[发明专利]用于材料加工的激光组件以及具有这种激光组件的激光加工机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于材料加工、特别是用于板加工的激光组件，具有用于产生激光射束的激光射束源，具有射束空间，由激光射束源产生的激光射束在该射束空间中延伸并且该射束空间包含气体，具有温度检测装置，该温度检测装置检测射束空间中的气体的温度情况并且该温度检测装置与一控制装置连接，以及具有温度调节装置，其中，该控制装置根据借助温度检测装置检测到的温度情况来控制温度调节装置，该温度调节装置依此调节射束空间中的气体的温度情况。

此外，本发明还涉及一种用于材料加工、特别是用于板加工的激光加工机，包括所述类型的激光组件。

背景技术

在JP11-277286A中公开了这类现有技术。该文献公开了一种激光加工机，在该激光加工机上，激光加工光束在封闭的射束空间中在激光振荡器和激光加工头之间被引导。在激光射束的传播方向上沿着射束空间在该射束空间的壁上设置有与激光射束轴线有相同距离的多个温度测量器。

从US 2005/0150882A1及US 2006/0027537A1和US 2005/0061778A1中已知其它的现有技术。

在根据US 2005/0150882A1的装置中，由激光射束源产生的激光射束在气体填充的射束空间中通过反射镜导向并且借助光具聚焦在要加工的物体上。为射束空间设置了旁路，在该旁路中安置有风扇和过滤器。作为替代实施方式该文献描述了一种组件，该组件具有“热交换器”来替代过滤器。在该现有技术中通过气体交换率来影响射束空间区域中的激光射束发散。在射束空间中循环的气体的体积流量称为气体交换率。该气体通过风扇驱动并且借助过滤器净化。该文献给出一个公式，根据该公式计算气体交换率，以使激光射束的散射最小化。在一次性定义气体交换率后不进行射束参数的自动再调节。

US 2006/0027537A1和US 2005/0061778A1涉及激光组件以及设置有该激光组件并具有射束引导空间的激光加工机，该射束引导空间充有气体，例如氮气。

发明内容

从所述类型现有技术出发，本发明的任务在于，根据射束空间中的温度情况优化对激光射束的参数的控制。

根据本发明，提出一种用于材料加工、特别是用于板加工的激光组件，具有用于产生激光射束的激光射束源；具有射束空间，由激光射束源产生的激光射束在该射束空间中延伸并且该射束空间包含气体；具有温度检测装置，该温度检测装置检测射束空间中的气体的温度情况并且该温度检测装置与一控制装置连接；以及具有温度调节装置，其中，该控制装置根据借助温度检测装置检测到的温度情况来控制该温度调节装置，该温度调节装置依此调节射束空间中的气体的温度情况，其中，该温度检测装置跨越射束空间横截面检测该气体空间中的气体内部的温度分布，其方式为，该温度检测装置沿着射束空间具有一些测量装置，这些测量装置沿着激光射束的射束传播方向在相对于激光射束的不同径向距离上测量射束空间中的气体的温度。

温度检测装置与控制装置和温度调节装置的组合使得能够根据温度情况来控制射束参数。测量装置使得能够测取为通过控制装置控制温度调节装置所需的测量值。可以在气体空间横截面的不同的、上下叠置的区域中检测射束空间中的气体的温度。对温度分布的测取提供了用于建立射束空间中的符合目的的温度情况的基础。大致能够自动应对变化的环境参数并且在此进行对射束参数的有针对性的影响。

射束空间中的温度情况的调节能够例如具有这样的目标：通过使射束空间中的气体内部的温度分布均匀化来减少激光射束的散射。也可以通过气体温度情况的不均匀化有针对性地产生相反的效果。

散射引起激光射束直径的扩大。如果根据应用情况特定地需要高能量的激光射束，这可通过激光射束的射束引导区域中的散射最小化实现。对于其它应用可能相反希望扩展的激光射束。在这种情况下射束空间中的气体的不均匀温度分布导致散射加强并且由此导致激光光束的扩展。

在激光组件模块式构造的情况下可以在同一个激光加工机上使用多个激光组件。

本发明的特别的实施型式可从下面得知。

所述温度调节装置基于通过控制装置的控制来调节射束空间中的气体的温度情况，以使射束空间中的气体的温度情况均匀化。激光空间中的温度情况的均匀化防止在射束空间横截面中产生温度梯度并且由此防止在射束空间中形成气体的不同折射率。这导致激光射束的散射最小化并且该激光射束能够以尽可能小的损失被引导到加工位置。