专利名称：一种惰气保护式激光切割净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光切割的辅助装置，尤其是一种惰气保护式激光切割净化装置。
目前广泛利用的激光切割(器)，主要是由激光器发生激光束，该激光束经过导光系统即导光关节臂或光纤进行传输，至刀头所组成。由刀头端输出激光束进行作业。激光切割在医学方面能切开生物组织，如皮肤、肌肉、脏器、骨骼等，也能进行激光气化、烧灼、照射等治疗。在工业方面能切割有机玻璃、塑料、金属、特种材料等材质。然而无论是哪一个方面的利用，在作业过程中，由于被切割物的过分氧化，不充分燃烧，以及其它原因，都会产生大量的有害烟气和气味。熏得人们难于继续工作，影响人们身体健康且严重污染环境。尽管有的采用排烟罩方式予以解决，然而效果并不理想，污染环境问题依然存在。
通过专利检索，欧洲专利E·P538709介绍了一种《光束加热装置》，它是利用保护气体经温度调节器加热，以其保护焊接作业，旨在提高作业质量。对于本发明主题所涉及内容，也难于取得较理想的净化效果。
本发明的任务是要提供一种惰气保护式激光切割净化装置，它能有效地在激光束作业位置，形成一个随动的惰气保护局部空间，被作业物的作业位置与空气基本隔离，以利于尽快消除烟气和气味的产生。
发明的任务是这样实现的由惰气瓶、减压阀、调压阀依次接成供气机构，并用输气管供应惰气流。激光器发生激光束，该激光束经过接头和其连接的导光系统进行传输，从刀头端输出作业激光束。于刀头端外、刀头、接头及其相关部位与作业激光束最迟为同步引入惰气流，该惰气流构成一个激光束对被作业物作业过程的局部惰气保护空间。
惰气流的流量为1～40升/分钟。
供气机构与输气管之间可以装有控制激光器电源开启、闭合以保障惰气流与激光束最迟为同步的电接点压力器。
引入惰气流，可以是刀头外圆上固定撑架，支撑着吹气管，该吹气管的一端直接连通输气管，而置于刀头端外的另一端指向激光束作业位置。
引入惰气流，可以是刀头自身的圆锥筒体上开有进气孔，借助接咀连通输气管。刀头的圆锥筒体的大圆端部制有内螺纹，其内依次装有撑环、聚焦镜片和端盖，该聚焦镜片沿周边与相关件密封。
引入惰气流，也可以是接头的筒壁开有进气孔，借助接咀连通输气管。接头内孔的一端制有阶梯丝口，用挡环压着平透镜片，且平透镜片沿周边与相关件密封，它既能传输激光束又能封堵气流。导光关节臂沿途的诸接管分别密封连接反射器。其中单个反射器的能转动的那端，压圈制有内阶梯孔，接管的翼圆一侧先装尼龙平垫，再装滚动轴承，且翼圆的外圆与压圈的内阶梯孔呈线接触。刀头的圆锥筒体的大圆端部制有内螺纹，其内依次装有撑环、聚焦镜片和连通接管的端盖。该聚焦镜片沿周边与相关件密封，且沿周边内分布有过气孔。
引入惰气流，也可以是接头的筒壁开有进气孔，借助接咀连通输气管。接头内孔的一端制有阶梯丝口，用挡环压着平透镜片，且平透镜片沿周边与相关件密封，它既能传输激光束又能封堵惰气流。接头内孔的另一端密封连接实心光纤的护套，以所说的实心传输激光束，实心与护套之间的空隙供惰气流通过。刀头的圆锥筒体的大圆端制有内螺纹，其内依次装有撑环、聚焦镜片和连接着实心光纤护套的端盖。该聚焦镜片沿周边与相关件密封，且沿周边分布有过气孔。
引入惰气流，还可以是接头的筒壁开有进气孔，借助接咀连通输气管。接头内孔的一端制有阶梯丝口，用挡环压着平透镜片，且平透镜片沿周边与相关件密封，它既能传输激光束又能封堵惰气流。接头内孔的另一端密封连接空心光纤的外套，以所说的空心传输激光束和供惰气流通过。刀头的圆锥筒体的大圆端部制有内螺纹，其内依次装有撑环、聚焦镜片和连接着空心光纤外套的端盖。该聚焦镜片沿周边与相关件密封，且沿周边内分布有过气孔。
本发明的优点激光束作业时，于作业位置形成一个随动的惰气保护局部空间，被作业物的作业位置能持续一定时间与空气基本隔离，故可以消除被作业物产生的烟气和气味，取得净化效果；兼能提高激光束作业质量；有效地改善环境卫生。
发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是一种惰气保护式激光切割净化装置(即第一个实施例，图中虚线表示激光束、点表示惰气下同)主视图；图2是装置供气机构(箭头表示方向)的方框图；图3是本发明第二个实施例主视图；图4是图3的A部放大剖视图；图5是本发明第三个实施例主视图6是图5的B部放大剖视图；图7是图5的C部放大剖视图。
下面结合图1～7详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况。
本发明的设计指导思想是，针对被作业物在激光束作业中产生烟气、气味的主要原因，是空气中的氧在起作用，同时惰气又比空气稍重，故设计出在激光束作业时，于作业位置能形成一个惰气局部空间进行保护。让被作业物的作业位置在该局部空间内停留、冷却一定时间，此间与空气(含氧)基本相隔离，实现消除被作业物产生的烟气、气味。
本发明主要包括激光器发生激光束，经接头和其连接的导光系统传输，从刀头端输出作业激光束。于刀头端外、刀头、接头及其相关部位，与作业激光束最迟为同步引入由供气机构提供的惰气流，该惰气流构成一个激光束对被作业物作业过程的局部惰气保护空间。
该发明可以有若干个具体实施技术方案，现仅具有典型性的几个实施例进行详细说明。
图1是第一个实施例。带盖的盒1内，用两个可调心支架安装激光管(器)2，盒的一个侧壁上，于激光管发生激光束方向上的位置，开有一个穿壁孔4。其内穿装带穿心孔、外圆呈阶梯柱、外螺纹端的接头3，用锁母将其锁定在盒的侧壁上。接头3的穿心孔一端敞口，另一端连接一支接管5，续接常规的反射器7，依此顺序用6支具有不等长度的接管和5套反射器接成导光关节臂6。该导光关节臂6的最末那支接管接通常规的刀头9，这样激光管发生激光束，经接头的穿心孔和导光关节臂6内传输，从刀头9端输出作业激光束。刀头9外圆上固定一个撑架10，支撑着吹气管11。也可以采取直接捆绑方式。现在应该说清楚供气机构，参见图2，惰气瓶13、减压阀14、调压阀15依次接成供气机构，之后用输气管8供应惰气流。惰气流的流量应在1～40升/分钟内选择。至于供气时间问题，可以是通过电路控制，使供气优先于激光束作业之前。也可以是供气机构与输气管8之间装有一个能控激光管(器)电源17开启、闭合的电接点压力器16，如电接点压力开关、电接点压力表等，以保障惰气流与激光束最迟为同步。吹气管11的一端直接连通输气管8，然而置于刀头端外的另一端却应指向激光束作业位置。
工作时，惰气流与作业激光束最迟为同步工作，惰气流及时在被作业物上形成惰气保护局部空间，该局部空间内基本无有空气(含氧气)，又因惰气稍重，则空间内惰气不至于很快飞散，而激光束是从中穿过进行作业。吹气管与刀头连在一起，且连续供气，故所说的惰气保护局部空间能与作业位置的移动一同随动形成。
图3、4是第二个实施例，与前述情况大致相同，不同之处在于刀头18自身的圆锥筒体上开有进气孔12，借助接咀23连通输气管8引入惰气流。刀头18的圆锥筒体的大圆端部制有内螺纹，其内自下而上依次装有带外丝的撑环22，聚焦镜片20，连接着导光关节臂的接管5、和/或实心光纤、空心光纤三者其中之一且制有外丝的端盖19。可以是撑环与聚焦镜片间夹有O形密封圈21，也可以是聚焦镜片与端盖间夹有密封圈，还可以是采用粘合方式，通过聚焦镜片沿周边与相关件密封，旨在既保障安装聚焦镜片的安全，又防止惰气外泄。这样，工作时刀头的圆锥筒体内要先充满惰气，而后激光束、惰气流从刀头端同一通道输(流)出，同理构成惰气保护局部空间。
图5～7是第三个实施例。它与第二个实施例情况有些相近，不同之处有三点。其一是如前述接头3那样的接头32，其筒壁开有进气孔12，借助接咀23接通输气管8引入惰气流。该接头32的内孔一端制有阶梯丝口，用带外丝的挡环26，通过O形密封圈25，将平透镜片24压在接头内孔台阶上。或者是所说台阶与平透镜片问夹装密封圈。也可以采用粘合方式。平透镜片沿周边与相关件密封，旨在既能传输激光束又能封堵惰气流且保证平透镜片安全。其二是接头32连接的导光关节臂34，沿途用6支接管35分别密封连接5套反射器33。其中单个反射器33是对常规的反射器进行密封性改造，即能转动的那端，压圈28制有内阶梯孔，接管35的翼圆27一侧先装尼龙平垫29后，再装滚动轴承，翼圆的外圆与压圈的内阶梯孔的大圆圆周呈线接触。尼龙平垫29的一侧面与压圈内阶梯孔的台阶环形接触。还密封装有反射镜片30。这样，可以保证内部惰气不外泄。其三是导光关节臂34末端密封连接像刀头18那样的刀头31，图中未示出，因为该刀头31仅在于所说的聚焦镜片沿周边内分布还制有合适数量的过气孔。
工作时，从接咀引入惰气流，该惰气流受平透镜片阻挡不能反流，只能沿接头、导光关节臂、刀头单方向流动，与激光束于刀头端同道输(流)出，同理构成惰气保护局部空间。
图中虽未示出，但本领域的技术人员却完全可以想象出来(下同)的第四个实施例。它与第三个实施例基本相同，所不同之处仅在于如接头32那样的接头，其具体尺寸略有变动，该接头的内孔的另一端密封连接实心光纤的护套，护套的另一端又密封连接像刀头31那样的刀头。实现以所说的实心传输激光束，以实心与护套之间的空隙供惰气流通过。这样，在工作时同样是激光束、惰气流于刀头端同道输(流)出，同理构成惰气保护局部空间。
第五个实施例。它与第四个实施例完全相同，所不同之处仅在于用空心光纤替代实心光纤，以所说的空心同路传输激光束和流过惰气流。该实施例工作时，也是激光束、惰气流于刀头端同道输(流)出，同理构成惰气保护局部空间。
权利要求
1.一种惰气保护式激光切割净化装置，由惰气瓶(13)、减压阀(14)、调压阀(15)依次接成供气机构，之后用输气管(8)供应惰气流；安装在盒(1)内的激光器发生激光束，该激光束经过接头和其连接的导光系统进行传输，从刀头端输出作业激光束组成，本发明的特征是于刀头端外、刀头、接头及其相关部位与作业激光束最迟为同步引入惰气流，该惰气流构成一个激光束对被作业物作业过程的局部惰气保护空间。
2.如权利要求书1所述的净化装置，其特征是惰气流的流量为1～40升/分钟。
3.如权利要求1所述的净化装置，其特征是供气机构与输气管(8)之间可以装有控制激光器电源(17)开启、闭合以保障惰气流与激光束最迟为同步的电接点压力器(16)。
4.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征是引入惰气流，可以是刀头(9)外圆上固定撑架(10)，支撑着吹气管(11)，该吹气管的一端直接连通输气管(8)，而置于刀头端外的另一端指向激光束作业位置。
5.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征是引入惰气流，可以是刀头(18)自身的圆锥筒体上开有进气孔(12)，借助接咀(23)连通输气管(8)；刀头的圆锥筒体大圆端部制有内螺纹，其内依次装有撑环(22)、聚焦镜片(20)和端盖(19)，该聚焦镜片沿周边与相关件密封。
6.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征是引入惰气流，也可以是接头(32)的筒壁开有进气孔(12)，借助接咀(23)连通输气管(8)；接头内孔的一端制有阶梯丝口，用挡环(26)压着平透镜片(24)，且平透镜片沿周边与相关件密封，它既能传输激光束又能封堵惰气流；导光关节臂(34)沿途的诸接管(35)分别密封连接反射器(33)；其中单个反射器(33)的能转动的那端，压圈(28)制有内阶梯孔，接管(35)的翼圆(27)一侧先装尼龙垫(29)后，再装滚动轴承，且翼圆的外圆与压圈的内阶梯孔呈线接触；刀头(31)的圆锥筒体大圆端制有内螺纹，其内依次装有撑环、聚焦镜片和连通接管的端盖；该聚焦镜片沿周边与相关件密封，且沿周边内分布有过气孔。
7.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征是引入惰气流，也可以是接头的筒壁开有进气孔，借助接咀连通输气管；接头内孔的一端制有阶梯丝口，用挡环压着平透镜片，且平透镜片沿周边与相关件密封，它既能传输激光束又能封堵惰气流；接头内孔的另一端密封连接实心光纤的护套，以所说实心传输激光束，实心与护套之间的空隙供惰气流通过；刀头的圆锥筒体大圆端制有内螺纹，其内依次装有撑环、聚焦镜片和连接着实心光纤护套的端盖；该聚焦镜片沿周边与相关件密封，且沿周边内分布有过气孔。
8.如权利要求1或2所述的净化装置，其特征是引入惰气流，还可以是接头的筒壁开有进气孔，借助接咀连通输气管；接头内孔的一端制有阶梯丝口，用挡环压着平透镜片，且平透镜片沿周边与相关件密封，它既能传输激光束又能封堵惰气流；接头内孔的另一端密封连接空心光纤的外套，以所说空心传输激光束和惰气流通过；刀头的圆锥筒体大圆端部制有内螺纹，其内依次装有撑环、聚焦镜片和连接着空心光纤外套的端盖；该聚焦镜片沿周边与相关件密封，且沿周边内分布有过气孔。
全文摘要
一种惰气保护式激光切割净化装置。它是于刀头端外、刀头、接头及其相关部位与作业激光束最迟为同步引入惰气流，该惰气流构成一个激光束对被作业物作业过程的局部惰气保护空间。它在激光束作业时，于作业位置形成一个随动的惰气保护局部空间，被作业物的作业位置能持续一定时间与空气基本隔离，故可消除被作业物产生烟气和气味，取得净化效果；兼能提高激光束作业质量；有效地改善环境卫生。
文档编号B23K26/14GK1149010SQ96109678
公开日1997年5月7日 申请日期1996年9月18日 优先权日1996年9月18日
发明者强茹玲, 居博 申请人:天津市雷意光电技术公司