DE4437795C2 - Bearbeitungskopf mit Haupt- und Neben-Hilfsgasdüsen für eine Laserbearbeitungseinrichtung sowie Laserbearbeitungseinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Laserbearbeitungskopf für das Schneiden eines Werkstücks und eine Laserbearbeitungseinrichtung für die Steuerung des Laserbearbeitungskopfs.

Die Schneidarbeiten einer Laserbearbeitungseinrichtung werden durch die Lage des Fokuspunkts des Laserstrahls bezüglich der Werkstückoberfläche, den Gasdruck sowie die Entfernung zwischen der Werkstückoberfläche und der Unterkante der Laserstrahldüse beeinflußt. Sie hängt ebenfalls von der Art des Materials sowie dem Oberflächenzustand, der Qualität, der Zusammensetzung sowie der Dicke des Werkstücks ab. Für den Fall des Stahlschneidens wird das durch die direkte Laserstrahlhitze aufgeschmolzene Metall nicht nur durch einen Sauerstoffgasstrahl ausgeblasen, welcher als ein Hilfs- oder Schutzgas verwendet wird, sondern es wird auch sublimiert oder aufgeschmolzen durch eine starke oxidierende Verbrennungsreaktion, welche die Schneideffizienz verbessert. Aus diesem Grund hängt die Qualität der Schnittfuge wesentlich von der oxidierenden Verbrennungsgeschwindigkeit ab.

Je höher die Geschwindigkeit der Oxidationsverbrennung nämlich ist, je geringer ist die Rauigkeit der Schnittfläche. Da zugeführter Sauerstoff kontinuierlich verbraucht wird, mit einer Selbstverbrennung oder Selbstentzündung (das Phänomen, bei dem eine starke Selbstverbrennung explosionsartig bei Abwesenheit eines Laserstrahls eintritt, so daß die Querschnittsqualität verschlechtert wird) infolge von übermäßigem Sauerstoff selten auf. Damit ein Hochgeschwindigkeitsschneiden durchgeführt werden kann, ist es äußerst wichtig, die Gasversorgungsbedingung zu optimieren und die Oxidationsverbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Daher wurden viele Verbesserungsvorschläge bezüglich der Gasversorgungsdüse gemacht. Die Fig. 13 ist eine Längsquerschnittsansicht einer Laserstrahldüse, welche in dem Bearbeitungskopf einer herkömmlichen Laserbearbeitungseinrichtung installiert ist. Die Laserstrahldüse wird beispielsweise in der Japanischen Patentschrift Nr. 61-60 757 offenbart. In der Figur bezeichnet 1 eine Haupthilfsgasdüse, 2 eine Nebenhilfsgasdüse, 3 eine Fläche des zu schneidenden Materials, sowie 10 eine Hilfsgasquelle. Der Betrieb der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung wird im folgenden beschrieben. Die in einer herkömmlichen Laserstrahlbearbeitungseinrichtung installierte Laser­ strahldüse ist wie vorstehend erwähnt konstruiert. Die Düse weist einen Gasströmungkanal an der Mittelachse sowie konzentrische Mehrfach- Gasströmungskanäle auf, welche um den mittleren Gasströmungskanal herum angeordnet sind. Der zum Material geförderte Sauerstoffschneidstrahl hat einen verhältnismäßig hohen Druck und eine hohe Geschwindigkeit. Der Sauerstoff wird hauptsächlich in die Schneidfuge gefördert und teilweise für die Oxidationsverbrennungsreaktion verwendet. Der übrigbleibende Sauerstoff wird dazu benutzt, das aufgeschmolzene und oxidierte Material auszublasen. Der von den äußeren Strömungskanälen zugeführte Sauerstoff strömt mit einer vergleichsweise geringen Geschwindigkeit. Die Luft, welche von außen einströmt, stabilisiert die Gasströmung nahe der Mittelachse und hält die Sauerstoffkonzentration auf einem hohen Niveau. Über­ dies ist die Richtung der Strahlströmung von dem Auslaß für das Nebenhilfsgas parallel zu dem Auslaß für das Haupthilfsgas angeordnet, und hält das Hilfsgas in einer laminaren Strömung. Da an dem Rand der Auslasse des Haupthilfsgases und dem Auslaß eines jeden Nebenhilfsgases die Wände besonders dick sind, und da auch die Störung zwischen dem Haupthilfsgas und dem Nebenhilfsgas unterdrückt wird, wird das Haupthilfsgas dementsprechend unter laminaren Strömungsverhältnissen gehalten.

Bei der Laserbearbeitung ist es notwendig, fortlaufend eine benötigte Menge von Hilfsgas (Sauerstoffgas) in die schmale Schnittfuge zu fördern, deren Breite geringer als 1 mm beträgt, obgleich die Oxidationsverbrennungsreaktion infolge des Hilfsgases (Sauerstoffgases) eintritt, welches der Schneidfläche des Metalls zugeführt wird, welches auf eine hohe Temperatur durch die Energie des Laserstrahls erhitzt wird. Das Hilfsgas muß das Material trotz der umgebenden Verbrennungsprodukte oder Rückstände (Gaszusammensetzung) erreichen. Es ist daher effektiv, die Strahlströmung des Hilfsgases turbulent zu halten, um die Grenzschicht in dem Verbrennungsreaktionsbereich nahe der Schneidfläche zu stören und die Verbrennungsprodukte (Gaszusammensetzungen) durch frisches Hilfsgas zu ersetzen, um die Verbrennungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Die in den Bearbeitungskopf einer herkömmlichen Laserbearbeitungseinrichtung installierten Laserstrahldüse ist derart angeordnet, daß die Strahlrichtung des Neben- Hilfsgasauslasses zu der des Haupthilfsgasauslasses parallel ist, wobei das Nebenhilfsgas eine laminare Strömung aufweist, so daß Interferenzen mit dem Haupthilfsgas unterdrückbar sind. Aus diesem Grund wird das Haupthilfsgas in einer Laminarströmung gehalten und stabilisiert. Da der Gasstrom an dem Mittelabschnitt stabilisiert wird, ist es notwendig, den Versorgungsdruck des Haupthilfsgases zu erhöhen, um das Hilfsgas (Sauerstoffgas) in effektiver Weise in die schmale Schneidfuge zu leiten. Da eine Grenzschicht aus einer niedrigen Hilfsgaskonzentration (Sauerstoffkonzentration) an der Oxidationsreaktionsfläche des Metalls infolge der geringen Turbulenzen des Mittenabschnitts der Gasströmung gebildet wird, ist es für das frische Hilfsgas (Sauerstoffgas) schwierig, die Reaktionsfläche direkt zu erreichen. Aus diesem Grund tritt ein Problem auf, daß das zugeführte Hilfsgas (Sauerstoffgas) nicht in effektiver Weise zu der Oxidationsreaktion beiträgt. Desweiteren tritt ein anderes Problem auf, daß die Selbstverbrennung auftreten kann, falls der Sauerstoff, welcher nicht effektiv genutzt wird, in der schmalen Schneidfuge verbleibt. Da an der Grenze der Strahlauslässe für das Haupthilfsgas und eines jeden Nebenhilfsgases eine dicke Wandung existiert, variiert der Hilfsgasstrahldruck oder die Strahlgeschwindigkeitsverteilung ausgehend von der Vorderkante der Laserstrahldüse nicht kontinuierlich. Folglich werden die Strahlströmungen des Haupthilfsgases, eines jeden Nebenhilfsgases sowie der umgebenden Luft getrennt. Aus diesem Grund tritt ein weiteres Problem auf, daß nämlich die Haupthilfsgasreinheit (Sauerstoffreinheit) verringert wird, da eine Diffusionsvermischung zwischen dem Haupthilfsgas und dem Nebenhilfsgas sowie zwischen dem äußeren Nebenhilfsgas und der umgebenden Luft eintritt.

Außerdem ist in der älteren DE 43 36 010 A1 ein Bearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungseinrichtung vorgeschlagen worden, durch den ein Laserstrahl tritt, und der eine Haupthilfsgasdüse (1) in einem Mittelbereich des Bearbeitungskopfs zur Zuführung eines Haupthilfsgases; zumindest eine ringförmige Nebenhilfsgasdüse (2), die die Haupthilfsgasdüse (1) umgibt, wobei ein Strahlauslaß (2) am Innendurchmesser der ringförmigen Nebenhilfsgasdüse (2) nicht kleiner als ein Strahlauslaß (1) der Haupthilfsgasdüse (1) ist, wobei der Gasdruck sowie die Gasströmungsgeschwindigkeit an dem Strahlauslaß (1a) der Haupthilfsgasdüse (1) kontinuierlich veränderbar ist und die Druckschwankung sowie der Strömungsschwankung der Haupthilfsgasströmung erhöhbar ist; und Mittel für das Einstellen der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an den Nebenhilfsgasdüsenauslaß aufweist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bearbeitungskopf in einer Laserbearbeitungseinrichtung zu schaffen, welcher die Rauigkeit der Schneidfläche verringert, ein Unterdrücken der Selbstverbrennung erzielt, Hilfsgas (Sauerstoffgas) mit einer geringen Verunreinigung an Umgebungsluft, hoher Reinheit und großer Turbulenz zu der Werkstückoberfläche führt, eine Oxidationsreaktion fördert und die Bearbeitung des Werkstücks stabil, bei hoher Geschwindigkeit und mit hoher Qualität gewährleistet und auch die Bearbeitung des Werkstücks stabil und präzise bei Verwendung eines Bearbeitungskopfs hält.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

In den Patentansprüchen 2-6 sind Weiterbildungen des Bearbeitungskopfes gemäß Patentanspruch 1 angegeben.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise Querschnitts­ perspektivenansicht eines Laserbearbeitungskopfes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 zeigt eine teilweise Querschnittsperspekivenansicht, eines weiteren Bearbeitungskopfes gemäß des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3A zeigt einen Längsschnitt durch eine Laserbearbeitungsdüse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3B zeigt einen Querschnitt durch die Laserbearbeitungsdüse längs der Schnittlinie B-B in Fig. 3A,

Fig. 4 zeigt eine Hilfsgasversorgungseinrichtung, die das Hilfsgas zum Bearbeitungskopf des zweiten Ausführungsbeispiels fördert.

Fig. 5 zeigt eine weitere Hilfsgasversorgungseinrichtung, die das Hilfsgas zum Bearbeitungskopf des zweiten Ausführungsbeispiels fördert,

Fig. 6 zeigt eine Gasströmung unter Verwendung des Bearbeitungskopfes des zweiten Ausführungsbeispiels

Fig. 7A zeigt eine teilweise Querschnitts­ perspektivenansicht des Bearbeitungskopfs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7B zeigt einen Längsschnitt des Bearbeitungskopfs gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 zeigt eine erste Laserbearbeitungseinrichtung,

Fig. 9 zeigt eine zweite Laserbearbeitungseinrichtung,

Fig. 10 zeigt eine dritte Laserbearbeitungseinrichtung,

Fig. 11 zeigt eine vierte Laserbearbeitungseinrichtung,

Fig. 12 zeigt eine fünfte Laserbearbeitungseinrichtung;

Fig. 13 ist eine Längsschnittansicht, die einen konventionellen Bearbeitungskopf einer Laserbearbeitungseinrichtung darstellt.

1. Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist eine teilweise Querschnittsperspektivenansicht einer Laserbearbeitungsdüse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Ein Hilfsgasversorgungseinlaß 30 ist an der Fläche der inneren Wand der Nebenhilfsgasdüse 2 vorgesehen, wobei die Nebenhilfsgasdüse 2 durch eine Mehrzahl von Trennwänden 31 unterteilt und im folgenden auch kleiner Raum genannte Kammern 32 ausgebildet werden. Das Hilfsgas strömt in die Nebenhilfsgasdüse 2 ausgehend vom Hilfsgasversorgungseinlaß 30 und wird dann in jede der kleinen Räume 32 unter Verringerung der Energie aufgrund des Widerstands der Trennwand 31 verteilt. Aus diesem Grund wird die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in Kreisumfangsrichtung an dem Auslaß der Nebenhilfsgasdüse homogen. Eine asymmetrische Strömung am Nebenhilfsgasauslaß, erzeugt durch einen schräggestellten Nebenhilfsgas­ versorgungseinlaß, kann hierbei vermieden werden. In der Fig. 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind gleiche Trennwände in einer achssymmetrischen Weise angeordnet. Es ist jedoch möglich, die Trennwände frei an dem Auslaß der Nebenhilfsgasdüse durch Veränderung des Bereichs der Trennwände, ihrer Höhe und Abstände entsprechend der Anordnung der Anzahl von Gasversorgungseinlässen auszubilden. Wie in der teilweise perspektiven Ansicht gemäß Fig. 2 dargestellt wird, ist die Höhe der Trennwände nahe des Gasversorgungseinlasses geringer und dafür höher und schmäler in einer Entfernung zwischen den Teilungswänden in Abhängigkeit von der Zunahme des Abstands von dem Gasversorgungseinlaß, wodurch es möglich wird, eine Auslaßströmung an dem Hilfsgasdüsenauslaß zu vergleichmäßigen.

2. Ausführungsbeispiel

Fig. 3A ist ein Längsschnitt einer Laserbearbeitungsdüse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Fig. 3B zeigt einen Querschnitt der Laserbearbeitungsdüse längs der Linie B-B in Fig. 3A. Mehrere Hilfsgasversorgungseinlässe 30 sind radial an der Fläche der Innenwand der Nebenhilfsgasdüse 2 angebracht. In diesem Beispiel ist die Anzahl der Nebenhilfsgaseinlässe 30 vier, wobei Kammern 32 durch Trennwände 31 entstehen, für die die gleiche Anzahl vorgesehen ist wie für die Hilfsgasversorgungseinlässe 30. Wie in der Fig. 4 gezeigt wird, ist jeder Hilfsgasversorgungseinlaß 30 mit jeweils voneinander abgetrennten Hilfsgasversorgungsquellen 18 verbunden, wobei der Gasstrom von jeder Versorgungsquelle 18 durch eine Stromregeleinrichtung 20 geregelt wird. Gemäß der Fig. 5 ist jeder Hilfsgasversorgungseinlaß mit der Versorgungsquelle 18 über Ventile 33 verbunden, wobei die Ventile 33 durch eine Betätigung der Regeleinrichtung 21 jeweils geöffnet oder geschlossen werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Hilfsgasströmungsgeschwindigkeitsverteilung an dem Auslaß der Nebenhilfsgasdüse frei eingestellt werden, durch Einstellung der Gasmenge, welche jedem kleinen Raum 32 zugeführt wird. Wie beispielsweise in der Fig. 6 dargestellt wird, wird die Strömungsgeschwindigkeit rückseitig der Bewegungsrichtung der Düse groß eingestellt, während die Strömungsgeschwindigkeit vorderseitig der Bewegungsrichtung der Düse klein eingestellt wird, indem Gas in den kleinen Raum 32 eingeleitet wird, welcher sich rückseitig der Bewegungsrichtung der Düse befindet. Das Hilfsgas wird dann auf einfache Weise innerhalb der Fuge eingeleitet, wobei ein hoher Druck auf den untersten Abschnitt der Fuge aufbringbar ist. Da das Hilfsgas eine Komponente zur Bearbeitungsrichtung des Gasstroms hat, wird die Trennung des Gasstroms an der vorderen Fläche des Werkstücks unterdrückt und eine Verbrennungsreaktion erzeugt, so daß die Bearbeitungsqualität verbessert wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind vier Kammern vorgesehen. Ein ähnlicher Effekt ist erzielbar, wenn mehr als vier oder weniger als vier Kammern vorgesehen sind. Ein ähnlicher Effekt ist erzielbar, wenn die Anzahl an Hilfsgasversorgungseinlässen 30, welche das Hilfsgas zu jedem kleinen Raum 32 leiten mehr als zwei beträgt. Obgleich in diesem Ausführungsbeispiel eine Gasversorgungsquelle oder eine Anzahl von Versorgungsquellen das Gas zu einem Gaseinlaß führen, können auch mehrere Versorgungsquellen jeweils das Gas zu mehreren Gasversorgungseinlässen leiten.

3. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 7A, 7B zeigen Laserbearbeitungsdüsen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Fig. 7A ist eine teilweise Querschnittsperspektivenansicht, während die Fig. 7B ein Längsschnitt ist. Gemäß den Figuren ist eine Kreisplatte oder eine fächerförmige Platte 35a anmontiert, welche die Seitenfläche an einer stromabwärtigen Stelle der kreisförmigen Teilungswandung berührt, welche eine Anzahl von kleinen Löchern 11 hat, die das Nebenhilfsgas leiten. Die fächerförmige Platte 35a unterbricht den Nebenhilfsgasstrom durch Unterbrechung eines Teils des kleinen Lochs 11, welches das Nebenhilfsgas fördert. Trennplatten 35b sind fest an dem Endabschnitt der fächerförmigen Platte 35a angebaut, um einen einheitlichen Körper auszubilden. Diese Teilungsplatten 35b entsprechen den Trennwänden 31 in den Ausführungsbeispielen 1 und 2, bei welchen Kammern innerhalb der Nebenhilfsgasdüse 2 ausgebildet sind. Die fächerförmige Platte 35a und die Teilungsplatten 35b sind drehbar um die Düsenachse ausgebildet. Die Laserbearbeitungsdüse hatte desweiteren eine Antriebseinrichtung 36, welche die fächerförmige oder ventilatorförmige Platte 35a und die Teilungsplatten 35b antreibt, sowie eine Kontroll- oder Regeleinheit 37, welche die Antriebseinrichtung 36 betreibt. Das Nebenhilfsgas strömt in die Kammern 32, welche durch die Teilungsplatten 35b, die Innenwand der Nebenhilfsgasdüse 2 sowie die Außenwand der Haupthilfsgasdüse ausgebildet werden und zwar durch die kleinen Löcher 11 an jener Stelle, wo die kleinen Löcher 11 nicht durch die fächerförmige Platte 35a unterbrochen sind und strömt schließlich von dem Nebenhilfsgasdüsenauslaß aus.

Dementsprechend wird ein ähnlicher Effekt zu jenem gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 durch Regelung der kleinen Räume erreicht, welche hinter der Bearbeitungsrichtung angeordnet sind.

4. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 8 zeigt eine Konstruktion einer Laserbearbeitungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Bearbeitungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels hat jeweils Hilfsgasquellen 18 (Sauerstoffgas) eine Kontroll- oder Regeleinrichtung 20 und Sensoren 19. Die Hilfsgasquellen 18 fördern Hilfsgas zum Bearbeitungskopf. Die Sensoren 19 erfassen die Temperatur der Materialoberfläche, die Fugenbreite sowie die Strahlungsmenge infolge von Funken während der Bearbeitung. Die Regeleinrichtung 20 regelt die Gasmenge und den Gasdruck des Haupthilfsgases sowie des Nebenhilfsgases in Abhängigkeit der von dem Sensor 19 ermittelten Information. Gemäß dieser Konstruktion ist es möglich, eine abnormale Bearbeitung zu vermeiden und eine stabile Bearbeitung zu erreichen. Der Bearbeitungskopf weist für jede Düse jeweils eine Hilfsgasquelle auf.

5. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 9 zeigt eine Konstruktion einer Laserbearbeitungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Diese Bearbeitungseinrichtung hat einen Sensor 19, der eine Selbstverbrennung voraussagt oder erfaßt. Die Bearbeitungseinrichtung wird betätigt, um zumindest den Gasdruck oder die Gasmenge des Haupthilfsgases und des Nebenhilfsgases zu verringern, wenn eine Selbstverbrennung entsprechend der Information des Sensors 19 vorhersagbar oder erfaßt wird. Entsprechend dieser Konstruktion ist es möglich, den Ausbruch einer Selbstverbrennung zu vermeiden und eine stabile Bearbeitung zu gewährleisten.

6. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 10 zeigt die Konstruktion einer Laserbearbeitungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Diese Bearbeitungseinrichtung hat eine Betriebsregeleinrichtung 21 zur Regelung oder Steuerung der Laserbearbeitungseinrichtung sowie eine Regeleinrichtung 20 für die Regelung der Hilfsgasquellen 18. Die Betriebsregeleinrichtung 21 stellt die Gasmenge und den Gasdruck des Haupthilfsgases sowie des Nebenhilfsgases unter Verwendung von Regelprogrammen als eine Bearbeitungsanfangsbedingung zum Beispiel gemäß der Materialart, der Bearbeitungsgeschwindigkeit, der Plattendicke ein.

Die Betriebsregeleinrichtung 21 stellt des weiteren die Gasmenge und den Gasdruck des Haupthilfsgases sowie des Nebenhilfsgases unter Verwendung von Steuerprogrammen gemäß einem Bearbeitungsverfahren wie zum Beispiel Einstechen, Geradschneiden, Winkel für Eckenschneiden, Krümmungen für Kurvenschneiden, Durchmesser für Kreisschneiden, halbkreisförmiges Schneiden sowie ovalförmiges Schneiden. Hierdurch wird es möglich, die Strömungsquantität in geeigneter Weise einzustellen und desweiteren eine hohe Stabilität der Bearbeitungsqualität und Zuverlässigkeit zu erreichen.

7. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 11 zeigt eine vierte Laserbearbeitungseinrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel fördern Gasversorgungsquellen 18a eines bestimmten Gases A sowie Gasversorgungsquellen 18b einer anderen Art von Gas B mit Haupthilfsgas sowie Nebenhilfsgas. Ventile 23 regeln die Änderung der Gasströmung von den Versorgungsquellen 18a, 18b zu den Einlässen des Bearbeitungskopfs. Die Ventile 23 werden durch die Betriebsregeleinrichtung 21 gesteuert. Durch diese Konstruktion wird die Art des Haupthilfsgases oder Nebenhilfsgases geschaltet von zum Beispiel Sauerstoffgas auf Nitrogengas je nach dem ob beispielsweise Einstechen, Geradschneiden, Winkel für Eckenschneiden, Krümmungen für Kurvenschneiden und Durchmesser für Kreisschneiden, halbkreisförmiges Schneiden oder ovalförmiges Schneiden vorgesehen ist. Aus diesem Grund ist es möglich, das Ausbrechen von einer Selbstverbrennung durch Regelung der Gasverbrennung zu vermeiden. Dementsprechend ist es möglich, das Werkstück stabiler zu bearbeiten.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Arten von Gasen genannt. Es können aber auch mehr als drei Gassorten verwendet werden.

8. Ausführungsbeispiel

Die Fig. 12 zeigt eine fünfte Laserbearbeitungseinrichtung. Diese Konstruktion umfaßt einen Dickenmeßsensor 40, welcher die Dickes eines zu bearbeitenden Werkstücks mißt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Dickenmeßsensor 40 auf dem Maschinenkopf angeordnet. Der Dickenmeßsensor 40 erfaßt die Dicke der Werkstückplatte vor deren Bearbeitung und gibt das Ergebnis zu der Betriebsregeleinrichtung 21 aus. Eine Regeleinrichtung 20 regelt das Haupthilfsgas und das Nebenhilfsgas auf eine geeignete Gasmenge und Strömungsgeschwindigkeit entsprechend der Dicke der Werkstückplatte, welche von der Betriebsregeleinrichtung 21 ausgegeben wurde. Hierdurch ist es möglich, in geeigneter Weise den Gasdruck einzustellen und desweiteren eine Bearbeitungseinrichtung mit hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.

Claims (6)

1. Bearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungseinrichtung durch den ein Laserstrahl tritt, mit:
einer Haupthilfsgasdüse (1) in einem Mittelbereich des Bearbeitungskopfs zur Zuführung eines Haupthilfsgases; und
zumindest einer ringförmigen Nebenhilfsgasdüse (2), die die Haupthilfsgasdüse (1) umgibt, wobei ein Strahlauslaß (2a) am Innendurchmesser der ringförmigen Nebenhilfsgasdüse (2) nicht kleiner als ein Strahlauslaß der (1a) der Haupthilfsgasdüse (1) ist, wobei der Gasdruck sowie die Gasströmungsgeschwindigkeit an dem Strahlauslaß (1a) der Haupthilfsgasdüse (1) kontinuierlich veränderbar ist und die Druckschwankung sowie die Strömungsschwankung der Haupthilfsgasströmung erhöhbar ist; und
Mittel für das Einstellen der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung an den Nebenhilfsgasdüsenauslaß, wobei die Mittel für das Einstellen der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung von mehreren Kammern (32) gebildet werden, die durch Trennwände (31, 35b) entstehen, die in der Nebenhilfsgasdüse in radialer Richtung angeordnet sind.

2. Bearbeitungskopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung eine Anzahl von Gasversorgungseinlässen (30) haben, welche der Anzahl an Kammern (32) jeweils entspricht.

3. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für das Einstellen der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung folgende Bauteile umfassen:
einen Nebenhilfsgasversorgungseinlaß (11);
eine ringförmige Trennwand für das Unterteilen der Innenseite der Nebenhilfsgasdüse (2) in axialer Richtung;
eine ringförmige flache Platte (35a), welche drehbar die Seitenfläche des stromabwärtigen Teils der ringförmigen Trennwand berührt und einen Teil des Gasversorgungseinlasses unterbricht, wobei deren einer Teil gekerbt ist;
zwei Trennplatten (35b), welche an beiden Endabschnitten der ringförmigen flachen Platte (35a) befestigt sind, um die Innenseite der Haupthilfsgasdüse stromab der ringförmigen Trennwand zu unterteilen;
eine Antriebseinrichtung (36) für das Drehen der ringförmigen flachen Platte (35a); und
eine Regel- oder Steuereinrichtung (37) für das Betätigen der Antriebseinrichtung (36).

4. Laserbearbeitungseinrichtung mit einem der Bearbeitungsköpfe gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch
Sensoren für das Erfassen der Temperatur der Bearbeitungsoberfläche, der Breite der Schneidfuge, oder der Menge an Funken; und
eine Betätigungsregeleinrichtung (20) für das Einstellen der Gasarten, der Gasmenge sowie des Drucks des Hilfsgases in Abhängigkeit von den Signalen des Sensors.

5. Laserbearbeitungseinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
Einrichtungen (40) für das Messen der Werkstückdicke;
eine Betriebsregeleinrichtung (21) für das Einstellen der Gasmenge und des Drucks des Hilfsgases in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Dickenmeßeinrichtung (40).

6. Laserbearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsregeleinrichtung (20) und die Betriebsregeleinrichtung (21) von einem Programm gesteuert wird.