CN1179817C - 光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可靠性高，焊接质量稳定的光加工装置。该光加工装置在加工气体流经的通道上配置有半导体激光器及光学系统，气体对半导体激光器及光学系统有防潮尘作用，同时又能对其进行冷却。在该装置的光学系统座架中流动的气体能提高光学系统的冷却效果，提高光学精度。且在对工件喷射加工气体的喷嘴内有在玻璃盖表面流动的气体而能防止玻璃盖表面的损伤、污染。加工气体与光的输出方向同轴喷出，因而能提高喷射和加工部分的保护性能。

Description

光加工装置
技术领域
本发明是关于一种用激光进行光加工作业的光加工装置。
背景技术
图2的以往的光加工装置是把从将电能(电线路图没有画出)变换成光能输出的半导体激光器101射出的光加以聚光，并将此光照射到工件111上的装置。在用于加工用途的光加工装置中，为有效利用所发生的光能而对半导体激光器101的输出端面102和构成聚光光学系统的透镜组105的表面作了防止光反射的特殊表面处理。在此表面当出现诸如因结露等原因而有水滴附着的现象时，半导体激光器101的输出端面102及透镜组105的表面就受到影响，输出便会不充分。
为防止出现这种问题，原来的加工装置在设置半导体激光器101及透镜组105的密封状的室内103中放置干燥剂113，以使得半导体激光器101的输出端面102的表面不能附着水滴等污染物。
用所聚集的光进行结合等的加工时，必须供给对工件111的加工部分112四周用空气进行(屏蔽)保护的保护气体110。为此，通常，使用在与光加工装置不同的位置、角度安装着的旁置喷嘴108供给保护气体110。
半导体激光器和透镜组105为产生大量发热的发热要素。特别是半导体激光器101主要采用水冷却结构，但也有利用珀尔帖效应使用电子冷却方式的。在透镜组105中，加工时用于固定透镜的箱子104的温度变化大时，随温度变化，聚光的透镜组105的位置精度、光学精度都受到影响，聚光性能，即加工性能要发生变化。为此，也有对透镜组105的一部分采用水冷的加工装置。
另外，为了保护透镜组105免受由工件111加工部分112产生的光束等污染气体，尘埃等粒子的影响，而在透镜组中安装了玻璃盖107。
在以往的加工装置所采用的防潮、防尘方法中，需要强化室103的密封性能，因此放置半导体激光器101和透镜组105的光加工装置的结构就得变复杂了。且因为需要定期更换干燥剂113等的原因，所以使得该加工装置的操作也变得很烦杂。
另外，由于供给保护气体110以对工件111的加工部分112进行气体保护的旁置喷嘴108的安装角度θ、与加工部分的距离d、由加工方向X和旁置喷嘴104所构成的角度γ的影响，有时会发生将周边空气卷入，因而不能对加工部分112进行良好保护的情况。
为了降低加工中光加工装置的温度，半导体激光器101主要采用水冷却结构。采用其他冷却方式时，时有发生下述情况发生：当室内103的温度上升时半导体激光器101内部的冷却端和热源间的温度梯度增大，热源，即发光部分的温度上升，对半导体激光器101的寿命产生很大影响。
又，在用水对透镜组105进行冷却时由于要确保水密性，结构复杂化及随之而来的加工成本提高等问题使得对整个透镜组5进行冷却变得很困难，难以保证加工性能稳定。另外，玻璃盖107直接暴露于污染气体和加工产生的粒子中而迅速被污染，因此为了防止加工性能的降低需要早早予以更换，其加工工时，加工费用就成问题。
发明内容
本发明提供一种容易操作而又加工性能良好的光加工装置。
上述光加工装置具有：半导体激光光源，其装置内部置有半导体激光光源、由导入气体的导入口和排出气体的排气口形成、上述导入的气体通过上述半导体激光光源的周围的箱体，设置在上述半导体激光光源经所述箱体射出的激光路线上的透镜，用于固定所述透镜的透镜座，以及
与上述箱体连接、被覆所述激光座外周、在和透镜座之间形成使所述排出的气体流动的空隙的筒体。
附图的简单说明
图1为表示按本发明实施形态作成的光加工装置内部结构的剖面图。
图2为说明以往的光加工装置内部结构和加工状态的主要部分的剖面图。
实施发明的最佳形态
用图1对本发明实施形态的光加工装置予以说明。光加工装置使用加工用的以氩和氮为主要成分的焊接用保护气体10。气体10从作为气体导入口的气体入口9进入室内3，再通过作为被水冷却的激光光源的半导体激光器1及其周围的光学系统。之后，气体10通过作为在透镜座周围设置的气体排出口的缝隙14，在箱4和透镜座6之间的空隙流动，经喷嘴8整流后，作覆盖住工件11的加工部分状地流出至外部。
气体10藉由精加工，能在室内3中长期保持干燥，具有防尘效果。与此同时，气体10能吸收半导体激光器1及其周围光学系统产生的热量，与仅用水对半导体激光器1冷却的情况相比，由于增加了空气的冷却作用而使冷却效果得到提高。再者，气体10在透镜座6的四周流动，由于空冷作用而能控制透镜座8的温度提高，使光学系统的温度得以维持。气体10的流向因喷嘴8的作用而发生变化，其一部分沿玻璃盖7的表面流动，上述玻璃盖7用来保护透镜表面免受自加工部分12发生的光束等的污染气体、尘埃等的发生粒子的损害。因此，气体10可防止污染气体和发生粒子到达玻璃盖7的表面，防止加工表面受到污染，因而，可使装置的加工性能稳定。
气体10与经透镜组5聚光进行照射的光同轴，从喷嘴8喷出吹向工件11，且能均匀地保护(遮蔽)加工部分12。因此能得到受加工方向、加工距离影响小的稳定的保护效果。
产业上的可利用性
本发明的光加工装置因为其半导体激光器及其周围的光学系统是在非常清洁的气体中运作的，因而其防尘防潮和可靠性都得到了提高。在半导体激光器及其周围的光学系统中产生的热量也可用空气进行冷却，因而与仅用水冷却的装置相比，其寿命也得到提高。
此外，本发明的光加工装置是用空气冷却光学系统的因而可保持光学精度，其加工性能也稳定。
又，本发明的光加工装置能防止加工部分产生的污染气体和污染粒子到达光加工装置表面，因而可以降低维修工时和费用。
再有，加工部分可用加工气体进行可靠的保护因而加工质量得到提高。

Claims (6)

1.一种光加工装置，其特征在于，所述光加工装置具有：
半导体激光光源，
其装置内部置有半导体激光光源、由导入气体的导入口和排出气体的排气口形成、上述导入的气体通过上述半导体激光光源的周围的箱体，
设置在上述半导体激光光源经所述箱体射出的激光路线上的透镜，
用于固定所述透镜的透镜座，以及
与上述箱体连接、被覆所述激光座外周、在和透镜座之间形成使所述排出的气体流动的空隙的筒体。
2.如权利要求1所记载的光加工装置，其特征在于，所述光加工装置具有：与上述筒体的激光射出部分相接、带有比上述射出部分更小直径的前端的喷嘴，流动于上述空隙中的气体流入上述喷嘴内。
3.如权利要求2所记载的光加工装置，其特征在于，所述喷嘴具有使所述气体沿上述筒的所述射出部分流动的形状。
4.如权利要求2或3所记载的光加工装置，其特征在于，所述气体以与上述激光射出方向为同一的方向地，从上述喷嘴中流出。
5.如权利要求2-4之任一项所记载的光加工装置，其特征在于，
所述透镜座和所述筒具有圆筒形状，
所述喷嘴具有在其前端部设有开口部的圆锥形状，并覆盖上述激光器的所述筒体射出部分。
6.如权利要求1-5之任一项所记载的光加工装置，其特征在于，所述气体为焊接保护气体。
向同轴喷出，因而能提高喷射和加工部分的保护性能。
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