[發(fā)明專利]用于回收光學(xué)加工裝置的未利用的光學(xué)輻射能的方法、回收裝置和光學(xué)加工裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380047224.1
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN104619457B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·米特拉
• 申請（專利權(quán)）人: LIMO專利管理有限及兩合公司
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K37/00;F22B1/00;H01L31/04
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 張立國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于回收光學(xué)加工裝置的未利用的光學(xué)輻射能的方法、一種回收裝置以及一種光學(xué)加工裝置。

背景技術(shù)

在過去的幾年里，光學(xué)加工裝置、尤其是激光加工裝置在技術(shù)上的重要性得到顯著提高，借助這些光學(xué)加工裝置通過加載電磁射線(尤其是激光)可以加工不同類型的材料。迄今為止，在工業(yè)上的激光加工裝置中較少使用具有明顯大于10kW光學(xué)輻射功率的激光光源。新類型的加工方法同時需要具有明顯更高功率的激光光源。在這方面要提及的例如是用于熱加工金屬的、用于適配在功能層中的材料特性的或者在制造太陽能電池時作為對傳統(tǒng)爐的補充的激光加工裝置。

在此，尤其是具有多個單獨發(fā)射體的二極管激光器用作激光光源，這些單獨發(fā)射體在與光學(xué)機構(gòu)的配合作用方面實施為，使得這些單獨發(fā)射體在工作區(qū)域中可以產(chǎn)生線形的強度分布，在該工作區(qū)域中工件被加載激光。

在所有的激光加工裝置中存在如下問題，即，由激光光源提供的光學(xué)(電磁)輻射能的僅僅比較小的一部分被實際用于加工工件，從而由現(xiàn)有技術(shù)已知的激光加工裝置的能量平衡是相對不利的。正是激光加工裝置的上述工業(yè)應(yīng)用是典型的實例，在這些實例中，在技術(shù)上不可能的(并且有時甚至是不合理的)是使用所提供的光學(xué)輻射能的大部分用于加工工件。金屬材料反射入射激光的大部分。與此相對，玻璃和用于制造太陽能電池的材料透射和反射入射激光的大部分。研究顯示，在由現(xiàn)有技術(shù)已知的激光加工方法和激光加工裝置中僅僅在10％至20％之間的入射激光被實際用于激光加工過程。在一些加工方法中，甚至入射激光的超過90％未被用于激光加工過程。

目前在現(xiàn)有技術(shù)中，激光的不可被用于激光加工過程的那個份額利用所謂的光陷阱來收集。所述光陷阱典型地構(gòu)成為，使得該光陷阱可以有針對性地收集通過要加工的工件透射的或者由要加工的工件反射的激光。這種光陷阱構(gòu)成為，使得激光能夠通過至少一個光入口到達(dá)光陷阱的空腔中。空腔設(shè)計成，使得激光的大部分不能夠通過散射過程和/或反射過程由光入口重新從光陷阱射出，而是被吸收器機構(gòu)(尤其被至少一個吸收層)吸收。為了阻止由于給吸收器機構(gòu)加載激光而引起光陷阱過熱，例如可以設(shè)有水冷裝置。

因為在激光加工時入射到工件上的光學(xué)輻射能的大部分未被利用，所以由現(xiàn)有技術(shù)已知的激光加工裝置的能量平衡是相對不利的。

代替激光光源例如也可以使用(高功率)發(fā)光二極管，這些發(fā)光二極管的光學(xué)功率通過技術(shù)上的進一步開發(fā)而在過去的幾年里迅速增加并且這些發(fā)光二極管因此有可以預(yù)見的在光學(xué)加工裝置中用作光源的潛能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種用于回收光學(xué)加工裝置的未利用的光學(xué)輻射能的方法、一種回收裝置以及一種光學(xué)加工裝置，它們允許改善光學(xué)加工裝置的能量平衡。

關(guān)于方法，所述目的通過一種具有權(quán)利要求1的特征的方法來實現(xiàn)，關(guān)于回收裝置，所述目的通過一種具有權(quán)利要求4的特征的回收裝置和通過一種具有權(quán)利要求8的特征的回收裝置來實現(xiàn)，以及關(guān)于光學(xué)加工裝置，所述目的通過一種具有權(quán)利要求14的特征部分的特征的光學(xué)加工裝置來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明有利的進一步擴展方案。

按照本發(fā)明的用于回收包括至少一個激光光源的光學(xué)加工裝置的未利用的光學(xué)輻射能的方法包括如下步驟：

——運行所述至少一個光源并且產(chǎn)生電磁射線，

——給至少一個工件加載用于加工工件的電磁射線，

——將未用于加工所述至少一個工件的電磁射線的至少一部分收集在至少一個回收裝置的光陷阱機構(gòu)中，

——將由所述至少一個回收裝置的光陷阱機構(gòu)收集的電磁射線的光學(xué)輻射能的至少一部分轉(zhuǎn)化成電能。

按照本發(fā)明的方法具有如下優(yōu)點，即，未用于加工工件的并且借助所述至少一個回收裝置的光陷阱機構(gòu)收集的電磁射線的光學(xué)輻射能的至少一部分轉(zhuǎn)變成電流并且以此轉(zhuǎn)變成可利用的電能。光學(xué)加工裝置的能量平衡由此可以被顯著改善。

在一種特別優(yōu)選的實施方式中提出，將光學(xué)輻射能的至少一部分轉(zhuǎn)化成電能的步驟包括給光伏機構(gòu)加載由光陷阱機構(gòu)收集的電磁射線的至少一部分。光伏機構(gòu)能夠以有利的方式直接在光陷阱機構(gòu)的空腔的內(nèi)部中將收集的電磁射線的輻射能的至少一部分直接轉(zhuǎn)化成電流并且以此轉(zhuǎn)化成電能。

在一種備選的實施方式中存在如下可能性，即，為了將光學(xué)輻射能的一部分轉(zhuǎn)化成電能，

——給在光陷阱機構(gòu)的內(nèi)部的至少一個吸收器機構(gòu)加載由光陷阱機構(gòu)收集的電磁射線的至少一部分并且由此將所述至少一個吸收器機構(gòu)加熱，

——由吸收器機構(gòu)加熱載熱流體，