專利名稱：固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體激光器激光頭的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國綜合國力和整體工業(yè)水平的提高，我國加工制造業(yè)正逐步從粗放型、高能耗、低附加值模式向循環(huán)經(jīng)濟(jì)、高附加值、高精度化轉(zhuǎn)型。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，淘汰落后產(chǎn)能和進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)勢(shì)在必行。使用先進(jìn)加工設(shè)備和加工工藝是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要選擇。激光加工設(shè)備是激光、光學(xué)、機(jī)械、電子、軟件和工業(yè)自動(dòng)化高度集成的產(chǎn)物。該行業(yè)產(chǎn)品品種眾多、性能優(yōu)異、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，已經(jīng)成為一個(gè)迅速發(fā)展的重要行業(yè)。激光被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是用于金屬的焊接、切割、打孔、標(biāo)記、快速成型以及表面 處理等方面。當(dāng)前的激光加工設(shè)備最廣泛使用的激光光源一般有兩種。第一種是氣體激光器，即二氧化碳(CO2)激光器，其激光波長(zhǎng)是10. 6微米。第二種是固體激光器，即Nd: YAG (Nd = Y3Al5O12，摻釹釔鋁石榴石)激光器，其激光波長(zhǎng)是I. 064微米。固體激光器由于結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格相對(duì)低廉、加工效果優(yōu)異，在激光加工設(shè)備中占有相當(dāng)大的比重。如圖3所示，考慮到成本和維修時(shí)拆卸方便，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的固體激光器的激光頭封裝結(jié)構(gòu)往往采用非密封結(jié)構(gòu)，封裝底板31采用鋁型材，而封裝蓋板32則采用簡(jiǎn)易的U型鈑金件,使用鐵材料，左側(cè)板33和右側(cè)板34所使用材料一般為鋁型材；后側(cè)板35和前側(cè)板36所使用材料一般為鋁。封裝的時(shí)候，用螺絲將左側(cè)板33和右側(cè)板34安裝在底板31上，然后將后側(cè)板35和前側(cè)板36安裝到底板31上，并盡量和左側(cè)板33、右側(cè)板34充分接觸，最后蓋上封裝蓋板32。這就是一般工業(yè)固體激光器激光頭的封裝方式，底板31、左側(cè)板33、右側(cè)板34、后側(cè)板35和前側(cè)板36在互相接觸的地方為非密封結(jié)構(gòu)，封裝蓋板32是由簡(jiǎn)單的鈑金件構(gòu)成，鈑金件容易變形，根本無法密封固體激光器。相對(duì)固體激光器應(yīng)用要求來說，工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)地條件往往非常惡劣。尤其在激光切割和激光焊接加工的時(shí)候，都要伴隨產(chǎn)生材料飛濺、材料粉塵和有毒氣體。對(duì)非密封結(jié)構(gòu)的激光頭來說，這些材料飛濺、材料粉塵和有毒氣體對(duì)激光光路和激光光學(xué)都是潛在的致命危險(xiǎn)。它們往往會(huì)進(jìn)入激光頭內(nèi)污染激光頭內(nèi)的激光光學(xué)兀件，進(jìn)而破壞激光光束的光束質(zhì)量從而大大降低加工質(zhì)量；又或者是直接破壞激光光學(xué)元件，嚴(yán)重的時(shí)候甚至不出激光。顯然，非密封結(jié)構(gòu)的激光頭是不適合用于封裝大功率固體激光器，更不適合應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的，因而有必要將激光頭設(shè)計(jì)成密封結(jié)構(gòu)的。如圖4所示，科研用的固體激光器激光頭絕大部分是密封結(jié)構(gòu)的，這種激光頭密封結(jié)構(gòu)一般由兩部分組成，包括腔體41和上蓋板42，腔體41與上蓋板42接觸的地方設(shè)計(jì)成密封結(jié)構(gòu)，從而能滿足固體激光器密封性的要求。但是，腔體41往往是由模具鑄出來，然后再加工而成的，這種用模具鑄出來再加工的腔體41的經(jīng)濟(jì)成本比較大。進(jìn)一步,考慮到密封性要求,水路和高壓電線從激光頭外轉(zhuǎn)接進(jìn)激光頭內(nèi)的時(shí)候也應(yīng)滿足密封性的要求。但是，在傳統(tǒng)的工業(yè)固體激光器中，經(jīng)常是在后側(cè)板上直接挖出孔，讓高壓電線和水路直接通過，這顯然不能滿足激光頭密封性的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)存在密封性嚴(yán)重不足和科研用固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)成本高的問題，本發(fā)明提供了一種固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，該激光頭封裝結(jié)構(gòu)兼顧了固體激光器封裝結(jié)構(gòu)密封性和經(jīng)濟(jì)性的要求。為了解決上述問題，本發(fā)明由以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。一種固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，所述的封裝結(jié)構(gòu)主要由底板、蓋板、前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板互相密封連接組成，其特征在于所述底板、上蓋板、前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板在互相密封連接處設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有密封材料用于密封連接。所述的左側(cè)板、右側(cè)板、后側(cè)板、前側(cè)板與蓋板或底板互相密封連接處的凹槽形成一個(gè)環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封材料用于密封連接。 所述的后側(cè)板、前側(cè)板與左側(cè)板、右側(cè)板、底板或蓋板互相密封連接處的凹槽形成一個(gè)U字形凹槽，U字形凹槽內(nèi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的U字形密封材料用于密封連接。所述的左側(cè)板、右側(cè)板與底板或蓋板互相密封連接處的凹槽為直線凹槽，直線凹槽內(nèi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的直線密封材料用于密封連接。所述的后側(cè)板還設(shè)有用于接通冷卻水和高壓電線的密封轉(zhuǎn)接板。所述的密封轉(zhuǎn)接板設(shè)有接通冷卻水水路的孔，孔與水路之間密封連接，密封轉(zhuǎn)接板還設(shè)有接通高壓電線的孔，孔與高壓電線之間密封連接，密封轉(zhuǎn)接板與后側(cè)板之間設(shè)有密封圈密封連接。所述的前側(cè)板還設(shè)有激光輸出窗口。所述的激光輸出窗口設(shè)有激光輸出通孔，激光輸出通孔與設(shè)于前側(cè)板上的激光輸出通孔同心，前側(cè)板上的激光輸出通孔上設(shè)有光學(xué)玻璃，在光學(xué)玻璃與前側(cè)板上的激光輸出通孔之間設(shè)有密封圈密封連接。所述的密封材料為乳膠條。本發(fā)明的有益效果在于，封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅滿足了固體激光器激光頭密封性的要求，而且降低了成本，滿足經(jīng)濟(jì)上的要求。


圖I為本發(fā)明固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)的分解簡(jiǎn)化示意2為本發(fā)明固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)的組裝后示意3為現(xiàn)有工業(yè)固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化示意4為現(xiàn)有科研用固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意5為本發(fā)明前側(cè)板未附激光輸出窗口的簡(jiǎn)化不意6為本發(fā)明右側(cè)板的簡(jiǎn)化示意7為本發(fā)明底板的簡(jiǎn)化示意8為本發(fā)明蓋板的簡(jiǎn)化示意9為本發(fā)明前側(cè)板上的激光輸出窗口的分解簡(jiǎn)化示意10為本發(fā)明后側(cè)板上的密封轉(zhuǎn)接板的分解簡(jiǎn)化示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖I所示的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)的分解簡(jiǎn)化示意圖。該固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)包括底板11、蓋板12、左側(cè)板13、右側(cè)板14、后側(cè)板15、前側(cè)板17，后側(cè)板上的密封轉(zhuǎn)接板16和前側(cè)板上的激光輸出窗口 18。本發(fā)明還包括底板密封材料112、底板密封材料113、后側(cè)板密封材料152、前側(cè)板密封材料172和蓋板密封材料122。如圖7所示，底板11左、右兩側(cè)開有直線凹槽114、115，如圖5所示，后側(cè)板15和前側(cè)板17在與底板11、左側(cè)板13、右側(cè)板14互相密封連接處設(shè)有凹槽174，凹槽174連在一起形成一個(gè)U字形凹槽。左側(cè)板13、右側(cè)板14、后側(cè)板15、前側(cè)板17與蓋板12互相密封連接處均設(shè)有一條直線凹槽，四條凹槽連在一起形成一個(gè)環(huán)形凹槽。封裝的時(shí)候，將底板密封材料112和底板密封材料113分別裝在底板11的左側(cè)凹槽114和右側(cè)凹槽115的上，然后將左側(cè)板13和右 側(cè)板14底邊的沉孔與底板11左、右側(cè)的螺紋孔對(duì)齊，鎖緊螺絲互相密封連接。將后側(cè)板密封材料152和前側(cè)板密封材料172分別裝在后側(cè)板15和前側(cè)板17的凹槽174上，然后將后側(cè)板15和前側(cè)板17的沉孔與底板11、左側(cè)板13、右側(cè)板14的螺紋孔對(duì)齊，鎖緊螺絲互相密封連接。將蓋板密封材料122裝在由左側(cè)板13、右側(cè)板14、后側(cè)板15、前側(cè)板17組成的環(huán)形凹槽里，將蓋板12上的沉孔與左側(cè)板13、右側(cè)板14、后側(cè)板15、前側(cè)板17的螺紋孔對(duì)齊，鎖緊螺絲互相密封連接。將后側(cè)板15上的密封轉(zhuǎn)接板16安裝在后側(cè)板15上，用于轉(zhuǎn)接冷卻水和通過高壓電線。將前側(cè)板上的激光輸出窗口 18安裝在前側(cè)板17上，用于輸出激光。圖2是本實(shí)施例中，固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化示意圖，按照上述封裝的步驟，將六個(gè)分離的板組合在一起，就形成如圖2所示完整的激光頭封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明密封材料所使用的材料可選擇為乳膠條，填充在六個(gè)板互相密封連接處的凹槽內(nèi)。請(qǐng)結(jié)合圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示的后續(xù)幾張簡(jiǎn)化示意圖，將更進(jìn)一步地說明該封裝結(jié)構(gòu)中某些板的結(jié)構(gòu)，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖5所示本實(shí)施例中激光頭封裝結(jié)構(gòu)前側(cè)板17的簡(jiǎn)化示意圖，本示意圖中未附激光輸出窗口 18，該示意圖只用來展示封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，并不涉及封裝結(jié)構(gòu)的其它功能。由于后側(cè)板15的封裝方式與前側(cè)板17的封裝方式完全相同，因而圖5也是前側(cè)板15的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。前側(cè)板17與蓋板12接觸的地方開有一條直線凹槽173，在凹槽173的兩端各有一段彎曲的凹槽，后側(cè)板15、前側(cè)板17并與左側(cè)板13和右側(cè)板14上的凹槽連接在一起，形成一個(gè)環(huán)形的凹槽。前側(cè)板17與左側(cè)板13、右側(cè)板14和底板11互相密封連接處設(shè)有一條U形凹槽174，封裝的時(shí)候，將密封材料172安裝在U形凹槽174里，直線凹槽173和U形凹槽174并不是連接在一起的，而是錯(cuò)開I 3毫米的距離。如圖6所示本實(shí)施例中激光頭封裝結(jié)構(gòu)右側(cè)板14的簡(jiǎn)化示意圖，該示意圖只用來展示封裝結(jié)構(gòu)的示意圖，并不涉及封裝結(jié)構(gòu)的其它功能。由于右側(cè)板14的封裝方式于左側(cè)板13的封裝方式完全相同，因而圖6也是左側(cè)板13的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。右側(cè)板14與蓋板12接觸的地方開有一條直線凹槽142，右側(cè)板14、左側(cè)板13與前側(cè)板17和后側(cè)板15上的凹槽連接在一起，形成一個(gè)環(huán)形的凹槽。如圖7所示本實(shí)施例中激光頭封裝結(jié)構(gòu)底板11的簡(jiǎn)化示意圖。底板11的左側(cè)開有一條直線凹槽114，右側(cè)開有一條直線凹槽115。封裝的時(shí)候，將密封材料112和密封材料115分別安裝到直線凹槽114和直線凹槽115里。如圖8所示本實(shí)施例中激光頭封裝結(jié)構(gòu)蓋板12的簡(jiǎn)化示意圖。將左側(cè)板13、右側(cè)板14、后側(cè)板15和前側(cè)板17安裝到底板11后，將密封材料122安裝到由左側(cè)板13、右側(cè)板14、后側(cè)板15和前側(cè)板17形成的環(huán)形凹槽里，蓋上蓋板12，鎖上螺絲互相密封連接，即完成激光頭的封裝。雖然圖5、圖6、圖7描述了本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)里凹槽的分布方式，但具有機(jī)械領(lǐng)域知識(shí)的人員仍然可以輕易改變凹槽的分布方式，從而獲得密封的效果。比如，可以把左側(cè)板13、右側(cè)板14、后側(cè)板15、前側(cè)板17與底板11互相密封連接處設(shè)計(jì)成一個(gè)環(huán)形的凹槽，后側(cè)板15、前側(cè)板17與左側(cè)板13、右側(cè)板14互相密封連接處設(shè)計(jì)成直線凹槽，一樣也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。如圖9所示本實(shí)施例中激光頭封裝結(jié)構(gòu)前側(cè)板17上激光輸出窗口 18的分解簡(jiǎn)化示意圖。在前側(cè)板17上開有一個(gè)直徑比光學(xué)玻璃182稍大的沉孔177，在沉孔177內(nèi)開有 環(huán)形凹槽176，環(huán)形凹槽176其圓心與沉孔177同心，凹槽176的厚度比O形密封圈181的直徑稍小一些，在沉孔177內(nèi)開有一個(gè)激光輸出通孔175，激光輸出通孔175的圓心與沉孔177同心，激光從該通孔輸出。前側(cè)板17上開有四個(gè)螺紋孔，用來固定激光輸出窗口 18，激光輸出窗口 18上開有四個(gè)沉孔和一個(gè)直徑比光學(xué)玻璃182稍小的激光輸出通孔183，激光從該激光輸出通孔183輸出，激光輸出窗口 18上的激光輸出通孔183與前側(cè)板上的激光輸出通孔175同心。封裝的時(shí)候，將O形密封圈181安裝到環(huán)形凹槽176里，然后放入光學(xué)玻璃182，最后將激光輸出窗口 18的四個(gè)沉孔與前側(cè)板17上螺紋孔對(duì)齊，鎖上螺絲互相密封連接。所述的密封轉(zhuǎn)接板設(shè)有接通冷卻水水路的孔，孔與水路之間密封連接，密封轉(zhuǎn)接板還設(shè)有接通高壓電線的孔，孔與高壓電線之間密封連接，密封轉(zhuǎn)接板與后側(cè)板之間設(shè)有密封圈密封連接。如圖10所示本實(shí)施例中激光頭封裝結(jié)構(gòu)后側(cè)板上的轉(zhuǎn)接板分解簡(jiǎn)化示意圖。密封轉(zhuǎn)接板16上開有四個(gè)沉孔，用于將密封轉(zhuǎn)接板16固定到后側(cè)板15上。轉(zhuǎn)接板16上有一圓形的凸臺(tái)，凸臺(tái)與密封轉(zhuǎn)接板16同心。凸臺(tái)上開有兩個(gè)等直徑的螺紋通孔161和兩個(gè)等直徑的通孔162，兩個(gè)螺紋通孔161和兩個(gè)通孔162呈十字分布。螺紋通孔161的兩端用于螺設(shè)安裝兩個(gè)接通冷卻水水路的水嘴164。螺紋孔161的長(zhǎng)度為兩倍于水嘴164上的螺紋長(zhǎng)度。通孔162用于通過高壓電線。凸臺(tái)外面開有一個(gè)環(huán)形凹槽163，用于安裝O形密封圈165，凹槽163的深度比O形密封圈165的直徑稍小。安裝的時(shí)候，將四個(gè)水嘴164纏上生料帶或者是環(huán)氧樹脂膠，安裝到兩個(gè)螺紋通孔161的兩端上形成密封連接，將O形密封圈165安裝到環(huán)形凹槽163上，將密封轉(zhuǎn)接板16四個(gè)沉孔與后側(cè)板15上的四個(gè)螺紋孔對(duì)齊，鎖上螺絲形成密封連接。將高壓電線通過通孔162后，用膠槍填補(bǔ)縫隙形成密封連接。
權(quán)利要求
1.ー種固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，所述的封裝結(jié)構(gòu)主要由底板、蓋板、前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板互相密封連接組成，其特征在于所述底板、上蓋板、前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板在互相密封連接處設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有密封材料用于密封連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的左側(cè)板、右側(cè)板、后側(cè)板、前側(cè)板與蓋板或底板互相密封連接處的凹槽形成ー個(gè)環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的環(huán)形密封材料用于密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的后側(cè)板、前側(cè)板與左側(cè)板、右側(cè)板、底板或蓋板互相密封連接處的凹槽形成ー個(gè)U字形凹槽，U字形凹槽內(nèi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的U字形密封材料用于密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的左側(cè)板、右側(cè)板與底板或蓋板互相密封連接處的凹槽為直線凹槽，直線凹槽內(nèi)設(shè)有對(duì)應(yīng)的直線密封材料用于密封連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的后側(cè)板還設(shè)有用于接通冷卻水和高壓電線的密封轉(zhuǎn)接板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的密封轉(zhuǎn)接板設(shè)有接通冷卻水水路的孔，孔與水路之間密封連接，密封轉(zhuǎn)接板還設(shè)有接通高壓電線的孔，孔與高壓電線之間密封連接，密封轉(zhuǎn)接板與后側(cè)板之間設(shè)有密封圈密封連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的前側(cè)板還設(shè)有激光輸出窗ロ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的激光輸出窗ロ設(shè)有激光輸出通孔，激光輸出通孔與設(shè)于前側(cè)板上的激光輸出通孔同心，前側(cè)板上的激光輸出通孔上設(shè)有光學(xué)玻璃，在光學(xué)玻璃與前側(cè)板上的激光輸出通孔之間設(shè)有密封圈密封連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的固體激光器激光頭封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的密封材料為乳膠條。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體激光器激光頭的封裝結(jié)構(gòu)，所述的封裝結(jié)構(gòu)主要由底板、蓋板、前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板互相密封連接組成，其特征在于所述底板、上蓋板、前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板和右側(cè)板在互相密封連接處設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有密封材料用于密封連接。本發(fā)明封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅滿足了固體激光器激光頭密封性的要求，而且降低了成本，滿足經(jīng)濟(jì)上的要求。
文檔編號(hào)H01S3/02GK102780144SQ201110121429
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者何林, 葉紅 申請(qǐng)人:深圳市光大激光科技股份有限公司