DE102005049010A1

DE102005049010A1 - Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mit einem Laserstrahl

Info

Publication number: DE102005049010A1
Application number: DE102005049010A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Prof. Dr.-Ing. Rothe; Peter Dipl.-Ing. Prendel
Original assignee: FACHHOCHSCHULE OLDENBURG OSTFR; FACHHOCHSCHULE OLDENBURG/OSTFRIESLAND/WILHELMSHAVEN
Current assignee: FACHHOCHSCHULE OLDENBURG OSTFR; FACHHOCHSCHULE OLDENBURG/OSTFRIESLAND/WILHELMSHAVEN
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: DE102005049010B4

Abstract

Verfahren zum Schneiden von Werkstücken (42) mit einem Laserstrahl (16, 38, 49), bei dem ein Laserstrahl (16, 38, 49) auf ein Werkstück (42) gerichtet wird, der das Werkstückmaterial in den fluiden Zustand überführt, wobei das fluide Material zur Fugenbildung durch einen Schneidstrahl (40, 48) aus einem Gas bzw. Gasgemisch ausgetragen wird, wobei der Schneidstrahl (40, 48) vor dem Auftreffen auf das Werkstück (42) mittels einer Modulationseinrichtung insbesondere periodisch druckmoduliert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Werkstücken, bei dem ein Laserstrahl auf ein Werkstück gerichtet wird, der das Werkstückmaterial in den fluiden Zustand überführt, wobei das fluide Material zur Fugenbildung durch einen Schneidstrahl aus einem Gas bzw. Gasgemisch ausgetragen wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Laserstrahlschneidvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie einen Schneidkopf, der für eine derartige Laserstrahlschneidvorrichtung geeignet ist.

Das oben genannte Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mittels eines Laserstrahls sowie eines Schneidstrahls aus einem Gas oder Gasgemisch wird im Stand der Technik auch als Laserstrahlschneiden bezeichnet. Beim Laserstrahlschneiden sind insbesondere zwei Teilprozesse wichtig, nämlich zum einen das Erwärmen des zu schneidenden Materials durch den Laserstrahl sowie zum anderen das Austragen des fluiden Materials durch den Schneidstrahl aus Gas, der unter einem geeigneten Druck auf das auszutragende Material gerichtet wird. Dabei kann das Gas inert sein oder mit dem zu schneidenden Material reagieren. Der Teilprozess des Austragens des Fugenmaterials mittels Schneidstrahl beeinflusst die zu erreichende Schnittgüte sehr stark.

Bei heutigen Laserstrahlschneidverfahren werden der Schneidstrahl und der Laserstrahl üblicherweise unter koaxialem Verlauf auf das Werkstück gerichtet. Dabei werden sowohl der Laserstrahl, als auch der Schneidstrahl zunächst einer gemeinsamen Düse zugeführt, aus deren endständiger Öffnung dann beide Strahlen koaxial austreten. Abschließend treffen sie auf das zu schneidende Werkstück. Diese Verfahren weisen einen hohen Gasverbrauch auf. Bei der gewünschten koaxialen Anordnung zwischen Laserstrahl und Schneidstrahl gibt der Laserstrahl den Durchmesser der Düsenöffnung vor, da der Laserstrahlfokus deutlich unterhalb der Düsenöffnung liegt und der Laserstrahl daher auf Höhe der Düsenöffnung einen entsprechend größeren Durchmesser aufweist. Der Schneidstrahl wiederum, der ebenfalls durch die vorgegebene Düsenöffnung geführt wird, weist infolge dessen einen Durchmesser auf, der größer ist, als dies bezogen auf die eigentliche Schnittfugenbreite notwendig wäre. Zu einem hohen Gasverbrauch trägt des Weiteren bei, dass hohe Vordrücke verwendet werden müssen, um einem Ablösen des Schneidstrahls von der Schneidfront entgegenzuwirken.

Es ist ausgehend von diesem Stand der Technik Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laserstrahlschneidverfahren anzugeben, bei dem das Austragen des Fugenmaterials besonders effektiv bewirkt werden kann. Des Weiteren ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserstrahlschneidvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die gemäß dem verbesserten Verfahren betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Demnach wird bei einem Verfahren zum Schneiden von Werkstücken der eingangs genannten Art das Gas/Gasgemisch des Schneidstrahls vor dem Auftreffen des Schneidstrahls auf das Werkstück mittels einer Modulationseinrichtung, insbesondere periodisch, druckmoduliert. Diese Druckmodulation des Schneidstrahlgases, also die Druck- bzw. Schnelleänderungen innerhalb des Schneidgases, führen dazu, dass das Eindringen des Schneidstrahls in die Schnittfuge deutlich verbessert wird. Zum einen wird die Einkopplung in den Spalt durch die Druck- bzw. Schnelleänderungen verbessert. Zum anderen ist der Strömungsverlauf des modulierten Schneidstrahls auch in größeren Tiefen, d.h. in größeren Abständen von der Oberfläche des Werkstückes, verbessert, so dass auch in diesen größeren Tiefen ausreichende Kräfte auf das fluide Fugenmaterial einwirken. Auch bei größeren Schnittdicken kann demnach das Fugenmaterial optimal ausgetragen werden. Im Schnittspalt werden darüber hinaus akustische Resonanzen aufgebaut bzw. angeregt, die ebenfalls den Austrag des Fugenmaterials verbessern.

Die Modulationseinrichtung, die zur Modulierung des Schneidstrahls verwendet wird, kann verschiedenste Ausbildungen haben. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gas/Gasgemisch des Schneidstrahls mittels aus einer Schallquelle stammender Schallwellen druckmoduliert. Der Schneidstrahl bzw. das Schneidgas wird demnach zu irgendeinem Zeitpunkt im Prozess vor dem Auftreffen desselben auf das Werkstück durch eine oder mehrere Schallquellen zu den Druckänderungen angeregt. Letztlich werden in dem Gas/Gasgemisch sich fortpflanzende Druckwellen erzeugt, die sich bis in den Teil des Schneidstrahls fortpflanzen, der auf das Werkstück trifft.

In einer anderen, ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Druckmodulation des Gas/Gasgemischs des Schneidstrahls mittels einer insbesondere periodischen, elektrischen Gasentladung. Dazu können im Bereich des Gas-/Gasgemischstroms des Schneidstrahls insbesondere zwei Elektroden derart angeordnet und positioniert sein, dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung geeigneter Stärke ein elektrischer Gasdurchbruch bzw. eine elektrische Gasentladung erfolgt. Zwischen den Elektroden bildet sich daher dabei eine aus der Physik bekannte Gasentladung aus. Diese plötzliche Gasentladung führt zu einem enormen Temperaturanstieg innerhalb des Gasentladungsgebietes, d.h. insbesondere zwischen den Elektroden. Diese Temperaturerhöhung führt dann zu einer zunächst lokal begrenzten Druckerhöhung. Nachfolgend wird ebenfalls insbesondere periodisch die Spannung zwischen den Elektroden abgesenkt werden, und zwar unterhalb einer minimalen Durchbruchspannung, bei der die Gasentladung unter den gegebenen Verhältnissen einsetzt. Durch das Absenken der Spannung erlischt die Gasentladung, es kommt zu einer Temperaturerniedrigung und nachfolgend einer Druckerniedrigung. Indem periodisch oder gegebenenfalls in unregelmäßigen zeitlichen Abständen ein Gasdurchbruch bewirkt wird und anschließend der Gasdurchbruch zum Erlöschen gebracht wird, entstehen im Schneidgas Druckänderungen, insbesondere Druckwellen.

Unabhängig davon, wie die Druckmodulation bewirkt wird (indem Schallquellen eingesetzt werden oder indem eine elektrische Gasentladung im Gasstrom induziert wird), wird vorteilhafterweise die Frequenz der aus der Schallquelle stammenden Schallwellen und/oder der der Gasentladung entstammenden Druckwellen derart gewählt, dass in der Schnittfuge Resonanzen erzeugt werden, die die Austragung des Fugenmaterials unterstützen. Vorzugweise tritt der Schneidstrahl aus einer an einer Düse angeordneten Düsenöffnung aus, wobei der Abstand der Düsenöffnung von der Werkstückoberfläche derart gewählt ist, dass in der Schnittfuge Resonanzen erzeugt werden, die die Austragung des Fugenmaterials unterstützen. Besonders bevorzugt wird der Abstand der Düsenöffnung von der Werkstückoberfläche derart gewählt, dass die Schneidstrahlströmung möglichst weit in die Schneidfront bzw. die Schnittfuge eindringt.

Die Schallquelle selbst kann insbesondere ein Piezoelement aufweisen, eine Lochsirene, eine Galtonpfeife oder ein magnetostriktives Element. Hier sind viele Varianten denkbar.

Um einen längeren Schnitt zu erzeugen, werden der Laserstrahl und der Schneidstrahl relativ zu dem Werkstück und/oder das Werkstück relativ zu dem Laserstrahl und dem Schneidstrahl bewegt. Die konstruktiven Ausgestaltungen, um dies zu bewirken, sind bekannt und werden daher nicht näher erläutert.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden der Laserstrahl und der Schneidstrahl koaxial auf das Werkstück geleitet, d.h. sie verlaufen zumindest unmittelbar vor dem Auftreffen auf das Werkstück koaxial. Alternativ dazu kann der Schneidstrahl dem Laserstrahl nachlaufen, und zwar bezogen auf die Vorschubrichtung, in der der Schnitt in das Werkstück eingebracht wird, wobei vorzugsweise der Schneidstrahl stechend unter einem Winkel zum Laserstrahl verläuft. In einer anderen Ausführungsform der folgenden Erfindung wird der modulierte Schneidstrahl aus mehreren, sich in einem Bereich oder an einem Ort vereinigenden, modulierten Teilschneidstrahlen gebildet. Die Modulationsfrequenz des Schneidstrahls kann dabei als Summen- oder Differenzfrequenz der Teilschneidstrahlen gebildet sein.

Eine Laserstrahlschneidvorrichtung, die gemäß den oben beschriebenen Verfahren betrieben werden kann, weist die Merkmale des Anspruches 14 auf.

Danach ist zumindest ein Laser vorgesehen, dessen Laserstrahl auf das Werkstück leitbar ist, eine Düse, aus der ein Schneidstrahl aus einem Gas oder Gasgemisch austreten kann, sowie eine Modulationseinrichtung, mittels derer das Gas/Gasgemisch des Schneidstrahls vor dem Auftreffen des Schneidstrahls auf das Werkstück insbesondere periodisch druckmoduliert werden kann.

Vorzugsweise ist ein Schneidkopf vorgesehen, aus dem der Laserstrahl und der Schneidstrahl austreten, wobei vorzugsweise auch die Modulationseinrichtung Teil des Schneidkopfes ist. Grundsätzlich kann ein Laser, dessen Laserstrahl auf das Werkstück leitbar ist, auch unmittelbar Teil der Schneidkopfes sein.

Der Schneidkopf kann dann in der oben beschriebenen Weise relativ zu dem Werkstück bewegt werden bzw. das Werkstück relativ zu dem Schneidkopf. Der Schneidkopf selbst oder eine Gaszuführungsleitung zu dem Schneidkopf kann einen Schneidgasleitungsabschnitt aufweisen mit zumindest zwei mit Abstand voneinander angeordneten Elektroden, wobei die Elektroden mit einer Spannungsquelle der Laserstrahlschneidvorrichtung verbindbar sind, so dass eine Gasentladung zwischen den Elektroden induzierbar ist. Der Schneidgasleitungsabschnitt kann dabei rohrförmig ausgebildet sein, wobei eine Außenelektrode an der Innenseite des Abschnittes angeordnet ist und wobei eine Innenelektrode insbesondere zentral im Inneren des rohrförmigen Abschnitts angeordnet ist, derart, dass das Schneidgas zwischen der Innen- und der Außenelektrode hindurch entlang des rohrförmigen Abschnitts fließen kann.

Alternativ zu einer derartigen Laserstrahlschneidvorrichtung, bei der die Druckmodulation über eine Gasentladungsvorrichtung bewirkt wird, kann der Schneidkopf, insbesondere die Düse, einen Druckraum aufweisen, in den sowohl das Schneidgas als auch Schall einleitbar ist. In diesem Druckraum wird dann durch den Schall die Modulation des Schneidstrahles bewirkt. Der Schall kann in diesen Druckraum eingeleitet werden entweder durch eine von dem Schneidkopf getrennte Schallquelle oder eine Schallquelle, die an dem Schneidkopf angeordnet ist. Vorzugweise ist die Schallquelle innerhalb des Schneidkopfes angeordnet. Was die Düse betrifft, so kann sie unmittelbar am Schneidkopf angeordnet sein und der Laserstrahl sowie der modulierte Schneidstrahl können durch die Düsenöffnung der Düse nach außen geleitet werden.

Für einen Schneidkopf, der für eine Laserschneidstrahlvorrichtung der oben beschriebenen Art geeignet ist, wird ein eigenständiger Schutz gemäß Patentanspruch 22 beansprucht.

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, aus der nachfolgenden Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele sowie aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
1 einen Ausschnitt eines Schneidkopfes einer erfindungsgemäßen Laserstrahlschneidvorrichtung im Längsschnitt,
2 einen rohrförmigen Abschnitt einer Schneidgaszuführleitung im Längsschnitt,
3 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Laserstrahlschneidvorrichtung in Seitenansicht, und
4 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Laserstrahlschneidvorrichtung in Vorderansicht.
1 zeigt einen Teilausschnitt eines Schneidkopfes 10 einer Laserstrahlschneidvorrichtung. Der Schneidkopf 10 weist einen Druckraum 12 auf, an dessen unterem Ende eine Düsenöffnung 14 angeordnet ist. In dem Druckraum 12 wird von oben ein Laserstrahl 16 eingeleitet, der diesen durch die Düsenöffnung 14 nach unten verlässt. Der Laserstrahl 16 wird durch eine Fokussierlinse 18, die den Druckraum 12 nach oben abschließt, auf ein nicht dargestelltes Werkstück fokussiert.
In den Druckraum 12 wird das Schneidgas aus einer Gaszuführleitung 22 eingeleitet. Die Gaszuführleitung mündet in diesen Druckraum 12. Nicht dargestellt ist eine Druckgasquelle, die Teil der Laserstrahlschneidvorrichtung sein kann ist. Das dem Druckraum 12 zugeführte Gas tritt koaxial zu dem Laserstrahl 16 aus der Düsenöffnung 14 nach unten aus und trifft zusammen mit dem Laserstrahl 16 auf das Werkstück. Der Laserstrahl 16 bringt das Werkstückmaterial zunächst in den fluiden Zustand. Dieses fluide Material wird daraufhin von dem unter Druck aus der Düse austretenden Gas des Schneidstrahles zur Fugenbildung aus dem Werkstück ausgetrieben, wodurch eine Schnittfuge gebildet wird.
Bevor das Gas des Schneidstrahls auf das Werkstück trifft, wird das Gas druckmoduliert. Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Einige davon sind in der 1 dargestellt. Eine Möglichkeit besteht darin, dass das in den Druckraum 12 eingeleitete Gas durch eine Schallquelle bzw. einen Schallwandler 24 moduliert wird, der an dem Schneidkopf 10 angeordnet ist. Der Schallwandler 24 ist innerhalb eines rohrförmigen Ansatzes 25 des Schneidkopfes 10 positioniert, der sich in Querrichtung zum Druckraum 12 erstreckt und mit diesem in kommunizierender Verbindung steht.
Eine andere Alternative zur Druckmodulation des Schneidgases ist, über einen in den Druckraum 12 mündenden Schallleiter 26 Schall von einer von dem Schneidkopf 10 separierten Schallquelle in den Druckraum 12 zu leiten. Weiter ist es natürlich möglich, den Gasstrom durch die Gaszuführleitung 22 in den Schneidkopf 10 einzuleiten, wenn eine Modulation bereits im Vorfeld, d.h. separat von dem Schneidkopf 10, stattgefunden hat. Die Modulation des Gasstromes des Schneidstrahles kann dabei im Vorfeld ebenfalls durch eine Schallquelle bewirkt worden sein, oder aber beispielsweise durch eine Gasentladung.
Eine Gasentladung, die eine Modulation des Schneidstrahls bewirken kann, kann mittels einer in 2 dargestellten Vorrichtung erzeugt werden. 2 zeigt einen rohrförmigen Abschnitt 28 einer Gaszuführleitung, die beispielsweise Teil eines Schneidkopfes sein kann oder auch Teil einer separaten Zuführleitung zu einer Düse. Der rohrförmige Abschnitt 28 weist eine Wandung 32 auf. Das Gas fließt in Pfeilrichtung durch den rohrförmigen Abschnitt 28.
Zentral im Inneren des rohrförmigen Abschnitts 28 ist eine Innenelektrode 30 angeordnet. Diese Innenelektrode weist endständig einen konischen Abschnitt 36 auf. Die Innenelektrode 30 ist koaxial zum rohrförmigen Abschnitt 28 ausgerichtet. In etwa auf Höhe des konischen Abschnittes 36 der Innenelektrode 30 ist an der Wandung 32 des rohrförmigen Abschnittes 28 umlaufend eine in etwa ringförmige Außenelektrode 34 angeordnet. Die Anordnung von Innenelektrode und Außenelektrode erfolgt derart, dass in Umfangsrichtung zwischen dem konischen Abschnitt 36 der Innenelektrode und der umlaufenden Außenelektrode 34 ein ringförmiger Spalt besteht. Dazu ist bei dieser Ausführungsform der größte Durchmesser des konischen Abschnitts 36 so gewählt, dass er kleiner ist als der Innendurchmesser der Außenelektrode 34.
Durch Anlegen entgegengesetzter Spannung an die Innenelektrode 30 einerseits und die Außenelektrode 34 andererseits kann zwischen diesen eine Gasentladung bewirkt werden, sobald die Spannung gleich oder größer einer minimalen Durchbruchspannung gewählt wird. Die Durchbruchspannung hängt in bekannter physikalischer Weise von verschiedenen Einflussfaktoren, wie etwa Gasart, Elektrodenabstand und dergleichen ab. Sobald eine Gasentladung bzw. ein Gasdurchbruch bewirkt wurde, erwärmt sich das Gas zwischen den Elektroden schlagartig, was zu plötzlichen Druckanstiegen im Gasstrom führt. Als nächstes wird die Spannung an den Elektroden abgesenkt, und zwar unterhalb der minimalen Gasdurchbruchspannung. Entsprechend kühlt sich das Schneidgas ab, was Druckerniedrigungen zur Folge hat. Durch entweder periodisches oder in unregelmäßigen zeitlichen Abständen erfolgendes Erzeugen einer Gasentladung und Erlöschen der Gasentladung werden demnach periodische bzw. unregelmäßige Druckänderungen innerhalb des Gases erzeugt.
3 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der im Gegensatz zur Ausführungsform der 1 ein Laserstrahl 38 und ein Schneidstrahl 40 nicht koaxial zu einander angeordnet sind. Der winklig zu dem Laserstrahl 38 angeordnete Schneidstrahl 40 trifft mit diesem auf einem Werkstück 42 zusammen, auf dem die Fugenbildung erfolgt. Ein Pfeil in der Zeichnung zeigt die Vorschubrichtung an, in der die Gesamtkonstruktion aus Laserstrahl 38, der im Übrigen über einen Spiegel 44 auf das Werkstück 42 geleitet wird, und einer den Schneidstrahl 40 erzeugenden Düse 46 relativ zu dem Werkstück 42 bewegt wird. Bezogen auf diese Vorschubrichtung läuft die Düse 46 dem Laserstrahl 38 nach.
4 zeigt schließlich eine Ausführungsform bei der mehrere Teilschneidstrahlen, nämlich zwei Teilschneidstrahlen 50, 52 winklig zueinander und zu einem Laserstrahl 49 verlaufen. Die beiden Teilschneidstrahl 50, 52 vereinigen sich zu einem Gesamtschneidstrahl 48. Die Teilschneidstrahlen 50, 52, die aus Düsen 54, 56 austreten, sind jeweils druckmoduliert, wobei die Druckmodulation des Gesamtstrahles 48 eine Überlagerung der beiden Einzelteilschneidstrahlen 50, 52 ist. Der Gesamtschneidstrahl 48 und der Laserstrahl 49 laufen nach Vereinigung der Teilschneidstrahlen 50, 52 koaxial auf ein nicht dargestelltes Werkstück zu.

10: Schneidkopf
12: Druckraum
14: Düsenöffnung
16: Laserstrahl
18: Fokussierlinse
22: Gaszuführleitung
24: Schallwandler
25: rohrförmiger Ansatz
26: Schallleiter
28: rohrförmiger Abschnitt
30: Innenelektrode
32: Wandung
34: Außenelektrode
36: konischer Abschnitt
37: ringförmiger Spalt
38: Laserstrahl
40: Schneidstrahl
42: Werkstück
44: Spiegel
46: Düse
48: Schneidstrahl
49: Laserstrahl
50: Einzelschneidstrahl
52: Einzelschneidstrahl
54: Düse
56: Düse

Claims

Verfahren zum Schneiden von Werkstücken, bei dem ein Laserstrahl auf ein Werkstück gerichtet wird, der das Werkstückmaterial in den fluiden Zustand überführt, wobei das fluide Material zur Fugenbildung durch einen Schneidstrahl aus einem Gas bzw. Gasgemisch ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder Gasgemisch des Schneidstrahls (40, 48) vor dem Auftreffen des Schneidstrahls auf das Werkstück (42) mittels einer Modulationseinrichtung insbesondere periodisch druckmoduliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas/Gasgemisch des Schneidstrahls (40, 48) mittels aus einer Schallquelle stammender Schallwellen druckmoduliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmodulation des Gas/Gasgemischs des Schneidstrahls (40, 48) mittels einer insbesondere periodischen, elektrischen Gasentladung erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Gas-/Gasgemischstroms des Schneidstrahls (40, 48) insbesondere zwei Elektroden (30, 34) derart angeordnet und positioniert sind, dass nach Anlegen einer elektrischen Spannung geeigneter Stärke ein elektrischer Gasdurchbruch bzw. eine elektrische Gasentla dung erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (30, 34) derart positioniert und dimensioniert sind, dass die Gasentladung nach Absenken der Spannung unterhalb einer minimalen Durchbruchspannung, bei der die Gasentladung erfolgt, möglichst schnell erlischt.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der aus der Schallquelle stammenden Schallwellen und/oder der der Gasentladung entstammenden Druckwellen derart gewählt ist, insbesondere an die Schnittdicke angepasst ist, dass in der Schnittfuge Resonanzen erzeugt werden, die die Austragung des Fugenmaterials unterstützen.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstrahl aus einer Düsenöffnung austritt, wobei der Abstand der Düsenöffnung von der Werkstückoberfläche derart gewählt ist, dass in der Schnittfuge Resonanzen erzeugt werden, die die Austragung des Fugenmaterials unterstützen.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstrahl aus einer Düsenöffnung austritt, wobei der Abstand der Düsenöffnung von der Werkstückoberfläche derart gewählt ist, dass die Schneidstrahlströmung möglichst weit in die Schneidfront bzw. die Schnittfuge eindringt.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zumindest gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallquelle ein Piezoelement, eine Lochsirene, eine Galtonpfeife oder ein magnetostriktives Element aufweist.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (16, 38, 49) und der Schneidstrahl (40, 48) koaxial auf das Werkstück (40) geleitet werden.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Laserstrahl (16, 38, 49) und Schneidstrahl (40, 48) relativ zu dem Werkstück (42) und/oder das Werkstück (42) relativ zu dem Laserstrahl (16, 38, 49) und dem Schneidstrahl (40, 48) bewegt werden, wobei vorzugsweise der Schneidstrahl (40, 48) bezogen auf die Vorschubrichtung, in der der Schnitt in das Werkstück (42) einge bracht wird, dem Laserstrahl (16, 38, 49) nachläuft, wobei vorzugsweise der Schneidstrahl (40, 48) winklig stechend zum Laserstrahl (16, 38, 49) verläuft.
Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidstrahl (40, 48) durch mehrere sich in einem Bereich oder an einem Ort vereinigende, modulierte Teilschneidstrahlen (50, 52) gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsfrequenz des Schneidstrahls (40, 48) als Summen- oder Differenzfrequenz der Teilschneidstrahlen (50, 52) gebildet wird.
Laserstrahlschneidvorrichtung zur Durchführung eine Verfahrens gemäß einem der obigen Ansprüche 1–13, mit einem Laser, dessen Laserstrahl (16, 38, 49) auf das Werkstück leitbar ist, mit einer Düse, durch die ein Schneidstrahl (40, 48) aus einem Gas oder Gasgemisch auf das Werkstück (42) leitbar ist und mit einer Modulationseinrichtung mittels derer das Gas/Gasgemisch des Schneidstrahls (40, 48) vor dem Auftreffen des Schneidstrahls auf das Werkstück (42) insbesondere periodisch druckmodulierbar ist.
Laserstrahlschneidvorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schneidkopf vorgesehen ist, aus dem der Laserstrahl (16, 38, 49) und der Schneidstrahl (40, 48) austreten können, wobei vorzugsweise auch die Modulationseinrichtung Teil des Schneidkopfes (10) ist.
Laserstrahlschneidvorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser Teil des Schneidkopfes (10) ist oder getrennt von diesem ist.
Laserstrahlschneidvorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (10) oder eine separate Schneidgaszuführungsleitung einen Schneidgasleitungsabschnitt mit zumindest zwei mit Abstand voneinander angeordneten Elektroden (30, 34) aufweist, wobei die Elektroden (30, 34) mit einer Spannungsquelle der Laserstrahlschneidvorrichtung verbindbar sind, so dass eine Gasentladung zwischen den Elektroden (30, 34) induzierbar ist.
Laserstrahlschneidvorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidgasleitungsabschnitt rohrförmig ausgebildet ist, wobei eine Außenelektrode (34) an der Innenseite des Abschnitts angeordnet ist und wobei eine Innenelektrode (30) insbesondere zentral im Inneren des rohrförmigen Abschnitts (28) angeordnet ist, derart, dass das Schneidgas zwischen der Innen- und der Außenelektrode (30, 34) hindurch entlang des rohrförmigen Abschnitts (28) fließen kann.
Laserstrahlschneidvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zumindest gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Düsenöffnung (14) aufweisende Düse an dem Schneidkopf (10) angeordnet ist, wobei der Laserstrahl (16, 38, 49) sowie der modulierte Schneidstrahl (40, 48) durch die Düsenöffnung (14) der Düse nach außen leitbar sind.
Laserstrahlschneidvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (10) einen Druckraum (20) aufweist, in den sowohl das Schneidgas als auch Schall einleitbar ist.
Laserstrahlschneidvorrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zumindest gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (10) eine Schallquelle aufweist, über die Schall in den Druckraum (20) leitbar ist, oder dass eine von dem Schneidkopf (10) getrennte Schallquelle vorgesehen ist, deren Schall in den Druckraum (20) leitbar ist.
Schneidkopf für eine Laserstrahlschneidvorrichtung zum Schneiden eines Werkstücks (42) gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Düse, durch die ein Schneidstrahl (40, 48) aus einem Gas oder Gasgemisch auf das Werkstück (42) leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (10) eine Modulationseinrichtung aufweist, mittels derer das Gas/Gasgemisch des Schneidstrahls (40, 48) vor dem Auftreffen des Schneidstrahls auf das Werkstück (42) insbesondere periodisch druckmodulierbar ist.
Schneidkopf gemäß Anspruch 22, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Merkmale der vorhergehenden Ansprüche.