本發(fā)明涉及激光加工設(shè)備，尤其涉及到激光振鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

振鏡系統(tǒng)是控制外圍光路的關(guān)鍵原件之一。在激光制造行業(yè)，振鏡系統(tǒng)控制光路運(yùn)動(dòng)軌跡，振鏡電機(jī)驅(qū)動(dòng)反射鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)，使光路按照指定位置移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)激光加工過(guò)程。振鏡系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在激光打標(biāo)、激光3D打印、激光焊接等領(lǐng)域，是激光領(lǐng)域不可缺少的基礎(chǔ)原件。

傳統(tǒng)的振鏡驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用的是電流表工作方式：振鏡驅(qū)動(dòng)是將電流表的指針更換成反射鏡片。通過(guò)電流大小控制鏡片運(yùn)動(dòng)，電流通過(guò)線圈，線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，線圈受到磁場(chǎng)作用力而轉(zhuǎn)動(dòng)，其又被稱為電流計(jì)掃描振鏡。這類振鏡系統(tǒng)存在一些缺陷：在工作過(guò)程中容易收到周圍磁場(chǎng)影響，在磁場(chǎng)環(huán)境下工作，會(huì)導(dǎo)致在激光加工過(guò)程中出現(xiàn)散點(diǎn)、線條彎曲等現(xiàn)象；另外，這類振鏡系統(tǒng)的響應(yīng)速度和激光光路控制精度均有待提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提出一種無(wú)應(yīng)力壓電驅(qū)動(dòng)激光振鏡系統(tǒng)，不受磁場(chǎng)環(huán)境的影響，控制精度高，響應(yīng)速度快。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種無(wú)應(yīng)力壓電驅(qū)動(dòng)激光振鏡系統(tǒng)，包括：機(jī)架，具有底板和立板；壓電疊堆，其一端與該立板相頂；預(yù)緊力彈簧，與該壓電疊堆并列設(shè)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(yù)緊力彈簧的另一端相對(duì)，其另一端設(shè)有一凹口；支點(diǎn)軸銷，為該放大塊提供旋轉(zhuǎn)的支點(diǎn)，以使該放大塊被該壓電疊堆及該預(yù)緊力彈簧差動(dòng)推動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)塊，其裝設(shè)在該凹口處，能夠由該由該放大塊帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)滾動(dòng)軸，安裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)塊與該放大塊的凹口之間，用于將該放大塊的水平位移轉(zhuǎn)化成該轉(zhuǎn)動(dòng)塊的轉(zhuǎn)動(dòng)位移；以及鏡片，其裝設(shè)在該轉(zhuǎn)動(dòng)塊上。

其中，該轉(zhuǎn)動(dòng)塊呈L形，具有主體和相對(duì)該主體垂直延伸的延伸部；其中，該延伸部的兩側(cè)分別設(shè)有兩個(gè)凹曲柱面，用于與這兩個(gè)滾動(dòng)軸配合。

其中，該轉(zhuǎn)動(dòng)塊上的凹曲柱面的曲率半徑與該滾動(dòng)軸的半徑之比，等于該放大塊繞該支點(diǎn)軸銷的旋轉(zhuǎn)位移與該轉(zhuǎn)動(dòng)塊的旋轉(zhuǎn)位移之比。

其中，這兩個(gè)滾動(dòng)軸其中之一的一側(cè)安裝在該轉(zhuǎn)動(dòng)塊上、另一側(cè)被一轉(zhuǎn)動(dòng)塊預(yù)緊彈簧壓緊。

其中，該轉(zhuǎn)動(dòng)塊預(yù)緊彈簧通過(guò)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(shè)在該機(jī)架的底板上。

其中，該鏡片通過(guò)緊固件固結(jié)在該轉(zhuǎn)動(dòng)塊的主體上。

其中，該壓電疊堆的另一端裝設(shè)有一壓電疊堆頂座，該壓電疊堆頂座通過(guò)一頂球頂緊該放大塊。

其中，該預(yù)緊力彈簧的另一端與該放大塊相抵頂。

其中，該支點(diǎn)軸銷安裝在該支架的底板的孔中。

本發(fā)明的有益效果在于，通過(guò)機(jī)架、壓電疊堆、預(yù)緊力彈簧、放大塊、支點(diǎn)軸銷、轉(zhuǎn)動(dòng)塊、兩個(gè)滾動(dòng)軸以及鏡片的結(jié)構(gòu)上的配合構(gòu)成一無(wú)應(yīng)力壓電驅(qū)動(dòng)激光振鏡系統(tǒng)，不受磁場(chǎng)環(huán)境的影響，控制精度高，響應(yīng)速度快。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的無(wú)應(yīng)力壓電驅(qū)動(dòng)激光振鏡系統(tǒng)的主視示意；

圖2是圖1中的A-A向剖視示意；

圖3a和圖3b分別是本發(fā)明系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)塊的兩個(gè)不同視角示意。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1、圖2、圖3a和圖3b，圖1是本發(fā)明的無(wú)應(yīng)力壓電驅(qū)動(dòng)激光振鏡系統(tǒng)的主視示意。圖2是圖1中的A-A向剖視示意。圖3a和圖3b分別是本發(fā)明系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動(dòng)塊的兩個(gè)不同視角示意。本發(fā)明提出的一種無(wú)應(yīng)力壓電驅(qū)動(dòng)激光振鏡系統(tǒng)，其包括：機(jī)架1，預(yù)緊力彈簧2，壓電疊堆3，轉(zhuǎn)動(dòng)塊預(yù)緊彈簧4，差動(dòng)位移放大塊5，支點(diǎn)軸銷6，壓電疊堆頂座7，頂球8，滾動(dòng)軸9，轉(zhuǎn)動(dòng)塊10，軸承11，鏡片12，螺釘13，滾動(dòng)軸14和振鏡鎖緊螺釘16。

壓電疊堆3的一端頂在機(jī)架1的立板上。壓電疊堆頂座7通過(guò)膠液粘接在壓電疊堆3的另一端。壓電疊堆頂座7通過(guò)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(guò)程中受到彎矩和扭矩的產(chǎn)生，提高壓電疊堆3的壽命。支點(diǎn)軸銷6安裝在支架1的底板的孔中。支點(diǎn)軸銷6能夠?yàn)榉糯髩K5提供放大支點(diǎn)。

預(yù)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(diǎn)軸銷6的兩側(cè)，以使該放大塊5能夠被該壓電疊堆3及該預(yù)緊力彈簧3差動(dòng)推動(dòng)。具體而言，預(yù)緊力彈簧2可以使放大塊5順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(在圖1上)，而壓電疊堆3的伸長(zhǎng)則可以使放大塊5逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(在圖1上)。預(yù)緊力彈簧2能夠?yàn)閴弘姱B堆3伸長(zhǎng)后的收縮提供回復(fù)力，使驅(qū)動(dòng)可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

該放大塊5的一端與該壓電疊堆3及該預(yù)緊力彈簧3相對(duì)。該放大塊5的另一端設(shè)有一凹口。兩個(gè)滾動(dòng)軸9、14分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)塊10和放大塊5之間的凹口內(nèi)的兩側(cè)。轉(zhuǎn)動(dòng)塊10通過(guò)軸承11進(jìn)行導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏡片12通過(guò)振鏡鎖緊螺釘16固結(jié)在轉(zhuǎn)動(dòng)塊10上。

具體而言，轉(zhuǎn)動(dòng)塊10呈L形，具有主體17和相對(duì)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(cè)分別設(shè)有兩個(gè)凹曲柱面15，與兩個(gè)滾動(dòng)軸9、14配合。值得一提的是，該轉(zhuǎn)動(dòng)塊10上的凹曲柱面15的曲率半徑與該滾動(dòng)軸9、14的半徑之比，等于該放大塊5繞該支點(diǎn)軸銷6的旋轉(zhuǎn)位移與該轉(zhuǎn)動(dòng)塊10(繞該軸承11)的旋轉(zhuǎn)位移之比。

滾動(dòng)軸9的一側(cè)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)塊10上、另一側(cè)被轉(zhuǎn)動(dòng)塊預(yù)緊彈簧4壓緊。具體而言，轉(zhuǎn)動(dòng)塊預(yù)緊彈簧4通過(guò)螺釘13鎖緊在放大塊5上。這種結(jié)構(gòu)，借助于支點(diǎn)軸銷6和兩個(gè)滾動(dòng)軸9、14，能夠?qū)弘姱B堆3作用于放大塊5的水直線位移，轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)動(dòng)塊10的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。

該無(wú)應(yīng)力壓電驅(qū)動(dòng)激光振鏡系統(tǒng)的工作原理大致包括：當(dāng)壓電疊堆3接收到外部電源電壓信號(hào)伸長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)壓電疊堆頂座7和頂球8推動(dòng)放大塊5繞支點(diǎn)軸銷6逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(在圖1上)。放大塊5壓縮預(yù)緊力彈簧2。放大塊5通過(guò)兩個(gè)滾動(dòng)軸9、14夾緊轉(zhuǎn)動(dòng)塊10。轉(zhuǎn)動(dòng)塊10通過(guò)軸承11導(dǎo)向而跟隨放大塊5轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)塊10帶動(dòng)鏡片12轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鏡片12的轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變激光光路。當(dāng)壓電疊堆3接收到外部電源電壓信號(hào)收縮時(shí)，預(yù)緊力彈簧2推動(dòng)放大塊5繞支點(diǎn)軸銷6順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(在圖1上)。放大塊5帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)塊10反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)鏡片12轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，使得該振鏡系統(tǒng)可以連續(xù)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制鏡片12的位置來(lái)控制輸出光路。

本發(fā)明的有益效果在于，(1)、利用壓電疊堆3來(lái)驅(qū)動(dòng)鏡頭12轉(zhuǎn)動(dòng)，使振鏡系統(tǒng)有更高的響應(yīng)速度，運(yùn)動(dòng)精度。并且，采用壓電疊堆3驅(qū)動(dòng)鏡頭12轉(zhuǎn)動(dòng)，可以有效地降低壓電振鏡的工作環(huán)境要求，不會(huì)被磁場(chǎng)的環(huán)境所干擾。(2)、采用放大塊5將壓電疊堆3的輸出位移進(jìn)行放大，采用滾動(dòng)軸9、14，將差動(dòng)放大的位移轉(zhuǎn)化成角位移，可以獲得更大的角位移。(3)、采用滾動(dòng)軸9、14結(jié)構(gòu)，在將直線位移轉(zhuǎn)化角位移中，利用滾動(dòng)代替滑動(dòng)，有效地減少運(yùn)動(dòng)中的阻力，有利于提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，同時(shí)避免磨損的產(chǎn)生。(4)、利用壓電疊堆3及預(yù)緊力彈簧2差動(dòng)驅(qū)動(dòng)放大塊5以及滾動(dòng)軸9、14和轉(zhuǎn)動(dòng)塊10的配合結(jié)構(gòu)，能夠避免壓電疊堆3及預(yù)緊力彈簧2的作用力直接作用在轉(zhuǎn)動(dòng)塊10和軸承11上，可以避免軸承11受到切向應(yīng)力，能夠提高壓電振鏡系統(tǒng)使用精度，并提高壓電振鏡系統(tǒng)的工作壽命。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以對(duì)上述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改和替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。