本发明专利技术涉及一种加工头（１０），所述加工头用于激光加工机器（１），所述激光加工机器用于利用激光束（５）加工工件（２），所述加工头包括：聚焦激光束的聚焦光学器件（２５）；和用于移动和／或调节聚焦光学器件（２５）的驱动装置（４０），所述驱动装置被设计成流体驱动部（４０）；其中气态流能够被引入到在激光束（５）的入射端上接界聚焦光学器件（２５）的区域（７５）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于激光加工机器的加工头，所述激光加工机器用于利用激光束 加工工件。
技术介绍
激光加工机器的加工头是被用于利用激光加工机器加工工件的激光束的光束引 导装置的最后元件。通常，加工头的任务在于在待加工工件上聚焦激光束，并且如果适用的 话，则另外地将工艺气体或者几种不同的工艺气体引导到相应的激光束的焦点的周围环境 中从而利用相应的工艺气体影响由激光束引发的加工工艺(例如切削工件、将几个工件焊 接到一起、在表面上产生雕刻等)。因此，加工头通常包括至少一组聚焦光学器件和一个调 节机构，该调节机构被用于移动或者调节聚焦光学器件从而能够改变聚焦光学器件相对于 待加工工件的距离，并且因此能够影响焦点相对于工件的位置。进而，通常，加工头包括用 于获取(例如用于控制加工头的位置、用于监视利用激光束加工的相应的结果的质量、用 于监视聚焦光学器件的完整性等)的各种操作参数的许多传感器、用于处理相应的传感器 信号并且用于与激光加工机器的控制装置通信的电子器件、和各种介质的供应部(例如用 于影响加工工艺的能量和/或冷却剂和/或工艺气体，和/或用于清洁和冷却聚焦光学器 件的气体)。关于气体的供应，在加工头的构造中必须被加以考虑的是，这些气体在激光加工 机器的操作中在过压下、在一些情形中在高压下供应，并且通常被引入紧邻聚焦光学器件 的区域。所供应的气体因此能够向聚焦光学器件传递力。为了影响加工工艺而被从加工头 引导到待加工工件的工艺气体例如在范围从0. 1巴到大致30巴的压力下供应并且能够因 此向聚焦光学器件传递力，所述力能够在一方面达到高的数值，并且在另一方面(根据应 用)还能够在大的范围改变。因为在工件加工期间，在需要精确地控制聚焦光学器件的位 置的每一种情形中，并且如果适用的话，则需要以指标方式改变聚焦光学器件的位置，因此 当调节聚焦光学器件时有必要对由所供应的气体传递的力加以考虑。关于这个主题，几个概念是已知的。例如从DE 41 29 278 Al已知一种其聚焦光学器件能够被以气动方式调节的激光 加工机器的加工头。聚焦光学器件被联结到被以可移动方式保持的透镜保持布置，该透镜 保持布置在每一种情形中均在相对端上即在激光束的出射端上和在激光束的入射端上包 括活塞表面。在每一种情形中均在能够充满气体的气体腔室中引导所述两个活塞表面。在 本实例中，一个气体腔室充满用于加工相应的工件所需要的、即在必须在相应的加工工艺 期间实现的操作压力下的工艺气体。另一个气体腔室填充有控制气体(例如压缩空气或者 工艺气体)，其中在另一个腔室中的控制气体的压力——取决于在所述一个气体腔室中的 工艺气体的(操作)压力——必须得到调整以能够以指标方式自动地调节聚焦光学器件。 用于调节聚焦光学器件的这个调节机构带有各种缺点。例如，控制气体还必须被高度加压以能够面对有时处于高压的工艺气体实现聚焦光学器件的精确调节。在相应的气体腔室中 的控制气体压力的精确控制因此要求复杂的调整。进而，当不需要任何工艺气体时或者当 仅仅在工艺气体上施加太低以致于不能抵抗它的重量而移动聚焦光学器件的压力时，聚焦 光学器件的调节是不可能的或者仅仅在存在困难的情况下可能的。根据DE 196 28 857 Al，一种其聚焦光学器件能够利用驱动装置调节的激光加 工机器的加工头是已知的。所提出的驱动装置是人工、机电或者气动驱动装置，然而其中 相对于气动驱动装置关于这种驱动装置如何能够得以实现并未给出任何具体的建议。作 为工艺气体的供应部提供压力隔室，该压力隔室在激光束的出射端上被布置于聚焦光学器 件上，其中加压工艺气体能够被引入所述压力隔室。为了在很大程度上抑制被工艺气体传 递到聚焦光学器件的力的影响，提供保证由于工艺气体而产生的这些力得以补偿的补偿单 元。为此目的，承载聚焦光学器件的可移动承载单元在激光束的入射端上包括突出到气体 腔室中的活塞表面。气体能够被引入这个气体腔室，其中这个气体的压力被选择成使得聚 焦光学器件的承载单元被保持是平衡的。原则上通过分离的线路利用加压气体供应压力 隔室和气体腔室是可能的。然而，这个方案带有如下缺点需要一种复杂控制装置以使得 在气体腔室中的压力适合在压力腔室中的工艺气体在该具体时间的压力、并且保持聚焦光 学器件是平衡的。根据补偿单元的可替代示例性实施例，压力隔室和压力腔室通过位于加 工头的内部中的至少一个连接通道而相互连通。以此方式，在压力隔室和气体腔室之间实 现完全压力均衡是可能的。然而，这个方案也带有显著的缺点。例如，气体腔室和在气体腔 室和压力隔室之间的连接通道形成“死”空间，已被引入的相应的工艺气体能够在其中被长 时期地存储。如果在激光加工机器的操作期间工艺气体的改变变得有必要，即，在利用第二 (随后的)加工步骤中的第二(不同的)工艺气体替代在第一加工步骤中使用的第一工艺 气体的情形中，则这是不利的。在工艺气体的这种改变中，存在于气体腔室中和/或连接通 道中的、残余的第一工艺气体能够长时期地污染第二工艺气体，并且因此能够对于第二过 程步骤的实现具有不利的影响，因为即使微小的工艺气体污染也能够已经导致不可接受的 结果，所以更加是这样一种情形。然而，在该情形中，气体腔室的和连接通道的任何专门清 洁以在工艺气体改变之前移除任何在前引入的工艺气体将是高花费的和耗时的。因此在激 光加工机器的正常操作(不带有由于被污染的工艺气体产生的任何不利效果)成为可能之 前，在工艺气体改变期间损失了大量的时间。存在的进一步的缺点在于，补偿单元占据大量 的空间，因为压力隔室和气体腔室在激光束的入射端上和在激光束的出射端上均要求靠近 聚焦光学器件的空间，并且因为另外地要求用于连接通道的空间，所以更加是这样一种情 形。另外，这使得难以集成用于进一步的气体例如用于将被引入在激光束的入射端上的区 域的气体的供应部。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免上述缺点并且提出一种带有用于补偿由所供应的气体传 递的力的补偿单元的激光加工机器的加工头，其补偿单元在使得实现快速气体改变成为可 能时要求很少的空间。根据本专利技术，利用一种带有权利要求1的特征的加工头实现了这个目的。根据本专利技术的加工头包括聚焦激光束的聚焦光学器件；用于移动和/或调节聚焦光学器件的驱动装置，所述驱动装置被设计成流体驱动 部；用于至少一种加压气体的至少一个供应部，所述供应部包括用于相应的气体的至 少一个出口开口，其中气体能够被导引至相应的出口开口，并且能够作为气态流从所述供 应部通过相应的出口开口被引入接界聚焦光学器件的区域中；补偿能够由相应的气态流传递到聚焦光学器件的力的至少一个补偿单元。所述补偿单元包括能够充满相应的气体的气体腔室、和能够在气体腔室中移动并 且能够在其上被相应的气体撞击并且被刚性连接到聚焦光学器件的活塞表面，其中所述活 塞表面被布置成使得能够利用相应的气态流而被传递到聚焦光学器件的力被能够利用相 应的气体而被传递到活塞表面的力完全地或者部分地补偿。在这个布置中，气体流被集成于所述供应部中，使得气体腔室能够充满通过气体 腔室中的至少一个进口开口而被导引至相应的出口开口的气体，其中在经过相应的进口开 口之后，气体必须流动通过气体腔室以到达相应的出口开口。进而，气体腔室被设计成与激 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加工头（１０），所述加工头（１０）用于激光加工机器（１），所述激光加工机器（１）用于利用激光束（５）加工工件（２），所述加工头（１０）包括：聚焦光学器件（２５），所述聚焦光学器件聚焦所述激光束；用于移动和／或调节所述聚焦光学器件（２５）的驱动装置（４０），所述驱动装置被设计成流体驱动部（４０）；用于至少一种加压气体的至少一个供应部（９０，６２，６０，６３；９５，７２，７０，７３），所述供应部包括用于相应的气体的至少一个出口开口（６３；７３），其中气体能够被导引至相应的出口开口（６３；７３），并且能够作为气态流（６４；７４）从所述供应部、通过相应的出口开口被引入接界所述聚焦光学器件（２５）的区域（６５，７５）中；至少一个补偿单元（６０，６１．１；７０，７１．１），所述补偿单元补偿能够由相应的气态流传递到所述聚焦光学器件（２５）的力；所述补偿单元（６０，６１．１；７０，７１．１）包括气体腔室（６０；７０）和活塞表面（６１．１；７１．１），所述气体腔室能够充满相应的气体，所述活塞表面能够被相应的气体撞击并且所述活塞表面被刚性连接到所述聚焦光学器件；其中，所述活塞表面（６１．１；７１．１）布置成使得通过能够由相应的气体而传递到所述活塞表面（６１．１；７１．１）的力完全地或者部分地补偿能够由相应的气态流（６４；７４）而传递到所述聚焦光学器件（２５）的力；并且所述气体腔室（６０；７０）集成于所述供应部（９０，６２，６０，６３；９５，７２，７０，７３）中，使得所述气体腔室（６０；７０）能够充满气体，该气体通过所述气体腔室（６０；７０）中的至少一个进口开口（６２，７２）被导引至相应的出口开口，其中，在经过相应的进口开口之后，所述气体必须流动通过所述气体腔室（６０；７０）以到达相应的出口开口（６３；７３）；并且所述气体腔室（６０；７０）设计成与所述激光束的传播方向（５．１）是同心的，并且能够被所述气体撞击的所述活塞表面（６１．１；７１．１）包括环的形状，所述环相对于所述激光束（５）的传播方向（５．１）是同心的，其特征在于所述供应部（９５，７２，７０，７３）的相应的出口开口（７３）布置成使得相应的气态流能够被引入到在所述激光束（５）的入射端上接界所述聚焦光学器件（２５）的区域（７５）。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-11-26 07405335.6一种加工头(10)，所述加工头(10)用于激光加工机器(1)，所述激光加工机器(1)用于利用激光束(5)加工工件(2)，所述加工头(10)包括聚焦光学器件(25)，所述聚焦光学器件聚焦所述激光束；用于移动和/或调节所述聚焦光学器件(25)的驱动装置(40)，所述驱动装置被设计成流体驱动部(40)；用于至少一种加压气体的至少一个供应部(90，62，60，63；95，72，70，73)，所述供应部包括用于相应的气体的至少一个出口开口(63；73)，其中气体能够被导引至相应的出口开口(63；73)，并且能够作为气态流(64；74)从所述供应部、通过相应的出口开口被引入接界所述聚焦光学器件(25)的区域(65，75)中；至少一个补偿单元(60，61.1；70，71.1)，所述补偿单元补偿能够由相应的气态流传递到所述聚焦光学器件(25)的力；所述补偿单元(60，61.1；70，71.1)包括气体腔室(60；70)和活塞表面(61.1；71.1)，所述气体腔室能够充满相应的气体，所述活塞表面能够被相应的气体撞击并且所述活塞表面被刚性连接到所述聚焦光学器件；其中，所述活塞表面(61.1；71.1)布置成使得通过能够由相应的气体而传递到所述活塞表面(61.1；71.1)的力完全地或者部分地补偿能够由相应的气态流(64；74)而传递到所述聚焦光学器件(25)的力；并且所述气体腔室(60；70)集成于所述供应部(90，62，60，63；95，72，70，73)中，使得所述气体腔室(60；70)能够充满气体，该气体通过所述气体腔室(60；70)中的至少一个进口开口(62，72)被导引至相应的出口开口，其中，在经过相应的进口开口之后，所述气体必须流动通过所述气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科贝莱蒂，
申请(专利权)人：比斯托尼可激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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