Устройство для лазерной размерной обработки Советский патент 1990 года по МПК B23K26/14 

(21)4618611/25-27

(22) 13.12.88

(46) 15.11.90. Бюл. №42

(71)Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса

(72)К.М.Рагул1 скис., В.В.Рюхин, А.С.Люби- нас, А.Г.Коровицкий, Б.А.Левин, Р.В.Купчю- нас, В.М.Кискин и А.Э.А.Жукас

(53)621.791.72:621.375.826 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 970791,кл. В 23 К 26/14, 1979

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

(57)Изобретение относится к машиностроению и предназначено для лазерной обработки формирующих инструментов, например к технологической обработке формирующих элементов зеркальных фотоаппаратов или кинокамер. Цель изобретения - увеличение точности воспроизведения заданного рельефа поверхности и повышение стабильности обработки. Устройство содержит высоковольтный источник напряжения, соединенный с излучателем оптического квантового генератора, оптически сопряженного с фокусирующей системой. С движущимися поверхностями подвижных столиков по-ко- ординатам X и Y сопряжены вибродвигатели и концевые выключатели, которые отдельно подключены к управляемым входам коммутаторов. Входы коммутаторов подключены к выходам генераторов высокочастотного напряжения. Устройство содержит схемы ИЛИ, формирователь импульсов, генераторы импульсов и управляемый ключ. Выход ключа подключен к управляемым входам моновибраторов и через пиковый детектор - с выходом оптронного блока. Устройство обеспечивает изменение шага перемещения по каждой из координат в зависимости от энергии оптического квантового генератора, что повышает кач-эство обработки. 2 ил.

сл

с

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для лазерной обработки формирующих инструментов, например к технологической обработке формирующих элементов зеркальных фотоаппаратов или кинокамер. Цель изобретения - увеличение точности воспроизведения заданного рельефа поверхности и повышение стабильности обработки. Устройство содержит высоковольтный источник напряжения, соединенный с излучателем оптического квантового генератора, оптически сопряженного с фокусирующей системой. С движущимися поверхностями подвижных столиков по координатам X и Y сопряжены вибродвигатели и концевые выключатели, которые отдельно подключены к управляемым входам коммутаторов. Входы коммутаторов подключены к выходам генераторов высокочастотного напряжения. Устройство содержит схемы ИЛИ, формирователь импульсов, генераторы импульсов и управляемый ключ. Выход ключа подключен к управляемым входам моновибраторов и через пиковый детектор - с выходом оптронного блока. Устройство обеспечивает изменение шага перемещения по каждой из координат в зависимости от энергии оптического квантового генератора, что повышает качество обработки. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для лазер-, ной обработки инструментов, например к технологической обработке формующих, элементов, в частности, предназначенных для формирования фокусирующих элементов зеркальных фотоаппаратов или кинокамер.

Из-за изменения параметров излучения оптического квантового генератора и неточности перемещения приводов точность реализации заданного рельефа на обрабатываемой поверхности мала, увеличивается площадь нерабочих (не подвергнутых воздействию), зон обрабатываемой поверхности, поскольку при изменении параметров

излучения оптического квантового генератора меняется диаметр лунки активного воздействия его излучения. Так, с уменьшением излучаемой, энергии уменьшается диаметр воздействия на обрабатываемом образце. Этот фактор не учитывается при перемещении рабочего стола. Таким образом, промежутки между пятнами воздействия (например, лунками, отверстиями) непостоянны. При увеличении промежутков между пятнами воздействия увеличивается область нерабочих зон обрабатываемой поверхности. И наоборот, если излучаемая энергия увеличивается, расстояние между отверстиями уменьшается. Однако, если при средней излучаемой энергии расстояния между лунка о о ю ю о

ми выбраны соответственно заданному микрорельефу обрабатываемой поверхности, то при изменении энергии излучения лазера возможно изменение расстояния между центрами лунок, тем самым точность реализации заданного рельефа уменьшается. Чтобы пятна воздействия не заходили друг на друга расстояние ними подбирается относительно большим, что увеличивает поверхность нерабочих зон обрабатываемой поверхности (матрицы).

Целью изобретения является увеличение точности воспроизведения заданного рельефа поверхности и повышение стабильности обработки.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства: на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Высоковольтный блок 1 напряжения соединен с излучателем 2 оптического квантового генератора, оптически сопряженного с фокусирующей системой 3. Обрабатываемые изделия устанавливаются на подвижные по координатам X и Y столики 4 и 5 соответственно, которые сопряжены между собой и расположены друг на друге, с движущимися поверхностями которых отдельно сопряжены соответственно первый 6 и второй 7 вибродвигатели и концевые выключатели 8-11, которые отдельно подключены к управляющим входам первого 12 и второго 13 коммутаторов, первые и вторые выходы которых подключены к первому 6 и второму 7 вибродвигателям. Третьи входы коммутаторов 12 и 13 соответственно подключены к выходам первого 14 и второго 15 генераторов высокочастотного напряжения, связанных выходами с первым 16 и вторым 17 моновибраторами. Выходы первого 14 и второго 15 генераторов высокочастотного напряжения соединены с первым и вторым входами первой схемы ИЛИ 18. выход которой через формирователь 19 импульсов соединен с входом синхронизации генератора 20 импульсов и управляемым входом ключа 21, выход которого соединен с управляемыми входами моновибраторов 16 и 17 и через пиковый детектор 22 соединен с выходом оптронового блока 23, вход которого соединен с входом накачки излучателя 2 оптического квантового генератора 1, который через резистор 24 соединен с выходом высоковольтного блока 1 напряжения, управляемый вход которого соединен с выходом генератора 20 импульсов, выход которого соединен с входом запуска первого одновибратора 16. Вторая схема ИЛИ 25 соединена с управляемыми входами коммутатора 12, а выход соединен с запускающим входом второго моновибратора 17.

Устройство работает следующим образом.

Когда на генератор 20 импульсов подается сигнал запуска с источника 1 напряже- 5 ния, через .резистор 24 на излучатель оптического квантового генератора подается высоковольтное напряжение. Оптический квантовый генератор возбуждается, и его луч, прошедший через фокусирующую систему 10 3, попадает на перемещаемое изделие, которое расположено на подвижных столиках 4 и 5, и выжигает лунку.

Диаметр лунки зависит от излучаемой мощности, а тем самым и тока накачки опти- 15 ческого квантового генератора. Ток накачки, прошедший через резистор 24, на выходе оптронового блока 23 создаёт пропорциональное напряжение, максимальная величина которого выделяется пиковым де- 20 тектором 22. Напряжение, обрезанное на выходе пикового детектора 22, подается на управляемые входы моновибраторов 16 и 17. Моновибраторы 16 и 17 в соответственные моменты времени вырабатывают им- 5 пульсы, длительность которых зависит от величины напряжения, поступающего на управляемые входы моновибраторов 16 и 17. Моновибраторы 16 и 17 запускаются от заднего фронта импульсов (фиг.2г), поступаю- 0 щего из генератора 20 импульсов на первый моновибратор 16, или от второй схемы ИЛИ 25 на второй моновибратор 17. Когда выжигается на объекте лунка, первый моновибратор 16 вырабатывает импульс и запускает 5 первый генератор 14 высокочастотного напряжения (фиг.2в).. Сигнал с первого генератора 14 высокочастотного напряжения через первый коммутатор 12 подается на второй вибродвигатель 7. Если сигнал 0 появляется на одном выходе первого коммутатора 12, то второй вибродвигатель 7 перемещает подвижный столик 4 по координате X в другую сторону до тех пор, пока на выходе первого высокочастотного генера- 5 тора 14 вырабатывается высокочастотный сигнал. Когда импульс первого моновибратора 16 заканчивается (фиг.2б), генерация первого генератора 14 высокочастотного напряжения прекращается и первый вибро- 0 двигатель 7 и подвижный столик 4 по координате X останавливается. Поскольку вибродвигатель 7 с подвижным столиком 4 сопряжен непосредственно, из-за высокой тормозящей силы вибродвигателя 7, кото- 5 рая увеличивается в момент исчезновения сигнала на выходе высокочастотного генератора 14, подвижный столик 4 резко останавливается, тем самым обрабатываемый обьект подготавливается к следующему циклу обработки. Одновременно задним фронтом

импульса первого моновибратора 16, прошедшего через первую схему ИЛИ 18, запускается формирователь 19 импульсов (фиг.2г). Импульс формирователя 19 открывает ключ 21, который снимает напряжение с выхода пикового детектора 22, что позволяет снова учитывать диаметр лунки, выжигаемой на объекте во время следующего цикла работы. Длительность импульса формирователя 19 импульсов подбирается с учетом времени остановки подвижного столика 4. Следовательно, на вход синхронизации генератора 20 задний фронт запускающего импульса приходит после полной остановки подвижного столика 4 (фиг.2а,г).

Когда приходит очередной импульс с формирователя импульсов на выходе источника 1 высоковольтного напряжения появляется высоковольтное напряжение, очередной раз запускающее излучатель 2 оптического квантового генератора, и тем самым повторяя цикл работы, ток накачки оптического квантового генератора 2 уменьшается, уменьшается диаметр лунки, выжигаемой на объекте, одновременно уменьшается длительность импульсов первого моновибратора 16, и тем самым и шаг перемещения подвижного столика 4 или 5, перемещаемого вибродвигателями 7 или 6 соответственно. И наоборот, если ток накачки увеличивается соответственно увеличивается и шаг подвижного столика 4 или 5, соответственно лунки, выжигаемые на объекте, ложатся рядом одна к другой с минимальным расстоянием между ними, обеспечивая уменьшение нерабочих зон на изделии, перемещаемом подвижными столиками 4 и 5. Когда первый подвижный столик 4 доходит до своего крайнего положения, включается один из оконечных переключателей (первый 8 или третий 10), которые переключают первый коммутатор 12. Тогда сигнал появляется на другом выходе первого коммутатора 12, что заставляет второй вибродвигатель 7 перемещать первый подвижный столик 4 в обратном направлении. Одновременно импульсы оконечных переключателей проходят вторую схему ИЛИ 25 и запускают второй моновибратор 17, управляющий шагами подвижного столика .5 по координате Y, перемещающего изделие по второй координате. Поскольку на управляющий вход второго моновибратора 17 также поступает сигнал пикового детектора 22, длительность импульса второго моновибратора 17 также зависит от диаметра выжигаемой на объекте лунки. Второй моновибратор 17 также запускает второй генератор 15 высокочастотного напряжения, сигнал которого, прошедший вто5

.

рой коммутатор 13, возбуждает первый вибродвигатель 6, перемещающий на соответствующий шаг подвижный столик 5 по координате Y. Когда импульс второго моно- 5 вибратора 17 заканчивается, он проходит первую схему ИЛИ 18 и поступает на формирователь 19 импульсов, продолжая цикл работы устройства. Таким образом, лунки формируются рядами одна к другой, обеспе- 10 чивая заданный рельеф поверхности изделия с минимальной шириной нерабочих зон поверхности.

Когда подвижный столик 5 по координате Y шагами перемещается до второго 9 или 15 четвертог 11 концевого переключателя, то переключается второй коммутатор 13 и подвижный столик 5 начинает перемещаться в обратном направлении. Одновременно перемещаемое изделие заменяется новым (ус- 20 тройство замены объектива на чертеже не показано).

Изобретение обеспечивает изменение шага перемещения по каждой из координат в зависимости от энергии оптического кван- 25 тового генератора, что обеспечивает увеличение точности воспроизведения заданного рельефа поверхности и уменьшения нерабочих зон.

Взаимная связь между оптическим 30 квантовым генератором и элементами устройства позволяет выполнять дискретные перемещения по каждой из координат столика в требуемые моменты времени, а также изменять величину перемещения шага в за- 35 висимости от выходных параметров оптического квантового генератора, увеличивая точность воспроизведения заданного рельефа поверхности и уменьшения нерабочих зон. При этом взаимная связь между моно- 40 вибраторами, генераторами высокочастотного напряжения, вибродвигателями подвижных столиков, формирователем импульсов, источником высоковольтного напряжения, оптического квантового генератора 5 обеспечивает своевременное перемещение подвижных столиков и запуск оптического генератора в требуемые моменты времени, что позволяет достичь цели изобретения. Кроме того, введенный резистор с оптроновым 0 блоком позволяет оперативно наблюдать изменение выходных параметров тока накачки оптического квантового генератора с помощью схемы ИЛИ, формирователя импульсов, ключа, пикового детектора, регист- 5 рация производится перед каждым шагом, осуществляемым одним из моновибраторов, длительность управляющих импульсов которых меняется с изменением пикового тока накачки оптического квантового гене- ратора. что вызывает соответственное изменение шагов, осуществляемых каждой координатой подвижного столика, и тем самым позволяет увеличить точность воспроизведения заданного рельефа поверхности и уменьшить нерабочие зоны поверхности. Предлагаемое устройство по сравнению с известными устройствами позволяет точнее воспроизвести заданный рельеф обрабатываемой поверхности и уменьшить ширину нерабочих зон на 15-25%.

Формула изобретения Устройство для лазерной размерной обработки, содержащее корпус, подвижные столики, установленные с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях, оптический квантовый генератор, подключенный к высоковольтному блоку напряжения, и фокусирующую систему, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности воспроизведения заданного рельефа поверхности и повышения стабильности обработки, оно снабжено первым и вторым вибродвигателями, резистором, формирователем импульсов, первой и второй схемами ИЛИ, первым и вторым генераторами высокочастотного напряжения, первым и вторым коммутаторами, первым и вторым моновибраторами, пиковым детектором, оптроновым блоком и четырьмя концевыми выключателями, причем выходы первого и третьего концевых выключателей подключены к первому и второму входам второго коммутатора, первый и второй выходы которого соединены с первым вибродвигателем, выходы второго и четвертого концевых выключателей подключены к первому и второму входам первого коммутатора, первый и второй выходы которого

соединены с вторым вибродвигателем, третьи входы первого и второго коммутаторов соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов высокочастотного напряжения, управляемые входы которых

отдельно соединены с выходами соответственно первого и второго моновибраторов и подключены к первому и второму входам первой схемы ИЛИ, выход которой через формирователь импульсов соединен с входом синхронизации генератора импульсов и управляемым входом ключа, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго моновибраторов и через пиковый детектор - с выходом оптронового блока,

вход которого соединен с входом накачки оптического квантового генератора, который через резистор соединен с выходом блока высоковольтного напряжения, управляемый вход которого соединен с выходом

генератора импульсов, выход которого соединен с входом запуска первого моновибратора, первый и второй входы схемы ИЛИ соединены с первым и вторым входами первого коммутатора, а выход соединен с входом запуска второго моновибратора, при этом подвижные столики сопряжены между собой и расположены один на другом, а вибродвигатели отдельно сопряжены непосредственно с движущимися поверхностями

подвижных столиков.

4