CN106181080B - 用于将光学元件保持在激光加工设备中的盒式模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盒式模块(51)，用于将光学元件(12)保持在激光加工设备中，尤其是用于借助激光射束加工工件的激光加工头中，该盒式模块包括：壳体(53)，其具有用于接收光学元件或保护玻璃(12)的接收井筒(54)，并且在对置的两侧分别具有用于供由激光加工设备引导的光路通过的开口；和盒子(10)，光学元件(12)被保持在该盒子中并且该盒子可被推入接收井筒(54)中，用于将光学元件(12)定位在光路中。为了很大程度上防止在更换光学元件或保护玻璃时出现的磨蚀，设置：盒子(10)具有至少两个对置的、用于贴靠在接收井筒(54)的相应的壁(50，52)上的接触面(46，48)，所述接触面沿推入方向(A)聚拢。

Description

用于将光学元件保持在激光加工设备中的盒式模块

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的盒式模块，其用于将光学元件保持在激光加工设备中，尤其是保持在借助激光射束来加工工件的激光加工头中。

背景技术

由德国实用新型DE 20 2014 105 807 U1已知这种盒式模块。其应用在用于借助激光射束来切割工件的工业激光加工设备中。在此，激光加工头被引导到待切割工件的表面的上方，激光射束以高的强度被聚焦到工件表面上。

位于光路中的光学元件通过保护玻璃与切割气体室分隔开并从而得到保护。所述保护玻璃被保持在盒式模块中，所述盒式模块使得能特别简单地更换保护玻璃。具体来说，所述盒式模块包括壳体，所述壳体在其内部具有接收井筒，所述接收井筒在横向方向上延伸到光路中。保持保护玻璃的盒子可被推入所述接收井筒中。所述壳体在接收井筒的两侧具有开口，激光射束可穿过这些开口射入和射出。

为了所述激光加工设备能够具有尽可能短的中断时间地运行，重要的是，保护玻璃要能够尽可能快且简单地更换。这通过从盒式模块中抽出盒子并且将具有新保护玻璃的盒子重新推入就可实现。但在这里存在以下危险：在所述盒子在盒式模块的接收井筒内滑动时盒式模块会出现磨蚀。在此形成的磨蚀颗粒可能残留在盒式模块中并且污染保护玻璃。由于激光辐射的作用，所述磨蚀颗粒以及保护玻璃可能变热，由此可能出现保护玻璃的热变形以及折射率的改变。由此，例如会出现激光射束焦点的偏移并且焦点中的激光射束光强会减弱。由此影响加工质量。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种上述类型的、用于将光学元件保持在激光加工设备中的盒式模块，所述盒式模块很大程度上防止在更换保护玻璃时出现磨蚀，从而避免上面提到的、在激光加工过程中出现的问题。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1特征的盒式模块实现。在从属权利要求中陈述本发明的有利的构型和扩展。

根据本发明，所述盒子具有至少两个相互对置的、用于贴靠在接收井筒的壁上的接触面，这些接触面沿盒子的推入方向聚拢。因此，在推入方向上，这些接触面之间的间距减小并且变窄的接触面之间的盒子横截面也相应地减小。所述接触面在推入位置中配合精确地贴靠在其上的接收井筒壁区域相应地变窄。由此避免所述盒子在平行的滑动面之间推入时在该盒子的上侧面和下侧面上滑动，例如在以下这种盒子的情况下会出现所述滑动：该盒子在其延伸方向上具有均匀的横截面，该横截面在其上侧和下侧上具有相互平行的接触面，这些接触面在接收井筒的相应的、平行的井筒壁上滑动，直至推入结束。

在盒子的接触面根据本发明构造并且接收井筒相应地变窄时，在最终的推入位置中才形成配合精确的接触。由此很大程度上避免接触面在井筒壁上滑动。因此，也降低产生磨蚀的风险，并且极大减少会污染光学元件的磨蚀颗粒的出现。聚拢的接触面可设置在盒子的上侧和下侧上，和/或形成盒子的左端面和右端面。

根据本发明的一种优选实施方式，所述接触面楔形地聚拢。这些接触面可平坦地构造，但相对彼此必须具有相应的斜度，以便实现所述楔形形状。进一步优选，所述接触面中的一个通过基本上呈环形的密封元件的一个侧面来形成。所述密封元件例如可涉及压环，所述压环构造为挤压密封装置并且包围所述光学元件的上边缘。

优选，所述密封元件的厚度沿盒子的推入方向减小。即，所述密封元件在盒子的前伸的端部处与在该密封元件的面向盒子后端的一侧相比具有较小的高度。在这种情况下，对置的接触面的聚拢可通过所述密封元件的相应形状来实现。

根据本发明的另一优选实施方式，所述密封元件构造成用于确定其在盒子内的旋转位置。这尤其使根据上述实施方式的密封元件易于置入，该密封元件沿着其周边非对称地成形，即在其周边的一个部位处与在对置的部位处相比较高。在这种情况下，所述密封元件在盒子内的正确的旋转定位非常重要。用于确定旋转位置的相应措施使得所述盒子的制造以及其在更换保护玻璃时的操作变简单。

所述密封元件优选构造成非圆的。

根据本发明的另一实施方式，所述密封元件在其周边的外侧上具有至少一个配合元件，所述配合元件设置用于与用于接收所述密封元件的盒子槽口中的相应配合元件共同作用。这些配合元件固定所述密封元件的旋转位置。

设置在盒子的槽口中的配合元件优选具有凸起，而设置在所述密封元件上的配合元件包括可将所述凸起导入其中的槽口。

在这种情况下，所述凸起优选可通过所述密封元件的旋转运动被锁止在密封元件的槽口中，例如按照卡口式锁合的方式。

根据另一优选实施方式，所述盒子在其背离所述密封元件的一侧包括密封环，其中，所述光学元件被保持在所述密封环与所述密封元件之间。

优选，所述密封环在其横截面的位于内部的部分上构造成大致呈C形，并且在该大致呈C形的横截面部分上在外部衔接一凸缘，所述凸缘支承在所述盒子的用于接收所述密封元件的槽口的壁的台阶部上。

进一步优选，所述密封环通过置于盒子的槽口中的卡环保险在该密封环在台阶部上的位置中。该卡环例如可弹性弹动地被压合，从而其可被置入到所述槽口中并且在放松时压抵所述槽口的壁。

附图说明

在下文中根据附图进一步阐述本发明的优选实施例。

图1用于推入到根据本发明的一种实施方式的盒式模块的未示出的接收井筒中的盒子的侧面剖视图；

图2将根据图1的盒子推入到为此设置的接收井筒中的推入过程的示意图；

图3以分解图示出根据图1的盒子的侧视图；以及

图4根据图3的部件的立体图。

具体实施方式

图1中所示的盒子10是在此未进一步示出的盒式模块的组成部分，所述盒式模块用于保持光学元件、例如位于激光加工设备的激光加工头的光路中的保护玻璃12。例如由德国实用新型DE 20 2014 105 807 U1已知这种激光加工头的基本构造。它在其内部具有竖直的井筒，激光射束在该井筒内被引导并且穿过光学元件，尤其如准直透镜、聚焦透镜以及类似物。置于所述盒子10中的保护玻璃12用于保护这类光学元件不受可能侵入到所述激光加工头的竖直井筒中并污染所述光学元件的污物的影响。

这里所示的盒子10在横向于激光射束取向的水平方向上被推入到竖直的光路中，使得所述激光射束能够从上向下横穿保护玻璃12。在这里所使用的空间取向名称，例如“上”、“下”等，仅仅涉及在附图中典型地针对一种应用情况的描述，然而不应视为对本发明的限制。这种激光加工头当然也可在其他取向上使用。

所述盒子10包括基本上呈板状的部分14，该部分被接收在壳体的接收井筒中并且在该部分的就推入方向而言位于后面的端部上具有闭合元件16，所述闭合元件的尺寸确定成与板状部分14相比更高且更宽。该闭合元件16用于在所述盒子10的推入状态下密封地闭合壳体的接收井筒并且同时构成用于限界所述盒子10的推入行程的止挡。所述闭合元件16在其面向板状部分14的一侧上设有密封装置18，所述密封装置完全环绕板状部分14的突头。用于操纵所述盒子10的把手元件20设置在所述闭合元件16的背离所述板状部分14的外侧上，从而抓握所述盒子10并且尤其从所述接收井筒中抽出所述盒子容易实现。

推入方向在图2中通过箭头A标示并且在图2中从左向右延伸。该方向也是所述接收井筒的延伸方向，即所述接收井筒向左侧敞开。

所述盒子10的板状部分14具有用于接收保护玻璃12的槽口22，所述槽口形成所述板状部分14中的贯通开口。所述保护玻璃12如下面还要进一步阐述的那样柱形地构造，具有平的、平行的下侧面和上侧面以及具有柱形的外壁。与该形状相应，所述槽口22也具有基本上柱形地成形的、直径较大的壁24。该壁24在其下棱边上、即在所述板状部分14的下侧面上通过向内突出的台阶部26限界，该台阶部使所述槽口22的直径在所述盒子10的下侧处减小。

保持在所述槽口22中的密封环28支承在该台阶部上。所述密封环28在其横截面的位于内部的部分上构造成大致呈C形，使得该C形部分的敞开侧朝内，即朝向所述光路的光轴。在该C形的横截面部分上在外部衔接支承在台阶部26上的凸缘30，使得所述密封环28不会穿过所述槽口22的下开口掉落。所述密封环28由可弹性压缩的材料构成，使得尤其位于内部的C形横截面部分容易压合。

所述保护玻璃12以其下侧面支承在所述密封环28的C形横截面部分上。该保护玻璃的直径比所述密封环28包括所述凸缘30在内的外直径小。因此，在所述保护玻璃12的柱形外壁与所述槽口22的壁24之间留有间隙。用于保险所述密封环28的卡环32置入在该间隙中。该卡环32是圆的，但在其周边的一个部位处具有中断，使得其在直径方向上容易压合，这使得卡环32易于置入到所述槽口22中。因为所述卡环32由弹性弹动的材料例如金属构成，所以其在置入后自动重新朝外压抵所述槽口22的壁24。

在所述卡环32的上方，在所述保护玻璃12与所述槽口22的壁24之间的间隙中存在有另一密封元件34。该密封元件34大致具有倒转的字母“L”形的横截面，该横截面具有：竖直区段36，该区段延伸到所述保护玻璃12与所述槽口22的壁24之间的间隙中；以及水平区段38，该区段包握所述保护玻璃12的位于上部的外边缘。所述密封元件34通过共同作用的配合元件被保持在该密封元件在槽口22中的旋转位置中。所述配合元件一方面涉及从所述槽口22的壁24向内突出的凸起，另一方面涉及于外部安置在所述密封元件34上的槽口。在图1中可以看到一个凸起40的剖面，该凸起从所述槽口22的壁24朝推入方向A突出并且配合到在所述密封元件34上位于外部的相应槽口42中。用于接收凸起40的槽口42的形状这样构型，使得所述凸起40可通过所述密封元件的旋转运动锁止在所述槽口42中。这还会根据后面的图3和4予以进一步阐述。

所述密封元件34从用于接收保护玻璃12的槽口22向上伸出，使得其上侧面比板状部分14的位于所述密封元件34与所述闭合元件16之间的表面44高。所述密封元件34沿着其周边具有不均匀的高度，方式如下：其在面向所述闭合元件16的一侧(该侧在推入方向A上处于后面)与在推入方向A上处于前面的一侧相比更厚。该密封元件的上侧面形成所述盒子10上侧上的基本上呈环形的接触面46，所述接触面设置用于贴靠在所述接收井筒的上壁上，所述上侧面在推入方向A上略微向下倾斜，而对置的位于盒子10下侧(该下侧包括所述密封环28的下侧)的接触面48是水平的。因此，所述盒子10的、用于贴靠在接收井筒的相应的上壁和下壁上的上接触面46和下接触面48在推入方向A上楔形地聚拢。这些壁50、52的位置在图1中通过虚线来标示。因为所述接收井筒的这些壁50、52从井筒开口直至底部都是平坦的，如图1所示，所以所述盒子10以其下侧面在所述井筒的下壁50上滑动，直到倾斜的上接触面46、即密封元件34密闭地止挡在所述井筒的上壁52上。所述盒子10的板状部分14的自由面区域44不与所述接收井筒的壁50、52接触。

即通过所述盒子10的接触面46、48的这种聚拢的形状，在到达最终的推入位置时才形成所述盒子10与所述接收井筒的壁50、52之间的配合精确的接触。由此，与传统的插入件相比，可极大地减小推入运动期间的磨蚀，所述传统的插入件在其上侧和下侧具有平的、平行的接触面，这些接触面在相应的、平行的井筒壁上滑动并且在该滑动运动期间可能持续地产生磨蚀。

与所述盒子10上的对置的接触面46、48的在本实施例中提出的楔形不同，也可设想所述接触面46、48以其他形式聚拢。例如所述接触面46、48完全不必是平坦的，而是能够是弯曲的。此外，也不必存在直线式推入路径，而是推入方向A可依照一弧形形状，对置的接触面46、48的间距以该弧形形状沿着弧形推入路径减小。最后也可设想，所述盒子10上的接触面46、48以及所述井筒壁50、52在推入方向A上在一个或多个部位处形成台阶，即所述接触面46、48的聚拢并不强制均匀地进行，而是也可台阶式地进行。

本发明的工作方式会根据图2中的示意图再次进一步阐述，该示意图简化地示出具有壳体53的盒式模块51，所述壳体包括接收井筒54，所述盒子10被接收在该接收井筒中。于上方和下方设置在所述壳体53上的、用于激光射束通过的开口在图2中并未示出。根据图2，所述盒子10具有完全平坦且平的上接触面46且具有平坦的并且位于水平方向的下接触面48。

上接触面46沿推入方向A稍微向下倾斜，从而所述盒子10的上接触面46和下接触面48楔形地朝向所述盒子10的端部聚拢，即这些接触面之间的间距沿推入方向A减小。所述接收井筒54在本实施方式中成型成与所述盒子10的接触面46、48刚好互补，即该接收井筒在其下侧通过水平的、平坦的壁50限界而在其上侧通过稍微倾斜的、平的上壁52限界，所述盒子10的上接触面46在完全推入的位置中完全地并且无自由间隙地、密封地贴靠在所述上壁上。在该图示中也可以清楚看出，在完全推入的位置中才在所述盒子10的上接触面46和下接触面48与所述接收井筒54的壁52、50之间形成配合精确的接触，从而使推入期间的磨蚀最小化。

用于贴靠在接收井筒54的壁上的相应接触面也可于侧面设置在所述盒子10上，并且所述接收井筒54的竖直的侧壁可相应地成形。

在图3中的分解图中，所述盒子10的板状部分14、密封环28、卡环32、保护玻璃12以及基本上呈环形的密封元件34叠置地布置，以便看得更清楚。在该图示中也可看到，用于接收所述保护玻璃12的槽口22的壁24在相对于推入方向A的侧面具有大致为矩形的缺口56。

在图4中的立体分解图中，可以清楚看到卡环32的C形，该C形使得能在侧面压合。此外，在这里也可以清楚看到，除了凸起40以外，在所述槽口22的壁24上还存在另外的凸起58、60，它们位于与所述凸起40基本上对置的壁区域上，并且布置成在所述壁24的周向上相互之间具有与它们各自与所述凸起40的角度间距相比更小的角度间距。这意味着，这些凸起40、58和60布置成沿着所述壁24的周边隔开不均匀的角度间距。因此，为了插入所述槽口22中，所述密封元件34必须旋转成设置用于接收这些凸起40、58、60的槽口相应地取向。通过这种方式，所述密封元件34在所述槽口22中的旋转位置被确定。

在图3和4中还可以看到所述密封元件34的外侧上的用于接收所述凸起40、58、60的各个槽口42。每个槽口42均具有：第一竖直区段62，该第一竖直区段从所述密封元件34的下棱边向上延伸；和衔接到该竖直区段62上端部的水平区段64；以及又衔接在该水平区段上的第二竖直区段66。对应的凸起(在图3和4的情况下，布置在前面的凸起58)可首先被导入到所述第一竖直区段62的下端部中，使得可竖直向下引导所述密封元件34，以便接着在大致沿顺时针旋转该密封元件34期间使其沿着所述水平区段64滑动。最后，所述密封元件34被锁止，其方式是，将其向下压并且凸起58沿着第二竖直区段64滑动到该凸起的位于该区段上端部处的最终位置中。

由上述说明得出，这样成形的槽口42与各自的凸起40、58、60一起形成一类卡口锁合，用于固定所述密封元件34。与该实施方式不同，也可设想用于固定所述密封元件34的旋转位置的其他措施，例如所述密封元件34的非圆构造方式，该构造方式仅容许一个插入方向。

Claims (12)

1.一种盒式模块(51)，用于将光学元件(12)保持在激光加工设备中，该盒式模块包括：壳体(53)，所述壳体具有用于接收所述光学元件(12)的接收井筒(54)并且在对置的两侧上分别具有开口，所述开口供由所述激光加工设备引导的光路通过；和盒子(10)，所述光学元件(12)被保持在该盒子中，并且该盒子能被推入到所述接收井筒(54)中，以便将所述光学元件(12)定位在光路中，其特征在于，所述盒子(10)具有至少两个相互对置的、用于贴靠在所述接收井筒(54)的相应的壁(50，52)上的接触面(46，48)，所述接触面沿推入方向(A)聚拢。

2.根据权利要求1所述的盒式模块，其特征在于，所述接触面(46，48)楔形地聚拢。

3.根据权利要求1或2所述的盒式模块，其特征在于，所述接触面(46，48)中的一个通过基本上呈环形的密封元件(34)的一个侧面形成。

4.根据权利要求3所述的盒式模块，其特征在于，所述密封元件(34)的厚度沿所述盒子(10)的推入方向(A)减小。

5.根据权利要求3所述的盒式模块，其特征在于，所述密封元件(34)构造成用于确定其在所述盒子(10)内的旋转位置。

6.根据权利要求5所述的盒式模块，其特征在于，所述密封元件(34)构造成非圆的。

7.根据权利要求5所述的盒式模块，其特征在于，所述密封元件(34)在其周边的外侧上具有至少一个配合元件，所述配合元件设置用于与所述盒子(10)的用于接收所述密封元件(34)的槽口(22)中的相应配合元件共同作用。

8.根据权利要求7所述的盒式模块，其特征在于，设置在所述槽口(22)中的配合元件包括凸起(40，58，60)，而设置在所述密封元件(34)上的配合元件包括槽口(42)，所述凸起能导入到密封元件的槽口(42)中。

9.根据权利要求8所述的盒式模块，其特征在于，所述凸起(40，58，60)能通过所述密封元件(34)的旋转运动锁止在密封元件的槽口中。

10.根据权利要求3所述的盒式模块，其特征在于，所述盒子(10)在其背离所述密封元件(34)的一侧包括密封环(28)，所述光学元件(12)被保持在所述密封环(28)与所述密封元件(34)之间。

11.根据权利要求10所述的盒式模块，其特征在于，所述密封环(28)在其横截面的位于内部的部分上构造成大致呈C形，在该大致呈C形的横截面部分上在外部衔接凸缘(30)，所述凸缘支承在所述盒子(10)的用于接收所述密封元件(34)的槽口(22)的壁(24)的台阶部(26)上。

12.根据权利要求11所述的盒式模块，其特征在于，所述密封环(28)通过置于槽口(22)中的卡环(32)被保险在该密封环在所述台阶部(26)上的位置中。