DE102005028243A1 - Nozzle arrangement, especially for laser work piece processing head, has cutting gas channel in the region of the exit section discharging into the gas entrance channel - Google Patents

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Abstract

A nozzle arrangement, has a nozzle body (10) with a central entrance channel, an exit section for a working laser beam and at least one cutting gas channel (19) joining to a cutting gas source on the inlet side. At least one cutting gas channel (19) discharges in the region of the exit section to the entrance channel (15).

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung für einen Laserbearbeitungskopf, insbesondere für einen Laserbearbeitungskopf für die Laserbearbeitung von Werkstücken mit fokusierender Spiegeloptik.The The invention relates to a nozzle arrangement for a Laser processing head, in particular for a laser processing head for the Laser processing of workpieces with focusing mirror optics.

Bei der Laserbearbeitung von Werkstücken, insbesondere beim Schneiden von Blechen mit Laserstrahlung ist es erforderlich unmittelbar vor der zentralen Öffnung der Schneiddüse einen genügend hohen Schneidgasdruck aufzubauen, unabhängig davon, ob der Laserbearbeitungskopf mit fokusierenden Spiegeln oder fokusierenden Linsen arbeitet oder ob ein die fokusierende Optik schützendes Schutzglas oder dergleichen vorgesehen ist.at the laser processing of workpieces, in particular when cutting sheets with laser radiation, it is necessary just in front of the central opening the cutting nozzle a high enough Regardless of whether the laser processing head works with focusing mirrors or focusing lenses or whether protective glass protecting the focusing optics or the like is provided.

Wird bei der Laserbearbeitung von Werkstücken mit fokusierenden Spiegeln gearbeitet, dann besteht anders als bei Laserbearbeitungsköpfen mit fokusierenden Linsen, dass zusätzlich Problem, dass kein bis auf die Düsenöffnung im wesentlichen abgeschlossener Raum innerhalb der Schneiddüse vorliegt, in dem sich ein Schneidgasdruck unmittelbar vor der zentralen Öffnung der Schneiddüse einfach aufbauen kann.Becomes in the laser processing of workpieces with focusing mirrors worked, then exists differently than with laser processing heads with focusing Lenses that in addition Problem that no up to the nozzle opening in there is substantial space within the cutting nozzle, in which a cutting gas pressure immediately in front of the central opening of cutting nozzle easy to build.

Deshalb müssen insbesondere beim Schneiden mit Laserbearbeitungsköpfen, die fokusierende Spiegeloptiken einsetzen, Düsen verwendet werden, bei denen der Schneidgasdruck über einen Ringspalt oder über mehrere ringförmig um die zentrale Düsenöffnung herum angeordnete Kanäle aufgebaut wird.Therefore have to especially when cutting with laser processing heads, the use focusing mirror optics, nozzles are used in which the cutting gas pressure over an annular gap or over several annular around the central nozzle opening arranged channels is built.

Aus der DE 36 30 127 A1 ist eine Düse zum Schneiden von Werkstücken mittels Laserstrahlung bekannt, die einen Grundkörper mit einem Durchgangskanal für einen Arbeitslaserstrahl aufweist, der sich von einem engsten Abschnitt trichterförmig erweitert. In den sich trichterförmig erweiternden Abschnitt münden auf einer Kegelmantelfläche um die Achse des Durchgangskanals herum angeordnete Schneidgaszuführkanäle, die von entsprechenden Nuten in einer Kegelmantelfläche des Düsenkörpers angeordnet sind. Eine konische Überwurfhülse begrenzt die Schneidgaszuführkanäle und trägt an ihrer Spitze eine Düsenkappe mit einem Durchgang für den Laserstrahl und das Schneidgas, der einen sich konisch verjüngenden Abschnitt aufweist, an den sich ein zylindrischer Auslaßabschnitt anschließt.From the DE 36 30 127 A1 a nozzle for cutting workpieces by means of laser radiation is known, which has a base body with a passage for a working laser beam which widens in a funnel shape from a narrowest portion. In the funnel-shaped widening section open on a conical surface around the axis of the passage channel around arranged Schneidgaszuführkanäle, which are arranged by corresponding grooves in a conical surface of the nozzle body. A conical cap sleeve defines the cutting gas supply channels and carries at its tip a nozzle cap having a passage for the laser beam and the cutting gas having a conically tapered portion followed by a cylindrical outlet portion.

Die Winkel der konischen Abschnitte des Durchgangskanals im Düsenkörper und in der Düsenkappe sind dabei so gewählt, dass das aus den Schneidgaszuführkanälen strömende Schneidgas trichterförmig in den zylindrischen Auslaßabschnitt einströmt.The Angle of the conical sections of the passageway in the nozzle body and in the nozzle cap are so chosen in that the cutting gas flowing out of the cutting gas supply channels is funnel-shaped the cylindrical outlet section flows.

Die DE 36 37 568 betrifft eine Laser-Bearbeitungsmaschine und zeigt eine Düsenanordnung mit einem Düsenkörper mit einem Durchgangskanal für einen Laserstrahl, wobei der Düsenkörper laserstrahlaustrittsseitig einen konischen Abschnitt aufweist, auf dessen Außenumfang zur Düsenspitze verlaufende Rillen vorgesehen sind, die mit einer entsprechenden Außenhülse Schneidgaskanäle bilden, die um die Austrittsöffnung des Laserstrahls herum ins Freie münden. Einlaßseitig sind die Schneidgaskanäle mit einem den Düsenkörper konzentrisch umgebenden Ringkanal zur Schneidgaszufuhr verbunden.The DE 36 37 568 relates to a laser processing machine and shows a nozzle assembly having a nozzle body with a passage for a laser beam, wherein the nozzle body laser beam exit side has a conical section, on the outer circumference of the nozzle tip extending grooves are provided which form with a corresponding outer sleeve cutting gas channels, which surround the outlet opening of the laser beam into the open. On the inlet side, the cutting gas channels are connected to a nozzle body concentrically surrounding annular channel for cutting gas supply.

Hier münden also die Schneidgaskanäle ins Freie und die ausströmenden Schneidgasströme bilden sozusagen einen Schneidgasfokus, der im Bereich des Laserfokus liegen soll.Here flow So the cutting gas channels into the open and the outflowing Cutting gas flows form a cutting gas focus, so to speak, in the area of the laser focus should lie.

Aus der JP 05-84589 A ist eine weitere Düsenanordnung für einen Laserbearbeitungskopf bekannt, bei dem die Schneiddüse auslaßseitig einen sich konisch verjüngenden Abschnitt aufweist. Um den inneren Düsenkörper herum ist dabei eine äußere Düsenhülse vorgesehen, deren Auslaßöffnung einen größeren Durchmesser aufweist als die Auslaßöffnung des Laserdurchgangskanals im inneren Düsenkörper. Zwischen dem inneren und äußeren Düsenkörper ist entweder ein konischer Ringspaltkanal oder eine Vielzahl von um den Laserdurchgangskanal angeordneten Schneidgaskanälen vorgesehen. Sowohl der Ringspaltkanal als auch die einzelnen Kanäle münden dabei außerhalb der Auslaßöffnung des inneren Düsenkörpers in die Auslaßöffnung des äußeren Düsenkörpers.Out JP 05-84589 A is another nozzle arrangement for a Laser processing head known, in which the cutting nozzle outlet a conically tapered one Section has. An outer nozzle sleeve is provided around the inner nozzle body, the outlet opening a larger diameter has as the outlet opening of the Laser passage channels in the inner nozzle body. Between the inner and outer nozzle body is either a conical annular gap channel or a plurality of provided the laser passage channel arranged Schneidgaskanälen. Either the annular gap channel as well as the individual channels open outside the outlet of the inner nozzle body in the outlet opening of the outer nozzle body.

Im Betrieb des Laserbearbeitungskopfes werden sowohl durch den Laserdurchgangskanal als auch durch die Schneidgaskanäle Schneidgasströme in den Bereich der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück geleitet.in the Operation of the laser processing head are both through the laser passageway as well as through the cutting gas channels Cutting gas flows in the area of the interaction zone between the laser beam and workpiece directed.

Aus der EP 0 741 627 B1 ist eine weitere Düsenanordnung für das Laserstrahlschneiden bekannt, die einen dem fokusierten Laserstrahl angepaßten, diesen umgebenden kegelstumpfförmigen Düsenkörper mit einer Durchlaßbohrung für den Laserstrahl aufweist. Der Düsenkörper wird konzentrisch von einer Düsenhülse umgeben und bildet mit dieser einen Ringspalt. Die Düsenhülse besitzt eine mit der Durchlaßbohrung gleichachsige Austrittsbohrung für einen Schneidgasstrahl des an eine Gasquelle angeschlossenen Ringspalts. Die Austrittsbohrung ist dabei werkstückseitig vor der Durchlaßbohrung angeordnet und mit einem Durchmesser versehen, der größer als der Durchmesser der Durchlaßbohrung ist. Möglichst geringe Strömungsverluste sowohl hinsichtlich Impuls als auch Masse sollen dabei dadurch realisiert werden, dass der Austrittsquerschnitt der Austrittsbohrung etwa gleich dem Übergangsquerschnitt des Ringspalts zur Austrittsbohrung ist.From the EP 0 741 627 B1 a further nozzle arrangement for the laser beam cutting is known, which has adapted to the focused laser beam, this surrounding frusto-conical nozzle body having a passage bore for the laser beam. The nozzle body is concentrically surrounded by a nozzle sleeve and forms an annular gap with this. The nozzle sleeve has an equiaxed with the passage bore exit bore for a cutting gas jet of the annular gap connected to a gas source. The outlet bore is arranged on the workpiece side before the passage bore and provided with a diameter which is greater than the diameter of the passage bore. As low as possible flow losses both in terms of momentum and mass to be realized thereby that the outlet cross section of the outlet bore is approximately equal to the Transition cross section of the annular gap to the outlet hole is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Düsenanordnung für einen Laserbearbeitungskopf für die Laserbearbeitung von Werkstücken bereitzustellen, die es bei einfachem Aufbau ermöglicht, hohe Schneidgasdrücke unmittelbar vor der Austrittsöffnung der Schneiddüse aufzubauen.Of the Invention is based on the object, a further nozzle arrangement for one Laser processing head for the laser processing of workpieces to provide that allows a simple structure, high cutting gas pressures immediately in front of the outlet the cutting nozzle build.

Diese Aufgabe wird durch eine Düsenanordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.These Task is through a nozzle arrangement according to claim 1 solved. Advantageous embodiments and further developments of the invention are in the subclaims described.

Erfindungsgemäß ist also bei einer Düsenanordnung mit einem Düsenkörper, der einen zentralen Durchgangskanal mit einem Austrittsabschnitt für einen Arbeitslaserstrahl und zumindest einen einlaßseitig mit einer Schneidgasquelle verbundenen Schneidgaskanal aufweist, vorgesehen, dass der zumindest eine Schneidgaskanal im Bereich des Austrittsabschnitts in den Durchgangskanal mündet. Diese erfindungsgemäße Anordnung des zumindest einen Düsenkanals, ermöglicht es allein durch eine geeignete Gasführung, also durch eine geeignete Einstellung der zugeführten Gasmenge und der jeweiligen Drücke, zu erreichen, dass dem Laserbearbeitungsbereich eine gewünschte Gasmenge mit entsprechendem Druck und entsprechender Geschwindigkeit zugeführt werden kann, ohne dass eine Gefahr besteht, dass das Prozeßgas durch Fremdluft verunreinigt wird.According to the invention is thus in a nozzle arrangement with a nozzle body, the a central passageway having an exit portion for a Working laser beam and at least one inlet side with a cutting gas source connected cutting gas channel, provided that the at least a cutting gas channel in the region of the outlet section in the passageway empties. This inventive arrangement the at least one nozzle channel, allows it alone by a suitable gas guide, so by a suitable Adjustment of the supplied Gas quantity and the respective pressures, to achieve that the laser processing area a desired amount of gas be supplied with the appropriate pressure and speed can, without that there is a risk that the process gas through Foreign air is contaminated.

Eine derartige Düsenanordnung läßt sich mit jeder Art von Laserbearbeitungskopf in vorteilhafter Weise verwenden, besonders zweckmäßig ist ihr Einsatz jedoch bei Laserbearbeitungsköpfen mit fokusierender Spiegeloptik, da für den Druckaufbau kein definierter, bis auf die Düsenöffnung im wesentlichen abgeschlossener Raum innerhalb der Düseanordnung vorhanden zu sein braucht.A such nozzle arrangement let yourself to use with any kind of laser processing head in an advantageous manner is particularly appropriate however, their use in laser processing heads with focusing mirror optics, for this the pressure buildup no defined, except for the nozzle opening substantially completed Space inside the nozzle arrangement needs to be available.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Austrittsabschnitt zylindrisch ist. Diese Ausgestaltung läßt sich besonders einfach fertigen.at an advantageous embodiment of the invention is provided that the exit section is cylindrical. This embodiment let yourself very easy to manufacture.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Vielzahl von Schneidgaskanälen vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig um den zentralen Durchgangskanal herum angeordnet sind, wobei die Schneidgaskanäle auf einer Kegelmantelfläche angeordnet sind, die sich in Laserstrahlrichtung verjüngt.at a preferred embodiment The invention provides that a plurality of cutting gas channels provided is, in the circumferential direction evenly around the central passageway are arranged around, wherein the cutting gas channels arranged on a conical surface are, which tapers in the laser beam direction.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Winkel zwischen den Achsen der Schneidgaskanäle im Bereich ihrer Mündungsöffnungen in den Durchgangskanal im Bereich zwischen 30° und 10° liegen. Diese Anordnung ermöglicht es, das Prozeßgas in der Weise zuzuführen, dass sich im Bereich der Austrittsöffnung des Durchgangskanals für den Arbeitslaserstrahl nicht nur ein Gasstrom mit gewünschtem Druck und gewünschter Geschwindigkeit einstellt, sondern dass sich dort auch eine Art "Prozeßgasbrennpunkt" bildet, der insbesondere durch Wahl eines geeigneten Öffnungswinkels des von den Schneidgaskanälen definierten Kegels relativ zum Laserfokus und damit relativ zur Wechselwirkungszone zwischen Arbeitslaserstrahl und Werkstück einstellen läßt.there it is useful if the angles between the axes of the cutting gas channels in the region of their mouth openings in the passage in the range between 30 ° and 10 °. This arrangement makes it possible the process gas to feed in the way that is in the region of the outlet opening of the through-channel for the Work laser beam not only a gas stream with desired Pressure and desired Sets speed, but that there is also a kind of "process gas focus", in particular by choosing a suitable opening angle of the cutting gas channels defined cone relative to the laser focus and thus relative to Set interaction zone between working laser beam and workpiece leaves.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Durchgangskanal in Laserstrahlrichtung vor den Mündungsöffnungen der Schneidgaskanäle einen Drosselabschnitt mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des Austrittsabschnitts. Die Ausbildung eines Drosselabschnitts im Durchgangskanal für den Arbeitslaserstrahl vor der Einmündung der Prozeßkanäle in den Austrittsabschnitt des Durchgangskanals vereinfacht die Gasführung weiter, und ermöglicht einen wirtschaftlichen Einsatz des Prozeß- oder Schneidgases, da keine übermäßi gen Leckströme in Kauf genommen werden müssen, die insbesondere dann auftreten könnten, wenn fokusierende Spiegel zum Einsatz kommen.at a particularly preferred embodiment The invention provides that the passageway in the laser beam direction in front of the mouth openings the cutting gas channels a throttle portion having a diameter which is smaller is the diameter of the exit section. Training a throttle section in the passageway for the working laser beam the confluence the process channels in the Outlet section of the passage further simplifies the gas supply, and allows an economical use of the process or cutting gas, since no excessive leakage currents in purchase have to be taken which could occur especially when focusing mirrors be used.

Zweckmäßigerweise ist dabei die Querschnittsfläche des Drosselabschnitts kleiner als die Summe der Querschnittsflächen der Schneidgas- oder Prozeßgaskanäle.Conveniently, is the cross-sectional area of the throttle section smaller than the sum of the cross sectional areas of Cutting gas or process gas channels.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Querschnittsfläche des Austrittsabschnitts etwa gleich der Summe der Querschnittsflächen der Schneidgaskanäle ist. Hierdurch läßt sich erreichen, dass das Prozeß- oder Schneidgas aus der Vielzahl der Gaskanäle ohne Strömungsverluste aus der Austrittsöffnung des Durchgangskanal austreten kann.at An advantageous embodiment of the invention is further provided that the cross-sectional area the exit section approximately equal to the sum of the cross sectional areas of Cutting gas channels is. This can be reach that process or Cutting gas from the plurality of gas channels without flow losses from the outlet opening of the passage can escape.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below, for example, with reference to the drawing explained in more detail. It demonstrate:

1: eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung, 1 FIG. 2 is a schematic sectional view of a nozzle arrangement according to the invention, FIG.

2: eine schematische Schnittdarstellung einer anderen Düsenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, 2 FIG. 2 is a schematic sectional view of another nozzle arrangement according to the present invention. FIG.

3: eine schematische Schnittdarstellung einer Düsenanordnung ähnlich der in 2, und 3 FIG. 2 is a schematic sectional view of a nozzle arrangement similar to FIG 2 , and

4: eine Draufsicht auf die Düsenanordnung in 3. 4 : a plan view of the nozzle assembly in 3 ,

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In The various figures of the drawing are corresponding to each other Elements provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine Düsenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie sie an einem Laserbearbeitungskopf vorgesehen ist, um im Austrittsbereich eines Arbeitslaserstrahls eine geeignete Schneidgaszufuhr zu gewährleisten. Die Düsenanordnung weist einen Düsenkörper 10 mit einem Befestigungsabschnitt 11, einem mit im wesentlichen zylindrischen Mittelabschnitt 12 und einem sich zur Austrittsrichtung eines Arbeitslaserstrahls hin verjüngenden Spitzenabschnitt 13 auf. Zur Befestigung der Düsenanordnung an einem Laserbearbeitungskopf ist beispielsweise am Außenumfang des Befestigungsabschnitts 11 ein Schraubgewinde 14 vorgesehen. Dementsprechend kann der zylindrische Mittelabschnitt nicht näher dargestellte Mittel zum Angriff eines Schraubwerkzeugs aufweisen. 1 shows a nozzle assembly according to a first embodiment of the invention, as provided on a laser processing head to ensure a suitable cutting gas supply in the exit region of a working laser beam. The nozzle arrangement has a nozzle body 10 with a fixing section 11 a substantially cylindrical central portion 12 and a tip portion tapering toward the exit direction of a working laser beam 13 on. To attach the nozzle assembly to a laser processing head is, for example, on the outer circumference of the attachment portion 11 a screw thread 14 intended. Accordingly, the cylindrical central portion may have unspecified means for engaging a screwing tool.

In Längsrichtung des Düsenkörpers 10 erstreckt sich ein zentraler Durchgangskanal 15 für einen Arbeitslaserstrahl, der nur durch eine Mittelachse A des Durchgangskanals 15 angedeutet ist. Der Durchgangskanal 15 weist bezüglich des Arbeitslaserstrahls eintrittsseitig einen sich entsprechend dem fokusierten Arbeitslaserstrahl konisch verjüngenden Abschnitt 16 und einen sich daran anschließenden zylindrischen Austrittsabschnitt 17 für den Arbeitslaserstrahl und Schneidgas auf.In the longitudinal direction of the nozzle body 10 extends a central passageway 15 for a working laser beam passing only through a central axis A of the passageway 15 is indicated. The passageway 15 With respect to the working laser beam on the inlet side has a correspondingly tapered section according to the focused working laser beam 16 and an adjoining cylindrical outlet section 17 for the working laser beam and cutting gas.

Von der in 1 oberen Stirnfläche 18 erstreckt sich zur Mittelachse A geneigt ein Schneidgaskanal 19, der im Bereich des zylindrischen Austrittsabschnitts 17 in den Durchgangskanal 15 mündet. Zumindest im Bereich seiner Mündungsöffnung 20 schließt der Schneidgaskanal 19 beziehungsweise seine nicht näher dargestellte Achse einen spitzen Winkel mit dem Durchgangskanal 15 beziehungsweise seiner Mittelachse A ein. Der spitze Winkel zwischen Schneidgaskanal 19 und Durchgangskanal 15 liegt in etwa im Bereich zwischen 10° und 30°, und ist vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, an die Konizität des konischen Abschnitts 16 angepaßt.From the in 1 upper face 18 extends to the central axis A inclined a cutting gas channel 19 , which is in the area of the cylindrical outlet section 17 in the passageway 15 empties. At least in the area of its mouth 20 closes the cutting gas channel 19 or its axis not shown an acute angle with the passage 15 or its central axis A. The acute angle between the cutting gas channel 19 and passageway 15 is approximately in the range between 10 ° and 30 °, and is preferably, but not necessarily, to the taper of the conical section 16 customized.

Unter Schneidgas soll hier jede Art von Gas verstanden werden, wie es bei der Laserbearbeitung von Werkstücken eingesetzt wird. Dabei ist insbesondere auch zu berücksichtigen, dass die erfindungsgemäße Düsenanordnung nicht nur beim Laserschneiden eingesetzt werden kann, sondern auch beim Laserschweißen, wobei dann als "Schneidgas" ein inertes Schutzgas zum Schutz des Schmelzbades vor Oxidation eingesetzt werden kann.Under Cutting gas is to be understood here as any kind of gas used in the laser machining of workpieces. there is also to be considered in particular that the nozzle arrangement according to the invention Not only can be used in laser cutting, but also in the Laser welding, then as "cutting gas" an inert shielding gas can be used to protect the molten bath from oxidation.

In 1 ist zwar nur ein Schneidgaskanal 19 dargestellt, jedoch ist es bevorzugt, eine Vielzahl von Schneidgaskanälen 19 vorzusehen, die, wie in den 3 und 4 zu erkennen ist, umfangsmäßig um den Durchgangskanal herum gleichmäßig verteilt angeordnet sind.In 1 is only a cutting gas channel 19 however, it is preferable to have a plurality of cutting gas channels 19 provided, as in the 3 and 4 it can be seen, are circumferentially distributed evenly around the passageway around.

In 4 sind dabei die Einlaßöffnungen 21 der Schneidgaskanäle 19 zu erkennen, die innerhalb einer Ringnut 22 liegen, die nach dem Anbringen der Düsenanordnung an einem Laserbearbeitungskopf mit einem entsprechenden Gegenelement einen Ringkanal zur Verbindung der Schneidgaskanäle 19 mit einer nicht näher dargestellten Schneidgasquelle bilden.In 4 are the inlet openings 21 the cutting gas channels 19 to recognize that within an annular groove 22 lie after attaching the nozzle assembly to a laser processing head with a corresponding counter element an annular channel for connecting the cutting gas channels 19 form with a cutting gas source, not shown.

Die Schneidgaskanäle 19 liegen dabei also auf einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes, der konzentrisch zur Mittelachse A des Durchgangskanals 15 angeordnet ist.The cutting gas channels 19 lie so on a lateral surface of a truncated cone, which is concentric to the central axis A of the passage channel 15 is arranged.

In 1 ist der Austrittsabschnitt 17, in dessen Bereich die Mündungsöffnungen 20 der Schneidgaskanäle 19 liegen, als zylindrischer Abschnitt dargestellt, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass dieser Abschnitt sich in Axialrichtung zunächst verjüngt, um sich dann wieder zu erweitern, wie dies in der Strömungstechnik bei Düsen allgemein üblich ist, um die Gasaustrittsgeschwindigkeit zu steuern. Die zylindrische Ausbildung des Austrittsabschnitts 17 ist jedoch bevorzugt, da sie fertigungstechnisch einfach herzustellen ist und Strömungsverhältnisse für das Schneidgas liefert, die gegen Fertigungstoleranzen unempfindlich sind.In 1 is the exit section 17 in whose area the mouth openings 20 the cutting gas channels 19 However, it can also be provided that this section initially tapers in the axial direction, and then widen again, as is generally customary in jet flow technology, in order to control the gas outlet velocity. The cylindrical configuration of the outlet section 17 However, it is preferred because it is easy to manufacture and supplies flow conditions for the cutting gas, which are insensitive to manufacturing tolerances.

Bei der Laserbearbeitung eines Werkstücks, insbesondere beim Laserschneiden, liegt die erfindungsgemäße Düsenanordnung mit einer Austrittsöffnung 23 des Durchgangskanals 15 einem zu bearbeitenden, insbesondere zu schneidenden Werkstück gegenüber, während durch die Schneidgaskanäle 19 Schneidgas in den Austrittsabschnitt 17 des Durchgangskanals 15 für den Arbeitslaserstrahl geleitet wird. Die Schneidgaszufuhr durch die Schneidgaskanäle 19 erfolgt dabei so, dass das Schneidgas einerseits mit der für die jeweilige Laserbearbeitung nötigen Geschwindigkeit aus der Austrittsöffnung 23 austritt, und dass andererseits sich im Austrittsabschnitt 17 des Durchgangskanals 15 ein solcher Druck aufbaut, der verhindert, dass über den bezüglich des Laserstrahls eintrittsseitig liegenden konischen Abschnitts 16 Fremdluft angesaugt wird, die das Schneidgas verunreinigen könnte.In the laser processing of a workpiece, in particular during laser cutting, the nozzle arrangement according to the invention is provided with an outlet opening 23 of the passageway 15 a machined, in particular to be cut workpiece, while through the cutting gas channels 19 Cutting gas in the outlet section 17 of the passageway 15 is directed for the working laser beam. The cutting gas supply through the cutting gas channels 19 takes place so that the cutting gas on the one hand with the speed necessary for the respective laser processing speed from the outlet opening 23 on the other hand, in the exit section 17 of the passageway 15 such a pressure builds up, which prevents that over the laser beam on the inlet side conical section 16 External air is sucked in, which could contaminate the cutting gas.

Hierbei ist zu beachten, dass in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in den Schneidgaskanälen 19 und dem Durchgangskanal 15 zwei Fälle zu unterscheiden sind. Zum einen kann der Druck im Austrittsabschnitt so groß sein, dass ein Leckstrom in 1 nach oben auftritt. Dies hat eine unnötige Ver geudung von Schneidgas zur Folge. Umgekehrt kann aber auch der Druck im Austrittsabschnitt 17 so klein werden, dass nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe Fremdgas durch den konischen Abschnitt 16 angesaugt wird.It should be noted that, depending on the pressure conditions in the cutting gas channels 19 and the passageway 15 two cases are to be distinguished. On the one hand, the pressure in the outlet section can be so great that a leakage flow in 1 upwards occurs. This results in unnecessary waste of cutting gas. Conversely, can but also the pressure in the outlet section 17 so small that according to the principle of the water jet pump foreign gas through the conical section 16 is sucked.

Das Ziel der Gasführung ist also, dass einerseits keine Fremdluft angesaugt und dadurch dem Bearbeitungs- insbesondere Schneidprozeß das reine Schneidgas zugeführt wird. Ein gewisser Leckstrom nach oben ist also durchaus erwünscht, sollte aber aus Wirtschaftlichkeitsgründen so klein wie möglich gehalten werden.The Target of the gas guidance is so that on the one hand sucked no external air and thereby the processing, in particular cutting process, the pure cutting gas is supplied. A certain leakage to the top is therefore quite desirable, but should for reasons of economy as small as possible being held.

Falls jedoch Austrittsgeschwindigkeiten für das Schneidgas erforderlich sind, die einen entsprechenden Druckaufbau im Austrittsabschnitt 17 verhindern, ist es auch denkbar, einen kleinen Anteil von Schneidgas durch entsprechende, nicht näher dargestellte Leitungen dem Eintrittsabschnitt 16 für den Arbeitslaserstrahl zuzuführen.However, if exit speeds for the cutting gas are required, the corresponding pressure build-up in the outlet section 17 prevent, it is also conceivable, a small proportion of cutting gas through corresponding, not shown lines the inlet section 16 for the working laser beam.

Um die Gasführung zu vereinfachen, ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass, wie in 2 dargestellt ist, zwischen dem konischen Eintrittsabschnitt 16 und dem vorzugsweise zylindrischen Austrittsabschnitt 17 des Durchgangskanals 15 ein Drosselabschnitt 24 vorgesehen ist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Austrittsabschnitts 17. Der Drosselabschnitt 24 bildet dabei mit dem konischen Abschnitt 16 eine Schulter 24', die in 4 zu erkennen ist.In order to simplify the gas routing, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that, as in 2 is shown, between the conical inlet portion 16 and the preferably cylindrical outlet section 17 of the passageway 15 a throttle section 24 is provided, whose diameter is smaller than the diameter of the outlet portion 17 , The throttle section 24 forms with the conical section 16 one shoulder 24 ' , in the 4 can be seen.

Um eine für den Bearbeitungsvorgang geeignete Gasführung zu erhalten, die zwar einen Leckstrom aus dem Austrittsabschnitt 17 durch den Drosselabschnitt 14 nach oben zuläßt, diesen Leckstrom aber so klein wie möglich hält, ist es entscheidend, dass die Querschnittsfläche der Drossel kleiner sein sollte als die Summe der Querschnittsflächen der Schneidgaskanäle 19. Hierbei ist es denkbar, anstelle der in 2 dargestellten zylindrischen Drossel 24 die Drossel konisch auszugestalten und an die Konvergenz des fokusierten Arbeitslaserstrahls soweit wie möglich anzupassen, um die Querschnittsfläche der Drossel klein zu halten.In order to obtain a suitable for the machining process gas guide, although a leakage current from the outlet section 17 through the throttle section 14 permitting upward, but keeps this leakage as small as possible, it is crucial that the cross-sectional area of the throttle should be smaller than the sum of the cross-sectional areas of the cutting gas channels 19 , It is conceivable, instead of in 2 illustrated cylindrical throttle 24 To design the throttle conical and adapt as much as possible to the convergence of the focused working laser beam, in order to keep the cross-sectional area of the throttle small.

Durch die erfindungsgemäße Einleitung von Schneidgas unmittelbar in den Austrittsabschnitt 17 des Düsenkanals, also des Durchgangskanals 15 für den Arbeitslaserstrahl kurz vor der Austrittsöffnung 23 desselben, läßt es sich allein durch Steuerung der Schneidgaszufuhr auf einfache Weise erreichen, dem Arbeitsbereich Schneidgas unter geeignetem Druck und geeigneter Geschwindigkeit zuzuführen, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Schneidgas durch Fremdgas verunreinigt wird.The inventive introduction of cutting gas directly into the outlet section 17 the nozzle channel, so the passageway 15 for the working laser beam just before the outlet opening 23 the same, it can be achieved simply by controlling the cutting gas supply in a simple manner to supply the working area cutting gas under a suitable pressure and speed, without the risk that the cutting gas is contaminated by foreign gas.

Claims (8)

Düsenanordnung für einen Laserbearbeitungskopf, insbesondere für einen Laserbearbeitungskopf für die Laserbearbeitung mit fokusierenden Spiegeln, mit einem Düsenkörper (10), der einen zentralen Durchgangskanal (15) mit einem Austrittsabschnitt (17) für einen Arbeitslaserstrahl und zumindest einen einlaßseitig mit einer Schneidgasquelle verbundenen Schneidgaskanal (19) aufweist, wobei der zumindest eine Schneidgaskanal (19) im Bereich des Austrittsabschnitts (17) in den Durchgangskanal (15) mündet.Nozzle arrangement for a laser processing head, in particular for a laser processing head for laser processing with focusing mirrors, with a nozzle body ( 10 ), which has a central through-channel ( 15 ) with an exit section ( 17 ) for a working laser beam and at least one inlet side connected to a cutting gas source cutting gas channel ( 19 ), wherein the at least one cutting gas channel ( 19 ) in the region of the exit section ( 17 ) in the passageway ( 15 ) opens. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsabschnitt zylindrisch ist.nozzle assembly according to claim 1, characterized in that the outlet section is cylindrical. Düsenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Schneidgaskanälen (19) vorgesehen ist, die in Umfangsrichtung gleichmäßig um den zentralen Durchgangskanal (15) herum angeordnet sind.Nozzle arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of cutting gas ducts ( 19 ) is provided which is circumferentially evenly around the central passageway ( 15 ) are arranged around. Düsenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidgaskanäle (19) auf einer Kegelmantelfläche angeordnet sind, die sich in Laserstrahlrichtung verjüngt.Nozzle arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cutting gas channels ( 19 ) are arranged on a conical surface, which tapers in the laser beam direction. Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel zwischen den Achsen der Schneidgaskanäle im Bereich ihrer Mündungsöffnungen (20) in den Durchgangskanal (15) im Bereich zwischen 30° und 10° liegen.Nozzle arrangement according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the angles between the axes of the cutting gas ducts in the region of their orifices ( 20 ) in the passageway ( 15 ) are in the range between 30 ° and 10 °. Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangskanal (15) in Laserstrahlrichtung vor den Mündungsöffnungen (20) der Schneidgaskanäle (19) einen Drosselabschnitt (24) mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser des Austrittsabschnitts (17).Nozzle arrangement according to one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the through-channel ( 15 ) in the laser beam direction in front of the mouth openings ( 20 ) of the cutting gas channels ( 19 ) a throttle section ( 24 ) having a diameter that is smaller than the diameter of the exit section ( 17 ). Düsenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Drosselabschnitts (24) kleiner ist als die Summe der Querschnittsflächen der Schneidgaskanäle (19).Nozzle arrangement according to claim 6, characterized in that the cross-sectional area of the throttle section ( 24 ) is smaller than the sum of the cross-sectional areas of the cutting gas channels ( 19 ). Düsenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Austrittsabschnitts (17) etwa gleich der Summe der Querschnittsflächen der Schneidgaskanäle (19) ist.Nozzle arrangement according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the cross-sectional area of the outlet section ( 17 ) approximately equal to the sum of the cross-sectional areas of the cutting gas channels ( 19 ).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008057415B3 (en) * 2008-11-14 2010-06-17 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Machine for processing a workpiece by means of a laser beam
CN103894742A (en) * 2014-04-01 2014-07-02 深圳市大族激光科技股份有限公司 Auxiliary gas flow channel of laser cutting head and designing method thereof
CN105436720A (en) * 2015-12-04 2016-03-30 大族激光科技产业集团股份有限公司 Laser cutting device and laser head thereof
CN114346416A (en) * 2021-12-28 2022-04-15 苏州创鑫激光科技有限公司 Nozzle assembly for laser processing equipment
WO2023081525A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 Hypertherm, Inc. Mixing nozzle for a laser processing system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4121085A (en) * 1976-05-07 1978-10-17 Caterpillar Tractor Co. Gas nozzle for laser welding
GB2099349B (en) * 1981-05-28 1985-11-06 Nippon Steel Corp Laser working process
DE8337305U1 (en) * 1983-12-24 1984-05-24 BIAS Forschungs- und Entwicklungs-Labor für angewandte Strahltechnik GmbH, 2820 Bremen Device for cutting workpieces with a laser beam
DE3630127A1 (en) * 1985-09-17 1987-03-26 Bias Forschung & Entwicklung Device for cutting workpieces by means of a high-energy beam
DE3637568A1 (en) * 1986-11-04 1988-05-05 Trumpf Gmbh & Co Laser machine tool
DE3941608A1 (en) * 1989-12-16 1991-06-20 Hannover Laser Zentrum Laser welding jet - has feed drillings in tool head and body for gas and coolant in a compact appts.
DE9013943U1 (en) * 1990-10-06 1991-01-03 Trumpf GmbH & Co, 7257 Ditzingen Laser nozzle
JP3092021B2 (en) * 1991-09-27 2000-09-25 三菱電機株式会社 Cutting head of laser processing equipment
TW270907B (en) * 1992-10-23 1996-02-21 Mitsubishi Electric Machine
CN1040514C (en) * 1993-10-21 1998-11-04 三菱电机株式会社 Working head and laser working apparatus
DE4402000C2 (en) * 1994-01-25 1996-04-11 Fraunhofer Ges Forschung Nozzle arrangement for laser beam cutting
JP3380319B2 (en) * 1994-02-01 2003-02-24 株式会社田中製作所 Laser cutting method and laser cutting nozzle
EP1459835B1 (en) * 2003-03-15 2013-04-24 TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG Laser machining method with a laser machining nozzle for laser welding and laser cutting

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008057415B3 (en) * 2008-11-14 2010-06-17 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Machine for processing a workpiece by means of a laser beam
CN103894742A (en) * 2014-04-01 2014-07-02 深圳市大族激光科技股份有限公司 Auxiliary gas flow channel of laser cutting head and designing method thereof
CN105436720A (en) * 2015-12-04 2016-03-30 大族激光科技产业集团股份有限公司 Laser cutting device and laser head thereof
WO2023081525A1 (en) * 2021-11-08 2023-05-11 Hypertherm, Inc. Mixing nozzle for a laser processing system
CN114346416A (en) * 2021-12-28 2022-04-15 苏州创鑫激光科技有限公司 Nozzle assembly for laser processing equipment
CN114346416B (en) * 2021-12-28 2024-03-22 苏州创鑫激光科技有限公司 Nozzle assembly for laser processing equipment

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