DE19627803C1

DE19627803C1 - Nozzle for simultaneous welding by laser beam and electric arc

Info

Publication number: DE19627803C1
Application number: DE19627803A
Authority: DE
Inventors: Christof Dipl Phys Maier
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-07-11
Filing date: 1996-07-11
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2016-07-12

Abstract

The nozzle (14) is surrounded by a tapered sleeve (17) forming an annular gap (16) into which a welding electrode (13) is inserted for striking an arc between a current source (28) and the workpiece (12). The nozzle and sleeve are arranged with slightly offset axes (19,20). The wire electrode and/or its guide (26) are arranged at least partially in the region of offset of the axes. The axis (19) of the nozzle chamber lies in the median plane through the electrode on the far side of the sleeve axis (20).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Düsenanordnung zum gleichzeitigen Schweißbearbeiten mit einem Laserstrahl und mit einem Lichtbogen, mit einer den Lichtbogen oberhalb eines Werkstücks erzeugenden Schweißelektrode, mit einer den Laser strahl umhüllenden Düse, die eine Düsenkammer aufweist und von einer Düsenhülse umgeben ist, welche mit der Düsenkammer einen der Gaszuleitung dienenden Ringspalt bildet und inner halb der die Schweißelektrode angeordnet ist.The invention relates to a nozzle arrangement for simultaneous welding with a laser beam and with one arc, with one the arc above one Workpiece-producing welding electrode, with a laser jet enveloping nozzle, which has a nozzle chamber and is surrounded by a nozzle sleeve which is connected to the nozzle chamber forms an annular gap serving the gas supply and internal half of which the welding electrode is arranged.

Die Anwendung von Laserstrahl und Lichtbogen in einem gemeinsamen Schweißprozeß dient der Erhöhung der Schweißtiefe und/oder der Schweißgeschwindigkeit, um wirtschaftliches Schweißen zu erreichen. Die Laserstrahlung kann mit einem CO₂-Laser erzeugt werden, aber auch mit anderen Lasern, wie Nd : YAG-Lasern. Die Erzeugung des Lichtbogens erfolgt mit ei ner Elektrode, wie beim WIG-, MSG- oder Plasmastrahl-Schweiß verfahren.The application of laser beam and arc in one joint welding process serves to increase the depth of welding and / or the welding speed to be economical To achieve welding. The laser radiation can with a CO₂ lasers are generated, but also with other lasers, such as Nd: YAG lasers. The arc is generated with egg electrode, like TIG, MSG or plasma beam welding method.

Eine Düsenanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen ist aus der JP-A-60-106688 bekannt. Mehrere Elektrodenstäbe sind in einen konusförmigen Isolator eingebaut, welcher die Düse für den Laserstrahl ist. Diese Düse steht werkstücksei tig durch die Hülsenmündung vor. Der zwischen der Düsenspitze bzw. den die Düsenspitze bildenden Elektroden brennende ring förmige Lichtbogen beansprucht den Isolator erheblich, so daß die Haltbarkeit der bekannten Düsenanordnung als verbesse rungswürdig erscheint. Ihr Einsatzbereich ist begrenzt.A nozzle arrangement with the features mentioned above is known from JP-A-60-106688. Several electrode rods are built into a cone-shaped insulator, which the Nozzle for the laser beam. This nozzle is in the workpiece through the sleeve mouth. The one between the tip of the nozzle or the burning ring of the electrodes forming the tip of the nozzle shaped arc stresses the insulator considerably, so that improve the durability of the known nozzle arrangement as appears worthwhile. Your area of application is limited.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Düsenanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen so zu verbessern, daß sie möglichst universell einsetzbar ausge bildet ist.In contrast, the invention is based on the object a nozzle arrangement with the features mentioned above to improve that they can be used universally forms is.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Düsenkammer und die Düsenhülse mit quer versetzten Achsen angeordnet sind, und daß die Schweißelektrode und/oder ihre Elektroden führung zumindest zum Teil in dem durch die Achsversetzung entstandenen Bereich angeordnet ist bzw. sind.This object is achieved in that the nozzle chamber and the nozzle sleeve is arranged with transversely offset axes and that the welding electrode and / or its electrodes leadership at least in part by the axis offset created area is or are arranged.

Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß die Elektrode von der Düse getrennt ausgebildet und in der beschriebenen besonderen Weise angeordnet ist. Infolgedessen stört die Elektrode nicht die Ausbildung der Düse, die in herkömmlicher Weise als bewährtes Metallteil hergestellt werden kann. Der durch die Achsversetzung von Düse und Düsenhülse entstandene Bereich des Ringspalts ermöglicht die Aufnahme der Schweiß elektrode und zugleich eine im übrigen schlanke bzw. dünnwan dige Ausbildung der Düsenanordnung, was für den Einsatz der Düsenanordnung bei komplizierten Werkstückgeometrien von Vor teil ist. Auch wird vermieden, daß die Elektrode außerhalb der Düsenanordnung angeordnet werden müßte, wo zwar die Posi tionierung den jeweiligen Anforderungen entsprechend möglich ist, aber mit der Einschränkung, daß die Elektrode kaum noch einen genügend spitzen Winkel mit der Vertikalen bzw. mit der Laserstrahlachse bilden kann. Derartige kleine Winkel zwi schen der Laserstrahlachse und der Elektrode sind von Bedeu tung, um an der Bearbeitungsstelle in einfacher Weise zu be herrschende Vorgänge beim Schmelzen bzw. beim Verschmelzen des Werkstücks zu erreichen. Eine zu schräg stehende Elektro de hätte unerwünschte Schmelzbadbewegungen zur Folge und wür de ggfs. dazuführen, daß störende Nebenluft in den Bereich der von dem Gas bespülten Bearbeitungsstelle gesaugt würde. Ferner kann die Düsenanordnung in weiter von der Bearbei tungsstelle gelegenen Bereichen so ausgebildet werden, wie es für das Bearbeiten mit hoher Leistung notwendig ist. Die Gas zuleitung kann mit den erforderlichen Querschnitten ausgebil det werden und die gewünschte Form haben, wie sie notwendig ist, um Strömungsverluste gering zu halten. Es können mit Ab stand zum Werkstück die Optik z. B. gegen Schweißspritzer schützende Einrichtungen verwendet werden und die Düse kann mit den erforderlichen Kühlungseinrichtungen ausgebildet wer den. Letztlich ist hervorzuheben, daß der der Gaszuleitung dienende Ringspalt trotz der Anordnung der Schweißelektrode im Ringspalt ringsum ununterbrochen über seine gesamte Länge durchgeführt werden kann, so daß die Schweißelektrode bzw. ihre Elektrodenführung die gewünschte Gasströmung nicht be einträchtigt.It is important for the invention that the electrode formed separately from the nozzle and described in the is arranged in a special way. As a result, it bothers Electrode is not the formation of the nozzle, which in conventional Way can be manufactured as a proven metal part. Of the caused by the axial displacement of the nozzle and nozzle sleeve The area of the annular gap allows sweat to be absorbed electrode and at the same time a slim or thin wall formation of the nozzle arrangement, what the use of Nozzle arrangement for complicated workpiece geometries from Vor is part. It is also avoided that the electrode outside the nozzle arrangement would have to be arranged, where the Posi tioning possible according to the respective requirements is, but with the restriction that the electrode is hardly a sufficiently acute angle with the vertical or with the Laser beam axis can form. Such small angles between The laser beam axis and the electrode are important tion to be at the processing point in a simple manner prevailing processes during melting or during melting of the workpiece. An electro that is too slanted de would result in unwanted melt pool movements and would de if necessary cause that disturbing secondary air in the area which would be sucked up by the gas flushed processing point. Furthermore, the nozzle arrangement can be further processed areas are trained as it is is necessary for high performance machining. The gas supply line can be designed with the required cross-sections det and have the desired shape as necessary is to keep flow losses low. With Ab did the optics stand for the workpiece? B. against welding spatter protective devices can be used and the nozzle can trained with the necessary cooling facilities the. Ultimately, it should be emphasized that the gas supply serving annular gap despite the arrangement of the welding electrode in the annular gap all the way along its entire length can be carried out so that the welding electrode or their electrode guide does not be the desired gas flow impaired.

Es ist vorteilhaft, die Düsenanordnung so auszubilden, daß die Düsenkammerachse in der Mittelebene durch die Elek trode auf der elektrodenabgewandten Seite der Hülsenachse an geordnet ist. Auf diese Weise wird zwischen der Düse und der Düsenhülse besonders viel Platz für die Elektrode bzw. für die Elektrode führende Bauteile geschaffen. Es wird aber auch erreicht, daß der dem Lichtbogen zur Verfügung stehende Raum zur Düsenkammerachse verlagert wird, so daß die Wärmebela stung der die Hülsenmündung bildenden Düsenhülsenbereiche verringert wird. Die Hülsenmündung kann entsprechend klein gehalten werden, was auch im Sinne einer Vermeidung von Gas verlusten bzw. im Sinne einer strömungsmäßig günstigen Ge staltung des Übergangs der Gasströmung aus der Gaszuleitung in die Hülsenmündung zur Bearbeitungsstelle ist.It is advantageous to design the nozzle arrangement in such a way that that the nozzle chamber axis in the central plane by the elec trode on the side of the sleeve axis facing away from the electrode is ordered. In this way, between the nozzle and the Nozzle sleeve especially a lot of space for the electrode or for the electrode leading components created. But it will also achieves that the space available to the arc is shifted to the nozzle chamber axis, so that the heat Belela of the nozzle sleeve regions forming the sleeve mouth is reduced. The sleeve mouth can be correspondingly small are kept, which also means avoiding gas losses or in the sense of a flow-wise favorable Ge Organization of the transition of the gas flow from the gas supply line is in the sleeve mouth to the processing point.

Die Düsenanordnung kann so ausgebildet werden, daß die Düsenkammerachse achsparallel zur Hülsenachse angeordnet ist. Es ergeben sich fertigungstechnische Vorteile, beispielsweise wenn Kegelflächen durch Drehen gefertigt werden sollen.The nozzle arrangement can be designed so that the Nozzle chamber axis is arranged axially parallel to the sleeve axis. There are manufacturing advantages, for example if conical surfaces are to be produced by turning.

Um den Laserstrahl mit dem Lichtbogen im Bearbeitungsbe reich in geeigneter Weise zusammenführen zu können, kann die Düsenanordnung so ausgebildet werden, daß die Laserstrahl achse mit der Düsenkammerachse in der Mittelebene durch die Elektrode einen spitzen Winkel bildet. Insbesondere können zu starke Neigungen der Elektrode vermieden werden. Die durch starke Neigungen der Elektrode begünstigten negativen Wirkun gen schräg stehender Lichtbögen werden verringert. To the laser beam with the arc in the machining area to be able to bring them together in a suitable manner can Nozzle arrangement are designed so that the laser beam axis with the nozzle chamber axis in the middle plane through the Electrode forms an acute angle. In particular, you can too strong inclinations of the electrode can be avoided. By strong inclinations of the electrode favor negative effects against sloping arcs are reduced.

Bei gegen die Düsenkammerachse geneigter Laserstrahlach se ist es vorteilhaft, die Düsenanordnung so auszubilden, daß sich die Laserstrahlachse und die Düsenkammerachse im Bereich der Düsenmündung schneiden. Unter dieser Bedingung können der Öffnungsquerschnitt der Düsenkammer und deren Volumen im übrigen so klein wie möglich gehalten werden.With the laser beam axis inclined against the nozzle chamber axis It is advantageous to design the nozzle arrangement so that the laser beam axis and the nozzle chamber axis in the area cut the nozzle mouth. Under this condition, the Opening cross section of the nozzle chamber and its volume in the rest should be kept as small as possible.

Wird ein Laserstrahl eingesetzt, dessen Fokussierung einen punktförmigen Strahlfleck ergibt, so ist der Außenum fang der Laserstrahlung meist kegelförmig. Es ist daher be kannt, die Düsenkammer entsprechend kegelförmig auszubilden. Hierdurch ergibt sich das kleinstmögliche Volumen der Düsen kammer, welches dadurch bestimmt ist, daß der Abstand der Dü seninnenwand zur Laserstrahlachse das 1,5-fache des Strahlra dius nicht unterschreiten darf. Um die Düsenkammer auch bei schräg stehender Laserstrahlachse zu optimieren, wird sie da her so ausgebildet, daß die Düse innen einen Strahldurch gangskegel als Düsenkammer hat und die Düsenkammerachse mit der im spitzen Winkel angeordneten Laserstrahlachse zusammen fällt. Es ergeben sich geringstmögliche radiale Abmessungen, die sich vorteilhaft im Sinne einer einfachen Handhabung der Düsenanordnung bei komplizierten Werkstückgeometrien auswir ken. Darüber hinaus können die Gaszuleitungsquerschnitte ver ringert werden, was sich im Sinne einer Verringerung des Gas verbrauchs ausnützen läßt.If a laser beam is used, its focusing gives a punctiform beam spot, so is the outside catch the laser radiation mostly conical. It is therefore be knows to design the nozzle chamber accordingly conical. This results in the smallest possible volume of the nozzles chamber, which is determined by the fact that the distance of the Dü inner wall to the laser beam axis 1.5 times the beam must not fall below dius. Around the nozzle chamber too It is there to optimize the inclined laser beam axis ago formed so that the nozzle through a jet has cone as nozzle chamber and the nozzle chamber axis with the laser beam axis arranged at an acute angle falls. The smallest possible radial dimensions result, which are advantageous in the sense of simple handling of the Impact nozzle arrangement with complicated workpiece geometries ken. In addition, the gas supply cross sections can ver be reduced, which means reducing the gas exploit consumption.

Die Düsenanordnung kann so ausgebildet werden, daß die Laserstrahlachse vertikal positioniert und die Düsenkammer achse entgegen der relativen Vorschubrichtung geneigt ange ordnet ist. Infolgedessen wird die Elektrode mehr stechend geführt und das Gas strömt in der relativen Vorschubrichtung ab, so daß Strömungseinflüsse auf die Schmelze vermieden wer den. Andererseits braucht die Neigung nicht so groß zu sein, daß unerwünschte Saugeffekte durch die schräge Gasströmung entstehen. Vorteile ergeben sich insbesondere beim Schweißen von Aluminium.The nozzle arrangement can be designed so that the Laser beam axis positioned vertically and the nozzle chamber axis inclined against the relative feed direction is arranged. As a result, the electrode becomes more piercing led and the gas flows in the relative feed direction from, so that flow influences on the melt are avoided the. On the other hand, the tendency need not be so great that unwanted suction effects from the oblique gas flow arise. There are particular advantages in welding of aluminum.

Es ist durchaus möglich, die Elektrode zwischen der Dü senhülse und der Düse mit jeweiligem Abstand anzuordnen. Eine bauliche Vereinfachung ergibt sich jedoch, wenn die Düsenan ordnung so ausgebildet wird, daß die Elektrode mit ihrer Füh rung parallel am Außenumfang der Düse angeordnet ist, die von der Düsenhülse elektrisch isoliert ist. Diese bauliche Ver einfachung führt zu verringerten radialen Abmessungen mit den vorbeschriebenen Vorteilen. Außerdem wird die Gasverwirbelung reduziert.It is quite possible to place the electrode between the nozzle to arrange the sleeve and the nozzle at a distance. A Structural simplification arises, however, when the nozzles Order is formed so that the electrode with its Füh tion is arranged in parallel on the outer circumference of the nozzle, which by the nozzle sleeve is electrically insulated. This structural ver simplification leads to reduced radial dimensions with the advantages described above. Also, gas swirling reduced.

Die Düsenanordnung kann so ausgebildet werden, daß die Düse eine Elektrodenführungsbohrung oder eine Anschlußbohrung für eine Elektrodenführung aufweist. Eine Elektrodenführungs bohrung ist konstruktiv besonders einfach und genügt insbe sondere, wenn eine nicht abschmelzende Schweißelektrode ver wendet wird, oder wenn ein Schweißdraht nachzuführen ist. Die Anschlußbohrung für eine Elektrodenführung wird insbesondere eingesetzt, wenn in der Schweißtechnik übliche Einrichtungen angewendet werden sollen, wobei dann die Anschlußbohrung je weils auf die vorgegebene Verbindungstechnik abzustimmen ist.The nozzle arrangement can be designed so that the Nozzle an electrode guide hole or a connection hole for an electrode guide. An electrode guide Drilling is structurally particularly simple and is particularly sufficient especially if a non-melting welding electrode ver is used, or if a welding wire has to be adjusted. The Connection hole for an electrode guide is particularly used when conventional equipment in welding technology are to be used, with the connection hole depending because it has to be coordinated with the specified connection technology.

Die Düsenanordnung kann so ausgebildet werden, daß die Düse in Strahlungsrichtung vor der Hülsenmündung endet, und die Elektrodenführung unterhalb der Düsenmündung und oberhalb der Hülsenmündung endet. Die Elektrodenführung endet also in einem Raum zwischen der Düsenmündung und der Hülsenmündung, in den der Ringspalt mündet. Hierdurch ergibt sich ein ent sprechender Schutz der Elektrodenführung. Diese ist vollstän dig vom zugeleiteten Gas umspült. Mechanisches Anstoßen an die Elektrodenführung ist ausgeschlossen. Des weiteren ist von Bedeutung, daß die Elektrode im Projektionsumfang der Hülsenmündung der Düsenhülse endet. Hierdurch wird nicht nur eine einfache konstruktive Ausgestaltung der Düsenhülse er reicht, wie sie bei einer Düsenanordnung mit Düse und Düsen hülse bekannt und bewährt ist, sondern es können insbesondere dünne Elektroden, nämlich drahtförmige Elektroden dicht an die Bearbeitungsstelle gebracht werden. Die Ausmaße des Lichtbogens bleiben dabei klein bzw. durch große Lichtbogen ausmaße bedingte Störungen der Schweißbearbeitung werden ver mieden.The nozzle arrangement can be designed so that the Nozzle ends in the direction of radiation in front of the sleeve mouth, and the electrode guide below the nozzle mouth and above the sleeve mouth ends. The electrode guide therefore ends in a space between the nozzle mouth and the sleeve mouth, into which the annular gap opens. This results in an ent speaking protection of the electrode guide. This is complete dig around the supplied gas. Mechanical toasting electrode guidance is excluded. Furthermore is important that the electrode in the projection range of Sleeve mouth of the nozzle sleeve ends. This will not only a simple design of the nozzle sleeve he is sufficient, as in a nozzle arrangement with a nozzle and nozzles sleeve is known and proven, but it can in particular thin electrodes, namely wire-shaped electrodes close together brought to the processing point. The dimensions of the Arcs remain small or through large arcs extent-related disturbances in welding are ver avoided.

Eine weitere Ausgestaltung der Düsenanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Düse außen, unter Einschluß ihres für die Elektrode notwendigen Querschnitts, als kreisrunder oder zumindest in Werkstücknähe elliptischer Kegelstumpf aus gebildet ist, der mit der Düsenhülse den Ringspalt bildet. Der kreisrunde Außenquerschnitt der Düse vereinfacht deren Herstellung. Sie erleichtert auch den Einsatz und die Berech nung der Gaszuleitung, weil diese als kreisrunder Ringspalt ausgebildet werden kann. Letzteres gilt auch für die Ausbil dung des Düsenaußenumfangs als elliptischer Kegelstumpf. Vor teilhaft ist, daß die radiale Erstreckung der Düsenanordnung nur dort vergrößert wird, wo ein Platzbedarf besteht, um die Elektrode und bedarfsweise die Gaszuleitung unterzubringen. Im übrigen kann der Querschnitt minimiert werden, um dadurch die Zugänglichkeit zum Werkstück zu verbessern und den Quer schnitt der Düsenöffnung zu verringern. Das gilt auch, wenn die elliptische Ausgestaltung des Kegelstumpfs nur in unmit telbarer Nähe des Werkstücks erfolgt und die elliptische Geo metrie der Hülsenöffnung zunehmend in den rotationssymmetri schen Querschnitt der vom Werkstück weiter entfernten Berei che der Düsenanordnung übergeht.Another embodiment of the nozzle arrangement draws is characterized in that the nozzle outside, including their cross section necessary for the electrode, as circular or at least in the vicinity of the workpiece elliptical truncated cone is formed, which forms the annular gap with the nozzle sleeve. The circular outer cross section of the nozzle simplifies it Manufacturing. It also facilitates use and calculations of the gas supply line, because this is a circular annular gap can be trained. The latter also applies to training the outer circumference of the nozzle as an elliptical truncated cone. Before is partial that the radial extension of the nozzle arrangement is only enlarged where there is a space requirement to the Electrode and if necessary to accommodate the gas supply line. Otherwise, the cross-section can be minimized to thereby improve accessibility to the workpiece and the cross cut the nozzle opening to decrease. This also applies if the elliptical configuration of the truncated cone only in close to the workpiece and the elliptical geo Metry of the sleeve opening increasingly in the rotational symmetry cross-section of the area further away from the workpiece che the nozzle arrangement passes.

Die Düsenanordnung ist nicht auf den Einsatz einer ein zigen Elektrode beschränkt. Sie kann vielmehr so ausgebildet werden, daß mindestens eine weitere Elektrode und/oder ein Kaltdraht vorhanden sind. Durch den Einsatz einer weiteren Elektrode und damit durch den Einsatz eines weiteren Lichtbo gens kann die Energieeinkopplung an der Bearbeitungsstelle verbessert werden. Die weitere Elektrode kann in ähnlicher Weise angeordnet werden, wie die erste Elektrode, also insbe sondere in der von dieser ersten Elektrode und der Düsenkam merachse gebildeten Mittelebene. Die Elektrode kann aber auch in konstruktiv anderer Weise angeordnet werden, insbesondere auch zum von der Bearbeitungsstelle entfernten Einsatz. Die Elektrode kann auch an eine weitere Stromquelle angeschlossen werden. Der Einsatz von Kaltdraht, also der Einsatz eines po tentialfreien Drahtes, empfiehlt sich, wenn bei zwei zu ver schweißenden Werkstücken der Fügespalt zu groß ist, wenn Schweißnahtformung betrieben werden soll, wenn die Durch schmelzgefahr zu groß ist od. dgl.
Die Düsenanordnung kann unabhängig von der Laserstrahl quelle eingesetzt werden. Es kann jedoch auch sinnvoll sein, die Düsenanordnung so auszubilden, daß sie mit einer Bearbei tungsoptik und mit einer optikabschirmenden Querluftströ mungsquelle zusammengebaut ist. Hierbei kann eine Handha bungseinheit erreicht werden, die besonders kleine Außenab messungen aufweist und funktionell optimiert ist.The nozzle arrangement is not limited to the use of a single electrode. Rather, it can be designed such that at least one further electrode and / or a cold wire are present. The energy input to the processing point can be improved by using a further electrode and thus by using a further arc. The further electrode can be arranged in a similar manner to the first electrode, that is to say in particular in the central plane formed by this first electrode and the nozzle chamber axis. However, the electrode can also be arranged in a different construction, in particular also for use away from the processing point. The electrode can also be connected to another power source. The use of cold wire, i.e. the use of a potential-free wire, is recommended if the joint gap is too large for two workpieces to be welded, if weld seam shaping is to be carried out, if the risk of melting is too great or the like.
The nozzle arrangement can be used independently of the laser beam source. However, it may also be useful to design the nozzle arrangement so that it is assembled with a processing optics and with an optics shielding cross-air flow source. Here, a handling unit can be achieved which has particularly small external dimensions and is functionally optimized.

Eine weitere Ausbildung der Düsenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Düse Gaszuleitungsmittel zu der von dem Strahldurchgangskegel gebildeten Düsenkammer aufweist. Das in die Düsenkammer eingeleitete Gas verhindert ein ver stärktes Absaugen von Gas aus dem Bereich zwischen der Düsen mündung und der Hülsenmündung. Das ist besonders dann notwen dig, wenn eine optikabschirmende Querluftströmung angewendet wird, mit der in der Düsenkammer Verwirbelungen erzeugt wer den. Das in die Düsenkammer eingeleitete Gas kann sich von dem dem Werkstück zugeleiteten Gas unterscheiden.A further embodiment of the nozzle arrangement is thereby characterized in that the nozzle gas supply means to that of has the nozzle chamber formed the beam passage cone. The gas introduced into the nozzle chamber prevents ver strong suction of gas from the area between the nozzles mouth and the sleeve mouth. This is especially necessary dig if an optically shielding cross air flow is applied with which turbulence is generated in the nozzle chamber the. The gas introduced into the nozzle chamber can differ from distinguish the gas supplied to the workpiece.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:The invention is based on Darge in the drawing presented embodiments explained. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Düsenanord nung gemäß der Erfindung mit allen funktionell bedeutsamen Bauteilen im Längsschnitt, Fig. 1 is a schematic representation of a Düsenanord voltage according to the invention with all the functionally important parts in longitudinal section;

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch den werkstücknahen Bereich der Düsenanordnung in vergrößerter Darstellung zur Erläuterung mehrerer Düsenparameter, Fig. 2 a of Fig. 1 corresponding section of the workpiece region near the nozzle assembly in an enlarged view for explaining a plurality of nozzle parameters,

Fig. 3 eine gegenüber der Fig. 2 weiter vergrößerte Darstellung des werkstücknahen Bereichs der Düsenanordnung, Fig. 3 shows a comparison with FIG. 2, further enlarged view of the area close to the workpiece of the nozzle assembly,

Fig. 4, 5 unterschiedliche Ausgestaltungen der die Laserstrahlung unmittelbar umgebenden Düse, Fig. 4, 5 different configurations of the laser radiation immediately surrounding the nozzle,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer praxis nahen Düsenanordnung im Längsschnitt, Fig. 6 is a schematic representation of a practical nozzle arrangement in longitudinal section;

Fig. 7 die Düsenanordnung der Fig. 6 in einer Explo sionsdarstellung, Fig. 7, the nozzle assembly of Fig. 6 illustration sion in a Explo,

Fig. 8 eine Aufsicht auf die wesentlichen Umriß linien der Düsenhülse oben und der Düse unten der Düsenanordnung der Fig. 6 in Richtung der Laserstrahlung, Fig. 8 is a plan view of the main outlines of the nozzle sleeve above and below the nozzle of the nozzle assembly of FIG. 6 in the direction of the laser radiation,

Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung bei elliptischer Ausbildung der Düsenan ordnung, und Fig. 9 is a corresponding to Fig. 8 representation with an elliptical configuration of the Düsenan, and

Fig. 10 eine den oberen Darstellungen der Fig. 8, 9 entsprechende Darstellung bei elliptischer Ausbildung der Düsenhülse lediglich im werkstücknahen Bereich. Fig. 10 shows a the top views of FIGS. 8, 9 corresponding representation in elliptical configuration of the nozzle sleeve only in the area close to the workpiece.

In Fig. 1 sind die Grundelemente der Düsenanordnung skiz ziert. Es ist eine schief kegelstumpfförmige hohle Düse 14 vorhanden, die einen in Fig. 6 schematisch dargestellten La serstrahl 10 umgibt. In Fig. 1 ist lediglich die Laserstrahl achse 21 eingezeichnet, die mit der Düsenkammerachse 19 zusammenfällt. Die Düse 14 wird von einer Düsenhülse 17 mit Abstand umgeben, so daß ein Ringspalt 16 entsteht. Die Düsen hülse 17 ist ebenfalls kegelstumpfförmig und hat eine Hülsen mündung 18, die mit Abstand von einer Bearbeitungsstelle 15 eines Werkstücks 12 angeordnet ist. Eine in Fig. 1 schematisch dargestellte, in den Fig. 6, 7 detaillierter dargestellte Elek trodenführung 26 dient der Halterung und Führung einer Elek trode 13 und ist an eine Stromquelle 28 angeschlossen, die außerdem mit dem Werkstück 12 in stromleitender Verbindung steht. Die elektrisches Potential aufweisende Elektrodenhal terung 26 ist zumindest gegen die Düsenhülse 17 elektrisch isoliert. Die elektrische Isolation 30 ist schematisch ange deutet. Infolge des elektrisch leitenden Kontakts der Elek trodenführung 26 mit der Elektrode 13 vermag zwischen dieser und dem Werkstück 12 ein Lichtbogen 11 gezündet werden, der dort im Bereich der Bearbeitungsstelle 15 fußt, wo der Laserstrahl 10 durch Aufschmelzung und Verdampfung in bekannter Weise eine Dampfkapillare und eine aus Metalldampf bestehende Plasmawolke erzeugt hat.In Fig. 1, the basic elements of the nozzle arrangement are sketched. There is an obliquely frustoconical hollow nozzle 14 which surrounds a laser beam 10 shown schematically in FIG. 6. In Fig. 1, only the laser beam axis 21 is shown, which coincides with the nozzle chamber axis 19 . The nozzle 14 is surrounded by a nozzle sleeve 17 at a distance, so that an annular gap 16 is formed. The nozzle sleeve 17 is also frustoconical and has a sleeve mouth 18 which is arranged at a distance from a processing point 15 of a workpiece 12 . A schematically shown in Fig. 1, in Figs. 6, 7 shown in more detail electrode guide 26 serves to hold and guide an electrode 13 and is connected to a power source 28 , which is also in electrical contact with the workpiece 12 . The electrode holder 26 having electrical potential is at least electrically insulated from the nozzle sleeve 17 . The electrical insulation 30 is indicated schematically. As a result of the electrically conductive contact of the electrode guide 26 with the electrode 13, an arc 11 can be ignited between the latter and the workpiece 12 , which is located in the area of the processing point 15 where the laser beam 10 by melting and evaporation in a known manner a vapor capillary and a has generated plasma cloud consisting of metal vapor.

Der Bearbeitungsstelle 15 wird durch einen Gasanschluß 31 und durch den Ringspalt 16 ein Arbeitsgas 29 zugeleitet, beispielsweise ein Inertgas, welches die Bearbeitungsstelle 15 gegen seitlichen Luftzutritt abschirmt. Da die Bauteile der Düsenanordnung thermisch hoch belastet sind, ist für die Düse 14 und für die Düsenhülse 17 jeweils eine Kühlanordnung 32, 33 vorgesehen. Die Kühlung erfolgt beispielsweise mit Kühlwasser. Das Arbeitsgas 29 gelangt zunächst in einen Stau raum 34 und aus diesem durch einen vergleichsweise kleinen Querschnitt 34′ in den Ringspalt 16. Die Verengung 35 des Strömungsquerschnitts läßt in Abweichung von der Darstellung in Fig. 1 ausgestalten. Beispielsweise durch konstruktive Ver einigung der in Fig. 1 dargestellten Abstandhalter 36 mit der Isolation 30, so daß die Elektrodenführung 26 in Bezug auf die Düse 14 isoliert werden kann.The processing point 15 is fed through a gas connection 31 and through the annular gap 16, a working gas 29 , for example an inert gas, which shields the processing point 15 against lateral air access. Since the components of the nozzle arrangement are subjected to high thermal loads, a cooling arrangement 32 , 33 is provided for the nozzle 14 and for the nozzle sleeve 17 . The cooling takes place, for example, with cooling water. The working gas 29 first enters a storage space 34 and from this through a comparatively small cross section 34 'in the annular gap 16th The narrowing 35 of the flow cross-section can be designed in a departure from the illustration in FIG. 1. For example, by constructive United union of the spacers 36 shown in Fig. 1 with the insulation 30 so that the electrode guide 26 can be isolated with respect to the nozzle 14 .

Unterhalb der Düsenmündung 22 der Düse 14 und oberhalb der Hülsenmündung 18 der Hülse 17 ist ein Düsenraum 35 gebil det, in den der Ringspalt 16 mündet. Da die Düsenhülse 17 ebenso kegelstumpfförmig ist, wie die Düse 14, haben beide dieselbe Konizität α und bilden infolgedessen den Ringspalt 16 konzentrisch aus. Der Düsenraum 35 läßt sich durch verrun dete Übergänge 35′ so ausbilden, daß sich gewünschte Strö mungsverhältnisse einstellen.Below the nozzle mouth 22 of the nozzle 14 and above the sleeve mouth 18 of the sleeve 17 , a nozzle space 35 is formed, into which the annular gap 16 opens. Since the nozzle sleeve 17 is frustoconical like the nozzle 14 , both have the same conicity α and consequently form the annular gap 16 concentrically. The nozzle chamber 35 can be formed by rounded transitions 35 'so that the desired flow conditions are set.

Unterhalb der Düse 14 ist der Konizitätswinkel der Dü senhülse 17 größer und sie verengt sich bis auf einen Durch messer D der Hülsenmündung 18. Die Übergänge im Bereich der Düsenhülse sollen möglichst kontinuierlich erfolgen. Die kon tinuierlichen Übergänge der Düsenhülse vermeiden scharfe Kan ten, die Verwirbelungen des Gasstroms vermeiden, welche un terhalb der Düsenanordnung zum Einwirbeln von Arbeitsatmo sphäre in den Gasstrom führen könnten. Die Gasströmungsver luste bleiben gering. Fig. 3 zeigt solche kontinuierlichen Übergänge.Below the nozzle 14 , the taper angle of the nozzle sleeve 17 is larger and it narrows down to a diameter D of the sleeve mouth 18th The transitions in the area of the nozzle sleeve should take place as continuously as possible. The continuous transitions of the nozzle sleeve avoid sharp edges, avoid the turbulence of the gas flow, which could lead to the working atmosphere being swirled into the gas flow below the nozzle arrangement. The gas flow losses remain low. Figure 3 shows such continuous transitions.

Die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düsenhülse 17 austretenden Gases soll innerhalb und außerhalb der Düsenan ordnung unter der Schallgeschwindigkeit liegen. Typische Vo lumenströme sind zehn bis vierzig l/min, wobei auch höhere Volumenströme ohne Erreichen der Schallgeschwindigkeit mög lich sind.The flow rate of the gas emerging from the nozzle sleeve 17 should be within and outside the Düsenan order below the speed of sound. Typical volume flows are ten to forty l / min, although higher volume flows are also possible without reaching the speed of sound.

Im Bereich des Düsenraums 25 muß die Düsenanordnung so ausgebildet werden, daß der Ringspalt am unteren Ende der Dü se, also auf Höhe der Düsenmündung 22, größer oder gleich als der Querschnitt der Hülsenmündung 18 ist. Für die Spaltweite ergibt sich folgende rechnerische Beziehung:In the area of the nozzle chamber 25 , the nozzle arrangement must be designed so that the annular gap at the lower end of the nozzle se, ie at the level of the nozzle mouth 22 , is greater than or equal to the cross section of the sleeve mouth 18 . The following mathematical relationship results for the gap width:

d ist der Außendurchmesser am unteren Ende der Düse 14 und ξ ist das Verhältnis des Querschnitts des Ringspalts 16 am Ende der Düse 14 zum Querschnitt der Hülsenmündung 18. Dieses Ver hältnis muß größer oder gleich 1 sein, damit keine Luft von außen in die Düsenkammer 27 einströmt. Durch eine entspre chende Bemessung wird erreicht, daß Arbeitsgas durch die Dü senmündung 22 in die Düsenkammer 27 strömt. Wäre ξ kleiner als 1 würde Nebenluft in umgekehrter Richtung strömen und das Gas 29 verunreinigen.d is the outer diameter at the lower end of the nozzle 14 and ξ is the ratio of the cross section of the annular gap 16 at the end of the nozzle 14 to the cross section of the sleeve mouth 18 . This ratio must be greater than or equal to 1 so that no air flows into the nozzle chamber 27 from the outside. By a corre sponding dimensioning is achieved that working gas flows through the nozzle orifice 22 in the nozzle chamber 27 . If ξ were less than 1, secondary air would flow in the opposite direction and contaminate the gas 29 .

Die Ausbildung der Düsenanordnung wird wesentlich durch die Anordnung der Elektrode 13 bzw. ihrer Elektrodenführung 26 beeinflußt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Elektroden führung 26 einen erheblichen Raum zwischen der Düse 14 und der Düsenhülse 17 einnimmt. Damit unter diesen Umständen eine geeignete Zusammenführung der Laserstrahlung 10 und des Lichtbogens 11 an der Bearbeitungsstelle 15 erleichtert wird, ist die Laserstrahlachse 21 etwas schräg gestellt und auf der elektrodenabgewendeten Seite der nicht dargestellten Hülsen achse 20 der Düsenhülse 17 angeordnet. Das wird in Fig. 4 et was deutlicher veranschaulicht, in der die Elektrodenführung 26 mit der Hülse 14 einstückig ausgebildet ist und mit der Düse 14 einen gemeinsamen Außenkegel bildet. Die Hülsenachse 20 ist bei konzentrischer Anordnung der Düsenhülse 17 mit dieser Düse 14 identisch mit der Achse des Außenkegels der Düse 14. In Bezug auf die Hülsenachse 20 ist die Laserstrahl achse 21 in der Mittelebene durch die Elektrode 13, also in der Darstellungsebene, nach links versetzt.The formation of the nozzle arrangement is significantly influenced by the arrangement of the electrode 13 or its electrode guide 26 . From Fig. 1 it can be seen that the electrode guide 26 occupies a considerable space between the nozzle 14 and the nozzle sleeve 17 . So that a suitable combination of the laser radiation 10 and the arc 11 at the processing point 15 is facilitated under these circumstances, the laser beam axis 21 is somewhat inclined and on the electrode-facing side of the sleeve, not shown, axis 20 of the nozzle sleeve 17 is arranged. This is et in Fig. 4 which more clearly illustrates, in the electrode guide is formed integrally with the sleeve 14 and 26 forms a common outer cone with the nozzle 14. When the nozzle sleeve 17 is concentrically arranged with this nozzle 14, the sleeve axis 20 is identical to the axis of the outer cone of the nozzle 14 . With respect to the sleeve axis 20 , the laser beam axis 21 is offset to the left in the central plane by the electrode 13 , that is to say in the plane of the illustration.

Die Düsenkammer 27 der Düse 14 ist schief kegelstumpf förmig ausgebildet. Sie ist der geneigt einfallenden Laser strahlung angepaßt, deren Außenumfang kegelförmig ist. Infol gedessen ergibt sich eine Minimierung des Volumens der Düsen kammer 27. Die Neigung der Laserstrahlachse 21 um einen Win kel β bewirkt, daß die Elektrode 13 steiler angestellt werden kann, als es bei vertikaler Laserstrahlachse 21 möglich wäre. Infolgedessen wird die Hülsenspitze nicht so heiß, so daß sie nicht so schnell verschleißt. Die Schrägstellung der Laser strahlachse 21 hat bei geringen Winkeln β keinen entscheidenden Einfluß auf das Tiefschweißen.The nozzle chamber 27 of the nozzle 14 is obliquely frustoconical. It is adapted to the inclined laser radiation whose outer circumference is conical. As a result, the volume of the nozzle chamber 27 is minimized. The inclination of the laser beam axis 21 by a win angle β causes the electrode 13 to be set steeper than would be possible with a vertical laser beam axis 21 . As a result, the sleeve tip does not become so hot that it does not wear out as quickly. The inclination of the laser beam axis 21 has no decisive influence on deep welding at low angles β.

Das Volumen der kegelstumpfförmigen Düsenkammer 27 wird zweckmäßigerweise so klein wie möglich gehalten. Hierzu muß die Düsenmündung möglichst klein gehalten werden. Deren Quer schnitt ist bei geneigter Laserstrahlachse 21 dann am gering sten, wenn sich die Laserstrahlachse 21 und die Düsenkammer achse 19 im Bereich der Düsenmündung 22 schneiden, was in den Fig. 2, 6 dargestellt wurde.The volume of the frustoconical nozzle chamber 27 is advantageously kept as small as possible. For this purpose, the nozzle mouth must be kept as small as possible. Whose cross-section is then most at low with inclined laser beam axis 21 when the laser beam axis 21 and the nozzle chamber axis 19 intersect in the region of the nozzle orifice 22, which has been illustrated in FIGS. 2, 6.

Eine Neigung der Düsenkammerachse 19 hat den Nachteil, daß der Strahldurchgangskegel 23, also die Innenwand der Düse 14, schief kegelstumpfförmig hergestellt werden muß. Um einen entsprechenden Herstellungsaufwand zu vermeiden, ist es vor teilhafter, die Düsenkammerachse 19 achsparallel zur Hülsen achse 20 anzuordnen. Das ist in den Fig. 2, 5 und 6 darge stellt. Bei dieser Ausbildung ergeben sich fertigungstechni sche Vorteile. Gleichwohl kann die Laserstrahlachse 21 ge neigt angeordnet werden, wie die Fig. 2, 6 zeigen.An inclination of the nozzle chamber axis 19 has the disadvantage that the beam passage cone 23 , that is to say the inner wall of the nozzle 14 , has to be made obliquely truncated cone. In order to avoid a corresponding manufacturing effort, it is more advantageous to arrange the nozzle chamber axis 19 axially parallel to the sleeve axis 20 . This is shown in FIGS . 2, 5 and 6 Darge. This training has manufacturing technology advantages. Nevertheless, the laser beam axis 21 can be arranged inclined ge, as FIGS. 2, 6 show.

In den Fig. 2 bis 5 ist eine schematische Elektrodenfüh rung 26 dargestellt, die mit der Düse 14 einstückig ist. Die Elektrode 13 ist als Draht ausgebildet und es genügt eine einfache Elektrodenführungsbohrung 24, um die Elektrode 13 in den gewünschten Bereich der Bearbeitungsstelle 15 zu bringen. Die Ausführung der Elektrodenführung 26 ist jedoch auch bei spielsweise gemäß Fig. 6, 7 möglich. Die Düse 14 ist mit einer Anschlußbohrung 25 für die Elektrodenführung 26 versehen. Die Elektrodenführung 26 ist als Rohr ausgebildet, in dessen un teres Ende ein Düsenstück 37 eingeschraubt ist, das starkem Verschleiß unterworfen und deshalb austauschbar ist. Die Elektrodenführung 26 wird mit einem Schweißbrenner zusammen gebaut oder an ein standardmäßiges Schlauchpaket angeschlos sen.In Figs. 2 to 5 is shown a schematic Elektrodenfüh tion 26, which is integral with the nozzle 14. The electrode 13 is designed as a wire and a simple electrode guide bore 24 is sufficient to bring the electrode 13 into the desired area of the processing point 15 . The execution of the electrode guide 26 is, however, also possible for example according to FIGS . 6, 7. The nozzle 14 is provided with a connection bore 25 for the electrode guide 26 . The electrode guide 26 is designed as a tube, in the un teres end of which a nozzle piece 37 is screwed, which is subjected to heavy wear and is therefore interchangeable. The electrode guide 26 is assembled with a welding torch or connected to a standard hose package.

Um die Düse 14 gegen die Düsenhülse 17 zu isolieren, ist ein Isolierring 38 vorhanden, der die Spaltweite des Ring spalts 16 zwischen der Düse 14 und der Düsenhülse 17 be stimmt. Außerdem ist ein Isolierring 39 zwischen einem Flansch 40 der Düse 14 und einem Auflageflansch 41 der Düsen hülse 17 vorhanden. Unterhalb des Auflageflansches 41 ist eine Kühlungsanordnung 32 für die Düsenhülse 17 mit Kühlkanal 42 und beidseitigen Ringdichtungen 43 vorgesehen. Zwischen den Ringen 38, 39 ist ein Stauraum 34 als Verteilerkammer für Arbeitsgas 29. Der Gaseinlaß und die Gasdurchlaßöffnung vom Stauraum 34 zum Ringspalt 16 sind in Fig. 6, 7 nicht darge stellt. Fig. 8 zeigt Bohrungen 55, von denen die rechte der vorerwähnte Gaseinlaß zum Stauraum 34 ist. Die linke Bohrung 55 zeigt eine Gaszuleitung zu den Bohrungen 45 der Fig. 5. Die Düse 14 wird ebenfalls wassergekühlt, was nicht dargestellt wurde.In order to isolate the nozzle 14 from the nozzle sleeve 17 , an insulating ring 38 is present, the gap width of the ring gap 16 between the nozzle 14 and the nozzle sleeve 17 be. In addition, an insulating ring 39 between a flange 40 of the nozzle 14 and a support flange 41 of the nozzle sleeve 17 is present. Below the support flange 41 , a cooling arrangement 32 for the nozzle sleeve 17 with a cooling channel 42 and ring seals 43 on both sides is provided. Between the rings 38 , 39 there is a storage space 34 as a distribution chamber for working gas 29 . The gas inlet and the gas passage opening from the storage space 34 to the annular gap 16 are not shown in Fig. 6, 7 Darge. Fig. 8 shows holes 55 , the right one of which is the aforementioned gas inlet to the storage space 34 . The left bore 55 shows a gas supply line to the bores 45 of FIG. 5. The nozzle 14 is also water-cooled, which has not been shown.

Die Düsenanordnung der Fig. 6, 7 ist dazu vorgesehen, in einen konventionellen Schweißbrenner eingeschraubt zu werden. Durch Verschiebung des Schweißbrenners kann die Düsenanord nung frei unter einer Bearbeitungsoptik 46 angeordnet werden. Es ist aber auch möglich, die Düsenanordnung konstruktiv mit einem die Bearbeitungsoptik aufweisenden Bearbeitungskopf zu sammenzubauen. Insbesondere dann ist es vorteilhaft, sie mit einer optikabschirmenden Querluftströmungsquelle zusammenzu bauen. Diese Strömungsquelle erzeugt einen sogenannten Cross jet, also einen Querluftstrom 47, der die Bearbeitungsoptik 46 wirkungsvoll gegen Schweißspritzer u. dgl. Verunreinigungen schützt. Ein Crossjet kann auch bei freier Anordnung von Dü senanordnung und Bearbeitungsoptik eingesetzt werden.The nozzle assembly of FIG. 6, 7 is intended to be screwed into a conventional welding torch. By moving the welding torch, the nozzle arrangement can be freely arranged under processing optics 46 . However, it is also possible to constructively assemble the nozzle arrangement with a processing head having the processing optics. It is then particularly advantageous to assemble them with an optically shielding cross air flow source. This flow source generates a so-called cross jet, that is, a cross-air flow 47 , which effectively protects the processing optics 46 against welding spatter and the like. Protects contaminants. A Crossjet can also be used with a free arrangement of nozzle arrangement and processing optics.

In Fig. 5 ist dargestellt, daß die Düse 14 Gaszuleitungs mittel hat, welche entsprechend den angegebenen Pfeilen Gas in die Düsenkammer 27 zu leiten erlaubt. Als Gaszuleitungs mittel sind Bohrungen 45 und Querbohrungen 49 dargestellt. Das Gas ist beispielsweise Arbeitsgas, wie es auch der Bear beitungsstelle 15 zugeleitet werden kann. Das in die Düsen kammer 27 eingeleitete Gas kann jedoch auch ein anderes Gas sein, als Arbeitsgas. Das in die Düsenkammer 27 eingeleitete Gas verhindert, daß verstärkt Arbeitsgas aus dem Düsenraum 35 abgesaugt wird. Beispielsweise unter Einwirkung der Querluft strömung 47.In Fig. 5 it is shown that the nozzle 14 has gas supply medium, which allows gas to flow into the nozzle chamber 27 according to the arrows indicated. Bores 45 and cross bores 49 are shown as the gas supply medium. The gas is, for example, working gas, as it can also be fed to the processing point 15 . However, the gas introduced into the nozzle chamber 27 can also be a different gas than the working gas. The gas introduced into the nozzle chamber 27 prevents working gas from being increasingly sucked out of the nozzle chamber 35 . For example, under the influence of the cross air flow 47 .

Fig. 8 zeigt in Richtung A der Fig. 6 Ansichten der Düsen hülse 17 oben und der Düse 14 unten. Es ist ersichtlich, daß die Düsenhülse 17 komplett rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Sie wird mit nicht dargestellen Befestigungsschrauben mit der Düse 14 zusammengebaut, welche deren Durchgriffslö cher 53 durchsetzen und in Gewindelöcher 54 der Düsenhülse 17 eingeschraubt werden. Fig. 8 shows in direction A of Fig. 6 views of the nozzle sleeve 17 above and the nozzle 14 below. It can be seen that the nozzle sleeve 17 is completely rotationally symmetrical. It is assembled with fastening screws, not shown, with the nozzle 14 , which pass through their through holes 53 and are screwed into threaded holes 54 in the nozzle sleeve 17 .

Die Düsenmündung 22 ist in Bezug auf die Flanschmitte 41′ des Befestigungsflanschs 41 um das Maß a versetzt. Das Maß a entspricht dem Abstand zwischen der Düsenkammerachse 19 und der Hülsenachse 20. Durch die Versetzung wird eine Mit telebene 52 aufgespannt, die der Darstellungsebene in Fig. 6 entspricht. In dieser Mittelebene 52 ist die Anschlußbohrung 25 angeordnet und beidseitig von ihr ist jeweils eine Bohrung 55 zur Gaszuleitung vorgesehen. Infolge der Querversetzung der Achsen 19, 20 um das Maß a entsteht auch beidseitig der Mittelebene 52 ein Bereich 56, der als Montageraum genutzt werden kann. Beispielsweise können zwei Elektroden unterge bracht werden, jeweils eine auf einer Seite der Mittelebene 52.The nozzle mouth 22 is offset with respect to the flange center 41 'of the mounting flange 41 by the dimension a. The dimension a corresponds to the distance between the nozzle chamber axis 19 and the sleeve axis 20 . By offset, a center plane 52 is spanned, which corresponds to the display level in Fig. 6. The connection bore 25 is arranged in this central plane 52 and a bore 55 for the gas supply line is provided on both sides thereof. As a result of the transverse displacement of the axes 19 , 20 by the dimension a, an area 56 also arises on both sides of the central plane 52 , which can be used as an assembly space. For example, two electrodes can be accommodated, one on each side of the central plane 52 .

Fig. 8 zeigt, daß die radiale Erstreckung der Düsenanord nung quer zur Mittelebene 52 infolge der rotationssymmetri schen Ausbildung vergleichsweise groß ist. Fig. 9 zeigt eine elliptische Ausgestaltung von Düse 14 und Düsenhülse 17, die diesen Nachteil nicht aufweisen. In Ergänzung zeigt Fig. 10, daß die rotationssymmetrische Ausbildung der Düsenhülse 17 bis auf den werkstücknahen Bereich belassen wird. Lediglich die Hülsenmündung 18 ist elliptisch und der Übergangsbereich 50 geht in den kreisförmigen Bereich 51 der Düsenhülse 17 über. Fig. 8 shows that the radial extent of the Düsenanord voltage transverse to the central plane 52 is comparatively large due to the rotationally symmetrical formation. Fig. 9 shows an elliptical configuration of the nozzle 14 and the nozzle sleeve 17 which do not have this disadvantage. In addition, FIG. 10 shows that the rotationally symmetrical design of the nozzle sleeve 17 is left up to the area close to the workpiece. Only the sleeve mouth 18 is elliptical and the transition area 50 merges into the circular area 51 of the nozzle sleeve 17 .

Claims

1. Nozzle arrangement for simultaneous welding with a laser beam ( 10 ) and with an arc ( 11 ), with a welding electrode ( 13 ) generating the arc ( 11 ) above a workpiece ( 12 ), with a nozzle ( 14 ) enveloping the laser beam ( 10 ) ), which has a nozzle chamber ( 27 ) and from a nozzle sleeve ( 17 ) is ben, which forms with the nozzle ( 14 ) a gas feed line annular gap ( 16 ) and within which the welding electrode ( 13 ) is arranged, thereby characterized records that the nozzle chamber ( 27 ) and the nozzle sleeve ( 17 ) are arranged with transversely offset axes ( 19 , 20 ), and that the welding electrode ( 13 ) and / or its electrical guide ( 26 ) at least partially in the by the axis offset area ( 56 ) is or are arranged.

2. Nozzle arrangement according to claim 1, characterized in that the nozzle chamber axis ( 19 ) is arranged in the central plane ( 52 ) through the electrode ( 13 ) on the side of the sleeve axis ( 20 ) remote from the electrode.

3. Nozzle arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle chamber axis ( 19 ) is arranged axially parallel to the sleeve axis ( 20 ).

4. Nozzle arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the laser beam axis ( 21 ) with the nozzle chamber axis ( 19 ) in the central plane ( 52 ) through the electrode ( 13 ) forms an acute angle (β).

5. Nozzle arrangement according to claim 4, characterized in that the laser beam axis ( 21 ) and the nozzle chamber axis ( 19 ) intersect in the region of the nozzle mouth ( 22 ).

6. Nozzle arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the nozzle ( 14 ) inside a beam passage cone ( 23 ) as the nozzle chamber ( 27 ) and the nozzle chamber axis ( 19 ) with the acute angle (β) angeord Neten laser beam axis ( 21 ) coincides.

7. Nozzle arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the laser beam axis ( 21 ) is positioned vertically and the nozzle chamber axis ( 19 ) is arranged inclined against the relative feed direction.

8. Nozzle arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrode ( 13 ) with its guide ( 26 ) is arranged in parallel on the outer circumference of the nozzle ( 14 ).

9. Nozzle arrangement according to claim 8, characterized in that the nozzle ( 14 ) has an electrode guide bore ( 24 ) or a connection bore ( 25 ) for an electrode guide ( 26 ).

10. Nozzle arrangement according to claim 9, characterized in that the nozzle ( 14 ) ends in the radiation direction in front of the sleeve mouth ( 18 ), and the electrode guide ( 26 ) ends below the nozzle mouth ( 22 ) and above the sleeve mouth ( 18 ).

11. Nozzle arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the nozzle ( 14 ) outside, including the cross-section necessary for the electrode ( 13 ), is formed as a circular or at least in the vicinity of the workpiece he elliptical truncated cone, the nozzle sleeve ( 17 ) forms the annular gap ( 16 ).

12. Nozzle arrangement according to one of claims 1 to 11, there characterized in that at least one further elec trode and / or a cold wire are available.

13. Nozzle arrangement according to one of claims 1 to 12, there characterized in that it has a processing op with an optic-shielding cross-air flow source is assembled.

14. Nozzle arrangement according to one of claims 1 to 13, characterized in that the nozzle ( 14 ) has gas feed means to the nozzle chamber ( 27 ) formed by the beam passage cone ( 23 ).