CN107073647A - 加工头部 - Google Patents

Abstract

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。

Description

加工头部

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。

这种加工头部的缺点是，其垂直于液体射流具有大的宽度。此外，液体射流仅仅在有限的长度上是稳定的。随后，其分散成单个液滴，这些液滴在下落长度上过渡成稍微展平的、近似球形的液滴。由于仅仅稳定的液体射流可用作用于激光射束的光导体，因此从液体喷嘴直至待加工的部位的可用距离受限。这导致，利用这种加工头部虽然可无问题地加工大致面式的加工件。但是，如果在三维加工对象的范围中也应加工难以接近的部位，这种加工头部是不合适的。在这种情况中，如果对象保持在足够靠近加工头部处以便利用带有被耦合的激光射束的稳定的液体射流到达待加工的部位，则加工头部可能由于其宽度撞向待加工的对象。

发明内容

本发明的目的是，实现属于开头所述技术领域的加工头部，其也使得对象的三维加工成为可能。

该目的的解决方案通过权利要求1的特征来限定。根据本发明，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，液体接口在射束方向上观察布置在光学单元的在射束方向上观察最后的光学元件之前。

在此，概念“液体接口”表示这样的部位，在该部位处液体从光学单元被继续引导到耦合单元处，以便于利用液体供给液体腔。为此，光学单元具有孔，用于液体腔的液体可从该孔中从光学单元中离开。此外，耦合单元具有孔，用于液体腔的液体可被引导到该孔中。在耦合单元与光学单元相连接的状态中，这两个孔彼此布置成，使得从在光学单元中的孔中离开的液体可流入在耦合单元中的孔中。由此，两个孔与可能包围在光学单元和耦合单元之间的区域一起形成液体接口，在该区域中从在光学单元中的孔离开的液体被引导至在耦合单元中的孔。在此，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，这两个孔可面向彼此地直接相叠。在这种情况中，这两个相叠的孔形成液体接口。但是，这两个孔也可在侧向上稍微彼此错位地布置。与两个孔的布置方案无关地，光学单元和耦合单元此外可包围这样的区域，即在该区域中从在光学单元中的孔中离开的液体被引导到在耦合单元中的孔。该区域例如可通过一个或多个布置在光学单元与耦合单元之间的密封部限制。在这种情况中，液体接口在该区域上以及两个孔上延伸。

光学单元的在射束方向上观察最后的光学元件是这样的光学元件，即，在激光射束离开光学单元并且在耦合单元中被耦合到液体射流中之前，作为在光学单元中的最后一个引导激光射束穿过的光学元件。因此，该最后的光学元件例如可为棱镜或棱镜组，可借助于其使激光射束聚焦。但是，在射束方向上观察最后的光学元件也可为窗部，其向外封闭光学单元并且自身不具有聚焦的性能。与在射束方向上观察最后的光学元件的具体实施形式无关地，根据本发明，液体接口在射束方向上观察布置在该光学元件之前，从而在激光射束经过光学单元的最后一个光学元件之前，通过光学单元被引导的激光射束首先被引导经过液体接口旁边或者被引导穿过液体接口。在此，对于根据本发明的解决方案来说不重要的是，耦合单元是可直接与光学单元相连接，还是耦合单元可通过中间元件与光学单元相连接。同样不重要的是，光学单元和耦合单元是如何精确构造的。那么，光学单元例如可作为独立的单元安装在激光加工装置处。由此，已经由属于激光加工装置的激光器产生的激光射束可被引导通过光学单元。可由光学单元使该激光射束聚焦并且耦合到由安装在光学单元处的耦合单元产生的液体射流中。但是，光学单元例如也可形成激光加工装置的放射管的端部区域，由属于激光加工装置的激光器产生的激光射束在该放射管中被引导。在这种情况中，放射管可为激光加工装置的一部分并且在其端部区域中过渡到光学单元中。在此，耦合单元例如可外部地固定在放射管的为光学单元的一部分的端部区域处。

根据本发明的解决方案具有的优点是，加工头部可更小地设计。此外，加工头部在带有被耦合的激光射束的液体射流离开加工头部的区域中可构造成更窄。由此，可更简单地利用稳定的液体射流和耦合在其中的激光射束到达利用加工头部难以接近的部位。由此，相应地也简化了对象的三维加工。

有利地，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，液体接口具有液体接口面，其以相对于垂直于射束方向取向的平面成角度的方式取向。在此，液体接口面伸延通过液体接口，并且由此在光学单元的包围在光学单元中的孔的表面与耦合单元的包围在耦合单元中的孔的表面之间伸延。因此，如果在光学元件中的孔直接位于耦合单元的孔上，从而由光学单元引导到耦合单元的、用于供给液体腔的液体直接从在光学单元中的孔流入耦合单元的孔中，则液体接口面通过光学单元和耦合单元的彼此贴靠的表面的围绕两个孔的区域定义并且在这样的区域中继续连续地伸延，即，在该处光学单元和耦合单元由于孔而没有相应的表面。在此不重要的是，表面的围绕两个孔的区域是限制在液体接口上还是其直接伸到液体接口之外。如果相反地在光学单元中的孔不直接位于耦合单元的孔上并且从在光学单元中的孔中离开的、用于供给液体腔的液体通过在光学单元与耦合单元之间包围的区域被引导到在耦合单元中的孔，则液体接口面在光学单元的表面的围绕在光学单元中的孔的区域和耦合单元的表面的围绕在耦合单元中的孔的区域之间伸延。如果在光学单元的表面与耦合单元的表面之间的距离在围绕孔的区域中是恒定的并且由此两个表面在该区域中彼此平行地伸延，则液体接口面平行于光学单元的表面并且平行于耦合单元的表面在这两个表面之间伸延，并且在这样的区域中继续连续地伸延，即，在该处光学单元和耦合单元由于孔而没有相应的表面。在此不重要的是，表面的围绕两个孔的区域是限制在液体接口上还是其直接达到液体接口之外。相反地，如果光学单元的表面相对于耦合单元的表面成角度地伸延，则垂直于表面测得的在两个表面之间的距离在液体接口之内变化，则液体接口面在这两个表面之间伸延。在此，液体接口面相对于光学单元的表面和相对于耦合单元的表面包夹相同的角度，并且在这样的区域中继续连续地伸延，即，在该处光学单元和耦合单元由于孔而没有相应的表面。在此不重要的是，表面的围绕两个孔的该区域是限制在液体接口上还是其直接达到液体接口之外。

由于不仅光学单元的表面的围绕在光学单元中的孔的区域而且耦合单元的表面的围绕在耦合单元中的孔的区域可为弯曲的，液体接口面也可为弯曲的。那么，例如耦合单元可具有柱形的区域，用于利用液体供给液体腔的孔布置在该区域的径向外面上。此外，光学单元例如可具有带有圆形的横截面的孔，耦合单元的柱形的区域可被推入该孔中以使耦合单元与光学单元相连接。在这种情况中，用于液体腔的液体可从其中从光学单元中离开的在光学单元中的孔可布置在带有圆形的横截面的孔的内侧上。由于液体接口由此位于耦合单元的柱形的区域上，液体接口面也跟随耦合单元的柱形的区域的形状。由此，液体接口面在这种情况中是弯曲的。

液体接口面相对于垂直于射束方向取向的平面成角度地取向意味着，在液体接口之内在液体接口面的每个点的情况中，在该点上的法线与射束方向包夹角度并且由此不平行于射束方向取向。这具有的优点是，当为了与光学单元相连接可使耦合单元与射束方向相反地向光学单元运动并且由此耦合单元构造成可以简单的方式与光学单元相连接时，可以简单的方式密封液体接口。如果在此液体接口面相对于耦合单元的运动方向成角度地取向，则在耦合单元与光学单元相连接的情况中，在耦合单元中的孔和在光学单元中的孔不在光学单元的表面的围绕在光学单元中的孔的区域的法线方向和在耦合单元的表面的围绕在耦合单元中的孔的区域的法线方向上运动，而是在侧向方向上彼此运动。由此可更简单地密封液体接口。

在其优选的变型方案中，液体接口面平行于射束方向伸延。这意味着，在液体接口之内在液体接口面的每个点的情况中，在该点上的法线位于垂直于射束方向取向的平面中。这具有的优点是，当为了与光学单元相连接可使耦合单元与射束方向相反地向光学单元运动并且由此耦合单元构造成可以简单的方式与光学单元相连接时，可以简单的方式密封液体接口，因为液体接口面在此平行于耦合单元的运动方向取向，并且相应地使在耦合单元中的孔沿着耦合单元的表面的围绕这些孔的区域推动到在光学单元中的孔之前。为了实现该优点，不重要的是，在液体接口之内的液体接口面是平面式的扁平的还是弯曲的。那么，耦合单元例如可具有柱形的区域，用于利用液体供给液体腔的孔布置在该区域的径向外面上，而光学单元具有带有圆形的横截面的孔，耦合单元的柱形的区域可与射束方向相反地移动该孔中，以使耦合单元与光学单元相连接。在这种情况中，用于液体腔的液体可从其中从光学单元中离开的在光学单元中的孔可布置在带有圆形的横截面的孔的内侧上。由此，液体接口面在这种情况中是弯曲的。但是，例如也存在的可能性是，耦合单元具有带有正方形的横截面的区域，其中，用于利用液体供给液体腔的孔布置在该区域的四个扁平的外侧中的一个上。在此，光学单元可具有带有同样正方形的横截面的孔，耦合单元的区域可与射束方向相反地被推动动到该孔中，以使耦合单元与光学单元相连接。在这种情况中，用于液体腔的液体可从其中从光学单元中离开的在光学单元中的孔可在带有正方形的横截面的孔的内侧上布置在四个扁平的侧中的一个上。由此，液体接口面在这种情况中是平面式的扁平的。

但是，此外备选地也存在的可能性是，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，液体接口具有液体接口面，其至少在一个区域中平行于垂直于射束方向取向的平面取向。

有利地，耦合单元具有至少一个液体通道，其使液体接口与液体腔相连接。这具有的优点是，通过由光学单元给出的液体被引导到在耦合单元中的孔中，可以简单的方式利用液体供给液体腔，用于液体腔的液体可被引导到在耦合单元中的孔中，以便于将液体从此处通过液体通道引导到液体腔。

但是，此外备选地也存在的可能性是，耦合单元不具有这种类型的液体通道，因为以其它方式利用液体供给液体腔。例如，当可通过其引导用于液体腔的液体的在耦合单元中的孔直接与液体腔相连接时，可为这种情况。这种类型的备选方案具有的优点是，加工头部可更紧凑地设计，由此，可更简单地到达利用加工头部难以接近的部位并且简化了对象的三维加工。

优选地，耦合单元在一方向上变细，其中，该方向在耦合单元与光学单元相连接的状态中相应于射束方向。由此，加工头部的横向于射束方向测得的宽度朝向加工头部的这样的部位减小，可由喷嘴孔产生的液体射流在该部位处离开加工头部。由此，也可更简单地到达利用加工头部也难以接近的部位，这简化了对象的三维加工。

但是，此外备选地也存在的可能性是，即，耦合单元不在耦合单元与光学单元相连接的状态中相应于射束方向的方向上变细。这种类型的备选方案可具有的优点是，加工头部可更简单地设计并且由此可更成本适宜地制造。

如果耦合单元在一方向上变细，其中，该方向在耦合单元与光学单元相连接的状态中相应于射束方向，则变细部有利地是圆锥曲面形的。这具有的优点是，变细部在射束方向上观察是恒定的均匀的。由此，加工头部可无问题地相应于圆锥曲面形的变细部的圆锥张角相对于待加工的面倾斜。这简化了难以接近的部位的可达性并且由此简化了对象的三维加工。

但是，此外备选地也存在的可能性是，变细部具有与圆锥曲面形不同的形状。

如果耦合单元在一方向上圆锥曲面形地变细，其中，该方向在耦合单元与光学单元相连接的状态中相应于射束方向，圆锥曲面形的变细部优选地具有在圆锥曲面形的旋转对称的中心轴线与圆锥曲面形的外面之间测得的最高60°、最高45°、最高30°、特别是最高20°的圆锥张角。这具有的优点是，可最优地到达难以接近的部位，这简化了对象的三维加工。

但是此外作为备选，圆锥曲面形的变细部也可具有大于20°、或大于30°，大于45°或大于60°的圆锥张角。这具有的优点是，简化了耦合单元的结构。

优选地，耦合单元具有用于形成包覆液体射流的气体射流的排气喷嘴。这具有的优点是，液体射流在其上稳定的长度更大。由于激光射束仅仅保持耦合在稳定的液体射流中，由此可提高加工头部与待加工的部位的可能的距离。由此，相应地可更简单地加工利用加工头部难以接近的部位，这简化了对象的三维加工。

此外作为备选，耦合单元也可不具有用于形成包覆液体射流的气体射流的排气喷嘴。这种类型的备选方案具有的优点是，加工头部可更简单地设计并且可相应地成本更适宜地制造。此外，由此简化了加工头部的维护。

如果耦合单元具有用于形成包覆液体射流的气体射流的排气喷嘴，则耦合单元此外优选地具有贮气腔，其在耦合单元的与光学单元相连接的状态中在射束方向上观察布置在喷嘴孔之后。这种贮气腔具有的优点是，简化了包覆液体射流的气体射流的产生，这增大了液体射流在其上稳定的长度。

但是，此外备选地也存在的可能性是，耦合单元不具有这种类型的贮气腔。这具有的优点是，耦合单元可更简单地设计。

如果耦合单元具有用于形成包覆液体射流的气体射流的排气喷嘴，则优选地在耦合单元与光学单元相连接的状态中排气喷嘴从喷嘴孔开始观察布置在射束方向上。在此，从喷嘴孔开始观察，排气喷嘴可在射束方向上直接布置在喷嘴孔之后。但是也存在的可能性是，例如可能存在的贮气腔布置在喷嘴孔和排气喷嘴之间。在这种情况中，可通过喷嘴孔产生的液体射流可在射束方向上穿过贮气腔伸延地通过排气喷嘴从耦合单元中离开。从喷嘴孔开始观察排气喷嘴在射束方向上的布置方案的优点是，可通过喷嘴孔产生的液体射流可通过排气喷嘴从耦合单元中离开，从而利用排气喷嘴可产生最优地包覆液体射流的气体射流。

但是，此外备选地也存在的可能性是，排气喷嘴不同地布置。

如果耦合单元具有用于形成包覆液体射流的气体射流的排气喷嘴，则优选地在耦合单元与光学单元相连接的状态中，为了利用用于气体射流的气体供给耦合单元，在光学单元与耦合单元之间形成气体接口。为此，光学单元具有孔，用于气体射流的气体可从该孔中从光学单元中离开。此外，耦合单元具有孔，用于气体射流的气体可被引导到该孔中。在耦合单元与光学单元相连接的状态中，这两个孔如此彼此布置，即，从在光学单元中的孔中离开的气体可流入在耦合单元中的孔中。由此，两个孔与可能包围在光学单元与耦合单元之间的区域一起形成气体接口，在该区域中从在光学单元中的孔离开的气体被引导到在耦合单元中的孔中。在此，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，这两个孔可以面向彼此地直接相叠。在这种情况中，这两个相叠的孔形成气体接口。但是，这两个孔也可在侧向上稍微彼此错位地布置。与两个孔的布置方案无关地，光学单元和耦合单元此外可包围这样的区域，即，在该区域中从在光学单元中的孔中离开的气体被引导到在耦合单元中的孔。该区域例如可通过一个或多个布置在光学单元和耦合单元之间的密封部限制。在这种情况中，气体接口在该区域上以及两个孔上延伸。

气体接口的优点是，加工头部可紧凑地设计，因为耦合单元不必具有独立于与光学单元的连接部的、用于利用用于气体射流的气体供给的耦合部。与以下无关地实现该优点，即，用于气体射流的气体是在气态的状态中还是以液态的形式通过气体接口从光学单元被引导到耦合单元。

但是，作为备选也存在的可能性是，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，为了利用用于气体射流的气体供给耦合单元，在光学单元与耦合单元之间不形成气体接口。这种类型的备选方案具有的优点是，简化了耦合单元与光学单元的连接。

如果在耦合单元与光学单元相连接的状态中在光学单元和耦合单元之间形成用于利用用于气体射流的气体供给耦合单元的气体接口，则气体接口有利地在射束方向上观察布置在光学单元的在射束方向上观察最后的光学元件之前。由此，在激光射束经过光学单元的最后一个光学元件之前，通过光学单元被引导的激光射束首先被引导经过气体接口旁边或者被引导穿过气体接口。这具有的优点是，其可更小地设计。此外，由此加工头部在这样的区域中可更窄地构造，即，在该处带有被耦合的激光射束的、被气体射流包覆的液体射流离开加工头部。由此，可更简单地利用稳定的液体射流和耦合在其中的激光射束到达利用加工头部难以接近的部位。由此，相应地也简化了对象的三维加工。

但是，此外作为备选也存在的可能性是，气体接口在射束方向上观察布置在与光学单元的在射束方向上观察最后的光学元件相同的高度上，但是或者也布置在光学单元的在射束方向上观察最后的光学元件之后。

如果耦合单元具有用于形成包覆液体射流的气体射流的排气喷嘴，并且如果在耦合单元与光学单元相连接的状态中在光学单元和耦合单元之间形成用于利用用于气体射流的气体供给耦合单元的气体接口，则在耦合单元与光学单元相连接的状态中，气体接口优选地具有气体接口面，其以相对于垂直于射束方向取向的平面成角度的方式取向。在此不重要的是，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，气体接口在射束方向上观察布置在光学单元的最后的光学元件之前、之后还是与其相同的高度上。

该气体接口面伸延穿过气体接口并且由此在用于气体射流的气体可从其中从光学单元中离开的在光学单元中的孔与用于气体射流的气体可被引导到其中的在耦合单元中的孔之间伸延，并且由此在光学单元与耦合单元的包围该孔的表面之间伸延。因此，如果在光学单元中的孔直接位于耦合单元的孔上，从而由光学单元被引导到耦合单元的、用于供给气体射流的气体直接从在光学单元中的孔流到在耦合单元中的孔中，则气体接口面通过光学单元和耦合单元的相叠的表面的围绕两个孔的区域定义，并且在两个孔的这样的区域中继续连续地伸延，即，在该处光学单元和耦合单元由于孔而没有相应的表面。在此不重要的是，该表面的围绕两个孔的区域是限制在气体接口上还是其直接达到气体接口之外。如果相反地在光学单元中的孔不直接位于耦合单元的孔上并且从在光学单元中的孔中离开的、用于供给气体射流的气体通过在光学单元与耦合单元之间包围的区域被引导到在耦合单元中的孔，则气体接口面在光学单元的表面的围绕在光学单元中的孔的区域与耦合单元的表面的围绕在耦合单元中的孔的区域之间伸延。如果在光学单元的表面与耦合单元的表面之间的距离在围绕孔的区域中是恒定的并且两个表面在该区域中由此彼此平行地伸延，则气体接口面平行于光学单元的表面并且平行于耦合单元的表面在这两个表面之间伸延，并且在这样的区域中继续连续地伸延，即，在该处光学单元和耦合单元由于两个孔而没有相应的表面。在此不重要的是，在此不重要的是，该表面的围绕两个孔的区域是限制在气体接口上还是其直接伸到气体接口之外。如果相反地光学单元的表面相对于耦合单元的表面成角度地伸延，从而在两个表面之间的垂直于表面测得的距离在气体接口之内变化，则气体接口面在这两个表面之间伸延。在此，气体接口面相对于光学单元的表面且相对于耦合单元的表面包夹相同的角度，并且在这样的区域中继续连续地伸延，即，在该处光学单元和耦合单元由于孔而没有相应的表面。在此同样不重要的是，该表面的围绕两个孔的区域是限制在气体接口上还是其直接达到气体接口之外。

由于不仅光学单元的表面的围绕在光学单元中的孔的区域而且耦合单元的表面的围绕在耦合单元中的孔的区域可为弯曲的，气体接口面也可为弯曲的。即，例如耦合单元可具有柱形的区域，用于利用气体供给气体射流的孔布置在该区域的径向外面上。此外，光学单元例如可具有带有圆形的横截面的孔，耦合单元的柱形的区域可推动到该孔中，以使耦合单元与光学单元相连接。在这种情况中，用于气体射流的气体可从其中从光学单元中离开的在光学单元中的孔可布置在带有圆形的横截面的孔的内侧上。由于气体接口由此位于耦合单元的柱形的区域上，气体接口面也跟随耦合单元的柱形的区域的形状。由此，气体接口面在这种情况中是弯曲的。

气体接口面相对于垂直于射束方向取向的平面成角度地取向意味着，在气体接口之内在气体接口面的每个点的情况中，在该点上的法线与射束方向包夹角度并且由此不平行于射束方向取向。这具有的优点是，当为了与光学单元相连接可使耦合单元与射束方向相反地向光学单元运动并且由此耦合单元构造成可以简单的方式与光学单元相连接时，可以简单的方式密封气体接口。其原因是，气体接口面相对于耦合单元的运动方向成角度地取向，由此，在耦合单元与光学单元相连接时，在耦合单元中的孔和在光学单元中的孔不是在光学单元的表面的围绕在光学单元中的孔的区域的法线方向上和在耦合单元的表面的围绕在耦合单元中的孔的区域的法线方向上运动，而是在侧向方向上在彼此上运动。由此，可更简单地密封气体接口。

优选地，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，气体接口面平行于射束方向伸延。这意味着，在气体接口之内在气体接口面的每个点中，在该点上的法线与射束方向垂直地取向。这具有的优点是，当为了与光学单元相连接可使耦合单元与射束方向相反地向光学单元运动并且由此耦合单元构造成可以简单的方式与光学单元相连接时，可以简单的方式密封气体接口，因为气体接口面在此平行于耦合单元的运动方向取向并且相应地在耦合单元中的孔沿着耦合单元的表面的围绕该孔的区域被推到在光学单元中的孔之前。为了实现该优点，不重要的是，气体接口面在气体接口之内是平面式的扁平的还是弯曲的。那么，耦合单元例如可具有柱形的区域，用于利用气体供给气体射流的孔布置在该区域的径向的外面上，而光学单元具有带有圆形的横截面的孔，耦合单元的柱形的区域可与射束方向相反地被推到该孔中，以使耦合单元与光学单元相连接。在这种情况中，用于气体射流的气体可从其中从光学单元中离开的在光学单元中的孔可布置在带有圆形的横截面的孔的内侧上。由此，气体接口面在这种情况中是弯曲的。但是例如也存在的可能性是，耦合单元具有带有正方形的横截面的区域，其中，用于利用气体供给气体射流的孔布置在该区域的四个扁平的外侧中的一个上。在此，光学单元可具有带有同样正方形的横截面的孔，耦合单元的区域可与射束方向相反地被推动到该孔中，以便于使耦合单元与光学单元相连接。在这种情况中，用于气体射流的气体可从中从光学单元中离开的在光学单元中的孔可在带有正方形的横截面的孔的内侧上布置在四个扁平的侧中的一个上。由此，气体接口面在这种情况中是平面式的扁平的。

但是，此外备选地也存在的可能性是，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，气体接口具有气体接口面，其至少在平行于垂直于射束方向取向的平面的区域中取向。

有利地，耦合单元具有至少一个气体通道，其使气体接口与排气喷嘴相连接。这具有的优点是，通过由光学单元给出的气体被引导到用于气体射流的气体可被引导到其中以将气体从此处通过气体通道引导到排气喷嘴的在耦合单元中的孔中，可以简单的方式利用气体供给排气喷嘴。在此，不重要的是，气体由气体通道首先被引导到可能存在的阻气腔并且之后被引导到排气喷嘴，还是气体直接被引导到排气喷嘴。

但是，此外备选地也存在的可能性是，耦合单元不具有这种类型的气体通道，因为以不同的方式利用气体供给排气喷嘴。例如，当用于气体射流的气体可通过其被引导的、在耦合单元中的孔直接与排气喷嘴或可能存在的贮气腔相连接时，可为这种情况。这种类型的备选方案具有的优点是，加工头部可更紧凑地设计，由此，可更简单地到达利用加工头部难以接近的部位并且简化了对象的三维加工。

如果耦合单元具有排气喷嘴，则耦合单元有利地具有可更换的头部顶端单元，在该头部顶端单元中布置排气喷嘴。这具有的优点是，当排气喷嘴表现出磨损迹象并且因此可由其产生的气体射流不再最优地包覆液体射流时，可以简单的方式替换带有排气喷嘴的头部顶端单元。

但是，此外备选地也存在的可能性是，耦合单元不具有带有排气喷嘴的这种头部顶端单元。

如果耦合单元具有排气喷嘴和头部顶端单元，其中排气喷嘴布置在头部顶端单元中，则头部顶端单元优选地具有锥体形的外形。由于头部顶端单元布置在加工头部的顶端处，这具有的优点是，液体射流和气体射流从其中离开的加工头部的顶端更窄。由此，可更简单地到达利用加工头部难以接近的部位，这简化了对象的三维加工。

作为其优选的变型方案，头部顶端单元朝向这样的部位变细，即，在该处液体射流和气体射流从加工头部中离开。这同样具有的优点是，加工头部在该部位的区域中更窄，由此可更简单地到达利用加工头部难以接近的部位。相应地，由此简化了对象的三维加工。

但是，此外备选地也存在的可能性是，头部顶端单元既不具有锥体形的外形也不朝向液体射流和气体射流在该处从加工头部中离开的部位变细。

与耦合单元是否具有排气喷嘴和可能可更换的头部顶端单元无关地，带有用于产生液体射流的喷嘴孔的喷嘴优选地布置在可更换的喷嘴滑块中。在此，可更换的喷嘴滑块可被插入耦合单元的限制液体腔的壁中或者形成耦合单元的限制液体腔的壁。可更换的喷嘴滑块具有的优点是，当喷嘴表现出磨损迹象并且因此可由喷嘴孔产生的液体射流在更小的长度上稳定或者甚至不再稳定时，可以简单的方式替代带有喷嘴的喷嘴滑块。

但是，此外备选地也存在的可能性是，耦合单元不包括其中布置有带有用于产生液体射流的喷嘴孔的喷嘴的可更换的喷嘴滑块。

有利地，耦合单元具有空腔，其在一侧上敞开并且光学单元在耦合单元与光学单元相连接的状态中伸入该空腔中。这具有的优点是，耦合单元可以简单的方式与光学单元相连接。此外，这具有的优点是，光学单元的在射束方向上观察最后的光学元件在耦合单元与光学单元相连接的状态中可位于该空腔中并且可相应地通过耦合单元向外部受到保护。但是，在此，当使耦合单元与光学单元分离时，还是可轻易地接近光学单元的在射束方向上观察最后的光学元件。

但是，此外备选地也存在的可能性是，耦合单元不具有这种类型的在一侧上敞开的空腔。

与耦合单元是否具有在一侧上敞开的、且光学单元在耦合单元与光学单元相连接的状态中伸入其中的空腔无关地，光学单元优选地形成套筒并且在液体接口处包围耦合单元。由此，液体接口位于套筒的内侧上。这导致，用于液体腔的液体可从其中从光学单元中离开的孔位于套筒的内侧上。相应地，当耦合单元不与光学单元相连接时，更好地保护用于液体腔的液体可从其中从光学单元中离开的孔。此外，套筒具有的优点是，更好地引导耦合单元与光学单元的连接。

但是，此外备选地也存在的可能性是，光学单元不形成套筒，或者光学单元不在液体接口处包围耦合单元。

有利地，液体腔在一侧上利用对于激光射束的激光来说透明的元件封闭，其中，在耦合单元与光学单元相连接的状态中，透明的元件在射束方向上布置在液体腔之前。这具有的优点是，可由光学单元聚焦的激光射束可通过透明的元件被引导到液体腔中，从而可简化激光射束到液体射流中的耦合。

但是，此外作为备选也存在的可能性是，液体腔不在一侧上利用对于激光射束的激光透明的元件封闭。

优选地，喷嘴孔具有在20μm至150μm的范围中的直径。这具有的优点是，喷嘴可成本适宜地制成，并且尽管如此具有带有小的直径的喷嘴孔。特别优选地，喷嘴孔具有在40μm至80μm的范围中的直径。这具有的优点是，利用喷嘴孔可产生具有这样的直径的液体射流，即，激光射束可最优地被耦合到其中。在另一优选的变型方案中，喷嘴孔具有小于40μm、尤其优选地小于30μm或小于20μm的直径。这具有的优点是，可产生带有非常小的直径的液体射流，由此实现了更精细且精确地加工对象。

但是，此外备选地也存在的可能性是，喷嘴孔具有大于80μm或大于150μm的直径。

有利地，激光射束可通过光学单元聚焦到焦点上，该焦点具有喷嘴孔的直径的最高三分之二的直径，尤其优选地最高其一半大小的直径。这意味着，在焦点中激光射束的能量的至少95%经过在这样的圆之内的垂直于射束方向取向的面，即，该圆的直径优选地最高为喷嘴孔的直径的三分之二，特别优选地最高其一半大小。在其有利的变型方案中，激光射束的能量的至少98%经过在该圆之内的面。这具有的优点是，激光射束可最优地被耦合到可通过喷嘴孔产生的液体射流中。

但是，此外备选地也存在的可能性是，激光射束可通过光学单元聚焦到焦点上，该焦点的直径大于喷嘴孔的直径的一半大小或者大于其三分之二。

优选地，液体射流-激光加工机包括根据本发明的加工头部。但是也存在的可能性是，加工头部相对于液体射流-激光加工机独立地制造、出售和储存。

如果液体射流-激光加工机包括根据本发明的加工头部，则其此外有利地包括用于产生激光射束的激光器，激光射束可通过带有至少一个光学元件的光学单元聚焦，并且在耦合单元的与光学单元相连接的状态中，激光射束可通过光学单元在射束方向上穿过耦合单元的液体腔指向喷嘴孔中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。但是也存在的可能性是，液体射流-激光加工机不包括这种激光器，而是包括仅仅一个用于可由独立的激光器产生的激光射束的入口。在此，入口可根据需要以多种方式构造。即，入口例如可包括窗部、棱镜或镜面，以将激光射束引导到液体射流-激光加工机中，在该处激光射束可继续被引导到加工头部。但是，入口也可为用于安装光导体的联结部位，以用于将由独立的激光器借助于光导体引导到液体射流-激光加工机的激光射束引导到液体射流-激光加工机中，在该处，可将激光射束继续引导到加工头部。

与液体射流-激光加工机是否包括激光器无关地，或者与激光射束是否由独立的激光器产生并且通过入口输送到液体射流-激光加工机无关地，液体射流-激光加工机优选地包括瞄准单元。这具有的优点是，在激光射束在加工头部中被耦合到液体射流中之前，可最优地使激光射束瞄准。

但是，此外备选地也存在的可能性是，液体射流-激光加工机不包括瞄准单元。

如果液体射流-激光加工机包括瞄准单元，则优选地瞄准单元的单个光学元件或者整个瞄准单元不仅可在射束方向上而且可与射束方向相反地运动。在此，概念“射束方向”意味着这样的方向，即，在瞄准单元的区域中使激光射束在该方向上取向。如果例如借助于镜面使激光射束在瞄准单元与加工头部的光学单元之间转向，则在瞄准单元的区域中的射束方向也可与在加工头部之内的射束方向不同。与此无关地，瞄准单元的单个元件或整个瞄准单元在射束方向上和与射束方向相反的运动性具有的优点是，激光射束在加工头部中可最优地被耦合到液体射束中，其中，加工头部的光学单元不具有可动的光学元件或者至少不太可运动的光学元件。这实现，更简单、更小地且更紧凑地设计加工头部，由此，可更成本适宜地制造加工头部。此外，通过更紧凑的加工头部简化了对象的三维加工。

但是，此外备选地也存在的可能性是，瞄准单元的光学元件不仅不可在射束方向上而且也不可与射束方向相反地运动，确切地说，瞄准单元既不可在射束方向上也不可与射束方向相反地运动。

原则上，包括根据本发明的加工头部的液体射流-激光加工机可任意构造。然而有利的是，其为根据以下描述的第二发明的液体射流-激光加工机。

第二发明的目的是，实现一种液体射流-激光加工机，其简化了激光射束到液体射流中的耦合。此外，第二发明的目的是，提供一种用于将激光射束聚焦到在这种类型的液体射流-激光加工机中的喷嘴的喷嘴孔中的方法。在此，该方法同样应简化激光射束到液体射流中的耦合。

该目的的解决方案通过以下特征来定义。根据第二发明，液体射流-激光加工机包括用于将激光射束耦合到液体射流中的加工头部，其中，加工头部具有带有用于产生液体射流的喷嘴孔的喷嘴，并且激光射束可通过聚焦装置聚焦到喷嘴孔的入口中，以将激光射束耦合到液体射流中。在此，液体射流-激光加工机包括用于描绘喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的二维图像传感器。此外，可使激光射束在喷嘴孔的入口上散焦，从而激光射束的激光由喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域反射到图像传感器，以便利用图像传感器可拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的图像，在该图像中可看出喷嘴孔的入口。有利地，液体射流-激光加工机包括用于产生激光射束的激光器。在同样有利的变型方案中，液体射流-激光加工机不包括这种激光器，而是包括用于可由独立的激光器产生的激光射束的入口。在此，入口可根据需要不同地来构造。如此，入口例如可包括窗部、棱镜或镜面，以用于将激光射束引导到液体射流-激光加工机中，在该处，激光射束可继续被引导到加工头部。但是，入口也可为用于安装光导体的联结部位，以用于将由独立的激光器借助于光导体引导到液体射流-激光加工机的激光射束引导到液体射流-激光加工机中，在该处，可将激光射束继续引导到加工头部。

用于将激光射束聚焦到在这种类型的液体射流-激光加工机中的喷嘴的喷嘴孔中以便于将激光射束耦合到由喷嘴孔产生的液体射流中的根据本发明的方法包括第一步骤，在其中，使激光射束散焦到喷嘴孔的入口上，从而激光射束的激光由喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域反射到二维的图像传感器。在此，利用图像传感器拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的图像，在其中可看出喷嘴孔的入口。就此而言，激光射束的激光由喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域“反射到”二维的图像传感器应广义地理解。喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域例如可在反射镜面的思想中构造成反射的并且反射激光中的大部分。但是，喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域例如也可构造成仅仅非常弱地反射或者散射散开的。足够的是，激光射束的激光的至少很小的份额由喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域反射到二维的图像传感器。因此足够的是，喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域充分地通过散焦的激光射束照亮，从而激光射束的激光充分地由喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的被照亮的区域被抛回图像传感器，从而可在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的图像中看出喷嘴孔的入口。被抛回或反射的激光的份额在此可很大但是或者也可仅仅非常小，只要在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的图像中可看出喷嘴孔的入口。

有利地，该液体射流-激光加工机的加工头部和在该方法中使用的液体射流-激光加工机为根据以上描述的第一发明的加工头部。由此，实现了第一发明的优点以及针对第二发明所述的优点。但是，加工头部也可任意不同地构造，只要其具有带有用于产生液体射流的喷嘴孔的喷嘴并且用于将激光射束耦合到液体射流中的目的。在这种情况中，实现针对第二发明所述的优点。

此外，激光射束可通过其聚焦到喷嘴孔的入口中的聚焦装置可任意构造或者也可包括多个元件。那么，聚焦装置例如可包括光学单元，例如以上描述的加工头部具有该光学单元。但是，聚焦装置也可包括完全不同地构造的光学单元。此外，聚焦装置例如可包括瞄准单元，其用于，使激光射束相对于平行的或近似平行的、可通过光学单元聚焦到喷嘴孔的入口中的射束瞄准。

对于第二发明不重要的是，激光射束可如何散焦到喷嘴孔的入口上。重要的仅仅是，可如此使激光射束散焦，即，散焦的激光射束的激光由喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域反射到图像传感器。因此，液体射流-激光加工机例如可包括可在激光射束的光路中运动且可从中运动出来的光学元件，其布置在光路中地使得激光射束散射散开，以使激光射束散焦到喷嘴孔的入口上。在此，光学元件可以散射的方式传输或散射反射激光射束。但是也存在的可能性是，液体射流-激光加工机不具有如此散射的光学元件，而是激光射束的焦点可通过聚焦装置如此在射束方向上观察在喷嘴孔的入口之前或之后聚焦，即，激光射束的激光散焦到喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上并且由该区域反射到图像传感器，由此可利用图像传感器拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的图像，在其中可看出喷嘴孔的入口。

可利用图像传感器拍摄的图像可为唯一的图像或图像序列，例如影片。相应地，存在不同的可如何构造图像传感器的可能性。那么，图像传感器例如可实现拍摄单个图像或拍摄系列图像或拍摄影片。例如，图像传感器可为CCD摄影机或其它类型的摄影机。与图像传感器的结构形式无关地有利的是，图像传感器对于由喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域反射的激光射束的激光是敏感的。这简化了在图像中喷嘴孔的入口的可识别性，因为喷嘴孔与喷嘴的周围的区域相反地不反射激光射束的激光。相应地，由此喷嘴孔在图像中表现为暗的，确切地说未被照亮的区域。

与图形传感器如何精确地构造无关地，第二发明的解决方案具有的优点是，该方法以及液体射流-激光加工机不需要附加的光源，可利用该光源照明喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域，以利用图像传感器拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的图像。相应地，利用该解决方案不仅简化了液体射流-激光加工机而且简化了用于将激光射束聚焦到喷嘴的喷嘴孔中的方法。

优选地，液体射流-激光加工机包括用于使激光射束偏转的第一镜面和用于使激光射束偏转的第二镜面，其中，第一镜面仅仅可通过第一马达驱动绕第一轴线摆动，并且第二镜面仅仅可通过第二马达驱动绕第二轴线摆动，其中，第一轴线如此相对于第二轴线取向，即，通过第一镜面绕第一轴线的摆动运动可使激光射束沿着第一直线在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上运动，而通过第二镜面绕第二轴线的摆动运动，可使激光射束沿着第二直线在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上运动，其中，第一和第二直线彼此成角度地布置并且因此相交。在此，直线可完全是直的或者可具有稍微的弯曲。该弯曲例如可通过在光学装置中的扭曲引起，利用该光学装置使激光射束聚焦到聚焦点上。与此无关地，带有其被驱动的摆动运动的两个镜面具有的优点是，其简化了激光射束的焦点在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上以及在喷嘴孔的入口上的受控运动。

在其优选的变型方案中，第一和第二直线基本上彼此成直角地布置。这具有的优点是，实现激光射束的焦点在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上以及在喷嘴孔的入口上最优的受控运动。

在其优选的变型方案中，液体射流-激光加工机包括用于使激光射束偏转的第一镜面和用于使激光射束偏转的第二镜面，其中，第一镜面仅仅可通过第一马达驱动绕第一轴线摆动，并且第二镜面仅仅可通过第二马达驱动绕第二轴线摆动，其中第一轴线和第二轴线基本上彼此成直角地布置。这同样具有的优点是，其简化了激光射束的焦点在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上以及在喷嘴孔的入口上的受控运动。

但是，此外备选地也存在的可能性是，液体射流-激光加工机不包括这种类型的第一和第二镜面，而是激光射束的焦点可以其它方式在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上以及在喷嘴孔的入口上运动。那么，液体射流-激光加工机例如也可包括用于使激光射束偏转的镜面，其可通过一个或两个马达驱动绕第一轴线且绕第二轴线摆动，其中，第一轴线相对于第二轴线取向成，使得激光射束可通过镜面绕第一轴线的摆动运动沿着第一直线在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上运动，而激光射束可通过镜面绕第二轴线的摆动运动沿着第二直线在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上运动，其中，第一直线和第二直线彼此成角度地布置并且因此相交。

有利地，聚焦装置包括用于使激光射束相对于平行的或近似平行的射束瞄准的瞄准单元和用于使平行的或近似平行的射束聚焦到焦点上的光学单元。这具有的优点是，可实现激光射束的最优聚焦。

但是，此外备选地也存在的可能性是，聚焦装置不包括用于使激光射束相对于平行的或近似平行的射束瞄准的瞄准单元。即，聚集装置例如可包括仅仅一个用于使激光射束聚焦的光学单元。但是，聚集装置也可包括用于使激光射束聚焦的光学单元以及一个或多个其它光学元件。这种类型的备选方案具有的优点是，液体射流-激光加工机可更简单地设计。

如果聚焦装置包括用于使激光射束相对于平行的或近似平行的射束瞄准的瞄准单元和用于使平行的或近似平行的射束聚焦到交点上的光学单元，则优选地整个瞄准单元或优选地瞄准单元的单个光学元件可运动，以改变激光射束的瞄准并且由此改变激光射束的焦点相对于光学单元的距离。

在其优选的变型方案中，整个瞄准单元或瞄准单元的单个光学元件不仅可在射束方向上而且可与射束方向相反地运动，以改变激光射束的瞄准并且由此改变激光射束的焦点相对于光学单元的距离。

此外，在另一优选的变型方案中，可以不同的方式调整激光射束的瞄准。那么，瞄准单元例如可包括至少一个可变形的棱镜，以改变激光射束的瞄准并且由此改变激光射束的焦点相对于光学单元的距离。

在上述三个变型方案中，瞄准的改变意味着，借助于瞄准单元改变激光射束在瞄准单元之后的形状。那么，激光射束在瞄准单元和光学单元之间例如可完美地瞄准，从而激光射束的光射束精确地彼此平行地伸延。但是，激光射束也可在瞄准单元与光学单元之间不完美地瞄准，从而激光射束的光射束稍微彼此汇聚地或稍微彼此发散地伸延。在改变激光射束的瞄准时，改变在瞄准单元与光学单元之间的激光射束的光射束的平行度、收敛度或发散度的走向。通过该改变，在不动的、静态的光学单元的情况中，改变激光射束的焦点相对于光学单元的距离并且可精确地调整该距离。在此，可使用不动的、静态的光学单元。与带有用于调整激光射束的焦点相对于光学单元的距离的可动的元件的光学单元相比，该光学单元可更紧凑地设计。因此，这种不动的、静态的光学单元可放置在更加靠近喷嘴孔的入口处。由此，可使激光射束聚焦到带有横向于射束方向测得的更小的直径的焦点上。相应地，改变激光射束的瞄准具有的优点是，可将激光射束耦合到带有较小的横截面的液体射流中。液体射流的更小的横截面又实现了更精确地加工待加工的对象。

但是，此外备选地也存在的可能性是，不可借助于瞄准单元改变激光射束的瞄准。

如果可借助于瞄准单元改变激光射束的瞄准以便于改变激光射束的焦点相对于光学单元的距离，则激光射束的焦点优选地可定位在喷嘴孔的入口中，以便于使激光射束为了耦合到液体射流中而聚焦到喷嘴孔的入口中。优选地，此外激光射束的焦点可定位成比喷嘴孔的入口更加远离光学单元，以便使激光射束散焦到喷嘴孔的入口上，从而激光射束的激光被喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域反射到图像传感器，由此可利用该图像传感器拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的图像，在该图像中可看出喷嘴孔的入口。这具有的优点是，可以简单的方式将激光射束耦合到液体射流中并且可以简单的方式使其散焦，以便于利用图像传感器拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域照片。

但是，此外备选地也存在的可能性是，激光射束的焦点不可借助于改变激光射束的瞄准定位在喷嘴孔的入口中并且不是定位成比喷嘴孔的入口更加远离光学单元。那么，例如通过改变激光射束的瞄准可使激光射束的焦点定位在喷嘴孔的入口中并且比喷嘴孔的入口更靠近光学单元。此外，也存在的可能性是，整个光学单元或光学单元的单个光学元件是可运动的，以便于将激光射束的焦点定位在喷嘴孔的入口中并且将其定位成比喷嘴孔的入口更远离光学单元或比喷嘴孔的入口更靠近光学单元。

用于将激光射束在液体射流-激光加工机的喷嘴的喷嘴孔中聚焦的方法有利地包括第二步骤，在该步骤中，利用标记在由图像传感器拍摄的图像中标记出喷嘴孔，该标记可被传递到另一利用图像传感器拍摄的图像上，以便于在该另一图像中确定喷嘴孔的位置。在此，该标记可以是以虚拟地或物理地传递到另一图像上的模型。但是，该标记可通过喷嘴孔在由图像传感器拍摄的图像中的位置坐标给出，可根据该位置坐标在另一利用图像传感器拍摄的图像中确定喷嘴孔的位置。如果图像传感器为CCD摄影机，则标记由此可为摄影机的像素说明，喷嘴孔在图像中位于该像素说明的区域中。与标记的具体形式无关地，这具有的优点是，在其中不可看到喷嘴孔的图像中可借助于标记标出喷嘴孔的位置。相应地，这实现，在已经利用图像传感器在激光射束没有在散焦到喷嘴孔的入口上的时刻拍摄的图像中确定喷嘴孔的位置。如果在拍摄该图像的情况中使激光射束聚焦到在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上的点上，则此外在此可确定，激光射束的焦点在拍摄图像的时刻相对于喷嘴孔的入口定位在何处。

但是，此外备选地还存在的可能性是，该方法不包括这种类型的第二步骤。

如果方法包括第二步骤，在其中利用可被传递到图像传感器的另一图像上的标记在由图像传感器拍摄的图像中标记出喷嘴孔以便在该另一图像中确定喷嘴孔的位置，则有利地利用两个直的、成直角地相交的线补充标记，这两条线的交点布置在喷嘴孔的中心。这具有的优点是，在将标记传递到另一图像上时可更简单地确定，在拍摄该另一图像时激光射束的焦点相对于喷嘴孔的入口定位在何处。

在其优选的变型方案中，利用一个或多个其它线补充标记，这简化了，在另一图像中确定激光射束的焦点相对于喷嘴孔的入口的定位。

但是，此外备选地还存在的可能性是，不利用附加的线补充标记。

优选地，该方法包括另一步骤，在其中，将激光射束聚焦到在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上的位置上并且利用图像传感器拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的另一图像。有利地，在此减小激光射束的功率，以防利用激光射束损害喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域。如果相反地带有全功率的聚焦的激光射束不损害围绕喷嘴孔的入口的喷嘴材料，则也可将带有全功率的激光射束聚焦到在喷嘴的围绕入口的区域上的位置上。与激光射束的功率无关地，该步骤具有的优点是，通过利用图像传感器拍摄另一或另外多个图像，可检查，激光射束如何良好地聚焦到喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上。通过大多数情况下重复该步骤实现将焦点调整到与喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域相同的平面上。此外，该步骤具有的优点是，可确定，激光射束的焦点如何相对于喷嘴孔的入口定位。如果此外已知焦点可如何以确定的距离和确定的方向在喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上运动，则由此可将激光射束的焦点定位在喷嘴孔的入口中，以便于将激光射束耦合到液体射流中。

但是，此外备选地存在的可能性是，该方法不包括这种步骤。

如果方法包括第二步骤，在其中利用可被传递到图像传感器的另一图像上的标记在由图像传感器拍摄的图像中标记出喷嘴孔以便于在该另一图像中确定喷嘴孔的位置并且利用两个成直角地相交的、其交点布置在喷嘴孔的中心的直线补充标记，并且方法包括所述另一步骤，在其中将激光射束聚焦到喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域上的位置上并且利用图像传感器拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域的另一图像，则该方法有利地包括以下另外三个步骤。首先，将激光射束的焦点定位在成直角地相交的线中的第一条上，并且储存为此所用的第一定位参数。随后，将激光射束的焦点定位在成直角地相交的线中的第二条上，并且储存为此所用的第二定位参数。随后，根据储存的第一和第二定位参数将激光射束的焦点定位在喷嘴孔的入口中。在这三个步骤中，可分别通过利用图像传感器拍摄另一或另外多个图像检查焦点的定位。这三个步骤的优点是，可以简单的方式将激光射束的焦点最优地定位在喷嘴孔的入口中，以便于将激光射束耦合到液体射流中。

但是，此外备选地还存在的可能性是，该方法不包括这三个步骤。

如果所使用的激光加工装置包括用于使激光射束偏转的第一镜面和用于使激光射束偏转的第二镜面，其中第一镜面仅仅可通过第一马达驱动绕第一轴线摆动并且第二镜面仅仅可通过第二马达驱动绕第二轴线摆动，则优选地成直角地相交的线中的一条相应于这样的运动轨迹，即，由于第一镜面绕第一轴线的摆动可使激光射束的焦点沿着该运动轨迹运动，而成直角地相交的线中的另一条相应于这样的运动轨迹，即，由于第二镜面绕第二轴线的摆动可使激光射束的焦点沿着该运动轨迹运动。在这种情况中，第一和第二定位参数优选地为第一或第二镜面绕第一或第二轴线的摆动角度或定向。

但是，作为其备选也存在的可能性是，相交的线不相应于该运动轨迹。

附图说明

从以下详细描述和所有权利要求中得到本发明的其它有利的实施形式和特征组合。

在用于解释实施例的图纸中：

图1显示了沿着加工头部的中心轴线穿过根据本发明的加工头部的横截面的示意图，

图2显示了穿过加工头部的横截面的示意性分解图，

图3显示了穿过喷嘴滑块的横截面的示意图，

图4显示了穿过带有加工头部的根据本发明的液体射流-激光加工机的横截面的示意图，以及

图5a-f显示了利用CCD摄影机拍摄的图像的示意图，其示出了用于使激光射束聚焦到液体射流-激光加工机的喷嘴的喷嘴孔中以便将激光射束耦合到由喷嘴孔产生的液体射流中的根据本发明的方法。

原则上，在图中相同的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1显示了沿着加工头部1的中心轴线穿过根据本发明的加工头部1的横截面的示意图。该中心轴线在图1中在从上向下的图示平面中伸延。

加工头部1属于在此未进一步示出的液体射流-激光加工机。该液体射流-激光加工机包括可产生激光射束的激光器，或者但是也包括入口，可通过入口将由独立的激光器产生的激光射束引导到液体射流-激光加工机中。在这两种情况中，激光射束100在液体射流-激光加工机中被引导到加工头部1，以便在此被耦合到液体射流200中。

在图1的横截面图中，激光射束100以虚线示出。其从上向下沿着加工头部1的中心轴线伸延到加工头部1中并且在加工头部1中被耦合到液体射流200中，液体射流200在加工头部1的顶端处沿着加工头部1的中心轴线从加工头部1中离开。因此，在图1中，射束方向也在图示平面中从上向下伸延。

加工头部1包括光学单元2和耦合单元3。光学单元2具有前端部，其在所示出的图示中相对于光学单元2的剩余部分位于下方。前端部的外套是圆柱曲面形的，其中，圆柱曲面形的旋转对称轴线沿着加工头部1的中心轴线或沿着光学单元2的中心轴线伸延。在光学单元2的前端部中存在镜头20，其包括四个棱镜21.1,21.2,21.3,21.4。在射束方向上观察最后的棱镜21.4形成光学单元2的前端部的结束部。由此，在射束方向上观察最后的棱镜21.4是光学单元2的在射束方向上观察的最后的光学元件。

光学单元2的前端部的圆柱形基本上通过放射管22的前部区域形成，激光射束100在放射管22中从液体射流-激光加工机的剩余部分开始被引导到加工头部1中。镜头20布置在该放射管22的前端部处并且用于，使激光射束100聚焦到在光学单元2之前的焦点上。该焦点的直径在25μm至40μm的范围中。

耦合单元3包括主体36、透明的元件30、可更换的喷嘴滑块33和可更换的头部顶端单元35。在加工头部1已装配的状态中，耦合单元3如在图1中示出的那样与光学单元2相连接。在此，耦合单元3利用其主体36包围带有镜头20的光学单元2的前端部并且与射束方向相反地向后到达直至镜头20之后。为了实现这种情况，主体36具有在一侧上敞开的、带有圆形的横截面的空腔。在该空腔的底部处存在对于激光射束100的激光来说透明的元件30，以便通过镜头20的在射束方向上观察最后的棱镜21.4离开光学单元2的激光射束100能进入耦合单元3中。空腔在侧向通过带有圆形的横截面的管形的壁部31封闭。壁部31的背离空腔的外侧虽然同样具有圆形的横截面。但是与内侧相反地，外侧的横截面的直径不是在各处都同样大。仅仅在加工头部1已装配的状态中面向光学单元2的壁部31的端部的区域中，外侧的横截面的直径是恒定的。因此，壁部31的该端部的外侧在该区域中具有圆柱曲面形。从壁部31的面向光学单元2的端部开始观察，壁部31的外侧的横截面的直径在该圆柱曲面形的区域之后首先增加，以便紧接着锥形地朝向顶端变细。

光学单元2在其前端部的近侧的端部处具有环形的、环绕前端部的槽。在此，该槽的外边缘形成套筒23。如果耦合单元3与光学单元2相连接，则在耦合单元3的主体36中的空腔的敞开的侧与射束方向相反地取向，并且主体36被翻过光学单元2的前端部，从而使得光学单元2的前端部位于主体36的空腔中。在加工头部1已装配的状态中面向光学单元2的、主体36的壁部31的端部的区域在此位于槽中并且被套筒23包围。

光学单元2的套筒23具有外侧，其在射束方向上观察锥形地变细。在套筒23的前端部处，外侧过渡到主体36的壁部31的外侧的锥形变细的区域中。由此，套筒23和主体36一起形成在射束方向上变细的圆锥。在圆锥的旋转对称的中心轴线与圆锥的外面之间测得的圆锥的圆锥张角为23°。但是，该圆锥张角也可更小或更大。那么，其例如可为20°或更小。但是，根据实施方案，其也可为30°、45°、60°或大于60°。

如已经提及的那样，对于激光射束100的激光来说透明的元件30位于主体36的在一侧上敞开的空腔的底部处。该透明的元件30是盘形的并且利用其两个主面垂直于加工头部1的中心轴线、或垂直于耦合单元3的中心轴线取向。透明的元件30的主面中的一个形成主体36的在一侧上敞开的空腔的底部的大部分。透明的元件30的其它主面相反地使布置在主体36中的液体腔32相对于空腔封闭。液体腔32同样是盘形的并且利用其两个主面垂直于耦合单元3的中心轴线取向。可更换的喷嘴滑块33在与透明的元件30相对的侧上封闭液体腔32。该可更换的喷嘴滑块33形成用于产生液体射流200的喷嘴。喷嘴滑块33在其基础形状中是柱形的并且在其两个位于其旋转对称的轴线上的端部处具有扁平的主面。在这两个端部中的一个处，与柱形基础形状同心地布置有环，环的垂直于旋转对称的轴线测得的直径大于柱形基础形状的剩余部分的直径。因此，如果喷嘴滑块33被插入耦合单元3的主体36中，则该环形成止挡部34并且实现，将喷嘴滑块33正确地定位在主体36中。由于该止挡部34，喷嘴滑块33基本上是帽形的。

在喷嘴滑块33的与止挡部34相对的主面中，喷嘴滑块33具有喷嘴孔37，其具有70μm的直径并且沿着喷嘴滑块33的旋转对称的轴线伸延。在加工头部1已装配的状态中，喷嘴滑块33的该主面面向液体腔32并且喷嘴滑块33的旋转对称的轴线沿着加工头部1的中心轴线、或沿着耦合单元3的中心轴线伸延。由此，在加工头部1已装配的状态中，喷嘴孔37沿着加工头部1的中心轴线伸延。然而在此，喷嘴孔37不达到穿过整个喷嘴滑块33，而是在射束方向上观察流畅地过渡到锥形地敞开的孔38中，孔38穿过喷嘴滑块33达到喷嘴滑块33的具有止挡部34的主面。由此，喷嘴滑块33实现，通过喷嘴孔37利用来自液体腔32中的液体产生液体射流200，液体射流200沿着加工头部1的中心轴线指向并且由此在射束方向上通过锥形地敞开的孔38离开喷嘴滑块33。在这种情况中，在此使用的液体为水。但是，也可使用与水不同的液体。

如已经阐述的那样，在加工头部1工作时，激光射束100由光学单元2的镜头20聚焦到在光学单元2之前的焦点上。在此，如此定位焦点，使得其位于喷嘴孔37的开始区域中。由此，使激光射束100聚焦到由喷嘴孔37产生的液体射流200中并且耦合到液体射流200中，在该处，激光射束100由于整体反射保持耦合在液体射流200的表面处。

为了利用液体供给液体腔40并且由此也供给液体射流200，光学单元2具有与在此未示出的液体源相连接的液体通道51。该液体通道51引导到光学单元2的套筒23的内侧，在该处，液体通道51在孔中结束。在加工头部1已装配的状态中，液体通道51在光学单元2中的该孔位于耦合单元3的面向光学单元2的端部中的孔上。在耦合单元3中的该孔形成到另一液体通道42的入口，另一液体通道42通过耦合单元3的主体36引导到液体腔32。由此，在光学单元2和耦合单元3中的两个彼此相叠的孔形成液体接口50，经由该液体接口50可由光学单元2利用液体供给液体腔32。相应地，也可经由液体接口50利用液体供给液体射流200。

在液体接口50中，通过在光学单元2中的孔给出液体，其被引导到在耦合单元3中的孔中。在此，在光学单元2中的孔布置在套筒23的内侧上，该内侧具有圆柱套面的内侧的形状。圆柱套面的旋转对称的轴线与光学单元2的中心轴线重合并且由此与加工头部1的中心轴线重合。由此，该圆柱套面在加工头部1已装配的状态中平行于射束方向取向。相反地，在耦合单元3中的孔布置在耦合单元3的面向光学单元2的端部的外侧上。该外侧具有圆柱套面的外侧的形状，该圆柱套面的旋转对称的轴线相应于耦合单元3的中心轴线。因此，当加工头部1已装配时，该圆柱套面也平行于射束方向取向。

液体接口50的液体接口面通过圆柱套形的面的这样的区域定义，即，该区域围绕在光学单元2中的属于液体接口50的孔和在耦合单元3中的属于液体接口50的孔。在此，液体接口面从圆柱套形的面的围绕孔的区域开始，在孔的区域上继续连续地伸延。因此，液体接口面也位于其旋转对称的轴线相应于耦合单元3的中心轴线的圆柱套面上。但是，在此液体接口面被限制在孔的区域上，因为液体接口50被限制在该区域上。尽管如此，液体接口面平行于射流方向取向。

由于液体接口50在加工头部1已装配的状态中在射束方向上观察位于光学单元2的套筒23的高度上，激光射束100在其经过光学单元2的镜头20之前经过液体接口50。相应地，液体接口50在射束方向上观察位于镜头20的在射束方向上观察最后的棱镜21.4之前。

耦合单元3的头部顶端单元35具有大致锥体形的外形。此外，头部顶端单元35在其内部中具有孔39，其沿着其纵轴线连续地穿过头部顶端单元35并且同样具有锥体形形状。如果加工头部1已组装，则头部顶端单元35装配在耦合单元3的主体36处。在此，头部顶端单元35利用其纵轴线沿着加工头部1的中心轴线伸延并且利用其锥体形的外形形成通过套筒23和主体36形成的圆锥的顶端。在此，锥体形的孔39如此在头部顶端单元35的内部中取向，即，孔39向外形的顶端方向变细。

在加工头部1已装配的状态中，头部顶端单元35利用其面向耦合单元3的主体36的端部将喷嘴滑块33保持在其在耦合单元3的主体36中的位置处。在此，在头部顶端单元35中的孔39的面向喷嘴滑块33的侧直接位于在喷嘴滑块33中的锥形地敞开的孔38上。由此，在喷嘴滑块33中的孔38和在头部顶端单元35中的孔39形成在加工头部1中的空腔，该空腔在沿着加工头部1的中心轴线的截面平面中具有大致菱形的横截面。该空腔形成贮气腔40。在加工头部1工作时，由喷嘴孔37产生的液体射流200伸延穿过该贮气腔40并且通过在头部顶端单元35中的锥体形的孔39的变细的侧离开加工头部1。但是在此，液体射流200不接触孔39的变细的侧的边缘，而是使得周围有小的间隙。气体可通过该间隙从贮气腔40中离开，以形成包覆液体射流200的气体射流。因此，在头部顶端单元35中的锥体形的孔39的变细的侧形成排气喷嘴62。通过该排气喷嘴62产生的、包覆液体射流200的气体射流用于稳定液体射流200，从而液体射流200自头部顶端单元35之后较长的距离上是稳定的并且随后才变得不稳定并且分解成单个液滴。由此实现，激光射束100在较长的距离上保持耦合在液体射流200中。

为了利用气体供给贮气腔40，光学单元2具有与在此未示出的气体源相连接的气体通道61。该气体通道61引导到光学单元2的套筒23的内侧，在该处，气体通道61在孔中结束。在加工头部1已装配的状态中，气体通道61在光学单元2中的该孔位于在耦合单元3的面向光学单元2的端部中的孔上。在耦合单元3中的该孔形成到另一气体通道41的入口，另一气体通道41通过耦合单元3的主体36和头部顶端单元35引导到在头部顶端单元35中的孔39。由此，在光学单元2和耦合单元3中的两个彼此相叠的孔形成气体接口60，光学单元2可经由该气体接口60利用气体供给贮气腔40。由此，相应地也可经由接口60利用气体供给气体射流。

气体接口60的气体接口面通过圆柱套形面的这样的区域定义，即，该区域围绕在光学单元2中的属于气体接口60的孔和在耦合单元3中的属于气体接口60的孔。在此，气体接口面从圆柱套形面的围绕的区域开始，在孔的区域上继续连续地伸延。因此，气体接口面也位于其旋转对称的轴线相应于耦合单元3的中心轴线的圆柱面套上。但是，在此气体接口面被限制在孔的区域上，因为气体接口60被限制在该区域上。尽管如此，气体接口面平行于射流方向取向。

由于气体接口60在加工头部1已装配的状态中在射束方向上观察位于光学单元2的套筒23的高度上，激光射束100在其经过光学单元2的镜头20之前经过气体接口60。相应地，气体接口60如液体接口50那样在射束方向上观察位于镜头20的在射束方向上观察最后的棱镜21.4之前。气体接口60和液体接口50的该布置方案实现了加工头部1的这样的结构，即，在其中，光学单元2和耦合单元3的外形在射束方向上观察是变尖的。这允许，加工头部1相对于待加工的对象倾斜，并且尽管如此利用液体射流200的稳定的区域到达对象，而加工头部1不与对象碰撞。相应地，通过该布置方案简化了对象的三维加工。此外，对象20在射束方向上观察在液体接口50和气体接口60之后在光学单元2的前端部处的布置方案允许，在邻近喷嘴孔37之前才实现激光射束100的聚焦。由此，镜头可具有短的焦距并且尽管如此可将激光射束聚焦到在喷嘴孔37的输入区域中的焦点上。这实现，可使激光射束100聚焦到带有小的直径的焦点上。相应地，激光头部1的这种结构实现，激光射束100可被耦合到具有小的直径的液体射流200中。

即使不仅液体接口50而且气体接口60在射束方向上观察位于镜头20的最后的棱镜21.4之前，气体接口60在射束方向上观察不是布置在与液体接口50相同的高度上，而是在射束方向上观察稍微位于液体接口50之后。由此实现，气体接口60和液体接口50可借助于密封部相互分离。为此，耦合单元3的、在加工头部1已装配的状态中面向光学单元2的端部的圆柱套形的区域具有三个同心地环绕的在图1中未示出的密封环。这些密封环中的第一个在射束方向上观察在液体接口50之前伸延，而这些密封环中的第二个在液体接口50与气体接口60之间伸延，而密封环中的第三个在射束方向上观察布置在气体接口60之后。由此，液体接口50和气体接口60彼此分离，从而液体不可从液体接口50到达气体接口60并且气体不可从气体接口60到达液体接口50。此外，由此也向外密封液体接口50和气体接口60，从而液体和气体都不可在光学单元2与耦合单元3之间漏出。

与图1已示出的相似地，图2显示了沿着加工头部1的中心轴线穿过加工头部1的横截面的示意图。但是，与图1不同地，在图2中显示了分解图。由此，可将带有套筒23和带有镜头20的前端部的光学单元2识别成加工头部1的独立的元件。此外，由此也可将耦合单元3的主体36以及透明的元件30、喷嘴滑块33以及头部顶端单元35识别成独立的元件。

图3显示了穿过喷嘴滑块33的横截面的示意图。通过与图1和2相比更大的图示，在图3中可识别出喷嘴滑块33的细节。如此可看出，喷嘴孔37位于衬垫70中，衬垫70被嵌入喷嘴滑块33的相应的主面中。衬垫70是柱形的。在其两个扁平的主面中的一个中布置有喷嘴孔37，喷嘴孔37沿着衬垫70的旋转对称的轴线过渡到在衬垫70中的锥体形地敞开的孔71中。如果衬垫70如在此示出的那样被嵌入喷嘴滑块33的剩余部分中，则衬垫70的锥体形的孔71过渡到喷嘴滑块33的锥体形的孔38中。

第一发明不限制在图1至3中示出的实施例上。可实现多种与该实施例不同的改变方案。即，例如加工头部的外形可与锥形不同。此外，不仅光学单元而且耦合单元可不同地成型。此外，液体接口和气体接口也可布置在不同部位处且不同地成型。那么，其例如可布置在耦合单元的面向光学单元的最外的端部处。此外，接口面例如也可取向成相对于射束方向成角度，或者位于垂直于射束方向取向的平面中。

此外，液体通道和气体通道在光学单元之内和耦合单元之内的走向可不同地伸延。那么，例如存在这样的可能性，即，气体通道不是从耦合单元的主体中经由头部顶端单元，而是经由喷嘴滑块或直接从耦合单元的主体引导到贮气腔。也存在这样的可能性，即，耦合单元不具有可更换的头部顶端单元。

与该变型方案无关地，加工头部也可不依赖于贮气腔。在这种情况中，气体通道例如可直接与排气喷嘴相连接。但是也存在这样的可能性，即，加工头部完全不可产生包覆液体射流的气体射流。在这种情况中，既不需要气体通道、气体接口、贮气腔也不需要排气喷嘴。

此外存在的可能性是，喷嘴滑块不同地设计。例如，其可不同地成型。但是，喷嘴滑块也可一件式地来制成的且由此没有衬垫。此外也存在的可能性是，喷嘴孔具有与70μm不同的直径。那么，喷嘴孔例如可具有在20μm至150μm的范围中的直径。但是，该直径也可为20μm或者更小，或者但是可为150μm或更大。同样，激光射束100的焦点的直径也可不同于25μm至40μm的范围。

图4显示了穿过根据第二发明的液体射流-激光加工机300的横截面的示意图。所显示的横截面沿着激光射束100的光路伸延。相应地，激光射束100的光路基本上在图示平面中伸延。在此，以如此取向的方式示出液体射流-激光加工机300，即，在图示中的上部和下部相应于在液体射流-激光加工机300中的上部和下部。

液体射流-激光加工机300包括放射管301，其包围激光射束100的光路。该放射管301具有三个臂302.1,302.2,302.3，其通过分支部相互连接。放射管301的第一壁302.1的自由端部通过根据第一发明的加工头部1形成。在这种情况中，其在此为根据图1至3详细描述的加工头部1。在此处的图4中，加工头部1相反地非常简化地示出，其中，已经省去了所示出的元件的正确比例。放射管301的第二臂302.2的自由端部形成激光射束100的光路的结束部。在该结束部的内侧上，作为图像传感器布置CCD摄影机303，其对于带有激光射束100的波长的光线是敏感的。放射管301的第三臂302.3的自由端部虽然同样是封闭的，但是具有入口304。通过该入口304，由相对于液体射流-激光加工机300独立的激光器产生的激光射束100借助于在此未示出的玻璃纤维或者借助于在此未示出的空心导体被输送给液体射流-激光加工机300。但是，在该实施方案的变型方案中，代替入口304，液体射流-激光加工机300也包括用于产生激光射束100的自有的激光器。

第三臂302.3的自由端部向上指向，从而入口304向上敞开。因此，激光射束100从上向下通过入口304被输送给液体射流-激光加工机300。因此，激光射束100的射束方向在第三臂302.3的该自由端部之内从上向下伸延。在此，激光射束100通过使激光射束100瞄准的瞄准单元305。为了改变激光射束100的瞄准，可使瞄准单元305在射束方向上或与射束方向相反地运动。因此，通过合适地定位瞄准单元305，可根据瞄准单元305例如完美地使激光射束100瞄准，从而激光射束100的光射束在瞄准单元305之后精确地彼此平行地伸延。但是，瞄准单元305也可如此不同地定位，从而激光射束100在标准单元305之后不完美地瞄准，而是激光射束100的光射束稍微彼此收敛或稍微发散地伸延。因此，可通过使瞄准单元305合适地定位在放射管301中根据需求调整在瞄准单元305之后激光射束100的光射束的平行度、收敛度或发散度。

在射束方向上观察，在瞄准单元305之后，放射管301的第三臂302.3具有直角形的弯折部，在该弯折部之后放射管301在水平的方向上伸延。在该弯折部中布置有第一镜面306，其反射激光射束100，从而激光射束100在第一镜面306之后在放射管301的水平的区域中继续行进。第一镜面306可通过在此未示出的马达驱动绕第一轴线307摆动。第一轴线307水平地取向并且指向垂直地从图示平面中出来。因此，第一轴线307在第一镜面306之前和之后相对于激光射束100的射束方向成直角地取向。因此，通过调整第一镜面306绕第一轴线307的定向，激光射束100的射束方向在第一镜面306之后可准确地水平地取向，或者稍微向上或稍微向下倾斜。

放射管301的第三臂302.3的水平伸延的区域从在第三臂302.3中的弯折部开始向放射管301的分支部伸延。从该分支部开始，放射管301的第一臂302.1垂直向下地伸延并且放射管301的第二臂302.2垂直向上伸延。在分支部中布置第二镜面308，其反射激光射束100，从而激光射束100在第二镜面308之后在放射管301的第一臂302.1中向下继续行进。第二镜面308可通过在此未示出的马达驱动绕第二轴线309摆动。该第二轴线309位于图示平面中并且由此相对于第一轴线307成直角地取向。第二轴线309以45°的角度从斜下向斜上近似指向放射管301的第三臂302.3的自由端部的方向。通过调整第二镜面308绕第二轴线309的定向，可调整激光射束100在第二镜面308之后的射束方向。这实现，激光射束100在第二镜面308之后的射束方向可根据需求刚好被保持在图示平面中，或者稍微从图示平面中稍微朝向观察者或者远离观察者地倾斜。

在放射管301的垂直向下伸延的第一臂302.1的自由端部中，激光射束100在加工头部1中通过光学单元2聚焦到焦点上。因此，通过调整第二镜面308绕第二轴线309的定向，可调整激光射束100的焦点在垂直于图示平面的方向上的位置。此外，可通过调整第一镜面306绕第一轴线307的定向来调整焦点在垂直于放射管301的第一臂302.1的平行于图示平面伸延的取向的方向上的位置。由此，两个镜面306,308实现了激光射束100在加工头部1中在垂直于第一臂302.1的取向的平面中的定位。

由于光学单元不包括可动的元件，激光射束100的焦点与光学单元2的距离与激光射束100直接在光学单元2之前的瞄准相关。因此，瞄准单元305在第三臂302.3中的定位不仅实现了在瞄准单元305之后调整激光射束100的瞄准，并且也实现了调整激光射束100的焦点相对于光学单元2的距离。

如果激光射束100的焦点在射束方向上观察明显定位在可更换的喷嘴滑块33、确切地说喷嘴的面向光学单元2的壁之前或之后，则激光射束100散焦到喷嘴孔37的入口上，从而激光射束100的激光由喷嘴的围绕喷嘴孔37的入口的区域反射。被反射的光线通过光学单元2被引导回放射管301的第一臂302.2，在该处，其射到第二镜面308上，第二镜面308至少部分地传输被反射的光线。因此，被反射的光线的至少部分到达放射管301的第二臂302.2中，在其自由的端部处，这些部分射到CCD摄像机303上。为了实现这种情况，第二镜面308例如可为半透明的。但是，第二镜面308例如也可反射一个极化方向的光线并且传输另一极化方向的光线。在这种情况中，激光射束100的激光可例如已极化地通过入口304被输送给液体射流-激光加工机300，但是或者在放射管301的第三臂302.1中被极化。在此，如果合适地选择激光的极化，由第二镜面308将激光射束100反射到加工头部1。此外，如果在放射管301的第一臂302.1中安装了(在此未示出的)λ四分之一板，激光射束100的光两次经过λ四分之一板，激光射束100的光由在放射管301的第一臂302.1中的第二镜面308反射并且由喷嘴的围绕喷嘴孔37的入口的区域又反射回第二镜面308。由此，被反射的光线在第一臂302.1中被周围极化。这导致，现在光线被传输通过第二镜面308并且可到达CCD摄影机303。因此，如果激光在散焦到喷嘴孔37的入口上的情况中利用CCD摄影机303拍摄了图像，则在该图像中可将喷嘴孔37的入口识别成不发光的斑点。由此在该图像中可清楚地识别出喷嘴孔37的入口的轮廓，CCD摄影机303此外可具有合适的镜头，其可为可动的。

如果相反地激光射束100的焦点在射束方向上观察定位在通过可更换的喷嘴滑块33、确切地说喷嘴的面向光学单元2的壁定义的平面中并且在该平面中定位在喷嘴孔37的入口中，则使激光射束100耦合到通过喷嘴产生的液体射流200中。在该实施例中，液体射流200为水射流。但是也存在这样的可能性，即，使用与水不同的任意其它液体用于产生液体射流200。

下面阐述根据本发明的方法，利用该方法可定位激光射束100的焦点。

图5a至5f示出了根据第二发明的用于使激光射束100聚焦到液体射流-激光加工机300的喷嘴的喷嘴孔37中的方法的实施形式，以用于将激光射束100耦合到由喷嘴孔37产生的液体射流200中。

在该方法中，在第一步骤中，通过如此将瞄准单元305定位在射流管301的第三臂302.3中使得焦点在射束方向上观察位于喷嘴之后，使激光射束100散焦到喷嘴孔37的入口上。在通过散焦的激光射束100照亮喷嘴期间，利用CCD摄影机303拍摄喷嘴的围绕喷嘴孔37的入口的区域的照片。图5a显示了这种照片的示意图，在其中，可将喷嘴孔37的入口识别成未被照亮的、暗的斑点337。

在第二步骤中，在图像中利用标记338标记出该斑点337的轮廓。如在图5b中示出的那样，通过两个直线的、成直角地在斑点337的中心中相交的线339.1,339.2补充该标记338。在此，将该标记储存在中间储存器中，从而其可被转移到CCD摄影机303的其它图像中。

在第三步骤中，通过相应地将瞄准单元305定位在放射管301的第三臂302.3中，在减小激光器的功率时使激光射束100聚焦到在喷嘴的围绕喷嘴孔37的入口的区域上的位置上。在此，在逐步的过程中，分别通过利用CCD摄影机303的拍摄来检查激光射束100的聚焦，直至激光射束100的焦点340在图像中具有最小尺寸。在图5c中示意性地示出了带有最优聚焦的激光射束100的这种类型的图像，其中，在方法的第一两个步骤中提出的标记338被传递到该图像上。出于图示原因，在此作为暗点示出亮的被照亮的焦点340。

在该第三步骤之后，在第四步骤中，激光射束100的焦点340定位在标记338的两条相交的线中的第一条339.1上。由于焦点340沿着两个相交的线中的第二条339.2的运动通过第二镜面308绕第二轴线309的摆动运动实现，对此足够的是调整第二镜面308的合适的定向。在该第四步骤中，通过分别通过利用CCD摄影机303拍摄图像并且将标记338传递到该图像中检查激光射束100的焦点304是否实际上定位在标记338的第一线339.1上，可重复地进行。随后，将第二镜面308绕第二轴线309的定向作为第一定位参数储存。

在第五步骤中，将激光射束100的焦点340定位在标记338的两个相交的线中的第二条上339.2。由于焦点340沿着两个相交的线中的第一条339.1的运动通过第一镜面306绕第一轴线307的摆动运动实现，对此足够的是调整第一镜面306的合适的定向。为了在此能够借助于利用CCD摄影机303拍摄图像并且将标记338传递到该图像中来检查焦点340是否正确地定位在第二线339.2上，在第五步骤开始时使第二镜面308稍微绕第二轴线309摆动，从而激光射束100的焦点340在第一镜面306绕第一轴线307摆动时总是在喷嘴孔37的入口旁边运动。如果如在图5e中示出的那样焦点340定位在标记338的第二线339.2上，则将第一镜面306绕第一轴线307的定向作为第二定位参数储存。

在方法的第六步骤中，根据第一位置参数使第二镜面308绕第二轴线309定向，并且根据第二位置参数使第一镜面306绕第一轴线307定向。由此，使激光射束100的焦点340定位在喷嘴孔37的入口中，并且将激光射束100耦合到由喷嘴孔37产生的液体射流200中。由于在激光射束100的焦点340的这种定位中激光射束100的光线不被喷嘴的围绕喷嘴孔的入口的区域反射到CCD摄影机303，在被CCD摄影机303拍摄的图像中不能识别出焦点304。相应地，在图5f中仅仅作为在标记338的中心中的虚线示出了激光射束100的焦点340。

为了实现该方法的执行，液体射流-激光加工机300可包括用于储存第一和第二定位参数的储存器以及用于储存标记的中间储存器。此外，液体射流-激光加工机300可包括用于控制瞄准单元305在放射管301的第三臂302.3中的定位的以及用于控制第一和第二镜面306,308绕第一或第二轴线307,309的定向的控制单元。但是，还存在的可能性是，储存器、中间储存器或控制单元构造成相对于液体射流-激光加工机300独立。如此，储存器、中间储存器和控制单元例如可通过计算机形成，液体射流-激光加工机联接在该计算机处。

第二发明不限制在液体射流-激光加工机300以及根据图5a-5f详细描述的方法上。那么，液体射流-激光加工机300例如可具有另一加工头部。放射管以及放射管的臂也可不同地构造。例如，放射管不可具有分支部，从而其也不具有从分支部中出来的臂。此外，两个镜面也可不同地布置、不同地取向且可绕不同地取向的轴线摆动。

此外存在的可能性是，液体射流-激光加工机不具有CCD摄影机，而是具有其它形式的二维图像传感器。也不需要使整个瞄准单元可在射束方向上或与射束方向相反地运动。那么，瞄准单元例如也可具有仅仅唯一的可动的元件。但是，刚好也存在的可能性是，液体射流-激光加工机完全不包括这种类型的瞄准单元，而是包括仅仅一个光学单元。根据实施形式，光学单元可关联于加工头部，但是或者实施成与加工头部分离。

此外，用于将激光射束聚焦到液体射流-激光加工机的喷嘴的喷嘴孔中以便于将激光射束耦合到由喷嘴孔产生的液体射流中的方法不限制在详细描述的方法上。如此，该方法例如可包括附加的步骤。此外，可改变或省去所描述的步骤中的单个步骤。例如，可省去利用两个相交的线补充标记。该步骤可无替代地被取消或者可通过在其中附加其它线的标记的步骤来替代。

总的来说确定的是，实现一种用于液体射流-激光加工机的加工头部，其也实现对象的三维地加工。此外，实现一种液体射流-激光加工机，其简化了激光射束到液体射流中的耦合。此外，实现一种用于使激光射束聚焦到在这种类型的液体射流-激光加工机中的喷嘴的喷嘴孔中的方法，其简化了激光射束到液体射流中的耦合。

Claims (22)

1. 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)，其包括

a)带有至少一个光学元件(20,21.1,...21.4)的用于使所述激光射束(100)聚焦的光学单元(2)，以及

b)带有通过壁限制的液体腔(32)的耦合单元(3)，其中，在所述壁中布置有带有用于产生液体射流(200)的喷嘴孔(37)的喷嘴(33)，

其中，在所述耦合单元(3)与光学单元(2)相连接的状态中，能通过所述光学单元(2)聚焦的激光射束(100)能在射束方向上穿过所述耦合单元(3)的液体腔(32)指向所述喷嘴孔(37)并且能耦合到可由所述喷嘴(33)产生的、在射束方向上行进的液体射流(200)中，

其中，为了从所述光学单元(2)中利用液体供给所述液体腔(32)，在所述光学单元(2)和所述耦合单元(3)之间形成液体接口(50)，其特征在于，在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中，所述液体接口(50)在射束方向上观察布置在所述光学单元(2)的在射束方向上观察最后的光学元件(20,21.4)之前。

2.根据权利要求1所述的加工头部(1)，其特征在于，在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中，所述液体接口(50)具有液体接口面，其以相对于垂直于所述射束方向取向的平面成角度地取向。

3.根据权利要求2所述的加工头部(1)，其特征在于，所述液体接口面平行于所述射束方向伸延。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加工头部(1)，其特征在于，所述耦合单元(3)在一方向上变细，其中，该方向在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中相应于所述射束方向。

5.根据权利要求4所述的加工头部(1)，其特征在于，所述变细部是圆锥曲面形的。

6.根据权利要求5所述的加工头部(1)，其特征在于，所述圆锥曲面形的变细部具有在圆锥曲面形的旋转对称的中心轴线和圆锥曲面形的外面之间测得的最高60°、最高45°、最高30°、特别是最高20°的圆锥张角。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的加工头部(1)，其特征在于，所述耦合单元(3)具有用于形成包覆所述液体射流(200)的气体射流的排气喷嘴(62)。

8.根据权利要求7所述的加工头部(1)，其特征在于，所述耦合单元(3)具有贮气腔(40)，其在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中在射束方向上观察布置在所述喷嘴孔(37)之后。

9.根据权利要求7或8所述的加工头部(1)，其特征在于，在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中，为了利用用于气体射流的气体供给所述耦合单元(3)，在所述光学单元(2)与所述耦合单元(3)之间形成气体接口(60)，其在射束方向上观察布置在所述光学单元(2)的在射束方向上观察最后的光学元件(20,21.4)之前。

10.根据权利要求9所述的加工头部(1)，其特征在于，在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中，所述气体接口(60)具有气体接口面，其以相对于垂直于射束方向取向的平面成角度地取向。

11.根据权利要求10所述的加工头部(1)，其特征在于，在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中，所述气体接口面平行于所述射束方向伸延。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的加工头部(1)，其特征在于，所述耦合单元(3)具有空腔，其在一侧上敞开，并且在所述耦合单元(3)与所述光学单元(2)相连接的状态中所述光学单元(2)伸入所述空腔中。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的加工头部(1)，其特征在于，所述光学单元(2)形成套筒(23)并且在所述液体接口(50)处包围所述耦合单元(3)。

14.一种液体射流-激光加工机(300)，其带有用于使激光射束(100)耦合到液体射流(200)中的加工头部(1)，其中，所述加工头部(1)具有带有用于产生所述液体射流(200)的喷嘴孔(37)的喷嘴(33)，并且所述激光射束(100)能通过聚焦装置(2,305)聚焦到所述喷嘴孔(37)的入口中，以便于将所述激光射束(100)耦合到所述液体射流(200)中，并且其中，所述液体射流-激光加工机(300)包括用于描绘所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域的二维图像传感器(303)，其特征在于，能使所述激光射束(100)在散焦到所述喷嘴孔(37)的入口上，从而所述激光射束(100)的激光从所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域反射至图像传感器(303)，由此能利用所述图像传感器(303)拍摄所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域的图像，在所述图像中能看出所述喷嘴孔(37)的入口。

15.根据权利要求14所述的液体射流-激光加工机(300)，其特征在于用于使所述激光射束(100)偏转的第一镜面(306)和用于使所述激光射束(100)偏转的第二镜面(308)，其中，所述第一镜面(306)仅仅能绕第一轴线(307)通过第一马达驱动摆动，并且所述第二镜面(308)仅仅能绕第二轴线(309)通过第二马达驱动摆动，其中，所述第一轴线(307)如此相对于所述第二轴线(309)取向，即，通过所述第一镜面(306)绕所述第一轴线(307)的摆动运动能使所述激光射束(100)沿着第一直线在所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域上运动，而通过所述第二镜面(308)绕所述第二轴线(309)的摆动运动，能使所述激光射束(100)沿着第二直线在所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域上运动，其中，所述第一和所述第二直线彼此成角度地布置并且因此相交。

16.根据权利要求14或15所述的液体射流-激光加工机(300)，其特征在于，所述聚焦装置(2,305)包括用于使所述激光射束(100)相对于平行的或近似平行的射束瞄准的瞄准单元(305)和用于使所述平行的或近似平行的射束聚焦到焦点(340)上的光学单元(2)。

17.根据权利要求16所述的液体射流-激光加工机(300)，其特征在于，所述整个瞄准单元(305)或所述瞄准单元(305)的单个光学元件能运动，以便于改变所述激光射束(100)的瞄准并且由此改变所述激光射束(100)的焦点(340)相对于所述光学单元(2)的距离。

18.一种用于将激光射束(100)聚焦到在根据权利要求14至17中任一项所述的液体射流-激光加工机(300)中的喷嘴(33)的喷嘴孔(37)中以便于将所述激光射束(100)耦合到由所述喷嘴孔(37)产生的液体射流(200)中的方法，其特征在于第一步骤，在其中，使所述激光射束(100)散焦到所述喷嘴孔(37)的入口上，从而所述激光射束(100)的激光从所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域反射至二维的图像传感器(303)，其中，利用所述图像传感器(303)拍摄所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域的图像，在其中可识别出所述喷嘴孔(37)的入口。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在第二步骤中，在由所述图像传感器(303)拍摄的图像中利用标记(338)标记出喷嘴孔(37)，所述标记(338)能被传递到另一利用所述图像传感器(303)拍摄的图像上，以便于在该另一图像中确定所述喷嘴孔(37)的位置。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，利用两个直的、成直角地相交的线(339.1,339.2)补充所述标记(338)，所述两条线的交点布置在所述喷嘴孔(37)的中心中。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其特征在于，在另一步骤，将所述激光射束(100)聚焦到所述喷嘴(33)的围绕所述喷嘴孔(37)的入口的区域上的位置上并且利用所述图像传感器(303)拍摄围绕所述喷嘴孔(37)的入口的喷嘴(33)的区域的另一图像。

22.根据权利要求20和21所述的方法，其特征在于，在以下步骤中：

a)首先，将所述激光射束(100)的焦点(340)定位在所述成直角地相交的线中的第一条(339.1)上，并且储存为此所用的第一定位参数，

b)随后，将所述激光射束(100)的焦点(340)定位在所述成直角地相交的线中的第二条(339.2)上，并且储存为此所用的第二定位参数，以及

c)随后，基于所述储存的第一和第二定位参数将所述激光射束(100)的焦点(340)定位在所述喷嘴孔(37)的入口中。