CN204075520U - 激光切割机及其切割头的净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光切割技术领域，提供一种激光切割机及其切割头的净化装置，所述净化装置包括空气过滤装置、静电消除装置以及气体收集装置；所述空气过滤装置罩设于所述激光切割头中下部，所述静电消除装置位于所述空气过滤装置内，所述气体收集装置设于所述空气过滤装置下方且与所述空气过滤装置围合形成一密闭空间，所述气体收集装置同时位于所述待切割材料下方。本实用新型中，采用空气过滤装置、静电消除装置以及气体收集装置，将激光切割小范围内形成相对密闭空间，从而将激光切割与周围环境分离，互不影响；且在激光切割小范围空间内进行空气净化、静电消除及气体收集操作，净化激光切割环境。

Description

激光切割机及其切割头的净化装置

技术领域

本实用新型涉及激光切割技术领域，更具体地说，是涉及激光切割机及其切割头的净化装置。

背景技术

激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科研、国防、工业等国民生产的重要方面。在工业领域，激光加工作为先进制造技术，具有高效、高精度、高质量、范围广、节能环保并能实现柔性加工和超微细加工的优点，在汽车、电子电路、电器、航空航天、钢铁冶金、机械制造等领域得到了广泛的应用，且在某些行业(例如汽车、电子行业等)已经达到较高的水平。对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。

激光切割是激光加工中比较常见，应用也比较广泛的一种方式。随着激光切割在各个领域的广泛使用，各种材料的切割使用到了激光切割方式。随着工业的发展，尤其是电子产品的小型化，对于加工材料的精密切割日渐成为激光切割的主要发展方向。激光精密切割属于材料的微细加工范畴，需要达到高精度、准确、迅速、自动化的加工方式。

现有的激光切割头如图2所示，其工作原理是：激光束1’首先由激光扩束系统2’进行扩束，扩大激光束1’的直径，同时压缩激光束1’的发散角，得到近似平行的激光束；然后激光束1’经过聚焦镜3’进行聚焦，透过保护镜4’，并穿过喷嘴5’的孔，聚焦到待切割材料6’上，进行激光切割。为了防止切割过程中产生的灰尘等通过喷嘴5’上升到聚焦镜3’污染及损坏聚焦镜3’，所以采用保护镜4’保护聚焦镜3’。在切割过程中，需要高压辅助气体，将待切割材料6’的被熔化或者汽化的部分吹除，高压辅助气体通过辅助气体入口7’进入激光切割头，然后通过喷嘴5’吹出，与激光束同轴。8’为激光束理想聚焦平面，在该平面附近激光束1’被聚焦到最小尺寸，因此能量密度最高，切割能力最强。激光切割一般采用将待切割材料6’放置激光束理想聚焦平面8’位置上进行切割。

在激光精密切割应用中，尤其是在激光精密切割应用在印刷电路板、柔性电路板、电荷耦合元器件、液晶显示等所在的光电子、显示、半导体等行业，以及各类塑料膜类、玻璃材料切割等行业，都需要保持被切割材料的高度洁净，而且由于这些行业本身的特点，需要保持激光精密切割设备所在环境的洁净，即不污染周围环境。

然而，一方面，难以避免周围环境中的灰尘在切割过程中污染被切割材料，若要将周围环境改进为无污染、无灰尘的环境，成本昂贵；另一方面，即使将周围环境改善，提高洁净程度，在激光切割过程中，由于激光切割是将被切割材料汽化或者熔化的切割，所以也会产生灰尘，这部分灰尘可能污染被切割材料，也可能散布到周围环境中。

另外，在激光切割过程中，一般需要使用辅助气体，而且可能使用高压辅助气体，高流速的辅助气体与输出气嘴产生摩擦，从而产生静电。还有操作人员与被切割材料的接触、摩擦也可能产生静电。静电将会是被切割材料、元器件吸附异物、灰尘，从而导致元器件的静电击穿，甚至可能引起操作人员的身体不适。静电的存在，也加剧了灰尘污染待切割材料的情况，所以在激光切割的同时需要同时考虑净化灰尘和去除静电。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光切割机及其切割头的净化装置，旨在解决现有技术中存在的切割过程中产生静电以及污染切割材料的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：提供一种激光切割头的净化装置，罩设于激光切割头与待切割材料上，包括空气过滤装置、静电消除装置以及气体收集装置；所述空气过滤装置罩设于所述激光切割头中下部，所述静电消除装置位于所述空气过滤装置内，所述气体收集装置设于所述空气过滤装置下方且与所述空气过滤装置围合形成一密闭空间，所述气体收集装置同时位于所述待切割材料下方。

具体地，所述空气过滤装置包括第一外壳，所述第一外壳侧壁上设有可供气流流入的进气孔，所述进气孔内侧设有导风风扇，所述第一外壳内且位于所述静电消除装置上方设有过滤件。

具体地，所述过滤件上方倾斜设置有对从所述进气孔流入的气流起导向作用并使气流流向所述过滤件的导向气流板。

具体地，所述过滤件包括水平设置的第一过滤件以及位于所述第一过滤件下方的高效过滤网。

具体地，所述进气孔处设有预过滤件。

具体地，所述静电消除装置包括支撑件以及设于所述支撑件上的若干放电探针。

具体地，所述气体收集装置包括第二外壳以及连接于所述第二外壳底部的抽风装置。

具体地，所述第二外壳内还设有气体收集栅栏。

具体地，所述待切割材料置于一夹具上，所述夹具内部中空，且所述夹具顶部具有开口，所述待切割材料覆盖所述开口，所述夹具的底部设有与所述抽风装置连通的抽风口。

本实用新型还提供了激光切割机，包括激光切割头，所述激光切割头上具有如上述的净化装置。

本实用新型的有益效果为：

一、本实用新型中采用空气过滤装置、静电消除装置以及气体收集装置，将激光切割小范围内形成相对密闭空间，从而将激光切割与周围环境分离，互不影响；且在激光切割小范围空间内进行空气净化、静电消除等操作，避免将所有生产、加工空间都进行空气净化、静电消除等产生的高昂设备支出和维护支出。

二、能够将周围环境中进入相对密闭的激光切割空间的空气进行高效过滤，得到净化气流，尽量避免激光切割空间内存在灰尘颗粒，从而避免因激光切割过程将灰尘粘附在待切割材料表面。

三、静电消除装置将激光切割高压辅助气体本身可能带有静电离子、高压辅助气体在射出喷嘴时与喷嘴的表面产生摩擦产生的静电离子、高流速的辅助气体和空气摩擦产生的静电离子以及待切割材料本身带有的静电离子，进行中和，消除静电，避免因激光切割过程产生静电问题。

四、气体收集装置能够将激光切割空间内废弃气体快速抽离，同时带走粉尘、废料，净化激光切割空间内的气体。

附图说明

图1是现有技术中激光切割头的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中激光切割头与净化装置连接的剖视图；

图3是本实用新型实施例中静电消除装置的截面剖视图；

图4是本实用新型实施例中气体收集装置的截面剖视图；

1’-激光束；        2’-激光扩束系统进行扩束； 3’-聚焦镜；

4’-保护镜          5’-喷嘴；                 6’-待切割材料；

7’-辅助气体入口；  8’-激光束理想聚焦平面；

100-空气过滤装置；  110-第一外壳；             120-圆台；

130-导风风扇；      140-过滤件；               141-第一过滤件；

142-高效过滤网；    150-导向气流板；           160-预过滤件；

200-静电消除装置；  210-支撑件；               220-放电探针；

300-气体收集装置；  310-第二外壳；             320-第一抽风口；

330-气体收集栅栏；  400-夹具；                 410-腔室；

420-开口；          430-第二抽风口；           500-气流。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

参照图2，本实用新型提供的激光切割头的净化装置，罩设于激光切割头与待切割材料6’上。其中，激光切割头仍然为现有的如图1中所示的普通激光切割头。待切割材料6’置于一夹具400上。净化装置包括空气过滤装置100、静电消除装置200以及气体收集装置300。空气过滤装置100与静电消除装置200位于待切割材料6’之上，气体收集装置300位于待切割材料6’之下。具体地，空气过滤装置100罩设于激光切割头中下部，静电消除装置200位于空气过滤装置100内，气体收集装置300设于空气过滤装置100下方且与空气过滤装置100围合形成一密闭空间，激光切割头的中下部、待切割材料6’以及夹具400位于所述密闭空间内。

具体地，空气过滤装置100包括第一外壳110，第一外壳110呈筒状，起到隔离周围空气、将内部形成相对密闭空间的作用。第一外壳110顶部具有向外凸的圆台120，这样，第一外壳110的顶部直径即大于中部及底部的直径。圆台120的侧壁上设有可供气流500流入的进气孔(图中未标号)，进气孔内侧设有导风风扇130。圆台120的侧壁内与激光切割头之间设有过滤件140，过滤件140位于静电消除装置200上方。

进一步地，过滤件140上方倾斜设置导向气流板150，从进气孔流入的气流500经导向气流板150的导向作用流向过滤件140。

本实施例中，过滤件140包括水平设置的第一过滤件141以及位于第一过滤件141下方的高效过滤网142。而进气孔处还设有预过滤件160。这样，由外部流入的气流500即经过三重过滤，当然，也可以根据实际情况增加或减少过滤件140。

具体地，预过滤件160的作用是将进入第一外壳110内的气流500进行初步过滤，滤除灰尘，主要对直径比较大(如3～5微米)的灰尘颗粒进行初步过滤，其材料可以为无纺布、尼龙网、活性炭铝材、金属孔网等等。第一过滤件141主要针对直径中等(如0.5～3微米)的灰尘进行过滤，第一过滤件141可以为PP滤纸、玻璃纤维、复合PPPET滤纸、熔喷涤纶无纺布等材质。而高效过滤网142是能过滤直径小于0.5微米的灰尘颗粒，且过滤效率达到99.7％以上的过滤网，其材质可以为PP滤纸、玻璃纤维、复合PPPET滤纸、熔喷涤纶无纺布等。参照图2，气流500经预过滤件160并在导风风扇130作用进入第一外壳110内，经导向气流板150的反射作用向下运动，分别经过第一过滤件141以及高效过滤网142，经过三重过滤后得到洁净度比较高的气流500流向静电消除装置200。这样，通过空气过滤装置100，能够将周围环境中进入密闭的激光切割空间的空气进行高效过滤，得到净化气流，尽量避免激光切割空间内存在灰尘颗粒。

结合图2、图3，静电消除装置200包括支撑件210以及设于支撑件210上的若干放电探针220。由高压电源产生的高电压通过静电消除装置200到达放电探针220，通过放电探针22018的尖端放电将空气电离为大量的正负离子，正负离子随着气流500向下运动。因为高压辅助气体本身可能带有静电离子，而且高压辅助气体从喷嘴5’喷出，与喷嘴5’的表面产生摩擦，另外，高流速的辅助气体也和空气产生摩擦，从而产生静电，另外，待切割材料6’本身可能带有静电。而从上方由气流500带来的大量正负离子，可以中和待切割材料6’本身带有的静电、高压辅助气体本身的静电离子，高压辅助气体与喷嘴5’摩擦产生的静电、高流速辅助气体与空气作用产生的静电离子,因此达到消除静电的作用，避免因激光切割过程造成静电问题。

结合图2及图4，气体收集装置300包括第二外壳310以及连接于第二外壳310底部的抽风装置如风机(图中未示出)。第二外壳310底部设有第一抽风口320，第一抽风口320通过管道与抽风装置连接。第二外壳310内还设有气体收集栅栏330。经过静电消除的气流500继续向下运动，经过气体收集栅栏330不断地被抽风装置抽离出切割空间，在抽离过程中，部分粉尘、废料也被同时带走，起到净化作用。

本实施例中，夹具400内部具有中空的腔室410，其顶部具有开口420，底部具有与抽风装置连通的第二抽风口430。在切割时，将待切割材料6’放置在夹具400表面并覆盖开口420，利用抽风装置对夹具400中空腔室410抽风，腔室410内气压下降，这样，外部大气压以及从喷嘴5’喷出的高压辅助气体的气压大于腔室410内的气压，此时待切割材料6’被牢固压在夹具40019表面。在激光切割过程中，激光会在待切割材料6’表面形成切缝，切缝部分的材料被快速融化或者汽化，被融化或者汽化的材料，被从喷嘴5’喷出的高压辅助气体吹入腔室410内并迅速由第二抽风口430被抽离。因此，气体收集装置300也具有快速抽离激光切割产生的粉尘、废料的作用。而且由喷嘴5’喷射出的高压辅助气体，其中部分由激光切割产生的切缝进入待夹具400的腔室410并由第二抽风口430被抽离，而另外一部分，从待切割材料6’表面向两侧流动，而且携带小部分激光切割产生的废料、粉尘，与上方向下的气流500汇合，到达气体收集装置300的栅栏而最终由第一抽风口320被抽离。同时从上方向下的气流500，由于含有正负离子，可以将高压辅助气体中以及其携带的废料粉尘中的静电消除，起到消除静电的作用。

本实用新型还提供了一种激光切割机，包括激光切割头，所述激光切割头上具有上述的净化装置。由于采用了上述的净化装置，本实施例中的激光切割机具有如下有益效果：

一、采用空气过滤装置100、静电消除装置200以及气体收集装置300，将激光切割小范围内形成相对密闭空间，从而将激光切割与周围环境分离，互不影响；且在激光切割小范围空间内进行空气净化、静电消除等操作，避免将所有生产、加工空间都进行空气净化、静电消除等产生的高昂设备支出和维护支出。

二、能够将周围环境中进入相对密闭的激光切割空间的空气进行高效过滤，得到净化气流，尽量避免激光切割空间内存在灰尘颗粒，从而避免因激光切割过程将灰尘粘附在待切割材料表面。

三、静电消除装置200将激光切割高压辅助气体本身可能带有静电离子、高压辅助气体在射出喷嘴时与喷嘴的表面产生摩擦产生的静电离子、高流速的辅助气体和空气摩擦产生的静电离子以及待切割材料本身带有的静电离子，进行中和，消除静电，避免因激光切割过程产生静电问题。

四、利用气压吸附固定将待切割材料，并能够快速抽离、处理因激光切割产生的粉尘、废料。

五、气体收集装置300能够将激光切割空间内废弃气体快速抽离，同时带走粉尘、废料，净化激光切割空间内的气体。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.激光切割头的净化装置，罩设于激光切割头与待切割材料上，其特征在于：包括空气过滤装置、静电消除装置以及气体收集装置；所述空气过滤装置罩设于所述激光切割头中下部，所述静电消除装置位于所述空气过滤装置内，所述气体收集装置设于所述空气过滤装置下方且与所述空气过滤装置围合形成一密闭空间，所述气体收集装置同时位于所述待切割材料下方。

2.如权利要求1所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述空气过滤装置包括第一外壳，所述第一外壳侧壁上设有可供气流流入的进气孔，所述进气孔内侧设有导风风扇，所述第一外壳内且位于所述静电消除装置上方设有过滤件。

3.如权利要求2所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述过滤件上方倾斜设置有对从所述进气孔流入的气流起导向作用并使气流流向所述过滤件的导向气流板。

4.如权利要求2所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述过滤件包括水平设置的第一过滤件以及位于所述第一过滤件下方的高效过滤网。

5.如权利要求4所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述进气孔处设有预过滤件。

6.如权利要求1所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述静电消除装置包括支撑件以及设于所述支撑件上的若干放电探针。

7.如权利要求1所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述气体收集装置包括第二外壳以及连接于所述第二外壳底部的抽风装置。

8.如权利要求7所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述第二外壳内还设有气体收集栅栏。

9.如权利要求7所述的激光切割头的净化装置，其特征在于：所述待切割材料置于一夹具上，所述夹具内部中空，且所述夹具顶部具有开口，所述待切割材料覆盖所述开口，所述夹具的底部设有与所述抽风装置连通的抽风口。

10.激光切割机，包括激光切割头，其特征在于：所述激光切割头上具有如权利要求1至9中任一项所述的净化装置。