Устройство подачи импульсов лазерного излучения

 

Устройство относится к машиностроению , в частности к станкам для лазерной пробивки отверстий. Устройство позволяет получить синхронизацию моментов включения (выключения) электромеханического затвора с моментами прохождения вращающимся щелевым диском электромеханического модулятора установленных позииий отсчета, которые имеют временную привязку к передним фронтам импульсом излучения . Этим обеспечивается перемещение заслонки затвора во время перекрытия оптического канала непрозрачной частью диска модулятора. Устройство содержит датчик 3 начала отсчета, датчик 4 положения, устройство 5 синхронизации, состоящее из узла 6 формирования сигнала включения, узла 7 задержки включения, узла 8 сравнения, узла 9 задержки выключения, узла 10 формирования выходного сигнала. 2 ил. Л С

1776521 A l

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 26/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918077/08 (22) 29.12.90 (46) 23.11.92. Бюл. N. 43 (71) Особое конструкторское бюро "Старт" (72) Н.А.Архипенко, С.Ю.Игнатьев, Г.Б.Большаков и М.М.Никитин (56) Архипенко Н,А. и др. Проблемы лазерной технологии формирования отверстий в печатных платах, Журнал "Обмен производственно-техническим опытом", М„НИИЭИР, вып.10, 1989 г. (54) УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ИМПУЛЬСОВ

ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Устройство относится к машиностроению, в частности к станкам для лазерной пробивки отверстий. Устройство позволяет получить синхронизацию моментов включения (выключения) электромеханического затвора с моментами прохождения вращающимся щелевым диском злектромеханического модулятора установленных позиций отсчета, которые имеют временную привязку к передним фронтам импульсом излучения. Этим обеспечивается перемещение заслонки затвора во время перекрытия оптического канала непрозрачной частью дис ка модулятора. Устройство содержит датчик

3 начала отсчета, датчик 4 положения, устройство 5 синхронизации, состоящее из узла 6 формирования сигнала включения, узла

7 задержки включения, узла 8 сравйения, узла 9 задержки выключения, узла 10 формирования выходного сигнала. 2 ил.

1776521

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к станкам для лазерной пробивки отверстий.

Известно усгройство подачи импульсов лазерного излучения, выбранное в качестве прототипа, содержащее лазер, электромеханический модулятор, электромеханический затвор. системы управления, рабочую головку, координатный стол (1).

Устройство ке обеспечивает подачу точного числа импульсов излучения в пакете, при этом возможны искажения длительности и амплитуды импульсов, Это объясняется тем, что открытие (и закрытие) затвора происходит при разных угловых положениях диска модулятора, а перемещение заслонки затвора может совпадать во времени с импульсами излучения и ограничивать их по длительности и амплитуде.

Цель изобретения состоит в расширении технологических воэможностей.

На фиг.1 представлены графики, поясняющие работу устройства; на фиг.2 — структурная схема устройства.

Непрерывное излучение лазера пересекается вращающимся с высокой скоростью диском (цилиндром) электромеханического модулятора, имеющим отверстия для прохождения луча, Со стороны диска, обращенной к рабочей головке, излучение имеет вид периодически следующих импульсов. Одновременно с модулятора выдаются импульсы начала отсчета Од, и положения Оди диска, передние фронты которых имеют жесткую временную привязку к передним фронтам импульсов излучения. В режиме "Пауза" оптический канал перекрыт заслон кой электромеханического затвора и импульсы излучения не подаются в рабочую головку.

По команде "Подача" в момент начала ближайшего импульса Одэ вырабатывается импульс включения 0>< затвора. По импульсу

Овк формируется импульс 0»> пуска затвора, который имеет временную задержку тзад вк, обеспечивающую срабатывание затвора таким образом, чтобы заслонка перемещалась в промежугке времени между импульсами излучения. Этим исключаются искажения длительности и амплитуды импульсов излучения. Заслонка перемещается на величину Я „> Ог — диаметра луча лазера. Если время т»д ех уменьшить, то будет проявляться влияние второго (от начала отсчета) импульса излучения, а если1 ад.8х увеличить, то будет искажаться третий импульс излучения. Временная задержка устанавливается числом импульсов U . После открытия затвора импульсы излучения подаются в рабочую головку, Импульс Upx на закрытие затвора формируется по команде "Пауза"

55 ния в устройство 5 синхронизации поступают импульсы, период повторения которых в несколько раз меньше периода следования импульсов с датчика 3 начала отсчета. В режиме "Пауза" электромеханический затвор 11 закрыт и излучение лазера 1 в рабочую головку 14 не поступает. Управляемый системой управления 12 координатный стол

15 с заготовкой 16 выходит в требуемую позицию обработки, В режиме "Подача" система 12 управления подает на узел 6 формирования сигнала включения команду на ближайшим к ней импульсом Одф, Затем с задержкой t» .<» вырабатывается импульс

0 »и, который обеспечивает обратное перемещение заслонки затвора в паузе между импульсами излучения. Время задержки отсчитывается по импульсам Uq>. Число импульсов Оди, а также время подачи команды

"Пауза".определяются для каждого типа диска (цилиндра) и скоростей их вращения экспериментальным путем на устройстве подачи и заносится в виде кодов в систему управления. Таким образом дос1игается равенство амплитуды, длительности и количества импульсов в пакетах.

Устройство содержит лазер 1, электромеханический модулятор 2, в непосредственной близости от которого расположены датчик 3 начала отсчета и датчик 4 положения, устройство синхронизации 5, состоящее из последовательно соединенных узла

6 формирования сигнала включения, узла 7 задержки включения, узла 8 сравнения, узла

9 задержки выключения, узла 10 формирования выходного сигнала, выход которого соединен с электромеханическим затвором

11, а вход дополнительно связан с выходом узла 7 задержки включения, систему 12 управления, поворотное зеркало 13, рабочую головку 14, координатный стол 15 с уложенной на нем заготовкой 16, причем выход системы 12 управления связан с входами узлов 6, 7, 8, 9 устройства 5 синхронизации и приводом координатного стола 15, а вход с электромеханическим затвором 11, датчик

3 соединен с узлами 6, 8, а датчик 4 соединен с узлами 7 и 9, Устройство работает следующим образом. Лазер 1 вырабатывает непрерывное излучение, которое, проходя через вращающийся с постоянной скоростью диск электромеханического модулятора 2, преобразуется в последовательность периодически следующих, импульсов излучения, С датчика 3 начала отсчета поступают в устройство 5 синхронизации импульсы, передние фронты которых имеют жесткую временную привязку к передним фронтам импульсов излучения. С датчика 4 положе1776521 открытие затвора 11. На другой вход узла б формирования сигнала включения поступают импульсы датчика 3 начала отсчета. По переднему фронту импульса датчика 3 начала отсчета следующим первым после подачи 5 системой 12 управления команды на открытие затвора 11 формируется импульс, который поступает на узел 7 задержки включения. По переднему фронту данного импульса узел 7 задержки включения начи- 10 нает отсчет требуемого числа подаваемых на него импульсов с датчика 4 положения.

Требуемое число импульсов задается системой 12 управления. Количеством импульсов, подаваемых с датчика 4 положения, опреде- 15 ляется требуемая величина времени задер-. жки сигнала включения затвора 11, Требуемая величина задержки определяется экспериментально для различных типов дисков и различных скоростей их вращения. 20

Эти данные заносятся в систему 12 управления. Критерием служит условие перемещения заслонки затвора в паузе между импульсами излучения. После отсчета требуемого числа импульсов узел 7 задержки 25 включения выдает сигнал на узел 10 формирования выходного сигнала и на узел 8 сравнения. Узел 10 формирования выходного сигнала включает затвор 11 и подает об этом сигнал в систему 12 управления. Излу- 30 чение лазера 11 через поворотное зеркало

13 подается в рабочую головку 14 и, фокусируясь на поверхности заготовки 16, производит обработку (например, сверление отверстий и др.). Узел 8 сравнения, начиная 35 с момента прихода импульса с узла 7 задержки включения, по импульсам датчика 3 начала отсчета производит счет количества импульсов излучения. подаваемых в рабочую головку 14. 40

При достижении устанавливаемого системой 12 управления их количества — Naàä К, где Neap — количество импульсов лазерного излучения, которое необходимо пропустить 45 через затвор;

К вЂ” целое число, зависящее от типа диска модулятора, скорости его вращения (устанавливается экспериментально).

Узел 8 сравнения выдает сигнал на узел

9 задержки выключения, который работает аналогично узлу 7 задержки включения. После отсчета требуемого числа импульсов с датчика 4 положения узел 9 задержки выключения выдает сигнал в узел 10 формирования выходного. сигнала, который выключает затвор 11. Поступление импульсов излучения в рабочую головку 14 прекращается. Далее цикл повторяется.

Применение устройства подачи импульсов лазерного излучения позволяет расширить технологические возможности лазерных установок, так как обеспечивает подачу пакетов импульсов излучения, содержащих точное количество импульсов, следующих с высокой частотой повторения и имеющих малую длительность, без искажения их длительности и амплитуды, Формула изобретения

Устройство подачи импульсов лазерного излучения, содержащее лазер, электромеханический модулятор, электромеханический затвор, рабочую головку, систему управления, подключенную к координатному столу. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей, в него введены датчики начала отсчета и положения, последовательно соединенные узел формирования сигнала включения, узел задержки включения, узел сравнения, узел задержки ныклк>чения и узел формирования выходного сигнала. подключенного к электромеханическому затвору и входу систему управления, выходы которой подключены к вторым входа" 1 узлов формирования сигнала включения, задержки включения, сравнения и задержки выключения. второй вход узла формирования сигнала вклю, ния и третий вход сравнения соединены с выходом датчика начала отсчета, третьи входы узлов задержки включения и вь ключения соединены с датчиком положения, выход узла задержки включения соединен с вторым входом узла формирования выход -.ого сигнала, датчики начала отсчета и положения связаны с электромеханически . модулятором.

1776521

ПР )РЯ. 44ЯюВ ВВЯ&ЙУ

Редактор

Заказ 4092 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Фк

Фк

ОЛ7л

Составитель Н. Архипенко

Техред М.Моргентал Корректор Н. Слободяник

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101