DE4317384C2 - Laserbearbeitungskopf - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laserbearbeitungskopf, bei dem der Laser ein Werkstück durch einen Laserstrahl unter Zuführen von Schneidgas schneidet oder schweißt.

In der älteren deutschen Patentanmeldung gemäß nachveröffentlichter DE 41 29 278 A1 wird ein Laserbearbeitungskopf mit einem beweglichen Linsenhalter beschrieben, der entweder durch eine Druckdifferenz oder durch eine Antriebseinrichtung verschoben werden kann. Oberhalb und unterhalb des Linsenhalters ist je eine Druckkammer vorgesehen, in die Gas eingeleitet wird. Bei einem beschriebenen Laserbearbeitungskopf wird über ein Regelventil Antriebsgas der oberen Druckkammer zugeführt, und Schneidgas in die untere, einem Werkstück zugewandte Druckkammer eingegeben. Bei einem anderen Laserbearbeitungskopf wird Schneidgas beiden Druckkammern zugeführt, und damit der Druck des Schneidgases in der unteren oder laserstrahlausgangsseitigen Druckkammer kleiner ist als der Druck des einem Ventil zugeführten Schneidgases, wird ein Druckreduzierventil am Eingang der laserstrahlausgangsseitigen Druckkammer vorgesehen. Statt den beweglichen Linsenhalter durch eine Druckdifferenz zu verschieben, kann bei einem anderen Laserbearbeitungskopf in beiden Druckkammern der gleiche Gasdruck herrschen, und dann wird der Linsenhalter durch einen gesonderten, elektromotorischen Antrieb bewegt, wobei dann kein Druckventil für das Antriebsgas vorgesehen ist.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Laserbearbeitungskopfes, wie er in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. Sho. 63-273588 dargestellt ist.

In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Laserstrahl, 2 eine Fokussierlinse zum Fokussieren des Laserstrahls, und 3 einen beweglichen Linsenhalter, der die Fokussierlinse 2 hält. Der Linsenhalter 3 ist in einen Strahlführungszylinder 4 eingefügt und in beiden Richtungen zusammen mit der Fokussierlinse entlang der Achse des Laserstrahls 1 beweglich. Zähne 3a sind in eine Seitenfläche des Linsenhalters zum Eingreifen in ein Schneckenrad 6 eingearbeitet. Ein Motor 5 treibt über einen Schneckenmechanismus, bestehend aus dem Schneckenrad 6 und den Zähnen 3a, den beweglichen Linsenhalter 3 an. Der Motor 5 und der Schneckenmechanismus bilden eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des beweglichen Linsenhalters 3. Eine Dichtung 7, die als Abdichtung für Schneidgas 9 dient, dient auch als Führung für den beweglichen Linsenhalter 3. Eine Düse 8, die ein Düsenende 8a umfaßt, richtet einen Laserstrahl auf ein Werkstück 10, nachdem der Strahl durch die Fokussierlinse 2 konzentriert wurde. Die Düse 8 umfaßt weiter einen Schneidgasversorgungsstutzen 8b zur Entgegennahme des Schneidgases 9 und zum zielgerichteten Blasen des Schneidgases auf das Werkstück 10. Die Bezugszeichen 2a und 2b bezeichnen Positionen der Fokussierlinse 2 im Bewegungsbereich, während die entsprechenden Brennpunkte des Laserstrahls durch 11a und 11b bezeichnet sind. Typischerweise ist das vom Strahlführungs­ zylinder 4 in Laserquellenrichtung definierte Volumen dem Atmosphärendruck ausgesetzt.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Laserbearbeitungskopfes gemäß Fig. 5 beschrieben. Der Laserstrahl 1 wird optisch durch die Fokussierlinse 2 fokussiert und auf das Werkstück 10 projiziert. Das Schneidgas 9, bei dem es sich beim Schneiden von Aluminium im allgemeinen um trockene Luft handelt, wird vom Stirnende 8a der Düse 8 her entlang der gleichen Achse auf das Werkstück 10 gerichtet wie der Laserstrahl 1.

Nunmehr wird der Schneidablauf des Laserbearbeitungskopfes beschrieben. Wenn sich die Fokussierlinse 2 in der Position 2a befindet, liegt der entsprechende Brennpunkt 11a auf der Oberfläche des Werkstückes 10, um das Werkstück 10 im Schneidstart zu bohren. Wenn ein Loch gebohrt wird, wird der Motor aufgrund eines von einem nicht dargestellten numerischen Steuergerät gelieferten Steuersignals angetrieben, um den beweglichen Linsenhalter 3 durch das Schneckenrad 6 auf das Werkstück 10 zuzubewegen. Die Fokussierlinse 2 bewegt sich in die Position 2b und der entsprechende Brennpunkt 11b gelangt zum Boden des Werkstückes 10.

In dieser Lage des Brennpunktes 11b erfolgt das Laserschneiden relativ zum gebohrten Loch. Da zu diesem Zeitpunkt der Schneidgasdruck groß genug sein muß, um das durch die Laserenergie geschmolzene Material zur Bodenoberfläche des Werkstückes 10 zu blasen, muß der innere Gasdruck der Düse 8 auf einen extrem hohen Druck gebracht werden, beispielsweise auf einen Druck im Bereich von (5 kg/cm² bis 9 kg/cm²) 4,9-8,8·10⁵ Pa.

Entsprechend wird ein hoher Schneidgasdruck auf die Abschnitte A der Fokussierlinse und des Linsenhalters aufgebracht, die in der Zeichnung mit Pfeilen (↑) markiert. Wenn die Fokussierlinse beispielsweise einen Durchmesser von 50 mm besitzt und der aufgebrachte Schneidgasdruck 7,85·10⁵ Pa (8 kg/cm²) beträgt, beträgt der Schub, der den beweglichen Linsenhalter 3 durch den Schneidgasdruck zur Auftreffseite des Laserstrahls 1 hin drückt (obere Seite in der Zeichnung) annähernd 3 kN (300 kg), weil der Außendurchmesser des die Fokussierlinse 2 haltenden beweglichen Linsenhalters 3 annähernd 70 mm beträgt. Der Motor 5, das Schneckenrad 6 und weitere Teile, die die Antriebseinrichtung zum Verschieben des beweglichen Linsenhalters 3 bilden, müssen dementsprechend so bemessen sein, daß sie einer noch größeren Kraft bzw. größerem Schub standhalten können.

Bei dem wie beschrieben aufgebauten herkömmlichen Laserbearbeitungskopf sind die düsenseitigen Endabschnitte der Fokussierlinse und des beweglichen Halters, der diese trägt, einer verhältnismäßig starken Kraft ausgesetzt, die vom Schneidgas herrührt, das durch den Schneidgasversorgungsstutzen zugeführt wird und von der Düsenspitze her zum Aufstrahlen auf das Werkstück durch die Düse strömt. Demgegenüber steht das entgegengesetzte Ende des Linsenhalters und der Fokussierlinse nur mit dem umgebenden Luftdruck in Berührung. Entsprechend muß die Antriebseinrichtung, bestehend aus dem Motor, dem Schneckenrad und anderen Teilen, zur Durchführung der Hin- und Herbewegung des beweglichen Linsenhalters in der Richtung des Laserstrahls dimensionsmäßig relativ groß ausfallen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die mit dem Stande der Technik verbundenen Nachteile durch Schaffung eines Laserbearbeitungskopfes mit einem Linsenhalter zu überwinden, der als Reaktion auf eine kleine Antriebskraft bewegt werden kann, und der von einer Antriebseinrichtung bewegt wird, die eine relativ geringe Größe besitzt.

Die Aufgabe wird durch einen Laserbearbeitungskopf mit den im Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 4 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Laserschneidkopfes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Laserschneidkopfes gemäß Fig. 1 zur Verdeutlichung der Gaszufuhr,

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Laserschneidkopfes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Laserschneidkopfes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Laserschneidkopfes des Standes der Technik.

Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben, in der Bezugszeichen, die denen der Ausführungsform des Standes der Technik bzw. entsprechender Teile gleichen, identische oder entsprechende Teile bezeichnen.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Laserbearbeitungskopfes. Gemäß dieser Zeichnung ist der bewegliche Linsenhalter 13, der die Fokussierlinse 2 zum Konzentrieren des Laserstrahls 1 haltert, beweglich in einem äußeren Strahlführungszylinder 14 angeordnet. Der Linsenhalter 13 wird in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung entlang der Achse des Laserstrahls 1 bewegt (senkrecht in der Zeichnung). Zähne 13a sind in die Seitenfläche des beweglichen Linsenhalters 13 zum Eingreifen in die Schnecke 6 eingearbeitet. Ein ringförmiger Kolben 13b ist an einem Ende des beweglichen Linsenhalters 13 angebracht. An einem Ende des äußeren Strahlführungszylinders 14 ist die Düse 8 befestigt, während der bewegliche Linsenhalter 13 verschiebbar ist. Eine ringförmige Nut 14a dient zur Aufnahme des ringförmigen Kolbens 13b des beweglichen Linsenhalters 13. Der ringförmige Kolben 13b ist gleitend in die im Strahlführungszylinder 14 gebildete ringförmige Nut 14a eingefügt und durch O-Ringe 16, 17 abgedichtet.

Ein Gas wird von außerhalb als Antriebsgas 15 zum Verstellen des ringförmigen Kolbens 13b zugeführt und mit einstellbarem Druck geliefert. Die in der Zeichnung mit Pfeilen markierten Abschnitte A zeigen eine Druckbeaufschlagungsoberfläche für das Schneidgas 9, die sich über die zur Düse 8 hinweisenden Endflächen der Fokussierlinse 2 und des beweglichen Linsenhalters 13 erstrecken. Der in der Zeichnung mit Pfeilen markierte Abschnitt B zeigt die Druckbeaufschlagungsoberfläche für das Antriebsgas 15 auf dem ringförmigen Kolben 13b.

In Fig. 1 tritt beim Laserschneiden das Schneidgas 9 in die Düse 8 ein, wobei der Gasdruck in der Düse auf 4,9-8,8·10⁵ Pa (5 bis 9 kg/cm²) eingestellt ist. Dementsprechend wird an der Druckbeaufschlagungsoberfläche an den zur Düse 8 weisenden Endflächen der Fokussierlinse 2 und am beweglichen Linsenhalter 13, der die Fokussierlinse 2 trägt, das heißt, an den in der Zeichnung mit Pfeilen markierten Abschnitten A, ein Schub erzeugt, der den ringförmigen Kolben 13b in der Zeichnung nach oben drückt.

Da gleichzeitig das Antriebsgas 15 an die durch die ringförmige Nut 14a zwischen dem Strahlführungszylinder 14 und dem ringförmigen Kolben 13b gebildete kleine Kammer geleitet wird, erzeugt das Gas einen Schub, der den ringförmigen Kolben 13b nach unten drückt und dabei auf die Druckbeaufschlagungsoberfläche des ringförmigen Kolbens 13b für das Antriebsgas 15 wirkt, das heißt, auf den in der Zeichnung mit Pfeilen markierten Abschnitt B. Unter Vernachlässigung der Reibung, des Widerstandes, etc. des Fokussierlinsenantriebs wird auf den Antrieb folgende Nettokraft ausgeübt:

(Fläche der Abschnitte A)×Schneidgasdruck)
- (Fläche des Abschnittes B)×(äußerer Gasdruck).

Während im Vergleich zum Stande der Technik, bei dem nur die Kraft: (Fläche der Abschnitte A)×(Schneidgasdruck) auf den Antriebsteil wirkt, wird der bei der vorliegenden Erfindung auf die Antriebseinrichtung wirkende Nettodruck durch die Gegenkraft: (Fläche des Abschnittes B)×(äußerer Gasdruck) verringert.

Falls aufgrund struktureller Begrenzungen des Gerätes die Fläche des Abschnittes B nicht ausreicht, kann der Druck des Antriebsgases 15 so eingestellt werden, daß die resultierende Kraft, die aus der Differenz zwischen dem vom Schneidgas 9 erzeugten Schub und dem vom Antriebsgas 15 erzeugten Druck hervorgeht, optimal verringert und sogar zum Verschwinden gebracht wird.

Wie oben beschrieben, weist der in Fig. 1 dargestellte Laserbearbeitungskopf eine kleine Kammer auf, die durch die ringförmige Nut 14a und den Abschnitt des ringförmigen Kolbens 13b an der Laserstrahlauftreffseite der Fokussierlinse 2 definiert ist. Der Kolben 13b ist mechanisch mit der Fokussierlinse 2 durch die Struktur des beweglichen Linsenhalters 13 verbunden. Wenn also von außen ein Antriebsgasdruck in die kleine Kammer eingebracht wird, wird der ringförmige Kolben 13b mit einer Kraft beaufschlagt, die der durch den Schneidgasdruck von der Werkstückoberflächenseite (Seite der Düse 8) der Fokussierlinse 2 her erzeugten Kraft entgegengerichtet ist. Die von der Antriebseinrichtung erzeugte Kraft braucht also nur die aus den einander entgegengerichteten Drücken resultierende Nettokraft überwinden und kann im Vergleich zum Stande der Technik extrem klein gemacht werden.

Nachfolgend wird im einzelnen auf der Grundlage von Fig. 2 die Gaszufuhr beschrieben. Hierbei wird das Schneidgas 9 an die Düse 8 geliefert und weiter als Antriebsgas zur Lieferung an eine kleine Kammer abgezweigt, die aus dem ringförmigen Kolben 13b und der ringförmigen Nut im Strahlführungszylinder 14 gebildet ist. Der in Fig. 2 dargestellte Laserbearbeitungskopf ist im Aufbau dem in Fig. 1 dargestellten Kopf gleich, mit Ausnahme der Rohrleitung 18 für das in die kleine Kammer zu liefernde Antriebsgas, wobei die Kammer aus dem ringförmigen Kolben 13b und der ringförmigen Nut 14a im Strahlführungszylinder 14 gebildet wird. Es sei darauf hingewiesen, daß die Druckbeaufschlagungsfläche des ringförmigen Kolbens 13b im wesentlichen der Summe der Druckbeaufschlagungsflächen an der Werkstückoberflächenseite (Seite der Düse 8) der Fokussierlinse 2, und der Haltestruktur der Fokussierlinse 2 entspricht. Ventile 19, 20 sind in der Rohrleitung 18 vorgesehen, um das gewünschte Druckniveau herzustellen.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Laserbearbeitungskopfes der Fig. 2 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird das Schneidgas 9 zur Beschickung der kleinen Kammer abgezweigt, die aus der ringförmigen Nut 14a im Strahlführungszylinder 14 und dem ringförmigen Kolben 13b gebildet ist. Wird die Reibung, der Widerstand, etc. der Antriebseinrichtung vernachlässigt, ergibt sich der Schub auf den Motor 5, die Schnecke 6, etc., welche die Antriebseinrichtung des beweglichen Linsenhalters 13 bilden und als Fokussierlinsenantrieb dienen, wirkt wie folgt:

|(Fläche der Abschnitte A)-(Fläche des Abschnittes B)|
×(Schneidgasdruck).

Daher kann im wesentlichen durch Gleichmachen der Fläche der mit Pfeilen markierten Abschnitte A in der obigen Formel, das heißt, der Summe der Druckbeaufschlagungsflächen für das Schneidgas 9, nämlich der zur Düse 8 hin gelegenen Seiten der Fokussierlinse 2 und des beweglichen Linsenhalters 13, der die Fokussierlinse 2 trägt, mit der Fläche des mit Pfeilen markierten Abschnittes B, also der Druckbeaufschlagungsfläche des ringförmigen Kolbens 13b, der auf den beweglichen Linsenhalter 13 in der Zeichnung nach oben wirkende Schub unabhängig von der Druckänderung des Schneidgases 9 im wesentlichen zum Verschwinden gebracht werden.

Wie oben beschrieben, entspricht bei dem in Fig. 2 dargestellten Laserschneidkopf die Druckbeaufschlagungsfläche des ringförmigen Kolbens 13b im wesentlichen der Summe der Druckbeaufschlagungsflächen für das Schneidgas 9 auf der zur Werkstückoberflächenseite (Seite der Düse 8) innen gelegenen Oberfläche der Fokussierlinse 2 und der die Fokussierlinse 2 tragenden Anordnung, wobei das abgezweigte Schneidgas als Antriebsgas zugeführt wird. Daher wird die auf die Antriebseinrichtung der Fokussierlinse wirkende Belastung im wesentlichen auf Null reduziert, unabhängig von der beim Schneiden erfolgenden Druckänderung des Schneidgases, so daß der von der Antriebseinrichtung erzeugte Schub im Vergleich zu dem beim Gerät des Standes der Technik auftretenden Druck extrem klein ist, wobei das anstelle eines äußeren Gases als Antriebsgas benutzte Schneidgas eine vorzusehende neue Gasrohrleitung, etc. erfordert. Da eine zusätzliche Steuerung gewünscht wird oder die Flächen, auf die die entgegengesetzten Drücke wirken, unterschiedlich sein können, werden gesteuerte Ventile 19, 20 eingesetzt, um Relativdrücke zu liefern, die das Reduzieren der Nettokraft, die die Antriebseinrichtung überwinden muß, auf Null ermöglichen.

Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 3 beschrieben, die eine Querschnittsansicht eines Laserbearbeitungskopfes darstellt. In der Zeichnung bezeichnet 23 einen beweglichen Linsenhalter, der die Fokussierlinse 2 trägt, während 24 einen äußeren Strahlführungszylinder bezeichnet. Das Bezugszeichen 25 bezeichnet pneumatische Schubvorrichtungen, die am Strahlführungszylinder 24 befestigt sind. Die Kolben (nicht dargestellt) der pneumatischen Schubvorrichtungen 25 sind mit dem beweglichen Linsenhalter 23 verbunden, und der Druck wird durch das von außen gelieferte Antriebsgas 15 gesteuert. Der in Fig. 3 dargestellte Laserbearbeitungskopf entspricht im Aufbau dem in Fig. 1 dargestellten Kopf, mit der Ausnahme, daß die pneumatischen Schubvorrichtungen 25 anstelle der beim Gerät der Fig. 1 vorhandenen kleinen Kammer vorgesehen sind, die aus dem ringförmigen Kolben 13b des beweglichen Linsenhalters 13 und der ringförmigen Nut 14a des äußeren Strahlführungszylinders 14 besteht. Der bewegliche Linsenhalter 13 ist mit dem Kolben der pneumatischen Schubvorrichtungen 25 verbunden.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des in Fig. 3 dargestellten Laserbearbeitungskopfes beschrieben. Sie entspricht grundsätzlich derjenigen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, das heißt, daß beim Laserschneiden Schneidgas 9 in die Düse 8 eintritt und der Gasdruck in der Düse 8 auf einen Wert im Bereich von 4,9 bis 8,8·10⁵ Pa (5 bis 9 kg/cm²) eingestellt ist. Auf die Druckbeaufschlagungsoberfläche der zur Düse 8 hin weisenden Flächen der Fokussierlinse 2 und des diese tragenden beweglichen Linsenhalters 23 wird somit ein Schub ausgeübt, der den beweglichen Linsenhalter 23 in der Zeichnung nach oben bewegt. Währenddessen wird den pneumatischen Schubvorrichtungen 25 von außen das Antriebsgas 15 zugeführt und erzeugt einen Schub, der den beweglichen Linsenhalter 23, der mit den Kolben der Luftzylinder 25 verbunden ist, nach unten drückt.

Der Druck des von außen an die pneumatischen Schubvorrichtungen 25 gelieferten Antriebsgases 15 wird so eingestellt, daß er den Schub, der den beweglichen Linsenhalter 23 in der Zeichnung nach oben schiebt, und den Schub, der den beweglichen Linsenhalter 23 mit Hilfe der pneumatischen Schubvorrichtung 25 nach unten schiebt, ausgleicht, so daß der Unterschied zwischen dem vom Antriebsgas 9 erzeugten Schub und dem vom Antriebsgas 15 erzeugten Schub auf Null gebracht werden kann.

Wie oben beschrieben, ist der in Fig. 3 dargestellte Laserbearbeitungskopf mit pneumatischen Schubvorrichtungen 25 versehen, die in bezug auf ihren Schub mechanisch gemeinsam mit der Antriebseinrichtung der Fokussierlinse zusammenarbeiten, das heißt, mit der Antriebseinrichtung des beweglichen Linsenhalters 23. Die Schubvorrichtungen 25 sind allgemein auf dem Markt erhältlich, wodurch die Kosten reduziert und die Wirkungen der ersten Ausführungsform erzielt werden. Verglichen mit dem in Fig. 1 dargestellten Laserschneidkopf erfordert der Laserbearbeitungskopf der vorliegenden Ausführungsform im Kopfteil keinen ringförmigen Kolben, keine ringförmige Nut etc., was die Gestaltungsfreiheit vergrößert.

Nunmehr wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 beschrieben, die eine Schnittansicht eines Laserbearbeitungskopfes darstellt. Gemäß der Zeichnung wird das Schneidgas 9 in die Düse 8 geliefert und gleichzeitig als Antriebsgas den Luftzylindern 25 zugeführt. Der in Fig. 1 dargestellte Laserschneidkopf entspricht im Aufbau demjenigen der Fig. 3 mit Ausnahme der Rohrleitung für das an die Luftzylinder 25 zu liefernde Antriebsgas. Es sei bemerkt, daß die Gesamtsumme der Druckbeaufschlagungsflächen der Kolben (nicht dargestellt) der beiden Luftzylinder 25 im wesentlichen der Gesamtsumme der Druckbeaufschlagungsflächen der zum Werkstück weisenden Schneidgasseite (Seite der Düse 8) der Fokussierlinse 2 und der die Fokussierlinse 2 tragenden Anordnung entspricht.

Nachfolgend wird die Betriebsweise des Laserbearbeitungskopfes der Fig. 4 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird das Schneidgas 9 zur Lieferung an die Kolben der beiden Luftzylinder 25 abgezweigt, die an dem Strahlführungszylinder 24 befestigt sind. Wenn die Reibung, der Widerstand etc. der Antriebseinrichtung außer acht gelassen werden, kann also der auf den Motor 5, die Schnecke 6 und andere Antriebsteile des beweglichen Linsenhalters 23 ausgeübte Schub, oder der auf den beweglichen Zylinder 23 ausgeübte und in der Zeichnung nach oben gerichtete Schub im wesentlichen zum Verschwinden gebracht werden, unabhängig von der Druckänderung des Schneidgases 9, da die Summe der Druckbeaufschlagungsflächen der zur Düse 8 weisenden Seiten der Fokussierlinse 2 und des sie tragenden beweglichen Linsenhalters 13 im wesentlichen der Gesamtsumme der Druckbeaufschlagungsflächen der Kolben (nicht dargestellt) der Luftzylinder 25 entspricht.

Wie oben beschrieben, entspricht die Summe der Beaufschlagungsflächen der zur Düse 8 weisenden Endseiten der Fokussierlinse 2 für das Schneidgas 9 und des die Fokussierlinse 2 tragenden beweglichen Linsenhalters 13 im wesentlichen der Gesamtsumme der Druckbeaufschlagungsflächen der Kolben (nicht dargestellt) der Luftzylinder 25, wobei das abgezweigte Schneidgas als Antriebsgas zugeführt wird. Die Betriebsweise der vorliegenden Ausführungsform entspricht also derjenigen der ersten Ausführungsform. Die Luftzylinder 25 sind allgemein auf dem Markt erhältlich, wie im Falle der dritten Ausführungsform, so daß die Herstellungskosten verringert und die Gestaltungsfreiheit erhöht wird.

Weiter können der Motor und das Schneckenrad, die bei jeder der Ausführungsformen 1 bis 3 das Antriebssystem oder die Antriebseinrichtung der Fokussierlinse bilden, durch einen Motor und eine Kugelrollspindel, einen Motor und einen Helicoidmechanismus, oder einen ähnlichen Mechanismus zur Erzeugung entsprechender Wirkungen ersetzt werden.

Claims (8)

1. Laserbearbeitungskopf mit

• - einem Strahlführungszylinder (14) mit einer ringförmigen Nut (14a);
• - einer Düse (8), die an einem Ende des Strahlführungszylinders (14) angebracht ist, um einen Laserstrahl (1) und ein Schneidgas (9) auf ein Werkstück (10) zu richten;
• - einem beweglichen Linsenhalter (13), der eine Fokussierlinse (2) trägt und entlang der optischen Achse des Laserstrahls (1) hin- und herbeweglich in den Strahlführungszylinder (14) eingefügt ist;
• - einer Antriebseinrichtung (5, 6) für den beweglichen Linsenhalter (13), die neben dem Strahlführungszylinder (14) angeordnet ist;
• - einem ringförmigen Kolben (13b), der in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls gesehen eingangsseitig am beweglichen Linsenhalter (13) vorgesehen und dicht in die ringförmige Nut (14a) des Strahlführungszylinders (14) eingefügt ist;
• - einer Einrichtung zum Liefern eines Anteils des Schneidgases (9) als Antriebsgas in die ringförmige Nut (14a);
• - einer ersten Ventileinrichtung (19) zur Einstellung des Drucks des der ringförmigen Nut (14a) zugeführten Antriebsgases; und
• - einer zweiten Ventileinrichtung (20) zur Einstellung des Drucks des Schneidgases (9).

2. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1, bei welchem die Gesamtsumme des Antriebsdruckes multipliziert mit einer Antriebsgasbeaufschlagungsfläche (B) im wesentlichen gleich der Gesamtsumme des Schneidgasdruckes multipliziert mit einer Schneidgasbeaufschlagungsfläche (A) ist, welche die düsenseitigen Endabschnitte der Fokussierlinse (2) und des beweglichen Linsenhalters (13) umfaßt.

3. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1, bei welchem eine in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls gesehen eingangsseitig an dem beweglichen Linsenhalter (13) vorgesehene Antriebsgasbeaufschlagungsfläche (B) des ringförmigen Kolbens (13) im wesentlichen gleich einer Schneidgasbeaufschlagungsfläche (A) ist, welche die düsenseitigen Endabschnitte der Fokussierlinse (2) und des beweglichen Linsenhalters (13) umfaßt.

4. Laserbearbeitungskopf mit

• - einer Düse (8), die an einem Ende eines Strahlführungsgehäuses (24) angeordnet ist, um einen Laserstrahl (1) und ein Schneidgas (9) auf ein Werkstück zu richten;
• - einem beweglichen Linsenhalter (23) für eine Fokussierlinse (2), wobei der Linsenhalter (23) in das Strahlführungsgehäuse (24) entlang der optischen Achse des Laserstrahls (1) hin- und herbeweglich eingefügt ist;
• - einer Antriebseinrichtung (5, 6) zum Hin- und Herbewegen des beweglichen Linsenhalters (23) entlang der optischen Achse des Laserstrahls (1);
• - einer pneumatischen Schubvorrichtung (25), die außerhalb des Strahlführungsgehäuses (24) vorgesehen und an diesem befestigt ist, und einen Kolben aufweist, der mit dem beweglichen Linsenhalter (23) verbunden ist;
• - und einer Druckgas-Versorgungseinrichtung, die den Kolben mit einem Antriebsgas (15) beaufschlagt.

5. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 4, bei welchem die Druckgas-Versorgungseinrichtung eine Gasversorgungsquelle aufweist, die von einer Schneidgasversorgung getrennt ist.

6.Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 4, bei welchem das Antriebsgas (15) von dem der Düse (8) zugeführten Schneidgas (9) abgezweigt ist.

7. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 4-6, bei welchem mehrere pneumatische Schubvorrichtungen (25) vorgesehen sind.

8. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem die Gesamtsumme des Antriebsgasdruckes multipliziert mit der Antriebsgasbeaufschlagungsfläche des Kolbens oder der Kolben im wesentlichen gleich der Gesamtsumme des Schneidgasdruckes multipliziert mit der Schneidgasbeaufschlagungsfläche ist, die aus den düsenseitigen Endabschnitten der Fokussierlinse (9) und des die Fokussierlinse (2) tragenden beweglichen Linsenhalters (23) besteht.