專利名稱：包含可傾斜透鏡的用于生成旋轉(zhuǎn)激光束的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生成旋轉(zhuǎn)激光束的設(shè)備，尤其涉及允許進(jìn)行精確且快速的圓形/環(huán)形機(jī)加工和/或焊接的設(shè)備。這種設(shè)備還可有利地應(yīng)用于對(duì)圓形機(jī)加工和/或焊接區(qū)域的顯示。
背景技術(shù)：
盡管下面的說明具體地涉及焊接設(shè)備，但應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)激光束參數(shù)，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備也可用于機(jī)加工操作，例如材料的切削、鉆削或燒蝕。
現(xiàn)有技術(shù)中已知例如使用激光束進(jìn)行圓形焊接的系統(tǒng)。
這些系統(tǒng)中的某些系統(tǒng)是基于這樣的原則，即焊接設(shè)備是以位置固定的方式相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)待焊接工件設(shè)置的。激光束沿固定的方向指向工件的焊接區(qū)域，而工件被支承件驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，該支承件包括用于進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)裝置。
然而，這種系統(tǒng)具有許多缺點(diǎn)，其難以相對(duì)于激光束精確地調(diào)節(jié)工件的位置，這在工件高速旋轉(zhuǎn)時(shí)尤其嚴(yán)重。
此外，如果要相繼焊接大量工件，則相應(yīng)的焊接方法會(huì)花費(fèi)很長時(shí)間。實(shí)際上，在該方法中，在工件的靜止不動(dòng)的支承件被驅(qū)動(dòng)而高速旋轉(zhuǎn)之前，必須將工件安置在該支承件上。然后一旦工件的轉(zhuǎn)速高于預(yù)定的轉(zhuǎn)速，就實(shí)施焊接處理。在焊接處理之后，在從支承件上取下工件之前以及在安置下一個(gè)工件之前，支承件必須停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
還已知其它系統(tǒng)，其中工件在焊接期間保持靜止不動(dòng)，改變激光束的方向以掃掠整個(gè)焊接區(qū)域。為了用激光束覆蓋整個(gè)焊接區(qū)域，在激光束的光徑上設(shè)置兩個(gè)鏡子，使這兩個(gè)鏡子均可在兩個(gè)端位置之間彼此獨(dú)立地傾斜。從而，一個(gè)鏡子負(fù)責(zé)激光束沿第一方向X-X’的移動(dòng)，而第二個(gè)鏡子負(fù)責(zé)激光束沿垂直于第一方向X-X’的第二方向Y-Y’的移動(dòng)。因此，這兩個(gè)鏡子各自的傾斜相結(jié)合可覆蓋工件的整個(gè)焊接區(qū)域。
然而，這種系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是焊接區(qū)域的尺寸越大，每個(gè)鏡子的兩個(gè)端位置就彼此相距越遠(yuǎn)。因此，鏡子從一個(gè)端位置傾斜到另一個(gè)端位置所需的時(shí)間就越長，這降低了焊接方法的總體速度。
此外，1985年11月25日公布的Mitsubishi Electric Corp.的專利JP60-236482A公開了一種用于生成旋轉(zhuǎn)激光束的設(shè)備，該設(shè)備包括豎立在一相對(duì)于該設(shè)備靜止的位置的大焦距透鏡，以及安裝在被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)支承件上的第一反射面。由第一反射面反射的光線指向第二反射面，然后指向第三反射面。
然而，此文獻(xiàn)中公開的三個(gè)反射面的橫截面均為平面形狀，由于它們與大焦距透鏡相結(jié)合，所以會(huì)引起在待焊接工件上形成的像焦點(diǎn)的形狀誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種用于快速并可靠地在至少一個(gè)工件上執(zhí)行圓形機(jī)加工(circular machining)的設(shè)備從而改進(jìn)上述現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)。
因此，本發(fā)明涉及這樣一種設(shè)備，該設(shè)備包括用于提供激光束的裝置，在照射到工件的沖擊區(qū)域上之前，所述激光束先通過該設(shè)備的至少一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)沿光徑行進(jìn)，然后通過出口從所述設(shè)備射出。該光學(xué)系統(tǒng)具有中心軸線X1，并且至少用于調(diào)節(jié)所述激光束在沖擊區(qū)域內(nèi)的像焦點(diǎn)的位置。該光學(xué)系統(tǒng)還包括第一反射面，該第一反射面能夠相對(duì)于中心軸線X1轉(zhuǎn)動(dòng)并可將激光束的方向改變?yōu)檫M(jìn)入第二反射面的方向，該第二反射面用于朝中心軸線X1反射激光束。該設(shè)備的特征在于，其包括驅(qū)使該第一反射面與該光學(xué)系統(tǒng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特征還在于，該光學(xué)系統(tǒng)包括具有光軸X2的轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡，該透鏡能夠傾斜，從而光軸X2能相對(duì)于中心軸線X1成一定角度，以提高工件上的像焦點(diǎn)的品質(zhì)。
因此，可通過反射面的簡單轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)例如圓形機(jī)加工、焊接，從而能采用高的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速獨(dú)立于焊接件的尺寸。
由于(使用了)與第一反射面一起轉(zhuǎn)動(dòng)的可傾斜透鏡，所以可對(duì)工件上的像焦點(diǎn)的品質(zhì)進(jìn)行微調(diào)。最后這個(gè)特征對(duì)于上述公知系統(tǒng)是重要的附加改進(jìn)，因?yàn)樵诠到y(tǒng)中沒有提供對(duì)激光束的品質(zhì)的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)考慮了反射面的動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一反射面以位置固定的方式設(shè)置在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，光學(xué)系統(tǒng)能夠經(jīng)由所述電機(jī)裝置的作用相對(duì)于中心軸線X1轉(zhuǎn)動(dòng)。


下面將參照示出本發(fā)明焊接設(shè)備的結(jié)構(gòu)的附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為許多不同的形式，并且不應(yīng)被認(rèn)為局限于文中所說明的實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的激光焊接設(shè)備的橫截面示意圖；圖2是居中地設(shè)置在圖1的設(shè)備內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)的放大橫截面視圖；圖3是通過圖2的光學(xué)系統(tǒng)的激光束的光徑的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明替換實(shí)施例的位于圖2下部的附加套管的放大橫截面視圖；圖4a是圖4的附加套管的放大橫截面視圖，該橫截面垂直于圖4的橫截面。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1說明根據(jù)本發(fā)明的激光束焊接設(shè)備1。設(shè)備1包括主殼體2，該設(shè)備的大部分構(gòu)件封裝在該主殼體內(nèi)。主殼體2包括待安置在工件W保持工具(未詳細(xì)示出)上方的工作臺(tái)3上的裝置(未示出)，例如底座。
主殼體包括側(cè)向開口4，激光束5沿基本水平的方向通過該側(cè)向開口，所述激光束由遠(yuǎn)程激光源(未示出)生成。激光束5指向半透明鏡子6，該鏡子與入射激光束成大約45度角以將入射激光束的方向改變?yōu)榛敬怪钡姆较颉?br> 此外，在半透明鏡子6的背側(cè)設(shè)置有頂部開口7，該開口以常規(guī)方式用作觀察窗以便定位光學(xué)傳感器200例如CCD相機(jī)。該光學(xué)傳感器可與具體包含處理器的信號(hào)處理單元201相連接，該處理單元可與顯示器202相連接。
沿激光束的光徑從半透明鏡子6向下設(shè)置有主室8，該主室部分地封裝著可沿中心軸線X1的方向平移的活動(dòng)單元9。該活動(dòng)單元9通過側(cè)臂10與主殼體2相連接，所述側(cè)臂在平行于中心軸線X1的方向上延伸且與設(shè)置在主殼體的內(nèi)表面上的支承延伸部12的孔11配合。優(yōu)選地，在每個(gè)支承延伸部12和與其對(duì)應(yīng)的臂10之間插入球軸承13，以在活動(dòng)單元9平移時(shí)改善這兩個(gè)元件之間的滑動(dòng)?；顒?dòng)單元相對(duì)于殼體的垂直位置是可調(diào)節(jié)的，這可通過任何合適的裝置例如測(cè)微螺桿實(shí)現(xiàn)。
活動(dòng)單元包括由套管101徑向限制的設(shè)置在中央的光學(xué)系統(tǒng)100，下文將詳細(xì)說明該光學(xué)系統(tǒng)。套管101包括兩個(gè)其上鄰接有軸承17的隔開的環(huán)形階梯部16，以便相對(duì)于活動(dòng)單元9在中心軸線X1的方向上保持該套管的位置并沿徑向引導(dǎo)該套管。環(huán)形螺釘18與設(shè)置在套管15的前端19處的螺紋部相配合，以使軸承17緊靠對(duì)應(yīng)的階梯部16。
圍繞套管101以位置固定的方式直接設(shè)置有轉(zhuǎn)子20，例如，該轉(zhuǎn)子的形式為雙極永磁體。
圍繞轉(zhuǎn)子20同心地設(shè)置有定子21，該定子承載多個(gè)線圈22，圖中示出兩個(gè)線圈。這樣，轉(zhuǎn)子20和定子21的組合就形成了一電機(jī)，該電機(jī)的電源裝置由標(biāo)號(hào)23示意性地示出。電機(jī)的動(dòng)作經(jīng)由套管101的轉(zhuǎn)動(dòng)引起光學(xué)系統(tǒng)100轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外，活動(dòng)單元9在其下部包含塊狀件24，在該塊狀件內(nèi)設(shè)置有包括第一上部環(huán)形鏡26以及第二下部環(huán)形鏡27的中心腔25。從圖1可見，環(huán)形鏡26和27都具有平面形的截面。
設(shè)置常規(guī)裝置例如遠(yuǎn)離對(duì)應(yīng)鏡子的螺釘和彈簧(未示出)組件，以便精確調(diào)節(jié)鏡子26、27各自的位置。從而，可調(diào)節(jié)各個(gè)鏡子26、27的軸線相對(duì)于中心軸線X1的傾度，以便在激光束照射到工件W上之前控制激光束的品質(zhì)。
例如，可通過多個(gè)螺釘28保持塊狀件24緊靠該設(shè)備的主殼體2。
此外，塊狀件24包括由杯形保護(hù)窗30封閉的基底中心開口29。此窗30的功能是防止該設(shè)備的光學(xué)元件在焊接期間被灰塵或等離子體損壞。還設(shè)置有用于相對(duì)于中心軸線X1以及環(huán)形鏡26和27精確調(diào)節(jié)保護(hù)窗30的位置的裝置，例如使用螺釘31。
應(yīng)指出，只要保護(hù)窗滿足基本垂直于激光束5的中心射線這一要求，該保護(hù)窗可采取各種不同的形式。這樣，保護(hù)窗在激光束傳播中不會(huì)起任何光學(xué)作用。換句話說，保護(hù)窗的形狀可根據(jù)在保護(hù)窗的區(qū)域內(nèi)的激光束5的傳播方向—即根據(jù)反射面結(jié)構(gòu)的變化在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行改變。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D2詳細(xì)說明轉(zhuǎn)動(dòng)式光學(xué)系統(tǒng)100。在圖2中示意性地示出光學(xué)系統(tǒng)100，省略套管101以加強(qiáng)對(duì)光學(xué)部件的說明。
圖2示出第一管狀件32，該管狀件對(duì)于活動(dòng)單元9是靜止不動(dòng)的且包括多個(gè)限定支承框架的徑向延伸部33。在管狀件32的端部34的區(qū)域內(nèi)設(shè)置有透鏡35，該透鏡的主要作用是限制激光束5的發(fā)散。
第一管狀件32被第二管狀件38部分地包圍，下文將說明該第二管狀件的作用。
光學(xué)系統(tǒng)100包括特別承載光學(xué)器件104的附加套管103，該光學(xué)器件具有平面的輸入面105和半球形輸出面106。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，光學(xué)器件104是由石英制成的塊狀件，其中設(shè)有形成反射面102的平面間隙。該間隙可簡單地由空氣填充并且相對(duì)于中心軸線X1成一定角度，以便如圖1所示改變?nèi)肷浼す馐姆较?。光學(xué)器件104可簡單地通過摩擦保持在套管103內(nèi)。
應(yīng)指出，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可將反射面102制成任何合適的形式。然而，就由所使用的激光束的高功率所導(dǎo)致的加熱的危險(xiǎn)而言，使用鏡子可能不如使用間隙有效。從而，很清楚，也可以使用常規(guī)的鏡子，在不必使用高功率激光束的應(yīng)用中尤其如此。
從另一方面看，就光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)期間光學(xué)器件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而言，所公開的光學(xué)器件104的形狀是有利的。
此外，套管103容納著由支承件108支承的校正透鏡107。支承件108通過在垂直于圖2的平面的方向上相互對(duì)準(zhǔn)的兩個(gè)樞轉(zhuǎn)銷(未示出)機(jī)械地連接到套管103。該支承件還包括兩個(gè)相互平行且平行于中心軸線X1的方向的銷109和110，所述銷設(shè)置在該支承件的合適的盲孔內(nèi)。
第一銷109在其孔內(nèi)由螺旋彈簧111支承，而第二銷110例如通過螺紋件(未示出)相對(duì)于其孔保持在固定位置。
旋擰在套管103內(nèi)的環(huán)形件112的下表面緊靠銷109和110。因此，在圖2中很明顯，如果將環(huán)形件112沿支承件108的方向向下旋擰，則在銷109和110上施加壓力。由于銷110固定在該支承件上，所以這會(huì)在增大施加在銷109上的壓力的同時(shí)引起該支承件的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，施加在銷109上的壓力傳遞給彈簧111，該彈簧被更多地壓縮以便吸收該壓力。
結(jié)果，校正透鏡107傾斜，或換句話說，該校正透鏡的光軸X2相對(duì)于中心軸線X1轉(zhuǎn)動(dòng)。在上述示例中，如圖2中示意性示出的，光軸X2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
第二管狀件38作為從光學(xué)系統(tǒng)100的外部操作環(huán)形件112的工具的一部分。實(shí)際上，從圖2中可見，第二管狀件38包括多個(gè)從其下表面突出的短桿39，以用于與設(shè)置在環(huán)形件112上表面內(nèi)的對(duì)應(yīng)盲孔113配合。從而，操作員必須通過壓縮支承彈簧40而將第二管狀件38降低，以使短桿39進(jìn)入盲孔113。然后，在彈簧40保持壓縮時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)第二管狀件38以引起環(huán)形件112的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使校正透鏡107傾斜。當(dāng)釋放第二管狀件38上的壓力時(shí)，短桿39從盲孔113釋放，并且環(huán)形件112保持在固定的角位置。
校正透鏡107的作用是作用在激光束5上，以避免焊接區(qū)域內(nèi)的像焦點(diǎn)發(fā)生任何幾何像差，即提高像焦點(diǎn)的品質(zhì)。
出于相同原因，在環(huán)形鏡26和27的制備過程中必須非常仔細(xì)地處理其各自的表面。由于鏡面的制備質(zhì)量高，所以可提高像焦點(diǎn)的品質(zhì)。
如圖1明顯示出的，通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的激光束5的光徑使得當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)100被電機(jī)驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可實(shí)現(xiàn)圓形焊接。
參照?qǐng)D3，下面將說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備所運(yùn)用的光學(xué)原理。
當(dāng)活動(dòng)單元9處于中立位置時(shí)，工件W的沖擊區(qū)域中的像焦點(diǎn)位于F0。
從此狀態(tài)開始，用戶必須使活動(dòng)單元9向上或向下移動(dòng)，以根據(jù)工件W的尺寸調(diào)節(jié)在操作期間被激光束掃掠的圓的半徑值。從而，隨著活動(dòng)單元9的平移，像焦點(diǎn)沿激光束的光徑平移。當(dāng)活動(dòng)單元9處在其相對(duì)于殼體2的最高位置時(shí)，像焦點(diǎn)位于F1’；而當(dāng)活動(dòng)單元處在其最低位置時(shí)，像焦點(diǎn)位于F1。
當(dāng)然，所述的關(guān)于調(diào)節(jié)焦點(diǎn)位置的方法是示例性的而非限制性的。例如，由于可選擇不同數(shù)量的透鏡或選擇不同特性的透鏡，該方法可進(jìn)行改變。
從光學(xué)系統(tǒng)100的輸入端開始，激光束5在照射到第一會(huì)聚透鏡35上時(shí)輕微地發(fā)散，該會(huì)聚透鏡的作用是減小光束發(fā)散。然后光徑延伸通過可傾斜的透鏡107，該透鏡是會(huì)聚的，其焦距很大。更具體地，該可傾斜透鏡的焦距適合于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的尺寸，以便在工件W的表面上形成像焦點(diǎn)。
此外，如上所述，可傾斜透鏡107能夠繞平行于第一反射面102的軸線樞轉(zhuǎn)，從而其光軸X2能夠相對(duì)于中心軸線X1傾斜。因此，可通過使可傾斜透鏡107樞轉(zhuǎn)來微調(diào)形成在工件W的表面上的像焦點(diǎn)的品質(zhì)，以便避免例如形成橢圓形焦點(diǎn)。該最后的特征是特別有利的，因?yàn)樵谠O(shè)備動(dòng)作期間可傾斜透鏡107和第一反射面102一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而它們的相互方位保持靜止不變。
參照?qǐng)D4和圖4a，下面說明已參照?qǐng)D2說明的根據(jù)本發(fā)明的附加套管103的替換實(shí)施例。
更具體地，本實(shí)施例涉及支承校正透鏡107的結(jié)構(gòu)的改變，以及設(shè)置用于調(diào)節(jié)光軸X2與中心軸線X1之間的方位角的裝置的改變。
此處，支承件408通過兩個(gè)樞轉(zhuǎn)銷401和402機(jī)械地連接到套管103，這兩個(gè)樞轉(zhuǎn)銷在垂直于圖4的平面的方向上—即沿圖4a的平面—相互對(duì)準(zhǔn)。
在支承件408的兩側(cè)分別設(shè)置有彈性環(huán)403、404，從圖4和圖4a中可見每個(gè)環(huán)均由多個(gè)扁平環(huán)的層疊體形成。優(yōu)選地，扁平環(huán)由金屬制成并通過任何適合的公知方法圍繞它們的周緣至少部分地焊接或粘合在一起。
每個(gè)彈性環(huán)403、404均包括兩個(gè)貫穿該環(huán)的厚度并且沿直徑相對(duì)的孔405、406，每個(gè)孔內(nèi)設(shè)有螺釘409、410。
每個(gè)彈性環(huán)的第一螺釘409在連接區(qū)域內(nèi)將該彈性環(huán)緊固在支承件408上，各個(gè)連接區(qū)域沿直徑相對(duì)。
每個(gè)彈性環(huán)的第二螺釘410簡單地確保扁平環(huán)保持相互緊固在一起，從而該螺釘比對(duì)應(yīng)的第一螺釘409短。所有螺釘?shù)念^部都在彈性環(huán)的與支承件408相對(duì)的各側(cè)從彈性環(huán)突出。
因此，第一彈性環(huán)403的螺釘頭緊靠環(huán)形件112(如結(jié)合圖2公開的)，而第二彈性環(huán)404的螺釘頭緊靠設(shè)置在套管103內(nèi)的階梯部411。
然后，將說明由支承件408與兩個(gè)彈性環(huán)403和404一起形成的組件的功能。
以與結(jié)合圖2說明的方式類似的方式，當(dāng)沿支承件408的方向旋擰環(huán)形件112時(shí)，壓力施加在第一彈性環(huán)403的螺釘頭上。
在該壓力的作用下，第一彈性環(huán)403彎曲，由于支承件408是剛性的比較不易彎曲，從而使第二彈性環(huán)404彎曲。由于彈性環(huán)403和404分別都彎曲，支承件408、從而校正透鏡107的光軸X2相對(duì)于中心軸線X1的方向傾斜。更具體地，當(dāng)在圖4上旋擰環(huán)形件112時(shí)，校正透鏡107逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
如上所述，校正透鏡107的作用是作用在激光束5上，以避免焊接區(qū)域內(nèi)的像焦點(diǎn)發(fā)生任何幾何像差，即提高像焦點(diǎn)的品質(zhì)。
更一般地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個(gè)重要方面在于可傾斜透鏡107和第一反射面102同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可用于許多不同的應(yīng)用。例如，通過將觀察窗與上述光學(xué)傳感器200一起使用，可將該設(shè)備用作檢查設(shè)備。在這種情況下，由于不需要將激光束輸入該設(shè)備，因此不需要?dú)んw2的側(cè)向開口4。然而，可保留該開口4并用于輸入光源，以便照亮工件的待檢查區(qū)域并增強(qiáng)觀察圖像的對(duì)比。
本發(fā)明的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是光學(xué)系統(tǒng)可在相繼處理兩個(gè)工件期間保持轉(zhuǎn)動(dòng)以便處理一連串工件。激光束提供設(shè)備僅需在需要除去處理過的工件以及在安置新的工件時(shí)停止，這樣節(jié)省了用戶的時(shí)間。
在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可在上述設(shè)備內(nèi)添加其它常規(guī)特征。例如，可設(shè)置冷卻液供給回路以冷卻圖1中可見的軸承17。還可設(shè)置用于測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速的裝置。
權(quán)利要求
1.尤其用于圓形焊接和/或機(jī)加工工件(W)的用于生成旋轉(zhuǎn)激光束(5)的設(shè)備(1)，所述設(shè)備包括用于激光束的輸入裝置(4)，所述激光束在通過出口(29)從所述設(shè)備射出并照射到工件的沖擊區(qū)域上之前通過該設(shè)備的至少一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)(100)沿光徑行進(jìn)，所述光學(xué)系統(tǒng)具有中心軸線(X1)并且至少用于調(diào)節(jié)所述激光束在所述沖擊區(qū)域內(nèi)的像焦點(diǎn)(F0，F(xiàn)1，F(xiàn)1’)的位置，所述光學(xué)系統(tǒng)還包括能夠繞所述中心軸線(X1)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一反射面(102)，所述第一反射面用于將所述激光束的方向改變?yōu)檫M(jìn)入至少一第二反射面(26)的方向，該第二反射面用于朝所述工件反射所述激光束，其特征在于，該設(shè)備包括用于驅(qū)使所述第一反射面(102)與所述光學(xué)系統(tǒng)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置(20，21，22)，所述光學(xué)系統(tǒng)(100)包括具有光軸(X2)的轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡(107)，該透鏡能夠傾斜，從而所述光軸(X2)能相對(duì)于所述中心軸線(X1)成一定角度，以提高所述工件上的像焦點(diǎn)的品質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一反射面(102)以固定的方式設(shè)置在所述光學(xué)系統(tǒng)(100)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少第二反射面用于朝所述軸線(X1)反射所述激光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括第三反射面(26)，所述第二反射面和第三反射面的橫截面基本為平面形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述第三反射面用于朝所述軸線(X1)反射所述激光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)(100)包括套管(103)，所述第一反射面(102)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡(107)設(shè)置在該套管內(nèi)，該轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡由通過兩個(gè)沿直徑相對(duì)的銷(401，402)與所述套管機(jī)械連接的支承件(108，408)支承以便可傾斜，在所述套管(103)內(nèi)緊靠所述支承件設(shè)置有環(huán)形件(112)以便經(jīng)由螺紋件調(diào)節(jié)所述光軸(X2)與所述中心軸線(X1)之間的角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述支承件(108)包括兩個(gè)從該支承件的頂面突出并沿垂直于所述銷的方向在直徑上相對(duì)的桿(109，110)，所述桿中的第一桿(110)固定在所述支承件(108)內(nèi)，而所述桿中的第二桿(109)設(shè)置在盲孔內(nèi)并由彈簧(111)支承。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括兩個(gè)分別位于所述支承件(408)兩側(cè)的彈性環(huán)(403，404)，所述彈性環(huán)均以一定角度連接到所述支承件的區(qū)域，使彈性環(huán)與支承件連接的相應(yīng)區(qū)域近似沿直徑相對(duì)，所述支承件(408)和所述兩個(gè)彈性環(huán)(403，404)形成一方面緊靠所述環(huán)形件(112)另一方面緊靠設(shè)置在所述套管(103)內(nèi)的階梯部(411)的組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，管狀件(38)部分地接合在所述套管(103)內(nèi)并設(shè)置有能夠與所述環(huán)形件(112)配合的裝置(39)以便驅(qū)使該環(huán)形件相對(duì)于所述中心軸線(X1)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可從所述套管(103)外部調(diào)節(jié)該環(huán)形件在所述中心軸線(X1)的方向上的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一反射面(102)設(shè)置在光學(xué)器件(104)內(nèi)，該器件沿激光束(5)的傳播方向具有平面的輸入面(105)和半球形輸出面(106)，所述反射面(102)由平面間隙形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射面(102)基本在所述半球形輸出面(106)的曲率中心處與所述中心軸線(X1)相交。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括位于該設(shè)備出口(29)區(qū)域的保護(hù)窗(30)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述保護(hù)窗(30)的形狀使得所述激光束(5)的中心射線基本垂直地與所述保護(hù)窗(30)相交。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，可通過所述光軸(X2)與所述中心軸線(X1)之間的角度調(diào)節(jié)所述像焦點(diǎn)(F0，F(xiàn)1，F(xiàn)1’)的品質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括殼體(2)，所述殼體包括所述激光束輸入裝置(4)；該設(shè)備還包括活動(dòng)單元(9)，所述活動(dòng)單元至少部分地封裝在所述殼體內(nèi)并至少包括所述光學(xué)系統(tǒng)(100)和所述第二反射面(26)，所述活動(dòng)單元(9)能夠相對(duì)于所述主殼體(2)沿所述中心軸線(X1)的方向平移，以便沿所述中心軸線(X1)調(diào)節(jié)該活動(dòng)單元的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括以固定的方式圍繞所述光學(xué)系統(tǒng)(100)設(shè)置的轉(zhuǎn)子(20)，圍繞所述轉(zhuǎn)子(20)設(shè)置在所述活動(dòng)單元內(nèi)的定子(21)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，還包括允許觀察沖擊區(qū)域的觀察窗(7)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述觀察窗(7)與顯示單元(200，201，202)相關(guān)聯(lián)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于，所述顯示單元包括相機(jī)(200)、圖像處理電路(201)和監(jiān)視器(202)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生成旋轉(zhuǎn)激光束(5)的設(shè)備(1)，該設(shè)備可用于各種應(yīng)用，包括材料的焊接、切削、鉆削或燒蝕。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠生成快速旋轉(zhuǎn)且精確的激光束，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)的主光學(xué)器件(100)包含繞軸線(X1)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一反射面(102)、至少一第二反射面(26)、以及具有光軸(X2)的轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡(107)，所述第一反射面(102)用于將所述激光束的方向改變?yōu)檫M(jìn)入所述第二反射面(26)的方向，所述透鏡設(shè)置成能夠傾斜，以使所述光軸(X2)能相對(duì)于所述軸線(X1)成一定角度。
文檔編號(hào)B23K26/06GK1805817SQ200480016319
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者J·赫茨伯格, H·P·施沃布 申請(qǐng)人:拉薩格股份公司