Сканатор для лазерной технологической установки

(51) 4 27 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК(54) (57) СКАНАТОР ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, содержащий коромысло со сканирующим зеркалом, установленное в корпусе с возможностьюповорота относительно оси качания, иэлектромагнитную систему возбужденияколебаний коромысла, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сниженияэнергозатрат, уменьшения массы и габаритов сканатора и стабилизации параметров сканирования, он снабженравноудаленными от оси качания идентичными ударнымипарами, элементы которых установлены соответственно наплечах коромысла и в корпусе, приэтом коромысло соединено с корпусомрезонансными упругими элементами,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева и Институт машиноведения им.акад.А,А.Благонравова (72) В.М.Андрияхин, В.И.Бабицкий, В.С.Майоров и А.Н.Тресвятский (53) 535.8(088.8)(56) Авторское свидетельство: СССР У 248248, кл. В 23 1 5/00, 1969.Кольцов И.М. и др. Оптико-механическое устройство для отклонения светового луча. "Приборы и техника экс- перимента", У 5, 1973, стр.213, 214. 42468 А фа% .летЕНИЯ, " . 3БЫЛ,: ,1 1042468 2Изобретение относится к технике Цель достигается тегается 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 относи- предназначенным для управления пере 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 соответственно нФ плечах коромысла и ной технике с угловым сканированием в корпусе, при этом коромысло соединелуча. но с корпусом резонансными упругимиИзвестен сканатор, содержащий кор- элементами.пус, консольную упругую балку со ска- На фиг. 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- сюанатора; на фиг.З - амплитудно-часжеи .ударной массой, расположенной тотная характеристика колебаний вибсимметрично между двумя жесткими ог- роударной системы. раиичителями, образующими вместе с 20 Сканирующее еирующее зеркало жестко закударной массой ударную пару. Извест- реплено на коромысле 2, которое устаное устройство обеспечивает пилооб- новлено с -возможностьюж остью качания на оси разный режим колебаний с необходимы в корпусе 4 сканатора. Коромысло 2 ми частотами для преобразования и связано также с ко п 425с корпусом резонанс- сглаживания пространственной неодно- . ными упругими элементами 5 и имеет родности лазерного пучка. равноудаленные от оси 3 ударники 6.Однако известное устройство не- Жесткость резонансных упных 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 Г На корпусе 4 на одинаковых ся на его поверхности тепловой энер- расстояниях от оси 3 и с одинаковыми бгии, что существенно увеличивает га- зазорами относительно ударников 6 закариты, массу сканатора и энергозат реплены жесткие упоры 7, обеспечивараты на возбуждение крупногабаритной ющие соударения по нормали ударников колебательной системы. 6 с упорами 7. Каждый ударник 6 с соН бответствующим упором 7 образуют удараиболее близким к изобретению ную пару. На корпусе также установтехническим решением является ска 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 уста- коромысла.Недостатком известного сканаторановке (фиг.2) сканатоф . ) р устанавливает- является повышение энергозатрат, увеся так, что прошедший через фок сир ф усирующую систему 11 лазерный пучок 9 личение массы и габаритов сканатора попадает на сканирующее зеркало 1. при использовании его для управления 50 ООтраженный сфокусированный пучок 10 лучами технологических лазеров,направляется на перемещающуюся со Кроме того, в известном ск скоростью ч деталь 12 в зону лазер- не предусмотрена стабилизация параной обработки 13. метров сканирования ко омысла.оромысла. 55 Амплитудная-частотная характерисЦель изобретения - снижение энер- тик колебаний вибрви роударнои системы гозатрат, уменьшение массы и габари- в общем случае имеетмеет вид, приведентов сканатора, а также стабилизация ный на фиг.З. Здесь Ч - амплитуда параметров сканирования. угловых колебаний коромысла Е - час3 1042 тота электромагнитной системы возбуждения колебаний коромысла,М угловой зазор между жесткими упорами и ударниками в ударной паре. Пунктиром показана амплитудно-частотная характеристика механической системы5 без ударников и Г - ее резонансная . частота.Устройство работает следующим образом. 10Электромагниты 8 питаются переменным током на резонансной частоте Г и возбуждают угловые колебания коро-. мысла 2 с зеркалом 1. Необходимая амплитуда угловых колебаний массивно 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 злектронной 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 частоНте ), соответствующий точке А на фиг.З, при котором реализуется высокостабильный пилообразный закон ко- /З 5 лебаний р (С) сканирующего зеркала 1. Сканатор также может быть возбужден непосредственно на частоте рабочего режима (точка А на фиг.З) путем пода 468 4чи дополнительного импульса в электромагниты 8 системы возбуждения.В предложенном устройстве легко осуществляется регулирование частоты и амплитуды сканирования. Первое - путем изменения частоты возбуждения Г и перемещения рабочей точки А но горизонтальному участку нелинейной ветви амплитудно-частотной характеристики ( фиг.З). Второй - изменением зазоров между ударниками 6 и упорами 7 в ударных парах, дпя чего упоры выполняются регулируемыми. При этом величину амплитуды колебаний 9 можноо 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 раз 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 сропова Техре Редакто Ильи ердюкова Коррект 1 Тираж 522 ПодписиВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/ аз графическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,еннооизв