DE9117180U1 - Laserschneidkopf - Google Patents
LaserschneidkopfInfo
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Description
G 91/019-GM = G 362
26.07.96 - Obermüller
26.07.96 - Obermüller
Laserschneidkopf
Die Erfindung betrifft einen Laserschneidkopf zum Laserschneiden eines Werkstückes
mit einem fokussierten Laserstrahl und einem Gasstrahl, umfassend eine Fokussieriinse zur Bündelung der Laserstrahlung auf das Werkstück, eine Schneiddüse
zum Führen des fokussierten Laserstrahles und des Gasstrahles und einen Sensor zur kapazitiven Steuerung des Abstandes zwischen Werkstück und Schneiddüse.
Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit Laserstrahlen wird durch eine Fokussieriinse
der Laserstrahl auf die Werkstückoberfläche gebündelt, wodurch die zum Schneiden erforderliche Erwärmung erzielt wird. Zusätzlich wird ein Gasstrahl aus
Schneidgas gegen die zu bearbeitende Werkstückoberfläche geleitet. Der fokussierte
Laserstrahl und der Gasstrahl werden dabei gemeinsam durch eine Düse geführt.
Die Schneiddüse ist in einem Laserschneidkopf eingebaut. Beim Laserschneiden ist
eine genaue Einhaltung des Abstandes zwischen Werkstück und Schneiddüse zur Erlangung einer hohen Schnittqualität erforderlich. Es wird daher in der Regel eine
kapazitive Abstandssteuerung eingesetzt, d.h. der Abstand zwischen Werkstück und
Schneiddüse wird kapazitiv gesteuert. Da die metallische Schneiddüse zur Werkstückoberfläche
den geringsten Abstand aufweist, dient sie üblicherweise als Sensor bei der kapazitiven Abstandssteuerung. Zur Isolation vom restlichen Laserschneidkopf
wird die Schneiddüse in einer Düsenaufnahme aus Keramik gehalten (siehe z.B. AT-B-391 436).
Ein derartiger Laserschneidkopf mit keramischer Schneiddüsenaufnahme eignet sich
jedoch nicht zum Hochdruckgasschneiden, da die Keramikkörper den hohen Drücken nicht standhalten. Deshalb können beim Hochdruckgasschneiden nur Laserschneidköpfe
mit sehr viel kleineren Keramikkörpern und Schneiddüsen eingesetzt werden. Damit entsteht aber der wesentliche Nachteil, daß aufgrund der geänderten Kapazität
der Schneiddüse ein Abgleich der Steuerung wegen der unterschiedlichen Schneidköpfe
notwendig wird. Außerdem weist eine Verfahrensführung mit einer kleineren
G Q1UCMS-GM = G 362
26.07.96 - Obermülier
26.07.96 - Obermülier
Schneiddüse den zusätzlichen Nachteil auf, daß die Regelung der kapazitiven Abstandssteuerung
in diesem Fall wesentlich empfindlicher ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Laserschneidkopf der
eingangs genannten Art aufzuzeigen, welcher ein Laserschneiden bei unterschiedlichen
Schneidgasdrücken mit hoher Schnittquaiität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor für die kapazitive
Abstandssteuerung als ein gegenüber der Scheiddüse isolierter Sensorring ausgebildet
ist, der in die Kontur des Laserschneidkopfes integriert ist.
Der erfindungsgemäße Einsatz von einem gegenüber der Schneiddüse und dem
restlichen Laserschneidkopf elektrisch isolierten Sensorring erlaubt nach einmaligem
Abgleich der Steuereinheit des kapazitiven Abstandssteuersystems das Laserschneiden
mit hoher Schnittquaiität bei unterschiedlichen Schneidgasdrücken. Bei einem späteren Austausch der Schneiddüse erübrigt sich ein erneuter Abgleich der
Steuerung. Der erfindungsgemäße, im Laserschneidkopf integrierte Sensor in Form eines Sensorringes, der die Schneiddüse umgibt, dient der kapazitiven Abtastung des
Abstandes, wobei das vom Sensorring abgegebene Signal von der Regeleinheit nach einmaligem Abgleich der Steuereinheit verarbeitet werden kann, auch beispielsweise
nach einem Austausch der Schneiddüse. Für die isolierung des Sensorringes kann jedes geeignete Isolationsmaterial verwendet werden. Da die Isolierung nicht wie beim
Verfahren nach dem Stand der Technik druckstabii ausgebildet sein muß, kann die
Isolierung auch aus einem einfach herzustellenden und preiswerten Kunststoff ring
bestehen. Damit wird die Verwendung der vergleichsweise sehr teuren Keramik aus dem Verfahren nach dem Stand der Technik im erfindungsgemäßen Verfahren überflüssig.
Bei der erfindungsgemäßen kapazitiven Abstandssteuerung über einen Sensorring
kann eine Voreinstellung der Kapazität und damit des vom Sensorring abgegebenen Signales, auf das die Steuereinheit vor einer Werkstückbearbeitung abzugleichen ist,
dadurch erfolgen, daß der Abstand zwischen Schneiddüse und Sensorring verändert wird. Dies kann zum einen durch eine Variation der isolatorstärke erreicht werden,
aber auch mit besonderem Vorteil durch eine Änderung des Zwischenraumes zwischen Sensorring und der Düsenspitze (Düsenschneidkanal). Das bringt für das
erfindungsgemäße Verfahren den wesentlichen Vorteil, daß der Laserschneidkopf in
schon bestehenden Anlagen problemlos eingesetzt werden kann, da vom kapazitiven
26.07.96 - Obermüller
Abstandssteuerungssystem lediglich die Schneiddüse ausgetauscht werden muß.
Denn bei einer Nachrüstung kann durch die erfindungsgemäße Variation des Zwischenraumes zwischen Sensorring und Schneiddüse, vorzugsweise der Düsenspitze,
eine Voreinstellung der Kapazität des Systems Sensorring-Schneiddüse auf den Kapazitätswert der zu ersetzenden Schneiddüse erfolgen, so daß ein erneuter
Abgleich der Steuereinheit auf diese Kapazität nicht mehr durchgeführt werden muß,
sondern das vom Sensorring abgegebene Signal ohne weiteres von der Regeleinheit der kapazitiven Abstandssteuerung verarbeitet werden kann.
Der erfindungsgemäße Laserschneidkopf mit kapazitiver Abstandssteuerung über
einen Sensorring ermöglicht den Einsatz von Schneidgasdrücke von ca. 1 bis 25 bar,
da sich die erfindungsgemäße Abstandssteuerung nicht mehr druckbegrenzend auswirkt
wie bei Laserschneidköpfen nach dem Stand der Technik. Vielmehr wird durch den erfindungsgemäßen Laserschneidkopf eine Entkopplung des Schneidgasdruckes
von der Abstandssteuerung erreicht. Der erfindungsgemäße Laserschneidkopf eignet
sich daher auch speziell für das Hochdruckgasschneiden mit einem Schneidgasdruck
zwischen 15 und 20 bar, erlaubt aber sogar den Einsatz von Schneidgasdrücken über
25 bar.
Vorzugsweise wird als Schneidgas inertgas eingesetzt, wobei alle für das Laserschneiden
bekannten Inertgase verwendbar sind.
Der erfindungsgemäße Sensorring kann aus jedem in Hinblick auf seine elektromagnetischen
Eigenschaften geeigneten Material bestehen. Bevorzugt wird der Sensorring aus Kupfer oder einer kupferhaitigen Legierung hergestellt.
Eine vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Laserschneidkopfes besteht
darin, daß die Schneiddüse eine verstellbare Düsenhalterung, einen Düsenkörper und
einen Düsenschneidkanal umfaßt, daß am Düsenkörper ein Isolatorring und an
diesem ein Sensorring befestigt ist, wobei diese Bauteile so angeordnet sind, daß der
Sensorring nur den Isolatorring berührt, daß zwischen der Schneiddüse und dem
Sensorring keine elektrisch leitende Verbindung besteht, daß der Düsenschneidkanal
am Düsenkörper befestigt ist und daß der Düsenkörper von der Düsenhaiterung gehalten wird.
Mit Vorteil besteht die Düsenhalterung aus mehreren gegeneinander beweglichen
Teilen. Die Düsenhalterung ist drehbar und in jeder Stellung fixierbar, so daß der
G 91/019-GM = G 362
26.07.96 - Obermüller
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elektrische Anschluß des Sensorringes in die gewünschte Richtung gelegt werden
kann.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Laserschneidkopfes gegenüber
einem herkömmlichen Laserschneid kopf besteht darin, daß das eigentliche Verschleißteil
der Schneiddüse, der Schneidkanai, von den übrigen Bestandteilen der Schneiddüse baulich getrennt ist. Ein verschleißter Düsenkanal kann gegen einen
neuen ausgetauscht werden, ohne daß die ganze Schneiddüse ersetzt werden muß und vor allem auch, ohne daß ein neuer Abgleich der Steuereinheit des kapazitiven
Abstandssteuersystems erfolgen muß. Der erfindungsgemäße Schneidkopf ermöglicht aber auch dei Benutzung verschiedenartiger Schneidkanäle, beispielsweise für
strömungstechnisch unterschiedlich ausgebildete Schneidgasstrahlen, ohne einen
Abgleich der Steuereinheit.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Hierbei zeigt:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Laserschneidkopf.
Der in Figur 1 im Teilschnitt dargestellte Laserschneidkopf enthält eine dreiteilige
Düsenhalterung 1, deren einzelne Bauteile gegeneinander beweglich sind. An der Düsenhalterung 1 ist der Düsenkörper 2 befestigt. In den Düsenkörper 2 ist der
Düsenschneidkanal 3 eingelassen. Düsenhalterung 1, Düsenkörper 2 und Düsenschneidkanal
3 bilden zusammen die Schneiddüse (1, 2, 3). Am Düsenkörper 2 ist über einen Isolierring 4 der Sensorring 5 befestigt. Der Sensorring 5 ist dabei an der
Seite des Laserschneidkopfes angebracht, die zum nicht dargestellten Werkstück zeigt. Zwischen Sensorring 5 und der Schneiddüse (1, 2, 3) besteht keine elektrisch
leitende Verbindung. Durch die spezielle Wahl des Zwischenraumes, d.h. der Abmessung
des Ringspaltes zwischen Sensorring 5 und Düsenschneidkanal 3 bei gegebener Dicke (Höhe) des Isolierringes 4, wird das Signal des Sensorringes 5 auf
den Signalwert bzw. die Kapazität eingestellt, auf den bzw. auf die die Steuereinheit
bereits abgeglichen wurde.
Claims (6)
1. Laserschneidkopf zum Laserschneiden eines Werkstückes mit einem fokussierten
Laserstrahl und einem Gasstrahl, umfassend eine Fokussierlinse zur Bündelung der Laserstrahlung auf das Werkstück, eine Schneiddüse (1, 2, 3)
zum Führen des fokussierten Laserstrahles und des Gasstrahles und einen Sensor zur kapazitiven Steuerung des Abstandes zwischen Werkstück und
Schneiddüse, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor für die kapazitive Abstandssteuerung als ein gegenüber der Scheiddüse isolierter Sensorring (5)
ausgebildet ist, der in die Kontur des Laserschneidkopfes integriert ist.
2. Laserschneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensorring aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung besteht.
3. Laserschneidkopf nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneiddüse (1, 2, 3) aus einer verstellbaren Düsenhalterung (1), einem Düsenkörper (2) und einem Düsenschneidkanal (3) besteht, daß am
Düsenkörper (2) ein Isolatorring (4) und an diesem ein Sensorring (5) befestigt
ist, wobei diese Bauteile so angeordnet sind, daß der Sensorring (5) nur den Isolatorring (4) berührt, daß zwischen der Schneiddüse (1, 2, 3) und dem
Sensorring (5) keine elektrisch leitende Verbindung besteht, daß der Düsenschneidkanal (3) am Düsenkörper (2) befestigt ist und daß der
Düsenkörper (2) von der Düsenhalterung (1) gehalten wird.
4. Laserschneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düsenhalterung (1) aus mehreren gegeneinander beweglichen Teilen besteht.
5. Laserschneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenschneidkanal (3) auswechselbar ist.
6. Laserschneidkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laserschneidkopf mit Schneidgas unter Hochdruck beaufschlagbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9117180U DE9117180U1 (de) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Laserschneidkopf |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4108542A DE4108542A1 (de) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Verfahren zum laserschneiden und laserschneidkopf |
DE9117180U DE9117180U1 (de) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Laserschneidkopf |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9117180U1 true DE9117180U1 (de) | 1996-09-19 |
Family
ID=25901924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9117180U Expired - Lifetime DE9117180U1 (de) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Laserschneidkopf |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9117180U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005039094B4 (de) * | 2005-08-08 | 2009-03-19 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Führen eines Maschinenteils entlang einer definierten Bewegungsbahn über einer Werkstücksoberfläche |
-
1991
- 1991-03-15 DE DE9117180U patent/DE9117180U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005039094B4 (de) * | 2005-08-08 | 2009-03-19 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Führen eines Maschinenteils entlang einer definierten Bewegungsbahn über einer Werkstücksoberfläche |
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