本公開(kāi)總體上涉及一種用于激光材料加工中的振鏡的冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、激光加工系統(tǒng)包括許多光學(xué)元件。在某些激光材料加工應(yīng)用中，所謂的振鏡被成功地用于偏轉(zhuǎn)激光束。振鏡是具有高反射涂層的反射鏡，其經(jīng)由軸連接到檢流計(jì)驅(qū)動(dòng)器，使得反射鏡可以運(yùn)動(dòng)以偏轉(zhuǎn)激光束。

2、使用振鏡的一個(gè)問(wèn)題是它們的熱絕緣。振鏡的溫度的增加可導(dǎo)致對(duì)激光材料加工的產(chǎn)量的限制。

3、已知現(xiàn)有的振鏡由玻璃制成，其中一小部分激光被透射，其未被高反射薄膜涂層反射。此外，已知由具有良好導(dǎo)熱性的材料(例如鋁)制成的振鏡，使得熱梯度變平并且所產(chǎn)生的變形最小化。振鏡也由特殊的輕質(zhì)材料制成、如鈹或碳化硅，以減小其慣性矩。所有這些現(xiàn)有的振鏡的慣性矩都可以通過(guò)背側(cè)上的特殊機(jī)械支撐來(lái)減小。

4、要通過(guò)振鏡耗散的熱量相對(duì)較小。例如，高反射涂層的反射率通常>99.5％，使得在10kw平均激光功率下必須耗散小于50w。

5、振鏡的軸不能被認(rèn)為用于有效冷卻，因?yàn)檫@將僅冷卻反射鏡的小區(qū)域，或者馬達(dá)軸僅在小區(qū)域內(nèi)與反射鏡接觸，并且熱量?jī)H可以在該區(qū)域內(nèi)耗散非常小的程度，并且可能也相當(dāng)局部地耗散。使用空氣冷卻，原則上可以耗散高達(dá)100w的功率，盡管僅僅用空氣流冷卻振鏡的背側(cè)是不夠的。

6、冷卻振鏡的另一個(gè)問(wèn)題產(chǎn)生于：反射鏡運(yùn)動(dòng)，因此用于冷卻反射鏡的裝置必須適應(yīng)反射鏡的運(yùn)動(dòng)。

7、因此，本公開(kāi)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于振鏡的高效冷卻系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)提供了一種用于冷卻反射鏡的系統(tǒng)，包括：可旋轉(zhuǎn)的反射鏡，其安裝在旋轉(zhuǎn)軸上并且具有位于反射表面背后的至少一個(gè)氣體通道，所述至少一個(gè)氣體通道具有入口和至少一個(gè)出口；以及用于氣體的靜態(tài)供給器，其具有出口，所述出口經(jīng)由間隙并且因此非接觸地連接到可旋轉(zhuǎn)的反射鏡的氣體通道的入口以用于供給氣體。

2、在根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，靜態(tài)供給器相對(duì)于反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸軸向地、徑向地或平行于反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸地布置。

3、根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，反射鏡在與反射側(cè)相反的側(cè)部上具有圍繞旋轉(zhuǎn)軸的柱形凸起，所述柱形凸起具有入口通道，供給器的對(duì)應(yīng)的柱形凹部圍繞所述柱形凸起布置，所述柱形凹部具有出口通道。

4、此外，根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)的供給器可以具有位于與供給器的柱形凹部相反的側(cè)部上的軟管連接器。

5、在根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，反射鏡的入口可以橫向于旋轉(zhuǎn)軸布置。

6、進(jìn)一步提供的是，反射鏡由輕質(zhì)材料制成，所述輕質(zhì)材料包括鈹、鋁、碳化硅。

7、此外，根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)的反射鏡可以在朝向反射側(cè)的后側(cè)上具有支撐結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)出口布置在所述支撐結(jié)構(gòu)中。

8、根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)出口設(shè)置在反射鏡表面的側(cè)向上。

9、在根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)中，反射鏡的柱形凸起與供給器的柱形凹部之間的距離可以小于1mm。還提供了一個(gè)實(shí)施例，其中，所述距離小于0.1mm。

10、在根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中，供給器可以靜態(tài)地布置，并且反射鏡可以在供給器的柱形凹部?jī)?nèi)旋轉(zhuǎn)。

11、本公開(kāi)的另一方面涉及一種冷卻反射鏡的方法，包括以下步驟：

12、a.在可旋轉(zhuǎn)的反射鏡上布置用于氣體的靜態(tài)供給器，其中，至少一個(gè)氣體通道布置在反射鏡的反射表面背后，并且所述氣體通道具有入口，所述入口經(jīng)由間隙并且因此非接觸地連接到可旋轉(zhuǎn)的反射鏡的氣體通道的入口以用于供給氣體；

13、b.經(jīng)由所述供給器將氣體引入所述反射鏡的至少一個(gè)氣體通道中；以及

14、c.經(jīng)由所述反射鏡的至少一個(gè)氣體通道的至少一個(gè)出口排出氣體。

15、根據(jù)本公開(kāi)的方法還可以包括在氣體的引入和排出期間旋轉(zhuǎn)反射鏡的步驟。

16、此外，在根據(jù)本公開(kāi)的方法中，空氣可以用作氣體，其可以處于室溫下。

17、在根據(jù)本公開(kāi)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，氣體可以從反射鏡側(cè)向地排出。

18、本公開(kāi)的另一方面涉及一種使用用于冷卻激光加工頭中的振鏡的系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

19、在激光加工頭的激光束的路徑中布置可旋轉(zhuǎn)的反射鏡，其附接到旋轉(zhuǎn)軸，并且具有位于反射表面背后的至少一個(gè)氣體通道，所述至少一個(gè)氣體通道具有入口和至少一個(gè)出口；以及

20、布置用于氣體的靜態(tài)供給器，其具有出口，所述出口經(jīng)由間隙并且因此非接觸地連接到可旋轉(zhuǎn)的反射鏡的氣體通道的入口以用于在激光加工頭中供給氣體。

21、本公開(kāi)的其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下詳細(xì)描述中顯而易見(jiàn)，以下詳細(xì)描述簡(jiǎn)單地闡述了優(yōu)選實(shí)施例和實(shí)施方式。在不脫離本公開(kāi)的教導(dǎo)和范圍的情況下，本公開(kāi)還可以在其它的和不同的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)，并且其各種細(xì)節(jié)可以在各種明顯的方面進(jìn)行修改。因此，附圖和描述被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。本公開(kāi)的附加目的和優(yōu)點(diǎn)部分地在以下描述中闡述，并且部分地將從描述中變得顯而易見(jiàn)，或者可以從本公開(kāi)的實(shí)施例中推斷出。

技術(shù)特征：

1.一種用于冷卻反射鏡的系統(tǒng)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述靜態(tài)供給器相對(duì)于反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸軸向地、徑向地或平行于所述反射鏡的旋轉(zhuǎn)軸地布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反射鏡在與反射側(cè)相反的側(cè)部上具有圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸的柱形凸起，所述柱形凸起具有入口通道，所述供給器的對(duì)應(yīng)的柱形凹部圍繞所述柱形凸起布置，所述柱形凹部具有出口通道。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述供給器包括位于與所述供給器的柱形凹部相反的側(cè)部上的軟管連接器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反射鏡的入口橫向于所述旋轉(zhuǎn)軸布置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反射鏡由輕質(zhì)材料制成，所述輕質(zhì)材料包括鈹、鋁、碳化硅。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述反射鏡在朝向反射側(cè)的背側(cè)上具有支撐結(jié)構(gòu)，所述至少一個(gè)出口設(shè)置在所述支撐結(jié)構(gòu)中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)出口設(shè)置在反射鏡表面的側(cè)向上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述反射鏡的柱形凸起與所述供給器的柱形凹部之間的距離小于1mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述距離小于0.1mm。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述供給器是靜態(tài)的，并且所述反射鏡在所述供給器的柱形凹部?jī)?nèi)旋轉(zhuǎn)。

12.一種冷卻反射鏡的方法，包括以下步驟：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述反射鏡在氣體的引入和排出期間旋轉(zhuǎn)。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述氣體是空氣。

15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述氣體處于室溫下。

16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述氣體從所述反射鏡側(cè)向地排出。

17.一種使用用于冷卻激光加工頭中的振鏡的系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)提供了一種用于冷卻反射鏡的系統(tǒng)，包括：可旋轉(zhuǎn)的反射鏡，其安裝在旋轉(zhuǎn)軸上并且具有位于反射表面背后的至少一個(gè)氣體通道，所述至少一個(gè)氣體通道具有入口和至少一個(gè)出口；以及用于氣體的靜態(tài)供給器，其具有出口，所述出口經(jīng)由間隙并且因此非接觸地連接到可旋轉(zhuǎn)的反射鏡的氣體通道的入口以用于供給氣體。此外，公開(kāi)了一種用于冷卻反射鏡的方法，以及所述系統(tǒng)在激光加工頭中的使用。

技術(shù)研發(fā)人員：J·約恩克斯,A·海因里西,P·屈爾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：II-VI特拉華有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26