CN209867672U - 一种新型的三轴动态振镜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的三轴动态振镜系统，包括PC控制端、扫描头、组合透镜、工作面域、物镜，所述激光器的工作端前方依次设置有扩束镜、组合透镜、扫描头，所述扫描头的下方设置有物镜，所述透镜一设置在Z轴方向电机的上方，XY两轴激光振镜系统的光束出射方向处设有工作面域。本实用新型结构合理使用方便，并且结构组合简单明了，三轴动态系统的机械和镜片的设计优势，会使激光线条细，激光越细，能量越集中，雕刻或者切割深度越深，精密度越好，速度也就越快，通过散热铝板上及其内置的铜质水管，利用水循环给XYZ轴驱动版散热降温，从而解决了驱动版快速发热导致的精度变化及故障问题。

Description

一种新型的三轴动态振镜系统

技术领域

本实用新型涉及激光辅助装置技术领域，具体为一种新型的三轴动态振镜系统。

背景技术

近年来，基于振镜扫描方式的激光加工技术(以下简称振镜扫描激光加工)由于其高效率、高精度、非接触、高柔性化程度、强的材料适应性(可加工超硬、超脆、超薄等特殊材质)等特性，使其在精密制造领域得到了广泛应用。原有的二轴振镜系统结构是激光光束经过扩束镜扩大光束，直射到振镜内的反射镜片上(振镜的两个电机，为X轴和Y轴，电机上安装有反射镜片)，将激光光束反射到场镜上，场镜聚焦使激光光束变细，作用在需要雕刻的材料表面。因其只能采用场镜，且场镜工作时为静止状态，故打标时，工作区域中心与边缘光斑不一致，边缘光斑激光线条越粗，精密度差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的三轴动态振镜系统，旨在改善二轴振镜系统只能采用场镜，且场镜工作时为静止状态，故打标时，工作区域中心与边缘光斑不一致，边缘光斑激光线条越粗，精密度差问题。

本实用新型是这样实现的：

一种新型的三轴动态振镜系统，包括PC控制端、扫描头、组合透镜、工作面域、物镜，还包括：

用于操作PC控制端的操作面板，操作面板用于向PC控制端内输入控制程序及控制命令；

用于调节扫描振镜打印角度的扫描头，扫描头包含X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机，扫描头还包含X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机的驱动主板，且驱动主板(44)上搭载电机的控制系统；

用于激光调节的组合透镜，所述组合透镜包含透镜一、透镜二，且透镜一设置在透镜二的工作位前方；

用于振镜系统供电的开关电源，所述开关电源分别与PC控制端、操作面板、X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机、驱动主板、激光器电性供电连接；

所述激光器的工作端前方依次设置有扩束镜、组合透镜、扫描头，所述扫描头的下方设置有物镜，所述透镜一设置在Z轴方向电机的上方，XY两轴激光振镜系统的光束出射方向处设有工作面域。

进一步的，所述X轴方向电机、Y轴方向电机的端部均设置有反射镜片。

进一步的，所述透镜二为聚焦透镜。

进一步的，所述Z轴方向电机还包含直线滑轨及其滑块，且透镜一安装在滑块上，所述直线滑轨上设置与透镜一位置配合的标记尺。Z轴方向电机采用直连传动的方式控制，采用直连传动便于精准调节透镜位置，利用标记尺可以对应透镜一的位置，必要情况下可以便于手动调节Z轴方向电机的驱动位置，通过手动实时的调节”Z轴电机座”位置，从而调节”第一聚焦镜”距离“组合式扩束镜与聚焦镜”的距离，距离的远近会影响光斑的聚焦大小，并通过软件控制打标最大范围，已实现最佳最细的光斑质量。

进一步的，所述X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机均设置独立驱动板，且X、Y、Z轴方向电机驱动板均与驱动主板电性连接。且X、Y、Z轴方向电机驱动板及其驱动主板分别固定在散热铝板上，所述散热铝板内置铜质水管。散热铝板内置铜质水管，通过水循环给X、Y、Z轴驱动版散热降温，从而解决了驱动版快速发热导致的精度变化及故障问题。

进一步的，所述操作面板为触屏操作装置、键盘操作装置或无线接收控制装置中的一种或多种组合。利用不同的操作装置可以调节设备的工作状态，并且向PC控制端1内输入对应的控制程序调节打标工作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构合理使用方便，并且结构组合简单明了。

(1)、三轴动态系统的机械和镜片的设计优势，会使激光线条细，激光越细，能量越集中，雕刻或者切割深度越深，精密度越好，速度也就越快。

(2)、通过散热铝板上及其内置的铜质水管，利用水循环给XYZ轴驱动版散热降温，从而解决了驱动版快速发热导致的精度变化及故障问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型振镜系统的系统示意图；

图2是本实用新型图1所示振镜系统中扫描头系统示意图；

图3是图1所示的激光工作示意图；

图中：1、PC控制端；2、操作面板；3、开关电源；4、扫描头；41、X轴方向电机；42、Y轴方向电机；43、Z轴方向电机；44、驱动主板；45、反射镜片；5、激光器；6、扩束镜；7、组合透镜；71、透镜一；72、透镜二；8、工作面域；9、物镜。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，参照图1所示，一种新型的三轴动态振镜系统，包括PC控制端1、扫描头4、组合透镜7、工作面域8、物镜9，还包括：

用于操作PC控制端1的操作面板2，操作面板2用于向PC控制端1内输入控制程序及控制命令；

用于调节扫描振镜打印角度的扫描头4，扫描头4包含X轴方向电机41、Y轴方向电机42、Z轴方向电机43，扫描头4还包含X轴方向电机41、Y轴方向电机42、Z轴方向电机43的驱动主板44，且驱动主板44上搭载电机的控制系统；

用于激光调节的组合透镜7，所述组合透镜7包含透镜一71、透镜二72，且透镜一71设置在透镜二72的工作位前方；

用于振镜系统供电的开关电源3，所述开关电源3分别与PC控制端1、操作面板2、X轴方向电机41、Y轴方向电机42、Z轴方向电机43、驱动主板44、激光器5电性供电连接；

所述激光器5的工作端前方依次设置有扩束镜6、组合透镜7、扫描头4，所述扫描头4的下方设置有物镜9，所述透镜一71设置在Z轴方向电机43的上方，XY两轴激光振镜系统的光束出射方向处设有工作面域8。

本实施例中，所述X轴方向电机41、Y轴方向电机42的端部均设置有反射镜片45。

本实施例中，所述透镜二72为聚焦透镜。

本实施例中，所述Z轴方向电机43还包含直线滑轨及其滑块，且透镜一71安装在滑块上，所述直线滑轨上设置与透镜一71位置配合的标记尺。Z轴方向电机43采用直连传动的方式控制，采用直连传动便于精准调节透镜位置，利用标记尺可以对应透镜一的位置，必要情况下可以便于手动调节Z轴方向电机43的驱动位置，通过手动实时的调节”Z轴电机座”位置，从而调节”第一聚焦镜”距离“组合式扩束镜与聚焦镜”的距离，距离的远近会影响光斑的聚焦大小，并通过软件控制打标最大范围，已实现最佳最细的光斑质量。

本实施例中，所述X轴方向电机41、Y轴方向电机42、Z轴方向电机43均设置独立驱动板，且X、Y、Z轴方向电机驱动板均与驱动主板44电性连接。且X、Y、Z轴方向电机驱动板及其驱动主板44分别固定在散热铝板上，所述散热铝板内置铜质水管。散热铝板内置铜质水管，通过水循环给X、Y、Z轴驱动版散热降温，从而解决了驱动版快速发热导致的精度变化及故障问题。

本实施例中，所述操作面板2为触屏操作装置、键盘操作装置或无线接收控制装置中的一种或多种组合。利用不同的操作装置可以调节设备的工作状态，并且向PC控制端1内输入对应的控制程序调节打标工作。

工作原理：本技术方案中激光光束图调光定位孔，再通过扩束镜6后，直射到Z轴的透镜一71，透镜一71位于Z轴方向电机上，Z轴方向电机通过两条直线导轨及滑块传动，Z轴电机通过特制的直线拉杆传动，传动拉杆位于微型直线导轨及滑块上可移动，移动范围为50毫米，Z轴电机控制透镜一71前后调节位置，实现打标前置自动调焦的作用，从而实现不同位置的最佳光束；

激光光束通过透镜一71的实时调焦，直射到透镜二72上，将光斑扩束到3-6倍可调，再调节聚焦到最佳最细光斑；

聚焦后的光束，直射到“X轴反射镜片”，X轴反射镜片将光束反射到“Y轴反射镜片”，Y轴反射镜将光斑透过“保护窗口镜”，直射到工作材料，从而完成打标雕刻，X轴反射镜片和Y轴反射镜分别位于对应的X轴方向电机41、Y轴方向电机42额端部。

本实施例中对应的工作面域切换时，通过千分尺，调节Z轴电机位置，从而改变第一聚焦镜位置，调试出来一套参数，这个参数针对幅面是最佳的光斑效果，打出来的尺寸也是最标准的，在对应幅面范围内，确保激光雕刻的激光密度一致。如果另一幅面，就需要再调试一套参数，调试好，分别标记不同的千分尺位置和软件参数。后期不需要再调试，因为这套参数是机械部件位置即Z轴的第一聚焦镜位置决定的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型的三轴动态振镜系统，包括PC控制端、扫描头、组合透镜、工作面域、物镜，其特征在于，还包括：

用于操作PC控制端的操作面板，操作面板用于向PC控制端内输入控制程序及控制命令；

用于调节扫描振镜打印角度的扫描头，扫描头包含X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机，扫描头还包含X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机的驱动主板，且驱动主板(44)上搭载电机的控制系统；

用于激光调节的组合透镜，所述组合透镜包含透镜一、透镜二，且透镜一设置在透镜二的工作位前方；

用于振镜系统供电的开关电源，所述开关电源分别与PC控制端、操作面板、X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机、驱动主板、激光器电性供电连接；

所述激光器的工作端前方依次设置有扩束镜、组合透镜、扫描头，所述扫描头的下方设置有物镜，所述透镜一设置在Z轴方向电机的上方，XY两轴激光振镜系统的光束出射方向处设有工作面域。

2.根据权利要求1所述的一种新型的三轴动态振镜系统，其特征在于，所述X轴方向电机、Y轴方向电机的端部均设置有反射镜片。

3.根据权利要求1所述的一种新型的三轴动态振镜系统，其特征在于，所述透镜二为聚焦透镜。

4.根据权利要求1所述的一种新型的三轴动态振镜系统，其特征在于，所述Z轴方向电机还包含直线滑轨及其滑块，且透镜一安装在滑块上，所述直线滑轨上设置与透镜一位置配合的标记尺。

5.根据权利要求1所述的一种新型的三轴动态振镜系统，其特征在于，所述X轴方向电机、Y轴方向电机、Z轴方向电机均设置独立驱动板，且X、Y、Z轴方向电机驱动板均与驱动主板电性连接，且X、Y、Z轴方向电机驱动板及其驱动主板分别固定在散热铝板上，所述散热铝板内置铜质水管。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种新型的三轴动态振镜系统，其特征在于，所述操作面板为触屏操作装置、键盘操作装置或无线接收控制装置中的一种或多种组合。