DD227364A1 - ARRANGEMENT FOR CONTROLLING PROCESS PARAMETERS IN MATERIAL PROCESSING BY MEANS OF LASER RADIATION - Google Patents

ARRANGEMENT FOR CONTROLLING PROCESS PARAMETERS IN MATERIAL PROCESSING BY MEANS OF LASER RADIATION Download PDF

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DD227364A1 DD26858484A DD26858484A DD227364A1 DD 227364 A1 DD227364 A1 DD 227364A1 DD 26858484 A DD26858484 A DD 26858484A DD 26858484 A DD26858484 A DD 26858484A DD 227364 A1 DD227364 A1 DD 227364A1
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Klaus-Juergen Luck
Hartmut Mueller
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Univ Schiller Jena
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Abstract

Die Anordnung zur Steuerung von Verfahrensparametern ist fuer die bekannten Verfahrenshauptgruppen der Werkstoffbearbeitung mittels Laserstrahl, wie z. B. Stoffeigenschaftsaendern, Abtragen und Fuegen anwendbar. Um ein repraesentatives Steuersignal fuer mindestens einen Verfahrensparameter zu erzeugen, soll ein moeglichst grosser Anteil der reflektierten Laserstrahlung oder Waermestrahlung erfasst werden. Dazu sind die erforderlichen Strahlungsempfaenger nahe an der Bearbeitungszone anzuordnen. Die Loesung besteht fuer eine Anordnung mit einer den Laserstrahl umgebenden Schutzgasduese darin, den Strahlungsempfaenger unmittelbar neben der Schutzgasduesenaustrittsoeffnung der Schutzgasduese anzubringen. Eine Ausfuehrungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende der den Laserstrahl umgebenden Schutzgasduese durch ein Kalorimeter gebildet wird, welches eine als Schutzgasduesenaustrittsoeffnung wirkende zentrische Oeffnung besitzt. Fig. 2The arrangement for controlling process parameters is for the known process main groups of material processing by laser beam, such. B. Materialigenschaftsaendern, ablation and joining applicable. In order to generate a representative control signal for at least one process parameter, the greatest possible proportion of the reflected laser radiation or heat radiation should be detected. For this purpose, the required radiation receivers are to be arranged close to the processing zone. The solution consists of an arrangement with a protective gas surrounding the laser beam is to install the radiation receiver immediately adjacent to the SchutzgasduesenaustrittsOeffnung the Schutzgasduese. An embodiment variant of the invention is characterized in that the lower end of the shielding gas duct surrounding the laser beam is formed by a calorimeter which has a centric opening acting as a protective gas duct outlet opening. Fig. 2

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Anordnung zur Steuerung von Verfahrensparametern bei der /^ae»j/werkstoffbearbeitung mi-H~te> Arrangement for the control of process parameters in the case of / ae »j / material processing mi-H te>

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die bei der Laserwerkstoffbearbeitung die Steuerung der Laserausgangsleistung oder des Abstandes zwischen Fokussieroptik und Werkstückwerkstoffoberfläche oder der Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstückwerkstoff in Abhängigkeit von der Temperatur in der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone und damit von der eingebrachten Laserstrahlungsenergie bzw. eines bestimmten Bearbeitungsergebnisses ermöglicht« Sie ist für alle bekannten Verfahrenshauptgruppen der Werkstoffbearbeitung mittels Laserstrahl, wie z. B. Stoffeigenschaftsändern, Abtragen und Fügen anwendbar.The invention relates to an arrangement which, in laser material processing, enables the control of the laser output power or the distance between the focusing optics and workpiece material surface or the relative speed between laser beam and workpiece material as a function of the temperature in the workpiece material processing zone and thus of the introduced laser radiation energy or a specific processing result «It is responsible for all known process main groups of material processing by means of laser beam, such. B. Materialigenändernändern, ablation and joining applicable.

Die Laserwerkstoffbearbeitung beruht auf einer definierten Umwandlung der Laserstrahlungsenergie in Wärme der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone und dessen Umgebung. CJe nach dem Energie-Zeit-Verhalten und der räumlichen Verteilung der Strahlungsflußdichte wird die Werkstückwerkstof f-Bearbeitungszone aufgeheizt, geschmolzen oder verdampft. Der Energieeintrag in die Werkstückwerkstoffoberfläche muß der jeweiligen Laserwerkstoffbearbeitung ange-Laser material processing is based on a defined conversion of the laser radiation energy into heat of the workpiece material processing zone and its surroundings. CJe according to the energy-time behavior and the spatial distribution of Strahlungsflußdichte the Werkstückwerkstof f-processing zone is heated, melted or evaporated. The energy input into the workpiece material surface must be adapted to the respective laser material processing.

paSt sein. Aus diesem Grund ergibt sich die Notwendigkeit einer Kontrolle während der Bearbeitung und einer Steuerung des Laserenergietransfers in den Werkstückwerkstoff für jedes Laserwerkstoffbearbeitungsverfahren und deren Verfahrensvarianten.be paSt. For this reason, there is a need for control during processing and control of the laser energy transfer into the workpiece material for each laser material processing method and its variants.

Bestimmende Größen für den Laserenergietransfer sind die Laserleistung bei CW-Betrieb des Lasers bzw. die Laserimpulsenergie bei Impuls-Laserbetrieb und der Abstand der Fokussierungsoptik zur Werkstückwerkstoffoberfläche (LaserstrahlungsfluSdichte), die Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstückwerkstoff sowie das Reflexionsvermögen der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone. Da das Reflexionsvermögen der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone bei der jeweiligen Laserwellenlänge wesentlich von der Oberflächengüte und von der Temperatur der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone abhängt, diese aber wiederum von der in den VVerkstückwerkstoff absorbierten Laserleistungs- bzw. Impulsenergie, der Laserstrahlungsfiußdichte und der Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstückwerkstoff abhängen, ist das Reflexionsvermögen des Werkstückwerkstoffes indirekt eine Funktion der obigen drei Einflußgrößen. Damit ist prinzipiell eine Kontroll- und Steuerungsmöglichkeit der Laserleistung respektive Impulsenergie, oder des Abstandes zwischen Fokussierungsoptik und Werkstückwerkstoffoberfläche oder der Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstückwerkstoff mit Hilfe des Reflexionsvermögens der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone bei der jeweiligen Laserwellenlänge hinsichtlich der Optimierung bestimmter Bearbeitungsergebnisse gegeben. Bei den in der Praxis am häufigsten angewendeten Laserstrahlbearbeitungsverfahren wir.d der Laserstrahl senkrecht auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückwerkstoffes gerichtet, so daß immer ein Teil der Laserstrahlung von der Oberfläche reflektiert wird. Bei der Verwendung einer bestimmten, konstanten Laserwellenlänge hängt der reflektierte Strahlungsanteil hauptsächlich vom Werkstückwerkstoff, von der Temperatur der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone undDetermining parameters for the laser energy transfer are the laser power in CW operation of the laser or the laser pulse energy in pulsed laser operation and the distance of the focusing optics to the workpiece material surface (LaserstrahlungsfluSdichte), the relative speed between the laser beam and workpiece material and the reflectivity of the workpiece material processing zone. Since the reflectivity of the workpiece material processing zone at the respective laser wavelength depends substantially on the surface quality and the temperature of the workpiece material processing zone, but these in turn depend on the laser power absorbed in the workpiece material, the laser radiation fieussdichte and the relative speed between the laser beam and workpiece material , the reflectivity of the workpiece material is indirectly a function of the above three factors. This is in principle a control and control of the laser power or pulse energy, or the distance between the focusing optics and workpiece material surface or the relative speed between the laser beam and workpiece material with the help of the reflectivity of the workpiece material processing zone at the respective laser wavelength with regard to the optimization of certain processing results. In the laser beam machining method most commonly used in practice, the laser beam is directed perpendicular to the surface of the workpiece material to be machined so that a portion of the laser radiation is always reflected from the surface. When using a certain, constant laser wavelength of the reflected radiation component depends mainly on the workpiece material, the temperature of the workpiece material processing zone and

von der sich während der Bearbeitung ändernden Werkstückwerkstoff oberflächengüte ab. Die Erwärmung der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone und die dabei auftretenden Veränderungen der Oberflächengüte bedingen einander und sind werkstoffspezifisch. Die räumliche reflektierte Strahlungsflußdichteverteilung (räumliche Reflexionsstrahlungscharakteristik) ist von der Oberflächengüte abhängig. So wird bei Rauhtiefenwerten der Werkstückwerkstoffoberfläche, die wesentlich kleiner sind als die Laserwellenlänge (Rfc«A) raehr"spiegelnde" Reflexion vorliegen, als bei Rauhtiefenwerten, deren Betrag annähernd gleich oder größer als die Wellenlänge ist. Dann wird man zunehmend mehr diffuse Reflexion erwarten können. Somit erhält man bei der Messung der gesamten reflektierten Laserstrahlung oder der reflektierten Laserstrahlung innerhalb eines bestimmten konstanten Raumwinkels bei verschiedenen Relativgeschwindigkeiten zwischen Laserstrahl und Werkstückwerkstoff und unter sonst konstanten Laserbearbeitungsparametern und Werkstück?· werkstoffeigenschaften auch verschiedene Meßwerte für die reflektierte Laserstrahlung. Unterschiedliche Meßwertbeträge der reflektierten Laserstrahlung würde man analog bei unterschiedlichen Abständen zwischen Fokussierungsoptik und Werkstückwerkstoffoberfläche oder bei unterschiedlichen Laserleistungen unter sonst konstanten Laserbearbeitungsparametern sowie Werkstückwerkstoffeigenschaften erhalten. Diese unterschiedlichen Meßwertbeträge der reflektierten Laserstrahlung sind ein Kennzeichen für unterschiedlich in dem Werkstückwerkstoff eingebrachte Laserstrahlungsenergien und damit eng verbunden für unterschiedliche Bearbeitungs- r ergebnisse.from the changing during processing workpiece material surface quality. The heating of the workpiece material processing zone and the resulting changes in the surface quality require each other and are material-specific. The spatial reflected Strahlungsflußdichteverteilung (spatial reflection radiation characteristic) is dependent on the surface quality. Thus, at surface roughness values of the workpiece material surface, which are substantially smaller than the laser wavelength (R fc "A), there will be more" specular "reflection than at roughness depth values whose magnitude is approximately equal to or greater than the wavelength. Then one will increasingly expect more diffuse reflection. Thus, different measured values for the reflected laser radiation are obtained when measuring the total reflected laser radiation or the reflected laser radiation within a certain constant solid angle at different relative speeds between the laser beam and workpiece material and under otherwise constant laser processing parameters and workpiece material properties. Different measured value amounts of the reflected laser radiation would be obtained analogously at different distances between the focusing optics and workpiece material surface or at different laser powers under otherwise constant laser processing parameters and workpiece material properties. These different Meßwertbeträge of the reflected laser radiation is a marker for different in the workpiece material introduced laser radiation energy, and therefore closely linked to different processing results r.

Analog konnte man sich auch eine Kontroll- und Steuerungsmöglichkeit der obig genannten drei Einflußgrößen mit Hilfe der von der Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone emittierten Wärmestrahlung oder der Wärme- und reflektierten Strahlung hinsichtlich der Optimierung bestimmter Werkstückwerkstoff-Bearbeitungsergebnisse vorstellen.Analogously, one could also imagine a control and control possibility of the above-mentioned three influencing variables with the aid of the heat radiation emitted by the workpiece material processing zone or the heat and reflected radiation with regard to the optimization of certain workpiece material processing results.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

In der FR - PS 24 50660 wird eine Apparatur zur Behandlung metallischer Werkstücke mittels Laserstrahlung beschrieben, die eine reflektierende Einrichtung beinhaltet, welche dafür vorgesehen ist, die vom metallischen Werkstückwerkstoff reflektierte Strahlung wieder auf die Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone zu fokussieren. Dies geschieht mit Hilfe einer reflektierenden Kugelkappe, deren Krümmungsmittelpunkt sich im Bearbeitungspunkt auf der Werkstückwerkstoff oberfläche befindet. Zum anderen ist dia Kugelkappe zugleich mit einer Schutzgaszu- und -abführung, mit einer Kühlung und mit Strahlungsempfängern versehen, welche erlauben "physikalische und chemische Parameter der behandelten Oberfläche" über den reflektierten Strahlungsanteil zu messen.In FR - PS 24 50660 an apparatus for the treatment of metal workpieces by means of laser radiation is described, which includes a reflective device, which is intended to focus the reflected radiation from the metallic workpiece material back to the workpiece material processing zone. This is done with the help of a reflective spherical cap, the center of curvature is the processing point on the workpiece material surface. On the other hand, the ball cap is at the same time provided with a protective gas supply and removal, with cooling and with radiation receivers which allow to measure "physical and chemical parameters of the treated surface" via the reflected radiation component.

Die Anwendung dieser Apparatur wird durch die Notwendigkeit der Herstellung einer entsprechenden gut reflektierenden Kugelkappe erschwert· Die gemeinsame Halterung von Laserkopf, Kugelkappe mit Kühlsystem und Schutzgaszuführung sowie Strahlungsempfängern und Fokussiereinrichtung erscheint hinsichtlich der statischen und dynamischen Stabilität der Apparatur nachteilig. Zum andern wird die Anwendung der Apparatur durch die Notwendigkeit des Vorhandenseins ebener, glatter Werkstückwerkstoffoberflächen eingeschränkt. Die beliebige Bearbeitung von VVerkstückwerkstoff oberflächen mit komplizierten herausragenden Elementen ist mit der obigen Anordnung nicht möglich, da eine Kollissionsgefahr der Kugelkappe mit dem Werkstückwerkstoff besteht. Weiterhin ist eine Zuführung von Zusatzwerkstoff unter verschiedenen Winkeln zur Werkstückwerkstoffoberfläche, insbesondere beim Laser-Fügen, Laser-Plattieren oder Laser-Legieren problematisch. Damit ist die Kompatibilität der obigen Apparatur hinsichtlich verschiedener Laserbearbeitungsaufgaben eingeschränkt.The use of this apparatus is hampered by the necessity of producing a correspondingly highly reflective spherical cap. The joint mounting of the laser head, spherical cap with cooling system and inert gas supply and radiation receivers and focusing device is disadvantageous in terms of the static and dynamic stability of the apparatus. On the other hand, the use of the apparatus is limited by the necessity of having flat, smooth workpiece surfaces. The arbitrary processing of VVerkstückwerkstoff surfaces with complicated protruding elements is not possible with the above arrangement, since there is a risk of collision of the ball cap with the workpiece material. Furthermore, a supply of filler material at different angles to the workpiece material surface, especially in laser joining, laser plating or laser alloying is problematic. This limits the compatibility of the above apparatus with respect to various laser processing tasks.

Die US - PS 4 121 087 enthält eine Meßanordnung, die die Kontrolle und Steuerung der Laserleistung oder des AbstandesUS Pat. No. 4,121,087 contains a measuring arrangement which controls and controls the laser power or the distance

Fokussierungsoptik - Werkstückwerkstoffoberfläche oder der. Relativgeschwindigkeit zwischen Laserstrahl und Werkstück beim Laserschweißen mittels der reflektierten und gestreuten Laserstrahlung oder eines Strahlungsanteils ermöglicht. Wird nur ein Strahlungsempfänger verwendet, so ist dieser zwecks Erfassung eines möglichst großen Strahlungsanteils nahe der Schweißnaht zu positionieren. Dies dürfte erfahrungsgemäß problematisch sein, da Kalorimeter u. a. große, selbständige Baueinheiten sind, die nicht optimal - d. h. einem möglichst großen Raumwinkel erfassend positioniert werden können.Focusing optics - workpiece material surface or the. Relative speed between laser beam and workpiece during laser welding by means of the reflected and scattered laser radiation or a radiation component allows. If only one radiation receiver is used, it must be positioned close to the weld in order to detect the largest possible proportion of radiation. This is likely to be problematic, since calorimeter u. a. are large, self-contained units that are not optimal - d. H. can be positioned as large a solid as possible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein repräsentatives Steuersignal für mindestens einen Verfahrensparameter zu erzeugen, indem ein möglichst großer Anteil der reflektierten Laserstrahlung oder der Wärmestrahlung erfaßt wird.The aim of the invention is to generate a representative control signal for at least one process parameter by detecting the largest possible proportion of the reflected laser radiation or the heat radiation.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den erforderlichen Strahlungsempfänger nahe an der Bearbeitungszone anzuordnen, ohne daß dadurch der Bearbeitungsvorgang behindert oder das Anwendungsgebiet der Laserbearbeitungsanlage eingeschränkt wird.The invention has for its object to arrange the required radiation receiver close to the processing zone, without thereby hindering the processing operation or the field of application of the laser processing system is limited.

Die Lösung besteht für eine Anordnung zur Steuerung von Verfahrensparametern bei der Laserwerkstoffbearbeitung mit einer den Laserstrahl umgebenden Schutzgasdüse darin, den Strahlungsempfänger unmittelbar neben der Schutzgasdüsenaustrittsöffnung der Schutzgasdüse anzubringen.Wird eine einfache kegelförmige Düse verwendet, so kann der Strahlungsempfänger an der Düsenwand verschiebbar angeordnet werden.The solution is for an arrangement for controlling process parameters in the laser material processing with a protective gas nozzle surrounding the laser beam to install the radiation receiver immediately adjacent the protective gas nozzle outlet opening of the protective gas nozzle. If a simple conical nozzle is used, the radiation receiver can be arranged displaceably on the nozzle wall.

Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß die Düsenöffnung klein sein kann, so daß der Verbrauch an Schutzgas gering ist. Desweiteren ist die Realisierung der Anordnung durch einfaches Aufstecken der Empfänger unkompliziert und kompatibel·The advantage of this solution is that the nozzle opening can be small, so that the consumption of inert gas is low. Furthermore, the realization of the arrangement is simple and compatible by simply plugging in the receivers.

Zur optischen Dämpfung der von der Werkstoffoberfläche reflektierten und emittierten elektromagnetischen Strahlung sind dem Strahlungsempfänger optische Filter vorgeschaltet. Weiterhin ist es zweckmäßig, die Empfänger- bzw. Filterflächen durch weitere Schutzgasdüsen vor Verunreinigungen zu schützen.For optical attenuation of the reflected and emitted from the material surface electromagnetic radiation of the radiation receiver are preceded by optical filters. Furthermore, it is expedient to protect the receiver or filter surfaces by further protective gas nozzles from contamination.

Eine andere Ausgestaltungsvariante der Erfindung erhält man, wenn das untere Ende der den Laserstrahl umgebenden Schutzgasdüse durch ein Kalorimeter gebildet wird, welches eine als Schutzgasdüsenaustrittsöffnung wirkende zentrische Öffnung besitzt. Die Innenfläche des Kalorimeters soll dabei eine trichterförmige Gestalt aufweisen und mit vielen kleinen Gasdüsenöffnungen versehen sein, die ein Beschlagen der Strahlungsabsorbierenden Trichterinnenfläche mit verdampfenden Werkstoff oder aus der Bearbeitungszone herausgeschleuderten Partikeln verhindern sollen. Vor dem Kalorimeter können wiederum optische""-RLlJtOr= angebracht sein. Diese müssen ebenfalls eine zentrische öffnung für den Durchtritt der Laserstrahlung und des Schutzgases besitzen« Verunreinigungen werden durch zusätzliche, vertikal zur Laserstrahlachse angeordnete Schutzgasdüsen vermieden.Another embodiment variant of the invention is obtained when the lower end of the protective gas nozzle surrounding the laser beam is formed by a calorimeter which has a centric opening acting as a protective gas nozzle exit opening. The inner surface of the calorimeter should have a funnel-shaped shape and be provided with many small gas nozzle openings, which are intended to prevent fogging of the radiation-absorbing funnel inner surface with evaporating material or ejected from the processing zone particles. In front of the calorimeter optical "" RLlJtOr = can be attached. These must also have a central opening for the passage of the laser radiation and the protective gas "impurities are avoided by additional, arranged vertically to the laser beam axis protective gas nozzles.

Da in bestimmten Bearbeitungsverfahren, wie z. B. beim Laser-Trennen und Laser-Bohren der Laserstrahl den Werkstoff durchdringt, muß sich in diesen Fällen eine die Laserstrahlung spiegelnd reflektierende Fläche hinter dem Werkstück befinden. Diese spiegelnde Fläche kann auch bei fehlendem Werkstück zur Bestimmung der Lasereffektivleistung herangezogen werden.Because in certain processing methods, such. B. in laser cutting and laser drilling of the laser beam penetrates the material, in these cases, a laser radiation specularly reflecting surface must be located behind the workpiece. This reflective surface can also be used in the absence of a workpiece to determine the laser effective power.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeich-nung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert:The invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing:

Fig. 1 zeigt eine Anordnung, bei der ein oder mehrere Strahlungsempfänger 1 unmittelbar neben der Schutzgasdüsenaustrittsöf fnung 4 der den Laserstrahl 2 umgebenden Schutzgasdüse 3 angeordnet sind. Vor den jeweils gewählten Strahlungsempfängern 1 befinden sich je nach Meßaufgabe (Reflexions- oder Temperaturmessung) optische Filter 5. Die Strahlungsempfänger 1 und die optischen Filter 5 müssen auf die Werkstückwerkstoff-Bearbeitungszone 7 gerichtet sein und zusätzlich mit je einer Schutzgasdüse oder einem Schutzgasdüsensystem 6 versehen werden, die dafür sorgen sollen, daß die optischen Filter 5 der Strahlungsempfänger nicht mit Werkstückwerkstoffdämpfen bzw. -partikeln verunreinigt werden. Das Ausführungsbeispiel schließt eine Verschiebung der Strahlungsempfänger 1 an der Düsenwand in minus z-Richtung, außerhalb der Schutzgasdüse 3 ein. Eine Kühlung 10 der Strahlungsempfänger 1 sollte je nach Bedarf möglich sein. In einem frei wählbaren aber konstantem Abstand(hg zur Schutzgasdüsenaustrittsöffnung 4 befindet sich eine Spiegelfläche 9. Eine Bearbeitung von Werkstückwerkstoffoberflächen mit komplizierten herausragenden Elementen 8 ist mit diesem Ausführungsbeispiel möglich, ohne daß eine Kollissionsgefahr besteht.Fig. 1 shows an arrangement in which one or more radiation receiver 1 immediately adjacent to the Schutzgasdüsenaustrittsöf opening 4 of the laser beam 2 surrounding protective gas 3 are arranged. Depending on the measurement task (reflection or temperature measurement), optical filters 5 are located in front of the respectively selected radiation receivers 1. The radiation receivers 1 and the optical filters 5 must be directed to the workpiece material processing zone 7 and additionally provided with a respective protective gas nozzle or protective gas nozzle system 6 which are to ensure that the optical filters 5 of the radiation receiver are not contaminated with workpiece material vapors or particles. The exemplary embodiment includes a displacement of the radiation receiver 1 on the nozzle wall in the minus z direction, outside of the protective gas nozzle 3. A cooling 10 of the radiation receiver 1 should be possible as needed. In a freely selectable but constant distance ( hg the shielding gas nozzle outlet opening 4 is a mirror surface 9. A machining of workpiece material surfaces with complicated protruding elements 8 is possible with this embodiment, without any risk of collision.

Figur 2 zeigt schematisch eine kalorimetrische Meßanordnung, die prinzipiell die Schutzdüseriaustrittsöffnung mit einem Kalorimeter vereinigt. Das untere Ende der den Laserstrahl 2 umgebenden Schutzgasdüse 3 wird durch ein Kalorimeter 13 gebildet, welches im Trichtermittelpunkt eine zentrische Schutzgasdüsenaustrittsöffnung 15 besitzt. Die Empfängerfläche des Kalorimeters 12 soll eine trichterförmige Gestalt aufweisen und mit vielen kleinen Schutzgasaustrittsdüsen 11 versehen sein. Sie sollen dafür sorgen, daß die Empfängerfläche 12 des Kalorimeters 13 nicht durch ver-FIG. 2 schematically shows a calorimetric measuring arrangement which, in principle, combines the protective nozzle exit opening with a calorimeter. The lower end of the protective gas nozzle 3 surrounding the laser beam 2 is formed by a calorimeter 13 which has a centric protective gas nozzle outlet opening 15 in the funnel center. The receiver surface of the calorimeter 12 should have a funnel-shaped shape and be provided with many small protective gas outlet nozzles 11. They should ensure that the receiver surface 12 of the calorimeter 13 is not blocked by

dampften Werkstückiverkstoff oder durch Werkstoffpartikel ^verunreinigt werden. Vor dem Kalorimeter können optische Filter 5 angebracht sein. Diese müssen ebenfalls eine zentrische Öffnung 14 für den Durchtritt der Laserstrahlung und des Schutzgases besitzen. Verunreinigungen der optischen Filter durch verdampften Werkstückwerkstoff oder durch Werkstoffpartikel werden durch zusätzliche, vertikal zur Laserstrahlachse angeordnete Schutzgasdüsen 6 vermieden. Bei der Verwendung optischer Filter 5 vor dem Kalorimeter kann man eventuell auf die vielen kleinen Schutzgasaustrittsdüsen 11 verzichten.steamed workpiece material or be contaminated by material particles ^. In front of the calorimeter, optical filters 5 may be mounted. These must also have a central opening 14 for the passage of the laser radiation and the protective gas. Impurities of the optical filter by vaporized workpiece material or by material particles are avoided by additional, arranged perpendicular to the laser beam axis shielding gas nozzle 6. When using optical filter 5 in front of the calorimeter you can possibly do without the many small protective gas outlet nozzles 11.

Claims (9)

Erfindungsanspruchinvention claim 1. Anordnung zur Steuerung von Verfahrenspäramtern bei der Werkstoffbearbeitung mittels Laserstrahlen, welche eine den Laserstrahl umgebende Schutzgasdüse sowie mindestens einen Strahlungsempfänger enthält, der einen reflektierten Anteil der Laserstrahlung erfaßt und daraus ein Steuersignal für mindestens einen Verfahrensparamter erzeugt, dadurch gekennzeichnet," daß der Strahlungsempfänger (1) unmittelbar neben der Düsenaustrittsöffnung (4) der Schutzgasdüse (3) angebracht ist.1. Arrangement for the control of Verfahrenspäramtern in the material processing by laser beams, which includes a laser beam surrounding the protective gas nozzle and at least one radiation receiver which detects a reflected portion of the laser radiation and generates a control signal for at least one Verfahrensparamter, characterized in that "the radiation receiver ( 1) is mounted directly next to the nozzle outlet opening (4) of the protective gas nozzle (3). 2. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsempfänger (1) an der kegelförmig ausgebildeten Wand der Schutzgasdüse (3) verschiebbar angeordnet ist.2. Arrangement according to item 1, characterized in that the radiation receiver (1) on the conically shaped wall of the protective gas nozzle (3) is arranged displaceably. 3» Anordnung nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strahlungsempfänger (1) optische Filter (5) vorgeschaltet sind.3 »arrangement according to item 1 or 2, characterized in that the radiation receiver (1) optical filter (5) are connected upstream. 4. Anordnung nach Punkt 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Strahlungsempfänger (1) bzw. Filtern (5) weitere Schutzgasdüsen (6) angeordnet sind.4. Arrangement according to item 1, 2 or 3, characterized in that in front of the radiation receiver (1) or filters (5) further protective gas nozzles (6) are arranged. 5. Anordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der den Laserstrahl umgebenden Schutzgasdüse (3) durch ein Kalorimeter (13) gebildet wird, welches eine als Schutzgasdüsenaustrittsöffnung wirkende zentrische öffnung (15) besitzt.5. Arrangement according to item 1, characterized in that the lower end of the protective gas nozzle surrounding the laser beam (3) by a calorimeter (13) is formed, which has a protective gas nozzle outlet opening acting as a central opening (15). 6. Anordnung nach Punkt 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerfläche (12) des Kalorimeters eine trichterförmige Gestalt besitzt und mit vielen kleinen Gasdüsenöffnungen (11) versehen ist.6. Arrangement according to item 5, characterized in that the receiver surface (12) of the calorimeter has a funnel-shaped shape and is provided with many small gas nozzle openings (11). 7. Anordnung nach Punkt 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Kalorimeter (13) optische Filter (5) angebracht sind, die eine zentrische "Öffnung (14)7. Arrangement according to item 5 or 6, characterized in that in front of the calorimeter (13) optical filters (5) are mounted, which have a central "opening (14). für den Durchtritt der Laserstrahlung und des Schutzgases besitzen.  for the passage of the laser radiation and the protective gas. 8. Anordnung nach einem der Punkte 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß neben den optischen Filtern (5) vertikal zur Laserstrahlachse weitere Schutzgasdüsen (6) angeordnet sind.8. Arrangement according to one of the items 5 to 7, characterized in that in addition to the optical filters (5) vertical to the laser beam axis further protective gas nozzles (6) are arranged. 9. Anordnung* nach einem der Punkte 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem bestimmten Abstand zum Strahlungsempfänger (1) bzw. der Schutzgasdüsenaustrittsöffnung (4 bzw. 15) eine die Laserstrahlung reflektierende Spiegelfläche (9) vorhanden ist.9. Arrangement * according to one of the items 1 to 8, characterized in that at a certain distance from the radiation receiver (1) or the shielding gas nozzle outlet opening (4 or 15) a laser radiation reflecting mirror surface (9) is present. Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
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