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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Laserstrahlschneiden
von Werkstücken,
bevorzugt metallischen Werkstücken.
Dabei ist es üblich,
dass ein auslenkbarer Laserstrahl auf ein Werkstück durch eine Düse gerichtet
wird. Mit dem Laserstrahl wird zusätzlich Schneidgas durch die
Düse auf
die ausgebildete Schnittfuge gerichtet, um flüssige Schmelze besser austreiben
zu können und
eine verbesserte Schnittkante an dem Werkstück ausbilden zu können.
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Selbstverständlich sind
bei solchen Bearbeitungen von Werkstücken hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten
gewünscht.
Geeignete Vorrichtungen zum Laserstrahlschneiden werden dementsprechend über bestimmte
Antriebe oder auch mittels Robotern bewegt, um bestimmte, auch unterschiedlichste
Schneidkonturen ausbilden zu können.
Bei hohen Schneidgeschwindigkeiten treten in Bereichen, bei denen
starke Richtungswechsel erforderlich sind, insbesondere dann, wenn
Richtungsänderungen > 90° gewünscht sind, erhebliche Beschleunigungen
auf, so dass es bisher erforderlich ist, in solchen Bearbeitungsbereichen
die Geschwindigkeit, mit der eine entsprechende Laserbearbeitungsanlage
bewegt wird, deutlich zu reduzieren, was sich wiederum nachteilig
auf die gewünschte
hohe Schneidgeschwindigkeit auswirkt.
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In
den meisten Fällen
können
solche Werkstückgeometrien
aber nicht vermieden werden, da sie konstruktiv bedingt hergestellt
werden müssen.
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Um
diesen Nachteilen entgegenzuwirken bietet sich eine Laserschneidbearbeitung
in „Remote-Technologie" an, bei der in solchen
kritischen geometrischen Bereichen zusätzlich zur Bewegung eines Laserbearbeitungskopfes
oder eines Roboters eine Auslenkung/Bewegung/Verschiebung des Laserstrahls
mit auslenkbaren optischen Elementen durchgeführt wird.
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Dies
bedingt wiederum eine vergrößerte Fläche einer
Schneiddüsenaustrittsöffnung,
mittels der ein Laserstrahl über
bestimmte Auslenkwinkel hinaus ausgelenkt werden kann. So vergrößerte Schneiddüsenaustrittsöffnungen
führen
aber zu einem erheblich erhöhten
Verbrauch an Schneidgas, das häufig ein
inertes Gas ist. Dadurch steigen die Betriebskosten dementsprechend
an. Mit einem vergrößerten Düsenaustrittsquerschnitt
steigt aber der Schneidgasverbrauch quadratisch mit dem jeweiligen
Durchmesser an.
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Aus
DE 10 2005 027 836
A1 ist es bekannt, eine Schneiddüsenaustrittsöffnung mit
einer geschlitzten geometrischen Form einzusetzen. Eine solche Schneiddüsenaustrittsöffnung kann
als Längsschlitz,
Kreuzschlitz, ellipsenförmig
oder auch mit entsprechend großem
Durchmesser kreisförmig ausgebildet
sein. Ein vergrößerter Durchmesser
führt zu
der bereits erwähnten
erhöhten
Schneidgasmenge, die erforderlich ist. Die anderen geometrischen Gestaltungen
von Schneiddüsenaustrittsöffnungen begrenzen
aber auch die Möglichkeit
der Laserstrahlauslenkung, so dass die Vorteile der Remote-Technologie
nicht vollständig
ausgenutzt werden können.
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Die
in
EP 1 475 182 A1 beschriebene
technische Lösung
weist ebenfalls einen erheblich vergrößerten Durchmesser bzw. freien
Querschnitt einer Schneiddüsenaustrittsöffnung,
die die bereits genannten Nachteile hervorruft, auf.
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Außerdem ist
es aus
DE 203 18 461
U1 und aus
DE
689 06 429 T2 bekannt, Schneiddüsen einzusetzen, die als Lavaldüsen ausgebildet
sind. Dabei soll jedoch lediglich die Schneidgasströmung verbessert
werden.
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Das
US 4,871,897 betrifft eine
Düse für eine Laserbearbeitung
mit der eine Verschiebung des Brennpunkts möglich ist.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von zu fügenden Werkstücken mit
Laserstrahlung sind in
DE
101 26 871 C1 beschrieben.
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Ausgehend
hiervon, ist es daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zu schaffen, mit
denen die Schneidbearbeitungsgeschwindigkeit erhöht und der Verbrauch an Schneidgas,
wenn überhaupt,
nur unwesentlich erhöht
werden muss.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist,
gelöst.
Dabei kann mit einem Verfahren gemäß Anspruch 23 gearbeitet werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungsformungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit
in untergeordneten Ansprüchen
bezeichneten technischen Merkmalen erreicht werden.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird ein auslenkbarer Laserstrahl mit dem jeweiligen Schneidgas
durch die Düse,
die ausgehend von einer Schneidgaseintrittsöffnung im Inneren konvergierend bis
zu einem Bereich mit kleinstem inneren Querschnitt und dann bis
zur Schneidgasaustrittsöffnung in
Längsachsrichtung
divergierend ausgebildet ist, auf ein jeweiliges Werkstück gerichtet.
Eine bei der Erfindung eingesetzte Düse soll nachfolgend als Lavaldüse bezeichnet
werden. Eine Lavaldüse
weist dabei ebenfalls ausgehend von ihrer Schneidgaseintrittsöffnung einen
sich konisch verjüngenden
Bereich auf, der bis zu einem Bereich mit kleinstem innerem Querschnitt
innerhalb der Düse
geführt
ist. Ab diesem Bereich mit dem kleinsten inneren Querschnitt erweitert
sich der freie Querschnitt innerhalb der Düse wieder konisch bis zur Schneiddüsenaustrittsöffnung.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist so ausgebildet, dass der Laserstrahl beim Schneiden so ausgelenkt
werden kann, dass er um einen Drehpunkt verschwenkt wird. Der Drehpunkt
ist dabei immer im Bereich des kleinsten Querschnitts im Inneren der
Düse angeordnet.
Dadurch können
größere Auslenkungen
des Brennflecks beim Schneiden eines Werkstücks erreicht werden und gleichzeitig
ein kleiner innerer Querschnitt der Düse mit minimiertem Schneidgasverbrauch
erreicht werden.
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In
bevorzugter Ausführungsform
ist eine solche Lavaldüse
mit ihren freien inneren Querschnitten rotationssymmetrisch in Bezug
zur Längsachse
der Lavaldüse
ausgebildet.
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Es
besteht aber auch die Möglichkeit,
eine Schlitz-Lavaldüse einzusetzen,
wobei dann die Schneidgaseintrittsöffnung und die Schneiddüsenaustrittsöffnung ebenfalls
schlitzförmig
ausgebildet sein können.
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Durch
den konvergierenden Einlass und einen divergierenden Austritt für Schneidgas
von Lavaldüsen
können
besonders günstige
Strömungsverhältnisse
für das
durch eine Düse
geführte
Schneidgas erreicht werden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft
erreicht werden, wenn Strömungsgeschwindigkeiten
des Schneidgases im Überschallbereich
eingehalten werden. Dadurch kann eine laminare Schneidgasströmung nach
der Schneidgasaustrittsöffnung
bis hin zur jeweiligen Oberfläche
des Werkstücks
erreicht werden. Dies kann durch eine kontrollierte Druckabsenkung
im divergierenden Teil der Lavaldüse bis hin zum Umgebungsdruck
erreicht werden, da ein Aufplatzen bzw. ein extremes Aufweiten des
Schneidgasstrahls nach dem Austritt aus der Düse vermieden werden kann. Nach
dem Austritt aus der Düse
weist der Schneidgasstrahl über
der Austrittsfläche
eine nahezu gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung
auf und es ist eine laminare Strömung zu
verzeichnen. Mit einer solchen gleichmäßigen Geschwindigkeitsverteilung
im Schneidgasstrahlquerschnitt können
besonders günstige
Verhältnisse
für das
Austreiben der Schmelze erreicht werden, was insbesondere bei der
Remote-Technologie günstig ist.
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So
kann der erforderliche Schneidgasvolumenstrom bei der Laserstrahlschneidbearbeitung
in Grenzen gehalten werden.
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Außerdem ergibt
sich die Möglichkeit,
einen Laserstrahl zusätzlich
zur Bewegung der Vorrichtung eben falls entsprechend auszulenken,
was mit optischen Elementen, worauf nachfolgend noch zurückzukommen
sein wird, erreicht werden kann. Ein entsprechend ausgelenkter Laserstrahl
wird dabei so verschwenkt, dass er entlang mindestens einer Achse
um einen im Bereich des kleinsten inneren Querschnitts innerhalb
der Düse
angeordneten Drehpunkt geschwenkt wird. Dadurch lassen sich größere Wege des
Brennflecks eines entsprechend ausgelenkten Laserstrahls auf der
Oberfläche
des Werkstücks
bzw. in der Schneidfuge realisieren.
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In
einer weiteren Alternative, die allein oder zusätzlich an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen
sein kann, besteht auch die Möglichkeit, die
Düse um
einen im Bereich des kleinsten inneren Querschnitts innerhalb der
Düse angeordneten
Drehpunkt, um mindestens eine Achse verschwenken.
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Dies
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Laserstrahl nicht zusätzlich mit
entsprechend hierfür
geeigneten optischen Elementen ausgelenkt wird, sondern die gesamte
Vorrichtung entsprechend verschwenkt wird, so dass der Laserstrahl
bei Verschwenkung der Vorrichtung in einem Winkel, abweichend von
90° in Bezug
zur Oberfläche
des jeweiligen Werkstücks
auf das Werkstück
gerichtet wird. Dies kann auch mit einem Roboter, an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung
befestigt ist und mit dem die Vorrichtung entsprechend bewegt und
verschwenkt wird, erreicht werden. Dabei kann der Laserstrahl durch
ein Gehäuse,
an dem bzw. in dem optische Elemente, beispielsweise für eine Strahlformung/Fokussierung,
und auch die erfindungsgemäß einzusetzende
Düse vorhanden
sind, gerichtet werden.
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Der
sich erweiternde divergierende Bereich innerhalb der Düse kann
Konuswinkel/Tangentenwinkel von mindestens 1° bis maximal 20°, bevorzugt von
2 bis maximal 10° aufweisen.
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Dabei
können
auch unterschiedliche Konuswinkel/Tangentenwinkel im konvergierenden
und im divergierenden Bereich im Inneren der Düse vorhanden sein. Dabei kann
bevorzugt ein größerer Konuswinkel/Tangentenwinkel
im konvergierenden Bereich im Inneren der Düse gewählt werden.
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So
kann beispielsweise auch eine vergrößerte freie Querschnittsfläche der
Schneidgaseintrittsöffnung
der Düse
in Bezug zur Querschnittsfläche
der Schneidgasaustrittsöffnung
der Düse
erreicht werden. Hierfür
sollte die Querschnittsfläche
der Schneidgasdüseneintrittsöffnung 1-
bis 5-fach, bevorzugt 1,5- bis 4-fach
größer als
die freie Querschnittsfläche
der Schneidgasaustrittsöffnung
der Düse
sein.
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Die
Schneidgasaustrittsöffnung
der Düse sollte
einen Innendurchmesser im Bereich von 3 mm bis 20 mm, bevorzugt
von 4 mm bis 15 mm aufweisen.
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Die
freie Querschnittsfläche
im Bereich des kleinsten inneren Querschnitts der Düse sollte
im Bereich 0,7 mm2 bis 40 mm2,
bevorzugt von 1 mm2 bis 20 mm2 liegen.
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Insbesondere
in dem Fall, in dem als Düse eine
Schlitz-Lavaldüse
vorhanden ist, sollte diese Düse
um ihre Längsachse
drehbar an der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angeordnet sein, so dass eine Anpassung der Schlitzausrichtung an
die jeweilige Bearbeitungsrichtung auch bei deren Veränderung möglich wird.
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Wie
bereits angesprochen, können
an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
optische Elemente für
die Auslenkung und Formung des Laserstrahls vorhanden sein, die
dann als Kombination unterschiedlicher optischer Elemente eingesetzt
werden können.
So besteht die Möglichkeit,
einen Laserstrahl durch eine Plan-Plan Linse, die um zwei Achsen
schwenkbar ist und über
eine fokussierende optische Linse, als optische Elemente zur Auslenkung und
Formung des Laserstrahls einzusetzen.
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In
einer zweiten möglichen
Alternative können
zwei Plan-Plan Linsen, die jeweils um eine Achse drehbar sind und
eine optisch fokussierende Linse als optische Elemente für die Auslenkung
und Formung des Laserstrahls an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorgesehen werden.
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In
beiden genannten Fällen
kann der Laserstrahl durch die optischen Elemente und die Düse auf die
Werkstückoberfläche zur
Ausbildung der Schneidfuge gerichtet werden.
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Es
besteht aber auch die Möglichkeit,
ein kollimierendes reflektierendes optisches Element, ein planes
reflektierendes optisches Element und ein konkav gewölbtes reflektierendes
optisches Element, für
die Fokussierung des Laserstrahls, als optische Elemente für die Auslenkung
und Formung des Laserstrahls einzusetzen, wobei dann mindestens
eines dieser optischen Elemente um eine Achse verschwenkbar sein
sollte, um die Auslenkung des Laserstrahls mit dementsprechenden
Bewegungen des Brennflecks erreichen zu können.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann auch so ausge bildet sein, dass an ihr unterschiedlich dimensionierte
und/oder unterschiedliche innere Querschnittsgeometrien aufweisende
Düsen austauschbar
befestigt werden können.
Dadurch können Anpassungen
an die Laserschneidbearbeitung für unterschiedliche
Werkstücke
erreicht werden, was beispielsweise die jeweilige Dicke eines zu
trennenden Werkstücks
oder auch den jeweiligen metallischen Werkstoff des Werkstücks berücksichtigen kann.
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Eine
Anpassung des jeweiligen Brennpunkts eines fokussierten Laserstrahls
an den jeweiligen Auslenkwinkel des Laserstrahls, beim Eindringen des
Laserstrahls in das zu schneidende Werkstück oder auch für die Laserschneidbearbeitung
unterschiedlichster Werkstücke
kann durch eine Bewegung eines fokussierenden optischen Elements
entlang der Laserstrahlachse erreicht werden. Dabei kann beispielsweise
ein Teil eines Gehäuses
entlang der Laserstrahlachse zur Veränderung der Position des Brennpunktes
des fokussierten Laserstrahls verschoben werden.
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Die
bereits angesprochene mögliche
Verschwenkung auch der erfindungsgemäß einzusetzenden Düse um den
Drehpunkt, der im Bereich des kleinsten inneren Querschnitts innerhalb
der Düse angeordnet
sein sollte, kann mit mindestens einem Linearantrieb erreicht werden.
Dabei kann auf diese Art und Weise eine Verschwenkung einer solchen Düse um mindestens
eine Achse erreicht werden. Günstiger
ist es jedoch, eine Düse
um mindestens zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Achsen verschwenken
zu können,
was mit einer hierfür
geeigneten Lagerung, beispielsweise einer kardanischen Aufhängung oder
in Form einer Kugel-Pfanne-Aufnahme
möglich
ist, wobei dann möglichst
zwei Antriebe für
eine solche Schwenkmöglichkeit
von Düsen
vorgesehen sein sollten. Ein hierfür geeigneter Antrieb kann auch
hydraulisch, pneumatisch, elektrisch (z. B. Piezoantrieb) oder auch
mechanisch (Zahnriemen Zahnradgetriebe) betrieben werden.
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Die
Dynamik der gesamten Vorrichtung wird von der maximalen Düsenbeschleunigung
begrenzt (Strahl wird in der Mitte der Düse immer mitgeführt). Dieser
Antrieb sollte hochdynamisch sein und möglichst auch eine kleine Eigenmasse
aufweisen.
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An
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann es vorteilhaft sein, den Laserstrahl so auszulenken, dass die
Brennflecken zur Ausbildung der Schneidfuge eine oszillierende Bewegung zwischen
Umkehrpunkten zurücklegen,
wobei der Abstand der Umkehrpunkte variiert werden kann und dabei
die jeweils auszubildende Schnittfugenkontur berücksichtigt wird.
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In
einigen Fällen
kann es aber auch vorteilhaft sein, einen Laserstrahl so auszulenken,
dass der Brennfleck eine zirkulierende Bewegung um einen Mittelpunkt
oder eine Bewegung um einen Flächenschwerpunkt
auf der Werkstückoberfläche bzw.
innerhalb der Schneidfuge ausführt,
wodurch die Qualität
der Schnittkante positiv beeinflusst werden kann.
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Mit
der Erfindung kann, wie bereits angesprochen, die Bearbeitungsgeschwindigkeit
beim Laserschneiden von metallischen Werkstücken, bei denen diffizile Schneidkonturen
ausgebildet werden sollen, die erhebliche Richtungsänderungen
erfordern, erreicht werden. Es können
auch Fasen an Schneidkanten mit unterschiedlichen Fasenwinkeln ausgebildet
werden.
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Außerdem kann
der hierfür
erforderliche Schneidgasverbrauch minimiert werden.
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Es
besteht auch die Möglichkeit
bei größeren Abständen zwischen
der Schneidgasdüsenaustrittsöffnung und
der Oberfläche
des zu bearbeitenden Werkstücks
gegenüber
den bekannten technischen Lösungen
einhalten zu können,
da sich die vorteilhaften Auswirken einer erfindungsgemäß einzusetzenden
Düse auf
die Schneidgasströmung
entsprechend positiv auswirken. Der Abstand zur Werkstückoberfläche kann
deutlich vergrößert werden
und dann auch mehrere Millimeter bis zu max. 7 mm betragen.
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Mit
einer laminaren Schneidgasströmung, die
einen vergrößerten Durchmesser
oder eine vergrößerte Querschnittsfläche gegenüber herkömmlichen
Düsen aufweist,
kann eine verbesserte Einkopplung der Schneidgasströmung in
den Schnittspalt/Schneidfuge erreich werden. Die Impulsübertragung
des Schneidgases auf die Schmelze kann erhöht werden und dadurch die Schmelze
besser aus dem Schnittspalt ausgetrieben werden. Auch hierdurch
lassen sich die Schneidkantenqualität und die Schneidgeschwindigkeit
erhöhen.
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Die
Auslenkung des Laserstrahls kann auch oszillierend erfolgen, so
dass der Brennfleck mehrfach mit kleiner Amplitude über die
Werkstückoberfläche bewegt
werden kann, wodurch ebenfalls die Schnittqualität der Schnittkanten verbessert
und das Austreiben der Schmelze erleichtert werden kann.
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Nachfolgend
soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
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Dabei
zeigen:
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1a eine
Schnittdarstellung durch ein Beispiel einer an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
einsetzbaren Düse
(mit berechneter Laval-Geometrie);
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1b eine
Schnittdarstellung durch ein zweites Beispiel einer an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
einsetzbaren Düse
(mit vereinfachter durch Tangenten angenäherter Geometrie);
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2a eine
schematische Darstellung eines Beispiels mit schwenkbarer Düse und/oder
schwenkbarem Gehäuse;
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2b eine
schematische Darstellung eines Beispiels mit schwenkbarer Düse und/oder
schwenkbarem Gehäuse
(in ausgelenkter Position);
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3a ein
Beispiel einer optischen Anordnung zur Auslenkung des Laserstrahls;
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3b ein
weiteres Beispiel einer optischen Anordnung zur Auslenkung des Laserstrahls;
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3c ein
weiteres Beispiel einer optischen Anordnung zur Auslenkung des Laserstrahls
mit kardanischer Lagerung;
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3d ein
weiteres Beispiel einer optischen Anordnung zur Auslenkung des Laserstrahls
in einer Vorderansicht und
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3e das
Beispiel einer optischen Anordnung zur Auslenkung des Laserstrahls
nach 3e in Seitenansicht.
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In
den 1a und 1b sind
Schnittdarstellungen durch bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
einsetzbare Düsen 1 gezeigt.
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Beim
Beispiel nach 1a ist der konvergierende Bereich
der Düse 1 ausgehend
von der Schneidgaseintrittsöffnung 1.1 bis
zum Bereich 1.3 mit dem kleinsten Querschnitt und der divergierende Bereich
von dort bis zur Schneidgasaustrittsöffnung 1.2 konvex
gekrümmt
ausgebildet. Die Stirnkante der Schneidgaseintrittsöffnung 1.1 und
der Bereich 1.3 sollten möglichst abgerundet sein, um
die Strömung des
Schneidgases soweit als möglich
homogen halten zu können.
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Im
Bereich 1.3 mit dem kleinsten inneren Querschnitt der Düse 1 ist
der Drehpunkt A angeordnet, um den der auslenkbare Laserstrahl 2 geschwenkt
werden kann. Der Drehpunkt A ist dabei bevorzugt in der Mitte des
Bereichs 1.3 mit dem kleinsten Querschnitt in Längsachsrichtung
der Düse 1 angeordnet.
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Beim
in 1b gezeigten Beispiel sind der konvergierende
und der divergierende Bereich einmal ausgehend von der Schneidgaseintrittsöffnung 1.1 und
zum anderen von der Schneidgasaustrittsöffnung 1.2 bis zum
Bereich 1.3 sich kontinuierlich konisch verjüngend ausgebildet.
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Beide
gezeigten Düsen 1 sind
rotationssymmetrisch ausgebildet. Die jeweils unterhalb dargestellten
Kreise deuten die Fläche
an über
die eine Bewegung des Brennflecks durch Auslenkung des Laserstrahls 2 möglich ist.
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Der
Bereich 1.3 mit dem kleinsten Querschnitt kann konvex gekrümmt sein
und allein oder zusätzlich
in Längsachsrichtung
der Düse 1 eine
maximale Länge
von 5 mm, bevorzugt 0,5 mm bis 3 mm aufweisen. Bei einer konvexen
Krümmung
des Bereichs 1.3 ist der Durchmesser dort nicht konstant, aber
immer kleiner als im konvergierenden und im divergierenden Bereich
der Düse 1.
Der Drehpunkt A sollte bevorzugt an der Position des tatsächlich kleinsten
Durchmessers, ggf. mit geringer Abweichung aber immer im Bereich 1.3 angeordnet
sein.
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Die 2a und 2b zeigen
Beispiele bei denen allein oder zusätzlich auch die Düse 1 um
einen Drehpunkt B schwenkbar ist. Auch dieser Drehpunkt B ist im
Bereich 1.3 der Düse 1 mit
dem kleinsten Querschnitt angeordnet.
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An
der Düse 1 greift
mindestens ein Linearantrieb 10 (mit Doppelpfeil angedeutet)
an mit dem die Düse 1 um
den Drehpunkt B geschwenkt werden kann, wenn beispielsweise das
Gehäuse 3 entsprechend
für eine
Auslenkung des Laserstrahls 2 geschwenkt wird (nicht gezeigt).
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Bei
einer Auslenkung des Laserstrahls 2 mit Gehäuse 3 und
auch Auslenkung des Laserstrahls 2 kann die Düse 1 auch
um den Drehpunkt B durch lineare Verschiebung der Düse 1 entlang
mindestens einer Achse, bevorzugt aber zweidimensional geschwenkt
werden. Hierfür
kann ein zweiter Linearantrieb (nicht dargestellt), bevorzugt senkrecht
zum ersten Linearantrieb 10 wirkend, eingesetzt werden.
Der zweite Linearantrieb kann an der Düse 1 oder am Gehäuse 3 angreifen.
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Ein
oder mehrere Linearantriebe können aber
auch nur am Gehäuse 3 angreifen.
Dann soll die Düse 1 in
einer Führung
gehalten werden und entsprechend um den Dreh- Punkt B gedreht werden können.
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Für eine Auslenkung
des Laserstrahls 2 kann ein reflektierendes, bevorzugt
ebenfalls schwenkbares optisches Element 11, hier oben
im Gehäuse 3 angeordnet,
eingesetzt sein.
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Mit
den 3a bis 3e sollen
Möglichkeiten
für eine
Auslenkung des Laserstrahls 2 an einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
verdeutlicht werden.
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In
den 3a und 3b sind
Beispiele mit jeweils zwei Plan-Plan Linsen (planparallele Platten) 5 und 6 sowie
einem fokussierenden optischen Element 7, hier eine Linse
gezeigt. Durch eine Drehung um mindestens eine Achse einer der Plan-Plan
Linsen 5 oder 6 kann eine eindimensionale Auslenkung des
Laserstrahls 2 erreicht werden. Eine zweidimensionale Auslenkung
des Laserstrahls 2 ist durch zweidimensionale Schwenkung
eine Plan-Plan Linse 5 oder 6. Diese Möglichkeit
ist in 3c verdeutlicht, wobei auf eine
zweite Plan-Plan
Linse 6 dann verzichtet werden kann. Eine zweidimensionale
Auslenkung ist aber auch durch Schwenkung beider Plan-Plan Linsen 5 und 6 um
senkrecht zueinander ausgerichtete Achsen möglich.
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Die 3d und 3e zeigen
ein weiteres Beispiel einer optischen Anordnung zur Auslenkung des
Laserstrahls 2 in einer Vorder- und Seitenansicht. Dabei
ist das fokussierende optische Element 7 mit seinem Abstand
zur Werkstückoberfläche bewegbar,
so dass eine Anpassung der Position des Brennpunktes bei Auslenkung
des Laserstrahls 2 oder auch bei einem geändertem
Abstand Werkstückoberfläche bzw.
beim tieferen Eindringen des Laserstrahls in die Schneidfuge von
der Düse 1 möglich ist.
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Der
Laserstrahl 2 kann dann mit hier zwei reflektierenden Elementen 12 und 13,
die jeweils um zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Achsen schwenkbar
sind, ausgelenkt werden, was mittels kardanischen Aufhängungen
und geeigneten Antrieben möglich
ist.
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Wie
in den 3d und 3e mit
dem Horizontal ausgerichteten Doppelpfeil angedeutet, kann zumindest
eines der reflektierenden Elemente 13 auch zusätzlich in
mindestens einer Achse linear verschoben werden.