Пристрій для лазерної обробки

Реферат: Пристрій для лазерної обробки містить фокусуючу лінзу із непрозорого матеріалу, додатковий лазер з випромінюванням видимого діапазону, а також транспортуючу оптичну систему для постачання променя до лінзи. Фокусуюча лінза розташована в корпусі опуклою стороною у бік заготовки, транспортуючу систему складено з двох похилих дзеркал, причому останнє за ходом променя виконано у вигляді дзеркальної внутрішньої конічної поверхні гайки, яка може переміщуватися вздовж осі лінзи по різьбовій поверхні на корпусі, що має два вікна для доставки променя до лінзи та від неї до наглядової системи, яку розташовано по інший бік лінзи. UA 99102 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЇ ОБРОБКИ UA 99102 U UA 99102 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до лазерного технологічного обладнання і є пристроєм, який забезпечує обробку матеріалів лазерним випромінюванням. Відомий пристрій для лазерної обробки [1], який має додатковий лазер, розташований в юстирувальному пристосуванні за 100 % дзеркалом робочого лазера з променем видимого діапазону, який фокусується лінзою установки на поверхню заготовки. Позиціювання виконують шляхом аналізу каустики пучка додаткового випромінювання після лінзи, і, вважаючи її подібною до каустики робочого випромінювання, виконують позиціювання заготовки в вибраний перетин. Недоліками такого пристрою є погрішності позиціювання через хроматичну та сферичну аберації. Крім того, за таким пристроєм можливо позиціювання лише лінз з прозорого для видимого світла матеріалу. Найбільш близьким аналогом є "пристрій для лазерної обробки" [2], в якому є фокусуюча лінза із непрозорого матеріалу, додатковий лазер з випромінюванням видимого діапазону, а також транспортуючу оптичну систему для постачання променів в обхід лінзи до юстирувальних вузлів, розташованих на зовнішньому діаметрі лінзи. Для розрахункового положення заготовки відносно лінзи, яке налагоджується додатковим вимірювачем відстані, зводять промені від юстирувальних вузлів транспортуючої системи в загальну точку на поверхні заготовки. Налаштовування виконують переміщенням заготовки вздовж координати осі променя до суміщення освітлених променями ділянок поверхні заготовки. Недоліком відомого пристрою є невідповідність налагодження від оптичних властивостей лінзи, тобто при заміні лінзи необхідне переналагодження вузлів. Задачею корисної моделі є підвищення якості обробки шляхом підвищення точності взаємного позиціювання лінзи та поверхні заготовки. Поставлена задача вирішується в запропонованому пристрої для лазерної обробки, який містить фокусуючу лінзу із непрозорого матеріалу, додатковий лазер з випромінюванням видимого діапазону, а також транспортуючу оптичну систему для постачання променя до лінзи, який відрізняється тим, що фокусуюча лінза розташована в корпусі опуклою стороною у бік заготовки, транспортуючу систему складено з двох похилих дзеркал, причому останнє за ходом променя виконано у вигляді дзеркальної внутрішньої конічної поверхні гайки, яка може переміщуватися вздовж осі лінзи по різьбовій поверхні на корпусі, що має два вікна для доставки променя до лінзи та від неї до наглядової системи, яку розташовано по інший бік лінзи. Введені відмінності пристрою дають можливість для розрахункових умов опромінення променем робочого лазера установлювати задане положення гайки із дзеркалом вздовж осі лінзи, що забезпечує можливість через наглядову систему визначати потрібне положення заготовки вздовж осі лінзи за фактом появи зображення поверхні в додатковому промені, який відбившись від поверхні лінзи, поверхні заготовки та симетрично від іншої сторони поверхні лінзи і гайки, потрапляє в поле зору наглядової системи. При заміні лінзи на іншу потрібне налаштування положення гайки вздовж її осі на розрахункову величину, а оцінювання якості положення залишиться таким же. Таке позиціювання лінзи дозволяє підвищити точність фокусування робочого променя на заготовку. На кресленні представлена схема установки для лазерної обробки. Установка містить робочий лазер 1, корпус 2, встановлені в ньому з можливістю відносного переміщення вздовж його осі поворотне дзеркало 3 і фокусуючу лінзу 4, систему 5 спостереження, лазер 6 видимого випромінювання, розташований паралельно оптичній осі робочого лазера 1. Установка також забезпечена встановленими з зовнішнього боку корпусу 2 двома додатковими поворотними дзеркалами 7 і 8, встановленої на зовнішньому боці корпусу 2 з можливістю переміщення вздовж його осі гайкою 9 з внутрішньою дзеркальною конічною поверхнею 10, зверненої до поворотного дзеркала 3. У корпусі 2 виконано два діаметрально розташованих оптично прозорих для відомо випромінювання вікна 11 і 12. Поверхня одного додаткового поворотного дзеркала 7 паралельна поворотному дзеркалу 3.Система 5 спостереження встановлена на корпусі 2 зовні після другого додаткового поворотного дзеркала 8. Фокусуюча лінза 4 встановлена опуклою поверхнею вперед, а її оптична вісь розташована на осі корпусу 2. Установка працює таким чином. Для заданих умов фокусування випромінювання робочого лазера 1, тобто для заданої відстані від поверхні заготовки 13 до лінзи 4, рівного F  F , з урахуванням розмірних характеристик лінзи 4 - її товщини  і радіуса кривизни опуклої поверхні R, половини кута при вершині конічної поверхні, рівний  і відстані, а між осями випромінювання робочого і додаткового лазерів 1 і 6, розраховується положення гайки 9 щодо лінзи 4, тобто відстань між 1 UA 99102 U точкою падіння променя на додаткове поворотне дзеркало 7 і центром кривизни опуклої поверхні лінзи 4: H  (a  r )  tg 1  5 2tg 2  tg 1  tg 2  2  tg 1 1  2tg 1  tg 2  2  tg 2  [(F  F)    R] , де F - фокусна відстань лінзи 4; F - відхилення від фокуса лінзи "-" до лінзи 4, "+" від лінзи 4, 2r - діаметр, на якому знаходиться точка падіння видимого променя на поверхню лінзи 4.  1  2  90  ; 1   2  arctg  R 2  r 2  r . 10 15 20 Налаштування установки полягає в розташуванні заготовки 13 відносно лінзи 4 таким чином, щоб промінь видимого випромінювання після відображення від дзеркала 7, конічної дзеркальної поверхні 10 гайки 9, пройшовши через вікно 11, падав на поверхню заготовки 13, а відбитий від неї промінь виходив би через друге вікно 12, відбивався від конічної поверхні 10 гайки 9 на дзеркало 8, яке направляло б його в систему 5 спостереження. Після проведення юстування лінзи 4 по видимому випромінюванню включається робочий лазер 1, випромінювання якого після відбиття від дзеркала 3 направляється на лінзу 4, фокусуючу його на заготовці 13. Таке юстування лінзи 4 до обробки дозволяє підвищити точність фокусування випромінювання робочого лазера 1 і якість обробки. Джерела інформації: 1. А.с. 224667 СРСР; МКІ В23К26/00, оп. 1968р. 2. 3аявка Японії №58-154480, В23К 26/00, оп. 13.09.1983р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Пристрій для лазерної обробки, який містить фокусуючу лінзу із непрозорого матеріалу, додатковий лазер з випромінюванням видимого діапазону, а також транспортуючу оптичну систему для постачання променя до лінзи, який відрізняється тим, що фокусуюча лінза розташована в корпусі опуклою стороною у бік заготовки, транспортуючу систему складено з двох похилих дзеркал, причому останнє за ходом променя виконано у вигляді дзеркальної внутрішньої конічної поверхні гайки, яка може переміщуватися вздовж осі лінзи по різьбовій поверхні на корпусі, що має два вікна для доставки променя до лінзи та від неї до наглядової системи, яку розташовано по інший бік лінзи. 2 UA 99102 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3