DE102022205845A1 - Bearbeitungskopf für ein Laserbearbeitungssystem, Laserbearbeitungssystem, Verfahren zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes für ein Laserbearbeitungssystem, Computerprogramm - Google Patents

Bearbeitungskopf für ein Laserbearbeitungssystem, Laserbearbeitungssystem, Verfahren zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes für ein Laserbearbeitungssystem, Computerprogramm Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf für ein Laserbearbeitungssystem, wobei der Bearbeitungskopf einen Strahlengang (160) für einen Laser umfasst, wobei der Strahlengang eine Axialrichtung (190) des Bearbeitungskopfes (100) definiert. Der Bearbeitungskopf (100) umfasst auch eine Schutzgasdüse (110), welche koaxial zum Strahlengang (160) angeordnet ist und einen Teil des Strahlengangs umfasst, wobei die Schutzgasdüse (110) dazu eingerichtet ist, den am Strahlaustrittspunkt (P) des Strahlengangs (160) austretenden Laserstrahl in Axialrichtung (190) Schutzgas zu zuführen. Des Weiteren weist der Bearbeitungskopf einen Absaugtrichter (120) auf, welcher koaxial zum Strahlengang (160) und in radialer Richtung (r) außerhalb der Schutzgasdüse (110) und um die Schutzgasdüse (110) herum angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf für ein Laserbearbeitungssystem mit einer Schutzgasdüse und einem Absaugtrichter. Die Erfindung betrifft auch ein Laserbearbeitungssystem mit diesem Bearbeitungskopf.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes für ein Laserbearbeitungssystem. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes für ein Laserbearbeitungssystem auszuführen.
  • Stand der Technik
  • Das Dokument DE 11 2015 003 917 T5 offenbart eine Düse zum Laserschwei-ßen. Die Düse umfasst einen Luftmesser-Querstrahl zum Schützen der Laseroptik, koaxial zugeführtes Prozess- Schutzgas und aktive Luftkühlung.
  • Die Schrift DE 198 02 305 A1 offenbart einen Laserschweißkopf zum Fügen von 3-dimensionalen metallischen Bauteilen unter Verwendung einer im Laserschweißkopf angeordneten Schweißdüse.
  • Das Dokument DE 10 2012 012 981 B3 offenbart eine optische Anordnung zur Laserbearbeitung einer Werkstückoberfläche sowie ein Verfahren zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses.
  • Beim Laserstrahlschweißen werden richtet sich die Schutzgaszufuhr nach der Schweißapplikation und muss in der Regel einen ausreichend großen Volumenstrom aufweisen, damit das entstehende Plasma und das Schmelzbad im erforderlichen Maße beeinflusst werden. Als Optikschutz kann eine Druckluftströmung senkrecht zum Strahlengang des Laserstrahls verwendet werden, welche auch als Querjet beziehungsweise Crossjet bezeichnet wird, und mittels einer Crossjet-Düse vor der Optik erzeugt wird. Diese Druckluftströmung aus der Crossjet-Düse sorgt dafür, dass heiße Metallspritzer, welche beim Schweißprozess entstehen, durch einen quer beziehungsweise senkrecht zur optischen Achse strömenden Luftstrahl abgelenkt werden. Die Druckluftströmung und dessen Absaugung können Verwirbelungen in der Umgebung der Crossjet-Düse erzeugen, welche die Schutzgas-Zufuhr und damit den Laserschweißprozess negativ beeinflussen kann.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bearbeitungskopf für ein Laserbearbeitungssystem und/oder ein Verfahren zur Änderung einer Fokuslage zu verbessern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 bis 9 gelöst.
  • Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf für ein Laserbearbeitungssystem. Der Bearbeitungskopf umfasst einen Strahlengang für einen Laser beziehungsweise Laserstrahl, wobei der Strahlengang eine Axialrichtung des Bearbeitungskopfes definiert. Der Bearbeitungskopf weist außerdem eine Schutzgasdüse auf, welche koaxial zum Strahlengang angeordnet ist und insbesondere im Inneren einen Hohlraum aufweist. Der Hohlraum der Schutzgasdüse umfasst einen Teil des Strahlengangs, insbesondere einen Teil der Länge des Strahlengangs des Bearbeitungskopfes. Die Schutzgasdüse ist des Weiteren dazu eingerichtet, den am Strahlaustrittspunkt des Strahlengangs austretenden Laserstrahl in Axialrichtung Schutzgas zu zuführen. Der Bearbeitungskopf weist außerdem einen Absaugtrichter auf, welcher koaxial zum Strahlengang und in radialer Richtung außerhalb der Schutzgasdüse und um die Schutzgasdüse herum angeordnet ist. Der Absaugtrichter ist vorteilhafterweise unmittelbar um die Schutzgasdüse angeordnet. Der Bearbeitungskopf weist den Vorteil auf, dass das Schutzgas zuverlässig dem Strahlengang und einer Bearbeitungsstelle des Laserstrahls am Werkstück zugeführt und das Schutzgas direkt am Bearbeitungskopf auch abgesaugt wird. Durch die Symmetrie des Absaugtrichters und der ringförmigen Austrittsöffnung der Schutzgasdüse wird im Betrieb vorteilhafterweise eine definierte Schutzgasströmung an der Schweißstelle am Werkstück erzeugt. Die Erfindung schafft somit einen flexibel verwendbaren Bearbeitungskopf, welcher vorteilhafterweise das Laserschweißen an Rundungen und Engstellen des Werkstücks ohne Umbauten an der Laseranlage ermöglicht.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzgasdüse einen in Radialrichtung ringförmigen und in Axialrichtung konischen Spalt auf, welcher einen zum Strahlaustrittspunkt kleiner werdenden Spaltquerschnitt aufweist. Dadurch wird die Zuführgeschwindigkeit des Schutzgasstroms erhöht, wodurch vorteilhafterweise eine mögliche Beeinflussung des Schutzgasstroms vermieden wird, beispielsweise durch den Luftstrom einer optionalen Crossjet-Düse oder andere Luftströmungen. Mit anderen Worten wird durch die erhöhte Zuführgeschwindigkeit des Schutzgasstroms vorteilhafterweise eine Verwirbelung des Schutzgasstroms durch die Crossjet-Düse vermieden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Bearbeitungskopf eine Verstelleinrichtung, beispielsweise einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder oder einen elektrischen Aktor. Die Verstelleinrichtung ist dazu eingerichtet, die Schutzgasdüse und/oder den Absaugtrichter in der Axialrichtung zu bewegen beziehungsweise zu verschieben, wodurch insbesondere die axiale Länge des Bearbeitungskopfes angepasst wird, beispielsweise wird die axiale Länge erhöht oder reduziert. Zusätzlich weist der Bearbeitungskopf vorteilhafterweise wenigstens eine Linearführung zur Führung von zumindest Teilen des Bearbeitungskopfs, insbesondere der Schutzgasdüse und/oder des Absaugtrichters, entlang der Axialrichtung bei der Verstellung mittels der Verstelleinrichtung auf. Eine mittels der Verstelleinrichtung erzeugte Veränderung der Länge des Bearbeitungskopfes in Axialrichtung resultiert im Betrieb vorteilhafterweise in einer Anpassung der Fokuslage des Laserstrahls zum Werkstück. Mit anderen Worten kann durch eine Verstellung der axialen Länge mittels der Verstelleinrichtung ohne Anpassungen der sonstigen Optik im Strahlengang des Laserstrahls die Fokuslage des Laserstrahls angepasst werden, wobei insbesondere der Abstand zwischen Schutzgasdüse und Werkstück konstant gehalten wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Bearbeitungskopf auch eine Crossjet-Düse. Die Crossjet-Düse ist in Axialrichtung des Bearbeitungskopfes bezüglich des Strahlaustrittspunktes hinter der Schutzgasdüse und dem Absaugtrichter angeordnet und dazu eingerichtet, einen Luftstrom in zumindest teilweise senkrechter Richtung zum Strahlengang zu erzeugen, insbesondere senkrecht zur Axialrichtung des Bearbeitungskopfes. Vorzugsweise weist der Bearbeitungskopf eine optionale Crossjet-Absaugeinrichtung auf, welche im Wesentlichen bezüglich des Strahlengangs gegenüber der Crossjet-Düse angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung wird die Optik, insbesondere ein Schutzglas, der Laseranlage beim Schweißen vor Schweißspritzern geschützt, da diese durch den erzeugten Luftstrom der Crossjet-Düse abgelenkt werden. Mit anderen Worten muss das Schutzglas in dieser Ausgestaltung seltener ausgewechselt werden, wodurch die Standzeit des Laserbearbeitungssystems beziehungsweise einer Laserschweißanlage erhöht werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführung umfasst die Schutzgasdüse außerdem einen Außenkörper und einen Düseninnenkörper. Der Düseninnenkörper ist vorteilhafterweise zumindest teilweise trichterförmig. Der Düseninnenkörper ist koaxial zur Axialrichtung des Bearbeitungskopfes und zumindest teilweise innerhalb des Außenkörpers angeordnet, wobei das Schutzgas zwischen dem Düseninnenkörper und dem Außenkörper der Schutzgasdüse zum Strahlaustrittspunkt des Laserstrahls am Bearbeitungskopfes geführt wird. Mit anderen Worten weist die Schutzgasdüse einen Spalt zwischen dem Außenkörper und dem Düseninnenkörper auf, welcher dazu eingerichtet ist, das Schutzgas zu führen, wobei der Düseninnenkörper und vorteilhafterweise auch der Spalt eine konische Form aufweisen beziehungsweise trichterförmig sind. Durch diese Ausführung resultiert der Vorteil, dass das Schutzgas zum Strahlaustrittspunkt geführt werden kann, wodurch der Abstand des Schutzgasstroms zur Luftströmung der Crossjet-Düse räumlich erhöht wird. Des Weiteren resultiert der Vorteil, dass ein kleiner werdender Spaltquerschnitt der Schutzgasdüse kurz vor dem Strahlaustrittspunkt des Laserstrahls die Zuführgeschwindigkeit des Schutzgasstroms erhöht. Durch den erhöhten Abstand zur Crossjet-Düse und die erhöhte Zuführgeschwindigkeit des Schutzgases werden Verwirbelungen des Schutzgasstroms vermieden beziehungsweise minimiert, welche ansonsten insbesondere durch die Luftströmung der Crossjet-Düse verursacht würden. Der Außenkörper und der Düseninnenkörper sind vorzugsweise als ein einteiliges Bauteil gefertigt oder als separate Bauteile gefertigt und aneinander gefügt, insbesondere miteinander verschraubt.
  • Des Weiteren umfasst der Bearbeitungskopf vorzugsweise eine optionale Beleuchtungseinrichtung, welche koaxial zum Strahlengang angeordnet ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung bezüglich des Strahlaustrittspunktes hinter der Schutzgasdüse und dem Absaugtrichter und insbesondere vor der optionalen Crossjet-Düse angeordnet ist. Die Beleuchtungseinrichtung ist dazu eingerichtet, ein in Axialrichtung vor dem Strahlaustrittspunktes angeordnetes Werkstück zu beleuchten, wobei das Licht der Beleuchtungseinrichtung insbesondere durch den Strahlengang der Schutzgasdüse zum Werkstück einfällt. Mit anderen Worten erfolgt die Beleuchtung mittels der Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise durch den trichterförmigen Düseninnenkörper der Schutzgasdüse. Die Beleuchtungseinrichtung erlaubt vorteilhafterweise eine Ausrichtung des Laserstrahls mittig im Strahlengang mittels einer Kamera im Strahlengang des Lasers, wobei die Kamera vorteilhafterweise in dem Laserbearbeitungssystem angeordnet ist.
  • Der Bearbeitungskopf kann in einer weiteren Ausgestaltung einen Montageflansch zur Montage des Bearbeitungskopfes an einer Laseroptik aufweisen, wobei der Montageflansch insbesondere eine Öffnung für den Strahlengang des Laserstrahls umfasst. Dadurch wird vorteilhafterweise eine leichte und schnelle Montage des Bearbeitungskopfes unmittelbar am Strahlengang ermöglicht.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Laserbearbeitungssystem, welche den erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf umfasst.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes für ein Laserbearbeitungssystem. In einem Schritt wird eine axiale Länge des Bearbeitungskopf angepasst, wobei der Abstand zwischen der Schutzgasdüse und einem Schutzglas des Laserbearbeitungssystem angepasst wird, wodurch die Fokuslage des Laserstrahls gegenüber dem Werkstück verändert wird. Das Verfahren umfasst des Weiteren eine Einstellung des Werkstückabstands zwischen einem Werkstück und dem Strahlaustrittspunkt des Laserstrahls an der koaxial um den Strahlengang angeordneten Schutzgasdüse. Durch diese Einstellung des Werkstückabstands wird die Schutzgasströmung am Werkstück angepasst beziehungsweise eingestellt. Dadurch kann beispielsweise ein Laserschweißen in Fokuslage am Werkstück und ein Laserschweißen außerhalb der Fokuslage ohne Umrüstung beziehungsweise mechanischen Eingriff an der Laserbearbeitungsanlage beziehungsweise in schnellem Wechsel erfolgen, wobei die Schutzgasströmung konstant bleibt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes für ein Laserbearbeitungssystem auszuführen.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren.
    • 1: Bearbeitungskopf
    • 2: Verfahren zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes
  • Ausführungsbeispiele
  • In 1 ist ein Bearbeitungskopf 100 beziehungsweise Arbeitskopf für ein Laserbearbeitungssystem 170 beziehungsweise eine Laserbearbeitungsanlage beziehungsweise ein Lasersystem im Querschnitt schematisch dargestellt, wobei der Bearbeitungskopf 100 insbesondere zum Laserschweißen an dem Werkstück vorgesehen ist. Der mittels eines Lasers 172 des Laserbearbeitungssystem 170 erzeugte Laserstrahl wird durch den Strahlengang 160 des Bearbeitungskopfes 100 geführt, wobei der Laserstrahl beispielsweise vor dem Bearbeitungskopf 100 durch Spiegel abgelenkt beziehungsweise geführt und durch Optiken aufgeweitet und/oder fokussiert wird (hier nicht gezeigt). Der Strahlengang 160 des Laserstrahls definiert dabei die Axialrichtung 190 des Bearbeitungskopfes 100. Der Bearbeitungskopf 100 umfasst eine Schutzgasdüse 110, welche koaxial zum Strahlengang 160 angeordnet ist. Die Schutzgasdüse 110 ist an ihrem Schutzgasausgang A vorzugsweise ringförmig. Der Schutzgasausgang A ist vorteilhafterweise innenliegend beziehungsweise liegt vor dem Strahlaustrittspunkt P innerhalb der Schutzgasdüse, wie in 1 dargestellt. Die Schutzgasdüse 110 umfasst einen Außenkörper 111 und einen Düseninnenkörper 112. Zwischen dem Außenkörper 111 und dem Düseninnenkörper 112 der Schutzgasdüse 110 liegt beziehungsweise verläuft ein Spalt 113, welcher vorteilhafterweise konisch beziehungsweise trichterförmig verläuft, wobei durch den Spalt das Schutzgas von dem Schutzgaseinlass 114 bis zum Schutzgasausgang A geführt wird. Der Spalt 113 verjüngt sich vorteilhafterweise zum Schutzgasausgang A. Mit anderen Worten ist vorteilhafterweise die, insbesondere ringförmige, Spaltquerschnittsfläche im Bereich das Schutzgaseinlasses 114 größer als die, insbesondere ringförmige, Spaltquerschnittsfläche im Bereich des Schutzgasausgangs A, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Schutzgasströmung am Schutzgasausgang A erhöht wird. Das Schutzgas tritt am Schutzgasausgang A aus und wird durch die Schutzgasdüse 110 in Axialrichtung 190 durch den Strahlaustrittspunkt P zur Bearbeitungsstelle B am Werkstück 101 geführt. Das Schutzgas strömt auf das Werkstück 101 beziehungsweise prallt auf dieses. Vom Werkstück 101 aus strömt das Schutzgas gegenüber der Axialrichtung 190 des Bearbeitungskopfes 100 radial beziehungsweise seitlich ab. Der Absaugtrichter 120 des Bearbeitungskopfes 100 ist koaxial zum Strahlengang 160 und in radialer Richtung r außerhalb der Schutzgasdüse 110 und um die Schutzgasdüse 110 herum angeordnet ist. Der Absaugtrichter 120 ist dazu eingerichtet, das von dem Werkstück abgeprallte beziehungsweise seitlich abströmende Schutzgas der Schutzgasdüse 110 ein- beziehungsweise abzusaugen, wobei vorteilhafterweise die Schutzgasströmung von der Schutzgasdüse 110 zum Werkstück 101 in möglichst geringem Maße verwirbelt wird. Dies wird insbesondere durch eine hohe Geschwindigkeit der Schutzgasströmung am Schutzgasausgang A sowie eine niedrige Absauggeschwindigkeit des Absaugtrichter 120 sowie einen im Vergleich zur Schutzgasdüse 110 sehr großen Absaugtrichter 120 erreicht. Die optionale Verstelleinrichtung 180 des Bearbeitungskopfes 100 ist dazu eingerichtet, die Schutzgasdüse 110 und/oder den Absaugtrichter 120 in der Axialrichtung 190 zu bewegen. Die Verstelleinrichtung 180 weist insbesondere einen elektrischen Verstellmotor und/oder einen Hydraulikzylinder und/oder einen Pneumatikzylinder auf. Dabei kann mindestens eine zur Axialrichtung achsparallele Linearführung zur Führung der Schutzgasdüse 110 und/oder des Absaugtrichters 120 entlang der Axialrichtung 190 vorgesehen sein. Die Schutzgasdüse 110 und der Absaugtrichter 120 sind vorteilhafterweise, aber nicht notwendigerweise, miteinander fest verbunden. Durch die Bewegung der Schutzgasdüse 110 und/oder des Absaugtrichters 120 wird der Abstand Y zwischen einem Anbringungspunkt des Bearbeitungskopfes 100 an dem Laserbearbeitungssystem 170 und der Schutzgasdüse 110 und/oder des Absaugtrichters 120 variiert. Mit anderen Worten wird durch die Bewegung der Schutzgasdüse 110 und/oder des Absaugtrichters 120 vorteilhafterweise die axiale Länge L des Bearbeitungskopfes 100 von dem Anbringungspunkt des Bearbeitungskopfes 100 an dem Laserbearbeitungssystem 170 zu dem Strahlaustrittspunkt P variiert. Bei einer festen Fokuseinstellung der Laseroptik in dem Laserbearbeitungssystem 170 und festem Abstand X zwischen dem Bearbeitungskopf 100 und dem Werkstück 101 kann damit einfach und schnell sowie automatisiert die Fokuslage des Laserstrahls gegenüber dem Werkstück 101 angepasst werden. Beispielsweise kann der Laserstrahl am oder in der Nähe des Bearbeitungspunkts B oder im Werkstück 101 oder außerhalb des Werkstücks 101 vor dem Strahlaustrittspunkt P oder innerhalb des Bearbeitungskopfes 100 fokussiert sein. Mit anderen Worten kann eine Bearbeitung des Werkstücks 101 mit dem Laserstrahl erfolgen, wobei der Fokus des Laserstrahls außerhalb des Bearbeitungspunkts B liegt, wodurch beispielsweise optische Charakteristiken von Schweißnähten verbessert werden können. Durch die leichte und automatisierbare Einstellung der axialen Länge L des Bearbeitungskopfes 100 mittels der Verstelleinrichtung 180 und die damit verbundene Fokussierung oder Defokussierung beziehungsweise Anpassung der Fokuslage können somit die Prozesszeit und folglich Kosten zum Laserstrahlschweißen minimiert werden, wenn beispielsweise das Werkstück 101 kurz nacheinander mit unterschiedlichen Fokuslagen des Laserstrahls bearbeitet werden soll, wobei der Abstand X zwischen dem Strahlaustrittspunkt P des Bearbeitungskopfes 100 insbesondere konstant gehalten wird. Außerdem kann eine Kamera 171, insbesondere außerhalb des Bearbeitungskopfes 100, dazu eingerichtet sein, den optischen Strahlengang des Bearbeitungskopfes 100 zur Erkennung der Laserstrahllage am Werkstück beziehungsweise dem Bearbeitungspunkt B zu erfassen. Um die Laserstrahllage zuverlässiger beziehungsweise einfacher mittels der Kamera 171 erfassen zu können, umfasst der Bearbeitungskopf 100 vorteilhafterweise die Beleuchtungseinrichtung 130. Die Beleuchtungseinrichtung 130 strahlt Licht, vorzugsweise weißes Licht, insbesondere zumindest teilweise in axialer Richtung zum Düseninnenkörpers 112 hin aus, so dass die Beleuchtung des Werkstücks vorteilhafterweise durch den Strahlengang 160 der Schutzgasdüse 110 hindurch erfolgt. Darüber hinaus weist der Bearbeitungskopf 100 die Crossjet-Düse 140 auf, welche dazu eingerichtet ist, eine Druckluftströmung 142 zu erzeugen, welche im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung beziehungsweise in Radialrichtung r strömt. Die Crossjet-Düse ist in Axialrichtung 190 des Bearbeitungskopfes 100 bezüglich des Strahlaustrittspunktes P hinter der Schutzgasdüse 110 und dem Absaugtrichter 120 angeordnet. Um die mittels der Crossjet-Düse 140 erzeugte Druckluftströmung abzusaugen, ist vorzugsweise eine Absaugvorrichtung 141 zur Crossjet-Düse 140 vorgesehen. Die Absaugvorrichtung 141 zur Crossjet-Düse 140 ist vorteilhafterweise bezüglich des Strahlengangs 160 beziehungsweise der Axialrichtung 190 des Bearbeitungskopfes 100 im Wesentlichen gegenüber der Crossjet-Düse 140 angeordnet. Die Druckluftströmung 142 dient dazu, eine Verschmutzung beziehungsweise Verunreinigung, insbesondere durch Schweißspritzer, am Schutzglas 150 oder anderen Teilen der Optik des Laserstrahls zu vermeiden oder zu reduzieren. Die erzeugte Druckluftströmung 142 der Crossjet-Düse 140 und die Sogwirkung der Absaugvorrichtung 141 verwirbeln die Luft in der Umgebung, wobei eine Verwirbelungswirkung auf die mittels der Schutzgasdüse 110 erzeugte Schutzgasströmung auf das Werkstück 101 und in den Absaugtrichter 120 dadurch vermieden wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Schutzgases am Schutzgasausgang A beziehungsweise Schutzgasaustritt erhöht ist und der Durchmesser des Düseninnenkörpers 112 bezüglich des Strahlengangs 160 am Gasaustrittspunkt A klein sowie möglichst weit von der Druckluftströmung der Crossjet-Düse 140 entfernt ist.
  • In 2 ist ein Verfahren zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes 100 für ein Laserbearbeitungssystem 170 schematisch als Blockdiagramm dargestellt. Das Verfahren umfasst die Anpassung 210 der axialen Länge L des Bearbeitungskopfes 100 mittels der Verstelleinrichtung 180, wobei die Schutzgasdüse 110 gegenüber des Laserbearbeitungssystems 170 in Axialrichtung 190 des Bearbeitungskopfes 100 bewegt wird, insbesondere resultiert durch die Bewegung eine Änderung des Abstands zwischen einem Schutzglas 150 des Laserbearbeitungssystems 170 und der Schutzgasdüse 110. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Schutzgasdüse 110 und der Absaugtrichter 120 fest verbunden und in Axialrichtung 190 zusammen bewegt werden. Des Weiteren wird im Schritt 220 ein Werkstückabstand X zwischen dem Werkstück 101 und dem Strahlaustrittspunkt P des Laserstrahls an der koaxial um den Strahlengang 160 angeordneten Schutzgasdüse 110 eingestellt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 112015003917 T5 [0003]
    • DE 19802305 A1 [0004]
    • DE 102012012981 B3 [0005]

Claims (9)

  1. Bearbeitungskopf (100) für ein Laserbearbeitungssystem (170), umfassend wenigstens die folgenden Komponenten • einen Strahlengang (160) für einen Laser, wobei der Strahlengang (160) eine Axialrichtung (190) des Bearbeitungskopfes (100) definiert, • eine Schutzgasdüse (110), welche koaxial zum Strahlengang (160) angeordnet ist und einen Teil des Strahlengangs (160) umfasst, wobei die Schutzgasdüse (110) dazu eingerichtet ist, den am Strahlaustrittspunkt (P) des Strahlengangs (160) austretenden Laserstrahl in Axialrichtung (190) Schutzgas zu zuführen, und • einen Absaugtrichter (120), welcher koaxial zum Strahlengang (160) und in radialer Richtung (r) außerhalb der Schutzgasdüse (110) und um die Schutzgasdüse (110) herum angeordnet ist.
  2. Bearbeitungskopf (100) nach Anspruch 1, wobei die Schutzgasdüse (110) einen in Radialrichtung (r) ringförmigen und in Axialrichtung (190) konischen Spalt (113) aufweist, welcher einen zum Strahlaustrittspunkt (P) kleiner werdenden Spaltquerschnitt aufweist.
  3. Bearbeitungskopf (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend zusätzlich • eine Verstelleinrichtung (180), wobei die Verstelleinrichtung (180) dazu eingerichtet ist, die Schutzgasdüse (110) und/oder den Absaugtrichter (120) in der Axialrichtung (190) zu bewegen.
  4. Bearbeitungskopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zusätzlich die folgenden Komponenten • eine Crossjet-Düse (140), wobei die Crossjet-Düse (140) in Axialrichtung (190) des Bearbeitungskopfes (100) bezüglich des Strahlaustrittspunktes (P) hinter der Schutzgasdüse (10) und dem Absaugtrichter (120) angeordnet ist.
  5. Bearbeitungskopf (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzgasdüse (110) einen Außenkörper (112) und einen Düseninnenkörper (111) umfasst, wobei der Düseninnenkörper (111) koaxial zur Axialrichtung (190) des Bearbeitungskopfes (100) und zumindest teilweise innerhalb des Außenkörpers (112) angeordnet ist, wobei der Düseninnenkörper (111) insbesondere eine konische Form und vorzugsweise in Richtung des Gasaustritts (A) einen abnehmenden Radius aufweist.
  6. Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zusätzlich • eine Beleuchtungseinrichtung (130), welche koaxial zum Strahlengang (160) angeordnet ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung (130) bezüglich des Strahlaustrittspunktes (P) hinter der Schutzgasdüse (110) und dem Absaugtrichter (120) angeordnet und dazu eingerichtet ist, ein in Axialrichtung (190) vor dem Strahlaustrittspunktes (P) angeordnetes Werkstück (101) zu beleuchten.
  7. Laserbearbeitungssystem (170), umfassend einen Bearbeitungskopf (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Verfahren zur Änderung der Fokuslage eines Bearbeitungskopfes (100) für ein Laserbearbeitungssystem (170), umfassend folgende Verfahrensschritte • Anpassung (210) einer axialen Länge (L) des Bearbeitungskopfes (100) mittels einer Verstelleinrichtung (180), wobei eine koaxial um einen Strahlengang (160) angeordnete Schutzgasdüse (110) gegenüber dem Laserbearbeitungssystem (170) in Axialrichtung (190) entlang des Strahlengangs (160) des Bearbeitungskopfes (100) bewegt wird, und • Einstellung (220) eines Werkstückabstands (X) zwischen einem Werkstück (101) und einem Strahlaustrittspunkt (P) eines Laserstrahls an der Schutzgasdüse (110).
  9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach Anspruch 8 auszuführen.
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