CN103878480B - 一种激光加工头聚焦透镜的光束出射位置调校辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光加工头聚焦透镜的光束出射位置调校辅助装置，包括中空同心装夹卡盘、靶心圆片和夹持调节摇柄；中空同心装夹卡盘包括多爪同心卡盘、中空环套和卡环；中空环套为空心环形台阶结构，内壁面设置有内螺纹；卡环为空心环形套圈结构，外壁面设置有与中空环套的内螺纹相配合的外螺纹；夹持调节摇柄设置在中空同心装夹卡盘的外表面，用于控制多个卡爪同步行进；靶心圆片为透明圆形玻璃片，其直径与中空环套的空心环形台阶结构配合；靶心圆片的两面印制有位于圆形玻璃片几何中心的中心圆点和多个等间隔的同心圆环。本发明所述装置的适应性强，可以适用于不同波长、不同尺寸的透镜的光束出射位置调校。
Description
技术领域
本发明属于激光加工领域，具体涉及一种激光加工头聚焦透镜的光束出射位置调校辅助装置。
背景技术
激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
激光加工过程中多用聚焦透镜用来聚焦激光光束。在激光加工头的安装调试阶段，需要调校光路使得激光束从聚焦透镜的中心位置出射，目前采用透镜出射面贴相纸、试出光打点的办法，操作不方便，贴纸方法不精确；或者采用激光光束分析仪，价格昂贵。
多爪同心卡盘是一类应用广泛的同心装夹夹具。普通多爪同心卡盘(如图1所示)结构一般由一个大锥齿轮11，多个小锥齿轮12，多个卡爪13组成。多个小锥齿轮12和大锥齿轮11啮合，大锥齿轮11的背面有平面螺纹结构，多个卡爪13等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小锥齿轮12时，大锥齿轮11便转动，它背面的平面螺纹就使多个卡爪13同时向中心靠近或退出。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，基于普通多爪同心卡盘原理结构，提供了一种结构简单、操作方便的激光加工头聚焦透镜光束出射位置调校辅助装置，可以适应不同波长激光束、不同直径聚焦透镜座，对加工头现有结构无影响，通用性好，并且小巧易携带、成本低、拆装维修方便。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种激光加工头聚焦透镜的光束出射位置调校辅助装置，包括中空同心装夹卡盘、靶心圆片和夹持调节摇柄；
所述中空同心装夹卡盘包括多爪同心卡盘、中空环套和卡环；所述多爪同心卡盘包括多个可同时向中心靠近或退出的卡爪；所述中空环套为空心环形台阶结构，内壁面设置有内螺纹；
所述中空环套的内部设置有上下连通的同心的上空腔和下空腔，所述多爪同心卡盘安装在上空腔内，所述中空环套的中心轴线与多爪同心卡盘的中心轴线重合；所述中空环套的上表面设置有多个开口槽，所述卡爪一一对应的装配在所述开口槽内，与开口槽间隙配合，可沿开口槽自由行进；所述下空腔的底部设置有环形台阶，下空腔的内壁面设置有内螺纹；
所述卡环为空心环形套圈结构，外壁面设置有与中空环套的内螺纹相配合的外螺纹；所述夹持调节摇柄设置在中空同心装夹卡盘的外表面，用于控制多个卡爪同步行进；
所述靶心圆片为透明圆形玻璃片，其直径与中空环套的空心环形台阶结构配合，使其可以水平搁置在空心环形台阶上，由卡环与中空环套的螺纹连接压紧，并且使得靶心圆片的中心轴线与中空环套的中心轴线重合；
所述靶心圆片的两面印制有位于圆形玻璃片几何中心的中心圆点和多个等间隔的同心圆环；
所述靶心圆片为表面磨砂的透明玻璃，或者其表面涂覆有一荧光涂层；所涂的荧光涂层对红外波长或紫外波长或可见光波长的激光束具有可见荧光效应，所述荧光涂层的涂层厚度要求使得靶心圆片对可见荧光的透射率大于％。
优选的，所述同心圆环之间的间隔为0.2mm～2mm。
优选的，所述卡环的内环直径大于5mm。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述装置的适应性强，可以适用于不同波长的透镜(通过改变荧光涂层)，以及不同尺寸的透镜(通过同心卡盘卡装透镜座)的光束出射位置调校，从而能够保证激光束从聚焦透镜的中心位置出射。
2、本发明所述装置的结构简单，通过齿轮啮合结构保证了极好的同心度，可靠性很高，且拆装方便。
3、本发明所述装置采用了标准卡盘安装接口，对现有市面上的各种激光聚焦透镜座都能轻易安装，不影响原有功能，也可以在本发明所述装置上再安装其他组件，如激光功率计等，通用性极好。
4、本发明所述装置结构小巧易携带、成本低，维修更换方便。
附图说明
图1为现有技术中多爪同心卡盘的结构图；
图2为光束出射位置调校辅助装置的立体结构图一；
图3为光束出射位置调校辅助装置的立体结构图二；
图4为中空环套的结构图；
图5为靶心圆片的结构图；
图中各标号的含义为：
中空同心装夹卡盘1、靶心圆片2、夹持调节摇柄3、聚焦透镜座套筒4、大锥齿轮11、小锥齿轮12、卡爪13、中空环套14、开口槽15、环形台阶16。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
如图2-5所示，本发明提供了一种激光加工头聚焦透镜的光束出射位置调校辅助装置，包括中空同心装夹卡盘1、靶心圆片2和夹持调节摇柄3。
所述中空同心装夹卡盘1包括多爪同心卡盘、中空环套14和卡环。
其中，多爪同心卡盘为现有技术中广泛采用的一种同心装夹夹具，如图1所示，其包括一个大锥齿轮11，多个小锥齿轮12和多个卡爪13，多个小锥齿轮12和大锥齿轮11啮合，大锥齿轮11的背面有平面螺纹结构，多个卡爪13等分安装在平面螺纹上。当用夹持调节摇柄3扳动小锥齿轮12时，大锥齿轮11便转动，它背面的平面螺纹就使多个卡爪13同时向中心靠近或退出。
所述中空环套14的内部设置有上下连通的同心的上空腔和下空腔，所述多爪同心卡盘安装在上空腔内，所述中空环套14的中心轴线与多爪同心卡盘的中心轴线重合。所述中空环套14的上表面设置有多个开口槽15，所述卡爪13一一对应的装配在所述开口槽15内，与开口槽15间隙配合，可沿开口槽15自由行进。所述下空腔的底部设置有环形台阶16，下空腔的内壁面设置有内螺纹。
所述卡环为空心环形套圈结构，其内环直径大于5mm，其外壁面设置有外螺纹，且与中空环套14的内螺纹连接有配合关系。
所述夹持调节摇柄3设置在中空同心装夹卡盘1的外表面，用于控制多个卡爪13同步行进夹持运动。
中空同心装夹卡盘1夹持安装在聚焦透镜座套筒4的出口处，通过转动夹持调节摇柄3实现多个卡爪13同时向中心靠近或退出，从而适应不同直径大小的聚焦透镜，要求中空同心装夹卡盘1与聚焦透镜座套筒4的夹持安装方位使得聚焦透镜的镜面中心轴线与中空环套14的中心轴线重合，亦即与靶心圆片2的中心轴线重合。
所述靶心圆片2为圆形玻璃片，其直径与中空环套14的空心环形台阶结构配合，使其可以水平搁置在环形台阶16上，由卡环与中空环套14的螺纹连接压紧，并且使得靶心圆片2的中心轴线与中空环套14的中心轴线重合。
所述靶心圆片2的两面印制有位于圆形玻璃几何中心的中心圆点和多个等间隔的同心圆环21，所述同心圆环21之间的间隔为0.2mm～2mm。
所述靶心圆片2为透明玻璃片，其表面涂覆有一荧光涂层，荧光涂层成分可以根据激光束波长选择红外上转换显色荧光粉或紫外光激发显色荧光粉，若激光束为可见光则该荧光涂层可以是普通的白色磨砂效果涂层，所涂的荧光涂层对红外波长或紫外波长或可见光波长的激光束具有可见荧光效应，所述荧光涂层的涂层厚度要求使得靶心圆片2对可见荧光的透射率大于20％。
荧光斑点中心就是激光束的出射位置，可以采用直接观察、镜子成像、CCD成像等方式，找到荧光斑点中心在靶心圆片2上同心圆环中的位置，该位置偏离中心圆点的距离即为光束出射位置偏离聚焦透镜中心的距离，从而可以方便的实现激光束出射位置的调校。
对于红色指示激光，所述靶心圆片2还可以是表面磨砂的透明玻璃(无涂层)。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (1)
1.一种激光加工头聚焦透镜的光束出射位置调校辅助装置，其特征在于，包括中空同心装夹卡盘(1)、靶心圆片(2)和夹持调节摇柄(3)；
所述中空同心装夹卡盘(1)包括多爪同心卡盘、中空环套(14)和卡环；所述多爪同心卡盘包括多个可同时向中心靠近或退出的卡爪(13)；所述中空环套(14)为空心环形台阶结构，内壁面设置有内螺纹；
所述中空环套(14)的内部设置有上下连通的同心的上空腔和下空腔，所述多爪同心卡盘安装在上空腔内，所述中空环套(14)的中心轴线与多爪同心卡盘的中心轴线重合；所述中空环套(14)的上表面设置有多个开口槽(15)，所述卡爪(13)一一对应的装配在所述开口槽(15)内，与开口槽(15)间隙配合，可沿开口槽(15)自由行进；所述下空腔的底部设置有环形台阶(16)，下空腔的内壁面设置有内螺纹；
所述卡环为空心环形套圈结构，外壁面设置有与中空环套(14)的内螺纹相配合的外螺纹；所述夹持调节摇柄(3)设置在中空同心装夹卡盘(1)的外表面，用于控制多个卡爪(13)同步行进；
所述靶心圆片(2)为透明圆形玻璃片，其直径与中空环套(14)的空心环形台阶结构配合，使其可以水平搁置在环形台阶(16)上，由卡环与中空环套(14)的螺纹连接压紧，并且使得靶心圆片(2)的中心轴线与中空环套(14)的中心轴线重合；
所述靶心圆片(2)的两面印制有位于圆形玻璃片几何中心的中心圆点和多个等间隔的同心圆环；
所述靶心圆片(2)为表面磨砂的透明玻璃，或者其表面涂覆有一荧光涂层；所涂的荧光涂层对红外波长或紫外波长或可见光波长的激光束具有可见荧光效应，所述荧光涂层的涂层厚度要求使得靶心圆片(2)对可见荧光的透射率大于20％；
所述同心圆环之间的间隔为0.2mm～2mm；
所述卡环的内环直径大于5mm。
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