CN212470173U - 一种光斑调节机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光加工的技术领域，公开了包括第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件以及驱动机构；第一光学元件、第二光学元件以及第三光学元件依序正对布置；第一光学元件用于供光束射入并使射入的光束汇聚，第二光学元件用于供经第一光学元件汇聚后的光束射入并对射入的光束进行扩束，第三光学元件用于供经第二光学元件扩束后的光束射入并平行射出；驱动机构用于驱动第二光学元件在第一光学元件以及第三光学元件之间来回运动；采用本实用新型的光斑调节机构，无需人工操作，可实现自动化调节光斑的大小，使用光束加工产品的加工过程更加高效，被加工产品的表面质量更好。

Description

一种光斑调节机构

技术领域

本实用新型涉及的激光加工的技术领域，尤其是光斑调节机构。

背景技术

激光，原子受激辐射的光，原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。激光具有很高的能量，被称为最快的刀；目前被广泛用于激光打标、激光切割、激光焊接等等。在使用激光加工的过程中，为了满足加工的需要，需要调节光斑的大小。

现有技术中，缺乏用于自动调节光斑大小的机构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于一种光斑调节机构提供，旨在解决现有技术中无法自动改变光斑大小的问题。

本实用新型是这样实现的，一种光斑调节机构，包括第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件以及驱动机构；所述第一光学元件、第二光学元件以及第三光学元件依序正对布置；所述第一光学元件用于供光束射入并使射入的光束汇聚，所述第二光学元件用于供经所述第一光学元件汇聚后的光束射入并对射入的光束进行扩束，所述第三光学元件用于供经所述第二光学元件扩束后的光束射入并平行射出；所述驱动机构用于驱动所述第二光学元件在所述第一光学元件以及所述第三光学元件之间来回运动；所述光斑调节机构还包括用于安装所述第一光学元件的第一安装座、用于安装所述第二光学元件的第二安装座、用于安装所述第三光学元件的第三安装座以及安装架；所述第一安装座与所述第三安装座分别与所述安装架固定连接，所述驱动机构的输出部与所述第二安装座连接。

所述驱动机构包括动力元件、滑轨以及滑块；所述滑轨固定在所述安装架上，所述滑块可滑动设置在所述滑轨上，所述第二安装座与所述滑块固定连接，所述动力元件的输出部与所述滑块连接。

所述安装架具有用于安装所述第一安装座、所述滑轨以及所述第三安装座的安装面，所述安装面上具有开口朝上的第一凹槽，所述第一凹槽用于放置所述第一安装座以及所述第三安装座。

所述安装面具有开口朝上的第二凹槽，所述第二凹槽用于放置所述滑轨。

所述第二安装座具有沿垂直所述第二光学元件的镜面方向延伸的第三凹槽，所述第三安装座具有沿垂直所述第三光学元件的镜面方向延伸的第四凹槽，所述第三凹槽与所述第四凹槽正对布置。

所述第一安装座包括上安装件以及下安装件；所述上安装件具有开口朝下的第一通槽，所述下安装件具有开口朝上的第二通槽，所述第一通槽与所述第二通槽正对布置，所述第一光学元件穿设且固定在所述第一通槽与所述第二通槽内。

与现有技术相比，本实用新型提供的光斑调节机构，主要用于自动调节输出光束的光斑大小，其光束传播路径如下：光斑调节机构所接受的光束从第一光学元件射入，第一光学元件接收到光束并将光束进行聚焦，以使光束直径变小，再者，光束从第二光学元件射入，第二光学元件接收光束并将光束进行扩散，以使光束直径变大，最后，光束从第三光学元件射入，第三光学元件接收光束，第三光学元件将发散的光束转化为平行光束并将平行光束射出；需要重点说明的是，驱动机构可使第二光学元件在第一光学元件与第三光学元件之间运动，这样，第二光学元件靠近第一光学元件焦点运动时，第二光学元件所接收的光束直径变小，以至传递至第三光学元件的光束直径变小，从而使第三光学元件输出光束的光斑变小；第二光学元件远离第一光学元件焦点运动时，第二光学元件所述接收的光束直径变大，以至传递至第三光学元件的光束直径变大，从而使第三光学元件输出光束的光斑变大；采用上述提供的光斑调节机构，通过第一光学元件、第二光学元件以及第三光学元件传播光束，再通过驱动机构改变第二光学元件的位置，以使光束传播路径发生改变，最终改变输出光束光斑的大小；这样，无需人工操作，可实现自动化调节光斑的大小，使用光束加工产品的加工过程更加高效，被加工产品的表面质量更好。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的光斑调节机构的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的光斑调节机构的结构图；

图3是本实用新型实施例提供的安装架的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的光斑调节机构的光路示意图。

附图标记：1-第一光学元件，2-第二光学元件，3-第三光学元件，4-驱动机构，5-安装架，6-第一安装座，7-第二安装座，8-第三安装座，41-滑块，42-滑轨，43-动力元件，51-第一凹槽，52-第二凹槽，71-第三凹槽，81-第四凹槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

参照图1所示，为本实用新型提供较佳实施例。

一种光斑调节机构，包括第一光学元件1、第二光学元件2、第三光学元件 3以及驱动机构4；第一光学元件1、第二光学元件2以及第三光学元件3依序正对布置；第一光学元件1用于供光束射入并使射入的光束汇聚，第二光学元件2用于供经第一光学元件1汇聚后的光束射入并对射入的光束进行扩束，第三光学元件3用于供经第二光学元件2扩束后的光束射入并平行射出；驱动机构4用于驱动第二光学元件2在第一光学元件1以及第三光学元件3之间来回运动。

上述提供的光斑调节机构，主要用于自动调节输出光束的光斑大小，其光束传播路径如下：光斑调节机构所接受的光束从第一光学元件1射入，第一光学元件1接收到光束并将光束进行聚焦，以使光束直径变小，再者，光束从第二光学元件2射入，第二光学元件2接收光束并将光束进行扩散，以使光束直径变大，最后，光束从第三光学元件3射入，第三光学元件3接收光束，第三光学元件3将发散的光束转化为平行光束并将平行光束射出；需要重点说明的是，驱动机构4可使第二光学元件2在第一光学元件1与第三光学元件3之间运动，这样，第二光学元件2靠近第一光学元件1焦点运动时，第二光学元件 2所接收的光束直径变小，以至传递至第三光学元件3的光束直径变小，从而使第三光学元件3输出光束的光斑变小；第二光学元件2远离第一光学元件1 焦点运动时，第二光学元件2所述接收的光束直径变大，以至传递至第三光学元件3的光束直径变大，从而使第三光学元件3输出光束的光斑变大。

采用上述提供的光斑调节机构，通过第一光学元件1、第二光学元件2以及第三光学元件3传播光束，再通过驱动机构4改变第二光学元件2的位置，以使光束传播路径发生改变，最终改变输出光束光斑的大小；这样，无需人工操作，可实现自动化调节光斑的大小，使用光束加工产品的加工过程更加高效，被加工产品的表面质量更好。

优选地，驱动机构4为音圈电机，音圈电机的输出部直接带动第二光学元件2运动。

当然，我们还可以采用其他方式以使第二光学元件2在第一光学元件与第三光学元件之间运动。比如，转动电机、丝杆以及移动螺母的组合；转动电机的输出轴与丝杆连接，移动螺母套设且啮合在丝杆上，移动螺母与第二光学元件2连接；即转动电机带动与其输出轴相连的丝杆转动，丝杆使与其啮合的移动螺母在丝杆上做直线运动，移动螺母带动与其相连的第二光学元件2在丝杆上做直线运动。

再者，光斑调节机构还包括用于安装第一光学元件1的第一安装座6、用于安装第二光学元件2的第二安装座7、用于安装第三光学元件3的第三安装座8以及安装架5；第一安装座6与第三安装座8分别与安装架5固定连接，驱动机构4的输出部与第二安装座7连接；为了便于安装，在本实施例中设置有第一安装座6、第二安装座7以及第三安装座8，这样以使更好的控制第一光学元件1、第二光学元件2以及第三光学元件3的位置，以保证光路的同心度；当然我们还可以采用第四安装座替换第一安装座6与第三安装座8，第一光学元件1与第三光学元件3皆安装在第四安装座上。

在本实施例中，驱动机构包括动力元件43、滑轨42以及滑块41；滑轨42 固定在安装架5上，滑块41可滑动设置在滑轨42上，第二安装座7与滑块41 固定连接，动力元件43的输出部与滑块41连接；动力元件43的输出部带动与其相连的滑块41运动，滑块41带动与其相连的第二安装座7运动，其中滑轨 42主要起到导向以及承载的作用，以使第二安装座7的运动更加稳定。

为了便于安装，安装架5具有用于安装第一安装座6、滑轨42以及第三安装座8的安装面，安装面上具有开口朝上的第一凹槽51，第一凹槽51用于放置第一安装座6以及第三安装座8；需要补充说明的是，在本实施例中第一凹槽51的宽度略大于第一安装座6以及第二安装座7的宽度，优选1mm；这样，一方面便于装配，另一方面可更好的调整光路的同心度。值得一提的是，由于 CNC机床加工内棱边总会存在一定的圆角，这样会导致装配存在干涉的现象；因此，在本实施例中，第一凹槽51的内棱边处具有弧形切口，以避免装配干涉的现象发生。

再者，安装面具有开口朝上的第二凹槽52，第二凹槽52用于放置滑轨42；在安装滑轨42的过程中，不容易将滑轨42上的通孔与安装面上的螺纹孔对位，因此设置有第二凹槽52，以减少安装人员的工作量，提高生产的效率。

再者，第二安装座7具有沿垂直第二光学元件2的镜面方向延伸的第三凹槽71，第三安装座8具有沿垂直第三光学元件3的镜面方向延伸的第四凹槽81，第三凹槽71与第四凹槽81正对布置；需要强调的是，光斑调节机构的光路的同心度是判断该产品质量好坏的重要因素之一，在装配过程中，可设置一个平面度较好的直加工件连接第三凹槽71与第四凹槽81，以使第二安装位上的第二光学元件2与第三安装位上的第三光学元件3对正。

优选地，第一安装座6包括上安装件以及下安装件；上安装件具有开口朝下的第一通槽，下安装件具有开口朝上的第二通槽，第一通槽与第二通槽正对布置，第一光学元件1穿设且固定在第一通槽与第二通槽内；为了便于安装，第一安装座6分为两个部分，安装时，现将下安装件固定在安装架5上，再装入第一光学元件1，然后将上安装件与下安装件对正，最后通过螺栓连接上安装件与下安装件。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光斑调节机构，其特征在于，包括第一光学元件、第二光学元件、第三光学元件以及驱动机构；所述第一光学元件、第二光学元件以及第三光学元件依序正对布置；所述第一光学元件用于供光束射入并使射入的光束汇聚，所述第二光学元件用于供经所述第一光学元件汇聚后的光束射入并对射入的光束进行扩束，所述第三光学元件用于供经所述第二光学元件扩束后的光束射入并平行射出；所述驱动机构用于驱动所述第二光学元件在所述第一光学元件以及所述第三光学元件之间来回运动；所述光斑调节机构还包括用于安装所述第一光学元件的第一安装座、用于安装所述第二光学元件的第二安装座、用于安装所述第三光学元件的第三安装座以及安装架；所述第一安装座与所述第三安装座分别与所述安装架固定连接，所述驱动机构的输出部与所述第二安装座连接。

2.如权利要求1所述的一种光斑调节机构，其特征在于，所述驱动机构包括动力元件、滑轨以及滑块；所述滑轨固定在所述安装架上，所述滑块可滑动设置在所述滑轨上，所述第二安装座与所述滑块固定连接，所述动力元件的输出部与所述滑块连接。

3.如权利要求2所述的一种光斑调节机构，其特征在于，所述安装架具有用于安装所述第一安装座、所述滑轨以及所述第三安装座的安装面，所述安装面上具有开口朝上的第一凹槽，所述第一凹槽用于放置所述第一安装座以及所述第三安装座。

4.如权利要求3所述的一种光斑调节机构，其特征在于，所述安装面具有开口朝上的第二凹槽，所述第二凹槽用于放置所述滑轨。

5.如权利要求1所述的一种光斑调节机构，其特征在于，所述第二安装座具有沿垂直所述第二光学元件的镜面方向延伸的第三凹槽，所述第三安装座具有沿垂直所述第三光学元件的镜面方向延伸的第四凹槽，所述第三凹槽与所述第四凹槽正对布置。

6.如权利要求1所述的一种光斑调节机构，其特征在于，所述第一安装座包括上安装件以及下安装件；所述上安装件具有开口朝下的第一通槽，所述下安装件具有开口朝上的第二通槽，所述第一通槽与所述第二通槽正对布置，所述第一光学元件穿设且固定在所述第一通槽与所述第二通槽内。

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