CN105345255A - 一种激光模板切割机焦点位置调整机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光模板切割机焦点位置调整机构，包括扩束镜、聚焦镜、运动座、支撑座；扩束镜安装在支撑座上；支撑座上设横向导轨槽和横向导轨；横向导轨的一端固定有与横向导轨垂直的纵向导轨，纵向导轨槽配合有扩束镜安装座，扩束镜安装座上安装有轴向移动环，轴向移动环和扩束镜安装座之间设有轴向驱动机构；轴向移动环上固定有支撑板，支撑板上安装有驱动电机，驱动电机的旋转轴上安装有小同步带轮；扩束镜枢接在轴向移动环内，扩束镜的外圆周表面上安装有大同步带轮，大同步带轮与小同步带轮通过同步带联接。上述扩束镜作三维移动时，支撑板随轴向移动环移动，小同步带轮和大同步带轮整体移动，两者之间的中心距离保持不变。

Description

一种激光模板切割机焦点位置调整机构

技术领域：

本发明涉及激光模板行业，具体而言，涉及一种激光模板切割机焦点位置调整机构。

背景技术：

随着高科技的高速发展，激光应用技术得到的很大的发展，激光和激光加工是一门发展极快的高新技术，已发展成为新兴行业，改造传统制造业的关键技术设备之一。各种激光系统设备(标记、焊接、微调、打孔、切割、划线、热处理等)，已经或正在进入各工业领域，诸如电子、轻工、包装、礼品、小五金工业、医疗器械、汽车、机械制造、钢铁、冶金、石油等，为传统工业的技术改造和制造业的现代化提供先进的技术装备。激光应用技术应用好坏，其中光的稳定性和光束经聚焦后焦点的大小占据比较重要位置。现有的激光模板切割机焦点位置调整机构大多是用手动方式，现在激光在国内外都应用广泛，对激光光的要求也是越来越高，手动方式以不能完全满足市场需求、而且手动方式调整的精度差、调整过程较麻烦，费时、还不能实现自动控制等缺点。

授权公告号为CN201257572的实用新型公开了一种激光模板切割机焦点位置调整机构。包括扩束镜、聚焦镜、运动座和支撑座，聚焦镜与运动座固定连接，扩束镜还与一驱动电机连接。由于扩束镜与一驱动电机连接，通过驱动电机自动实现调焦，不仅能直观的保证光束质量，调整精度高，过程简单，而且实现了自动控制，解决了现有的激光模板切割机焦点位置调整机构因手动调整而带来的精度差、调整过程较麻烦，费时和不能实现自动控制的技术问题。

然而，上述实用新型所述的激光模板切割机焦点位置调整机构却存在如下技术缺陷：第一，工作人员在动作纵向偏心轮或横向偏心轮而调整扩束镜的纵向位置或横向位置时，由于支撑板固定在支撑座上，小同步带轮和驱动电机安装在支撑板上，而大同步带轮随扩束镜纵向移动或横向移动，如此，在扩束镜纵向移动或横向移动的过程中，位置固定的小同步带轮与大同步带轮的中心距发生变化，联接大同步带轮和小同步带轮的同步带势必会变得过松或过紧；第二，扩束镜的纵向位置和横向位置可得到调整，但是，扩束镜的轴向位置却得不到调整。

发明内容：

本发明所解决的技术问题：现有技术中的激光模板切割机焦点位置调整机构存在如下技术缺陷：第一，在扩束镜的纵向位置或横向位置得到调整的过程中，小同步带轮与大同步带轮的中心距发生变化而导致同步带变得过松或过紧；第二，扩束镜的轴向位置得不到调整。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种激光模板切割机焦点位置调整机构，包括扩束镜、聚焦镜、运动座、支撑座；

所述聚焦镜与运动座固定连接；所述扩束镜设置在聚焦镜的后方，激光经扩束镜后再经过聚焦镜而作用于切割材料，所述扩束镜安装在支撑座上；

所述支撑座上开设横向导轨槽，横向导轨槽内配合有横向导轨，横向导轨和横向导轨槽之间安装有横向驱动机构，横向驱动机构驱动横向导轨沿横向导轨槽移动；

所述横向导轨的一端固定有与横向导轨垂直的纵向导轨，所述纵向导轨上开设纵向导轨槽，所述纵向导轨槽配合有扩束镜安装座，扩束镜安装座与纵向导轨之间安装有纵向驱动机构，纵向驱动机构驱动扩束镜安装座沿纵向导轨槽移动；

所述扩束镜安装座上安装有轴向移动环，轴向移动环和扩束镜安装座之间设有轴向驱动机构；

所述轴向驱动机构包括第一蜗杆、第一蜗轮、轴向驱杆；所述扩束镜安装座上开设第一安装孔，第一安装孔位于轴向移动环的旁侧；所述第一蜗杆枢接在第一安装孔内，第一蜗杆的中心线与轴向移动环的中心线平行，所述第一蜗轮与第一蜗杆啮合，第一蜗轮的中心线与轴向移动环的中心线垂直，所述轴向驱杆安装在第一蜗轮上，轴向驱杆的中心线与第一蜗轮的中心线平行；所述第一安装孔接近轴向移动环的侧壁上开设半环形槽，半环形槽的中心线与第一蜗轮的中心线重合，所述轴向移动环的外侧壁上开设弧形槽，弧形槽的弧心位于轴向移动环的中心线上，所述轴向驱杆穿过半环形槽且轴向驱杆的顶端配合在弧形槽内；所述扩束镜安装座上设有轴向导向块，所述轴向移动环的外侧壁上开设与轴向导向块配合的轴向导向槽；

所述轴向移动环上固定有支撑板，支撑板上安装有驱动电机，驱动电机的旋转轴上安装有小同步带轮；所述扩束镜枢接在轴向移动环内，扩束镜的外圆周表面上安装有大同步带轮，大同步带轮与小同步带轮通过同步带联接。

按上述技术方案，本发明所述激光模板切割机焦点位置调整机构的工作原理如下：

第一，横向驱动机构驱动横向导轨沿横向导轨槽移动，横向导轨带动其上的纵向导轨横向移动，纵向导轨带动其上扩束镜安装座横向移动，扩束镜安装座带动其上的轴向移动环横向移动，轴向移动环带动其上的扩束镜横向移动。

第二，纵向驱动机构驱动扩束镜安装座沿纵向导轨槽移动，扩束镜安装座带动其上的轴向移动环纵向移动，轴向移动环带动其上的扩束镜纵向移动。

第三，关于轴向驱动机构，工作人员旋转第一蜗杆，第一蜗杆驱动第一蜗轮旋转，由于半环形槽与第一蜗轮同心设置，因此，第一蜗轮的旋转驱动轴向驱杆在半环形槽内移动，在半环形槽内移动的轴向驱杆产生两个方向的位移，一个是轴向位移，另一个是径向位移；所述径向位移在轴向移动环的外侧壁上的弧形槽内完成，即，在轴向导向槽和轴向导向块的配合和限制下，所述弧形槽可容纳或吸收轴向驱杆的径向位移量，而轴向驱杆的轴向位移量驱动轴向移动环相对于扩束镜安装座作轴向移动，轴向移动环带动其上的扩束镜轴向移动。

第四，上述横向驱动机构、纵向驱动机构、轴向驱动机构驱动轴向移动环位移的过程中，支撑板随轴向移动环移动，由于小同步带轮和驱动电机安装在支撑板上，大同步带轮安装在扩束镜上，因此，所述小同步带轮和大同步带轮整体移动，两者之间的中心距离保持不变。

作为本发明对横向驱动机构的一种说明，所述横向驱动机构包括齿轮和齿条；所述横向导轨的侧壁上开设方形槽，所述齿轮枢接在方形槽内，所述齿轮的齿轮轴纵向设置，齿轮轴的顶端向上突出横向导轨，齿轮轴的顶端安装有横向调节钮；所述齿条安装在横向导轨槽的一侧壁上，齿条与齿轮啮合。按上述说明，工作人员旋转横向调节钮，齿轮旋转，齿轮驱动齿条横向移动，齿条带动横向导轨横向移动，进而驱动扩束镜横向移动。

作为本发明对横向驱动机构的一种说明，所述横向导轨的底部设有横截面呈梯形的滑条，所述横向导轨槽的底部开设与滑条配合的滑槽。

作为本发明对纵向驱动机构的一种说明，所述纵向驱动机构包括螺纹杆、特殊蜗轮件、连接件、第二蜗杆、纵向调节钮；所述扩束镜安装座与纵向导轨槽配合的侧壁上开设方形容置槽，所述螺纹杆纵向安装在容置槽中；所述特殊蜗轮件包括蜗轮部分和枢接部分，蜗轮部分和枢接部分的中心线重合，蜗轮部分的中央处开设螺纹孔，所述螺纹孔贯穿整个特殊蜗轮件；所述螺纹孔与螺纹杆配合，所述连接杆的一端开设枢接孔，所述枢接部分枢接在枢接孔内，连接杆的另一端固定在纵向导轨上；所述第二蜗杆与特殊蜗轮件的蜗轮部分啮合，第二蜗杆枢接在纵向导轨上，第二蜗杆的一端横向突出纵向导轨，所述纵向调节钮安装在横向突出纵向导轨的第二蜗杆的一端。按上述说明，所述纵向驱动机构的工作原理如下：工作人员旋转纵向调节钮，第二蜗杆旋转，第二蜗杆驱动特殊蜗轮件的蜗轮部分旋转，蜗轮部分带动整个特殊蜗轮件旋转，由于特殊蜗轮件通过其枢接部分在枢接在连接件上，而连接件固定在纵向导轨上，因此，旋转的特殊蜗轮件可通过其螺纹孔驱动螺纹杆相对于纵向导轨纵向移动，螺纹杆带动扩束镜安装座纵向移动，扩束镜安装座带动其上的扩束镜纵向移动。本发明采用蜗轮蜗杆机构作为纵向驱动机构的动力传动机构，是因为蜗轮蜗杆机构具有良好的自锁功能，可使纵向移动后的扩束镜稳定地处于预定位置。

作为本发明对扩束镜安装座的一种说明，所述扩束镜安装座呈钩形，所述横向调节钮位于扩束镜安装座的下方。钩形的扩束镜安装座使工作人员具有操作横向调节钮的空间。

作为本发明对扩束镜安装座的一种说明，呈钩形的扩束镜安装座的端部通过螺纹紧固件安装有弹性压片，所述弹性压片将轴向移动环压装在扩束镜安装座上。所述弹性压片可将轴向移动环定位在扩束镜安装座上，正由于弹性压片具有一定的弹性，因此，弹性压片允许轴向移动环相对于扩束镜安装座作轴向移动。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明一种激光模板切割机焦点位置调整机构的结构示意图；

图2为图1中支撑座20、横向导轨21、纵向导轨22、扩束镜安装座30的组合结构示意图；

图3为图1中扩束镜安装座30的结构示意图；

图4为图1中支撑座20的结构示意图；

图5为图1中横向导轨21的结构示意图；

图6为图1中轴向移动环的结构示意图。

图中符号说明：

10、扩束镜；

20、支撑座；201、横向导轨槽；202、滑槽；21、横向导轨；211、齿轮；212、齿条；213、横向调节钮；214、滑条；22、纵向导轨；

30、扩束镜安装座；301、半环形槽；31、轴向导向块；

40、纵向驱动机构；41、螺纹杆；42、特殊蜗轮件；421、蜗轮部分；422、枢接部分；43、连接件；44、第二蜗杆；45、纵向调节钮；

50、轴向移动环；501、弧形槽；502、轴向导向槽；51、支撑板；

60、轴向驱动机构；61、第一蜗杆；62、第一蜗轮；63、轴向驱杆；

70、驱动电机；

81、小同步带轮；82、大同步带轮；83、同步带；

90、弹性压片。

具体实施方式：

一种激光模板切割机焦点位置调整机构，包括扩束镜10、聚焦镜、运动座、支撑座20；所述聚焦镜与运动座固定连接；所述扩束镜设置在聚焦镜的后方，激光经扩束镜后再经过聚焦镜而作用于切割材料，如图1，所述扩束镜安装在支撑座上。

结合图1、图4、图5，所述支撑座上开设横向导轨槽201，横向导轨槽内配合有横向导轨21，横向导轨和横向导轨槽之间安装有横向驱动机构，横向驱动机构驱动横向导轨沿横向导轨槽移动；所述横向导轨的一端固定有与横向导轨垂直的纵向导轨22，所述纵向导轨上开设纵向导轨槽，所述纵向导轨槽配合有扩束镜安装座30，结合图3，扩束镜安装座与纵向导轨之间安装有纵向驱动机构40，纵向驱动机构驱动扩束镜安装座沿纵向导轨槽移动。

结合图4、图5，上述横向驱动机构包括齿轮211和齿条212；所述横向导轨21的侧壁上开设方形槽，所述齿轮枢接在方形槽内，所述齿轮的齿轮轴纵向设置，齿轮轴的顶端向上突出横向导轨，齿轮轴的顶端安装有横向调节钮213；所述齿条安装在横向导轨槽201的一侧壁上，齿条与齿轮啮合。所述横向导轨21的底部设有横截面呈梯形的滑条214，所述横向导轨槽201的底部开设与滑条配合的滑槽202。

结合图1、图3，上述纵向驱动机构40包括螺纹杆41、特殊蜗轮件42、连接件43、第二蜗杆44、纵向调节钮45；所述扩束镜安装座30与纵向导轨槽配合的侧壁上开设方形容置槽，所述螺纹杆纵向安装在容置槽中；所述特殊蜗轮件包括蜗轮部分421和枢接部分422，蜗轮部分和枢接部分的中心线重合，蜗轮部分的中央处开设螺纹孔，所述螺纹孔贯穿整个特殊蜗轮件；所述螺纹孔与螺纹杆配合，所述连接杆的一端开设枢接孔，所述枢接部分枢接在枢接孔内，连接杆的另一端固定在纵向导轨22上；所述第二蜗杆与特殊蜗轮件的蜗轮部分啮合，第二蜗杆枢接在纵向导轨上，第二蜗杆的一端横向突出纵向导轨，所述纵向调节钮安装在横向突出纵向导轨的第二蜗杆的一端。

如图1，所述扩束镜安装座上安装有轴向移动环50，如图2，轴向移动环和扩束镜安装座之间设有轴向驱动机构60。结合图2、图6，所述轴向驱动机构包括第一蜗杆61、第一蜗轮62、轴向驱杆63；所述扩束镜安装座上开设第一安装孔，第一安装孔位于轴向移动环的旁侧；所述第一蜗杆枢接在第一安装孔内，第一蜗杆的中心线与轴向移动环的中心线平行，所述第一蜗轮与第一蜗杆啮合，第一蜗轮的中心线与轴向移动环的中心线垂直，所述轴向驱杆安装在第一蜗轮上，轴向驱杆的中心线与第一蜗轮的中心线平行；所述第一安装孔接近轴向移动环的侧壁上开设半环形槽301，半环形槽的中心线与第一蜗轮的中心线重合，所述轴向移动环的外侧壁上开设弧形槽501，弧形槽的弧心位于轴向移动环的中心线上，所述轴向驱杆穿过半环形槽且轴向驱杆的顶端配合在弧形槽内；所述扩束镜安装座上设有轴向导向块31，所述轴向移动环的外侧壁上开设与轴向导向块配合的轴向导向槽502。

如图6，所述轴向移动环上固定有支撑板51，如图1，支撑板上安装有驱动电机70，驱动电机的旋转轴上安装有小同步带轮81；所述扩束镜枢接在轴向移动环内，扩束镜的外圆周表面上安装有大同步带轮82，大同步带轮与小同步带轮通过同步带83联接。

结合图1、图2，所述扩束镜安装座30呈钩形，所述横向调节钮213位于扩束镜安装座的下方。呈钩形的扩束镜安装座30的端部通过螺纹紧固件安装有弹性压片90，所述弹性压片将轴向移动环50压装在扩束镜安装座上。

实际生产中，本发明所述激光模板切割机焦点位置调整机构的工作流程如下：

第一，工作人员旋转横向调节钮213，齿轮211旋转，齿轮驱动齿条212横向移动，齿条带动横向导轨21横向移动，进而驱动扩束镜10横向移动。

第二，工作人员旋转纵向调节钮40，第二蜗杆44旋转，第二蜗杆驱动特殊蜗轮件42的蜗轮部分421旋转，蜗轮部分带动整个特殊蜗轮件旋转，由于特殊蜗轮件通过其枢接部分422在枢接在连接件43上，而连接件固定在纵向导轨22上，因此，旋转的特殊蜗轮件可通过其螺纹孔驱动螺纹杆41相对于纵向导轨纵向移动，螺纹杆带动扩束镜安装座30纵向移动，扩束镜安装座带动其上的扩束镜10纵向移动。

第三，关于轴向驱动机构60，工作人员旋转第一蜗杆61，第一蜗杆驱动第一蜗轮62旋转，由于半环形槽301与第一蜗轮同心设置，因此，第一蜗轮的旋转驱动轴向驱杆63在半环形槽内移动，在半环形槽内移动的轴向驱杆63产生两个方向的位移，一个是轴向位移，另一个是径向位移；所述径向位移在轴向移动环50的外侧壁上的弧形槽501内完成，即，在轴向导向槽502和轴向导向块31的配合和限制下，所述弧形槽501可容纳或吸收轴向驱杆63的径向位移量，而轴向驱杆的轴向位移量驱动轴向移动环50相对于扩束镜安装座30作轴向移动，轴向移动环带动其上的扩束镜10轴向移动。

以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种激光模板切割机焦点位置调整机构，包括扩束镜(10)、聚焦镜、运动座、支撑座(20)；

所述聚焦镜与运动座固定连接；所述扩束镜设置在聚焦镜的后方，激光经扩束镜后再经过聚焦镜而作用于切割材料，所述扩束镜安装在支撑座上；

所述支撑座上开设横向导轨槽(201)，横向导轨槽内配合有横向导轨(21)，横向导轨和横向导轨槽之间安装有横向驱动机构，横向驱动机构驱动横向导轨沿横向导轨槽移动；

所述横向导轨的一端固定有与横向导轨垂直的纵向导轨(22)，所述纵向导轨上开设纵向导轨槽，所述纵向导轨槽配合有扩束镜安装座(30)，扩束镜安装座与纵向导轨之间安装有纵向驱动机构(40)，纵向驱动机构驱动扩束镜安装座沿纵向导轨槽移动；其特征在于：

所述扩束镜安装座上安装有轴向移动环(50)，轴向移动环和扩束镜安装座之间设有轴向驱动机构(60)；

所述轴向驱动机构包括第一蜗杆(61)、第一蜗轮(62)、轴向驱杆(63)；所述扩束镜安装座上开设第一安装孔，第一安装孔位于轴向移动环的旁侧；所述第一蜗杆枢接在第一安装孔内，第一蜗杆的中心线与轴向移动环的中心线平行，所述第一蜗轮与第一蜗杆啮合，第一蜗轮的中心线与轴向移动环的中心线垂直，所述轴向驱杆安装在第一蜗轮上，轴向驱杆的中心线与第一蜗轮的中心线平行；所述第一安装孔接近轴向移动环的侧壁上开设半环形槽(301)，半环形槽的中心线与第一蜗轮的中心线重合，所述轴向移动环的外侧壁上开设弧形槽(501)，弧形槽的弧心位于轴向移动环的中心线上，所述轴向驱杆穿过半环形槽且轴向驱杆的顶端配合在弧形槽内；所述扩束镜安装座上设有轴向导向块(31)，所述轴向移动环的外侧壁上开设与轴向导向块配合的轴向导向槽(502)；

所述轴向移动环上固定有支撑板(51)，支撑板上安装有驱动电机(70)，驱动电机的旋转轴上安装有小同步带轮(81)；所述扩束镜枢接在轴向移动环内，扩束镜的外圆周表面上安装有大同步带轮(82)，大同步带轮与小同步带轮通过同步带(83)联接。

2.如权利要求1所述的一种激光模板切割机焦点位置调整机构，其特征在于：所述横向驱动机构包括齿轮(211)和齿条(212)；所述横向导轨(21)的侧壁上开设方形槽，所述齿轮枢接在方形槽内，所述齿轮的齿轮轴纵向设置，齿轮轴的顶端向上突出横向导轨，齿轮轴的顶端安装有横向调节钮(213)；所述齿条安装在横向导轨槽(201)的一侧壁上，齿条与齿轮啮合。

3.如权利要求1所述的一种激光模板切割机焦点位置调整机构，其特征在于：所述横向导轨(21)的底部设有横截面呈梯形的滑条(214)，所述横向导轨槽(201)的底部开设与滑条配合的滑槽(202)。

4.如权利要求1所述的一种激光模板切割机焦点位置调整机构，其特征在于：所述纵向驱动机构(40)包括螺纹杆(41)、特殊蜗轮件(42)、连接件(43)、第二蜗杆(44)、纵向调节钮(45)；所述扩束镜安装座(30)与纵向导轨槽配合的侧壁上开设方形容置槽，所述螺纹杆纵向安装在容置槽中；所述特殊蜗轮件包括蜗轮部分(421)和枢接部分(422)，蜗轮部分和枢接部分的中心线重合，蜗轮部分的中央处开设螺纹孔，所述螺纹孔贯穿整个特殊蜗轮件；所述螺纹孔与螺纹杆配合，所述连接杆的一端开设枢接孔，所述枢接部分枢接在枢接孔内，连接杆的另一端固定在纵向导轨(22)上；所述第二蜗杆与特殊蜗轮件的蜗轮部分啮合，第二蜗杆枢接在纵向导轨上，第二蜗杆的一端横向突出纵向导轨，所述纵向调节钮安装在横向突出纵向导轨的第二蜗杆的一端。

5.如权利要求2所述的一种激光模板切割机焦点位置调整机构，其特征在于：所述扩束镜安装座(30)呈钩形，所述横向调节钮(213)位于扩束镜安装座的下方。

6.如权利要求5所述的一种激光模板切割机焦点位置调整机构，其特征在于：呈钩形的扩束镜安装座(30)的端部通过螺纹紧固件安装有弹性压片(90)，所述弹性压片将轴向移动环(50)压装在扩束镜安装座上。