DE202005016574U1 - Blowing device for a laser welding device comprises nozzles aligned to converge in a slanted manner to the axis of a laser beam and ejecting gas streams along a tangent ring - Google Patents

Blowing device for a laser welding device comprises nozzles aligned to converge in a slanted manner to the axis of a laser beam and ejecting gas streams along a tangent ring

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DE202005016574U1
DE202005016574U1 DE200520016574 DE202005016574U DE202005016574U1 DE 202005016574 U1 DE202005016574 U1 DE 202005016574U1 DE 200520016574 DE200520016574 DE 200520016574 DE 202005016574 U DE202005016574 U DE 202005016574U DE 202005016574 U1 DE202005016574 U1 DE 202005016574U1
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Abstract

Blowing device comprises nozzles aligned to converge in a slanted manner to the axis of a laser beam (10) and ejecting gas streams (16) along a tangent ring (18). The ring is arranged at an axial distance from a beam outlet site of a laser tool (7). This distance is smaller than the working distance. An independent claim is also included for a laser arrangement (6) having a laser tool with the above blowing device.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Blasvorrichtung für ein Laserwerkzeug mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs. The invention relates to a blower for a laser tool having the features in the preamble of the main claim.
  • Aus der From the DE 42 40 189 A1 DE 42 40 189 A1 ist eine Blasvorrichtung für Laserschweißwerkzeuge mit einem kleinen Arbeitsabstand bekannt. discloses a blowing device for laser welding tools with a small working distance. Die Blasvorrichtung besitzt eine zentrale, den vom Laserwerkzeug emittierten Laserstrahl umgebende Düse für ein Arbeitsgas und mehrere rund um den Laserstrahl angeordnete schräge Düsen für ein Hilfsgas. The blowing device has a central, the laser beam emitted from the laser tool surrounding nozzle for a working gas and a plurality of spaced around the laser beam inclined nozzle for an auxiliary gas. Die Hilfsgasstrahlen werden direkt auf das Werkstück gerichtet. The auxiliary gas jets are pointed directly at the workpiece. Das Hilfsgas hat eine höhere Austrittsgeschwindigkeit als das Arbeitsgas, wodurch an der Schweißstelle ein Unterdruck erzeugt werden soll, der ein Ausblasen des Schweißbades unterstützt. The assist gas has a higher exit velocity than the working gas, whereby a negative pressure is to be generated at the welding point, which supports a blowout of the weld pool. Zugleich soll aus dem Schweißbad oder der Dampfkapillare ausgasendes Material sofort seitlich weggeblasen werden. At the same time off-gassing of the weld or of the vapor capillary material should be blown off immediately laterally. Eine solche Blasvorrichtung ist nur für Laserwerkzeuge mit sehr kurzen Arbeitsabständen geeignet. Such blowing device is only suitable for laser tools with very short working distances.
  • Die The DE 43 36 010 C2 DE 43 36 010 C2 befasst sich mit Laserschneidwerkzeugen und einer hieran adaptierten Blasvorrichtung. deals with laser cutting tools and a thereto adapted blowing. In der Blasvorrichtung wird in einem zentralen Schneidgasstrom aus Sauerstoffgas eine Treibströmung rund um den Laser-Schneidstrahl erzeugt. In the blow device a blowing flow is generated around the laser cutting beam in a central cutting gas stream of oxygen gas. Dies geschieht durch Leitschaufeln, spiralförmigen Nutenkanäle oder durch spiralförmige Kanäle oder Bohrungen im Düsenmantel. This is done by blades, helical raceway grooves or spiral channels or holes in the nozzle casing. Die Drallströmung wird im Inneren der Gasleitdüse gebildet und dient dazu, das Schneidgas zur Werkstückoberfläche zu bringen, um dort Oxidationsprozesse im Schneidbereich zu veranlassen. The swirl flow is formed inside the Gasleitdüse and serves to bring the cutting gas to the workpiece surface, to cause there oxidation processes in the cutting region. Dies setzt einen kleinen Arbeitsabstand des Laserschneidkopfes zum Werkstück voraus. This requires a small working distance of the laser cutting head to the workpiece.
  • In der In the DE 20 2004 017 854 U1 DE 20 2004 017 854 U1 ist eine Laserschweißvorrichtung für Hochleistungslaser mit hoher Strahlqualität und Fokussieroptiken mit langer Brennweite angesprochen, die mit einer Blasvorrichtung ausgerichtet ist. is addressed with a long focal length, a laser welding apparatus for high power laser with high beam quality and focusing optics, which is aligned with a blowing device. Über Düsen wird eine Luftströmung schräg zum Laserstrahl gerichtet, wobei die Gasströmungen einen geringen Volumenstrom und einen niedrigen Druck aufweisen und sich im Laserstrahl schneiden sollen. Through nozzles, an air flow is directed obliquely to the laser beam, wherein the gas flows have a low volume flow and a low pressure and will intersect at the laser beam. Hierdurch wird ein Schutz der Ober- und Unterraupe der Schweißnaht während des Abkühlens der Schmelze gegenüber Reaktionen mit der Umgebungsluft angestrebt. This provides a protection of the upper and lower bead of the weld bead during the cooling of the melt toward reactions with the ambient air is desired.
  • Die The EP 0 712 345 B1 EP 0712345 B1 zeigt eine andere Blasvorrichtung mit mehreren in einem Kreis und um den emittierten Laserstrahl angeordneten lochförmigen Düsen für den Auslass eines Schutzgases. shows another blowing device with several arranged in a circle and around the emitted laser beam hole-shaped nozzle for discharge of a protective gas. Die Gasstrahlen treten parallel zum Laserstrahl aus den Düsenöffnungen und umgeben den Laserstrahl konzentrisch. The gas jets occur parallel to the laser beam from the nozzle openings and surround the laser beam concentric. Außerdem weist diese Blasvorrichtung noch einen querliegenden Strömungskanal auf, durch den ein laminarer Schutzgasstrom quer zum Laserstrahl gerichtet ist. In addition, still, this blow device to a transverse flow passage through which a laminar flow of protective gas is directed transversely to the laser beam. Diese Blasvorrichtung ist in erster Linie für die Schaffung einer Schutzgasatmosphäre konzipiert und ist für Laserwerkzeuge mit einem Arbeits- bzw. Fokusabständen vorgesehen. This blower device is primarily designed for the creation of a protective gas atmosphere and is intended for laser tools with a working or focus distances. Die Schutzgasatmosphäre soll am Werkstück und um die Schweißstelle geschaffen werden. The protective gas atmosphere is to be created on the workpiece and around the weld. Eine solche Blasvorrichtung ist für Laserwerkzeuge mit größeren Arbeitsabständen, sog. Remote-Laserwerkzeuge, ungeeignet. Such blowing device for laser tools with larger working distances, so-called. Remote Laser tools, unsuitable.
  • Die WO 01/45893 A1 zeigt eine andere Blasvorrichtung, die für alle Arten von Laserwerkzeugen geeignet ist und die einen Gasstrom aus einer Schlitzdüse quer zum Laserstrahl richtet. WO 01/45893 A1 shows another blowing device which is suitable for all types of laser tools, and which directs a gas flow from a slot transverse to the laser beam. Dieser ggf. mehrschichtige Gasstrom soll hochspringende Schweißspritzer von der Laseroptik fernhalten und auch Schmauch und Dampf wegblasen. This possibly multi-layer gas flow to keep high jumping spatter from the laser optics and also blow Schmauch and steam. In der Praxis bringt diese Blasvorrichtung noch nicht den optimalen Schutz gegen Schweißspritzer, insbesondere wenn diese mit hoher kinetischer Energie aufsteigen. In practice, this blower does not bring optimum protection against spatter, especially if they ascend with high kinetic energy. Dieses Problem ist speziell bei Remote-Laserwerkzeugen mit Arbeitsabständen von ca. 500 mm oder mehr gegeben. This problem has been especially in remote laser tools with working distances of 500 mm or more. Die vorbekannte Blasvorrichtung braucht außerdem einen gewissen Bauraum unterhalb des Laserwerkzeugs. The known blowing device also needs some space below the laser tool. Zudem kann die Gefahr bestehen, dass vom Gebläse Schweißspritzer, Dampf oder dergl. aus der Umgebung angesaugt und mit dem Gasstrom ausgeblasen werden, was zu Verschmutzungen des nahe gelegenen Schutzglases führen kann. Moreover, the danger that can be sucked by the fan spatter, steam or the like. From the environment and blown out with the gas stream consist, which can lead to contamination of the protective glass nearby.
  • Die The DE 101 60 785 C1 DE 101 60 785 C1 zeigt eine Begasungsdüseneinheit für ein Laserschweißwerkzeug mit einem um die Laserachse drehenden Düsenrotor, der eine einzelne Auslassdüse aufweist. shows a Begasungsdüseneinheit for a laser welding tool having a rotating axis around the laser nozzle rotor having a single outlet nozzle. Durch deren Rotation soll ein zyklonförmiger Prozessgasmantelstrom mit einem zentralen und im wesentlichen strömungsfreien Auge erzeugt werden. By their rotation, a cyclone-shaped process gas sheath flow to be generated with a central flow-free and substantially eye. Diese Blastechnik dient der Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre an der Schweißstelle und ist nur für Laserschweißwerkzeuge mit kurzer Brennweite geeignet. This blow molding is used for producing a protective gas atmosphere at the welding point and is only suitable for laser welding tools with a short focal length. Außerdem kann die Blasvorrichtung die Verschmutzung und Beeinträchtigung der Laseroptik durch hochspringende Schweißspritzer nicht verhindern, insbesondere wenn diese im strömungsfreien Auge aufsteigen. In addition, the blower can not prevent the pollution and deterioration of the laser optics by high jumping spatter, especially if they ascend in the flow-free eye. Die zyklonartige Mantelströmung saugt sogar solche Schweißspritzer an, was besonders nachteilig ist. The cyclonic sheath flow even drawn to such spatter, which is particularly disadvantageous.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Blastechnik für Remote-Laserwerkzeuge aufzuzeigen. The object of the present invention to provide an improved blow molding for remote laser tools.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. The invention solves this object with the features in the main claim.
  • Die beanspruchte Blasvorrichtung sorgt für einen besseren und sicheren Schutz der Laseroptik, des Schutzglases und anderer Teile des Laserwerkzeugs gegen hochspringende Schweißspritzer, Schmauch oder andere Umgebungseinflüsse aus dem Laserbearbeitungsprozess. The claimed blower provides a better and more secure protection of the laser optics, the protective glass and other parts of the laser tool against high jumping spatter, Schmauch or other environmental influences from the laser machining process. Hochspringende Schweißspritzer werden zuverlässig seitlich abgelenkt, auch wenn sie nahe der Laserstrahlachse und in deren Richtung aufsteigen. High Jumping spatter are deflected laterally reliably, even if they rise near the laser beam axis and in its direction. Zudem wird das Laserwerkzeug und insbesondere dessen Laseroptik unter Schutzglas von der Blasvorrichtung wirksam gekühlt. Furthermore, the laser tool, and in particular laser optics a protective glass from the blow device is effectively cooled.
  • Die konvergent schräge Ausrichtung der rund um den Laserstrahl angeordneten Gasstrahlen, insbesondere Luftstrahlen, und insbesondere deren windschiefe Ausrichtung zur Laserstrahlachse haben den Vorteil, dass im Zentrum des von den Gasstrahlen gebildeten Hüllmantels günstige Druckverhältnisse herrschen, wobei vorzugsweise ein Unterdruck vermieden wird. The convergent oblique orientation of the arranged around the laser gas jets, in particular air jets, and in particular its skewed orientation relative to the laser beam axis have the advantage that the center of the Hüllmantels formed by the gas jets are favorable pressure conditions, preferably a negative pressure is avoided. Die schräg gerichteten Gasstrahlen treffen sich mit Abstand vor der Strahlaustrittsstelle des Laserwerkzeugs, wobei sie sich vorzugsweise nicht in der Laserstrahlachse schneiden, sondern mit ihrer Wirkachse seitlich an der Laserstrahlachse vorbeizielen. The obliquely directed gas jets meet at a distance from the beam exit point of the laser tool, whereby they do not intersect each other preferably in the laser beam axis, but by targeting with its effective axis on the side of the laser beam axis. Hierdurch schneiden sich lediglich benachbarte Gasstrahlen. In this way, only adjacent gas beams intersect. Durch die zweiachsig schräge Ausrichtung der gleichmäßig im Kreis umd die Laserstrahlachse verteilten Gasstrahlen entsteht an der Treffstelle eine Art Tangentenring. By the biaxial orientation of the oblique evenly in a circle umd the laser beam axis distributed gas jets produced at the meeting point a kind of tangent ring. Durch diese Strahlausrichtung kann ein Aufblasen der Gasströme auf das Werkstück vermieden werden, wenn dies unerwünscht sein sollte, zB beim Laser-Remote-Schweißen mit größeren Arbeitsabständen. Through this beam alignment inflation of the gas streams can be avoided in the work, if this is undesirable, for example in laser remote welding with larger working distances. Andererseits bilden die schrägen Gasstrahlen miteinander eine kegelige Hüllform oder einen Drallkegel, der wirksam aufsteigende Schweißspritzer abbremst und seitlich weglenkt. On the other hand, the oblique gas jets together form a conical envelope shape or a swirl cone brakes effective ascending spatter and deflects laterally. Dies gilt auch für Schweißspritzer, die sich im Bereich der Laserstrahlachse und des Tangentenrings bewegen. This also applies to welding spatter that move in the field of laser beam axis and tangent ring.
  • Die beanspruchte Blastechnik hat einen weiteren positiven Effekt. The claimed blowing technique has another positive effect. Die Gasströme drücken nämlich die an der Bearbeitungsstelle, insbesondere einer Schweißstelle, entstehende Plasmasäule nieder. The gas flows down the press namely at the machining site, in particular a weld, resulting plasma column. Derartige Plasmasäulen aus Metalldampf oder anderen im Prozess entstehenden gasförmigen Teilen kann bei Remote-Prozessen mit einem langen Arbeitsabstand bzw. einer langen Brennweite erhebliche Höhen von ca. 400 bis 500 mm über dem Werkstück erreichen. Such plasma columns of metal vapor or other formed in the process gaseous parts can reach to remote processes with a long working distance and a long focal length considerable heights of approximately 400 to 500 mm above the workpiece. In dieser Plasmasäule wird das Laserlicht teilweise absorbiert, was verschiedene negative Auswirkungen haben kann. In this plasma column, the laser light is partially absorbed, which may have several adverse consequences. Einerseits wird die Prozessumgebung am Werkstück, insbesondere die Schweißumgebung, in einer häufig unerwünschten Weise erwärmt. On one hand, the process environment on the workpiece, in particular the welding environment, heated in an often undesired manner. Die Absorption führt außerdem zu Energieverlusten im Laserbearbeitungsprozess, insbesondere im Schweiß- oder Schneidprozess. The absorption also leads to energy losses in the laser machining process, particularly in the welding or cutting process. Zudem wird der Laserstrahl diffus. In addition, the laser beam is diffused. Beides führt zu Verlusten in der Eindringtiefe und insbesondere der Einschweißtiefe des Laserstrahls. Both lead to losses in the depth of penetration and in particular the penetration depth of the laser beam. Die Prozessqualität leidet und der Energieverbrauch erhöht sich. The process quality suffers and the energy consumption increases.
  • Die beanspruchte Blastechnik drückt in der vorerwähnten Weise die Plasmasäule nieder und verringert dadurch deren negative Auswirkungen auf den Laserstrahl und den Laserbearbeitungsprozess. The claimed blow molding presses in the aforementioned manner, the plasma column down, thereby reducing their adverse effects on the laser beam and the laser machining process. Andererseits bleibt die Plasmaumgebung an der Laserbearbeitungsstelle, insbesondere einer Schweißstelle, zu deren Schutz gegen Oxidationserscheinungen oder dergl. noch erhalten. On the other hand, the plasma environment remains on the laser processing station, in particular a weld, etc. to protect them against oxidation phenomena or. Still preserved. Hierdurch kann man die positiven Wirkungen der Plasmaumgebung und der Plasmasäule erhalten, ihre negativen Effekte aber wesentlich reduzieren. In this way, one can obtain the positive effects of the plasma environment and the plasma column, but significantly reduce their negative effects.
  • Die beanspruchte Blastechnik ist für beliebige Arten von Laserwerkzeugen und für beliebige Laserbearbeitungsprozesse geeignet. The claimed blowing technique is suitable for any type of laser tools and for any laser machining processes. Besondere Vorteile bestehen beim Laserschweißen und Laserschneiden. Specific advantages include laser welding and laser cutting. Bei Remote-Lasern bestehen aus den vorgenannten Gründen besondere Vorteile, zumal hier das geschilderte Plasma-Problem am größten ist. For remote lasers consist of the aforementioned reasons, special advantages, especially since the described plasma problem is greatest here.
  • Die Blasvorrichtung hat den Vorteil einer geringen Baugröße, wobei sie eine vernachlässigbar kleine Störkontur hat. The blowing device has the advantage of small size, and it has a negligible interference contour. Der Bauaufwand und der Kostenaufwand sind gering. The construction costs and the costs are low. Die Blasvorrichtung lässt sich an bestehenden Laserwerkzeugen nachrüsten oder auch in einer Erstausrüstung anbauen oder integrieren. The blower can be retrofitted to existing laser tools or grow or integrated into an original equipment. Hierbei kann insbesondere die Blasvorrichtung in das Laserwerkzeug und dessen Gehäuse integriert werden. Here, the blower can be integrated into the laser tool and its housing in particular. Die gezeigte und beschriebene Ausführungsform mit dem Düsenring ermöglicht eine Nachrüstung und einen Anbau an bestehende Laserwerkzeuge. The embodiment shown and described with the nozzle ring permits a retrofitting and an extension to existing laser tools.
  • Der Düsenring hat zudem den Vorteil einer Mehrfachfunktionalität. The nozzle ring also has the advantage of multi-functionality. Er kann nicht nur zur Bildung einer Verteilkammer und zur Schaffung und Positionierung der Düsen dienen. He can not only serve to form a distribution chamber and the creation and positioning of the nozzles. Er kann auch die Funktion eines Halters oder Deckels für Teile des Laserwerkzeugs, insbesondere für ein Schutzglas und ggf. auch für eine Laseroptik haben. It can also function as a holder or cover for parts of the laser tool, particularly for a protective glass and possibly also for a laser optics have. Insbesondere das Schutzglas kann durch die Blasvorrichtung weitgehend verschleißfrei gehalten werden. In particular, the protective glass can be kept largely free of wear by the blower. Außerdem lässt es sich nach Abnahme des Düsenrings leicht und einfach wechseln. In addition, it can be changed after removing the nozzle ring easy and simple.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. In the dependent claims further advantageous embodiments of the invention are given.
  • Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. The invention is illustrated in the drawings, for example and schematically. Im Einzelnen zeigen: In detail:
  • 1 1 : eine Laserzelle mit einem Manipulator und einer Lasereinrichtung mit einer Blasvorrichtung, A laser cell having a manipulator and a laser device with a blower,
  • 2 2 und and 3 3 : eine Schemadarstellung der Düsenausrichtungen und der Gasstrahlen in Seitenansicht und Draufsicht, : A schematic view of the nozzle and orientations of the gas jets in side view and plan view,
  • 4 4 : einen Querschnitt durch einen Düsenring der Blasvorrichtung, Is a cross-sectional view of a nozzle ring of the blowing device,
  • 5 5 : eine Draufsicht auf den Düsenring gemäß Pfeil V von Is a plan view of the nozzle ring according to arrow V of 4 4 , .
  • 6 6 : einen abgewinkelten Querschnitt durch den Düsenring von : An angled cross-section through the nozzle ring of 5 5 entlang Schnittlinie VI/VI, along section line VI / VI,
  • 7 7 : eine Draufsicht auf eine Blasvorrichtung mit einem abgebrochen Gehäuse, Is a top view of a blower terminated with a housing,
  • 8 8th : ein Längsschnitt durch die Blasvorrichtung und einen Teil des Laserwerkzeugs gemäß Schnittlinie VIII/VIII von Is a longitudinal section through the blowing device and a part of the laser tool according to section line VIII / VIII 7 7 , .
  • 9 9 : eine Draufsicht auf eine zweite Variante der Blasvorrichtung und Is a plan view of a second variant of the blow device and
  • 10 10 : ein Längsschnitt durch die Blasvorrichtung und ein Teil des Laserwerkzeugs gemäß Schnittlinie X/X. Is a longitudinal section through the blowing device and a part of the laser tool according to section line X / X.
  • 1 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Laserbearbeitungsstation, hier eine Laserzelle ( shows in a schematic side view of a laser machining station, here (a laser cell 1 1 ), die mit einer Lasereinrichtung ( ), Which (with a laser device 6 6 ) ausgerüstet ist. ) Is equipped. In der Laserzelle ( In the laser cell ( 1 1 ) werden ein oder mehrere Werkstücke ( ) Be (one or more workpieces 5 5 ) mit ein oder mehreren Laserstrahlen ( ) (With one or more laser beams 10 10 ) in beliebiger Weise bearbeitet. ) Processed in any desired manner. Dies können zB Schweiß- oder Lötprozesse, Schneidprozesse, Kantenverrundungsprozesse oder dergl. sein. These may be welding or soldering processes, cutting processes, edge rounding process or the like..
  • Die Lasereinrichtung ( The laser device ( 6 6 ) umfasst mindestens ein Laserwerkzeug ( ) Comprises at least one laser tool ( 7 7 ) mit einer Blasvorrichtung ( ) (With a blower 15 15 ). ). Die Erfindung betrifft die Blasvorrichtung ( The invention relates to the blowing device ( 15 15 ) und das damit ausgerüstete Laserwerkzeug ( ) And the thus equipped laser tool ( 7 7 ) bzw. die damit ausgestattete Lasereinrichtung ( ) Or the so-equipped laser means ( 6 6 ). ).
  • Das Laserwerkzeug ( The laser tool ( 7 7 ) ist in der gezeigten Ausführungsform mit einem Manipulator ( ) Is in the embodiment shown, with a manipulator ( 2 2 ) verbunden, der beliebig viele Achsen haben kann. ) Which may have any number of axes. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich um einen sechsachsigen Gelenkarmroboter mit einer mehrachsigen, zB dreiachsigen Roboterhand ( In the embodiment shown, is a six-axis articulated arm robot with a multi-axis (for example, three-axis robot hand 3 3 ), an der das Laserwerkzeug ( ) At which the laser tool ( 7 7 ) befestigt ist. ) Is attached. Alternativ kann der Manipulator ( Alternatively, the manipulator ( 2 2 ) in beliebig anderer Weise ausgebildet sein und eine beliebige andere Zahl und Ausbildung von Achsen haben. ) May be formed in any other way, and have any other number of axes and training. Er kann zB ein lineares Kreuzschlittensystem mit zwei Achsen sein. It can for example be a linear cross slide system with two axes. Die Achsen können rotatorische und/oder translatorische Achsen sein. The axes may be rotational and / or translational axes.
  • Der Manipulator ( The manipulator ( 2 2 ) hat eine Steuerung ( ) Has a controller ( 4 4 ), die in der gezeigten Ausführungsform als Robotersteuerung ausgebildet ist. ), Which is designed as a robot controller in the embodiment shown. In der programmierbaren und mit entsprechenden Recheneinheiten sowie Datenspeichern ausgerüsteten Steuerung ( In the programmable and equipped with appropriate processing units and data storage controller ( 4 4 ) ist ua eine vorprogrammierte Bahn gespeichert, entlang welcher der Roboter ( ) Is stored, inter alia, a pre-programmed path along which the robot ( 2 2 ) das Laserwerkzeug ( ), The laser tool ( 7 7 ) relativ zum Werkstück ( ) (Relative to the workpiece 5 5 ) führt. ) leads. Der Manipulator ( The manipulator ( 2 2 ) hält hierbei das Laserwerkzeug ( ) In this case holds the laser tool ( 7 7 ) in einem größeren Arbeitsabstand vom Werkstück ( ) At a greater working distance (from the workpiece 5 5 ). ). Der Arbeitsabstand bzw. die damit einhergehende Brennweite der Laseroptik ( The working distance or the associated focal length of the laser optics ( 13 13 ) betragen zB 500 mm oder mehr. ) Are, for example, 500 mm or more. Das Laserwerkzeug ( The laser tool ( 7 7 ) ist in diesem Sinne als Remote-Laserwerkzeug ausgebildet. ) Is designed as a remote laser tool in this sense.
  • Die Lasereinrichtung ( The laser device ( 6 6 ) umfasst ferner mindestens eine Laserquelle ( ) Further comprises at least one laser source ( 8 8th ), in der mindestens ein Arbeitslaserstrahl ( ), (In which at least one working laser beam 10 10 ) erzeugt und über eine Leitung ( ) And generates (via a line 9 9 ) dem Laserwerkzeug ( ) (The laser tool 7 7 ) zugeführt wird. ) Is supplied. In der Laserzelle ( In the laser cell ( 1 1 ) können mehrere Laserwerkzeuge ( ), Multiple laser tools ( 7 7 ) mit einer gemeinsamen Laserquelle ( ) (With a common laser source 8 8th ) und einer Strahlumschalteinrichtung vorhanden sein. ) And a Strahlumschalteinrichtung be present. Die Leitung ( The administration ( 9 9 ) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein. ) May be formed in any suitable manner. Es kann sich hierbei um ein biegeelastisches Lichtleitkabel, ein Röhren- und Spiegelsystem oder eine andere beliebige Ausführungsform handeln. It can be an elastically flexible fiber optic cable, a tube and mirror system or any other embodiment herein. Bei der gezeigten Ausführungsform eines Lichtleitkabels wird der Laserstrahl ( In the illustrated embodiment of a fiber optic cable, the laser beam ( 10 10 ) an der Laserquelle ( ) (On the laser source 8 8th ) in einen innenliegenden Lichtwellenleiter ( ) (In an internal optical fiber 11 11 ) eingekoppelt. ) Coupled.
  • Die Laserquelle ( The laser source ( 8 8th ) kann von beliebig geeigneter Bauart, Größe und Leistung sein. ) May be of any suitable type, size and performance. Vorzugsweise handelt es sich um einen fasergekoppelten Laser, zB einen Scheibenlaser oder einen Faserlaser mit einer hohen Strahlqualität. Preferably, a fiber-coupled laser, for example a disk laser or a fiber laser having a high beam quality. Alternativ ist ein Gaslaser, zB ein CO 2 -Laser, ein Feststofflaser, oder dergl. möglich. Alternatively, a gas laser, eg a CO 2 laser, a solid laser, or the like. Possible. Die Steuerung des Laserbearbeitungspozesses und der Laserquelle ( The control of the Laserbearbeitungspozesses and the laser source ( 8 8th ) kann über eine separate Steuerung oder über die Robotersteuerung ( ) Can be a separate controller or the robot control ( 4 4 ) erfolgen. ) respectively.
  • Das in This in 1 1 schematisch dargestellte Laserwerkzeug ( Laser tool, shown schematically ( 7 7 ) besitzt ein mit der Roboterhand ( ) Has a (with the robot hand 3 3 ) oder einem anderen Manipulatoranschluss verbindbares Gehäuse ( ) Or another manipulator terminal connectable housing ( 41 41 ), welches in ) Which is in 8 8th zeichnerisch angedeutet ist. is indicated in the drawing. In diesem Gehäuse ( In this case ( 41 41 ) befindet sich ein weiteres stirnseitig offenes, rohrförmiges Gehäuse ( ) There is a further end side open, tubular housing ( 34 34 ), in dem eine Laseroptik ( ), In which (a laser optics 13 13 ) mit einer Fokussieroptik und einer Kollimationsoptik sowie ggf. ein vorgeschaltetes Schutzglas ( ) With a focusing optic and a collimating optics and optionally (an upstream protective glass 14 14 ) angeordnet sind. ) Are arranged. Die Laseroptik ( The laser optics ( 13 13 ) kann eine feste oder eine veränderliche Brennweite haben und zB als Autofokus-System ausgebildet sein. ) May have a fixed or variable focal length and be formed as autofocus system for example. Änderungen der Brennweite und des Fokus- bzw. Arbeitsabstands sind zB durch gesteuerte Axialverschiebung eine Fasersteckers (nicht dargestellt) möglich, an den der Lichtwellenleiter ( Changes the focal length and the focus or working distance are, for example, a fiber connector (not shown) by controlled axial displacement possible, to which the optical waveguide ( 11 11 ) im Laserwerkzeug ( ) (In the laser tool 7 7 ) angeschlossen ist. ) connected.
  • Die Gehäusegestaltung kann gerade oder abgewinkelt sein, wobei der Laserstrahl ( The casing design may be straight or angled, wherein the laser beam ( 10 10 ) einen entsprechenden Strahlengang hat. ) Has a corresponding beam path. 8 8th und and 10 10 zeigen das Gehäuse ( show the housing ( 34 34 ) mit der Laseroptik ( ) (With the laser optics 13 13 ) und dem Schutzglas ( ) And the protective glass ( 14 14 ) in einem Längsschnitt. ) In a longitudinal section. Die anderen Teile des Laserwerkzeugs ( The other parts of the laser tool ( 7 7 ) sind hier der Übersicht halber weggelassen und nicht dargestellt. ) Here are omitted for clarity and is not shown.
  • Am Laserwerkzeug ( At the laser tool ( 7 7 ) ist eine Blasvorrichtung ( ) Is a blower device ( 15 15 ) dauerhaft oder abnehmbar befestigt. ) Permanently attached or removable. Sie kann wahlweise in das Laserwerkzeug ( It should be defined (in the laser tool 7 7 ) integriert sein oder wie in den gezeigten und nachstehend erläuterten Ausführungsbeispielen als separates Anbauteil ausgebildet sein. be integrated) or as formed as a separate attachment in the illustrated and exemplified below embodiments.
  • Die Blasvorrichtung ( The blower ( 15 15 ) besitzt mehrere Düsen ( ) Has a plurality of nozzles ( 20 20 , . 21 21 ), die vorzugsweise in einem Kreis um eine zentrale Achse angeordnet sind, die in Montagestellung der Blasvorrichtung ( ), Which are preferably arranged in a circle around a central axis (in the mounting position of the blowing device 15 15 ) vorzugsweise mit der Zentralachse des Laserstrahls ( ) Is preferably (with the central axis of the laser beam 10 10 ) zusammenfällt. ) Coincide. Die Düsen ( The nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) sind in der gezeigten Ausführungsform stationär an einem rohrförmigen Düsenring ( ) Are stationary in the embodiment shown, on a tubular nozzle ring ( 22 22 ) angeordnet. ) Are arranged. Die Blasvorrichtung ( The blower ( 15 15 ) weist ferner eine Gaszuführung ( ) Further comprises a gas supply ( 36 36 ) auf, die in ), Which in 10 10 schematisch angedeutet ist. is schematically indicated. Die Gasvorrichtung ( The gas device ( 36 36 ) besteht zB aus einer Druckluftquelle, mindestens einer vorzugsweise flexiblen Zuführleitung und einem Leitungsanschluss zur Verbindung mit dem Düsenring ( ) Consists for example of a compressed air source, at least a preferably flexible supply line, and a line connection for connection to the nozzle ring ( 22 22 ). ). Das verwendete Gas kann von beliebiger Art sein. The gas used may be of any type. In der bevorzugten einfachen Ausführungsform handelt es sich um Luft. In the preferred simple embodiment is air. Die Druckluftquelle und die anderen Komponenten der Gaszuführung ( The compressed air source and the other components of the gas supply ( 36 36 ) sind der Übersicht halber nicht dargestellt. ) Are not shown for clarity.
  • Wie As 2 2 bis to 6 6 verdeutlichen, sind die Düsen ( illustrate the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ), aus denen die Gasstrahlen ( ) From which the gas jets ( 16 16 ) frei nach außen treten, konvergent und schräg zur Achse des Laserstrahls ( ) Contact freely outwardly convergent and inclined to the axis (of the laser beam 10 10 ) bzw. zur Zentralachse des Düsenrings ( () Or to the central axis of the nozzle ring 22 22 ) ausgerichtet. ) Aligned. Wie insbesondere Specifically, as 3 3 zeigt, sind die Düsen ( shows the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) bzw. die Luftstrahlen ( ) And the air jets ( 16 16 ) mit ihren Strahlachsen ( ) With their beam axes ( 17 17 ) windschief zur Achse des Laserstrahls ( ) Skew to the axis of the laser beam ( 10 10 ) ausgerichtet. ) Aligned. Dies bedeutet, dass die Strahlachsen ( This means that the beam axes ( 17 17 ) am Laserstrahl ( ) (Laser beam at the 10 10 ) seitlich mit Abstand vorbeizielen und sich bei dieser Ausführungsform nicht in der Laserstrahlachse gemeinsam schneiden. ) Spaced laterally past locations and do not intersect together in the laser beam axis in this embodiment.
  • Die zentrisch in einem Kreis um die Laserstrahlachse positionierten Düsen ( The centrally positioned in a circle around the laser beam axis nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) weisen untereinander gleiche Ausrichtwinkel α, β ihrer Strahlachsen ( ) To one another are at the same alignment angle α, β of their beam axes ( 17 17 ) mit Bezug zur Laserstrahlachse ( ) (With respect to the laser beam axis 10 10 ) auf. ) on. 3 3 zeigt, dass sich bei dieser Strahlausrichtung die umfangsseitig benachbarten Gasstrahlen ( shows that (the circumferentially adjacent gas jets in this beam alignment 16 16 ) miteinander schneiden, wobei die Schnittpunkte auf gleicher Höhe bzgl. der Laserstrahlachse ( intersect) each other, the points of intersection at the same height with respect. the laser beam axis ( 10 10 ) liegen. ) lie. Durch die untereinander gleiche Düsenausrichtung bilden an der Schnittstelle die Strahlachsen ( By mutually identical nozzle alignment beam axes form at the interface ( 17 17 ) miteinander einen Tangentenring ( ) Together form a tangent ring ( 18 18 ) zentrisch um die Laserstrahlachse ( ) Centric (around the laser beam axis 10 10 ). ). Dieser Tangentenring ( This tangent ring ( 18 18 ) befindet sich mit axialem Abstand vor der Laserstrahlaustrittstelle ( ) Is located with axial distance in front of the laser beam exit point ( 12 12 ) an der Frontseite des Laserwerkzeugs ( ) (On the front side of the laser tool 7 7 ). ).
  • 1 1 bis to 3 3 verdeutlichen, dass die von den Düsen ( illustrate that (from the nozzles 20 20 , . 21 21 ) emittierten Gasstrahlen ( ) Gas jets emitted ( 16 16 ) miteinander die Hüllform eines Drallkegels ( ) With each other (the casing part of a twisting cone 19 19 ) bilden. ) form. Dieser ist an den Schnittstellen und dem Tangentenring ( This is (at the interfaces and the tangent ring 18 18 ) eingeschnürt und kann durch die untereinander gleiche Düsenausrichtung und die windschiefe Strahlausrichtung einen kegelartigen Gasstrommantel bilden, der eine einheitliche Drehrichtung, zB gemäß der Darstellung in constricted) and can form a cone-like gas flow coat of a uniform direction of rotation, for example, as shown in by the mutually identical nozzle orientation and the skew beam alignment 3 3 im Uhrzeigersinn, hat. clockwise has. Etwaige vom Werkstück ( Any (from the workpiece 5 5 ) hochspringende Schweißspritzer werden von diesem Drallkegel ( ) High jumping weld spatter (from this swirl cone 19 19 ) oder Gasstrommantel durch dessen schräge Ausrichtung gebremst und seitlich abgelenkt. ) Or gas stream coat braked by the oblique orientation and deflected laterally. Dies geschieht auch im Innenbereich des Tangentenrings ( This also happens in the interior of the tangent ring ( 18 18 ). ). Durch den kontinuierlichen Gasstrom und die leicht diffuse Aufweitung der Gasstrahlen ( (By the continuous gas stream and the slightly diffuse expansion of the gas jets 16 16 ) entsteht ein Druckausgleich, wobei ein Unterdruck im Inneren des Drallkegels ( ) Creates a pressure equalization, whereby a negative pressure inside of the swirl cone ( 19 19 ) und insbesondere im Tangentenring ( ) And especially in the tangent ring ( 18 18 ) vorzugsweise vermieden wird. ) Is preferably avoided.
  • Die Düsen ( The nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) sind jeweils in zwei Achsen schräg zur Laserstrahlachse ( ) Are oblique (in each case in two axes, the laser beam axis 10 10 ) ausgerichtet. ) Aligned. Gemäß According to 6 6 haben die Strahlachsen ( have the beam axes ( 17 17 ) der Düsen ( () Of the nozzle 20 20 , . 21 21 ) jeweils einen Ausrichtwinkel β zur Achsrichtung des Laserstrahls ( ) Each have an alignment angle β to the axial direction of the laser beam ( 10 10 ) von ca. 20° bis 70°. ) Of approximately 20 ° to 70 °. Ein günstiger Winkelwert liegt bei ca. 35°. A favorable angle value is about 35 °. Die Strahlachsen ( The beam axes ( 17 17 ) der Düsen ( () Of the nozzle 20 20 , . 21 21 ) haben ferner gemäß ) Have also according to 5 5 einen Ausrichtwinkel α gegenüber der Radiallinie zwischen der Düsenmündung und der Kreismitte bzw. Laserstrahlachse ( an alignment angle α relative to the radial line between the nozzle orifice and the center of the circle or the laser beam axis ( 10 10 ). ). Durch diesen Ausrichtwinkel α zielen die Strahlachsen ( By this orientation angle α the beam axes target ( 17 17 ) in der in ) In the in 3 3 gezeigten Weise seitlich an der Laserstrahlachse ( Manner shown (at the laser beam axis laterally 10 10 ) vorbei. ) past. Der Ausrichtwinkel α beträgt ca. 7° bis 13°, vorzugsweise ca. 9°. The orientation angle α is approximately 7 ° to 13 °, preferably about 9 °. Bei dieser Ausrichtung der Strahlachsen ( (In this orientation of the beam axes 17 17 ) befindet sich der Tangentenring ( ) Is the tangent ring ( 18 18 ) in einem ausreichend großen Abstand vor der Strahlaustrittstelle ( ) (At a sufficiently large distance from the beam exit point 12 12 ). ). Dieser Abstand beträgt zB ca. 250 mm. This distance is, for example about 250 mm.
  • Die vorgenannten Winkelmaße und Abstände sind für ein Remote-Laserwerkzeug ( The aforementioned angular dimensions and spacings are (for a remote laser tool 7 7 ) mit einem Arbeitsabstand bzw. einer Brennweite von 500 mm oder mehr günstig. ) With a working distance or a focal length of 500 mm or more low. Die Ausrichtwinkel α, β und der hieraus sich ergebende Abstand des Tangentenrings ( The orientation angle α, β and of the therefrom resulting distance of the tangent of the ring ( 18 18 ) bzw. der Strahlschnittstelle können unterschiedlich gewählt werden und können insbesondere mit dem Arbeitsabstand variieren. ) And the beam interface can be chosen differently and may in particular vary with working distance. Wenn die Brennweite oder der Arbeitsabstand des Laserwerkzeugs ( If the focal length or the working distance of the laser tool ( 7 7 ) sich verringern, kann sich insbesondere der Ausrichtwinkel β ändern und dabei vergrößern. ) Decrease, may in particular modify the alignment angle β and enlarge it. Dies führt zu einer Verkürzung des Tangentenringabstands. This results in a shortening of the tangent ring spacing. Ggf. Possibly. kann auch der Ausrichtwinkel α angepasst werden. and the alignment angle α can be adjusted. Wenn umgekehrt der Arbeitsabstand sich vergrößert, kann eine Verkleinerung des Ausrichtwinkels β sinnvoll sein. Conversely, when the working distance increases, a reduction in the Ausrichtwinkels β may be useful.
  • Die Ausrichtwinkel α, β der Düsen ( The orientation angle α, β of the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) können auch in einer Abhängigkeit von den Prozesserfordernissen geändert und angepasst werden. ) Can also be changed in a dependency on the process requirements and adapted. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der eingangs geschilderten Problematik mit einer Plasmasäule ( This is especially true with respect to the initially described problems (with a plasma column 40 40 ), die in ), in the 1 1 schematisch angedeutet ist. is schematically indicated. Je nachdem, wie hoch die Plasmasäule ( Depending on how high (the plasma column 40 40 ) aufragt und wie weit sie ggf. über dem Gasstrommantel ( ) Rises and how far it necessary (to gas flow coat 19 19 ) gedrückt werden soll, ergeben sich unterschiedliche Ausrichtwinkel α, β. ) Is to be pressed, different alignment angle resulting α, β. Die Lage des Tangentenrings ( The location of the tangent ring ( 18 18 ) bzw. der Schnittstelle der Gasstrahlen ( ) And the intersection of the gas jets ( 16 16 ) bestimmt die maximale Höhe der in Laserstrahlrichtung aufsteigenden Plasmasäule ( ) Determines the maximum height of the rising in the laser beam direction plasma column ( 40 40 ). ).
  • Die Düsen ( The nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) sind vorzugsweise als Lochdüsen ausgebildet und bestehen aus einem schrägen, im Wesentlichen zylindrischen Düsenkanal ( ) Are preferably designed as hole nozzles, and consist of an inclined, substantially cylindrical nozzle duct ( 23 23 ) mit einer lochförmigen Auslassöffnung. ) With a slot-shaped outlet opening. Die Auslassöffnung kann kreisrund, oval oder prismatisch sein. The outlet opening may be circular, oval or prismatic. Alternativ sind auch Schlitzdüsen möglich. Alternatively, slot nozzles are possible. Die Länge und Form des Düsenkanals ( The length and shape of the nozzle channel ( 23 23 ) sind so gewählt, dass die Gasstrahlen ( ) Are chosen such that the gas jets ( 16 16 ) eine ausreichend enge Bündelung haben. ) Have a sufficiently tight bundle.
  • Die Blasvorrichtung ( The blower ( 15 15 ) mit den Düsen ( ) (With the nozzles 20 20 , . 21 21 ) kann konstruktiv in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. ) Can be constructively designed in various ways. In der dargestellten Ausführungsform besitzt die Blasvorrichtung ( In the illustrated embodiment, the blowing device has ( 15 15 ) einen Düsenring ( ) A nozzle ring ( 22 22 ) mit den daran im Kreis verteilt angeordneten Düsen ( ) (With the thereto distributed in a circle arranged nozzles 20 20 , . 21 21 ). ). Der Düsenring ( The nozzle ring ( 22 22 ) kann an der Strahlaustrittstelle ( ) Can (at the beam exit point 12 12 ) des Laserwerkzeugs ( () Of the laser tool 7 7 ) montiert werden, zB in der in be mounted), for example in the in 8 8th und and 10 10 gezeigten Weise. Manner shown.
  • Der Düsenring ( The nozzle ring ( 22 22 ) besitzt gemäß ) Has accordance 4 4 und and 6 6 eine im Querschnitt im Wesentlichen C-förmige Wandung und hat unterschiedlich große Ringöffnungen ( a different size in cross-section a substantially C-shaped wall and has openings ring ( 26 26 , . 27 27 ). ). Mit der oberen und im Durchmesser größeren Ringöffnung ( (With the upper and larger-diameter ring opening 26 26 ) kann der Düsenring ( ) Can (the nozzle ring 22 22 ) gemäß ) according to 8 8th und and 10 10 auf das ringförmige Gehäuse ( (On the annular housing 34 34 ) des Laserwerkzeugs ( () Of the laser tool 7 7 ) aufgesteckt werden. ) Are plugged. In dieser Montagestellung bildet die Ausbauchung der Düsenringwandung mit dem Gehäusemantel eine über Dichtungen ( In this mounting position, the bulge of the Düsenringwandung forms with the housing jacket, a (via seals 25 25 ) abgedichtete ringförmige Verteilkammer ( ) Sealed annular distribution chamber ( 24 24 ) für das unter Druck zugeführte Gas. ) For the supplied pressurized gas. An der Verteilkammer ( (On the distribution 24 24 ) münden auch die Düsen ( ) Also open the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) mit ihren Düsenkanälen ( ) With their nozzle channels ( 23 23 ). ). Die Düsenkanäle ( The nozzle channels ( 23 23 ) sind in der gezeigten Ausführungsform in eine radial vorspringende ringförmige Querwand ( ) Are in the embodiment shown in a radially projecting annular transverse wall ( 29 29 ) des Düsenrings ( () Of the nozzle ring 22 22 ) eingearbeitet. ) Incorporated. Alternativ können in der Querwand ( Alternatively (in the transverse wall 29 29 ) Aufnahmen für spezielle Düsenkörper vorhanden sein, die auch einen Wechsel und ggf. bei entsprechender konstruktiver Ausbildung eine Winkelverstellbarkeit der Düsen ( ) Recordings for special nozzle body may be present, also a change and, if necessary, with appropriate structural design (one angular adjustability of the nozzle 20 20 , . 21 21 ) ermöglichen. ) enable.
  • Die Gaszuführung ( The gas supply ( 36 36 ) kann direkt am Düsenring ( ) Can (directly on the nozzle ring 22 22 ) angeschlossen sein. ) To be connected. In der gezeigten Ausführungsform ist die Gaszuführung ( In the embodiment shown, the gas supply is ( 36 36 ) zum Teil in das rohrförmige Gehäuse ( ) In part (in the tubular housing 34 34 ) integriert. ) integrated. In oder an der Gehäusewandung befinden sich hierfür vorzugsweise zwei oder mehr Zuführkanäle ( be in or on the housing for this purpose preferably two or more supply channels ( 37 37 ) mit umfangsseitigen Abstand für eine gleichmäßige Beschickung der Verteilkammer ( ) With peripheral distance (for uniform feed of the distribution 24 24 ). ). Der Zuführkanal ( The supply ( 37 37 ) besteht zB in der in ) Consists, for example in the in 8 8th und and 10 10 gezeigten Weise jeweils aus einer Axialbohrung ( Manner shown, respectively (from an axial bore 38 38 ), die an der Vorderseite in ein oder mehrere, zB zwei Querbohrungen ( ), Which (at the front in one or more, for example, two transverse bores 39 39 ) mündet, welche am Gehäusemantel im Bereich der Verteilkammer ( ) Opens, which (on the housing casing in the region of the distribution 24 24 ) austreten. ) Escape. Rückseitig wird an der Kanalbohrung ( The reverse side of (on the duct bore 38 38 ) die Gaszuführung ( ), The gas supply ( 36 36 ) angeschlossen. ) Connected. Das mit Druck zugeführte Gas kühlt bei dieser Kanalführung das Gehäuse ( The fed with compressed gas cools the housing in this channel guide ( 34 34 ) und auch die innen liegende Laseroptik ( ) And the laser optics also inside ( 13 13 ) nebst Schutzglas ( ) Along with protective glass ( 14 14 ). ).
  • Die radial vorspringende Querwand ( The radially projecting cross wall ( 29 29 ) des Düsenrings ( () Of the nozzle ring 22 22 ) bildet ferner eine Aufnahme ( ) Also forms a seat ( 28 28 ) für den vorderen Gehäuserand ( ) (For the front edge of the housing 35 35 ). ). Hierfür kann die Querwand ( For this purpose, the transverse wall ( 29 29 ) innenseitig eine ringförmige Nut ( ) Inside an annular groove ( 30 30 ) aufweisen, in die passend der Gehäuserand ( ), Into which fits the housing rim ( 35 35 ) eingesteckt werden kann. ) Can be inserted. Dies bildet zugleich eine formschlüssige Führung für den Düsenring ( This also forms a positive guide for the nozzle ring ( 22 22 ). ). Die Querwand ( The transverse wall ( 29 29 ) kann in dem außen an die Nut ( ), In the outside (to the groove 30 30 ) angrenzenden Bereich eine vergrößerte Dicke haben. ) Adjoining area have an increased thickness. In diesem verdickten Bereich können die Düsenkanäle ( This thickened region the nozzle channels ( 23 23 ) aufgenommen sein und eine ausreichende Länge erhalten. ) May be taken up and obtain a sufficient length.
  • Der Düsenring ( The nozzle ring ( 22 22 ) kann als Deckel und Halter für die im Gehäuse ( ) Can be used as cover and holder for (in the housing 34 34 ) befindliche Laseroptik ( ) Laser optics located ( 13 13 ) und/oder ein planes Schutzglas ( () And / or a planar protective glass 14 14 ) ausgebildet sein. be formed). Zu diesem Zweck bildet der innenseitig an die Nut ( For this purpose, forms the inner side (to the groove 30 30 ) anschließende Querwandbereich einen erhabenen Führungsring ( ) Subsequent transverse wall portion has a raised guide ring ( 31 31 ), der in die Gehäuserandöffnung eingreift und gegen das hier benachbart angeordnete Schutzglas ( ), Which engages in the edge of the housing opening, and (here against the adjacently arranged protective glass 14 14 ) drückt. ) Suppressed. Die Laseroptik ( The laser optics ( 13 13 ) und das Schutzglas ( ) And the protective glass ( 14 14 ) können in einem ausgedrehten zylindrischen Sitz des Gehäuses ( ) Can be (in a removed cylindrical seat of the casing 34 34 ) aufgenommen sein und in Axialrichtung untereinander durch Zwischenlagen ( ) May be added, and (in axial direction to each other by intermediate layers 32 32 ) getrennt und positioniert sein. ) Be separated and positioned. Mit dem Führungsring ( (With the guide ring 31 31 ) wird hierüber auch die Laseroptik ( ) Is here about (including the laser optics 13 13 ) im besagten Aufnahmesitz gehalten und fixiert. ) Held in said receiving seat and fixed.
  • Für die vorzugsweise lösbare Befestigung des Düsenrings ( (For the preferably releasable fastening of the nozzle ring 22 22 ) am Gehäuse ( ) On the housing ( 34 34 ) sind an der Querwand ( ) Are (on the transverse wall 29 29 ) mehrere Verbindungselemente ( ) A plurality of connecting elements ( 33 33 ) angeordnet, die mit der Stirnseite des Gehäuserands ( arranged), which (with the front side of the housing edge 35 35 ) zusammenwirken. interact). Dies sind zB mehrere konzentrisch um die Laserstrahlachse ( These are, for example, a plurality of concentrically (the laser beam axis 10 10 ) angeordnete Schraubverbindungen ( ) Arranged screw connections ( 33 33 ). ). Die Schraubstellen liegen zwischen den Düsen ( The screw points are (between the nozzles 20 20 , . 21 21 ). ).
  • Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Modifications of the embodiments shown are possible in various ways. Dies betrifft die Ausgestaltung der Düsen ( This relates to the design of the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ), die Verwendung und Ausgestaltung eines Düsenrings ( ), The use and configuration of a nozzle ring ( 22 22 ) und die Gaszuführung ( ) And the gas supply ( 36 36 ). ). Anstelle eines Düsenrings ( (Instead of a nozzle ring 22 22 ) mit Verteilkammer kann eine Ringleitung mit angesteckten oder angeschraubten Düsen vorhanden sein. ) With the distribution chamber may be a ring line with infected or screwed nozzle be present. Die Düsen ( The nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) können außerdem einzeln an Gaszuführungen angeschlossen sein. ) May also be individually connected to gas supplies. Ferner ist es möglich, die Düsen ( Further, it is possible for the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) in das Laserwerkzeug ( ) (In the laser tool 7 7 ) und insbesondere in dessen Gehäuse ( (), And in particular in the housing 34 34 ) zu integrieren. ) to integrate. In der gezeigten Ausführungsform sind 8 im Kreis verteilte Düsen ( In the embodiment shown, 8 distributed in a circle nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) vorhanden. ) available. Diese Zahl kann nach oben und unten schwanken. This number can fluctuate up and down. Je größer die Düsenzahl ist, desto dichter ist der Gasstrommantel ( The greater the number of nozzles, the closer the gas stream coat is ( 19 19 ). ).
  • 1 1
    Laserzelle laser cell
    2 2
    Manipulator, Roboter Manipulator, robot
    3 3
    Manipulatoranschluss, Roboterhand Manipulator connection, robot hand
    4 4
    Steuerung, Robotersteuerung Control, robot control
    5 5
    Werkstück workpiece
    6 6
    Lasereinrichtung laser device
    7 7
    Laserwerkzeug, Laserkopf Laser tool, laser head
    8 8th
    Laserquelle laser source
    9 9
    Leitung management
    10 10
    Laserstrahl laser beam
    11 11
    Lichtwellenleiter, Leitfaser Optical waveguide Leitfaser
    12 12
    Laserstrahlaustrittstelle Laser beam exit point
    13 13
    Laseroptik laser optics
    14 14
    Schutzglas protective glass
    15 15
    Blasvorrichtung blower
    16 16
    Gasstrahl, Luftstrahl Gas jet, air jet
    17 17
    Strahlrichtung, Strahlachse Beam direction, beam axis
    18 18
    Tangentenring tangent ring
    19 19
    Drallkegel, Gasstrommantel Swirl cone gas flow coat
    20 20
    Düse jet
    21 21
    Düse jet
    22 22
    Düsenring nozzle ring
    23 23
    Düsenkanal nozzle channel
    24 24
    Verteilkammer distribution chamber
    25 25
    Dichtung poetry
    26 26
    Ringöffnung oben Ring opening up
    27 27
    Ringöffnung unten Ring opening down
    28 28
    Aufnahmebereich reception area
    29 29
    Querwand partition
    30 30
    Nut groove
    31 31
    Führungsring guide ring
    32 32
    Zwischenlage liner
    33 33
    Verbindungselement, Schraubverbindung Connecting element, screw
    34 34
    Gehäuse casing
    35 35
    Gehäuserand housing edge
    36 36
    Gaszuführung gas supply
    37 37
    Zuführkanal feed
    38 38
    Axialbohrung axial bore
    39 39
    Querbohrung cross hole
    40 40
    Plasma plasma
    41 41
    Gehäuse casing
    α α
    Ausrichtwinkel Luftstrahl Alignment angle air jet
    β β
    Ausrichtwinkel Luftstrahl Alignment angle air jet

Claims (16)

  1. Blasvorrichtung für ein Remote-Laserwerkzeug ( Blowing device for a remote laser tool ( 7 7 ) mit einem Arbeitsabstand von 500 mm oder mehr, welche einen Laserstrahl ( ) With a working distance of 500 mm or more, which (a laser beam 10 10 ) emittiert, wobei die Blasvorrichtung ( ) Emitted, wherein the blowing device ( 15 15 ) mehrere rund um den Laserstrahl ( ) Several (around the laser beam 10 10 ) angeordnete schräge Düsen ( ) Disposed oblique nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) für den Auslass von Gasstrahlen ( ) (For the outlet of gas jets 16 16 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass die Düsen ( ), Characterized in that the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) derart konvergent schräg zur Achse des Laserstrahls ( ) Such convergently inclined to the axis of the laser beam ( 10 10 ) ausgerichtet sind, dass die umfangseitig benachbarten Gasstrahlen ( are aligned) such that the circumferentially adjacent gas jets ( 16 16 ) einander entlang eines Tangentenrings ( () Each along a tangent ring 18 18 ) schneiden, wobei sich der Tangentenring ( cut), wherein the tangent ring ( 18 18 ) mit einem axialen Abstand vor einer Strahlaustrittsstelle ( ) (At an axial distance in front of a beam exit point 12 12 ) des Laserwerkzeugs ( () Of the laser tool 7 7 ) befindet und dieser Abstand kleiner als der Arbeitsabstand ist. ), And this distance is smaller than the working distance.
  2. Blasvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen ( Blowing device according to claim 1, characterized in that the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) windschief zur Achse des Laserstrahls ( ) Skew to the axis of the laser beam ( 10 10 ) ausgerichtet sind. ) Are aligned.
  3. Blasvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrisch im Kreis um den Laserstrahl ( Blowing device according to claim 1 or 2, characterized in that the centrally (in a circle around the laser beam 10 10 ) positionierten Düsen ( ) Positioned nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) untereinander gleiche Ausrichtwinkel α, β ihrer Strahlachsen ( ) To one another α same alignment angle, β of their beam axes ( 17 17 ) zur Achse des Laserstrahls ( ) (To the axis of the laser beam 10 10 ) aufweisen. ) respectively.
  4. Blasvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Düsen ( Blowing device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the (from the nozzles 20 20 , . 21 21 ) emittierten Gasstrahlen ( ) Gas jets emitted ( 16 16 ) miteinander einen Drallkegel ( ) Together form a swirl cone ( 19 19 ) bilden. ) form.
  5. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrichtwinkel β zur Achsrichtung des Laserstrahls ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the alignment angle β to the axial direction of the laser beam ( 10 10 ) ca. 20° bis 70°, vorzugsweise ca. 35°, beträgt. ) Approximately 20 ° to 70 °, preferably about 35 °.
  6. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrichtwinkel α der Düsen ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the orientation angle α of the nozzle ( 20 20 , . 21 21 ) zwischen ihrer Radiallinie zur Kreismitte und der Strahlachse ( ) (Between its radial line to the center of the circle and the beam axis 17 17 ) ca. 7° bis 13°, vorzugsweise ca. 9°, beträgt. ) About 7 ° to 13 °, preferably about 9 °.
  7. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand des Tangentenrings ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the axial distance of the tangent of the ring ( 18 18 ) von der Strahlaustrittsstelle ( ) (From the beam exit point 12 12 ) des Laserwerkzeugs ( () Of the laser tool 7 7 ) ca. 250 mm beträgt. is) about 250 mm.
  8. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) einen schrägen Düsenkanal ( ) An inclined nozzle channel ( 23 23 ) mit einer lochförmigen Auslassöffnung aufweisen. ) Having a slot-shaped outlet opening.
  9. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasvorrichtung ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the blowing device ( 15 15 ) einen an der Strahlaustrittsstelle ( ) A (at the beam exit point 12 12 ) des Laserwerkzeugs ( () Of the laser tool 7 7 ) montierbaren Düsenring ( ) Mountable nozzle ring ( 22 22 ) mit den Düsen ( ) (With the nozzles 20 20 , . 21 21 ) und eine am Düsenring ( ) And a (on the nozzle ring 22 22 ) anschließbare Gaszuführung ( ) Connectable gas supply ( 36 36 ) aufweist. ) having.
  10. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenring ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ring ( 22 22 ) eine im Querschnitt im wesentlichen C-förmige Wandung und unterschiedlich große Ringöffnungen ( ) Large in cross-section a substantially C-shaped wall and different ring openings ( 26 26 , . 27 27 ) aufweist. ) having.
  11. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenring ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ring ( 22 22 ) auf ein ringförmiges Gehäuse ( ) (On an annular housing 34 34 ) des Laserwerkzeugs ( () Of the laser tool 7 7 ) aufsteckbar ist, wobei in Montagestellung die Ausbauchung der Wandung des Düsenrings ( is plugged), wherein in the assembled position, the bulge of the wall of the nozzle ring ( 22 22 ) mit dem Gehäuse ( ) (With the housing 34 34 ) eine abgedichtete ringförmige Verteilkammer ( ) A sealed annular distribution chamber ( 24 24 ) für das zugeführte Gas bildet, an der die Düsenkanäle ( ) Forms of the gas supplied to the (the nozzle channels 23 23 ) münden. ) Open.
  12. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenring ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ring ( 22 22 ) oder das Gehäuse ( ) Or the housing ( 34 34 ) mindestens einen Zuführkanal ( ) At least one feed channel ( 37 37 ) zur Verbindung der Verteilkammer ( ) (For connecting the distribution chamber 24 24 ) mit der Gaszuführung ( ) (With the gas supply 36 36 ) aufweist. ) having.
  13. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenring ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ring ( 22 22 ) eine radial vorspringende Querwand ( ) A radially projecting cross wall ( 29 29 ) mit einer Aufnahme ( ) (With a receptacle 28 28 ) für den Gehäuserand ( ) (For the edge of the housing 35 35 ) aufweist. ) having.
  14. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenring ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ring ( 22 22 ) als Deckel und Halter für die im Gehäuse ( ) As a cover and holder for (in the housing 34 34 ) befindliche Laseroptik ( ) Laser optics located ( 13 13 ) und/oder ein Schutzglas ( () And / or a protective glass 14 14 ) ausgebildet ist. ) is trained.
  15. Blasvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenring ( Blowing device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle ring ( 22 22 ) mehrere Verbindungselemente ( ) A plurality of connecting elements ( 33 33 ), vorzugsweise Schraubverbindungen, zur stirnseitigen, lösbaren Befestigung am Gehäuserand ( ), Preferably screwed, to the front side, releasable attachment to the edge of the housing ( 35 35 ) aufweist. ) having.
  16. Lasereinrichtung ( Laser means ( 6 6 ) mit mindestens einem von einem mehrachsigen Manipulator ( ) (With at least one multi-axis by a manipulator 2 2 ) führbaren Laserwerkzeug ( ) Can be converted laser tool ( 7 7 ), insbesondere einem Remote-Laserwerkzeug mit einem Arbeitsabstand von 500 mm oder mehr, welches einen Laserstrahl ( ), In particular a remote laser tool with a working distance of 500 mm or more, which comprises (a laser beam 10 10 ) emittiert, wobei das Laserwerkzeug ( ) Emitted, wherein the laser tool ( 7 7 ) eine Blasvorrichtung ( ) A blowing device ( 15 15 ) mit mehreren rund um den Laserstrahl ( ) With a plurality of (around the laser beam 10 10 ) angeordneten Düsen ( ) Arranged nozzles ( 20 20 , . 21 21 ) für den Auslass von Gasstrahlen ( ) (For the outlet of gas jets 16 16 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasvorrichtung ( ), Characterized in that the blowing device ( 15 15 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist. ) Is designed according to one of claims 1 to 15 °.
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