CN107363646A - 一种激光尺光路调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光尺光路调整装置及方法，包括调整外壳、调整支架、激光光源装置、固定环和硅胶圈；所述激光光源装置两端分别套置一个所述固定环，所述调整支架两端分别与所述固定环卡合连接；所述激光光源装置配合于所述调整支架内，所述调整支架通过螺钉固定于所述调整外壳内，所述调整外壳通过螺钉与所述调整支架相连接。由于采用了上述技术方案，本发明涉及的激光尺光路调整装置及方法，有效地减少安装、准直和维护的时间，使整个***变得简单而且操作方便，便于机床在长时间对激光尺使用时，由于机床的震动及温度的变化，对激光尺内部光源造成的影响。

Description

一种激光尺光路调整装置及方法

技术领域

本发明属于光学设备配件技术领域，具体涉及一种激光尺光路调整装置及 方法。

背景技术

依照行业标准，数控机床从出厂和运输到客户那里，都必须要用激光干涉 仪检测校准，很可惜的是我们国内有很多机床生产商，还不拥有激光干涉仪， 或者拥有激光干涉仪，只是出厂做个检测，使用频率甚少，而运输到客户那里 的时候，则减掉了这个检测项目。导致这样的原因，我做了调查和分析，原因 有三个：第一激光干涉仪高昂的价格，很多企业不能接受；第二激光干涉仪体 积比较笨重，使用起来不方便，比较烦琐；第三有一些企业对机床精度检测的 认知度还不充分。

源于国内机床生产厂家的这种状态，机床使用厂家，更是没有注重这点， 它们大都是生产完工件后，用三坐标测量机去检测工件的形状误差，位置误差， 待检测后发现工件误差较大，质疑机床精度有问题，这时通常会请维修机床的 专业人员过来维修；或者较有实力的企业会用激光跟踪仪，在线检测工件的误 差，发现误差，同样请专业人员过来调整机床精度，一个是生产完的检测，一 个是生产中的检测。而它们却忽略了生产前的检测，如果生产前就能用激光干 涉仪去检测校准机床的精度，那么就可以做到降低产品报废率，减少机床停机 维修时间，提高生产效率，避免了后期许多烦琐的工作。

在大型机床(常用于航空航天和船舶工业)上，鉴于所加工零件的规模和 成本(固有材料成本加上严格的质量保证和质量控制规程所需的成本)以及加 工过程的成本(长时间使用昂贵的机床)，这种成本节约就显得尤为可观。与此 同时，传统直线光栅在长导轨上难以准确安装，容易受热膨胀的影响，并且随 长度增加成本高昂。

光栅尺都有一定的精度.一般的厂家都是用激光干涉仪检测出厂的,但他检 测的时候使用的是专门的导轨作为基准检测的,假如你安装的导轨有一定的偏差 的话,那数据不符是很正常的,还有光栅尺上面的读数头里面的弹簧会有机械误 差。那是清除不掉的,所以那里产生的数据和激光干涉仪上的显示数据不对。而 厂家出厂的时候都会有一个精度,那个精度就是你说的数据不符。还有你说的分 辨率为1um.这不代表他的精度就是1um,只是代表这个光栅尺的重复精度显示是 1um。光栅尺的精度是光栅尺玻璃上的刻线决定他的精度的主要部分，刻度越密， 说明越精度越高，反之也一样。

然而，激光尺可将一般只有激光校准装置才具有的精确测量特性直接纳入 机床加工中。其测量结果不受机床热膨胀的影响，在使用过程中具有极高的可 重复性和可靠性。安装、设定及光路准直均非常简单。

随着应用于航空航天业的大型机床不断推出新品(包括用于复合板的高压 水切割机)，新激光尺***的市场前景持续看好；雷尼绍为迎接这一挑战推出了 HS20激光尺，确保对此特定机床市场提供长期支持；国内大型机床厂似乎还没 有激光尺应用上的先例，而且雷尼绍激光尺并不对华销售，国内激光尺制造厂 家少之又少，光洋科技集团有限公司一直在为国内激光尺自主研发不断努力着， 并且已经应用在机床上，机床的整体精度得到提高，使用效果理想。

发明内容

本发明研发出一种激光尺光路调整装置及方法，解决了上述提出的技术问 题。

本发明采用的技术手段如下：一种激光尺光路调整装置，包括调整外壳、 调整支架、激光光源装置、固定环和硅胶圈；

所述激光光源装置两端分别套置一个所述固定环，所述调整支架两端分别 与所述固定环卡合连接；

所述激光光源装置配合于所述调整支架内，所述调整支架通过螺钉固定于 所述调整外壳内，所述调整外壳通过螺钉与所述调整支架相连接；

还包括顶丝，所述激光光源装置最高点上方的所述调整外壳上设有顶丝孔， 所述顶丝螺纹连接于所述顶丝孔内；

所述硅胶圈套置于所述固定环上。

进一步的，上述技术方案中，所述调整支架包括左支架和右支架，所述左 支架外壁与所述调整外壳相配合，所述左支架内壁为弧形且与所述激光光源装 置相配合，所述左支架两端各设置一个连接部，所述右支架与所述左支架形状 和大小相同且相对于所述激光光源装置对称设置。

进一步的，上述技术方案中，所述连接部内设置凹槽，两个所述固定环两 侧分别卡合连接于所述凹槽内。

进一步的，上述技术方案中，所述调整支架上端设置螺孔，所述调整外壳 上设置阶梯通孔，所述螺钉穿过所述阶梯通孔螺纹连接于所述螺孔内。

进一步的，上述技术方案中，四个所述螺孔、四个所述阶梯通孔和四个所 述螺钉皆成相互对应的矩形阵列设置。

一种激光尺光路调整方法，包括所述激光尺光路调整装置，包括以下步骤：

S1：硅胶圈套置于固定环上，两个固定环分别套置于激光光源装置两端， 两个固定环分别卡合连接于调整支架的两端的凹槽内，进而所述激光光源装置 间隙配合于所述调整支架内；

S2：所述调整支架通过调整外壳顶部的螺钉连接于所述调整外壳内；

S3：顶丝通过螺纹连接于所述调整外壳上，所述顶丝下端穿过所述调整外 壳与所述激光光源装置相接触；

S4：通过调整各个螺钉和顶丝的旋入度，调整所述激光光源装置的定位。

进一步的，上述技术方案中，所述S4步骤包括以下步骤中的任一步骤或多 个步骤：

顺时针旋转四个所述螺钉及逆时针旋转所述调整外壳上的顶丝，所述激光 光源装置射出的激光光源向上移动；

左侧两颗螺钉逆时针旋转及右侧两颗螺钉顺时针旋转，所述激光光源装置 射出的激光光源向左侧移动；

调整外壳与调整支架连接的四颗螺钉中右侧两颗螺钉逆时针旋转及左侧两 颗螺钉顺时针旋转，激光光源发射装置射出的激光光源向右侧移动；

调整外壳与调整支架连接的四颗螺钉中相应对角的两颗螺钉顺时针旋转， 另外两颗螺钉逆时针旋转，激光光源发射装置射出的激光光源斜方向上的移动。

进一步的，上述技术方案中，所述S4步骤包括以下步骤：

调整外壳与调整支架连接的四颗螺钉中相应对角的两颗螺钉顺时针旋转， 另外两颗螺钉逆时针旋转，旋转顶丝，激光光源发射装置射出的激光光源在斜 上或斜下方向上移动。

进一步的，上述技术方案中，还包括以下步骤：

S5：四颗所述螺钉的安装扭矩一致及顶丝的顶紧力一致，并且顶丝顶紧后 在上面螺纹连接螺母。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种激光尺光路调整装置及方法，有效地减少安装、准直和 维护的时间，使整个***变得简单而且操作方便；

(2)本发明的一种激光尺光路调整装置及方法，便于机床在长时间对激光 尺使用时，由于机床的震动及温度的变化，对激光尺内部光源造成的影响；

(3)本发明的一种激光尺光路调整装置及方法，可对激光光源发射器在一 定范围内进行多方向上的调节。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所述激光尺光路调整装置***结构示意图；

图2是本发明所述激光尺光路调整装置结构示意图；

图3是本发明实施例4所述激光尺光路调整装置***结构示意图。

图中：1、调整外壳，2、调整支架，3、激光光源装置，4、固定环，5、硅 胶圈，6、螺钉，7、顶丝，8、顶丝孔，21、左支架，22、右支架，23、连接 部，24、凹槽，25、螺孔，26、阶梯通孔。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，一种激光尺光路调整装置，包括调整外壳1、调整支架 2、激光光源装置3、固定环4和硅胶圈5；

所述激光光源装置3两端分别套置一个所述固定环4，所述调整支架2两端 分别与所述固定环4卡合连接；

所述激光光源装置3配合于所述调整支架2内，所述调整支架2通过螺钉6 固定于所述调整外壳1内，所述调整外壳1通过螺钉6与所述调整支架2相连 接；

还包括顶丝7，所述激光光源装置3最高点上方的所述调整外壳1上设有顶 丝孔8，所述顶丝7螺纹连接于所述顶丝孔8内；

所述硅胶圈5套置于所述固定环4上。

进一步的，上述技术方案中，所述调整支架2包括左支架21和右支架22， 所述左支架21外壁与所述调整外壳1相配合，所述左支架21内壁为弧形且与 所述激光光源装置3相配合，所述左支架21两端各设置一个连接部23，所述右 支架22与所述左支架21形状和大小相同且相对于所述激光光源装置3对称设 置。

进一步的，上述技术方案中，所述连接部23内设置凹槽24，两个所述固定 环4两侧分别卡合连接于所述凹槽24内。

进一步的，上述技术方案中，所述调整支架2上端设置螺孔25，所述调整 外壳1上设置阶梯通孔，所述螺钉6穿过所述阶梯通孔螺纹连接于所述螺孔25 内。

进一步的，上述技术方案中，四个所述螺孔25、四个所述阶梯通孔26和四 个所述螺钉6皆成相互对应的矩形阵列设置。

优选的，所述螺钉6与所述螺孔25顺时针旋转时，所述螺钉6旋入逐渐深 入；所述顶丝7顺时针于所述顶丝孔8内顺时针旋转时，所述顶丝7逐渐旋入。

优选的，用于发射定位激光光束的所述激光光源装置3为圆筒形。

优选的，所述激光光源装置3为HW650AD5-10BD型激光发射机。

实施例2

如图1和图2所示，一种激光尺光路调整方法，包括所述激光尺光路调整 装置，包括以下步骤：

S1：硅胶圈5套置于固定环4上，两个固定环4分别套置于激光光源装置3 两端，两个固定环4分别卡合连接于调整支架2的两端的凹槽24内，进而所述 激光光源装置3间隙配合于所述调整支架2内；

S2：所述调整支架2通过调整外壳1顶部的螺钉6连接于所述调整外壳1 内；

S3：顶丝7通过螺纹连接于所述调整外壳1上，所述顶丝7下端穿过所述 调整外壳1与所述激光光源装置3相接触；

S4：通过调整各个螺钉6和顶丝7的旋入度，调整所述激光光源装置3的 定位。

进一步的，上述技术方案中，所述S4步骤包括以下步骤中的任一步骤或多 个步骤：

顺时针旋转四个所述螺钉6及逆时针旋转所述调整外壳1上的顶丝7，所述 激光光源装置3射出的激光光源向上移动；

左侧两颗螺钉6逆时针旋转及右侧两颗螺钉6顺时针旋转，所述激光光源 装置3射出的激光光源向左侧移动；

调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6中右侧两颗螺钉6逆时针旋转 及左侧两颗螺钉6顺时针旋转，激光光源发射装置射出的激光光源向右侧移动；

调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6中相应对角的两颗螺钉6顺时 针旋转，另外两颗螺钉6逆时针旋转，激光光源发射装置射出的激光光源斜方 向上的移动。

进一步的，上述技术方案中，所述S4步骤包括以下步骤：

调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6中相应对角的两颗螺钉6顺时 针旋转，另外两颗螺钉6逆时针旋转，旋转顶丝7，激光光源发射装置射出的激 光光源在斜上或斜下方向上移动。

进一步的，上述技术方案中，还包括以下步骤：

S5：四颗所述螺钉6的安装扭矩一致及顶丝7的顶紧力一致，并且顶丝7 顶紧后在上面螺纹连接螺母。

实施例3

本发明主要在于提供一种激光尺光路调整装置及方法。由于安装方面的限 制，大多数直线光栅通常“深藏”在定位平台内部，与工件相隔一定距离，而 这可能会引入额外误差源(称为Abbe误差)。激光尺没有物理标尺，可自由安 装以直接测量关注点的位置。激光尺的测量基准是国际公认的HeNe激光波长。 其波长长度为633nm，这比典型精细光栅的栅距要小得多。传统的激光干涉系 统使用独立的激光头、干涉镜、角锥反射镜和分离式探测器装置。激光光束通 过由分光镜和光束转向镜组成的复杂网络在这些独立的部件之间传输，因此整 个***庞大且复杂，安装、准直和维护的过程困难且耗时。本发明旨在为了避免在长期使用的过程中，激光光路发生变化对测量、反馈的精度造成的影响， 提供一种激光尺内部激光源调整方法及装置，该装置可以有效地减少安装、准 直和维护的时间，使整个***变得简单而且操作方便。

本发明装置特点还在于整体结构设计简单，能有效的降低成本，减少安装 及调试人员的工作量，安装方便，占用空间小，结构可靠。本文涉及的激光尺 光路调整装置及方法是专门设计的，以便于机床在长时间对激光尺使用时，由 于机床的震动及温度的变化，对激光尺内部光源造成的影响。如图1所示，主 要由O型硅胶圈5、固定环4、调整支架2、调整外壳1构成；激光光源发射器 安装在两个装有O型硅胶圈5的固定环4上；固定环4卡在调整支架2对应斜 面上，成两点接触形式，调整外壳1上开有丝孔，在固定环4上方调整外壳1 丝孔的位置，用顶丝7将固定环4顶住，整体形成三点固定形式；调整支架2 通过螺钉6固定在调整外壳1上；调整外壳1开有固定用螺钉6孔，可以整体 固定在具体安装部位；通过对调整外壳1固定调整支架2用的螺钉6的调节及 上面顶丝7的调节，可对激光光源发射器在一定范围内进行多方向上的调节， 主要包括上下、左右、绕轴心旋转方向。

如图2所示，将两个O型硅胶圈5安装在固定环4对应位置上；将安装好 硅胶圈5的固定环4套在激光光源发射器指定位置上；将两个调整支架2卡在 固定环4两侧，再把调整外壳1落在上面，对准螺钉6安装孔，用螺钉6带上， 防止激光光源发射器脱落；用顶丝7安装在调整支架2的顶丝孔8中，给固定 环4一点顶紧力，这样就把这些件都连接在了一起。如果想实现激光光源发射 装置向上移动，只需要对调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6顺时针旋 转及调整外壳1上顶丝7逆时针旋转即可；如果想实现激光光源发射装置向下 移动，只需要对调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6逆时针旋转及调整 外壳1上顶丝7顺时针旋转即可；如果想实现激光光源发射装置向左侧移动， 只需要对调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6中左侧两颗螺钉6逆时针 旋转及右侧两颗螺钉6顺时针旋转即可；如果想实现激光光源发射装置向右侧 移动，只需要对调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6中右侧两颗螺钉6 逆时针旋转及左侧两颗螺钉6顺时针旋转即可；如果想实现激光光源斜方向上 的移动，只需要对调整外壳1与调整支架2连接的四颗螺钉6中相应对角的两 颗螺钉6顺时针旋转，另外两颗逆时针旋转即可，如果想实现激光光源斜上或 斜下方向上移动，只需按照斜方向移动的操作再加上对顶丝7的调节即可实现； 最终的调节要使四颗螺钉6的安装扭矩一致及顶丝7的顶紧力一致，并且顶丝7 顶紧后要在上面背上螺母，只有这样安装后，结构才能长期可靠。经过在所研 发的激光尺产品上使用，效果理想。

实施例4

如图3所示，还包括连接壳9，所述连接壳9通过螺栓10和螺母11与所述 调整外壳1相连接。所述连接壳9与外部设备相连接，便于所述激光尺光路调 整装置的固定和安装。

所述连接壳9前端设置突出的连接卡板，所述连接壳9后部右侧设置用于 与外部设备相卡合的L形凹槽。

由于采用了上述技术方案，本发明涉及的激光尺光路调整装置及方法，有 效地减少安装、准直和维护的时间，使整个***变得简单而且操作方便，便于 机床在长时间对激光尺使用时，由于机床的震动及温度的变化，对激光尺内部 光源造成的影响，可对激光光源发射器在一定范围内进行多方向上的调节。本 发明适用于光学设备配件技术领域，具有广阔的应用前景。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。

Claims (9)

1.一种激光尺光路调整装置，其特征在于：包括调整外壳、调整支架、激光光源装置、固定环和硅胶圈；

所述激光光源装置两端分别套置一个所述固定环，所述调整支架两端分别与所述固定环卡合连接；

所述激光光源装置配合于所述调整支架内，所述调整支架通过螺钉固定于所述调整外壳内，所述调整外壳通过螺钉与所述调整支架相连接；

还包括顶丝，所述激光光源装置最高点上方的所述调整外壳上设有顶丝孔，所述顶丝螺纹连接于所述顶丝孔内；

所述硅胶圈套置于所述固定环上。

2.根据权利要求1所述的激光尺光路调整装置，其特征在于：所述调整支架包括左支架和右支架，所述左支架外壁与所述调整外壳相配合，所述左支架内壁为弧形且与所述激光光源装置相配合，所述左支架两端各设置一个连接部，所述右支架与所述左支架形状和大小相同且相对于所述激光光源装置对称设置。

3.根据权利要求2所述的激光尺光路调整装置，其特征在于：所述连接部内设置凹槽，两个所述固定环两侧分别卡合连接于所述凹槽内。

4.根据权利要求1所述的激光尺光路调整装置，其特征在于：包括如权利要求1所述激光尺光路调整装置，所述调整支架上端设置螺孔，所述调整外壳上设置阶梯通孔，所述螺钉穿过所述阶梯通孔螺纹连接于所述螺孔内。

5.根据权利要求4所述的激光尺光路调整装置，其特征在于：四个所述螺孔、四个所述阶梯通孔和四个所述螺钉皆成相互对应的矩形阵列设置。

6.一种激光尺光路调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：硅胶圈套置于固定环上，两个固定环分别套置于激光光源装置两端，两个固定环分别卡合连接于调整支架的两端的凹槽内，进而所述激光光源装置间隙配合于所述调整支架内；

S2：所述调整支架通过调整外壳顶部的螺钉连接于所述调整外壳内；

S3：顶丝通过螺纹连接于所述调整外壳上，所述顶丝下端穿过所述调整外壳与所述激光光源装置相接触；

S4：通过调整各个螺钉和顶丝的旋入度，调整所述激光光源装置的定位。

7.根据权利要求6所述的激光尺光路调整方法，其特征在于：所述S4步骤包括以下步骤中的任一步骤或多个步骤：

顺时针旋转四个所述螺钉及逆时针旋转所述调整外壳上的顶丝，所述激光光源装置射出的激光光源向上移动；

左侧两颗螺钉逆时针旋转及右侧两颗螺钉顺时针旋转，所述激光光源装置射出的激光光源向左侧移动；

调整外壳与调整支架连接的四颗螺钉中右侧两颗螺钉逆时针旋转及左侧两颗螺钉顺时针旋转，激光光源发射装置射出的激光光源向右侧移动；

调整外壳与调整支架连接的四颗螺钉中相应对角的两颗螺钉顺时针旋转，另外两颗螺钉逆时针旋转，激光光源发射装置射出的激光光源斜方向上的移动。

8.根据权利要求6所述的激光尺光路调整方法，其特征在于：所述S4步骤包括以下步骤：

调整外壳与调整支架连接的四颗螺钉中相应对角的两颗螺钉顺时针旋转，另外两颗螺钉逆时针旋转，旋转顶丝，激光光源发射装置射出的激光光源在斜上或斜下方向上移动。

9.根据权利要求6所述的激光尺光路调整方法，其特征在于：还包括以下步骤：

S5：四颗所述螺钉的安装扭矩一致及顶丝的顶紧力一致，并且顶丝顶紧后在上面螺纹连接螺母。