[发明专利]用于借助激光束加工工件表面的设备以及设备的运行方法

说明书

本发明涉及一种用于借助激光束(8)加工工件(6)的表面(4)的设备(2)，其具有用于提供激光束(8)的激光系统，并且具有构造用于产生大气压等离子体束(16)的等离子体喷嘴(14)，其中，所述等离子体喷嘴(14)具有喷嘴开口(24,24′)，在运行中，在所述等离子体喷嘴(14)中产生的等离子体束(16)由此喷嘴开口射出，其中，激光系统(12)和等离子体喷嘴(14)彼此放置和构造得使激光束(8)在运行中与等离子体束(16)一同从所述等离子体喷嘴(14)的喷嘴开口(24,24′)中射出。此外，本发明还涉及一种具有此种设备的机构(100)以及用于运行此种设备(2)的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于借助激光束加工工件表面的设备，其具有用于提供激光束的激光系统，并且具有设置用于产生大气压等离子体束的等离子体喷嘴，其中，等离子体喷嘴具有在运行中射出在等离子体喷嘴中产生的等离子体束的喷嘴开口。本发明还涉及一种用于运行设备的方法。

背景技术

由现有技术已知借助激光束加工工件表面，从而例如通过从工件表面去除杂质而清洁工件，或者通过去除工件材料本身而对工件进行赋形加工。

在借助激光束清洁工件表面时经常出现，借助激光束去除的杂质的一部分再次沉积到工件表面上并因此重新污染工件表面。在借助激光束进行赋形加工的情况下，在去除工件材料时，去除的工件材料可能部分地再次沉积到工件表面上并因此导致加工位置周围不规则的表面。

为了克服此问题提出，除了激光束以外，也使用等离子体束对准工件表面上待加工的位置。通过等离子体束能够分解或转化由激光束去除的材料，从而使其不再沉积到工件表面上。但是，至今未实现此方法在工业运营中过程安全的实施。尤其将等离子体束对准工件表面上借助激光束加工的位置处显示为困难的。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于，提供一种借助激光束加工工件表面的设备以及一种用于此设备的运行方法，借助其能够实现对表面过程安全且可靠的加工。

在一种用于借助激光束加工工件表面的设备方面，其具有用于提供激光束的激光系统，并且具有设置用于产生大气压等离子体束的等离子体喷嘴，其中，等离子体喷嘴具有喷嘴开口，在运行中，在等离子体喷嘴中产生的等离子体束由此喷嘴开口射出，根据本发明，上述目的至少部分地由此实现，即，激光系统和等离子体喷嘴彼此放置并构造得使激光束在运行时与等离子体束一同从等离子体喷嘴的喷嘴开口射出。

已知，通过替代两个单独的工具，而为激光束和等离子体束使用一个组合的设备，激光束和等离子体束共同由此设备的喷嘴开口射出，能够过程可靠地在借助激光束执行对工件表面的加工的同时施加等离子体束。由此方式，激光束和等离子体束还总是指向待处理的工件表面上的同一位置。

此设备用于借助激光束加工工件表面。工件表面的加工可尤其涉及对表面的清洁，例如清洁有机的杂质。此种杂质能够很好地借助激光束剥离，但是容易再次回到表面上。借助等离子体束能够分解或氧化通过激光束剥离的有机杂质，从而防止对表面重新的污染。

此设备具有用于提供激光束的激光系统。借助此激光系统能够提供激光束，借助此激光束能够加工工件表面。激光系统可具有激光源，尤其例如为纤维激光器的固体激光器。激光系统也可具有光导体，借助此光导体能够将激光束从外部的激光源引入激光系统中。优选使用脉冲激光束或者用于产生脉冲激光束的激光源。此外，激光系统优选还具有光学装置，从而使激光束对准待加工的表面。光学装置可尤其涉及光学镜，从而校准激光束的照射方向。

此外，设备还包含构造用于产生大气压等离子体束的等离子体喷嘴。等离子体束在此理解为至少部分电离的定向的气体射流。大气压等离子体束理解为在大气压力下使用的等离子体束，也就是说，其中，等离子体束指向基本上具有大气压力的环境中。

等离子体喷嘴具有喷嘴开口，在运行中，在等离子体喷嘴中产生的等离子体束由此喷嘴开口射出。通过喷嘴开口的位置预先设定等离子体束的喷射方向。通过校准喷嘴开口的方向能够使等离子体束指向工件表面上特定的位置。