[发明专利]激光加工设备

说明书

本发明涉及一种激光加工设备，其包括用于产生和引导工作激光束的装置以及包括喷嘴(2)，喷嘴具有用于将工作激光束输出到加工区域的开口。在这种装置中定义了光轴(14)，并且在喷嘴(2)的开口附近存在使工作激光束聚焦的至少一个元件，例如切割透镜。加工过程由一种适合的装置来监控。所述监控通过针对加工过程的辐射特性的至少一组探测器装置以及与之相关联的评估单元进行，其中，每组探测装置围绕光轴(14)呈环形地布置。探测器装置的观察方向至少在位于最靠近加工区域的聚焦元件与加工区域之间的子区域内相对于工作激光束(3)的光轴(14)以大于5°的极角Phi1延伸。所述设备优选用作为激光切割设备。

技术领域

本发明涉及一种激光加工设备，尤其是激光切割设备。

背景技术

为了使用激光束来加工工件，设备被配备有用于产生和引导工作激光束的装置。该激光束通常通过喷嘴的开口被引导至交互区域或者加工区域。用于引导该工作激光束的装置定义有光轴，并且具有位于开口附近的至少一个聚焦元件，例如聚焦透镜或切割透镜。

例如，在EP 2687317 A1中描述了这种激光加工设备，其中，还公布了一种观察装置，该观察装置用于使喷嘴相对于工作激光束居中，以避免工作激光束接触到喷嘴。另一方面，并没有提供对加工区域进行观察，也没有为此设计探测器装置。为了实现最佳的喷嘴居中，该探测器装置的观察方向必须尽可能同轴，其中，与同轴的任何偏差必然是由于大功率工作激光束处于纯同轴观察的方式所引起的，如在EP 2687317 A1的纯示意性图形中可以看到的那样。因为这种大功率工作激光束由长波的CO2辐射构成，必须避免在同轴方向上的不是必需的任何透射光学器件或部分透射光学器件，这就是为何根据EP 2687317 A1的教导而不同轴地观察喷嘴末端的原因，以避免与加工光束的各种干扰。最后，该探测装置还必须尽可能远离喷嘴顶端，理想情况下位于聚焦透镜的后面，由此极角尽可能地小，以便实现最优化的喷嘴居中。

为了能够控制这种设备以便实现尽可能最好的加工结果或者为了至少能够发现不够满意的加工结果，有利地，可设置一种装置用于监控加工过程。

通过探测器和传感器对该加工工艺的辐射进行测量，或者借助摄像头来拍摄交互区域或者加工区域的图像。这样，按照应用探测紫外光谱或可见光谱、近红外线或远红外线的不同部分。由测量值算出质量特性参数，这些质量特性参数大多除了纯粹的监控以外还被用于调控。

在专利文献中提出了这样的探测器，这些探测器要么使用光探测器(如DeKeuster J.、Duflou J.R.在2007版《International Journal of AdvancedManufacturing Technology》35(1-2)中115-126页的《Minitoring of high-powerCO2laser cutting by means of an acousticmicrophone and photodiodes》中所述)，要么使用摄像头(如Sichani E.F.、Duflou J.R.在2010刊《Physics Procedia》第5卷的《Monitoring and adaptive control of CO2 laser flame cutting》中所述)，与加工激光束同轴或同心(以及平行)地对来自工艺区域的辐射进行检测。与此同时，工艺辐射在聚焦光学器件的上方、即在加工头的受到保护的内部空间内通过分色镜或偏转孔镜或者清刮镜从工作激光束的光路中射出。由于聚焦光学器件与工艺区域和切割喷嘴的距离较大，其较小的开口在一定程度上将视场限制在喷嘴的直径，并且所被检测的辐射的角度范围也由于聚焦光学器件的孔径而小于5°。