CN213827477U - 一种电控激光反射振镜结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电控激光反射振镜结构，包括镜片本体和一体化支架夹头；所述镜片本体具有反射镜面的正面及其相对的背面，所述一体化支架夹头包括一体连接的夹头和支架两部分；所述夹头的一端用于与转动电机的输出端连接，夹头的另一端设有夹缝，镜片本体的一端夹紧固定于所述夹缝内；所述支架设于夹缝的一侧并沿镜片本体的背面延伸设置，所述支架为不固定形状分叉结构。本实用新型的振镜结构，性能不差于传统碳化硅一体成型的振镜，而其工艺成本大大降低，用以替代价格高昂的传统一体成型碳化硅振镜。

Description

一种电控激光反射振镜结构

技术领域

本实用新型属于激光加工设备技术领域，具体涉及一种用于激光打标/切割/雕刻设备中的电控激光反射振镜结构。

背景技术

基于激光的应用设备广泛应用于各行各业中。目前主要包括利用激光对目标物体进行打标、切割、雕刻等设备，该类设备主要利用了激光的高度集中的能量属性，对物体的表面进行“灼烧”，通过控制激光能量和加工的时间，达到工艺目的。

其中，该类设备必不可少的一项核心部件为振镜腔，主要负责改变激光的方向，使激光精准射于目标物体的特定坐标上，并快速改变激光方向，从而在目标物体上打出特定的加工形状/图案。可见，加工速度一直是影响生产效率的非常关键的因素。振镜腔内至少具有两块振镜片，用于协作改变激光的射出方向，振镜片由电机驱动转动，振镜片需要高速转动，才能提高加工效率。目前振镜的转动速度要求已经比较高，通常达到每分钟几千转以上；欲提高加工速度，则必提高振镜片的转动速度，然而振镜片转速越高，则对镜片本身以及电机等设备的其他部件的要求也同步提高。

如现有技术CN201420685767.8，公开了一种激光打标振镜片的防抖结构及包含其的振镜腔，高速振动的振镜片，其本身在高速转动的情况下的防抖要求是非常高的。高速振动的振镜片的末端会有轻微的飘逸/颤动，然而在高精度的激光出射坐标方向的要求下，即使轻微的飘逸/颤动也是需要尽量避免的，因为会造成出射方向的不准。该现有技术中为了解决该问题，在振镜的末端设置了类似轴承的结构限定末端的抖动问题。经实践对问题确实有一定的改善，但对末端的安装精度要求更高，难以满足工业化批量大规模生产。

现有技术中的振镜片通常如上述现有技术(附图)中提到的，振镜片为一个整体，其采用SiC材料作为镜片主体，碳化硅具有优良的常温力学性能、高抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高抗磨损以及低摩擦系数特点，同时碳化硅陶瓷的热传导能力较高，而且质地坚硬轻巧，因此惯量小，摆动速度快，非常适合应用于振镜这种高温高频振动的矢量扫描器件。碳化硅振镜的制造工艺精密技术要求相当高，研发投入成本大，目前主要由国外厂家掌握并生产，国内暂时没有生产厂家生产这一类振镜，国际上比较常用的是德国RAYLASE振镜，德国SCANLAB振镜，美国CIT振镜，价格昂贵，维修难，使用过程中损坏，很大概率就要换一片全新的振镜，维护成本高。这种现有振镜片的缺点和优点都很明显，SiC主体的振镜片非常昂贵，当前市场售价在几万人民币一块镜片，并且该工艺主要掌握在国外，导致终端的激光打标/切割/雕刻设备整体价格居高不下，大大的阻碍了设备的推广应用。目前市场上一些低端的激光打标/切割/雕刻设备价格虽然相对较低，主要是其振镜片采用了劣等的替代品，镜面效果不好，防抖性能差，而且质量差/寿命短，需要经常更换维修。

又如现有技术CN201810189260.6公开了一种用于激光加工设备的新型振镜，正对以上问题设计了一种振镜主体由铝或铝合金制成的新型振镜片，该镜片的成本在一千人民币以内，是上述传统振镜片价格的几十分之一，该镜片首先解决了成本高的问题，其次还解决了防抖的问题，而且还解决了转动惯性的问题(质量轻，惯性低，利于提高转速及反应)，非常适合于激光打标/切割/雕刻领域的推广应用。但是由于铝材的表面比较粗糙且易磨损，经表面电镀后，其光学镜面的效果距离上述传统振镜片稍差，这个问题上还需要技术研究解决才能完美替代传统振镜片，以解决价格高昂的问题。

现有技术中最大问题是SiC材料的振镜工艺复杂，技术难度高，价格高昂，而又无法找到其他合适的替代方案，该问题影响了高端激光设备的大规模推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种电控激光反射振镜结构，该振镜结构性能不差于传统碳化硅一体成型的振镜，而其工艺成本低，是传统碳化硅一体振镜成本的几十分之一，可用以替代价格高昂的传统一体成型碳化硅振镜。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案实现如下：一种电控激光反射振镜结构，包括镜片本体和一体化支架夹头；

所述镜片本体具有反射镜面的正面及其相对的背面，镜片本体的一端及沿该端向相对端的背面用于与一体化支架夹头连接，镜片本体沿该端至相对端方向的轴线被控转动；

所述一体化支架夹头包括一体连接的夹头和支架两部分；

所述夹头的一端用于与转动电机的输出端连接，夹头的另一端设有夹缝，镜片本体的一端夹紧固定于所述夹缝内；

所述支架设于夹缝的一侧并沿镜片本体的背面延伸设置，所述支架为分叉结构，具有沿转动轴线延伸的主干和自主干向两侧分叉的支干；

所述振镜结构沿转动轴线的两侧质量平衡。

优选的，所述一体化支架夹头为铝、铝合金或钛合金材料。

优选的，所述镜片本体与一体化支架夹头之间的缝隙中填充有胶水。

优选的，所述胶水为AB胶、金属胶或者陶瓷胶。

优选的，所述镜片本体沿轴线两侧为非对称结构。

优选的，所述镜片本体为硅片或碳化硅片，其正面具有反射镀层。

优选的，所述镜片本体的背面为平面状或非平面状，例如沿其轴线中间高而两侧渐低。

优选的，所述支架为空心支架，或为镂空支架。

优选的，所述支架的主干和/或支干上设有若干上下贯通的孔。

优选的，所述夹头与转动电机连接的一端为活动锁夹，活动锁夹包括左右加持块，左右加持块通过螺丝连接，通过旋紧螺丝使左右加持块夹紧电机的输出端。

本实用新型的振镜结构，相对于现有技术至少具有以下优点：

1、原材料成本降低。振镜的镜片和支架(一体化支架夹头)是独立的两部分粘合而成，振镜的镜片采取硅片/碳化硅片，而支架部分可选择金属类，支架和振镜片可由AB胶、陶瓷胶、金属胶等其他胶水粘合，相比于现有技术中镜片和支架均采用碳化硅材料一体成型的成本而言，本实用新型的原材料的成本降低很多。

2、对生产工艺的要求降低。比起碳化硅的一体化高温烧结工艺，本实用新型的支架部分可以采用CNC数控机床加工方式，CNC加工精度高，具有稳定的加工质量、精度高、刚性大，生产率高，成本较低，成本可降低为碳化硅振镜的几十分之一。

3、保证了振镜的摆动快、惯量小优点。本实用新型的思路是镜片部分采用较薄的硅片/碳化硅片，背面由一个形状不固定的支架支撑加强镜片的稳固性，因此达到了减轻整体振镜的重量，减小惯量，保证了振镜的高强度的摆动速度。

4、保证了振镜稳定性。由硅片打磨成较薄的镜片，重量减轻，保证了振镜的高速摆动；支架固定在背后位置，不固定其形状，达到稳固效果即可。振镜振动的时候，背面的支架可对镜片形成一种支撑力度，保证了整个振镜的牢固，也加强了振镜片的稳固不易碎，稳定的效果不比一体化的碳化硅支架振镜差，整体性能不低于碳化硅振镜。

5、维修难度与成本降低。由镜片和支架这两部分粘合的这种新颖设计工艺，方便了后期维护与维修，难度与成本均降低。硅片镜片损坏，更换镜片即可，支架损坏，置换支架即可，维护成本相比起一体化的碳化硅支架振镜进一步降低。

附图说明

图1为本实用新型振镜结构的立体示意图；

图2为本实用新型振镜结构的分解示意图；

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更加详细的描述。

如图1和2所示，本实用新型具体实施的一种电控激光反射振镜结构，该振镜结构性能不差于传统碳化硅一体成型的振镜，而其工艺成本远低于传统碳化硅一体振镜。

其包括镜片本体16和一体化支架夹头。

镜片本体16具有反射镜面的正面及其相对的背面，镜片本体16为硅片或碳化硅片，其正面具有反射镀层。镜片本体16沿轴线两侧为非对称结构；镜片本体16的背面为平面状或沿其轴线中间高而两侧渐低。

镜片本体16的一端及沿该端向相对端的背面用于与一体化支架夹头连接，镜片本体16沿该端至相对端方向的轴线被控转动；

一体化支架夹头包括一体连接的夹头36和支架26两部分。

所述夹头36的一端用于与转动电机的输出端连接，夹头的另一端设有夹缝364，镜片本体16的一端夹紧固定于所述夹缝364内。夹头36与转动电机连接的一端为活动锁夹，活动锁夹包括左右加持块361，362，右加持块362为活动块，左加持块361为固定块，固定于夹头本体上，左右加持块361，362通过螺丝孔363利用螺丝连接，左右加持块361，362之间预留有用于夹紧电机输出端的空间，通过旋紧螺丝使左右加持块夹紧电机的输出端。

所述支架26一体地设于夹缝364的一侧并沿镜片本体16的背面延伸设置，支架26为树状分叉结构，具有沿转动轴线延伸的主干261和自主干向两侧分叉的支干262；支架的主干和支干上设有若干上下贯通的孔263，孔的设置除了可以减轻重量外，还可以用于辅助镜片的散热。

在镜片本体16和夹缝364、支架26的接触缝隙中填充有辅助固定的胶水，如AB胶、金属胶或陶瓷胶等。

所述一体化支架夹头采用铝、铝合金或钛合金材料。

所述振镜结构沿转动轴线的两侧质量平衡。

本实用新型实施例的振镜结构及其制造工艺，相对于现有技术至少具有以下优点：

1、原材料成本降低。振镜的镜片和支架(一体化支架夹头)是独立的两部分粘合而成，振镜的镜片采取硅片/碳化硅片，而支架部分可选择金属类，支架和振镜片可由AB胶、陶瓷胶、金属胶等其他胶水粘合，相比于现有技术中镜片和支架均采用碳化硅材料一体成型的成本而言，本实用新型的原材料的成本降低很多。

2、对生产工艺的要求降低。比起碳化硅的一体化高温烧结工艺，本实用新型的支架部分可以采用CNC数控机床加工方式，CNC加工精度高，具有稳定的加工质量、精度高、刚性大，生产率高，成本较低，成本可降低为碳化硅振镜的几十分之一。

3、保证了振镜的摆动快、惯量小优点。本实用新型的思路是镜片部分采用较薄的硅片/碳化硅片，背面由一个形状不固定的支架支撑加强镜片的稳固性，因此达到了减轻整体振镜的重量，减小惯量，保证了振镜的高强度的摆动速度。

4、保证了振镜稳定性。由硅片打磨成较薄的镜片，重量减轻，保证了振镜的高速摆动；支架固定在背后位置，不固定其形状，达到稳固效果即可。振镜振动的时候，背面的支架可对镜片形成一种支撑力度，保证了整个振镜的牢固，也加强了振镜片的稳固不易碎，稳定的效果不比一体化的碳化硅支架振镜差，整体性能不低于碳化硅振镜。

5、维修难度与成本降低。由镜片和支架这两部分粘合的这种新颖设计工艺，方便了后期维护与维修，难度与成本均降低。硅片镜片损坏，更换镜片即可，支架损坏，置换支架即可，维护成本相比起一体化的碳化硅支架振镜进一步降低。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准，根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电控激光反射振镜结构，其特征在于，包括镜片本体和一体化支架夹头；

所述镜片本体具有反射镜面的正面及其相对的背面，镜片本体的一端及沿该端向相对端的背面用于与一体化支架夹头连接，镜片本体沿该端至相对端方向的轴线被控转动；

所述一体化支架夹头包括一体连接的夹头和支架两部分；

所述夹头的一端用于与转动电机的输出端连接，夹头的另一端设有夹缝，镜片本体的一端夹紧固定于所述夹缝内；

所述支架设于夹缝的一侧并沿镜片本体的背面延伸设置，所述支架为分叉结构，具有沿转动轴线延伸的主干和自主干向两侧分叉的支干；

所述振镜结构沿转动轴线的两侧质量平衡。

2.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述一体化支架夹头为铝、铝合金或钛合金材料。

3.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述镜片本体与一体化支架夹头之间的缝隙中填充有胶水。

4.根据权利要求3所述的振镜结构，其特征在于，所述胶水为AB胶、金属胶或者陶瓷胶。

5.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述镜片本体沿轴线两侧为非对称结构。

6.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述镜片本体为硅片或碳化硅片，其正面具有反射镀层。

7.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述镜片本体的背面为平面状或非平面状。

8.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述支架为空心支架，或为镂空支架。

9.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述支架的主干和/或支干上设有若干上下贯通的孔。

10.根据权利要求1所述的振镜结构，其特征在于，所述夹头与转动电机连接的一端为活动锁夹，活动锁夹包括左右加持块，左右加持块通过螺丝连接，通过旋紧螺丝使左右加持块夹紧电机的输出端。

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