專(zhuān)利名稱(chēng)：適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是激光器,具體的是適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光 學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，尤其是在 工業(yè)上利用激光進(jìn)行切割和焊接已是較為常見(jiàn)的生產(chǎn)方法，然而在用大功率激 光器加工大型設(shè)備時(shí)，場(chǎng)地大、移動(dòng)量自然就大，但因目前使用的氣體大功率 激光設(shè)備很難利用光纖進(jìn)行傳導(dǎo)，只能采用鏡片反射的硬光路方式加工，有時(shí) 不得已需對(duì)激光器系統(tǒng)進(jìn)行重新拆裝，這無(wú)疑增加了工作量和拆裝過(guò)程中的故 障率，從而使激光器的利用率大打折扣，同時(shí)也使加工能力及加工范圍受到一 定的影響和削弱。
為提高激光設(shè)備拆裝的可靠性，從設(shè)計(jì)到制作又注入了相當(dāng)?shù)娜肆臀锪Γ?這無(wú)疑又加大了制作成本，增加了生產(chǎn)周期。
目前尚未有適應(yīng)移動(dòng)式加工系統(tǒng)所需要的激光器光學(xué)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前使用的大功率激光器不宜在現(xiàn)場(chǎng)加工較大的 設(shè)備，又很難利用光纖傳導(dǎo)，只能采用鏡片反射的硬光路方式或就地拆卸異地 安裝的實(shí)際問(wèn)題，而提供一種適宜移動(dòng)、方便拆裝并且性能不變的適合移動(dòng)式 加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)。
采用的技術(shù)方案是
適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)裝置、箱體及 裝在箱體內(nèi)的激光器；所述激光器包括底盤(pán)盒、泵浦頭、減震體、隔熱體、鏡 框、鏡片座；底盤(pán)盒下端面的兩端分別設(shè)置有減震體，在底盤(pán)盒底面的中間部 位裝設(shè)有隔熱體，隔熱體與底盤(pán)盒的底面固定連接，隔熱體的上面設(shè)置有成品 件泵浦頭，泵浦頭經(jīng)過(guò)隔熱體與底盤(pán)盒的底面固定連接。
泵浦頭的一側(cè)設(shè)置有鏡片座，鏡片座與底盤(pán)盒的底面固定連接，鏡框與鏡 片座對(duì)應(yīng)的位置上分別設(shè)置有多個(gè)拉簧孔，多個(gè)拉簧孔內(nèi)分別裝設(shè)多個(gè)拉簧， 鏡框與鏡片座通過(guò)拉簧緊固連接，鏡框和鏡片座的中心分別設(shè)置有鏡片孔和通
3光孔，鏡片孔內(nèi)的里面設(shè)有卡臺(tái)，在卡臺(tái)的內(nèi)側(cè)裝設(shè)鏡片，鏡片的外側(cè)裝設(shè)一 擋環(huán)，在擋環(huán)的外側(cè)裝設(shè)一擋圈，擋圈通過(guò)螺紋與鏡片孔的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接；旋 擰擋圈，壓緊擋環(huán)，擋環(huán)將鏡片牢牢壓在卡臺(tái)上；在鏡框的旁側(cè)面設(shè)有冷卻水 進(jìn)口和出口，在鏡框的內(nèi)部設(shè)置有冷卻水道，冷卻水道的兩端分別與冷卻水迸 口和出口相連通，冷卻水進(jìn)口和出口與外接冷卻水接頭連接；鏡片座的另--側(cè) 設(shè)置有耦合鏡。
所述的光學(xué)裝置包括光纖頭、光纖頭調(diào)整旋鈕、光纖接頭、光纖；光纖頭 位于與耦合鏡折射光線相對(duì)的底盤(pán)盒正面板的背面部位上，并且與底盤(pán)盒固定 連接，光纖頭上裝設(shè)有光纖接頭，光纖接頭的兩旁分別設(shè)有光纖頭冷卻水進(jìn)、 出口；光纖頭內(nèi)設(shè)有冷卻通道，冷卻通道的兩端分別與光纖頭冷卻水進(jìn)、出口 相連通；光纖頭與光纖的一端固定連接，光纖的另一端與現(xiàn)場(chǎng)工作的激光加工 頭固定連接。
上述光纖頭調(diào)整旋鈕位于底盤(pán)盒的正面，并與底盤(pán)盒固定連接，底盤(pán)盒位 于箱體的中部并與箱體固定連接；箱體的上部裝設(shè)有顯示屏,用來(lái)顯示現(xiàn)場(chǎng)激光 加工頭工作的畫(huà)面；箱體的側(cè)面設(shè)置有光纖掛鉤。
上述光纖頭裝設(shè)有溫度變送器。
上述底盤(pán)盒頂部設(shè)置有頂蓋，底盤(pán)盒與頂蓋之間設(shè)有密封膠圈，底盤(pán)盒內(nèi) 充有保護(hù)氣體。
工作程序及性能
將箱體外部和內(nèi)部的水路以及箱體內(nèi)部的電路、氣路對(duì)應(yīng)連接，激光 加工頭安裝到機(jī)械手上，檢查一切正常后，打開(kāi)激光器的電源。
具有半導(dǎo)體泵浦頭的全固態(tài)激光器可以采用很長(zhǎng)的光纖傳輸，配套 六軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械手，使其具有很高的自由度和靈活度，對(duì)于移動(dòng)式加工 系統(tǒng)的首先要求是可以進(jìn)行快速安裝、拆卸和調(diào)試，并且所有的光學(xué)零 件具有很好的機(jī)械穩(wěn)定性，可以經(jīng)受得起車(chē)、船等各類(lèi)運(yùn)輸工具的運(yùn)輸。 尤其是在經(jīng)過(guò)劣質(zhì)公路的運(yùn)輸后，所有零部件均要保持原有設(shè)計(jì)位置。
所有的光學(xué)器件安裝后，必須進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試后鎖緊所有的調(diào) 試器件，以防止后期光學(xué)器件的位置發(fā)生變化。
經(jīng)過(guò)多次惡劣道路的運(yùn)輸后，光學(xué)器件有可能發(fā)生微量的移動(dòng)，經(jīng)過(guò)耦合 鏡聚焦的光束與光纖入口有可能會(huì)有微量的偏差。 一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，可能會(huì) 對(duì)光纖造成損壞，所以，能夠及時(shí)地對(duì)光學(xué)器件進(jìn)行調(diào)整是必要的。為此我們 將光纖頭調(diào)整旋紐設(shè)置在密封的激光器外部，能夠在不觸碰、拆動(dòng)其它部件的 情況下對(duì)光學(xué)器件進(jìn)行調(diào)整。為了適應(yīng)移動(dòng)式加工，增強(qiáng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，避免重復(fù)拆裝光纖與激光加工 頭而造成的對(duì)光纖的傷害，整個(gè)光纖與激光加工頭、激光器之間，在拆卸，安 裝的過(guò)程中不進(jìn)行拆卸。光纖經(jīng)過(guò)盤(pán)繞后，掛在激光器側(cè)面內(nèi)用掛鉤固定，激 光加工頭用掛鉤下面卡子固定，最后將側(cè)面板門(mén)關(guān)上。這樣就避免了激光加工 頭系統(tǒng)因?yàn)椴鹧b帶來(lái)的損壞可能，也提高了激光器的拆裝的速度，降低了對(duì)操 作者的技能要求。
本發(fā)明具有系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，主要體現(xiàn)在
1、 方便的裝卸
傳統(tǒng)的大功率激光器為非移動(dòng)式，遇有加工較大設(shè)備時(shí)需對(duì)激光器進(jìn)行拆 卸，安裝，再重新調(diào)試，需要較長(zhǎng)的時(shí)間。而移動(dòng)式的全固態(tài)激光器無(wú)須拆卸， 若需挪動(dòng)或搬運(yùn)，也可以做到"落地出光"，降低操作和調(diào)試的難度，方便了操作。
2、 穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)
一般激光器經(jīng)過(guò)顛簸的運(yùn)輸或搬運(yùn)后，難于保證其繼續(xù)可靠穩(wěn)定的 工作，本發(fā)明加裝了拉簧等減震部件，加裝冷卻水，減弱溫度對(duì)光學(xué)的 影響。
3、 適宜不同溫度環(huán)境
泵浦頭的核心部件加裝隔熱體，與外界隔熱，減小環(huán)境溫度對(duì)其影 響，光學(xué)系統(tǒng)整體封閉，內(nèi)充氮?dú)獗Ｗo(hù)，隔絕了有害氣體與水蒸氣的 侵蝕。
4、 自動(dòng)監(jiān)控、運(yùn)行安全
本發(fā)明設(shè)有循環(huán)水的水溫監(jiān)控、光纖耦合系統(tǒng)溫度監(jiān)控、保護(hù)氣監(jiān)控和開(kāi) 關(guān)機(jī)順序監(jiān)控，以保障整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)鎖并且安全無(wú)誤地運(yùn)行。
本發(fā)明整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，完滿(mǎn)地解決了目前通用的大功率激光器 不宜在現(xiàn)場(chǎng)加工較大的設(shè)備，又很難利用光纖傳導(dǎo)的問(wèn)題。本發(fā)明性能齊全， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，不用拆卸，大大提高了工作效率；自動(dòng)監(jiān)控運(yùn)行的相關(guān) 參數(shù)，安全性強(qiáng)并具有自動(dòng)聯(lián)鎖停車(chē)功能，實(shí)用性較強(qiáng)，使激光的實(shí)際應(yīng)用技 術(shù)又提高了一步。本發(fā)明適用于激光器生產(chǎn)制造行業(yè)。


圖l是本發(fā)明外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明底盤(pán)盒俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2向前旋轉(zhuǎn)90。底盤(pán)盒下端面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖2的A—-A剖視示意圖。
圖5是圖2的I局部放大示意圖。
圖6是圖5的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖6的B—-B剖視示意圖。
圖8是本發(fā)明底盤(pán)盒頂蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)裝置、箱體20及裝在箱體20內(nèi)的激光器；激光器包括底盤(pán)盒3、泵浦頭l、減震體8、隔熱體2、鏡框4、鏡片座5;底盤(pán)盒3采用不易發(fā)生形變、熱膨脹率低、易于加工、密度小的表面陽(yáng)極化的9mm板材鋁合金， 一次車(chē)銑加工成型，避免后續(xù)加工產(chǎn)生應(yīng)力。底盤(pán)盒3的下端面的兩端分別設(shè)有減震體8，在底盤(pán)盒3的中間部位設(shè)有聚四氟乙烯隔熱體2，它的上面設(shè)有成品件泵浦頭1，聚四氟乙烯隔熱體2強(qiáng)度較差，為了能夠連接泵浦頭1與底盤(pán)盒3，在聚四氟乙烯隔熱體2的四個(gè)端角位置上安裝四個(gè)航空鋼絲螺套釘，用螺套釘將聚四氟乙烯隔熱體2固定到底盤(pán)盒3上，再用螺釘將泵浦頭1固定到聚四氟乙烯隔熱體2上，泵浦頭1與底盤(pán)盒3的底面就固定連接在一起了。底盤(pán)盒(3)位于箱體20的中部并與箱體20固定連接，箱體20的上部裝設(shè)有顯示屏21，箱體20的側(cè)面設(shè)置有光纖掛鉤27。
鏡片座5位于泵浦頭1的一側(cè)，固定在底盤(pán)盒3的底面上，鏡框4與鏡片座5在對(duì)應(yīng)的位置上分別設(shè)置有四個(gè)拉簧孔，四個(gè)拉簧孔內(nèi)分別裝設(shè)四個(gè)拉簧10。鏡框4與鏡片座5通過(guò)拉簧10緊固連接，鏡框4和鏡片座5的中心分別設(shè)置有鏡片孔11和通光孔12，鏡片孔11的內(nèi)部設(shè)有卡臺(tái)13，在卡臺(tái)13的前側(cè)裝設(shè)一擋環(huán)15，在擋環(huán)15的前側(cè)裝設(shè)擋圈17，擋圈17通過(guò)螺紋與鏡片孔11的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接；旋擰擋圈17，壓緊擋環(huán)15，擋環(huán)15將鏡片16牢牢壓在卡臺(tái)13上。在鏡框4的旁側(cè)面設(shè)有冷卻水進(jìn)口 18和出口 19，在鏡框4的內(nèi)部設(shè)有冷卻水道14，冷卻水道14的兩端分別與冷卻水進(jìn)口 18和出口 19相連通，冷卻水進(jìn)口 18和出口 19與外接冷卻水接頭連接。在安裝了鏡片16的鏡框4設(shè)有冷卻水道，因?yàn)槔鋮s水道中流淌的恒溫冷卻水帶走了多余的熱量，從而保證鏡片16、鏡框4和鏡片座5處于熱平衡狀態(tài),從而可以除去激光在光學(xué)鏡片16上產(chǎn)生的熱量，減小因熱量引起的鏡片16的微小變形，也減弱鏡片16的熱量傳輸給鏡片座5而引起鏡片座5的變形。
鏡片座5的另一側(cè)設(shè)有耦合鏡6，與耦合鏡6折射光線相對(duì)的底盤(pán)盒3的正面板上設(shè)有光纖頭22，光纖頭22與底盤(pán)盒3固定連接，光纖頭22的前端裝設(shè)有光纖接頭7，光纖接頭7的兩旁分別設(shè)有光纖頭冷卻水進(jìn)、出口 24和25。光纖頭22內(nèi)設(shè)有冷卻通道26，并有溫度變送器29實(shí)時(shí)監(jiān)控。光纖頭22經(jīng)光纖接頭7與光纖28的一端固定連接，光纖28的另一端與現(xiàn)場(chǎng)工作的激光加工頭固定連接。底盤(pán)盒3頂部設(shè)置有頂蓋9，底盤(pán)盒3與頂蓋9之間設(shè)有密封膠圈，底盤(pán)盒3內(nèi)充有氮?dú)庾鰹楸Ｗo(hù)氣體。所有的光學(xué)器件安裝在底盤(pán)盒3內(nèi)后，將頂蓋安裝上。底盤(pán)盒3和頂蓋9之間，設(shè)置有密封膠圈，以保證其的密封性。
光纖頭調(diào)整旋鈕23位于底盤(pán)盒3的正面板上，并與底盤(pán)盒3固定連接，箱體20的側(cè)面設(shè)置有光纖掛鉤27，工作之后或移動(dòng)搬遷，無(wú)須拆卸，只需將光纖28有序的盤(pán)巻，掛在掛鉤27上。
權(quán)利要求
1、適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)，包括光學(xué)裝置、箱體(20)及裝在箱體(20)內(nèi)的激光器；所述激光器包括底盤(pán)盒(3)、泵浦頭(1)、減震體(8)、隔熱體(2)、鏡框(4)、鏡片座(5)，其特征在于所述底盤(pán)盒(3)的下端面的兩端分別設(shè)置有減震體(8)，在底盤(pán)盒(3)底面的中間部位裝設(shè)有隔熱體(2)，隔熱體(2)與底盤(pán)盒(3)的底面固定連接，隔熱體(2)的上面設(shè)置有成品件泵浦頭(1)，泵浦頭(1)經(jīng)過(guò)隔熱體(2)與底盤(pán)盒(3)的底面固定連接；所述的光學(xué)裝置包括光纖頭(22)、光纖頭調(diào)整旋鈕(23)、光纖接頭(7)、光纖(28)；光纖頭(22)位于與耦合鏡(6)折射光線相對(duì)的底盤(pán)盒(3)正面板的背面部位上并與底盤(pán)盒(3)固定連接，光纖頭(22)上裝設(shè)有光纖接頭(7)，光纖接頭(7)的兩旁分別設(shè)有光纖頭冷卻水進(jìn)、出口(24)和(25)；光纖頭(22)內(nèi)設(shè)有冷卻通道(26)，冷卻通道(26)的兩端分別與光纖頭冷卻水進(jìn)、出口(24)和(25)相連通；光纖頭(22)與光纖(28)的一端固定連接，光纖(28)的另一端與現(xiàn)場(chǎng)工作的激光加工頭固定連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于光纖頭調(diào)整旋鈕(23)位于底盤(pán)盒(3)的正面，并與底盤(pán)盒(3) 固定連接，底盤(pán)盒(3)位于箱體(20)的中部并與箱體(20)固定連接，箱體(20)的上部裝設(shè)有顯示屏(21)，箱體(20)的側(cè)面設(shè)置有光纖掛鉤(27)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于上述光纖頭(22)裝設(shè)有溫度變送器(29)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于上述底盤(pán)盒(3)頂部設(shè)置有頂蓋(9)，底盤(pán)盒(3)與頂蓋(9) 之間設(shè)有密封膠圈，底盤(pán)盒(3)內(nèi)充有保護(hù)氣體。
全文摘要
適合移動(dòng)式加工全固態(tài)大功率激光器的光學(xué)系統(tǒng)的底盤(pán)盒下端面的兩端分別設(shè)置有減震體，在底盤(pán)盒底面的中間部位裝設(shè)有隔熱體，隔熱體的上面設(shè)置有成品件泵浦頭，泵浦頭的一側(cè)設(shè)置有鏡片座，鏡框與鏡片座通過(guò)拉簧緊固連接，在鏡框的旁側(cè)面設(shè)有冷卻水進(jìn)口和出口，在鏡框的內(nèi)部設(shè)置有冷卻水道。光纖頭位于底盤(pán)盒正面板的背面部位上，光纖頭上裝設(shè)有光纖接頭，光纖頭內(nèi)設(shè)有冷卻通道，光纖頭與光纖的一端固定連接，光纖的另一端與現(xiàn)場(chǎng)工作的激光加工頭固定連接。本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能齊全，操作方便，不用拆卸，大大提高了工作效率；自動(dòng)監(jiān)控運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，安全性強(qiáng)并具有自動(dòng)聯(lián)鎖停車(chē)功能，適用于激光器生產(chǎn)制造行業(yè)。
文檔編號(hào)G02B27/00GK101470264SQ200710159190
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者藐 孫, 張春杰, 江 德 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)大陸激光柔性制造技術(shù)有限公司