專利名稱：匣盒、在匣盒中使用的插件以及具有匣盒的激光加工頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種匣盒，并且特別是涉及一種用于將透鏡保持在激 光加工頭中的匣盒，在>(吏用纖維激光器的情況下該激光加工頭用于激光切割。
背景技術(shù)：
近年來，在制造工業(yè)中激光束切割已發(fā)展成一種標(biāo)準(zhǔn)方法。估計(jì)在
2003年在世界范圍內(nèi)已經(jīng)有超過25,000臺(tái)切割設(shè)備利用高激光輻射功率 來切割金屬和非金屬。
以下，首先一般地解釋激光束切割的原理。在被聚焦的激光束碰到工 件的地方，激光束強(qiáng)烈地加熱材料，使得材料熔化或蒸發(fā)。 一旦激光束完 全穿透工件，就可開始切割過程。激光束沿著零件輪廓移動(dòng)并且不斷地使 材料熔化。熔液大部分被氣流向下從接縫中吹走。以這樣的方式，在零件 與剩余格柵(Restgitter)之間出現(xiàn)窄的切割裂縫。切割裂縫極少寬于被 聚焦的激光束本身。
激光束切割的兩種標(biāo)準(zhǔn)方法，即氣割與熔融切割之間是不同的。氣割 主要用于切割結(jié)構(gòu)鋼。為了氣割，將氧氣用作切割氣體。用達(dá)到6巴的壓 力將氧氣^A接縫。在那里，被加熱的金屬與氧氣反應(yīng)，其中金屬燃燒并 且氧化。在此，化學(xué)反應(yīng)釋放出能量，該能量達(dá)到激光能量的五倍并且輔 助激光束。氣割允許高的切割速度和加工厚的板材。例如，允許切割的結(jié) 構(gòu)鋼厚度超過30mm。然而，由于該方法使切割面覆蓋有氧化物層，而漆 和覆層在被氧化的表面上附著不好，所以必須去除氧化物層。此外，層的 破裂會(huì)導(dǎo)致易受腐蝕。
在第二標(biāo)準(zhǔn)方法，即熔融切割中，氮?dú)饣蛘邭鍤庥米髑懈顨怏w。可加 工所有可熔化的材料，優(yōu)選為金屬，然而也可加工陶乾。在該方法中，利 用在2巴與20巴之間的壓力使切割氣體穿過接縫。氬氣和氮?dú)庖话悴慌c 切割裂縫中 ^化的金屬反應(yīng)，而是僅將金屬向下吹出。同時(shí)，它們使切割邊與空氣屏蔽。作為切割氣體，氮?dú)饪捎糜趲缀跛薪饘?。唯一的例?是鈥，它不僅與氧氣而且與氮?dú)鈩×曳磻?yīng)，因此利用氫氣來切割鈥。熔融 切割具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，即邊緣沒有留下氣化物并且不必再加工。然而，僅
激光束的能童可用于切割，因此僅在薄的板材中切割itJt才與氣割中的速 度相同。刺穿也變難，因此一些切割設(shè)備提供了這樣的可能性，即用氧氣 刺穿并且接著用氮?dú)饫^續(xù)切割，
激光束切割的一種特別的變型是高速切割。激光束-高速切割中的發(fā) 展為激光開創(chuàng)了具有極大潛力的全新的使用可能性。因此，在切割典型的 車身和殼體板(Gehaeuse-blechen)時(shí)，在此期間切割速度可為50m/min 或更高。由此，在批量生產(chǎn)中激光切割也代^^吏用沖壓工具的傳統(tǒng)切割。
為了達(dá)到高切割速度，必需具有激光輻射功率范圍在lkW與6kW之 間的高激光輻射功率的激光。在此，激光輻射功率描述了以輻射形式每秒 所發(fā)射的能量。另一重要的M是激射光(Laserlicht)強(qiáng)度。該強(qiáng)度表 示每單位面積的激光輻射功率。高的強(qiáng)度意味著快速地加熱切割部位而僅
僅4艮少的能量會(huì)5^周圍的工件中。由此，可實(shí)現(xiàn)激光類的高切割i4^和 非常好的切割質(zhì)量。
此外，對(duì)可切割的板材厚度，激光輻射的功率也是決定性的，材料越 厚，所需的激光器功率越高。強(qiáng)度取決于激光輻射功率的大小以及通過透 鏡的光學(xué)特征來改變。例如可以利用所使用的會(huì)聚透鏡的短焦距、輻射中 的均勻的強(qiáng)度分布、所使用的激射光的短波長(zhǎng)或者在透鏡上方的大輻射直 徑來實(shí)現(xiàn)具有高強(qiáng)度的小焦斑。
對(duì)于激光-高速度切割的另一重要參數(shù)是焦深(瑞利長(zhǎng)度 Rayleighlaenge )。焦深是光線在焦點(diǎn)后又快速地展開的量度。大的焦深允 許定位焦點(diǎn)時(shí)更大的余地并且能夠?qū)崿F(xiàn)切割更;^f度的板材。焦深受到如 焦距所受到的同樣參數(shù)的影響。原則上，短焦距也意味著短焦深，反之亦 然。
于是，短焦距的透鏡產(chǎn)生了小焦斑和短焦深。由此，它能夠在薄的材 料中實(shí)現(xiàn)高切割i4JL和良好的切割質(zhì)量，然而，工作間距由于短焦深而必 須盡可能保持恒定。
由于這個(gè)原因，在基于小的焦,過激光;Mi行高速切割時(shí)，由于加 熱或者設(shè)備，特別是所使用的透鏡如準(zhǔn)直透鏡和會(huì)聚透鏡的類似變化導(dǎo)致 的焦點(diǎn)的可能的推移不利子保掊耠加工的豕工件的切割質(zhì)量和切割速度 的恒定。
所謂的纖維激光器特別適合于產(chǎn)生很小的焦深。纖攀激光器是固體激 光器的一種特別的形式。在此，在纖維激光器中玻璃纖維的摻雜的芯形成 活性的介質(zhì)。即，這涉及一種具有光波導(dǎo)特性的玻璃激先器。由纖維傳導(dǎo)
的激射光由于大的長(zhǎng)度而受到4艮大的增強(qiáng)。纖維激光器例如以這樣的方式 來光泵浦，即從二極管激光器的輻射平行于纖維芯而耦合輸入或者耦合輸
入到纖維芯中。纖維激光器在其端面上具有^JH"器，這些反射器構(gòu)成諧振 器并且因此能夠?qū)崿F(xiàn)受控的激光器運(yùn)行。>^射面由以u(píng)v光寫入玻璃纖維
中的折射率變化部分，即所謂的光纖布,^yt構(gòu)成。因此，在光柵上沒 有形成附加的^損耗，其中該ifejfr僅有選擇地反射所希望的波長(zhǎng)。鉺最 經(jīng)常用作對(duì)激光活性的纖維芯的摻雜元素，接著是鐿和釹。激射光的波長(zhǎng)
幾乎沒有不同。它們約為1.06mhi (釹)和1.03[im(鐿)。纖維激光器的顯 著優(yōu)點(diǎn)是，所發(fā)射的光波波長(zhǎng)僅僅很少地被玻璃吸收，即所發(fā)射的激射光 可以借助玻璃纖維從激光裝置向所連接的激光加工頭傳導(dǎo)。
此外，纖維激光器具有kW范圍內(nèi)的突出的輻射質(zhì)量，在4kW的輸 出功率的情況下，在此實(shí)現(xiàn)50fim的纖維直徑。與C02，激光器最大 達(dá)到3.4mm x mrad的輻射質(zhì)去相比，這提供了小于2mm x mrad的輻射 質(zhì)量。在使用鎮(zhèn)摻雜的4kW纖維激光器的情況下，可明顯超過4kWC02 激光器的最大切割速度。在此，切割速度在lmm厚度的板材中，在不銹 鋼、鋁^r或者結(jié)構(gòu)鋼中都為大約50m/min。此外，具有l(wèi)kW激光器功 率的纖維激光器對(duì)在3mm與5mm之間厚度的板材能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎與 2.5kW到3kW的C02激光器相同的切割速度。根據(jù)板材的厚度，該切割 速度大約為2m/min與10m/min之間。
因此，具有1000W與4000W之間的激光器功率的纖維激光器特別適 合于激光切割，并且特別適合于使用氮?dú)獾那闆r下的熔融切割方法。在合 適地選擇噴嘴參數(shù)的情況下，甚至在高切割速度時(shí)，也形成了具有很小粗 糙高度的無毛邊的切割邊緣。
在鐿摻雜的lkW纖維激光器中，纖維直徑典型地為15pm且纖維長(zhǎng) 度為5m,在4kW纖維激光器中，纖維直徑為50jim且纖維長(zhǎng)度為20m。 在lkW纖維激光器中，對(duì)工件的加工的通常的過程;Nt例如是聚焦焦 距(Fokusierbrennweite)為120mm，準(zhǔn)直焦距為120mm，焦斑直徑為 15nm，在噴嘴直徑為1.5mm時(shí)，噴嘴與工件之間的間距為lmm，其中
在10巴的壓力下將作為切割氣體的氮?dú)鈱?dǎo)送到工件上。
對(duì)于切割過程，激光加工頭可越過工件，或者工件本身可以移動(dòng)。然
而，由于在實(shí)施高速激光切割過程時(shí)出現(xiàn)了很高的加iiv變，所以有意義的 是使工件特別是待加工的板材在激光加工頭下方運(yùn)動(dòng)。為此，存在調(diào)節(jié)臺(tái)，
其能夠在2.5m x 1.25m的工作范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)加速度為4g，具有定位精度小 于3nm、可重復(fù)性lpm的供給率為300m/mm。
如上面已闡述的那樣，薄的板材的高速激光切割與其它切割方法的不 同在于，激光、特別是具有小焦深和高輻射質(zhì)量的纖維激光器對(duì)準(zhǔn)待加工 的板材，由此由于焦點(diǎn)中的高輻射強(qiáng)度可以快速地切割板材。然而，在此 出現(xiàn)這樣的問題，即工件與激光加工頭之間的間距必須精確地調(diào)節(jié)，因?yàn)?在所使用的小的焦距和焦點(diǎn)直徑的情況下，激光束又快速地?cái)U(kuò)展并且因此 失去了對(duì)切割所必需的強(qiáng)度。
在此，過大的投影比例增大了焦點(diǎn)逆著輻射方向的移動(dòng)。對(duì)此，解決 方案是選擇1:1的投影比例，這意味著，纖維芯直徑與切割裂縫寬度相應(yīng)。 然而，由于當(dāng)前所廣為使用的小的纖維芯直徑，該投影比例不能這樣簡(jiǎn)單 地轉(zhuǎn)換。
在準(zhǔn)直透鏡沾污的情況下，出現(xiàn)焦點(diǎn)逆著輻射方向移動(dòng)。由于沾污， 透鏡在激光束的作用下被加熱，由此出liit:鏡的熱形變以及折射系數(shù)的變 化。這兩個(gè)作用致使焦距變小并且因此焦點(diǎn)逆著輻射方向移動(dòng)。沾污的原 因是，在插入纖維插頭時(shí)污物接觸準(zhǔn)直透鏡。在使用透鏡盒的情況下，這 能夠以這樣的方式來避免，即在安裝纖維插頭時(shí)簡(jiǎn)單地從光路中拉出透 鏡。
然而，由于會(huì)fii:鏡輕微沾污也會(huì)出現(xiàn)焦點(diǎn)逆著^l"方向的移動(dòng)。在 此，沾污的原因?yàn)楸徽次鄣那懈顨怏w(在環(huán)流的保護(hù)玻璃的情況下)、被 沾污的用于透鏡冷卻的氣體、不利的保護(hù)玻璃更換或者在安裝過程中透鏡 的沾污。對(duì)該問題已公知的解決方案在于，不用氣體冷卻透鏡或者使用保 護(hù)玻璃抽屜。另 一種可能的解決方案、即使用高純的氣體來冷卻或者切割， 由于高成本而僅僅有^Hf地適合于工業(yè)。
在使用用于透鏡^#的匣盒的情況下，也會(huì)以這樣的方式出現(xiàn)透鏡的 沾污，即在匣盒的殼體與用于透鏡的##件之間出現(xiàn)磨耗，即磨損顆粒， 磨損顆粒會(huì)殘留在匣盒里面并且沾污透鏡，其中保持件在匣盒的殼體內(nèi)的 導(dǎo)軌中被引導(dǎo)。

實(shí)用新型內(nèi)容
因此，本實(shí)用新型的目的在于，實(shí)現(xiàn)一種用子將透徒系統(tǒng)##在激光 加工頭中的匣盒，在將插件拉出或者導(dǎo)入匣盒的殼體中時(shí)，該匣盒減小了 透鏡系統(tǒng)的沾污。
該目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的匣盒來解決。在從屬權(quán)利要求中闡 述了本實(shí)用新型的一些有利的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案。
根據(jù)本實(shí)用新型，實(shí)現(xiàn)了一種用于將透鏡系統(tǒng)保持在激光加工設(shè)備
中、特別是用于使用激光束加工工件的激光加工頭中的匣盒，該匣盒包括 殼體和帶有用于透鏡系統(tǒng)的支承件的插件，殼體在兩個(gè)相對(duì)的側(cè)上分別具
有一個(gè)用于讓通過激光加工設(shè)備導(dǎo)向的光路穿過的孔和用于透鏡系統(tǒng)的 容納空間，支承件可導(dǎo)入殼體的容納空間中，以便將透鏡系統(tǒng)保持在光路 中，其中插件在容納空間之外在殼體上被引導(dǎo)，使得在殼體的容納空間內(nèi) 的支承件被自由滑動(dòng)地安置。
因此根據(jù)本實(shí)用新型，用于保持透鏡系統(tǒng)的匣盒具有可導(dǎo)入殼體中的 插件，該插件具有用于透鏡的支承件和至少一個(gè)導(dǎo)向件，其中支承件在插 件被插入的狀態(tài)中將透鏡保持在光路中，導(dǎo)向件在外部在殼體上被導(dǎo)向， 由此當(dāng)插入或者拉出插件時(shí)，在殼體內(nèi)不會(huì)形成磨耗或者其它沾污。由此，
在殼體內(nèi)也沒有磨耗可以到iiit鏡上并沾污透鏡。
對(duì)在殼體內(nèi)插件的導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)上的轉(zhuǎn)換，特別簡(jiǎn)單并且合乎目的的 是，插件具有至少一個(gè)導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件分別可與至少一個(gè)互補(bǔ)于插件的 導(dǎo)向件的并且在設(shè)置在殼體外側(cè)上的導(dǎo)向件形成配合。
在此，所述導(dǎo)向元件可以構(gòu)造為在殼體的大致平行于光路分布的對(duì)置 的壁中垂直于光路分布的槽，其中插件分別具有兩個(gè)與插件的支承件相鄰 設(shè)置的導(dǎo)向板，這些導(dǎo)向板分別可在這些槽中引導(dǎo)。這具有這樣的優(yōu)點(diǎn)， 即導(dǎo)向板在殼體的對(duì)置的壁中的槽內(nèi)可將壓力施加到殼體的壁上，以便這 樣^夾緊作用。
在本實(shí)用新型的另一種有利的擴(kuò)展方案中，所述導(dǎo)向元件可以構(gòu)造為 在殼體的至少一個(gè)側(cè)壁中垂直于光i^分布的鉆孔，可將插件的相鄰于插件 的支承件而設(shè)置的銷插入這些鉆孔中。本實(shí)用新型的該擴(kuò)展方案具有這樣 的優(yōu)點(diǎn)，即將銪插入相應(yīng)的鉆孔中是特別穩(wěn)定的，此外，這些鉆孔也可以
構(gòu)造在殼體的非對(duì)置的壁上，以便在殼體中能夠?qū)崿F(xiàn)插件的穗定的保持。
此外，根據(jù)本實(shí)用新型設(shè)置有用于在本實(shí)用新型的匣盒中使用的插 件，該插件具有用于容納透鐿系統(tǒng)的支承件、至少一個(gè)在側(cè)面的長(zhǎng)形的導(dǎo) 向件和連接件，其中導(dǎo)向件與支承件相互間隔地設(shè)置，至少一個(gè)導(dǎo)向件和 支承件從連接件向?qū)敕较蜓由?，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)向件可在匣盒的殼 體外側(cè)的壁中被引導(dǎo)。
為了簡(jiǎn)單的搮縱和從殼體中簡(jiǎn)單地拉出插件，合乎目的的是，插件具
有手柄段。此外，有利的是，插件此外還具有凸緣段，凸^IS:在插件被插
入的狀態(tài)中封閉殼體的導(dǎo)入孔，以便避免由于顆粒^yV導(dǎo)入孔而沾污透鏡系統(tǒng)。
此外，合乎目的的是，支承件具有用于容納透鏡##件的容納裝置， 透鏡安裝進(jìn)容納裝罝內(nèi)。為了容易地將透鏡保持件安M插件中，在此有 利的是，容納裝置包含內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋與透鏡,件的外螺紋形成配合。
根據(jù)本實(shí)用新型，此外設(shè)置有用于通過激光切割來加工工件的激光加 工頭，該激光加工頭具有根據(jù)本實(shí)用新型的匣盒，該匣盒容納激光加工頭 的透鏡系統(tǒng)，透鏡系統(tǒng)具有至少一個(gè)透鏡。在此，特別合乎目的的是，至
少一個(gè)透鏡是用于vMl璃纖維中輛合輸出激光束的準(zhǔn)直透鏡。然而，也可
能的是，透鏡系統(tǒng)包括用于將激光束聚焦到工件上的會(huì)聚透鏡。


以下參照附困詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。其中
圖l示出了根據(jù)本實(shí)用新型的匣盒的立體圖，其中插件未完全導(dǎo)入殼 體中；
困2示出了根據(jù)本實(shí)用新型的匣盒的立體截面圖，其中插件完全導(dǎo)入 殼體中并在殼體的導(dǎo)入槽的高度上穿過；
圖3A示出了在沿著iW并垂直于插件的導(dǎo)入方向的平面中的根據(jù)本 實(shí)用新型的匣盒的立體截面困3B示出了在沿著光路并垂直于插件的導(dǎo)入方向的平面中的根據(jù)本 實(shí)用新型的匣盒的平面截面圖4A示出了在沿著M并在插件的導(dǎo)入方向上的平面中的立體截面
圖；以及
圖4B示出了在沿著iW且在插件的導(dǎo)入方向上的平面中的,本實(shí) 用新型的匣盒的平面截面圖。
具體實(shí)施方式
在附圖的不同的圖示中，同樣的部件標(biāo)有相同的參考標(biāo)記。
在圖1中示出了匣盒IO，例如其在激光加工頭中可用于容納激ib^ 工頭的透鏡系統(tǒng)。匣盒10包括殼體12和帶有透鏡系統(tǒng)16的插件14，透 鏡系統(tǒng)可引入殼體12中而iiX光路中或者從該殼體中拉出。
如從圖1至4B中可見，匣盒10的殼體12具有大致方形的結(jié)構(gòu)，其 中殼體12具有帶圍繞光路L (圖3B和4B)設(shè)置的輻射輸入孔20的輻射 輸入側(cè)的蓋18、帶有輻射輸出孔24的輻射輸出側(cè)的蓋22以及第一側(cè)壁 26、第二側(cè)壁28以及后壁30。殼體12在與后壁30對(duì)置的側(cè)上具有前壁 31，前壁具有用于容納插件14的導(dǎo)入孔32。
在第一側(cè)壁26和第二側(cè)壁28上，在導(dǎo)入孔32的高度上設(shè)置有第一 導(dǎo)入槽34和第二導(dǎo)入槽36，它們?cè)诘谝粋?cè)壁26或者第二側(cè)壁28中垂直 于光路L并平行于插件14的導(dǎo)入方向E延伸入殼體12中，以便容納互 補(bǔ)的導(dǎo)向插件14的導(dǎo)向件，如以下還將詳細(xì)描述。
如圖1中立體圍所示并且在圖2至4B的截面圖中詳細(xì)示出，插件14 具有支承件38，該支承件可以插入導(dǎo)入孔32中而進(jìn)入殼體12的容納空 間40中并且支^it鏡系統(tǒng)16。此外，插件14具有帶有手柄段44和凸緣 段46的連接件42，凸緣段46與支承件38相連并且可與支承件38構(gòu)造 為一體式。在此，手柄段44用于從匣盒10的殼體12中能容易并且精確 地拉出插件14并且能再次插入殼體12中。在將插件14插入殼體12時(shí)， 凸緣歡46碰到前壁31并且在此封閉導(dǎo)入孔32。因此，通過確定相應(yīng)的 尺寸， 一方面可以避免支承件38與殼體12的后壁30相碰，而另一方面 除保留的輻射輸入孔20和輻射輸出孔24之外封閉容納空間40。
側(cè)向于支承件38，從連接件42沿著導(dǎo)入方向E延伸出兩個(gè)長(zhǎng)形的導(dǎo) 向件，它們?cè)谒镜膶?shí)施例中構(gòu)造為第一側(cè)面的導(dǎo)向板48和第二導(dǎo)向板 50(困3A和3B)。在此，第一和第二導(dǎo)向板48和50構(gòu)造為互補(bǔ)于第一 和第二導(dǎo)向槽34和36，使得導(dǎo)向板48和50在支承件38被插入的狀態(tài)
中完全^V導(dǎo)向槽34或者36中，并且與側(cè)壁26或者28平齊地封閉。在 圖1至4B中所示的實(shí)施例中，第一和第二導(dǎo)向板48和50具有矩形的橫 截面。然而，可以考慮多種橫截面，前M所述的導(dǎo)向槽具有互補(bǔ)于導(dǎo)向 板的橫截面。因此，例如可考慮，導(dǎo)向槽34和36為半囷形或者梯形而延 伸進(jìn)第一和第二側(cè)壁26和28中，其中第一和第二導(dǎo)向板48和50同樣構(gòu) 造為半圃形或者梯形，以便在插件14被導(dǎo)入的狀態(tài)中與側(cè)壁26和28平 齊地封閉。
在此，為了至少一個(gè)導(dǎo)向*1*在導(dǎo)向槽中，在殼體12的后壁30 附近將鎖定元件(未示出)設(shè)置在導(dǎo)向板上和/或設(shè)置在導(dǎo)向槽中，以便 插件14可解除地鎖定在殼體12中，在此，鎖定元件可以構(gòu)造為倒鉤，然 而該倒鉤也可以僅由在導(dǎo)向板中的朝向側(cè)壁的凸起與在所述的導(dǎo)向槽中 的相應(yīng)凹槽一起構(gòu)成。在此，鎖定元件可以設(shè)置在殼體12的兩側(cè)上或者 僅設(shè)置一側(cè)上。
對(duì)于使用鎖定元件，有利地，導(dǎo)向槽34或者36的橫截面能夠?qū)崿F(xiàn)使 導(dǎo)向板48和50與導(dǎo)向槽34和36分離。這意味著，導(dǎo)向板僅通過連接件 42來保持并且因此可以起到壓向?qū)虿蹆?nèi)的側(cè)壁的彈性元件的作用。
然而，也可根據(jù)導(dǎo)向槽設(shè)置導(dǎo)向板的橫截面，在該橫截面中導(dǎo)向板 48和50形狀配合地保持在導(dǎo)向槽34和36內(nèi)，由此在導(dǎo)入方向E上僅能 實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。因此，例如導(dǎo)向板48和50的梯形的橫截面和相應(yīng)的導(dǎo)向 槽34或者36是可^L想的，其中導(dǎo)向槽的開口面小于其底面。因此，導(dǎo)向 板48和50在導(dǎo)入方向上可插入導(dǎo)向槽34和36中，由此保證了更好地保 持插件14。
最后可設(shè)想的是，導(dǎo)向槽34和36完全被側(cè)壁26和28遮蓋，例如沿 著導(dǎo)入方向E并垂直于M L在側(cè)壁26或者28上鉆孔的情況。在此， 插件14的長(zhǎng)形的導(dǎo)向件48和50也可以構(gòu)造為插入孔中的圃形的銷。
在所示的實(shí)施例中，導(dǎo)向槽34和36以及導(dǎo)向板48或50延伸經(jīng)過殼 體12的整個(gè)側(cè)壁26或28。然而，插件14的導(dǎo)向板也可以僅部分地在導(dǎo) 向槽中延伸或者導(dǎo)向槽并W伸經(jīng)過整個(gè)側(cè)面。此外，在側(cè)壁中鉆孔的情 況下，鉆孔也可以通過輻射輸入側(cè)的或者輻射輸出側(cè)的蓋18或者22的位
于輻射孔旁邊的部分延伸。在這樣的情況下，導(dǎo)向槽或者導(dǎo)向孔不必設(shè)置 在對(duì)置的側(cè)上。
通過將導(dǎo)向板48和50導(dǎo)入導(dǎo)向槽34和36，可將支承件38插入殼
體12的容納空間40中，使得不僅在導(dǎo)入時(shí)而且在被插入的狀態(tài)中，支承 件38都不碰到殼體12的容納空間40的內(nèi)壁，即自由滑動(dòng)地安置。因此， 在插入或者拉出插件14時(shí)，在殼體12的內(nèi)壁上沒有形成摩擦的磨損或者 磨耗，而是可能僅^L^導(dǎo)向槽34和36內(nèi)出現(xiàn)。因此，可避免由于磨耗而 沾污透鏡系統(tǒng)16。
如在圖1至4B中所示，透鏡系統(tǒng)16安^t透鏡保持件52中。如圖 3A至4B中更確切地示出的那樣，透鏡系統(tǒng)16可以具有透鏡，其中在激 光加工頭內(nèi)的、用于M璃纖維耦合輸出激光束以轉(zhuǎn)發(fā)i^聚透鏡的準(zhǔn)直 透M特別優(yōu)選的。在此，透鏡系統(tǒng)16的透鏡被容納在優(yōu)選地具有環(huán)形 橫截面的透鏡保持件52內(nèi)，并且通過第一和第二定位環(huán)54和56來鎖定。 透鏡保持件52又被容納在插件14的支承件38中，其中透鏡保持件52可 粘接至支承件38中或者可借助外螺紋(未示出)旋進(jìn)支承件38的內(nèi)螺紋 (未示出)中。
現(xiàn)在在下面描述具有待連接的玻璃纖維的激光加工頭的啟動(dòng)準(zhǔn)備，玻 璃纖維與纖維激光器相連，其中在連接玻璃纖維時(shí)由于根據(jù)本實(shí)用新型的 匣盒而可避免沾污準(zhǔn)直透鏡。
首先，在插入纖維插頭之前不僅移除準(zhǔn)直透鏡而JL^除會(huì)l^t鏡，它 們都可以保持在根據(jù)本實(shí)用新型的匣盒中。接著，用蓋封閉加工頭的孔。 隨后，插入纖維插頭并又移除蓋，再將插件插入匣盒的殼體中。因此，可 以在激光加工頭外簡(jiǎn)單地控制準(zhǔn)直透鏡，由此必要時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單地清 潔或者簡(jiǎn)單地更換準(zhǔn)直透鏡。此外，在每次插入光纜之前還可從準(zhǔn)直器中 移除準(zhǔn)直透鏡，由此在插入光纜時(shí)沒有污物落到透鏡上。最后，由于在殼 體的外壁上導(dǎo)向插件和在容納空間內(nèi)自由滑動(dòng)地安置支承件，在輻射導(dǎo)向 路徑內(nèi)沒有形成磨損顆粒，由此避免了沾污以及準(zhǔn)直透鏡的焦距偏移和與 其相關(guān)的在工件上的焦斑的焦距偏移，由此在激光切割時(shí)實(shí)現(xiàn)了不變的切 割質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種匣盒(10)，用于將透鏡系統(tǒng)(16)保持在激光加工設(shè)備，特別是用于使用激光束來加工工件的激光加工頭中，其具有殼體(12)，其在兩個(gè)對(duì)置的側(cè)(18、20)上分別具有用于讓通過所述激光加工設(shè)備導(dǎo)向的光路(L)穿過的孔(20、24)和用于所述透鏡系統(tǒng)(16)的容納空間(40)，以及插件(14)，其具有用于所述透鏡系統(tǒng)(16)的支承件(38)，所述插件可導(dǎo)入所述殼體(12)的容納空間(40)中，以便將所述透鏡系統(tǒng)(16)保持在所述光路(L)中，其特征在于，所述插件(14)在所述容納空間(40)之外、在所述殼體(12)上被引導(dǎo)，使得所述支承件(38)自由滑動(dòng)地支承在所述殼體(12)的容納空間(40)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的匣盒(10 )，其特征在于，所述插件(14 ) 具有至少一個(gè)導(dǎo)向件，所述導(dǎo)向件可分別與至少一個(gè)互補(bǔ)于所述插件(14 ) 的導(dǎo)向件并且設(shè)置在所述殼體(12)的外側(cè)上的導(dǎo)向元件形成配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的匣盒(10),其特征在于，所述導(dǎo)向元件構(gòu) 造為在所述殼體(12)的大致平行于所述光路(L)分布的對(duì)置的壁中垂 直于所述光路(L)分布的槽(34、 36)，所述插件(14)的兩個(gè)相鄰于 所述插件(14 )的支承件(38 )設(shè)置的導(dǎo)向板(48、 50 )可分別導(dǎo)入所述 槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的匣盒(10),其特征在于，所述導(dǎo)向元件構(gòu) 造為在所述殼體(12 )的至少一個(gè)壁中垂直于所述光路(L)分布的鉆孔, 所述插件(14 )的相鄰于所述插件(14 )的支承件(38 )設(shè)置的銷能夠插 入所述鉆孔中。
5. —種用于在根據(jù)上a利要求中任一項(xiàng)所述的匣盒(10 )中使用 的插件(14)，具有 用于容納透鏡系統(tǒng)(16)的支承件(38);至少一個(gè)在側(cè)面的長(zhǎng)形的導(dǎo)向件(48、 50),其與所述支承件(38) 間隔地設(shè)置，以及連接件(42)，所述至少一個(gè)導(dǎo)向件(48、 50)和所述支承件(38) 從所述連接件朝導(dǎo)入方向(E)延伸，其特征在于，所述至少一個(gè)導(dǎo)向件 (48、 50)可導(dǎo)入所述匣盒(10)殼體(12)的外側(cè)的壁中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的插件(14)，其特征在于，所述插件(14) 的連接件(42 )具有手柄段(44)和凸# (46),其中所述凸^L (46) 在所述插件(14)被插入的狀態(tài)中封閉所述殼體(12)的導(dǎo)入孔(32)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的插件(14 ),其特征在于，所述支承件 (38)具有用于容納透鏡保持件(52)的容納裝置，所述透鏡系統(tǒng)(16) 的透鏡被安裝進(jìn)所述容納裝置內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的插件(14)，其特征在于，所述容納裝置包 括內(nèi)螺紋，所述內(nèi)螺紋與所述透鏡保持件(52)的外螺紋形成配合。
9. 一種具有根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的匣盒(10)的激光加 工頭，用于通過激光切割來加工工件，其特征在于，所述匣盒容納所述激 光加工頭的透鏡系統(tǒng)(16)，所述透鏡系統(tǒng)具有至少一個(gè)透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光加工頭，其特征在于，所述至少一個(gè) 透M用于將從玻璃纖維射出的激光束準(zhǔn)直的準(zhǔn)直透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光加工頭，其特征在于，所iiit鏡系統(tǒng) (16)包括用于將激光束聚焦到所述工件上的會(huì)聚透鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種匣盒(10)，用于將透鏡系統(tǒng)(16)保持在激光加工設(shè)備，特別是用于使用激光束來加工工件的激光加工頭中，所述匣盒具有殼體(12)，所述殼體在兩個(gè)對(duì)置的側(cè)(18、20)上分別具有用于讓通過激光加工設(shè)備導(dǎo)向的光路(L)穿過的孔(20、24)和用于透鏡系統(tǒng)(16)的容納空間(40)，以及具有用于透鏡系統(tǒng)(16)的支承件(38)的插件(14)，所述插件可導(dǎo)入所述殼體(12)的容納空間(40)中，以便將所述透鏡系統(tǒng)(16)保持在光路(L)中，其中所述插件(14)在所述容納空間(40)之外、在所述殼體(12)上被引導(dǎo)，使得所述支承件(38)自由滑動(dòng)地支承在所述殼體(12)的容納空間(40)內(nèi)。
文檔編號(hào)B23K26/00GK201061845SQ20072000123
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者貝爾特·許爾曼 申請(qǐng)人:普雷茨特兩合公司