[发明专利]加工头部

说明书

本发明涉及一种用于将激光射束(100)耦合到液体射流(200)中的加工头部(1)。该加工头部(1)包括带有至少一个光学元件(20,21.1,...21.4)的用于使激光射束(100)聚焦的光学单元(2)和带有通过壁限制的液体腔(32)的耦合单元(3)，其中，在壁中布置带有用于产生液体射流(200)的喷嘴孔(37)的喷嘴(33)。在所述耦合单元(3)与光学单元(2)相连接的状态中，可通过光学单元(2)聚焦的激光射束(100)可在射束方向上穿过耦合单元(3)的液体腔(32)指向喷嘴孔(37)并且可耦合到可由喷嘴(33)产生的、在射束方向上行进的液体射流(200)中。为了从光学单元(2)中利用液体供给液体腔(32)，在光学单元(2)和耦合单元(3)之间形成液体接口(50)，其中，在耦合单元(3)与光学单元(2)相连接的状态中，液体接口(50)在射束方向上观察布置在光学单元(2)的在射束方向上观察最后的光学元件(20,21.4)之前。

技术领域

本发明涉及一种用于将激光射束耦合到液体射流中的加工头部，其包括带有至少一个光学元件的用于使激光射束聚焦的光学单元和带有通过壁限制的液体腔的耦合单元，其中，在壁中布置带有用于产生液体射流的喷嘴孔的喷嘴。在耦合单元与光学单元相连接的状态中，可通过光学单元聚焦的激光射束可在射束方向上穿过耦合单元的液体腔指向喷嘴孔并且可耦合到可由喷嘴产生的、在射束方向上行进的液体射流中。在此，为了从光学单元中利用液体供给液体腔，在光学单元与耦合单元之间形成液体接口。

背景技术

已知一种激光加工装置，在其中，激光射束被耦合到细的水射流中，以便如在光学波导器中那样将激光射束引导至材料加工部位。这种激光加工装置具有的优点是，激光的能量在水射流的长度上集中到水射流的横截面上。相应地，在相对于材料加工部位的距离变化的情况中，不必不断地跟踪激光射束的焦点。此外，这种装置具有的优点是，可通过水射流连续地冷却待加工的材料。

为了能产生细的水射流并且为了可将激光射束耦合到该水射流中，这种类型的激光加工装置具有加工头部。该加工头部可以多种方式构造和成型。如此，其例如可被放入激光加工装置的剩余部分中，从而带有耦合的激光射束的水射流在一定程度上从激光加工装置的壁中离开。在这种情况中，可使待加工的对象在该壁之前相对于加工头部运动，由此使得带有经耦合的激光射束的水射流可到达对象的待加工的部位。但是，也存在的可能性是，加工头部形成激光加工装置的自由的、远侧的端部，或者布置在激光加工装置的可动的臂的自由的、远侧的端部处。这实现了，可使带有经耦合的激光射束的水射流在待加工的对象上运动，以便于利用水射流到达待加工的部位。

与加工头部如何精确地成型无关，加工头部通常通过光学单元以及耦合单元形成。在此，光学单元包括至少一个光学元件，例如棱镜或棱镜组，以便于使激光射束聚焦。相反地，耦合单元包括带有用于产生液体射流的喷嘴孔的喷嘴。在此，光学单元和耦合单元在加工头部中彼此布置成，使得光学单元可如此使激光射束聚焦到液体射流中，使得激光射束耦合到液体射流中。

在Synova S.A.的文献EP 1 833 636 B1中描述了这种类型的加工头部的示例。该加工头部包括用于借助于液体喷嘴产生液体射流的耦合单元。此外，该加工头部包括光学单元，借助于该光学单元将激光射束聚焦到液体喷嘴的液体通道中，以便于将激光射束耦合到液体射流中。耦合单元包括边框、窗元件以及封闭件。在边框的上侧上布置有用于光学单元的锥体形孔。在该锥体形孔的下端部处，边框具有肩部，窗元件在其上侧处贴靠在该肩部处。封闭件布置在窗元件的下侧上并且向下封闭在窗元件与封闭件之间的薄的、盘形的间隙。该间隙用作用于液体喷嘴的液体输送管路，液体喷嘴被插入在封闭件的上部的面向间隙的侧中的凹口中。该液体喷嘴具有中央通道，其形成细的液体射流，激光射束被耦合到该液体射流中。