Сканатор для лазерной технологической установки

 

СКАНАТОР ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНО ПОГИЧЕСКРЙ УСТАНОВКИ, содержащий коромысло со сканирующим зеркалом, установленное в корпусе с возможностью поворота относительно оси качания, и электромагнитную систему возбуждения колебаний коромысла, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, уменьшения массы и габаритов сканатора и стабилизации параметров сканирования, он снабжен равноудаленнь1ми от оси качания идентичными ударными парами, элементы которых установлены соответственно на плечах коромысла и в корпусе, при этом коромысло соединено с корпусом резонансными упругими элементами. О t ю О5 00

„SU„1042468 A

COILS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 02 В 27/17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

49

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; 1,::":;::., д(Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3385533/18-25

: (22) 19.01.82 (46) 30.03.87. Бюл. у (71) Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева и Институт машиноведения им.акад.А.А.Благонравова (72) В.N.Àíäðèÿõèí, В.И.Бабицкий, В.С.Майоров и А.Н.Тресвятский (53) 535.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Р 248248, кл. В 23 g 15/00, 1969.

Кольцов И.M. и др. Оптико-механическое устройство для отклонения светового луча. "Приборы и техника экс- перимента", 9 5, 1973, стр.213, 214.. (54) (57) СКАНАТОР ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, содержащий коромысло со сканирующим зеркалом, установленное в корпусе с возможностью поворота относительно оси качания, и электромагнитную систему возбуждения колебаний коромысла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, уменьшения массы и габаритов сканатора и стабилизации параметров сканирования, он снабжен равноудаленными от оси качания идентичными ударными парами, элементы которых установлены соответственно на плечах коромысла и в корпусе, при этом коромысло соединено с корпусом резонансными упругими элементами.

1 1042468 2

Изобретение относится к технике Цель достигается те гается тем, что сканаобработки изделий и материалов с по- тор, содержащий коромысло со сканимощью мощного непрерывного лазерного руемым зеркалом, установленное в коризлучения, а именно к устройствам, пусе с возможностью поворота относипредназначенным для управления пере- 5 тельно оси качания, и электромагнитмещением лазерного луча, и может быть ную систему возбуждения колебаний коиспользовано в промьппленности для вы- ромысла, снабжен равноудаленными от сокопроизводительной автоматизирован- оси качания идентичными ударными паной сварки, резки, термообработки раз- рами, элементы которых установлены личных деталей, а также в измеритель- 10 соответственно нФ плечах коромысла и ной технике с угловым сканированием в корпусе, при этом коромысло соединелуча. но с корпусом резонансными упругими

Известен сканатор, содержащий кор- элементами. пус, консольную упругую балку со ска- На фиг.1 изображена -схема предланирующим элементом, электромагнитную 15 гаемого сканатора; на фиг.2 — схема систему возбуждения колебаний упру- лазерной обработки с использованием гой балки. Свободный конец балки снаб- сманатора; на фиг.3 — амплитудно-часжеи .ударной массой, расположенной тотная характеристика колебаний вибсимметрично между двумя жесткими ог- роударной системы. раиичителями, образующими вместе с. >О Сканирующее е ирующее зеркало жестко закударной массой ударную пару. Извест- реплено на коромысле 2, которое устаное устройство обеспечивает пилооб- новлено с -возможностью ж остью качания на оси разный режим колебаний с необходимы- 3 в корпусе 4 сканатора. Коромысло 2 ми частотами для преобразования и связано также с ко п 4

25 с корпусом резонанссглаживания пространственной неодно- . ными упругими элементами 5 и имеет родности лазерного пучка. равноудаленные от оси 3 ударники 6.

Однако известное устройство не- Жесткость резонансных уп ных упругих элеменприменимо для управления лучами тех- тов 5 наряду с моментом инерции коронологических лазеров, так как сканирующий элемент (зеркало) должен 30 носительно оси качания 3 определяет быть достаточно массивным и водоох- частоту возбуждения резонансных колелаждаемым для рассеивания выделяющей- баний 1 . . На корпусе 4 на одинаковых ся на его поверхности тепловой энер- расстояниях от оси 3 и с одинаковыми б гии, что существенно увеличивает га- зазорами относительно ударников 6 закариты, массу сканатора и энергозат- 35 реплены жесткие упоры 7, обеспечивараты на возбуждение крупногабаритной ющие соударения по нормали ударников колебательной системы. 6 с упорами 7. Каждый ударник 6 с соН б ответствующим упором 7 образуют удараиболее близким к изобретению ную пару. На корпусе также установтехническим решением является ска- 40 лены электромагниты 8 системы вознатор, содержащий коромысло со скани- буждения резонансных колебаний корорующими зеркалом, установленное в мысла 2. На фиг.1 также показаны пакорпусе с возможностью поворота от- дающий 9 и отраженный 10 от зеркала носительно оси качания, и электромаглазерные пучки. нитную систему возбуждения колебаний 45 В лазерной технологической устакоромысла.

Недостатком известного сканатора новке (фиг.2) сканато ф . ) р устанавливаетявляется повышение энергозатрат, увеся так, что прошедший через фок сир ф уси рующую систему 11 лазерный пучок 9

- личение массы и габаритов сканатора попадает на сканирующее зеркало 1. при использовании его для управления 50 О

Отраженный сфокусированный пучак 10 лучами технологических лазеров.

° направляется на перемещающуюся со скоростью v деталь 2 в зону лазерне предусмотрена стабилизация параной обработки 13. метров сканирования ко омысла. оромысла. 55 Амплитудная-частотная характерисЦель изобретения — снижение энер- тик колебаний вибр ви роударнои системы гозатрат, уменьшение массы и габари- в общем случае имеет меет вид, приведентов сканатора, а также стабилизация ный на фиг.3. Здесь Ч— амплитуда параметров сканирования. угловых колебаний коромысла f — час1

3 1042 тота электромагнитной системы возбуждения колебаний коромысла,М угловой зазор между жесткими упорами и ударниками в ударной паре. Пунктиром показана амплитудно-частотная характеристика механической системы

5 без ударников и f. — ее резонансная ., P. частота.

Устройство работает следующим образом. 10

Электромагниты 8 питаются переменным током на резонансной частоте f е. и возбуждают угловые колебания коро-. мысла 2 с зеркалом 1. Необходимая амплитуда угловых колебаний массивно- 15 го сканирующего зеркала 1 с коромыслом 2 обеспечивается за счет резонансных свойств системы. Упругие удары ударников 6 об упоры 7 в ударных . парах позволяют.в крайних положениях 20 резко изменять направление движения коромысла 2 на противоположное н обеспечить пилообразный закон угловых колебаний. При этом значительно снижаются размеры, масса и количество зле-25 ктронной управляющей аппаратуры ска-. натора по сравнению с прототипом. Затем частоту переменного тока, питающего электромагниты 8, увеличивают, переводят сканатор в рабочий режим 30, колебаний (нелинейный "эффект затягивания амплитуды колебаний по частои те ), соответствующий точке А на фиг.3Ä при котором реализуется высокостабильный пилообразный закон ко- /З5 лебаний tp (t) сканирующего зеркала 1.

Сканатор также может быть возбужден непосредственно на частоте рабочего режима (точка А на фиг.3) путем пода468 4 чи дополнительного импульса в электромагниты 8 системы возбуждения.

В предложенном устройстве легко осуществляется регулирование частоты и амплитуды сканирования. Первое— путем изменения частоты возбуждения и перемещения рабочей точки А о горизонтальному участку нелинейной ветви амплитудно-частотной характеристики (фиг.3). Второй — изменением зазоров между ударниками 6 и упорами

7 в ударных парах, дпя чего упоры выполняются регулируемыми. При этом величину амплитуды колебаний можно о регулировать от нуля до максимального значения достроенной пунктиром (фиг.З) амплитудно-частотной характеристики.

За счет упругого взаимодействия в ударных парах и резонансных свойств системы устройство обеспечивает необходимое высокочастотное сканирование и пилообразный закон колебаний при массе и габаритах сканатора и управляющей аппаратуры в десятки Паз меньших, чем у прототипа. Соответственно уменьшаются энергозатраты. Резонансные свойства системы позволяют существенно снизить требования к форме возбуждающего сигнала и упростить электронную схему управления. В предложенном устройстве реализуется высокостабильный по амплитуде закон колебаний пилообразной формы с практически постоянной угловой скоростью движения сканирующего зеркала в интервалах времени между соударениями в ударных парах.

1042468

1р

Puz. У

Редактор Е.Месропова Техред Л.Сердюкова Корректор А.Ильин

Заказ 1167/1 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4