专利名称：适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是激光器,具体的是适合移动式加工全固态大功率激光器 的光学系统。
背景技术：
随着科学技术的发展，激光技术越来越广泛地应用到实际当中，尤其是在 工业上利用激光进行切割和焊接已是较为常见的生产方法，然而在用大功率激 光器加工大型设备时，场地大、移动量自然就大，但因目前使用的气体大功率 激光设备很难利用光纤进行传导，只能采用镜片反射的硬光路方式加工，有时 不得已需对激光器系统进行重新拆装，这无疑增加了工作量和拆装过程中的故 障率，从而使激光器的利用率大打折扣，同时也使加工能力及加工范围受到一 定的影响和削弱。
为提高激光设备拆装的可靠性，从设计到制作又注入了相当的人力和物力， 这无疑又加大了制作成本，增加了生产周期。
目前尚未有适应移动式加工系统所需要的激光器光学系统。 发明内容
本实用新型的目的是为了解决目前使用的大功率激光器不宜在现场加工较 大的设备，又很难利用光纤传导，只能采用镜片反射的硬光路方式或就地拆卸 异地安装的实际问题，而提供一种适宜移动、方便拆装并且性能不变的适合移 动式加工全固态大功率激光器的光学系统。
采用的技术方案是
适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统，包括光学装置、箱体及 装在箱体内的激光器；所述激光器包括底盘盒、泵浦头、减震体、隔热体、镜 框、镜片座；底盘盒下端面的两端分别设置有减震体，在底盘盒底面的中间部 位装设有隔热体，隔热体与底盘盒的底面固定连接，隔热体的上面设置有成品 件泵浦头，泵浦头经过隔热体与底盘盒的底面固定连接。
泵浦头的一恻设置有镜片座，镜片座与底盘盒的底面固定连接，镜框与镜 片座对应的位置上分别设置有多个拉簧孔，多个拉簧孔内分别装设多个拉簧， 镜框与镜片座通过拉簧紧固连接，镜框和镜片座的中心分别设置有镜片孔和通光孔，镜片孔内的里面设有卡台，在卡台的内侧装设镜片，镜片的外侧装设一
挡环，在挡环的外侧装设一挡圈，挡圈通过螺纹与镜片孔的内壁转动连接；旋 拧挡圈，压紧挡环，挡环将镜片牢牢压在卡台上；在镜框的旁侧面设有冷却水 迸口和出口，在镜框的内部设置有冷却水道，冷却水道的两端分别与冷却水进 口和出口相连通，冷却水进口和出口与外接冷却水接头连接；镜片座的另一侧 设置有耦合镜。
所述的光学装置包括光纤头、光纤头调整旋钮、光纤接头、光纤；光纤头 位于与耦合镜折射光线相对的底盘盒正面板的背面部位上，并且与底盘盒固定 连接，光纤头上装设有光纤接头，光纤接头的两旁分别设有光纤头冷却水进、 出口；光纤头内设有冷却通道，冷却通道的两端分别与光纤头冷却水进、出口 相连通；光纤头与光纤的一端固定连接，光纤的另一端与现场工作的激光加工 头固定连接。
上述光纤头调整旋钮位于底盘盒的正面，并与底盘盒固定连接，底盘盒位 于箱体的中部并与箱体固定连接；箱体的上部装设有显示屏,用来显示现场激光 加工头工作的画面；箱体的侧面设置有光纤挂钩。
上述光纤头装设有温度变送器。
上述底盘盒顶部设置有顶盖，底盘盒与顶盖之间设有密封胶圈，底盘盒内 充有保护气体。
工作程序及性能
将箱体外部和内部的水路以及箱体内部的电路、气路对应连接，激光 加工头安装到机械手上，检査一切正常后，打开激光器的电源。
具有半导体泵浦头的全固态激光器可以采用很长的光纤传输，配套 六轴联动的机械手，使其具有很高的自由度和灵活度，对于移动式加工 系统的首先要求是可以进行快速安装、拆卸和调试，并且所有的光学零 件具有很好的机械稳定性，可以经受得起车、船等各类运输工具的运输。 尤其是在经过劣质公路的运输后，所有零部件均要保持原有设计位置。
所有的光学器件安装后，必须进行光学系统的调试，调试后锁紧所有的调 试器件，以防止后期光学器件的位置发生变化。
经过多次恶劣道路的运输后，光学器件有可能发生微量的移动，经过稱合 镜聚焦的光束与光纤入口有可能会有微量的偏差。 一旦发生这种现象，可能会 对光纤造成损坏，所以，能够及时地对光学器件进行调整是必要的。为此我们 将光纤头调整旋纽设置在密封的激光器外部，能够在不触碰、拆动其它部件的 情况下对光学器件进行调整。为了适应移动式加工，增强对环境的适应，避免重复拆装光纤与激光加工 头而造成的对光纤的伤害，整个光纤与激光加工头、激光器之间，在拆卸，安 装的过程中不进行拆卸。光纤经过盘绕后，挂在激光器侧面内用挂钩固定，激 光加工头用挂钩下面卡子固定，最后将侧面板门关上。这样就避免了激光加工 头系统因为拆装带来的损坏可能，也提高了激光器的拆装的速度，降低了对操 作者的技能要求。
本实用新型具有系统的稳定性、可靠性和安全性，主要体现在
1、 方便的装卸
传统的大功率激光器为非移动式，遇有加工较大设备时需对激光器进行拆 卸，安装，再重新调试，需要较长的时间。而移动式的全固态激光器无须拆卸， 若需挪动或搬运，也可以做到"落地出光"，降低操作和调试的难度，方便了操作。
2、 稳定的光学系统
一般激光器经过颠簸的运输或搬运后，难于保证其继续可靠稳定的 工作,本实用新型加装了拉簧等减震部件，加装冷却水，减弱温度对光 学的影响。
3、 适宜不同温度环境
泵浦头的核心部件加装隔热体，与外界隔热，减小环境温度对其影 响，光学系统整体封闭，内充氮气保护，隔绝了有害气体与水蒸气的 侵蚀。
4、 自动监控、运行安全
本实用新型设有循环水的水温监控、光纤耦合系统温度监控、保护气监控 和开关机顺序监控，以保障整个系统自动联锁并且安全无误地运行。
本实用新型整个系统设计科学、合理，完满地解决了目前通用的大功率激 光器不宜在现场加工较大的设备，又很难利用光纤传导的问题。本实用新型性 能齐全，结构简单，操作方便，不用拆卸，大大提高了工作效率；自动监控运 行的相关参数，安全性强并具有自动联锁停车功能，实用性较强，使激光的实 际应用技术又提高了一步。本实用新型适用于激光器生产制造行业。
图1是本实用新型外形结构示意图。
图2是本实用新型底盘盒俯视结构示意图。
图3是图2向前旋转90。底盘盒下端面结构示意图。
图4是图2的A—A剖视示意图。
图5是图2的I局部放大示意图。
图6是图5的侧视结构示意图。图7是图6的B—B剖视示意图。
图8是本实用新型底盘盒顶盖结构示意图。
具体实施方式
实施例
适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统，包括光学装置、箱体20 及装在箱体20内的激光器；激光器包括底盘盒3、泵浦头l、减震体8、隔热体 2、镜框4、镜片座5;底盘盒3采用不易发生形变、热膨胀率低、易于加工、 密度小的表面阳极化的9mm板材铝合金， 一次车铣加工成型，避免后续 加工产生应力。底盘盒3的下端面的两端分别设有减震体8，在底盘盒3的中 间部位设有聚四氟乙烯隔热体2，它的上面设有成品件泵浦头1，聚四氟乙烯 隔热体2强度较差，为了能够连接泵浦头1与底盘盒3，在聚四氟乙烯隔 热体2的四个端角位置上安装四个航空钢丝螺套钉，用螺套钉将聚四氟 乙烯隔热体2固定到底盘盒3上，再用螺钉将泵浦头1固定到聚四氟乙烯 隔热体2上，泵浦头1与底盘盒3的底面就固定连接在一起了。底盘盒(3)位 于箱体20的中部并与箱体20固定连接，箱体20的上部装设有显示屏21，箱体 20的侧面设置有光纤挂钩27。
镜片座5位于泵浦头1的一侧，固定在底盘盒3的底面上，镜框4与镜片 座5在对应的位置上分别设置有四个拉簧孔，四个拉簧孔内分别装设四个拉簧 10。镜框4与镜片座5通过拉簧10紧固连接，镜框4和镜片座5的中心分别设 置有镜片孔11和通光孔12，镜片孔11的内部设有卡台13，在卡台13的前侧 装设一挡环15，在挡环15的前侧装设挡圈17，挡圈17通过螺纹与镜片孔11 的内壁转动连接；旋拧挡圈17，压紧挡环15，挡环15将镜片16牢牢压在卡台 13上。在镜框4的旁侧面设有冷却水进口 18和出口 19，在镜框4的内部设有 冷却水道14，冷却水道14的两端分别与冷却水进口 18和出口 19相连通，冷却 水进口 18和出口 19与外接冷却水接头连接。在安装了镜片16的镜框4设有冷 却水道，因为冷却水道中流淌的恒温冷却水带走了多余的热量，从而保证镜片 16、镜框4和镜片座5处于热平衡状态,从而可以除去激光在光学镜片16上产生 的热量，减小因热量引起的镜片16的微小变形，也减弱镜片16的热量传输给 镜片座5而引起镜片座5的变形。
镜片座5的另 一侧设有耦合镜6，与耦合镜6折射光线相对的底盘盒3的正 面板上设有光纤头22，光纤头22与底盘盒3固定连接，光纤头22的前端装设 有光纤接头7，光纤接头7的两旁分别设有光纤头冷却水进、出口24和25。光纤头22内设有冷却通道26，并有温度变送器29实时监控。光纤头22经光纤接 头7与光纤28的一端固定连接，光纤28的另一端与现场工作的激光加工头固 定连接。底盘盒3顶部设置有顶盖9，底盘盒3与顶盖9之间设有密封胶圈，底 盘盒3内充有氮气做为保护气体。所有的光学器件安装在底盘盒3内后，将顶 盖安装上。底盘盒3和顶盖9之间，设置有密封胶圈，以保证其的密封性。
光纤头调整旋钮23位于底盘盒3的正面板上，并与底盘盒3固定连接，箱 体20的侧面设置有光纤挂钩27，工作之后或移动搬迁，无须拆卸，只需将光纤 28有序的盘巻，挂在挂钩27上。
权利要求1、适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统，包括光学装置、箱体(20)及装在箱体(20)内的激光器；所述激光器包括底盘盒(3)、泵浦头(1)、减震体(8)、隔热体(2)、镜框(4)、镜片座(5)，其特征在于所述底盘盒(3)的下端面的两端分别设置有减震体(8)，在底盘盒(3)底面的中间部位装设有隔热体(2)，隔热体(2)与底盘盒(3)的底面固定连接，隔热体(2)的上面设置有成品件泵浦头(1)，泵浦头(1)经过隔热体(2)与底盘盒(3)的底面固定连接；所述的光学装置包括光纤头(22)、光纤头调整旋钮(23)、光纤接头(7)、光纤(28)；光纤头(22)位于与耦合镜(6)折射光线相对的底盘盒(3)正面板的背面部位上并与底盘盒(3)固定连接，光纤头(22)上装设有光纤接头(7)，光纤接头(7)的两旁分别设有光纤头冷却水进、出口(24)和(25)；光纤头(22)内设有冷却通道(26)，冷却通道(26)的两端分别与光纤头冷却水进、出口(24)和(25)相连通；光纤头(22)与光纤(28)的一端固定连接，光纤(28)的另一端与现场工作的激光加工头固定连接。
2、 根据权利要求1所述的适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统， 其特征在于光纤头调整旋钮(23)位于底盘盒(3)的正面，并与底盘盒(3) 固定连接，底盘盒(3)位于箱体(20)的中部并与箱体(20)固定连接，箱体(20)的上部装设有显示屏(21)，箱体(20)的侧面设置有光纤挂钩(27)。
3、 根据权利要求1所述的适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统， 其特征在于上述光纤头(22)装设有温度变送器(29)。
4、 根据权利要求1所述的适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统， 其特征在于上述底盘盒(3)顶部设置有顶盖(9)，底盘盒(3)与顶盖(9) 之间设有密封胶圈，底盘盒(3)内充有保护气体。
专利摘要适合移动式加工全固态大功率激光器的光学系统的底盘盒下端面的两端分别设置有减震体，在底盘盒底面的中间部位装设有隔热体，隔热体的上面设置有成品件泵浦头，泵浦头的一侧设置有镜片座，镜框与镜片座通过拉簧紧固连接，在镜框的旁侧面设有冷却水进口和出口，在镜框的内部设置有冷却水道。光纤头位于底盘盒正面板的背面部位上，光纤头上装设有光纤接头，光纤头内设有冷却通道，光纤头与光纤的一端固定连接，光纤的另一端与现场工作的激光加工头固定连接。本实用新型设计科学、结构简单，性能齐全，操作方便，不用拆卸，大大提高了工作效率；自动监控运行的相关参数，安全性强并具有自动联锁停车功能，适用于激光器生产制造行业。
文档编号B23K26/00GK201142511SQ200720185200
公开日2008年10月29日 申请日期2007年12月26日 优先权日2007年12月26日
发明者藐 孙, 张春杰, 江 德 申请人:沈阳大陆激光柔性制造技术有限公司