CN104674211A - 激光加工装置 - Google Patents
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Abstract
一种激光加工装置包含第一管件、第二管件、喷嘴模块以及粉末导入模块。第一管件具有第一端部以及位置相对第一端部的第二端部，第一管件包含第一激光信道；第二管件具有用以连接于第二端部的位置调整部，第二管件包含连通第一激光信道的第二激光信道；喷嘴模块其之一端配置于第二管件内，并包含组接部以及组装于组接部的喷嘴件，喷嘴件具有加工开口，其连通第二激光信道；粉末导入模块配置于喷嘴模块之侧边，并包含至少一粉末导管，粉末导管具有粉末输出通道位于加工开口的周围位置。
Description
技术领域
本发明是有关于一种加工装置，且特别是有关于一种可应用于激光设备的激光加工装置。
背景技术
激光加工技术主要有切割、焊接、热处理及焊覆等应用。然而，目前国外的激光熔覆(激光熔覆)(Laser Cladding)加工设备通常包含激光批覆镜头模块(激光加工模块)以及送粉装置。整套设备费用非常高昂。换言之，国外的激光加工设备公司并不会提供一机多用途的激光加工设备给客户。例如，当客户已有一台激光设备(例如：激光焊接设备)及镜头模块，若想要额外扩充有激光熔覆的功能，则必须考虑购买另一台具有送粉装置的激光批覆加工设备。由此可知，在目前激光加工设备大多仅有一机一功能的情况下，其对于激光加工业者来说，并不便利；而且也浪费设备的成本。
此外，如美国专利号US 7605346与US 8117985所揭露的可用于激光熔覆设备的喷嘴(nozzle)，其送粉装置并无法被调整，使得加工粉末未具有配合激光的聚焦点的位置调整功能(亦即，加工粉末的输出位置无法配合激光聚焦光点而被调整至相关的指定位置)，因此对于工业者而言，并无法完全符合特定的激光熔覆的加工需求。
实用新型内容
有鉴于此，本发明提供一种将喷嘴模块及粉末导入模块整合在一起，且粉末导入模块的位置可被调整的激光加工装置。
依据上述的目的，本发明提供一种激光加工装置包含第一管件、第二管件、喷嘴模块以及粉末导入模块，第一管件具有第一端部以及位置相对第一端部的第二端部，第一管件包含第一激光信道；第二管件具有用以连接于第二端部的位置调整部，第二管件包含连通第一激光信道的第二激光信道；喷嘴模块其之一端配置于第二管件内，喷嘴模块包含组接部以及组装于组接部的喷嘴件，喷嘴件具有加工开口连通第二激光信道；粉末导入模块配置于喷嘴模块的侧边，粉末导入模块包含至少一粉末导管，粉末导管具有粉末输出通道位于加工开口的周围位置。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述第一激光信道配置有保护镜片，且保护镜片位于第一端部的位置。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述第一管件更设有连通第一激光信道的气体导入口。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述第二端部包含第一螺纹，位置调整部包含对应第一螺纹的第二螺纹，利用第二螺纹与第一螺纹的螺合，使第二管件的位置得以被调整；其中当第二管件被调整而朝背离或接近第一管件的方向前进时，喷嘴模块亦同时被驱动而朝背离或接近第一管件的方向前进。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述第二管件的表面更设有位置刻度盘。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述第一管件与第二管件之间更配置有弹性元件，其中喷嘴模块的一端设有凸缘，第二管件设有扣沟部，凸缘藉由弹性元件的弹力而顶压在扣沟部上，使得喷嘴模块与第二管件可相互结合。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述喷嘴模块更包含冷却流体通道位于喷嘴件的周围。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述至少一粉末导管包含第一粉末导管与第二粉末导管，第一粉末导管具有第一粉末输出通道，第二粉末导管具有第二粉末输出通道，第一粉末输出通道与第二粉末输出通道位于加工开口的周围位置且为相互对应。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述组接部包含卡槽，喷嘴件包含对应卡槽的卡块。
依照本发明的实施例所述激光加工装置，上述加工开口的周围更设有防护挡板。
本发明的激光加工装置可将喷嘴模块及粉末导入模块直接整合在一起，因此激光设备的激光光经过聚焦镜头而从加工开口射出后，此激光光除了可对待加工的基材进行激光加工(例如，激光焊接)外，藉由粉末导入模块的搭配更可具有额外的激光熔覆加工的功能；且粉末导入模块的位置可藉由第二管件而被调整，以符合激光熔覆加工的特定加工需求。
附图说明
图1为本发明一实施例的激光加工装置的组装剖面示意图。
图2为图1的激光加工装置的分解剖面示意图。
图3为图1的激光加工装置运用于激光设备的作动原理的剖面示意图(一)。
图4为图1的激光加工装置运用于激光设备的作动原理的剖面示意图(二)。
图5为图1的激光加工装置运用于激光设备的作动原理的剖面示意图(三)。
图6为本发明另一实施例激光加工装置配置的组装剖面示意图，其显示防护挡板。
其中附图标记：
1 激光加工装置
11 第一管件
110 第一激光信道
111 第一端部
112 第二端部
112a 第一螺纹
113 气体导入口
114 保护镜片
12 第二管件
120 第二激光信道
121 位置调整部
121a 第二螺纹
122 扣沟部
13 喷嘴模块
130 组接部
130a 卡槽
131 喷嘴件
131a 卡块
132 冷却流体通道
132a 冷却循环水入口
132b 冷却循环水出口
133 第一O型环
134 第二O型环
135 凸缘
14 粉末导入模块
141 第一粉末导管
141a 第一粉末输出通道
142 第二粉末导管
142a 第二粉末输出通道
15 防护挡板
2 激光设备
20 聚焦镜头
3 基材
30 熔池
F 聚焦点位置
F1 正离焦位置
F2 负离焦位置
G 保护气体
H 加工开口
L 激光
M 金属加工粉末
P 位置刻度盘
S 弹性元件
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和特点能更明显易懂，兹配合附图将本发明相关实施例详细说明如下。
图1为本发明一实施例的激光加工装置的组装剖面示意图；图2为图1的激光加工装置的分解剖面示意图。请同时参阅图1与图2，激光加工装置1包含第一管件11、第二管件12、喷嘴模块13以及粉末导入模块14。
第一管件11具有第一端部111以及位置相对第一端部111的第二端部112。第一管件11的内部包含第一激光信道110。第二管件12具有用以连接于第二端部112的位置调整部121。于此实施例，第二端部112包含第一螺纹112a；位置调整部121包含对应第一螺纹112a的第二螺纹121a。第一螺纹112a可为外螺纹(公螺纹)；第二螺纹121a可为内螺纹(母螺纹)。藉此，利用第二螺纹121a与第一螺纹112a的螺合，可使第二管件12于第一管件11的相对位置得以被调整，例如第二管件12可被调整而相对第一管件11前进或后退。较佳地，第一管件11与第二管件12之间更配置有弹性元件S，使第一管件11与第二管件12之间具有缓冲保护的机制。此外，第二管件12的表面更设有位置刻度盘P(包含第二管件12的位置的相关数据或刻度)，以供使用者可藉此知悉并调整第二管件12于第一管件11的相对位置；且第二管件12的内部包含连通第一激光信道110的第二激光信道120。
喷嘴模块13的一端配置于第二管件12内。例如，喷嘴模块13的一端的凸缘135可藉由弹性元件S的弹力而顶压在第二管件12的扣沟部122上，使得喷嘴模块13与第二管件12可相互结合。当第二管件12被调整而相对第一管件11前进或后退时，喷嘴模块13亦同时被驱动前进或后退。其中，如图1所示，相互组装后的第一管件11、第二管件12与喷嘴模块13朝一轴向方向延伸。
喷嘴模块13包含组接部130以及可被组装于组接部130的喷嘴件131。于此实施例中，组接部130包含卡槽130a；喷嘴件131包含对应卡槽130a的卡块131a。所述卡块131a可被安装于卡槽130a内。由此可知，喷嘴件131是可从喷嘴模块13被拆卸下来；或者喷嘴件131是可被组装至喷嘴模块13。亦即，喷嘴件131具有可被更换的特点。
此外，喷嘴件131具有加工开口H。加工开口H连通第二激光信道120，使得聚焦后的一激光束可依序经由第一激光信道110、第二激光信道120而从加工开口H被射出，以对待加工的基材进行激光加工作业。较佳地，喷嘴模块13更包含冷却流体通道132。冷却流体通道132包含冷却循环水入口132a与连通此冷却循环水入口132a的冷却循环水出口132b。冷却流体通道132可被设于喷嘴模块13而位于被组装至喷嘴模块13的喷嘴件131的周围，以供由外部供应的冷却水通过，而具有防止喷嘴模块13(或喷嘴件131)于进行激光加工时的过热损坏的问题；且组接部130内的壁面的周围或附近可设有至少一O型环，例如，第一O型环133与第二O型环134，但O型环的数量不限定于此，如此可确保于冷却流体通道132内被加入的冷却水不会外漏。
粉末导入模块14可直接配置于喷嘴模块13的侧边。例如，喷嘴模块13的侧边具有导槽，粉末导入模块14可被直接安装于导槽内。详言之，粉末导入模块14包含可安装于导槽的至少一粉末导管(亦即粉末导管的数量可为一个以上)。且粉末导管具有对应的粉末输出通道位于加工开口H的周围位置。
于此实施例，以第一粉末导管141与第二粉末导管142作说明。第一粉末导管141具有对应的第一粉末输出通道141a；第二粉末导管142具有对应的第二粉末输出通道142a。第一粉末输出通道141a与第二粉末输出通道142a位于加工开口H的周围位置。例如，第一粉末输出通道141a与第二粉末输出通道142a可位于喷嘴件131上(亦即，喷嘴件131包含第一粉末输出通道141a与第二粉末输出通道142a)，并分别位于加工开口H的两侧位置而呈相互对应或对称的型态。藉此，以令粉末(激光加工用的金属粉末)可均匀且稳定地被施加于待加工的基材，使激光加工(例如激光熔覆(焊覆)或激光焊接加工作业)的质量能够提升。
详言之，第一管件11更设有连通第一激光信道110的气体导入口113。所述气体导入口113可用以导入激光加工用的相关保护气体(例如，氮气或氩气)；此外，第一管件11的第一激光信道110更配置有保护镜片114，以防止加工用的保护气体损坏激光相关元件。所述保护镜片114可被配置并位于第一管件11的第一端部111的位置。
图3为图1的激光加工装置运用于激光设备的作动原理的剖面示意图(一)。如图3所示，于实际运用时，激光加工装置1可被安装并连接于激光设备2(例如:激光焊接设备)，使原本的激光设备2具有额外的激光熔覆加工的功能。
举例而言，当使用者欲将金属加工粉末M(例如，镍合金、钴基合金、钛合金、铜合金或铝合金，但不限定于此)施加在聚焦点位置时，使用者可先将激光加工装置1安装在配置有聚焦镜头20的激光设备2。接着，使用者可藉由位置刻度盘P来观看，并利用第二螺纹121a与第一螺纹112a的螺合，来调整第二管件12于第一管件11的相对位置，使被加入于第一粉末导管141与第二粉末导管142的金属加工粉末M，分别经由第一粉末输出通道141a与第二粉末输出通道142a而可喷落于聚焦点位置F上。
的后，激光设备2所发射出的激光光L(例如，光纤激光,Nd-YAG激光、Diode激光或CO2激光，但不限定于此)经聚焦镜头20的聚焦后，此激光光L则依序经由第一激光信道110、第二激光信道120而从加工开口H被射出；同时配合喷落于聚焦位置F的金属加工粉末，激光光L即可对待加工的基材3(例如，金属基材：碳钢、不锈钢或铝合金等；或者非金属基材)进行激光熔覆加工作业，而达到基材3表面的修补或改质。
此外，于激光熔覆加工作业进行时，使用者可从气体导入口113导入激光加工用的相关保护气体G(例如，氮气或氩气)。所述保护气体G依序经由第一激光信道110、第二激光信道120而从加工开口H被导出，如此可避免激光熔覆加工作业所产生的污染、烟尘，或者可保护基材3表面的熔池30(molten pool)等功用。此外，藉由保护镜片114可用来防止保护气体G影响激光设备2或聚焦镜头20等的相关元件，而达到保护的功能。
本发明的激光加工装置可将喷嘴模块及粉末导入模块直接整合在一起，因此激光设备的激光光经过聚焦镜头而从加工开口射出后，此激光光除了可对待加工的基材进行激光加工(例如，激光焊接)外，藉由粉末导入模块的搭配更可具有额外的激光熔覆加工的功能；且粉末导入模块的位置可藉由第二管件而被调整，以符合激光熔覆加工的特定加工需求。
图4为图1的激光加工装置运用于激光设备的作动原理的剖面示意图(二)。请参阅图4，当使用者欲将金属加工粉末M施加在正离焦位置时，使用者可藉由位置刻度盘P来观看，并利用第二螺纹121a与第一螺纹112a的螺合来调整第二管件12于第一管件11的相对位置。当第二管件12被调整而朝背离第一管件11方向前进时，喷嘴模块13亦同时被驱动朝背离第一管件11方向前进，使被加入于第一粉末导管141与第二粉末导管142的金属加工粉末M，分别经由第一粉末输出通道141a与第二粉末输出通道142a而可喷落于正离焦位置F1上。
之后，激光设备2所发射出的激光光L(例如，光纤激光,Nd-YAG激光、Diode激光或CO2激光，但不限定于此)经聚焦镜头20的聚焦后，此激光光L则依序经由第一激光信道110、第二激光信道120而从加工开口H被射出；同时配合喷落于正离焦位置F1的金属加工粉末M，激光光L即可对待加工的基材3进行激光熔覆加工作业，而达到基材3表面的特定熔覆加工需求(例如对基材3的表面的特定修补或改质)。
此外，于激光熔覆加工作业进行时，使用者可从气体导入口113导入激光加工用的相关保护气体G(例如，氮气或氩气)。所述保护气体G依序经由第一激光信道110、第二激光信道120而从加工开口H被导出，如此可避免激光熔覆加工作业所产生的污染、烟尘，或者可保护基材3表面的熔池30等功用。此外，藉由保护镜片114可用来防止保护气体G影响激光设备2或聚焦镜头20等的相关元件，而达到保护的功能。
请参阅图5，图5为图1的激光加工装置运用于激光设备的作动原理的剖面示意图(三)。或者，当使用者欲将金属加工粉末M施加在负离焦位置时，使用者可藉由位置刻度盘P来观看，并利用第二螺纹121a与第一螺纹112a的螺合来调整第二管件12于第一管件11的相对位置。当第二管件12被调整而朝接近第一管件11方向前进时，喷嘴模块13亦同时被驱动朝接近第一管件11方向前进，使被加入于第一粉末导管141与第二粉末导管142的金属加工粉末M，分别经由第一粉末输出通道141a与第二粉末输出通道142a而可喷落于负离焦位置F2上。
之后，激光设备2所发射出的激光光L(例如，光纤激光,Nd-YAG激光、Diode激光或CO2激光，但不限定于此)经聚焦镜头20的聚焦后，此激光光L则依序经由第一激光信道110、第二激光信道120而从加工开口H被射出；同时配合喷落于负离焦位置F2的金属加工粉末M，激光光L即可对待加工的基材3进行激光熔覆加工作业，而达到基材3表面的另一特定熔覆加工需求。
此外，于激光熔覆加工作业进行时，使用者可从气体导入口113导入激光加工用的相关保护气体G(例如，氮气或氩气)。所述保护气体G依序经由第一激光信道110、第二激光信道120而从加工开口H被导出，如此可避免激光熔覆加工作业所产生的污染、烟尘，或者可保护基材3表面的熔池30等功用。此外，藉由保护镜片114可用来防止保护气体G影响激光设备2或聚焦镜头20等的相关元件，而达到保护的功能。
由图3至图5可知，配置有激光加工装置1的激光设备2，除了具有激光焊接加工的功能外，更具有激光熔覆加工的功能。
请参阅图6，图6为本发明另一实施例激光加工装置配置的组装剖面示意图，其显示防护挡板。如图6所示，激光加工装置1更包含有防护挡板15。所述防护挡板15可被设置在加工开口H的周围。利用此防护挡板15可防止激光光L的反射(例如，避免激光强光伤及周遭人员的眼睛)；或者可有效防止激光加工时所产生的粉尘而损坏喷嘴模块13或相关元件及设备。
综上所述，乃仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的较佳实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明专利申请范围文义相符，或依本发明专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。
Claims (12)
1.一种激光加工装置，其特征在于，包含：
一第一管件，具有一第一端部以及位置相对该第一端部的一第二端部，该第一管件包含一第一激光信道；
一第二管件，具有用以连接于该第二端部的一位置调整部，该第二管件包含连通该第一激光信道的一第二激光信道；
一喷嘴模块，其之一端配置于该第二管件内，并包含一组接部以及组装于该组接部的一喷嘴件，该喷嘴件具有一加工开口，其连通该第二激光信道；以及
一粉末导入模块，配置于该喷嘴模块的一侧边，并包含至少一粉末导管，该粉末导管具有一粉末输出通道位于该加工开口的周围位置。
2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该第一激光信道配置有一保护镜片，该保护镜片位于该第一端部的位置。
3.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该第一管件更设有连通该第一激光信道的一气体导入口。
4.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该第二端部包含一第一螺纹，该位置调整部包含对应该第一螺纹的一第二螺纹，利用该第二螺纹与该第一螺纹的螺合，使该第二管件的位置得以被调整。
5.如权利要求4所述的激光加工装置，其特征在于，当该第二管件被调整而朝背离或接近该第一管件的方向前进时，该喷嘴模块亦同时被驱动而朝背离或接近该第一管件的方向前进。
6.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该第二管件的一表面更设有一位置刻度盘。
7.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该第一管件与该第二管件之间更配置有一弹性元件。
8.如权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，该喷嘴模块的一端设有一凸缘，该第二管件设有一扣沟部，该凸缘藉由该弹性元件的弹力而顶压在该扣沟部上，使得该喷嘴模块与该第二管件相互结合。
9.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该喷嘴模块更包含一冷却流体通道位于该喷嘴件的周围。
10.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该至少一粉末导管包含一第一粉末导管与一第二粉末导管，该第一粉末导管具有一第一粉末输出通道，该第二粉末导管具有一第二粉末输出通道，该第一粉末输出通道与该第二粉末输出通道位于该加工开口的该周围位置且为相互对应。
11.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该组接部包含一卡槽，该喷嘴件包含对应该卡槽的一卡块。
12.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，该加工开口的周围更设有一防护挡板。
Applications Claiming Priority (2)
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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2014
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