中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置.pdf

本发明涉及一种中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置，用于需要切断激光光路的场合。包括机械光闸底座(1)、步进电机或伺服电机(3)、摇臂(4)、光闸吸收体(5)和接近开关(8)，所述机械光闸底座(1)上一前一后安装有步进电机或伺服电机支架(2)和接近开关支架(9)，所述步进电机或伺服电机(3)安装在步进电机或伺服电机支架(2)上，摇臂(4)的一端与步进电机或伺服电机(3)的输出轴端固定连接，另一端与光闸吸收体(5)固定连接，所述接近开关(8)有两件，左右各一件，分别安装在步进电机或伺服电机(3)的轴端的左右两边的接近开关支架(9)上。本发明能适用于中大功率的激光，吸收体动作灵敏，易控制，无功率损失，让激光一直以全功率运行，能确保加工质量。

1、  一种中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置，其特征在于所述装置包括机械光闸底座(1)、步进电机或伺服电机(3)、摇臂(4)、光闸吸收体(5)和接近开关(8)，所述机械光闸底座(1)上一前一后安装有步进电机或伺服电机支架(2)和接近开关支架(9)，所述步进电机或伺服电机(3)安装在步进电机或伺服电机支架(2)上，摇臂(4)的一端与步进电机或伺服电机(3)的输出轴端固定连接，另一端与光闸吸收体(5)固定连接，所述接近开关(8)有两件，左右各一件，分别安装在步进电机或伺服电机(3)的轴端的左右两边的接近开关支架(9)上。

2、  根据权利要求1所述的一种中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置，其特征在于所述步进电机或伺服电机(3)的轴端的左右两边各设置有一摇臂限位支架(7)，所述两摇臂限位支架(7)的内侧上部均复合有护垫(6)。

中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置
(一)技术领域
本发明涉及一种机械光闸吸收体的控制装置。属激光器技术领域。
(二)背景技术
机械光闸被用于需要切断激光光路的场合。目前使用的机械光闸控制装置主要有如下几种：
一、使用金属片挡光，用旋转电磁铁驱动。这种机械光闸只适用于低功率的激光，不能适用于中大功率的激光。
二、使用吸收体。控制方法一般有两种：一种是使用气缸直接驱动吸收体左右摆动来切断和打开光路。另一种将吸收体置于与光路成一定角度的静止的位置，在光路上用一个全反射镜，再控制全反射镜将激光反射到吸收体上或引入到加工位置来控制激光。对于气缸直接驱动方式，由于吸收体一般质量较大，气缸运行稳定性较差，致使吸收体动作不灵敏，响应速度慢，刚性冲击大，只能作为在激光应用开始和结束时使用，在需要高速切断光路的场合不适用；对于使用全反射镜的控制，对全反射镜的控制精度提出了很高的要求。另外由于激光一直照在全反射镜上，在加工时势必会损失一定的激光功率，而且还必须考虑全反射镜的冷却问题。另外，对于高功率的激光，在通常情况下，是使用电子光闸来实现高速切断激光，但是在射频激励的激光器中当激光功率较高、而且需要激光通断频率较高时，由于功率源由待机功率到全功率的变化较大而需要一个转换过程，势必会造成功率源的响应速度跟不上，就会造成激光由待机功率到全功率的升速过程还没有结束就再次进入待机功率，这样就会严重影响加工质量，甚至造成废品。如果让激光一直以全功率运行，在需要切断光路的时候，使用高速的机械光闸来实现，能确保加工质量。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能适用于中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置。其吸收体动作灵敏，易控制，加工时无功率损失，且能让激光一直以全功率运行。
本发明的目的是这样实现的：一种中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置，包括机械光闸底座、步进电机或伺服电机、摇臂、光闸吸收体和接近开关，所述机械光闸底座上一前一后安装有步进电机或伺服电机支架和接近开关支架，所述步进电机或伺服电机安装在步进电机或伺服电机支架上，摇臂的一端与步进电机或伺服电机的输出轴端固定连接，另一端与光闸吸收体固定连接，所述接近开关有两件，左右各一件，分别安装在步进电机或伺服电机的轴端的左右两边的接近开关支架上。
本发明驱动部分为步进电机或伺服电机，将光闸吸收体与步进电机或伺服电机的轴通过摇臂连在一起，用接近开关来检测光闸是否开关到位，利用PLC输出脉冲信号来控制步进电机或伺服电机的运动及接收接近开关的到位信号及开关光闸信号。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、采用步进电机或伺服电机驱动光闸吸收体，能适用于中大功率的激光。
2、采用步进电机或伺服电机通过摇臂驱动光闸吸收体左右摆动来切断和打开光路。步进电机或伺服电机驱动易控制，运行稳定性较好，光闸吸收体动作灵敏，响应速度快，刚性冲击小，不需全反射镜无功率损失，完全可以适用于在需要高速切断光路的场合。
3、本发明能让激光一直以全功率运行，在需要切断光路的时候，使用高速的机械光闸来实现，克服了电子光闸的弊端，能确保加工质量。
(四)附图说明
图1为本发明中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置正面结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图中：机械光闸底座1、步进电机或伺服电机支架2、步进电机或伺服电机3、摇臂4、光闸吸收体5、橡胶护垫6、摇臂限位支架7、接近开关8、接近开关支架9。
(五)具体实施方式
参见图1～2，本发明涉及的中大功率激光用机械光闸吸收体高速摆动控制装置，主要由机械光闸底座1、步进电机或伺服电机支架2、步进电机或伺服电机3、摇臂4、光闸吸收体5、橡胶护垫6、摇臂限位支架7、接近开关8和接近开关支架9组成。所述机械光闸底座1上一前一后安装步进电机或伺服电机支架2和接近开关支架9，步进电机或伺服电机3安装在步进电机或伺服电机支架2上，摇臂4的一端与步进电机或伺服电机3的输出轴端固定连接，另一端与光闸吸收体5固定连接，摇臂限位支架7有两件，左右各一件，设置于步进电机或伺服电机3的轴端的左右两边，橡胶护垫6也有两件，左右各一件，设置于左右两摇臂限位支架7的内侧上部，接近开关8也有两件，左右各一件，设置于接近开关支架9上部，并置于步进电机或伺服电机的轴端的左右两边。
由于步进电机或伺服电机无断电保持功能，在断电的情况下，电机轴处于自由状态，负载力矩势必会使光闸吸收体移动，故在光闸开关到位的地方放置两个摇臂限位支架，以防止断电时步进电机或伺服电机自由移动，另外步进电机或伺服电机的开机抖动由于其固有特性可能会造成摇臂在完全接触摇臂限位支架的情况下仍然朝摇臂限位支架方向运动而出现故障，于是在两个摇臂限位支架上加上橡胶护垫用于缓冲，试验证明橡胶护垫能很好的抵消步进电机或伺服电机开机抖动所造成的抖动和误操作。将两个接近开关装在步进电机或伺服电机的轴端方向，预留一定的位移空间，能很好的检测光闸的位置，确保安全运行。
显然本发明不同于目前的一些控制技术。在平均功率500W的射频板条CO2激光器上使用完全能满足要求，用其来加工效果良好，经长时间运转验证，本发明是一个简便、可靠、切实可行的用于中大功率激光器用机械光闸吸收体的控制装置。
附：
中大功率是指功率在200W～1600W。
高速是指光闸开关一次在0.2s内完成。