【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种用于借助激光射束来加工工件的激光加工头，该激光加工头具有至少一个过热保护设备，所述至少一个过热保护设备例如保护激光加工头的壳体(尤其是扫描器壳体)和/或激光加工头的布置在该壳体中的部件免于过热、尤其是免于由于激光辐射引起的过热。
技术介绍
1、在用于借助激光射束来加工工件的激光加工头中，由激光光源产生的激光射束借助于射束引导和聚焦光学器件被聚焦或集束到待加工的工件上。
2、在以(例如在数千瓦范围内的)高激光功率进行加工时，在光学器件或者说光学元件上以及在工件上都可能发生背反射(rückreflexe)，所述背反射可以在局部导致壳体或在该壳体的内部中的其他部件的高度加热。通常，背反射强烈到，使得所述背反射在射到壳体和/或在该壳体内的激光加工头的部件上时对其造成损坏或毁坏。这能够导致在壳体表面上的变色或甚至导致材料剥蚀，该材料剥蚀沉积在布置在激光射束的射束路径中的光学元件、例如镜或透镜上并且污染这些光学元件。通过所产生的增加的对激光辐射的吸收以及加热能够损坏或甚至毁坏所涉及的光学元件。
3、通常，尝试通过以下方式来解决这个问题：用于加工波长的光学元件设有具有高吸收度(例如大于99.5％)或低反射度(例如小于0.5％)的抗反射涂层，使得背反射(rückflektiert)的激光功率是低的，使得它不会造成任何损害。在这里关键的是，如果光学器件、例如平场聚焦镜头(f-theta-镜头)由多个透镜构成和/或添加防护玻璃。由此，快速地具有十个或更多个边界面，所述边界面均能够为背反射作贡献。
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5、然而，给光学元件设置抗反射涂层的方法也具有其局限性，因为始终保持存在一定的反射率，该一定的反射率在激光功率较高时相应地导致较高的背反射功率，使得从确定的激光功率起，背反射能够损坏壳体和/或布置在其中的部件。此外，良好的抗反射涂层是开销大且昂贵的，使得尤其是在必须更频繁地更换防护玻璃的情况下存在期望：能够使用尽可能简单且成本有利的抗反射涂层。
6、另外的已知的解决方案基于主动冷却装置。这样，例如ep3257616 a示出一种具有用于冷却光学部件的冷却装置的激光加工头，其中，冷却装置连接到气体引导部并且具有用于对气流进行节流的至少一个节流阀。ep2162 774b1示出一种用于通过流动的冷却剂来冷却至少一个光学部件的装置，该冷却剂在壳体与构造材料之间流动。然而，这样的主动冷却装置需要不同的连接部，例如电源连接部和/或冷却剂连接部，以便确保冷却剂流动。此外，主动冷却装置消耗能量和/或冷却剂。
技术实现思路
1、本专利技术的任务是，保护壳体和/或激光加工头的布置在壳体中的部件免于由于激光辐射造成的损坏。尤其地，本专利技术的任务是，保护壳体和/或激光加工头的布置在其中的部件免于由于照射在射束路径之外的激光辐射、例如由于激光射束的背反射造成的损坏。
2、这些任务通过根据本专利技术的用于借助激光射束来加工工件的激光加工头来解决。有利的构型和扩展方案在以下说明。
3、本专利技术基于这种思想：在空间上和/或在时间上分配和/或散发通过在射束路径之外延伸的激光辐射、例如通过激光射束的背反射引入或者说入射到壳体和/或布置在其中的部件中的能量。为此，激光加工头具有至少一个(被动或主动)过热保护设备，该过热保护设备包括用于(在空间上和/或在时间上)分配入射的辐射能量的至少一个(被动或主动)能量分配设备和/或用于散发所吸收的热量的至少一个(被动或主动)散热器。以这种方式，所引入的能量不会造成损坏，并且能够避免局部过热。这尤其是在用于以高激光功率或者说以高的激光脉冲功率(即以大于1kw、尤其是大于10kw的功率)进行加工的激光加工头中是有利的
4、根据本专利技术的一个方面，一种用于借助激光射束来加工工件的激光加工头包括：限定光学器件室的壳体；至少一个光学元件，所述至少一个光学元件布置在光学器件室中，尤其是用于引导和/或成形激光射束；以及至少一个过热保护设备，所述至少一个过热保护设备设置为用于，保护壳体和/或布置在该壳体中的元件或者说部件免于过热，其中，过热保护设备包括用于分配入射的辐射能量的至少一个能量分配设备和/或至少一个散热器，所述至少一个散热器用于吸收和/或散发热量、尤其是用于吸收和/或散发通过吸收入射的辐射能量而产生的热量。过热保护设备能够是主动过热保护设备、例如借助所供给的冷却剂来进行散热的主动装置或者能够是被动或者说自给式过热保护设备、即不具有冷却剂连接部或者说冷却剂源和/或外部能量供给的过热保护设备。
5、激光加工头能够是扫描器-激光加工头。在这种情况下，激光加工头能够包括扫描设备，该扫描设备设置为用于，使激光射束指向工件上的不同位置。扫描设备能够布置在壳体中。壳体的、布置有扫描设备的或者说包围扫描设备的部分能够被称为扫描器壳体。然而，激光加工头也能够是固定光学器件-激光加工头。
6、根据本专利技术的另一个方面，一种用于借助激光射束来加工工件的激光加工头包括：扫描设备，该扫描设备用于使激光射束在工件上偏移；壳体(也称为扫描器壳体)，在该壳体中布置有扫描设备；以及，至少一个过热保护设备，所述至少一个过热保护设备设置为用于，保护壳体免于过热，其中，过热保护设备包括用于分配入射的辐射能量的能量分配设备和/或用于至少一个散热器，所述至少一个散热器用于吸收和/或散发热量、尤其是用于吸收和/或散发通过吸收入射的辐射能量而产生的热量。过热保护设备能够是主动过热保护设备、例如借助所供给的冷却剂来进行散热的主动装置或者能够是被动或者说自给式过热保护设备、即不具有冷却剂连接部或者说冷却剂源和/或外部能量供给的过热保护设备。扫描器壳体能够集成在激光加工头的壳体中或一体地构造或能够形成其一部分。壳体和/或扫描器壳体能够限定光学器件室，在该光学器件室中布置有至少一个光学元件、尤其是用于引导和/或成形激光射束的至少一个光学元件。扫描设备能够设置为用于，使激光射束指向工件上的不同位置、尤其是指向在两个彼此垂直的方向上的位置。
7、根据这些方面之一的激光加工头能够包括以下特征中的一个或多个特征：
8、激光加工头的壳体能够模块化地构造。扫描器壳体能够形成其一部分。激光加工头的壳体能够限定光学器件室，在该光学器件室中布置有(尤其是用于引导和/或成形激光射束的)至少一个光学元件和/或扫描设备。
9、扫描设备能够包括至少一个能摆动的镜。优选，扫描设备包括两个围绕不同轴线能摆动的镜。激光加工头还能够包括用于聚焦激光射束的平场聚焦镜头(f-thetaobjektiv)。平场聚焦镜头能够布置在壳体中。...
【技术保护点】
1.一种用于借助激光射束来加工工件的激光加工头(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的激光加工头(1)，其中，所述至少一个过热保护设备(4)包括主动过热保护设备，所述主动过热保护设备具有用于引导冷却剂的冷却通道(43)，
3.一种用于借助激光射束来加工工件的激光加工头(1)，包括：
4.根据权利要求3所述的激光加工头(1)，还包括主动过热保护设备(4)，所述主动过热保护设备(4)具有用于引导冷却剂的冷却通道(43)，其中，所述冷却通道(43)构造在所述壳体(3，3’)的壁中。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)布置在所述壳体(3，3’)中，和/或布置在所述激光射束(2)的射束路径之外，和/或布置在所述壳体(3，3’)的内面上，和/或布置在至少一个布置在所述壳体(3，3’)中的元件上；和/或
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)布置在所述壳体(3，3’)中的预确定的关键位置处，所述激光射束的背反射(21)和/或在所述射束路
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)布置在布置在所述壳体(3，3’)中的光学元件(6，6’)旁边和/或构造在布置在所述壳体(3，3’)中的光学元件(6，6’)的支架(5、5‘)上和/或形成布置在所述壳体(3，3’)中的光学元件(6，6’)的支架(5、5‘)的一部分。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)如此布置在所述壳体(3，3’)中，使得所述激光射束(2)的背反射(21)从至少一个布置在所述壳体(3，3’)中的光学元件(6，6’)、尤其是光阑、光学元件、平场聚焦光学器件、镜、分束器和/或防护玻璃射到所述过热保护设备(4)上。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述壳体(3)包括用于将所述激光射束(2)耦入到所述激光加工头(1)中的进入端口、和准直光学器件，
10.根据权利要求1至9中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)包括用于分配入射的辐射能量的能量分配设备，
11.根据权利要求10所述的激光加工头(1)，其中，所述凸状结构(42)包括多个周期性布置的且凸状的子结构(42a)和/或具有部分反射的表面(44)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)包括用于分配入射的辐射能量的能量分配设备，
13.根据前述权利要求1至12中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)包括用于散发所吸收的热量的散热器，
14.根据前述权利要求1至13中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)包括用于散发所吸收的热量的散热器，并且，
15.根据权利要求14所述的激光加工头(1)，其中，所述实心金属件(46)由铜和/或铝和/或铜合金和/或铝合金组成，和/或，由具有大于50W/m*K、尤其是大于100W/m*K的热导率的材料组成。
16.根据前述权利要求1至15中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述壳体(3)的内面的至少一部分和/或布置在所述壳体(3)中的元件的表面的至少一部分构造成部分反射的。
...【技术特征摘要】
1.一种用于借助激光射束来加工工件的激光加工头(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的激光加工头(1)，其中，所述至少一个过热保护设备(4)包括主动过热保护设备，所述主动过热保护设备具有用于引导冷却剂的冷却通道(43)，
3.一种用于借助激光射束来加工工件的激光加工头(1)，包括：
4.根据权利要求3所述的激光加工头(1)，还包括主动过热保护设备(4)，所述主动过热保护设备(4)具有用于引导冷却剂的冷却通道(43)，其中，所述冷却通道(43)构造在所述壳体(3，3’)的壁中。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)布置在所述壳体(3，3’)中，和/或布置在所述激光射束(2)的射束路径之外，和/或布置在所述壳体(3，3’)的内面上，和/或布置在至少一个布置在所述壳体(3，3’)中的元件上；和/或
6.根据前述权利要求1至5中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)布置在所述壳体(3，3’)中的预确定的关键位置处，所述激光射束的背反射(21)和/或在所述射束路径之外延伸的激光辐射照射在所述关键位置处。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)布置在布置在所述壳体(3，3’)中的光学元件(6，6’)旁边和/或构造在布置在所述壳体(3，3’)中的光学元件(6，6’)的支架(5、5‘)上和/或形成布置在所述壳体(3，3’)中的光学元件(6，6’)的支架(5、5‘)的一部分。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的激光加工头(1)，其中，所述过热保护设备(4)如此布置在所述壳体(3，3’)...
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