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PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes mittels Laserstrahl, wobei wenigstens eine in einem Tubus gehaltene Fokussierlinse und eine am unteren Ende des Tubus befestigte Düse entlang der optischen Achse der Vorrichtung bewegbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (14) axial beweglich mit einem Zentralrohr (1) verbunden ist, dass sich dieses Zentralrohr (1) durch ein Steuergehäuse (4) erstreckt und mit ringförmigen, kolbenartigen Flanschen (2) versehen ist, welche einerseits in ringförmige Hydraulik-Räume (6) und andererseits in ringförmige Druckluft-Räume (7) mit ihren Funktionsflächen münden, und dass die Hydraulik-Räume (6) und die Druckluft Räume (7) an Ventilanordnungen (8, 9) für Hydraulik und Druckluft angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulik-Räume (6), die Druckluft-Räume (7) und die Flansche (2) koaxial mit der optischen Achse (1') der Vorrichtung angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (14) mit der Fokussierlinse (15) mit wenigstens zwei axialparallelen Führungsnuten (18) versehen ist, in welche je wenigstens ein Führungskörper (19) eingreift.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (14) mit einem axial einstellbaren Rohrstück (22) über einen Flansch (22') verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (22') des Rohrstückes (22) mit einem Flansch (24) einer Düse (23) mittels Schrauben (25) verbunden ist, die mit Sollbruchstellen versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (14) mit der Fokussierlinse (15) und der Düse (23) mit einer Vorrichtung zum Konstanthalten der Entfernung des Tubus (14) vom zu bearbeitenden Werkstück (29) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (23) mit einem in axialer Richtung einstellbaren Abstützfuss (28) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützfuss (28) im wesentlichen konisch ausgebildet ist und unten mit einem Gleitring (28') und in seiner Wand mit Löchern (28") zur Durchströmung der Gase versehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützfuss (28) mit horizontalachsigen Rollen versehen ist, die in um vertikale Achsen drehbaren Halterungen angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützfuss (28) mit in einem Käfig rotierbar gehaltenen Kugeln versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (14) mit der Fokussierlinse (15) und der Düse (23) mit einer berührungslosen Distanzmessvorrichtung und einer Steuervorrichtung zum Konstanthalten der
Entfernung des Tubus (14) zum bearbeitenden Werkstück (29) versehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungslose Distanzmessvorrichtung auf einem Fotozellen- oder Hilfslaser-Prinzip ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass die berührungslose Distanzmessvorrichtung auf einem Ultraschall-Prinzip ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungslose Distanzmessvorrichtung auf einem kapazitiven oder induktiven, vorzugsweise hochfrequenzinduktiven Prinzip ausgebildet ist.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Be arbeitung eines Werkstückes mittels Laserstrahl, wobei we nigstens eine in einem Tubus gehaltene Fokussierlinse und eine am unteren Ende des Tubus befestigte Düse entlang der optischen Achse der Vorrichtung bewegbar angeordnet sind.
Eine Vorrichtung der obenbeschriebenen Art ist in der
CH-PS 642 891 veröffentlicht worden. Die Höhenlage des
Tubus mit der Fokussierlinse wird koaxial zur optischen
Achse mittels eines Einstellrings in Form eines Gewinderings von Hand eingestellt. Der Tubus mit der Linse ist in einem
Rohr gleitbar angeordnet. Der Tubus und die Düse werden flüssigkeits- oder gasgekühlt und die Düse ist auch mit der
Zufuhr des inerten oder aktiven Gases versehen, das für die
Arbeitstätigkeit des Laserstrahls in der Oberfläche des
Werkstückes zweckmässig ist. Diese Lösung ist im wesentli chen axialsymmetrisch. Es ist auch eine andere Lösung be kannt, bei welcher die axiale Einstellung des Tubus mit der
Linse und der Düse mittels einer Hydropneumatik-Kombi nation realisiert wird. Die hydropneumatische Vorrichtung ist an sich bekannt und in einem zylindrischen Gehäuse an geordnet.
Dieses Gehäuse ist in der Nähe des Tubus befestigt und über ein Hebelsystem stellt diese Vorrichtung die verti kale Höhe des Tubus ein. Die Vorrichtung befindet sich also entfernt von der optischen Achse, was im wesentlichen zwei
Nachteile aufweist. Erstens wird durch diese Steuervorrich tung ein ziemlich grosser Raum belegt, zweitens ist die Über tragung der Schubkraft auf den Tubus nicht axialsymme trisch, so dass der Tubus nur an einer Stelle seines Umfangs beansprucht wird, wobei diese unsymmetrische Belastung eventuell das Klemmen des Tubus in der Gleitbahn verur sachen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor richtung der anfangs genannten Art zu schaffen, die die
Nachteile des Bekannten nicht aufweist und mittels einer
Hydropneumatik-Kombination die axiale Einstellung des
Tubus raumsparend und mit einer axialsymmetrischen Bela stung realisieren kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Tubus axial beweglich mit einem Zentralrohr ver bunden ist, dass sich dieses Zentralrohr durch ein Steuerge häuse erstreckt und mit kolbenartigen Flanschen versehen ist, welche einerseits in ringförmige Hydraulik-Räume und andererseits in ringförmige Druckluft-Räume mit ihren Funktionsflächen münden, und dass die Hydraulik-Räume und die Druckluft-Räume an Ventilanordnungen für Hy draulik und Druckluft angeschlossen sind. Der Vorteil der
Erfindung besteht insbesondere darin, dass diese konstrukti ve Ausbildung nur wenig zusätzlichen Raum beansprucht und dass das Zentralrohr über die ringförmigen kolbenarti gen Flansche axialsymmetrisch, also ohne Deformationen, über den ganzen Umfang gleichmässig belastet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Hy draulik-Räume, die Druckluft-Räume und die Flansche koaxial mit der optischen Achse der Vorrichtung angeord net. Diese koaxiale Ausbildung sichert die schon erwähnte gleichmässige Belastung.
Es ist zweckmässig, wenn der Tubus mit der Fokussier linse mit wenigstens zwei axialparallelen Führungsnuten ver sehen ist, in welche je wenigstens ein Führungskörper ein greift. Diese Lösung weist den Vorteil auf, dass zusätzlich zu der groben, durch die Hydropneumatik gesteuerten Höhen einstellung auch die Entfernung der Fokussier-Linse von der
Oberfläche des Werkstückes konstant gehalten werden kann.
Nach einer Weiterausbildung ist der Tubus mit einem axial einstellbaren Rohrstück über einen Flansch verbunden.
Diese Ausführung ermöglicht eine feine Fokussierung der Vorrichtung, weil man das Rohrstück in der axialen Richtung in bezug auf die Lage der Linse und des Werkstückes in bestimmten Grenzen einstellen kann.
Vorteilhafterweise ist der Flansch des Rohrstückes mit einem Flansch einer Düse mittels Schrauben verbunden, die mit Sollbruchstellen versehen ist. Der Vorteil ist darin zu sehen, dass die Verbindung der beiden Flansche bei einer Berührung der Düse mit einer Erhöhung des Werkstückes in den Sollbruchstellen der Schrauben unterbrochen wird, so dass es zu keiner ernsthafteren Beschädigung der Vorrichtung kommt.
Nach einer vorteilhaften Variante ist der Tubus mit der Fokussierlinse und der Düse mit einer Vorrichtung zum Konstanthalten der Entfernung des Tubus vom zu bearbeitenden Werkstück versehen. Diese Lösung ermöglicht, dass der Tubus mit der Fokussierlinse und der Düse eventuelle Unebenheiten des Werkstückes verfolgen kann, wobei die richtige Fokussierung beibehalten wird.
Nach einer beispielsweisen Ausgestaltung ist die Düse mit einem in axialer Richtung einstellbaren Abstützfuss versehen. Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, dass der Abstützfuss die Oberfläche des Werkstückes kontaktiert und somit die eingestellte Entfernung der Fokussierlinse vom Werkstück sichert.
Es ist zweckmässig, wenn der Abstützfuss im wesentlichen konisch ausgebildet ist und unten mit einem Gleitring und in seiner Wand mit Löchern zur Durchströmung der Gase versehen ist. Der Gleitring hilft, auch grössere Abstufungen der Oberfläche des Werkstückes zu überwinden. Die Löcher ermöglichen ein unbehindertes Entströmen der sich im Innenraum der Düse und im Bereich der bearbeiteten Stelle des Werkstückes befindenden Gase.
Es ist sehr vorteilhaft, wenn der Abstützfuss mit horizontalachsigen Rollen versehen ist, die in um vertikale Achsen drehbaren Halterungen angeordnet sind. Diese Ausführungsform ermöglicht, ohne Störungen auch höhere Abstufungen der Oberfläche des Werkstückes zu überwinden.
Nach einer anderen Variante ist der Abstützfuss mit in einem Käfig rotierbar gehaltenen Kugeln versehen. Auch diese Ausfertigung ermöglicht das Verfolgen der Unebenheiten der Unterlage in verschiedenen Richtungen.
Nach einer Weiterbildung ist der Tubus mit der Fokussierlinse und der Düse mit einer berührungslosen Distanzmessvorrichtung und einer Steuervorrichtung zum Konstanthalten der Entfernung des Tubus zum bearbeitenden Werkstück versehen. Diese Lösung mit der berührungslosen Distanzmessung verhindert eventuelle leichte Beschädigungen der Oberfläche des Werkstückes und ist auch für grössere Höhenunterschiede geeignet.
Die berührungslose Distanzmessung kann zweckmässig auf einem Fotozellen- oder Hilfslaser- oder Ultraschall-Prinzip ausgebildet sein. Eine weitere Variante der berührungslosen Distanzmessung besteht in einer Ausgestaltung auf einem kapazitiven oder induktiven, vorzugsweise hochfrequenzinduktiven Prinzip. Die entsprechenden Vorrichtungen, die aufgrund der genannten Prinzipien arbeiten, sind schon als fertige Einheiten im Handel. Aus diesem Grunde werden sie nicht näher beschrieben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Ein Zentralrohr list koaxial mit einer optischen Achse 1' angeordnet. Es weist zwei ringförmige, kolbenartige Flansche 2 auf. Mit der Bezugsziffer 3 sind mehrere Dichtungsringe bezeichnet, die an verschiedenen Stellen in einem Steuergehäuse 4 angeordnet sind. In der mittleren horizontalen Ebene des Steuergehäuses 4 ist ein Hydraulik-Ring 5 befestigt, der beidseits an die Hydraulik-Räume 6 angrenzt. Diese Hydraulik-Räume 6 sind in der Axialrichtung auf den anderen Seiten durch die schon beschriebenen ringförmigen, kolbenartigen Flansche 2 abgeschlossen. Die anderen Wirkungsflächen dieser Flansche 2 kontaktieren die Drucklufträume 7. Der Hydraulik-Ring 5 ist an Ventilanordnungen 8 für Hydraulik angeschlossen. Die Drucklufträume 7 werden mit der Druckluft über die Ventilanordnung 9 versorgt.
Durch den Hydraulik-Ring 5 führen in die Hydraulik Räume 6 Hydraulik-Kanäle 10, von denen zwei mit je einem Hydraulik-Ventil 11 versehen sind. Druckluft-Kanäle 12 sind direkt in den Wandungen des Steuergehäuses 4 ausgebildet und führen selbstverständlich in die Drucklufträume 7. Im Zentralrohr 1 befindet sich ein zylindrischer, optischer Durchlass 13, der bis in einen Tubus 14 führt, der im unteren Teil der Zentralrohres 1 eingeschoben ist und mit einer Fokussierlinse 15 versehen ist. Diese Fokussierlinse 15 ist in einer nur schematisch dargestellten Fassung 16 gehalten, die im Inneren des Tubus 14 befestigt ist. Der obere Teil des Tubus 14 weist eine ringförmige Erweiterung 17 auf, in der mindestens zwei axialparallele Führungsnuten 18 ausgebildet sind.
In diese reichen Führungskörper 19 ein, die in diesem Beispiel als Führungsschrauben ausgebildet und die in der Wandung des unteren Teils des Zentralrohrs 1 eingeschraubt sind. Der Tubus 14 ist mit einem Kühlkanal 20 ausgestattet, der mit zwei Kühlmittelanschlüssen 21 versehen ist. Als Kühlmittel verwendet man zweckmässig Wasser. Das untere Ende des Tubus 14 ist aussen mit einem nicht dargestellten Gewinde versehen, auf dem ein Rohrstück 22 eingeschraubt ist, das mit einem Flansch 22' versehen ist. Eine Düse 23 ist ebenfalls mit einem Flansch 24 ausgerüstet, der dem Flansch 22' des Rohrstückes 22 entspricht. Beide Flansche 22', 24 sind mit Schrauben 25 mit Sollbruchstellen verbunden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass durch das Aufschrauben des Rohrstückes 22 die Lage der Düse 23 in bezug auf die Fokussierlinse 15 gewählt werden kann.
Die Sollbruchstellen der Schrauben 25 werden dann unterbrochen, wenn die Düse 23 auf ein Hindernis stösst, und verhindern somit eine eventuelle Beschädigung der Vorrichtung. Ein Innenraum 26 der Düse 23 wird mit Gasen gefüllt, die einerseits als Kühlmittel dienen und andererseits durch eine Öffnung 27 auf die zu bearbeitende Stelle eines Werkstückes 29 unter Druck ausgestrahlt werden. Diese Gasversorgung ist an sich bekannt und in der anfangs genannten CH-PS 642 891 ausführlich beschrieben und dargestellt. Auf einem zylindrischen, mit Gewinde versehenen Teil der Düse 23 ist ein Abstützfuss 28 eingeschraubt. Durch die Höhe, in der der Abstützfuss befestigt wird, ist die Entfernung zwischen dem unteren Ende der Düse 23 und dem Werkstück 29 einstellbar.
In der beispielsweisen dargestellten Ausgestaltung ist der Abstützfuss 28 mit einem Gleitring 28' versehen, dessen untere Kanten abgerundet sind. Diese Abrundungen ermöglichen das Gleiten über Stufen in der Oberfläche des Werkstückes 29. In der konischen Wand des Abstützfusses 28 sind Löcher 28" ausgestaltet, die das ungehinderte Entweichen der unter Druck stehenden Gase aus dem inneren Raum des Abstützfusses 28 ermöglichen. Anstelle des Gleitringes 28' kann man vorteilhaft horizontalachsige Rollen verwenden, die in um vertikale Achsen drehbaren Halterungen angeordnet sind. Gemäss einer weiteren Variante kann man anstelle von Rollen Kugeln verwenden, die in einem entsprechenden an sich bekannten Käfig gehalten werden.
Die beispielsweise dargestellte Ausführungsform zeigt also eine Lösung, wo der Tubus in der Richtung der optischen Achse 1' frei beweglich ist und infolge der Gravita tionskraft und mit Hilfe des Abstützfusses 28 die Oberfläche des Werkstückes 29 verfolgt. Anstelle dieser mechanischen Konstruktion kann man auch eine berührungslose Distanzmessung verwenden, von der dann die automatische Höhensteuerung des Tubus 14 abgeleitet wird. Solche Mess- und Steuervorrichtungen sind an sich bekannt und darum nicht näher beschrieben. Vorteilhaft kann man z. B. eine Distanzmessvorrichtung verwenden, die auf einem Fotozellen- oder Hilfslaser- oder Ultraschall-Prinzip ausgebildet ist. Nach einer anderen Variante ist die Distanzmessvorrichtung auf einem kapazitiven oder induktiven, vorzugsweise hochfrequenzinduktiven, Prinzip ausgebildet.
Es ist selbstverständlich, dass bei dieser automatischen berührungslosen Distanzsteuerung die Fokuslänge leicht auch während des Betriebs der Vorrichtung eingestellt oder geändert werden kann.
Vor einer konkreten Bearbeitung eines Werkstückes wird das Rohrstück 22 und somit die Düse 23 in solcher Höhe auf den Tubus eingeschraubt, dass sich der Brennfleck des Laserstrahls in der richtigen Entfernung von der Düse 23 befindet. Die Entfernung der Düse 23 vom Werkstück 29 wird mittels des Abstützfusses 28 gegeben. Die an sich bekannte Hydropneumatik arbeitet so, dass z.B. der Luftdruck in den oberen Drucklufträumen 7 erhöht und in den unteren vermindert wird, so dass die ringförmigen, kolbenartigen Flansche 2 nach unten gedrückt werden. Synchron damit arbeitet die Ölhydraulik in den Hydraulik-Räumen 6 und sichert, dass die Bewegung der Flansche 2 und somit des Zentralrohres 1 ohne pneumatische Vibrationen und mit ausreichender Kraft durchgeführt und in der gewählten Lage fixiert wird.
Nach der Berührung des Werkstückes 29 mit dem Abstütz Suss 28 verschiebt sich der Tubus 14 entsprechend im unteren Teil des Zentralrohres 1 aufwärts, was die axialparallelen Führungsnuten 18 erlauben. Diese axiale Bewegung ist selbstverständlich durch die Länge dieser Führungsnuten 8 begrenzt. Wie schon oben erwähnt wurde, berührt der Abstützfuss 28 das Werkstück nur infolge der Gravitationskraft und kann sich in bestimmten Grenzen den Stufen der Oberfläche des Werkstückes 29 anpassen. Das Innere des Tubus 14 und der Düse 23 wird mit Gas gekühlt, die Wandung des Tubus 14 mittels eines Kühlkanals 20, der über Kühlmittelanschlüsse 21 mit Kühlwasser versorgt wird.
Aus dem Obenerwähnten folgt, dass grössere Höheneinstellungen mit der Hydropneumatik gesteuert werden, wobei die automatische Höheneinstellung infolge der Gravitation des Tubus 14 die kleineren Abstufungen des Werkstückes 29 automatisch respektiert.
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PATENT CLAIMS
1. A device for machining a workpiece by means of a laser beam, wherein at least one focusing lens held in a tube and a nozzle attached to the lower end of the tube are arranged movably along the optical axis of the device, characterized in that the tube (14) is axially movable with a Central tube (1) is connected that this central tube (1) extends through a control housing (4) and is provided with annular, piston-like flanges (2), which on the one hand in annular hydraulic spaces (6) and on the other hand in annular compressed air spaces (7) open with their functional surfaces, and that the hydraulic spaces (6) and the compressed air spaces (7) are connected to valve arrangements (8, 9) for the hydraulic and compressed air.
2. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic spaces (6), the compressed air spaces (7) and the flanges (2) are arranged coaxially with the optical axis (1 ') of the device.
3. Device according to claim 1, characterized in that the tube (14) with the focusing lens (15) is provided with at least two axially parallel guide grooves (18), in each of which at least one guide body (19) engages.
4. The device according to claim 1, characterized in that the tube (14) is connected to an axially adjustable pipe section (22) via a flange (22 ').
5. The device according to claim 4, characterized in that the flange (22 ') of the pipe section (22) is connected to a flange (24) of a nozzle (23) by means of screws (25) which is provided with predetermined breaking points.
6. The device according to claim 1, characterized in that the tube (14) with the focusing lens (15) and the nozzle (23) with a device for keeping the distance of the tube (14) from the workpiece (29) to be machined is provided.
7. The device according to claim 6, characterized in that the nozzle (23) is provided with a support foot (28) adjustable in the axial direction.
8. The device according to claim 7, characterized in that the support foot (28) is substantially conical and is provided at the bottom with a slide ring (28 ') and in its wall with holes (28 ") for the gas to flow through.
9. The device according to claim 7, characterized in that the support foot (28) is provided with horizontal-axis rollers which are arranged in holders rotatable about vertical axes.
10. The device according to claim 7, characterized in that the support foot (28) is provided with balls rotatably held in a cage.
11. The device according to claim 6, characterized in that the tube (14) with the focusing lens (15) and the nozzle (23) with a non-contact distance measuring device and a control device for keeping the constant
Removal of the tube (14) to the workpiece (29) is provided.
12. The device according to claim 11, characterized in that the non-contact distance measuring device is designed on a photocell or auxiliary laser principle.
13. The apparatus according to claim 11, characterized in that the non-contact distance measuring device is formed on an ultrasound principle.
14. The device according to claim 11, characterized in that the non-contact distance measuring device is formed on a capacitive or inductive, preferably high-frequency inductive principle.
The invention relates to a device for machining a workpiece by means of a laser beam, wherein we at least one focusing lens held in a tube and a nozzle attached to the lower end of the tube are arranged movably along the optical axis of the device.
A device of the type described above is shown in US Pat
CH-PS 642 891 has been published. The altitude of the
Tube with the focusing lens becomes coaxial to the optical one
Axis set by hand using an adjusting ring in the form of a threaded ring. The tube with the lens is in one
Pipe slidably arranged. The tube and the nozzle are liquid or gas cooled and the nozzle is also with the
Provide the supply of inert or active gas for the
Work activity of the laser beam in the surface of the
Workpiece is appropriate. This solution is essentially axially symmetrical. Another solution is also known, in which the axial adjustment of the tube with the
Lens and the nozzle is realized by means of a hydropneumatic combination nation. The hydropneumatic device is known per se and arranged in a cylindrical housing.
This housing is attached near the tube and this device adjusts the vertical height of the tube via a lever system. The device is thus distant from the optical axis, which is essentially two
Has disadvantages. Firstly, a fairly large space is occupied by this control device, secondly, the transmission of the thrust to the tube is not axially symmetrical, so that the tube is only stressed at one point on its circumference, this asymmetrical loading possibly causing the tube to jam in the Can cause slideway.
The object of the present invention is to provide a device of the type mentioned above, which the
Disadvantages of the known does not have and by means of
Hydropneumatic combination the axial adjustment of the
Tube can be space-saving and with an axially symmetrical load.
This object is achieved in that the tube is axially movably connected to a central tube, that this central tube extends through a control housing and is provided with piston-like flanges which, on the one hand, in annular hydraulic spaces and, on the other hand, in annular compressed air spaces their functional surfaces open, and that the hydraulic rooms and the compressed air rooms are connected to valve arrangements for hydraulic and compressed air. The advantage of
In particular, the invention consists in the fact that this construction only takes up little additional space and that the central tube is loaded axially symmetrically over the entire circumference via the annular piston-like flanges, that is to say without deformations.
According to a development of the invention, the hy draulic rooms, the compressed air rooms and the flanges are arranged coaxially with the optical axis of the device. This coaxial design ensures the uniform load already mentioned.
It is expedient if the tube with the focusing lens is seen with at least two axially parallel guide grooves, in each of which at least one guide body engages. This solution has the advantage that in addition to the rough height adjustment controlled by the hydropneumatics, the distance of the focusing lens from the
Surface of the workpiece can be kept constant.
After further training, the tube is connected to an axially adjustable pipe section via a flange.
This design enables a fine focusing of the device, because the pipe section can be adjusted in the axial direction with respect to the position of the lens and the workpiece within certain limits.
The flange of the pipe section is advantageously connected to a flange of a nozzle by means of screws which are provided with predetermined breaking points. The advantage can be seen in the fact that the connection of the two flanges is interrupted when the nozzle comes into contact with an elevation of the workpiece in the predetermined breaking points of the screws, so that there is no serious damage to the device.
According to an advantageous variant, the tube with the focusing lens and the nozzle with a device for keeping the distance of the tube from the workpiece to be machined constant. This solution enables the tube with the focusing lens and the nozzle to track any unevenness in the workpiece, while maintaining the correct focus.
According to an exemplary embodiment, the nozzle is provided with a support foot that is adjustable in the axial direction. The advantage of this design is that the support foot contacts the surface of the workpiece and thus secures the set distance of the focusing lens from the workpiece.
It is expedient if the support foot is essentially conical and is provided at the bottom with a slide ring and in its wall with holes for the gases to flow through. The slide ring also helps to overcome larger gradations on the surface of the workpiece. The holes allow the gases in the interior of the nozzle and in the area of the machined part of the workpiece to flow freely.
It is very advantageous if the support foot is provided with horizontal-axis rollers, which are arranged in brackets rotatable about vertical axes. This embodiment enables higher gradations of the surface of the workpiece to be overcome without interference.
According to another variant, the support foot is provided with balls rotatably held in a cage. This version also enables the unevenness of the base to be tracked in different directions.
According to a further development, the tube is provided with the focusing lens and the nozzle with a non-contact distance measuring device and a control device for keeping the distance of the tube from the workpiece to be machined constant. This solution with the non-contact distance measurement prevents possible slight damage to the surface of the workpiece and is also suitable for larger differences in height.
The contactless distance measurement can expediently be based on a photocell or auxiliary laser or ultrasound principle. Another variant of the contactless distance measurement consists in a configuration based on a capacitive or inductive, preferably high-frequency inductive principle. The corresponding devices, which work on the basis of the principles mentioned, are already commercially available as finished units. For this reason, they are not described in detail.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing:
A central tube is arranged coaxially with an optical axis 1 '. It has two annular, piston-like flanges 2. The reference number 3 designates a plurality of sealing rings which are arranged at different points in a control housing 4. A hydraulic ring 5 is fastened in the central horizontal plane of the control housing 4 and adjoins the hydraulic spaces 6 on both sides. These hydraulic spaces 6 are closed in the axial direction on the other sides by the annular, piston-like flanges 2 already described. The other effective surfaces of these flanges 2 contact the compressed air spaces 7. The hydraulic ring 5 is connected to valve arrangements 8 for hydraulics. The compressed air spaces 7 are supplied with the compressed air via the valve arrangement 9.
6 hydraulic channels 10 lead through the hydraulic ring 5 into the hydraulic spaces, two of which are each provided with a hydraulic valve 11. Compressed air channels 12 are formed directly in the walls of the control housing 4 and naturally lead into the compressed air spaces 7. In the central tube 1 there is a cylindrical, optical passage 13 which leads into a tube 14 which is inserted in the lower part of the central tube 1 and is provided with a focusing lens 15. This focusing lens 15 is held in a holder 16, which is only shown schematically and is fastened in the interior of the tube 14. The upper part of the tube 14 has an annular extension 17 in which at least two axially parallel guide grooves 18 are formed.
Guide bodies 19 extend into these, which in this example are designed as guide screws and which are screwed into the wall of the lower part of the central tube 1. The tube 14 is equipped with a cooling channel 20 which is provided with two coolant connections 21. Water is expediently used as the coolant. The lower end of the tube 14 is provided on the outside with a thread, not shown, on which a tube piece 22 is screwed, which is provided with a flange 22 '. A nozzle 23 is also equipped with a flange 24 which corresponds to the flange 22 'of the pipe section 22. Both flanges 22 ', 24 are connected with screws 25 to predetermined breaking points. The advantage of this embodiment is that the position of the nozzle 23 in relation to the focusing lens 15 can be selected by screwing on the tube piece 22.
The predetermined breaking points of the screws 25 are interrupted when the nozzle 23 encounters an obstacle and thus prevent possible damage to the device. An interior 26 of the nozzle 23 is filled with gases which, on the one hand, serve as a coolant and, on the other hand, are emitted under pressure through an opening 27 to the location of a workpiece 29 to be processed. This gas supply is known per se and is described and illustrated in detail in the above-mentioned CH-PS 642 891. A support foot 28 is screwed onto a cylindrical, threaded part of the nozzle 23. The distance between the lower end of the nozzle 23 and the workpiece 29 can be adjusted by the height at which the support foot is attached.
In the exemplary embodiment shown, the support foot 28 is provided with a slide ring 28 ', the lower edges of which are rounded. These roundings enable sliding over steps in the surface of the workpiece 29. Holes 28 "are formed in the conical wall of the support foot 28, which enable the pressurized gases to escape unhindered from the inner space of the support foot 28. Instead of the slide ring 28 ' it is advantageously possible to use horizontal-axis rollers which are arranged in holders which can be rotated about vertical axes. According to a further variant, instead of rollers, balls can be used which are held in a corresponding cage known per se.
The embodiment shown, for example, shows a solution where the tube is freely movable in the direction of the optical axis 1 'and follows the surface of the workpiece 29 as a result of the gravitational force and with the aid of the support foot 28. Instead of this mechanical construction, a non-contact distance measurement can also be used, from which the automatic height control of the tube 14 is then derived. Such measuring and control devices are known per se and are therefore not described in detail. You can advantageously z. B. use a distance measuring device, which is formed on a photocell or auxiliary laser or ultrasound principle. According to another variant, the distance measuring device is designed on a capacitive or inductive, preferably high-frequency inductive, principle.
It goes without saying that with this automatic non-contact distance control, the focus length can easily be set or changed even during the operation of the device.
Before a workpiece is actually machined, the pipe section 22 and thus the nozzle 23 are screwed onto the tube at such a height that the focal spot of the laser beam is at the correct distance from the nozzle 23. The distance of the nozzle 23 from the workpiece 29 is given by means of the support foot 28. The well-known hydropneumatics works in such a way that e.g. the air pressure in the upper compressed air spaces 7 is increased and decreased in the lower, so that the annular, piston-like flanges 2 are pressed down. The oil hydraulics in the hydraulic rooms 6 work synchronously with this and ensure that the movement of the flanges 2 and thus of the central tube 1 is carried out without pneumatic vibrations and with sufficient force and is fixed in the selected position.
After the workpiece 29 has come into contact with the support 28, the tube 14 correspondingly moves upwards in the lower part of the central tube 1, which the axially parallel guide grooves 18 allow. This axial movement is of course limited by the length of these guide grooves 8. As already mentioned above, the support foot 28 only touches the workpiece as a result of the gravitational force and can adapt to the steps of the surface of the workpiece 29 within certain limits. The inside of the tube 14 and the nozzle 23 is cooled with gas, the wall of the tube 14 by means of a cooling channel 20 which is supplied with cooling water via coolant connections 21.
It follows from the above that larger height settings are controlled with the hydropneumatics, the automatic height setting due to the gravitation of the tube 14 automatically respecting the smaller gradations of the workpiece 29.