DE4426458A1 - Düsenkopf für die Werkstück-Laserbearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf für die Bearbeitung eines Werk­ stücks mittels eines Laserstrahls gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Ein derartiger Düsenkopf ist bereits aus dem DE-GM 93 13 671.4 bekannt. Dieser bekannte Düsenkopf enthält ein Anschlußteil; einen im Anschluß­ teil angeordneten Linsenhalter zur Aufnahme eines Linsensystems; eine mit dem Anschlußteil verbundene Düseneinrichtung; und eine an der Spitze der Düseneinrichtung angeordnete Sensorelektrode.

Wird der Düsenkopf fest mit einem Werkzeug verbunden, so ist es möglich, das Werkzeug relativ zum Werkstück zu positionieren, um das Werkstück in geeigneter Weise bearbeiten zu können. Die Positionierung erfolgt über eine Regeleinrichtung, die den gemessenen Abstand zwischen der Sensor­ elektrode und dem Werkstück als Istwert empfängt und die Lage des Düsenkopfes in Abhängigkeit eines Vergleichs dieses Istwertes mit einem vorgegebenen Sollwert steuert.

Der Abstand zwischen der Sensorelektrode und dem Werkstück wird auf kapazitivem Wege gemessen, wozu an die Sensorelektrode eine wechsel­ förmige Meßspannung angelegt wird. An den Düsenkopf kann dabei Schirmpotential angelegt werden, um die Meßspannung gegenüber äuße­ ren Einflüssen zu schützen. Dabei kann das Schirmpotential auch aktives Schirmpotential sein, daß dadurch erhalten wird, daß die wechselförmige Meßspannung z. B. über einen Kondensator und einen Verstärker mit ei­ nem Verstärkungsgrad nahe bei 1 geführt wird. Der Verstärkungsgrad kann auch gleich 1 sein. Die Sensorelektrode ist dabei gegenüber dem restlichen Teil des Düsenkopfes elektrisch isoliert.

Das Werkzeug selbst kann z. B. eine Laserschneideinheit zur Erzeugung eines Laserstrahls sein, mit dem sich das Werkstück zerschneiden oder in sonstiger Weise bearbeiten läßt. Beispielsweise können mit Hilfe des Laserstrahls auch Schweißarbeiten am Werkstück ausgeführt werden.

Durch die genannte Abstandsregelung kann ein gewünschter Abstand zwischen dem Düsenkopf und der Werkstückoberfläche unabhängig vom Verlauf der Werkstückoberfläche beibehalten werden. Dies bedeutet auch, daß sich während der Bearbeitung des Werkstücks der Abstand zwischen dem Brennpunkt der Fokussierungsoptik bzw. zwischen dem Fokuspunkt des Laserstrahls und der Werkstückoberfläche nicht mehr ändert.

In Abhängigkeit des zu bearbeitenden Werkstückes ist es allerdings oft­ mals erforderlich, den Abstand des Laserstrahlfokus von der Werkstücko­ berfläche nicht nur konstant zu halten, sondern auch bezüglich seiner Hö­ henlage voreinzustellen. So kann z. B. bei relativ dünnen Werkstücken der Fokus im Bereich der Werkstückoberfläche zu liegen kommen, während er bei dickeren Werkstücken innerhalb des Werkstückes liegen sollte. Um dies zu ermöglichen, muß beim bekannten Düsenkopf der Fokus des La­ serstrahls in relativ großem Abstand unterhalb der Sensorelektrode lie­ gen, um bei entsprechend dicken Werkstücken eine Positionierung des Fo­ kus des Laserstrahls im Inneren des Werkstückes zu ermöglichen, ohne daß die Sensorelektrode sich dem Werkstück zu weit nähert. Werden dann mit demselben Düsenkopf dünnere Werkstücke bearbeitet, bei denen der Fokus im Bereich der Werkstückoberfläche zu liegen kommen soll, ergibt sich ein recht großer Abstand zwischen der Werkstückoberfläche und der Düsenspitze bzw. Sensorelektrode, was zu fehlerhaften Abstandsmessun­ gen und z. B. zu einer unzureichenden Schneidgaszuführung zum Schnitt­ spalt führen kann. Natürlich könnte man beim bekannten Düsenkopf den das Linsensystem aufnehmenden Linsenhalter verstellen, um den Fokus nach innen zu ziehen und wieder zum alten Abstand zwischen der Spitze des Düsenkopfes und dem Werkstück zu kommen, wozu der Düsenkopf dann aber auseinandergebaut werden müßte.

Andererseits kann es nötig werden, für bestimmte Arbeiten die Strahltaille des Laserstrahls im Fokusbereich zu verändern. Um unterschiedliche Strahltaillen zu erhalten, müssen unterschiedliche Linsensysteme ver­ wendet werden, die ihrerseits unterschiedliche Brennweiten aufweisen. Zur Positionierung der Strahltaillen wäre beim bekannten Düsenkopf wiederum eine Verstellung des Linsenhalters in Strahlrichtung erforder­ lich, um die Lage der Strahltaille relativ zur Sensorelektrode zujustieren. Bei dieser Justage fehlen jedoch die Düseneinrichtung und die Sensor­ elektrode, da sonst der Linsenhalter nicht zugänglich wäre. Eine Justie­ rung ist daher nur schwer und unter Umständen nur durch wiederholtes Montieren und Demontieren des Düsenkopfes möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Düsenkopf der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß eine einfachere Positionierung des Fokus des Linsensystems relativ zur Spitze der Düseneinrichtung möglich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Düsenkopf nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Düseneinrichtung einen ersten und einen zweiten Hohlkörper aufweist, die passend ineinandergeführt in Düsenlängsrichtung relativ zueinander verschiebbar und jeweils mit einem äußeren Umfangsgewindeabschnitt versehen sind, die entgegengesetzte Steigungen aufweisen, und daß auf den Umfangsgewindeabschnitten ein gemeinsamer Verstellring sitzt. Durch Drehen des Verstellringes in der einen oder anderen Richtung las­ sen sich dann der erste und der zweite Hohlkörper teleskopartig ineinan­ derführen oder auseinanderschieben, um die Lage der Sensorelektrode relativ zum Fokus des verwendeten Linsensystems einstellen zu können. Soll die Höhenlage des Fokus relativ zum Werkstück verändert werden, so kann dies durch einfache Verschiebung des Düsenkopfes bei gleichzeiti­ ger Höhenverstellung der Sensorelektrode relativ zum Anschlußteil erfol­ gen, ohne daß der Düsenkopf zur Verstellung des Linsenhalters geöffnet zu werden braucht. Auch nach Austausch des Linsensystems durch ein anderes zur Erzielung einer anderen Strahltaille im Brennpunkt des Laserstrahls braucht nach vollständiger Montage des Düsenkopfes nur der Verstellring verdreht zu werden, um eine Lagepositionierung der Sensorelektrode bzw. Düsenspitze relativ zu dieser Strahltaille vorneh­ men zu können. Eine umständliche Montage und Demontage des Düsen­ kopfes entfällt.

Dadurch, daß Linksgewinde und Rechtsgewinde auf den jeweiligen Hohl­ körpern vorhanden sind, und auf diese Gewinde der gemeinsame Verstell­ ring aufgeschraubt ist, ergibt sich im zusammengeschobenen Zustand nur eine kurze Baulänge der aus erstem und zweit ein Hohlkörper beste­ henden Baueinheit. Andererseits kann der äußere Umfangsgewinde­ abschnitt auf demjenigen Hohlkörper, mit dem letztlich die Sensorelektro­ de verbunden ist, relativ klein bzw. in Strahlrichtung kurz ausgelegt sein, was zu einer relativ kurzen Baulänge der gesamten Düseneinrichtung führt, die sich aber dennoch in einem relativ großen Bereich infolge der gewählten Verstellvorrichtung verschieben läßt.

Nach einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sitzt in einem der Hohlkörper wenigstens ein Radialstift, der an seinem einen Ende in einer diesem Hohlkörper zu gewandten Führungsnut geführt ist, die in Düsenlängsrichtung verläuft. Auf diese Weise wird eine Drehsicherung erhalten, derart, daß sich die beiden Hohlkörper nicht mehr relativ zuein­ ander drehen können. Dabei kann die Führungsnut stirnseitig auch ver­ schlossen sein, um für den Radialstift einen Endanschlag zu bilden. Sobald der Radialstift gegen diesen Endanschlag fährt, läßt sich der Ver­ stellring nicht mehr verdrehen, wodurch verhindert wird, daß die Hohlkör­ pergruppe auseinanderfällt.

Derartige Radlalstift/Nut-Verbindungen können an mehreren Umfangs­ stellen der aus erstem und zweitem Hohlkörper bestehenden Baugruppe vorhanden sein.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Hohlkörper hohlzylindrisch ausgebildet und an seinem oberen Ende mit einem radia­ len Umfangsflansch versehen. Weiterhin weist der erste Hohlkörper an seinem unteren Ende den äußeren Umfangsgewindeabschnitt auf. Dabei ist ferner der zweite Hohlkörper im ersten Hohlkörper geführt. Nicht zu­ letzt kann der radiale Umfangsflansch des ersten Hohlkörpers mit Radial­ spiel in eine innere, radiale Umfangsnut des Anschlußteils greifen.

Durch die genannten Maßnahmen läßt sich erreichen, daß die gesamte Düseneinrichtung senkrecht zur Düsenlängsrichtung relativ zum An­ schlußkopf verschoben werden kann, um z. B. in Radialrichtung eine Ju­ stierung der Sensorelektrode relativ zum Fokus des Laserstrahls durch­ führen zu können. Eine derartige Radialverstellung kann z. B. erforderlich werden, nachdem der Düsenkopf versehentlich gegen eine Werkstück­ struktur gefahren worden ist und sich aus diesem Grunde der Fokus des Laserstrahls relativ zur Düsenspitze verstellt hat, oder dann, wenn nach dem Austausch der Fokussierlinse eine Neuorientierung des Laserstrahls aufgrund von Fertigungstoleranzen der Linse erforderlich ist.

Zur Radialverstellung der Düseneinrichtung können sich in der äußeren Wand der genannten Umfangsnut radlal verlaufende Stellstifte, z. B. unter gleichmäßigen Winkelabständen voneinander, befinden. Diese Verstell­ stifte, z. B. Madenschrauben, drücken gegen den radialen Umfangsflansch des ersten Hohlkörpers und können diesen, falls gewünscht in einer senk­ recht zur Laserstrahlrichtung liegenden Ebene bewegen.

Der Linsenhalter ist vorzugsweise in den Anschlußteil herausnehmbar eingesetzt und nimmt dort eine feste Sollposition ein. Hierzu kann er in eine entsprechende Ausnehmung des Anschlußteils mit Anschlag passend eingesetzt oder eingeschraubt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die einzige Zeich­ nung näher beschrieben.

Der Düsenkopf nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen einen An­ schlußteil 2, eine Düseneinrichtung 3 und eine Sensorelektrode 4. Die ein­ zelnen Baugruppen 2, 3 und 4 werden nachfolgend im einzelnen erläutert.

Der Anschlußteil 2 wird beim Betrieb des Düsenkopfes 1 in geeigneter Weise mit einer nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung verbunden, mit deren Hilfe sich der Düsenkopf 1 relativ zu einer ebenfalls nicht dar­ gestellten Werkstückoberfläche führen läßt. Diese Führung erfolgt in Abhängigkeit eines vorgegebenen Programms sowie unter Konstant­ haltung des Abstands des Fokus eines den Düsenkopf durchlaufenden Laserstrahls 5 relativ zur Werkstückoberfläche. Der Laserstrahl 5 liegt da­ bei koaxial zu einer Längs- bzw. Symmetrieachse 6 des Düsenkopfes 1.

Genauer gesagt enthält der Anschlußteil 2 einen Linsenhalter 7, der koaxi­ al zur Längsachse 6 angeordnet ist. Dieser Linsenhalter 7 weist in seinem unteren und der Sensorelektrode 4 zugewandten Bereich eine Kammer 8 auf, in die ein nicht näher dargestelltes Linsensystem eingesetzt werden kann. Das Linsensystem kann dabei aus z. B. einer oder mehreren Linsen bestehen, die über geeignete Abstandsringe relativ zueinander positio­ niert und in der Kammer 8 an vorbestimmten Längspositionen angeordnet sind. Das Linsensystem wird, gegebenenfalls mit den Abstandsringen, in der Figur von unten in die Kammer eingesetzt und gegen einen Anschlag 9 geführt, der durch einen inneren Umfangsflansch des Linsenhalters 7 ge­ bildet ist. Um das Linsensystem anschließend in der Kammer 8 zu sichern, wird auf das in der Figur untere Ende des Linsenhalters 7 eine Sicherungskappe 10 aufgeschraubt, die mit einem Innengewinde 12 auf einem äußeren Umfangsgewinde des Linsenhalters 7 sitzt. Gegebenenfalls kann das Linsensystem innerhalb der Kammer 8 hermetisch abgedichtet sein, um zu vermeiden, daß es durch äußere Einflüsse beschädigt wird. Mindestens an der Strahlaustrittsseite kann zu diesem Zweck ein Schutz­ fenster aus strahlungsdurchlässigem Material vorhanden sein. Dieses Schutzfenster könnte z. B. Teil der Sicherungskappe 10 sein und ist in der Zeichnung mit dem Bezugszeichen 11 versehen.

Der Linsenhalter 7 trägt an seinem in der Figur oberen Ende ein äußeres Umfangsgewinde 12a, das in ein Innengewinde hineingeschraubt ist, das sich am unteren Ende einer zylindrischen Verschlußhülse 13 befindet. Der Einschraubvorgang wird beendet, sobald ein radialer Umfangsabsatz 14 an der Außenseite des Linsenhalters 7 gegen die untere Stirnkante der zylindrischen Verschlußhülse 13 schlägt. Diese zylindrische Verschluß­ hülse 13 weist darüber hinaus an ihrem oberen Ende einen radialen und nach außen abstehenden Umfangsflansch 15 auf. Ferner ist die zylindri­ sche Verschlußhülse 13 an ihrem in der Figur unteren Ende mit einem äußeren Umfangsgewinde 16 versehen.

Koaxial zur Verschlußhülse 13 liegt an deren Außenseite und im Abstand von ihr eine Mantelhülse 17, die an ihrem unteren Ende einen nach innen vorspringenden Ansatz 18 mit einem koaxialen Innengewinde aufweist, das auf dem äußeren Umfangsgewinde 16 der Verschlußhülse 13 sitzt. Im zusammengeschraubten Zustand von Verschlußhülse 13 und Mantel­ hülse 17 wird somit zwischen beiden ein Ringkanal 19 erhalten, der oben durch den Umfangsflansch 15 und unten durch den Ansatz 18 verschlos­ sen ist. In den jeweiligen Spaltbereichen können dabei geeignete Dich­ tungselemente 20 vorhanden sein. Ferner weist die Mantelhülse 17 im Bereich des Ringkanals 19 einen Einlaß 21 auf, über den ein Kühlgas in den Ringkanal 19 hineinströmen kann. Ein entsprechender Auslaß für das Kühlgas ist in der Figur nicht im einzelnen gezeigt.

Die innere Umfangsfläche der zylindrischen Verschlußhülse 13 und die innere Umfangsfläche des oberen Teils des Linsenhalters 7 können strah­ lungsabsorbierend oder aufgerauht sein, um zu verhindern, daß von dort Randstrahlung in das Linsensystem reflektiert wird. Mit anderen Worten können sich an den genannten Innenumfangsflächen Strahlenfallen be­ finden, die beispielsweise dadurch erhalten werden, daß diese Innenab­ schnitte jeweils mit einem Innengewinde versehen werden. Natürlich las­ sen sich diese Innenumfangsflächen auch in anderer geeigneter Weise auf­ rauhen, beschichten und dergleichen.

Wie die Figur erkennen läßt, ist der Linsenhalter 7 innerhalb eines koaxial zur Längsachse 6 liegenden und hohlzylindrischen Trägerteils 22 des Anschlußteils 2 positioniert. Hierzu wird die Mantelhülse 17 von oben pas­ send in das Trägerteil 22 eingesetzt, und zwar soweit, bis ein Anschlag 23 am äußeren Umfangsrand der Mantelhülse 17 gegen die obere Stirnseite des Trägerteils 22 schlägt. Eine Überwurfmutter 24 wird auf ein äußeres Umfangsgewinde am oberen Ende des Trägerteils 22 aufgeschraubt und hintergreift den Anschlag 23 mit ihrem nach innen weisenden Ansatz 25, wodurch die Mantelhülse 17 mit ihrem Anschlag 23 gegen die Stirnseite des Trägerteils 22 gezogen wird. Die Außenwand der Kammer 8 des Linsen­ halters 7 und die Innenwand des Trägerteils 22 kommen dabei im Abstand zueinander zu liegen, so daß ein weiterer Ringkanal 26 erhalten wird, der ebenfalls von einem Kühlgas durch strömt werden kann. Zu diesem Zweck sind ein weiterer Gaseinlaß 27 in der Mantelfläche des Trägerteils 22 und ein zugehöriger Gasauslaß vorhanden. Um zu vermeiden, daß dieses Kühl­ gas im Bereich des Gaseinlasses 27 direkt auf die Außenwand der Kammer 8 auftrifft und somit das Linsensystem an dieser Stelle unzulässig stark abkühlen würde, kann nötigenfalls ein die Kühlgasströmung ablenkendes (schematisch dargestelltes) Leitblech 26a im Ringkanal 26 vorhanden sein.

Das Trägerteil 23 ist in seinem in der Figur unteren Ende so ausgebildet, daß es sich zunächst über seine gesamte Umfangsrichtung radial nach außen erstreckt und dann nach unten gesehen wieder koaxial zur Läng­ sachse 6 verläuft. Auf diese Weise erhält das Trägerelement 22 einen tel­ lerförmigen Ansatz 28. Auf der unteren bzw. offenen Seite des tellerförmi­ gen Ansatzes 28 liegt ein Verschlußring 29, der außen mit dem Rand des tellerförmigen Ansatzes 28 abschließt und eine relativ große Durchgangs­ öffnung 30 aufweist. Der Verschlußring 29 ist an mehreren in Umfangs­ richtung voneinander beabstandeten Stellen über Senkkopfschrauben 31 mit dem tellerförmigen Ansatz 28 verbunden, wobei die Senkkopf­ schrauben 31 in entsprechende Gewindebohrungen des Ansatzes 28 hin­ eingeschraubt sind. Der tellerförmige Ansatz 28 und der Verschlußring 29 bilden auf diese Weise eine innere, radiale Umfangsnut 32 des Anschluß­ teils 2. In diese radiale Umfangsnut 32 ragen an mehreren in Umfangs­ richtung voneinander beabstandeten Positionen radial verlaufende Schraubstifte 33 hinein, beispielsweise Madenschrauben, die durch ent­ sprechende radiale Gewindebohrungen hindurchgeschraubt sind, die sich im tellerförmigen Ansatz 28 bzw. in dessen Seitenwand befinden.

Nachfolgend wird der Aufbau der Düseneinrichtung 3 näher beschrieben.

Die Düseneinrichtung 3 weist einen ersten Hohlkörper 34 auf, der hohl­ zylindrisch ausgebildet ist und koaxial zur Längsachse 6 verläuft. Dieser erste Hohlkörper 34 besitzt an seinem in der Figur oberen Ende einen nach außen abstehenden bzw. radialen Umfangsflansch 35, der passend in die innere, radiale Umfangsnut 32 des Anschlußteils 2 eingreift und in dieser geführt ist. Dabei ist der Außendurchmesser des ersten Hohlkörpers 34 außerhalb seines Umfangsflansches 35 kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 30, so daß sich der erste Hohlkörper 34 durch Betätigung der Radialstifte 33 in Radialrichtung des Anschlußteils 2 verschieben läßt. Die Radialstifte 33 können zu diesem Zweck gegen die äußere Umfangsfläche des Umfangsflansches 35 drücken.

In seinem unteren Abschnitt weist der erste Hohlkörper 34 ein äußeres Umfangsgewinde 36 auf, und ferner wenigstens eine oder mehrere radiale Gewindebohrungen 37, die in gleichmäßigen Winkelabständen voneinan­ der liegen und zur Aufnahme weiterer radialer Schraubstifte 38 dienen, die mit ihrem einen Ende den ersten Hohlkörper 34 nach innen überragen. Das andere Ende der Schraubstifte 38 überragt dabei nicht die Außen­ wand des Hohlkörpers 34.

Zur Düseneinrichtung 3 gehört ferner ein zweiter Hohlkörper 39, dessen äußere Umfangsfläche ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist, und der in seinem in der Figur oberen Bereich passend innerhalb des ersten Hohlkör­ pers 34 geführt ist. In seinem unteren Bereich weist der zweite Hohlkörper 39 ein äußeres Umfangsgewinde 40 auf, das gegenüber dem äußeren Umfangsgewinde 36 des ersten Hohlkörpers 34 eine entgegengesetzte Gewindesteigung besitzt. Ist das äußere Umfangsgewinde 36 ein Rechts­ gewinde, so ist das äußere Umfangsgewinde 40 ein Linksgewinde.

Beide Hohlkörper 34 und 39 sind über einen Verstellring 41 miteinander verbunden. Dieser Verstellring 41 greift in seinem oberen Bereich mit einem inneren Umfangsgewinde auf das Umfangsgewinde 36 und an seinem unteren Ende mit einem Inneren Umfangsgewinde auf das äußere Umfangsgewinde 40. Je nach Drehrichtung des Verstellringes 41 läßt sich dabei der zweite Hohlkörper 39 ins innere des ersten Hohlkörpers 34 ziehen oder aus dem ersten Hohlköper 34 herausbewegen. Dabei wird eine Mitdrehung des zweiten Hohlkörpers 39 dadurch verhindert, daß die Schraubstifte 38 in axial verlaufende Längsnuten 42 eingreifen, die sich im oberen Abschnitt des zweiten Hohlkörpers 39 an dessen Außen­ wandung befinden. Die axialen Längsnuten 42 weisen dabei eine solche Länge auf, daß die Schraubstifte 38 schon gegen die oberen Stirnseiten der axialen Längsnuten 42 schlagen, bevor der Verstellring 41 vom zweiten Hohlkörper 39 abgeschraubt ist, wodurch vermieden wird, daß der zweite Hohlkörper 39 versehentlich aus dem ersten Hohlkörper 34 herausfallen kann.

Im Innern ist der zweite Hohlkörper 39 mit einer kegelförmigen und symmetrisch zur Längsachse 6 verlaufenden Durchgangsöffnung verse­ hen, die sich in Richtung zur Düsenspitze hin verjüngt.

Auf dem unteren bzw. freien Stirnende des zweiten Hohlkörpers 39 sitzt ein Sensoreinsatz 43. Dieser Sensoreinsatz weist einen Innenkanal auf, der sich in Richtung zur Düsenspitze hin verjüngt und als Fortsetzung des Innenkanals im zweiten Hohlkörper 39 zu sehen ist. Dabei ist der Sensor­ einsatz 43 mit einem oberen Innengewinde auf ein unteres Außengewinde des zweiten Hohlkörpers 39 aufgeschraubt. Die entsprechende Schraub­ verbindung ist mit dem Bezugszeichen 44 versehen. Der Sensoreinsatz 43 besteht aus elektrisch leitendem Material und ist über die Schraubverbin­ dung 44 auch elektrisch leitend mit dem zweiten Hohlkörper 39 und über diesen mit den anderen elektrisch leitenden Teilen von Düseneinrichtung 3 und Anschlußteil 2 verbunden. Dabei kann der Sensoreinsatz 42 auf Schirmpotential liegen, das beispielsweise aktives Schirmpotential sein kann, so daß auch die anderen Teile des Düsenkopfes dieses Potential annehmen.

In den Sensoreinsatz 43 ist eine Koaxialsteckerbuchse 45 seitlich ein­ gesetzt. Ihr Außen- bzw. Schirmleiter steht elektrisch leitend mit dem Sen­ soreinsatz 43 In Verbindung, wobei dem Sensoreinsatz 43 das Schirm­ potential über den Schirmleiter der Koaxialsteckerbuchse 45 zugeführt wird. Ein Signalleiter 46 der Koaxialsteckerbuchse 45 ist mit einem Kontaktstift 47 über eine der Übersicht wegen nicht dargestellte elektri­ sche Leitung verbunden. Diese Leitung ist ein flexibles Kabel. Der Kontaktstift 47 ist von der unteren Stirnseite her in den Sensoreinsatz 43 eingesetzt und gegenüber dem Sensoreinsatz 43 durch eine Hülse 48 elek­ trisch isoliert. Der Kontaktstift 47 kann darüber hinaus in der Hülse 48 in seiner Längsrichtung federnd gelagert sein, um in federndem Kontakt mit einem weiteren Element zu stehen, wie nachfolgend noch beschrieben wird. Der Sensoreinsatz 43 weist darüber hinaus im Verbindungsgereich zwischen dem Signalleiter 46 und dem Kontaktstift 47 eine radiale Sack­ lochöffnung 49 auf, so daß dieser Verbindungsbereich von außen zugäng­ lich ist. Mit dem Innenkanal des Sensoreinsatzes 43 hat die radiale Sack­ lochöffnung 49 jedoch keine Verbindung.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Signalleiter 46 und dem Kon­ taktstift 47 kann beispielsweise so hergestellt werden, daß zunächst die Koaxialsteckerbuchse 45 in eine entsprechende Öffnung des Sensorein­ satzes 43 hineingeschraubt wird, wobei die bereits erwähnte elektrische Leitung mit dem Signalleiter 46 der Koaxialsteckerbuchse 45 schon ver­ bunden ist. Die Leitung durchragt dann die Öffnung, die für die Hülse 48 vorgesehen ist. Sodann wird der in der Hülse 48 befindliche Kontaktstift 47 mit dem freien Ende der elektrischen Leitung verlötet, wonach Hülse 48 und Kontaktstift 47 in die für sie vorgesehene Öffnung im Sensoreinsatz 43 hineingesteckt werden. Die elektrische Leitung, die natürlich mit einer Isolation versehen ist, kann sich dann im Bereich der Sacklochöffnung 49 entsprechend krümmen. Die Hülse 48 ist klemmend in den Sensoreinsatz 43 eingesetzt und kann mit diesem auch verklebt sein.

Der Sensoreinsatz 43 nimmt an seiner freien bzw. unteren Stirnseite noch einen Drehsicherungsstift 50 auf. Er erstreckt sich parallel zur Längsach­ se 6. Ferner ist am unteren Ende des Sensoreinsatzes 43 sowie an dessen Außenseite noch ein Umfangsgewinde 51 vorhanden.

Auf die zur Düsenspitze weisende Stirnfläche des Sensoreinsatzes 43 ist ein Isolationskörper 52 aufgesetzt. Dieser Isolationskörper 52 besteht z. B. aus Aluminium und trägt an seiner gesamten äußeren Oberfläche eine Eloxalschicht, die elektrisch isolierend ist. Mit Hilfe einer Überwurfmutter 53 wird der Isolationskörper 52 gegen die genannte Stirnfläche des Sensoreinsatzes 43 gezogen, wobei die Überwurfmutter 53 mit einem Innengewinde auf das Umfangsgewinde 51 aufgeschraubt ist. Dabei über­ greift die Überwurfmutter 53 mit einem Rand 54 einen entsprechenden Umfangsflansch 55 des Isolationskörpers 52.

Um eine Verdrehung des Isolationskörpers 52 relativ zum Sensoreinsatz 43 zu verhindern, greift der Drehsicherungsstift 50 in eine entsprechende Ausnehmung 56 in der ihm gegenüberliegenden Fläche des Isolationskör­ pers 52. Da auch die Ausnehmung 56 die Eloxalschicht trägt, entsteht kein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Drehsicherungsstift 50 und dem Isolationskörper 52. Andererseits stößt das freie Ende des Kontakt­ stiftes 47 gegen einen Flächenbereich des Isolationskörpers 52, in wel­ chem die Eloxalschicht entfernt wurde. Hier kommt also ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktstift 47 und dem Isolationskörper 52 zu­ stande, so daß dem Isolationskörper 52 Sensorpotential über den Signal­ leiter 46 und den Kontaktstift 47 zugeführt werden kann. Gegenüber der Überwurfmutter 53 ist der Isolationskörper 52 infolge der Eloxalschicht wiederum elektrisch isoliert.

Natürlich kann in den Isolationskörper 52 auch ein weiterer Kontaktstift 57 eingesetzt sein, um einen Kontakt zwischen ihm und dem Kontaktstift 47 herzustellen.

Der Isolationskörper 52 weist wiederum einen koaxial zur Längsachse 6 verlaufenden Innenkanal auf, der als Fortsetzung der Innenkanäle des Sensoreinsatzes 43 und des zweiten Hohlkörpers 39 angesehen werden kann und sich in Richtung zur Düsenspitze verjüngt. Ferner weist der Isolationskörper 52 in seinem unteren Bereich ein äußeres Umfangsge­ winde 58 auf. Auf dieses äußere Umfangsgewinde 58 ist mit einem entspre­ chenden Innengewinde die Sensorelektrode 4 aufgeschraubt, wobei die Sensorelektrode 4 über das Gewinde 58 mit dem Isolationskörper 52 elek­ trisch in Kontakt steht, da im Bereich des Gewindes 58 keine Eloxal­ schicht vorhanden ist. Die Sensorelektrode 4 besteht ebenfalls aus elek­ trisch leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer, und empfängt letzt­ lich das Sensorpotential.

Zwischen der Stirnfläche des Isolationskörpers 52 und der Sensorelek­ trode 4 kann auch eine kegelförmige Düsenspitze eingeklemmt sein, die das Bezugszeichen 59 trägt. Diese kegelförmige Düsenspitze 59 weist einen sich zur Sensorelektrode 4 hin verjüngenden Innenkanal 60 auf, der koaxial zur Längsachse 6 liegt, sowie mehrere seitlich von diesem Innen­ kanal 60 vorhandene Strömungskanäle 61, die parallel zur Längsachse 6 verlaufen. Diese Strömungskanäle 61 stehen ebenso wie der Innenkanal 60 mit dem Innenkanal des Isolationskörpers 52 in Verbindung, während die Strömungskanäle 61 auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Raum 62 innerhalb der Sensorelektrode 4 in Verbindung stehen, der die kegelförmige Düsenspitze 59 ringartig umgibt. Dieser Raum 62 mündet dann in eine Axialöffnung der Sensorelektrode 4, in die auch die Öffnung der kegelförmigen Düsenspitze 59 mündet. Hierdurch lassen sich eine gute Arbeitsgasführung und eine verbesserte Kühlung der Sensorelek­ trode 4 erzielen. Das Arbeits- bzw. Kühlgas kann dabei über den weiteren Einlaß 27 zugeführt werden.

In der Figur sind weitere Dichtungsringe als volle Flächen gezeichnet und tragen keine besonderen Bezugszeichen.

Claims (9)

1. Düsenkopf (1) für die Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines La­ serstrahls, mit

• - einem Anschlußteil (2),
• - einem im Anschlußteil (2) angeordneten Linsenhalter (7) zur Auf­ nahme eines Linsensystems,
• - einer mit dem Anschlußteil (2) verbundenen Düseneinrichtung (3), und
• - einer an der Spitze der Düseneinrichtung (3) angeordneten Sensor­ elektrode (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung (3) einen ersten (34) und einen zweiten Hohlkörper (39) aufweist, die passend ineinander geführt, in Düsenlängsrichtung relativ zueinander verschiebbar und jeweils mit einem äußeren Umfangsgewindeabschnitt (36, 40) ver­ sehen sind, die entgegengesetzte Steigungen aufweisen, und daß auf den Umfangsgewindeabschnitten (36, 40) ein gemeinsamer Verstellring (41) sitzt.

2. Düsenkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in einem der Hohlkörper (34) wenigstens ein Radialstift (38) sitzt, der mit seinem einen Ende in einer diesem Hohlkörper (36) zugewandten Führungsnut (42) des anderen Hohlkörpers (39) geführt ist, die in Düsen­ längsrichtung verläuft.

3. Düsenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Hohlkörper (34) hohlzylindrisch ausgebildet ist, an seinem oberen Ende einen radialen Umfangsflansch (35) und an seinem unteren Ende den äußeren Umfangsgewindeabschnitt (36) aufweist.

4. Düsenkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hohlkörper (39) im ersten Hohlkörper (34) geführt ist.

5. Düsenkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Radialstift (38) im ersten Hohlkörper (34) sitzt und sich die Führungsnut (42) an der Außenseite des zweiten Hohlkörpers (39) be­ findet.

6. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düseneinrichtung (3) senkrecht zur Düsenlängsrich­ tung relativ zum Anschlußkopf (2) verstellbar ist.

7. Düsenkopf nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Umfangsflansch (35) des ersten Hohlkörpers (34) mit Radial­ spiel in eine innere, radiale Umfangsnut (32) des Anschlußteils (2) greift.

8. Düsenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß radial verlaufende Stellstifte (33) die äußere Wand (28) der Umfangsnut (32) durchsetzen.

9. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Linsenhalter (7) in den Anschlußteil (2) herausnehmbar eingesetzt ist und dort eine feste Sollposition einnimmt.