DE19630147A1 - Anschlußkopf zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Anschlußkopf gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laser­ strahls, der mit Hilfe einer im Anschlußkopfvorhandenen Fokussierungs­ optik fokussiert wird und danach aus diesem austritt.

Ein derartiger Anschlußkopf ist bereits aus dem Deutschen Gebrauchs­ muster G 94 16 111.9 bekannt.

Anschlußköpfe der genannten Art kommen z. B. in Laserschneidanlagen zum Einsatz. Das Laserschneiden ist im Vergleich zu konkurrierenden Trennverfahren (Stanzen, Sägen, usw.) außerordentlich flexibel. Der Wechsel auf neue Schnittkonturen, Werkstoffe oder Werkstückdicken kann dabei vergleichsweise schnell und automatisiert erfolgen. Zu diesem Zweck werden oftmals mehrere Maschinenparameter verändert, z. B. das Konturprogramm, die Laserleistung, die Vorschubgeschwindigkeit, Art und Druck des Prozeßgases, Abstand zwischen Anschlußkopf und Werk­ stück, Abstand zwischen Brennpunkt und Schneiddüse, Brennweite der Fokussierungsoptik, usw. Die Brennweite der Fokussierungsoptik kann bisher jedoch nicht automatisch gewechselt werden.

Die Fokussierungsoptik selbst unterliegt allerdings einem Verschleiß, da sie bei starker Beanspruchung Risse im Material zeigt oder einfach nur verschmutzt. Es sind daher in der Regel Routineinspektionen im ausge­ bauten Zustand der Fokussierungsoptik erforderlich, z. B. vor Beginn ei­ nes Bearbeitungsprozesses. Diese Routineinspektionen sind zeitraubend, da zum Ausbau der Fokussierungsoptik aus dem Anschlußkopf letzterer wenigstens zum Teil zerlegt werden muß.

Verschlechtert sich der Verschleißzustand der Fokussierungsoptik wäh­ rend des Betriebs der Laserschneidanlage, so ist dies nur am schlechter werdenden Schneidergebnis zu erkennen. Im schlimmsten Fall verläuft die Endphase des Verschleißes der Fokussierungsoptik explosionsartig. Dies ist in CO₂-Laseranlagen besonders unangenehm, da der Staub der dort verwendeten Linsen hochgiftig ist. Es ist dann eine gründlich Dekon­ tamination des Anschlußkopfs und des angrenzenden Strahlführungssy­ stems erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anschlußkopf der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine Fokussierungsoptik leichter durch eine andere ersetzbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Anschlußkopf nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß in ihm ein automatischer Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus ange­ ordnet ist.

Durch diesen Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus kann leicht auf unterschiedliche Fokussierungsoptiken benötigende Verfahrensschritte beim Bearbeiten eines Werkstücks-mittels einer Laserbearbeitungsanlage reagiert werden, indem automatisch die jeweils erforderliche Fokussie­ rungsoptik in den Strahlengang des Laserstrahls gebracht wird. Eine De­ montage oder ein Austausch des Anschlußkopfs ist somit in vielen Fällen nicht mehr erforderlich oder kann zumindest so lange verzögert werden, bis keine unbeschädigte Fokussierungsoptik mehr im Fokussierungsop­ tik-Wechselmechanismus zur Verfügung steht. Es ist somit ein Wechsel der Fokussierungsoptik ohne manuelle Eingriffe möglich, was insbeson­ dere die Durchführung eines mannlosen Schichtbetriebs über längere Zeit erlaubt.

Der Wechsel der Fokussierungsoptik selbst durch den Fokussierungsop­ tik-Wechselmechanismus kann dabei auf elektronisch gesteuertem Wege erfolgen. Hierzu läßt sich der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus z. B. in Abhängigkeit der Werkstückdicke, des zu bearbeitenden Werk­ stoffs, des Verschleißgrads der Fokussierungsoptik, usw., in geeigneter Weise ansteuern. Sofern der Verschleißgrad betroffen ist, könnte der Wechsel der Fokussierungsoptik nach vorgegebenen Zeitperioden erfolgen oder nach einer geeigneten Messung des Verschleißgrads der Fokussie­ rungsoptik. Bezüglich der Ansteuerung in Abhängigkeit der Werkstück­ dicke oder des Werkstoffs könnten Daten aus dem Programm zur Maschi­ nensteuerung herangezogen werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Fokussie­ rungsoptik-Wechselmechanismus wenigstens einen bewegbaren Träger mit mehreren Aufnahmen für Fokussierungsoptiken auf.

Durch einfache Bewegung des Trägers können somit nacheinander gleiche oder unterschiedliche Fokussierungsoptiken im Strahlengang positio­ niert werden, um den jeweiligen Anforderungen des Bearbeitungsprozes­ ses gerecht zu werden.

Dabei kann der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus auch mehrere in Strahllängsrichtung des Laserstrahls übereinanderliegende Träger für Fokussierungsoptiken aufweisen.

Somit könnten in jedem der genannten Träger jeweils Linsen mit unter­ schiedlicher Brennweite angeordnet werden. Dabei ist die Anordnung der Linsen in den Trägern dann so gewählt, daß bei Einbringen einer solchen Linse in den Laserstrahl deren Brennpunkt unabhängig von der Brennwei­ te immer in einem vorbestimmten Abstand unterhalb der Spitze der Düse zu liegen kommt.

Möglich ist aber auch, daß Kombinationen von Fokussierungsoptiken in den Strahlengang des Laserstrahls eingebracht werden.

Vorzugsweise können zum Einfahren der Linsen in den Strahlengang die Träger unabhängig voneinander bewegt werden. Dies ermöglicht eine fle­ xiblere Anpassung an gegebene Bearbeitungserfordernisse.

Die Träger können kreisförmig ausgebildet sein, z. B. kreisplattenförmig wobei sie in Umfangsrichtung mit den genannten Aufnahmen versehen und um eine parallel zur Strahllängsrichtung des im Bearbeitungskopf verlaufenden Laserstrahls verlaufende Achse drehbar sind. Es handelt sich dann hier um eine Art Revolversystem, das ein- oder mehrstöckig aus­ gebildet sein könnte.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können die Träger aber auch als linear verschiebbare Schlitten ausgebildet sein. In ihnen können sich jeweils mehrere der genannten Fokussierungsoptiken entlang einer Linie nebeneinanderliegend befinden, oder es kann bei Mehrstöckigkeit des Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus nur eine Fokussierungs­ optik pro Schlitten vorgesehen sein. Im zuerst genannten Fall würde man eine geringere Bauhöhe des Anschlußkopfs erhalten, der dann aber breiter ausfallen würde. Im zuletzt genannten Fall lägen umgekehrte Verhältnisse vor, wenn man die gleiche Anzahl von Fokussierungsoptiken zugrunde legt.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Fokussierungs­ optiken im Träger herausnehmbar angeordnet. Sie können daher leicht ausgetauscht werden. Vorzugsweise liegt dabei jede Fokussierungsoptik fest in einer Fassung, die in eine der genannten Ausnehmungen des Trä­ gers eingesetzt wird. Dabei kann die jeweilige Fokussierungsoptik aus ei­ ner oder mehreren Linsen bestehen.

Nach einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein den Fo­ kussierungsoptik-Wechselmechanismus aufnehmender Raum gegenüber einem mit der Spitze einer Düse in Verbindung stehenden und vom Laser­ strahl durchsetzten Raum durch eine transparente Scheibe abgedichtet, die vorzugsweise planparallel ist.

Dies hat den Vorteil, daß der in dem mit der Spitze der Düse in Verbindung stehenden Raum üblicherweise herrschende hohe Arbeitsgasdruck (z. B. Schneidgasdruck) den Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus nicht beaufschlagt so daß dieser nicht gegen einen vorhandenen Überdruck ab­ dichten und arbeiten muß. Der Wechsel einer Fokussierungsoptik durch den Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus kann daher durch einen relativ schwach ausgelegten Antrieb erfolgen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann in den den Fokussierungs­ optik-Wechselmechanismus aufnehmenden Raum ein Kühlgas eingeleitet werden, um eine Kühlung derjenigen Fokussierungsoptiken zu ermögli­ chen, die sich im Strahlengang des Laserstrahls befinden. Auch eine Fluid­ kühlung der Träger ist möglich.

Nach einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Fokussie­ rungsoptik-Wechselmechanismus oder Teile davon in Längsrichtung des Laserstrahls verschiebbar gelagert.

Ist z. B. nur ein mit Fokussierungsoptiken unterschiedlicher Brennweite bestückter Träger vorhanden, so kann bei einem Wechsel der Brennweite der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus so weit in Längsrichtung des Laserstrahls bewegt werden, daß nunmehr wieder die Brennweite im gewünschten Abstand unterhalb der Spitze der Düse zu liegen kommt. Der Justierhub des Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus ist somit für diesen Zweck groß genug.

Der Justierhub erlaubt weiterhin, die Lage des Fokus relativ zum Werk­ stück automatisiert an die jeweilige Bearbeitungsaufgabe anzupassen. Änderungen der Fokuslagen sind z. B. bei der Bearbeitung wechselnder Materialstärken und beim Übergang vom Einstech- auf den Schneidvor­ gang vorteilhaft.

Darüber hinaus kann zusätzlich aber auch der Fokussierungsoptik- Wechselmechanismus, z. B. motorisch, senkrecht zur Längsrichtung des Laserstrahlsjustierbar sein, z. B. In zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen. Damit ist eine Feinjustierung in einer senkrecht zur Längs­ richtung des Laserstrahls verlaufenden Ebene möglich. Dadurch läßt sich die optische Achse der Fokussierungsoptik so justieren, daß der Laser­ strahl möglichst ungestört austreten kann, z. B. durch eine Düse hin­ durch.

Die zu jeder Fokussierungsoptik gefundene optimale Stellung des Wech­ selmechanismus kann gespeichert und beim Wechsel einer Fo­ kussierungsoptik abgerufen werden. Dies ist eine weitere Voraussetzung für einen automatisierten mannlosen Betrieb der Anlage.

Alternativ oder zusätzlich kann darüber hinaus jede Fokussierungsoptik innerhalb des Trägers in einer Fassung ruhen, die dann von außenjustier­ bar ist, wenn sich die Fokussierungsoptik im Strahlengang befindet. Diese Justierung wird für alle im Wechselmechanismus befindlichen Linsen vor Beginn der Laserbearbeitung ausgeführt. Sie zielt wiederum darauf ab, daß der Laserstrahl möglichst ungestört aus der Düse austritt. Da der Wechselmechanismus dann nur sauber justierte Fokussieroptiken ent­ hält, ist eine zusätzliche Justierung des Wechselmechanismus in dieser Weiterbildung der Erfindung nicht erforderlich.

Sowohl die Verstellung des Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus entlang der Längsrichtung des Laserstrahls oder in einer dazu senkrech­ ten Richtung als auch die Justierung der Fassung selbst innerhalb des Träges lassen sich manuell durchführen, und zwar von außerhalb des An­ schlußkopfs. Möglich ist aber auch deren automatische bzw. sensorge­ steuerte Verstellung bzw. Justierung.

Vorteilhafterwelse ist der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus als kompakte Baueinheit ausgebildet, die sich in den Anschlußkopf z. B. als Kassette einsetzen und aus diesem herausnehmen läßt. Dies erleichtert die Wartung und Montage des Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus ganz erheblich und verkürzt die Ausfallzeiten des Anschlußkopfs.

Insbesondere können die Ausfallzeiten der Bearbeitungsmaschine bei Wartungsarbeiten oder bei Umstellung auf andere Bearbeitungsaufgaben reduziert werden, wenn weitere Wechselmechanismus-Kassetten mit vor­ justierten Fokussierungsoptiken zur Verfügung stehen.

Dabei können auch nur solche Teile des Fokussierungsoptik-Wechselme­ chanismus aus dem Anschlußkopf herausnehmbar sein, die sich nicht im Strahlengang des Laserstrahls befinden. Bei Herausnahme dieser Teile des Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus verbleibt somit die im Strahlengang vorhandene Fokussierungsoptik mit Halter innerhalb des Anschlußkopfs, so daß sein Betrieb nicht unterbrochen zu werden braucht.

Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind im Träger Mikro­ schalter vorhanden, die durch eingesetzte Fokussierungsoptiken bzw. de­ ren Fassungen betätigbar sind.

Ein Steuerprogramm zur Steuerung des Fokussierungsoptik-Wechselme­ chanismus erkennt die Betätigung eines derartigen Mikroschalters und sorgt dafür, daß der Laserstrahl nur dann eingeschaltet wird, wenn der Fo­ kussierungsoptik-Wechselmechanismus tatsächlich eine Fokussierungs­ optik in den Strahlengang des Laserstrahls transportiert hat.

Nach einer noch anderen Weiterbildung der Erfindung weist der An­ schlußkopf eine Einrichtung zur Inspektion des Verschleiß- und/oder Verschmutzungsgrads der im Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus vorhandenen Fokussierungsoptiken auf.

Bei dieser Einrichtung kann es sich um einfache Öffnungen handeln, die einen Zugang zu den Fokussierungsoptiken im Fokussierungsoptik-Wechsel­ mechanismus zulassen, um diese z. B. auf optischem Wege inspi­ zieren zu können. Möglich ist aber auch eine Integrierte Sensorik zur auto­ matischen Kontrolle des Verschleiß-/Verschmutzungsgrads der Fokus­ sierungsoptiken. Sie kann z. B. automatisch den Verschleiß-/Verschmut­ zungsgrad der Fokussierungsoptiken durch ein Strahlungsbündel mes­ sen, das an den Fokussierungsoptiken reflektiert wird oder diese durch­ setzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Anschlußkopf nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit kreisplattenförmigen Trägern für mehrere Fokussierungs­ optiken; und

Fig. 2 einen Anschlußkopf nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit linearverschiebbaren und jeweils mehrere Fokussierungs­ optiken aufweisenden Schlitten.

Die Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anschlußkopfs mit revolverartigem Fokussierungsoptik-Wechselmecha­ nismus.

Der Anschlußkopf trägt das Bezugszeichen 1 und ist im wesentlichen ka­ stenförmig ausgebildet mit einer strahleingangsseitigen Stirnseite 2 und einer strahlausgangsseitigen Stirnseite 3. Die strahleingangsseitige Stirnseite 2 weist eine Öffnung 4 auf, durch die hindurch ein Laserstrahl 5 ins Innere des Anschlußkopfs 1 eintritt. Durch eine Öffnung 6 in der strahlausgangsseitigen Stirnseite 3 des Anschlußkopfs 1 tritt der Laser­ strahl 5 wieder aus dem Anschlußkopf 1 heraus.

Unterhalb der Öffnung 6 ist ein Stutzen 7 angeordnet, der mit der strahl­ ausgangsseitigen Stirnseite 3 fest verbunden ist. An diesen Stutzen 7 schließt sich eine Düse 8 an, durch deren spitzenseitige Öffnung 9 der La­ serstrahl 5 in fokussierter Form austritt. Die Düse 8 kann an ihrer Spitze eine nicht dargestellte Sensorelektrode tragen oder selbst als eine solche ausgebildet sein, sofern sie gegenüber dem Stutzen 7 elektrisch isoliert ist, um auf kapazitivem Wege einen Abstand zwischen dem Anschlußkopf 1 und einem zu bearbeitenden Werkstück messen zu können. Dies soll an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden.

In den Stutzen 7 ist seitlich ein Einschub 10 einführbar, der mit einer Durchgangsöffnung 11 versehen ist, die durch eine für die Laserstrahlung transparente, planparallele Platte 12 verschlossen ist. Durch diese trans­ parente Platte 12 wird der strahlausgangsseitig von ihr liegende Raum von Stutzen 7 und Düse 8, der das Bezugszeichen 13 trägt, von demjenigen Raum 14 abgegrenzt, der sich im Innern des Anschlußkopfs 1 befindet und den Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus aufnimmt, der das Be­ zugszeichen 15 trägt. Ein in den Raum 13 durch nicht dargestellte Öffnun­ gen unter hohem Überdruck eingeleitet es Arbeitsgas, das aus der Öffnung 9 der Düse 8 während des Laserbearbeitungsprozesses austritt, kann so­ mit nicht in den Raum 14 gelangen und den Fokussierungsoptik-Wechsel­ mechanismus 15 mit Druck beaufschlagen. Dazu sind die Bereiche zwi­ schen den Elementen 7, 10 und 12 gasdicht ausgebildet. Nichtsdestoweni­ ger kann der Einschub 10 aus dem Stutzen 7 in Pfeilrichtung herausgezo­ gen werden, um ihn ggf. durch einen neuen zu ersetzen, falls die transpa­ rente Platte 12 verschmutzt oder in anderer Weise beschädigt worden ist.

Der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus 15 ist passend in den An­ schlußkopf 1 eingesetzt, und zwar über eine wandseitige Öffnung im An­ schlußkopf 1, die durch eine abnehmbare Platte 16 verschlossen werden kann. Mittel zum Befestigen der Platte 16 am Anschlußkopf 1 sowie für ihn vorgesehene Führungen sind nicht im einzelnen gezeigt.

Der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus 15 selbst ist ebenfalls ka­ stenartig ausgebildet mit einer strahleingangsseitigen Stirnseite 17, einer strahlausgangsseitigen Stirnseite 18 sowie mit Seitenwänden, von denen die Seitenwände 19 und 20 gezeigt sind. Dabei befinden sich in der strahl­ eingangsseitigen Stirnseite und in der strahlausgangsseitigen Stirnseite 18 Öffnungen 21 und 22 für den Laserstrahl 5, die mit den Öffnungen 4 und 6 fluchten.

Zwischen den beiden Stirnseiten 17 und 18 Ist eine Drehachse 23 gelagert, die senkrecht zu den Stirnseiten 17 und 18 steht und parallel zur Zentral­ achse der Durchgangsöffnungen 4 und 6 bzw. 21 und 22 liegt. Die Drehachse 23 kommt somit parallel zur Strahllängsrichtung des Laser­ strahls 5 zu liegen. Dabei ist die Drehachse selbst In Lagern 24 und 25 drehbar gelagert, die an den Innenseiten der stirnseitigen Wände 17 und 18 fest montiert sind. Die Drehachse 23 kann über nicht dargestellte An­ triebsmittel in Drehung versetzt werden. Durch elektronische Steuerein­ richtungen läßt sie sich über vorbestimmte Drehwinkel in Pfeilrichtung drehen.

Auf der Drehachse 23 sind im Abstand voneinander zwei Linsenträger 26 und 27 angeordnet, die fest mit der Drehachse 23 verbunden sind und bei deren Drehung mitgenommen werden. Die Träger 26 und 27 liegen parallel Im Abstand zueinander jeweils in Ebenen senkrecht zur Längsrichtung der Drehachse 23. Dabei verbleibt noch ein Abstand zwischen ihnen und den jeweiligen Lagern 24 und 25, so daß sie zusammen mit der Drehachse 23 auch noch in deren Längsrichtung verschiebbar sind, wie noch erläutert wird.

In jedem der kreisplattenartig ausgebildeten Träger 26 und 27 sind mehre­ re in Umfangsrichtung nebeneinanderliegend angeordnete Durchgangs­ öffnungen 28 vorhanden. Dabei können einige der Durchgangsöffnungen 28 mit Fokussierungsoptiken 29 bestückt sein, die hier in Form einer Ein­ zellinse ausgebildet sind. Die Bestückung der Durchgangsöffnungen 28 mit Linsen 29 erfolgt so, daß dann, wenn durch Drehung der Achse 23 ei­ ner der Träger 26, 27 eine Fokussierungsoptik 29 in den Strahlengang des Laserstrahls 5 transportiert, der andere Träger dort eine Durchgangsöff­ nung 28 ohne Fokussierungsoptik aufweist. Im vorliegenden Fall sind dar­ über hinaus im oberen Träger 26 Linsen mit größerer Brennweite angeord­ net als im unteren Träger 27. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, daß der Brennpunkt der jeweiligen Linse immer in einem vorbestimmten Abstand kurz unterhalb der Düse 8 zu liegen kommt. Etwaige Schwankun­ gen des Brennpunkts relativ zur Düsenspitze können dadurch ausgegli­ chen werden, daß die Drehachse 23 zusammen mit den Trägern 26 und 27 in ihrer Längsrichtung durch nicht dargestellte Antriebsmittel verschoben wird. Hierzu ist zwischen den Stirnseiten der Drehachse 23 und den In­ nenflächen der Stirnseiten 17, 18 bzw. den Lagern 24, 25 noch genügend Spiel vorhanden.

Darüber hinaus läßt sich der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus 15 in einer senkrecht zur Drehachse 23 liegenden Ebene auch noch in senkrecht zueinander liegenden Richtungen verschieben, wie durch die Pfeile X und Y angedeutet ist. Die hierzu erforderlichen Stellmittel sind nicht gezeichnet. Dadurch kann eine Zentrierung der jeweiligen optischen Achsen der Linsen 29 auf die Zentrumslinie bzw. Symmetrieachse 5a der Düse 8 und damit auf die Symmetrieachse der Öffnung 9 erfolgen.

In den strahleingangs- bzw. strahlausgangsseitigen Stirnseiten 2, 3 bzw. 17, 18 von Anschlußkopf 1 und Fokussierungsoptik-Wechselmechanis­ mus 15 befinden sich darüber hinaus weitere Durchgangsöffnungen 30, 31 bzw. 32, 33, die miteinander fluchten und deren Zentralachsen parallel zur Drehachse 23 liegen. Dabei sind die Durchgangsöffnungen 30 und 31 durch Deckel 34 und 35 des Anschlußkopfs 1 verschlossen.

Durch die Öffnungen 30, 32 bzw. 31, 33 hindurch kann eine Inspektion der nicht im Laserstrahl 5 befindlichen Linsen auf optischem Wege erfolgen, um deren Verschleiß- bzw. Verschmutzungszustand zu überprüfen. Dies kann entweder durch Inaugenscheinnahme geschehen oder mittels eines dafür geeigneten optischen Abtaststrahls. Zum Zwecke der Prüfung der Linsen werden dazu die Deckel 34 und 35 abgenommen.

In Abweichung von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann es sich bei der Achse 23 auch um eine solche handeln, die nicht ge­ dreht wird. Demgegenüber lassen sich die Träger 26 und 27 durch geeigne­ te Antriebsmechanismen in Drehung versetzen, wobei die Drehung der Träger 26 und 27 auch unabhängig voneinander erfolgen kann. Jedoch soll nach wie vor eine gemeinsame Verschiebung von Achse 23 und Trägern 26, 27 in Längsrichtung der Achse 23 möglich sein, um für eine geeignete Positionierung des Brennflecks der jeweiligen Linsen zu sorgen, wenn sich In den jeweiligen Trägern 26, 27 Linsen mit unterschiedlicher Brennweite befinden, wie bereits erläutert.

In den Raum 14 läßt sich nicht zuletzt noch ein Kühlgas hineinleiten, um sämtliche Linsen des Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus 15 zu kühlen, insbesondere diejenigen, die sich im Strahlengang des Laser­ strahls 5 befinden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anschluß­ kopfs ist in der Fig. 2 dargestellt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals be­ schrieben.

Innerhalb des Anschlußkopfs 1 befindet sich ein Magazinblock 36, der gleitend geführt senkrecht zu den stirnseitigen Wänden 2 und 3 in Pfeil­ richtung 37 verschiebbar ist. Er ist also in Längsrichtung des Laserstrahls 5 verschiebbar.

Dabei weist der Magazinblock 36 eine Durchgangsöffnung 38 auf, die koa­ xial zur Zentrumslinie 5a des Laserstrahls 5 zu liegen kommt bzw. koaxial zu den Durchgangsöffnungen 4 und 6 des Anschlußkopfs 5.

In jeweils senkrecht zur Längsrichtung der Durchgangsöffnung 38 liegen­ den Ebenen sind im Magazinblock 36 gradlinige Kanäle 39 und 40 ausge­ bildet, die in Längsrichtung der Durchgangsöffnung 38 im Abstand von­ einander und parallel zueinander liegen. Dabei kreuzen die Kanäle 39 und 40 jeweils die Durchgangsöffnung 38. Die Kanäle selbst können in ihrer Längsrichtung gesehen einen rechteckförmigen, gleichmäßigen Quer­ schnitt aufweisen.

Innerhalb der Kanäle 39, 40 sind Schlitten 41, 42 in Längsrichtung der Ka­ näle 39, 40 gleitend verschiebbar gelagert. Jeder dieser Schlitten 41, 42 weist zwei Durchgangsöffnungen 43, 44 bzw. 45, 46 auf, die mit ihrer Längsrichtung parallel zur Durchgangsöffnung 38 liegen. In diesen Durchgangsöffnungen 43, 44, 45, 46 sind Fokussierungsoptiken 47 bzw. 48 angeordnet, die durch geeignete Verschiebung der Schlitten 41 bzw. 42 in den Strahlengang des Laserstrahls 5 hineingeschoben werden, um den Laserstrahl 5 zu fokussieren. Dabei liegen im Schlitten 41 Linsen 47 mit größerer Brennweite als im Schlitten 42. Jeweils eine der Linsen befindet sich im Betrieb des Anschlußkopfs 1 im Strahlengang des Laserstrahls 5. Die Kanäle 39, 40 laufen dabei so weit zu beiden Seiten der Durchgangsöff­ nung 38, daß bei Verschiebung der jeweiligen Schlitten 41, 42 in nur einer Richtung sämtliche der genannten Linsen nacheinander in den Strahlen­ gang des Laserstrahls 5 gebracht werden können. Selbstverständlich kön­ nen die jeweiligen Schlitten 41 und 42 mit mehr als zwei Fokussierungsop­ tiken ausgestattet sein, die dann in Längsrichtung eines jeweiligen Kanals im Abstand hintereinander zu liegen kommen.

Claims (20)

1. Anschlußkopf (1) zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines La­ serstrahls (5), der mit Hilfe einer im Anschlußkopf (1) vorhandenen Fokus­ sierungsoptik (29; 47, 48) fokussiert wird und aus dem Anschlußkopf (1) austritt, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußkopf (1) ein automa­ tischer Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) angeordnet ist.

2. Anschlußkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) wenigstens einen beweg­ baren Träger (26, 27; 41, 42) mit mehreren Aufnahmen (28; 43-46) für Fo­ kussierungsoptiken (29; 47, 48) aufweist.

3. Anschlußkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) mehrere in Strahllängsrichtung des Laserstrahls (5) übereinanderliegende Träger (26, 27; 41, 42) für Fokussierungsoptiken aufweist.

4. Anschlußkopf nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Träger nur eine Aufnahme für eine Fokussierungsoptik aufweist.

5. Anschlußkopf nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (26, 27; 41, 42) unabhängig voneinander bewegbar sind.

6. Anschlußkopf nach Anspruch 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (26, 27) kreisförmig ausgebildet, in Umfangsrichtung mit den Aufnahmen (28) versehen und um eine parallel zur Strahllängsrich­ tung des Laserstrahls (5) verlaufende Achse (23) drehbar sind.

7. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Träger (41, 42) als linearverschiebbare Schlitten ausge­ bildet sind.

8. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fokussierungsoptiken im Träger herausnehmbar ange­ ordnet sind.

9. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein den Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) aufnehmender Raum (14) gegenüber einem mit der Spitze einer Düse (8) in Verbindung stehenden und vom Laserstrahl (5) durchsetzten Raum (13) durch eine planparallele, transparente Scheibe (12) abgedichtet ist.

10. Anschlußkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den den Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) aufnehmenden Raum (14) ein Kühlgas einleitbar ist.

11. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Träger (26, 27; 41, 42) durch Wasser oder eine andere Kühlflüssigkeit kühlbar sind.

12. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Fokussierungsoptik aus einer oder mehreren Linsen besteht.

13. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) oder Teile (23, 26, 27) davon in Längsrichtung des Laserstrahls (5) verschiebbar gelagert sind.

14. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) oder Teile davon senkrecht zur Längsrichtung des Laserstrahls (5) justierbar sind.

15. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Fokussierungsoptik innerhalb des Trägers in einer Fassung ruht, die bei einer im Laserstrahlengang befindlichen Fokussie­ rungsoptik von außen justierbar ist.

16. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fokussierungsoptik-Wechselmechanismus (15) in den Anschlußkopf (1) als Baueinheit einsetzbar oder aus diesem herausnehm­ bar ist.

17. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus ihm Teile des Fokussierungsoptik-Wechselmechanis­ mus (15), die sich nicht im Strahlengang des Laserstrahls (5) befinden, herausnehmbar sind.

18. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Träger (26, 27 bzw. 41, 42) Mikroschalter vorhanden sind, die durch eingesetzte Fokussierungsoptiken oder deren Fassungen betätigbar sind.

19. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er eine Einrichtung zur Inspektion des Verschleiß­ und/oder des Verschmutzungsgrads der im Fokussierungsoptik-Wech­ selmechanismus (15) vorhandenen Fokussierungsoptiken (29; 47, 48) aufweist.

20. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine zu jeder Fokussierungsoptik durch Justierung eingestellte optimale Stellung des Fokussierungsoptik-Wechselmecha­ nismus elektronisch gespeichert und beim Wechsel einer Fokussierungs­ optik abrufbar ist.