DE10226359A1

DE10226359A1 - Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung, insbesondere zum Schneiden eines Werkstücks mittels Laserstrahl

Info

Publication number: DE10226359A1
Application number: DE2002126359
Authority: DE
Inventors: Bert Schuermann; Peter Berger
Original assignee: Precitec KG
Current assignee: Precitec KG
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: DE10226359B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung, insbesondere zum Schneiden eines Werkstücks (20) mittels eines Laserstrahls (14), mit einem Gehäuse (10), mit einer Laserdüse (17), die im Bereich einer offenen Austrittsöffnung (12) des Gehäuses (10) an diesem angeordnet ist, und mit einer im Gehäuse (10) vorgesehenen Fokussierspiegeloptik (15), die einen Arbeitsstrahlengang (19) in einem Durchgang (13) für den Laserstrahl (14) im Gehäuse (10) festlegt, der von einer Eintrittsöffnung (11) zur Austrittsöffnung (12) des Gehäuses (10) führt, und die den Laserstrahl (14) durch die Laserdüse (17) hindurch in einen Arbeitsfokus (18) bündelt. Um zu verhindern, dass Schmutzpartikel und Prozessgas beim Schneiden mit Laserstrahlung in den Laserbearbeitungskopf oder dessen Gehäuse (10) eindringen, ist im Bereich der Austrittsöffnung (12) zwischen dem Gehäuse (10) und der Laserdüse (17) eine Querstrahleinrichtung (16) zur Erzeugung eines quer zum Laserstrahl (14) verlaufenden Gasstroms vorgesehen, die eine Gaseintrittsöffnung (29) und eine bezüglich des Arbeitsstrahlengangs (19) dieser gegenüberliegende Auslaßöffnung (30) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung, insbesondere zum Schneiden eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls, insbesondere mittels eines Laserstrahls großer Leistung, wie er mit einem CO₂ -Laser erzeugt wird.
Gegenwärtig werden in bekannten Laserbearbeitungsköpfen ZnSe-Linsen eingesetzt, um Laserstrahlung mit Leistungen von bis zu einigen kW zu fokussieren. Bei Laserstrahlung mit einer Leistung oberhalb einer kritischen Laserstrahlleistung, die gegenwärtig ungefähr bei 6 kW liegt, ist die Strahlformung mittels ZnSe-Linsen nur begrenzt möglich, da die Standzeiten derartiger Linsen mit zunehmender Laserstrahlleistung immer kleiner werden. Somit ist der industrielle Einsatz derartiger Linsen unwirtschaftlich. Laserstrahlung, insbesondere CO₂-Laserstrahlung mit großer Laserstrahlleistung, also mit Leistungen über 6 kW wird daher mit Spiegeln, beispielsweise mit Kupferspiegeln in eine Wechselwirkungszone mit einem Werkstück fokussiert.

Sowohl beim Brennschneiden als auch beim Schmelzschneiden mit Laserstrahlung wird die jeweilige Schmelze durch das Schneidgas aus der Schnittfuge des Werkstücks ausgetrieben. Bei Laserbearbeitungsköpfen zum Schneiden von Werkstücken, die mit Linsen ausgestattet sind, wird in dem Raum unterhalb der Linse ein Schneidgasdruck von bis zu über 20 Bar aufgebaut, sodass das Schneidgas zusammen mit dem Laserstrahl durch eine Austrittsöffnung einer Laserdüse in die Wechselwirkungszone austritt. Damit die Fokussierlinse verschmutzen kann, müssen Schmutzpartikel, beispielsweise Spritzer die aus der Wechselwirkungszone entgegen der Laserstrahlrichtung herausgeschleudert werden, entgegen der Schneidgasströmung durch die Austrittsöffnung der Laserdüse mit einem Durchmesser von wenigen Millimetern hindurchtreten. Durch diesen Aufbau wird ein guter Schutz der Linse oder eines vor der Linse angeordneten Schutzglases vor Verschmutzung erreicht.

Werden zur Laserstrahlführung und -fokussierung anstelle von Linsen nur Spiegeloptiken verwendet, so stellt ein Laserbearbeitungskopf allein und auch zusammen mit anderen Laserstrahlführungselementen ein konstruktiv offenes System dar, das aufgrund seiner Größe und seines Aufbaus für einen Druckaufbau von einigen Bar Schneidgasüberdruck nicht geeignet ist. Demzufolge kann das Schneidgas bei der Verwendung von Spiegeloptiken für die Strahlenführung nicht mehr in einem bis auf die Austrittsöffnung der Laserdüse abgeschlossenen Raum unterhalb der Fokussieroptik komprimiert werden. Dementsprechend wird das Schneidgas mittels einer Ringstrahl-, Zweistrahl- oder einer sogenannten Off-Axis-Düse zugeführt.

Bei der Ringstrahldüse gelangt das Schneidgas durch einen konischen Ringkanal, der eine konzentrisch zum Arbeitsstrahlengang liegende ringförmige Gasaustrittsöffnung aufweist, zur Wechselwirkungszone. Der Fokus des Schneidgases befindet sich dabei etwa zwischen der Werkstückober- und der Werkstückunterseite. Das Schneidgas dient somit praktisch nur noch dem Austrieb der Schmelze aus der Schnittfuge, während es praktisch keine Schutzwirkung für die Fokussieroptik mehr ausübt. Ein Verschmutzen der Fokussierspiegeloptik durch Spritzer aus der Wechselwirkungszone wird also nur dadurch verringert, dass beim eigentlichen Schneidvorgang, also nach dem erfolgreichen Einstechen, die Schmelze aus der Schnittfuge ausgetrieben wird, wodurch die Anzahl der Spritzer in Richtung Spiegelfokussieroptik reduziert wird.

Da jedoch bei der Ringstrahldüse nicht nur beim Einstechen, sondern auch beim Schneiden eine gewisse Schneidgasströmung entgegen der Strahlrichtung durch die Austrittsöffnung für den Laserstrahl hindurch in das Innere der Düse besteht, können auch Schmutzpartikel, wie Spritzer und dergleichen von dieser Strömung mitgenommen und in die Laserdüse in Richtung auf den Fokussierspiegel transportiert werden.

Es ist also ein zusätzlicher Schutz für den Fokussierspiegel erforderlich.

Es wurde beispielsweise versucht, die Fokussierspiegeloptik ähnlich wie bei mit Nd:YAG-Laserstrahlung betriebenen Laserbearbeitungsköpfen mit einem Schutzglas zu schützen, das jedoch aufgrund der Wellenlänge von 10,6 µm von CO₂-Laserstrahlung aus Diamant oder anderen Materialien hergestellt sein muss, die für diese Laserwellenlänge einen für den Bearbeitungsprozess ausreichend großen Transmissionsgrad haben müssen. Die Größe hinsichtlich Durchmesser und Dicke von Diamantfenstern oder -schutzgläsern ist jedoch begrenzt. Mit zunehmender Dicke von Diamantschutzgläsern nimmt deren Transmission aufgrund von Materialfehlern deutlich ab. ZnSe-Fenster sind aufgrund toxischer Emissionen, die bei der thermischen Zerstörung durch Laserstrahlung auftreten, sehr gefährlich.

Ferner wurde bereits versucht, das Strahlführungssystem, also den Durchgang für den Laserstrahl mit den entsprechenden Spiegeloptiken im Gehäuse eines Laserbearbeitungskopfes mit Schutzgas zu belüften. Dabei wird innerhalb des Strahlführungssystems ein Überdruck aufgebaut, der beispielsweise einige mBar betragen kann, sodass das Schutzgas gemeinsam mit dem Laserstrahl aus der Laserdüse austritt. Die Schutzwirkung ist jedoch aufgrund des geringen Überdrücks nur klein. Ferner besteht das Problem, dass das durch die Laserdüse in die Wechselwirkungszone gelangende Schutzgas den Schneidprozess beeinflusst.

Bei einem Laser-Schweißkopf YW50 der Firma Precitec KG, der für Laserschweißen mittels eines Nd:YAG-Laser ausgerüstet ist, ist die Fokussieroptik durch ein entsprechendes Schutzglas vor Verschmutzungen geschützt. Um auch das Schutzglas selbst weitgehend vor Verschmutzungen zu schützen, ist eine Querstrahleinrichtung (Gross jet) zwischen dem Schweißkopfgehäuse und einer daran gehaltenen Laserdüse angeordnet.

Ferner ist auch aus der DE 100 60 176 ein Laserbearbeitungskopf bekannt, bei dem zwischen Gehäuse und Laserdüse eine Querstrahleinrichtung angeordnet ist, mit deren Hilfe ein quer zum Laserstrahl wirkender Gasstrom mit Überschallgeschwindigkeit erzeugt wird, mit dessen Hilfe aus der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück stammende Partikel seitlich weggeblasen und somit abgeführt werden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen weiteren Laserbearbeitungskopf mit Fokussierspiegeloptik bereitzustellen, bei dem das Eindringen von Schmutzpartikeln und Prozessgas beim Schneiden mit Laserstrahlung weitgehend verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch den Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass bei einem Laserbearbeitungskopf mit einer Fokussierspiegeloptik, der ein konstruktiv offenes System darstellt, im Bereich der offenen Austrittsöffnung vor dieser eine Querstrahleinrichtung zur Erzeugung eines quer zum Laserstrahl verlaufenden Gasstroms vorgesehen ist, die eine Gaseintrittsöffnung und eine bezüglich des Arbeitsstrahlengangs dieser gegenüberliegende Auslassöffnung aufweist. Mit dieser Querstrahleinrichtung lässt sich ein vorhangartiger Gasstrom erzeugen, der von der Wechselwirkungszone zwischen Laserstrahl und Werkstück kommende Partikel, kleine Spritzer oder Materialbrocken seitlich durch die Auslassöffnung auswirft, und so verhindert, dass derartige Partikel durch die offene Austrittsöffnung des Gehäuses auf die Fokussierspiegeloptik gelangen können. Auch Prozessgas, das in die Laserdüse eindringt, wird von der quer verlaufenden Gasströmung des Gasstroms der Querstrahleinrichtung erfasst und in die Atmosphäre abgeführt. Somit lässt sich durch die erfindungsgemäß vorgesehene Querstrahleinrichtung das Eindringen von Schmutzpartikeln und Prozessgas in das Gehäuse des Laserbearbeitungskopfes verhindern, sodass die Wartungsintervalle des Laserbearbeitungskopfes mit Fokussierspiegeloptik verlängert werden können, da sich auch die Standzeit der in den Laserbearbeitungskopf eingebauten Komponenten und Spiegeloptiken verlängert. Somit ermöglicht die Querstrahleinrichtung eine größere Verfügbarkeit des Laserbearbeitungskopfes und reduzierte Betriebskosten.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Kompensationsgaszuführöffnung vorgesehen ist, durch die ein Kompensationsgas in das Innere des Laserbearbeitungskopfes einleitbar ist, um von der Querstrahleinrichtung abgesaugtes Gas zu ersetzen.

Grundsätzlich ist es möglich, die Eintrittsöffnung für den Laserstrahl als Kompensationsgaszuführöffnung zu verwenden, wenn eine entsprechende Kompensationsgaszuführeinrichtung an anderen Konstruktionselementen des Strahlführungssystems zwischen Laser und Laserbearbeitungskopf angeschlossen wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich jedoch dadurch aus, dass am Gehäuse ein Gasanschluss zum Einleiten von Kompensationsgas in das Gehäuseinnere angebracht ist. Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, wenn ein Gasanschluss für eine Kompensationsgaszuführeinrichtung im Bereich zwischen der Querstrahleinrichtung und der Austrittsöffnung für den Laserstrahl vorgesehen ist.

Die Möglichkeit, Kompensationsgas in das Innere des Laserbearbeitungskopfes, und insbesondere in das Innere des Gehäuses 10 einleiten zu können, um einen gewissen Überdruck im Gehäuse 10 zu erzeugen, bringt den Vorteil mit sich, dass kein Staub oder dergleichen in das Strahlführungssystem eindringen kann, der sich auf den Spiegelflächen absetzen könnte, und so dort die Absorption von Laserstrahlung erhöhen würde.

Um sicherzustellen, dass vom Gasstrom der Querstrahleinrichtung erfasste Partikel zuverlässig durch die Auslassöffnung ausgeworfen werden, weist diese in Laserstrahlrichtung eine größere Weite als der Gasstrom auf. Die Dicke des Gasstroms, dessen Strahlquerschnitt von der Gaseintrittsöffnung zur Auslassöffnung hin mit zunehmendem Abstand von der Gaseintrittsöffnung zunimmt, ist also im Bereich der Auslassöffnung geringer als deren lichte Weite in Laserstrahlrichtung.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische, stark vereinfachte Schnittansicht eines Laserbearbeitungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie Fig. 1 zeigt, weist ein erfindungsgemäßer Laserbearbeitungskopf ein Gehäuse 10 mit einer Eintrittsöffnung 11, einer Austrittsöffnung 12 und einem sich von der Eintrittsöffnung 11 zur Ausdrücksöffnung 12 erstreckenden Durchgang 13 für einen Laserstrahl 14 auf. In dem Gehäuse 10 ist zur Strahlführung eine Fokussierspiegeloptik 15, im Folgenden kurz Fokussierspiegel genannt, angeordnet, die bzw. der den Laserstrahl 14 durch die Austrittsöffnung 12, eine am Gehäuse 12 angebrachte Querstrahleinrichtung 16 und eine Laserdüse 17 hindurch in einen Arbeitsfokus 18 bündelt. Der Fokussierspiegel 15 legt somit im Durchgang 13 des Gehäuses 10 einen Arbeitsstrahlengang 19 fest, der durch seine optische Achse O. A. angedeutet ist.

Der Arbeitsfokus 18 legt zusammen mit einem Werkstück 20 eine Wechselwirkungszone 21 fest, die im Falle des Brenn- oder Trennschneidens mittels Laserstrahl 14 das in Bearbeitungsrichtung vordere Ende einer Schnittfuge ist.

Die Laserdüse 17 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen zentralen Durchlass 22 für den Laserstrahl 14 auf, dessen Austrittsöffnung 23 der Wechselwirkungszone 21 gegenüberliegt. Ein ringförmiger Gaskanal 24 für Schneidgas liegt konzentrisch bzw. koaxial zum Durchlasskanal 22 und mündet in einen Ringspalt 25 der dem Werkstück 20 gegenüberliegt. Der konische Gaskanal 24 ist dabei so ausgestaltet, dass der Gasfokus im Bereich zwischen Ober- und Unterseite des Werkstücks 20 liegt. Dem ringförmigen Gaskanal 24 kann Prozessgas über einen Gasanschluss 26 zugeführt werden, der rein schematisch als Anschlussstutzen dargestellt ist, der aber jede beliebige geeignete Form zum Anschluss einer Gasquelle aufweisen kann.

Die zwischen Laserdüse 17 und Gehäuse 10 vorgesehene Querstrahleinrichtung 16 zur Erzeugung eines quer zum Laserstrahl 14 verlaufenden Gasstromes 27, der in der Zeichnung durch punktierte Linien schematisch angedeutet ist, weist einen Durchlasskanal 28 für den Laserstrahl 14, eine Gaseintrittsöffnung 29 sowie eine dieser gegenüberliegende Auslassöffnung 30 auf. Die Gaseintrittsöffnung, die vorzugsweise derart spaltförmig ausgebildet ist, dass sie einen sich über den gesamten Querschnitt des Durchlasskanals erstreckenden vorhangförmigen Gasstrom 27 erzeugt, ist über einen Gaszuführkanal 31 mit einem Gasanschluss 32 verbunden, sodass ein geeignetes Gas, wie Stickstoff oder saubere Luft zur Ausbildung des vorhangförmigen Gasstroms der Gaseintrittsöffnung 29 zuführbar ist. Der Gaszuführkanal 31 ist im Bereich der Gaseintrittsöffnung 29, also im Bereich der Öffnung, durch den das Gas ihn verlässt, so ausgebildet, dass sich eine Gasströmung quer zum Laserstrahl ausbildet, die eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweist.

Um sicherzustellen, dass Partikel, die durch die Laserstrahl-Austrittsöffnung 23 der Laserdüse 17 in deren Durchlasskanal 22 und weiter in den Durchlasskanal 28 der Querstrahleinrichtung 16 gelangen, von der Querströmung des vorhangförmigen Gasstroms 27 durch die Auslassöffnung 30 hindurch weggeblasen werden, ist die Auslassöffnung 30 in Laserstrahlrichtung, also quer zum vorhangförmigen Gasstrom 27, weiter als die Gaseintrittsöffnung 29. Die lichte Weite der Auslassöffnung 30 in Laserstrahlrichtung ist dabei mindestens so groß wie die Dicke des quer verlaufenden Gasstroms 27 im Bereich der Auslassöffnung 30, vorzugsweise ist sie jedoch deutlich größer. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Gasstrom 27, dessen Dicke von der Gaseintrittsöffnung 29 zur Auslassöffnung 30 hin mit zunehmendem Abstand von der Gaseintrittsöffnung 29 zunimmt, praktisch ungehindert austreten kann, und dass auch vom Gasstrom 27 mitgerissene Partikel, die nicht im Gasstrom 27 gehalten werden können, trotzdem durch die Auslassöffnung 30 ausgeworfen werden.

Da der mit hoher Geschwindigkeit quer durch den Durchlasskanal 28 strömende Gasstrom 27 nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe Luft und/oder Gas aus dem Gehäuse 10 sowie aus dem Bereich der Durchlasskanäle 22, 28 absaugt, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kompensationsgaszuführanschluss 33 vorgesehen, der am Gehäuse 10 angeordnet sein kann. Es ist jedoch auch möglich, die Eintrittsöffnung 11 für den Laserstrahl 10 als Kompensationsgaszuführöffnung zu nutzen. In diesem Fall erfolgt die Kompensationsgaszuführung an anderen Elementen des Laserstrahlführungssystems.

Ferner ist es denkbar in Laserstrahlrichtung hinter dem vorhangförmigen Gasstrom 27 einen Kompensationsgaszuführanschluss 34 anstelle oder zusätzlich zum ersten vorzusehen.

Als Kompensationsgas kann Stickstoff oder trockene Luft in solcher Menge zugeführt werden, dass in dem Laserbearbeitungskopf ein geringfügiger Überdruck herrscht. Auf diese Weise lässt sich nicht nur der Schutz gegen Eindringen von Prozessgas, insbesondere Schneidgas wie Sauerstoff in den Laserbearbeitungskopf verbessern, sondern es lässt sich auch vermeiden, dass infolge eines ansonsten entstehenden Unterdrucks im Laserbearbeitungskopf Staub oder dergleichen in diesen eindringt und zu einer Verschmutzung der optischen Elemente führen kann, was dann zu einer erhöhten Erwärmung dieser Elemente durch Absorption von Laserstrahlung und damit zu einem erhöhten Verschleiß führen würde.

Bei der Bearbeitung, insbesondere beim Schneiden eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls unter Benutzung des erfindungsgemäßen Laserbearbeitungskopfes wird also über den Gasanschluss 32 ein geeignetes Gas, wie Stickstoff, trockene Luft, saubere Luft oder dergleichen der Querstrahleinrichtung 16 zugeführt, um den über die gesamte Breite des Durchlasskanals 28 vorhangförmig ausgebildeten Gasstrom 27 zu erzeugen. Nach dem Einschalten des Laserstrahls 14 und der Schneidgaszufuhr wird zunächst mit dem Laserfokus in das Werkstück 20 eingestochen, bis ein Loch im Werkstück 20 erzeugt wurde, das den Startpunkt für den folgenden eigentlichen Schneidprozess bildet.

Während des Einstechens kann das Schneidgas nur seitlich zwischen Laserdüse 17 und Werkstück 20 entweichen, sodass infolge eines gewissen Rückstaus Schneidgas in den Durchlasskanal 22 der Laserdüse 17 eindringen kann. Diese Rückströmung unterstützt unerwünschterweise das Eindringen von Spritzern oder Partikeln, die aus der Wechselwirkungszone 21 herausgeschleudert werden, in den Durchlasskanal 22 der Laserdüse 17 und weiter in den Durchlasskanal 28 der Querstrahleinrichtung 16. Sowohl eindringendes Schneidgas als auch eindringende Partikel werden jedoch vom Gasstrom 27 erfasst und durch die Auslassöffnung 30 aus dem Durchlasskanal 28 heraustransportiert, sodass weder Schneidgas noch Spritzer oder Partikel zu dem von der Laserstrahlung Fokussierspiegel 15 gelangen können.

Sobald das Werkstück 20 vollständig durchstochen ist, wird der meiste Teil des Schneidgases im Bereich der Wechselwirkungszone durch die Schnittfuge hindurchgeblasen und nimmt die beim Schneiden entstehende Schmelze mit. Hierdurch wird das Herausschleudern von Partikeln in Richtung Laserbearbeitungskopf zwar verringert, jedoch können immer noch einzelne Spritzer in die Durchgangskanäle 22, 28 von Laserdüse 17 und Querstrahleinrichtung 16 eindringen. Dies wird durch eine Art "Kehrwassereffekt" unterstützt, der an der ringspaltförmigen Austrittsöffnung des Schneidgaskanals 24 auftritt und zu einer gewissen Strömung von Prozessgasen in die Laserdüse 17 führt. Infolge des quer zum Laserstrahl 14 verlaufenden Gasstromes 27 werden jedoch eindringende Partikel durch die Auslassöffnung 30 ausgeworfen, bevor sie in das Innere des Gehäuses 10 des Laserbearbeitungskopfes gelangen können.

Um einen Unterdruck zu verhindern, wird dem Gehäuse 10 entweder über die Eintrittsöffnung 11 für den Laserstrahl 14 oder über einen gesonderten Gasanschluss 33 ein Kompensationsgas so zugeführt, dass trotz der Luft oder Gasabsaugung durch den Gasstrom 27 im Gehäuse 10 stets dergleiche oder ein etwas größerer Druck herrscht als in der Umgebung.

Auch im Bereich zwischen dem quer verlaufenden Gasstrom 27 und der Austrittsöffnung 23 für den Laserstrahl 14 kann ein Gasanschluss 34 für eine Kompensationsgaszufuhr vorgesehen sein. Der Gasanschluss 34 kann dabei sowohl an der Laserdüse, an einem beliebigen Zwischenstück oder auch an der Querstrahleinrichtung 16 angeordnet sein.

Obwohl die Querstrahleinrichtung als einstückig mit einem konischen Halteabschnitt für die Laserdüse 17 dargestellt ist, lässt sie sich auch ohne weiteres als Einzelmodul ausgestalten, an dem die Laserdüse 17 über ein geeignetes Adapterstück angebracht ist.

Erfindungsgemäß wird also an einem Laserbearbeitungskopf mit einer Fokussierspiegeloptik 15 eine Querstrahleinrichtung 16 eingesetzt, die eine Querströmung erzeugt mit deren Hilfe verhindert wird, dass das Schneidgas, das zum Teil an der Werkstückoberseite und/oder infolge eines Kehrwasseffekts in Richtung Fokussierspiegel 15 abgelenkt werden kann, in den Laserbearbeitungskopf bzw. in dessen Gehäuse 10 eindringt. Insbesondere beim Brennschneiden mit Sauerstoff ist dies von Bedeutung, da sonst die große Gefahr besteht, dass in den Laserbearbeitungskopf bzw. in dessen Gehäuse eintretender Sauerstoff eine exotherme Reaktion begünstigt und dadurch ein erheblicher Schaden entstehen kann. Kleine Partikel, also Materialbrocken oder Spritzer, die aus dem Bereich der Wechselwirkungszone beim Schneiden, insbesondere beim Einstechen vor dem Schneiden herausgeschleudert werden können und die in die Schneiddüse 17 eindringen, werden durch die Querströmung des Gasstromes 27 abgelenkt und durch die Auslassöffnung 30 ausgeworfen.

Claims

1. Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung, insbesondere zum Schneiden eines Werkstücks (20) mittels eines Laserstrahls (14), mit:

- einem Gehäuse (10),

- einer Laserdüse (17), die im Bereich einer Austrittsöffnung (12) des Gehäuses (10) an diesem angeordnet ist,

- einer im Gehäuse (10) vorgesehenen Fokussierspiegeloptik (15), die einen Arbeitsstrahlengang (19) in einem Durchgang (13) für den Laserstrahl (14) im Gehäuse (10) festlegt, der von einer Eintrittsöffnung (11) zu einer offenen Austrittsöffnung (12) des Gehäuses (10) führt, und die den Laserstrahl (14) durch die Laserdüse (17) hindurch in einen Arbeitsfokus (18) bündelt, und

- einer im Bereich der Austrittsöffnung (12) zwischen dem Gehäuse (10) und der Laserdüse (17) vorgesehenen Querstrahleinrichtung (16) zur Erzeugung eines quer zum Laserstrahl (14) verlaufenden Gasstroms, die eine Gaseintrittsöffnung (29) und eine bezüglich des Arbeitsstrahlengangs (19) dieser gegenüberliegende Auslaßöffnung (30) aufweist.

2. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensationsgaszuführöffnung (11, 33, 34) vorgesehen ist, durch die ein Kompensationsgas in das Innere des Laserbearbeitungskopfes einleitbar ist, um von der Querstrahleinrichtung (16) abgesaugtes Gas zu ersetzen.

3. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (10) ein Gasanschluss (33) zum Einleiten von Kompensationsgas in das Gehäuseinnere angebracht ist.

4. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasanschluss (34) für eine Kompensationsgaszuführeinrichtung im Bereich zwischen der Querstrahleinrichtung (16) und der Austrittsöffnung (23) für den Laserstrahl (14) vorgesehen ist.

5. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (30) zum Auswerfen von Partikeln mittels des quer zum Laserstrahl (14) verlaufenden Gasstroms (27) in Laserstrahlrichtung eine größere Weite als der Gasstrom aufweist.