1.本发明涉及一种用于将电磁辐射束导向目标的头部的外壳和一种制造用于将电磁辐射束导向目标的头部的方法。
背景技术：
2.辐射打标系统(例如，激光打标系统)可用于针对各种类型的制品或产品的生产线中——例如，它们可用来在穿过生产线的物品上印上条形码、唯一识别标记、有效期或其它信息。
3.激光打标系统包括用于提供激光束的激光源和用于将激光束导向产品的打标头部。打标头部容纳将激光束安全地且有效地导向产品所需的多个部件。
4.考虑到将激光束安全地且有效地导向和投射到产品上所需的多个部件的数量和大小，打标头部典型地是大而笨重的。应希望提供一种较小的打标头部。然而，较小的头部对打标头部和系统施加了额外的约束。打标头部内的部件生成大量的热量，并且较小的打标头部意味着存在较少的空间来耗散热量。这可能带来部件和/或打标头部过热和/或对其的潜在损坏的问题。
5.此外，当激光束投射到产品上时，辐射与产品的相互作用可导致物质(例如，诸如烟雾的气体物质和/或诸如颗粒碎片的固体物质)的产生。如果该物质没有有效地耗散，则烟雾可能是令人不快和/或对用户有害的，并且任何固体物质可能向上偏转回到打标头部，潜在地造成打标头部的损坏。
6.应希望提供一种针对用于将电磁辐射束导向目标的头部的有效冷却系统。应希望提供一种针对用于将电磁辐射束导向目标的头部的外壳，特别是紧凑的外壳，其减轻或克服了上面提及的问题中的一个或多个。
技术实现要素：
7.根据本发明的第一方面，提供了一种用于将电磁辐射束导向产品的头部的外壳，该外壳包括：入口，其用于接收流体；空腔，其用于包围用于控制头部内的辐射束的光学路径的至少一个部件；针对流体的出口；第一通道，其限定从入口到空腔的第一流体路径；和第二通道，其限定从空腔到出口的第二流体路径；其中，当用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个部件被包围在空腔内时，外壳和所述至少一个部件在第一通道和第二通道之间进一步限定第三通道；并且其中，第一通道、第二通道和第三通道构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
8.因此，第三通道限定通过空腔并围绕部件的外表面的流体路径。当诸如压缩空气的冷却流体由外壳接收并流过第三通道时，冷却流体经过部件以对其进行冷却。
9.用于具有这种特定构造的打标头部的外壳提供了更紧凑的打标头部，这是非常有利的。
10.外壳设置成具有设计成包围打标头部的部件的空腔，该部件负责生成驻留在打标头部中的大部分热量，特别是用于控制将辐射束导向通过打标头部的反射镜的位置的致动器。通过将冷却流体导向到该特定部件，所提供的冷却将对降低打标头部的整体温度具有更大的影响。
11.此外，空腔和第一和第二通道以这种方式布置，使得第三通道仅通过提供外壳和部件本身而产生。由于第三通道通过提供部件本身而产生，第三通道必须包围部件的外表面，在该外表面处，第三通道旨在提供冷却。这减少了冷却该部件所需的零件的数量。
12.外壳使得能够在将冷却流体与辐射束的光学路径隔离以防止与辐射束的任何干涉，并且因此防止由于任何这种干涉而可能出现的任何复杂情况的同时进行这种冷却。
13.因此，外壳为冷却流体，特别是压缩空气提供了高效的路径，以从入口经过待冷却的部件并朝向出口传递，以耗散打标头部内的热量。
14.照此，外壳因此为用于辐射打标系统的打标头部提供了改进的冷却系统，该冷却系统允许打标头部的部件在打标头部内更紧密地放置在一起而不过热。由于打标头部的部件可更紧密地放置在一起，外壳和因此打标头部可被制造得更紧凑。
15.空腔可构造成将用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个部件包围在头部内。
16.外壳可构造成与用于将所述至少一个部件支撑在空腔内的支撑构件配合，其中，外壳构造成与支撑构件和所述至少一个部件配合，以用于将所述至少一个部件包围在空腔内。
17.所述至少一个部件可能需要以某种方式支撑在头部内。因此，通过使用支撑构件(其在任何情况下都可能是需要的)来限定用于冷却所述至少一个部件的通道，可减少所需零件的数量，从而允许提供更紧凑的头部。
18.支撑构件可包括凹入部分，当支撑构件在空腔内支撑所述至少一个部件时，该凹入部分用于与空腔和所述至少一个部件配合，其中，外壳、所述至少一个部件和支撑构件限定第三通道的至少一部分，和/或其中，空腔和凹入部分提供第三通道。外壳、所述至少一个部件和支撑构件可限定第三通道。
19.这可提供限定用于冷却所述至少一个部件的通道的有效方式。由于支撑构件可围绕所述至少一个部件的整个外表面延伸，其可提供较长的流体路径和因此增强的冷却。
20.外壳可包括第二空腔，用于包围用于控制打标头部内的激光束的光学路径的至少一个第二部件，并且其中，外壳限定第四通道，该第四通道限定从第三通道到第二通道的流体路径，并且其中，第四通道流体连接到第二空腔，其中，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
21.这可为头部提供特别有效的冷却系统。用于控制激光束通过头部的光学路径的致动器可在非常高的频率下操作，从而生成显著量的热量。通过提供能够将流体导向到两个致动器的外壳，可实现更大的冷却效果。当头部具有平行致动器构造时，这可能特别有效，因为头部可被制造得更紧凑，致动器可被更靠近地放置在一起，并且因此可能需要增强的
冷却。
22.第二空腔可构造成包围用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件。
23.当用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件被包围在第二空腔内时，外壳和所述至少一个第二部件在第四通道和第二通道之间限定第五通道，其中，第一通道、第二通道、第三通道、第四通道和第五通道构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
24.由于第五通道可通过提供部件本身而产生，第五通道必须包围部件的外表面，在该外表面处，第五通道旨在提供冷却。这可减少冷却部件所需的零件的数量。因此，第五通道可限定穿过第二空腔并围绕第二部件的外表面的流体路径。当诸如压缩空气的冷却流体由外壳接收并流过第五通道时，冷却流体经过第二部件以对其进行冷却。
25.第一空腔可限定第一纵向轴线，并且第二空腔可限定第二纵向轴线，并且其中，第一纵向轴线可基本上平行于第二纵向轴线和/或头部的纵向轴线。
26.这可提供如上面所提及的平行致动器构造，其中致动器可被更靠近地放置在一起，并且因此可能需要增强的冷却。
27.第三通道可围绕所述至少一个第一部件的整个圆周延伸。第五通道可围绕所述至少一个第二部件的整个圆周延伸。
28.出口可流体连接到引导部分，并且引导部分可布置成接收来自出口的流体并且将流体相对于光学元件且横跨光学元件以预定角度导向，辐射穿过该光学元件从头部发射。引导部分可布置成接收来自出口的流体并且将流体相对于包括穿过其从头部发射辐射的头部的光学元件的平面以预定角度并且朝向发射的辐射导向。朝向可用来表示“在...的方向上”。
29.因此，引导部分可用来提供例如横跨穿过其从头部发射辐射的光学元件的有效的气刀。横跨可意味着朝向发射的辐射。这可防止颗粒物质向上偏转回并到达例如光学元件上，和/或可帮助耗散通过将束投射到产品上而产生的有害和/或令人不快的烟雾。因此，冷却系统可具有双重目的，因为流体可用于冷却，以及用于在出口处生成有效的气刀。
30.预定角度可相对于包括出口的平面。
31.出口可包括阀。这可帮助防止颗粒物质通过出口进入外壳。
32.引导部分可包括以预定角度布置的至少一个表面。所述至少一个表面可布置成接收来自出口的流体并且将流体相对于光学元件且横跨光学元件以预定角度导向，辐射穿过该光学元件从头部发射。横跨可意味着朝向发射的辐射。
33.发明人已经发现，这可能是在出口处生成气刀的简单但有效的方式。当气刀以这种方式生成时，围绕气刀的湍流可最小化。
34.头部可限定纵向轴线，并且头部可构造成在基本上平行于纵向轴线的方向上将辐射束导向出头部，并且预定角度可相对于包括穿过其从头部发射辐射的光学元件的平面为基本上45度。
35.发明人已经发现，该角度可为具有笔直构造的头部生成非常有效的气刀。当气刀以这种方式生成时，围绕气刀的湍流可最小化。这减少了生成湍流气流的机会，湍流气流可能将颗粒物质导向到光学元件上。
36.预定角度相对于包括穿过其从头部发射辐射的光学元件的平面可在40度和50度之间。
37.头部可限定纵向轴线，并且其中，头部构造成在基本上横向于纵向轴线的方向上将辐射束导向出头部，并且其中，预定角度相对于包括穿过其从头部发射辐射的光学元件的平面为基本上60度。这可对应于相对于从头部发射辐射束的头部的光学轴线30度的角度。
38.发明人已经发现，该角度可为具有直角或90度构造的头部生成非常有效的气刀。当气刀以这种方式生成时，围绕气刀的湍流可最小化。
39.预定角度相对于包括穿过其从头部发射辐射的光学元件的平面可在55度和65度之间。
40.对于具有笔直构造的头部，相对于包括光学元件的平面的预定角度可更大。
41.用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件可用于使辐射束在头部内和/或穿过头部转向。用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件可为第一致动器。用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件可为第一致动器，该第一致动器构造成使辐射转向机构的第一光学元件围绕第一旋转轴线旋转。第一致动器可包括检流计(galvanometer,有时称为振镜)马达。
42.用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件可用于使辐射束在头部内和/或穿过头部转向。用于控制打标头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件可为第二致动器。用于控制打标头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件可为第二致动器，其构造成使第二光学元件围绕第二旋转轴线旋转。第一致动器可包括检流计马达。
43.电磁辐射可为激光。头部可为打标头部。头部可为用于对产品钻孔的钻孔系统或者用于焊接产品的焊接系统。
44.外壳和/或头部可构造成接收来自外壳和/或头部外部的外部源的电磁辐射束。外壳和/或头部可构造成接收来自外壳和/或头部外部的外部辐射源的电磁辐射束。用于向头部和/或外壳提供电磁辐射束的辐射源可在头部和/或外壳的外部。
45.流体可包括空气。流体可为空气。流体可包括压缩空气。流体可为压缩空气。
46.目标可为产品，并且产品可在生产线上。
47.根据本发明的第二方面，提供了一种用于将电磁辐射束导向目标的头部，该头部包括：(a)用于头部的外壳，该外壳包括：入口，其用于接收流体；空腔，其用于包围用于控制头部内的辐射束的光学路径的至少一个部件；针对流体的出口；第一通道，其限定从入口到空腔的第一流体路径；和第二通道，其限定从空腔到出口的第二流体路径；和(b)用于控制打标头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件，其中，当用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个部件被包围在空腔内时，外壳和所述至少一个部件在第一通道和第二通道之间进一步限定第三通道；并且
其中，第一通道、第二通道和第三通道构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
48.头部可包括用于将所述至少一个部件支撑在空腔内的支撑构件，其中，支撑构件构造成与外壳和所述至少一个部件配合，以用于将所述至少一个部件包围在空腔内。
49.支撑构件可包括凹入部分，当支撑构件在空腔内支撑所述至少一个部件时，该凹入部分用于与空腔和所述至少一个部件配合，并且其中，外壳、所述至少一个部件和支撑构件可限定第三通道的至少一部分，和/或其中，空腔和凹入部分提供第三通道的至少一部分。
50.外壳可包括第二空腔，以用于包围用于控制打标头部内的激光束的光学路径的至少一个第二部件，并且外壳可限定第四通道，该第四通道限定从第三通道到第二通道的流体路径，并且第四通道可布置成将流体传送到第二空腔。第一通道、第二通道、第三通道和第四通道可构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
51.头部还可包括用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件。
52.当用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件被包围在第二空腔内时，外壳和所述至少一个第二部件可在第四通道和第二通道之间限定第五通道。
53.第一空腔可限定第一纵向轴线，并且第二空腔可限定第二纵向轴线，并且其中，第一纵向轴线可基本上平行于第二纵向轴线和/或头部的纵向轴线。
54.头部可包括用于从头部发射辐射束的光学元件组件，其中，光学元件组件可包括第一光学元件和第二光学元件，该第一光学元件布置成接收将从头部发射的辐射束，该第二光学元件布置成覆盖第一光学元件并接收从第一光学元件发射的辐射束，以用于从头部发射辐射束。
55.第一光学元件可与头部一体地形成。第二光学元件可能够拆卸地连接到头部。第二光学元件可例如通过使用螺纹件安装到头部。第一光学元件的平面可平行于第二光学元件的平面。
56.以这种方式提供第二光学元件可保护第一光学元件，该第一光学元件保持头部的内部部件的完整性。提供覆盖在第一光学元件上的附加光学元件可防止任何颗粒物质接触第一光学元件。第二光学元件可拆卸还可使其易于更换，例如，如果颗粒物质刮伤或附接到第二光学元件的表面的话。
57.头部可包括穿过其从头部发射辐射的光学元件。头部可包括引导部分，该引导部分布置成接收来自出口的流体并且将流体相对于头部的光学元件并横跨光学元件以预定角度导向，辐射穿过该光学元件从头部发射。头部可包括引导部分，该引导部分布置成接收来自出口的流体并且将流体相对于包括穿过其从头部发射辐射的头部的光学元件的平面以预定角度并且朝向发射的辐射导向。
58.引导部分可包括以预定角度布置的至少一个表面。所述至少一个表面可布置成接收来自出口的流体并且将流体相对于光学元件并横跨光学元件以预定角度导向。横跨可意味着朝向发射的辐射。所述至少一个表面可限定布置成预定角度的圆柱形管道或导管。
59.头部可限定纵向轴线，并且头部可构造成在基本上平行于纵向轴线的方向上将辐射束导向出头部，并且其中，预定角度相对于包括光学元件的平面可为基本上45度。
60.头部可包括用于出口的盖，并且该盖可包括引导部分。引导部分可包括穿过盖的
成角度或对角的孔或通孔。引导部分可为限定在盖中的对角孔或通孔。
61.盖可为防止颗粒物质和/或气体物质进入出口的有效方式，同时还提供如本文所讨论的有效气刀。盖可为带罩的。
62.头部可限定纵向轴线，并且其中，头部可构造成在基本上横向于纵向轴线的方向上将辐射束导向出头部，并且其中，预定角度可相对于包括穿过其从头部发射辐射的光学元件的平面为基本上60度。
63.用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件可为第一致动器，该第一致动器构造成使辐射转向机构的第一光学元件围绕第一旋转轴线旋转。第一致动器可包括检流计马达。
64.用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件可为第二致动器，其构造成使第二光学元件围绕第二旋转轴线旋转。第二致动器可包括检流计马达。
65.电磁辐射可为激光。头部可为打标头部。外壳和/或头部可构造成接收来自外壳和/或头部外部的外部源的电磁辐射束。外壳和/或头部可构造成接收来自外壳和/或头部外部的外部辐射源的电磁辐射束。用于向头部和/或外壳提供电磁辐射束的辐射源可在头部和/或外壳的外部。
66.根据本发明的第三方面，提供了一种用于将电磁辐射束导向目标的电磁辐射系统，该系统包括：(a)机箱，其包括用于提供电磁辐射束的辐射源和用于提供冷却流体的流体源；和(b)头部，其连接到机箱，该头部用于将辐射束导向目标，并且用于接收冷却流体，该冷却流体用于冷却用于控制头部内的辐射束的光学路径的至少一个部件，该头部包括：(i)用于头部的外壳，该外壳包括：入口，其用于接收流体；空腔，其用于包围用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件；针对流体的出口；第一通道，其限定从入口到空腔的第一流体路径；和第二通道，其限定从空腔到出口的第二流体路径；和(ii)用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件，其中，当用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个部件被包围在空腔内时，外壳和所述至少一个部件在第一通道和第二通道之间进一步限定第三通道；并且其中，第一通道、第二通道和第三通道构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
67.根据本发明的第四方面，提供了一种制造用于将电磁辐射束导向目标的头部的方法，该方法包括：(a)提供用于头部的外壳，该外壳包括：入口，其用于接收流体；空腔，其用于包围用于控制头部内的辐射束的光学路径的至少一个部件；针对流体的出口；第一通道，其限定从入口到空腔的第一流体路径；和第二通道，其限定从空腔到出口的第二流体路径；和
(b)将用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个部件包围在空腔内，使得外壳和所述至少一个部件在第一通道和第二通道之间进一步限定第三通道；其中，第一通道、第二通道和第三通道构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
68.该方法可包括提供用于在空腔内支撑所述至少一个部件的支撑构件，其中，支撑构件构造成与外壳和所述至少一个部件配合以用于将所述至少一个部件包围在空腔内，并且其中，将所述至少一个部件包围在空腔内包括将支撑构件布置成与外壳和所述至少一个部件配合。
69.该方法可包括提供用于在空腔内支撑所述至少一个部件的支撑构件，其中，支撑构件构造成与外壳和所述至少一个部件配合以用于将所述至少一个部件包围在空腔内，并且其中，将所述至少一个部件包围在空腔内包括将支撑构件布置成与外壳和所述至少一个部件配合。
70.支撑构件可包括凹入部分，当支撑构件在空腔内支撑所述至少一个部件时，该凹入部分用于与空腔和所述至少一个部件配合，并且将支撑构件布置在头部内可包括使凹入部分与空腔和所述至少一个部件配合以提供第三通道的至少一部分，并且其中，外壳、所述至少一个部件和支撑构件限定第三通道的至少一部分。
71.外壳可包括第二空腔，用于包围用于控制头部内的辐射束的光学路径的至少一个第二部件，并且该方法可包括将用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件包围在第二空腔内，使得外壳和所述至少一个第二部件在第三通道和第二通道之间限定第五通道，其中，第一通道、第二通道、第三通道和第五通道可构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离。
72.第一空腔可限定第一纵向轴线，并且第二空腔可限定第二纵向轴线，并且第一纵向轴线可基本上平行于第二纵向轴线和头部的纵向轴线。
73.该方法可包括为头部提供用于从头部发射辐射束的光学元件组件，其中，光学元件组件可包括第一光学元件和第二光学元件，该第一光学元件布置成接收将从头部发射的辐射束，该第二光学元件布置成覆盖第一光学元件并接收从第一光学元件发射的辐射束，以用于从头部发射辐射束。
74.该方法可包括为头部提供穿过其从头部发射辐射的光学元件；以及在头部上布置引导部分以接收来自出口的流体并且将流体相对于光学元件并横跨光学元件以预定角度导向。横跨可意味着朝向发射的辐射。
75.该方法可包括为头部提供穿过其从头部发射辐射的光学元件；以及在头部上布置引导部分以接收来自出口的流体并且将流体相对于包括光学元件的平面以预定角度朝向发射的辐射导向。
76.引导部分可包括用于以预定角度导向流体的至少一个表面。
77.头部可限定纵向轴线，并且其中，头部构造成在基本上平行于纵向轴线的方向上将辐射束导向出头部，并且其中，预定角度相对于包括光学元件的平面为基本上45度。
78.该方法可包括将盖布置在头部上的出口上方，其中，盖可包括引导部分。
79.头部可限定纵向轴线，并且头部可构造成在基本上横向于纵向轴线的方向上将辐射束导向出头部，并且其中，预定角度相对于包括头部的光学元件的平面可为基本上60度。
80.用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件可为第一致动器，该第一致动器构造成使辐射转向机构的第一光学元件围绕第一旋转轴线旋转。第一致动器可包括检流计马达。
81.用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个第二部件可为第二致动器，其构造成使第二光学元件围绕第二旋转轴线旋转。第二致动器可包括检流计马达。
82.头部可为打标头部。头部可为用于对产品钻孔的钻孔系统或者用于焊接产品的焊接系统。
83.根据本发明的第五方面，提供了一种制造用于将电磁辐射束导向目标的电磁辐射系统的方法，该方法包括：(a)制造用于将电磁辐射束导向目标的打标头部，其包括：(i)提供用于头部的外壳，该外壳包括：入口，其用于接收流体；空腔，其用于包围用于控制头部内的辐射束的光学路径的至少一个部件；针对流体的出口；第一通道，其限定从入口到空腔的第一流体路径；和第二通道，其限定从空腔到出口的第二流体路径；和(ii)将用于控制辐射束的光学路径的所述至少一个部件包围在空腔内，使得外壳和所述至少一个部件在第一通道和第二通道之间进一步限定第三通道；其中，第一通道、第二通道和第三通道构造成将流体与头部内的辐射束的光学路径隔离；和(b)将头部连接到机箱，该机箱包括用于提供辐射束的辐射源和用于向头部提供冷却流体以冷却用于控制头部内的辐射束的光学路径的所述至少一个部件的流体源。
84.根据第一示例，提供了一种用于将电磁辐射束导向目标的头部，该头部包括：用于流体的入口；用于从头部排放流体的出口；一个或多个通道，其流体地连接入口和出口；和光学元件，其邻近出口，辐射束通过该光学元件从头部发射；其中，出口包括引导部分，该引导部分布置成接收来自一个或多个通道的流体并引导流体横跨光学元件并相对于光学元件以预定角度流动。横跨可用来意味着朝向发射的辐射。
85.流体可为空气。流体可为压缩空气。这可生成如本文中所述的有效气刀，以防止颗粒物质向上偏转回并到达例如光学元件上，和/或可帮助耗散通过将束投射到目标上而产生的有害和/或令人不快的烟雾。
86.根据第二示例，提供了一种帽或盖，其包括用于从头部排放流体以将电磁辐射束导向目标的出口，其中，出口包括引导部分，该引导部分布置成接收来自头部的流体并引导流体横跨头部的光学元件并相对于头部的光学元件以预定角度流动，辐射束穿过该光学元件从头部发射。
87.这些示例的头部和帽及其任何特征可包括如本文中关于其它示例、方面或实施例描述的头部和帽或其特征的任何一个或多个特征。可提供这些示例的头部和帽或盖，而不提供如本文中所述的通过头部的冷却系统或冷却路径。
88.如本文中描述和/或示出的一个方面或实施例或示例的(多个)特征可在适当和适用的情况下结合如本文中描述和/或示出的任何其它方面或实施例或示例或其特征提供。
附图说明
89.附图并不旨在按比例绘制。在附图中，在不同附图中图示的每个相同或几乎相同的部件由相同的数字表示。为了清楚起见，不是每个部件都可在每个附图中标记。现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：图1示意性地描绘示例性激光打标系统的截面图；图2示意性地描绘图1的激光打标系统的打标头部的放大截面图；图3示意性地描绘图1的激光打标系统的机箱的截面图；图4示意性地描绘图1的激光打标系统的脐带缆组件的截面图；图5示意性地描绘打标头部的截面图，该截面图指示通过打标头部的光学路径和通过打标头部的流体流动；图6示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切透视图，该部分剖切透视图指示外壳的流体入口；图7示意性地描绘连接到脐带缆的打标头部的透视图；图8示意性地描绘接收在打标头部中的打标头部外壳的部分剖切截面图，该部分剖切截面图指示第一和第二空腔；图9示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切截面图，该部分剖切截面图指示通过外壳的流体流动路径的一部分；图10a示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切截面图，该部分剖切截面图指示第一支撑构件；图10b示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切截面图，该部分剖切截面图指示第二支撑构件；图11示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切截面图，该部分剖切截面图指示第一空腔的第一和第二开口；图12a示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切截面图，该部分剖切截面图指示第二空腔的第三开口；图12b示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切截面图，该部分剖切截面图指示第二支撑构件中的第四和第五开口；图13示意性地描绘打标头部外壳的部分剖切透视图，该部分剖切透视图指示外壳的流体入口；图14示意性地描绘打标头部的端部的部分剖切透视图，该部分剖切透视图指示带罩帽和辐射穿过其从头部发射的光学元件；图15示意性地描绘打标头部外壳的出口，该图指示带罩帽和辐射穿过其从头部发射的光学元件；图16a和图16b示出气流模拟的图形结果，指示了由具有笔直构造的打标头部产生的气刀，其中空气被迫以45
°
角流动；图17示意性地描述具有直角或90
°
构造的打标头部；
图18示意性地描绘针对具有直角或90
°
构造的打标头部的出口的帽或盖，指示了穿过帽或盖的管道或通道；图19a和图19b示出气流模拟的图形结果，指示了由具有直角或90
°
构造的打标头部产生的气刀，其中空气被迫以60
°
角流动；图20示意性地图示如图18中指示的管道或通道如何可在帽或盖中产生；图21示意性地描绘针对具有直角或90
°
构造的打标头部的出口的帽或盖的透视图，该图指示了帽或盖的孔；图22示意性地描绘针对具有直角或90
°
构造的打标头部的出口的帽或盖的各种视图，包括一些无尺寸几何形状；图23示意性地描绘针对具有直角或90
°
构造的打标头部的出口的帽或盖的透视图，该图指示了帽的孔和从孔中流出的预期空气流。
具体实施方式
90.本文中公开的方面和实施例不限于以下描述中阐述的或附图中图示的部件的构造和布置的细节。本文中公开的方面和实施例能够以各种方式实践或执行。
91.本文中公开的方面和实施例包括诸如激光扫描或打标系统的激光系统，尽管方面还可包括诸如激光钻孔系统、激光焊接系统等的其它激光系统。激光系统可在用于各种类型的制品或产品的生产线中使用。激光打标系统可用于在通过生产线的物品上压印条形码、唯一识别标记、过期日期或其它信息。在一些实现方式中，光纤激光器可在激光打标系统中使用。光纤激光器可产生在一定波长范围内的光束，这取决于所使用的有源元件，但是典型地范围从约1000 nm至2100 nm。激光打标系统中使用的激光器典型地以几十瓦的激光功率水平操作，尽管千瓦的激光功率水平是可能的。激光器可为脉冲的或者作为连续波操作。典型地，脉冲操作用于诸如打标和编码的低功率应用，而连续波操作用于诸如切割和焊接的高功率应用。
92.然而，激光系统不限于光纤激光器，并且可使用其它形式的激光器，包括体固态激光器(bulk solid state laser)、气体激光器、二极管激光器、染料激光器等。
93.图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的激光打标系统100的截面图。激光打标系统100包括电磁辐射源，诸如用于提供激光束的激光源110和用于朝向产品130投射激光束的打标头部120。激光源110和打标头部120通过脐带缆组件140连接，脐带缆组件140将激光束从激光源110传输到打标头部120。激光束可由位于打标头部120内的准直器接收。下面参照图2更详细地描述打标头部120，并且下面参照图4更详细地描述脐带缆。
94.激光打标系统100还包括在激光源110和脐带缆140之间的光学隔离器150，使得由激光源110提供的激光束的光学路径在进入脐带缆140之前通过光学隔离器150。激光源110和光学隔离器可容纳在机箱160内。下面参照图3描述机箱和可包含在机箱内的附加部件。
95.从激光源110到产品130的激光束的光学路径在图1中通过光学路径170a至170e示意性地示出。在激光源110的输出和光学隔离器150之间限定第一光学路径170a。第一光学路径可由诸如光纤放大器的光纤提供。第二光学路径170b限定成穿过光学隔离器150。第二光学路径170b允许光从激光源110传输到脐带缆140，但防止光从脐带缆140传输到激光源110。因此，光学隔离器防止通过打标头部120接收到脐带缆中的光(例如从打印头部发射的
反射光)进入激光源110，并防止对激光源110的损坏。
96.第三光学路径170c限定成穿过脐带缆140。第三光学路径可由诸如传送光纤(有时称为无源光纤)的另一光纤提供。第四光学路径170d限定成穿过打标头部，并且第五光学路径170e限定成从打标头部到产品130。第四光学路径大体上包括一个或多个部件，当激光束通过打标头部时，所述部件允许光学路径被修改。打标头部内的第四光学路径170d的修改导致第五光学路径170e也被修改，使得第五光学路径在多个打标位置中的一个中与产品相交。因此，可控制从激光源110发射的激光束，以便在多个打标位置中的任何一个中对产品130打标(或者在其它实施例中提供表面的切割或焊接)。应当意识到，其它光学路径160a至160e还可包括在部件内或部件之间修改光学路径的附加部件。
97.在使用中，控制器将打标指令转换为用于激光源110和打标头部120的控制信号，以在产品的表面上提供激光打标。
98.在光纤激光器中，激光可在直径方面可小至9微米的光纤芯内有效地被引导。组合基于光纤的部件是相对简单的，使得激光可相对容易地在激光打标系统的基于光纤的部件之间被导向。相反，一旦激光离开光纤并成为自由空间激光，就很难将其以精确和稳定的方式再次聚焦，例如将其耦合回9微米的光纤芯中。光学隔离器典型地由三个不同的部件制成，所述部件要求光通过自由空间传输。因此，典型的光纤激光打标系统配置成使得光学隔离器设置在打标头部处，使得光通过基于光纤的部件传输，直到离开基于光纤的部件进入光学隔离器处的打标头部中的自由空间，在那里光随后通过也在自由空间中的打标头部控制。然而，发明人已经认识到，将光学隔离器与打标头部分开设置允许在给定光学隔离器的典型大小要求的情况下对打标头部的尺寸进行显著改进。
99.图2示意性地描绘了图1的打标头部120的放大截面图。打标头部120包括：接收部分210，其用于将激光束从脐带缆140接收到打标头部中；转向机构220，其构造成修改通过打标头部的激光束的光学路径；和光学元件230，激光束通过该光学元件朝向产品130离开打标头部。转向机构220允许激光束朝向产品导向，以便在多个打标位置中的一个中与产品相交并在多个打标位置中的一个中对产品进行打标。
100.接收部分210可包括光纤准直器，该光纤准直器配置成接收来自脐带缆的激光束并且在将辐射导向到诸如转向机构220(其可以期望的方式使离开打标头部的辐射转向)的打标头部的其它部件之前以期望的方式调节辐射。
101.在一些实施例中，转向机构220构造成具有紧凑的形状因数。例如，转向机构220可包括构造成使相应的光学元件旋转的第一和第二致动器。第一和第二致动器可为例如第一和第二检流计。第一和第二驱动机构的旋转轴线可为平行的。旋转轴线也可平行于入射激光束。在国际专利公布号wo2019/101886中描述了一种允许紧凑形状因数的转向机构，该专利以其整体以引用方式并入本文中。
102.打标头部120可为基本上圆柱形的。打标头部120可具有在第一方向上小于约400 mm的第一尺寸和在垂直于第一方向的第二方向上小于约60 mm的第二尺寸。打标头部120可具有在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上小于约60 mm的第三尺寸。将光学隔离器与打标头部分开设置允许以前不可能实现的紧凑的形状因数。
103.打标头部120还可包括各种其它部件。例如，打标头部120可包括焦点修改器240，其构造成调整激光打标系统100的焦平面。打标头部120还可包括出口250，用于从打标头部
排放压缩空气以形成气刀。打标头部120还可包括聚焦光学器件(未示出)。激光打标系统还可包括构造成检测产品130的存在的检测器。例如，检测器可包括相机。打标头部可附加包括辐射屏蔽(未示出)。
104.打标头部120可包括用于向部件(例如，转向机构220的致动器和/或焦点修改器240)提供冷却的冷却系统。冷却系统可构造成使用提供到打标头部的流体来冷却打标头部120的部件。可提供流体以便冷却打标头部120的至少一个部件，同时将流体与激光器的光学路径隔离，例如通过提供与待冷却部件相交的穿过打标头部120的外壳的流体流动路径。该部件可与通过外壳的流体流动路径相交，以提供流体流动路径的一部分。流体可从打标头部120从出口250排放。出口250可构造成从打标头部排放流体，以减少由激光束与产品的表面相互作用而生成的物质与打印头部相互作用(例如通过气刀)。也就是说，用于冷却打标头部内的部件的相同流体也可用作气刀。应当意识到，通过为打标头部提供如本文中描述的主题所允许的紧凑形式，冷却打标头部120内的部件可能是有益的。
105.现在参考图3，更详细地示出了图1中的机箱160。如上所述，机箱160容纳激光源110和光学隔离器150。机箱可附加地容纳冷却系统310，该冷却系统310构造成生成用于冷却打标头部120内的部件的流体流。冷却系统可例如包括空气压缩机，并且流体可为压缩空气，尽管应当意识到，可使用除空气之外的流体。如下面参照图4所述，流体可通过脐带缆提供到打标头部，或者可通过与脐带缆分离的流体路径输送到打标头部。例如，流体可以约20升/分钟的流量提供。流体可附加地用来减少由激光束与产品的表面的相互作用生成的物质与打印头部相互作用(例如通过如上文参照图2所述的气刀)。
106.冷却系统310可附加地构造成向激光源110提供冷却。例如，冷却系统310可构造成将流体流导向到激光源110，并且因此向激光源110提供冷却。可在过滤后将流体提供到激光源110。可在流体用来冷却打标头部120之前将流体提供到激光源110。提供到激光源的流体可比提供到打标头部的流体以更大的流量提供，以便提供有效的冷却。冷却激光源110所需的流量可至少部分地取决于激光源110上的热负荷的分布、激光源110的占空比等。在一些实施例中，冷却系统310可使用用来冷却激光源的流体的一部分来也冷却打标头部中的部件。
107.冷却系统310可包括风扇320，该风扇320构造成生成抽取流体的流。冷却系统310可包括过滤器330，该过滤器构造成过滤流体。过滤器300可为在已经收集给定量的物质之后可更换的。过滤器300可包括多个过滤器，所述过滤器构造成根据流体的用途来过滤流体。例如，用于冷却的流体可由第一过滤器过滤。在一些实施例中，用于从打标头部抽取材料的流体可返回到机箱并再次使用以进行冷却。在使用这种空气再循环的情况下，在空气被再次使用以进行冷却之前，可能需要附加的和/或专用的过滤器来从空气中抽取材料。在一些实施例中，可应用三个过滤器，第一过滤器用于过滤用于打标头部的冷却空气，第二过滤器用于过滤用于系统(激光源、功率供应部、电子设备)的冷却空气，另一个专用过滤器用于过滤用于从打标头部抽取材料的空气。
108.机箱160可包括冷却设备340，该冷却设备340构造成在流体被导向到激光源之前冷却流体。冷却设备340可例如包括压缩机或热交换器。
109.机箱160还可包括功率供应部350，功率供应部350构造成向激光源110提供功率。冷却系统310可构造成向功率供应部350提供冷却。机箱160还可包括控制器360，以用于控
制激光源110、冷却系统310和/或打标头部120。冷却系统310可构造成向控制器270提供冷却。
110.图4示意性地描绘了图1的脐带缆组件140的截面图。脐带缆组件140包括脐带缆外壳410，其容纳用于将一个或多个部件从机箱160传输到打标头部120的一个或多个导管。一个或多个导管包括用于传输激光束的光纤420。一个或多个导管还可包括导电线缆430。一个或多个导管还可包括用于传输流体(诸如用于冷却上述打标头部的一个或多个部件的流体)的管道440。
111.脐带缆外壳410可包括由单个挤出管道形成的一体管。也就是说，脐带缆外壳410可仅在任一端部处具有开口，但可以其它方式不具有另外的开口。脐带缆外壳的内径足够大以容纳图2中所示的激光打标系统的打标头部的准直器210。准直器、隔离器和光纤420可构成光学组件。光学组件可制造成使得在光学组件的制造之后准直器和/或隔离器与光纤420的分离在制造之后可能是不可能的。在激光打标系统的制造期间，可提供一体地形成的光学组件。准直器可穿过脐带缆外壳并构造在打标头部120内，并且隔离器可构造在机箱160内。通过将隔离器定位在机箱中，脐带缆外壳的内径可相对较小，因为相对较小的准直器可穿过脐带缆外壳，同时保持准直器和隔离器之间的连接。
112.脐带缆组件140可能够可逆地连接到图1的激光打标系统100的打标头部120。脐带缆组件可能够可逆地连接到图1的激光打标系统100的机箱160。脐带缆组件140可能够可逆地密封到图1的激光打标系统100的打标头部120和机箱160，以防止流体或碎屑的进入。脐带缆外壳410的外表面可包括耐化学材料和/或耐热材料和/或不透水的材料和/或卫生材料。脐带缆外壳410的外表面可为光滑的。
113.导电线缆430可配置成例如从控制器360(图3中所示)向转向机构220(图2中所示)传输控制信号。导电线缆430可配置成将一个或多个传感器信号例如从诸如位于打标头部内的检流计和/或传感器的部件传输到控制器360和/或激光打标系统100的用户接口。例如，信号可从检流计传输到控制器，其指示检流计的位置，以向控制器提供位置反馈。导电线缆430可配置成将功率和信号传输到打标头部内的其它部件，例如从功率供应部350(图1中所示)传输到焦点修改器240(图2中所示)。
114.激光打标系统100还可包括用户接口，例如图形用户接口。用户接口可形成控制器360的一部分。例如，用户接口可包括用于向用户提供视觉信号的屏幕和/或用于向用户提供音频信号的扬声器。激光打标系统100可包括用于激光打标系统100的远程控制的收发器。激光打标系统100可包括用于经由物联网与其它设备(例如，在激光打标系统形成其一部分的生产线上)集成的连接(例如，以太网连接的因特网连接)。
115.激光打标过程可包括通过将诸如例如光纤激光器的辐射源联接到脐带缆组件140来向脐带缆组件140提供辐射。辐射源与脐带缆组件的联接由光学隔离器150介入。脐带缆组件140可连接到打标头部120。脐带缆组件140的光纤可将辐射导向到打标头部120的准直器。
116.隔离器与准直器的分离允许隔离器位于打标头部120的外部，从而使得能够使用小的、轻质的打标头部120来代替笨重且重的已知打标头部。转向机构220还可提供控制离开打标头部120的辐射的紧凑方式，该方式允许针对打标头部120的进一步紧凑的形状因数。
117.辐射可离开打标头部120并入射到产品130上。该辐射可打标、蚀刻或以其它方式与产品130的表面的期望部分相互作用，以便改变产品130的外观。
118.脐带缆组件140还有利地在机箱160的部件(例如激光源110和/或控制器360)和打标头部120之间传输控制信号、功率、传感器信号等，同时足够柔韧以相对于生产线容易地重新定位打标头部120。与打印头部分离的隔离器的提供允许准直器穿过一体的脐带缆外壳。提供一体的脐带缆外壳可允许提供符合国际防护等级标准(“ip”，有时称为异物防护等级)的脐带缆组件，激光打标系统以前没有达到该国际防护等级标准。例如，可提供一种激光打标系统，其中脐带缆和打标头部满足ip65至ip69标准。这在其中期望提供激光打标的各种环境中可能是有利的。
119.在一些情况下，例如，激光打标头部可被改造成先前使用类似尺寸的连续喷墨打标头部的系统。将系统改造成包括激光打标头部而不是连续喷墨打标头部可通过减少购买附加部件(诸如用于在生产线上定位打标头部的部件)的需要来降低系统的拥有成本。
120.如本文中公开的激光打标头部可重约0.5 kg，为许多现有系统的重量的约十分之一。本文中公开的激光扫描器/打标器系统的方面和实施例的形状因数、大小和重量有助于更容易操纵所公开的激光扫描器/打标器系统。例如，包括外壳的激光扫描器/打标器系统的打标头部可安装在可移动组件上。可移动组件例如可为机械臂，该机械臂可被移动以跟随诸如瓶子的三维物体的轮廓，同时保持相同的焦距，例如距物体的表面约5 mm。激光扫描器/打标器系统的打标头部相对于被打标的物体移动的能力可消除对物体通过的系统的台架(stage)能够移动的需要，因此与一些现有系统相比降低了系统的机械复杂性。移动激光打标头部的能力可提供各种优点。例如，激光打标头部可允许提供三维激光打标，而不需要操纵待打标的目标。在其它实施例中，头部可设置用于使用激光束以为了激光清洁诸如涡轮叶片的复杂和/或大的目标，在其中目标的移动或在其中目标的操纵可能是困难的。
121.在一些实施例中，可移动组件可形成计算机数控(cnc)机器的一部分。打标头部可作为多个工具之一提供，所述工具可由cnc机器选择以在cnc机器内集成激光打标。然而，如上所述，头部不限于打标，并且还可提供提供诸如激光切割、激光钻孔、深雕刻或基于激光的表面处理(诸如钢的硬化)的其它激光功能的工具。应当意识到，cnc机器提供高度精确的操作。通过提供可在cnc机器中使用的如上所述的紧凑激光头部，cnc机器可提供先前需要移除机加工件和随后在另一系统中配置机加工件以提供基于激光的操作的功能。因此，可在单个机器中提供精确的基于激光的操作，而不需要机加工件的重复配置。
122.以下描述旨在补充上面提供的描述，并且因此上面描述的特征和构造的描述仍然适用。上述描述的部分可在下文中再次引用和/或重申，并且可以更粗略的方式这样做，以帮助解释用于打标头部的冷却系统的另外的具体细节。以下在激光打标系统方面进行描述，但是可使用任何其它合适类型的辐射来代替激光。
123.参考附图，激光打标系统包括用于提供激光束的激光源和用于将激光束投射到产品上的打标头部120。如上所述，激光源被容纳在机箱160内。机箱160容纳冷却系统310，该冷却系统310构造成生成用于冷却打标头部120内的部件的流体流。冷却系统310可例如包括空气压缩机，并且冷却流体可为压缩空气，尽管应当意识到，可使用除空气或压缩空气之外的流体。
124.冷却流体通过脐带缆140提供到打标头部120(尽管在一些实施例中，冷却流体可
通过与脐带缆分离的流体路径输送到打标头部)。特别地，冷却流体从机箱160流过脐带缆140并进入打标头部的空气入口。如本文中所述，机箱160可包括泵，该泵迫使冷却流体从机箱160流过脐带缆140，进入打标头部的空气入口并流过打标头部。
125.打标头部120可为细长的，并且可限定穿过打标头部120的中心的纵向轴线la。打标头部120还可限定横过横向平面tp的横向轴线，该横向平面tp横向于纵向轴线并穿过打标头部的中心。打标头部可为基本上圆柱形的。
126.打标头部120包括用于容纳安全地且有效地将激光束导向和投射到产品上所需的部件的外壳1000。这样的部件包括用于为打标头部或外壳内的激光束提供光学路径的部件，以及用于控制激光束通过打标头部或外壳的光学路径的部件(例如，转向机构220的马达或致动器(例如，检流计))。如本文中已描述的那样，打标头部可包括两个马达或致动器2002、2004(例如，检流计)的平行构造。应当意识到，这样的马达或致动器可以非常高的频率操作，从而生成显著量的热量。因此，该热量被有效地耗散以防止过热是重要的。打标头部120可附加地包括用于接收外壳1000的套筒121。
127.现在将参照图5至图20和特别地图5至图13来描述打标头部内的冷却系统。在图中，除非另外指明，否则箭头大体上旨在指示冷却流体通过外壳1000的预期流动。
128.参考图5，打标头部的外壳1000限定用于穿过打标头部的辐射束的光学路径1001和用于冷却打标头部的部件1003的流体路径1002。如图中所指示，光学路径1001与打标头部内的流体路径1002隔离。
129.参考图6，外壳1000限定用于接收来自机箱160的冷却流体的入口1003。该入口1003可为打标头部120的冷却系统提供流体入口。外壳1000还限定用于从打标头部120排放冷却流体的出口。外壳1000限定用于冷却流体从入口1003流过外壳1000以冷却打标头部120的部件并流到出口的流体路径。流体路径例如通过提供穿过打标头部120的外壳的流体流动路径将冷却流体与打标头部120和/或外壳1000内的激光束的光学路径隔离，该流体流动路径与待冷却部件的外表面相交并仅接触。
130.参考图8，外壳1000限定第一空腔1008，该第一空腔1008用于包围用于控制打标头部120内的激光束的光学路径的至少一个第一部件1004，例如第一致动器1004。第一空腔1008可为基本上圆柱形的和/或第一致动器1004可为基本上圆柱形的。
131.在一些实施例中，外壳1000限定第二空腔1010，该第二空腔1010用于包围用于控制打标头部120内的激光束的光学路径的至少一个第二部件1005，例如第二致动器1005。第二空腔1010可为基本上圆柱形的和/或第二致动器1005可为基本上圆柱形的。对于两个致动器的平行构造，第一和第二空腔基本上平行，尽管其它构造当然是可能的。
132.参照至少图6和图9，外壳1000限定至少第一流体通道1012或用于流体从入口1003流到第一空腔1008的导管。第一流体导管的第一部分1012a可基本上平行于打标头部的纵向轴线la和/或致动器1004、1005的纵向轴线，但可偏离中心地定位在打标头部120内。第一致动器1004可包括第一部段，该第一部段可为其大部分热量在该处生成的第一致动器的部分。第一空腔可构造成包围第一致动器1004的该第一部段以冷却该第一部段。
133.当第一流体导管1012到达打标头部内与第一空腔1008基本上对齐的点时，第一流体导管1012可弯曲通过基本上90
°
，提供基本上横向于打标头部120的纵向轴线的第一流体导管的第二部分1012b(参见图6和图9)。第一流体导管1012可在打标头部120内的另一点处
弯曲，和/或它可弯曲通过除了基本上90
°
之外的角度。无论如何，第一流体导管的第二部分1012b朝向第一空腔1008行进以提供到第一空腔1008的流体路径。
134.第一空腔1008限定表面，且该表面在其中限定两个开口1014、1016。两个开口1014、1016布置成使得流体在基本上横向的方向上流过它们。第一通道的第二部分1012b与第一开口1014配合，使得来自入口1003的冷却流体可流过第一通道1012并流过第一开口1014。
135.如在图9中可看到的，在一些实施例中，外壳1000可限定突出到第一空腔1008中的壁部分或屏障1017。
136.在一些实施例中，第一致动器1004可由第一支撑构件1020(例如，第一托架1020)支撑在外壳1000和/或打标头部120内。第一支撑构件1020可构造成接收第一致动器1004，并且第一支撑构件1020可构造成由邻近第一空腔1008的外壳1000接收。第一支撑构件1020可围绕第一空腔1008的外侧(相对于外壳1000的外部)延伸，以用于在第一空腔1008内支撑第一致动器1004。
137.第一支撑构件1020可在其中限定从第一支撑构件1020的内表面延伸的第一凹部1046，该内表面是当第一致动器1004由第一支撑构件1020接收时接触第一致动器1004的表面。第一凹部1046限定当第一致动器1004由第一支撑构件1020接收时提供第一支撑构件1020和第一致动器1004的外表面之间的接触的一个或多个边缘。当第一支撑构件1020与外壳1000配合并且第一致动器1004被包围在第一空腔1008内时，第一凹部与第一空腔1008和两个开口1014、1016配合以限定从第一开口1014在第一致动器1004的外表面上并且到第二开口1016延伸的通道1047。第一凹部1046的一个或多个边缘确保通道1047中的任何流体被保留在通道1047内。在这种情况下，当第一致动器1004被接收在第一空腔1008和第一支撑构件1020内时，通道1047由外壳1000、第一支撑构件1020和第一致动器1004形成。
138.壁部分1017的位置迫使流体在一个方向上(在较长的方向上)流过通道1046，经过第一致动器1004的外侧(相对于外壳1000)。考虑到这是比将由被壁部分1017阻挡的部段提供的流体路径更长的流体路径，这提供了改善的冷却。照此，流体通过第二开口1016流出通道1047和第一空腔1008。
139.第二空腔1010限定表面，且该表面限定第三开口1022。第三开口1022布置在侧表面中，使得流体在基本上横向的方向上流过它。
140.在一些实施例中，第二致动器1005可由第二支撑构件1026(例如，第二托架1026)支撑在外壳1000和/或打标头部120内。第二支撑构件1026可构造成接收第二致动器1005，并且第二支撑构件1026可构造成由邻近第二空腔1010的外壳1000接收。第二支撑构件1026可围绕第二空腔1010的外侧(相对于外壳1000的外部)延伸，以用于在第二空腔1010内支撑第二致动器1005。
141.第二支撑构件1026可在其中限定第二凹部1048，该第二凹部1048从第二支撑构件1026的内表面延伸，该内表面是当第二致动器1005由第二支撑构件1026接收时接触第二致动器1005的表面。第二凹部1048限定当第二致动器1005由第二支撑构件1026接收时提供第二支撑构件1026和第二致动器1005的外表面之间的接触的一个或多个边缘。
142.第二支撑构件可在内侧表面中限定与第二凹部1048配合的第四开口1024。第二支撑构件1026可在第二支撑构件1026的顶侧中限定第五开口1028，并且第二支撑构件1026可
进一步限定从第四开口1024到第五开口1028的流体通道。因此，第五开口1028布置成使得流体预期在基本上纵向的方向上流过它。
143.当第二支撑构件1026与外壳1000配合并且第二致动器1005被包围在第二空腔1010内时，第二凹部1048与第二空腔1010和两个开口1022、1024配合以限定从第三开口1022围绕第二致动器1005的外表面并且到第四开口1024延伸的通道1049。第二凹部1048的一个或多个边缘确保通道1049中的任何流体被保留在通道1049内。在这种情况下，当第二致动器1005被接收在第二空腔1010和第二支撑构件1026内时，通道1049由外壳1000、第二支撑构件1026和第二致动器1005形成。
144.例如，如在图9中可看到的，形成的通道1049围绕第二致动器1005的整个外表面延伸，而没有任何阻挡部分。因此，当流体通过第三开口1022进入通道1049时，流体可围绕该通道向第四开口1024双向流动。例如，流体可沿着围绕第二致动器1005的外表面的较长路径1034或围绕第二致动器1005的外表面的较短路径1036流动(参见图9)。照此，第二致动器1005被冷却。
145.外壳1000可限定另一个通道1030，该通道1030可为基本上横向的，与第二开口1016和第三开口1022配合以提供从第二开口1016到第三开口1022并且因此通过外壳1000从第一空腔1008到第二空腔1010的流动路径。
146.外壳可进一步限定至少一个第二流体通道或导管，该第二流体通道或导管限定用于流体从第五开口1028并且向出口流动的流体路径。下面将更详细地描述出口和靠近出口的外壳的部分。
147.紧接上文，现在描述当第一致动器1004被包围在第一空腔1008内并且第二致动器1005被包围在第二空腔1010内时冷却流体进入和穿过外壳的路径。
148.冷却流体从机箱160泵送通过脐带缆140并进入外壳1000的入口1003。冷却流体流过第一通道1012的第一部分1012a和第二部分1012b，并且流过第一开口1014进入第一通道1047。因此，冷却流体被迫流过第一致动器1004的外表面，围绕第一致动器1004的外侧1038，以冷却第一致动器1004。冷却流体朝向第二开口1016流动。
149.冷却流体从第二开口1016流出进入连接第一空腔1008和第二空腔1010的另一个通道1030。这将热量从第一致动器1004耗散走。
150.冷却流体流过第三开口1022并进入形成在第二空腔1010中的通道1049，该通道1049围绕第二致动器1005的整个外表面延伸。冷却流体围绕第二致动器1005的外表面在通道中双向流动以冷却第二致动器1005。例如，流体沿着较长路径1034和较短路径1036两者朝向第四开口1024流动。冷却流体从第四开口1024流到第五开口28，并且从第五开口1028朝向出口流动，以从第二致动器1005耗散热量。
151.尽管上面已经描述了特定的构造，但应当意识到，可对该构造进行各种修改以为打标头部120提供有效的冷却系统，尽管未示出所有这些其它实施例。下面简要描述这些实施例中的一些。
152.在一些实施例中，第一支撑构件1020可不包括第一凹部1046，或者第一凹部1046可仅围绕第一支撑构件1020的内表面延伸部分路径。在这种情况下，流体可通过仅由第一致动器1004和外壳1000限定的第一空腔1008中的通道从第一开口1014流到第二开口1016。当第一致动器1004被接收在第一空腔1008内时，第一支撑构件1020可提供屏障以防止流体
流出第一空腔1008。
153.在一些实施例中，外壳1000限定第四开口1024和第五开口1028，而不是第二支撑构件1026，并且相应地调整从第五开口1028通向出口的通道或导管的位置。在一些实施例中，第二支撑构件1026可不包括第二凹部1048，或者第二凹部1048可仅围绕第二支撑构件的内表面延伸部分路径。在这种情况下，流体可通过仅由第二致动器1005和外壳1000限定的第二空腔1010中的通道从第三开口1022流到第四开口1024。当第二致动器1005被接收在第二空腔1010内时，第二支撑构件1026可提供屏障以防止流体流出第二空腔1010。
154.在一些实施例中，外壳1000可不包括壁部分或屏障1017。因此，当第一致动器1004被接收在第一空腔1008内时，流体围绕第一通道1046在第一开口1014和第二开口1016之间沿两个方向、围绕第一致动器1004的内侧和外侧1038流动。这可允许冷却流体流过第一致动器1004的整个外表面，这可提供增强的冷却。
155.在一些实施例中，第二空腔1010可包括延伸到第二空腔1010中的壁部分(未示出)或屏障，以确保流体仅可在一个方向上在第三开口1022和第四开口1024之间流过空腔1048。壁部分可以类似于如上所述壁部分1017延伸到第一空腔1008中的方式形成在第二空腔中。包括壁部分或屏障的可为外壳1000或第二支撑构件1026。这可提供通过第二通道1048的更高效的流动，其可提供增强的冷却。
156.在一些实施例中，可提供单个致动器，或者例如，可仅向一对致动器中的一个提供冷却。例如，当向第一致动器1004提供冷却时，另一个通道1030不朝向第二致动器1005导向。该另一个通道改为朝向出口导向，以限定到出口的流体路径。应当意识到，虽然上面大体上描述的是冷却被提供给致动器，但在其它实施例中，除致动器之外的一个或多个部件可以与上面描述的方式相对应的方式被冷却。
157.在一些实施例中，可不存在第一支撑构件1020。当第一致动器1004被接收在第一空腔1008内时，外壳1000的两个外壁1036a、1036b可进一步延伸到第一空腔1008中，以接触第一致动器1004。例如，外壳1000可包括两个密封部分，当第一致动器1004被接收在第一空腔1008内时，所述密封部分从外壁1036a、1036b延伸到第一空腔1008中以接触第一致动器1004。在这种情况下，壁部分1017可部分地或全部移除，使得当第一致动器1004被接收在第一空腔1008内时，沿着外壳1000的内壁1037并且围绕第一致动器1004的内侧(相对于外壳)在第一开口1014和第二开口1016之间存在通道。在这种情况下，当第一致动器1004被接收在第一空腔1008内时，通道仅由外壳1000和第一致动器1004形成。
158.类似地，在一些实施例中，可不存在第二支撑构件1026。当第二致动器1005被接收在第二空腔1010内时，外壳1000的两个外壁1035a、1035b可进一步延伸到第二空腔1010中，以接触第二致动器1005。例如，外壳1000可包括两个密封部分，当第二致动器1004被接收在第二空腔1010内时，所述密封部分从外壁1035a、1035b延伸到第二空腔1010中以接触第二致动器1005。在这种情况下，当第二致动器1005被接收在第一空腔1008内时，通道仅由外壳1000和第二致动器1005形成。
159.在这种情况下，外壳1000限定第四开口1024和第五开口1028，而不是第二支撑构件1026，并且相应地调整从第五开口1028通向出口的通道或导管的位置。
160.打标头部120可包括用于从头部排放流体的出口250。出口250可布置成与流体通过其离开外壳的外壳1000的出口配合。打标头部120的出口和外壳1000的出口可流体连接。
161.打标头部120的出口250可设置在由打标头部的端部接收的端帽或端盖中，激光束穿过该端部从打标头部发射。打标头部可限定构造成接收端帽的空腔。端帽可与打标头部和/或外壳配合，以在它们之间提供流体和电磁辐射连通。端帽可连接到外壳1000和/或与外壳1000配合。
162.打标头部120可包括用于从打标头部120向外发射激光束的光学元件。光学元件可具有用于聚焦激光束的光功率。光学元件可基本上不具有光功率。端帽可限定构造成接收光学元件1042的空腔1070。出口250可在打标头部120的同一端表面上邻近光学元件。
163.在一些实施例中，打标头部120可包括用于从打标头部120向外发射激光束的光学元件组件。该组件可包括第一光学元件，该第一光学元件布置成接收将从打标头部发射的辐射束。第一光学元件可与头部一体地形成。该组件可包括第二光学元件，该第二光学元件可布置成覆盖第一光学元件。第二光学元件可布置成接收从第一光学元件发射的辐射束。第二光学元件可能够拆卸地连接到头部。第二光学元件可例如通过使用螺纹件安装到头部。第一光学元件的平面可基本上平行于第二光学元件的平面。
164.以这种方式提供光学元件组件可为有利的。第二光学元件可保护第一光学元件，并且第一光学元件可保持打标头部120的内部部件的完整性。提供覆盖在第一光学元件上的附加光学元件防止任何颗粒物质接触第一光学元件。第二光学元件也是可拆卸的，并且因此可容易地更换，例如，如果颗粒物质刮伤或附接到第二光学元件的表面的话。
165.外壳1000、冷却系统和出口可布置成在出口处产生气刀，现在将参照附图，特别是图15至图20来描述气刀。气刀横跨光学元件生成，以用于从打标头部120向外并且以相对于光学元件的轴线的预定角度发射激光束。外壳1000可包括一个或多个流体通道或导管，所述流体通道或导管包括所述至少一个第二流体通道或由所述至少一个第二流体通道组成，其将在第五开口1028处接收的冷却流体带到出口以从打标头部排放。该一个或多个流体通道或导管可采取通过打标头部的任何合适的路径，只要所述流体通道或管道任何时候都不与激光束的光学路径相交。也就是说，流体与激光束的光学路径在其中通过和/或被操纵的空腔隔离。
166.冷却流体在出口处的排放用来产生横跨光学元件传递的气刀，辐射通过该气刀从打标头部120的光学元件1042发射。发明人已经发现，通过在出口处以相对于由光学元件1042限定的平面的预定角度排放冷却流体，产生更有效的气刀，其中气刀周围的湍流减少，即其中周围的湍流被最小化。该气刀对于防止任何固体物质向上偏转回到打标头部和光学元件1042上更有效，因为气刀周围的湍流减少意味着更不可能生成将任何固体物质向上导向回到光学元件1042上的任何不期望的湍流。气刀对于耗散在打标期间可能产生的任何令人不快和/或有害的烟雾也是有用的。
167.打标头部120可具有笔直构造(如至少在图7中所示)，其中激光束从打标头部平行于打标头部120的纵向轴线la发射。对于这些实施例，参照图14和图15，外壳1000和/或打标头部120可包括盖或带罩帽1040，盖或带罩帽1040位于外壳出口上方，使得冷却流体在从打标头部120的内部排放时被迫进入带罩帽1040。用于打标头部(参见图15)的端帽或端盖1080可包括盖1040。盖1040可布置成从外壳1000的出口接收冷却流体。
168.带罩帽1040可包括引导构件，该引导构件可为内表面1041，该内表面1041布置成使得从出口250排放的冷却流体撞击内表面1041并在内表面1041上行进。内表面1041相对
于由出口或光学元件1042限定的平面以预定角度α构造。因此，当冷却流体撞击内表面1041时，冷却流体被迫以该相同的预定角度流动。流体因此以该预定角度横跨光学元件1042流动，从而以该角度形成气刀。已经发现，以这种方式形成气刀导致具有减少的周围湍流的更有效的气刀。
169.发明人已经发现，对于打标头部120的笔直构造，预定角度α应当为基本上45
°
。进行了一些气流模拟，以示出针对具有预定角度α为45
°
的笔直构造产生有效的气刀，并且其结果在图16a和图16b中示出。可清楚地看到，气刀周围几乎没有空气湍流。
170.外壳1000可包括在出口250处的管道或最终通道1052，其将一个或多个流体通道或导管流体地连接到出口250。管道1052可包括阀1044，例如鸭嘴阀，用于防止回流和/或流体和/或固体或颗粒物质进入出口250和外壳。阀1044和带罩帽1040的组合有助于外壳1000符合国际防护等级标准(“ip”，有时称为异物防护等级)，特别是允许外壳1000的高压蒸汽清洁的ip69标准。这在期望提供激光打标的各种环境中可能是有利的。
171.冷却系统因此起到冷却以及提供有效气刀以防止颗粒物质撞击打标头部的光学元件的双重目的，其中辐射离开头部
‑‑
由外壳1000从机箱160接收的冷却流体流过外壳以提供如本文中所述的冷却，并且然后该冷却流体朝向出口行进以提供上述气刀。
172.打标头部120可具有直角或90
°
构造(如图17中所示)，其中激光束在与打标头部的纵向轴线基本上90
°
处发射。对于这些实施例，打标头部120可包括用于安装在打标头部120的径向表面上的帽或盖1050，在该径向表面处，激光束将从头部发射。径向表面在将要安装帽的地方可为基本上平的，并且帽可为基本上立方体的。帽的外表面1062可构造成具有与该部分处的打标头部的曲率半径匹配的相关联的曲率半径。曲率半径可为大约20 mm，例如在打标头部120具有大约40 mm的直径的情况下。从所提供的描述中应当意识到，用于具有笔直构造的打标头部的帽可与用于具有直角构造的打标头部的帽不同地构造。
173.帽1050可包括光学元件1042，激光束穿过该光学元件1042以从头部发射，该光学元件限定光学元件1042所在的光学元件平面。光学元件平面1042可与在头部的辐射离开头部120所在的端部处的头部的横向平面相对应。帽1050还限定冷却流体通过其从打标头部排放的出口。
174.参照图18，帽1050在那里限定管道或孔或通道1054，通过该管道或孔或通道1054接收来自流体连接到出口250的一个或多个流体通道或导管的冷却流体。管道1054可限定成对角地通过帽1050。管道或孔1054可具有如图18中指示的纵向轴线。管道布置成使得其纵向轴线相对于光学元件平面成角度。特别地，管道1054相对于光学元件平面以预定角度α构造，使得冷却流体被迫以该预定角度流过管道1054并流出帽1050。发明人已经发现，对于具有90
°
构造的打标头部，管道1054的纵向轴线应当布置成与打标头部的光学元件平面成基本上60
°
，即预定角度α应当为基本上60
°
，以提供具有减少的周围湍流的有效气刀。进行了一些气流模拟，以示出为具有90
°
构造且具有成60
°
的预定角度的管道的打标头部产生的有效气刀，并且其结果在图19a和图19b中示出。可清楚地看到，气刀周围几乎没有空气湍流。
175.参照图20至图23，发明人已经确定了用于在帽1050中或穿过帽1050产生管道或孔或通道1054的特别有利的方法。参照图20，例如通过钻在帽1050的顶侧或内侧1058中限定第一凹坑或孔1056。第一凹坑可具有在大约2 mm和5 mm之间的直径，例如大约4 mm。顶侧或
内侧1058是当帽1050安装在打标头部120上时将在打标头部120最内侧的一侧(参见图17)。例如通过钻在帽1050的下侧或外侧1062中限定第二凹坑或孔1060。下侧或外侧1062是当帽1050安装在打标头部120上时将在打标头部120最外侧的一侧(参见图17)。第二凹坑1060朝向帽1050的光学元件侧(更靠近光学元件的一侧)限定，并且第一凹坑限定在更远离光学元件的第二侧1066上。从图20中指示的帽1050的侧视图来看，第一凹坑1056和第二凹坑1060在横向方向上偏移。当然应当意识到，第一和第二用于便于参考每个凹坑，但是第二凹坑1060可在第一凹坑1056之前限定在帽1050中。第一凹坑可限定用于与打标头部外壳1000的流体输出部配合的用于帽1050的流体输入部，和/或第二凹坑可限定用于帽1050(和用于打标头部120)的流体输出部。
176.然后，可使用具有预定钻头尺寸的钻来限定穿过凹坑1056、1060的管道1054。钻头可具有在大约2 mm和5 mm之间的直径，例如大约4 mm。钻孔方向β是预定的。可使用限定孔洞的其它合适的手段。然后，可通过在帽1050的光学元件侧1064或第二侧1066上的凹坑1056、1060来限定管道1054。在光学元件侧1064上限定管道1054意味着在第一凹坑1056的光学元件侧1064上比在第二凹坑1060的第二侧1066上移除更多的帽材料1068。在第二侧1066上限定管道1054意味着在第二凹坑1060的第二侧1066上比在第一凹坑1056的光学元件侧1064上移除更多的帽材料1070。
177.发明人已经发现，使用基本上60
°
的钻孔方向β来限定如上所述穿过帽1050成60
°
角的管道或孔1054和在凹坑1056、1060的光学元件侧1064上限定管道提供了具有减少的周围湍流的最有效的气刀。
178.本文中描述和描绘的激光打标系统可有利地克服与已知激光打标系统相关联的问题，为生产线的所有者提供完全集成的“即插即用”解决方案。
179.因此已经描述了至少一个实现方式的几个方面，应当意识到，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这些改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本公开的精神和范围内。本文中公开的方法的动作可按照与图示的顺序不同的顺序执行，并且可省略、替换或添加一个或多个动作。本文中公开的任何一个示例的一个或多个特征可与公开的任何其它示例的一个或多个特征组合或被替换。因此，前述描述和附图仅作为示例。
180.本文中使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被认为是限制性的。如本文中所使用的，术语“多个”是指两个或更多个物品或部件。如本文中所使用的，描述为“基本上相似”的尺寸应被认为在彼此的约25%内。无论是在书面描述中还是在权利要求书等中，术语“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”和“涉及”都是开放式术语，即表示“包括但不限于”。因此，使用这些术语意味着包括其后列出的项目及其等同物，以及附加项目。就权利要求书而言，只有过渡短语“由...组成”和“基本由...组成”分别是封闭或半封闭的过渡短语。在权利要求书中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数术语来修改权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一个权利要求元素的任何优先级、优先序或顺序或执行方法的动作的时间顺序，而仅仅用作标记来区分具有特定名称的一个权利要求元素和具有相同名称的另一个元素(但为了使用序数术语)以区分权利要求元素。
181.电磁辐射转向机构可包括诸如折射式、反射式、磁性、电磁式、静电式和/或其它类型的光学部件或它们的任何组合的各种类型的光学部件，以用于导向、成形和/或控制电磁
辐射。
182.尽管在本文中可具体引用电磁辐射转向机构在产品打标中的使用，但应当理解，本文中描述的电磁辐射转向机构可具有其它应用。其它可能的应用包括用于雕刻产品的激光系统、光学扫描仪、辐射检测系统、医疗设备等。
183.虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但应当意识到，本发明可以不同于如所描述的方式实施。上面的描述旨在为说明性的，而不是限制性的。因此，对本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离下面陈述的权利要求书的范围的情况下，可如所描述的那样对本发明进行修改。