專利名稱：一種激光焦點(diǎn)位置快速找正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光加工中自動(dòng)快速確定焦點(diǎn)位置的裝置。
背景技術(shù)：
激光加工技術(shù)作為特種加工技術(shù)的一部分正被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工制造領(lǐng)域。在激光加工過(guò)程中，影響其加工質(zhì)量的工藝因素主要有激光功率、加工速度、離焦量、保護(hù)氣體等。而離焦量，即激光焦點(diǎn)與工件上表面之間的距離，是一個(gè)重要的工藝參數(shù)，其決定了激光能量密度的大小，離焦量選擇不準(zhǔn)確或不方便，必然影響加工質(zhì)量和加工效率。目前激光加工過(guò)程的離焦量一般為預(yù)先選定，這就要求在激光正式加工零件之前，需要先確定激光焦點(diǎn)位置，然后根據(jù)此焦點(diǎn)位置，再來(lái)確定離焦量，所以確定激光焦點(diǎn)位置就顯得較為重要。目前常用的焦點(diǎn)位置的找正方法有一是用低功率連續(xù)激光在焦點(diǎn)附近由低到高在厚紙板或樹脂板上燒出一條連續(xù)的劃痕，比較劃痕的粗細(xì)變化來(lái)確定激光焦點(diǎn)的位置；二是用大功率脈沖激光在焦點(diǎn)附近由低到高在鋼板上按一定間隔打出匙孔，比較匙孔的大小來(lái)確定激光焦點(diǎn)的位置。這兩種方法的缺點(diǎn)是需要重復(fù)試驗(yàn)，精度低， 多次確定激光焦點(diǎn)位置的一致性較差。中國(guó)專利公開號(hào)為“CN 101823181 A”，名稱為“一種快速標(biāo)定激光焦點(diǎn)位置的方法及機(jī)構(gòu)”，公開了一種快速標(biāo)定激光焦點(diǎn)位置的方法及機(jī)構(gòu)，通過(guò)將靠近透鏡的光路擋住一半，從而使激光束只成半圓狀的像；再將距離按線性變化，使激光在焦點(diǎn)的前后位置對(duì)鋼板進(jìn)行燒蝕后，比較光斑形狀的變化從而確定激光焦點(diǎn)的位置，該方法及機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)方法類似，不能有效地解決激光焦點(diǎn)快速精密的確定及多次找正的一致性問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能對(duì)激光焦點(diǎn)位置進(jìn)行便捷、快速、準(zhǔn)確(一致性好)的找正裝置，有效解決現(xiàn)有激光加工中激光焦點(diǎn)位置找正的弊端。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件通過(guò)傳動(dòng)部件連接激光加工頭部件，激光加工頭部件的最下部是探頭，探頭電連接PLC控制部件，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件包括DCMV電動(dòng)機(jī)，齒輪變速箱和離合機(jī)構(gòu)，DC24V電動(dòng)機(jī)電連接PLC控制部件且通過(guò)齒輪變速箱連接離合機(jī)構(gòu)，離合機(jī)構(gòu)連接傳動(dòng)部件的同步帶一端，同步帶另一端連接同步齒輪，同步齒輪固接機(jī)床絲桿的下端，機(jī)床絲桿上套裝絲桿螺母，絲桿螺母固接機(jī)床Z向側(cè)板的一側(cè)，機(jī)床Z向側(cè)板的另一側(cè)固接激光加工頭部件。所述離合機(jī)構(gòu)包括離合器軸、離合銷軸、內(nèi)齒同步帶輪和離合齒輪；離合器軸和離合齒輪均同軸位于筒狀的內(nèi)齒同步帶輪的中腔中；齒輪變速箱的動(dòng)力輸出軸下端同軸固接離合器軸，離合器軸固定連接離合銷軸的一端，離合銷軸另一端向下活動(dòng)連接離合齒輪；內(nèi)齒同步帶輪與離合齒輪以內(nèi)外齒相嚙合，離合器軸與內(nèi)齒同步帶輪之間留有間隙，內(nèi)齒同步帶輪外圈連接同步帶一端。[0008]所述激光加工頭部件包括探頭伸縮桿、導(dǎo)向套和探測(cè)基座，探頭上部分通過(guò)螺紋固接探頭伸縮桿下端，探頭伸縮桿外間隙套有導(dǎo)向套，導(dǎo)向套固接探測(cè)基座，探測(cè)基座固接于機(jī)床Z向側(cè)板的另一側(cè)。所述離合齒輪中間固接離合器拉桿上端，離合器拉桿中段通過(guò)平面軸承連接離合手柄固定板，離合器拉桿下端固接離合手柄的下端，離合手柄穿過(guò)離合手柄固定板上的槽并通過(guò)連接件鉸接于離合手柄固定板，離合手柄的上端向上扳動(dòng)后接觸于控制開關(guān)的觸點(diǎn)且離合齒輪向下處于脫開離合銷軸位置，控制開關(guān)電連接PLC控制部件。探頭伸縮桿左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置一對(duì)撥桿和一對(duì)連桿，撥桿中段通過(guò)銷與連桿的下端活動(dòng)連接，撥桿的下端鉸接在探測(cè)基座上，一對(duì)連桿上端固接固套在探頭伸縮桿上的固定環(huán)。本實(shí)用新型的有益效果是1、能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找尋焦點(diǎn)位置的目的，解決了激光焦點(diǎn)位置找正不方便、精度低、一致性差的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)探頭的精確定位，最終實(shí)現(xiàn)激光焦點(diǎn)位置高效快速、便捷精確的找正。2、具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)關(guān)閉功能，能避免加工過(guò)程中焦距探測(cè)部件產(chǎn)生干涉。3、設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，能夠有效地解決激光焦點(diǎn)位置找正的便捷性、 準(zhǔn)確性和多次找正的一致性等問題，從而提高激光加工的質(zhì)量，減少了找正的輔助時(shí)間，降低了成品廢品率。
下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；圖1是本實(shí)用新型激光焦點(diǎn)位置找正裝置的組裝圖；圖2是圖1中激光加工頭部件G的結(jié)構(gòu)放大圖，即圖1中激光加工頭部件G放大的右向視圖；圖3是圖1中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F的放大主視圖，即圖1中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F放大的左向視圖；圖4是圖3中局部H的放大圖；即離合機(jī)構(gòu)的放大圖；圖中1.探頭，2.彈簧夾頭，3.探測(cè)基座，4.導(dǎo)向套，5、10.撥桿，6、9.連桿，7.固定環(huán)，8.探頭伸縮桿，11.連接件，12.離合手柄，13.齒輪變速箱，14. DCMV電動(dòng)機(jī)，15.過(guò)渡角板，16.動(dòng)力輸出軸，17.離合器軸，17-1.離合銷軸，18.內(nèi)齒同步帶輪，19.離合齒輪， 20.拉桿定位螺釘，21.平面軸承，22.離合器拉桿，23.控制開關(guān)，24.離合手柄固定板， A.同步帶，B.同步齒輪，C.絲桿螺母，D.機(jī)床絲桿，E.機(jī)床Z向側(cè)板。F.動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型主動(dòng)包括動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F、傳動(dòng)部件和激光加工頭部件G這三大部件，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F通過(guò)傳動(dòng)部件連接激光加工頭部件G。其中，傳動(dòng)部件包括同步帶A、同步齒輪B、絲桿螺母C和機(jī)床絲桿D。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F連接傳動(dòng)部件中的同步帶A的一端，同步帶A的另一端連接同步齒輪B，同步齒輪B固定連接于機(jī)床絲桿D的下端，機(jī)床絲桿D上部分上套裝與之配套的絲桿螺母C，絲桿螺母C固定連接機(jī)床Z向側(cè)板E的一側(cè)，機(jī)床Z向側(cè)板E的另一側(cè)固定連接激光加工頭部件G。由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F依次帶動(dòng)同步帶A 運(yùn)動(dòng)、同步齒輪B和機(jī)床絲桿D轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)床絲桿D的轉(zhuǎn)動(dòng)使絲桿螺母C沿機(jī)床絲桿D的軸向作上下移動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)機(jī)床Z向側(cè)板E帶動(dòng)激光加工頭部件G 作上下移動(dòng)。參見圖2，激光加工頭部件G用于對(duì)焦距進(jìn)行探測(cè)，由探頭1、彈簧夾頭2、探測(cè)基座 3，導(dǎo)向套4、撥桿5，10、連桿6，9、固定環(huán)7、探頭伸縮桿8組成；其中，探測(cè)基座3固定連接在機(jī)床Z向側(cè)板E的另一側(cè)，通過(guò)探測(cè)基座3將激光加工頭部件G和機(jī)床Z向側(cè)板E固接在一起。激光加工頭部件G的最下部是探頭1，探頭1與PLC控制部件(圖中省略了 PLC控制部件)電連接，探頭1的上部分通過(guò)螺紋方式固定連接探頭伸縮桿8下端，探頭1與探頭伸縮桿8之間的螺紋位置可調(diào)整。將探頭伸縮桿8垂直放置，探頭伸縮桿8外套導(dǎo)向套4， 與導(dǎo)向套4間隙配合，導(dǎo)向套4固定連接在探測(cè)基座3上，通過(guò)導(dǎo)向套4的外圓與探測(cè)基座 3上的內(nèi)孔作過(guò)盈配合以固定。在導(dǎo)向套4下端位置、與探頭伸縮桿8之間設(shè)置彈簧夾頭 2，探頭伸縮桿8與導(dǎo)向套4之間的間隙通過(guò)彈簧夾頭2進(jìn)行微調(diào)。工作時(shí)，通過(guò)機(jī)床Z向側(cè)板E實(shí)現(xiàn)探測(cè)基座的上下運(yùn)動(dòng)(位移)，從而帶用了探頭1的上下運(yùn)動(dòng)。為避免探頭1在加工過(guò)程出現(xiàn)被干涉的可能，在正式加工之前還需要進(jìn)行收縮探頭1的工作。因此，在探頭伸縮桿8的左右兩側(cè)設(shè)置對(duì)稱的一對(duì)撥桿5，10和一對(duì)連桿6、9， 撥桿5、10中段通過(guò)銷與連桿6、9的下端活動(dòng)連接，撥桿5、10的下端鉸接在探測(cè)基座3上。 一對(duì)連桿6、9的上端通過(guò)螺釘固定連接于固定環(huán)7，固定環(huán)7通過(guò)其自身內(nèi)孔及螺釘固定套在探頭伸縮桿8上。這樣，扳動(dòng)一對(duì)撥桿5，10，帶動(dòng)一對(duì)連桿6、9聯(lián)動(dòng)，從而通過(guò)一對(duì)連桿 6、9帶動(dòng)固定環(huán)7上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)探頭伸縮桿8的上下滑動(dòng)(位移)，最終實(shí)現(xiàn)探頭1的上下位移，將此位置固定后即可完成收縮探頭1的工作。參見圖3，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F包括DCMV電動(dòng)機(jī)14，齒輪變速箱13和離合機(jī)構(gòu)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F通過(guò)離合機(jī)構(gòu)連接同步帶A的一端。DC24V電動(dòng)機(jī)14，齒輪變速箱13均固定安裝在過(guò)渡角板15上。DC24V電動(dòng)機(jī)14通過(guò)齒輪變速箱13連接離合機(jī)構(gòu)，并將DCMV電機(jī) 14電連接PLC控制部件。參見圖3-4，齒輪變速箱13通過(guò)其動(dòng)力輸出軸16連接離合機(jī)構(gòu)。離合機(jī)構(gòu)包括離合器軸17、離合銷軸17-1、內(nèi)齒同步帶輪18和離合齒輪19。其中，動(dòng)力輸出軸16的下端同軸固定連接離合器軸17，兩者作孔軸配合聯(lián)接。離合器軸17固定連接離合銷軸17-1的一端，離合銷軸17-1另一端向下伸至離合齒輪19的相應(yīng)孔中，離合銷軸17-1與離合齒輪19 通過(guò)活動(dòng)鍵連接，離合銷軸17-1可均布3根，這樣，離合器軸17通過(guò)離合銷軸17-1帶動(dòng)離合齒輪19作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。內(nèi)齒同步帶輪18為筒狀，離合器軸17和離合齒輪19均位于內(nèi)齒同步帶輪18的中腔中，且離合器軸17、離合齒輪19和內(nèi)齒同步帶輪18三者同軸，內(nèi)齒同步帶輪18與離合齒輪19通過(guò)內(nèi)外齒嚙合相聯(lián)接，離合器軸17與內(nèi)齒同步帶輪18之間留有間隙，內(nèi)齒同步帶輪18外圈連接圖1中的同步帶A的一端，通過(guò)內(nèi)齒同步帶輪18的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)同步帶A運(yùn)動(dòng)。離合器軸17通過(guò)離合銷軸17-1帶動(dòng)離合齒輪19作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)齒同步帶輪18通過(guò)同步帶A與同步齒輪B聯(lián)接，從而實(shí)現(xiàn)了同步齒輪B的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在激光加工之前的焦點(diǎn)位置校正時(shí)，當(dāng)探頭1與被加工零件上表面發(fā)生感應(yīng)后， 將相應(yīng)的信號(hào)傳輸至PLC控制部件，此時(shí)PLC控制部件得到該信號(hào)反饋后，輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)至DCMV電機(jī)14，DC24V電機(jī)14根據(jù)得到的信號(hào)，帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸16進(jìn)行對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而依次帶動(dòng)離合器軸17、離合銷軸17-1、離合齒輪19、內(nèi)齒同步帶輪18、同步帶A、同步齒輪B、機(jī)床絲桿D、絲桿螺母C運(yùn)動(dòng)，使激光加工頭部件G的探頭1上下運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找尋激光焦點(diǎn)位置的作用。 參見圖3-4，在加工時(shí)，為避免機(jī)床絲桿D易被損壞，在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件F上設(shè)置一個(gè)脫開機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出關(guān)閉功能。該脫開機(jī)構(gòu)包括在離合齒輪19上固定連接離合器拉桿 22，將離合器拉桿22的上端通過(guò)拉桿定位螺釘20固接離合齒輪19中間，離合器拉桿22的中段連接平面軸承21，平面軸承21同時(shí)連接離合手柄固定板M，將平面軸承21與離合手柄固定板M上的內(nèi)孔配合聯(lián)接。參見圖3-4，將離合器拉桿22的下端固定連接離合手柄 12的下端，離合手柄12穿過(guò)離合手柄固定板M上的槽，并通過(guò)連接件11鉸接在離合手柄固定板M上，連接件11可由螺釘、彈簧、鋼球組成。在離合手柄固定板M上且靠近離合手柄12位置處設(shè)置控制開關(guān)23，將控制開關(guān)23電連接PLC控制部件。離合手柄12的上端向上延伸，是操作端，當(dāng)向上扳動(dòng)離合手柄12的操作端，通過(guò)連接件11實(shí)現(xiàn)自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)離合器拉桿22向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，離合器拉桿22通過(guò)拉桿定位螺釘20帶動(dòng)離合齒輪19向下滑動(dòng)(位移)，使得離合齒輪19上的孔與離合銷軸17-1脫開，即離合齒輪19向下處于脫開離合銷軸17-1位置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出關(guān)閉作用。在動(dòng)力輸出關(guān)閉的同時(shí)，扳動(dòng)離合手柄12的位置正好與控制開關(guān)23上的觸點(diǎn)接觸，控制開關(guān)23將信號(hào)傳輸至PLC控制部件，從而接通機(jī)床自身絲桿電機(jī)控制電源，使機(jī)床自身控制系統(tǒng)可以正常工作。至此，整個(gè)激光焦點(diǎn)位置找正工作全部完畢，可進(jìn)行激光正式加工任務(wù)。
權(quán)利要求1.一種激光焦點(diǎn)位置快速找正裝置，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件(F)通過(guò)傳動(dòng)部件連接激光加工頭部件(G)，激光加工頭部件(G)的最下部是探頭(1 )，探頭(1)電連接PLC控制部件，其特征是；動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件(F)包括DCMV電動(dòng)機(jī)(14)，齒輪變速箱(13)和離合機(jī)構(gòu)，DC24V電動(dòng)機(jī) (14)電連接PLC控制部件且通過(guò)齒輪變速箱(13)連接離合機(jī)構(gòu)，離合機(jī)構(gòu)連接傳動(dòng)部件的同步帶(A)—端，同步帶(A)另一端連接同步齒輪(B)，同步齒輪(B)固接機(jī)床絲桿(D)的下端，機(jī)床絲桿(D)上套裝絲桿螺母(C)，絲桿螺母(C)固接機(jī)床Z向側(cè)板(E)的一側(cè)，機(jī)床Z 向側(cè)板(E)的另一側(cè)固接激光加工頭部件(G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光焦點(diǎn)位置快速找正裝置，其特征是；所述離合機(jī)構(gòu)包括離合器軸(17)、離合銷軸(17-1)、內(nèi)齒同步帶輪(18)和離合齒輪(19);離合器軸(17) 和離合齒輪(19)均同軸位于筒狀的內(nèi)齒同步帶輪(18)的中腔中；齒輪變速箱(13)的動(dòng)力輸出軸(16)下端同軸固接離合器軸(17)，離合器軸(17)固定連接離合銷軸(17-1)的一端， 離合銷軸(17-1)另一端向下活動(dòng)連接離合齒輪(19)；內(nèi)齒同步帶輪(18)與離合齒輪(19) 以內(nèi)外齒相嚙合，離合器軸(17)與內(nèi)齒同步帶輪(18)之間留有間隙，內(nèi)齒同步帶輪(18)外圈連接同步帶(A)—端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光焦點(diǎn)位置快速找正裝置，其特征是；所述激光加工頭部件(G)包括探頭伸縮桿(8)、導(dǎo)向套(4)和探測(cè)基座(3)，探頭(1)上部分通過(guò)螺紋固接探頭伸縮桿(8)下端，探頭伸縮桿(8)外間隙套有導(dǎo)向套(4)，導(dǎo)向套(4)固接探測(cè)基座(3)， 探測(cè)基座(3)固接于機(jī)床Z向側(cè)板(E)的另一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光焦點(diǎn)位置快速找正裝置，其特征是；所述離合齒輪 (19)中間固接離合器拉桿(22)上端，離合器拉桿(22)中段通過(guò)平面軸承(21)連接離合手柄固定板(24)，離合器拉桿(22)下端固接離合手柄(12)的下端，離合手柄(12)穿過(guò)離合手柄固定板(24)上的槽并通過(guò)連接件(11)鉸接于離合手柄固定板(24)，離合手柄(12 )的上端向上扳動(dòng)后接觸于控制開關(guān)(23)的觸點(diǎn)且離合齒輪(19)向下處于脫開離合銷軸(17-1) 位置，控制開關(guān)(23)電連接PLC控制部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種激光焦點(diǎn)位置快速找正裝置，其特征是；探頭伸縮桿(8) 左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置一對(duì)撥桿(5、10 )和一對(duì)連桿(6、9 )，撥桿(5、10 )中段通過(guò)銷與連桿(6、 9)下端活動(dòng)連接，撥桿(5、10)下端鉸接探測(cè)基座(3)，一對(duì)連桿(6、9)上端固接于固套在探頭伸縮桿(8)上的固定環(huán)(7)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種激光加工中激光焦點(diǎn)位置快速找正裝置，激光加工頭部件最下部是探頭，電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪變速箱接離合機(jī)構(gòu)，離合機(jī)構(gòu)接同步帶一端，同步帶另一端接同步齒輪，同步齒輪固接機(jī)床絲桿下端，機(jī)床絲桿通過(guò)絲桿螺母固接機(jī)床Z向側(cè)板一側(cè)，機(jī)床Z向側(cè)板另一側(cè)固接激光加工頭部件；離合器軸和離合齒輪均同軸位于筒狀的內(nèi)齒同步帶輪中腔中，離合器軸固定接離合銷軸一端，離合銷軸另一端向下活動(dòng)連接離合齒輪，內(nèi)齒同步帶輪與離合齒輪以內(nèi)外齒相嚙合，內(nèi)齒同步帶輪外圈接同步帶一端；具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)關(guān)閉功能，能避免加工過(guò)程中焦距探測(cè)部件產(chǎn)生干涉，有效解決了激光焦點(diǎn)位置找正的便捷性、準(zhǔn)確性和多次找正的一致性等問題。
文檔編號(hào)B23K26/04GK202291842SQ20112037518
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者儲(chǔ)曉猛, 楊建新 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)