DE4234788A1 - Laserstrahlwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laserstrahlwerkzeug mit einer den Abstand zwischen dem Werkzeug und der Oberfläche eines Werkstückes ermittelnden Meßvor­ richtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Laserstrahlwerkzeuge können einerseits zum Schnei­ den oder zum Schweißen verwendet werden, das heißt also, zum Trennen oder zum Verbinden von Werk­ stücken. Um eine optimale Wirkung des Laserstrahls sicherzustellen, bedarf es einer genauen Einhaltung des Abstandes zwischen Werkzeug und Werkstückober­ fläche. Mit dem Laserstrahlwerkzeug wirkt eine La­ serstrahl-Fokussiereinrichtung zusammen, die in ei­ nem Abstand vor dem Werkzeug den Laserstrahl fo­ kussiert. Aufgabe der Meßvorrichtung ist es, den Abstand zwischen Werkzeug und Werkstückoberfläche so zu ermitteln, daß das Werkzeug derart geführt wird, daß der Fokuspunkt etwa auf der Werkstück­ oberfläche liegt.

Insbesondere bei der dreidimensionalen Werkstück­ bearbeitung, beispielsweise beim Schneiden und Schweißen dünner Blechwerkstücke, wie sie im Karos­ seriebau vorkommen, ist eine exakte Strahlfokussie­ rung und eine genaue Steuerung des Werkzeugs erfor­ derlich, um Lage- und Formtoleranzen einerseits und Bahnabweichungen des Laserstrahlwerkzeugs anderer­ seits mit hoher Dynamik auszugleichen. Das Laser­ strahlwerkzeug wird häufig in Verbindung mit soge­ nannten Industrierobotern eingesetzt, die das Werk­ zeug halten und bewegen.

Im Zusammenhang mit Laserstrahlwerkzeugen werden bereits kapazitiv wirkende Sensoren eingesetzt, die die Kapazität zwischen Werkzeug und Werkstück er­ fassen. Anderen Sensorsysteme reagieren auf Verän­ derungen des elektrischen Feldes zwischen Werkzeug und Werkstück. Änderungen des Feldes bzw. der Kapa­ zität werden von der Meßvorrichtung erfaßt und ent­ sprechende Ausgangssignale an eine Steuervorrich­ tung abgegeben, mit deren Hilfe der gewünschte Ab­ stand zwischen Werkstück und Werkzeug eingehalten wird. Es treten jedoch Feld- und Kapazitätsänderun­ gen auf, die allein auf der Werkstückgeometrie -beispielsweise auf Ecken, Kanten oder Durchbre­ chungen- und nicht auf Abstandsänderungen beruhen, so daß stark verfälschte Ausgangssignale der Meßvorrichtung von der Steuervorrichtung falsch ausgewertet werden. Darüber hinaus können Änderun­ gen des Feldes und des Dielektrikums zwischen Werk­ zeugspitze und Werkzeugstück durch Verdampfung von Fetten und insbesondere durch die Bildung eines Plasmas verändert werden, so daß auch hier falsche Meßsignale die Steuerung negativ beeinflussen kön­ nen. Schließlich ist festzuhalten, daß kapazitive Sensoren elektrisch leitende Werkstückoberflächen voraussetzen, so daß die Bearbeitung nichtleitender Materialien, beispielsweise von Keramik mit derar­ tigen Sensoren nicht möglich ist.

Es ist überdies bekannt, den Abstand zwischen Werk­ zeug und Werkstück auf der Basis einer Triangulati­ onsmessung durchzuführen. Insbesondere hier ist meist ein deutlicher Vorlauf zum Wirkpunkt des La­ serstrahls erforderlich. Einerseits sind zwar der zeitliche und örtliche Vorhalt bei der Abstandsbe­ stimmung zur schnellen Fokussierung von Vorteil, andererseits führt aber eine derartige Meßmethode bei raschen Richtungsänderungen zu großen Fehlern, die für den praktischen Einsatz derartiger Meßsy­ steme untragbar sind. Darüber hinaus baut die Sen­ sorik relativ groß, so daß einerseits die Beweg­ lichkeit und andererseits der Anwendungsbereich des Strahlwerkzeugs insofern eingeschränkt wird, als im Bereich enger Winkel die Innenbearbeitung von Werk­ stücken ausgeschlossen ist.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein La­ serstrahlwerkzeug zu schaffen, das allgemein ein­ setzbar ist, das heißt, unabhängig von dem Werk­ stückmaterial verwendbar ist. Andererseits soll das Werkzeug so klein bauen, daß auch kleine Werkstücke ohne weiteres zu bearbeiten sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Laserstrahlwerkzeug der eingangs genannten Art mit Hilfe der in An­ spruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Meßvor­ richtung des Laserstrahlwerkzeugs weist einen pneu­ matischen Sensor auf, mit dessen Hilfe der Stau­ druck eines auf das zu bearbeitende Werkstück auf­ treffenden Gasstrahls erfaßt wird. Die Ausgangssi­ gnale eines derartigen Sensors sind unabhängig von dem zu bearbeitenden Material. Sie werden außerdem nicht durch die Bildung eines Plasmas beeinträch­ tigt, das beispielsweise beim Schweißen entstehen kann.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Laserstrahlwerkzeugs, bei dem ein erster Ringspalt vorgesehen ist, der den das Werkzeug verlassenden Laserstrahl umgibt, und der als Austrittsöffnung für den den Staudruck bewirkenden Gasstrahl dient. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird der unmit­ telbar den Laserstrahl umgebende Werkstückbereich mit einem im wesentlichen ringförmigen Gasstrahl beaufschlagt, so daß unabhängig von Richtungswech­ sel während der Bearbeitung des Werkstücks ein Ab­ standsmeßsignal in unmittelbarer Nähe des Laser­ strahls bzw. von dessen Fokussierpunkt erzeugt wird.

Bevorzugt wird weiterhin eine Ausführungsform des Laserstrahlwerkzeugs, bei dem ein zweiter Ringspalt vorgesehen ist, der den Laserstrahl umgibt. Dieser zweite Ringspalt dient als Einlaß für den pneumati­ schen Sensor, der den im Bereich dieses Spalts auf­ tretenden Staudruck erfaßt. Das Meßsignal wird also ebenfalls in unmittelbarer Umgebung zum Laserstrahl bzw. zum Fokussierpunkt abgegriffen, so daß unab­ hängig von Richtungswechseln des Werkzeugs ein Meß­ signal vorliegt, wobei überdies ein gewisser Vor­ halt sichergestellt wird, da der Staudruck in der Umgebung des Laserstrahls also nicht in dessen Auf­ treffpunkt erfaßt wird.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Laserstrahlwerkzeugs, bei dem die beiden Ringspal­ ten konzentrisch zueinander und zu dem das Werkzeug verlassenden Laserstrahl angeordnet sind. Damit ist nämlich ein besonders kompakter Aufbau des Werk­ zeugs sichergestellt, wodurch sich nicht nur eine Gewichtsersparung einstellt, sondern auch die Mög­ lichkeit ergibt, Werkstücke in engen Winkelberei­ chen zu bearbeiten.

Bevorzugt wird überdies eine Ausführungsform des Laserstrahlwerkzeugs, bei welchen im Bereich der Werkzeugspitze ein Düseneinsatz vorgesehen ist, der mit einem zentralen Durchgangskanal versehen ist, durch den der Laserstrahl hindurchtritt. Den Düsen­ einsatz umgibt ein erster Mantelkörper, der seiner­ seits von einem zweiten Mantelkörper umspannt wird. Zwischen den Wandungen des Düseneinsatzes und des ersten Mantelkörpers einerseits und den Wandungen des ersten Mantelkörpers und des zweiten Mantelkör­ pers andererseits sind Ringspalten ausgebildet, die als Auslaß für den Gasstrom bzw. als Eingang für den pneumatischen Sensor anwendbar sind. Es zeigt sich also, daß der Aufbau des Laserstrahlwerkzeugs sehr kompakt ist und daß die beiden Ringspalten in die Werkzeugspitze integriert werden können, so daß unmittelbar im Wirkbereich des Laserstrahls die Ab­ standmessung durchführbar ist.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Laserstrahlwerkzeugs, bei dem die beiden Ringspal­ ten unmittelbar frei im Stirnbereich des Werkzeugs bzw. der Werkzeugspitze münden. Der Gasstrom zur Erzeugung des Staudrucks kann daher völlig ungehin­ dert austreten und frei auf die Werkzeugoberfläche auftreffen. Der Staudruck wird in unmittelbarer Nähe zum Fokussierpunkt also zum Wirkbereich des Laserstrahlwerkzeugs gemessen, so daß sich eine sehr kleine Fehlerrate einstellt. Da der mit dem pneumatischen Sensor gekoppelte Ringspalt frei in der Umgebung mündet, können bei der Bearbeitung ei­ nes Werkstücks auf die Stirnseite des Werkzeugs auftreffende Verunreinigungen schwerlich haften bleiben andererseits gegebenenfalls leicht entfernt werden, so daß eine Beeinträchtigung des Meßsignal auf ein Minimum reduzierbar ist.

Weitere Ausgestaltungen des Laserstrahlwerkzeugs sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teilbe­ reich eines Laserstrahlwerkzeugs, nämlich durch die Werkzeugspitze und

Fig. 2 eine Unteransicht der in Fig. 1 darge­ stellten Werkzeugspitze.

Gemäß Fig. 1 weist das Laserstrahlwerkzeug eine Werkzeugspitze 1 auf, durch die der das Werkstück bearbeitende Laserstrahl austreten kann. Dazu ist die Werkzeugspitze mit einem Düseneinsatz 3 verse­ hen, der einen zentralen Durchgangskanal 5 auf­ weist, durch den der Laserstrahl von einer hier nicht dargestellten Fokussiereinrichtung kommend auf die Werkstückoberfläche auftreffen kann.

Der Düseneinsatz 3 wird von einem ersten Mantelkör­ per 7 umgeben. Die Außenabmessungen des Düsenein­ satzes sind so auf die Innenabmessungen des ersten Mantelkörpers abgestimmt, daß zwischen Außenfläche des Düseneinsatzes 3 und Innenfläche des ersten Mantelkörpers 7 ein erster Ringraum 9 gebildet wird, der in einem ersten Ringspalt 11 an der Stirnseite der Werkzeugspitze 1 mündet. Der erste Ringraum 9 wird über eine geeignete Gasquelle 13 mit einem unter Druck stehenden Gas beaufschlagt, beispielsweise mit Preßluft oder mit einem inerten Gas.

Der erste Mantelkörper 7 wird von einem zweiten Mantelkörper 15 umgeben, dessen Innenabmessungen so auf die Außenabmessungen des ersten Mantelkörpers abgestimmt sind, daß zwischen den beiden Mantelkör­ pern ein zweiter Ringraum 17 eingeschlossen ist, der in einen zweiten Ringspalt 19 mündet, der sich an der Stirnseite der Werkzeugspitze 1 öffnet. Der zweite Ringraum 17 ist auf geeignete Weise, bei­ spielsweise über Kanäle in der Werkzeugspitze 1, die sich im übrigen Laserstrahlwerkzeug fortsetzen, mit einer Meßvorrichtung 21 verbunden, die einen pneumatischen Sensor 23 umfaßt.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mün­ den der erste Ringspalt 11 und der zweite Ringspalt 19 in einer ersten Ebene E1.

Der Durchgangskanal 5 des Düseneinsatzes 3 mündet ebenfalls in der Stirnseite der Werkzeugspitze 1. Die Öffnung des Durchgangskanals liegt in einer zweiten Ebene E2. Die beiden Ebenen E1 und E2 sind hier im wesentlichen parallel und in einem Abstand d zueinander angeordnet. Die erste Ebene E1 springt gegenüber der zweiten E2 in Richtung der durch einen Pfeil angedeuteten Ausbreitung L des Laser­ strahls zurück, so daß die Austrittsöffnung 25 für den Laserstrahl näher an der Werkstückoberfläche liegt als die Öffnungen des ersten Ringspalts 11 und des zweiten Ringspalts 19.

Die Werkzeugspitze 1 kann beispielsweise über eine Schraubverbindung mit dem übrigen Laserstrahlwerk­ zeug verbunden sein. Dabei muß gewährleistet sein, daß der Laserstrahl ungehindert entlang der Mittel­ achse 27 des Werkzeugs bzw. der Werkzeugspitze 1 verlaufen kann. Die Kanäle zur Verbindung des er­ sten Ringraums 9 mit der Gasquelle 13 und zur Ver­ bindung des zweiten Ringraums 17 mit der Meßvor­ richtung 21 erstrecken sich durch das weitere La­ serstrahlwerkzeug, das entsprechende Anschlüsse für die Gasquelle 13 bzw. die Meßvorrichtung 21 aufwei­ sen kann.

Fig. 1 zeigt, daß die Außenwände der Werkzeug­ spitze 1 konisch ausgebildet sind. Dabei ist der Winkel, den die Außenwände im oberen Bereich der Werkzeugspitze miteinander einschließen, kleiner, als der Winkel, den die Außenwände im unteren Be­ reich der Werkzeugspitze 1 einschließen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die Werkzeugspitze sehr klein ausgebildet ist und in sehr engen Werk­ zeugbereichen einsetzbar ist. Zu den Abmessungen der Werkzeugspitze 1 ist noch zu sagen, daß bei ei­ nem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Düsenein­ satz 3 einen Außendurchmesser von 7 mm aufweisen kann, während die Höhe der gesamten Werkzeugspitze gemäß Fig. 1 etwa 17 mm betragen kann. Aus diesen Angaben soll noch einmal der kompakte Aufbau er­ sichtlich sein. Der Abstand d zwischen der ersten Ebene E1 und der zweiten Ebene E2 kann beispiels­ weise 0,5 mm betragen.

Die Mündungen der Ringspalten 11 und 19, die gemäß Fig. 1 in einer gemeinsamen Ebene E1 liegen, kön­ nen auch versetzt zueinander angeordnet sein, wobei der erste Ringspalt 11 näher zur Stirnseite bzw. zur zweiten Ebene E2 mit der Austrittsöffnung 25 angeordnet ist, als der Mündungsbereich des zweiten Ringspalts 19, der also gegenüber der Stirnseite der Werkzeugspitze 1 zurückspringt.

Bei dieser Ausgestaltung ist - wie bei der in Fig. 1 dargestellten - sichergestellt, daß die beiden Ringspalten außen nicht von Wandbereichen der Werk­ zeugspitze eingeschlossen sind. Die Ringspalten sind mechanisch ausreichend robust, so daß eine äußere Schutzwand entfallen kann. Dadurch baut die mit den Ausblas- und Meßöffnungen versehene Werk­ zeugspitze sehr klein. Sie ist gegen Verunreinigun­ gen insofern unempfindlich, als sich diese nir­ gends verfangen und so das Meßergebnis negativ be­ einflussen können.

Fig. 2 zeigt eine Unteransicht des Laeserstrahl­ werkzeugs bzw. der Werkspitze 1. Es ist ersicht­ lich, daß diese rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Die Austrittsöffnung 25 für den Laserstrahl befindet sich im Mittelpunkt der Werkzeugspitze 1. Konzentrisch dazu sind der erste Ringspalt 11 und der zweite Ringspalt 19 angeordnet. Aus der Un­ teransicht ist deutlich, daß die Breite der Ringspalte sehr klein ist, so daß die Werkzeug­ spitze 1 insgesamt sehr klein baut.

Zur Funktion des Laserstrahlwerkzeugs ist folgendes festzuhalten:

Im Betrieb des Werkzeugs wird ein von einer hier nicht dargestellten Fokussiereinrichtung fokussier­ ter Strahl entlang der Mittelachse 27 ausgesandt, der durch die Austrittsöffnung 25 an der Stirnseite der Werkzeugspitze 1 austritt und auf das zu bear­ beitende Werkstück trifft. Der Fokus des Laser­ strahls kann beispielsweise ca. 3 mm vor der Stirn­ seite des Werkzeugs liegen.

Im Betrieb des Laserstrahlwerkzeugs wird durch die Gasquelle 13 ein Gas in den ersten Ringraum 9 ge­ führt, das durch den ersten Ringspalt 11 austritt. Sobald sich in einem Bereich vor der Werkzeugspitze eine Werkzeugoberfläche befindet, wird - beispiels­ weise ab einem Abstand zwischen Werkzeugstück und Werkzeugspitze von ca. 5 mm - ein Staudruck aufge­ baut, der von dem pneumatischen Sensor 23 der Meßvorrichtung 21 über eine geeignete Wirkverbin­ dung, beispielsweise Kanäle im Inneren des Laser­ strahlwerkzeugs und über den zweiten Ringraum 17 erfaßt. Die Druckänderungen wirken über den zweiten Ringspalt 19 in den zweiten Ringraum, und können so von dem Sensor ermittelt werden.

Das aus dem ersten Ringspalt 11 austretende Gas kann frei in Richtung auf das Werkstück austreten, ohne negative Beeinflussung irgendwelcher äußerer Gehäuseteile des Laserstrahlwerkzeugs. Der Gas­ strahl kann sich an die äußere Oberfläche des Dü­ seneinsatzes 3 anlegen. Insgesamt entsteht ein ringförmiger Gasstrahl, der in einem Bereich um den auf das Werkstück wirkenden Laserstrahl auf die Werkstückoberfläche auftrifft. Der Staudruck kann ohne irgendwelche negative Beeinflussungen von dem Gehäuse des Laserstrahlwerkzeugs über die frei in der Stirnseite der Werkzeugspitze mündende Öffnung des zweiten Ringspalts 19 erfaßt werden.

Da die beiden Ringspalten 11 und 19 frei in der Stirnseite des Werkzeug münden, können Verunreini­ gungen, wie sie beim Schneiden oder Schweißen von Werkstücken auftreten, leicht von der Oberfläche der Werkzeugspitze abfallen, so daß eine Beein­ trächtigung der Meßergebnisse auf ein Minimum redu­ ziert wird. Im übrigen sind derartige Verunrei­ nigungen leicht zu entfernen.

Durch eine Vergrößerung des Abstandes d zwischen der ersten Ebene E1 und der zweiten Ebene E2 kann quasi eine Abschirmung der beiden Ringspalten er­ zielt werden. Wenn die erste Ebene E1 weiter zu­ rückspringt, können von dem Auftreffpunkt des La­ serstrahls losgerissene Partikelteilchen die Ringspalten nicht mehr treffen, sie gelangen ledig­ lich auf die Stirnseite des Düseneinsatzes 3, wo sie für die Messung des Abstandes keinerlei Nach­ teile bedeuten.

Die Oberfläche des Düseneinsatzes 3 kann eine be­ sondere Ausgestaltung zur Beeinflussung des aus dem ersten Ringspalts 11 austretenden Gasstroms aufwei­ sen. Beispielsweise ist denkbar, daß in Richtung der Mittelachse 27 verlaufende Rillen oder derglei­ chen vorgesehen werden, die den Gasstrom lenken, so daß eine stabile Ausgestaltung des Gasstroms si­ chergestellt ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist die Außenwand des Düseneinsatzes 3 zylin­ drisch ausgebildet. Auch die Innenwand des ersten Mantelkörpers 7 ist im Bereich des ersten Ringspalts zylindrisch ausgebildet, so daß der aus dem ersten Ringspalt austretende Luftstrahl eben­ falls in etwa zylindrisch ist und konzentrisch zur Mittelachse 27 verläuft.

Demgegenüber sind die den zweiten Ringspalt 19 be­ grenzenden Wandungen des ersten Mantelkörpers 7 bzw. des zweiten Mantelkörpers 15 so angeordnet, daß sie schräg in Richtung auf die Mittelachse 27 verlaufen und der zweite Ringspalt also in etwa ko­ nisch ausgebildet ist. Die Meßwirkung des pneumati­ schen Sensors 23 ist somit quasi gerichtet. Der Staudruck wird auf diese Weise nahe dem auf der Mittelachse 27 liegenden Fokuspunkt des Laser­ strahls gemessen. Äußere Einflüsse können das Meßergebnis somit nur sehr wenig beeinflussen, ohne daß es irgendwelcher äußerer Abschirm- oder Schutz­ vorrichtungen bedürfte.

Die Außenwand des Düseneinsatzes 3 kann aber auch - anders als hier dargestellt - ebenfalls konisch aus­ gebildet sein, so daß bei entsprechender Anpassung der Innenwand des ersten Mantelkörpers 7 auch der erste Ringspalt 11 im wesentlichen konisch ausge­ bildet ist. Der von den den Ringspalt umfassenden Wänden eingeschlossene Winkel hat einen Scheitel­ punkt, der unterhalb der Stirnseite der Werkzeug­ spitze etwa auf der Mittelachse 27 liegt. Der Öffnungswinkel kann in einem Bereich von 20° bis 60° vorzugsweise von etwa 40 liegen. Bei einer derar­ tigen Ausgestaltung der Werkzeugspitze ergibt sich, insbesondere bei einer konischen Ausgestaltung des zweiten Ringspalts 19, ein sehr präziser, enger Meßbereich.

Aus den Erläuterungen zur Funktion des Laserstrahl­ werkzeugs ist ersichtlich, daß am ersten Ringspalt 9 auch die Meßvorrichtung 21 angeschlossen sein kann, während am zweiten Ringspalt 19 die Gasquelle 13 liegt. Wesentlich ist in beiden Fällen, daß der zur Erzeugung eines Meßsignals aufgebrachte Gas­ strom ringförmig um den Laserstrahl aufgebaut wird, so daß nahe am Arbeitspunkt des Werkzeugs ein Meß­ signal gewonnen wird, aus dessen Größe der Abstand zwischen Werkzeug und Werkstückoberfläche ableitbar ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform liegt der zur Erzeugung eines Meßsignals erforder­ liche Gasstrom in unmittelbarer Nähe zum Laser­ strahl, so daß auch sehr nahe an Kantenbereichen eines Werkstücks noch ein auswertbares Meßsignal gewonnen werden kann. Je näher der Gasstrahl an den aktiven Laserstrahl herangeführt werden kann, umso näher kann der Laserstrahl auch an der Kante eines Werkstücks eingesetzt werden.

Es zeigt sich nach allem, daß die pneumatische Ab­ standserfassung unabhängig von den Materialeigen­ schaften des zu bearbeitenden Werkstücks einsetzbar ist. Die Meßvorrichtung 21 selbst kann in einem Ab­ stand vom Wirkbereich des Laserstrahls angeordnet werden, so daß die thermische Belastung minimiert werden kann. Das hier beschriebene Meßsystem ist unempfindlich gegenüber beim Schweißen entstehendes Plasma. Aus Fig. 1 ist schließlich auch ersicht­ lich, daß im Bereich der Werkzeugspitze 1 keinerlei Elektronik einzusetzen ist, so daß eine hohe Stö­ rungsunempfindlichkeit realisiert werden kann.

Die von der Meßvorrichtung 1 erzeugten Ausgangssi­ gnale können an eine Steuervorrichtung weitergelei­ tet werden, die die Anordnung des Laserstrahlwerk­ zeugs gegenüber dem Werkstück einstellt und somit den gewünschten Abstand einhält. Sofern eine beson­ ders rasche Nachführung der Werkzeugspitze 1 ge­ wünscht ist, können zwischen dem Laserstrahlwerk­ zeug und der dieses Werkzeug tragenden Manipulati­ onseinrichtung sogenannte Zusatzachsen eingeschal­ tet werden, die elektrisch oder hydraulisch arbei­ ten. Beispielsweise kann zwischen dem sogenannten Handwurzelflansch eines Roboters und dem Strahl­ werkzeug eine derartige Zusatzachse vorgesehen wer­ den, die - unabhängig von der Trägheit des Roboters - eine rasche Lageänderung des Strahlwerkzeugs gegen­ über dem zu bearbeitenden Werkstück sicherstellt.

Die Verwendung einer hydraulischen Zusatzachse hat gegenüber einer elektrischen Zusatzachse den Vor­ teil, daß eine wesentlich höhere Energiedichte vor­ liegt und somit eine schnellere Lageänderung der Werkzeugspitze 1 durchführbar ist. Bei hydrauli­ schen Zusatzachsen liegt die Grenzfrequenz bei ca. 100 Hz und somit über den Eigenfrequenzen der mei­ sten zu bearbeitenden Werkstücke. Damit ist es möglich, das Laserstrahlwerkzeug mit der hier be­ schriebenen Meßvorrichtung nicht nur dem aktuellen - auch räumlichen - Werksstückprofil nachzuführen, sondern auch etwaige Zitterbewegungen des Werk­ stücks oder des die Laserstrahlvorrichtung halten­ den Roboters bzw. Manipulators auszugleichen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß das Laser­ strahlwerkzeug der hier beschriebenen Art unabhän­ gig von der Laserstrahl-Quelle und damit universell einsetzbar ist.

Claims (13)

1. Laserstrahlwerkzeug mit einer den Abstand zwi­ schen Werkzeug und Werkstückoberfläche ermittelnden Meßvorrichtung, deren Ausgangssignale einer den Ab­ stand zwischen Werkzeugspitze und Werkstückoberflä­ che einstellenden Steuervorrichtung zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (21) einen pneumatischen Sensor (23) aufweist, mit des­ sen Hilfe der von einem Gasstrahl bei Annäherung an ein Werkstück bewirkte Staudruck erfaßbar ist.

2. Laserstrahlwerkzeug nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch einen die Austrittsöffnung (25) des Laserstrahls umgebenden ersten Ringspalt (11), durch den der den Staudruck bewirkende Gasstrahl austritt.

3. Laserstrahlwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, ge­ kennzeichnet durch einen die Austrittsöffnung (25) des Laserstrahls umgebenden zweiten Ringspalt (19) der mit dem pneumatischen Sensor (23) in Wirkver­ bindung steht.

4. Laserstrahlwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ringspalt (11) und/oder der zweite Ringspalt (19) konzentrisch zueinander und/oder zur Austrittsöff­ nung (25) angeordnet sind.

5. Laserstrahlwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch­ messer des ersten Ringspalts (11) kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Ringspalts (19).

6. Laserstrahlwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ringspalt (11) und der zweite Ringspalt (19) in ei­ ner gemeinsamen ersten Ebene (E1) angeordnet sind.

7. Laserstrahlwerkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ trittsöffnung (25) in einer zweiten Ebene (E2) an­ geordnet ist.

8. Laserstrahlwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste Ebene (E1) und die zweite Ebene (E2) parallel zueinander und senk­ recht zur Mittelachse (27) angeordnet sind.

9. Laserstrahlwerkzeug nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die er­ ste Ebene (E1) - in Richtung des Strahlaustritts ge­ sehen - gegenüber der zweiten Ebene (E2) zurückver­ setzt ist.

10. Laserstrahlwerkzeug nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Werkzeug­ spitze (1) mit einem vorzugsweise rotationssymme­ trischen Düseneinsatz (3), der einen von dem Laser­ strahl durchdrungenen zentralen Durchgangskanal (5) aufweist.

11. Laserstrahlwerkzeug nach Anspruch 10, gekenn­ zeichnet durch einen vorzugsweise rotationssymme­ trisch ausgebildeten ersten Mantelkörper (7), der den Düseneinsatz (3) umgibt und dessen Innenwand zur Ausbildung des ersten Ringspalts (11) in einem Abstand zur Außenwand des Düseneinsatzes (3) ange­ ordnet ist.

12. Laserstrahlwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise rotations­ symmetrisch ausgebildeten zweiten Mantelkörper (15), der den ersten Mantelkörper (7) umgibt und dessen Innenwand zur Ausbildung des zweiten Ringspalts (19) in einem Abstand zur Außenwand des ersten Mantelkörpers (7) angeordnet ist.

13. Laserstrahlwerkzeug nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der er­ ste Ringspalt (11) und der zweite Ringspalt (19) unmittelbar im Stirnbereich des Werkzeugs bzw. der Werkzeugspitze (1) münden.