DE69212872T2

DE69212872T2 - Laser-Austrittsteil

Info

Publication number: DE69212872T2
Application number: DE69212872T
Authority: DE
Inventors: Minoru Kojima; Seigoh Murakami; Hiroyuki Okuyama; Mitsugu Terada; Takahiro Uchida
Original assignee: Miyachi Technos Corp; Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc Tokio/tokyo Jp Miyachi Te
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: US5239552A; CA2064513A1; ATE141536T1; DE69212872D1; EP0507268A3; EP0507268B1; KR960002114B1; KR920019469A; EP0507268A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laser-Austrittseinheit mit: einem Gehäuse, das einen Laserpfad darin und einen Laser-Austrittsauslaß an einem Längsende davon besitzt; einer innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Einrichtung zum Bündeln eines eingeleiteten Laserstrahls, um ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß zu emittieren; einem transparenten Schutzglas, das zwischen dem Laser-Austrittsauslaß und der Einrichtung innerhalb des Gehäuses zum Bündeln des Laserstrahls vorgesehen ist; und einem Gasstrahleinlaß, um Gas einzublasen, und einem dem Gasstrahleinlaß gegenüberliegenden Gasauslaß, der in dem Gehäuse zwischen dem Schutzglas und dem Laser-Austrittsauslaß angeordnet ist. Eine solche Einheit ist in der EP-A-0 199 095 beschrieben. Die Erfindung ist bei Bearbeitungsmaschinen, die Laserlicht anwenden, wie bei Laser-Schweißmaschinen, Laser-Schneidemaschinen und dergl. anwendbar.
Eine Laser-Bearbeitungsmaschine weist typischerweise eine Austrittseinheit für den Austritt eines Laserstrahles auf, der durch eine optische Faser von einer Laservorrichtung zu einem zu bearbeitenden Objekt übertragen wird.
Diese Laser-Austrittseinheit weist ein mit dem Längsende einer optischen Faser verbundenes Gehäuse zum Übertragen eines Laserstrahles aus einer Laservorrichtung auf. Das Gehäuse weist einen Laser-Austrittsauslaß an seinem Längsende auf. Die Einheit weist ferner eine Kondensor-Einrichtung innerhalb des Gehäuses auf, um den eingeleiteten Laserstrahl zu bündeln und ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß zu emittieren.
Die Laser-Austrittseinheit ist oft an dem Außenende einer Roboterhand befestigt. In diesem Falle wird die Roboterhand gemäß einem zuvor festgelegten Programm bewegt, um eine vorgegebene Bearbeitung auszuführen.
Wenn eine derartige Austrittseinheit beispielsweise zum Schweißen eines Metallobjektes verwendet wird, können von dem Laserstrahl geschmolzene Metallspritzer in alle Richtungen spritzen oder fliegen und an dem optischen System anhaften, demzufolge die Optik verschmutzt wird.
Um diese zu vermeiden, ist ein transparentes Schutzglas zwischen dem Laser-Austrittsauslaß und der Optik innerhalb des Gehäuses vorgesehen.
Wenn ein solches Schutzglas vorgesehen ist, wird das optische System geschützt, jedoch das Schutzglas selbst wird verschmutzt. Demzufolge muß das Schutzglas oft gewechselt werden, und dort, wo die Vorrichtung in eine Produktionslinie eingefügt ist, muß die Produktionslinie zum Ersetzen des Schutzglases angehalten werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Laser-Austrittseinheit für die Laser-Bearbeitung von Artikeln, in welcher das Schutzglas vor umherfliegenden Material geschützt ist, das von einem zu bearbeitenden Werkstück weggeschleudert wird, um das Ersetzen des Schutzglases zu minimieren.
Obwohl das Schutzglas zum Schutz der Linse vorgesehen sein kann, wird die Linse trotzdem, wenn die Einheit über eine längere Zeitdauer eingesetzt wird, unvermeidlich verschmutzt.
Demzufolge muß die Linse ersetzt werden. Es treten jedoch die nachstehenden Probleme auf, wenn die Linse ersetzt wird.
Da die Brennweite der für die Einheit verwendeten Linse eine Toleranz von etwa 1% aufweist, kann der Brennpunkt des Laserstrahles abweichen, wenn die Linse ersetzt wird. Wenn der Brennpunkt des Laserstrahles abweicht, kann eine Bearbeitung, wie Schweißen, nicht erfolgreich ausgeführt werden. Es ist daher erforderlich, alle abweichenden Daten des im Voraus in der Robotervorrichtung festgelegten Programms zurückzusetzen, um so ein passende Fokussierung des Laserstrahles auf das Werkstück einzugeben. Ein derartiger Vorgang ist mühsam und erfordert viel Zeit.
Demzufolge ist es bei der Laser-Austrittseinheit erwünscht, die sich aus dem Ersatz einer Linse ergebende Justierung zu eliminieren.
Wie vorstehend erwähnt, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Minimierung des Ersatzes eines Schutzglases. In einigen Fällen muß jedoch das Schutzglas trotzdem ersetzt werden.
In einem solchen Fall muß die die Laser-Bearbeitungsmaschine einsetzende Produktionslinie angehalten werden. Daher ist es gewünscht, das Schutzglas schnell zu ersetzen, um den Produktionswirkungsgrad zu verbessern.
Ein herkömmliches Schutzglas ist innerhalb eines Einheitgehäuses durch einen Optik-Gewindering mit Schlitzen an beiden Enden und einem Gewinde an dessem Umfang gemäß Darstellung in Fig. 13 der beigefügten Zeichnungen befestigt.
Deswegen ist ein Spezial-Schraubendreher gemäß Darstellung in Fig. 13 erforderlich, um das Schutzglas zu entfernen. Dieser Vorgang ist mühsam, und es dauert eine beträchtliche Zeit, das Schutzglas zu entfernen und zu ersetzen. Daher ist es gewünscht die Ersetzungszeit für ein Schutzglas zu verkürzen.
Ferner setzen sich, wenn eine Laser-Bearbeitung mittels einer Laser-Austrittseinheit ausgeführt wird, von dem Laserstrahl geschmolzene und in alle Richtungen geschleuderte Metallspritzer nicht nur auf dem Schutzglas sondern auch an der Innenoberfläche des Laser-Austrittsauslasses fest. Demzufolge ergibt sich die Notwendigkeit einer periodischen Reinigung der Innenoberfläche des Laser-Austrittsauslasses. Nach dem Stand der Technik wurde die Innenoberfläche des Laser-Austrittsauslasses durch Auseinanderbau des Gehäuses gereinigt.
Dieses Reinigungsverfahren ist arbeitsintensiv und zeitaufwendig. Im Hinblick darauf, war bei dem Laser-Austrittsauslaß schon lange eine schnelle Reinigung der Innenoberfläche des Laser-Austrittsauslasses gewünscht.
Erfindungsgemäß ist die eingangs definierte Laser-Austrittseinheit dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung in dem Gehäuse für die Bündelung des Laserstrahles Linsen aufweist, und daß eine Lecköffnung in dem Gehäuse zwischen dem Laser-Austrittsauslaß einerseits und dem Gasstrahleinlaß und dem Gasauslaß andererseits vorgesehen ist, wobei die Lecköffnung zuläßt, daß Außenluft in das Gehäuse gelangt.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nun im Rahmen eines Beispiels Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, in welchen darstellen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Einheit, die eine Laser-Austrittseinheit zeigt;
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Gasstrahleinlasses;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Laserstrahl-Austritts auslasses der Einheit;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Laser-Austrittseinheit, die eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine detaillierte Schnittansicht eines Düsenabschnittes an dem Außenende;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Zwischenrohrabschnittes (eines Abschnittes mit kleinem Innendurchmesser), der eine bei A-A von Fig. 5 genommene Ansicht ist;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Abschnittes, in welchem ein Schutzglas vorgesehen ist;
Fig. 8 eine Schnittansicht eines Linsenabschnittes;
Fig. 9 eine Schnittansicht eines Abstandhalters;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Düsenabschnittes an Außenende;
Fig. 11 eine Schnittansicht einer Kugelrastvorrichtung;
Fig. 12 eine Schnittansicht eines Kugelrastvorrichtungsabschnittes; und
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Gewinderings zum Befestigen eines Schutzglases und eines Schraubendrehers nach dem Stand der Technik.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Laser-Austrittseinheit mit dem Längsende einer optischen Faser 1 verbunden. Die optische Faser 1 ist mit einer (nicht dargestellten) Laservorrichtung verbunden, um einen von der Laservorrichtung emittierten Laserstrahl an die vorliegende Einheit zu übertragen.
Die vorliegende Einheit weist eine Gehäuse 3 mit einem Laser-Austrittsauslaß 2 an seinem Außenende auf. Das Gehäuse 3 weist einen Laserpfad von dem Längsende der optischen Faser 1 zu dem Laser-Austrittsauslaß 2 in Inneren des Gehäuses 3 auf. Das Gehäuse 3 besteht aus einem Rohrabschnitt 5 der darin zwei Kondensorlinsen 4 unterbringt und aus einem Spitzeneinheitabschnitt 6, der mit dem Rohrabschnitt 5 verbunden ist. Der Spitzeneinheitabschnitt 6 besteht aus einem Verbindungsrohrabschnitt 7 und einem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8, der eine Verlängerung des Verbindungsrohrabschnittes 7 bildet.
Ein Laser-Austrittsauslaß 2 ist am Außenende des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 vorgesehen, so daß der von den Kondensorlinsen 4 gebündelte Laserstrahl aus dem Laser- Austrittsauslaß 2 emittiert wird. Vor den Kondensorlinsen 4 auf der Seite des Laser-Austrittsauslasses befindet sich ein transparentes Schutzglas 9, das zwischen dem Laser-Austrittsauslaß 2 und der Linse 4 angeordnet ist.
Der Trichter-ähnliche Düsenabschnitt 8 ist ferner mit einem Innendüsenabschnitt 10 mit kreisförmigen Querschnitt versehen, und ein Gasströmungskanal 12 ist zwischen dem Innendüsenabschnitt 10 und dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 ausgebildet. Dadurch ist der Gasströmungskanal 12 an dem Umfang des Laser-Austrittsauslasses 2 angeordnet, um einen Hilfgasstromauslaß 13 gemäß Darstellung in Fig. 3 zu bilden.
Ein erster Gaseinlaßabschnitt 15 und ein zweiter Gaseinlaßabschnitt 16 sind in dem Abschnitt des Gehäuses 3 zwischen dem transparenten Schutzglas 9 und dem Laser-Austrittsauslaß 2, d.h., in dem Verbindungsrohrabschnitt 7 vorgesehen. Eine hohle Gasstrahlplatte 19 mit mehreren Gasstrahleinlässen 17 gemäß Darstellung in Fig. 2 ist an dem ersten Gaseinlaßabschnitt 15 befestigt.
Ein Hilfsgas-Einlaßabschnitt 20 des zweiten Gaseinlaßabschnittes 16 führt in den Gasströmungskanal 12 zwischen dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 und dem Innendüsenabschnitt 10.
Ein Gasauslaß 18 ist in dem Verbindungsrohrabschnitt 7 dem Gasstrahleinlaß 17 gegenüberliegend angeordnet. Die Blasrichtung von aus dem Gasstrahleinlaß 17 ausströmenden Gases ist im wesentlichen senkrecht zu dem Laserpfad. Daher kreuzt das aus dem Gasstrahleinlaß 17 ausströmende Gas an der Vorderseite des transparenten Schutzglases 9 den Laserpfad und wird über den Gasauslaß 18 abgeführt.
Der erste Gaseinlaßabschnitt 15 ist mit einer Druckluftquelle, beispielsweise einem(r) (nicht dargestellten) Luftkompressor oder Stickstoffquelle verbunden.
Der zweite Gaseinlaßabschnitt 16 ist mit einer nicht dargestellten Hilfsgasquelle verbunden. Das von dem zweiten Gaseinlaßabschnitt 16 aus eingelassene Gas wird als Hilfsgas bezeichnet, welches durch den Gasströmungskanal 12 strömt und gegen ein Schweißabschnitt geblasen wird, um dessen Oxidation zu verhindern. Der Oberflächenzustand des Schweißabschnittes wird durch die Art des Hilfsgases verändert. Argon-Gas, Stickstoff-Gas und dergleichen werden je nach zu schweißendem Werkstück (W) verwendet.
Dort wo die vorliegende Erfindung für eine Laser- Schweißmaschine eingesetzt wird, wird das mit einem Druck von 7,06 Bar über dem ersten Gaseinlaßabschnitt 15 eingelassene Gas aus dem Gasstrahleinlaß 17 mit einem Durchmesser von 6 mm ausgeblasen, und das Gas kreuzt den Laserpfad an der Vorderseite des transparenten Schutzglases 9 und wird über den Gasauslaß 18 abgeführt. Die Strömungsrate des auszublasenden Gases beträgt etwa 77 Liter/min. Die Strömungsrate reicht kurz gesagt aus, um das von dem Werkstück (W) wegfliegende Material wegblasen zu können.
Obwohl in dieser Einheit das Gas in einer Richtung quer zu der Mittenachse des Laserstrahles (d.h., des Laserpfades) geblasen wird, ist anzumerken, daß die Blasrichtung unerheblich ist, wenn das fliegende Material von dem Werkstück (W) weggeblasen werden kann. Ferner kann der Strömungsverlauf des vor dem transparentem Schutzglas 9 vorbeiströmenden Gases von dem transparenten Schutzglas 9 beabstandet sein, oder das Gas kann an dem transparenten Schutzglas 9 entlang strömen .
In dem Fall, bei dem man das Gas an dem transparenten Schutzglas 9 entlangströmen läßt, kann dann, wenn das Gas beispielsweise getrocknete Luft oder ein bis zu einem gewissen Maße aufgeheiztes Gas ist, die Verdunkelung des transparenten Schutzglases 9 aufgrund von Dampf oder dergleichen verhindert werden.
Während des Schweißens wird das Hilfsgas in den Gasströmungskanal 12 zwischen dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 und dem Innendüsenabschnitt 10 aus dem Hilfsgaseinlaß 20 des zweiten Gaseinlaßabschnittes 16 eingelassen und das Hilfsgas gegen den Schweißabschnitt ausgeblasen.
Gemäß Darstellung 4 ist eine Laser-Austrittseinheit nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit dem Längsende einer optischen Faser 1 verbunden. Die optische Faser 1 ist mit einer nicht dargestellten Laser-Vorrichtung verbunden, um einen von der Laser-Vorrichtung erzeugten Laserstrahl an die vorliegende Einheit zu übertragen.
Die vorliegende Einheit weist ein Gehäuse 3 mit einem Laser-Austrittsauslaß 2 an dessem Längsende auf. Das Gehäuse 3 weist einen Laserpfad von dem Längsende der optischen Faser 1 zum dem Laser-Austrittsauslaß 2 in Inneren des Gehäuses 3 auf. Das Gehäuse 3 weist einen Rohrabschnitt 5, der darin zwei Kondensorlinsen 4a und 4b unterbringt, und einen Spitzeneinheitabschnitt 6 auf, der mit dem Rohrabschnitt 5 verbunden ist. Der Spitzeneinheitabschnitt 6 besteht aus einem Verbindungsrohrabschnitt 7 einem Zwischenrohrabschnitt 31, der mit dem Verbindungsrohrabschnitt 7 verbunden ist, und aus einem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8, der mit dem Verbindungsrohrabschnitt 7 verbunden ist. Der Verbindungsrohrabschnitt 7 und der Rohrabschnitt 5 des Spitzeneinheitabschnittes 6 können miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden, und der Verbindungsrohrabschnitt 7 und der Rohrabschnitt 5 sind durch einen lösbaren Haken 32 verbunden. Dieser Haken 32 weist eine Klauen-förmigen Abschnitt 32a in dem Verbindungsrohrabschnitt 7 und einen Hakenabschnitt 32b auf, der in den Klauen-förmigen Abschnitt 32a auf dem Rohrabschnitt 5 eingehakt ist, so daß der Hakenabschnitt 32b mit dem Klauen-förmigen Abschnitt 32a in einer einmaligen Betätigung eines Hebels 32c verbunden oder davon gelöst werden kann.
Der Laser-Austrittsauslaß ist an dem Außenende des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 vorgesehen, so daß der von den Kondensorlinsen 4a, 4b gebündelte Laserstrahl aus dem Laser-Austrittsauslaß 2 emittiert wird. Vor der Kondensorlinse 4b auf der Seite des Laser-Austrittsauslasses 2 ist ein transparentes Schutzglas 9 an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Rohrabschnitt 5 und dem Verbindungsrohrabschnitt 7 zwischen dem Laser-Austrittsauslaß 2 und der Linse 4b dazwischengeschaltet.
Der Trichter-ähnliche Düsenabschnitt 8 ist ferner mit einem Innendüsenabschnitt 10 mit einem konzentrischen Kreisquerschnitt versehen, und ein Gasströmungskanal 12 ist zwischen dem Innendüsenabschnitt 10 und dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 ausgebildet. Dadurch wird der Gasströmungskanal 12 am Umfang des Laser-Austrittsauslasses 2 geöffnet, um einen Hilfsgasauslaß 13 auszubilden.
Gemäß Darstellung in Fig. 5 und 6 ist ein erster Gaseinlaßabschnitt 15 in dem Abschnitt des Gehäuses 3 zwischen dem transparenten Schutzglas 9 und dem Laser-Austrittsauslaß 2, d.h., in einem Zwischenrohrabschnitt 31 vorgesehen, und einem zweiter Gaseinlaßabschnitt 16 ist in dem Trichterähnlichen Düsenabschnitt 8 vorgesehen. Eine hohle Gasstrahlplatte 19 mit mehreren Gasstrahleinlässen ist in dem Zwischenrohrabschnitt 31 montiert, der mit dem ersten Gaseinlaßabschnitt 15 verbunden ist.
Der dem Gasstrahleinlaß 17 gegenüberliegende Zwischenrohrabschnitt 31 ist mit einem Abführauslaß 18 ausgebildet. Die Blasrichtung des aus dem Gasstrahleinlaß 17 ausgeströmten Gases ist dieselbe wie in der Ausführungsform 1. Daher kreuzt das aus dem Gasstrahleinlaß 17 ausströmende Gas den Laserpfad in dem Zwischenrohrabschnitt 31 und wird über den Gasauslaß 18 abgeführt. Eine Innenwand des Zwischenrohrabschnittes von der hohlen Gasstrahlplatte 19 zu dem Gasauslaß 18 verbreitert sich in einer konischen Form mit einer im wesentlichen festen Rate, wie es aus Fig. 6 ersichtlich ist.
Der Zwischenrohrabschnitt 31 oder der Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser ist zwischen dem Laser-Austrittsauslaß 2 und dem transparenten Schutzglas 9 angeordnet und sein Innendurchmesser ist auf einen Innendurchrnesser kleiner als der des Gehäuseabschnittes festgelegt, der mit dem transparenten Schutzglas 9 versehen ist. Mit anderen Worten: der Innendurchmesser des Zwischenrohrabschnittes 31 ist kleiner als der Durchmesser des transparenten Schutzglases 9. Wenn man das Gas so strömen läßt, daß es den Laserpfad an dem Abschnitt des Zwischenrohrabschnittes 31 kreuzt, kann das von dem Laser-Austrittsauslaß 2 aus in das Gehäuse 3 eintretende fliegende Material aus dem Gehäuse über den Gasauslaß 18 in einem gesammelten Zustand entfernt werden, bevor es in das Gehäuse 3 eindiffundiert.
Obwohl der Zwischenrohrabschnitt 31 als ein Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser vorgesehen ist, ist anzumerken, daß dann, wenn er im Durchmesser kleiner als der Abschnitt des transparenten Schutzglases 9 ist, der ausschließliche Einsatz des Zwischenrohrabschnittes 31 wie in dieser Ausführungsform nicht immer vorgesehen sein muß.
Wie in Fig. 5 dargestellt, weist das Basisende des Innendüsenabschnittes 10 eine Lecköffnung 60 auf, die sich durch das Gehäuse von der Innenseite zur Außenseite erstreckt. Wenn das von dem Gasstrahleinlaß 17 ausgeblasene Gas aus dem Gehäuse 3 über den Gasauslaß 18 abgeführt wird, wird auch Luft in dem Gehäuse 3 ebenfalls mit dem Gas nach außen abgeführt, so daß der Luftdruck in dem Gehäuse reduziert wird. Demzufolge kann ein negativer Luftdruck an der Innenseite des Laser-Austrittsauslasses 2 gegeben sein, so daß die Außenluft mit fliegendem Material aufgrund des Luftdruckunterschiedes über den Laser-Austrittsauslaß 2 in das Gehäuse gelangen kann. Da die Lecköffnung 60 einen Eintritt der Außenluft in das Gehäuse 3 zuläßt, ergibt sich kein negativer Luftdruck an der Innenseite des Laser-Austrittsauslasses 2. Dieses verhindert, daß Außenluft über den Laser-Austrittsauslaß 2 in das Gehäuse gelangt. Die Lecköffnung 60 ist am effektivsten zwischen dem Laser-Austrittsauslaß 2 und dem Gasstrahleinlaß 17 und dem Gasauslaß 18 anzuordnen.
Der erste Gaseinlaßabschnitt 15 ist mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle, beispielsweise mit einem Luftkompressor, oder mit einer Stickstoffquelle verbunden. Das hier verwendete Gas ist Gründen der Sicherheit und Ökonomie Luft.
Der zweite Gaseinlaßabschnitt 16 ist mit einer nicht dargestellten Hilfsgasquelle verbunden. Das von dem zweiten Gaseinlaßabschnitt 16 eingelassene Gas wird als Hilfsgas bezeichnet, welches durch den Gasströmungskanal 12 strömt und gegen einen Schweißabschnitt geblasen wird, um dessen Oxidation zu verhindern. Der Oberflächenzustand des Schweißabschnittes wird durch die Art des Hilfsgases verändert. Argon-Gas, Stickstoff-Gas und dergleichen werden je nach zu schweißendem Werkstück (W) verwendet.
In dem Fall, bei dem die vorliegende Erfindung für eine Laser-Schweißmaschine eingesetzt wird, wird das mit einem Druck von 7,06 Bar durch den ersten Gaseinlaßabschnitt 15 eingelassene Gas aus dem Gasstrahleinlaß 17 mit einem Durchmesser von 6 mm ausgeblasen. Das Gas kreuzt den Laserpfad in dem Zwischenrohrabschnitt 31 und wird über den Gasauslaß 18 abgeführt. Die Strömungsrate des ausgeblasenen Gases beträgt etwa 77 Liter/min. Die Strömungsrate reicht kurz gesagt aus, um das von dem Werkstück (W) wegfliegende Material wegblasen zu können.
Obwohl in dieser Einheit das Gas in einer Richtung quer zu der Mittenachse des Laserstrahles (d.h., des Laserpfades) geblasen wird, ist anzumerken, daß die Blasrichtung unerheblich ist, wenn das fliegende Material des Werkstücks (W) weggeblasen werden kann.
Das Hilfsgas wird von dem zweiten Hilfsgaseinlaß 16 des zweiten Gaseinlaßabschnittes 16 in den Gasströmungskanal 12 zwischen dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 und dem Innendüsenabschnitt 10 während des Schweißens eingeführt und gegen den Schweißabschnitt ausgeblasen
Die Befestigungskonstruktion des Schutzglases 9 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 im Detail beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, können der Rohrabschnitt 5 und der Verbindungsrohrabschnitt 7 miteinander verbunden oder voneinander gelöst werden, und das Schutzglas 9 ist an dem Verbindungsabschnitt zwischen diesen angeordnet.
Der Rohrabschnitt 5 weist einen kreisförmigen Ring 50 an dem Innenumfang eines offenen Endes auf, das mit dem Verbindungsrohrabschnitt 7 verbunden ist. Dieser kreisförmige Ring 50 ist mit einem Ende in einer in dem Rohrabschnitt 5 vorgesehenen Befestigungsnut mittels einer Schraubbefestigung oder Andrückeinrichtung befestigt. Der kreisförmige Ring so ist an dem anderen Ende mit einem kreisförmigen Schlitz 51 bezogen auf den Rohrabschnitt 5 versehen.
Der Verbindungsrohrabschnitt 7 ist an einem Ende mit einem in den Befestigungsringschlitz 51 eingesetzten Befestigungsverbindungsring 52 versehen.
Dieser Befestigungsverbindungsring 52 ist in den Rohrabschnitt 5 durch sein Einsetzen in den Schlitz 51 befestigt. Der Verbindungsring 52 ist an dem Basisabschnitt mit einer Schulter 53 ausgebildet. Die Schulter 53 ist mit einem konkaven Abschnitt versehen, und ein O-Ring 54 ist in dem konkaven Abschnitt vorgesehen.
Das Schutzglas 9 ist innerhalb des Befestigungsverbindungsringes 52 montiert. Wenn der Befestigungsverbindungsring 52 in den Befestigungsringschlitz 51 eingesetzt wird, wird die Umfangskante des Schutzglases 9 zwischen dem O-Ring 54 und dem Ende des kreisförmigen Befestigungsringes 50 gehalten und fixiert. Umgekehrt wird dann, wenn der Verbindungsrohrabschnitt 7 von dem Rohrabschnitt 5 entfernt wird, die Halterung des Schutzglases 9 durch den O-Ring 54 und den kreisförmigen Befestigungsring 50 gelöst, und das Schutzglas 9 kann einfach und schnell ersetzt werden.
Selbstverständlich ist die Montagekonstruktion nicht auf die in der vorliegenden Erfindung beschriebene beschränkt. Das Schutzglas 9 wird zwischen aufgeteilten Gehäusen gehalten, d.h., zwischen dem Verbindungsrohrabschnitt 7 und dem Gehäuserohrabschnitt 5 in dieser Ausführungsform
Wie vorstehend beschrieben, kann das Schutzglas 9 lediglich durch Entfernen eines Teils des Gehäuses 3(des Verbindungsrohrabschnittes 7) von einem weiteren (dem Gehäuserohrabschnitt 5) entfernt und montiert werden. Daher kann der Ersatz des Schutzglases 9 schnell und leicht ausgeführt werden, und der Vorgang kann effektiv ausgeführt werden.
Anschließend wird die Montagekonstruktion der Kondensorlinsen 4a und 4b unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Die Kondensorlinsen 4a und 4b liegen in der Form einer konvexen Linse vor, wovon eine Oberfläche eben ist und die andere eine konvex gekrümmte Oberfläche aufweist, wobei jeweils eine Linse an der Eintrittsseite des Laserstrahles und eine an der Austrittsseite des Laserstrahles angeordnet ist.
Die Linsen 4a und 4b haben ihre konvex gekrümmten Oberflächen einander gegenüberliegen. Die eintrittsseitige Kondensorlinse 4a wird an der Halterungsschulter 35 angeordnet, die gemäß Darstellung in Fig. 5 in den Rohrabschnitt 5 eingeschraubt ist, dann wird der Abstandshalter 36 in den Rohrabschnitt 5 eingesetzt, die austrittsseitige Kondensorlinse 4b in den Rohrabschnitt 5 eingesetzt, und zum Schluß der Halterungsgewindering 37 in den Rohrabschnitt 5 geschraubt, wodurch die eintrittsseitige Kondensorlinse 4a, der Abstandshalter 36 und die austrittsseitige Kondensorlinse 4b von der Halterungsschulter 35 und dem Halterungsgewindering 37 gehaltert werden. Der Abstand zwischen den Linsen 4a und 4b wird von der Länge L des Abstandshalters 36 bestimmt. Die Halterungsschulter 35 kann in einem Stück mit dem Rohrabschnitt 5 ausgebildet sein.
Mehrere Abstandshalter 36 mit um einigen Millimetern veränderten Längen sind vorbereitet. Alternativ sind mehrere Abstandshalter mit einer Länge von 1 mm oder 2 mm gemäß Darstellung in Fig. 9B vorbereitet.
Durch die Abstandshalter positioniert, wird ein Brennpunkt F&sub0; des Laserstrahles von den Kondensorlinsen 4a und 4b bestimmt.
Die so aufgebaute Laser-Austrittseinheit wird beispielsweise an der Roboterhand montiert und als eine automatische Schweißvorrichtung nach einem Programm eingesetzt.
In diesem Fall wird die Basis 40 des Einheitgehäuses 3 an dem Außenende der Roboterhand montiert, und der Abstand 0- F&sub0; von der Montagebasisposition 0 als Ursprungspunkt zu dem Brennpunkt F&sub0; des Laserstrahles wird als Lagedatum der Austrittseinheit zu dem Werkstück in das Programm eingegeben.
Die Roboterhand kann den Brennpunkt des von der Austrittseinheit emittierten Laserstrahles auf der Basis des vorgenannten Datums aktiv auf einen Schmelzpunkt des Werkstücks richten.
Insbesondere die austrittsseitige Kondensorlinse 4b wird durch den Einsatz über eine längere Zeitdauer verschmutzt, und damit ein Ersatz der Linse notwendig. Mit diesem Ersatz weicht der Brennpunkt F&sub0; des Laserstrahles auf F, aufgrund des Krümmungsfehlers (etwa 1%) der Linse ab. F&sub0; - F&sub1; beträgt 1 bis 2 mm. Wenn eine Schweißung mit einer so belassenen Abweichung ausgeführt wird, ist die Schweißung unzureichend. Daher wird ein Abstandshalter 36 durch einen anderen Abstandshalter ersetzt, der sich in der Größe um etwa 1 bis 2 mm unterscheidet, oder Abstandshalter mit einer Länge von 2 mm werden bis zur notwendigen Länge gemäß Dastelling in Fig. 9B übereinandergelegt, so daß der Brennpunkt des Laserstrahles so eingestellt wird ist, daß er eine Lage bei F&sub0; annimmt.
Auf diese Weise kann die Lagebeziehung in Bezug auf das Werkstück beibehalten werden, ohne daß Daten des Betriebsprogramms der Roboterhand gewechselt werden. Es ist daher möglich, eine durch den Ersatz der Linse bewirkte Abweichung eines Brennpunktes des Laserstrahles lediglich durch Verändern eines Abstandshalters 36 zu korrigieren, und die Laserbearbeitung optimal weiterzuführen.
Die Konstruktion des aus dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 und dem Innendüsenabschnitt 10 bestehenden Spitzendüsenabschnittes werden weiter im Detail unter Bezugnahme auf die Fig. 5, 10 und 11 beschrieben. Der Innendüsenabschnitt 10 weist einen Befestigungsrohrabschnitt 62 auf, der in einen Montagerohrabschnitt 61 befestigt ist, der in dem Zwischenrohrabschnitt 31 vorgesehen ist, wobei der Befestigungsrohrabschnitt 62 mit einer Befestigungsnut 63 an seinem Umfang versehen ist. Die Befestigungsnut 63 kann um den Umfang des Befestigungsrohrabschnittes 62 herum oder streckenweise angeordnet sind.
Mehrere (bevorzugt drei oder mehr) Kugelrastvorrichtungen 66, von denen jede einen Kugel 65 in die Befestigungsnut 63 eingerastet hat, sind auf den Montagerohrabschnitt 61 angeordnet, welcher das Außenende des Gehäuses ist.
Die Kugelrastvorrichtung 66 ist so ausgelegt, daß die Kugel 65 von einer im Inneren eines rohrförmigen Rastvorrichtungsgehäuses 67 angeordneten Feder 68 vorgedrückt wird und ein Teil der Kugel aus einer Öffnung des Rastvorrichtungsgehäuses 67 hervorsteht. Ein offener Durchmesser des Rastvorrichtungsgehäuses 67 ist kleiner als der Durchmesser der Kugel festgelegt, so daß die Kugel 65 nicht aus dem Rastvorrichtungsgehäuse 67 springt. Die Feder 68 wird von einem in das Rastvorrichtungsgehäuse 67 eingesetzten Stopfen 69 fixiert.
Der Trichter-ähnliche Düsenabschnitt 8 ist auf das Außenende des Innendüsenabschnittes 10 aufgeschraubt. Die Innenseite des Innendüsenabschnittes 10 ist in einer Trichterförmigen Konfiguration ausgebildet.
Wenn ein zu schweißendes Objekt, wie ein metallisches Werkstück mittels der vorstehend beschriebenen Laser-Austrittseinheit geschweißt wird, können von dem Laserstrahl geschmolzene Metallspritzer in alle Richtungen fliegen und an der Innenfläche des Innendüsenabschnittes 10 haften bleiben. Demzufolge wird der innere Düsenabschnitt 10 zusammen mit dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 von dem Montagerohrabschnitt 61 entfernt, um dessen innere Oberfläche zu reinigen.
Das Entfernen kann erreicht werden, indem lediglich der innere Düsenabschnitt 10 aus der zum Gehäuse 3 hin gewandten Seite gezogen wird. Dann wird die Kugel 65 der Kugel- rastvorrichtung 66 in das Kugelrastvorrichtungsgehäuse 67 gegen die Feder 68 zurückgeschoben und die Kugel 65 aus der Befestigungsnut 63 gelöst. Demzufolge wird der innere Düsenabschnitt 10 aus dem Montagerohrabschnitt 61 entfernt.
Bei der Montage des Innendüsenabschnittes 10 auf dem Montagerohrabschnitt 61 wird der Befestigungsrohrabschnitt 62 lediglich in den Montagerohrabschnitt 61 eingeführt, wodurch die Kugel 65 in die Befestigungsnut 63 einrastet, um die Montage zu vervollständigen.
Deswegen wird die Montage und Entfernung der aus dem Innendüsenabschnitt 10 und dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 bestehenden Spitzendüse extrem schnell ausgeführt und die Reinigung und der Ersatz ebenfalls schnell ausgeführt.
Daher wird die Entfernung und Montage der Spitzendüse extrem schnell ausgeführt, und die Bearbeitung kann unter Verwendung einer bereitgehaltenen Laser-Austrittseinheit unabhängig von der Anzahl der Reinigungs- und Ersetzungsschritte ungestört weitergeführt werden.
Zum Schluß wird die Beziehung zwischen dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt 8 und dem Innendüsenabschnitt 10 unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 12 beschrieben. Der Trichterähnliche Düsenabschnitt 8 ist auf das Außenende des Innendüsenabschnittes 10 über einen Gewindeabschnitt 69 aufgeschraubt. Die Innenseite des Innendüsenabschnittes 10 weist die Form eine Trichters auf. Der größte Durchmesserabschnitt des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 ist eine flache Außenumfangsfläche 70, welche mit einer Rändelung gegen Rutschen versehen ist. Der innere Düsenabschnitt 10 weist einen großen Durchmesserabschnitt 71 auf, welcher im Durchmesser größer als die Außenumfangsfläche 70 des Trichterähnlichen Düsenabschnittes 8 ist, und ein zu der Außenumfangsfläche 70 des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 sich erstreckendes Rastvorrichtung-Befestigungsbett 72 ist in den Abschnitt 71 mit dem großen Durchmesser geschraubt.
Das Rastvorrichtung-Befestigungsbett 72 ist mit einer Kugelrastvorrichtung 76 versehen, welche radial mit der Außenumfangsfläche 70 des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 in Kontakt steht, welcher ein Außenrohrabschnitt ist.
Diese Kugelrastvorrichtung 76 ist vorgesehen, um die Kugel 75 durch eine Feder 78 innerhalb einer rohrförmigen Rastvorrichtung 77 nach außen zu drücken, und ein Teil der Kugel steht aus einer Öffnung der Rastvorrichtung hervor. Ein offener Durchmesser des Rastvorrichtungsgehäuses 67 ist kleiner als der Durchmesser der Kugel ausgelegt, so daß die Kugel nicht aus dem Rastvorrichtungsgehäuse 77 springt. Die Feder 78 wird von einem in das Rastvorrichtungsgehäuse 77 eingesetzten Stopfen 69 fixiert.
Wenn der Trichter-ähnliche Düsenabschnitt 8 mit dem Innendüsenabschnitt 10 verschraubt wird, drückt der Außenumfangsabschnitt 70 die Kugel 75 der Rastvorrichtung 76 damit in Kontakt. Umgekehrt dient die Druckkraft als eine Reaktion der Feder 78, um radial auf den Außenumfang 70 zu drücken. Demzufolge wird die Schraubverbindung des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 nicht unter dem Einfluß externer Beanspruchung wie Vibration gelöst.
Ein ähnlicher Effekt wie der vorstehend beschriebene, kann durch eine Anordnung erreicht werden, bei dem der große Durchmesserabschnitt 71 des Innendüsenabschnittes 10 im Durchmesser kleiner als die Außenumfangsfläche 70 des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 gemacht wird, wobei das sich zu dem Abschnitt 71 mit dem großen Durchmesser hin erstreckende Rastvorrichtung-Befestigungsbett 72 an dem Außenumfangsabschnitt 70 vorgesehen ist, und die Kugelrastvorrichtung 76 so auf dem Rastvorrichtung-Befestigungsbett 72 vorgesehen ist, daß die Kugelrastvorrichtung 76 in radialen Kontakt mit der Umfangsfläche des Abschnittes 71 mit dem großen Durchmesser des Innendüsenabschnittes 10 kommt, welche ein Innenrohrabschnitt ist.
Selbstverständlich kann als eine Rastvorrichtung auch eine Plattenfeder, ein Stift oder anderes verwendet werden, wenn sie die Druckkraft radial auf die Umfangsfläche des Außenrohrabschnittes oder des Innenrohrabschnittes aufbringen können.
Mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird bei dem Zusammenbau der Spitzendüse (des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 und des Innendüsenabschnittes 10) der Außenrohrabschnitt in den Innenrohrabschnitt geschraubt, worauf die Rastvorrichtung diesen festhält. Daher kann die Verbindung nicht aufgrund von Vibrationen und dergleichen gelöst werden.
Wie vorstehend beschrieben wird erfindungsgemäß eine Laser-Austrittseinheit bereitgestellt, welcher unter anderem aufweist: ein Gehäuse mit einem Laser-Austrittsauslaß 2 an seinem Längsende, eine innerhalb des Gehäuses vorgesehene Linse zum Bündeln des eingeleiteten Laserstrahles, um ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß zu emittieren, und ein transparentes schutzglas, das zwischen dem Laser-Austrittsauslaß und der Linse in dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei das Gehäuse an einem Abschnitt geteilt ist, wo das Schutzglas angeordnet ist, so daß die zwei Abschnitte des Gehäuses lösbar miteinander verbunden können, und dann, wenn der eine Gehäuseabschnitt mit dem anderen verbunden wird, das Schutzglas dazwischen gehaltert wird.
Daher kann das zwischen den Abschnitten des Gehäuses gehaltene Schutzglas entfernt werden, indem lediglich die Abschnitte des Gehäuses getrennt werden. Ein neues Schutzglas kann montiert werden, indem es lediglich zwischen den Abschnitten des Gehäuses gehaltert wird, wodurch weniger Zeit für den Ersatz gebraucht wird.
Ferner wird erfindungsgemäß eine Laser-Austrittseinheit bereitgestellt, welcher unter anderem aufweist: ein Gehäuse mit einem Laser-Austrittsauslaß an seinem Längsende, und zwei innerhalb des Gehäuses vorgesehene Linsen zum Bündeln des eingeleiteten Laserstrahles, um ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß zu emittieren, wobei die Linsen an der Eintrittsseite bzw Austrittsseite vorgesehen sind. Ein Rohrabstandshalter zur Festlegung eines Abstandes ist wechselbar zwischen der eintrittsseitigen Linse und der austrittsseitigen Linse angeordnet.
Daher wird dann, wenn der Abstand zwischen den Linsen durch den Ersatz des Rohrabstandshalters justiert wird, eine Lage der eintrittsseitigen Linse nicht geändert, während aber eine Lage der austrittseitigen Linse geändert werden kann. Eine für die Einheit verwendete Linse weist einen Krümmungsfehler von etwa 1% auf, und eine durch den Ersatz der Linse bewirkte Brennpunktabweichung des Laserstrahles kann durch einen gewechselten Abstandshalterabschnitt kompensiert werden. D.h., die Lageabweichung kann durch einen Abstandshalter kompensiert werden, der bezogen auf einen Abweichungsanteil des Laserstrahlbrennpunktes länger oder kürzer ist.
Ferner ist erfindungsgemäß eine Laser-Austrittseinheit bereitgestellt, die unter anderem aufweist: ein Rohrgehäuse, eine Spitzendüse, die an dem Außenende einen Laser-Austrittsauslaß aufweist, der an dem Außenende des Gehäuses vorgesehen ist, und eine in dem Gehäuse vorgesehene Linse zum Bündeln des eingeleiteten Laserstrahles, um ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß zu emittieren, wobei ein in eine Spitzenöffnung des Gehäuses eingesetzter Befestigungsrohrabschnitt auf dem Innendüsenabschnitt 10 des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes 8 der Spitzendüse vorgesehen ist, eine Befestigungsnut in dem Befestigungsrohrabschnitt vorgesehen ist, und mehrere Kugelrastvorrichtungen mit in die Befestigungsnut eingerasteten Kugeln an dem Außenende des Gehäuses vorgesehen sind,
Daher wird der Befestigungsrohrabschnitt lediglich in das Spitzenende des Gehäuses eingeführt, wodurch die Kugelrastvorrichtung in die Befestigungsnut einrastet und die Spitzendüse mit einem Griff montiert werden kann. Dasselbe gilt für die Entfernung der Spitzendüse.
Des weiteren ist erfindungsgemäß eine Laser-Austrittseinheit bereitgestellt, die unter anderem aufweist: ein Rohrgehäuse, eine Spitzendüse, die an dem Außenendeabschnitt des Gehäuses vorgesehen ist und an ihrem Außenende einen Laser-Austrittsauslaß aufweist, und eine in dem Gehäuse vorgesehene Linse zum Bündeln des eingeleiteten Laserstrahles, um ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß zu emittieren, wobei die Spitzendüse einen Innenrohrabschnitt mit einem Laser-Austrittsauslaß an dessen Außenende aufweist, und ein Außenrohrabschnitt mit dem Innenrohrabschnitt verschraubt ist, um den Außenumfang zu umgeben, um so einen Gasströmungskanal auszubilden, durch welchen Hilfsgas zwischen dem Innenrohrabschnitt und dem Außenrohrabschnit durchtritt.
Normalerweise wird die vorstehend beschriebene Laser- Austrittseinheit an dem Außenende einer Roboterhand befestigt und automatisch betrieben. Bei einem Dauereinsatz kann das Außenende der Laser-Austrittseinheit mit irgend etwas kollidieren oder die es kann sich die Schraubverbindung des Außenrohrabschnittes unter dem Einfluß von sich aus dem Betrieb der Roboterhand ergebenden Vibrationen lösen. Im schlechtesten Falle wird die Einheit möglicherweise von dem Innenrohrabschnitt gelöst.
Wenn sich die Schraubverbindung des Außenrohrabschnittes löst, verbreitert sich die Breite des Gasströmungskanals, so daß sich die Strömungsrate oder Strömungsgeschwindigkeit des Hilfsgases verändert, was die Bearbeitung unter Einsatz des Laserstrahles nachteilig beeinflußt. In dem Falle, in dem sich der Außenrohrabschnitt von dem Innenrohrabschnitt löst, ist es unmöglich, das Hilfsgas auf den Brennpunkt des Laserstrahles zutreten zu lassen.
Demzufolge war es bei der vorstehend beschriebenen Laser-Austrittseinheit schon lange gewünscht, das Lösen der Schraubverbindung des Außenrohrabschnittes zu verhindern.
Um dieses zu erreichen ist bei der vorliegenden Erfindung entweder der Innenrohrabschnitt oder der Außenrohrabschnitt mit einem sich zu dem anderen hin erstreckenden Rastvorrichtungs-Befestigungsbett versehen, und eine Rastvorrichtung ist auf dem Rastvorrichtungs-Befestigungsbett vorgesehen, so daß die Rastvorrichtungs-Befestigungsbett in einer radialen Richtung entweder mit dem Innenrohrabschnitt oder dem Außenrohrabschnitt in Kontakt kommt.
Daher kommt zu dem Zeitpunkt, wenn der Außenrohrabschnitt mit Innenrohrabschnitt verschraubt wird, die Rastvorrichtung entweder des Innenrohrabschnittes oder des Außenrohrabschnittes mit dem anderen in einen radialen Richtung in Kontakt. Die Verschraubung zwischen diesen kann aufgrund der aus dem Kontakt zwischen diesen resultierenden Reibung festsitzend gehalten werden.
Die Laser-Austrittseinheit gemäß der vorstehenden Beschreibung weist somit unter anderem ein Gehäuse mit Laserpfad darin und einem Laser-Austrittsauslaß an dessen Außenende, eine in dem Gehäuse angeordnete Linse zum Bündeln eines eingeleiteten Laserstrahles, um ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß zu emittieren, und ein transparentes Schutzglas auf, das zwischen dem Laser-Austrittsauslaß und der Linse in dem Gehäuse vorgesehen ist.
Ein Gasstrahleinlaß zum Einblasen von Gas und ein dem Gasstrahleinlaß gegenüberliegender Gasauslaß sind in dem Gehäuse zwischen dem Schutzglas und dem Laser-Austrittsauslaß vorgesehen. Bevorzugt schneidet die Blasrichtung von Gas aus dem Gasstrahleinlaß den von dem Schutzglas zu dem Laser- Austrittsauslaß. verlaufenden Laserpfad. Demzufolge kreuzt das Gas den Laserpfad und kann über die Oberfläche des Schutzglases strömen, d.h., an der Position zwischen dem Schutzglas und dem Laser-Austrittsauslaß.
In dem Falle, bei dem die Einheit für eine Laser- Schweißmaschine verwendet wird, wird auch dann, wenn geschmolzene Metallfragmente von einem Werkstück zu dem Schutzglas hin fliegen, das fliegende Material durch das den Laserstrahl zwischen dem Schutzglas und dem Laser-Austrittsauslaß kreuzende Gas zur Seite geblasen. Demzufolge erreicht der größte Teil des fliegenden Materials das Schutzglas nicht. Demzufolge bleibt das Schutzglas relativ unverschmutzt, so daß dessen Ersetzungszyklus verlängert werden kann, was ökonomisch ist.
Es kann eine Anordnung getroffen werden, daß das Gas aus dem Gasstrahleinlaß nahe an der Vorderseite des Schutzglases querströmt. Insbesondere ist es vorzuziehen die nachstehende Struktur einzusetzen.
Ein Abschnitt mit kleinem Innendurchmesser, welcher im Innendurchmesser kleiner als der des mit einem Schutzglas versehenen Gehäuseabschnittes ist, ist zwischen dem Laser- Austrittsauslaß und dem Schutzglas vorgesehen, ein Gasstrahleinlaß, der in einer den Laserpfad in dem Gehäuse kreuzenden Richtung vorgesehen ist, ist in dem Abschnitt mit dem kleinen Innendurchmesser angeordnet, und ein Gasauslaß ist dem Gasstrahleinlaß gegenüberliegend angeordnet.
Der Innendurchmesser des Abschnittes mit dem kleinen Innendurchmesser ist kleiner als der Durchmesser des Schutz- glases. Wenn das Gas veranlaßt wird, den Laserpfad an diesem Abschnitt zu kreuzen, kann das von dem Laser-Austrittsauslaß aus in das Gehäuse eintretende fliegende Material aus dem Gehäuse über den Gasauslaß in einem gesammelten Zustand entfernt werden, bevor es in das Gehäuse eindiffundiert.
Auch wenn das fliegende Material von dem der Laser- Bearbeitung unterworfenen Werkstück zu dem Schutzglas hinfliegt, wird das fliegende Material von dem den Laserstrahl bei dem Abschnitt mit dem kleinen Innendurchmesser kreuzenden Gas seitwärts geblasen, demzufolge es das Schutzglas nicht erreicht. Da ferner das fliegende Material an dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser weggeblasen wird, kann das fliegende Material aus dem Gehäuse in einem gesammelten Zustand entfernt werden, bevor es in das Gehäuse eindiffundiert, und das fliegende Material bleibt nicht an dem Umfangsabschnitt des Glases hängen. Somit wird das Schutzglas nicht verschmutzt und dessen Ersetzungszyklus verlängert, was ökonomisch ist.

Claims

1. Laser-Austrittseinheit mit:

einem Gehäuse (3) mit einem Laserpfad darin und einen Laser-Austrittsauslaß (2) an einem Außenende davon;

einer Einrichtung (4), die in dem Gehäuse (3) zum Bündeln eines eingeleiteten Laserstrahl vorgesehen ist, um ihn aus dem Laser-Austrittsauslaß (2) zu emittieren;

einem transparenten Schutzglas (9), das zwischen dem Laser-Austrittsauslaß (2) und der Einrichtung (4) in dem Gehäuse (3) zum Bündeln des Laserstrahles vorgesehen ist, und

einem Gasstrahleinlaß (17) zum Einblasen von Gas und einem Gasauslaß (18), der dem Gasstrahleinlaß (17) gegenüberliegend in dem Gehäuse zwischen dem Schutzglas (9) und dem Laser-Austrittsauslaß (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung (4) in dem Gehäuse (3) für die Bündelung des Laserstrahles Linsen (4) aufweist; und

eine Lecköffnung (60) in dem Gehäuse (3) zwischen dem Laser-Austrittsauslaß (2) einerseits und dem Gasstrahleinlaß (17) und dem Gasauslaß (18) andererseits vorgesehen ist, wobei die Lecköffnung (60) zuläßt, daß Außenluft in das Gehäuse (3) gelangt.

2. Laser-Austrittseinheit nach Anspruch 1, wobei der Gasstrahleinlaß (17) mit einer Gasstrahlplatte (19) mit mehreren Gasstrahleinlässen (17) versehen ist, die in Reihen angeordnet sind, die in der Richtung des Laserpfades zwischen dem transparenten Schutzglas (9) und dem Laser-Austrittsauslaß (2) beabstandet sind.

3. Laser-Austrittseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Linsen (4) entsprechende Linsen (4a, 4b) umfassen, die an einer Eintrittsseite bzw. Austrittsseite vorgesehen sind, und ein Rohrabstandshalter (36) zum Einstellen eines Abstandes zwischen den Linsen, ersetzbar zwischen der eintrittsseitigen Linse (4a) und der austrittsseitigen Linse (4b) angeordnet ist.

4. Laser-Austrittseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse an einem Abschnitt unterteilt ist, in welcher das Schutzglas (9) so angeordnet ist, daß die Teile lösbar zusammengesetzt sind und das Schutzglas dazwischen halten.

5. Laser-Austrittseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (3) rohrförmig ist, ein Spitzendüsenabschnitt (8, 10) mit einen Laser-Austrittsauslaß (2) an seinem Außenende an einem Außenende des Gehäuses (3) vorgesehen ist, der Spitzendüsenabschnitt (8, 10) einen Befestigungsringabschnitt (62) aufweist, der in eine Öffnung an dem Außenende des Gehäuses (3) eingesteckt ist, eine Befestigungsnut (63) an dem Umfang des Befestigungsringabschnittes (62) und mehrere Kugelrastvorrichtungen (66) mit Kugeln (65), die in der Befestigungsnut (63) eingerastet sind, an dem Außenende des Gehäuses (3) vorgesehen sind.

6. Laser-Austrittseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (3) rohrförmig ist, ein Spitzendüsenabschnitt (8, 10) mit einen Laser-Austrittsauslaß (2) an seinem Außenende an einem Außenende des Gehäuses (3) vorgesehen ist, der Spitzendüsenabschnitt (8, 10) einen Innendüsenabschnitt (10) mit einem Laser-Austrittsauslaß (2) an seinem Außenende und einen Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt (8) aufweist, der mit dem Innendüsenabschnitt (10) verschraubt ist, um den Außenumfang des Innendüsenabschnittes 10 zu umgeben und einen Gasströmungskanal auszubilden, welcher einen Gasdurchtritt zwischen dem Innendüsenabschnitt (10) und dem Trichter-ähnlichen Düsenabschnitt (8) unterstützt, und entweder der Innendüsenabschnitt (10) oder der Trichter-ähnliche Düsenabschnitt (8) mit einem Rastvorrichtungs-Befestigungsbett (72) versehen ist, das sich zu dem anderen hin erstreckt, und eine Rastvorrichtung (76) in radial angedrückten Kontakt mit der Umfangsoberfläche entweder des Innendüsenabschnittes (10) oder des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes (8) auf dem Rastvorrichtungs-Befestigungsbett (72) vorgesehen ist.

7. Laser-Austrittseinheit nach Anspruch 6, wobei die Rastvorrichtung (76) eine Kugelrastvorrichtung ist, die ein Rastvorrichtungsgehäuse (77) mit einer Öffnung an ihrem Außenende, eine Kugel (75), die in dem Rastvorrichtungsgehäuse (77) aufgenommen ist und aus der Öffnung hervorsteht, und 15 eine Feder (78) aufweist, die in dem Rastvorrichtungsgehäuse (77) vorgesehen ist, um die Kugel (75) von der Öffnung aus nach außen zu drücken, und die Kugel (75) der Rastvorrichtung in radialen Kontakt mit der Umfangsoberfläche entweder des Innendüsenabschnittes (10) oder des Trichter-ähnlichen Düsenabschnittes (8) steht.