雷射加工機的光學系統的自適應反射鏡的製作方法
2023-05-28 07:22:01 2
專利名稱：雷射加工機的光學系統的自適應反射鏡的製作方法
雷射加工機的光學系統的自適應反射鏡
本發明涉及一種雷射加工機的光學系統的反射鏡裝置，其包括具 有腔體的底座以及自適應反射鏡。
這種類型的反射鏡裝置是雷射器和雷射加工機的必要部件。該反 射鏡能被用於使雷射束偏轉。能夠通過在反射鏡的背面加壓來改變反 射鏡的焦距。
DE390467A1公開了這種類型的反射鏡。
在常規裝置中，通過對反射鏡的背面施加相應的壓力來調節偏轉 鏡的期望焦距。該反射鏡被集成在雷射器的冷卻水電路之中。經由比 例閥來調節出口分路中限流器所承受的壓力。常規裝置所能實現的動 力學性能一方面受限於控制系統(電磁驅動的座閥)的邊界頻率而另 一方面受限於傳輸介質(水柱)上軸向加速度的反應。受控系統實現 的典型邊界頻率為-10Hz。因此將-2g的軸向加速度視為容許上限。
具有座閥和限流器的常規裝置極易受到汙染。
US 6，751，004 B2公開了磁流變流體的使用。
DE 10157983 Al描述了一種利用雷射加工機定位和/或加工工件 的方法和裝置。
本發明的基本目的是，能夠使用動力學性能提高的反射鏡裝置而 不導致擾動和磨損。
該目的是根據權利要求1通過雷射加工機的光學系統的反射鏡 裝置實現的，該反射鏡裝置具有帶腔體的底座以及自適應反射鏡，其 中在腔體中設置磁流變流體或電流變流體。
本發明的反射鏡裝置不易受到因染汙造成的幹擾，這是因為所需 的閥門由於相對較大的流動截面而絕對不成問題。此外，這種類型的
閥門不含任何運動部分。基於集成於鏡體中的閥門的系統在動力學性 能和魯棒性方面提供了全新的尺度。將磁流變閥或電流變閥(以下稱為ERF閥)集成到反射鏡中是適合的，以便使控制路徑中的死體積 最小化以及直接測量動態壓強。ERF系統的邊界頻率遠大於100 Hz 是可行的。磁流變液體或電流變液體的切換時間在一毫秒的範圍內。
當提供傳感器以用於直接測量電流變流體或磁流變流體的壓強 時，能夠以通過特別簡單的方式控制流體閥，這對於使用本發明的反 射鏡裝置是有利的。
本發明的優點在於，電信號直接被轉換成機械特性。閥門或致動 器的響應時間優異，這很有利。能夠以大自由度實現部件的設計和集 成。本發明的另一優點在於機械結構可以很簡單。所需要的閥門幾乎 不會磨損。
示意圖示出了本發明的優選實施例。
圖1示出了自適應反射鏡裝置的頂視圖;
圖2示出了圖1的反射鏡裝置的側視圖。
圖1示出了雷射加工機的自適應反射鏡裝置1的結構。環形底座 2支撐反射鏡3。環形底座2以下述方式容納反射鏡3，即使得在反 射鏡3的後面形成腔體(圖2)，該腔體能夠用流體4來填充。該腔 體內壓強的增加或降低將改變反射鏡3的幾何形狀。
反射鏡裝置1採用了磁流變流體，並且將閥門集成到反射鏡裝置 1中。電流變或磁流變流體4包含可場極化的微粒5以及作為微粒載 體的液體6。這些流體會對磁場或者場變化作出反應。微粒能夠被極 化並且布置成鏈。能夠被極化的是非極性載體液體6和固體微粒5的 分散體。該鏈增大了流體4的粘度。在沒有磁場時，微粒5處於未組 織狀態。在這種狀態下，流體4的粘度低於將流體4暴露於電場和/ 或磁場時的已組織狀態。電場/磁場改變流體4的流動特性。這種變 化處於從液體狀態到達到流動極限的範圍內。能夠以連續方式並且在 不到一毫秒之內執行這種變化，由此獲得了機電一體化效果。
對反射鏡背面7加壓，並且通過改變流動壓力來調節該壓力。然
而，通過電流變流體4在電場中的粘度變化來調節壓力和體積流量。 閥門由具有較大截面的流動通道形成，其中電極8和9被嵌入其壁中， 以建立電場。可以按不同方式設計電極。還可以提供繞組，以便建立 適當的磁場來控制磁流變液體。
藉助於設置在反射鏡3區域中的腔體內的傳感器10能夠直接測 量電流變流體的壓強。能夠很容易將電流變流體閥集成到雷射加工機 的控制器中。
能夠通過在反射鏡背面7施加相應壓力來調節雷射束導引的反 射鏡3 (可用作偏轉鏡)的期望焦距。
權利要求
1、一種雷射加工機的光學系統的反射鏡裝置(1)，包括具有腔體的底座(2)以及自適應反射鏡(3)，其特徵在於，在所述腔體中設置磁流變流體或電流變流體(4)。
2、 根據權利要求1所述的反射鏡裝置，其特徵在於，將磁流變 流體閥或電流變流體閥集成進所述底座(2)。
3、 根據權利要求1或2所述的反射鏡裝置，其特徵在於，將電 極(8， 9)嵌入所述底座(2)。
4、 根據前述權利要求的任一項所述的反射鏡裝置，其特徵在於， 提供傳感器(10)，用於直接測量所述電流變流體或磁流變流體的壓強。
全文摘要
本發明涉及雷射加工工具的光學系統中的反射鏡裝置(1)，所述裝置包括具有腔體的底座(2)和自適應反射鏡(3)。在所述腔體中設置磁流變流體或電流變流體(4)。
文檔編號G05D7/06GK101208642SQ200580050259
公開日2008年6月25日 申請日期2005年6月24日 優先權日2005年6月24日
發明者G·哈曼 申請人:通快工具機兩合公司