[发明专利]具有激光束引导装置通风装置的激光加工机和激光加工机的激光束引导装置的通风方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有为激光束引导装置通风的装置的激光加工 机，和一种为激光加工机中激光束引导装置通风的方法。根据权利要 求1的前序部分，激光加工机包括到达激光加工头的激光束的引导装 置，借助其激光束引导装置构造为向着工件打开。

背景技术

这种激光加工机已经被熟知，如通过EP1640105A1。

本发明的主要是涉及具有一激光加工头的3维激光加工机，例如 上面提到的应用。聚焦元件是一镜面，光束引导装置向加工位置打开。 这种机器主要用于激光焊接。

光束引导装置需要清洁和持续的空气。二氧化碳含量的变化，其 他影响光束传播的物质，或光束截面温度的不均匀分布会改变未加工 的光束和聚焦点的性质，因而加工操作的持续性将变坏。

已知的解决方法是在光束引导装置充满清洁的氮气，并通过给定 的流量获得通过量和提高的压力，以抵抗杂质气体从环境中进入。

由于已知的激光加工头是向着加工位置打开的，因此本解决方法 中大量昂贵的纯气体从光束引导装置中排出。

相似的问题也出现在具有光学镜面单元的激光切割机的发明中， 例如，根据EP1623790A1。激光切割机的激光加工头不具有向激光加 工区域方向密封光束引导装置的透镜，而是用一开孔来代替进行分离。 昂贵的纯气体也通过该开孔从光束引导装置中排出，但比上述的激光 焊接机排出的数量少。

EP1182002A1已经公开了具有光学透镜单元的激光切割机，在光 束引导侧使用高纯气体冲洗透镜，当光束引导装置内的冲洗气体的压 力下降时相应的增加该压力。已知的光束引导装置没有构造成向着工 件开口，因为透镜密封了互相相关的光束引导装置和加工空间。因此， 在本实施例中可以对高纯(昂贵的)气体进行压力调节，而没有由此 引起的严重成本的缺点。

发明内容

本发明解决的问题是利用开放的光学加工单元来减少用于光束引 导装置通风的纯气体的排出。

通过权利要求1中的激光加工机解决了该问题。其他权利要求说 明了本发明的有益进步。本发明的装置具有如下优点：

在光束引导装置的两个不同的位置使用两种气体通风。光束引导 装置可以说是被再分为两个气体分室。高纯气体以低流速提供给第一 气体分室。其占据了光束引导装置的主要空间并且基本上是封闭的。 第二气体分室与第一气体分室相邻，充满了第二种气体，优选低成本 气体。光束路径只有相对小的比例在第二气体分室中，因此低成本气 体对光束传播的破坏会相对微弱。第二气体分室可能会打开，例如在 光学镜面单元中。压力的波动等在第二气体分室内进行调节。

附图说明

参照下面的图对本发明的两个实施例进行详细说明，其中：

图1是一激光切割机的透视图。

图2是一激光焊接机的透视图。

具体实施方式

图1所示的激光加工机1包括激光发生器2(二氧化碳激光)和 激光加工头4，激光加工头4可以在双头箭头3所示的方向相对移动。 由激光发生器2产生的激光束5被从激光发生器2引导穿过由气体冲 洗的光束引导空间6到达加工头4并被引导到工件7上，工件7是放 置在激光加工机1的工件支撑8上的待加工的金属板。

穿透和激光切割都需要加入气体进行支持。氧气，氮气，压缩空 气和/或特殊应用气体可以作为切割气体9使用。最终使用哪一种气体 取决于被切割的材料和工件需要的质量。切割气体在靠近加工位置处 被提供在加工头中。

光束引导空间6基本上充满了纯气体，例如氮气。光束引导空间 6是由波纹管或者其他封闭体(也包括管子、可伸缩管子等)界定的。

激光光束5重新定向并在激光加工头4内聚焦以使得聚焦的激光 光束直接引导到工件上。与光束引导空间6相关联的激光加工头4的 外壳区域和与激光加工相关联的外壳区域通过镜面聚焦单元和激光加 工头4内的孔分开。这样的一种激光加工头已经在EP1623790A1中公 开。为了能将加工气体侧和光束导向空气互相分开，激光束5由中间 的焦点导向。因此所使用的激光加工头4的部件由聚焦抛物面镜和椭 圆面镜(ellipsoid mirror)构成。激光束5穿过的孔设置在两个光学单 元之间的中间聚焦点。这样的光学加工单元形成开放的光束引导系统。 孔的直径要选择足够大以致于激光束不会达到孔边上，且足够小以致 于光束引导空间的冲洗气体泄漏损失较低。