激光加工头以及包括该激光加工头的激光加工系统技术方案

一种激光加工头，包括：壳体，其包括用于将激光加工头安装到载体的安装表面；布置在壳体内的多个光学构件；以及形成在壳体内用于移除或插入至少一个第一光学构件的通道开口，该通道开口形成在安装表面中。道开口形成在安装表面中。道开口形成在安装表面中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光加工头以及包括该激光加工头的激光加工系统


[0001]本公开涉及一种激光加工头、特别是涉及一种激光焊接头或激光切割头，其具有用于将激光加工头安装到载体的安装表面，以及涉及包括该激光加工头的激光加工系统。

技术介绍

[0002]一般来说，用于使用激光束加工工件的激光加工头在其壳体的一个表面、即所谓的安装表面安装到激光加工系统的载体上，该载体在激光加工过程中支持或移动激光加工头。在壳体内，激光加工头包括激光束的光路，其中布置了多个光学构件，例如用于聚焦或准直激光束。在加工工件的过程中，会产生熔融材料的飞溅和烟雾。壳体可以保护光学构件和激光加工头的其它部分远离污物颗粒、例如飞溅物、灰尘、污垢和烟雾。
[0003]如果光学构件变脏，就需要有维修或更换光学构件的通道。一般来说，如图1和图2所示，激光加工头1包括带有多个水平模块10a、10b、10c的壳体10，这些模块包括不同的光学构件，并在竖直方向上相互连接。模块10a、10b、10c之间的接口是可见的，代表了潜在的密封薄弱点。激光加工头1在其壳体10的安装表面11处安装到载体30上。
[0004]在图1中，示出了用于光学构件的水平通道(由双箭头表示的拆除方向)。用于维修包括在水平模块10a、10b、10c中的光学构件(例如准直或聚焦光学器件)的通道开口被竖直在前表面上，即与安装表面11相对的表面，或在侧表面上，即与安装表面11相邻的表面上。这些通道开口可以由相应的通道盖覆盖，这些通道盖被螺纹固定到壳体上。然而，仍然有相当数量的灰尘颗粒可以通过通道开口进入壳体，造成不希望有的热效应，并减少光学构件的使用寿命。此外，在更换光学构件时，通常不可能只拆除光学构件，而是必须从壳体上拆除较大的单元。在图1和图2中，这些单元用虚线表示。例如，如图1所示，在更换准直光学器件时，必须将准直光学器件42a和准直驱动单元42b一起移除。
[0005]在图2中，示出了用于光学构件的竖直通道。在此，必须移除水平模块10a、10b、10c和10d，以便从其中移除相应的光学构件(移除方向由双箭头表示)。在图2所示的配置中，在将壳体拆卸成各自的模块10a、10b、10c、10d之后，一些光学构件可以沿水平方向从壳体中取出，其它的则沿竖直方向取出。因此，激光加工头内部的光学构件的通道通常在壳体的除了壳体的安装表面之外的各个侧面提供。
[0006]然而，模块10a、10b、10c、10d的接口和通道开口或通道盖被灰尘、烟雾、飞溅物等严重弄脏。因此，在打开壳体之前，必须对接口和通道开口进行彻底清洁。然而，完美的清洁似乎是不可能的。有时，由于清洁过程，污垢会被额外带入壳体，例如当压缩空气被引向接口或通道开口的密封结构时。因此，即使在接口或通道开口处设置了通道盖或密封结构，壳体也不能完全防止污物颗粒的引入。
[0007]此外，由于用于光学构件的通道通常是设置在壳体的外表面上，因此用户经常感到是在激光加工系统的肮脏环境中直接打开壳体。另外，对于哪些光学构件应该由用户来接触，哪些光学构件应该由有经验的服务工程师来接触，这也是不直观的。这可能会导致无意中打开激光加工头，造成严重的后果。
[0008]此外，由于在激光加工头的安装状态下，模块之间的许多接口和通道开口或通道盖都是可见的，只有少数区域可用于定制设计。
[0009]目前的激光加工头的概念仍然是基于CO2激光加工头的设计，在这种情况下，用于光学构件的简单的、正面或侧面的通道是不严格的和实用的。然而，使用波长在400至2000nm范围内的激光器的激光加工头对被污染的光学构件非常敏感，因为这个激光波长范围与典型的污垢颗粒的尺寸范围相一致。因此，由于这种关系，污垢颗粒比使用波长约为10μm的CO2激光器的激光加工头吸收更多的激光功率。因此，在高性能光纤激光器时代，这种正面/侧面的通道的设计已不再是最新的了。

技术实现思路

[0010]本公开的一个目的是提供一种激光加工头，其密封性很好，可以防止灰尘颗粒进入，以确保光学构件尽可能长时间地保持清洁和运行，同时仍然允许接触激光加工头的光学构件。
[0011]本公开的另一个目的是提供一种激光加工头，使其能够方便、安全地接触到光学构件以进行维修和更换。
[0012]本公开的另一个目的是提供一种激光加工头，确保对至少一些光学构件的接触由有经验的工作人员进行。
[0013]本公开的另一个目的是提供一种具有改进的外部外观的激光加工头。
[0014]这些目标中的一个或多个通过本文披露的特征得到解决。优选实施例的特征被公开。
[0015]根据本公开的一个方面，用于使用激光束加工工件的激光加工头包括：壳体，包括用于将激光加工头安装到载体的安装表面；布置在壳体内的多个光学构件，该多个光学构件包括至少一个第一光学构件；以及形成在壳体内用于移除或插入第一光学构件的通道开口，该通道开口形成在安装表面中。激光加工头可以是激光切割头和/或激光焊接头。如果有多个第一光学构件，可在安装表面形成多个通道开口。多个通道开口可以形成在安装表面中，用于分别为至少一个第一光学构件提供通道，即用于分别插入/移除其中的至少一个第一光学构件。每个第一光学构件都可以通过各自的通道开口进行移除或插入。可以为每个第一构件提供各自的通道开口，或者可以通过一个通道开口接触一个以上的第一光学构件。
[0016]本专利技术基于这样的想法：在激光加工头的壳体表面中，安装表面暴露于污物颗粒、例如熔融金属、灰尘、污垢和烟雾的程度最小。因此，通过在安装表面上设置通道开口，可以减少通过通道开口进入壳体的灰尘颗粒的数量。因此，可以改善壳体的密封状态，从而延长激光加工头中包括的光学构件的使用寿命。
[0017]多个光学构件可以限定激光加工头的光路，即激光束在进入激光加工头后沿其移动的路径。可以理解的是，第一光学构件不一定是沿着激光束传播方向的光路的第一个光学构件，而可以是布置在壳体内的光学构件中的任何光学构件。光路可以是线性的或直线的。替代地，激光束的光路也可以是有角度的，例如通过包括反射激光束的镜子而有角度。每个光学构件都可以具有光轴。安装表面可以在激光加工头的入口点在平行于激光加工头光路的平面内延伸，激光束可以在激光加工头的入口点进入壳体和/或激光加工头；和/或
在激光加工头的出口点在平行于激光加工头光路的平面内延伸，激光束可以在激光加工头的出口点离开壳体和/或激光加工头。安装表面还可以在与第一构件的光轴平行的平面内和/或在与包括在光学构件中的聚焦光学器件的光轴平行的平面内延伸。
[0018]壳体可以形成激光加工头的外部。壳体可包括多个部件或模块，它们共同构成激光加工头的外部。载体可以是在激光加工过程中用于固定或定位激光加工头的载体，例如激光加工系统的载体。也就是说，例如为了激光加工，激光加工头在加工位置可以安装在载体上，其中安装表面至少部分被载体覆盖。
[0019]此外，可以提供通道盖以用于打开或封闭通道开口或多个通道开口中的至少一个。该通道盖可以可移除地安装到壳体或安装表面上，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光加工头，包括：壳体(10)，包括用于将所述激光加工头安装到载体(30)的安装表面(11)，布置在所述壳体(10)内的多个光学构件(41、42、43、44、45)；以及在所述壳体(10)的安装表面(11)中形成的通道开口(50)，其用于在所述光学构件(41、42、43、44、45)中移除或插入至少一个第一光学构件(41、42、43、44)。2.根据权利要求1所述的激光加工头，其中，所述多个光学构件(41、42、43、44、45)包括至少一个第二光学构件(45)，用于移除或插入所述第二光学构件(45)的另外的开口(56)形成在所述壳体(10)的壳体表面(12)中，所述壳体表面(12)垂直于所述安装表面(11)延伸或与所述安装表面(11)相对。3.根据权利要求2所述的激光加工头，其中，所述激光加工头还包括喷射口(20)，所述第二光学构件(45)是邻近所述喷射口(20)的防护窗或最靠近所述喷射口(20)的光学构件，和/或所述激光加工头还包括光纤耦合器(40)，所述光纤耦合器用于将激光导光纤维耦合到所述激光加工头，所述第二光学构件(45)是邻近所述光纤耦合器(40)的防护窗或最靠近所述光纤耦合器(40)的光学构件。4.根据权利要求2或3所述的激光加工头，其中，所述第二光学构件(45)是最靠近允许激光束进入所述壳体(10)的入口点的光学构件，和/或最靠近允许激光束从所述壳体(10)离开的出口点的光学构件。5.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工头，其中，所述至少一个第一光学构件(41、42、43、44)包括下述中的至少一个：聚焦光学器件(45)、聚焦透镜、准直光学器件(42)、准直透镜、防护窗(41)、镜子和光束整形光学构件。6.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工头，其中，所述激光加工头还包括安装在所述壳体(10)处的驱动单元(42a、43a)，所述驱动单元用于平行和/或垂直于所述第一光学构件(42、43)的光轴地移动所述第一光学构件，其中，所述驱动单元(42a、43a)配置为能够在通过所述通道开口(50)移除所述第一光学构件(42、43)时仍安装在所述壳体(10)处。7.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工头，其中，所述安装表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：普雷茨特两合公司，
类型：发明
国别省市：