DE3918363A1 - DEVICE FOR A POWER LASER - Google Patents

DEVICE FOR A POWER LASER

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DE3918363A1
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bottom wall
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Konrad Prof Dr Kinkelin
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Solche Laser sind meistens CO2-Laser mit einer Ausgangsleistung von einigen Kilo­ watt. Sie werden vor allem beim Schweißen, Trennen oder Auftragen von Materialien verwendet. Der aus dem Laser austretende Lichtstrahl wird vor dem Werkstück durch eine Sammellinse gesammelt, die beispielsweise eine Brennweite von 17 cm hat. Der Linsendurchmesser liegt in der Gegend von zum Beispiel 30 bis 50 mm. Die Linsen bestehen beispielsweise aus Zn/Se. Sie kosten ungefähr 3000,- bis 6000,- franzö­ sische Franc. Wie auch sonst vom Schweißen, Trennen, Auftragen oder dergleichen her bekannt, gehen vom Werkstück aus heiße Spritzer als Funkenregen nach allen Seiten. Der Vorgang ist explosionsartig. Schweißt man oder trennt man zum Beispiel Aluminium, dann bildet sich unter der Aluminium-Oxid-Schicht eine von dieser Schicht überdeckte Schmelze. In der Zeitspanne, bis diese Schicht reißt, entwickelt sich unter ihr ein erheblicher Druck, bis dann das flüssige Aluminium explosions­ artig wegspritzt.The invention relates to a device according to the preamble of the main claim. Such lasers are mostly CO 2 lasers with an output power of a few kilowatts. They are mainly used when welding, cutting or applying materials. The light beam emerging from the laser is collected in front of the workpiece by a converging lens, which has a focal length of 17 cm, for example. The lens diameter is in the range of, for example, 30 to 50 mm. The lenses consist of Zn / Se, for example. They cost around 3,000 to 6,000 French francs. As is also known from welding, cutting, application or the like, hot splashes from the workpiece emanate as sparks from all sides. The process is explosive. If you weld or separate aluminum, for example, then a melt covered by this layer forms under the aluminum oxide layer. In the period of time until this layer cracks, considerable pressure develops under it, until the liquid aluminum then sprays away explosively.

Bei den oben genannten Arbeitsgängen benötigt man außer dem gebündelten Laser­ strahl auch Gase. Es kann sich hier um Schutzgase, wie zum Beispiel Argon, Stick­ stoff handeln, die die Bearbeitungsstelle abdecken oder es kann sich auch zum Beispiel um Sauerstoff handeln, der die Wirkung des Laserstrahls auf das Werk­ stück verstärken kann.In addition to the bundled laser, the above operations are required  also blast gases. These can be protective gases, such as argon, stick act material that cover the processing point or it can also become Example deal with oxygen, which affects the effect of the laser beam on the work piece can reinforce.

Die Zn/Se-Sammellinsen sind hoch-lichtdurchlässig. Trifft diese Linse bei den oben erwähnten Arbeitsgängen ein Spritzer, dann absorbiert dieser Linsenbereich aus dem Laserstrahl so viel Energie, daß die Linse sehr schnell zerstört wird. Dies hat eine ganze Reihe von Nachteilen: Man muß die Kosten für eine neue Linse auf­ bringen. Ferner steht während des Wechsels das Werkzeug. Für die Bearbeitung ist ein Stopp insofern nicht günstig, als man dann später am Werkzeug sieht, wo die Arbeitsunterbrechung stattfand. Weitere Nachteile sind dem Fachmann geläufig.The Zn / Se converging lenses are highly translucent. Meets this lens at the top operations mentioned a splash, then this lens area absorbs from the laser beam so much energy that the lens is destroyed very quickly. this has a whole host of disadvantages: you have to pay for a new lens bring. Furthermore, the tool is stopped during the change. For editing is a stop is not cheap in that you can later see where on the tool the work was interrupted. The person skilled in the art is familiar with further disadvantages.

Gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist es bekannt, eine Falle gegen die hochspritzenden Teilchen vorzusehen. Zum Teil sieht man in der Falle Prallbleche vor, gegen die hochschießende Teilchen prallen sollen. Ferner hat man im Stand der Technik in radialer Richtung Gas in den Hohlraum der Falle eingeblasen, das dann zur koaxialen Ausnehmung und zu weiteren nicht koaxialen Ausnehmungen in der Falle geströmt ist und dort die Falle verlassen hat. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der radiale Gasstrahl und auch das zur koaxialen Ausnehmung strö­ mende Gas die Beschädigung der Sammellinse nicht verhindern kann.According to the preamble of the main claim, it is known to set a trap against to provide highly spraying particles. Some of the baffles can be seen in the trap against which shooting particles are supposed to hit. You also have in the stand of technology in the radial direction, gas is blown into the cavity of the trap then to the coaxial recess and to further non-coaxial recesses flowed in the trap and left the trap there. However, it has shown that the radial gas jet and also to the coaxial recess flow gas cannot prevent damage to the converging lens.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung anzugeben, bei der ganz oder in einem statistisch wesentlich höheren Maße ausgeschlossen wird, daß die durch die Aus­ nehmung zur Linse hin geschleuderten Teilchen diese treffen können. The object of the invention is to provide a solution in which all or in one statistically much higher dimensions are excluded that the by the Aus taking particles thrown towards the lens can hit them.  

Erfindungsgemäß wird diese Schutzwirkung durch die aus dem kennzeichnenden Teil ersichtlichen Merkmale erreicht.According to the invention, this protective effect is obtained from the characterizing part obvious characteristics achieved.

Dazu erzeugt man also eine Drallströmung. Bekanntlich hat dieser Wirbel theore­ tisch längs der geometrischen Längsachse die Rotationsgeschwindigkeit unendlich. Diese Geschwindigkeit nimmt im Wirbel nach außen hin, gemäß dem Dreh-Impuls­ gesetz, ab und außen rotiert er am langsamsten. Natürlich wird eine unendlich hohe Rotationsgeschwindigkeit längs der geometrischen Längsachse in Wirklichkeit nicht erreicht, und zwar wegen der inneren Reibung. Trotzdem reicht die hohe Rotations­ geschwindigkeit schon aus, Teilchen, die längs der geometrischen Längsachse fliegen, durch Fliehkräfte von der Achse weg nach außen abzulenken. Selbst wenn sie anfangs genau längs der geometrischen Längsachse geflogen sind, bewirkt dann die Unwucht und die Unsymmetrie ihrer Gestalt, daß sie auch dann nach außen abgelenkt werden. Dort können sie von Prallblechen, weichen Wandauskleidungen oder dergleichen abgefangen werden.To do this, you create a swirl flow. As is well known, this vortex has theories table along the geometric longitudinal axis, the rotational speed is infinite. This speed goes outwards in the vortex, according to the rotation impulse law, from time to time it rotates the slowest. Of course, an infinitely high one Really not the speed of rotation along the geometrical longitudinal axis achieved because of the internal friction. Nevertheless, the high rotation is enough speed already out, particles flying along the geometric longitudinal axis, by centrifugal forces away from the axis distract. Even if it is initially exactly along the geometric longitudinal axis have flown, the unbalance and the asymmetry of their shape then cause that they are then distracted to the outside. There they can baffle, soft wall linings or the like can be intercepted.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man, daß die Einlaßdüse mit dem überwiegenden Teil der Gasenergie den Wirbel anregt.By the features of claim 2 you can achieve that the inlet nozzle with the predominant part of the gas energy stimulates the vortex.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man eine besonders gute Anregung des Wirbels, insbesondere dann, wenn die Einlaßdüse wirklich tangential angeord­ net ist.A particularly good suggestion is achieved by the features of claim 3 of the vortex, especially when the inlet nozzle is actually arranged tangentially is not.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 kann man den Wirbel an mehreren Stellen anregen, zum Beispiel um 180° versetzt, um 120° versetzt, um 90° versetzt und so weiter. Man kann aber auch - je nach Arbeitsproblem - nur eine Einlaßdüse oder aber auch zwei Einlaßdüsen und so weiter mit Gas versorgen. Man könnte dann alle Einlaßdüsen dann betreiben, wenn sehr viele Partikel spritzen. Due to the features of claim 4, the vertebrae can be in several places stimulate, for example offset by 180 °, offset by 120 °, offset by 90 ° and so on. But you can also - depending on the work problem - only one inlet nozzle or also supply two inlet nozzles and so on with gas. You could then operate all inlet nozzles when a large number of particles spray.  

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht man, daß der Wirbel sich gleich­ mäßig ausbildet und außerdem kann man dann die Einlaßdüse konstruktiv besser herstellen, zum Beispiel in einem Einlaßdüsenring.The features of claim 5 ensure that the vertebra is the same educates moderately and then you can then construct the inlet nozzle better manufacture, for example in an inlet nozzle ring.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man, daß man bei gleichem Gas­ druck je nach Zuschalten bestimmter Einlaßdüsen unterschiedlich große Dreh­ impulse des Wirbels erzeugen kann.Due to the features of claim 6 one achieves that one with the same gas pressure depending on the connection of certain inlet nozzles of different sizes can generate impulses of the vertebra.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 ergibt sich eine besonders einfache Ferti­ gung und ein eine besonders ideale Form aufweisender Wirbel.The features of claim 7 result in a particularly simple ferti and a vertebra with a particularly ideal shape.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erreicht man, daß die Wirbelspitze beson­ ders stark rotiert und damit die Spritzer gleich von Anfang an nach außen weg­ geschleudert werden.The features of claim 8 achieve that the vertebral tip in particular rotates a lot and the splashes go away right from the start to be hurled.

Durch die Merkmale des Anspruchs 9 benötigt man für den Wirbel keine beson­ dere Gasquelle.Due to the features of claim 9, no particular need is required for the vertebrae their gas source.

Durch die Merkmale des Anspruchs 10 paßt man sich den am meisten verwende­ ten Gassorten an.By the features of claim 10 one adapts to the most use gas types.

Durch die Merkmale des Anspruchs 11 erhält man Parameter, wie sie in der Praxis mit Erfolg erprobt worden sind.Due to the features of claim 11 parameters are obtained, as in the Practice have been successfully tested.

Durch die Merkmale des Anspruchs 12 bleibt die Vorrichtung selbst genügend kühl und man kann mit ihr nahe an ein Werkstück heran. Due to the features of claim 12, the device itself remains sufficient cool and you can use it to get close to a workpiece.  

Durch die Merkmale des Anspruchs 13 erhält man eine Falle, die nicht hindert, wenn man viel in Ecken oder sonstigen, schlecht zugänglichen Stellen arbeiten muß.The features of claim 13 give a trap which does not prevent if you have to work a lot in corners or other places that are difficult to access.

Durch die Merkmale des Anspruchs 14 verbleibt das Gas länger im zu bearbeiten­ den Bereich des Werkstücks.Due to the features of claim 14, the gas remains in the process longer the area of the workpiece.

Durch die Merkmale des Anspruchs 15 kann man die Falle sehr schnell umrüsten, je nachdem, welche Falle zu welcher Bearbeitungsart paßt. Die Falle gemäß Anspruch 13 ist dann sozusagen der Grundaufbau.Due to the features of claim 15, the trap can be converted very quickly, depending on which trap matches which type of processing. The trap according to Claim 13 is then the basic structure, so to speak.

Durch die Merkmale des Anspruchs 16 erreicht man eine besonders einfache Befestigungsart ohne denjenigen Bereich zu stören, in dem die Einlaßdüsen vor­ gesehen sind.The features of claim 16 make it particularly simple Type of attachment without disturbing the area in which the inlet nozzles are in front are seen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 17 erhält man zusätzlich noch eine weitere formschlüssige Verbindung zwischen der ebenen Bodenwand und der kegeligen Bodenwand.Due to the features of claim 17, a further one is obtained positive connection between the flat bottom wall and the conical Bottom wall.

Durch die Merkmale des Anspruchs 18 ändert sich der Abstand zum Werkstück nicht, unabhängig davon, ob man die kegelige Bodenwand oder die ebene Boden­ wand verwendet.Due to the features of claim 18, the distance to the workpiece changes not regardless of whether you have the tapered floor wall or the flat floor wall used.

Die Erfindung wird nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention will now be described on the basis of preferred exemplary embodiments. The drawing shows:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Falle mit Wirbel und Linse, Fig. 1 is a schematic side view of a case with swirls and lens

Fig. 2 die Draufsicht zu Fig. 1, jedoch ohne Linse, Fig. 2 shows the top view of FIG. 1, but without a lens,

Fig. 3 einen Radialschnitt durch einen ersten Teil einer Falle, Fig. 3 is a radial section through a first part of a case,

Fig. 4 die Obersicht zu Fig. 3, Fig. 4 shows the top view of FIG. 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 6 durch einen Düsenring, Fig. 5 is a section along the line 5-5 in FIG. 6 by a nozzle ring,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 aus Fig. 5, Fig. 6 shows a section along the line 6-6 of Fig. 5,

Fig. 7 die Draufsicht auf einen Deckring, Fig. 7 is a plan view of a cover ring,

Fig. 8 einen Radialschnitt durch einen Teil einer Falle mit kegeliger Bodenwand, Fig. 8 is a radial section through part of a case with a tapered bottom wall,

Fig. 9 einen Axialschnitt durch einen aufschraubbaren Teil mit ebenem Boden. Fig. 9 shows an axial section through a screw-on part with a flat bottom.

Längs einer geometrischen Längsachse 11 tritt ein nicht dargestellter Strahl eines nicht dargestellten Leistungslasers aus. Der Strahl wird durch eine Linse 12 gebün­ delt. Der Brennpunkt liegt auf der geometrischen Längsachse 11 unterhalb einer Falle 13. Die Linse 12 liegt im Bereich 14 oberhalb der Falle. Die Falle 13 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch zur geometrischen Längsachse 11. Sie hat eine kreiszylindrische Mantelwand 16 aus Messing und eine radial zur geometrischen Längsachse 11 sich erstreckende Bodenwand 17. Beide sind einstückig. Unterhalb des oberen Bereichs 14, nahe der Linse 12, ist eine Gasleitung 18 vorgesehen, die unter Druck stehendes Gas von einer nicht dargestellten Gasquelle empfängt. Die Mündung 19 der Gasleitung führt in den Innenraum 21 der Falle 13 und ist zusam­ men mit der Gasleitung 18 zumindest in deren der Mantelwand 16 nahem Bereich so angeordnet, daß Gas tangential in den oberen Bereich des Innenraums 21 ein­ strömt. Koaxial zur geometrischen Längsachse 11 hat die Bodenwand 17 eine kreis­ zylindrische Ausnehmung 22, deren Durchmesser jedoch wesentlich kleiner als der Innendurchmesser der Mantelwand 16 ist. Diese Anordnung hat zur Folge, daß sich im Betrieb ein Wirbel 23 ausbildet, dessen Strömungspfade schematisch in Fig. 1 und 2 dargestellt sind. Der Wirbel 23 ist vom Drehimpulstyp. Je größer der Abstand eines Gasteilchens von der geometrischen Längsachse 11 ist, desto langsamer fliegt es. Im Bereich der geometrischen Längsachse 11 ist die Rotationsgeschwindigkeit also am größten. Sollte durch die Ausnehmung 22 ein Spritzer längs der geometri­ schen Längsachse 11 nach oben steigen wollen, so ist die Wahrscheinlichkeit bereits in der Ausnehmung 22 oder dicht darüber am größten, daß er durch Un­ wucht, Fliehkräfte oder dergleichen eine von der Längsachse 11 wegführende Bahn aufgezwungen bekommt und der Spritzer dann sehr schnell nach außen abgelenkt wird, so daß er an die Innenfläche der Mantelwand 16 prallt. Nicht dargestellt ist, daß diese Mantelwand 16 innen mit Prallwänden und/oder Schikanen ausgerüstet sein kann. Ferner kann die Innenwand 16 weich ausgekleidet sein, zum Beispiel mit Metallwolle, um aufprallende Teilchen zu absorbieren. Sofern Prallbleche vorhanden sind, können diese ebenfalls mit einer dünnen Schicht Energie absorbierendem Material ausgerüstet sein, so daß die Spritzer nicht wieder abprallen können, sondern sich dort festsetzen, wo sie auftreffen.A beam, not shown, of a power laser, not shown, emerges along a geometric longitudinal axis 11 . The beam is bundled through a lens 12 . The focal point lies on the geometric longitudinal axis 11 below a trap 13 . The lens 12 lies in the area 14 above the trap. The trap 13 is essentially rotationally symmetrical to the geometric longitudinal axis 11 . It has a circular cylindrical jacket wall 16 made of brass and a bottom wall 17 extending radially to the geometric longitudinal axis 11 . Both are in one piece. Below the upper region 14 , near the lens 12 , a gas line 18 is provided which receives gas under pressure from a gas source, not shown. The mouth 19 of the gas line leads into the interior 21 of the trap 13 and is arranged together with the gas line 18 at least in the area of the jacket wall 16 near the area so that gas flows tangentially into the upper area of the interior 21 . Coaxial to the geometrical longitudinal axis 11 , the bottom wall 17 has a circular cylindrical recess 22 , the diameter of which, however, is considerably smaller than the inside diameter of the jacket wall 16 . The result of this arrangement is that a vortex 23 is formed during operation, the flow paths of which are shown schematically in FIGS. 1 and 2. The vortex 23 is of the angular momentum type. The greater the distance of a gas particle from the geometric longitudinal axis 11 , the slower it flies. The rotational speed is therefore greatest in the area of the geometric longitudinal axis 11 . If through the recess 22 a splash along the geometrical longitudinal axis 11's want to rise, the likelihood is already in the recess 22 or just above that it is imposed by unbalance, centrifugal forces or the like, a path leading away from the longitudinal axis 11 gets and the splash is then very quickly deflected outwards so that it hits the inner surface of the jacket wall 16 . It is not shown that this jacket wall 16 can be equipped on the inside with impact walls and / or baffles. Furthermore, the inner wall 16 can be softly lined, for example with metal wool, in order to absorb impacting particles. If baffle plates are present, they can also be equipped with a thin layer of energy-absorbing material, so that the splashes cannot bounce off, but instead get stuck where they hit.

Aus dem Drehimpulsgesetz zusammen mit Fig. 1 und 2 kann man erkennen, daß die Rotationsgeschwindigkeit extrem hoch ist, ganz wesentlich höher, als die Geschwindigkeit des durch die Gasleitung 18 einströmenden Gases.From the angular momentum law together with FIGS. 1 and 2 it can be seen that the speed of rotation is extremely high, much higher than the speed of the gas flowing in through the gas line 18 .

Gemäß den im Maßstab 1:1 dargestellten Fig. 3 und 4 hat die Mantelwand 24 zur geometrischen Längsachse 11 koaxiale Gestalt. Unten ist die Bodenwand 26 radial zur Längsachse 11. Aus Gründen guter Wärmeleitung haben beide Wände eine erhebliche aus den Figuren ausmeßbare Dicke. Die Ausnehmung 27 ist wiederum koaxial und hat oben eine Ansenkung 28, die das Eindringen der Wirbelspitze in die Ausnehmung 27 begünstigt. Die Unterseite 29 der Bodenwand 26 verläuft radial und ist eben, so daß sich der unten aus der Ausnehmung 27 austretende und wieder ausbreitende Wirbel zwischen der Unterseite 29 und der Oberseite des Werkstücks 31 ausbreiten kann. Fig. 3 läßt erkennen, daß durch die Erfindung zum Beispiel nicht so sehr in das Schweißbett 32 hineingeblasen wird, wie dies der Fall wäre, wenn Gas mit einer rein axialen Bewegungsrichtung aus der Ausnehmung 27 parallel der geometrischen Längsachse 11 ausströmen würde. Das Schweißbett 32 bleibt somit durch die Erfindung auch in seinem flüssigen Zustand ruhiger, was für die Qualität der Schweißnaht von großer Bedeutung ist.According to FIGS. 3 and 4 shown on a scale of 1: 1, the casing wall 24 has a coaxial shape with the geometric longitudinal axis 11 . At the bottom, the bottom wall 26 is radial to the longitudinal axis 11 . For reasons of good heat conduction, both walls have a considerable thickness that can be measured from the figures. The recess 27 is in turn coaxial and has a countersink 28 at the top, which favors the penetration of the vertebral tip into the recess 27 . The underside 29 of the bottom wall 26 extends radially and is flat, so that the vortex emerging from the recess 27 at the bottom and spreading again can spread between the underside 29 and the top of the workpiece 31 . That is not so much blown by the invention, for example, in the welding bed 32, as would be the case where gas with a purely axial direction of movement out of the recess 27, the geometrical longitudinal axis would be parallel flow out 11 Fig. 3 reveals. The weld bed 32 thus remains quieter in its liquid state due to the invention, which is of great importance for the quality of the weld seam.

Oben an der Mantelwand 24 ist ein radialer, kreisringförmiger Befestigungs­ flansch 33 vorgesehen, in dem drei um 120° versetzte Befestigungslöcher 34 vorgesehen sind.At the top of the jacket wall 24 , a radial, annular mounting flange 33 is provided, in which three mounting holes 34 are provided offset by 120 °.

Der in Fig. 5 und 6 im Maßstab 1:1 gezeichnete Düsenring 36 ist ebenfalls aus Metall. Seine innere Durchgangsbohrung 37 hat einen Innendurchmesser gemäß dem Innendurchmesser der Mantelwand 24. Er hat drei Befestigungslöcher 37 ent­ sprechend den Befestigungslöchern 34, so daß beide Teile durch Schrauben mit­ einander verbunden werden können. Tangential zur Innenwand 38 des Befestigungs­ lochs 37 münden Bohrungen 39, 41, 42, 43, die geradlinig verlaufen. Sie werden im Durchmesser immer größer, und zwar hat die Bohrung 39 einen Durchmesser von 2 mm, die Bohrung 41 einen Durchmesser von 3 mm, die Bohrung 42 von 4 mm und die Bohrung 43 von 5 mm. Am äußeren Endbereich gehen die Boh­ rungen 39, 43 in gleichgestaltete Stufenbohrungen 44 mit Innengewinde 46 über. Es können dort von einer Gasquelle kommende flexible Gasschläuche eingeschraubt werden. Damit gegebenenfalls vorhandene Kontermuttern eine ebene Anlagefläche finden, sind Anfräsungen 47 senkrecht zur Längserstreckung der Bohrungen 39, 41, 42, 43 vorgesehen. Der Düsenring 36 paßt gasdicht auf den Befestigungsflansch 33. Auf den Befestigungsflansch 33 wiederum paßt ein Halteflansch 48, der im Maß­ stab 1:1 gezeichnet ist, aus Metall ist und dessen Funktion selbstverständlich ist. The nozzle ring 36 drawn on a scale of 1: 1 in FIGS. 5 and 6 is also made of metal. Its inner through bore 37 has an inner diameter corresponding to the inner diameter of the casing wall 24 . It has three mounting holes 37 accordingly the mounting holes 34 so that both parts can be connected to each other by screws. Tangential to the inner wall 38 of the mounting hole 37 open holes 39 , 41 , 42 , 43 which run in a straight line. They are getting larger in diameter, namely the bore 39 has a diameter of 2 mm, the bore 41 has a diameter of 3 mm, the bore 42 of 4 mm and the bore 43 of 5 mm. At the outer end region, the holes 39 , 43 pass into identical stepped bores 44 with an internal thread 46 . Flexible gas hoses coming from a gas source can be screwed in there. So that lock nuts, if present, find a flat contact surface, millings 47 are provided perpendicular to the longitudinal extent of the bores 39 , 41 , 42 , 43 . The nozzle ring 36 fits gastight on the mounting flange 33 . On the mounting flange 33 in turn fits a retaining flange 48 , which is drawn 1 : 1 in dimension rod, is made of metal and its function is a matter of course.

Die im Maßstab 1:1 gezeichnete Fig. 8 zeigt den unteren Teil einer Falle ohne Halteflansch und Düsenring. Sie ist koaxial zur geometrischen Längsachse 11. Auf einen Bund 49 paßt der nicht dargestellte Düsenring. Ein Befestigungsflansch 51 dient bereits erwähnten Zwecken. Unterhalb des Befestigungsflansches 51 ist eine kurze, kreisringförmige Seitenwand 52 vorgesehen, an die sich nach unten eine unter einem Winkel von 34° verlaufende kegelige Bodenwand 53 anschließt. In den oberen Bereich der Bodenwand 53 und in die Seitenwand 52 ist ein Außengewinde 54 eingeschnitten. Die Bodenwand 53 läuft nicht exakt spitzkegelig aus. Vielmehr ist eine radiale Innenfläche und eine radiale Außenfläche 57 vor­ gesehen, die von der koaxialen Ausnehmung 58 durchquert werden. Die Boden­ wand 53 in dieser Winkelstellung hindert die Außenzonen des sich im Betrieb bildenden Wirbels 23 wenig und erlaubt damit eine größere Intensität des Wirbels in seinem zentralen Bereich. Fig. 8 drawn on a scale of 1: 1 shows the lower part of a trap without retaining flange and nozzle ring. It is coaxial with the geometric longitudinal axis 11 . The nozzle ring, not shown, fits onto a collar 49 . A mounting flange 51 serves the purposes already mentioned. A short, annular side wall 52 is provided below the mounting flange 51 , which is followed by a conical bottom wall 53 extending at an angle of 34 °. An external thread 54 is cut into the upper region of the bottom wall 53 and into the side wall 52 . The bottom wall 53 does not end in a precisely conical shape. Rather, a radial inner surface and a radial outer surface 57 are seen which are traversed by the coaxial recess 58 . The bottom wall 53 in this angular position prevents the outer zones of the vortex 23 which is formed during operation and thus allows a greater intensity of the vortex in its central region.

Gemäß Fig. 9 ist eine Kappe für die Vorrichtung nach Fig. 8 vorgesehen. Die Kappe 59 hat einen koaxialen Rand 61, der an seinem oberen inneren Bereich ein Innengewinde 62 hat, das auf das Außengewinde 54 aufschraubbar ist. Ansonsten berührt der Rand 61 im aufgeschraubten Zustand nirgends die Bodenwand 53 in ihrem schräg verlaufenden Bereich. Unten geht der Rand 61 in einen radialen Boden 63 über, dessen Unterseite 64 ebenfalls radial zur geometrischen Längs­ achse 11 ist. Eine Ausnehmung 66 hat kegelstumpfförmige Gestalt mit einem Winkel von 34° entsprechend demjenigen Winkel, unter dem auch die Außenfläche der Bodenwand 53 verläuft. Im eingeschraubten Zustand fluchtet außerdem die Unterseite 64 mit der Außenfläche 57. Im relativ dicken Boden 63 sind Kühl­ bohrungen 67 vorgesehen und auf dem Boden 63 sind außerhalb des 34° Kegel­ winkels Kühlleitungen 68 vorgesehen. According to FIG. 9, a cap is provided for the device according to FIG. 8. The cap 59 has a coaxial edge 61 , which has an internal thread 62 on its upper inner region, which can be screwed onto the external thread 54 . Otherwise, the edge 61 does not touch the bottom wall 53 in its obliquely extending region when it is screwed on. At the bottom, the edge 61 merges into a radial bottom 63 , the underside 64 of which is also radial to the geometric longitudinal axis 11 . A recess 66 has a frustoconical shape with an angle of 34 ° corresponding to the angle at which the outer surface of the bottom wall 53 also extends. In the screwed-in state, the underside 64 is also aligned with the outer surface 57 . In the relatively thick bottom 63 cooling holes 67 are provided and cooling lines 68 are provided on the bottom 63 outside the 34 ° cone angle.

Die dem Werkstück 31 zugewandte Bodenwand 53 ist mit einem Wärmeschutz 69 aus geeignetem Material wie Grafit beschichtet. Das Grafit ist auf die Boden­ wand aufgesprüht.The bottom wall 53 facing the workpiece 31 is coated with a thermal protection 69 made of a suitable material such as graphite. The graphite is sprayed onto the floor wall.

Bei den bislang bekannten Konstruktionen ist die Linse 12 und ihre Fassung ein Bauteil für sich und ebenso die Falle 13.In the constructions known to date, the lens 12 and its mount are a component in themselves and likewise the trap 13 .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann man jedoch beide vereinen, wie dies Fig. 1 schematisch zeigt und das Gas kühlt dann zumindest auch die Unterseite der Linse 12, so daß diese keine besondere Kühlgaszufuhr benötigt. In diesem Fall hat dann das Gas eine der Fachwelt bekannte, niedere Kühltemperatur.According to an embodiment of the invention, however, both can be combined, as shown schematically in FIG. 1, and the gas then cools at least the underside of the lens 12 , so that it does not require any special cooling gas supply. In this case, the gas has a low cooling temperature known to the experts.

Durch innerhalb der Erfindung liegende Abwandlungen kann man aber auch erreichen, daß die Oberseite der Linse 12 ebenfalls gekühlt wird, wie zum Beispiel durch einen zweiten Anschlußstutzen. Die rotatorische Bewegung des Gases ergibt eine bessere, gradientenfreiere Kühlung als die seither verwendete Querströmung.Through modifications within the scope of the invention, however, it can also be achieved that the top of the lens 12 is also cooled, for example by a second connection piece. The rotational movement of the gas results in better, gradient-free cooling than the cross flow used since then.

Anstelle der Linse 12 kann auch jede andere Vorrichtung treten, die den Laserstrahl sammelt, wie zum Beispiel ein oder mehrere entsprechend gekrümmte Spiegel. Jedes fokussierende System kann verwendet werden.Instead of the lens 12 , any other device that collects the laser beam, such as one or more correspondingly curved mirrors, can also be used. Any focusing system can be used.

Claims (22)

1. Vorrichtung für einen Leistungslaser, der eine optische Linse am Ausgang auf weist, die den Laserstrahl längs einer geometrischen Längsachse beugt, mit einer der Linse nachgeschalteten Falle für vom Werkstück zur Linse hin spritzenden Teilchen, welche Falle im wesentlichen koaxial zur Längsachse ist, eine Mantelwand und eine Bodenwand aufweist, eine Einlaßdüse für Gas aufweist und in der Boden­ wand eine koaxiale Ausnehmung für den Austritt des Laserstrahls und des Gases aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüse zusammen mit der Mantelwand ein Drehimpulserzeuger ist.1. Device for a power laser, which has an optical lens at the output, which bends the laser beam along a geometrical longitudinal axis, with a trap downstream of the lens for particles spraying from the workpiece to the lens, which trap is essentially coaxial to the longitudinal axis Has jacket wall and a bottom wall, has an inlet nozzle for gas and in the bottom wall has a coaxial recess for the exit of the laser beam and the gas, characterized in that the inlet nozzle together with the jacket wall is an angular momentum generator. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüse überwiegend tangential zur Mantelwand angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the inlet nozzle is predominantly arranged tangentially to the jacket wall. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüse von tangential bis ±20° angeordnet ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the inlet nozzle of is arranged tangentially up to ± 20 °. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Einlaß­ düsen vorgesehen sind. 4. The device according to claim 1, characterized in that a plurality of inlet nozzles are provided.   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüsen auf der gleichen Höhe angeordnet sind.5. The device according to claim 4, characterized in that the inlet nozzles are arranged at the same height. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einlaßdüsen unterschiedlichen Durchmesser haben.6. The device according to claim 4, characterized in that all inlet nozzles have different diameters. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einlaßdüsen gleichen Durchmesser haben.7. The device according to claim 4, characterized in that all inlet nozzles have the same diameter. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxiale Aus­ nehmung der einzige Austritt für einen durch den Drehimpulserzeuger erzeug­ ten Wirbel ist.8. The device according to claim 1, characterized in that the coaxial off take the only exit for one generated by the angular momentum generator is vortex. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Einlaßdüse eine Gasquelle angeschlossen ist, die ein ohnehin auf dem Werkstück beim Arbeiten des Lasers benötigtes Gas abgibt.9. The device according to claim 1, characterized in that to the inlet nozzle a gas source is connected, which is already on the workpiece when Working of the laser releases the required gas. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas ein inertes Gas und/oder Sauerstoff ist.10. The device according to claim 1, characterized in that the gas is inert gas and / or oxygen. 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des aus der Einlaßdüse austretenden Gases im Dekameter-Bereich/Sek. liegt, daß der charakteristische Innendurch­ messer der Falle im Dekazentimeter-Bereich liegt und daß der Gasdurchsatz im Bereich Dezi-m3/h bis unterem Bereich m3/h liegt. 11. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the speed of the gas emerging from the inlet nozzle in the decameter range / sec. lies that the characteristic inside diameter of the trap is in the decentimeter range and that the gas throughput is in the range deci-m 3 / h to the lower range m 3 / h. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand eine Kühlvorrichtung aufweist.12. The apparatus according to claim 1, characterized in that the bottom wall is a Has cooling device. 13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle eine koaxiale, kreiskegelige Bodenwand aufweist.13. The apparatus according to claim 1, characterized in that the trap a has coaxial, conical bottom wall. 14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Falle eine koaxiale, im wesentlichen ebene Bodenwand aufweist.14. The apparatus according to claim 1, characterized in that the trap a has coaxial, essentially flat bottom wall. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Bodenwand einen koaxialen Fassungsrand aufweist, der die kegelige Bodenwand umfassen kann und in deren Bereich lösbar befestigt ist.15. The apparatus according to claim 13 and 14, characterized in that the plane Bottom wall has a coaxial frame edge that the conical bottom wall can include and is releasably attached in the area. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die kegelige Bodenwand aufweisende Falle im Bereich ihrer Mantelwand ein Außengewinde aufweist, auf das der Fassungsrand mit seinem Innengewinde aufschraubbar ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the conical Bottom wall trap an external thread in the area of its jacket wall has, on which the socket rim with its internal thread can be screwed. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenbereich der kegeligen Bodenwand von einer Kegelsenkung in der ebenen Bodenwand passend aufgenommen wird.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the tip region the conical bottom wall from a countersink in the flat bottom wall is appropriately recorded. 18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze der kegeligen Bodenwand senkrecht zur geome­ trischen Längsachse eben ist und bei aufgeschraubtem Fassungsrand mit der Unterseite der ebenen Bodenwand fluchtet. 18. The device according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the tip of the conical bottom wall perpendicular to the geome trical longitudinal axis is flat and with the frame edge screwed on with the Bottom of the flat floor wall is aligned.   19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einzigen Einlaßdüse das Gas als Mischung zugeführt wird.19. The apparatus according to claim 10, characterized in that in a single Inlet nozzle the gas is fed as a mixture. 20. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Einlaßdüsen jedes Gas für sich zugeführt wird.20. The apparatus according to claim 10, characterized in that at several Inlet nozzles each gas is supplied individually. 21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenwand auf ihrer dem Werkstück zugewandten Seite mit einer Wärmeschutzschicht bedeckt ist.21. The apparatus according to claim 1, characterized in that the bottom wall with a heat protection layer on the side facing the workpiece is covered. 22. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse und die Einlaßdüse eine solche Lage haben, daß das Gas zugleich auch die Linse kühlt.22. The apparatus according to claim 1, characterized in that the lens and the Inlet nozzle have such a position that the gas also cools the lens.
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