無應力壓電驅動激光振鏡系統技術方案

本發明專利技術提出一種無應力壓電驅動激光振鏡系統，包括：機架，具有底板和立板；壓電疊堆，其一端與該立板相頂；預緊力彈簧，與該壓電疊堆并列設置，其一端與該立板相頂；放大塊，其一端與該壓電疊堆及該預緊力彈簧的另一端相對，其另一端設有一凹口；支點軸銷，為該放大塊提供旋轉的支點，以使該放大塊被該壓電疊堆及該預緊力彈簧差動推動；轉動塊，其裝設在該凹口處，能夠由該由該放大塊帶動而轉動；兩個滾動軸，安裝在該轉動塊與該放大塊的凹口之間，用于將該放大塊的水平位移轉化成該轉動塊的轉動位移；以及鏡片，其裝設在該轉動塊上。不受磁場環境的影響，控制精度高，響應速度快。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光加工設備，尤其涉及到激光振鏡系統。
技術介紹
振鏡系統是控制外圍光路的關鍵原件之一。在激光制造行業，振鏡系統控制光路運動軌跡，振鏡電機驅動反射鏡片轉動，使光路按照指定位置移動，從而實現激光加工過程。振鏡系統廣泛應用在激光打標、激光3D打印、激光焊接等領域，是激光領域不可缺少的基礎原件。傳統的振鏡驅動系統，采用的是電流表工作方式：振鏡驅動是將電流表的指針更換成反射鏡片。通過電流大小控制鏡片運動，電流通過線圈，線圈產生磁場，線圈受到磁場作用力而轉動，其又被稱為電流計掃描振鏡。這類振鏡系統存在一些缺陷：在工作過程中容易收到周圍磁場影響，在磁場環境下工作，會導致在激光加工過程中出現散點、線條彎曲等現象；另外，這類振鏡系統的響應速度和激光光路控制精度均有待提高。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提出一種無應力壓電驅動激光振鏡系統，不受磁場環境的影響，控制精度高，響應速度快。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種無應力壓電驅動激光振鏡系統，包括：機架，具有底板和立板；壓電疊堆，其一端與該立板相頂；預緊力彈簧，與該壓電疊堆并列設置，其一端與該立板相頂；放大塊，其一端與該壓電疊堆及該預緊力彈簧的另一端相對，其另一端設有一凹口；支點軸銷，為該放大塊提供旋轉的支點，以使該放大塊被該壓電疊堆及該預緊力彈簧差動推動；轉動塊，其裝設在該凹口處，能夠由該由該放大塊帶動而轉動；兩個滾動軸，安裝在該轉動塊與該放大塊的凹口之間，用于將該放大塊的水平位移轉化成該轉動塊的轉動位移；以及鏡片，其裝設在該轉動塊上。其中，該轉動塊呈L形，具有主體和相對該主體垂直延伸的延伸部；其中，該延伸部的兩側分別設有兩個凹曲柱面，用于與這兩個滾動軸配合。其中，該轉動塊上的凹曲柱面的曲率半徑與該滾動軸的半徑之比，等于該放大塊繞該支點軸銷的旋轉位移與該轉動塊的旋轉位移之比。其中，這兩個滾動軸其中之一的一側安裝在該轉動塊上、另一側被一轉動塊預緊彈簧壓緊。其中，該轉動塊預緊彈簧通過緊固件鎖緊在該放大塊上。其中，該主體與一軸承配合，該軸承裝設在該機架的底板上。其中，該鏡片通過緊固件固結在該轉動塊的主體上。其中，該壓電疊堆的另一端裝設有一壓電疊堆頂座，該壓電疊堆頂座通過一頂球頂緊該放大塊。其中，該預緊力彈簧的另一端與該放大塊相抵頂。其中，該支點軸銷安裝在該支架的底板的孔中。本專利技術的有益效果在于，通過機架、壓電疊堆、預緊力彈簧、放大塊、支點軸銷、轉動塊、兩個滾動軸以及鏡片的結構上的配合構成一無應力壓電驅動激光振鏡系統，不受磁場環境的影響，控制精度高，響應速度快。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明，附圖中：圖1是本專利技術的無應力壓電驅動激光振鏡系統的主視示意；圖2是圖1中的A-A向剖視示意；圖3a和圖3b分別是本專利技術系統中轉動塊的兩個不同視角示意。具體實施方式現結合附圖，對本專利技術的較佳實施例作詳細說明。參見圖1、圖2、圖3a和圖3b，圖1是本專利技術的無應力壓電驅動激光振鏡系統的主視示意。圖2是圖1中的A-A向剖視示意。圖3a和圖3b分別是本專利技術系統中轉動塊的兩個不同視角示意。本專利技術提出的一種無應力壓電驅動激光振鏡系統，其包括：機架1，預緊力彈簧2，壓電疊堆3，轉動塊預緊彈簧4，差動位移放大塊5，支點軸銷6，壓電疊堆頂座7，頂球8，滾動軸9，轉動塊10，軸承11，鏡片12，螺釘13，滾動軸14和振鏡鎖緊螺釘16。壓電疊堆3的一端頂在機架1的立板上。壓電疊堆頂座7通過膠液粘接在壓電疊堆3的另一端。壓電疊堆頂座7通過頂球8頂緊在放大塊5上。頂球8的作用是防止壓電疊堆3在工作過程中受到彎矩和扭矩的產生，提高壓電疊堆3的壽命。支點軸銷6安裝在支架1的底板的孔中。支點軸銷6能夠為放大塊5提供放大支點。預緊力彈簧2和壓電疊堆3及壓電疊堆頂座7并列布置，分別位于支點軸銷6的兩側，以使該放大塊5能夠被該壓電疊堆3及該預緊力彈簧3差動推動。具體而言，預緊力彈簧2可以使放大塊5順時針旋轉(在圖1上)，而壓電疊堆3的伸長則可以使放大塊5逆時針旋轉(在圖1上)。預緊力彈簧2能夠為壓電疊堆3伸長后的收縮提供回復力，使驅動可以往復運動。該放大塊5的一端與該壓電疊堆3及該預緊力彈簧3相對。該放大塊5的另一端設有一凹口。兩個滾動軸9、14分別安裝在轉動塊10和放大塊5之間的凹口內的兩側。轉動塊10通過軸承11進行導向實現轉動。鏡片12通過振鏡鎖緊螺釘16固結在轉動塊10上。具體而言，轉動塊10呈L形，具有主體17和相對主體17垂直延伸的延伸部18。其中，主體17與軸承11配合。延伸部18的兩側分別設有兩個凹曲柱面15，與兩個滾動軸9、14配合。值得一提的是，該轉動塊10上的凹曲柱面15的曲率半徑與該滾動軸9、14的半徑之比，等于該放大塊5繞該支點軸銷6的旋轉位移與該轉動塊10(繞該軸承11)的旋轉位移之比。滾動軸9的一側安裝在轉動塊10上、另一側被轉動塊預緊彈簧4壓緊。具體而言，轉動塊預緊彈簧4通過螺釘13鎖緊在放大塊5上。這種結構，借助于支點軸銷6和兩個滾動軸9、14，能夠將壓電疊堆3作用于放大塊5的水直線位移，轉化成轉動塊10的轉動位移。該無應力壓電驅動激光振鏡系統的工作原理大致包括：當壓電疊堆3接收到外部電源電壓信號伸長時，通過壓電疊堆頂座7和頂球8推動放大塊5繞支點軸銷6逆時針轉動(在圖1上)。放大塊5壓縮預緊力彈簧2。放大塊5通過兩個滾動軸9、14夾緊轉動塊10。轉動塊10通過軸承11導向而跟隨放大塊5轉動。轉動塊10帶動鏡片12轉動，從而實現鏡片12的轉動，以改變激光光路。當壓電疊堆3接收到外部電源電壓信號收縮時，預緊力彈簧2推動放大塊5繞支點軸銷6順時針轉動(在圖1上)。放大塊5帶動轉動塊10反方向轉動。這種驅動鏡片12轉動的方式，使得該振鏡系統可以連續往復轉動，實現實時控制鏡片12的位置來控制輸出光路。本專利技術的有益效果在于，(1)、利用壓電疊堆3來驅動鏡頭12轉動，使振鏡系統有更高的響應速度，運動精度。并且，采用壓電疊堆3驅動鏡頭12轉動，可以有效地降低壓電振鏡的工作環境要求，不會被磁場的環境所干擾。(2)、采用放大塊5將壓電疊堆3的輸出位移進行放大，采用滾動軸9、14，將差動放大的位移轉化成角位移，可以獲得更大的角位移。(3)、采用滾動軸9、14結構，在將直線位移轉化角位移中，利用滾動代替滑動，有效地減少運動中的阻力，有利于提高系統響應速度，同時避免磨損的產生。(4)、利用壓電疊堆3及預緊力彈簧2差動驅動放大塊5以及滾動軸9、14和轉動塊10的配合結構，能夠避免壓電疊堆3及預緊力彈簧2的作用力直接作用在轉動塊10和軸承11上，可以避免軸承11受到切向應力，能夠提高壓電振鏡系統使用精度，并提高壓電振鏡系統的工作壽命。應當理解的是，以上實施例僅用以說明本專利技術的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改和替換，都應屬于本專利技術所附權利要求的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無應力壓電驅動激光振鏡系統，其特征在于：包括：機架，具有底板和立板；壓電疊堆，其一端與該立板相頂；預緊力彈簧，與該壓電疊堆并列設置，其一端與該立板相頂；放大塊，其一端與該壓電疊堆及該預緊力彈簧的另一端相對，其另一端設有一凹口；支點軸銷，為該放大塊提供旋轉的支點，以使該放大塊被該壓電疊堆及該預緊力彈簧差動推動；轉動塊，其裝設在該凹口處，能夠由該由該放大塊帶動而轉動；兩個滾動軸，安裝在該轉動塊與該放大塊的凹口之間，用于將該放大塊的水平位移轉化成該轉動塊的轉動位移；以及鏡片，其裝設在該轉動塊上。

【技術特征摘要】
1.一種無應力壓電驅動激光振鏡系統，其特征在于：包括：機架，具有底板和立板；壓電疊堆，其一端與該立板相頂；預緊力彈簧，與該壓電疊堆并列設置，其一端與該立板相頂；放大塊，其一端與該壓電疊堆及該預緊力彈簧的另一端相對，其另一端設有一凹口；支點軸銷，為該放大塊提供旋轉的支點，以使該放大塊被該壓電疊堆及該預緊力彈簧差動推動；轉動塊，其裝設在該凹口處，能夠由該由該放大塊帶動而轉動；兩個滾動軸，安裝在該轉動塊與該放大塊的凹口之間，用于將該放大塊的水平位移轉化成該轉動塊的轉動位移；以及鏡片，其裝設在該轉動塊上。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：該轉動塊呈L形，具有主體和相對該主體垂直延伸的延伸部；其中，該延伸部的兩側分別設有兩個凹曲柱面，用于與這兩個滾動軸配合。3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于：該轉動塊上的凹曲柱面的曲率半徑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王瑾，曹峰，路崧，高云峰，
申請(專利權)人：大族激光科技產業集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44