[发明专利]用于固定激光加工头内的光学元件的盒子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于固定激光加工头内的光学元件的盒子，特别是用于固定一种聚焦光学元件的盒子，以及一种包含这种盒子的激光加工头。

背景技术

在利用激光加工头加工工件的过程中，例如激光切割过程中，通常情况下会运用到一种带有一个外壳的激光加工头，其中穿过激光加工头的激光束利用一个光学元件实现聚焦，从而对工件进行加工。此外，由于在应力较强的情况下，材料内会出现裂痕或者很容易被污染，可以将聚焦光学元件放在一个密封元件的下面。出于此种原因，需要经常更换聚焦光学元件，其中快速并有效地实施该更换过程往往是非常重要的。

当所需的激光束聚焦的焦距不同时，同样也需要更换聚焦光学元件。

如DE 295 07 189 U1中所公开的一种用于利用激光束加工工件的接头，该接头包含一个外壳和一个带有聚焦光学元件的附加装置，该附加装置可侧向地插入外壳并且是可替换的。此外，所述附加装置具有光束输入端和光束输出端的开口，其中所述聚焦光学元件放置到外壳内的两个开口之间。

DE 196 30 147 A1中描述了另外一种更换聚焦光学元件的途径：一种用于利用激光束加工工件的接头，具有一个放置在接头内的自动的聚焦光学元件更换装置。此外，所述聚焦光学元件更换装置包含一个可移动的支座，该支座具有多个针对相应的多个聚焦光学元件设置的收纳处，其中通过所述支座的运动可以逐个地将相同的或者不同的聚焦光学元件定位到激光的光束路径。直到更换装置的所有聚焦光学元件都磨损了，才会将其拆卸并更换。

尽管如此，对于依据现有技术的更换装置，还是会经常出现如下问题：聚焦光学元件的更换多数情况下发生在相对较不洁净的环境下，例如在车间内，在此过程中光学元件会被污染。透镜上的污染物会通过激光辐射造成透镜的升温。透镜会由此变成一个热的透镜，在此情况下焦点的位置会发生移动。进而最不利的情况下必须中断激光加工过程。所以，在将透镜直接放置到激光加工头内之前对其进行简单而快速的清洁是不可或缺的。然而，透镜的安装深度与透镜直径之间的比值往往是非常大的，为此对透镜进行清洁是非常困难度，甚至是不可能的。

发明内容

因此，本发明的目的在于实现一种用于固定激光加工头内的光学元件的盒子，特别是用于固定一种聚焦光学元件的盒子，以及一种包含这种盒子的激光加工头，通过这种激光加工头至少能很大程度上减小光学元件的污染和/或者简单而快速地对光学元件进行清洁。

本发明用来达成上述目的的解决方案为依据独立权利要求的盒子以及激光加工头。本发明有利的改进方案将在对应的权利要求中进行说明。

依据本发明，一种用于固定激光加工头内的光学元件的盒子，具有一个放置所述光学元件的盒子外壳和至少一个透明的保护设备，所述盒子外壳包括一个光束输入端的开口和一个光束输出端的开口，所述透明的保护设备布置在所述盒子外壳的所述光束输入端的开口处或者所述光束输出端的开口处，从而保护光学元件，以防止污染物带来的伤害。通过所述透明的保护设备甚至可以避免所述光学元件被污染，以及可以实现所述透明的保护设备的简单而且可快速实行的清洁，因为所述光学元件位于盒子外壳的能轻易到达的开口区域内。

为了避免污染物通过另外的开口进入所述盒子并污染所述光学元件，如下方案是有利的：另外一个透明的保护设备布置在所述盒子的另外一个开口处。

如下方案有利于轻易地清洁所述透明的保护设备：所述透明的保护设备在背离所述光学元件的一侧具有一个平坦的平面。

在本发明一种特别简单的改进方案中，所述透明的保护设备为一个保护玻璃。

同样的，也可以用一个平凸透镜或者平凹透镜替代上述保护玻璃。

同样的，为了避免很小的污染颗粒和/或者湿气渗透到盒子内，将以一种优选的实施方式气密地密封所述两个透明的保护设备。

此外，优选而言，所述盒子内填充有干燥的空气、氮气或者一种惰性气体。由此可以在周围温度出现起伏的情况下避免湿气凝结在盒子外壳上，特别是避免湿气凝结在保护设备的内表面上。

在本发明的一种有利改进方案中，所述至少一个透明的保护设备按如下方式放置到所述盒子外壳的对应的开口处：所述至少一个透明的保护设备的背离所述光学元件的平面大体上与所述盒子外壳的一个围绕开口的外侧面齐平。由此可额外地简化所述透明的保护设备的清洁过程，因为在被清洗的区域没有阶梯的结构。

这种形式的优点还可以通过如下方案实现：所述透明的保护设备放在所述盒子外壳的一个围绕开口的外侧面上。

如下方案是有利的：所述至少一个透明的保护设备与所述盒子外壳粘接在一起。