[发明专利]激光动平衡调整方法及其装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种激光动平衡调整装置及其方法，尤指利用激光的 非接触加工性能对回转体工件进行动平衡调整。

【背景技术】

机械运动时，各运动构件由于制造、装配误差，材质不均等原因 造成质量分布不均，质心做变速运动将产生大小及方向呈周期性变化 的惯性力。由于回转体结构不对称、材质不均匀、制造和安装误差等 原因，均会引起偏心(质心偏离形心)，由于偏心将导致回转体运转时 产生离心惯性力，从而使回转体处于不平衡状态，需在回转体上加减 配重，以改善回转体的质量分布，从而保证回转体在运转时由不平衡 而引起的振动或振动力减小到允许范围内，现有技术采用平衡仪或平 衡机来测量或实验回转体的平衡，在被测工件或被测机构不平衡时， 从平衡仪或平衡机上取下该被测工件或被测机构，然后利用辅助设备 切除或增加材料或者利用人工如磨沙纸对准工件或机构进行磨擦以 切除或增加材料的方法来调节该工件或机构的平衡。

传统意义上的动平衡调节是先测量动平衡参数，然后利用辅助 设备切除或增加材料的方法来调节。由于调整部分是接触式加工，所 以无法做到实时调节，而且需要多次调节，易受人为操作影响，生产 效率低，可靠性及精度都不高；另，由于调整部分是接触式加工，而 接触式加工必然对材料产生机械变形，并施加给材料一定的应力，加 工变形量大，只能加工普通材料，而不能加工精度较高的材料。

比较先进的激光调节动平衡的思想早在1977年就有人提出来 了，具体参见美国第4037076号专利，该专利采用与旋转体同步转动 的棱镜改变光路，实现动态的动平衡调节，但由于旋转体与棱镜不在 同一轴上，很难实现旋转体与棱镜同步转动(即：旋转体与棱镜相对 静止)；而且棱镜只能在一个圆周范围内扫描旋转体，不能做到全面 调整旋转体的动平衡。

【发明内容】

本发明所欲解决的技术问题在于提供一种可以在线测量并可对 回转体的动平衡进行调整、且调整精度高、效率高的激光平衡调整方 法及其装置。

本发明所采用的技术方案是提供一种激光动平衡调整方法，该 方法利用激光调整回转体工件的动平衡，其特征在于，该方法包括如 下步骤：

一动力装置驱动工件作旋转运动；

至少一振动传感器侦测工件因不平衡产生的振动信号并传输给 控制系统；

至少一位置传感器记录该振动信号所对应的位置并发出位置信 号传输给控制系统；

控制系统根据振动信号和位置信号，分析工件的动平衡特性， 并计算出工件需要加工的位置及激光束的能量，同时，将加工的位置 信号传输给振镜控制板，激光束的能量信号传输给激光系统；

至少一振镜控制板接收加工的位置信号，根据加工的位置信号 同时控制X轴振镜与Y轴振镜的精确转动，实现激光束的两维精确定 位在加工位置上；

激光系统发射激光束，激光束射入X轴振镜与Y轴振镜后，传 输至聚焦面为平面的平场镜；

平场镜聚焦到工件的表面，激光束的焦点切除加工位置的表面。

本发明所采用的另一技术方案是提供一种激光动平衡调整置， 通过激光调整回转体工件的动平衡，其包括：一控制系统、驱动工件 作旋转运动的一动力装置；侦测工件因不平衡产生振动信号的至少一 振动传感器，并将该振动信号传输给控制系统；记录振动在工件上所 对应的位置信号的至少一位置传感器，并将该位置信号传输给控制系 统；与控制系统连接的至少一激光系统；还包括：与控制系统连接并 与激光系统对应的至少一光路控制系统，该光路控制系统包括振镜系 统与聚焦面为平面的平场镜，振镜系统包括接收加工位置信号的振镜 控制板、及由该振镜控制板控制的X轴振镜与Y轴振镜，其中，激光 系统发射激光束，激光束射入X轴振镜与Y轴振镜后，传输至平场镜； 平场镜聚焦到工件的表面，激光束的焦点切除加工位置的表面。

本发明激光动平衡调整方法及其装置，通过激光的非接触加工性 能对工件进行动平衡调整，由于激光开通及关闭的延时很短，可以实 现在高速运转的回转体工件上进行在线的调整，且通过振镜系统与平 场镜来改变激光光路的方法，振镜系统的焦距较大，平场镜的速度高， 可以实时对回转体工件进行跟踪加工，且平场聚焦镜的焦点是一个平 面，在此平面内激光具有极高的能量，适合高速加工，本发明的优点 如下：

1.生产效率高，在高精度的调整中，由于不需要多次在工件装 卸及记录，所以可以大大提高生产效率。