具有被监测的用于切换准直透镜的枢转单元的激光加工头制造技术

一种激光加工头(30)，其包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有被监测的用于切换准直透镜的枢转单元的激光加工头


[0001]本专利技术涉及一种激光加工头，其包括：
[0002]‑
用于沿着射束轴线传播的激光射束的射束导向壳体；
[0003]‑
枢转单元，该枢转单元包括枢转轴和枢转框架，该枢转框架刚性地固定在枢转轴上并且布置在射束导向壳体中；
[0004]‑
调节机构，借助该调节机构可以使枢转单元相对于射束导向壳体围绕枢转轴旋转；
[0005]‑
至少两个准直透镜，所述准直透镜固定在枢转框架上，并且所述准直透镜能够通过枢转单元的旋转而选择性地被带到激光射束的射束轴线中；
[0006]‑
以及在激光射束的射束轴线中的至少一个聚焦透镜。

技术介绍

[0007]从DE 10 2014 209 308 A1已知了所述激光加工头。
[0008]激光加工头以多种多样方式被使用用于工件的精加工，例如用于切割或焊接工件。
[0009]在此，根据加工任务会需要激光射束的不同的射束直径。DE 10 2014209 308A1提出，为了改变射束直径而使用具有透镜切换系统的激光加工头。在可枢转的框架上布置激光加工头的两个准直透镜，所述准直透镜可以选择性地被枢转到激光射束的射束轴线中。
[0010]在使用激光加工头期间，在一定程度上发生在激光加工头中的反射和散射，由此激光加工头可能显著地变热。反射和散射特别是由激光射束的射束路径中的污物或者也由光学部件(透镜、保护玻璃)引起，所述光学部件例如由于抗反射层的有缺陷的实施而对于所使用的激光辐射波长具有过高的反射性。激光加工头变热可能例如由于焦点的热漂移导致不准确的工件加工。同样，热负荷可能缩短激光加工头的使用寿命。
[0011]原则上，通过冷却可以在加工期间稳定化和限制激光加工头的温度。

技术实现思路

[0012]本专利技术的任务在于，提供一种激光加工头，借助该激光加工头特别是可以提早识别出并且必要时防止在高的激光功率下在激光加工中的可能的不准确性或者激光加工头的可能的使用寿命缩短或损坏。
[0013]该任务以令人惊奇地简单的、然而有效的方式通过开头所述类型的激光加工头来解决，其特征在于，该激光加工头具有监测装置，借助该监测装置可以测量枢转单元的温度。
[0014]本专利技术设置，借助监测装置来监测激光加工头的枢转单元的温度。本专利技术人已经确定，对枢转单元的温度的监测非常适用于监测激光加工头整体、特别是其精度和操作安全性。例如由污物或者由具有过高反射率的保护玻璃引起的、在激光加工头中的局部运行干扰或过热也会始终导致枢转单元的显著的温度升高，因此枢转单元的监测是特别有意义
的。
[0015]枢转单元由于其能旋转性(并且必要时也即可移动性)基本上仅能间接地被冷却，这导致该部件由于快速的温度升高而立即显示出由(不期望地高的)散射或反射所引入的热能。
[0016]如果记录到枢转单元的异常高或过高的温度，则可以采取对应措施、特别是作为临时措施的暂时(优选地自动地)切断激光射束。由此特别是可以可靠地防止激光加工头损坏或者甚至毁坏。必要时则也可以采取其他措施、例如清洁激光加工头和/或更换不(再)足够好的光学部件，以便减小激光加工头中的激光辐射的散射和/或反射。在本专利技术的框架内，总体上可以借助于所述措施来减小激光加工头的热负荷。
[0017]原则上，对枢转单元的温度的监测可以通过任意类型的温度传感器进行。优选地，对枢转单元的温度监测非接触式地进行。
[0018]优选地，通过调节机构可以使枢转单元相对于射束导向壳体也沿着平行于射束轴线的方向移动，特别是以便调节准直透镜与光纤的出射端的间距。为此，激光加工头可以设计为使得调节机构包括：
[0019]‑
相对于射束导向壳体可移动的滑块，其中，枢转轴能旋转地支承在该滑块上；
[0020]‑
不与滑块一起移动的、机动地移入和移出的销；以及
[0021]‑
构造或固定在枢转单元上的耦合装置，该耦合装置包括叉形件或长孔，销可以移入到该叉形件或长孔中以及从该叉形件或长孔移出。
[0022]根据本专利技术的激光加工头的优选地实施方式
[0023]在根据本专利技术的激光加工头的一个优选的实施方式中，监测装置测量枢转框架上的局部温度。枢转框架布置在激光射束的射束轴线附近(通常围绕所述射束轴线布置)，从而枢转框架作为中心部件对于整个激光加工头是特别有意义的。枢转框架特别是仅经由枢转轴通过固体导热路径与可能的冷却装置耦合。后者使得对枢转框架的监测特别有意义；此外，枢转框架特别受过热危害。
[0024]下述实施方式是特别优选的，其中，监测装置具有非接触式测量的温度传感器、特别是热电堆传感器。这显著简化了对枢转单元的温度测量；不必通过旋转机构(或者甚至旋转和移动机构)进行电连接。此外，与触觉测量相比，非接触式测量也节省空间，特别是对于枢转单元自身节省空间。热电堆传感器已被证明在实践中特别有效。
[0025]在该实施方式的一个优选的进一步方案中设置，非接触式测量的温度传感器指向枢转单元上的被涂黑的测量表面，特别是其中，枢转单元此外完全地或部分地被镀金。通过被涂黑的测量表面可以改善对来自枢转单元的热辐射的测量。特别是，(局部)发射率可以增大到0.7或更高，优选地0.8或更高，特别优选地0.9或更高。通过枢转单元的此外的金涂层可以使对枢转轴和枢转框架中的高能的、长波的热辐射的吸收最小化；热辐射则越来越多地进入到更易于冷却的射束导向壳体中。优选地，被涂黑的测量表面在枢转轴的旋转轴线的区域中形成，从而枢转单元的旋转位态不影响被涂黑的测量表面的位置，这又简化了温度测量。
[0026]特别优选地，被涂黑的测量表面通过借助超短脉冲激光进行黑色标记而产生。通过黑色标记可以产生黑色的、不释放气体的、并且非常光滑的测量表面，所述测量表面特别是也在清洗设施中易于清洁。
[0027]下述实施方式是特别优选的，其中，借助监测装置也可以在枢转单元的区域中测量在射束导向壳体中被散射的激光辐射。与相当迟缓的温度测量相比，借助光电传感器(例如光电二极管)对被散射的激光辐射(包括被反射的激光辐射)的测量是非常快速的，从而非常快速地识别出(例如由于突然的污物导致的)高的或过高的散射光强度。由此可以在激光加工头中产生可能造成损坏的变热之前就(例如通过切断激光射束)作出反应。监测装置可以具有测试光源、特别是LED，借助该测试光源可以测试监测装置关于探测被散射的激光的功能。通过温度测量和散射光测量的组合可以特别可靠地监测激光加工头。
[0028]该实施方式的下述进一步方案是优选的，其中，监测装置具有光电传感器，该光电传感器直接地或间接地指向枢转框架、特别是枢转框架的内部空间。在布置在射束轴线附近的枢转框架的区域中、特别是在枢转框架中期望根本不存在任何阴影并且可以特别有意义地监测被散射(和被反射)的激光。
[0029]下述进一步方案是有利的，该进一步方案设置，射束本文档来自技高网...

【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(30)，其包括：
‑
用于沿着射束轴线(LA)传播的激光射束(5)的射束导向壳体(111)；
‑
枢转单元(112)，所述枢转单元包括枢转轴(41)和枢转框架(6)，所述枢转框架刚性地固定在所述枢转轴(41)上并且布置在所述射束导向壳体(111)中；
‑
调节机构(34)，借助所述调节机构能够使所述枢转单元(112)相对于所述射束导向壳体(111)围绕所述枢转轴(41)旋转；
‑
至少两个准直透镜(2，9)，所述准直透镜固定在所述枢转框架(6)上，并且所述准直透镜能够通过所述枢转单元(112)的旋转而选择性地被带到所述激光射束(5)的射束轴线(LA)中；
‑
以及在所述激光射束(5)的射束轴线(LA)中的至少一个聚焦透镜(102)，其特征在于，所述激光加工头(30)具有监测装置(106)，借助所述监测装置能够测量所述枢转单元(112)的温度。2.根据权利要求1所述的激光加工头(30)，其特征在于，所述监测装置(106)测量所述枢转框架(6)上的局部温度。3.根据权利要求1或2所述的激光加工头(30)，其特征在于，所述监测装置(106)具有非接触式测量的温度传感器(107)、特别是热电堆传感器。4.根据权利要求3所述的激光加工头(30)，其特征在于，非接触式测量的温度传感器(107)指向所述枢转单元(112)上的被涂黑的测量表面(110)，特别是，所述枢转单元(112)此外完全地或部分地被镀金。5.根据权利要求4所述的激光加工头(30)，其特征在于，被涂黑的测量表面(110)通过借助超短脉冲激光进行黑色标记而产生。6.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工头(30)，其特征在于，借助所述监测装置(106)还能够在所述枢转单元(6)的区域中测量在所述射束导向壳体(111)中被散射的激光辐射。7.根据权利要求6所述的激光加工头(30)，其特征在于，所述监测装置(106)具有光电传感器(108)，所述光电传感器直接地或间接地指向所述枢转框架(6)、特别是所述枢转框架(6)的内部空间。8.根据权利要求6或7所述的激光加工头(30)，其特征在于，所述射束导向壳体(111)具有孔(116)，光导体(117)被置入并且密封地粘接到所述孔中，并且借助所述监测装置(106)能够穿过所述光导体(117)测量被散射的激光辐射。9.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工头(30)，其特征在于，所述激光加工头(30)具有第一冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：通快机床欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：