CN112059410B - 一种激光聚焦装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光聚焦装置，包括：连接板，与连接板连接的安装座，安装在连接板与安装座的中空内腔中且用于固定聚焦镜的透镜座，安装在安装座内侧的转接套，置于转接套下端且与转接套连接的保护玻璃座，连接在保护玻璃座下方的气嘴连接套以及与气嘴连接套连接的气嘴，其中，转接套的上表面安装有磁性件，连接板与转接套相对的下表面安装有霍尔元件，霍尔元件位于磁性件的上方且与磁性件之间存在间隙，霍尔元件用于感知磁性件的磁场强度并在与磁性件的距离发生变化时产生触发信号。该激光聚焦装置具有防碰撞功能，能够有效防止径向和轴向碰撞对装置各部件的损坏。

Description

一种激光聚焦装置

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种激光聚焦装置。

背景技术

由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点，近年来激光加工技术得到迅猛发展，激光三维加工技术和激光复合加工技术已在工业生产、通讯及信息处理等领域得到广泛应用。

在激光加工过程中，需要使用光学聚焦元件去除加工材料，特别是在一些激光切割设备、激光钻孔设备等激光加工设备中，激光聚焦装置是必不可少的。

激光聚焦装置属于精密部件，大多为上述激光加工设备的加工组件。在加工设备发生误操作或发生故障的情况下，激光聚焦装置很容易与被加工工件、工件装夹装置以及操作平台等发生碰撞，产生的碰撞力很容易对激光聚焦装置造成破坏，且碰撞之后很难恢复，从而影响激光聚焦装置的精度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种激光聚焦装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种激光聚焦装置，包括：连接板，与所述连接板连接的安装座，安装在所述连接板与所述安装座的中空内腔中且用于固定聚焦镜的透镜座，安装在所述安装座内侧的转接套，置于所述转接套下端且与所述转接套连接的保护玻璃座，连接在保护玻璃座下方的气嘴连接套以及与所述气嘴连接套连接的气嘴，其中，

所述转接套的上表面安装有磁性件，所述连接板与所述转接套相对的下表面安装有霍尔元件，所述霍尔元件位于所述磁性件的上方且与所述磁性件之间存在间隙，所述霍尔元件用于感知所述磁性件的磁场强度并在与所述磁性件的距离发生变化时产生触发信号。

在本发明的一个实施例中，所述霍尔元件连接控制端，所述控制端用于在接收到所述触发信号后控制所述激光聚焦装置执行急停操作。

在本发明的一个实施例中，所述转接套的上表面沿周向方向均匀间隔地设置有三个所述磁性件，且所述三个磁性件位于所述透镜座的外侧；所述连接板的下表面沿周向方向均匀间隔地设置有三个所述霍尔元件。

在本发明的一个实施例中，所述连接板与所述转接套之间的中空内腔中还设置有弹簧，所述弹簧一端连接在所述连接板的下表面，另一端连接所述转接套的上表面。

在本发明的一个实施例中，所述连接板与所述转接套之间沿周向方向均匀间隔地设置有三个所述弹簧，并且所述弹簧与所述霍尔元件交替设置。

在本发明的一个实施例中，所述安装座为凹型回转体，包括环形底部和垂直设置在所述环形底部外圈的环形侧部；所述转接套为中空凸台回转体，包括环形卡接部和设置在所述环形卡接部上端的环形凸台，其中，所述环形卡接部卡接在所述环形底部的内侧，所述环形凸台容置在所述环形侧部的内侧，且所述环形凸台与所述环形底部之间存在间隙。

在本发明的一个实施例中，所述环形底部的上表面设置有多个第一凹槽，所述环形凸台的下表面设置有多个与所述第一凹槽位置对应的第二凹槽，所述第一凹槽与对应的所述第二凹槽之间设置有一个球状件。

在本发明的一个实施例中，所述环形底部的上表面设置有多个螺纹孔，所述环形凸台的边缘设置有多个与所述螺纹孔位置对应的U形槽，所述螺纹孔与对应的所述U形槽中设置有一个导向杆。

在本发明的一个实施例中，所述多个第一凹槽与所述多个螺纹孔在所述环形底部上交替设置且彼此具有相同间距；所述多个第二凹槽与所述多个U形槽在所述环形凸台上交替设置且彼此具有相同间距。

在本发明的一个实施例中，所述激光聚焦装置还包括橡胶套，所述橡胶套为L型回转体，包括相互垂直的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部固定套设着在所述保护玻璃座的外周，所述第二连接部固定在所述安装座的下表面边缘。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的激光聚焦装置在连接板与转接套之间设置有上下位置对应的磁性件和霍尔元件，霍尔元件能够感知磁性件的磁场强度并在激光聚焦装置发生碰撞使得霍尔元件与磁性件的距离发生变化时产生触发信号，控制端在接收到触发信号后控制激光聚焦装置执行急停操作，能够有效避免转接套和连接板发生二次碰撞。

2、本发明的霍尔元件与磁性件之间存在一定间隙，可以在非接触情况下产生触发信号以执行急停操作，避免了元件直接碰撞导致的元件损坏，另外，触发信号阈值是可以程序调节的，可以根据实际需求调节防碰撞反应的灵敏度。

3、本发明的激光聚焦装置在连接板与转接套之间还设置有弹簧，弹簧能够限制转接套的轴向窜动并且能够在激光聚焦装置发生轴向碰撞之后对连接板与转接套进行复位，保证激光聚焦装置的精度。

4、该激光聚焦装置在安装座与转接套之间设置有交替设置的多个球状件和多个导向杆，可以有效限制安装座与转接套之间的径向窜动和轴向移动，并且可以减小安装座与转接套之间碰撞造成的装置损伤。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的立体结构图；

图2是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的局部剖视图；

图3是沿图2中的A-A线截取的截面图；

图4是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的局部立体示意图，其中示出了磁性件、霍尔元件和弹簧的安装位置；

图5是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的局部分解图，其中示出了安装座与转接套的连接关系；

图6是沿图2中的B-B线截取的截面图。

附图标记说明：

1-连接板；2-安装座；201-环形底部；202-环形侧部；3-透镜座；4-聚焦镜；5-转接套；501-环形卡接部；502-环形凸台；6-保护玻璃座；7-气嘴连接套；8-气嘴；9-磁性件；10-霍尔元件；11-弹簧；12-第一凹槽；13-第二凹槽；14-球状件；15-螺纹孔；16-U形槽；17-导向杆；18-橡胶套；181-第一连接部；182-第二连接部；19-线缆固定头；20-气管接头；21-第一压圈；22-霍尔元件安装座；23-连接固定套；24-平板玻璃；25-压盖；26-第二压圈；27-气动快插接头；28-第一O型密封圈；29-第二O型密封圈；30-紧固螺钉；31-第三压圈。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的激光聚焦装置进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参见图1至图3，图1是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的立体结构图；图2是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的局部剖视图；图3是沿图2中的A-A线截取的截面图。本实施例的激光聚焦装置包括连接板1、与连接板1连接的安装座2、安装在连接板1与安装座2的中空内腔中且用于固定聚焦镜4的透镜座3、安装在安装座2内侧的转接套5、置于转接套5下端且与转接套5连接的保护玻璃座6、连接在保护玻璃座6下方的气嘴连接套7以及与气嘴连接套7连接的气嘴8。

连接板1为回转体，外部连接有线缆固定头19和气管接头20，通过气管接头20向该激光聚焦装置的内部充气，可以对内部的聚焦镜4进行气体保护。连接板1与透镜座3螺纹连接，聚焦镜4安装在透镜座3内部，立体第一压圈21对聚焦镜4进行固定，连接板1与安装座2通过圆周均布的螺钉进行连接。此外，通过连接板1与安装座2的止口配合使连接板1与安装座2的中轴线为同一中轴线，保证光路传输不受干涉。

进一步地，请一并参见图3和图4，图4是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的局部立体示意图。转接套5的上表面安装有磁性件9，连接板1与转接套5相对的下表面安装有霍尔元件10，霍尔元件10位于磁性件9的上方且与磁性件9之间存在间隙，霍尔元件10用于感知磁性件9的磁场强度并在与磁性件9的距离发生变化时发生触发信号。具体地，转接套5设置在安装座2的内侧，位于连接板1的下方，并且转接套5的上表面与连接板1的下表面间隔一定的距离，使得在转接套5的上表面与连接板1的下表面之间以及透镜座3的外周形成一个环形腔体。霍尔元件10和磁性件9垂直相对设置，且均位于所述环形腔体中。在本实施例中，连接板1的下表面安装有霍尔元件安装座22，霍尔元件10固定在霍尔元件安装座22的下方。优选地，磁性件9为块状的磁铁。进一步地，在转接套5的上表面的相应位置处开设有盲孔，磁性件9设置在盲孔中。

霍尔元件10连接设备的控制端(附图中未示出)，所述控制端用于在接收到触发信号后控制激光聚焦装置执行急停操作，以停止该激光聚焦装置的运行。在实际使用过程中，霍尔元件10和磁性件9在正常非碰撞状态下有一个固定的间距，霍尔元件10可以感知磁性件9的磁场强度，当激光聚焦装置发生碰撞时，霍尔元件10与磁性件9间距发生变化，从而霍尔元件10感应的磁场强度也发生变化，此时，霍尔元件10发生触发信号并发送至控制端，所述控制端在接收到触发信号后控制激光聚焦装置执行急停操作，停止该激光聚焦装置的运行，从而可以有效避免转接套和连接板发生二次碰撞。

需要说明的是，霍尔元件10与磁性件9之间存在一定间隙，可以在非接触情况下产生触发信号以执行急停操作，避免了元件直接碰撞导致的元件损坏。另外，触发信号阈值是可以程序调节的，也就是说可以根据实际需求设定当霍尔元件10与磁性件9之间的间距变化为多少时产生触发信号，以此调节防碰撞反应的灵敏度。

优选地，如图4所示，本实施例的转接套5的上表面沿周向方向均匀间隔地设置有三个磁性件9，且三个磁性件9位于透镜座3的外侧，三个磁性件9之间相互间隔120°；对应地，每个磁性件9的上方均设置有一个霍尔元件10。也就是说，连接板1的下表面沿周向方向均匀间隔地设置有三个霍尔元件10，三个霍尔元件10之间也相互间隔120°。

此外，连接板1与转接套5之间的中空内腔中还设置有弹簧11，弹簧11一端连接在连接板1的下表面，另一端连接转接套5的上表面，弹簧11能够限制转接套5的轴向窜动并且能够在该激光聚焦装置发生轴向碰撞之后利用弹簧11的弹性力对连接板1与转接套5进行复位，保证激光聚焦装置的精度。

优选地，请参见图4，连接板1与转接套5之间沿周向方向均匀间隔地设置有三个弹簧11，并且所述三个弹簧11与所述三个霍尔元件10交替设置，彼此具有相同的间隔，三个弹簧11之间同样间隔120°。也就是说，每个弹簧11设置在相邻两个霍尔元件10之间，且与相邻两个霍尔元件10之间的间隔均为60°。这样设置的优势在于三个弹簧11和三个霍尔元件10的位置分别关于中心轴线对称，这样在防碰撞过程中可以最大程度地反应空间变化。

请一并参见图3和图5，图5是本发明实施例提供的一种激光聚焦装置的局部分解图，其中示出了安装座与转接套的连接关系。安装座2为凹型回转体，包括环形底部201和垂直设置在环形底部201外圈的环形侧部202；转接套5为中空凸台回转体，包括环形卡接部501和设置在环形卡接部501上端的环形凸台502，安装完成后，环形卡接部501卡接在环形底部201的内侧，环形凸台502容置在环形侧部202的内侧，且环形凸台502与环形底部201之间存在一定间隙。

进一步地，环形底部201的上表面设置有多个第一凹槽12，环形凸台502的下表面设置有多个与第一凹槽12位置对应的第二凹槽13，第一凹槽12与对应位置处的第二凹槽13之间设置有一个球状件14。在本实施例中，环形底部201的上表面沿周向方向均匀设置有三个第一凹槽12，三个第一凹槽12之间均间隔120°，每个第一凹槽12均为锥形槽。对应地，环形凸台502的下表面沿周向方向均匀设置有三个与第一凹槽12位置对应的第二凹槽13，三个第二凹槽13之间均间隔120°，每个第一凹槽12均为锥形槽，每个由第一凹槽12与第二凹槽13形成的空间中均设置有一个球状件14，优选地，球状件14可以是钢珠。球状件14与上下两个锥形槽的锥形面相接触，并且安装后安装座2的环形底部201上表面与转接套5的环形凸台502的下表面之间存在间隙，通过与球状件14的接触，使得安装座2的环形底部201上表面与转接套5的环形凸台502的下表面之间留有发生碰撞时的活动间隙，同时可以限制安装座2与转接套5之间的轴向移动，有效防止安装座2与转接套5发生直接碰撞。

进一步地，环形底部201的上表面还设置有多个螺纹孔15，环形凸台502的边缘设置有多个与螺纹孔15位置对应的U形槽16，螺纹孔15与对应的U形槽16中设置有一个导向杆17。在本实施例中，环形底部201的上表面沿周向方向均匀设置有三个螺纹孔15，三个螺纹孔15之间均间隔120°，对应地，环形凸台502的边缘沿周向方向均匀设置有三个U形槽16，三个U形槽16之间均间隔120°。每个由螺纹孔15和U形槽16之间形成的空间中均设置有一个导向杆17。也就是说，导向杆17卡接在螺纹孔15与U形槽16之间，作用类似于定位销，将安装座2的环形底部201与转接套5的环形凸台502连接在一起。通过三个导向杆17的共同作用，可以有效限制安装座与转接套之间的径向窜动。

在本实施例中，三个第一凹槽12与三个螺纹孔15在环形底部201上交替设置且彼此具有相同间距。也就是说，每个螺纹孔15均设置在相邻两个第一凹槽12之间，且与相邻两个第一凹槽12之间的间隔均为60°。三个第二凹槽13与三个U形槽16在环形凸台502上交替设置且彼此具有相同间距。也就是说，每个U形槽16设置在相邻两个第二凹槽13之间，且与相邻两个第二凹槽13之间的间隔均为60°。

该激光聚焦装置在安装座与转接套之间设置有交替设置的多个球状件和多个导向杆，可以有效限制安装座与转接套之间的径向窜动和轴向移动，并且可以减小安装座与转接套之间碰撞造成的装置损伤。

继续参见图3，保护玻璃座6内装载有平板玻璃24。保护玻璃座6下方设置有连接固定套23，保护玻璃座6与连接固定套23之间装有压盖25，压盖25下方装有气嘴连接套7，以及与气嘴连接套7连接的气嘴8。

保护玻璃座6位于转接套5下端，两者通过螺纹连接，本实施例的保护玻璃座6呈圆柱状，平板玻璃24位于上述保护玻璃座6上，且通过第二压圈26压紧。

进一步地，保护玻璃座6上设有三个进气孔，所述三个进气孔沿周向方向均匀设置在保护玻璃座6上，且彼此间隔120°。保护玻璃座6的外周设置有与所述进气孔连接的气动快插接头27。具体地，请参见图2，保护玻璃座6的外周包括三个沿周向方向均匀设置的气动快插接头27，气动快插接头27安装在相应的进气孔中，可将通有高压气体的气管接入其中，并方便插拔。

压盖25为凸台中空回转体，上方凸台处安装第一O型密封圈28，保护玻璃座6的下端面与第一O型密封圈28相接触，第一O型密封圈28主要起到上端保护玻璃座6及下端气嘴连接套7连接处的密封。

进一步地，气嘴连接套7上端留有安装第二O型密封圈29的凹槽，第二O型密封圈29用于起到气嘴内部的密封作用。气嘴连接套7与气嘴8螺纹连接，气嘴连接套7外圆与连接固定套23内孔留有调整间隙。请参见图6，图6是沿图2中的B-B线截取的截面图。气嘴连接套7的圆周有三处螺纹孔，所述螺纹孔中装有紧固螺钉30，气嘴连接套7在三个紧固螺钉30的作用下可以在平面范围内移动以便调整气嘴出口与光轴同轴。

进一步地，继续参见图3，本实施例的激光聚焦装置上还设置有橡胶套18，橡胶套18为L型回转体，包括相互垂直的第一连接部181和第二连接部182，第一连接部181固定套设着在保护玻璃座6的外周，第二连接部182固定在安装座2的下表面边缘。

具体地，橡胶套18采用柔软回弹的橡胶材质制成，第一连接部181与保护玻璃座6的外圆固定，例如可以使用胶水黏贴，第二连接部182与安装座2下面相贴，用第三压圈31和螺钉将橡胶套18的第二连接部182与安装座2固定，可实现气嘴8、气嘴连接套7、压套25、平板玻璃24、第二压圈26、保护玻璃座6、转接套5在发生碰撞整体产生位移时，平板玻璃24以上到连接板1下面的区域依然实现密封。此外，连接板1外部的气管接头20连接气管持续充气，保持腔内正压，能够隔绝外部灰尘进入，以保护聚焦镜4和平板玻璃24。

综上，本实施例的激光聚焦装置在连接板与转接套之间设置有上下位置对应的磁性件和霍尔元件，霍尔元件能够感知磁性件的磁场强度并在激光聚焦装置发生碰撞使得霍尔元件与磁性件的距离发生变化时产生触发信号，控制端在接收到触发信号后控制激光聚焦装置执行急停操作，能够有效避免转接套和连接板发生二次碰撞。霍尔元件与磁性件之间存在一定间隙，可以在非接触情况下产生触发信号以执行急停操作，避免了元件直接碰撞导致的元件损坏，另外，触发信号阈值是可以程序调节的，可以根据实际需求调节防碰撞反应的灵敏度。本实施例的激光聚焦装置在连接板与转接套之间还设置有弹簧，弹簧能够限制转接套的轴向窜动并且能够在激光聚焦装置发生轴向碰撞之后对连接板与转接套进行复位，保证激光聚焦装置的精度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种激光聚焦装置，其特征在于，包括：连接板(1)，与所述连接板(1)连接的安装座(2)，安装在所述连接板(1)与所述安装座(2)的中空内腔中且用于固定聚焦镜(4)的透镜座(3)，安装在所述安装座(2)内侧的转接套(5)，置于所述转接套(5)下端且与所述转接套(5)连接的保护玻璃座(6)，连接在所述保护玻璃座(6)下方的气嘴连接套(7)以及与所述气嘴连接套(7)连接的气嘴(8)，其中，

所述转接套(5)的上表面安装有磁性件(9)，所述连接板(1)与所述转接套(5)相对的下表面安装有霍尔元件(10)，所述霍尔元件(10)位于所述磁性件(9)的上方且与所述磁性件(9)之间存在间隙，所述霍尔元件(10)用于感知所述磁性件(9)的磁场强度并在与所述磁性件(9)的距离发生变化时产生触发信号；

所述霍尔元件(10)连接控制端，所述控制端用于在接收到所述触发信号后控制所述激光聚焦装置执行急停操作；所述连接板(1)与所述转接套(5)之间的中空内腔中还设置有弹簧(11)，所述弹簧(11)一端连接在所述连接板(1)的下表面，另一端连接所述转接套(5)的上表面；

所述安装座(2)为凹型回转体，包括环形底部(201)和垂直设置在所述环形底部(201)外圈的环形侧部(202)；所述转接套(5)为中空凸台回转体，包括环形卡接部(501)和设置在所述环形卡接部(501)上端的环形凸台(502)，其中，所述环形卡接部(501)卡接在所述环形底部(201)的内侧，所述环形凸台(502)容置在所述环形侧部(202)的内侧，且所述环形凸台(502)与所述环形底部(201)之间存在间隙；

所述环形底部(201)的上表面设置有多个第一凹槽(12)，所述环形凸台(502)的下表面设置有多个与所述第一凹槽(12)位置对应的第二凹槽(13)，所述第一凹槽(12)与对应的所述第二凹槽(13)之间设置有一个球状件(14)；

所述环形底部(201)的上表面设置有多个螺纹孔(15)，所述环形凸台(502)的边缘设置有多个与所述螺纹孔(15)位置对应的U形槽(16)，所述螺纹孔(15)与对应的所述U形槽(16)中设置有一个导向杆(17)。

2.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述转接套(5)的上表面沿周向方向均匀间隔地设置有三个所述磁性件(9)，且所述三个磁性件(9)位于所述透镜座(3)的外侧；所述连接板(1)的下表面沿周向方向均匀间隔地设置有三个所述霍尔元件(10)。

3.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述连接板(1)与所述转接套(5)之间沿周向方向均匀间隔地设置有三个所述弹簧(11)，并且所述弹簧(11)与所述霍尔元件(10)交替设置。

4.根据权利要求1所述的激光聚焦装置，其特征在于，所述多个第一凹槽(12)与所述多个螺纹孔(15)在所述环形底部(201)上交替设置且彼此具有相同间距；所述多个第二凹槽(13)与所述多个U形槽(16)在所述环形凸台(502)上交替设置且彼此具有相同间距。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的激光聚焦装置，其特征在于，还包括橡胶套(18)，所述橡胶套(18)为L型回转体，包括相互垂直的第一连接部(181)和第二连接部(182)，所述第一连接部(181)固定套设着在所述保护玻璃座(6)的外周，所述第二连接部(182)固定在所述安装座(2)的下表面边缘。

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