DE102008025044B3

DE102008025044B3 - Laser cutting torch for different types of workpiece has adjustable gas nozzle with rotating screen

Info

Publication number: DE102008025044B3
Application number: DE102008025044A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Himmer; Florian Dipl.-Ing. Bartels; Lothar Dr. Morgenthal
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-05-15

Abstract

A laser beam cutting assembly has a jet-shaped outlet with several gas passages located around a centre point. A rotating screen (1) with a gas outlet is located within and at the centre of the jet passage (3) and interrupts the gas flow at intervals. The rotating screen drive is coupled to an electronic control unit. The gas outlets are at regular intervals and are non-circular. The cutting gas passages (3) all subtend the same angle with respect to the passage (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mit einem Laserstrahl, wobei in an sich bekannter Form mit einem Schneidgas, das über eine Schneiddüse in den Bereich eines Schnittspalts geführt ist, gearbeitet wird. Außerdem ist es wichtig, dass während der Bearbeitung zum Schneiden von Werkstücken auch bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten Richtungsänderungen der Vorschubachsrichtung berücksichtigt werden können und dabei auch die Zufuhr von Schneidgas zur Ausbildung guter Schnittkanten an einem zu bearbeitenden Werkstück gesichert werden.The The invention relates to an apparatus and a method for cutting of workpieces with a laser beam, wherein in a conventional manner with a Cutting gas that over a cutting nozzle is performed in the area of a cutting gap is worked. Besides that is it is important that while machining for cutting workpieces even at high feed rates changes in direction the feed axis direction are taken into account can and also the supply of cutting gas to form good cut edges on a workpiece to be machined be secured.

Bei bekannten in Verbindung mit Laserstrahlen eingesetzten Schneiddüsen wirkt sich ein kleiner Einwirkbereich auf den Schnittspalt (Staudruck über dem Schnittspalt) als eine wichtige Einflussgröße negativ aus. Dem kann beispielsweise durch größere Düsenöffnungen entgegengewirkt werden, wobei jedoch der erforderliche Schneidgasvolumenstrom ansteigt, was selbstverständlich die Kosten negativ beeinflusst. Dieser Einfluss ist besonders groß, wenn Laserstrahlen mit hoher Strahlqualität eingesetzt werden, wie sie beispielsweise von Faserlasern oder Scheibenlasern zur Verfügung gestellt werden können.at known cutting nozzles used in conjunction with laser beams acts There is a small area of influence on the kerf (back pressure above the cutting gap) Kerf) as an important factor negatively. This can for example through larger nozzle openings counteracted, but where the required cutting gas volume flow rises, which of course the costs are negatively influenced. This influence is especially great when using laser beams with high beam quality be used, such as fiber lasers or disk lasers to disposal can be made.

Ganz besonders problematisch entwickeln sich die Verhältnisse beim Austreiben von schmelzflüssigem Werkstoff aus einem Schnittspalt mit dem eingesetzten Schneidgas, wenn ein Werkstück geschnitten werden soll, das eine erhöhte Dicke im zu schneidenden Bereich aufweist.All Particularly problematic develop the conditions in the expulsion of molten Material from a kerf with the inserted cutting gas, if a workpiece to be cut, which has an increased thickness in the cut Has area.

Bisher wurden unterschiedliche Lösungsansätze vorgeschlagen, um diesen Problemen entgegenzuwirken.So far different solutions have been suggested to counteract these problems.

So ist es aus DE 44 07 755 A1 bekannt, an Schneiddüsen eine oder auch mehrere langgestreckte Austrittsöffnungen vorzusehen, aus denen Schneidgas auf den Schnittspalt gerichtet werden kann. Solche Austrittsöffnungen sollen dabei bevorzugt an beiden Seiten parallel zur Vorschubachsrichtung neben dem Schnittspalt angeordnet und entsprechend ausgerichtet sein. Außerdem wird darin vorgeschlagen, mit einem geeigneten Antrieb eine Drehung zur Berücksichtigung wechselnder Vorschubachsrichtungen an einer solchen Schneiddüse vornehmen zu können.That's the way it is DE 44 07 755 A1 known to provide one or more elongated outlet openings on cutting nozzles, from which cutting gas can be directed to the kerf. Such outlet openings should preferably be arranged on both sides parallel to the feed axis direction next to the kerf and aligned accordingly. It is also proposed to be able to make a rotation with respect to changing feed axes directions on such a cutting nozzle with a suitable drive.

In DE 36 30 127 C2 und G 83 37 305 U1 sind Vorrichtungen beschrieben, bei denen Schneidgas durch mehrere Gasaustrittsdüsen strömt, die um eine Durchgangsbohrung, durch die ein Laserstrahl auf ein zu schneidendes Werkstück gerichtet ist, angeordnet sind. Das Schneidgas wird dabei über einen Ringkanal zugeführt und dann aus den mehreren Gasaustrittsdüsen in Richtung auf einen Schneidspalt mit erhöhtem Druck beschleunigt. Das Schneidgas strömt dabei aber immer durch alle vorhandenen Gasaustrittsdüsen, unabhängig davon, wie die momentane Vorschubachsrichtung verläuft und welche Werkstückdicke momentan zu schneiden ist, was zu einem erhöhten Gasverbrauch führt.In DE 36 30 127 C2 and G 83 37 305 U1 are described devices in which cutting gas flows through a plurality of gas outlet nozzles, which are arranged around a through hole through which a laser beam is directed to a workpiece to be cut. The cutting gas is supplied via an annular channel and then accelerated from the plurality of gas outlet nozzles in the direction of a cutting gap with increased pressure. However, the cutting gas always flows through all existing gas outlet nozzles, regardless of how the current feed axis direction runs and which workpiece thickness is currently to be cut, which leads to an increased gas consumption.

In allgemeiner Form ist es außerdem bekannt, dass zum Schneiden dickerer Werkstücke Düsenöffnungen mit größerem freiem Querschnitt eingesetzt werden, um eine zufriedenstellende Schnittqualität der erhaltenen Schnittkanten am Werkstück erreichen zu können. Dadurch erhöht sich aber der Schneidgasverbrauch erheblich. So führt beispielsweise eine Vergrößerung einer rotationssymmetrischen Düsenaustrittsöffnung dazu, dass beim Schneidgasverbrauch die jeweilige Radiusvergrößerung quadratisch in den jeweiligen Gasverbrauch eingeht. Dadurch wird ein größerer Flächenbereich über dem Schnittspalt auf der Werkstückoberfläche mit Schneidgas beaufschlagt, wobei aber der effektiv nicht nutzbare Bereich ebenfalls ansteigt.In general form it is as well known that for cutting thicker workpieces nozzle openings with larger free Cross section can be used to achieve a satisfactory cut quality of the obtained Reach cutting edges on the workpiece to be able to. This increases But the cutting gas consumption considerably. For example, this leads an enlargement of one rotationally symmetrical nozzle outlet opening to that at cutting gas consumption, the respective radius magnification square into the respective gas consumption. This will make a larger area over the Cutting gap on the workpiece surface with cutting gas but the effectively unusable area also increases.

Demzufolge sind Vergrößerungen von Düsenaustrittsöffnungen bei Schneiddüsen, die lediglich eine solche Austrittsöffnung aufweisen, nur bedingt geeignet, um bei der Bearbeitung mit wechselnder Vorschubachsrichtung, bei gleichzeitig erhöhter Werkstückdicke, sowohl die gewünschte gute Schneidkantenqualität zu sichern wie auch den erforderlichen Schneidgasverbrauch zu minimieren.As a result, are enlargements of nozzle outlet openings at cutting nozzles, which only have such an outlet opening, only conditionally suitable for machining with changing feed axis direction, with simultaneously increased workpiece thickness, both the desired good cutting edge quality to secure as well as to minimize the required cutting gas consumption.

Aus JP 60 096 393 A ist eine Laserschweißvorrichtung bekannt, bei der zusätzliches Gas mit Ventilen ge steuert durch Düsen auf ein Werkstück gerichtet werden kann.Out JP 60 096 393 A a laser welding apparatus is known in which additional gas with valves ge controlled by nozzles can be directed to a workpiece.

Das DD 288 339 A5 betrifft eine Einrichtung zum Entfernen von Abtragsprodukten bei der abtragenden Laser-Materialbearbeitung, bei der neben einer Laserstrahl-Austrittsöffnung Gasstrahldüsen vorhanden sind und ein Gasstrahl in Richtung der Relativbewegung des Laserstrahls und des Werkstücks angeordnet werden kann.The DD 288 339 A5 relates to a device for removal of Abtragsprodukten in the ablative laser material processing, in which in addition to a laser beam outlet opening gas jet nozzles are present and a gas jet in the direction of relative movement of the laser beam and the workpiece can be arranged.

Techel A. u. a. beschreiben in „Automation Solutions for Metal Laminated Tooling”; Laser Assisted Net Shape Engineering 4; Proceedings of the Lane 2004; Bamberg; Verlag Meisenbach; 2004; S. 561–566; ISBN3-87525-202-0 Möglichkeiten für die Herstellung von Bauteilen mit stoffschlüssig miteinander verbundenen plattenförmigen Elementen.Techel A. u. a. describe in "Automation Solutions for Metal Laminated Tooling "; Laser Assisted Net Shape Engineering 4; Proceedings of the Lane 2004; Bamberg; Publisher Meisenbach; 2004; Pp. 561-566; ISBN3-87525-202-0 Possibilities for making of components with material fit interconnected plate-shaped Elements.

Die DE 10 2005 27 836 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Laserstrahlschweißen mit eine speziellen Düsenausführung.The DE 10 2005 27 836 A1 relates to a device for laser beam welding with a special nozzle design.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten vorzuschlagen, mit denen unterschiedlichste Werkstücke bei erhöhter Bearbeitungsgeschwindigkeit, mit wechselnder Vorschubachsrichtung, so zu bearbeiten, dass auch bei höheren Werkstückdicken eine gute Schnittkantenqualität erreicht und der Schneidgasverbrauch in Grenzen gehalten werden kann.It is therefore an object of the invention, possible to suggest a variety of workpieces at elevated processing speed, with changing feed axial direction, so that even with higher workpiece thicknesses a good cut edge quality can be achieved and the cutting gas consumption can be kept within limits.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Dabei kann mit einem Verfahren, wie es mit dem Anspruch 17 definiert ist, gearbeitet werden.According to the invention this Task with a device having the features of claim 1, solved. It can with a method as defined by claim 17 is to be worked.

Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.advantageous Embodiments and developments of the invention can with in subordinate claims designated characteristics can be achieved.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Schneiddüse so ausgebildet, dass durch sie ein Durchlasskanal mit in Richtung auf das jeweilige zu schneidende Werkstück angeordneter düsenförmiger Durchlassöffnung vorhanden ist. Durch den Durchlasskanal und die düsenförmige Durchlassöffnung wird dann der zum Schneiden eingesetzte Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet. Des Weiteren sind mehrere Schneidgaskanäle, deren Düsenaustrittsöffnungen in einem Abstand zum Mittel- oder Flächenschwerpunkt und dem radial äußeren Rand der Durchlassöffnung angeordnet sind, vorhanden. Als wesentlicher Unterschied zum Stand der Technik können aber die Schneidgaskanäle jeweils gesondert angesteuert werden, so dass Schneidgas bei Bedarf durch mindestens einen dieser zusätzlichen Schneidgaskanäle auf das Werkstück und in den Schnittspalt gerichtet werden kann. Hierfür besteht nicht nur die Möglichkeit, jeden Schneidgaskanal über ein einzeln ansteuerbares Ventil mit Schneidgas beaufschlagen zu können oder den jeweiligen Schneidgaskanal zu sperren. Dementsprechend kann jedem Schneidgaskanal ein Ventil zugeordnet sein.at the device according to the invention is a cutting nozzle designed so that through it a passageway with in the direction provided on the respective workpiece to be cut arranged nozzle-shaped passage opening is. Through the passageway and the nozzle-shaped passage opening is then the laser beam used for cutting is directed onto the workpiece. Furthermore, several cutting gas channels whose nozzle outlet openings at a distance to the center or centroid and the radially outer edge of Port are arranged, present. As an essential difference to the state of technology but the cutting gas channels each be controlled separately, so that cutting gas when needed through at least one of these additional cutting gas channels on the workpiece and can be directed into the kerf. There is no such thing only the possibility each cutting gas channel over apply a cutting gas to individually controllable valve can or to lock the respective cutting gas channel. Accordingly, can Each valve gas channel to be associated with a valve.

Erfindungsgemäß ist innerhalb der Schneiddüse eine rotierende Blende vorgesehen, die um die mittlere Längsachse rotieren kann. In der Blende ist dann mindestens eine Durchbrechung ausgebildet. Bei Drehung der Blende kann diese dann so positioniert werden, dass eine Durchbrechung mindestens einen Schneidgaskanal für die Zufuhr von Schneidgas in Richtung auf den Schnittspalt freigibt, aber gleichzeitig andere Schneidgaskanäle geschlossen sind, so dass durch die se kein Schneidgas auf den Schnittspalt des Werkstücks gerichtet wird. Hierfür sind die angesprochenen Ventile oder der Drehantrieb für die mit Durchbrechung(en) versehenen Blende an eine elektronische Steuerung angeschlossen. Dadurch kann gesichert werden, dass die Schneidgaszufuhr unter Berücksichtigung der jeweiligen momentanen Vorschubachsrichtung beim Schneiden und/oder der jeweiligen zu schneidenden Werkstückdicke gezielt beeinflusst werden kann. Sie sollte möglichst tangential zur Vorschubachsrichtung gehalten werden.According to the invention is within the cutting nozzle a rotating aperture is provided around the central longitudinal axis can rotate. In the aperture is then at least one opening educated. When the aperture is rotated, it can then be positioned in this way be that an opening at least one cutting gas channel for the Supply of cutting gas in the direction of the kerf, but at the same time other cutting gas channels are closed, so that no cutting gas directed through the se on the kerf of the workpiece becomes. For this are the mentioned valves or the rotary drive for the with Aperture (s) provided aperture to an electronic control connected. This can ensure that the cutting gas supply considering the respective current feed axis direction when cutting and / or the specific workpiece thickness to be cut selectively influenced can be. She should as possible held tangent to the feed axis direction.

Bei der Erfindung besteht aber auch die Möglichkeit, dass eine Schneidbearbeitung von Werkstücken auch so erfolgt, dass sämtliche Schneidgaskanäle geschlossen gehalten sind und Schneidgas dann ausschließlich über den Durchlasskanal mit düsenförmiger Durchlassöffnung auf das jeweilige Werkstück in den Schnittspaltbereich gerichtet wird. Dies kann immer dann der Fall sein, wenn relativ kleine Werkstückdicken zu schneiden sind, was beispielsweise bis zu einer Dicke von maximal 6 mm möglich ist. Sollen aber auch größere Dicken mit wechselnder Vorschubachsrichtung geschnitten werden, können dann in gezielter Form mindestens ein weiterer Schneidgaskanal geöffnet und zusätzlich Schneidgas durch diesen Schneidgaskanal auf Werkstückoberfläche und in den Schnittspalt zugeführt werden. Dabei kann durch gezielte Drehung der Blende eine entsprechend an die jeweilige Vorschubachsrichtung angepasste Zufuhr von Schneidgas über dies berücksichtigend angeordnete Schneidgaskanäle erreicht werden.at But the invention also has the possibility that a cutting of workpieces also so that all cutting gas channels closed are held and cutting gas then exclusively through the passageway with nozzle-shaped passage opening the respective workpiece directed into the kerf area. This can always be be the case when relatively small workpiece thicknesses are to be cut, which For example, up to a maximum thickness of 6 mm is possible. But also larger thicknesses can be cut with changing feed axis, then in targeted form, at least one further cutting gas channel opened and additional cutting gas through this cutting gas channel on workpiece surface and in the kerf supplied become. In this case, by targeted rotation of the aperture a corresponding adapted to the respective Vorschubachsrichtung supply of cutting gas on this Considered arranged cutting gas channels be achieved.

Für eine Schneidbearbeitung in so genannter Remote-Technologie kann es vorteilhaft sein, Durchlasskanal und düsenförmige Durchlassöffnung so zu gestalten und zu dimensionieren, dass eine Verschwenkung des Laserstrahls in Bezug zur Längsachse des Durchlasskanals unter Berücksichtigung wechselnder Vorschubachsrichtungen möglich ist. Dies kann mit einer geeigneten und an sich bekannten Scanneroptik erreicht werden. Dabei sollte eine Verschwenkung um mindestens 1°, bevorzugt um mindestens 3° möglich sein.For a cutting process in so-called remote technology It may be advantageous passageway and nozzle-shaped passage opening so to design and dimension that a pivoting of the Laser beam with respect to the longitudinal axis of the passage channel under consideration changing feed axes is possible. This can with a suitable and known per se scanner optics can be achieved. there should be possible to pivot by at least 1 °, preferably by at least 3 °.

Da für eine gute Qualität ausgebildeter Schneidkanten ein zumindest nahezu senkrechter Einfall des Laserstrahls günstig ist, kann bevorzugt für die Remote-Bearbeitung auch eine telezentrische Planfeld-Optik eingesetzt werden. Mit dieser kann dann eine Verschiebung der optischen Achse des Laserstrahls bei einem solchen Einfallswinkel erreicht und dadurch ein größerer Bearbeitungsbereich allein durch eine Beeinflussung des Laserstrahls erreicht werden. Dies kann mit der überlagerten Vorschubbewegung kombiniert zu erhöhten Bearbeitungsgeschwindigkeiten führen. Die so innerhalb des jeweiligen Bearbeitungsbereich veränderte Position des auftreffenden Laserstrahls kann mit der erfindungsgemäß möglichen Beeinflussung des Schneidgasstromes besser berücksichtigt werden.There for one good quality trained cutting edges an at least almost vertical incidence the laser beam favorable is, may be preferred for the remote editing also a telecentric plan field optics are used. With this then a shift of the optical axis of the laser beam achieved at such an angle of incidence and thereby a larger processing area can be achieved solely by influencing the laser beam. This can be superimposed with the Feed motion combined to increased machining speeds to lead. The position thus changed within the respective processing area of the incident laser beam can with the inventively possible Influencing the cutting gas flow are better taken into account.

Die Düsenaustrittsöffnungen von Schneidgaskanälen sollten möglichst mit jeweils gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sein.The Nozzle outlet openings of cutting gas channels should be possible each with equal angular distances be arranged to each other.

In weiteren Alternativen besteht die Möglichkeit, die Düsenaustrittsöffnungen von Schneidgaskanälen mit nicht rotationssymmetrischen Querschnitten auszubilden, sie also z. B. abweichend von einem kreisrunden Querschnitt eine längsgestreckte Spaltform aufweisen können. Dabei sollten die ausgebildeten spaltförmigen Düsenaustrittsöffnungen sternförmig um den Mittel- oder Flächenschwerpunkt der düsenförmigen Durchlass öffnung des Durchlasskanals ausgebildet und ausgerichtet sein. Schneidgaskanäle können dabei eine Lavalgeometrie aufweisen, die zumindest im Bereich der Düsenaustrittsöffnung eingehalten sein sollte.In other alternatives, there is the possibility of the nozzle outlet openings of cutting gas channels form with non-rotationally symmetric cross sections, they So z. B. deviating from a circular cross section an elongated May have gap shape. The formed gap-shaped nozzle outlet openings should star shape around the middle or Centroid the nozzle-shaped passage opening of the Passage channel formed and aligned. Cutting gas channels can do this have a Lavalgeometrie observed at least in the region of the nozzle outlet opening should be.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, Schneidgaskanäle mit Düsenaustrittsöffnungen so auszubilden und anzuordnen, dass die Düsenaustrittsöffnungen unterschiedliche Abstände zum jeweiligen Mittel- oder Flächenschwerpunkt der düsenförmigen Durchlassöffnung aufweisen und dementsprechend in unterschiedlichen Radien auf Kreisbahnen angeordnet sein können. Dabei können Düsenaustrittsöffnungen hintereinander auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sein, oder es kann auch eine versetzte Anordnung gewählt werden. Dabei können dann Düsenaustrittsöffnungen jeweils auf mehreren gemeinsamen Radien um den Mittel- oder Flächenschwerpunkt der düsenförmigen Durchlassöffnung angeordnet sein.It But there is also the possibility of cutting gas channels with nozzle outlet openings so form and arrange that the nozzle outlet openings different distances to the respective middle or area center of gravity have the nozzle-shaped passage opening and accordingly arranged in different radii on circular paths could be. It can Nozzle outlet openings be arranged one behind the other on a common axis, or It can also be a staggered arrangement can be selected. It can then Nozzle outlet openings each on several common radii around the center or area centroid arranged the nozzle-shaped passage opening be.

Für die Zufuhr von Schneidgas in Richtung auf den Schnittspalt und in diesen hinein ist es außerdem günstig, die Schneidgaskanäle in der Schneiddüse so auszubilden, dass die Schneidgaskanäle in gleichen Winkeln in Bezug zur Längsachse des Durchlasskanals in schräg geneigter Form und in Richtung auf den Schnittspalt ausgerichtet sind. Dies sollte insbesondere für solche Schneidgaskanäle berücksichtigt werden, deren Düsenaustrittsöffnungen in gleichen Abständen zum Mittel- oder Flächenschwerpunkt der Durchlassöffnung angeordnet sind. Sind Düsenaustrittsöffnungen mit unterschiedlichen Abständen zu Mittel- oder Flächenschwerpunkt der Durchlassöffnung vorhanden, kann der jeweilige Neigungswinkel unter Berücksichtigung des jeweiligen Abstandes verändert sein. So kann beispielsweise bei Düsenaustrittsöff nungen mit größerem Abstand der Neigungswinkel des jeweiligen Schneidgaskanals in Bezug zur Längsachse des Durchlasskanals vergrößert sein.For the feed of cutting gas towards and into the kerf it is as well Cheap, the cutting gas channels in the cutting nozzle such that the cutting gas channels at equal angles with respect to the longitudinal axis the passageway in oblique inclined shape and aligned in the direction of the kerf are. This should especially for such cutting gas channels considered be whose nozzle outlet openings in equal distances to the center or area center of gravity the passage opening are arranged. Are nozzle outlet openings with different distances to center or area center of gravity the passage opening present, the respective inclination angle can be taken into account changed the respective distance be. For example, at Düsenaustrittsöff openings with a greater distance the Inclination angle of the respective cutting gas channel with respect to the longitudinal axis the passageway be enlarged.

Insbesondere beim Schneiden von Werkstücken mit größerer Dicke können Schneidgaskanäle aber auch senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet sein, wobei dies zumindest im Gasaustrittsbereich der Fall sein sollte.Especially when cutting workpieces with greater thickness can Cutting gas channels but also aligned perpendicular to the workpiece surface be, this being the case at least in the gas outlet area should.

Bevorzugt ist es außerdem, Düsenaustrittsöffnungen von Schneidgaskanälen konzentrisch um den Mittel- oder Flächenschwerpunkt der düsenförmigen Durchlassöffnung anzuordnen.Prefers it is also Nozzle outlet openings of cutting gas channels concentric about the center or centroid of the nozzle-shaped passage opening to arrange.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, an Schneidgaskanälen Düsenaustrittsöffnungen vorzusehen, deren freier Querschnitt nicht gleich groß ist. Dementsprechend können Düsenaustrittsöffnungen mit größerem oder kleinerem freiem Querschnitt bzw. voneinander unterschiedlicher Querschnittsgeometrie vorhanden sein, so dass auch dadurch Möglichkeiten bestehen, durch gezieltes Öffnen oder Verschließen von Schneidgaskanälen Einfluss auf den jeweiligen zugeführten Schneidgasvolumenstrom und die entsprechende Strömungsgeschwindigkeit sowie den Staudruck nehmen zu können.It but it is also possible on cutting gas channels Nozzle outlet openings to provide, the free cross-section is not the same size. Accordingly can With nozzle outlet openings larger or smaller free cross-section or different from each other Cross-sectional geometry may be present, so that also possibilities exist by deliberate opening or closing of cutting gas channels Influence on the respective supplied cutting gas volume flow and the corresponding flow rate as well to be able to take the back pressure.

Ähnlich kann aber auch bei der Ausbildung von Durchbrechungen in der Blende vorgegangen werden. So können in einer Blende mehrere Durchbrechungen ausgebildet sein, die eine unterschiedliche freie Querschnittsfläche aufweisen, so dass bei einer entsprechenden Drehung mit Positionierung der jeweiligen Durchbrechung in Bezug zu einem Schneidgaskanal dann mehr oder weniger Schneidgas in den Schneidgaskanal eingeführt werden kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, Durchbrechungen an einer Blende vorzusehen, deren freier Querschnitt eine nicht rotationssymmetrische Geometrie bzw. ein von der komplementären Geometrie des Schneidgaskanals im Bereich der Blende abweichende Geometrie aufweist. Auch dadurch kann bei entsprechender Drehung der Blende in gezielter Form der gesamte freie Querschnitt des Schneidgaskanals für die Zufuhr von Schneidgas freigegeben werden, aber auch lediglich eine teilweise Freigabe erfolgen, wodurch Einfluss auf den durch einen Schneidgaskanal zuführbaren Schneidgasvolumenstrom und die entsprechende Schneidgasströmungsgeschwindigkeit/Staudruck genommen werden kann, wobei dann der Druck des zugeführten Schneidgases bis vor die jeweilige Blende und den Schneidgaskanal konstant gehalten werden kann.Similarly but also be done in the formation of openings in the aperture. So can be formed in a panel a plurality of apertures, the one have different free cross-sectional area, so that at a corresponding rotation with positioning of the respective aperture in relation to a cutting gas channel then more or less cutting gas introduced into the cutting gas channel can be. But there is also the possibility of breakthroughs to provide an aperture whose free cross section is not one rotationally symmetric geometry or one of the complementary geometry of the cutting gas channel in the region of the aperture deviating geometry having. Also, this can with appropriate rotation of the aperture in targeted form, the entire free cross section of the cutting gas channel for the Supply of cutting gas are released, but only one partially released, thereby affecting the through a cutting gas channel deliverable Cutting gas volume flow and the corresponding cutting gas flow velocity / back pressure can be taken, in which case the pressure of the supplied cutting gas kept constant until the respective aperture and the cutting gas channel can be.

Ein ähnlicher Effekt kann auch dadurch erreicht werden, dass eine entsprechende Ansteuerung von Ventilen, die jeweiligen Schneidgaskanälen zugeordnet sind, erfolgt.A similar one Effect can also be achieved by a corresponding Control of valves assigned to the respective cutting gas channels are done.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann zusätzlich ein Drehwinkelsensor vorgesehen sein, mit dem die jeweilige Ausrichtung der Blende bestimmt werden kann. Der Drehwinkelsensor sollte dann ebenfalls an die elektronische Steuerung angeschlossen sein, so dass das jeweilige Drehwinkelmesssignal auch bei der Steuerung der Schneidgaszufuhr über die jeweiligen Schneidgaskanäle berücksichtigt werden kann.In In an advantageous embodiment, a rotation angle sensor can additionally be provided be provided with which determines the respective orientation of the aperture can be. The rotation angle sensor should then also to the electronic Control be connected, so that the respective rotation angle measurement signal also taken into account in the control of the cutting gas supply via the respective cutting gas channels can be.

Bei der Schneidbearbeitung ist es häufig auch günstig, dass gleichzeitig mindestens zwei Schneidgaskanäle geöffnet sind, so dass Schneidgas über diese beiden Schneidgaskanäle und durch deren Düsenaustrittsöffnungen auf das Werkstück und in den Schnitt spalt gerichtet werden kann. Dabei sollte die Ansteuerung so erfolgen, dass die Schneidgaszufuhr durch Schneidgaskanäle mit Düsenaustrittsöffnungen, die unmittelbar neben- und/oder hintereinander angeordnet sind, erfolgt.In the cutting process, it is often also favorable that at least two cutting gas channels are open at the same time, so that cutting Gas can be directed over these two cutting gas channels and through the nozzle outlet openings on the workpiece and in the cut gap. The control should be such that the cutting gas is supplied by cutting gas channels with nozzle outlet openings, which are arranged directly next to and / or behind one another.

Beim Schneiden besteht die Möglichkeit, den Volumenstrom des Schneidgases, der über Durchlasskanal und düsenförmige Durchlassöffnung in Richtung Schneidspalt strömt, konstant zu halten und dann eine Anpassung an sich verändernde Verfahrensbedingungen, also eine Veränderung der Werkstückdicke und/oder der Vorschubachsrichtung lediglich durch Ansteuerung der Schneidgaskanäle zu erreichen.At the Cutting exists the possibility the volume flow of the cutting gas, the passageway and nozzle-shaped passage opening in the direction Cutting gap flows, keep constant and then adapt to changing Process conditions, ie a change in the workpiece thickness and / or the feed axis direction only by controlling the Cutting gas channels to reach.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Schneiddüse kann auf verschiedenste Art und Weise hergestellt werden. So können unterschiedlichste Verfahren aus dem Bereich des sogenannten Rapid Prototyping eingesetzt werden. Die Kanäle, also der Durchlasskanal und die Schneidgaskanäle, können aber auch in an sich bekannter Form durch Erodieren aus einem vorab zur Verfügung gestellten Werkstück ausgebildet werden.A According to the invention formed cutting nozzle can be made in a variety of ways. So can a variety of methods be used in the field of so-called rapid prototyping. The channels, So the passageway and the cutting gas channels, but can also in per se known Form formed by eroding from a pre-provided workpiece become.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, eine solche Schneiddüse gießtechnisch herzustellen, wobei bevorzugt verlorene Formen oder Kerne eingesetzt werden können.It but it is also possible such a cutting nozzle by casting preferably using lost molds or cores can be.

Besonders vorteilhaft können Schneiddüsen mit einem Verfahren, das unter der Bezeichnung ”MELATO^®” bekannt ist, hergestellt werden. Dabei werden eine Vielzahl plattenförmiger Elemente in gestapelter Form zu einer Schneiddüse gefügt. Die einzelnen plattenförmigen Elemente weisen dabei entsprechende Durchbrechungen auf, mit denen dann die jeweils erforder lichen und zuvor bereits erläuterten und definierten unterschiedlichen Kanäle auch mit wechselnder Richtung sowie variabler freier Querschnittsgröße sehr einfach und flexibel ausgebildet werden können. Die plattenförmigen Elemente, die dann in gestapelter Form eine erfindungsgemäß ausgebildete Schneiddüse bilden, sollten bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Dies kann beispielsweise durch Löten oder auch durch Schweißen, bevorzugt Diffusionsschweißen, erreicht werden. Die für die Herstellung eingesetzten plattenförmigen Elemente müssen nicht unbedingt eine konstante Dicke aufweisen, sondern die Dicke kann in Abhängigkeit von der jeweiligen Kanalführung und der jeweiligen freien Querschnitte gewählt werden.Particularly advantageous cutting jets can be produced by a method which is known under the name "MELATO ^®". In this case, a plurality of plate-shaped elements are added in a stacked form to a cutting nozzle. The individual plate-shaped elements in this case have corresponding openings, with which then the respective erforder union and previously explained and defined different channels can be made very simple and flexible with changing direction and variable free cross-sectional size. The plate-shaped elements, which then form a cutting nozzle designed according to the invention in stacked form, should preferably be connected to one another in a material-locking manner. This can be achieved for example by soldering or by welding, preferably diffusion welding. The plate-shaped elements used for the production need not necessarily have a constant thickness, but the thickness can be selected depending on the respective channel guide and the respective free cross-sections.

Das Verschweißen kann aber auch am äußeren Rand erfolgen. Außerdem ist es zweckmäßig, Erhebungen oder Vertiefungen an plattenförmigen Elementen vorzusehen, die dann bei benachbart angeordneten plattenförmigen Elementen komplementär ausgebildet sein sollten, so dass eine Positionierung und Ausrichtung der miteinander zu verbindenden plattenförmigen Elemente in exakter Form erreicht werden kann.The weld together but also on the outer edge respectively. Furthermore it is useful surveys or depressions on plate-shaped Provide elements that then adjacent plate-shaped elements formed complementary should be, so that positioning and alignment of each other to be connected plate-shaped Elements can be achieved in exact form.

In Schneiddüsen, die wie zuvor erläutert mit den plattenförmigen Elementen hergestellt worden sind, können zusätzlich auch Kühlkanäle integriert werden.In Cutting nozzles, as explained above with the plate-shaped In addition, cooling channels can also be integrated.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht auch die Möglichkeit diese mit einem integrierten Abstandssensor auszubilden. Dabei können dann zwei elektrisch leitende Teile mit einem dielektrischen Teil getrennt sein, um eine kapazitive Abstandsbestimmung zu einer Werkstückoberfläche vornehmen und für eine Regelung nutzen zu können. Bei mit platten förmigen Elementen gebildeten Schneiddüsen kann dies mit mindestens einem elektrisch isolierenden plattenförmigen Element, das als z. B. vorletzte Platte in Richtung Werkstückoberfläche angeordnet ist und einem plattenförmigen Element aus Kupfer, das den stirnseitigen Rand in Richtung Werkstückoberfläche bildet und weiteren elektrisch leitenden plattenförmigen Elementen, die auf der anderen Seite des elektrisch isolierenden plattenförmigen Element angeordnet sind und einer für eine kapazitive Abstandsbestimmung geeigneten elektrischen Kontaktierung erreicht werden.at the device according to the invention there is also the possibility to form these with an integrated distance sensor. It can then two electrically conductive parts with a dielectric part separated be to make a capacitive distance determination to a workpiece surface and for to be able to use a regulation. at shaped with plates Elements formed cutting nozzles this can be done with at least one electrically insulating plate-shaped element, that as z. B. penultimate plate arranged in the direction of the workpiece surface is and a plate-shaped Element made of copper, which forms the front edge in the direction of the workpiece surface and further electrically conductive plate-shaped elements, which on the other side of the electrically insulating plate-shaped element are arranged and one for a capacitive distance determination suitable electrical contact be achieved.

Die plattenförmigen Elemente, die für die Herstellung von Schneiddüsen in erfindungsgemäßer Ausbildung eingesetzt werden, können aber auch mit anderen geeigneten Verbindungselementen zusammengehalten und so verbunden werden. Dies können beispielsweise Schraubverbindungen sein. Dabei können dann geeignete Dichtelemente im Bereich der unterschiedlichen Kanäle mit integriert werden, da alle Kanäle nach außen möglichst fluiddicht abgedichtet sein sollten und teilweise doch erhebliche Schneidgasdrücke bis in Bereich von 30 bar und ggf. darüber hinaus berücksichtigt werden müssen.The disc-shaped Elements for the production of cutting nozzles in accordance with the invention training can be used but also held together with other suitable fasteners and so connected. This can for example, be screwed. In this case, then suitable sealing elements to be integrated in the range of different channels, since all channels outward preferably should be sealed fluid-tight and sometimes considerable Cutting gas pressures up to and including 30 bar and possibly beyond Need to become.

Einzelnen Schneidgaskanälen zugeordneten Ventile sollten möglichst nah zu den jeweiligen Düsenaustrittsöffnungen angeordnet werden, um eine kleine Zeitkonstante für den Druckaufbau einhalten zu können und so auf unterschiedlichste technologische Anforderungen bei der Schneidbearbeitung reagieren zu können.each Cutting gas channels assigned valves should be as possible close to the respective nozzle outlet openings be arranged to have a small time constant for the pressure build-up to be able to comply and so on the most different technological requirements in the To be able to react cutting processing.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.following the invention will be explained in more detail by way of example.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 in einer schematischen Schnittdarstellung ein Beispiel einer Schneiddüse für eine erfindungsgemäße Vorrichtung; 1 in a schematic sectional view of an example of a cutting nozzle for a device according to the invention;

2 in einer schematischen Schnittdarstellung ein weiteres Beispiel einer Schneiddüse für eine erfindungsgemäße Vorrichtung; 2 in a schematic sectional view of another example of a cutting nozzle for a device according to the invention;

3 Möglichkeiten für Anordnungen und Ausbildungen von Düsenaustrittsöffnungen von Schneidgaskanälen; 3 Possibilities for arrangements and configurations of nozzle outlet openings of cutting gas channels;

4 eine schematische Darstellung für eine Bearbeitung innerhalb eines Bearbeitungsfeldes; 4 a schematic representation of a processing within an edit box;

4a–c ein Beispiel für eine Bearbeitung in Remote-Technologie mit Schneidgaskanälen, die in unterschiedlichen Winkeln ausgerichtet sein können; 4a -C an example of remote processing with cutting gas channels that can be oriented at different angles;

5a und b ein Beispiel mit schwenkbaren Schneidgaskanälen. 5a and b an example with pivotable cutting gas channels.

In den 1 und 2 sind zwei Beispiele für bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbaren Schneiddüse 1 schematisch im Schnitt dargestellt.In the 1 and 2 are two examples of usable in a device according to the invention cutting nozzle 1 shown schematically in section.

Dabei ist hier ein Laserstrahl 4 senkrecht auf die Werkstückoberfläche zur Schneidbearbeitung durch den Durchlasskanal 2 mit düsenförmiger Durchlassöffnung 2.1 gerichtet. Umlaufend sind mehrere Schneidgaskanäle 3 mit Düsenaustrittsöffnungen 3.1 vorhanden aus denen selektiv gesteuert Schneidgas zuführbar ist.Here is a laser beam 4 perpendicular to the workpiece surface for cutting through the passageway 2 with nozzle-shaped passage opening 2.1 directed. Surrounding are several cutting gas channels 3 with nozzle outlet openings 3.1 from which selectively controlled cutting gas can be supplied.

Einzelne Schneidgaskanäle 3 können, wie im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert, mit einer Blende geöffnet oder geschlossen werden. Beim in 2 gezeigten Beispiel sind Schneidgaskanäle 3 mit Düsenaustrittsöffnungen 3.1 mit unterschiedlichen Abständen zum Mittelpunkt der Durchlassöffnung 2.1 vorhanden. Durch gezielte Ansteuerung der Scheidgaskanäle 3 kann so auch ein unterschiedlicher Abstand der Schneiddüse 1 von einem zu bearbeitenden Werkstück mit dem jeweiligen Neigungswinkel der Schneidgaskanäle 3 berücksichtigt werden.Individual cutting gas channels 3 can, as explained in the general part of the description, be opened or closed with a shutter. When in 2 shown example are cutting gas channels 3 with nozzle outlet openings 3.1 with different distances to the center of the passage opening 2.1 available. By targeted control of the separating gas channels 3 so can a different distance of the cutting nozzle 1 from a workpiece to be machined with the respective inclination angle of the cutting gas channels 3 be taken into account.

Bei diesen beiden Beispielen sind die Schneidgaskanäle 3 in jeweils gleichen Winkeln in Bezug zur Längsachse des Durchlasskanals 2 ausgerichtet. Dies muss aber nicht unbedingt der Fall sein. Es können auch unterschiedliche Neigungswinkel an Schneidgaskanälen 3 gewählt werden, die beispielsweise den jeweiligen Abstand der Düsenaustrittsöffnung zur Längsachse der Durchlassöffnung 2.1 berücksichtigen.In these two examples, the cutting gas channels 3 in each case at equal angles with respect to the longitudinal axis of the passage channel 2 aligned. But this does not necessarily have to be the case. There may also be different angles of inclination on cutting gas channels 3 are selected, for example, the respective distance of the nozzle outlet opening to the longitudinal axis of the passage opening 2.1 consider.

In 3 sind mehrere unterschiedliche Anordnungen und Geometrien von Düsenaustrittsöffnungen 3.1 beispielhaft dargestellt. Inder linken Darstellung von 3 sind unterschiedliche Querschnittsgeometrien dargestellt, die jeweils in Kreissegmenten zusammengefasst sind. Neben rotationssymmetrischen Ausbildungen, die hier auch in unterschiedlichen Abständen zur mittleren Längsachse des Durchlasskanals 2 mit unterschiedlichen Radien dargestellt sind, sind auch andere Geometrien und unterschiedliche freie Querschnitte gezeigt.In 3 are several different arrangements and geometries of nozzle outlet openings 3.1 exemplified. Indian left illustration of 3 Different cross-sectional geometries are shown, which are each summarized in circle segments. In addition to rotationally symmetrical formations, here also at different distances from the central longitudinal axis of the passage channel 2 are shown with different radii, other geometries and different free cross sections are shown.

In der rechten Darstellung sind mögliche Gestaltungen von Schneidgaskanälen 3 im Bereich des Schneidgasaustritts an den Düsenaustrittsöffnungen dargestellt. So zeigt die ganz links bei e angeordnete eine einfache Lavalgeometrie, die daneben bei f eine weitere Lavalgeometrie, die bei g eine Kombination konisch-zylindrisch und die bei h ganz rechts dargestellte eine konisch-zylindrische Ausbildung mit einer Senkung an der Düsenaustrittsöffnung 3.1.In the right illustration are possible designs of cutting gas channels 3 shown in the region of the cutting gas outlet at the nozzle outlet openings. Thus, the leftmost at e arranged a simple Lavalgeometrie, the next at f another Lavalgeometrie, the g at a combination conical-cylindrical and the h at rightmost shown a conical-cylindrical formation with a reduction at the nozzle outlet opening 3.1 ,

Außerdem wird in 3 angedeutet, dass die Ausrichtung der Schneidgaskanäle 3 in unterschiedlichen Winkeln gewählt werden kann. Hier ist eine senkrechte Ausrichtung gezeigt. Es kann aber eine Neigung um vorgebbare Winkel gewählt werden, so dass Schneidgas schräg geneigt austreten kann. Die Neigung kann wie angedeutet bis zu 60° gewählt werden. Dabei kann bei der Wahl des Neigungswinkels, der jeweilige Abstand zur mittleren Längsachse des Durchlasskanals 2 bzw. auch der Abstand zum Schnittspalt berücksichtigt werden.In addition, in 3 indicated that the orientation of the cutting gas channels 3 can be chosen at different angles. Here is a vertical orientation shown. However, it can be chosen to a predeterminable angle, so that cutting gas can emerge obliquely inclined. The inclination can be selected as indicated up to 60 °. In this case, in the selection of the inclination angle, the respective distance to the central longitudinal axis of the passage channel 2 or the distance to the kerf are taken into account.

Die gezeigten Geometrien können aber auch mit weiteren anderen kombiniert werden oder auch andere Geometrien und Dimensionierungen gewählt werden.The shown geometries can but also be combined with others or others Geometries and dimensions are chosen.

Mit 4 sollen Möglichkeiten für eine Auslenkung des Laserstrahls 4 innerhalb eines Bearbeitungsfeldes 5 verdeutlicht werden. Dabei sind umlaufend um den Durchlasskanal 2 Düsenaustrittsöffnungen 3.1 in einer Ringanordnung vorhanden.With 4 intended to provide opportunities for a deflection of the laser beam 4 within an edit field 5 be clarified. These are circumferentially around the passageway 2 Nozzle outlet openings 3.1 present in a ring arrangement.

Bei den in den 4a bis 4c gezeigten Beispiel ist der freie Querschnitt von Durchlasskanal 2 und insbesondere der Durchlassöffnung 2.1 deutlich größer, so dass eine Auslenkung des Laserstrahls 4 zusätzlich zur Relativbewegung der Vorrichtung mit dem Werkstück möglich ist. In 4b ist gezeigt, wie ein Laserstrahl 4 zentral in der Längsachse des Durchlasskanals 2 zur Bearbeitung auf ein Werkstück gerichtet wird. Die Schneidgaskanäle 3 sind dabei jeweils gleich ausgebildet und rotationssymmetrisch um die Längsachse des Durchlasskanals 2 angeordnet. Im Bereich der Düsenaustrittsöffnungen 3.1 sind die Schneidgaskanäle 3 jeweils in gleichen Richtungen und in gleichen Winkeln geneigt, so dass Scheidgas in Richtung auf den Brennpunkt des Laserstrahls 4 gerichtet werden kann.In the in the 4a to 4c The example shown is the free cross section of the passageway 2 and in particular the passage opening 2.1 significantly larger, allowing a deflection of the laser beam 4 in addition to the relative movement of the device with the workpiece is possible. In 4b is shown as a laser beam 4 centrally in the longitudinal axis of the passageway 2 is directed to a workpiece for machining. The cutting gas channels 3 are each the same design and rotationally symmetrical about the longitudinal axis of the passage channel 2 arranged. In the area of the nozzle outlet openings 3.1 are the cutting gas channels 3 each tilted in the same directions and at equal angles, allowing separating gas towards the focal point of the laser beam 4 can be directed.

Bei dem in 4a bis 4c gezeigten Beispiel sind mehr Schneidgaskanäle 3 an einer Schneiddüse 1 vorhanden als beim Beispiel nach 5a und 5b. Wie in der Darstellung verdeutlicht münden deren Düsenaustrittsöffnungen 3.1 in unterschiedlichen Abständen von der Längsachse des Durchlasskanals 2.At the in 4a to 4c example shown are more cutting gas channels 3 at a cutting nozzle 1 present as in the example below 5a and 5b , As shown in the illustration illustrates their nozzle outlet openings 3.1 at different distances from the longitudinal axis of the passageway 2 ,

Wie aus den Darstellungen der 4a bis c nicht hervorgeht, können die Schneidgaskanäle 3 zumindest im Bereich der Düsenaustrittsöffnungen 3.1 aber auch unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen, mit denen eine dementsprechende Auslenkung des Laserstrahls 4 erreichbar ist, wenn der Laserstrahl 4 außer mittig ausgelenkt oder so verschoben ist. Wie in 4a und 4c gezeigt, kann der Laserstrahl 4 außermittig in einem Abstand zur Längsachse des Durchlasskanals 2, die durch den Mittelpunkt des Durchlasskanals 2 verlaufen. So kann je nach Verschiebung oder Auslenkung die Strömungsrichtung von Schneidgas an die Auslenkung eines Laserstrahls 4 angepasst werden.As from the representations of 4a until c can not be seen, the cutting gas channels 3 at least in the region of the nozzle outlet openings 3.1 but also have different angles of inclination, with which a corresponding deflection of the laser beam 4 is achievable when the laser beam 4 except centered or so shifted. As in 4a and 4c shown, the laser beam 4 off-center at a distance to the longitudinal axis of the passage channel 2 passing through the center of the passageway 2 run. Thus, depending on the displacement or deflection, the flow direction of cutting gas to the deflection of a laser beam 4 be adjusted.

Mit den 5a und 5b soll eine besonders für eine Remote-Bearbeitung geeignete Ausführung der Erfindung verdeutlicht werden. Durchlasskanal 2 und Durchlassöffnung 2.1 sind so gestaltet und dimensioniert, dass der Laserstrahl 4 innerhalb eines Bearbeitungs bereichs an einer Werkstückoberfläche bewegt werden kann, was zumindest den Fokuspunkt betrifft. In 5a soll die Bearbeitung in einem zentraler angeordneten Punkt des Bearbeitungsbereichs erfolgen, wohingegen die Bearbeitung, wie in 5b gezeigt in einem äußeren Randbereich erfolgen soll.With the 5a and 5b an embodiment of the invention which is particularly suitable for remote processing should be clarified. Passageway 2 and passage opening 2.1 are designed and dimensioned to that of the laser beam 4 can be moved within a processing area on a workpiece surface, which affects at least the focal point. In 5a If the processing is to be carried out in a centrally arranged point of the processing area, whereas the processing, as in 5b should be shown in an outer edge region.

Dabei sind Schneidgaskanäle 3 zumindest teilweise oder deren Düsenaustrittsöffnungen 3.1 um mindestens eine Achse verschwenkbar, so dass die auf die Werkstückoberfläche gerichtete Schneidgasströmung in jeweils gewünschter Form und Richtung auf die Werkstückoberfläche und die Position der Schnittfuge gerichtet werden kann. In 5a sind die beiden gezeigten Schneidgaskanäle 3 in gleichen Winkeln in Bezug zur Längsachse des Durchlasskanals 2 und hier auch des Laserstrahls 4 ausgerichtet. Da die Bearbeitungsposition in 5b aber in einen Randbereich verschoben ist, kann dies mit einer dies berücksichtigenden Verschwenkung der Schneidgaskanäle 3 kompensiert werden. So kann Schneidgas mit dem links angeordneten Schneidgaskanal 3 in einem steileren und mit dem rechts dargestellten Schneidgaskanal 3 flacheren Winkel auf die Bearbeitungsposition des Laserstrahls 4 an der Werkstückoberfläche gerichtet werden. Dabei können alle oder lediglich ausgewählte Scheidgaskanäle 3 verschwenkbar ausgeführt sein. Als Schwenkantriebe können beispielsweise pneumatische oder elektrische eingesetzt werden. Sie können auch eine mehrachsige Verschwenkung ermöglichen.These are cutting gas channels 3 at least partially or their nozzle outlet openings 3.1 pivotable about at least one axis, so that the cutting gas flow directed onto the workpiece surface in each desired shape and direction can be directed to the workpiece surface and the position of the kerf. In 5a are the two cutting gas channels shown 3 at equal angles with respect to the longitudinal axis of the passageway 2 and here also the laser beam 4 aligned. Since the machining position in 5b but is displaced into an edge region, this can with a taking into account pivoting the cutting gas channels 3 be compensated. Thus, cutting gas with the left-hand cutting gas channel 3 in a steeper and with the cutting gas channel shown on the right 3 shallower angle to the machining position of the laser beam 4 be directed to the workpiece surface. In this case, all or only selected Scheidgaskanäle 3 be executed pivotable. As a rotary actuators, for example, pneumatic or electrical can be used. You can also enable multi-axis pivoting.

Bei den in den 4 und 5 gezeigten Beispielen erfolgte die Auslenkung/Verschiebung des Laserstrahls 4 unter Einsatz einer telezentrischen Optik (Planfeld-Optik). Dadurch konnte ein größerer Bearbeitungsbereich mit dem vergrößerten Durchlasskanal 2 und seiner Durchlassöffnung 2.1, bei gleichzeitigem zumindest nahezu senkrechten Einfallswinkel des Laserstrahls 4 auf die zu bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks erreicht werden.In the in the 4 and 5 The examples shown showed the deflection / displacement of the laser beam 4 using a telecentric optics (plan field optics). This allowed a larger processing area with the enlarged passage 2 and its passage opening 2.1 , at the same time at least almost vertical angle of incidence of the laser beam 4 be achieved on the surface to be machined of a workpiece.

Claims

Apparatus for cutting workpieces with a laser beam, which is directed onto a workpiece through a passage channel with nozzle-shaped passage opening formed within a cutting nozzle, while a plurality of cutting gas channels whose nozzle outlet openings at a distance to the center or centroid and the radially outer edge of the Passage openings are arranged, are present, characterized in that within the cutting nozzle ( 1 ) is arranged around the central longitudinal axis rotating aperture, at the at least one opening for releasing or blocking a cutting gas supply in cutting gas channels ( 3 ) is trained; wherein the rotary drive for the panel is connected to an electronic control.

Apparatus according to claim 1, characterized in that nozzle outlet openings ( 3.1 ) of the cutting gas channels ( 3 ) are arranged at equal angular intervals to each other.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle outlet openings ( 3.1 ) have a non-rotationally symmetrical cross section.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage opening ( 2.1 ) forms an outlet for cutting gas.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the passage channel ( 2 ) and the passage opening ( 2.1 ) have a free cross section, so that a pivoting of the laser beam with an angle of at least 1 ° with respect to the longitudinal axis of the passage channel ( 2 ) is possible.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that cutting gas channels ( 3 ) at equal angles with respect to the longitudinal axis of the passage channel ( 2 ) are inclined at an angle.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that cutting gas channels ( 3 ) with respect to the longitudinal axis of the passage channel ( 2 ) in at least one axial direction ver are pivotable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that cutting channels ( 3 ) whose nozzle outlet openings ( 3.1 ) different distances to the center or centroid of the passage opening ( 2.1 ) are present.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that nozzle outlet openings ( 3.1 ) concentrically around the center or centroid of the passage opening ( 2.1 ) are arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that nozzle outlet openings ( 3.1 ) are present with different free cross-sectional area.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the aperture openings with different free cross-sectional area are formed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a rotation angle sensor is present on the diaphragm and connected to an electronic controller.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at the same time by rotation of the diaphragm and corresponding positioning of the aperture (s) two cutting gas channels ( 3 ) are open.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting nozzle is formed at least partially from interconnected plate-shaped elements, in which for the formation of the passage channel ( 2 ) and the cutting gas channels ( 3 ) Openings are formed; wherein the position, size and / or geometric shape of the openings formed in plate-shaped elements differ from each other.

Device according to claim 14, characterized in that that the plate-shaped Elements cohesively connected to each other.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting gas channels ( 3 ) in the region of the nozzle outlet opening ( 3.1 ) have a Lavalgeometrie.

Method for cutting workpieces with a laser beam, in which a laser beam passes through a passage 2 ) with passage opening ( 2.1 ) is directed to a workpiece, while the supply of cutting gas through additional cutting gas channels ( 3 ) whose nozzle outlet openings ( 3.1 ) at a distance to the center or centroid and the radially outer edge of the passage opening ( 2.1 ) are controlled, depending on the respective feed axis direction when cutting, the respective thickness of the workpiece in the processing area and / or the instantaneous laser power by a diaphragm in a controlled manner is rotated so that the supply of cutting gas through at least one cutting gas channel ( 3 ) is released by positioning an opening formed at the aperture.

A method according to claim 17, characterized in that cutting gas also through the passageway ( 2 ) and its passage opening ( 2.1 ) is directed into the kerf.

A method according to claim 17 or 18, characterized in that simultaneously cutting gas through at least two cutting gas channels ( 3 ) is directed into the kerf on the workpiece.

A method according to claim 19, characterized in that simultaneously cutting gas by at least two with respect to the feed axis directly adjacent and / or successively arranged nozzle outlet openings ( 3.1 ) of cutting gas channels ( 3 ) is directed into the kerf on the workpiece.

Method according to one of claims 17 to 20, characterized in that the free cross-section of at least one cutting gas channel ( 3 ) is partially released by appropriate positioning of an aperture of the aperture and thereby the cutting gas volume flow and the flow velocity of the through this cutting gas channel ( 3 ) guided cutting gas is influenced.