專利名稱：加工頭、激光加工工具、接收方法、測(cè)量頭、測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求項(xiàng)的導(dǎo)言的加工頭、包含所述加工頭的激光加工 工具、接收方法、測(cè)量頭和測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
激光加工工具用于不同目的。一方面，其可用于表面加工；另一方面，其還可 用于大型工件的加工。在進(jìn)行工件精加工的情況下，有可能通過(guò)激光束有意地在個(gè)別層 上行進(jìn)來(lái)產(chǎn)生精確界定的裸片。然而，也可以使用激光束來(lái)切割和/或鉆孔和/或焊接 組件。不同類型的用法需要不同的激光加工頭。一方面，其光學(xué)特征可能不同，例如 具有不同的光學(xué)模塊，這些光學(xué)模塊使通過(guò)加工頭的激光具有不同的光學(xué)影響和評(píng)估。 激光加工還包含略有些復(fù)雜的傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)能夠(例如)接收和評(píng)估所發(fā) 射的激光，而且還任選地接收和評(píng)估所反射的激光(由所述過(guò)程發(fā)射的光)。此外，光學(xué) 和其它傳感器可以提供于加工頭中。加工頭還可包括光學(xué)致動(dòng)器技術(shù)，例如用于改變激 光束的聚焦條件(任選地也在操作期間進(jìn)行)的可調(diào)聚焦裝置。還可提供光束導(dǎo)引器， 用于以所需方式導(dǎo)引激光束穿過(guò)工件表面。此外，激光加工工具的加工頭還可具有流體導(dǎo)引器。特定的氣體可(例如)經(jīng) 由加工頭導(dǎo)引到當(dāng)前的加工位點(diǎn)，所述氣體例如為鈍化氣體，例如氮?dú)饣蚨栊詺怏w；或 者反應(yīng)性氣體，例如氧氣，等等。當(dāng)更換加工頭時(shí)，此操作是以下述方式執(zhí)行手動(dòng)移除不再需要的加工頭，并 將新近需要的加工頭同樣手動(dòng)連接到激光加工工具的系統(tǒng)的剩余部分。為此，特定地 說(shuō)，需建立機(jī)械連接，但還需建立光學(xué)連接、電連接以及(任選地)流體連接。圖1示意性展示可以應(yīng)用的激光加工工具1。參考標(biāo)號(hào)2大體上表示外殼，所述 外殼包含機(jī)械剛性機(jī)架2a以及(任選地)可封閉加工空間2c的門2b。3以及3a、3b和 3c分別表示工具臂的組件。4(4a、4b、4c)示意性代表允許工件9與加工頭10之間的相 對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)軸桿。所述軸桿是驅(qū)動(dòng)軸桿，且可包含多個(gè)平移軸桿和多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸桿。一 些軸桿還可以雙軸桿的形式提供?；蛘?，可將移動(dòng)軸桿提供于工件臺(tái)與機(jī)架2a之間或機(jī) 架2a與加工頭10之間。一個(gè)或一個(gè)以上軸桿可以雙軸桿形式存在。5表示在所述臂上的連接器，加工頭10可連接到所述連接器。如前文所提到 的，所述連接器包含用于建立機(jī)械連接以及(任選地)電連接、光學(xué)連接和流體連接的必 要構(gòu)件。6大體上表示供應(yīng)構(gòu)件，其向機(jī)器提供電能和控制信號(hào)以及激光，并任選地提供 所需的氣體。6a是指用于發(fā)送和接收信號(hào)的控制器。6b是指用于產(chǎn)生激光或?qū)⒓す廪D(zhuǎn) 送到加工頭10的激光單元。6c是指流體源，例如加壓空氣源或另一氣體(惰性氣體、氮 氣、氧氣等)源。這些參數(shù)(電能、電信號(hào)、激光、流體)都是從供應(yīng)單元6經(jīng)由示意 性展示的導(dǎo)管8通過(guò)連接器5供應(yīng)到激光頭10，使得以適合的方式提供給激光頭10。此外，所述機(jī)器包括普通傳感器和致動(dòng)器技術(shù)以及用于控制和操作所述機(jī)器的控制組件。特定地說(shuō)，可在個(gè)別軸桿處提供位置傳感器。所述個(gè)別軸桿可被自動(dòng)驅(qū)動(dòng)、 電驅(qū)動(dòng)或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。所述控制器可具有較為復(fù)雜的計(jì)算器，用于進(jìn)行復(fù)雜的控制任務(wù)。迄今為止，當(dāng)置換加工頭時(shí)，都是通過(guò)對(duì)應(yīng)的處理動(dòng)作手動(dòng)進(jìn)行機(jī)械連接。隨 后，同樣用手單獨(dú)建立電連接和氣動(dòng)連接。激光連接可以與機(jī)械連接同時(shí)進(jìn)行，因?yàn)闄C(jī) 械連接常常也同時(shí)建立激光連接，尤其是在所需且必要的對(duì)準(zhǔn)中。先前方法的缺點(diǎn)在于，加工頭的置換相當(dāng)麻煩而且耗時(shí)。特別是在加工操作會(huì) 耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的情況下，可能有必要維持原本將僅出于更換加工頭的目的而不需要的人 員。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加工頭和一種激光加工工具，其使得能夠簡(jiǎn)單地更 換加工頭。通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求項(xiàng)的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。附屬權(quán)利要求項(xiàng)涉及本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的加工頭包含用于將加工頭連接到激光加工工具的機(jī)械連接器，以 及光路徑連接器和/或電連接器和/或流體連接器。所提供的連接器經(jīng)調(diào)適以使得通過(guò) 使用這些連接器，可經(jīng)由加工頭整體與激光加工工具之間的一個(gè)或一個(gè)以上共同的相對(duì) 移動(dòng)進(jìn)行必要的連接，即，特定地說(shuō)，具有所需的或必要的剛度的機(jī)械連接，以及與所 提供的其它連接器對(duì)應(yīng)的光路徑連接和/或電連接和/或流體連接。用于建立所有這些連接的相對(duì)移動(dòng)是頭組件的共同移動(dòng)。因此，沒(méi)有必要單獨(dú) 操作所述頭的個(gè)別組件。也不必分別通過(guò)激光加工工具和對(duì)其進(jìn)行連接的其組件來(lái)執(zhí)行 任何其它操作。所述連接是經(jīng)由所述頭組件相對(duì)于對(duì)其進(jìn)行連接的加工工具的組件的共 同的相對(duì)移動(dòng)來(lái)進(jìn)行。所述相對(duì)移動(dòng)可包含平移移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。因此，加工頭的連接器具有特定的設(shè)計(jì)和對(duì)準(zhǔn)。加工工具具有以完全相反的匹 配方式來(lái)設(shè)計(jì)和對(duì)準(zhǔn)的連接器。加工頭的更換可以下列方式自動(dòng)發(fā)生使加工臂接近加工工具的儲(chǔ)存箱7，以 便任選地首先存放不再需要的加工頭10，且接下來(lái)當(dāng)已經(jīng)到達(dá)儲(chǔ)存箱中的存放位置時(shí)， 執(zhí)行拆卸(且事先可能解鎖)所必要的相對(duì)移動(dòng)。隨后，可使新的加工頭接近儲(chǔ)存箱7 中的另一位置。通過(guò)執(zhí)行必要的相對(duì)移動(dòng)來(lái)進(jìn)行與其的連接。接下來(lái)，可從儲(chǔ)存箱7移 除加工頭10，并將其用于進(jìn)一步加工。因此，本發(fā)明的方面是具有特定的連接器設(shè)計(jì)的上文描述的加工頭10、具有與 加工頭10完全相反的機(jī)器連接器5設(shè)計(jì)的激光加工工具1、由加工頭和加工工具構(gòu)成的整 體系統(tǒng)以及加工頭更換方法。連接器設(shè)計(jì)可看作是接口。在機(jī)器與頭處的匹配的加工連 接器構(gòu)成此在機(jī)器與頭之間的接口。


下文參看圖式描述本發(fā)明的個(gè)別實(shí)施例，其中圖1示意性展示激光加工工具，圖2示意性展示加工頭，
圖3A-D示意性展示加工頭儲(chǔ)存箱，圖4展示加工頭，及圖5展示測(cè)量系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式在所述描述中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的組件。預(yù)期本發(fā)明的特征可相互組 合，即使此組合并未明確提到，但只要所述組合不會(huì)因技術(shù)原因而不可能實(shí)行。圖2展示加工頭10。11可同時(shí)分別表示加工頭的縱軸以及激光束和激光束的光 束路徑。12是指光學(xué)單元，其特別包含可任選地例如用電致動(dòng)的聚焦單元12a，可能包含 任選的光束分光器12b和光學(xué)傳感器12c。在此情況下，也可提供光束導(dǎo)引器(未圖示) 用于實(shí)現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)。13是指用于控制并且還任選地測(cè)量流體流量的流體控制器。14a和14b表示機(jī)械連接器，其在此處被繪制成蘑菇形的銷釘，但當(dāng)然其也可呈 不同形式，例如呈凹槽形式。所述機(jī)械連接器提供機(jī)械牢固的剛性機(jī)械連接，其被限定 于其在加工頭10與激光加工工具1的組件(特定地說(shuō)，圖1的機(jī)器連接器5)之間的位置 中。15表示光路徑連接器，其可基本上是允許激光通過(guò)的開(kāi)口。此外，還可以提供 可使輻射透過(guò)的窗口 18c，其實(shí)質(zhì)上用于保護(hù)所述頭的內(nèi)部以防滲入污染物。16表示電連接器。其可具有許多個(gè)別觸點(diǎn)。電能(供電電壓、供電電流)可經(jīng) 由所述觸點(diǎn)來(lái)引導(dǎo)，且驅(qū)動(dòng)信號(hào)也可被引導(dǎo)到所述頭內(nèi)部的相應(yīng)組件，且可從所述頭中 的傳感器返回測(cè)量結(jié)果和其它信號(hào)。電連接器16可以是具有所需數(shù)目的觸點(diǎn)的連接器。 此數(shù)目可能相當(dāng)大。光學(xué)系統(tǒng)12可包含與電連接器16的電連接，以便接收所需的信號(hào) 并輸出可能獲得的信號(hào)。17表示一個(gè)或一個(gè)以上流體連接器。這些流體連接器可以是流體循環(huán)的前進(jìn)的 通路和返回的通路。然而，也有可能在所述前進(jìn)的通路上導(dǎo)引多種不同的流體，所述通 路的出口將以適合的方式提供。所述出口可例如通過(guò)朝向工件的噴嘴出現(xiàn)。所述流體可 受流體控制器13控制。流體控制器13可具有與電連接器16的電連接，以便接收所需的 信號(hào)并輸出可能獲得的信號(hào)。18大體上表示加工頭的外殼。其可為大致上封閉的。例如，18a是大致呈圓柱 形的套筒，其包圍所述頭的所述組件。18b是定位于激光束出口 18d的對(duì)側(cè)朝向工件的頂 板。出口 18d又可由可使激光透過(guò)的窗口封閉。頂板18b和/或所述頭10的另一組件 可支撐并固持所述連接器14到17。頂板可基本上分別垂直于所述頭的軸11和激光束路 徑定位。連接器14到17中的個(gè)別連接器可能需要特定的操作方向。對(duì)于機(jī)械連接器 14a、14b，操作方向是由虛線軸19a指示。對(duì)于電連接器16，操作方向是由軸19b指示。 對(duì)于氣動(dòng)連接器17，操作方向是由軸19c指示。對(duì)應(yīng)于用于建立相應(yīng)連接的移動(dòng)的這些 軸19a、19b和19c可為平行平移移動(dòng)(如圖所示)，并且可平行于所述頭的軸11，如圖2 所示。圖中未展示將與其建立連接的激光加工工具的組件的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，S卩，未展示有 關(guān)機(jī)器連接器5的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)。機(jī)器連接器5實(shí)質(zhì)上經(jīng)設(shè)計(jì)成與加工頭的連接器的設(shè)計(jì)完全相反。此外，還可提供鎖定裝置，其在建立了剛性機(jī)械連接后將所連接的組件(加工 頭、激光加工工具的組件)彼此鎖定，使得連接不會(huì)例如因振動(dòng)而自行解鎖。因此，在 斷開(kāi)連接之前，必須松開(kāi)鎖定。所述鎖定可具有可移動(dòng)元件。這些元件可以是彈性偏置 的和/或電或氣動(dòng)可操作的。鎖定裝置(且特定地說(shuō)，其可移動(dòng)元件)可提供于所述機(jī) 器上，尤其是在機(jī)器連接器5處。然而，其也可以提供于加工頭上。與前文所描述的內(nèi)容對(duì)比，用于經(jīng)由本發(fā)明設(shè)計(jì)的連接器建立連接的相對(duì)移動(dòng) 也可具有旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和/或平移與旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的組合。如果提供多種移動(dòng)，則這些移動(dòng)中的 一者可用于使連接器彼此機(jī)械接近，而其它移動(dòng)則用于經(jīng)由所涉及的連接器實(shí)際上建立 連接(機(jī)械、電、光、流體連接)。相對(duì)移動(dòng)以及可能的先前起動(dòng)的移動(dòng)可通過(guò)控制機(jī)器控制器由所述機(jī)器通過(guò)使 用其軸桿4中的一者或一者以上來(lái)自動(dòng)執(zhí)行。于是，加工頭10的接收、存放和更換可以 是用于加工工件的主要加工程序的一部分。在簡(jiǎn)單的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的加工頭10可僅裝備有機(jī)械連接器14和光路徑 連接器15。隨后，將經(jīng)由加工頭沿軸11 (特定地說(shuō)，朝向工件9)導(dǎo)引激光束，在所述工 件9處所述光束將執(zhí)行所需的加工。連接的建立和斷開(kāi)可經(jīng)由所有頭組件的一致的共同 相對(duì)移動(dòng)來(lái)進(jìn)行，如所描述。如前文所提到的，建立光學(xué)連接可能相對(duì)較容易，只需要 對(duì)準(zhǔn)所述頭即可。這可以在建立機(jī)械連接時(shí)發(fā)生。另外，激光束的光路徑連接實(shí)質(zhì)上具 有通道15以及(任選地)窗口 18c，所述窗口 18c可定位于在機(jī)器連接器的一側(cè)上的對(duì)應(yīng) 開(kāi)口和窗口的對(duì)側(cè)。在較為復(fù)雜的實(shí)施例中，除機(jī)械連接器14和光路徑連接器15以外，還可提供電 連接器16。經(jīng)由電連接器16進(jìn)行的連接是與機(jī)械連接同時(shí)并且特別借助于相同移動(dòng)(在 圖2中沿所示軸19a和19b)建立。連接器16在激光加工工具的組件的一側(cè)上找到完全 相反的連接器，所述連接器16通過(guò)連接相對(duì)移動(dòng)而被推入所述連接器中以便因此建立電 連接。所述電連接可以是用于傳輸能量和/或傳輸信號(hào)的連接。信號(hào)可傳送到加工頭中 的組件(驅(qū)動(dòng)信號(hào))，或者可從加工頭中的組件傳送到連接器16 (測(cè)量信號(hào))。可以傳輸 用于驅(qū)動(dòng)光束聚焦單元12a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、光學(xué)傳感器12c的傳感器信號(hào)以及來(lái)自流體控制 器13的驅(qū)動(dòng)和測(cè)量信號(hào)。也可傳輸其它驅(qū)動(dòng)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)(未圖示)。在另一實(shí)施例中，頭可僅具有機(jī)械連接器和電連接器。這可以例如是測(cè)量頭， 其在工件上機(jī)械地行進(jìn)，以便獲得所述工件的尺寸和測(cè)量結(jié)果。測(cè)量頭可以觸覺(jué)(掃描 頭)或電容或感應(yīng)或光學(xué)方式來(lái)工作。于是，可省略光路徑連接器和流體連接器，或者 所述設(shè)計(jì)使得提供于所述機(jī)器上的用于建立經(jīng)由機(jī)械連接器14的機(jī)械連接和經(jīng)由電連接 器16的電連接的連接器互不干涉。在另一實(shí)施例中，可提供圖2中所示的所有連接器(機(jī)械、光學(xué)、電和流體連接 器)。然而，如果不需要，則也可任選地省略電連接器16。就加工頭使用激光來(lái)說(shuō)，其可以是鉆頭或切割頭或焊接頭。在目前的情況下， 通過(guò)移動(dòng)頭10整體來(lái)使工件上當(dāng)前所需的相應(yīng)加工位點(diǎn)接近此處。激光可在固定界定的 光路徑上移動(dòng)通過(guò)所述頭。然而，加工頭也可以是掃描頭，并具有掃描單元，其例如呈 相對(duì)于彼此以一定角度定位的一個(gè)或一個(gè)以上可驅(qū)動(dòng)且可調(diào)整的旋轉(zhuǎn)鏡的形狀。因此，可以改變所述頭中的光路徑，以使得可通過(guò)掃描單元執(zhí)行對(duì)工件9上的相應(yīng)當(dāng)前所需的 加工位點(diǎn)的接近，使得所述頭作為整體可以是固定不動(dòng)的。掃描單元可使光束一維或二 維地偏轉(zhuǎn)。其可為快速的且在不到100毫秒或不到10毫秒內(nèi)在工件上沿軌跡行進(jìn)。可 根據(jù)來(lái)自電連接器16的信號(hào)執(zhí)行控制?？稍谒鲱^10中提供自動(dòng)控制。掃描信號(hào)也可 送回到電連接器16。在另一實(shí)施例中，除機(jī)械連接器14以外，加工頭可只具有流體連接器17。如圖 4中所示，測(cè)量頭40可經(jīng)構(gòu)建以(例如)用于測(cè)量目的。測(cè)量頭接著可具有經(jīng)界定的流 體出口，所述流體出口可按壓到工件9上。因此，有可能產(chǎn)生通過(guò)工件9中所產(chǎn)生的開(kāi) 口的流體流動(dòng)，所述流動(dòng)可根據(jù)壓力和/或流量進(jìn)行測(cè)量，以便測(cè)量(例如)所形成的孔 的橫截面。通常，孔可能太窄而不能經(jīng)由(例如)測(cè)量掃描儀來(lái)掃描。通過(guò)使用強(qiáng)迫通 過(guò)的流體進(jìn)行的流量測(cè)量接著將允許得出有關(guān)通過(guò)能力的結(jié)論，并任選地得出有關(guān)所形 成的孔的直徑的結(jié)論。在本實(shí)施例中，朝向工件的流體出口可具有孔口 46，所述孔口 46包含圓周彈性 密封部件45，特定地說(shuō)，在出口開(kāi)口周圍的彈性圈，以便通過(guò)將流體出口開(kāi)口選擇性地 按壓到工件表面上來(lái)形成與在工件9中所制造的通道的氣密性連接?？卓?46和密封部件 45可特別地針對(duì)工件而形成，并適合于工件表面，即，其可能不是平面的。其可以相當(dāng) 小，并且只覆蓋一個(gè)孔。然而，其也可以較大，而且覆蓋數(shù)個(gè)孔?？卓诳稍谒鲱^40處 由口承44形成。其可在接口 47處自動(dòng)轉(zhuǎn)換。接著，具有呈不同形狀的孔口開(kāi)口的多個(gè) 口承可提供于儲(chǔ)存箱中，如對(duì)于個(gè)別開(kāi)口或小區(qū)域，由46a和對(duì)應(yīng)密封45a示意性展示， 對(duì)于由開(kāi)口構(gòu)成的曲線，由46b和對(duì)應(yīng)密封45b示意性展示，或?qū)τ谟砷_(kāi)口覆蓋的較大區(qū) 域，由46c和對(duì)應(yīng)密封45c示意性展示。操作可通過(guò)使用負(fù)壓代替高壓來(lái)進(jìn)行。此方面被視為本發(fā)明的獨(dú)立方面。其可與如上文描述的頭連接器設(shè)計(jì)一起使 用，但也可獨(dú)立于其來(lái)使用。因此，對(duì)應(yīng)的加工頭將表示測(cè)量頭，其也可以常規(guī)方式連 接到加工系統(tǒng)(例如，機(jī)械連接和流體連接的手動(dòng)制造)。此處，可以進(jìn)行流體壓力和 /或流體流量的測(cè)量。這些測(cè)量可以在加工頭10的外部執(zhí)行，因?yàn)槠浣?jīng)由離開(kāi)加工頭的 導(dǎo)管8而為人所知。接著，流動(dòng)阻力可被評(píng)估為壓力與流量的商(類似于歐姆定律(R = U/I))。所得值允許得出有關(guān)先前制造的孔的通過(guò)能力和直徑或最小橫截面積的結(jié)論。 任選地，可進(jìn)行精加工，或者可針對(duì)進(jìn)一步過(guò)程改變工藝參數(shù)。在一定范圍內(nèi)，在本實(shí) 施例中有可能也在加工頭內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，例如流量測(cè)量和/或壓力測(cè)量。然后，在加工頭 中將產(chǎn)生電信號(hào)，這些電信號(hào)必須經(jīng)由將在此情況下提供的電連接器來(lái)驅(qū)散。如前文所 提到的，用于測(cè)量目的的流體使用的所述特征可獨(dú)立于加工頭的連接器的所述設(shè)計(jì)來(lái)使 用，但也可以與這些設(shè)計(jì)一起使用。所述流體可以是加壓空氣。然而，上述測(cè)量頭也可以與所述加工頭單元(光路徑、電連接器)組合。流體 出口可鄰近于激光出口。其也可以具有共同的出口，例如當(dāng)頭外殼作為整體被用作流體 導(dǎo)管時(shí)，或者當(dāng)激光通過(guò)窗口進(jìn)入流體通道中且接著傳到流體通道外部時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的激光加工工具1具有用于加工頭10的機(jī)器連接器5，其被設(shè)計(jì)成以 完全相反的方式配合加工頭10本身的連接器14到17。其包括因而需要的連接器。只要 機(jī)器上的臂組件可能不發(fā)生改變或不需要發(fā)生改變，機(jī)器連接器5就可因而具有所有完 全相反的個(gè)別連接器(機(jī)械、激光、電、流體連接器)，所述連接器根據(jù)需要而由分別安裝的加工頭所使用或保持敞開(kāi)，如參考上文進(jìn)一步描述的加工頭的實(shí)施例所示。如圖1中示意性展示，激光加工工具1可具有用于多個(gè)加工頭和測(cè)量頭10a、10b 的儲(chǔ)存箱7。儲(chǔ)存箱7可位于加工工具1的內(nèi)部2c中。如圖3A所示，其可容納多個(gè)支 承位置31a到31f，這些支承位置分別能夠接收加工頭10。儲(chǔ)存箱7可以一定方式接近 激光加工工具的臂以致其能夠?yàn)樗霰鬯咏?，所述臂隨后也能夠執(zhí)行建立連接所必要 的相對(duì)移動(dòng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)建立或斷開(kāi)加工頭10與機(jī)器連接器5之間的連接時(shí)， 加工頭10保持不動(dòng)，而機(jī)器連接器沿或圍繞其軸桿4中的一者移動(dòng)。然而，這也可以相 反，或者兩個(gè)元件都可移動(dòng)。在如所展示的實(shí)施例中，加工頭是彼此緊挨著排列于儲(chǔ)存箱中。然而，所述排 列也可以是垂直的。如圖3B中所示，儲(chǔ)存箱可包括儲(chǔ)存箱框架33和抽屜插件32，所述 抽屜插件32可收縮到儲(chǔ)存箱框架中或從儲(chǔ)存箱框架中伸出。驅(qū)動(dòng)可以是電或氣動(dòng)的。抽 屜插件32載有用于各種加工頭10的實(shí)際容納位置31a到31f。當(dāng)更換頭時(shí)，抽屜32伸 出(如圖3B所示)，否則其收縮。此外，還可提供擋板34a_f，其覆蓋或封閉個(gè)別加工頭10 (且特定地說(shuō)，其連接 部分)，使得其不會(huì)被污染。在當(dāng)前不需要或不操作儲(chǔ)存箱時(shí)，擋板34可定位于加工頭 的連接部分的上方。如圖3B中所示，當(dāng)欲更換加工頭時(shí)，擋板可被打開(kāi)或彈開(kāi)。擋板 可為可獨(dú)立或共同操作的。擋板和抽屜可通過(guò)控制普通的機(jī)械控制器來(lái)被自動(dòng)操作。此外，根據(jù)圖3C，可以提供防護(hù)罩35，其包圍儲(chǔ)存箱并具有開(kāi)口 36，可例如通 過(guò)使抽屜32穿過(guò)開(kāi)口 36伸出來(lái)使加工頭10穿過(guò)所述開(kāi)口 36，如圖3C所示。防護(hù)罩35 的開(kāi)口 36又可具有另一擋板37，其在不需要儲(chǔ)存箱7時(shí)封閉開(kāi)口 36 (圖3D)。擋板37 可例如通過(guò)伸出抽屜32而機(jī)械合作，或者其可獨(dú)立控制。防護(hù)罩35可完全包封儲(chǔ)存箱 7,使得在工件的激光加工期間可能產(chǎn)生的污染物和工藝材料不會(huì)到達(dá)加工頭。其它流體測(cè)量方法可經(jīng)設(shè)計(jì)如下在加工頭可接近的所述機(jī)器的一部分中，將樣品工件(例如，具有所定義厚度 的板)以固定夾持的方式保持在適合位置。在樣品工件中借助于加工頭制造一個(gè)或一個(gè) 以上開(kāi)口(通孔)。如上文所述，利用流體定性地檢查所述開(kāi)口的通過(guò)能力，且還任選地 定量地檢查其橫截面。依據(jù)檢查的結(jié)果而定，加工程序可能受到影響。例如，可以調(diào)整 或改變工藝參數(shù)(例如，激光性能、位置控制)，或者可能需要手動(dòng)干預(yù)。對(duì)樣品工件的 工作和測(cè)量可以在所述工作開(kāi)始之前在實(shí)際工件上進(jìn)行，或者隨其一起進(jìn)行?？梢酝ㄟ^(guò)使用如上文所述的測(cè)量頭或者通過(guò)使用如上文所述那樣工作(流量測(cè) 量、壓力測(cè)量、任選進(jìn)行的商形成、評(píng)估)但固定地提供于樣品工件上的自身固定的流 體測(cè)量單元來(lái)執(zhí)行上述檢查。例如，可以將樣品工件夾持在加壓空氣出口的前面。最后，也可能將處于夾持狀態(tài)的具備通孔的工件直接連接到加壓流體源(例 如，加壓空氣源)，隨后在工件中產(chǎn)生通孔，且一次或數(shù)次跟蹤且特別是評(píng)估所得的流體 參數(shù)。一些渦輪葉片具有(例如)內(nèi)部較大的通道，所述通道具有精細(xì)分支的通道以用 于冷卻朝向葉片表面的流體。所述大通道可由空氣加壓。當(dāng)不久以后借助激光鉆孔制造 所述分支通道時(shí)，有可能追蹤和評(píng)估或檢查壓力和流量。依據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果而定，操作程序 可能如上文所述那樣受到影響。如果可接近工件的加工表面的后側(cè)而不是通道，那么可 以類似方式進(jìn)行加工。
為了說(shuō)明這點(diǎn)，圖5展示工件固持器50的實(shí)施例，所述工件固持器50可例如經(jīng) 由卡爪51穩(wěn)固地夾持工件9。工件固持器50可直接為機(jī)器的工件臺(tái)或?yàn)榭蓨A到工件臺(tái) 的中間件。工件固持器50具有流體供應(yīng)52a和彈性密封部件53。52b代表流體導(dǎo)管， 54a和54b代表(例如)用于流體壓力和流體流量的傳感器。55表示流體源(高壓或負(fù) 壓)。10代表激光鉆頭，其制造(例如)從頂部到底部的孔9b，這些孔與處于中央的通 道9a連通。在流體源處具有恒定條件的情況下，流體流量將增加，且對(duì)于每一附加的孔 9b，流體流量將減小。可將這些值和/或?qū)С龅闹?例如，商)與目標(biāo)值相比較。必要 時(shí)，可以影響或修改或停止所述過(guò)程。包括加壓空氣供應(yīng)的工件固持器被認(rèn)為是本發(fā)明 的獨(dú)立部分。
權(quán)利要求
1.一種激光加工工具(1)的加工頭(10)，其包含用于將所述加工頭連接到所述激光 加工工具的組件(5)的機(jī)械連接器(14)，且包含以下其它連接器中的一者或一者以上光路徑連接器(15)， 電連接器(16)， 流體連接器(17)， 特征在于所述所提供的連接器經(jīng)設(shè)計(jì)以使得可經(jīng)由所述加工頭(10)與所述激光加工工具的所 述組件(5)之間的一個(gè)或一個(gè)以上共同的相對(duì)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)與在所述激光加工工具的所述 組件上的對(duì)應(yīng)連接器的機(jī)械剛性連接以及光和/或流體和/或電導(dǎo)管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工頭，其由以下部件中的一者或一者以上表征 激光束光學(xué)器件(12a)，激光束導(dǎo)引器， 激光束出口(18d)， 一個(gè)或一個(gè)以上傳感器(12c)， 一個(gè)或一個(gè)以上流體導(dǎo)引器(13)， 一個(gè)或一個(gè)以上流體出口。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或一個(gè)以上權(quán)利要求所述的加工頭，特征在于其具有縱 軸(11)，且所述相對(duì)移動(dòng)包含平行于所述縱軸的線性移動(dòng)和/或圍繞所述縱軸的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或一個(gè)以上權(quán)利要求所述的加工頭，特征在于其包含用 于導(dǎo)引測(cè)量流體的流體導(dǎo)弓I器。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或一個(gè)以上權(quán)利要求所述的加工頭，特征在于所述連接 器對(duì)于其操作具有平行和/或同軸的移動(dòng)方向(19a-c)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中一個(gè)或一個(gè)以上權(quán)利要求所述的加工頭，其由支撐所述連接 器(14-17)中的一者或一者以上的頂板(18b)表征。
7.—種激光加工工具，其包含機(jī)架(2a)、工作臂(3)、工具臺(tái)、多個(gè)平移和/或旋轉(zhuǎn) 軸桿⑷以及在所述工作臂⑶上的用于連接加工頭(10)的機(jī)器連接器(5)，特征在于所述用于連接加工頭(10)的機(jī)器連接器(5)是根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)或一個(gè)以 上權(quán)利要求來(lái)設(shè)計(jì)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加工工具，其由用于將一個(gè)或一個(gè)以上加工頭(10)保持在 適合位置的儲(chǔ)存箱(7)表征，所述儲(chǔ)存箱(7)可借助所述工作臂(3)自動(dòng)起動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的加工工具，其由防護(hù)罩(35)表征，所述防護(hù)罩(35)包括在 所述儲(chǔ)存箱⑵周圍的開(kāi)口(36)。
10.一種用于適應(yīng)激光加工工具的加工頭的方法，所述加工頭包含用于將所述加工頭 連接到所述激光加工工具的機(jī)器連接器(5)的機(jī)械連接器(14)，且另外包含光路徑連接 器(15)和/或電連接器(16)和/或流體連接器(17)，由以下步驟表征借助所述機(jī)器連接器(5)到達(dá)加工頭的存儲(chǔ)位置，及進(jìn)行所述機(jī)器連接器(5)與所述加工頭(10)之間的一個(gè)或一個(gè)以上相對(duì)移動(dòng)以建立 機(jī)械連接和其它連接。
11.一種工具機(jī)(1)的測(cè)量頭(10)，其包含用于將所述測(cè)量頭連接到所述工具機(jī)的組 件(5)的機(jī)械連接器(14)以及用于將所述加工頭連接到流體源的流體連接器(17)，由以下各項(xiàng)表征流體出口(45、46)，其可按壓到工件上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的測(cè)量頭，其由流體壓力測(cè)量裝置(43)和/或流體流量測(cè) 量裝置(42)表征。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的測(cè)量頭，特征在于所述流體出口包含密封部件 (45)，特別是在出口開(kāi)口周圍的用于建立與工件表面的氣密性連接的彈性圈。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中一個(gè)或一個(gè)以上權(quán)利要求所述的測(cè)量頭，特征在于其經(jīng) 設(shè)計(jì)為根據(jù)權(quán)利要求1至6中一個(gè)或一個(gè)以上權(quán)利要求所述的加工頭。
15.一種用于測(cè)量在工件中產(chǎn)生的開(kāi)口的測(cè)量方法，由以下步驟表征實(shí)現(xiàn)通過(guò)所述開(kāi)口的流體流動(dòng)，測(cè)量流體流量和/或流體壓力，且評(píng)估測(cè)量結(jié)果。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，特征在于在加壓樣品工件中加工所述開(kāi)口，且可根 據(jù)所述評(píng)估結(jié)果來(lái)影響對(duì)實(shí)際工件的加工。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，特征在于將加壓流體施加到所述實(shí)際工件，且依據(jù) 加工進(jìn)展而獲得并評(píng)估一個(gè)或一個(gè)以上流體參數(shù)，并且可根據(jù)所述評(píng)估結(jié)果來(lái)影響對(duì)所 述工件的所述加工。
全文摘要
一種激光加工工具(1)的加工頭(10)包含用于將所述加工頭連接到所述激光加工工具的組件(5)的機(jī)械連接器(14)，且進(jìn)一步包含光路徑連接器(15)和/或電連接器(16)和/或流體連接器(17)。所述所提供的連接器經(jīng)設(shè)計(jì)以使得可經(jīng)由所述加工頭(10)與所述激光加工工具的所述組件(5)之間的一個(gè)或一個(gè)以上共同的相對(duì)移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)連接，包括與在所述激光加工工具的所述組件上的對(duì)應(yīng)連接器的機(jī)械剛性連接。
文檔編號(hào)B23K26/14GK102015192SQ200980116437
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日
發(fā)明者克里斯蒂安·沃格特, 沃爾德曼·卡爾古斯, 馬丁·萊薩赫 申請(qǐng)人:邵爾激光技術(shù)有限責(zé)任公司