多模块连续光纤激光器、激光加工系统及其机柜的制作方法

多模块连续光纤激光器、激光加工系统及其机柜
【技术领域】
1.本发明实施例涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种多模块连续光纤激光器、激光加工系统及其机柜。


背景技术：

2.近年，随着国家工业发展越来越快，越来越多的光纤激光器厂商开始投入先进技术/充足资金，开发出更多、更高功率的多模块连续光纤激光器。现有激光器的内部的冷却大多还是采用水冷方式，但在激光器在工作环境中，由于受到外部环境温湿度影响，激光器内部的光电模组、控制模块等部件，尤其是靠近冷却模块的部件容易发生结露现象，结露会导致激光器存在出光波动大、功率衰减快等缺陷。
3.为了避免激光器内的结露现象，现有连续光纤激光器系统在开发生产中，更多的依靠激光器自带空调或专门在激光器使用场合外边加装空调房对整个激光器进行降温除湿，以减缓激光器在长期使用过程中波动大、衰减快的缺陷。但也不可避免会使激光器结构趋于复杂，体积也会变得更大，因而占用较大的工作空间。并且，激光器自带空调或激光器工作空间加装空调房的做法也会增加激光器的成本，浪费资源，空调冷却交换所采用含氟利昂及对外排放的气体都会不同程度对环境造成污染。


技术实现要素：

4.本发明实施例旨在提供一种多模块连续光纤激光器、激光加工系统及其机柜，通过在机柜内设置干燥除湿装置，并对机柜进行了密封处理，使干燥除湿装置在密封的机柜内发挥最大的除湿效果，提高干燥除湿装置的除湿效率。
5.本发明实施例解决其技术问题采用以下技术方案：
6.一种全密封设计激光器机柜，包括柜体、设置于柜体内的激光模块和自柜体向外延伸的外设组件，所述柜体上设有至少一个柜门，所述柜门与所述柜体的接合处设置有第一密封装置，所述柜体与所述外设组件的接合处设置有第二密封装置。
7.作为优选方案，所述第一密封装置包括柜门密封圈和至少一锁紧装置，所述锁紧装置通过紧固于所述柜门上并与所述柜体对接，压紧所述柜门密封圈从而形成柜体密封。
8.作为优选方案，所述柜体为多面箱体，所述柜门设置于所述柜体的至少四个侧面上，并与所述柜体为可转动连接。
9.作为优选方案，所述柜体为多面箱体，所述柜门设置于所述柜体的至少一个侧面上，其他面为一体成型板材结构。
10.作为优选方案，所述激光模块堆叠设置于所述柜体内部，当所述柜门全部打开时，所述激光模块自不同方向从柜体内部向外滑动移出。
11.作为优选方案，所述柜体上设有多个收纳开口，所述外设组件自所述收纳开口向外延伸而出，所述第二密封装置设置于所述收纳开口与所述外设组件的接合处，所述第二密封装置为与所述收纳开口适配的密封垫圈或围绕所述收纳开口形成的密封涂层。
12.作为优选方案，所述激光模块之间和/或所述激光模块与所述柜体之间的空隙处设置有至少一个干燥除湿装置，所述干燥除湿装置为非电气化设备。
13.作为优选方案，所述干燥除湿装置内部设有干燥剂，所述干燥剂为氯化钙干燥剂，所述干燥剂的投放量为3.6kg-12kg之间。
14.本发明还提供了一种多模块连续光纤激光器，上述任一方案的全密封设计激光器机柜。
15.本发明还公开了一种激光加工系统，激光器配置在上述任一方案的全密封设计激光器机柜内，所述激光器处于非空调工作环境或无外接除湿设备的工作环境。
16.本发明的有益效果是：通过在机柜的柜门与门框配合的位置设置柜门密封圈进行密封处理，以及在收纳开口处光学部件或电气部件的安装位置处增加密封垫圈或密封涂层的方式进行密封处理。实现了机柜内部环境有可能与外部环境连通的位置处均进行了密封处理目的，从而使机柜内部真正达到了完全密封效果，保证了机柜内的干燥除湿装置处于一个完全密封的环境下工作，使干燥除湿装置在机柜内的密封环境下发挥最大的除湿效果，提高干燥除湿装置的除湿效率。
17.此外，相较于同等除湿量条件下采用空调或加装空调房进行除湿的方式，可以大幅降低激光器工作的能耗，及激光器的研发、制造成本，并且避免了对环境造成污染。
【附图说明】
18.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
19.图1为本发明一实施例的机柜的立体结构示意图。
20.图2为图1所示实施例的机柜的横截面投影的简化示意图。
21.图3为图1所示实施例的机柜的干燥除湿装置布置区域的简化示意图。
【具体实施方式】
22.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“固接于”/“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
23.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
24.此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
25.结合图1至图3所示，本发明实施例提供了一种全密封设计激光器机柜，该机柜主
要应用在多模块连续光纤激光器上使用，该机柜包括柜体1、设置于柜体1内的激光模块2和自柜体1向外延伸的外设组件，柜体1上设有至少一个柜门3，柜门3与柜体1的接合处设置有第一密封装置4，柜体1与外设组件的接合处设置有第二密封装置。
26.通过第一密封装置4将柜门2与柜体1的接合处密封，通过第二密封装置将柜体1与外设组件接合处密封，使机柜1的内部形成了一个密封空间，实现了机柜的全密封设计，以保证机柜的内部环境与外部环境处于隔绝状态，阻止外部环境中空气、水汽等进入到机柜内，避免了外部环境对机柜1的内部环境造成影响。
27.结合图1及图2所示，具体的，柜体1的侧面设有门框11，柜门3对应连接在门框11上，柜门3的侧边与门框11的立柱转动连接，例如，柜门3的侧边可以通过转轴10、合页等方式与门框11的立柱实现转动连接，以使柜门3能够绕着门框11的立柱转动的打开和关闭。
28.第一密封装置4包括设置在柜门3的边缘上的至少一个锁紧装置41及设置在柜门3的内表面上的柜门密封圈42，当然，柜门密封圈42也可设置在门框11上，柜门密封圈42的形状与门框11形状相匹配。柜门3关闭时，可通过锁紧装置41将柜门3锁紧，柜门密封圈42刚好被压紧在柜门3与门框11之间，使柜门3与门框11实现了密封配合，以将柜门3以外的环境与机柜的内部环境隔绝，实现机柜的内部密封。
29.为了提高第一密封装置4在柜门3锁紧时的密封效果，需要保证柜门3的每个位置施加给柜门密封圈42的压力均基本一致，以防止柜门密封圈42因受力不均而产生翘曲变形，导致密封效果下降。因此，锁紧装置41可以是沿着柜门3的边缘均匀间隔设置的紧固件411，及在门框11上设置的与紧固件411的数量及位置相对应的连接柱412，每个连接柱412上均设有螺纹孔，柜门3关闭时多个紧固件411对应的拧紧在螺纹孔内，从而将柜门3锁紧。由于多个紧固件411是沿着柜门3边缘均匀间隔设置的，可以保证紧固件411在锁紧柜门3时，柜门3的每个位置施加给柜门密封圈42的压力均基本一致，从而避免了柜门密封圈42发生翘曲变形，从而提高了第一密封装置4的密封效果。
30.如图1所示，门框11上还可以设置一圈压紧环12，柜门密封圈42的形状与该压紧环12的形状相匹配，柜门3被锁紧时，柜门密封圈42被柜门3压紧在压紧环12上，使得柜门密封圈42被压紧得更可靠，可以提高柜门密封圈42的密封效果。压紧环12可以是沿着门框11设置的一圈凸台，该凸台与柜门密封圈42配合的端面小于柜门密封圈42与其配合的端面，当柜门密封圈42被压紧在凸台上时，柜门密封圈42发生形变使凸台的一部分陷入到柜门密封圈42的形变区内，使得凸台的一部分被柜门密封圈42的形变区包裹，从而提高了柜门密封圈42的密封效果。
31.如图1所示，柜体1的顶侧板13及柜门3上均设有多个收纳开口5，设置在柜体1内的外设组件从这些收纳开口5中向柜体1的外部延伸，使外设组件外露在柜体1外面。外设组件为电气部件6或光学部件7等，例如按钮开关、急停开关、指示灯、信号灯、光纤连接件等，外设组件与收纳开口5之间的接合处设置有第二密封装置(未标示)。
32.例如，电气部件6及光学部件7与收纳开口5之间的接合位置设置有第二密封装置(未标示)，该第二密封装置位于顶侧板13及柜门3的内表面上，并围绕收纳开口5设置，从而将收纳开口5与电气部件6或光学部件7的接合位置密封，以将收纳开口5处的外部环境与机柜的内部环境阻隔，确保机柜的内部环境为一个封闭的空间。
33.具体的，电气部件6安装在柜门3上或顶侧板13上，例如，电气部件6可以通过紧固
件锁紧在柜门3上或顶侧板13上，电气部件6从收纳开口5内露出，在柜门3或顶侧板13的内表面上围绕收纳开口5设有一圈与收纳开口5相适配的第一密封垫圈(未标号)，该第一密封垫圈被压紧在电气部件6与柜门3或顶侧板13的内表面之间，从而将对应的收纳开口5密封。在柜门3或顶侧板13的内表面上还可以围绕收纳开口5设置一圈密封涂层，实现涂胶密封，该密封涂层位于电气部件6与柜门3或顶侧板13的内表面之间，从而将对应的收纳开口5通过涂胶密封方式密封。
34.光学部件7安装在顶侧板13上，例如，光学部件7可以通过紧固件锁紧在顶侧板13上，光学部件7从收纳开口5内露出，在顶侧板13的内表面上围绕收纳开口5设有一圈收纳开口5相适配的第二密封垫圈(未标示)，该第二密封垫圈被压紧在光学部件7与顶侧板13的内表面之间，从而将对应的收纳开口5密封。
35.如图1所示，柜体1为多面箱体，柜体1的至少四个侧面上设有可转动的柜门3，例如柜体1为矩形的箱体，柜体1的四个侧面均设有门框11，每个门框11对应设有一个柜门3，柜门3的一个侧边与对应的门框11的立柱转动连接。柜体1的顶侧板13也可选按照上述方式设置可转动的柜门3。如此，可实现柜体2从不同的侧面打开，便于维护或装配对应侧边位置设置的激光模块或内设组件，提高柜体内部构件的维护和装配的便捷度。
36.此外，虽然柜体1设置为多面箱体，但是，柜体1的至少一个侧面设置了柜门3，柜体1没设置柜门3的其他侧面均为一体成型的板材结构，以保证柜体1内部的密封性，柜门3与柜体1的连接方式也不局限于转动连接，也采用在柜门3的四周边缘设置一圈锁紧装置41的连接方式与柜体1连接，如此更能保证柜体1内部的全密封设计要求。
37.如图1所示，机柜的内部设有安装架(未标示)，多个激光模块2安装在安装架上，可以根据激光模块2设置的数量，在机柜内将激光模块2设置成纵向堆叠布置或横向堆叠布置，或者纵向堆叠与横向堆叠混合的方式布置，以缩减机柜的体积，减小机柜的占用空间，同时也便于在柜门3全部打开时，可从柜体1的不同侧边方向将激光模块2滑动移除或再次装配回去。
38.例如，本实施例中的激光模块2为六个，采用了纵向堆叠与横向堆叠混合的方式布置，其中三个采用纵向堆叠布置，另外三个采用横向堆叠布置，三个纵向堆叠布置的激光模块2布置在柜体1的中部，三个横向堆叠布置的激光模块2的其中一个横向布置在三个纵向堆叠布置的激光模块2的顶部，三个横向堆叠的激光模块2的其余两个横向堆叠布置在三个纵向堆叠布置的激光模块2的底部。
39.机柜内还设有与激光模块2位置相对应的冷却装置，激光模块2通过对应的冷却装置安装在机柜内，以使冷却装置分别对这些激光模块进行冷却，冷却装置对激光模块进行冷却时，不可避免的会在机柜内产生水汽，水汽有可能会散布到整个机柜内，因而有必要在机柜内设置干燥除湿装置。
40.由于受到机柜内湿气的分布及激光模块2的除湿条件等因素影响，可以在激光模块2之间或激光模块2与柜体1之间的空隙设置至少一个干燥除湿装置。也可同时在激光模块2之间和激光模块2与柜体1之间的空隙设置至少一个干燥除湿装置，以使干燥除湿装置的布置更加合理，避免干燥除湿装置浪费，实现精准除湿，提高除湿效果。
41.在机柜内设置干燥除湿装置用于干燥除湿的做法，该干燥除湿装置为非电气化设备，相较于采用空调或加装空调房需要额外增加电气化设备进行除湿的方式，可以大幅降
低激光器工作时，因干燥除湿而增加的额外能耗，同样可以避免因干燥除湿需要增加额外附件导致激光器的研发、制造成本增加。也可避免因采用空调除湿的方式而产生对环境有危害附加产物，避免对环境造成的污染。并且，干燥除湿装置在机柜内的密封环境下能够发挥最大的除湿效果，提高干燥除湿装置的除湿效率。
42.干燥除湿装置(未标示)包括袋体、放置在袋体内的干燥剂及设置在袋体上的连接件，袋体的外表面上密集的分布有大量的小孔，使得袋体的内部空间与机柜的内部空间连通，以保证机柜内产生的湿气、水汽等潮湿微粒能够被袋体内的干燥剂快速吸收，确保机柜内部一直保持干燥状态，以达到除湿的效果。
43.激光模块2之间的空隙较小，可以将干燥除湿装置设计成片状结构，每片干燥除湿装置内放置干燥剂，并将干燥除湿装置放置于激光模块2之间的空隙内。
44.而激光模块2与柜体1之间空隙较大，可以将干燥除湿装置的袋体通过连接件挂设在安装架的横梁上，以保证袋体处于悬空状态，袋体悬空可以保证袋体的外表面不会被其它部件遮挡，可使袋体的外表面与机柜内部环境充分接触，以保证湿气、水汽等潮湿微粒能够从袋体的任意位置均能进入袋体内被干燥剂吸收，提高了干燥除湿装置的吸湿速度和吸湿效率。此外，由于袋体属于柔性结构，具有较好的避障特性，可以减小自身与其它部件的干涉效应，降低了激光器的结构设计难度。
45.连接件可以是扎带或者挂钩，袋体可以通过扎带快速的捆绑在横梁上，以简化安装步骤。袋体还可以通过挂钩挂设在横梁上，采用挂钩的好处是实现可拆卸连接，方便更换袋体，并且可同时实现快速安装，简化安装步骤。
46.从上面的介绍不难看出，通过在机柜的柜门3与门框11配合的位置设置第一密封装置4进行密封处理，以及在收纳开口5处电气部件6或光学部件7的安装位置处增加密封垫圈或密封涂层的方式进行密封处理。实现了机柜内部环境有可能与外部环境连通的位置处均实现密封，从而使机柜的内部真正达到了完全密封效果，保证了机柜内的干燥除湿装置处于一个完全密封的环境下工作，使干燥除湿装置在机柜内的密封环境下发挥最大的除湿效果，提高干燥除湿装置的除湿效率。
47.本发明实施例中，根据柜体1内设置激光模块2的数量及激光器的功率的而定，机柜的体积为0.2-0.9m3。干燥剂一般选用氯化钙干燥剂，其吸湿率可达到自身重量的300％，具有较好的吸湿效果。每个袋体内放置的干燥剂的重量为300-600克，根据不同功率的激光器工作时产生的湿气量，以及不同机柜体积，按照每袋干燥剂的吸湿量计算可以适应性的在机柜内布置12-20袋干燥剂，按照这个布置数量计算，机柜内投放的干燥剂的重量为3.6kg-12kg左右，可以确保激光器正常工作一年以内不用大量更换机柜内的干燥剂。相较于同等除湿量条件下采用空调或加装空调房进行除湿的方式，可以大幅降低激光器工作的能耗，及激光器的研发、制造成本。
48.可以根据激光器工作时，不同位置产生的湿气含量不同，在湿气含量高的位置布置数量多的干燥剂，在湿气含量低的位置布置数量少的干燥剂，从而达到精准布置，精准除湿，提高除湿效能的目的。
49.如图3所示，本实施例中，在机柜内正对着激光器的冷却装置的水路接头区80的第一侧面区域81湿气含量是最高的，因此可以在该第一侧面区域81的横梁上挂设袋数较多干燥剂，而靠近水路接头区80的两边的两个第二侧面区域82湿气含量次之。而第一侧面区域
81及第二侧面区域82均是位于激光模块2不同的侧面与对应的柜门之间的空隙上，因此可以在这两个第二侧面区域82的横梁上挂设袋数适量干燥剂，而与水路接头区80背对的一侧，有可能不产生湿气，因此可以不用挂设干燥剂。
50.以在机柜内布置15袋干燥剂为例，可在正对着冷却装置的水路接头区80的第一侧面区域81布置6袋干燥剂，而靠近水路接头区80的两边的两个第二侧面区域82分别各布置4袋干燥剂，而与水路接头区80背对的一侧，不挂设干燥剂，或可根据情况挂设1-2袋干燥剂。从而达到精准布置，精准除湿，提高除湿效能的目的。
51.此外，本发明实施例还提供了一种多模块连续光纤激光器，该激光器可使用上述任一实施例提供的全密封设计机柜，该机柜内部设有至少4个输出功率为2kw的激光模块。以实现对高功率甚至超高功率的激光器进行干燥除湿的目的。
52.最后，本发明实施例还提供了一种激光加工系统，该激光加工系统的激光器被配置在上述任一方案的全密封设计激光器机柜内，使激光器处于非空调工作环境或无外接除湿设备的工作环境。从而使激光器采用本发明实施例公开的在全密封设计的机柜内加装干燥除湿装置的方案来对激光器进行干燥除湿。
53.由于本发明实施例的干燥除湿装置均为非电气化设备，避免了因采用空调或加装空调房进行除湿的方式，使激光器工作的能耗增加。同样可以避免因采用空调除湿需要增加额外附件导致激光器的研发、制造成本增加。也可避免因采用空调除湿的方式而产生对环境有危害附加产物，避免对环境造成的污染。
54.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。