一种镜片的调节装置及调节方法与流程

1.本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种镜片的调节装置及调节方法。


背景技术：

2.激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至气化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，从而完成对材料的切割。激光切割中光学镜片的安装是激光切割中的重要技术内容。
3.目前，激光切割中镜片(例如透镜)的调节基本都是调节两个透镜的前后左右的距离，使两个透镜的光斑中心在一条直线上。由于调节机构的零件存在加工误差以及机构的组装误差，导致凸透镜组装上后角度可能并未装正，凸透镜与凹透镜存在角度偏差，从而影响光斑的腰宽。
4.因此，有必要研究一种新的镜片调节装置及调节方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种镜片的调节装置及调节方法，能够从前后、左右以及角度三个方向对激光切割设备的镜片位置进行精确地调节，解决因加工及组装误差等原因导致的光斑腰宽不准确的问题。
6.一方面，本发明提供一种镜片的调节装置，应用在激光切割加工中，所述装置包括：第一调节单元，用于实现镜片在前后方向的位置调节；第二调节单元，与所述第一调节单元连接，用于镜片在左右方向的位置调节；以及角度旋转调节单元，分别与镜片以及所述第二调节单元连接，用于对镜片进行旋转实现其旋转角度的调节。
7.优选地，所述第一调节单元包括第一安装座、第一微分头以及若干第一导轨；所述第二调节单元包括所述第二安装座、第一顶块；所述第一导轨安装在第一安装座上；第二安装座通过第一滑块与第一导轨滑动连接；所述第一微分头安装在所述第一安装座上；所述第一微分头与所述第一顶块接触；所述第一顶块安装在所述第二安装座上。
8.优选地，所述第二调节单元还包括第二微分头、第二顶块、固定板以及若干第二导轨；所述第二导轨安装在第二安装座上；所述固定板通过第二滑块与第二导轨滑动连接；所述第二微分头安装在所述第二安装座上；所述第二微分头与所述第二顶块接触，所述第二顶块安装在所述固定板上。
9.优先地，所述角度旋转调节单元包括镜片固定板、旋转调节微分头、卡环、安装板；所述镜片安装在镜片固定板上；所述镜片固定板与所述固定板转动连接并通过卡环连接在固定板上；所述旋转调节微分头通过安装板安装在固定板上，所述旋转调节微分头与镜片固定板接触或活动连接。
10.优选地，所述第一调节单元还包括第一弹簧，所述第二安装座为“l”形，第一安装座和第二安装座之间安装有第一弹簧；和/或；所述第二调节单元还包括第二弹簧，所述第
二固定板为类“]”形，固定板和第二安装座之间安装有第二弹簧；和/或；所述角度旋转调节单元还包括弹簧，镜片固定板和安装板之间安装有第三弹簧。
11.优选地，所述第一安装座和所述第二安装座通过第一锁紧块锁紧，所述第二安装座和所述固定板用过第二锁紧块锁紧，所述第二锁紧块能够对所述第二顶块限位。
12.优选地，所述镜片安装板包括左右竖直部，所述旋转调节微分头与镜片固定板的其中一竖直部接触或活动连接。
13.优选地，所述角度旋转调节单元还包括安装顶丝，所述镜片安装板通过多个所述安装顶丝以与固定板保持一定的距离。
14.优选地，所述角度旋转调节单元还包括顶丝，所述镜片固定板内部设置凹槽，所述镜片通过顶丝安装在凹槽内；所述固定板中间设有过孔，所述镜片固定板背面形成有凸台，所述凸台穿设在所述过孔内，所述卡环转动连接在所述凸台上。
15.另一方面，本发明还提供了一种镜片的调节方法，所述方法适用于上述任一所述的装置，所述方法的步骤包括：
16.s1、转动第一微分头，使第二安装座相对于第一安装座前后方向进行移动，实现镜片的前后方向的位置调节；
17.s2、转动第二微分头，使固定板相对于第二安装座左右方向进行移动，实现镜片的左右方向的调节；
18.s3、转动旋转调节微分头，使镜片固定板相对与固定板转动，实现镜片的旋转角度调节；
19.所述步骤s2和所述步骤s3都进行或者二选一。
20.与现有技术相比，本发明具有如下优点或有益效果：镜片旋转调节机构可以旋转调节镜片的角度来消除零件的加工误差和组装误差，使两个镜片的光斑中心在一条线上；手动调节微分头可以全方面精确调节镜片的位置。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1是本发明一个实施例提供的镜片调节装置的正面立体结构图；
23.图2是本发明一个实施例提供的镜片调节装置的背面立体结构图；
24.图3是本发明一个实施例提供的第二安装座结构示意图；
25.图4是本发明一个实施例提供的镜片固定板结构示意图；
26.图5是本发明一个实施例提供的镜片调节装置的一个剖视图。
27.其中，图中：
28.11.第一微分头；12.第一安装座；13.第一顶块；14.第一锁紧块；15.第一导轨；16、第一固定块；
29.21.第二安装座；22.第二导轨；23.第二锁紧块；24.第二顶块25.第二微分头；26.固定板；27.第二滑块；28.第二弹簧；
30.211、安装槽；
31.31.旋转调节微分头；32.安装顶丝；33.镜片；34.安装板；35.第三弹簧；36.镜片固定板；37.顶丝；38.卡环；
32.331.镜片中心；
33.361、上弧形侧面；362、右竖直侧面；363、凸台。
具体实施方式
34.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
35.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。“第一”、“第二”和“第三”仅是为了区别做出的指代描述。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
37.一种镜片的调节装置，例如光学衍射镜片，应用于激光切割加工中，包括：第一调节单元、第二调节单元和角度旋转调节单元；其中，第一调节单元，是调节的第一步，用于实现镜片在前后方向的位置调节；第二调节单元，用于在前后位置调节后实现镜片的左右位置调节；角度旋转调节单元与镜片和第二调节单元连接，设置在第二调节单元的一侧，用于在前后调节后或者先后经过前后调节和左右调节后，对镜片进行旋转实现其旋转角度的调节。具体地，所述镜片的旋转方向为竖直平面内的顺时针或逆时针旋转方向
38.第一调节单元包括第一微分头11、第一安装座12、第一锁紧块14、第一导轨15、第一滑块(未图示)和第一弹簧。第一安装座12安装在激光加工设备安装平台(未图示)上。第一导轨安装在第一安装座上，具体地，第一导轨为多组，例如左右各一组第一导轨15，第一导轨15分别沿第一安装座宽度方向水平安装在第一安装座12上，第二安装座21通过第一滑块与第一导轨15滑动连接，能够相对于第一导轨15前后移动。第一微分头11固定安装在第一安装座12上，例如第一安装座12的右侧部，第一微分头11的安装方向与第一安装座12的长度方向垂直，同时与第一导轨15的轴线方向平行。第一微分头11可以通过第一固定块16实现相对于第一安装座的固定(如图2所示)。第一顶块13与第一微分头11接触，例如抵触、挤压接触，且第一顶块13与第二安装座21固定连接。第一安装座12和第二安装座21之间安装有第一弹簧，第一弹簧为水平安装，第一弹簧的安装方向与第一导轨15的轴线平行。第一弹簧为多个，第一弹簧的一端连接在第一安装座上，另一端连接在第二安装座上。第一弹簧的具体设置方式可以是：在第一安装座12上设置一竖向固定板，第一弹簧的一端与该竖向固定板固接，另一端与第二安装座21的侧壁固接，第一弹簧呈躺倒状设置；第一弹簧一直处于张紧状态，由于弹簧力使第一顶块13一直挤压接触着第一微分头11。当第一微分头11旋转时，带动第一顶块13移动，第一顶块13带动第二安装座21前后方向进行位置调节，调节中可以使用或不使用外部力配合以进行第二安装座的前后方向移动。第一安装座12上还安装
有第一锁紧块14，第一锁紧块14上设有若干个第一锁紧安装孔和第一调节槽，第一锁紧块通过若干个第一锁紧安装孔安装在第一安装座12上，待前后方向的位置调节达到第一设定位置时，通过第一连接件(例如螺栓等)、第一调节槽将第一锁紧块14分别与第一安装座12以及第二安装座21连接，以实现前后方向的位置锁定。
39.第二调节单元，如图1和图5所示，包括第二安装座21、第二导轨22、第二滑块27、第二锁紧块23、第一顶块13、第二顶块24、第二微分头25、固定板26、第二弹簧28。固定板26与第二安装座21相对设置且两者滑动连接，固定板26和第二安装座21的安装方向均为竖向设置，即均垂直于第一安装座12。第二导轨22安装在第二安装座21上，具体地：第二导轨有多组，第二安装座21沿长度方向设置有上下式水平向的安装孔，两组第二导轨22通过安装孔分别上下式安装在第二安装座21上。第二滑块27与第二导轨22滑动连接，第二滑块27安装在固定板26上。第二微分头25安装在第二安装座21的顶部，第二顶块24安装在固定板26的顶部，第二微分头25与第二顶块24接触，例如抵触、挤压接触。固定板26上还安装有第二锁紧块23，用于在左右方向的位置调节到第二设定位置后，对其位置进行锁定。固定板26和第二安装座21之间安装有第二弹簧28，第二弹簧28的安装方向与第二导轨轴线平行，第二弹簧为多个，第二弹簧28的一端连接在第二安装座21上，第二弹簧28的另一端连接在固定板26上。第二弹簧呈躺倒状设置，第二弹簧一直处于张紧状态，由于弹簧力使第二顶块24一直挤压着第二微分头25。当第二微分头25旋转时，带动第二顶块24移动，第二顶块24带动固定板26左右方向进行位置调节，调节中可以使用或不使用外部力配合以进行固定板的左右方向移动。
40.具体地，如图3所示，第二安装座21整体为“l”形，“l”形的底面板与第一安装座连接，其底面板形成有安装槽211，且该安装槽211与第一滑块固接，第一滑块与第一导轨15滑动连接。
41.第二锁紧块23上设有若干个第二锁紧安装孔和第二调节槽，第二锁紧块23通过若干个第二锁紧安装孔安装在固定板26上，具体工作时，其包括方式一：待左右方向的位置调节达到第二设定位置时，通过第二连接件(例如螺栓等)、第二调节槽将第二安装座21和固定板26连接，或者方式二，第二锁紧块23安装在固定板26后，待左右方向的位置调节达到第二设定位置时，通过第二连接件(例如螺栓等)、第二调节槽将第二安装座21和固定板26连接，在镜片左右方向的位置调节中，第二锁紧块23能够对第二顶块24进行限位，从而限定了第二安装座21和固定板26的前后方向相对位置，实际中两种方式可以选择其一进行。
42.固定板26上设置有角度旋转调节单元，如图1所示，角度旋转调节单元包括旋转调节微分头31、安装顶丝32、安装板34、弹簧35、镜片固定板36、顶丝37和卡环38。角度旋转调节单元安装在第二调节单元上。如图1和图4所示，镜片固定板36内部形成有凹槽，凹槽可为一个或多个，可为矩形等形状，用于匹配一个或多个镜片的外形轮廓形状，也用于放置一个或多个镜片33。镜片固定板36包括上弧形部361、下弧形部、左竖直部和右竖直部362，上弧形部361和右竖直部362各设置有多个顶丝孔，例如两个、三个、四个等，用于安装顶丝37，下弧形部和/或左竖直部不设置有多个顶丝孔。镜片33相邻两面将受到顶丝37的挤压固定在镜片固定板36上的凹槽内。镜片固定板36正面设有多个安装顶丝孔，例如图1中四个安装顶丝孔，每个安装顶丝孔上均安装有一个安装顶丝32，四个安装顶丝32顶住固定板26，使镜片固定板36与固定板26保持一定的距离。镜片固定板36的背面设有向外突出的凸台363，凸台
363整体为光滑的圆柱形，外端部可设有螺纹。镜片固定板36的凸台外端穿设固定板26的中心孔，凸台363和卡环38的转动连接，例如相对应的螺旋转动连接，卡环38可以在外力作用下绕着凸台363转动以使得镜片安装板36连接在固定板26上。
43.旋转调节微分头31由安装板34固定安装在固定板26上，旋转调节微分头31的端部与镜片固定板36的右竖直部的上部接触，例如抵触、挤压接触。旋转旋转调节微分头31时，其端部伸出给镜片固定板36推力，镜片固定板36在该推力下以凸台的中心为轴心实现逆时针旋转。同时，安装板34和镜片固定板36之间安装有第三弹簧35，第三弹簧位于旋转调节微分头31的下方，在旋转时产生相应的恢复扭矩，在旋转调节微分头31端部缩回时顺时针转动，使得镜片固定板中镜片回归原位。
44.作为另外一种实施方式，旋转调节微分头31的端部与镜片固定板36的右竖直侧面连接时也可以是活动连接的，比如铰接，从而实现旋转调节微分头31端部的伸出或回缩均可带动镜片固定板旋转，此时无需第三弹簧提供恢复扭矩。
45.本装置的具体工作过程为：
46.首先，步骤s1：转动第一微分头，使第二安装座相对于第一安装座前后方向进行移动，实现镜片的前后方向的位置调节。具体地，第一安装座12和第二安装座21之间安装的第一弹簧一直处于张紧状态，由于第一弹簧的弹簧力使第一顶块13一直挤压接触第一微分头11。当第一微分头11旋转时，带动第一顶块13移动，第一顶块13带动第二安装座21前后方向进行移动，实现镜片33的前后方向的位置调节，调节中可以使用或不使用外部力配合以进行第二安装座的前后方向移动。
47.前后方向的位置调节时，当调节到镜片33和激光设备上光学装置的需求达到第一设定位置时，用第一紧固件将第一锁紧块14锁住，以实现第一调节单元锁定。
48.然后，步骤s2：转动第二微分头，使固定板相对于第二安装座左右方向进行移动，实现镜片的左右方向的调节。具体地，第二安装座21和第二固定板26之间安装的第二弹簧28一直处于张紧状态，由于弹簧力使第二顶块24一直挤压接触第二微分头25。当第二微分头25旋转时，第二顶块24带动固定板进行左右方向的移动，进而带动镜片33的左右方向移动，实现了镜片33左右方向的位置调节，调节中可以使用或不使用外部力配合以进行固定板的左右方向移动。
49.左右方向的位置调节时，光源光斑经过镜片33发生衍射，到达后路的光斑测试仪上(未图示)。根据测试仪上的光斑的能量分布来调节第二微分头25，使光斑的中心跟镜片中心331一致。当调节完成后，用第二紧固件将第二锁紧块23锁住，以实现第二调节单元的锁定。
50.最后，步骤s3：转动旋转调节微分头，使镜片固定板相对与固定板转动，实现镜片的旋转角度调节。具体地，镜片的旋转方向为竖直平面内的顺时针或逆时针旋转方向。当角度旋转调节时，调节旋转调节微分头31，旋转调节微分头31端部伸出推动镜片固定板36在逆时针方向以一定角度转动，带动镜片33逆时针方向转动。由于安装板34和镜片固定板36之间安装有第三弹簧35，第三弹簧35一直处于张紧状态，当旋转调节微分头31缩回时，第三弹簧回复，第三弹簧35推动镜片固定板36带动镜片33顺时针方向以一定角度转动，进行镜片33复位。
51.实际使用中，当镜片存在安装过程中机械误差时，镜片调节装置工作时，步骤s1中
完成后，步骤s2和s3中至少其一工作。镜片33可以为常规凹透镜等，用于精确调节凹透镜安装过程中产生的机械误差，凹透镜相对于中心线的角度偏差，确保镜片中心与光斑中心一致。
52.以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。