CN110168821A - 激光加工机 - Google Patents

Abstract

该发明提供了一种在小型家用激光加工机的本体中内置用于冷却激光振荡器冷却介质的帕尔帖制冷元件的激光加工机。激光加工机1包含装置本体10、收纳于装置本体10内的激光振荡器71、置于装置本体10内用于让激光振荡器71的冷却介质流动的冷却介质流路、装有用来给流动于冷却流路内的冷却介质制冷的帕尔帖制冷元件的冷却装置45，并且用于排放帕尔帖制冷元件产生的热量的散热片621与冷却装置45相连接，散热片621安装于使前述装置本体10内的空气排出装置本体10外部的排气口121的气流方向的正上游。

Description

激光加工机

技术领域

本发明是有关小型家用激光加工机的发明。

背景技术

通过激光照射的方法来切断钣金的激光加工机早已广为人知。通过激光照射进行加工时，激光振荡器温度升高。因此可选用气体作为冷却介质用来冷却激光振荡器，并通过帕尔帖制冷元件冷却气体介质。(可参照专利文件1)

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]特开2013-247122号公报

发明内容

1.要解决的问题

如上所述，选用帕尔帖制冷元件冷却介质时，帕尔帖制冷元件本身会释放热量。因此，在小型家用激光加工机的内部安装帕尔帖制冷元件，冷却激光振荡器的冷却介质是不现实的。

2.技术方案

本发明的目的是提供在小型家用激光加工机的本体中内置用于冷却激光振荡器冷却介质的帕尔帖制冷元件的激光加工机。

该发明是由装置本体、收纳于前述装置本体内的激光振荡器、设置于前述装置本体内的使激光振荡器冷却介质流动的冷却流路、带有用于冷却流动于冷却流路内的冷却介质的帕尔帖制冷元件的冷却装置组成的激光加工机，并且前述冷却装置连接散热片，用于散发帕尔帖制冷元件产生的热量，前述散热片安装于排气口气流处的气流上游，用于将前述装置本体内的空气排出装置本体外。

此处，前述散热片的前述气流处的气流上游方向最好安装过滤器。

另外，前述装置本体内最好设置冷却介质的存储部位。

而且，前述装置本体最好是长方体形状，并由前述激光振荡器、前述冷却流路、前述冷却装置、前述散热片、以及设置于前述排气口所在的前述装置本体后壁的前述存储部位组成。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)该发明可以提供通过将用于冷却激光振荡器冷却介质的帕尔帖制冷元件系统内置到小型家用激光加工机装置内部的激光加工机。

附图说明

[图1]为该发明第1实施方案的激光加工机前方斜视图。

[图2]为该发明第1实施方案的激光加工机后方斜视图。

[图3]该发明第1实施方案的激光加工机冷却介质流路的细节斜视图。

[图4]该发明第1实施方案的激光加工机去除过滤器状态的细节斜视图。

[图5]该发明第1实施方案的激光加工机冷却装置的细节底面图。

[图6]该发明第1实施方案的激光加工机冷却流路的方框图。

[图7]该发明第1实施方案下，通过用来冷却激光加工机帕尔帖制冷元件的散热片的气流走向的截面图。

[图8]该发明第2实施方案的激光加工机细节斜视图。

图中：

1——激光加工机；

10——装置本体；

12——后壁；

42、42A——冷却水储存水箱；

43、43A——温度控制基板；

45、45A——冷却装置；

60、60A——散热单元；

63——过滤器；

71——激光振荡器；

121——排气口；

420——冷却介质流路；

452——帕尔帖制冷元件；

621——散热片(散热器)。

具体实施方式

下文参照图纸对该发明第1实施方案进行说明。

激光加工机1是可以对纸、亚克力等多种材料进行激光加工，使用二氧化碳激光的在家庭内部都能使用的小型激光加工机。激光加工机1配备有装置本体10、激光振荡器71、冷却介质流路流路420以及冷却装置45。以下说明中，装置本体10从后壁12往前壁11的方向定义为前，与之相反的方向定义为后，这两个方向定义为前后方向。另外，图1中从第2侧壁16往第1侧壁15的方向定义为左，与之相反的方向定义为右，这两个方向定义为左右方向。另外，图1中从下壁14往上壁13的方向定义为上，与之相反的方向定义为下，这两个方向定义为上下方向。

实施方案

装置本体10是长方体形状，如图1所示，包含前壁11、后壁12、上壁13、下壁14、第1侧壁15、第2侧壁16。后壁12、上壁13、下壁14、第1侧壁15、以及第2侧壁16是由表面烤漆处理过的铝合金等钣金构成的。

第1侧壁15和第2侧壁16相对，上壁13和下壁14相对。前壁11的下端、后壁12的下端、第1侧壁15的下端以及第2侧壁16的下端全部与下壁14相连。上壁13的靠前侧部位与前壁11的上部之间形成本体开口部101。上壁13的后部通过一对合叶131连接，可支持上盖132相对于上壁13转动。上盖132与本体开口部的形状大致相同，可以让本体开口部开合。

前壁11的内侧、后壁12的内侧、上壁13以及上盖132的内侧、下壁14的内侧、第1侧壁15的内侧以及第2侧壁16的内侧形成由这些壁面围起来的装置本体10内的加工空间102。加工空间102内可放置激光加工对象，进行激光加工。后壁12上如图2所示形成排气口121。排气口121是由穿过后壁12的圆形通孔构成的，直径约10cm左右，形成于后壁12中心点偏左的部位。具有排气口121的后壁12的外侧与软管122的一端相连接。软管122的另一端与风机(无图示)相连接，在激光加工照射时风机启动，将加工空间102内的空气抽出，排至加工空间102外部。

装置本体10内与通孔相对的位置上设有图2等所示挡板123。挡板123应能够堵住排气口121的上半部分，通过挡板123可以防止激光从加工空间102通过后述散热片621泄露到装置本体10的外侧。排气口121的下半部分与后述下箱体40的背板401相对。下箱体40的背板401和挡板123在前后方向上应保持一定的距离。

加工空间102内设有导轨30。导轨30如图1所示，具有分别安装在加工空间102左右两侧的用于前后方向的导轨31和架设于控制前后方向的导轨31上的一对用于左右方向的导轨32。左右方向的导轨32保持与左右方向平行，并且相对于前后方向的导轨31能够前后移动。左右方向的导轨32上设有可沿着控制左右方向的导轨32移动的对象加工部位的相对部位33。对象加工部位的相对部位33上设有反射镜，将激光振荡器71发出的激光反射到对象加工物上。控制左右方向的导轨32和对象加工部位的相对部位33为了能够将激光照射到对象加工物的规定位置，可通过马达(无图示)的驱动进行移动。

如图3所示，在加工空间102内部靠近后壁12沿着下壁14往上的方向，分别安装长方体形状的金属下箱体40、散热单元60、激光振荡器箱体70。

激光振荡器71收纳于激光振荡器箱体70中。激光振荡器71是由产生二氧化碳激光的玻璃高压激励激光振荡器构成的。激光振荡器71在长方体形状的金属发生器箱体70的内部由一对基座72支撑。

激光振荡器71为圆筒形状，由以激光振荡器71的轴心为中心的三层同心圆玻璃管构成。3层玻璃管空间中，最接近中心部位的空间和最外侧的空间内分别填充二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氦气(He)等气体。两者之间的空间内填充由制冷液等构成的冷却液，作为冷却介质，从激光振荡器71的左侧流向右侧，冷却激光振荡器71。

下箱体40固定在下壁14上。下箱体40中包含电源单元41、冷却水储存水箱42、温度控制主板43。冷却水储存水箱42用于储存冷却介质，其材料为亚克力，形状为长方体形状，整个外侧都包裹着隔热海绵，固定在下箱体40右侧部位所在的下壁14上。然而，冷却水储存水箱42的材料不局限于亚克力，只要是防水性材料即可。冷却水储存水箱42中储存着几百毫升(mL)的制冷液等冷却水。管道零件421的一侧连接到冷却水储存水箱42，用于将温度降低后的冷却水供应给激光振荡器71的左侧，管道零件421的中间安装带有流量传感器的水循环泵422，水循环泵422安装在加工空间102(无图示)右侧所在的后壁和第2侧壁16之间(侧面板内)。

管道零件421的另一侧连接到激光振荡器71的左侧。水循环泵422通过驱动使冷却水储存水箱42中的冷却水流入激光振荡器71。另外，管道零件423的一侧连接至冷却水储存水箱42，使激光振荡器71内部温度上升的冷却水从激光振荡器71的右侧流回冷却水储存水箱42，管道零件423的另一侧连接至激光振荡器71的右侧。

电源单元41为长方体形状，固定于下箱体40左侧的底面。电源单元41内置电源电路，增大或降低外供电压，使其处于稳定状态，并将电力供应给温度控制主板43等。

如图3所示，下箱体40内电源单元41的上方设有冷却装置45。冷却装置45如图5所示，包含长方体形状的金属制冷却箱体451、设于冷却箱体451内的帕尔帖制冷元件452。帕尔帖制冷元件452呈3个边长为3cm的正方形的板状结构，并安装于一条直线上。

另外，冷却箱体451内配有用于使冷却水流动的管道零件454。管道零件454从冷却箱体451右侧分别与3个帕尔帖制冷元件452相对延伸至冷却箱体451左侧，并于左侧折回，然后从冷却箱体451的左侧分别与3个帕尔帖制冷元件452相对延伸至冷却箱体451右侧。管道零件的两侧分别延伸连接至冷却水储存水箱42，温度升高的冷却水经过管道零件454流入与帕尔帖制冷元件452相对位置从而得到冷却，冷却后的冷却水经过管道零件454流回冷却水储存水箱42。管道零件454、421、423构成冷却介质流路420。

如图3等所示，下箱体40的左侧上部设有温度控制主板43。温度控制主板43固定于下箱体40的左侧上板上，与安装在带有帕尔帖制冷元件452的冷却装置45上的温度传感器(无图示)相连接。当温度传感器(无图示)感应到帕尔帖制冷元件452的散热侧，即帕尔帖制冷元件452的上侧温度超过第1规定温度时，温度控制主板43可以停止帕尔帖制冷元件452的冷却功能，停止激光照射，防止温度过高。另外，温度控制主板43与安装在冷却水储存水箱42上的温度传感器(无图示)相连接。当温度传感器(无图示)感应到冷却水储存水箱42上部的冷却水的温度超过第2规定温度时，温度控制主板43可以开启帕尔帖制冷元件的制冷功能，对冷却水进行冷却。

散热单元60固定于下箱体40的上板上。散热单元60包含板材61、散热器62、过滤器63。板材61是将金属板折弯后形成的前后方向开口的长方体形状。板材61的下端固定在下箱体40的上板上，下箱体40的上板和板材61形成散热器的收纳空间。

散热器收纳空间内，散热器62整体连接并固定至下箱体40的板面上，可实现热传导。散热器62是由前后方向和上下方向平行的多个金属散热片621构成的。散热片621、下箱体40的上板全部是金属材质制成的，所以帕尔帖制冷元件452产生的热量可以通过下箱体40的上板传导到散热片621中，实现高热导率。

过滤器63固定于散热片621的前面，并覆盖住散热片621的整个前面。过滤器63可以防止激光加工时产生的碎屑、粉尘等进入各散热片621之间。散热片621的后侧隔着挡板123与后壁12的排气口相对。根据该构成，散热片621应安装于排气口121气流方向的正上游，排气口121使装置本体10内部的空气排出装置本体10外部。过滤器63应固定于散热片621气流方向的上游。

此处“正上游”是指除了用于防止加工空间102内的激光泄露到装置本体10外部的必不可少的挡板123以外，位于排气口121的正上游方向。因此，就像该实施方案一样，除了薄挡板123以外，散热片621应位于极度接近排气口121的位置，也就是说除了挡板123以外不存在任何其他的部件，散热片621和排气口121之间的距离非常接近。因此，如果散热片621和排气口121之间存在电源单元41或温度控制主板43等就不符合“正上游”的概念。

具有以上构成的激光加工机1中，针对通过帕尔帖制冷元件452对冷却水进行冷却的功能，作如下说明。

温度传感器(无图示)检测出冷却水的温度超过第2规定温度时，温度控制主板43开始驱动水循环泵422，使冷却水储存水箱42中的冷却水经过管道零件421供应给激光振荡器71。冷却激光振荡器71后温度升高的冷却水经过贯通冷却水储存水箱42的管道零件423流入冷却装置45的管道零件454中。冷却装置45的管道零件454中的冷却水被帕尔帖制冷元件452冷却。

此时，与冷却水管道零件454相对的帕尔帖制冷元件452侧的相反一侧(帕尔帖制冷元件452的上侧)产生热量。产生的热量通过板材61传递到散热片621，并从散热片621传递到装置本体10内部的空气中，然后通过排气口121排放到装置本体10外部(参照图7加粗箭头A)。然后，温度降低后的冷却水从管道零件454中流入冷却水储存水箱42中并储存于冷却水储存水箱42中。

具有以上构成的激光加工机1可以发挥以下作用。如前文所述，激光加工机1包含装置本体10、收纳于装置本体10内部的激光振荡器71、使激光振荡器71冷却介质流动的安装于装置本体10内部的冷却介质流路420、带有用于冷却冷却介质流路420内的冷却介质的帕尔帖制冷元件452的冷却装置45。

冷却装置45连接散热片621，用于散发帕尔帖制冷元件452中产生的热量，散热片621安装于排气口121气流方向的正上游，排气口121用于将装置本体10内部的空气排放到装置本体10外部。

根据以上构成，可以利用从加工空间102经过排气口121排放到装置本体10外部的空气，将发烫的帕尔帖制冷元件452的热量排放到装置本体10外部。因此，可以将帕尔帖制冷元件452安装于装置本体10的内部，用于降低冷却水的温度。因此，即使激光加工机1周围环境的温度高达40℃左右，也可以将冷却水的温度降低到20℃左右后进行激光加工。

另外，过滤器63固定于散热片621的气流上游。该构成可以防止加工空间102中激光照射产生的碎屑、粉尘等进入各散热片621之间，造成污染和堵塞。由于加工空间102中的空气是受到碎屑和粉尘污染的空气，所以可以利用过滤器63处理后再通过散热片621将装置本体10内的空气排装置本体10外部。

另外，装置本体10内部设有冷却水储存水箱42，作为储存冷却介质的存储部位。通过该结构就不再需要在装置本体10的外部设置储存冷却介质的存储部位，从而实现激光加工机1驱动结构的小型化。

接下来针对本发明第2实施方案所涉及的激光加工机进行说明。本发明中第2实施方案所涉及的激光加工机与第1实施方案所涉及的激光加工机相比，下箱体40A的构成与第1实施方案下的箱体40的构成不同。除此以外，所有构成与第1实施方案相同，所以使用同一符号并省略说明。

如图8所示，下箱体40A是长方体形状，是由一整块金属板折弯形成的。箱体部材的左上方有一个凹槽，凹槽内嵌入散热单元60A。散热单元60的前端设有过滤器63，后侧设有散热片621。

下箱体40A中，散热单元60A的下方安装冷却水储存水箱42A。下箱体40A中，散热单元60A的右侧安装电源单元41A。下箱体40A中，电源单元41A的下方安装温度控制主板43A。冷却装置45在下箱体40A中，安装于散热单元60A的下方，并固定于下箱体40A上板上，可进行热传导。

该发明不限于前述实施方案，申请范围内记载的范围中可包含各种方案。例如，冷却装置中帕尔帖制冷元件的数量、配置以及尺寸不限于该实施方案中所记载的帕尔帖制冷元件452的数量、配置以及尺寸。另外，各部位的形状、构成等不限于该方案中所记载的各部位的形状、构成等。

Claims (4)

1.装置本体和、

收纳于前述装置本体内的激光振荡器、

安装于前述装置本体内的使前述激光振荡器冷却介质流动的冷却介质流路、

带有使前述冷却介质流路中流动的冷却介质冷却降温的帕尔帖制冷元件的冷却装置，

并且给帕尔帖制冷元件产生的热量散热的散热片与前述冷却装置相连接，

前述散热片安装于使前述装置本体内的空气排放到前述装置本体外的前述排气口的气流方向的正上游的激光加工机。

2.前述散热片处的气流方向的上游装有过滤器的请求项1中所记载的激光加工机。

3.用于储存前述冷却介质的存储部位安装于前述装置本体内的请求项1或请求项2中所记载的激光加工机。

4.前述装置本体为长方体形状，

并且前述激光振荡器、前述冷却介质流路、前述冷却装置、前述散热片以及前述存储部位安装于带有前述排气口的前述装置本体的后壁的请求项3中所记载的激光加工机。