DE2658503A1 - Laserschneidkopf - Google Patents

Laserschneidkopf

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DE2658503A1 DE19762658503 DE2658503A DE2658503A1 DE 2658503 A1 DE2658503 A1 DE 2658503A1 DE 19762658503 DE19762658503 DE 19762658503 DE 2658503 A DE2658503 A DE 2658503A DE 2658503 A1 DE2658503 A1 DE 2658503A1
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perforated body
gas
laser cutting
cutting head
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DE19762658503
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Manfred Dipl Phys Poehler
Max Richter
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VEB KOMBINAT FEINMECHANISCHE WERKE HALLE
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Description

Laserschneidkopf
Die Erfindung betrifft einen Laserschneidkopf zum Trennen von vorzugsweise metallischen Werkstoffen mittels fokussiertem Laserstrahl.
Es sind bereits Laserschneidköpfe bekannt, die aus einer Arbeitsoptik mit einer Linse aus infrarotdurchlässigem Material, aus Umlenkspiegeln, einer Gasdüse mit einem gemeinsamen Austritt eines Arbeitsgases und des Laserstrahles bestehen. Bekannt ist auch der Einsatz eines Gases parallel zum Laserstrahl, wobei eine exotherme Reaktion eingeleitet wird.
Den bekannten Laserschneidköpfen haften die Mängel an, dass der Laserstrahl am Düsenausgang noch einen relativ großen Durchmesser besitzt und die Düsen deshalb nicht optimal eingesetzt werden können. Bei den bekannten Laserschneidköpfen ist wegen des Erfordernisses des gemeinsamen Durchtrittes des Laserstrahles und des Reaktionsgases, eine arbeitsaufwendige Zentrierung der Düse sowie eine material- und kostenaufwendige robuste Bauweise erforderlich. Die relativ große Düsenöffnung hat eine niedrige Gasaustrittsgeschwindigkeit mit hohem Gasverbrauch und einer verhältnismäßig geringen Schnittgeschwindigkeit zur Folge.
Zweck der Erfindung ist es, einen Laserschneidkopf zu schaffen, der mit geringem Material- und Investitionsaufwand hergestellt werden kann und der einen minimalen Gasverbrauch bei hoher Schnittgeschwindigkeit ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Düsenquerschnitt optimal zu gestalten, den Laserstrahl zentrisch oder azentrisch mit dem Reaktions- oder Inertgas auf das Werkstück einzuleiten, eine einfache
<NichtLesbar>
und Bedienbarkeit des Laserschneidkopfes, eine
<NichtLesbar>
Austrittsgeschwindigkeit des Reaktionsgases zu garantieren und den Fokuspunkt auf einen fest vorgegebenen Abstand konstant zu halten.
Erfahrungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass an einer Eintrittsöffnung des Laserschneidkopfes eine Linse oder Planscheibe, die planparallel oder keilförmig sein kann und aus einem strahlungsdurchlässigem Material besteht, angeordnet ist. Unterhalb der Linse der Planscheibe ist ein optischer Lochkörper aus strahlungsdurchlässigem Material befestigt, der vorzugsweise zentrisch oder azentrisch ein optimiertes Loch oder Düse besitzt. Linse oder Planscheibe und der optische Lochkörper sind untereinander verstellbar. Zwischen Linse oder Planscheibe und optischen Lochkörper befindet sich ein Überdruckraum mit einer Zuleitung für ein Reaktions- beziehungsweise Inertgas oder ein reaktionsfähiges Gasgemisch, das erst in der Schnittfuge zur Reaktion kommt. Der optische Lochkörper wird mit einer Schutzgasumhüllung mit separatem Schutzgasaustritt und daran ringförmig angeordneten Schutzgasdüsen halbkugelförmig umfasst. Der Laserstrahl wird von der Linse oder Planscheibe oder vom optischen Lochkörper fokussiert und gelangt durch den Überdruckraum und den optischen Lochkörper mit seinem Fokuspunkt auf ein
Werkstück. Das Reaktions- oder Inertgas beziehungsweise das reaktionsfähige Gasgemisch wird zentrisch oder azentrisch mit dem fokussierten Laserstrahl durch optimierte Löcher oder Düsen mit Überschallgeschwindigkeit auf das Werkstück geleitet. Die Verstellbarkeit der Linse oder Planscheibe wird korrespondierend mit dem optischen Lochkörper so gestaltet, dass mit Hilfe mechanischer oder elektromechanischer Stelleinrichtungen der Fokuspunkt automatisch bewegt wird, wodurch die auftretenden Unebenheiten am Werkstück ausgeglichen werden. Zur Führung des Reaktions- oder Inertgases beziehungsweise des reaktionsfähigen Gasgemisches und zum Schutz des optischen Lochkörpers vor Verschmutzung mit Oxid und/oder Metalldämpfen wird ein Schutz- oder Führungsgas über die Schutzgasdüsen in Richtung des optischen Lochkörpers geführt, wobei der Schutzgasaustritt unmittelbar über dem Werkstück erfolgt. Die Höhe und Form der Austrittsöffnung ist verstell- und auswechselbar.
Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, einen Laserschneidkopf zu schaffen, der relativ einfach und mit geringem Material- und Investitionsaufwand hergestellt, unkompliziert bedient werden kann, eine hohe Schnittgeschwindigkeit besitzt und extrem sparsam im Gasverbrauch ist.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt den Längsschnitt des erfindungsgemäßen Laserschneidkopfes. An einer Eintrittsöffnung des Laserschneidkopfes ist eine Linse oder Planscheibe 2, die planparallel oder keilförmig ausgebildet sein kann und aus einem strahlungsdurchlässigem Material besteht, angeordnet. Unterhalb der Linse oder Planscheibe 2 ist ein optischer Lochkörper 7 aus strahlungsdurchlässigem Material befestigt, der vorzugsweise zentrisch oder azentrisch ein optimiertes Loch oder Düse 10 besitzt. Es ist auch möglich, den optischen Lochkörper 7 mit mehreren optimierten Löchern oder Düsen 10 zu versehen. Linse oder Planscheibe 2 und der optische Lochkörper 7 sind untereinander verstellbar. Zwischen Linse oder Planscheibe 2 und optischen Lochkörper 7 befindet sich ein Überdruckraum 6 mit einer Zuleitung 8 für ein Reaktions- oder Inertgas beziehungsweise reaktionsfähiges Gasgemisch 9, beispielsweise ein Wasserstoff-Sauerstoffgemisch, das erst in der Schnittfuge des Werkstückes 3 zur Reaktion gelangt. Der optische Lochkörper 7 wird mit einer Führungs- Schutzgasumhüllung 12 mit separatem Schutzgasaustritt 15 und daran ringförmig angeordneten Schutzgasdüsen 14 halbkugelförmig umfasst. Der Laserstrahl 1 wird von der Linse oder Planscheibe 2 oder vom optischen Lochkörper 7 fokussiert und gelangt durch den Überdruckraum 6 und den optischen Lochkörper 7 mit seinem Fokuspunkt 4 auf das Werkstück 3. Das Reaktions- oder Inertgas beziehungsweise das reaktionsfähige Gasgemisch 9 wird zentrisch oder azentrisch mit dem fokussierten Laserstrahl 5 durch eine oder mehrere optimierte Löcher oder Düsen 10 mit Überschallgeschwindigkeit auf das Werkstück 3 geleitet. Die Verstellbarkeit der Linse oder Planscheibe 2 wird korrespondierend mit dem optischen Lochkörper 7 so gestaltet, dass mit Hilfe mechanischer oder elektromechanischer Stelleinrichtungen der Fokuspunkt 4 automatisch bewegt wird, wodurch die auftretenden Unebenheiten am Werkstück 3 ausgeglichen werden. Zur Führung des Reaktions- oder Inertgases beziehungsweise des reaktionsfähigen Gasgemisches 9 und zum Schutz des optischen Lochkörpers 7 vor Verschmutzung mit Oxid und/oder Metalldämpfen wird ein Schutz- oder Führungsgas über Schutzgasdüsen 14 in Richtung des optischen Lochkörpers 7 geführt, wobei der Schutzgasaustritt 15 unmittelbar über dem Werkstück 3 erfolgt. Die Höhe und Form der Austrittsöffnung ist verstellbar und kann leicht ausgewechselt werden.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
Lochkörper
8 Zuleitung 9 Reaktions- oder Inertgas beziehungsweise reaktionsfähiges Gasgemisch 10 optimiertes Loch- oder Düse 11 Gasstrahl <Nicht lesbar>
t lesbar> Schutzgasumhüllung
13 Schutzgaseintritt 14 Schutzgasdüse 15 Schutzgasaustritt
Bericht über die Veröffentlichungen zum Stand der Technik
Dem in der Patentbeschreibung angeführten Stand der Technik liegen folgende Veröffentlichungen zugrunde:

Claims (1)

  1. Laserschneidkopf zum Trennen von vorzugsweise metallischen Werkstoffen mittels fokussiertem Laserstrahl, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überdruckraum (6), der ein Reaktions- oder Inertgas beziehungsweise ein reaktionsfähiges Gasgemisch (9) enthält, nach oben von einem mit mechanischen oder elektromechanischen Mitteln beweglich angeordneten Linse oder Planscheibe (2) und nach unten von einem optischen Lochkörper (7) mit einem optimierten Loch oder Düse (10) begrenzt ist, wobei wahlweise im optischen Lochkörper (7) mehrere optimierte Löcher oder Düsen (10) zentrisch oder azentrisch enthalten sind und dass unterhalb des optischen Lochkörpers (7) eine Führungs-Schutzgasumhüllung (12) mit zum optischen Lochkörper (7) gerichteten Schutzgasdüsen (14) halbkugelförmig angeordnet ist.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19762658503 1976-01-09 1976-12-23 Laserschneidkopf Pending DE2658503A1 (de)

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