Обрабатывающая головка - заявка 2017101078 на патент на изобретение в РФ

1. Обрабатывающая головка (1) для ввода лазерного луча (100) в струю (200) жидкости, содержащая
а) оптический блок (2) с по меньшей мере одним оптическим элементом (20, 21.1, … 21.4) для фокусировки лазерного луча (100) и
b) блок (3) ввода с жидкостной камерой (32), ограниченной стенкой, причем в стенке расположено сопло (33) с сопловым отверстием (37) для формирования струи (200) жидкости,
причем в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода фокусируемый оптическим блоком (2) лазерный луч (100) может направляться в направлении луча через жидкостную камеру (32) блока (3) ввода в сопловое отверстие (37) и может вводиться в формируемую соплом (33), проходящую в направлении луча струю (200) жидкости, причем для снабжения жидкостной камеры (32) жидкостью из оптического блока (2) между оптическим блоком (2) и блоком (3) ввода образован жидкостной переход (50), отличающаяся тем, что в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода жидкостной переход (50), если смотреть в направлении луча, расположен перед последним в направлении луча оптическим элементом (20, 21.4) оптического блока (2).
2. Обрабатывающая головка (1) по п.1, отличающаяся тем, что в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода жидкостной переход (50) имеет поверхность жидкостного перехода, которая ориентирована под углом к плоскости, ориентированной перпендикулярно к направлению луча.
3. Обрабатывающая головка (1) по п. 2, отличающаяся тем, что поверхность жидкостного перехода проходит параллельно направлению луча.
4. Обрабатывающая головка (1) по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что блок (3) ввода сужается в одном направлении, причем это направление в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода соответствует направлению луча.
5. Обрабатывающая головка (1) по п. 4, отличающаяся тем, что сужение является конусообразным.
6. Обрабатывающая головка (1) по п. 5, отличающаяся тем, что конусообразное сужение имеет угол раскрыва конуса, измеренный между вращательно симметричной центральной осью конусообразной формы и наружной поверхностью конусообразной формы, не более 60°, не более 45°, не более 30°, в частности, не более 20°.
7. Обрабатывающая головка (1) по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что блок (3) ввода имеет сопло (62) выпуска газа для формирования газовой струи, окружающей струю (200) жидкости.
8. Обрабатывающая головка (1) по п. 7, отличающаяся тем, что блок (3) ввода имеет газовую напорную камеру (40), которая в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода, если смотреть в направлении луча, расположена после соплового отверстия (37).
9. Обрабатывающая головка (1) по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода для снабжения блока (3) ввода газом для газовой струи между оптическим блоком (2) и блоком (3) ввода образован газовый переход (60), который, если смотреть в направлении луча, расположен перед последним в направлении луча оптическим элементом (20, 21.4) оптического блока (2).
10. Обрабатывающая головка (1) по п. 9, отличающаяся тем, что в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода газовый переход (60) имеет поверхность газового перехода, которая ориентирована под углом к плоскости, ориентированной перпендикулярно направлению луча.
11. Обрабатывающая головка (1) по п. 10, отличающаяся тем, что поверхность газового перехода в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода проходит параллельно направлению луча.
12. Обрабатывающая головка (1) по любому из пп. 1-11, отличающаяся тем, что блок (3) ввода имеет полость, которая открыта с одной стороны, и в которую выступает оптический блок (2) в соединенном с оптическим блоком (2) состоянии блока (3) ввода.
13. Обрабатывающая головка (1) по любому из пп. 1-12, отличающаяся тем, что оптический блок (2) образует втулку (23) и окружает блок (3) ввода на жидкостном переходе (50).
14. Устройство (300) жидкоструйной лазерной обработки с обрабатывающей головкой (1) для ввода лазерного луча (100) в струю (200) жидкости, причем обрабатывающая головка (1) содержит сопло (33) с сопловым отверстием (37) для формирования струи (200) жидкости, а лазерный луч (100) может фокусироваться устройством (2, 305) фокусировки во вход соплового отверстия (37) для ввода лазерного луча (100) в струю (200) жидкости, и причем устройство (300) жидкоструйной лазерной обработки включает в себя датчик (303) двумерного изображения для получения изображения области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37), отличающееся тем, что лазерный луч (100) может быть расфокусирован на входе соплового отверстия (37) так, что лазерный свет лазерного луча (100) отражается от области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37) к датчику (303) изображения с тем, чтобы датчиком (303) изображения могло быть получено изображение области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37), на котором может распознаваться вход соплового отверстия (37).
15. Устройство (300) жидкоструйной лазерной обработки по п. 14, отличающееся первым зеркалом (306) для отклонения лазерного луча (100) и вторым зеркалом (308) для отклонения лазерного луча (100), причем приводимое в движение первым двигателем первое зеркало (306) выполнено с возможностью поворота только вокруг первой оси (307), а приводимое в движение вторым двигателем второе зеркало (308) выполнено с возможностью поворота только вокруг второй оси (309), причем первая ось (307) ориентирована относительно второй оси (309) таким образом, что посредством поворотного движения первого зеркала (306) вокруг первой оси (307) лазерный луч (100) может перемещаться вдоль первой прямой линии в области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37), в то время как посредством поворотного движения второго зеркала (308) вокруг второй оси (309) лазерный луч (100) может перемещаться вдоль второй прямой линии в области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37), причем первая и вторая прямые линии расположены под углом друг к другу и поэтому пересекаются.
16. Устройство (300) жидкоструйной лазерной обработки по п. 14 или 15, отличающееся тем, что устройство (2, 305) фокусировки включает в себя коллимационный блок (305) для коллимации лазерного луча (100) с образованием параллельного или почти параллельного луча и оптический блок (2) для фокусировки параллельного или почти параллельного луча в фокальную точку (340).
17. Устройство (300) жидкоструйной лазерной обработки по п. 16, отличающееся тем, что коллимационный блок (305) или отдельные оптические элементы коллимационного блока (305) являются подвижными для изменения коллимации лазерного луча (100) и тем самым для изменения расстояния фокальной точки (340) лазерного луча (100) от оптического блока (2).
18. Способ фокусировки лазерного луча (100) в сопловое отверстие (37) сопла (33) в устройстве (300) жидкоструйной лазерной обработки по любому из пп. 14-17 для ввода лазерного луча (100) в сформированную сопловым отверстием (37) струю (200) жидкости, отличающийся первым этапом, на котором лазерный луч (100) расфокусируют на входе соплового отверстия (37) так, что лазерный свет лазерного луча (100) отражается от области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37) к датчику (303) двумерного изображения, причем датчиком (303) изображения получают изображение области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37), на котором может распознаваться вход соплового отверстия (37).
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что на втором этапе маркируют сопловое отверстие (37) на изображении, полученном датчиком (303) изображения, маркировкой (338), которая может переноситься на другое изображение, полученное датчиком (303) изображения для установления на этом другом изображении положения соплового отверстия (37).
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что маркировку (338) дополняют двумя прямыми линиями (339.1, 339.2), пересекающимися под прямым углом, точка пересечения которых расположена в центре соплового отверстия (37).
21. Способ по любому из пп. 18-20, отличающийся тем, что на дополнительном этапе лазерный луч (100) фокусируют в положении в области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37), и датчиком (303) изображения получают дополнительное изображение области сопла (33) вокруг входа соплового отверстия (37).
22. Способ по пп. 20 и 21, отличающийся тем, что на последующих этапах
а) сначала фокальную точку (340) лазерного луча (100) позиционируют на первой из пересекающихся под прямым углом линий (339.1) и сохраняют применяемые для этого первые параметры позиционирования,
b) затем фокальную точку (340) лазерного луча (100) позиционируют на второй из пересекающихся под прямым углом линий (339.2) и сохраняют применяемые для этого вторые параметры позиционирования,
с) затем фокальную точку (340) лазерного луча (100) позиционируют на основе сохраненных первых и вторых параметров позиционирования на входе соплового отверстия (37).
Наверх