УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ Российский патент 2000 года по МПК B23K26/00 F16P1/06 A61F9/06 B23K9/32 

Настоящее изобретение относится к устройству обработки лазерным лучом, в котором подвод лазерного луча к обрабатываемой заготовке осуществляется с помощью оптических волокон.

В устройстве обработки лазерным лучом, где лазерный луч, генерируемый с помощью лазера, вводится в рабочее помещение через оптические волокна для того, чтобы проводить обработку, такую как резка и сварка, необходимо сфокусировать лазерный луч точно в заданное время на заготовку (US 4443684, B 23 K 26/00, 17.04.84).

Лазерный луч имеет большую энергию, поэтому необходимо строго соблюдать меры предосторожности. Таким образом, лазерную горелку (или лазерный резак) обычно перемещают с помощью автоматического устройства, сохраняя расстояние до заготовки, которую будут обрабатывать. Кроме того, безопасность станет более высокой, если лазерный луч будет выходить из лазерной горелки только тогда, когда рабочий точно наденет защитную маску.

В случае перемещения лазерной горелки с сохранением заданного расстояния до заготовки при помощи автоматического устройства, устройство становится большим, сложным и дорогим. Кроме того, устройство становится трудным в обращении и имеет очень низкую эффективность при обработке малого количества заготовок.

Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид защитной маски в устройстве обработки лазерным лучом согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 изображает общий вид первого варианта осуществления устройства обработки лазерным лучом согласно настоящему изобретению;
фиг. 3 изображает схему соединений первого варианта осуществления (фиг. 2);
фиг. 4 изображает схему соединений второго варианта осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 5 изображает схему соединений третьего варианта осуществления настоящего изобретения.

Задача настоящего изобретения заключается в выполнении устройства обработки лазерным лучом, которое позволяет безопасно и легко проводить обработку заготовки. Согласно настоящему изобретению выполнено устройство обработки лазерным лучом, содержащее:
лазер для генерации лазерного луча;
оптические волокна, подсоединенные к лазеру, для подвода лазерного луча;
лазерную горелку, которая содержит трубку, которая имеет конусное сопло на переднем конце, причем выходной конец оптических волокон предусмотрен в трубке для того, чтобы лазерный луч, выходящий из выходного конца, фокусировался в непосредственной близости от конца конусного сопла;
средство, проводящее ток, для подвода электрического тока к заготовке;
защитную маску, которая имеет экран для защиты лица, которую надевает рабочий; и
пусковой выключатель, который соединен с лазером, причем пусковой выключатель замыкается тогда, когда рабочий надевает защитную маску и когда конец конусного сопла и средство, проводящее ток, находятся в контакте с заготовкой, чтобы подавать электрический ток в лазер из источника мощности для генерации лазера.

Когда рабочий правильно надевает защитную маску и когда конец лазерной горелки находится в контакте с заготовкой, автоматически генерируется лазерный луч, облегчая таким образом работу и гарантируя защиту от неожиданного попадания лазерного луча.

На фиг. 1 изображен один вариант осуществления сварочной защитной маски 1 согласно настоящему изобретению.

Защитная маска 1 содержит зацепляющийся обруч 2, который можно зацепить поверх головы рабочего, полоску 3 для приостановки работы, которая составляет единое целое с зацепляющимся обручем 2, и экран 5 для защиты лица, который поворачивается относительно центров поворота 4, находящихся в зацепляющемся обруче 2 для того, чтобы закрыть верхнюю часть головы рабочего.

На передней поверхности экрана 5 для защиты лица предусмотрено смотровое окошко 6, и верхний край открывающегося экрана 7 для защиты глаз поворачивается над смотровым окошком 6 для глаз относительно центров поворота 8. Оттяжная пружина 9 устанавливается между стороной экрана 7 для защиты глаз и передней поверхностью экрана 7 для защиты глаз немного ниже центра поворота 8. В случае, если экран 7 для защиты глаз полностью открыт или закрыт, то с помощью оттяжной пружины 9 упруго поддерживается полностью открытое или закрытое состояние экрана 7 для защиты глаз.

На нижней поверхности посередине полосы 3 для приостановки работы установлен кнопочный предварительный выключатель 10. Когда рабочий надевает полосу 3 для приостановки работы, предварительный выключатель 10 переходит в нажатое и замкнутое состояние с помощью верхней части его головы. Позади одного из центров поворота 4 устанавливается первый пусковой выключатель 11, который имеет наклонную часть 11а. Когда экран 5 для защиты глаз поворачивается вверх относительно центра поворота 4, то на наклонную часть 11a первого пускового выключателя 11 нажимает боковой конец 5a экрана 5 для защиты лица, и первый пусковой выключатель 11 размыкается. Когда экран 5 для защиты лица опускают вниз для того, чтобы закрыть лицо рабочего, наклонная часть 11a выступает, поскольку она находится не в нажатом состоянии, и контакты первого пускового выключателя 11a замыкаются.

На внутренней стороне боковой стенки глазного окошка 6 установлен второй пусковой выключатель 12, который содержит микровыключатель. Когда экран 7 для защиты глаз открывают вверх, он отходит от рабочей выступающей части 12a второго пускового выключателя 12, и второй пусковой выключатель 12 размыкается. Когда экран 7 для защиты глаз закрыт, рабочая выступающая часть 12a находится в нажатом положении, и второй пусковой выключатель 12 находится в замкнутом положении.

Предварительный выключатель 10, первый пусковой выключатель 11 и второй пусковой выключатель 12 соединены последовательно и находятся в замкнутом положении перед подготовкой операции сварки. Подробности этой работы описаны ниже.

На фиг. 2 изображен общий вид первого варианта осуществления устройства обработки лазерным лучом согласно настоящему изобретению, которое содержит защитную маску 1, и на фиг. 3 изображена схема соединений первого варианта осуществления.

Позицией 13 на фиг. 2 и 3 обозначена лазерная горелка, в которой конусное сопло 16 выполнено в передней части трубки 15, в которой предусмотрена собирательная линза 14, при этом рукоятка 17 расположена перпендикулярно оси трубки 15. В заднем конце трубки 15 вставлена гибкая трубка 18. В гибкой трубе 18 находятся оптические волокна 20, выходящие из лазера 19, и цепь 22 управления, выходящая из источника 21 управления мощности лазерного излучения. Выходящий конец 20a для оптических волокон 20 позиционируется справа позади собирательных линз 14 в трубке 15. Конец 22a цепи 22 управления подсоединяется к трубке 15.

В конце вывода 23 из выходной контактной точки 10a предварительного выключателя 10 защитной маски 1 предусмотрен проводящий зажим 25, который может удерживать металлическую заготовку 24.

Предварительный выключатель 10, первый пусковой выключатель 11 и второй пусковой выключатель 12 соединены с выводом последовательно, и входная контактная точка 12a второго пускового выключателя 12 подсоединена к источнику 21 управления мощностью лазерного излучения и через вывод 27.

Ниже описывается работа этого варианта осуществления.

После того, как заготовку 24 зажали с помощью проводящего зажима 25, рабочий надевает защитную маску 1, и предварительный выключатель 10 замыкается при помощи верхней части головы рабочего. Затем экран 5 для защиты лица и экран 7 для защиты глаз опускают вниз для того, чтобы выключатели 10, 11 и 12 были замкнуты и подсоединены к источнику управления мощностью лазерного излучения через вывод 27. Конец конусного сопла 16 трубки 16 лазерной горелки 13 приводится в контакт со сварочной частью заготовки 24. Для источника 21 управления мощностью лазерного излучения образуется цепь, и электрический ток подводится к лазеру 19, который таким образом приводится в действие для того, чтобы генерировать лазерный луч.

Лазерный луч выходит из конца 20a оптических волокон 20 и фокусируется на часть заготовки 24, которую необходимо сварить. Лазерную горелку 13 перемещают по заготовке 24, таким образом обеспечивая легкую и безопасную сварку.

Без установки предварительного выключателя 10 для образования цепи для источника управления мощностью лазерного излучения на полоске 3 для приостановки работы защитной маски 1, предварительный выключатель 10 можно установить в рукоятке 17 лазерной горелки 13 или в положении, удаленном от защитной маски 1.

Во втором варианте осуществления, как показано на фиг. 4, защитная маска 1 не имеет предварительного выключателя в середине нижней поверхности полосы 3 приостановки, как показано на фиг. 2 и 3, но предварительный выключатель 28 спускового типа установлен на рукоятке 17 лазерной горелки 13. На фиг. 4 те же самые позиции соответствуют тем же самым элементам на фиг. 2 и 3 и их описание опущено. Проводящий зажим 25 и первый пусковой выключатель 11 подсоединены через предварительный выключатель 28 спускового типа на рукоятке 17. Другие элементы подобны тем, которые изображены на фиг. 2 и 3. По сравнению с предварительным выключателем 10, установленным на полоске 3 для приостановки работы защитной маски 1, предварительный выключатель 28 спускового типа может уверенно работать, и если работа не началась, лазер 19 не будет работать, повышая таким образом безопасность.

В предыдущих вариантах осуществления первый пусковой выключатель 11, который срабатывает при закрывании экрана 5 для защиты лица, и второй пусковой выключатель 12, который срабатывает при закрывании экрана 7 для защиты глаз, соединяются последовательно для генерации лазерного луча, но можно выполнить и один выключатель.

В третьем варианте осуществления выключатели 10, 11 и 12, расположенные в защитной маске 1, можно подсоединить к источнику 21 управления мощностью лазерного излучения беспроволочным способом без вывода 27, как показано на фиг. 5. Предусмотрены радиопередатчик 29 в выводе 26 для подсоединения выключателей 10, 11 и 12 защитной маски 1 и радиоприемник 30 для приема радиоволн из радиопередатчика 29 в выводе 23 для подсоединения проводящего зажима 25 в источнике 21 управления мощностью лазерного излучения. Остальное остается таким же, как и на фиг. 3. Таким образом, в отсутствие проволочного подсоединения увеличивается эффективность работы.

Предыдущее рассмотрение относится только к вариантам осуществления изобретения. Различные модификации и изменения могут быть выполнены с помощью специалистов без отклонения от объема формулы изобретения.

Изобретение относится к устройству обработки лазерным лучом, в котором подвод лазерного луча к обрабатываемой заготовке осуществляется с помощью оптических волокон. Защитная маска имеет экран для защиты лица и экран для защиты глаз для обеспечения безопасности в случае, когда рабочий обрабатывает заготовку с помощью лазерного луча. Пусковые выключатели предусмотрены в маске и замыкаются, когда рабочий надевает маску. Лазерная горелка, зажим, проводящий ток, и лазер соединены последовательно. Когда заготовка находится в контакте с концом конусного сопла лазерной горелки и зажимом, проводящим ток, электрический ток подводится от источника питания к лазеру, который начинает работать. Таким образом предотвращается несчастный случай от прямого воздействия на человека лазерного луча вследствие непредвиденной электрической проводимости. 9 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство обработки лазерным лучом, содержащее лазер для генерации лазерного луча, лазерную горелку и оптические волокна, подсоединенные к лазеру для подвода лазерного луча к лазерной горелке, отличающееся тем, что лазерная горелка состоит из трубки с конусным соплом на переднем конце, выходной конец оптических волокон расположен в трубке с возможностью фокусирования лазерного луча, выходящего из выходного конца, в непосредственной близости от конца конусного сопла, при этом устройство снабжено средством для подвода электрического тока к заготовке, защитной маской с экраном для защиты лица рабочего и с пусковым выключателем, подсоединенным к лазеру для подвода к нему тока от источника питания и выполненным с возможностью замыкания, когда рабочий опускает экран для защиты лица и когда конец конусного сопла и средство для подвода электрического тока к заготовке находятся в контакте с заготовкой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит линзу, установленную в трубке лазерной горелки перед выходным концом оптических волокон с возможностью фокусирования лазерного луча, выходящего из выходного конца, в непосредственной близости от конца конусного сопла. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для подвода тока к заготовке выполнено в виде проводящего зажима. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пусковой выключатель выполнен с возможностью размыкания при повороте вверх экрана для защиты лица и замыкания при повороте вниз этого экрана. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что экран для защиты лица снабжен экраном для защиты глаз и дополнительным пусковым выключателем, расположенным рядом с экраном для защиты глаз и выполненным с возможностью размыкания при повороте вверх экрана для защиты глаз и замыкания при повороте этого вниз. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пусковой выключатель и дополнительный пусковой выключатель соединены последовательно. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено предварительным выключателем, установленным между средством для подвода тока к заготовке и лазером. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что предварительный выключатель установлен в защитной маске и выполнен с возможностью замыкания, когда рабочий надевает маску. 9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что предварительный выключатель выполнен в виде выключателя спускового типа и установлен на рукоятке, которой снабжена лазерная горелка. 10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что оно снабжено радиопередатчиком, установленным в цепи для соединения выключателей защитной маски, и радиоприемником для приема радиоволн из радиопередатчика, установленным в цепи для соединения средства для подвода электрического тока и лазера.