专利名称：具有一具有至少两个镜区域和一个阴影区的反射镜的激光加工设备反射镜组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到激光加工设备的反射镜组件，具有一个用于使激光束聚 焦和/或偏转到工件上的反射镜。
背景技术：
此种反射镜组件通过在激光加工设备上的应用而被公知。 孔镜的应用体现了一种将传感器组合到激光加工头中的公知的可能 性。然而孔镜有缺点，即，由于构造了孔，激光束会丢失。例如必须在激 光加工头一个射线捕集器用于捕集停留在孔中的射线。尤其在使用具有高 斯模式的激光时，孔镜很不适合。
刮刀镜体现了将传感器组合到激光加工头中的另一种公知可能性。在 这里，光束被环状地在反射镜的边缘上获得并被聚焦到光学传感器上。对 于空间分辨的传感器如行扫描相机或矩阵式相机，这会导致差的成像质量 和小的景深。
发明内容
本发明的任务是，能够更好地将传感器或光学部件组合到激光加工头中。
该任务通过开始所述类型的一种反射镜组件解决，在该反射镜组件中 设置了两个镜区域，其中的一个相对于射到反射镜上的激光束基本平行地 或横向地布置以行成阴影区。在该镜区域上不出现激光束。
在该阴影区内可安置一传感器或类似装置。优选设置一通孔。在该镜 区域内在该通孔内或该通孔后则可在激光束的阴影中安置一个光学部件， 例如一些光学传感器、测量光源和不同类型的照相机。可以想到，在该位 置上安置用于监视或观察激光加工的任意部件。
本发明适用于所有的用反射镜偏转的激光束。因为二氧化碳激光束经 常用反射镜(大多用铜镜)来偏转和聚焦，此时的优点尤其明显。根据本 发明的反射镜原则上能在安放在激光加工设备的射束导向装置中的任何位 置上。视光学部件的任务而定，可以合理地布置根据本发明的反射镜。本 发明尤其适用于二氧化碳激光，但不局限于二氧化碳激光的应用。同样可 以想到，根据本发明的反射镜构造应用到所有类型的反射镜上。
本发明的本质内容在于，借助两个镜区域构成一个阴影区。因此可以 设置具有至少两个镜区域的唯一一个反射镜或者使用两个分开的反射镜的
至少两个镜区域。
优选该反射镜具有三个镜区域，其中的两个被构造得用于聚焦，处于 这两个镜区域之间的第三镜区域被构造得用于布置在激光束的阴影中。因 此，该聚焦的激光束被分成两个聚焦的分射束。用来监视或观察激光加工 的部件可以布置在这些分射束之间。因此，这些部件被光学屏蔽以防激光 辐射。
如果其中的一个镜区域具有一个通孔，用于监视激光加工的光学部件 布置在该通孔的后面，则这些部件可以很好地观察激光加工并且尽管如此 仍被最佳地保护。
为了保护以免受到激光辐射，该通孔可以被覆盖防护玻璃。
本发明的一些实施例在附图中示意性示出并在下面结合附图来说明。 附图示出
图1 一激光加工设备；
图2a 该激光加工设备用的第一种反射镜组件的结构；
图2b 根据图2a的一个反射镜的放大视图2c 借助根据图2a反射镜聚焦的辐射的放大视图3 第二种反射镜组件的结构； 图4 第三种反射镜组件的结构； 图5 第四种反射镜组件的结构。
具体实施例方式
从附图1可看出根据本发明的反射镜1组合到一个例如用于激光焊接
的激光加工设备的方案中。在激光装置2中产生的激光射线3借助反射镜1 被聚焦在工件4上。反射镜1具有一通孔5，以便可以借助传感器6观察加 工。传感器6的信号被传送给一分析求值装置7，该分析求值装置与用于控 制激光装置2的机器控制器8相连接。
根据附图2a，该激光加工设备的反射镜组件9包括一个偏转镜10和一 个聚焦镜11。激光射线借助偏转镜IO偏转到聚焦镜11的方向上并借助聚 焦镜11聚焦到一个工件12上。
聚焦镜11具有一个第一镜区域lla和一个第二镜区域llb，它们用于 使激光射线聚焦。在这两个镜区域lla和lib之间设置了一个第三镜区域 llc，其被布置成与偏转后的激光束平行，使得该区域被屏蔽以防激光辐射， 它可以说处于阴影中。第三镜区域lie既不有助于激光束偏转，也不有助 于聚焦。即第三镜区域llc不影响激光射线。
根据附图2b,第三镜区域llc设置有一个通孔13，在该通孔后面布置 一个传感器14。传感器14适合于监视激光加工过程，例如适合于焊缝跟踪 或适合于通过监视熔池或焊缝几何形状来进行过程控制，并被保护免受对 准工件方向出现的激光辐射。
通过把聚焦镜11划分成两个聚焦的镜区域lla和llb并且将镜区域lla 和llb错开布置产生了射束划分。在工件表面上可以产生两个并列的焦点， 如附图2c所示。与此替换地可以使两个部分镜区域的表面如此成型，使得 分射束的两个焦点重合。
在聚焦镜11的阶梯(第三镜区域llc)上产生的阴影区可以用来布置 传感器或测量光源。在该阶梯上没有激光射线损失。聚焦镜ll的功能与激 光的模式无关。
为了实施对工件表面的光学测量，在该阶梯上可以布置以下传感器 光电二极管，PSD (位置敏感探测器)，CCD相机或CMOS相机。例如可 以使用LED (发光二极管)或激光二极管作为测量光源用来投影面直射光 或一条/多条直线。为了布置多个传感器、测量光源或类似装置，可以类似 通孔13地设置多个这类孔。这些光学部件不是直接布置在被遮蔽的镜区域 里。通孔有如下作用光学部件能布置在反射镜后面，它们的射线途径与 激光束同轴或存在一个小角度。这些光学部件通过这样布置被很好地保护工件方向的激光辐射。这些部件被防护玻璃保护以免受到从 工件反射回来的辐射。该防护玻璃可以由合适的材料构成，该材料吸收激 光辐射并透射测量光。该防护玻璃也可由带有二色性涂层的材料构成，它 使得反射回来的激光射线被反射而测量光透射。
根据附图3， 一偏转镜15具有根据本发明的、构成一个阶梯的镜区域 115a至15c。为了聚焦设置了一个聚焦镜16。
根据附图4，带有根据本发明的、构成一个阶梯的镜区域17a至17c的 偏转镜17也可以光路中布置在聚焦镜19的前面。
根据附图5，聚焦镜19具有三个根据本发明的、构成一个阶梯的镜区 域19a至19c，其中，镜区域19b和不是平行于激光射线布置，而是相对于 激光射线横向布置。
权利要求
1. 激光加工设备的反射镜组件，具有至少一个用于使激光射线偏转和/或聚焦到工件上的反射镜(1，11，15，17，19)，其特征在于，设置有至少两个镜区域，其中的一个镜区域(11c，15c，17c，19c)相对于照射到该反射镜(1，11，15，17，19)上的激光射线基本上平行地或横向地布置，以形成一个阴影区。
2. 根据权利要求1的反射镜组件，其特征在于，所述反射镜(1， 11， 15， 17， 19)被划分为两个镜区域。
3. 根据权利要求1或2的反射镜组件，其特征在于，所述反射镜(1， 11， 15， 17， 19)具有三个镜区域，其中的两个镜区域(lla， llb， 15a， 15b， 17a， 17b， 19a， 19b)设置得用于聚焦和/或偏转， 一个镜区域(llc， 15c， 17c， 19c)设置得用于形成阴影区。
4. 根据前述权利要求之一所述的反射镜组件，其特征在于，在该阴影 区域中布置有一个传感器、 一个相机或一个测量光源。
5. 根据前述权利要求之一所述的反射镜组件，其特征在于，所述一个 镜区域(llc， 15c， 17c, 19c)具有一通孔(5， 13)，在该通孔后面布置了 一个传感器或一个相机或一个测量光源。
6. 根据前述权利要求之一所述的反射镜组件，其特征在于，所述反射 镜是一聚焦镜，其中，所述两个镜区域有共同的焦点。
7. 根据前述权利要求之一所述的反射镜组件，其特征在于，在阴影区 的范围内设置有一防护玻璃。
全文摘要
本发明涉及一种激光加工设备的反射镜组件(9)，具有至少一个用于使激光射线偏转和/或聚焦到工件(12)上的反射镜(11)。设置有至少两个镜区域(11a，11b，11c)，其中的一个镜区域(11c)相对于照射到该反射镜(11)上的激光射线基本上平行地或横向地布置，以形成一个阴影区。
文档编号G02B27/14GK101394966SQ200680053399
公开日2009年3月25日 申请日期2006年2月24日 优先权日2006年2月24日
发明者D·普菲茨纳 申请人:通快机床两合公司