CN204706761U - 气体激光器及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体激光器及其控制装置，其中气体激光器控制装置，包括：多个工作组件，分别设置于进入气体激光器的混合腔中的每一路气体的进气通道上；每一个工作组件包括压力开关以及质量流量控制器；压力开关用于在进气压力低于预设值时发出报警信号；质量流量控制器用于对进气通道中的气体流量进行实时监测和调节；以及气体控制单元，用于接收报警信号并发出警报、获取气体激光器的工作状态并根据工作状态输出相应的控制信号给每一质量流量控制器；质量流量控制器根据控制信号对相应的气体流量进行调节；气体控制单元还用于根据监测到的实时流量值生成调整信号后输出给质量流量控制器。上述气体激光器控制装置的可靠性较高。本实用新型还涉及一种包括上述控制装置的气体激光器。

Description

气体激光器及其控制装置

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，特别是涉及一种气体激光器及其控制装置。

背景技术

气体激光器如二氧化碳激光器等具有连续输出功率较高的优点，因此在切割、焊接、熔覆等行业领域有着广泛的用途。气体激光器利用高压电源产生上万伏的高电压，该高电压作用在混合气体上从而激发混合气体产生激光。气体激光器中的混合气体包括主要工作气体以及辅助气体，其按照一定的比例进行混合。混合好的气体在高电压和快流速的情况下，主要工作气体进行能级之间的转换，发射出激光。传统的气体激光器仅能够通过控制进气阀的开关时间以及次数来实现对进入激光器谐振腔中的气体流量的控制，但是其并不能够对气体流量进行实时监测以及控制，导致系统的可靠性较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种可靠性较高的气体激光器控制装置。

一种气体激光器控制装置，包括：多个工作组件，分别设置于进入气体激光器的混合腔中的每一路气体的进气通道上；每一个工作组件包括压力开关以及质量流量控制器；所述压力开关和所述质量流量控制器依次沿气体走向设置；所述压力开关用于在进气压力低于预设值时发出报警信号；所述质量流量控制器用于对进气通道中的气体流量进行实时监测和调节；以及气体控制单元，分别与每一个工作组件连接，用于接收所述报警信号并发出警报；所述气体控制单元还用于获取所述气体激光器的工作状态并根据所述工作状态输出相应的控制信号给每一质量流量控制器；所述质量流量控制器根据所述控制信号对相应的气体流量进行调节；所述气体控制单元还用于根据所述质量流量控制器监测到的实时流量值生成调整信号后输出给所述质量流量控制器。

在其中一个实施例中，所述气体控制单元与所述质量流量控制器通过MODBUS通讯协议进行通讯。

在其中一个实施例中，所述预设值为0.4兆帕。

在其中一个实施例中，所述气体激光器为二氧化碳激光器；进入到所述混合腔中的气体包括二氧化碳气体、氮气以及氦气；所述多个工作组件包括第一工作组件、第二工作组件以及第三工作组件；所述第一工作组件设置于所述二氧化碳气体的进气通道上；所述第二工作组件设置于所述氮气的进气通道上；所述第三工作组件设置于所述氦气的进气通道上。

在其中一个实施例中，还包括电磁阀组；所述电磁阀组设置于所述气体激光器的工作腔体和抽气泵之间，并与所述气体控制单元连接；所述气体控制单元还用于根据所述气体激光器的工作状态控制所述电磁阀组的导通和截止。

在其中一个实施例中，还包括：输入装置，与所述气体控制单元连接，用于供操作者输入或者更改所述控制信号；以及显示装置，用于显示所述质量流量控制器监测到的实时流量值。

在其中一个实施例中，所述气体控制单元还用于将所述报警信号以及所述质量流量控制器监测到的实时流量值输出给气体激光器的总控制系统。

一种气体激光器，包括气体供应装置以及混合腔，所述气体供应装置用于提供产生激光所需要的各种气体；所述气体供应装置将每一种气体通过独立的进气通道输出给所述混合腔；还包括控制装置；所述控制装置包括：多个工作组件，分别设置于进入所述混合腔中的每一路气体的进气通道上；每一个工作组件包括压力开关以及质量流量控制器；所述压力开关和所述质量流量控制器依次沿气体走向设置；所述压力开关用于在进气压力低于预设值时发出报警信号；所述质量流量控制器用于对进气通道中的气体流量进行实时监测和调节；以及气体控制单元，分别与每一个工作组件连接，用于接收所述报警信号并发出警报；所述气体控制单元还用于获取所述气体激光器的工作状态并根据所述工作状态输出相应的控制信号给每一质量流量控制器；所述质量流量控制器根据所述控制信号对相应的气体的流量进行调节；所述气体控制单元还用于根据所述质量流量控制器监测到的实时流量值生成调整信号后输出给所述质量流量控制器。

在其中一个实施例中，所述气体激光器还包括工作腔体和抽气泵；所述控制装置还包括电磁阀组；所述电磁阀组连接于所述工作腔体和所述抽气泵之间；所述气体控制单元还用于根据所述气体激光器的工作状态控制所述电磁阀组的导通和截止。

在其中一个实施例中，所述气体激光器还包括总控制系统；所述气体控制单元还用于将所述报警信号以及所述质量流量控制器监测到的实时流量值输出给所述总控制系统。

上述气体激光器及其控制装置，气体控制单元可以根据气体激光器的工作状态向质量流量控制器发出控制信号，从而对每一路气体流量进行准确控制。气体控制单元还可以根据质量流量控制器监测到的实时气体流量值生成调整信号对气体流量进行调整，从而实现对气体流量的实时监测以及控制，系统可靠性较高。并且，压力开关还会对进气压力进行监测并在进气压力低于预设值时发出报警信号，确保气体激光器中的气体能够得到正常供应，从而保证气体激光器能够正常稳定工作。

附图说明

图1为一实施例中的气体激光器的结构示意图；

图2为图1所示实施例中的气体激光器中工作组件与气体控制单元的连接示意图。

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。

图1为一实施例中的气体激光器的结构示意图，其包括作为控制装置100、作为气体供应装置的高压气瓶200、混合腔300、工作腔体400、总控制系统500以及抽气泵600。在本实施例中，气体激光器为二氧化碳激光器，其产生激光所需的气体包括二氧化碳气体、氮气以及氦气。即高压气瓶中200中包括了二氧化碳气体气瓶、氮气气瓶以及氦气气瓶。各气体由各自的存储气瓶输出后经过独立的进气管道输出到气体激光器中的混合腔300进行混合后送入工作腔体400中进行工作产生激光。总控制系统500用于对整个气体激光器进行控制，并提供人机交互界面供操作者进行查看或者输入控制指令。抽气泵600用于保持工作腔体400的真空度并保持其内部的工作气体的纯净度。

控制装置100用于对进入到气体激光器中的混合腔300中的各气体流量进行实时监测以及控制，其包括多个工作组件110、气体控制单元120以及电磁阀组130。

多个工作组件110分别设置于进入气体激光器的混合腔300中的每一路气体的进气通道上。在本实施例中，进入气体激光器中的混合腔300中的气体包括氮气、氦气以及二氧化碳气体。因此，工作组件110包括第一工作组件、第二工作组件以及第三工作组件。其中，第一工作组件设置于二氧化碳气体的进气通道上；第二工作组件设置于氮气的进气通道上；第三工作组件设置于氦气的进气通道上。

每一个工作组件110均包括压力开关20以及质量流量控制器30，如图2所示。压力开关20和质量流量控制器30依次沿气体走向设置。其中，压力开关20用于对进气压力进行监测并在进气压力低于预设值时发出报警信号。具体地，为保证气体能够进入到气体激光器内进行正常工作，高压气瓶200中提供的三瓶气体的纯度较高(纯度为99.999.％)。高压气瓶200的相对压力设置在0.4兆帕，即进气压压力为0.4兆帕。因此。当高压气瓶200的相对压力不足0.4兆帕时，对应的工作组件110中的压力开关20会发出报警信号并输出给气体控制单元120。气体控制单元120会接收该报警信号，并发出警报。在本实施例中，气体控制单元120可以通过报警信息提示、报警指示灯亮等方式来发出警报。气体控制单元120还会将该报警信号输出给主控制系统500。主控制系统500通过人机交互界面以及报警指示灯等发出报警提示，告诉操作人员。因此，操作人员可以根据警报提示信息对高压气瓶200进行调整，从而确保气体能够正常进入到气体激光器的内部，进而确保气体激光器能够正常工作，提高系统的稳定性以及可靠性。

质量流量控制器30则用于对进气通道中的气体流量进行实时监测和调节。质量流量控制器30包括流量传感器、流量调节阀、放大控制电路以及分流控制通道等部件。质量流量控制器30会将监测到的实时流量值输出给气体控制单元120。在本实施例中，质量流量控制器30与气体控制单元120之间通过MODBUS通讯协议进行通讯。

气体控制单元120还用于获取气体激光器的工作状态并根据其工作状态输出相应的控制信号给每一质量流量控制器30。质量流量控制器30在该控制信号的控制下对气体流量进行调节，从而使得进入到混合腔300中的气体流量满足实际工作需求。在本实施例中，气体控制单元120还用于根据质量流量控制器30监测到的实时流量值生成调整信号给质量流量控制器30，从而实现对气体流量的实时监测以及调整，提高了系统的可靠性。气体控制单元120还用于将接收到的实时流量值输出给总控制系统500。总控制系统500将该实时流量值显示在人机交互界面。操作者可以通过人机交互界面对其进行查询，并根据需要输入实际需要的气体流量值。总控制系统500会将操作者输入的气体流量值发送给气体控制单元120。气体控制单元120通过MODBUS通讯协议将其发送给每一个质量流量控制器30，从而可以根据操作者需要实时调整气体流量的大小。

电磁阀组130连接于气体激光器的工作腔体400以及抽气泵600之间。抽气泵600用于将工作腔体400中的气体进行抽除，以保证工作腔体400内的真空度以及工作气体的纯净度。电磁阀组130还与气体控制单元120连接。在本实施例中，气体控制单元120还用于根据气体激光器的工作状态对电磁阀组130的导通和截止进行控制，从而实现对抽气泵600工作状态的控制。

下面结合气体激光器运行流程对控制装置的具体工作过程进行说明。

当气体激光器处于待机状态(即上电但是未开始运行时)，气体控制单元120可以通过总控制系统获取到气体激光器的待机状态。气体控制单元120分别输出相应的关闭信号给第一工作组件中的质量流量控制器30、第二工作组件中的质量流量控制器30、第三工作组件中的质量流量控制器30以及电磁阀组130，使得各质量流量控制器30以及电磁阀组130处于关的状态。

当气体激光器处于抽气状态时，气体控制单元120可以通过总控制系统500获取到气体激光器的抽气状态。气体控制单元120向电磁阀组130发送开的控制信号，并保持各工作组件中的质量流量控制器30一直处于关的状态。

当气体激光器处于快速充气状态时，气体控制单元120可以通过总控制系统500获取到气体激光器的快速抽气状态。气体控制单元120向电磁阀组130发送关的信号，并通过MODBUS通讯的方式，按照每种气体的配比生成相应的控制信号输出给对应的质量流量控制器30。质量流量控制器30根据其接收到的控制信号调整其开度(开启到最大状态)，从而实现对输入到混合腔中的各气体流量的控制。

当气体激光器处于慢速充气状态时，气体控制单元120可以通过总控制系统500获取到气体激光器的慢速充气状态。气体控制单元120控制电磁阀组130依旧保持关的状态，并通过MODBUS通讯的方式，按照每种气体的配比生成相应的控制信号输出给对应的质量流量控制器30。质量流量控制器30根据其接收到的控制信号调整其开度(开启到最小状态)，从而实现对输入到混合腔中的各气体流量的控制。位于每一路气体的进气通道上的质量流量控制器30会实时监测该路气体的实时气体流量大小，并将气流流量转换成数字信号后通过MODBUS通讯协议发送给气体控制单元120。气体控制单元120再将数据发送给总控制系统500。总控制系统500将该数据在人机交换界面进行显示，从而使得操作者能查看到实时流量大小。

当气体激光器处于正常工作状态时，气体控制单元120可以通过总控制系统500获取到气体激光器的正常工作状态。此时总控制系统500会根据气体激光器运行的状态，间歇的发送点动开电磁阀的信号(即间歇开信号)。气体控制单元120向电磁阀组130中的大电磁阀发送关的信号，并根据总控制系统500发送来的点动信号向电磁阀组130中的小电磁阀发送点动开信号。在正常工作过程中，质量流量控制器30保持在慢速充气状态中的开度，并将其监测到的实时流量值通过MODBUS发送给气体控制单元120。气体控制单元120将其输出给总控制系统500。操作者可通过总控制系统500的人机交换界面，更改三组质量流量控制器30的值。总控制系统500将更改后的值发送给气体控制单元120。气体控制单元120通过MODBUS通讯发送相应的控制信号给每个质量流量控制器30，从而可以实时更改气体流量大小，使得气体流量能够满足生产需要。

当气体激光器处于回充N2状态时，气体控制单元120可以通过总控制系统500获取到气体激光器的回充N2的状态。此时总控制系统500已将抽气泵600关闭。气体控制单元120向电磁阀组130发送关闭的信号，向进氦气、进二氧化碳气体的质量流量控制器30发送关闭的信号，并向进氮气的质量流量控制器30发送打开到最大的信号。这种状态一直保持到气体激光器切换至待机状态为止。

上述气体激光器，气体控制单元120可以根据气体激光器的工作状态向质量流量控制器30发出控制信号，从而对每一路气体流量进行准确控制。气体控制单元120还可以根据质量流量控制器30监测到的实时流量值生成调整信号对气体流量进行调整，从而实现对气体流量的实时监测以及控制，系统可靠性较高。并且，压力开关20还会对进气压力进行监测并在进气压力低于预设值时发出报警信号，确保气体激光器中的气体能够得到正常供应，从而保证气体激光器能够正常稳定工作。

在一实施例中，上述气体激光器的控制装置还可以包括输入装置以及显示装置。输入装置用于供操作者输入或者更改用于控制质量流量控制器的开度的控制信号，从而可以根据需要对实际工作过程中的气体流量进行调整。显示装置则用于将质量流量控制器监测到的实时流量值进行显示，供操作者进行查看。

本实用新型还提供了一种气体激光器控制装置，即前述实施例中的气体激光器中的控制装置100。由于其具体结构以及工作原理在前述实施例中均已经介绍，此处不赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气体激光器控制装置，其特征在于，包括：

多个工作组件，分别设置于进入气体激光器的混合腔中的每一路气体的进气通道上；每一个工作组件包括压力开关以及质量流量控制器；所述压力开关和所述质量流量控制器依次沿气体走向设置；所述压力开关用于在进气压力低于预设值时发出报警信号；所述质量流量控制器用于对进气通道中的气体流量进行实时监测和调节；以及

气体控制单元，分别与每一个工作组件连接，用于接收所述报警信号并发出警报；所述气体控制单元还用于获取所述气体激光器的工作状态并根据所述工作状态输出相应的控制信号给每一质量流量控制器；所述质量流量控制器根据所述控制信号对相应的气体流量进行调节；所述气体控制单元还用于根据所述质量流量控制器监测到的实时流量值生成调整信号后输出给所述质量流量控制器。

2.根据权利要求1所述的气体激光器控制装置，其特征在于，所述气体控制单元与所述质量流量控制器通过MODBUS通讯协议进行通讯。

3.根据权利要求1所述的气体激光器控制装置，其特征在于，所述预设值为0.4兆帕。

4.根据权利要求1所述的气体激光器控制装置，其特征在于，所述气体激光器为二氧化碳激光器；进入到所述混合腔中的气体包括二氧化碳气体、氮气以及氦气；所述多个工作组件包括第一工作组件、第二工作组件以及第三工作组件；所述第一工作组件设置于所述二氧化碳气体的进气通道上；所述第二工作组件设置于所述氮气的进气通道上；所述第三工作组件设置于所述氦气的进气通道上。

5.根据权利要求1所述的气体激光器控制装置，其特征在于，还包括电磁阀组；所述电磁阀组设置于所述气体激光器的工作腔体和抽气泵之间，并与所述气体控制单元连接；

所述气体控制单元还用于根据所述气体激光器的工作状态控制所述电磁阀组的导通和截止。

6.根据权利要求1所述的气体激光器控制装置，其特征在于，还包括：

输入装置，与所述气体控制单元连接，用于供操作者输入或者更改所述控制信号；以及

显示装置，用于显示所述质量流量控制器监测到的实时流量值。

7.根据权利要求1所述的气体激光器控制装置，其特征在于，所述气体控制单元还用于将所述报警信号以及所述质量流量控制器监测到的实时流量值输出给气体激光器的总控制系统。

8.一种气体激光器，包括气体供应装置以及混合腔，所述气体供应装置用于提供产生激光所需要的各种气体；所述气体供应装置将每一种气体通过独立的进气通道输出给所述混合腔；其特征在于，还包括控制装置；所述控制装置包括：

多个工作组件，分别设置于进入所述混合腔中的每一路气体的进气通道上；每一个工作组件包括压力开关以及质量流量控制器；所述压力开关和所述质量流量控制器依次沿气体走向设置；所述压力开关用于在进气压力低于预设值时发出报警信号；所述质量流量控制器用于对进气通道中的气体流量进行实时监测和调节；以及

气体控制单元，分别与每一个工作组件连接，用于接收所述报警信号并发出警报；所述气体控制单元还用于获取所述气体激光器的工作状态并根据所述工作状态输出相应的控制信号给每一质量流量控制器；所述质量流量控制器根据所述控制信号对相应的气体的流量进行调节；所述气体控制单元还用于根据所述质量流量控制器监测到的实时流量值生成调整信号后输出给所述质量流量控制器。

9.根据权利要求8所述的气体激光器，其特征在于，所述气体激光器还包括工作腔体和抽气泵；所述控制装置还包括电磁阀组；所述电磁阀组连接于所述工作腔体和所述抽气泵之间；所述气体控制单元还用于根据所述气体激光器的工作状态控制所述电磁阀组的导通和截止。

10.根据权利要求8所述的气体激光器，其特征在于，所述气体激光器还包括总控制系统；所述气体控制单元还用于将所述报警信号以及所述质量流量控制器监测到的实时流量值输出给所述总控制系统。