DE9416111U1 - Anschlußkopf zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls - Google Patents

Description

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precitecGmbH Case: PR-703 6.10.1994

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Anschlußkopf zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Ein derartiger Anschlußkopf ist bereits aus der G 93 13 671.4 bekannt. Dieser bekannte Anschlußkopf weist ein Gehäuse zur Aufnahme einer hohlzylindrischen Halterung auf, die relativ zum Gehäuse in Zylinderlängsrichtung bewegbar ist, eine in der Halterung angeordnete Fokussierungsoptik zur Fokussierung des in Zylinderlängsrichtung verlaufenden Laserstrahls, und eine an das Gehäuse ansetzbare Baugruppe mit einer Düse für den Durchtritt des Laserstrahls.

Bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe eines Laserstrahls, beispielsweise beim Schneiden des Werkstücks mit Hilfe eines Laserstrahls hoher Leistung, ist die Lage des Laserstrahl-Brennpunkts und somit die Lage der Fokussierungsoptik relativ zur Werkstückoberfläche von großer Bedeutung.

Um bei einem herkömmlichen Laser-Werkzeug den Abstand zwischen dem Anschlußkopf bzw. dem Brennpunkt der Fokussierungsoptik und dem Werkstück einstellen bzw. konstant halten zu können, ist am Anschlußkopf eine Meßelektrode angebracht, die den Ist-Abstand zwischen dem Anschluß kopf und der Werkstückoberfläche z. B. auf kapazitivem Wege mißt. Das von der Meßelektrode erhaltene Signal wird einer Regeleinrichtung zugeführt, die den gemessenen Ist-Abstand mit einem Soll-Abstand vergleicht und eine entsprechende Differenz durch geeignete Ansteuerung eines mit dem Anschlußkopf verbundenen Antriebsmotors ausgleicht. Damit kann ein gewünschter Abstand zwischen Anschlußkopf und Werkstückoberfläche unabhängig vom Verlauf der Werkstückoberfläche beibehalten werden. Das bedeutet auch, daß sich während der Bearbeitung des Werkstücks der Abstand zwischen dem Brennpunkt der Fokussierungsoptik und der Werkstückoberfläche nicht mehr ändert.

Die genannte Fokussierungsoptik kannz. B. aus einer einzigen Linse, aber auch aus einem System von mehreren zusammengesetzten Linsen bestehen. Der Brennpunkt der Fokussierungsoptik liegt dabei in einer vorgege-

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benen Entfernung zu der sie tragenden Halterung und somit unter vorbestimmten Abstand zum Anschlußkopf, wenn die Halterung fest in den Anschlußkopf eingesetzt ist.

Verschiedene Werkstück-Bearbeitungsvorgänge machen es allerdings häufig erforderlich, Fokussierungsoptiken mit unterschiedlichen Brennweiten bzw. Strahltaillen und/oder Dicken zu verwenden. Eine Fokussierungsoptik mit längerer Brennweite wird vorzugsweise dann eingesetzt, wenn z. B. dickere Materialien mit dem Laserstrahl geschnitten werden sollen. Dagegen hängt die Dicke der zu verwendenden Fokussierungsoptik von der Differenz der Gasdrucke an beiden Seiten der Fokussierungsoptik ab.

Werden Fokussierungsoptiken mit unterschiedlicher Brennweite bzw. Strahltaille und/oder Dicke in die sie tragende Halterung eingesetzt, so ändert sich jedoch der Abstand des Brennpunkts der Fokussierungsoptik vom Werkzeugkopf, wenn dieser die Halterung aufnimmt. Da es erforderlich ist, den Brennpunkt der Fokussierungsoptik in einem vorbestimmten Abstand zur MeJ3elektrode zu halten, muj3 somit die Fokussierungsoptik in Laserstrahlrichtung nachgestellt werden. Da dies nur erfolgen kann, wenn die die Düse enthaltende Baugruppe vom Anschluj3kopf abgenommen ist, ist eine Justierung des Brennpunkts der Fokussierungsoptik relativ zur Meßelektrode außerordentlich schwierig, da sich diese ja an der abgenommenen Baugruppe bzw. an der Düsenspitze befindet. Das gleiche Problem tritt auch auf, wenn bei Verwendung ein und derselben Fokussierungsoptik deren Brennpunkt in Laserstrahlrichtung definiert relativ zur Mej3elektrode verschoben werden soll. Üblicherweise muj3 die die Düse enthaltende Baugruppe mehrmals abgenommen und nach Verschiebung der Fokussierungsoptik wieder angesetzt werden, um die Lage des Brennpunkts relativ zur Meßelektrode überprüfen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anschlußkopf der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Lage des Brennflecks der Fokussierungsoptik relativ zur Meßelektrode einfacher einstellbar ist.

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

Ein Anschluj3kopf nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Halterung in ein drehgesichertes Trägerrohr fest einsetzbar ist, das Trägerrohr in einen drehbar gelagerten und gegen Axialverschiebung gesicherten Stellzylinder hineingeschraubt ist, und

der Stellzylinder über eine äußere Antriebseinrichtung drehbar ist. 10

Wird jetzt eine Halterung mit Fokussierungsoptik in das Trägerrohr eingesetzt, so Iäj3t sich die Lage des Brennpunkts der Fokussierungsoptik bei angesetzter Baugruppe bzw. Düse mit Meß elektrode in einfacher Weise dadurch relativ zur Meßelektrode einstellen, daß von außen der Stellzylinder gedreht und dadurch das Trägerrohr mit Halterung in Längsrichtung des Laserstrahls verschoben wird. Somit ist eine schnelle Justierung des Brennpunkts der Fokussierungsoptik relativ zur Meßelektrode möglich.

Auf diese Weise lassen sich auch verschiedene Systeme voreinstellen, die jeweils aus einem Stellzylinder mit eingeschraubtem Trägerrohr und darin befindlicher Fokussierungsoptik bestehen. Jedes dieser Systeme wird bei ausgewählter Fokussierungsoptik in der zuvor beschriebenen Weise justiert und dann aus dem Anschlußkopf herausgenommen, um verwahrt zu werden. Ein Anwender kann dann in Übereinstimmung mit einem gewünschten Bearbeitungsmodus eines dieser Systeme auswählen und in den Anschlußkopf einsetzten, ohne daß ein weiterer Justiervorgang erforderlich ist. Ein Wechsel dieser Systeme ist somit in besonders kurzer Zeit möglich.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Trägerrohr gegen die Kraft eines elastischen Elements verschoben, beispielsweise gegen die Kraft einer Druckfeder, so daß jedes Spiel vermieden wird.

Nach einer anderen sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der

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Stellzylinder drehfest mit einem ihn umgebenden Zahnkranz lösbar gekoppelt, mit dessen AuJ3enverzahnung ein Antriebsritzel kämmt. Dabei liegen die Achse des Zahnkranzes und die Achse des Antriebsritzels parallel zueinander. Wird der Zahnkranz über das Antriebsritzel angetrieben, so wird der Stellzylinder entsprechend mitgenommen bzw. gedreht. Da die Kopplung zwischen Zahnkranz und Stellzylinder jedoch lösbar ist, läJ3t sich der Stellzylinder und mit ihm das Trägerrohr bzw. die Fokussierungsoptik aus dem Zahnkranz und somit aus dem AnschluJ3kopf bei abgenommener Baugruppe herausziehen, so daJ3 das aus Stellzylinder, Trägerrohr und Halterung mit Fokussierungsoptik bestehendes System durch ein anderes ersetzt werden kann.

Die Kopplung zwischen Stellzylinder und Zahnkranz kann beispielsweise durch einen Stift bzw. durch ein radial verlaufendes Kopplungsglied erfolgen, das etwa mit dem Stellzylinder fest verbunden ist und in eine radiale Innennut eingreift, die sich im Zahnkranz befindet. Dabei ist diese radiale Innennut in Richtung zur Düsenspitze hin offen, um das Kopplungsglied aus dieser Nut herausführen zu können. Der Zahnkranz selbst ist in Axialrichtung relativ zum Anschlu_ßkopf stationär angeordnet.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Antriebsritzel in einem mit dem Gehäuse verbindbaren Lagerkasten drehbar gehalten, wobei auf eine Achse des Antriebsritzels ein Antriebselement aufsetzbar ist. Dieses Antriebselement kann z. B. eine Handkurbel, ein Elektromotor, oder dergleichen, sein.

Der Lagerkasten mit Antriebsritzel läßt sich somit vom Gehäuse des Anschlußkopfs abnehmen. Er braucht nicht ständig mit dem Gehäuse verbunden zu sein, sondern nur dann, wenn es darauf ankommt, Systeme der zuvor erwähnten Art zu justieren. Ist der Lagerkasten vom Gehäuse abgenommen, kann die entsprechende Öffnung für den Eingriff des Antriebsritzels durch eine Abdeckplatte verschlossen werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Ge-

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häuse mit einem Fenster versehen, hinter dem ein mit einer Skala versehener Skalenträger positioniert ist, welcher vom Trägerrohr mitgenommen wird. Durch Ablesen der Skala läjSt sich dann die Position des Trägerrohrs im Anschlußkopf feststellen und damit die Lage des Brennflecks der Fokussierungsoptik, wenn letztere bekannt ist. Der Skalenträger kann dabei auf dem strahleingangsseitigen Ende des Trägerrohrs aufliegen und gegen dieses Ende mittels eines elastischen Elements, z. B. einer Feder, gedruckt werden, so daJ3 sich dieser Skalenträger für alle in den Anschluj3kopf eingesetzten System aus Stellzylinder, Trägerrohr und Fokussierungsoptik verwenden läßt.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kopplung zwischen Stellzylinder und Zahnkranz über ein solches radiales Kopplungsglied ausgebildet, daß eine Radialverschiebung des Stellzylinders relativ zum ortsfesten Zahnkranz zuläßt.

Die zuvor erwähne Innennut im Zahnkranz kann dabei in Radialrichtung so tief sein, daß sich das Kopplungsglied in dieser Innennut in Radialrichtung noch verschieben läßt, so daß auch eine Radialverschiebung des Stellzylinders und mit ihm des Trägerrohrs und des optischen Fokussierungssystems möglich ist. Durch geeignete Stellelemente läßt sich dann auch die Fokussierungsoptik in Radialrichtung relativ zum Laserstrahl ausrichten.

Vorzugsweise liegt der Stellzylinder mit seiner strahlausgangsseitigen Fläche auf einer Dichtungseinrichtung auf, die durch Gasdruck gegen diese Fläche gedrückt wird. Dadurch wird auch bei Verschiebung in Radialrichtungbzw, bei Verdrehung des Stellzylinders sichergestellt, daß ein der Düse zugeführtes Prozeßgas nicht durch einen Bereich zwischen Stellzylinder und angesetzter Baugruppe entweichen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Gesamtansicht des Anschlußkopfs nach der

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Erfindung;

Figur 2 einen Schnitt durch den Anschlußkopf nach Figur 1 entlang der Linie A-A;

Figur 3 einen weiteren Schnitt durch den Anschluß kopf nach Figur 1 entlang der Linie B-B, jedoch bei abgenommener Baugruppe und herausgenommenem Stellzylinder;

Figur 4 einen Schnitt durch einen Zahnkranz zum Antrieb des Stellzylinders; und

Figur 5 einen Schnitt durch einen Lagerkasten mit Antriebsritzel zum Antrieb des Zahnkranzes nach Figur 4.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Anschlußkopfs nach der Erfindung. Dieser Anschluß kopf trägt das Bezugszeichen 1 und besteht im wesentlichen aus einem oberen Gehäuse 2 und einer Baugruppe 3, die an die untere Stirnseite des Gehäuses angesetzt ist. Das Gehäuse 2 selbst besteht aus einer unteren Gehäuseplatte 4, einem unteren Gehäuseteil 5, einer mittleren Gehäuseplatte 6, einem oberen Gehäuseteil 7 und einer oberen Gehäuseplatte 8. Dabei sind die Elemente 4 bis 8 mit Schrauben 9 zusammengehalten, während mit Hilfe von Schrauben 10 die Baugruppe 3 am Gehäuse 2 gehalten wird.

Ein nicht dargestellter Laserstrahl verläuft mittig in Längsrichtung durch den AnschluJ3kopf 1 hindurch und tritt oben durch eine Öffnung 11 in diesen ein. An der unteren Seite des Anschluj3kopfs 1 tritt der Laserstrahl durch eine in der Baugruppe 3 vorhandene Düse wieder aus. In Figur 1 ist die Düse selbst nicht zu erkennen, sondern nur eine Meßelektrode 12, ein sie haltender Isolationskörper 13 sowie eine den Isolationskörper haltende Überwurfmutter 14. Nach Verlassen der nicht dargestellten Düse durchläuft der Laserstrahl auch die Meßelektrode 12, um danach auf ein nicht dargestelltes Werkstück aufzutreffen.

Sämtliche Anschlüsse für den Anschlußkopf 1 sind an seinem oberenEnde vorgesehen, beispielsweise ein elektrischer Anschluß 15 mit einem Koaxialstecker 16, über dessen Mittelleiter Sensorpotential zur Meßelektro-

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de 12 geführt wird, und über dessen Schirmleiter Schirmpotential bzw. aktives Schirmpotential an Teile des Anschluj3kopfs angelegt wird. Der elektrische Anschluß 15 ist hier in geeigneter Weise mit dem oberen Gehäuseteil 7 verbunden. Weitere Anschlüsse zur Zuführung von Kühlwasser, eines Prozeß- bzw. Schneidgases, von weiterem Kühlgas, und dergleichen, befinden sich ebenfalls im Bereich der oberen Gehäuseplatte 8. Hierauf wird im Rahmen der Figuren 2 und 3 noch eingegangen.

In der Seitenwand des oberen Gehäuseteils 7 ist weiterhin ein Fenster 17 vorhanden, durch das hindurch eine Skala 18 beobachtet werden kann, die sich auf einem Skalenträger 19 befindet, welcher von einem noch zu beschreibenden Trägerrohr mitgenommen wird. Anhand dieser Skala 18 Iäj3t sich dann die Position des Trägerrohrs im Gehäuse 2 und somit die Lage des Brennflecks einer Fokussierungsoptik bestimmen, die sich innerhalb des Gehäuses 2 befindet. Feste Markierungen 20 sind an der Seite des Fensters 17 vorhanden.

Eine Abdeckplatte 21 ist mit Hilfe von Schrauben 22 am unteren Gehäuseteil 5 befestigt, um eine Öffnung abzudecken, durch die hindurch ein Antriebsritzel geführt wird, wenn dieses mit einem im Innern des Gehäuses 2 vorhandenen Zahnkranz kämmen soll, um den Zahnkranz zwecks Positionierung der im Innern des Gehäuses 2 vorhandenen Fokussierungsoptik zu drehen.

Es sei darauf hingewiesen, daß sämtliche elektrischen und weiteren Versorgungsanschlüsse sowie die Abdeckplatte so positioniert sind, daß sie das Abnehmen und Anbringen der Baugruppe 3 nicht behindern. Beim Abnehmen und Anbringen der Baugruppe 3 ist es somit nicht erforderlich, irgendwelche anderen Verbindungen zum Anschlußkopf 1 zu unterbrechen oder wieder herzustellen, was insbesondere den Austausch der im Innern des Anschlußkopfs 1 vorhandenen Fokussierungsoptik vereinfacht und beschleunigt.

Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch den Anschluß kopf nach Figur 1 ent-

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lang der Linie A-A. Gleiche Elemente wie in Figur 1 sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Anschlußkopf 1 nach Figur 2 enthält ein Trägerrohr 23, das kreisförmige Innen- und Außendurchmesser aufweist und koaxial zu einer Zentralachse 24 liegt, entlang der auch der nicht dargestellte Laserstrahl verläuft. Dieses Trägerrohr 23 weist an seinem unteren bzw. strahlaustrittsseitigen Ende eine zylindrische Ausnehmung zur Aufnahme einer hohlzylindrischen Halterung 25 auf, in der sich wiederum eine Fokussierungsoptik 26 befindet. Zur Fokussierungsoptik26 können eine oder mehrere Linsen sowie eine entsprechende Anzahl von Abstandsringen 27 gehören. Die hohlzylindrische Halterung 25 schlägt mit ihrer rückwärtigen Stirnfläche gegen einen Innenflansch 28 des Trägerrohrs 23 und wird mit Hilfe eines Schraubrings 29 im Trägerrohr 23 gesichert bzw. gegen den Innenflansch 28 gedrückt. Dabei wird der Schraubring 29 in ein entsprechendes Innengewinde an der Strahlaustrittsseite des Trägerrohrs 23 eingeschraubt.

Die hohlzylindrische Halterung 25 kann auch durch einen hohlzylindrischen Abschnitt ersetzt werden, auf den stirnseitig Abstandsringe 27 und Linsen aufgesetzt werden, wobei dann sämtliche Teile nach Einsetzen in das Trägerrohr 23 mit Hilfe des Schraubrings 29 gegen den Flansch 28 gedrückt werden.

Das Trägerrohr 23 weist an seinem strahlaustrittsseitigen Ende im Bereich seines äußeren Umfangs ein Umfangsgewinde 30 auf, über das es in ein Innengewinde 31 eingeschraubt ist, das sich innerhalb eines Stellzylinders 32 befindet, der das untere Ende des Trägerrohrs 23 umgreift. Dieser Stellzylinder 32 ist in Längsrichtung der Zentralachse 24 nicht verschiebbar sondern nur um die Zentralachse 24 drehbar gelagert. Er weist an seiner äußeren Umfangsfläche eine Aufnahme 33 zur festen Aufnahme eines Radialstifts 34 auf, der in eine Nut 35 eines Zahnkranzes 36 hineinragt, der den Stellzylinder 32 im wesentlichen konzentrisch und im Abstand umgibt. Dreht sich der Zahnkranz 36 um die Zentralachse 24, so wird der Stellzylinder 32 über den Radialstift 34 mitgenommen, der in die

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Nut 35 hineinragt. Die Nut 35 ist dabei in Radialrichtung aber noch so tief ausgebildet, daß ggf. eine Radialverstellung des Stellzylinders möglich ist. Zu diesem Zweck befindet sich in der Gehäusewandung eine Stellschraube 37, die in Figur 3 zu erkennen ist. Bei Betätigen dieser Stellschraube 37 ist eine Radialverstellung des Stellzylinders 32 möglich, wie noch erläutert wird. Die Nut 35 ist andererseits in Richtung zum strahlausgangsseitigen Ende des Anschlußkopfs 1 frei bzw. offen, so daß bei Bedarf der Radialstift 34 in Richtung zum strahlausgangsseitigen Ende des Anschlußkopfs 1 aus der Nut 35 herausgeführt werden kann und mit ihm der Stellzylinder 32. Zu diesem Zweckwird zuvor die Baugruppe 3 vom Gehäuse 2 abgenommen.

Mit den Zähnen 38 des Zahnkranzes 36 kämmt ein Antriebsritzel 39, das sich in einem Lagerkasten 40 befindet, der bei Bedarf mit dem Gehäuse 2 verbunden wird. Antriebsritzel 39 und Lagerkasten 40 sind in Figur 5 dargestellt und können nach Abnahme der Abdeckplatte 21 in Figur 1 mit dem unteren Gehäuseteil 5 verschraubt werden. Wird dann bei Drehung des Antriebsritzels der ortsfeste Zahnkranz 36 gedreht und mit ihm der Stellzylinder 32, so wird aus ihm das Trägerrohr 23 herausgeschoben, oder, je nach Drehrichtung des Stellzylinders 32, in diesen hineingezogen. Eine Drehung des Trägerrohrs 23 selbst wird vermieden, und zwar durch einen in Figur 2 nicht dargestellten Stift, der in eine Axialnut 41 des Trägerrohrs 23 hineingreift, die sich an dessen Außenseite befindet. Durch diese Stift /Nutverbindung ist somit das Trägerrohr 23 gegen Verdrehung gesichert.

Der Stift ist in geeigneter Weise am Gehäuse fest angebracht.

Auf der strahleingangsseitigen Stirnfläche des Trägerrohrs 23 liegt der bereits erwähnte Skalenträger 19 auf, der im vorliegenden Fall topfförmig ausgebildet ist. Eine Außenwandung des Skalenträgers 19 schmiegt sich an die Innenwand des oberen Gehäuseteils 7 an und trägt die bereits erwähnte Skala 18, die durch das Fenster 17 hindurch sichtbar ist, welches in Figur 2 nicht eingezeichnet ist. Der Skalenträger 19 weist in seinem Bodenbereich eine Durchgangsöffnung 42 für den Durchtritt des Laserstrahls auf und erstreckt sich zunächst an der Außenwandung des Träger-

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rohrs 23 in Richtung zu dessen Strahlaustrittsseite, um dann radial nach auj3en umgelenkt zu werden, wobei er sich anschließend an die Innenseite des oberen Gehäuseteils 7 anschmiegt und zurück nach oben verläuft. Mittels einer den Skalenträger 19 beaufschlagenden Druckfeder 43, die sich an der inneren Seite der oberen Gehäuseplatte 8 abstützt, wird somit über den Skalenträger 19 das Trägerrohr 23 mechanisch vorgespannt, und zwar in Richtung zur Strahlaustrittsseite des Anschlußkopfs 2, so daß in jedem Fall eine Verstellung des Trägerrohrs 23 ohne jegliches Spiel möglich ist. Die Druckfeder 43 liegt dabei koaxial zur Zentralachse 24. 10

Am strahlausgangsseitigen Ende stützt sich der Stellzylinder 32 an der Innenseite der Baugruppe 3 ab, die über die Schrauben 10 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist.

Die Baugruppe 3 ist plattenförmig und in ihrem Zentralteil als Düse 44 ausgebildet, welche koaxial zur Zentralachse 24 zu liegen kommt. Am strahlausgangsseitigen Ende der Düse 44 ist mit Hilfe der Überwurfmutter 14 der Isolationskörper 13 gehalten, der seinerseits die MejSelektrode 12 hält. Ihr wird das bereits erwähnte Sensorpotential über eine geeignete Leitungsverbindung zugeführt'. Dagegen kann die Überwurfmutter 14 auf Schirmpotential zu liegen kommen. Auch hierzu ist eine geeignete Leitungsverbindung vorgesehen, die an dieser Stelle jedoch nicht näher beschrieben werden soll. Aktives Schirmpotential wird z. B. dadurch erzeugt, daß das Sensorpotential über einen Verstärker mit einer Verstärkung nahe oder gleich 1 geführt und als Schirmpotential verwendet wird.

Im einzelnen kommt die strahlausgangsseitige Stirnfläche des Stellzylinders 32 auf der Stirnfläche eines koaxial zur Zentralachse 24 liegenden Rings 45 zu liegen, wobei sich zwischen der Stirnfläche des Stellzylinders 32 und der Stirnfläche des genannten Rings 45 ein weiterer Dichtungsring 46 befindet. Der Ring 45 liegt in einer entsprechenden Nut 47, die sich an der Innenseite der Baugruppe 3 befindet, wobei sich ein Ringkanal 48 zwischen dem Ring 45 und der Bodenfläche der Nut 47 befindet, der durch weitere Dichtungsringe 49 abgedichtet ist. In diesen Ringkanal 48 wird ein

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Prozej3gas bzw. Schneidgas eingeleitet, das auch in den Düsenkonus geführt wird, so daß aufgrund des Gasdrucks im Ringkanal 48 der Ring 45 und damit der Dichtungsring 46 fest gegen die strahlausgangsseitige Stirnfläche des Stellzylinders 32 gedrückt werden. Dies ergibt eine zuverlässige Abdichtung.

Das Prozeß- bzw. Schneidgas wird über einen Kanal 50 zugeführt, der die Bauelemente 8, 7, 6, 5, 4 und 3 durchläuft. Von diesem Kanal 50 zweigt ein erster Seitenkanal in Richtung zum Ringkanal 48 ab. Ein zweiter Seitenkanal 51 verbindet den Kanal 50 mit dem Innenraum zwischen Fokussierungsoptik 26 und Düse 44, so daß in diesen Innenraum ebenfalls das Prozeß- bzw. Schneidgas gelangen kann, das dann durch die Düsenspitze bzw. durch eine Zentralöffnung innerhalb der Meßelektrode 12 austritt. Ansonsten ist der genannte Innenraum hermetisch abgeschlossen.

Ein weiterer Kanal 52 durchläuft die Bauelemente 7, 6, 5 und 4 und dient zur Führung elektrischer Leitungen 53, um Sensorpotential und Schirmpotential zu zwei Anschlußkontakten 54 und 55 zu führen, die in der unteren Gehäuseplatte 4 elektrisch untereinander und gegenüber dieser isoliert angeordnet sind. Wird die Baugruppe 3 an das Gehäuse 2 angesetzt, kommen die Anschlußkontakte 54 und 55 mit entsprechenden Kontakten an der Baugruppe 3 in Berührung, so daß die genannten Potentiale zu den entsprechenden Einheiten 12 und 14 weitergeleitet werden.

Weitere Kanäle 56 und 57 bzw. 58 und 59 können sich im oberen und unteren Bereich des Anschlußkopfs 1 befinden, um einerseits Kühlluft gegen die Strahleintrittsseite der Fokussierungsoptik 26 und andererseits Kühlluft gegen die hintere Fläche der Meß elektrode zu blasen. Die Meßelektrode 12 weist dabei eine kreisscheibenförmige Erweiterung auf, gegen die der Kühlluftstrom gerichtet ist.

Wie der Figur 2 weiter zu entnehmen ist, befindet sich an der unteren Seite der Zähne 38 des Zahnkranzes 36 ein Gleitring 60, über den der Zahnkranz 36 auf einem ringförmigen Ansatz 61 aufsitzt bzw. gleitet. Der Gleitring 60

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ist fest mit dem Zahnkranz 36 verbunden, während der ringförmige Ansatz 61 am unteren Gehäuseteil 5 vorhanden sein kann. Durch den Ansatz 61 wird somit ein Sitz für den Zahnkranz 36 erhalten.

In den Zahnkranz 36 greift von oben mit einem ringförmigen Ansatz passend eine Positionierungsplatte 62 ein, die ihrerseits zwischen den Wänden des unteren Gehäuseteils 5 passend gehalten ist. Diese Positionierungsplatte 62 besitzt eine Öffnung 63 mit einem Durchmesser, der größer als der Außendurchmesser des Stellzylinders 32 ist. Die Positionierungsplatte 62 dient somit zur Sicherung des Zahnkranzes 36 gegen radiale Verschiebung sowie zu dessen Zentrierung bezogen auf die Zentralachse 24. Oberhalb der Positionierungsplatte 62 befindet sich ein den Stellzylinder 32 ringförmig umgebender Körper 64 mit einem zur Zentralachse 24 konzentrisch verlaufenden Kühlkanal 65. Dieser ringförmige Körper 64 bzw. Kühlkörper nimmt den Stellzylinder 32 passend auf, wobei sich letzterer jedoch noch drehen kann. Andererseits stützt sich der Kühlkörper 64 mit seiner oberen Stirnfläche an der Unterseite der mittleren Gehäuseplatte 6 ab, die ebenfalls eine zentrale Öffnung 66 mit einem Durchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Trägerrohrs 23. Andererseits kommt der Kühlkörper 64 mit seiner unteren Stirnfläche oberhalb der Positionierungsplatte 62 zu liegen, wobei zwischen der Positionierungsplatte 62 und der unteren Stirnfläche des Kühlkörpers 64 ein weiteres Abstandstandselement 67 liegt, durch das die Elemente 62 und 64 auseinandergedrückt werden, um gewisse Anpreßkräfte an den gegenüberliegenden Flächen zu erzeugen. Zu beiden Seiten des nach oben offenen Kühlkanals 65 befinden sich zwischen dem Kühlkörper 64 und der mittleren Gehäuseplatte 6 Dichtungsringe 68, während ein weiterer Dichtungsring 68a zwischen dem Kühlkörper 64 und der Außenwand des Stellzylinders 32 vorhanden ist. Durch den Kühlkanal 65 wird Wasser hindurchgeleitet, und zwar über einen Wasserzufuhrkanal 69, der in Figur 3 zu erkennen ist. Ein entsprechender Wasserablaufkanal liegt in einer von der Figur 3 abweichenden Schnittebene.

Wie die Figur 3 weiter erkennen läßt, wird mit der Stellschraube 37 unmit-

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telbar der Kühlkörper 64 beaufschlagt, so daj3 sich dieser in Radialrichtung verschieben läßt, und mit ihm der Stellzylinder 32, der in Figur 3 der Übersicht wegen fortgelassen ist.

Allerdings zeigt die Figur 3 noch dasjenige radiale Sicherungselement, das das Bezugszeichen 70 trägt, und das in die Axialnut 41 an der äußeren Wand des Trägerrohrs 23 eingreift, um eine Verdrehung des Trägerrohrs 23 um die Zentralachse 24 herum zu verhindern.

Ansonsten sind in Figur 3 gleiche Elemente wie in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals beschrieben.

Der genaue Aufbau des Zahnkranzes 36 mit daran befestigtem Gleitring 60 ist in Figur 4 dargestellt. Hier sind zwei in Radialrichtung gegenüberliegende Nuten 35 zu erkennen.

Die Figur 5 zeigt genauer den Aufbau des Lagerkastens 40, der in seinem Innern das Antriebsritzel 39 trägt. Das Antriebsritzel 39 mit seinen Antriebszähnen 39a sitzt auf einer Welle 71, die ihrerseits von zwei Lagern 72 gestützt wird, welche in einer oberen Wand des Lagerkastens 40 fixiert sind. Mit der Welle 71 kann ein Antriebsaggregat verbunden werden, beispielsweise eine Handkurbel, ein Elektromotor, ein Schrittmotor, oder dergleichen.

Wird der Lagerkasten 40 an das Gehäuse 2 angeschraubt, nachdem die Abdeckung 21 in Figur 1 abgenommen wurde, so kommen die Zähne 39a des Antriebsritzels 39 in Eingriff mit den Zähnen 38 des Zahnkranzes 36. Der Zahnkranz 36 läßt sich dann antreiben. Soll kein Antrieb des Zahnkranzes 36 mehr erfolgen, kann der Lagerkasten 40 vom Gehäuse auch wieder abgeschraubt werden, so daß dann die verbleibende Öffnung mit der Abdeckplatte 21 abgedeckt wird.

Claims (9)

TER MEER - MÜLLER - STEINM'EISTER & PARTNER -15" precitecGmbH Case: PR-703 6.10.1994 Schutzansprüche

1. Anschlußkopf zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls, mit einem Gehäuse (2) zur Aufnahme einer hohlzylindrischen Halterung (25), die relativ zum Gehäuse (2) in Zylinderlängsrichtung bewegbar ist, einer in der Halterung (25) angeordneten Fokussierungsoptik (26) zur Fokussierung des in Zylinderlängsrichtung verlaufenden Laserstrahls, und einer an das Gehäuse (2) ansetzbaren Baugruppe (3) mit einer Düse (44) für den Durchtritt des Laserstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß

die Halterung (25) in ein drehgesichertes Trägerrohr (23) fest einsetzbar ist,

das Trägerrohr (23) in einen drehbar gelagerten und gegen Axialverschiebung gesicherten Stellzylinder (32) hineingeschraubt ist, und

der Stellzylinder (32) über eine äuj3ere Antriebseinrichtung (39) drehbar ist.
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2. Anschluß kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daj3 das Trägerrohr (23) gegen die Kraft eines elastischen Elements (43) verschiebbar ist.

3. Anschlußkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daj3 der Stellzylinder (32) drehfest mit einem ihn umgebenden Zahnkranz (36) lösbar gekoppelt ist, mit dessen Außenverzahnung (38) ein Antriebsritzel (39) kämmt.

4. Anschluß kopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daJ3 das Antriebsritzel (39) in einem mit dem Gehäuse (2) verbindbaren Lagerkasten (40) drehbar gehalten und auf eine Achse (71) des Antriebsritzels (39) ein Antriebselement aufsetzbar ist.

5. Anschlußkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement eine Handkurbel ist.

6. Anschlußkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement ein Elektromotor ist.

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7. Anschluj3kopf nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Stellzylinder (32) und Zahnkranz (36) über ein radiales Kopplungsglied (34) erfolgt, das eine Radialverschiebung des Stellzylinders (32) relativ zum ortsfesten Zahnkranz (36) zuläßt.

8. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ein Fenster (17) aufweist, hinter dem ein mit einer Skala (18) versehener Skalenträger {19) positioniert ist, welcher vom Trägerrohr (23) mitgenommen wird.

9. Anschlußkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellzylinder (32) mit seiner strahlausgangsseitigen Fläche auf einer Dichtungseinrichtung (45, 46) aufliegt, die durch Gasdruck gegen diese Fläche gedrückt wird.