CN2108601U

CN2108601U - 激光加工机透镜辅助气体冷却装置

Info

Publication number: CN2108601U
Application number: CN 91233062
Authority: CN
Inventors: 刘强; 段正澄
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1992-07-01

Abstract

一种用于激光加工机透镜辅助气体冷却装置。其构成为，在透镜座外套有一个气体转换套，气体转换套内有通向透镜上方和下方的两路气道，在透镜座和弹性压圈上亦有气体通道出口；利用止位螺钉和联接座操作和控制气体从透镜上或透镜下排出。本实用新型所说的装置，具有结构简单，转换气路方便，可满足不同加工工件和方式的要求，可适用于各类激光加工机。

Description

本实用新型是关于激光加工机聚焦透镜利用辅助气体的新型冷却结构。

在激光加工机床（包含激光切割机，焊接机，打孔划线机，热处理机等）中，由透镜组成的外光路导光系统占有重要地位，透镜的振动和变形将极大地影响光束传输质量，它可导致加工质量下降，甚至无法正常加工。用于工业目的的激光加工机的输出功率通常在500瓦－3000瓦之间，这种高功率的激光束在传输过程中或多或少地会被透镜及反射镜吸收一部分，使其发热，倘若散热冷却条件不佳，透镜和反射镜会出现变形，从而影响光束传输和聚焦质量。

现有技术中的透镜和反射镜的冷却方法几乎都用水来散热冷却。即在透镜和反射镜座的结构上留有循环水道，冷却水进入水道，循环一周，将镜座的热量带走。日本专利JP64－5694公布了一种激光切割机透镜冷却装置，利用辅助气体冷却聚焦透镜。因为激光切割金属件时通常要通入氧气等来提供化学放热反应；切割非金属件时通常要通入惰性气体来保证工作边缘质量。日本此项专利则利用这种辅助气体来冷却透镜，冷却后的辅助气体通过激光头喷嘴喷射在工件上。但是，在激光热处理或激光熔覆时，一般不需要辅助气体，在这种加工方式下，此项专利丧失作用。

本实用新型的目的在于，针对现有技术中的不足，为提高激光束传输质量，设计出一种利用辅助气体冷却的并适用于各类激光加工机的透镜冷却结构装置，使透镜能很快散走热量，自身达到热平衡。并使整个装置结构简单紧凑，透镜调整、更换方便，无须增加运行和推护费用。

本实用新型所述的激光加工机透镜辅助气体冷却装置主要由联接座，透镜座，联接螺帽，导光轴，弹性压圈，止位螺钉，气体转换套，密封圈等组合而成。在导光轴（9）上空套一个联接螺帽（8），由联接螺帽（8）将透镜座（7）与导光轴（9）固接为一体，透镜（4）由弹性压圈（5）和螺纹压圈（6）固定在透镜座（7）内。在透镜座（7）外套有气体转换套（3），由联接座（1）将其压紧。在所说的气体转换套（3）内侧有一圈凹槽（10），该凹槽与进气口（11）相通，在凹槽（10）的上边和下边分别开有一个或一个以上的气道（12），该气道（12）可按圆周分布，在气体转换套（3）一侧安置有一个止位螺钉（13），止位螺钉（13）帽处有密封圈（14），止位螺钉（12）的端部伸入开在透镜座（7）上的腰形槽（15）中。在透镜座（7）上，对应上、下边气道（12）的地方开有一个或一个以上的气体通道（16），在弹性压圈（5）上，对应气体通道（16）的地方开有一个或一个以上的气体出口（17）。在气体转换套（3）的上边和下边与透镜座（7）和联接座（1）的接触面上，以及在透镜座（7）与联接座（1）之间分别有O型密封圈（2）。

本实用新型所述的激光加工机辅助气体冷却装置具有以下效果。在气体转换套及透镜座配合的结构中，设计了若干气体通道孔，并且这些通道是切向的孔，这使得辅助气体沿切线方向压入联接座内或导光轴内，在透镜表面形成涡流，由于含热量较少又比较轻的气体流向涡流中心，这可直接冷却透镜中部，然后将透镜热量带走。这种冷却方式的效率和效果比常规气体冷却方式要好得多。与水冷却相比，巧妙地利用同一根辅助气体管路，节省两根水管（进水管和出水管）以及整套水质处理设备。并能解决多座标激光加工机由于激光聚焦头需要±270°回转，拖带两根冷却水管在聚焦头部绕来缠去的麻烦。

此外，本实用新型所述的装置，可通过简单、方便的转换，将辅助气体控制为在透镜下部流出或向透镜上部流出，这使得可满足不同加工工件的方式和要求，使本装置可适用于各类激光加工机。

附图1，激光加工机透镜辅助气体冷却装置；

附图2a），附图1中A－A向剖视图；

附图2b），附图1中B－B向剖视图；

附图3，气体转换套剖视图。

以下结合附图对本实用新型所述的装置作进一步的描述。附图2，3中给出的是气体转换套与透镜座只能在径向45°范围内相对转动的一种实施例。本实用新型所述的装置其特点就是采用了一个特殊的气体转换套和透镜座结构。当聚焦光头用于激光切割时，可先松开联接座（1），将气体转换套（3）旋转45°，使气体转换套外（或透镜座外）标明的“下端”对准标记位置，当气体转换套旋转到位时，止位螺钉（13）与腰形槽（15）将限制其继续转动。拧紧联接座（1），保持良好的密封状态。此时，经进气口（11）进入的辅助气体只能从凹槽（10）下边的气道（12），并通过透镜座（7）上的气体通道（16）进入透镜（4）下方，辅助气体绕透镜座回旋，将透镜（4）热量带走，从喷嘴喷射在工件上。当不需要辅助气体从喷嘴流出时，可松开联接座（1），将气体转换套（3）旋转45°，使气体转换套外（或透镜座外）标明的“上端”对准标记位置，当气体旋转套旋转到位后，拧紧联接座（1），保持良好密封状态。此时经进气口（11）进入的辅助气体只能从凹槽（10）上边的气道（12），并通过透镜座（7）和弹性压圈（5）上的气体通道（16）和气体出口（17）进入透镜（4）上方，辅助气体绕透镜座回旋，将透镜（4）热量从不密封的导光轴内带走。

在图1中，对应于气体转换套内凹槽（10）的位置，在透镜座（7）的外壁上亦可加工出一槽（18）使减薄此处的壁厚，以起到传热快的功效。

在安置O型密封圈（2）的地方可开设O型密封圈槽（19）。

Claims

1、一种激光加工机透镜辅助气体冷却装置，其特征在于，在透镜座内有固定透镜的弹性压圈和螺纹压圈，在透镜座外套有由联接座压紧的气体转换套；在所说的气体转换套内侧有一圈与进气口相通的凹槽，在该凹槽的上边和下边按圆周分布，分别开有一个或一个以上的气道，在气体转换套的一侧有一个止位螺钉，止位螺钉的端部伸入开在透镜座上的腰形槽中，止位螺钉与气体转换套成密封配合；在所说的透镜座上，对应于上、下边气道的地方开有一个或一个以上的气体通道；在所说的弹性压圈上，对应于气体通道的地方，开有一个或一个以上的气体出口；在所说的气体转换套的上边和下边与透镜座和联接座的接触面上，以及透镜座与联接座之间分别有O型密封圈。