[发明专利]一种十字架式柔性铰链水导激光焦斑对准装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水导激光焦斑对准装置，具体涉及一种十字架式柔性铰链水导激光焦斑对准装置。

背景技术

水导引激光加工技术作为激光加工技术的一个分支，今年来发展很快，由于其在很多方面优于传统激光加工，已在微电子、医疗、航空制造等微细加工领域得到了应用，其特有的加工能力能保证高加工精度、高加工速度、极小加工作用力、极小热影响区、无残余应力、无裂纹等优点。

水导激光巧妙的将激光导入高压微水射流中，利用水束带走加工中多余的热量和残渣，切割道干净整齐。水导激光耦合装置是设备的核心功能部件，而耦合装置设计的关键在于激光焦斑对准装置，现有装置很难使激光焦斑准确的对入喷嘴中心，从而实现水束与激光的完美结合，难以保证耦合效率和划切效果。柔性铰链由于具有精确地微位移特性而在精密位移和转角机构中广泛采用，但现有的柔性铰链为实现三维转动而普遍采用弹性钢板组合连接，加工和制造不方便，且精度较低。

发明内容

本发明为解决现有装置不能使激光焦斑准确的对入喷嘴中心，导致耦合效率低，划切效果差的问题，进而提出一种十字架式柔性铰链水导激光焦斑对准装置。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括内框体、中间框体、外框体、反射玻璃片、内框体微分头、中间框体微分头和两个钢球，本发明还包括两个内框体十字架式柔性铰链和两个中间框体十字架式柔性铰链，内框体、中间框体、外框体由内向外依次套装，内框体的前面、中间框体的前面和外框体的前面分别各设有一个通孔，三个通孔的中心线重合，三个通孔构成激光输送通道，内框体的两侧分别各设有一个内框体十字架式柔性铰链，中间框体的正面和后面分别各设有一个中间框体十字架式柔性铰链，每个内框体十字架式柔性铰链位于内框体与中间框体之间，每个中间框体十字架式柔性铰链位于中间框体与外框体之间，内框体微分头通过一个钢球安装在内框体的上表面上，中间框体微分头通过一个钢球安装在中间框体的上表面上，反射玻璃片安装在内框体内，且反射玻璃片的反射面朝向激光输送通道。

本发明的有益效果是：本发明利用十字架式柔性铰链的结构弹性变形对转角镜头进行精密角度微调，理论上调整分辨力可以无限小，利用弹簧进行预拉紧，可以避免柔性铰链的零位迟滞。十字架柔性铰链采用一体化线切割方式加工而成，制造方便，且由于采用整体对称式结构，绕十字架中心自由度的转动刚度较小，而其它自由度的刚度都比较大，空间结构性好。采用两个十字架柔性铰链为一组相比于采用一个十字架柔性铰链作为一组的好处在于保证调节柔性基本不变的条件下，极大的增强了整体结构的稳定性，使得调节柔性与结构稳定性达到一个很好的平衡效果。本发明通过内框体微分头和中间框体微分头可精确调整反射玻璃片的二维反射角度，进而可使激光焦斑准确的对入喷嘴中心，改善了水导激光的加工质量，提高了工作效率和划切效果，本发明结构简单，操作简单且方便。采用该种十字架柔性铰链无论在加工制造、装配方面还是在结构精度方面与采用薄钢板弹性元件相比都具有较好的特性，而加工成本只稍有提高。

附图说明

图1是本发明的主剖视图，图2是本发明的部分安装示意图，图3是本发明安装内框体微分头后的结构示意图，图4是本发明安装中间框体微分头后的结构示意图，图5是十字架柔性铰链平面结构图，图6是四个十字架柔性铰链与内框体安装的爆炸示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种十字架式柔性铰链水导激光焦斑对准装置包括内框体1、中间框体2、外框体3、反射玻璃片4、内框体微分头5、中间框体微分头6和两个钢球9，本实施方式还包括两个内框体十字架式柔性铰链10和两个中间框体十字架式柔性铰链11，内框体1、中间框体2、外框体3由内向外依次套装，内框体1的前面、中间框体2的前面和外框体3的前面分别各设有一个通孔，三个通孔的中心线重合，三个通孔构成激光输送通道12，内框体1的两侧分别各设有一个内框体十字架式柔性铰链10，中间框体2的正面和后面分别各设有一个中间框体十字架式柔性铰链11，每个内框体十字架式柔性铰链10位于内框体1与中间框体2之间，每个中间框体十字架式柔性铰链11位于中间框体2与外框体3之间，内框体微分头5通过一个钢球9安装在内框体1的上表面上，中间框体微分头6通过一个钢球9安装在中间框体2的上表面上，反射玻璃片4安装在内框体1内，且反射玻璃片4的反射面朝向激光输送通道12。

本实施方式中反射镜片4的调整角度为2度-3度，分辨力无穷小。