CN115846863A - 具有抗污染性的激光加工头 - Google Patents

Abstract

一种用于引导激光束的激光加工头包括两个反射器和单独的透镜元件。设置在外壳的内部中的第一反射器将所述激光束从源反射到第二反射器，所述第二反射器然后朝向工件的加工区反射所述激光束。单个透镜元件在所述反射器之间设置在所述外壳的内部中。可以移动所述透镜元件以调整超出所述外壳的出口的所述激光束的焦点位置。为了减少污染，一个或多个喷嘴被配置为引导吹扫气体穿过所述第一反射器、所述第二反射器和所述透镜元件中的一者或多者，而设置在所述内部中的一个或多个收集区域被配置为收集从所述吹扫气体引导的污染物。

Description

具有抗污染性的激光加工头

背景技术

诸如用于切割或材料加工的激光加工头可提供10kW甚至高达30kW的高功率激光束。由于工作条件，高功率头可能受到污染，这可能损坏头中的透镜和其他光学器件，并且可能损害头的性能。例如，激光加工头的组装和修理可能将污染物引入头中。另外，在工件的焊接和切割期间，可能发生在光学表面上沉积污染物的排放。污染物不仅限制光学系统的性能，而且还可能损坏或甚至破坏激光光学器件。

内部和外部污染可能是光学器件可能失效的唯一最严重的原因。所有组装过程都具有产生污染的风险，因此需要一种减少其影响和损坏的解决方案。已知的现有技术旨在减少组装加工头所需的部件数量，减少可能产生污染的螺钉配件的数量，并且在洁净室中组装用于加工头的光学器件。然而，不能完全避免污染物的产生。

本公开的主题旨在克服或至少减少上述一个或多个问题的影响。

发明内容

本文公开的激光加工头用于引导激光束。该头包括外壳、至少一个反射器、透镜元件、一个或多个喷嘴、以及一个或多个收集区域。外壳具有内部，用于使激光束沿着光轴从入口到出口通过。至少一个反射器设置在外壳的内部中，并且沿着光轴在入口和出口之间反射激光束。透镜元件设置在外壳的内部中。透镜元件可沿着光轴移动，并且被配置为调整激光束的焦距。一个或多个喷嘴被配置为引导吹扫气体穿过至少一个反射器和透镜元件中的一者或多者。一个或多个收集区域设置在内部中，并且被配置为收集从吹扫气体引导的污染物。

在本公开的激光加工头中，至少一个反射器可包括第一反射器和第二反射器，其设置在外壳的内部中并且沿着光轴从入口反射激光束。反射器中的每个反射器可具有喷嘴和相关联的收集区域。同样，透镜元件可包括喷嘴和相关联的收集区域。

本文公开的激光切割机与激光源一起使用以切割工件。该切割机包括激光加工头和致动器。激光加工头接收来自激光源的激光辐射。头可包括上述配置中的任一种。致动器支撑激光加工头并且被配置为相对于工件操纵激光加工头。

前述概述并非旨在概述本公开的每个潜在实施方案或每个方面。

附图说明

图1示出了根据本公开的激光递送系统。

图2示意性地示出了根据本公开的激光加工头。

图3更详细地示出了本公开的激光加工头。

图4更详细地示出了本公开的另一个激光加工头。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的激光递送系统10。激光源12产生沿着光纤电缆14传播到激光加工头20的高功率激光。根据所需的激光功率，激光源12可以是任何合适的多模或单模激光器。

激光加工头20可相对于工件WP移动并且/或者可使工件WP相对于其移动。例如，激光加工头20可由台架系统、机器人臂或本领域中使用的其他设备16移动。在内部，激光加工头20包括用以将激光束LB中的激光能量聚焦到工件WP的光学器件，并且激光加工头20可用于切割、钎焊、焊接、增材制造或一些其他激光加工。控制单元30可用于诸如以下面讨论的方式控制系统10的部件的操作。

在一种特定实施方式中，激光递送系统10可用于平台式激光切割机。通常，工件WP被支撑在切割机的平台上，并且激光加工头20由工件WP上方的台架系统16操纵以在工件WP中进行二维切割、修整或打孔。典型地，头20主要在工件上方的水平面中被操纵，并且可被提升和降低以相对于工件保持距离。当然，系统10可用在其他实施方式中，例如，斜边切割或安装在工业机器人上。

图2示意性地示出了根据本公开的激光加工头50。激光加工头50包括用于内部光学器件55的外壳60。诸如来自连接到电缆接收器22的光纤电缆的递送光纤24将激光传导到头60的内部62中。设置在外壳60中的盖玻片64、66可保护内部光学器件55免受污染，从而在内部62中形成清洁空间，第一反射器70、透镜元件80和第二反射器74布置在该清洁空间中。

在操作期间，头60中的激光输入(例如，来自电缆接收器22的高功率激光递送光纤24)在内部62中发射高功率激光束LB。激光束LB穿过上盖玻片64并被第一反射器70反射。然后，反射的激光束穿过透镜元件80，该透镜元件会聚激光。然后，第二反射器74将激光束的会聚光反射到焦点FB，以照射在工件WP上，因此从外壳60发射的聚焦激光束LB可以实现激光加工的目的，诸如焊接、增材制造、切割等。第一反射器70和第二反射器74两者均可以是部分透射的，因此可以进行过程观察。反射器70、74两者还可用于监测激光器或头的内部状况。另外或替代地，反射器70和/或74可以倾斜以改变焦点FP在工件WP上的横向放置。

通常，外壳60可包括组装在一起以构成外壳60的模块63a-63c的装置。若干模块可以是可互换的，并且可以用各种固定装置(诸如安装螺栓、精密螺纹孔、凸缘等)固定在一起。模块63a-63c中的每个模块限定内部通道，以将从递送光纤24输入的激光束LB沿着头50的光轴传输到加工区。

优选地，头50具有降低的复杂性并且具有很少的光学表面。诸如用于切割头的常规激光加工头通常具有许多昂贵且需要维护的光学元件，并且常规头可能对由于所使用的许多光学表面而对污染非常敏感。可以看出，所公开的激光加工头50的光学器件55使用很少的光学部件70、74、80。

另外，头50仅包括几个模块63a-63c以连接在一起形成外壳60。这些模块可包括用于电缆接收器22和递送光纤24的输入模块63a；具有透镜元件80，致动器或驱动器86，反射器或反射镜70、74等的光学模块63b；以及输出模块63b。替代地，反射器70和74也可以分别与输入模块63a和输出模块63c成一体。反射器70和74后面的延伸点52、54可用于过程观察和冷却。用于头20的其他可能的模块可包括任何数量的接口或适配器模块(未示出)，观察传感器可附接到其上的过程监测模块(未示出)，具有可替换盖玻片64、66的盖玻片模块(未示出)等，但用于这些中的任一者的特征结构可与其他模块63a-63c组合。

对于非常高的激光功率(>20kW)，激光加工头50提供焦点FP的最小Z调整。头50的工作距离优选地是大的，因此可在加工盖玻片66和工件WP处的激光加工之间维持大的间隔SO，以使污染最小化。在一种示例性实施方式中，激光加工头50可以具有约300mm的焦距，约150mrad的数值孔径，以及大于1.5的放大率M。焦点FP在Z轴中的调整(ΔZ)可大于40mm，并且甚至可大于60mm。

总之，激光加工头50是抗污染的。如下面更详细讨论的，头50还包括交叉射流(cross-jet)组件(未示出)，以提供气体的交叉射流，用于处理外壳内部62内的污染物。另外，除了盖玻片64、66的可替换光学器件之外，头50还包括一个主透镜元件80。通常，透镜元件80可仅包括一个透镜，但是视情况而定，元件80可包括两个或更多个透镜的组。在任何情况下，与用于准直、聚焦等的多个元件相反，在头50中提供单个、单独或唯一的透镜元件80。

透镜元件80的光轴A以适合于2-D平台切割机的取向水平取向。头50也可以倾斜，因此斜边切割是可能的。如此处所示，电缆接收器22可以在外壳60上竖直延伸以竖直地连接到激光电缆(14)。为了将激光束LB从递送光纤24引导通过透镜元件80并到达工件WP，头50具有两个反射器70、74。一个反射器70或74可用于焦点位置的横向调整，并且反射器70、74两者均可用于延伸点52、54处的过程监测器端口。在替代的配置中，电缆接收器22在外壳60上水平延伸，以水平连接到激光电缆(14)，使得仅需要一个反射器74来引导激光束LB进行平台切割。

单个透镜元件80选地由熔融石英或高功率兼容的高热导率材料(诸如ZnS或蓝宝石)构成，其具有抗污染的优点。透镜元件80可沿着光轴A移动以产生焦点FP的Z移动。由于透镜元件80的水平取向，污染物倾向于由于重力而掉落。可产生颗粒的部件84、86，诸如致动器、驱动器、接头、轴承等，位于透镜元件80下方或设置在透镜元件80的下侧面处。部件84、86也可以使用密封特征结构(未示出)与头50中的光学洁净室分离。

在了解了激光加工头50及其在外壳60中的内部光学器件55之后，现在讨论转向本公开的进一步细节。

如图3所示，更详细地示出了用于引导激光束LB的激光加工头50。如图示意性地所示，头50包括外壳60、第一反射器70、透镜元件80和第二反射器74。外壳60具有内部62，用于使激光束LB沿着光轴A从外壳60的入口61a到出口61b通过。通常，入口61a可包括激光源(22、24：图2)和盖玻片(64：图2)以将用于光学器件55的洁净室与任何连接器等分离。同样，出口61b包括盖玻片(66：图2)以将光学器件55与工件处的激光束LB的加工区域分离。

第一反射器70设置在外壳60的内部62中，并将激光束LB从入口61a偏转到透镜元件80。如图所示，第一反射器70将光轴A从Z轴中的纵向(竖直)方向偏转或转向到X-Y平面中的横向(水平)方向。第二反射器74继而将激光束LB从横向方向偏转到朝向出口61b的纵向(竖直)方向。设置在反射器70、74之间的透镜元件80可沿着横向方向移动以改变头50的放大率，这调整了超出出口61b的激光束LB的焦距，如上所述。通常并且如图所示，透镜元件80可包括设置在安装件或机械结构84中的透镜82(或透镜组)，该安装件或机械结构可由一个或多个致动器或驱动器86移动。

交叉射流组件100布置在头50上，以将吹扫气体朝向头50的内部光学器件55引导，并且移除可能干扰操作的污染物。交叉射流组件100包括气体源102，该气体源可包括压缩机、泵、气源、过滤器等。连接到一个或多个递送管线104的一个或多个喷嘴106a-106d被配置为引导吹扫气体穿过外壳60的内部62中的第一反射器70、第二反射器74和透镜元件80中的一者或多者。通常，气体源102可设置在距外壳60一定距离处，并且递送管线104可在外壳60的外侧和/或内侧延伸。同样，喷嘴106a-106d可设置在外壳60的外侧和/或内侧上，但是喷嘴106a-106d使其出口用于在内部62中将气体朝向光学部件70、74、80引导。

为了收集污染物，一个或多个收集区域110a-110c在一个或多个喷嘴106a-106d对面设置在内部62中。如下所讨论的，这些收集区域110a-110c可具有过滤器112a-112c、端口116、隔膜或与它们相关联的止回阀，以防止污染空气在温度/压力均衡期间通过隔膜/过滤器回流。

吹扫气体通过将微粒和其他污染物从这些部件70、74、80的表面扫除而从这些表面移除微粒和其他污染物。可以理解的是，污染物可在组装或修理期间进入外壳60，并且可由于振动和移动而被移出。外壳60内的内部移动部件也可能产生污染。由于激光束LB的高功率，污染可能对头50及其操作有害，因此组件100用于减轻其影响。

如图3的详细配置所示，第一喷嘴106a邻近第一反射器70的一端设置，并且被配置为引导吹扫气体穿过第一反射器70。收集区域110a邻近该第一反射器70的相对端设置在内部62中，以收集任何污染物。换句话说，收集区域110a在第一喷嘴106a的下游，以收集从第一反射器70扫除的任何污染物。第二喷嘴106b邻近第二反射器74的一端设置，并且被配置为引导吹扫气体穿过第二反射器74，因此内部62中邻近第二反射器74的相对端的第二收集区域110b可收集任何污染物。换句话说，第二收集区域110b在第二喷嘴106a的下游，以收集从第二反射器74扫除的任何污染物。一组喷嘴106c-106d邻近透镜元件80的一端设置，并且被配置为引导吹扫气体穿过透镜82的相对面或侧面。邻近透镜元件80的相对端设置在内部62中的收集区域110c可收集任何污染物。换句话说，收集区域110c在喷嘴106c-106d的下游，以收集从透镜元件80扫除的任何污染物。

根据实施方式，可以使用更多或更少的喷嘴106a-106d和收集区域110a-110c。同样，收集区域110a-110c可以根据需要布置。例如，图3中的收集区域110b可包括围绕外壳的内部62的多个相对区域，或者收集区域110b可以是围绕外壳的内部62的内周边设置的环形区域。

气体源102和喷嘴106a-106d可以提供特定的流速和压力，以有效地将污染物从光学器件55扫除。喷嘴106a-106d可采用许多形式。例如，喷嘴106a-106d可包括射流喷嘴。喷嘴106a-106d可包括de Laval喷嘴、de Laval扇形喷嘴或收敛扩散形喷嘴，以提供对较大区域的均匀扫掠并提供吹扫气体穿过光学器件55的表面的一致流动。因为某些喷嘴在输送大量吹扫气体通过头50时可产生相当大的噪声，所以喷嘴106a-106d可包括噪声隔离特征结构。另外，喷嘴106a-106d可具有针阀或其他元件以控制每个喷嘴106a-106d的流速。喷嘴106a-106d控制流过光学器件的吹扫气体的分布和成形。出口端口116也可以具有阀和流动控制元件。此外，挡板、截面比和其他特征结构可被设计到外壳60的内部62中以控制吹扫气体的分布和成形。

收集区域110a-110c可包括颗粒过滤器112a-112c，其被配置为使吹扫气体通过，但被配置为在收集区域110a-110c处或附近捕集污染物。过滤器112a-112c可包括金属网过滤器，并且过滤器112a-112c可以是可替换的。此外，外壳110中的至少一个端口116可以与内部62连通。如图所示，收集区域110a-110c中的每个收集区域可具有与该区域相关联的至少一个端口116。至少一个端口116可以是允许气体和污染物两者从外壳的内部62排出的开放端口。另外，端口116可具有膜，该膜被配置为在吹扫气体已扫过光学元件70、74、80之后将该气体从内部62排出。至少一个出口端口116的膜允许气体离开光学器件55，但阻止脏空气进入。

为了帮助吹扫气体通过过滤器112a-112c并捕集污染物，与内部62连通的端口116可具有施加到其上的负压。例如，主动抽吸系统(例如，泵)或排放装置118可以将吹扫气体抽出外壳62。还如图所示，一个或多个捕集器114(例如，叶片、壁、屏障、通道、筛网等)可跨过收集区域110a-110c设置在内部62，以捕集被吹扫气体扫入区域110c中的污染物。

如图3所示，头50通常可以被使用和操纵成处于“直立”位置，这意味着在入口61a处的激光束LB的源被竖直地取向在工件上方超过出口61b的某处。因此，激光束LB在竖直方向上(沿着Z轴)被向下引导。虽然这并不总是正确的，但是头50的这种直立取向是优选的，因为重力可自然地帮助防止激光加工的后飞溅、脱落等影响头50，弄脏光学器件55等。

出于该原因，喷嘴106a-106d优选地朝向外壳60的“顶”端或“上”端布置，因此它们竖直向下喷射气体穿过光学部件70、74、80到达收集区域110a-110c，这些收集区域朝向外壳60的“底”端或“下”端布置。这允许重力帮助吹扫过程从光学部件70、74、80清除污染物。在一种实施方式中，反射器70、74和相关联的机械装置是输入/输出模块(63a和63c，图2)的整体部分，并且包含透镜元件80和透镜致动器系统(84、86)的模块(63b，图2)可围绕光轴A旋转，以使其取向适应于其他头取向。

如上所述，透镜元件80可在内部62中移动。优选地，用于移动透镜元件80的机械结构或安装件84和致动器或驱动器86朝向透镜元件80的“底”端或“下”端和收集区域110c设置。该机械结构84可包括连接到驱动器86的轴承、接头等，该驱动器可包括电动马达、螺线管或其他合适的装置。由机械结构84产生的任何碎屑，诸如毛刺、刨花、颗粒等，将倾向于通过重力下落，并被吹扫气体直接扫到收集区域110c而不经过透镜82。

根据一种配置，第一反射器70可以是由冷却装置72冷却的反射器，该冷却装置仅在延伸部52中示意性地示出。除了作为较便宜的消耗品的盖玻片(64、66)之外，该第一反射器70是外壳60的唯一内部部件，污染物可能由于重力而倾向于落到该内部部件上。因此，用具有高热导率的材料(例如，铜)来制造该反射器70，该材料具有抗污染的优点。

第二反射器74朝向Z方向竖直面向下，并且不会倾向于使污染物落在其上。因此，第二反射器74可以是部分透射的反射器，因此激光和/或加工光可通过第二反射器74到达监测装置76，该监测装置仅在延伸部54中示意性地示出。可以理解的是，监测装置76可使用常规传感器和光学器件来进行激光和/或过程观察。另外或替代地，该第二反射器74可以是可移动的以改变焦点FP在工件WP上的横向放置，使得延伸部54可包括用于对第二反射器74进行倾斜和取向的机构78。

如在图3中示意性地示出并且如先前所述，控制单元30可用于控制系统的部件的操作。例如，控制单元30可操作阀、泵102等，以控制在交叉射流组件100中将吹扫气体递送到喷嘴106a-106d。控制单元30可操作阀、泵等，以控制利用主动抽吸系统或排放装置118从外壳的内部62排出吹扫气体。为了监测操作，控制单元30可具有传感器(未示出)以测量吹扫气体的流速、压力、温度等。如果控制单元30与激光加工头50的其他功能集成，则控制单元30可以在清洁周期中移动透镜元件80和/或反射器70、74。

本公开的激光加工头50的另一种配置在图4中示出。此处，头50包括与上述那些部件类似的部件，从而使用类似的附图标记。与先前的配置相反，其中激光输入(电缆接收器和递送光纤)的该头20的输入61a水平取向。因此，激光束辐射水平地穿过透镜元件80并被反射器74竖直地转向。该配置消除了对附加反射器(70，图3)的需要，该附加反射器可能倾向于被污染。该配置还允许将吹扫气体元素添加到盖玻片(64、66，图2)。这些添加的吹扫气体元素(未示出)在设计上可类似于用于透镜元件80的部件。

总之，内部污染可能并不总是可防止的。图1至图4中公开的激光加工头50试图减少内部污染与激光辐射的可能影响/相互作用。头50中的交叉射流喷嘴106a-106d的装置主动地吹扫或淹没内部光学器件55中的光学部件70、74、80的表面。内部交叉射流喷嘴106a-106d优选地被引导到激光束LB照射的所有光学表面。实际上，吹扫气体可用在盖玻片(64、66，图2)以移除污染物。

喷嘴106a-106d通过吹扫气体通道104进料，并且所喷射的流被引导到头的外壳60的内部62中。优选地，一个或多个收集区域110a-110c、金属网过滤器112a-112c、捕集器114和/或端口116与通过吹扫系统100的吹扫气体一起使用，因此潜在的污染物保持被收集、捕集和/或从内部62移除。代替金属网过滤器，可使用其他类型的过滤器或洁净室兼容的胶带。因为加工头50具有很少的光学表面，并且因为它们沿竖直取向布置，所以交叉射流喷嘴106a-106d和吹扫气体可以更有效。

在激光加工头50的操作期间，可以连续或间歇地执行用吹扫气体(诸如清洁氮气)进行的吹扫。同时，可使用主动抽吸系统或排放装置118在外壳60的收集区域110a-110c中施加负压。来自入口喷嘴106a-106d的进入吹扫气体从上方被朝向光学元件70、74、80引导。由于透镜元件80的取向，在吹扫污染物的同时，预计污染物不会被“捕获”在透镜82及其安装件84上。施加在透镜元件80下方的负压在收集区域110a-110c中产生明确界定的颗粒下沉。

除了移除颗粒、灰尘、碎屑等形式的污染物之外，交叉射流组件100还可帮助从外壳的内部62吹扫蒸气和蒸发物质。蒸气可在燃烧期间产生并且可相对快速地冷却。具有主动抽吸系统排放装置118的交叉射流组件100可以直接移除蒸气，因此蒸气不会沉淀在透镜元件80或其他表面上。除了蒸气之外，蒸发物质(例如，冷却剂残留物、油和油脂)也可以使用主动抽吸系统或排放装置118从内部62移除。

当在激光束LB的操作期间使用时，吹扫气体优选地是惰性气体，诸如氮气，以限制颗粒和激光束LB之间的任何氧化反应，使得可以避免在透镜82和反射器70、74上的燃烧。当激光器“关断”时可以使用吹扫气体。在这种情况下，不需要使用惰性气体，因为可以使用任何其他气体。

为了增强效果，头50可在密集清洁位置中取向或操作，并且/或者可以为透镜元件80、反射器74等执行移动模式。例如，可以振动光学部件70、74、80以抖落表面上的污染物。这种抖动可与光学元件70、74、80在交叉射流喷嘴106a-106d前面的特定移动结合。例如，驱动器86可相对于喷嘴106c-106d移动透镜82，使得吹扫气体可以更好地扫过透镜82的表面。在这样的配置中，用于透镜元件80的喷嘴106c-106d在外壳60中可以是固定的。考虑到透镜元件80预期的小移动，这可能是实用的。替代地，喷嘴106c-106d可以使用适当的安装件、导管、柔性接头等与透镜元件80一起移动。无论哪种方式，都可以获得吹扫气体对光学元件70、74、80的擦拭效果。反射器74如果是可移动的，则也可以相对于喷嘴106b进行操纵。控制单元30可控制用于这些清洁操作的部件。

典型地，加工头50可在其出口61b处包括用于电容式高度感测的部件，使得可以确定头的激光喷嘴距工件的距离。在此类情况下使用吹扫气体以避免污染高度传感器。因此，交叉射流组件100所使用的吹扫气体可进一步被朝向激光加工头50的电容式高度感测部件引导，因此该气体仍可在激光加工处用作吹扫气体。

以上对优选实施方案和其他实施方案的描述并不旨在限制或约束申请人所构想的发明概念的范围或适用性。受益于本公开将理解，根据所公开的主题的任何实施方案或方面的上述特征可以单独地或与所公开的主题的任何其他实施方案或方面中的任何其他所描述的特征组合使用。

Claims (20)

1.一种用于引导激光束的激光加工头，所述头包括：

外壳，所述外壳具有内部，用于使所述激光束沿着光轴从入口到出口通过；

至少一个反射器，所述至少一个反射器设置在所述外壳的所述内部中，并且沿着所述光轴在所述入口和所述出口之间反射所述激光束；

透镜元件，所述透镜元件设置在所述外壳的所述内部中，所述透镜元件可沿着所述光轴移动，并且被配置为调整所述激光束的焦距；

一个或多个喷嘴，所述一个或多个喷嘴被配置为引导吹扫气体穿过所述至少一个反射器和所述透镜元件中的一者或多者；以及

一个或多个收集区域，所述一个或多个收集区域设置在所述内部中，并且被配置为收集从所述吹扫气体引导的污染物。

2.如权利要求1所述的头，其中所述至少一个反射器包括第一反射器；其中所述一个或多个喷嘴包括所述一个或多个喷嘴中的第一喷嘴，所述第一喷嘴邻近所述至少一个反射器设置并且被配置为引导所述吹扫气体穿过所述至少一个反射器；并且其中所述一个或多个收集区域包括所述一个或多个收集区域中的第一收集区域，所述第一收集区域邻近所述至少一个反射器并且在所述第一喷嘴的下游设置在所述内部中。

3.如权利要求2所述的头，其中所述至少一个反射器包括第二反射器；其中所述一个或多个喷嘴包括所述一个或多个喷嘴中的第二喷嘴，所述第二喷嘴邻近所述第二反射器设置并且被配置为引导所述吹扫气体穿过所述第二反射器；并且其中所述一个或多个收集区域包括所述一个或多个收集区域中的第二收集区域，所述第二收集区域邻近所述第二反射器并且在所述第二喷嘴的下游设置在所述内部中。

4.如权利要求3所述的头，其中所述第一反射器包括具有高热导率并被冷却的反射器；并且/或者其中所述第二反射器包括部分透射反射器；并且/或者其中所述第一反射器和所述第二反射器中的至少一者是可移动的以偏转所述激光束的焦点。

5.如权利要求1所述的头，其中所述一个或多个喷嘴包括所述一个或多个喷嘴中的第一喷嘴，所述第一喷嘴邻近所述透镜元件的一端设置并且被配置为引导所述吹扫气体穿过所述透镜元件的第一侧；并且其中所述一个或多个收集区域包括所述一个或多个收集区域中的第一收集区域，所述第一收集区域邻近所述透镜元件并且在所述第一喷嘴的下游设置在所述内部中。

6.如权利要求5所述的头，其中：

所述一个或多个喷嘴包括所述一个或多个喷嘴中的第二喷嘴，所述第二喷嘴邻近所述透镜元件的所述一端设置并且被配置为引导所述吹扫气体穿过所述透镜元件的第二侧；并且/或者

所述透镜元件可依靠朝向所述透镜元件的所述第二端设置的机械结构在所述内部中移动。

7.如权利要求1所述的头，其包括源，所述源设置成与所述一个或多个喷嘴连通并且被配置为将所述吹扫气体引导到所述一个或多个喷嘴。

8.如权利要求1所述的头，其中所述一个或多个收集区域中的每个收集区域包括：

过滤器，所述过滤器被配置为使所述吹扫气体通过并且被配置为捕集所述污染物；以及/或者

粘合剂表面，所述粘合剂表面被配置为捕集所述污染物。

9.如权利要求1所述的头，其中所述外壳包括设置成与所述内部连通的至少一个端口，所述至少一个端口被配置为将所述吹扫气体排出所述内部。

10.如权利要求9所述的头，其中所述至少一个端口包括膜，所述膜被配置为使所述吹扫气体从所述内部通过并防止反向流入所述内部。

11.如权利要求9所述的头，其还包括泵，所述泵设置成与所述至少一个端口连通并且被配置为从所述外壳抽吸所述吹扫气体。

12.如权利要求1所述的头，其中所述一个或多个收集区域中的每个收集区域包括过滤器，所述过滤器被配置为使所述吹扫气体通过并且被配置为捕集所述污染物；并且其中所述外壳包括至少一个端口，所述至少一个端口设置成与来自所述过滤器的所述吹扫气体连通并且具有施加到其上的负压。

13.如权利要求1所述的头，其中所述一个或多个收集区域包括一个或多个捕集器，所述一个或多个捕集器跨过所述内部设置并且被配置为捕集所述污染物。

14.如权利要求1所述的头，其中所述入口包括盖玻片；并且/或者其中所述出口包括盖玻片；并且/或者其中所述透镜元件包括单个透镜或单个透镜组。

15.一种用于引导激光束的激光加工头，所述头包括：

外壳，所述外壳具有内部，用于使所述激光束沿着光轴从入口到出口通过；

第一反射器，所述第一反射器设置在所述外壳的所述内部中，并且沿着所述光轴从所述入口反射所述激光束；

第二反射器，所述第二反射器设置在所述外壳中，并且将来自所述第一反射器的所述激光束沿着所述光轴朝向所述出口反射；

透镜元件，所述透镜元件在所述第一反射器和所述第二反射器之间设置在所述外壳的所述内部中，所述透镜元件可沿着所述光轴移动，并且被配置为调整所述激光束的焦距；

一个或多个喷嘴，所述一个或多个喷嘴被配置为引导吹扫气体穿过所述第一反射器、所述第二反射器和所述透镜元件中的一者或多者；以及

一个或多个收集区域，所述一个或多个收集区域设置在所述内部中，并且被配置为收集从所述吹扫气体引导的污染物。

16.如权利要求15所述的头，其还包括：

以下中的至少一者：(i)源，所述源设置成与所述一个或多个喷嘴连通并且被配置为将所述吹扫气体引导到所述一个或多个喷嘴，以及(ii)排放装置，所述排放装置设置成与外壳连通并且被配置为从所述外壳抽吸所述吹扫气体；以及

控制单元，所述控制单元被配置为操作所述源和所述排放装置中的所述至少一者。

17.如权利要求16所述的头，其中所述第一反射器和所述第二反射器中的至少一者在所述外壳中是可移动的；并且其中所述控制单元被配置为相对于所述源和所述泵中的至少一者的操作移动以下中的至少一者：(a)所述透镜元件以及(b)所述第一反射器和所述第二反射器中的所述至少一者。

18.一种与激光源一起使用以切割工件的激光切割机，所述激光切割机包括：

激光加工头，所述激光加工头接收来自所述激光源的激光辐射，

所述头至少包括：

外壳，所述外壳具有内部，用于使所述激光辐射沿着光轴从入口到出口通过；

至少一个反射器，所述至少一个反射器设置在所述外壳的所述内部中，并且沿着所述光轴在所述入口和所述出口之间反射所述激光辐射；

透镜元件，所述透镜元件设置在所述外壳的所述内部中，所述透镜元件可沿着所述光轴移动，并且被配置为调整超出所述出口的所述激光辐射的焦距；

一个或多个喷嘴，所述一个或多个喷嘴被配置为引导吹扫气体穿过所述至少一个反射器和所述透镜元件中的一者或多者；以及

一个或多个收集区域，所述一个或多个收集区域设置在所述内部中，并且被配置为收集从所述吹扫气体引导的污染物；以及

致动器，所述致动器支撑所述激光加工头并且被配置为相对于所述工件操纵所述激光加工头。

19.如权利要求18所述的头，其还包括：

以下中的至少一者：(i)源，所述源设置成与所述一个或多个喷嘴连通并且被配置为将所述吹扫气体引导到所述一个或多个喷嘴，以及(ii)排放装置，所述排放装置设置成与所述外壳连通并且被配置为从所述外壳抽吸所述吹扫气体；以及

控制单元，所述控制单元被配置为操作所述源和所述排放装置中的所述至少一者。

20.如权利要求19所述的头，其中所述至少一个反射器在所述外壳中是可移动的；并且其中所述控制单元被配置为相对于所述源和所述泵中的所述至少一者的所述操作移动以下中的至少一者：(a)所述透镜元件和(b)所述至少一个反射器。

Images