平面微調裝置及安裝有該裝置的雷射打標機的製作方法

2023-06-10 07:43:56 1

專利名稱：平面微調裝置及安裝有該裝置的雷射打標機的製作方法
技術領域：
本發明涉及精密機械的平面調整技術領域，特別涉及一種平面微調裝置及安裝有該裝置的雷射打標機。
背景技術：
在機械設備中，機械零部件加工和裝配精度是機械產品的一項重要指標，很大程度上影響著機械產品的質量。為了保證機械產品的質量，需要設定合適的精度要求。在精密機械設備中，對零部件間平面位置精度通常有較高的精度要求，包括平面平行度和傾斜度。雷射打標機屬於高精密設備，其打標機頭固定在工作平臺上部，打標機頭包括雷射發生器，雷射發生器連接振鏡，振鏡連接平面場鏡，打標工件放置在工作平臺上。對工件進行打標時，需要保證平面場鏡與打標工件的打標基準面的平行度。平面場鏡與基準面的平行度直接影響雷射打標的打標精度和質量。如果平面場鏡與基準面處於面平行，則打標質量好、精度高；反之，則打標質量差、精度低。雷射打標機的平面場鏡和基準面的平行度由零件加工精度和零部件裝配精度來保證。在零件加工精度保證經濟性的前提下，平面場鏡和基準面的平行度就只能通過零部件的裝配精度來保證。目前，市售的雷射打標機的打標機頭裝配完成後均很難再進行位置調節，對平面場鏡與基準面的平行度的調整的操作可行性差，調節精度低，很難保證平面場鏡與打標基準面的平行度在要求的精度範圍內，進而難以保證雷射打標機的打標精度和質量。

發明內容
基於以上不足，本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種平面微調裝置，該平面微調裝置以簡單的結構和低廉的成本為在兩個平面之間進行平行度或傾斜度的精密調節提供了更多的便利性。基於一個總的發明構思，本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種雷射打標機，此雷射打標機可以在平面場鏡與基準面之間進行平行度或傾斜度的精密調節，以提聞打標精度和打標質量。為解決上述第一個技術問題，本發明的技術方案是平面微調裝置，它包括調節板和固定板，所述調節板與所述固定板通過三組呈三角形分布的支撐組件上下連接在一起，所述三組支撐組件中，一組為固定支撐組件，另外兩組為調節支撐組件；所述固定板上設有一個用於安裝所述固定支撐組件的安裝孔以及兩個分別用於安裝所述兩組調節支撐組件的階梯狀沉孔，在所述的兩個沉孔中，一個為第一沉孔，另一個為第二沉孔，在與所述安裝孔或所述沉孔相垂直的平面上，所述第一沉孔與所述安裝孔中心連線的延伸方向為X向，垂直於所述X向的方向為Y向；所述固定支撐組件包括一垂直於所述固定板安裝的球頭支柱，所述球頭支柱的球頭端與所述調節板球面鉸接，另一端固定連接於所述固定板的安裝孔上；所述調節支撐組件包括一個垂直於所述固定板安裝的球頭調節螺柱和一個配合安裝於其上的階梯柱狀螺母套，所述球頭調節螺柱的球頭端與所述調節板球面鉸接，所述螺母套約束安裝於所述沉孔內，安裝於所述第一沉孔內的螺母套具有沿X向移動的自由度，安裝於所述第二沉孔內的螺母套具有沿Y向和平行於X向移動的自由度。作為一種優選方式，所述螺母套為階梯圓柱狀，所述沉孔為階梯圓孔狀，所述螺母套的外周面與所述沉孔側壁之間具有環形間隙，所述第一沉孔的側壁上開設有一個徑向延伸的第一限位槽，所述第二沉孔的側壁上開設有一個徑向延伸的第二限位槽，所述螺母套的大頭端設有配合安裝於所述第一限位槽或第二限位槽內的凸出部，所述第一限位槽沿X向延伸並與相應的螺母套的凸出部之間具有X向上的調整間隙，所述第二限位槽沿Y向延伸並與相應的螺母套的凸出部之間具有Y向上和平行於X向上的調整間隙。作為另一種優選方式，所述螺母套為大頭為方小頭為圓的階梯柱狀，所述沉孔為大孔為方小孔為圓的階梯孔形，所述螺母套的小頭端與所述沉孔內壁之間具有環形間隙，所述第一沉孔的方孔部沿X向延伸並與相應的螺母套的大頭端之間具有X向上的調整間隙，所述第二沉孔的方孔部沿Y向延伸並與相應的螺母套的大頭端之間具有Y向上和平行於X向上的調整間隙。為解決上述第二個技術問題，本發明的技術方案是一種雷射打標機，包括打標機頭，所述打標機頭包括雷射發生器，所述雷射發生器下部安裝有上述平面微調裝置。採用了上述技術方案後，本發明的有益效果是由於在固定支撐組件中，其球頭支柱的球頭端與調節板球面鉸接，另一端與固定板固定連接，因此球頭支柱所對應的調節板處的高度在整個調整過程中保持不變。調節位於第一沉孔內的第一球頭調節螺柱，使其球頭端的高度發生變化，進而調節與之對應的調節板處的高度，藉助於水平尺等測量工具，使調節板在X向上達到規定的精度要求，完成「線調平」，在此過程中，調節板繞球頭支柱的球頭端轉動，第一球頭調節螺柱在X向上平動，位於第二沉孔內的第二球頭調節螺柱產生相對於第一球頭調節螺柱方向的平動，這個平動是X向和Y向位移的疊加。調節第二球頭調節螺柱，其球頭端的高度發生變化，進而調節與之對應的調節板處的高度，使調節板在整個面上達到規定的精度要求，完成「面調平」，在此過程中，調節板繞第一球頭調節螺柱的球頭端與球頭支柱的球頭端的中心連線轉動，第二球頭調節螺柱在Y向上平動。通過以上分析可以看出，本發明通過簡單的結構和低廉的成本，利用「不共線三點確定一個平面」的原理，實現了在兩個平面之間進行平行度或傾斜度的精密調節而且簡便易行，將該平面微調裝置應用於雷射打標機，在成本略有增加的情況下，可大大提高打標精度和打標質量，從而進一步提升產品的性價比和市場競爭力。


圖1是本發明第一實施例的爆炸結構示意圖；圖2是圖1中固定板的俯視圖；圖3是本發明第一實施例沿X向的剖視圖；圖4是本發明第一實施例的機構運動簡圖；圖5是本發明第一實施例中第一螺母套與第一沉孔的安裝結構示意圖；圖6是本發明第一實施例中第二螺母套與第二沉孔的安裝結構示意圖；圖7是本發明第二實施例中第一螺母套與第一沉孔的安裝結構示意圖8是本發明第二實施例中第二螺母套與第二沉孔的安裝結構示意圖；圖9本發明第三實施例的結構示意圖。圖中1、平面微調裝置，101、鎖緊塊，102、盤頭螺釘，103、緊定螺釘，11、固定板，111、安裝孔，112a、第一沉孔，112b、第二沉孔，1121a、第一限位槽，1121b、第二限位槽，113、緊定螺釘孔，12、調節板，13、固定支撐組件，131、球頭支柱，14a、第一調節支撐組件，14b、第二調節支撐組件，141a、第一球頭調節螺柱，141b、第二球頭調節螺柱，142a、第一螺母套，142b、第二螺母套，1421a、第一凸出部，1421b、第二凸出部，143、滾珠，144、螺母，2、打標機頭，21、平面場鏡，22、雷射發生器，23、振鏡，3、基準面。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，進一步闡述本發明。第一實施例圖1 圖6公開了一種平面微調裝置，它包括用於與精密設備相連接的調節板12和用於與機架固定連接的固定板11，調節板12位於固定板11的上部，固定板11與調節板12通過三組呈三角形分布的支撐組件連接在一起，三組支撐組件中，一組為固定支撐組件13，另外兩組為調節支撐組件，分別為第一調節支撐組件14a和第二調節支撐組件14b。如圖1所示，固定支撐組件13包括一球頭支柱131，調節板12上設有與球頭支柱131的球頭端相適配的半球面凹坑，鎖緊塊101通過四個盤頭螺釘102固定於調節板12的下方，從而使球頭支柱131的球頭端與調節板12球面鉸接，實現了繞球心的萬向轉動，這種球面鉸接結構也被應用到了第一調節支撐組件14a和第二調節支撐組件14b與調節板12的連接中，並起到了同樣的作用。當然，為了達到同樣的目的，也可採用本領域普通技術人員所熟知的其它球面鉸接結構。球頭支柱131的另一端與固定板11上的安裝孔111 (如圖2所示)螺紋連接，從而使球頭支柱131垂直並固定安裝於固定板11上。安裝孔111也可以是光孔，然後通過螺母將球頭支柱131固定於固定板11上。第一調節支撐組件14a和第二調節支撐組件14b的結構相同，以下僅具體闡述第一調節支撐組件14a的結構，但為了描述方便，仍將第一調節支撐組件14a和第二調節支撐組件14b以及其組成部分分別命名並採用不同的附圖標記(參見

)。如圖1和圖3共同所示，第一調節支撐組件14a包括第一球頭調節螺柱141a和配合安裝於其上的第一螺母套142a，第一球頭調節螺柱141a的球頭端與調節板12球面鉸接，為了便於使用螺絲刀或專用調節手柄對第一球頭調節螺柱141a進行旋轉調節，第一球頭調節螺柱141a最好伸出第一螺母套142a外。第一螺母套142a為階梯圓柱狀，其外周面與第一沉孔112a (參見圖2)的側壁之間具有環形間隙，以允許第一螺母套142a可以在第一沉孔112a內做輕微的移動。第一螺母套142a大頭端的臺階面與第一沉孔112a (參見圖2)的臺階面相適配，大頭端的臺階面與第一沉孔112a的臺階面之間設有若干滾珠143，滾珠143被嵌入大頭端的半圓凹坑內或環形凹槽內，這樣，第一螺母套142a就頂靠在第一沉孔112a的臺階面上，當受到側向力時就可以做輕微的滑動。如果去掉滾珠143，將第一螺母套142a大頭端的臺階面直接頂靠在第一沉孔112a的臺階面上，雖然也可以完成調節作業，但由於摩擦阻力的影響，調節會變得費力，也會增大相應接觸面之間的磨損，降低使用壽命。圖2示出了固定板11的俯視結構。階梯圓孔狀的第一沉孔112a的側壁上開設有一個沿徑向延伸的第一限位槽1121a，同樣，第二沉孔112b的側壁上也開設有一個沿徑向延伸的第二限位槽1121b，為了方便起見，定義在與安裝孔111或沉孔相垂直的平面上，第一沉孔112a與安裝孔111中心連線的延伸方向為X向，垂直於所述X向的方向為Y向。如圖1和圖5所示，第一螺母套142a的大頭端設有配合安裝於第一限位槽1121a內的第一凸出部1421a，第一限位槽1121a沿X向延伸並與第一凸出部1421a之間具有X向上的調整間隙。如圖1和圖6所示，第二螺母套142b的大頭端設有配合安裝於第二限位槽1121b內的第二凸出部1421b，第二限位槽1121b沿Y向延伸並與第二凸出部1421b之間具有Y向上和平行於X向上的調整間隙。參見圖4並結合圖3、圖5和圖6，進一步分析該平面微調裝置的工作原理由於在固定支撐組件中，其球頭支柱131的球頭端與調節板12球面鉸接，另一端與固定板11固定連接，因此球頭支柱131所對應的調節板12處的高度在整個調節過程中保持不變。轉動第一球頭調節螺柱141a，由於第一凸出部1421a設置於第一限位槽1121a內，限制了第一螺母套142a的轉動，所以第一球頭調節螺柱141a在轉動的同時會沿軸向移動，使其球頭端的高度發生變化，進而調節與之對應的調節板12處的高度，在此過程中，調節板12繞球頭支柱131的球頭端轉動，由於第一凸出部142Ia受到第一限位槽112Ia的約束，在調節板12的帶動下，第一調節支撐組件14a沿X向移動，此時，第二調節支撐組件14b也在調節板12的帶動下，向第一調節支撐組件14a方向平動，這個運動較為複雜，可簡化為X向和Y向位移的疊加，這也是第二限位槽1121b與第二凸出部1421b之間具有Y向上和平行於X向上調整間隙的原因。藉助於水平尺等測量工具，反覆調節，可使調節板12在X向上達到相對於水平面的平行度要求，如果藉助於高度尺等測量工具，則可以使調節板12在X向上達到相對於基準面的平行度要求，完成「線調平」。「線調平」後，進一步調整第二球頭調節螺柱141b，進而完成「面調平」。具體步驟是，旋轉第二球頭調節螺柱141b，由於第二凸出部1421b設置於第二限位槽1121b內，當第二凸出部1421b卡到第二限位槽1121b的側壁時，第二螺母套142b的轉動受到限制，此時，第二球頭調節螺柱141b在繞自身軸線轉動的同時會沿軸向移動，使其球頭端的高度發生變化，進而調節與之對應的調節板12處的高度，在此過程中，調節板12繞第一球頭調節螺柱141a的球頭端與球頭支柱131的球頭端的中心連線轉動,第二調節支撐組件14b在調節板12的帶動下，做近似沿Y向的平動。同樣的，藉助於水平尺等測量工具，反覆調節，可使調節板12在整個平面上達到相對於水平面的平行度要求，如果藉助於高度尺等測量工具，則可使調節板12在整個平面上達到相對於基準面的平行度要求，從而完成「面調平」。由於平行度與傾斜度從原理上說是一致的，如果藉助標準角度量規，則傾斜度問題便轉變成了平行度問題，因此，本發明也適用於在兩平面之間進行傾斜度微調。為了保持調整後的穩定性，本發明還採用了一些實用結構。如圖1和圖2所示，固定板11上設有緊定螺釘孔113，其上設有緊定螺釘103，緊定螺釘103用於對第一凸出部1421a進行緊定鎖緊。如圖1和圖3所示，第一螺母套142a和第二螺母套142b的小頭端上均設有外螺紋，所述小頭端伸出沉孔外並通過一螺母144鎖緊，螺母144不應對固定板11施加鎖緊力，只需貼靠固定板11的底面即可。另外，包括螺母套上的內螺紋和外螺紋，都應優先考慮細牙螺紋，細牙螺紋螺距小，升角小，可以實現對調節板12的微調，同時，細牙螺紋自鎖性好，可以保證球頭調節螺柱與螺母套之間的自鎖性，保證調節精度。第二實施例一種平面微調裝置，其結構與第一實施例基本相同相同，不同之處在於，螺母套與沉孔的形狀。如圖7和圖8所示，第一螺母套142a和第二螺母套142b均為大頭為方小頭為圓的階梯柱狀，類似於一種T型螺母，第一沉孔112a和第二沉孔112b均為大孔為方小孔為圓的階梯孔形，螺母套的小頭端與相應的沉孔內壁之間具有環形間隙，所述第一沉孔112a的方孔部沿X向延伸並與第一螺母套142a的大頭端之間具有X向上的調整間隙，第二沉孔112b的方孔部沿Y向延伸並與第二螺母套142b的大頭端之間具有Y向上和平行於X向上的調整間隙。螺母套的大頭端之所以設置成方形(該方形不僅包括正方，還應包括矩形、近似矩形等形狀)，主要是給螺母套的移動提供導向作用，與第一實施例中的凸出部作用一致。其工作原理與第一實施例相同，在此不做贅述。通過上述兩個實施例，可以進一步看出，不管螺母套和沉孔的形狀如何變化，都必須將螺母套約束安裝於沉孔內，而且，安裝於第一沉孔內的螺母套具有沿X向移動的自由度，安裝於第二沉孔內的螺母套具有沿Y向和平行於X向移動的自由度。第三實施例一種雷射打標機，是上述實施例中公開的平面微調裝置的具體應用。如圖7所示，它包括打標機頭2,打標機頭2包括雷射發生器22,雷射發生器22器連接有振鏡23,振鏡23連接有平面場鏡21，雷射發生器22下部安裝有平面微調裝置I。使用時，將平面微調裝置I的固定板11固定在需要安裝打標機頭2的機架上，然後將雷射發生器22固定安裝在平面微調裝置I的調節板12上，通過平面微調裝置可以對平面場鏡21與基準面3之間的平行度進行微調，精度可達到O. 05_。對於雷射打標機而言，通過設置平面微調裝置，在成本略有增加的情況下，可大大提高打標精度和打標質量，從而進一步提升產品的性價比和市場競爭力。本發明不局限於上述具體的實施方式，本領域的普通技術人員從上述構思出發，不經過創造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.平面微調裝置，其特徵在於，包括: 調節板和固定板，所述調節板與所述固定板通過三組呈三角形分布的支撐組件上下連接在一起，所述三組支撐組件中，一組為固定支撐組件，另外兩組為調節支撐組件； 所述固定板上設有一個用於安裝所述固定支撐組件的安裝孔以及兩個分別用於安裝所述兩組調節支撐組件的階梯狀沉孔，在所述的兩個沉孔中，一個為第一沉孔，另一個為第二沉孔，在與所述安裝孔或所述沉孔相垂直的平面上，所述第一沉孔與所述安裝孔中心連線的延伸方向為X向，垂直於所述X向的方向為Y向； 所述固定支撐組件包括一垂直於所述固定板安裝的球頭支柱，所述球頭支柱的球頭端與所述調節板球面鉸接，另一端固定連接於所述固定板的安裝孔上； 所述調節支撐組件包括一個垂直於所述固定板安裝的球頭調節螺柱和一個配合安裝於其上的階梯柱狀螺母套，所述球頭調節螺柱的球頭端與所述調節板球面鉸接，所述螺母套約束安裝於所述沉孔內，安裝於所述第一沉孔內的螺母套具有沿X向移動的自由度，安裝於所述第二沉孔內的螺母套具有沿Y向和平行於X向移動的自由度。
2.根據權利要求1所述的平面微調裝置，其特徵在於，所述螺母套為階梯圓柱狀，所述沉孔為階梯圓孔狀，所述螺母套的外周面與所述沉孔側壁之間具有環形間隙，所述第一沉孔的側壁上開設有一個徑向延伸的第一限位槽，所述第二沉孔的側壁上開設有一個徑向延伸的第二限位槽，所述螺母套的大頭端設有配合安裝於所述第一限位槽或第二限位槽內的凸出部，所述第一限位槽沿X向延伸並與相應的螺母套的凸出部之間具有X向上的調整間隙，所述第二限位槽沿Y向延伸並與相應的螺母套的凸出部之間具有Y向上和平行於X向上的調整間隙。
3.根據權利要求1所述的平面微調裝置，其特徵在於，所述螺母套為大頭為方小頭為圓的階梯柱狀，所述沉孔為大孔為方小孔為圓的階梯孔形，所述螺母套的小頭端與所述沉孔內壁之間具有環形間隙，所述第一沉孔的方孔部沿X向延伸並與相應的螺母套的大頭端之間具有X向上的調整間隙，所述第二沉孔的方孔部沿Y向延伸並與相應的螺母套的大頭端之間具有Y向上和平行於X向上的調整間隙。
4.根據權利要求1至3任一權利要求所述的平面微調裝置，其特徵在於，所述螺母套與所述沉孔的臺階面之間設有若干滾珠。
5.根據權利要求1至3任一權利要求所述的平面微調裝置，其特徵在於，所述螺母套的小頭端上設有外螺紋，所述小頭端伸出所述沉孔並通過一螺母鎖緊。
6.根據權利要求2所述的平面微調裝置，其特徵在於，所述固定板上設有用於鎖定位於所述第一限位槽內螺母套的凸出部的緊定螺釘。
7.雷射打標機，包括打標機頭，所述打標機頭包括雷射發生器，其特徵在於，所述雷射發生器下部安裝有權利要求1、2、3或6所述的平面微調裝置。
8.雷射打標機，包括打標機頭，所述打標機頭包括雷射發生器，其特徵在於，所述雷射發生器下部安裝有權利要求4所述的平面微調裝置。
9.雷射打標機，包括打標機頭，所述打標機頭包括雷射發生器，其特徵在於，所述雷射發生器下部安裝有權利要求5所述的平面微調裝置。
全文摘要
本發明公開了一種平面微調裝置及安裝有該裝置的雷射打標機，涉及精密機械的平面調整設備技術領域，平面微調裝置包括調節板和固定板，固定板與調節板通過三組呈三角形分布的支撐組件上下連接在一起，三組支撐組件中，一組為固定支撐組件，另外兩組為調節支撐組件。該平面微調裝置以簡單的結構和低廉的成本，利用「不共線三點確定一個平面」的原理，實現了在兩個平面之間進行平行度或傾斜度的精密調節而且簡便易行，將該平面微調裝置應用於雷射打標機，在成本略有增加的情況下，可大大提高打標精度和打標質量，從而進一步提升產品的性價比和市場競爭力。
文檔編號B41J3/00GK103072384SQ20131004440
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者王連玉, 王永峰, 方磊 申請人:濰坊路加精工有限公司