[发明专利]用于回收光学加工装置的未利用的光学辐射能的方法、回收装置和光学加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于回收光学加工装置的未利用的光学辐射能的方法、一种回收装置以及一种光学加工装置。

背景技术

在过去的几年里，光学加工装置、尤其是激光加工装置在技术上的重要性得到显著提高，借助这些光学加工装置通过加载电磁射线(尤其是激光)可以加工不同类型的材料。迄今为止，在工业上的激光加工装置中较少使用具有明显大于10kW光学辐射功率的激光光源。新类型的加工方法同时需要具有明显更高功率的激光光源。在这方面要提及的例如是用于热加工金属的、用于适配在功能层中的材料特性的或者在制造太阳能电池时作为对传统炉的补充的激光加工装置。

在此，尤其是具有多个单独发射体的二极管激光器用作激光光源，这些单独发射体在与光学机构的配合作用方面实施为，使得这些单独发射体在工作区域中可以产生线形的强度分布，在该工作区域中工件被加载激光。

在所有的激光加工装置中存在如下问题，即，由激光光源提供的光学(电磁)辐射能的仅仅比较小的一部分被实际用于加工工件，从而由现有技术已知的激光加工装置的能量平衡是相对不利的。正是激光加工装置的上述工业应用是典型的实例，在这些实例中，在技术上不可能的(并且有时甚至是不合理的)是使用所提供的光学辐射能的大部分用于加工工件。金属材料反射入射激光的大部分。与此相对，玻璃和用于制造太阳能电池的材料透射和反射入射激光的大部分。研究显示，在由现有技术已知的激光加工方法和激光加工装置中仅仅在10％至20％之间的入射激光被实际用于激光加工过程。在一些加工方法中，甚至入射激光的超过90％未被用于激光加工过程。

目前在现有技术中，激光的不可被用于激光加工过程的那个份额利用所谓的光陷阱来收集。所述光陷阱典型地构成为，使得该光陷阱可以有针对性地收集通过要加工的工件透射的或者由要加工的工件反射的激光。这种光陷阱构成为，使得激光能够通过至少一个光入口到达光陷阱的空腔中。空腔设计成，使得激光的大部分不能够通过散射过程和/或反射过程由光入口重新从光陷阱射出，而是被吸收器机构(尤其被至少一个吸收层)吸收。为了阻止由于给吸收器机构加载激光而引起光陷阱过热，例如可以设有水冷装置。

因为在激光加工时入射到工件上的光学辐射能的大部分未被利用，所以由现有技术已知的激光加工装置的能量平衡是相对不利的。

代替激光光源例如也可以使用(高功率)发光二极管，这些发光二极管的光学功率通过技术上的进一步开发而在过去的几年里迅速增加并且这些发光二极管因此有可以预见的在光学加工装置中用作光源的潜能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于回收光学加工装置的未利用的光学辐射能的方法、一种回收装置以及一种光学加工装置，它们允许改善光学加工装置的能量平衡。

关于方法，所述目的通过一种具有权利要求1的特征的方法来实现，关于回收装置，所述目的通过一种具有权利要求4的特征的回收装置和通过一种具有权利要求8的特征的回收装置来实现，以及关于光学加工装置，所述目的通过一种具有权利要求14的特征部分的特征的光学加工装置来实现。从属权利要求涉及本发明有利的进一步扩展方案。

按照本发明的用于回收包括至少一个激光光源的光学加工装置的未利用的光学辐射能的方法包括如下步骤：

——运行所述至少一个光源并且产生电磁射线，

——给至少一个工件加载用于加工工件的电磁射线，

——将未用于加工所述至少一个工件的电磁射线的至少一部分收集在至少一个回收装置的光陷阱机构中，

——将由所述至少一个回收装置的光陷阱机构收集的电磁射线的光学辐射能的至少一部分转化成电能。

按照本发明的方法具有如下优点，即，未用于加工工件的并且借助所述至少一个回收装置的光陷阱机构收集的电磁射线的光学辐射能的至少一部分转变成电流并且以此转变成可利用的电能。光学加工装置的能量平衡由此可以被显著改善。

在一种特别优选的实施方式中提出，将光学辐射能的至少一部分转化成电能的步骤包括给光伏机构加载由光陷阱机构收集的电磁射线的至少一部分。光伏机构能够以有利的方式直接在光陷阱机构的空腔的内部中将收集的电磁射线的辐射能的至少一部分直接转化成电流并且以此转化成电能。

在一种备选的实施方式中存在如下可能性，即，为了将光学辐射能的一部分转化成电能，

——给在光陷阱机构的内部的至少一个吸收器机构加载由光陷阱机构收集的电磁射线的至少一部分并且由此将所述至少一个吸收器机构加热，

——由吸收器机构加热载热流体，