[发明专利]包括气体供应部和用于补偿由所供应的气体传递的力的补偿单元的、用于激光加工机器的加工头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于激光加工机器的加工头，所述激光加工机器用于利用激光束加工工件。

背景技术

激光加工机器的加工头是被用于利用激光加工机器加工工件的激光束的光束引导装置的最后元件。通常，加工头的任务在于在待加工工件上聚焦激光束，并且如果适用的话，则另外地将工艺气体或者几种不同的工艺气体引导到相应的激光束的焦点的周围环境中从而利用相应的工艺气体影响由激光束引发的加工工艺(例如切削工件、将几个工件焊接到一起、在表面上产生雕刻等)。因此，加工头通常包括至少一组聚焦光学器件和一个调节机构，该调节机构被用于移动或者调节聚焦光学器件从而能够改变聚焦光学器件相对于待加工工件的距离，并且因此能够影响焦点相对于工件的位置。进而，通常，加工头包括：用于获取(例如用于控制加工头的位置、用于监视利用激光束加工的相应的结果的质量、用于监视聚焦光学器件的完整性等)的各种操作参数的许多传感器、用于处理相应的传感器信号并且用于与激光加工机器的控制装置通信的电子器件、和各种介质的供应部(例如用于影响加工工艺的能量和/或冷却剂和/或工艺气体，和/或用于清洁和冷却聚焦光学器件的气体)。

关于气体的供应，在加工头的构造中必须被加以考虑的是，这些气体在激光加工机器的操作中在过压下、在一些情形中在高压下供应，并且通常被引入紧邻聚焦光学器件的区域。所供应的气体因此能够向聚焦光学器件传递力。为了影响加工工艺而被从加工头引导到待加工工件的工艺气体例如在范围从0.1巴到大致30巴的压力下供应并且能够因此向聚焦光学器件传递力，所述力能够在一方面达到高的数值，并且在另一方面(根据应用)还能够在大的范围改变。因为在工件加工期间，在需要精确地控制聚焦光学器件的位置的每一种情形中，并且如果适用的话，则需要以指标方式改变聚焦光学器件的位置，因此当调节聚焦光学器件时有必要对由所供应的气体传递的力加以考虑。

关于这个主题，几个概念是已知的。

例如从DE 41 29 278 A1已知一种其聚焦光学器件能够被以气动方式调节的激光加工机器的加工头。聚焦光学器件被联结到被以可移动方式保持的透镜保持布置，该透镜保持布置在每一种情形中均在相对端上即在激光束的出射端上和在激光束的入射端上包括活塞表面。在每一种情形中均在能够充满气体的气体腔室中引导所述两个活塞表面。在本实例中，一个气体腔室充满用于加工相应的工件所需要的、即在必须在相应的加工工艺期间实现的操作压力下的工艺气体。另一个气体腔室填充有控制气体(例如压缩空气或者工艺气体)，其中在另一个腔室中的控制气体的压力——取决于在所述一个气体腔室中的工艺气体的(操作)压力——必须得到调整以能够以指标方式自动地调节聚焦光学器件。用于调节聚焦光学器件的这个调节机构带有各种缺点。例如，控制气体还必须被高度加压以能够面对有时处于高压的工艺气体实现聚焦光学器件的精确调节。在相应的气体腔室中的控制气体压力的精确控制因此要求复杂的调整。进而，当不需要任何工艺气体时或者当仅仅在工艺气体上施加太低以致于不能抵抗它的重量而移动聚焦光学器件的压力时，聚焦光学器件的调节是不可能的或者仅仅在存在困难的情况下可能的。