[发明专利]激光处理设备和使用该设备的激光处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光处理设备和使用该激光处理设备的激光处理方法，并且特别是，涉及具有手持式发射光学单元的激光处理设备，以及使用该激光处理设备的激光处理方法。

背景技术

焊接有时候是在使用自动设备进行激光焊接并不适合的情况下，由持有用于临时轨道焊接的手持式发射光学单元等的工人来执行的。在这种情况下，激光处理设备一般配备有安全特征，用于防止对不需要照射的部件进行激光照射，并且防止工人无意被暴露到激光照射，同时保护工人和其他人免遭发射的高能量激光照射，检测发射光学单元和工件之间的位置关系，以便以一致的质量来执行激光处理，并且只有在位置关系位于预定范围内时才使得能够激光照射。

例如在日本公开专利申请5-318158、5-318159和2002-239771中公开了其中将接触传感器和/或非接触传感器附着到发射光学单元(在日本专利申请5-318158、5-318159和2002-239771中称作“激光火炬”，下文中称作火炬)以检测工件的技术，以作为用于检测发射光学单元和工件之间位置关系的方法。

在日本公开专利申请5-318158号公开的火炬具有这样的电路结构，其中用于传导由激光谐振器所发射的激光的纤维的发射端位于其前面具有锥形喷嘴的手柄状外壳(grip housing)中，聚焦透镜位于发射端的前面以便从发射端发射的激光聚焦在接近喷嘴前端表面的点上，并且当喷嘴前端与工件相接触时激光谐振器被激活。激光因此被合适地聚焦到工件上。

日本公开专利申请5-318159中公开了用于检测何时火炬的前端进入距离工件的预定距离内的一种装置，以增强位于火炬前端的喷嘴的耐用性，其中提供的接触传感器从喷嘴的前端伸出所需的距离；压缩气体被引入到喷嘴中，并且提供了压力传感器用于在当压缩气体从喷嘴的前端释放时，来检测何时压缩气体的释放压力大于预设的压力，并且将喷嘴的前端放置在距工件一定距离处；将线圈附着到火炬上，并且提供了感应邻近传感器(感应传感器)，用于检测线圈的电感变化；并且提供了静电邻近传感器(静电传感器)，用于检测喷嘴前端和工件之间的电容变化。在这些火炬中，当检测到火炬前端已经位于距离工件一定距离处时生成激光。

在日本公开专利申请2002-239771公开的YAG激光火炬具有：能够检测非接触或接触的第一检测装置，用于检测在处理开始之前工件的存在；能够检测非接触的两个第二检测装置，用于检测处理期间工件的存在；激光发射开关，用于打开和关闭YAG激光的光路快门(shutter)，其中该激光发射开关只有在由第一检测装置在处理开始之前检测到工件的存在时才被激活；以及确认开关，用于接通或断开YAG激光谐振器。在这些火炬中，当第一检测装置检测工件的存在时，通过按下激光发射开关来生成激光。还可以设置火炬使得当第二检测装置检测到在处理期间没有工件时YAG激光的发射被阻挡。

日本公开专利申请2002-239771中公开了这样一种火炬，其中当确认开关在处理之前被接通时，在YAG激光谐振器被接通的同时将可见光发射到工件上的，并且可见光检测器用作第一检测装置，用于在处理之前检测工件的存在，并且在激光处理期间通过使用用于检测YAG激光反射的检测器、或者在激光处理期间检测在所处理的部分中生成的红外线和可见区域中的光的检测器，作为第二检测装置，来检测工件的存在。

此外还公开了这样一种火炬，其中提供了限制开关而不是可见光检测器来作为第一检测装置，在将火炬的末端按在工件上时其工作。该火炬被配置使得即使在限制开关和工件不再相互接触时，YAG激光仍被不断地发射，同时第二检测装置检测在激光处理期间从工件发射的光。

此外还公开了这样一种火炬，其中提供静电传感器来作为第一检测装置。在该火炬中，工件的存在是在处理之前根据工件是否是金属的或非金属的来检测，并且YAG激光只有在工件位于静电传感器的检测范围内时才能被发射。

此外还公开了其中提供了限制开关、静电开关和其他邻近开关的火炬。在该火炬中，邻近传感器在处理开始之前确定工件的材料是金属的还是非金属的，关于是否发射YAG激光的判断是通过限制开关的操作来进行的，并且在处理期间YAG激光只有在当工件位于邻近传感器的检测范围内时才发射。

不过，上述的现有技术具有如下问题。在日本公开专利申请5-318158中公开的火炬中，由于当喷嘴和工件不再彼此相接触时激光谐振器停止，因此当工件具有弯曲表面、水平差等的时候，不能够进行连续处理。