DD224793A1

DD224793A1 - Verfahren und vorrichtung fuer den betrieb von gaslaserkoepfen

Info

Publication number: DD224793A1
Application number: DD26279284A
Authority: DD
Inventors: Hans Froehlich; Andreas Berger; Guenter Buness; Hans-Joachim Roloff
Original assignee: Zentralinstitut Schweiss
Priority date: 1984-05-08
Filing date: 1984-05-08
Publication date: 1985-07-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens fuer den Betrieb von Gaslaserkoepfen, insbesondere fuer das Lasergasschweissen oder -schneiden von plattenfoermigem Material. Ziel ist, die Laserbearbeitung effektiver zu gestalten. Nach der Aufgabe soll ohne besonderen Aufwand an Energie oder Steuereinrichtungen die Einhaltung des erforderlichen Duesenabstandes erreicht und das unkontrollierte Austreten von Laserstrahlung verhindert werden. Erfindungsgemaess wird vorgeschlagen, dass unter Verwendung an sich bekannter Laseranlagen, bei denen Laserbearbeitungsgas unter Druck durch die Laserduese gepresst wird, das Laserbearbeitungsgas anschliessend im wesentlichen zum Aufbau eines Luftkissens verwendet wird. Vorrichtungen zur Ausuebung des Verfahrens sind erfindungsgemaess so gebaut, dass um den Gaslaserkopf beispielsweise ein topffoermiger Hohlkoerper angeordnet ist, der zur Gasduese abgedichtet ist und am offenen Rand elastische Lippen zum Werkstueck hin aufweist. Figur

Description

Verfahren und Vorrichtung für den Betrieb τοη G-aslaserköpfen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens für den Betrieb von Gaslaserköpfen, insbesondere für das Lasergasschweißen oder —schneiden von plattenförmigen! Material.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß für das Lasersclineiden ein- Zusatzgas, das zusammen mit dem Laserstrahl aus der Laserdüse tritt, notwendig ist, um durch Wegblasen des Materialdampfes und .Kühlung der Kanten der .nur wenige Zehntel Millimeter breiten Schnittfuge einen qualitativ hochwertigen Schnitt bei hoher Schneidleistung zu gewährleisten. Der Durchmesser der Laserdüse ist mit 1 bis 2 mm stets größer als die Breite der Schnittfuge. Der Arbeitsdruck des Zusatzgases, als Lasergas bezeichnet, liegt selten höher als 0,3 MPa. Als Lasergase werden vorzugsweise Druckluft, Sauerstoff, Stickstoff oder Argen verwendet, was von der Laserbearbeitungsaufgabe, hauptsächlich dem Material des Werkstücks abhängt.

Technologische Nachteile beim Betrieb der bekannten Laserschneideinrichtungen bestehen darin, daß zur genauen Einhaltung der Fokuslage des Laserstrahls der Düsenabstand' zwischen Laserdüse und Werkstück im Zehntelmillimeterbereich geregelt werden muß, was z.B. mit kapazitiven Abstandssteuerungen realisiert wird, jedoch bei nichtmetallischen Werkstücken sehr komplizierte und aufwendige Steuereinrichtungen erfordert. Grundsätzlich sind zur Einhaltung bzw. automatischen Regelung des Düsenabstandes zumindest ein Abstandssensor, Steuerleitungen und Regelschaltungen sowie ein ansteuerbarer Supportantrieb notwendig, was insgesamt den Aufwand für Herstellung und Betrieb von Laserbearbeitungseinrichtungen erhöht. Weiterhin ist bei der Laserbearbeitung erforderlich, das Personal vor Laserstrahlung, auch Streustrahlung, zu schützen. Deshalb sind bei bekannten Laseranlagen mit erhöhtem Aufwand entweder die gesamte La3eranlage oder der Laserkopf eingehaust ο Die Führungseinrichtungen für Laserschneidköpfe sind sehr stabil gebaut, weil nicht nur Maschinenschwingungen vermieden werden sollen, sondern auch das Gewicht des Supports

mit Führungsbahn, Getriebeiaotor, Teleskoprohr, Kühleinrichtung für Linsen und Spiegel u.a. getragen werden muß.

Ziel der Erfindung

Ss ist Ziel der Erfindung, die Laserbearbeitung effektiver zu gestalten und den Material- und Energieaufwand für Herstellung und Betrieb von Laserbearbeitungsanlagen zu -vermindern.

'.Ye se η der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur durchführung des Verfahrens zu entwickeln, mit denen ohne besonderen Aufwand an Energie oder Steuereinrichtungen die Einhaltung des .erforderlichen Düsenabstandes gewährleistet, die Bearbeitungsleistung gesteigert und das unkontrollierte Austreten von Laserstreustraiilung verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das Verfahren so gestaltet ist, daß unter Verwendung an sich bekannter Laseranlagen, bei denen Laserbearbeitungsgas unter Druck durch die Laserdüse gepreßt wird und das Laserbearbeitungsgas anschließend im wesentlichen zum Aufbau eines Luftkissens verwendet wird, und daß weiterhin erfindungsgemäß der Druck des als Luftkissentraggas genutzten Anteils des Laserbearbeitungsgases erfaßt und/oder zur Steuerung des Druckes des Lasergases und/oder zur Steuerung des Druckes des als Luftkissentraggas genutzten Anteils des Laserbearbeitungsgases und/oder zur Steuerung der Laseranlage genutzt wird

Vorrichtungen zur Ausübung des Verfahrens sind erfindungs-

gemäß so gebaut, daß um den Gaslaserkopf Torzugsweise konzentrisch ein zu diesen und in gleicher Richtung wie die .Laserdüse geöffneter, beispielsweise topfförmiger Hohlkörper angeordnet ist, der zur Gaslaserdüse abgedichtet ist und an seinem etwa in gleicher Höhe wie die Laserdüse endenden offenen Rand elastische Lippen zum Werkstück hin aufweist.

Erfindungsgemäße Vorrichtungen können weiterhin auch so ausgebildet sein, daß der Innenraum des topfförmigen Hohlkörpers durch eine Bypassleitung mit dem Gasstutzen oder mit dem Innenraum der Laserdüse versehen ist und daß in diese Bypassleitung ein Druckregler für die Regelung des Druckes im Innenraum des topfförmigen Hohlkörpers einge— schleift ist.

Die Vorteile der Erfindung resultieren aus seiner überraschend einfachen Lösung, mit der, ausgehend τοπ der bisher nicht bekannten zusätzlichen Nutzung des Lasergases als Luftkissentraggas für den gesamten Gaslaserkopf, um den Wirkbereich des Laserstrahles ein erhöhter statischer Lasergasdruck erzeugt wird, der zur beschleunigten Austreibung von Materialdämpfen führt, gleichzeitig die genaue selbsttätige Einjustierung eines Düsenabstandes über den Druck des Lasergases selbst'ohne zusätzliche Regelelemente ermöglicht wird.

Zusätzlicher Vorteil der-Erfindung ist, daß bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise der Düsenbereich des Gaslaserkopfes gegen das Austreten von Streustrahlung abgeschirmt wird, und daß durch den nunmehr möglichen Wegfall spezieller Supportantriebe und Regeleinrichtungen der Aufwand an Material und Energie für Herstellung und Betrieb von"Gaslaserbearbeitungsanlagen wesentlich vermindert werden kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll.nachstehend an einem Ausführungsbeispiel

näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau einer, zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung. Ein Gaslaserkopf für das Laserschneiden, bestehend aus Teleskoprohr 1, Linse 2 und Laserdüse 3 mit Gasstutzen 4 für die Zuführung des' Laserbearbeitungsgases, d.h. Schneidgases, ist über dem zu schneidenden Werkstück 5 angeordnet. Um die Laserdüse 3 ist ein topffdrmiger Hohlkörper 6 abgedichtet konzentrisch angebracht, der an seinem in etwa gleicher Höhe-wie die--Laserdüse 3 endenden, offenen Rand elastische* .Lippen 7 aufweist, die den Hohlkörper 6 zum Werkstück 5 abdichten». ... . ·

Vor Einschalten des Laserstrahls 8 wird das Schneidgas mit einem Druck von 0,15 MPa durch die Laserdüse 3 gepreßt, so daß sich im Innenraum des Hohlkörpers 6 ein Druck von 0,08 IJSPa. aufbaut und gleichzeitig der gesamte Laser schneidkopf angehoben wird, wobei sich zwischen der Mündung 9 der Laserdüse 3 und dem Werkstück 5 ein Düsenabstand von 2 mm aufbaut. Mit Einschalten des Laserstrahls 8 liegt somit der Fokus 10 des Laserstrahls 8 an der Oberfläche des Werkstücks 5, der gleichzeitig damit die 0,2 mm breite Schnittfuge 11 erzeugt, wobei sich nach fortlaufendem Laserschnitt durch das durch die Schnittfuge zusätzlich entweichende Luftkissentraggas der Düsenabstand in.zulässiger V/eise auf den konstanten Endwert von 1,9 mm verringert.

Claims

- 6 Erfindungsanspruch

1. Verfahren für den Betrieb von Gaslaserköpfen, insbesondere für das Lasergasschweißen oder -schneiden unter Verwendung an sich.' bekannter Laseranlagen, bei denen Laserbearbeitungsgas unter Druck durch, die Laserdüse gepreßt wird, gekennzeichnet dadurch, daß das Laserbearbeitungsgas anschließend im wesentlichen zum Aufbau eines Luftkissens verwendet wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Druck des als Luftkissentraggas genutzten Anteils des Laserbearbeitungsgases erfaßt und/oder zur Steuerung des Druckes des Lasergases und/oder zur Steuerung des Druckes des als Luftkissentraggas genutzten Anteils des Laserbearbeitungsgases und/oder zur Steuerung der Laseranlage genutzt wird.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß um den Gaslaserkopf ein vorzugsweise konzentrisch um diesen und in gleicher Richtung wie die Laserdüse (3) geöffneter, beispielsweise topfförmiger Hohlkörper (6) angeordnet ist, der zur Gaslaserdüse (3) abgedichtet ist und an seinem etwa in gleicher Höhe wie die Laserdüse (3) endenden offenen Rand elastische Lippen (7) zum Werkstück (5) hin aufweist.
4. Vorrichtung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der beispielsweise topfförmige Hohlkörper (6) durch eine Bypassleitung mit dem Gasstutzen (4) oder mit dem Innenraum der Laserdüse (3) versehen ist und daß in diese Bypassleitung ein Druckregler eingeschleift ist.

— Hierzu ein Blatt Zeichnungen —