一种用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架
阅读说明：本技术 一种用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架 (A accurate displacement adjustment frame of good heat conduction heavy load for laser beam machining head ) 是由 方笑尘 方强 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于激光加工头的精密位移调整架,包括基座、滑块和拖动机构,所述基座上设置有所述滑块和所述拖动机构,其中所述基座与所述滑块的接触面上至少具有一个自润滑结构,所述拖动机构拖动所述滑块与所述基座相对运动；本发明提供的用于激光加工头的精密位移调整架,创造性的将自润滑结构引入调整架,在减小摩擦力的同时可以大大增大滑块与基座的接触面积,使滑块与基座之间的导热能力和负载能力大幅提高,当使用在激光加工头这种需要良导热的场合,可以高效地将固定在滑块上载荷的热量通过滑块基座传递出来,满足相关应用要求。(The invention discloses a precise displacement adjusting frame for a laser processing head, which comprises a base, a sliding block and a dragging mechanism, wherein the sliding block and the dragging mechanism are arranged on the base; the precision displacement adjusting frame for the laser processing head provided by the invention creatively introduces the self-lubricating structure into the adjusting frame, so that the friction force is reduced, the contact area between the sliding block and the base can be greatly increased, the heat conduction capability and the load capacity between the sliding block and the base are greatly improved, and when the precision displacement adjusting frame is used in the laser processing head which needs good heat conduction, the heat of the load fixed on the sliding block can be efficiently transferred out through the sliding block base, thereby meeting the related application requirements.)
技术领域
本发明属于机械位移调整架领域，尤其涉及一种用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架。
背景技术
精密位移调整架在许多设备中用于某些部件相对位置的精密调整。在激光加工头中，由于激光输出头、激光镜头、激光喷嘴等部件需要更换，为了补偿更换带来的位置误差，通常需要对激光输出头、激光喷嘴、激光透镜等的位置进行调整，这时就需要位移调整架。此外，在激光加工设备中，有时需要对透镜等光学元件的位置进行调整以实现某些功能，这时也需要位移调整架。在激光加工头中，由于激光通过光学系统会产生杂光，其功率随系统工作功率的增大而增大，这些杂光将作为热源加热光学系统内部所有部件，所以，通常要求设备腔体内所有支撑光学元件的部件都有良好的导热性，对于承载光学部件的调整架也要求具有良好的导热能力。在有些应用中，还需要调整架有足够的负载能力。
目前，在商用的或已公开的精密位移调整架技术方案中，在负载较大时，调整架都是通过导轨来实现相对运动的，固定在其上的部件上的热量除了通过空气排出外，可以通过导轨所在面向外传递，通常，导轨接触面很小，导热能力有限。在一些小负载小位移调整的场合，为减小体积，通常将被调整物用弹性结构架在空中，采用这种结构使被调整物体的热量基本只能通过空气排出。在激光加工设备中，位移调整架导热能力的缺陷，将限制光学系统的使用功率，也会影响光学系统的可靠性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架，该精密调整架导热性好、负载能力大，能够满足激光加工头对精密位置调整架的导热负载要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，包括基座、滑块和拖动机构，所述基座上设置有所述滑块和所述拖动机构，其中所述基座与所述滑块的之间设置有自润滑结构，所述拖动机构用于拖动所述滑块与所述基座相对运动，构成一维调整架。
进一步的，所述基座环抱所述滑块，环抱角度超过180度，调整所述拖动机构可使所述滑块在与所述基座形成的环抱面的轴线方向运动。
进一步的，所述滑块为圆环形，所述基座环抱所述滑块，形成的环抱面为圆柱面，调整所述拖动机构使所述滑块在所述基座内孔中沿内孔轴线运动。
进一步的，所述滑块为圆环形，调整所述拖动机构使圆环形滑块沿圆环轴线旋转运动或绕轴线转动。
进一步的，所述滑块由自润滑材料制成，或者所述滑块由滑块基体及滑块基体表面上涂覆的自润滑材料制成，或者所述滑块由滑块基体及镶嵌在基体表面上的自润滑材料制成。
进一步的，所述自润滑材料是石墨，所述基座由金属材料制成。
进一步的，所述拖动部件与所述滑块螺纹连接。
进一步的，包括一级基座和一级滑块，在一级基座上设置一个一级滑块和与一级滑块连接的一级拖动机构，构成一维调整架；
在所述一级滑块上固定设置一个二级基座，在所述二级基座上设置一个二级滑块和与二级滑块连接的二级拖动机构32，且二级滑块与一级滑块的滑动方向垂直，构成二维调整架。
进一步的，在所述二级滑块的通光孔上直接设置一个三级滑块，所述三级滑块为圆环形，所述三级滑块与二级滑块的通光孔之间设置有自润滑材料；三级滑块在二级滑块的通光孔中沿轴线移动，或三级滑块在二级滑块的通光孔中绕轴线转动。
进一步的，当三级滑块在二级滑块的通光孔中绕轴线转动时，三级拖动机构部件包括与三级滑块连接的转动杆，用于推动转动杆转动的螺纹顶针以及用于使转动杆复位的弹簧顶针，所述转动杆夹持在螺纹顶针和弹簧顶针之间。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架，创造性的将自润滑结构引入调整架，在减小摩擦力的同时可以大大增大滑块与基座的接触面积，使滑块与基座之间的导热能力和负载能力大幅提高，当使用在激光加工头这种需要良导热的场合，可以高效地将固定在滑块上载荷的热量通过滑块基座传递出来，满足相关应用要求。
本发明中基座环抱滑块，环抱角度超过180°，加大了滑块和基座之间接触面积，并且滑块或者由石墨制成，或者由滑块基体及滑块基体表面上涂覆的自润滑材料制成，或者由滑块基体及镶嵌在基体表面上的自润滑材料制成，基座与滑块之间的导热能力大大增强。
本发明的自润滑材料采用石墨，石墨散热效率高、占用空间小、重量轻还具有润滑的作用；
本发明的拖动部件与滑块螺纹连接，便于拖动部件与滑块的拆卸和更换。
本发明的三级拖动机构由螺纹顶针、转动杆和弹簧顶针组成，推动螺纹顶针可使转动杆带动三级滑块在二级滑块的通光孔中绕轴线转动，弹簧顶针可以使转动杆复位的更加精准；三级拖动部件可使三级滑块绕轴线转动，使调整架的调整方向更加丰富。
本发明提供的调整架，结构简单，调整方向多样，克服了现有技术中位移调整架导热能力的缺陷，不会影响光学系统的使用功率，也不会影响光学系统的稳定性。
附图说明
图1A、图1B分别为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种一维直线位移调整架在两个方向上的结构示意图。
图2为图1A和图1B所示方案中具有自润滑结构的滑块的示意图。
图3A为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种滑块是圆环状的一维直线位移调整架结构示意图。
图3B为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种滑块是圆环状的一维角位移调整架结构示意图。
图4为图3A和图3B所示方案中具有自润滑结构的圆环滑块的示意图。
图5为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种二维直线位移调整架结构示意图。
图6为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种三维直线位移调整架结构示意图。
其中：11、12分别表示一级基座、二级基座；21、22、23分别表示一级滑块、二级滑块和三级滑块；211为滑块基体、212为自润滑材料；31表示一级拖动机构；32表示二级拖动机构；331为螺纹顶针、332为转动杆、333弹簧顶针。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架进行详细说明。
本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架，包括基座、滑块和拖动机构，所述基座上设置有所述滑块和所述拖动机构，其中所述基座与所述滑块的之间设置有自润滑结构，所述拖动机构拖动所述滑块与所述基座相对运动，构成一维调整架。它利用滑动摩擦实现滑块与基座之间的相对运动，重要的是，基座与滑块的接触面中至少一个具有自润滑结构，这就使滑动摩擦力大大降低。
通常，所述基座环抱所述滑块，环抱角度超过180度，调整所述拖动机构可使所述滑块在与所述基座形成的环抱面的轴线方向运动。为了限制滑块和基座在非运动方向上的运动，基座环抱滑块，环抱角度超过180度；拖动机构固定在基座上，可以拖动所述滑块与所述基座相对运动。该机构由于采用了自润滑结构，可以使接触面积大幅提高、使接触间隙大幅减小，这样既可以增加负载能力，又可以增加精度，还可以增加滑块与基座间的导热性。
在该技术方案中，一种基本结构是，拖动机构使所述滑块沿基座与滑块环抱面的轴线方向运动，这就形成一维直线位移调整架。
在该技术方案中，一种基本结构是，滑块与基座的环抱面都是圆柱面，拖动机构可以使滑块绕基座与滑块环抱面的轴线运动，这样就形成一维角位移调整架。
在该技术方案中，通常在滑块上制作自润滑结构，这样制作简单。滑块可以由自润滑材料制成，也可以由滑块基体及滑块基体表面上涂覆的自润滑材料制成；还可以由滑块基体及镶嵌在基体表面上的自润滑材料制成。基座通常由金属材料制成，这样加工方便、强度好导热性好，成本低。
制造自润滑结构的材料212通常为石墨。石墨导热性好、成本低、易加工。
通常，拖动部件与所述基体螺纹连接。
在上述一维调整架的结构上，再叠加一级一维调整架，就形成二维调整架。其方法是：在一维调整架的一级滑块21上固定一个二级基座11，在二级基座11上设置一个二级滑块22和固定设置一个二级拖动机构32；其中，二级基座12环抱二级滑块22，环抱角度超过180度；二级基座12与二级滑块22的接触面至少一个具有自润滑结构；二级拖动机构32拖动二级滑块22与二级基座12相对运动；一维调整架的一级基座11和一级滑块21上设置有一维通光孔，二维调整架的二级基座12和二级滑块上22设置有二维通光孔，一维通光孔的孔径大于二维通光孔，通过该调整架对激光加工头进行微调。
在上述二维调整架的结构上，再增加一维，就形成三维调整架。方法是：在二级滑块(22)的通光孔上直接设置一个三级滑块(23)，三级滑块(23)为圆环形，三级滑块(23)与二级滑块(22)的通光孔之间设置有自润滑材料；三级滑块(23)在二级滑块(22)的通光孔中沿轴线移动，或三级滑块(23)在二级滑块(22)的通光孔中绕轴线转动。
在上述三维调整架中，当三级滑块(23)在二级滑块(22)的通光孔中绕轴线转动时，三级拖动机构部件包括与三级滑块(23)连接的转动杆(332)，用于推动转动杆(332)转动的螺纹顶针(331)以及用于使转动杆(332)复位的弹簧顶针(333)，所述转动杆(332)夹持在螺纹顶针(331)和弹簧顶针(333)之间。
图1A、图1B分别为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种一维直线位移调整架在两个方向上的结构示意图。该结构中的滑块如图2所示。该调整架中一级滑块21的三个面与一级基座11相应的面完全接触，上表面两侧的平面与基座相应表面接触，形成环抱结构，使滑块限制在只能在一维直线方向可以运动。拖动部件31固定在一级基座11上，通常采用螺纹结构，调整31的位置，可以拖动一级滑块21进行位置调整。一级滑块21的滑块基体211由铜制成，在其余基座环抱的面上镶嵌有自润滑材料，通常是石墨。
图3A为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种滑块是圆环状的一维直线位移调整架结构示意图。其中，圆环形滑块的结构如图4所示，由基体211和镶嵌在基体上的自润滑材料组成，基体通常由铜制成，自润滑材料通常是石墨。圆环形一级滑块21可以在一级基体11内孔中沿内孔轴线运动，调整拖动机构部件31，可以使滑块一维位移。将激光透镜安装在滑块上，就可以对滑块的位置进行调整。
图3B为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种滑块是圆环状的一维角位移调整架结构示意图。其中，圆环形滑块的结构如图4所示，由基体211和镶嵌在基体上的自润滑材料组成，基体通常由铜制成，自润滑材料通常是石墨。圆环形一级滑块21可以在一级基座11内沿圆环轴线旋转，调整拖动机构部件31，可以使滑块一维位移角位移。
图5为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种二维直线位移调整架结构示意图。由二个一维调整架叠加在一起构成，其中，二级基座12与一级滑块21固定在一起，调整拖动机构部件31和32可以使二级滑块进行两维运动，该两维调整架可以用于激光透镜的对中，也可以用于激光QBH输出头的对中。
图6为利用本发明提出的用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案设计的一种三维直线位移调整架结构示意图。由两个一维直线位移调整架和一个一维角位移调整架组成，其中，二级基座12与一级滑块21固定在一起，三级滑块23直接固定在二级滑块22上，螺纹顶针331、弹簧顶针333固定在二级滑块22上，转动杆332与三级滑块23相连。将机构棱镜固定在三级滑块23上，可以实现对中和光束方向调整。
本发明提供用于激光加工头的良导热大负载精密位移调整架技术方案，与现有在商用产品相比，有以下效果：负载能力大幅提升，可以用于激光输出头的对中应用中，大幅增加导热能力，可以用于激光透镜对中、激光透镜调焦等应用中。
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