WO2001038038A2 - Vorrichtung für einen laser-hybrid-schweissprozess - Google Patents

Vorrichtung für einen laser-hybrid-schweissprozess Download PDF

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WO2001038038A2
WO2001038038A2 PCT/AT2000/000312 AT0000312W WO0138038A2 WO 2001038038 A2 WO2001038038 A2 WO 2001038038A2 AT 0000312 W AT0000312 W AT 0000312W WO 0138038 A2 WO0138038 A2 WO 0138038A2
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laser
welding
welding torch
crossjet
gas nozzle
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Manfred RÜHRNÖSSL
Gerhard Miesbacher
Manfred Hubinger
Wolfgang Haberler
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Fronius Schweissmaschinen Produktion Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a device, in particular a laser hybrid welding head, for a laser hybrid welding process, a gas nozzle for a welding torch and a method for a laser hybrid welding process, as described in claims 1 9 and 16, and in addition a device, in particular a laser hybrid welding head, for a laser hybrid welding process, and a guide device for a laser hybrid welding process, as described in claims 18 and 26
  • Hybrid welding process in which a laser or an optical focusing unit and a welding torch are arranged on at least one mounting plate.
  • a crossjet is assigned to the laser or the optical focusing unit, by means of which the resulting welding spatter during the welding process from the optics of the laser or the optical focusing unit.
  • the leading laser or the optical focusing unit heats up the surface of the workpiece or, by appropriately focusing the focus point below the surface of the workpiece, a melting or penetration depth is already achieved by the laser beam, with the subsequent arc welding process a further increase in the penetration depth and the formation of a welding bead
  • devices in particular laser hybrid welding heads, are known in which a laser or laser optics or an optical focusing unit and a welding torch are arranged on at least one mounting plate.
  • a crossjet guide device for forming a crossjet is assigned to the laser or the optical focusing unit ,
  • the Crossjet guide device being connected to a compressed air supply system via at least one feed line and a discharge line.
  • the feed line and the discharge line are arranged on both sides of the laser or the laser optics or the optical focusing unit
  • the disadvantage here is that a large-area design of the crossjet is necessary due to such a construction, so that a very high negative pressure is created in the area of the crossjet and thus the crossjet must be at a great distance from a welding process with a protective gas atmosphere in order not to suck it in
  • the invention has for its object to provide a device, in particular a laser hybrid welding head, for a laser hybrid welding process, a gas nozzle for a welding torch and a method for a laser hybrid welding process, in which an improvement the welding torment and a stable welding process is achieved
  • the invention is solved by the features in the characterizing part of claim 1 It is advantageous here that the special arrangement of the individual assemblies relative to one another means that the weld pool is combined with the weld pool by the laser beam through the arc welding process to form a common weld pool and thus the stability The arrangement and the penetration depth of the welding process can be increased.
  • Another advantage is that the very small distance between the end of the welding wire and the laser radiation ensures that the leading melting bath caused by the laser radiation is not cooled, thus increasing the process stability
  • Such an arrangement of the individual assemblies relative to one another also advantageously achieves that the performance of the required assemblies can be kept low for a laser hybrid welding process and thus a high cost saving arung is achieved and a laser hybrid welding process for workpieces with a small workpiece thickness, as is the case with aluminum in the automotive industry. is possible Further advantageous embodiments are described in claims 2 to 8. The resulting advantages can be found in the description.
  • the object of the invention is achieved by the configuration in the characterizing part of claim 9. It is advantageous here that the special design of the gas nozzle enables the laser hybrid welding head to be positioned very close to the surface of the workpiece, as a result of which a laser hybrid welding process can be carried out with low output. Another advantage is that the laser beam can penetrate through the arrangement of a recess in the gas nozzle in the region of the housing of the gas nozzle, and thus a very small distance between the end of the welding wire or the arc and the laser radiation can be set. Another advantage is that the penetration of the laser beam into the housing of the gas nozzle results in a substantial reduction in the weld spatter in the direction of the laser or the optical focusing unit, and the welding duration of a welding process can thus be increased.
  • the object of the invention is achieved by the measures in the characterizing part of claim 16. It is advantageous here that the arrangements of the individual assemblies and the design of the gas nozzle now make it possible to keep the distance between the end of the welding wire or the arc and the laser beam very small, so that a substantial increase in the welding quality can be achieved and at the same time the welding speed can be increased.
  • the further object of the invention is achieved in that the supply and discharge of the compressed air for the crossjet are arranged between the two components, in particular the laser or the laser optics or the optical focusing unit and the elements of the welding torch or the feed device for the welding wire , as described in the characterizing part of claim 18.
  • the special design of the laser hybrid welding head ensures that no lines around the individual components and no lines up to the area of the welding process are arranged, since they are all connected to the components on the opposite side. This ensures that the laser hybrid welding head does not get caught on an object, since there are no protruding lines arranged around the components. that the laser Hyb ⁇ d welding head without changing the robot, in particular programmed
  • a through opening for a laser beam extending through the opening is arranged in a housing of the Crossjet Leitvor ⁇ chtung, wherein an outlet channel and an opposite inlet channel for the compressed air, in particular for the crossjet or a crossjet, is arranged, as is described in the characterizing part of claim 26
  • Cross ets with the Crossjet guide device a closed system is created within the housing, which means that the Crossjet jet only appears inside the opening and therefore no or only minimal air flows are generated outside this opening.Therefore, a very small distance between the Crossjet and the Crossjet guide device can be Welding process, in particular for the arc welding process, are formed, so that the size of the
  • Laser hybrid welding head is significantly reduced and thus the handling of the laser hybrid welding head is significantly improved
  • Show it 1 shows a structure of a laser hybrid welding head according to the invention, in front view and simplified, schematic representation,
  • Fig. 2 is an enlarged partial section of the laser hybrid welding head according to the invention with a gas nozzle according to the invention, in front view and simplified, schematic representation.
  • FIG. 4 shows a structure of a laser hybrid welding head according to the invention in a side view and a simplified, schematic illustration
  • FIG. 6 shows a plan view of a crossjet guide device for the laser hybrid welding head in a simplified, schematic illustration
  • FIG. 9 shows a plan view of a further exemplary embodiment of the laser hybrid welding head in a simplified, schematic illustration
  • FIG. 1 to 3 show exemplary embodiments of a device, in particular a laser hybrid welding head 1, and a specially designed gas nozzle 2 for a laser hybrid welding process, in particular a combined laser and arc welding process
  • this laser hybrid welding head commercially available elements or assemblies known from the prior art are used in a special combination with one another. At least one mounting plate 3 is connected to a robot, in particular a robot arm 4, as schematically indicated these elements or assemblies are arranged.
  • the elements or assemblies can be formed by a laser 5 or an optical focusing unit for the laser 5 and a welding torch 6.
  • Another element or another assembly can be formed by a crossjet 7 assigned to the laser 5 or the optical focusing unit be formed, this in turn being associated with a discharge device 8
  • the laser 5 or the optical focusing unit has a focus distance 9, in particular a focal length of the laser 5 or the optical focusing unit, from a definition plane 10 or a surface 11 of a workpiece 12 between 51 and 400 mm, that is to say that the definition plane 10 passes through it Focus distance 9 or is formed by the focal length and the surface 11 of workpiece 12 is aligned identically with it or a focal point 13 forming focus distance 9 is formed outside or inside workpiece 12.
  • FIGS an arrangement is shown in which the focussing point 1 3 is arranged or aligned under the surface 11 of the workpiece 12, that is to say the focussing point 13 in the workpiece 12
  • the welding torch 6, in particular a longitudinal central axis 14 extending in the longitudinal direction of the welding torch 6, is in an angle 15 between 25 ⁇ " and 35 ° to the laser 5 and the optical focusing unit, in particular to a laser axis 17 running in the center of a laser radiation 16, the laser axis 17 forming an angle 18 between 80 ° and 100 °, preferably 90 °, to the definition plane 6 and / or the surface 11 of the workpiece 12 having
  • the representation of the workpiece 12 in a horizontal position can be seen.
  • the laser 5 in particular the laser axis 17 is aligned with the surface 11 in such a way that the angle 18 is between 80 ° and 100 °, but preferably 90 °.
  • This is achieved in a simpler form by appropriate programming of the welding path of the robot, in particular the robot arm 4 , so that the individual assemblies always form the same positions, distances and angles to one another. It can thus be said that the laser axis 17 to the surface 11 of the workpiece 12 always forms the same preset angle 18
  • a welding pool and welding plasma which are not shown for the sake of clarity, are created during a welding process, ie a laser beam 16 and an arc are simultaneously in act in a welding zone or in a weld pool with a common welding plasma, i.e.
  • the two processes influencing or supporting one another If the distance 19 between the end of the welding wire and the laser axis 17 is chosen too large, it can happen that the laser beam 16 forms its own weld pool or weld pool et, which cools down again for the subsequent arc welding process and thus a corresponding penetration depth can no longer be achieved, the latter not radiating into the welding plasma of the arc welding process due to the large distance between the arc and the laser beam.
  • the distance 19 is not only related to the end of the welding wire 22, but that this distance 19 is transferred to an arc ignited between the welding wire 21 and the workpiece 12, since this is very important for the welding process, ie the distance 19 between the arc and the laser beam 16 in particular the Laser axis 17, must not rise above 4 mm
  • the welding wire 21 has an embroidery length 23 between 10 and 14 mm, that is to say that the welding wire 21 extends from the end of the contact tube 20, that is to say from the outlet of the welding wire 21 from the
  • Contact tube 20, up to the end of the welding wire 22, has a length, in particular the stick-out length 23, of between 10 and 14 mm.
  • the stick-out length 23 can be set manually or automatically by the most varied of known methods
  • the laser radiation 16 Since the laser radiation 16 is formed by bundled light radiation in a wide variety of wavelengths, it has a conical shape from the laser 5 to the focus point 13 or a shape tapering from the laser 5 or the optical focusing unit to the focus point 1, wherein The greatest possible power or energy density of the laser 5 is achieved in the focal point 1. In order that this formation or the distances or angles of the laser radiation 16 are maintained approximately the same in relation to the other assemblies, the laser 5 or the optical focussing unit has an objective diameter of 1 inch or 2 inches on
  • the Crossjet 7 is arranged at a distance between 40 and 390 mm from the definition level 10 or the surface 11 of the workpiece 12, this being between the laser 5 or the optical focusing unit.
  • This crossjet 7 is designed in such a way that it generates a crossjet beam 24, in particular an air stream, as indicated schematically by dash-dotted lines in FIG. 1.
  • the crossjet 7, in particular the crossjet beam 24, has one Flow rate between 100 and 600 m / s and / or a crossjet pressure between 2.5 and 6 bar on
  • the Crossjet 7 can generate a supersonic flow, the nozzle being designed as a so-called Laval nozzle
  • the crossjet 7, in particular the crossjet beam 24, has an angle 25 of preferably 90 ° to the laser radiation 16 or the laser axis 17.
  • the crossjet 7 is preferably designed to be rotatable or mounted on the mounting plate 3, so that the crossjet beam 24 is at an angle 26 of +/- 20 ° to a cross-jet axis 27 arranged in the center of the cross-jet beam 24 can be adjusted so that the cross-jet beam 24 can be deflected from the area of the welding process, the discharge device 8 is assigned to the cross-jet beam 24, ie that the generated crossjet beam 24 flows into the Abieitvorraum 8 and thus the welding spatter picked up by the Crossjet beam 24, in particular the materials thrown in the direction of the laser 5 or optical focusing unit, are guided via the Abieitvorides 8 from the area of the laser hybrid welding head 1 Discharge device 8 can be made as desired. It is also possible for the drainage device 8 to be connected to a suction hose so that the materials taken up can be collected
  • the arrangement of the crossjet 7 at a certain distance from the definition plane 10 or the surface 1 1 of the workpiece 12 is important because in the welding process, in particular in an arc welding process with a protective gas atmosphere 28, as shown mathematically, and thus when the distance is too small, this is used Protective gas atmosphere 28 is drawn in the direction of the crossjet 7 due to the resulting negative pressure. As a result, the arc welding process could no longer be carried out in the necessary protective gas atmosphere 28
  • the arrangement of the crossjet 7 is very important for the application of the laser hybrid welding head 1, since the formation of spatter during a welding process, in particular the welding spatter, leads to increasing contamination of a protective glass for the laser 5 or the optical focusing unit the protective glass, consisting of anti-reflection coated material on both sides, is intended to protect the laser optics or the focusing optics from damage.
  • the deposits on the protective glass reduce the power of the laser radiation 16 on the workpiece 12, depending on the degree of contamination, to up to 90% to laser radiation 16 is important, since heavier soiling generally leads to the destruction of the protective glass, since a high proportion of laser radiation 16 is absorbed by the protective glass and thus thermal stresses arise in the protective glass
  • the individual elements or assemblies are fastened to the mounting plate 3 in such a way that they can be adjusted in at least two spatial directions, in particular in the X and Y axes or coordinates
  • an adjustment possibility for the welding torch 6 has been shown in more detail, the other assemblies, of course, as described below, being able to be attached to the mounting plate 3.
  • all other components known from the prior art Known systems for mounting and adjustment on the mounting plate 3 can be used
  • the welding torch 6 is fastened here via two mutually adjustable mounting elements 29, 30 in an opening arranged for the welding torch 6, the mounting element 29 being L-shaped and the further mounting element 30 being plate-shaped.
  • the two mounting elements 29, 30 are connected to one another via fastening means, in particular via at least one screw connection 31, 32, which protrude through at least one elongated hole 33, 34 and a bore 35, 36 in the mounting elements 29, 30, so that the screw connection 31 is loosened , 32 a displacement of the mounting elements 29, 30 to one another is possible.
  • the attachment to the mounting plate 3 is then carried out by means of the L-shaped mounting element 29, in particular with the further leg, with a height adjustment being carried out again via a screw connection 37, 38 with at least one slot and / or hole combination, as described above can, that is, that either a further elongated hole 39, 40 and a bore for the screw connections 37, 38 are arranged either on the mounting element 29 or on the mounting plate 3, so that an adjustment is possible in the region of the elongated hole 39, 40.
  • This configuration of the fastening means that a horizontal and / or vertical adjustment can be carried out
  • the welding wire 21 or the welding torch 6 can be adjusted in the transverse direction, in particular in the direction of the laser radiation 16, by at least +/- 0.5 mm. since this has a corresponding influence on the formation of the weld pool and thus the sweat torpedo can be increased
  • the individual elements or assemblies in particular the welding torch 6, the laser 5 or the optical focusing unit. and the Crossjet 7, an open system with each other. That is, none of the modules has a common housing with another module. It is of course possible for the entire laser hybrid welding head 1, in particular in the region of the mounting plate 3, through a cover hood, which is not shown. can be protected
  • this achieves the advantage that the distance 19 between - See the laser radiation 16, in particular the laser axis 17, and the welding wire 21, in particular the welding wire end 22, can be kept as low as possible, in particular from 0 to 4 mm
  • a method for a laser hybrid welding process can be carried out in which the welding torch 6 with the gas nozzle 2 that can be positioned on the welding torch 6, in particular an arc formed in the protective gas atmosphere 28, with a laser 5 or an optical focusing unit, in particular forms a laser beam 16, a common welding process or a common weld pool or weld pool and a common weld plasma, the laser beam 16 leading the arc in the welding direction - according to arrow 42 - and melting or heating of the
  • the gas nozzle 2 consisting of a preferably tubular or annular housing 44, which is delimited in a connection area 45 to the welding torch 6 by a first end face 47 and at a gas outlet area 46 by a second end face 48.
  • the end face 47 assigned to the connection area 45 has an angle 49, preferably 90 °. to a central axis 50 running in the longitudinal direction of the gas nozzle, the central axis 50 coinciding with the longitudinal central axis 14 in the exemplary embodiments shown.
  • angle 49 preferably 90 °. to a central axis 50 running in the longitudinal direction of the gas nozzle, the central axis 50 coinciding with the longitudinal central axis 14 in the exemplary embodiments shown.
  • the second end face 48 which closes the gas outlet area 46 or a partial section of the end face 48, has an angle 51 to the central axis 50 which is not the same, in particular greater than 90 °.
  • the angle 51 at that of the laser radiation 16 opposite side of the central axis 50 is less than 90 °, that is, an acute angle 51 is formed, and an obtuse angle 51 is formed on that side of the central axis 50 which faces the laser radiation 16, as shown in FIG. 2
  • the gas nozzles 2 known from the prior art have an angle 52 of 90 °, in particular the central axis 50 is perpendicular to a limiting end face 53 in the gas outlet region 46
  • the state of the art in dash-dotted lines in the gas nozzle 2 according to the invention was made to the extent that the difference between the designs can be clearly seen.
  • the gas nozzles 2 known from the prior art are furthermore symmetrical to the central axis 50 dividing the gas nozzle 2, whereas due to the angular configuration of the end face 48 to the central axis 50 of the gas nozzle 2 according to the invention an asymmetrical structure is achieved.
  • the gas nozzles 2 known from the prior art have no recess 41 in which the laser beam 16 penetrates at least over a partial area. so that, as shown in dash-dotted lines in FIG. 2, the laser radiation 16 must run outside the gas nozzle 2.
  • the further arrangement known from the prior art for a laser hybrid welding method now clearly shows that the guidance or arrangement of the lasers - Radiation 16 outside the gas nozzle 2, the distance 19, as previously defined, not can be adhered to more
  • the workpiece 12 must be removed from the outer boundary of the gas nozzle 2 known from the prior art to such an extent that a focal point 54 of the likewise offset laser beam 16 is outside the workpiece 12, that is to say above the surface 1 1 of the workpiece 12 , is arranged (see FIG. 2, dash-dotted lines).
  • the distance 19 of the solution according to the invention is significantly smaller than a distance 55 in the prior art, which eliminates the disadvantages already mentioned, such as no joint weld and / or weld pool, cooling of the weld pool from the laser beam after reaching the position by the arc, low penetration depth, etc.
  • the laser power had to be increased significantly to the definition level 10 or the focal point 54 below the surface Arrange 1 1 in the workpiece 12, which means that a considerable increase in costs must be accepted
  • the central axis 50 is arranged in the arrangement or assembly of the gas nozzle 2 on the welding torch 6 in a covering or overlapping manner with the longitudinal central axis 14 running in the longitudinal direction of the welding torch 6 or with an axis running in the center of the welding torch 6
  • Gas outlet region 46 is preferred in the case of an angular arrangement of gas nozzle 2 or
  • Welding torch 6 to the definition plane 10 or to the workpiece 12 or to the laser axis 17 is formed or aligned parallel to the definition plane 10 or during the welding process parallel to the upper surface 11 of the workpiece 12. This advantageously ensures that the distance 43 between the surface 1 1 of the workpiece 12 and the end face 48 can be significantly shortened or reduced. selection of the stickout length 23 a reduction in the distance 43 can be achieved
  • the recess 41 is arranged in the gas nozzle 2 in the gas outlet area 28.
  • the recess 41 is arranged on that side of the gas nozzle 2 that has a larger angle 51 from the central axis 50 of the gas nozzle 2 to the definition plane 10 or the surface 1 1 of the workpiece 12 or the end face 48 forms or on that side which is assigned to the laser beam 16 in the assembled position of the gas nozzle 2 on the welding torch 6, the recess 41 being designed to receive the laser beam 16 assigned to the welding torch 6 or the gas nozzle 2 , ie that when using a special draw laser 5 or an optical focusing unit, the recess, in particular the length or depth and width, must be adapted to the light cone of the laser radiation 16, so that the distance 55 from 0 to 4 mm between the welding wire end 22 and the Laserach se 17 is adjustable again
  • the gas nozzle 2 has a positioning device 56 in the connection area 45, in particular a guide projection 57.
  • the guide projection 56 projects above the the end face 47 delimiting the connection area 45, so that the guide projection 57 of the gas nozzle 2 engages in a corresponding guide recess of the welding torch 6 during assembly on the welding torch 6, as shown with schematically drawn lines, via a ring 58 which can be plugged onto the gas nozzle 2 shown, the gas nozzle 2 can be fixed on the welding torch 6 It is possible that this ring 58 is screwed onto the welding torch 6 and / or the gas nozzle 2 by arranging a thread, so that a secure hold is achieved.
  • other positioning devices 56 uses To this end, it is possible that a guiding device is arranged on the welding torch 6 and the gas nozzle 2 is matched with a correspondingly dating recess is formed
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the gas nozzle 2 according to the invention
  • the different configurations of the arrangement of the end face 48 are in part in part because the angular configuration to the central axis 50 creates a so-called nose 60 or a projection through which the welding area, i.e. the area where the laser axis 17 and the longitudinal axis 14 of the Welding torch 6 or the central axis 50 meet the workpiece 12, covering and thus the resulting welding spatter in the direction of
  • the recess 41 is arranged in the region of the nose 60 or the projection, so that the welding spatter is prevented on the one hand by the arrangement of the laser beam 16 in the arrangement through the nose 60 or the projection and on the other hand the Protective gas atmosphere 28, in particular the welding plasma, over the entire welding process or the weld pool or
  • a particular focus of the laser hybrid welding head 1 is that it should have the smallest possible geometrical dimensions, so that accessibility to components or workpieces 12 to be welded, in particular in body construction, can be ensured.
  • the laser hybrid welding head should be ensured 1 allow a suitable detachable connection to a robot head or the robot arm 4, as well as variations in the process variables, such as focus distance 9, angle of attack or angle 15 and burner distance or distance 19, as is the case with the previously described embodiments of FIGS. 1 to 3 is
  • FIGS. 4 to 9 show an exemplary embodiment of a device, in particular a laser hybrid welding head 101, and a specially designed mounting element 102 for mounting the individual components of the laser hybrid welding head 101
  • a specially designed mounting element 102 for mounting the individual components of the laser hybrid welding head 101
  • inventive laser hybrid welding head 101 commercially available elements or assemblies known from the prior art are used or used in a special combination with one another.
  • the assembly element 102 is connected to a robot, in particular a robot arm 103, as indicated schematically is, a laser 104 or a laser optics or an optical focusing unit and elements of a welding torch 105 for an arc welding process 106, as indicated schematically, or a feed device for a welding wire or an electrode, and a crossjet guide device 107 for forming a crossjet 108, the is connected via at least one feed line 109 and a discharge line 110 to a compressed air supply system - not shown
  • the mounting element 102 is formed by a profile 1 1 1, as shown in FIG. 5, with fastening grooves 1 12 for the components of the laser hybrid welding head 101.
  • the profile 1 1 1 is designed in such a way that that this has a continuous channel 1 13 running in the center, which preferably forms the lead 1 10 or is connected to it, and parallel to this channel 1 13 two further channels 1 14, 1 15 which preferably form the leads 109 or with these are connected, are arranged. This ensures that the supply line
  • FIG. 9 shows the feed line 109 and the discharge line
  • the profile 1 1 1 does not have any internal channels 1 13 to 1 15
  • the profile 1 1 1 1 is connected to the manipulator 1 16 of the robot via a fastening device 1 17, as shown in FIG Figure 4 shows
  • a switch-off device 1 1 8 is arranged between the manipulator 1 16 of the robot, in particular the robot arm 103, and the profile 1 1 1.
  • This switch-off device 1 18 is used so that, when pressure is exerted on the laser hybrid welding head 101, as is the case, for example if the laser hybrid welding head 101 runs onto an object, the laser hybrid welding head 101 can correspondingly deflect via the switch-off device 118, a defined force wall being necessary for activating the switch-off device 118.
  • the main advantage of such a device Shutdown device 1 1 8 then maintains that the laser hybrid welding head 101 is held in a defined position or position, whereby upon the action of a defined force on the laser hybrid welding head 101, the latter evades via the shutdown device 118, whereby after the
  • the elements of the welding torch 105 are formed by a torch body 119 and a fastening body 120, in which all components for a commercially available torch are integrated.
  • the welding torch 105 is formed by a MIG / MAG welding torch to form a MIG / MAG welding process, that is, an arc welding process 106, where only the individual elements of the welding torch 105 have been changed in relation to a torch known from the prior art in such a way that simple fastening and adjustment of the fastening body 120 on the profile 1111 is made possible and A reliable wire feed to the arc welding process 106 and very good contacting of a supplied welding wire 121 with energy, in particular with current and voltage, is achieved via the burner body 1 19
  • Shutdown device 122 is arranged so that, as already described above, a corresponding movement of the burner body 1 19 relative to the fastening body 120 is made possible when a corresponding force is exerted on it.
  • This shutdown device 122 is designed in such a way that a substantially small force acts on the burner body 1 19 is sufficient to trigger a corresponding movement than this with the switch-off device
  • the shutdown devices 1 18, 122 used have a sensor - not shown - on which a corresponding signal is generated when the shutdown devices 1 1 8 122 are activated.
  • the shutdown devices 1 18, 122 in particular the sensors, have an egg ner control device for the robot and / or for a welding device - not shown - connected, so that when one or both sensors are activated, the control device can recognize this.
  • the further movement of the robot arm 103, i.e. the laser hybrid welding head 101, or the The welding process can be stopped, thereby preventing the individual components from being destroyed if there is a corresponding impact
  • the crossjet guide device 107 is fastened to an end face 123 of the profile 11 1, so that in the exemplary embodiment shown - according to FIG. 4 - the compressed air supplied via the channels 114 and 115 and the compressed air discharged via the channel 13 passes directly into the crossjet guide device 107.
  • Corresponding channels 124 to 126 which are made from a housing 127 of the crossjet guide device 107, are arranged inside the crossjet guide device 107. These channels 124 to 126 are arranged on one side of the housing uses 127, so that corresponding lines, in particular the channels 1 13 to 1 15 or the supply line 109 and the discharge line 1 10, have to be arranged only in one area of this side
  • the crossjet guide device 107 points in the illustrated exemplary embodiment. as shown specifically in FIGS. 6 to 8, a preferably L-shaped shape so that the crossjet guide device 107 is preferably at a defined distance 128 below the laser
  • the housing 127 of the crossjet guide device 107 has an opening 130 or a recess in which the crossjet 108 is formed, ie that the crossjet guide device 107 has an opening 130 through which a schematically indicated laser beam 131 of the laser 104 shines, the compressed air flowing through the opening 130 at an angle of preferably 90 ° to the laser beam 131 and thus entering the opening 130
  • Crossjet jet 132 is formed
  • crossjet guide device 107 is shown in detail in FIGS. 6 to 8, wherein in
  • FIG. 6 shows a plan view of the housing 127 and FIGS. 7 and 8 each show an end view of the housing 127 according to the section lines VII VII and VIII-VIII in FIG. 6
  • the crossjet guide device 107 can be formed, for example, from a one-part or multi-part cast part or a molded part made from aluminum or plastic. standhch it is possible that any, known from the prior art structure of a housing 127 can be used, only a corresponding configuration of the opening 130 must be present, the opening 130 inside the housing connected to the channels 124 to 126 is located in the housing 127 of the crossjet guide device 107, the channels 124 to 126 for extending the channels 1 13 to 1 15 of the profile 1 1 1, that is, the extension of the supply and discharge lines 109, 1 10, these being in extend the opening 130 and form an outlet duct 133 and an opposite inlet duct 134 on the end face to the opening 130, that is to say that the through-opening 130 for a laser beam 131 extending through the opening 130 is arranged in the housing 127 of the crossjet guide device 107, where in the end faces of the opening 130 of the
  • Outlet duct 133 and an opposite inlet duct 1 34 for the compressed air, in particular for the Crossjet 108 or the Crossjet jet 132, is arranged
  • the housing 127 is designed in such a way that the compressed air is supplied and discharged at one end or side surface.
  • the housing 127 in the form of a cuboid or an L, the opening 130 running through the housing 127 and being oriented approximately perpendicularly to two opposite side surfaces. Furthermore, the housing 127 can have a further channel
  • the crossjet guide device 107 in particular the trained crossjet 108. be to keep the welding spatter that occurs during a welding process away from the optics of the laser 104 or the laser optics or optical focusing unit or the protective glass 129 arranged in front of these components as indicated schematically.
  • the crossjet 108 is located below the laser 104 or the laser optics or the optical focusing unit , i.e. between the laser 104 and the area of the welding process to be carried out by the laser 104 or the welding torch 105, respectively.
  • the crossjet guide device 107 in particular the crossjet 108, is designed in such a way that the crossjet beam 132, in particular an air flow as shown schematically with arrows
  • the crossjet 108 in particular the crossjet 132, preferably has a flow rate between 100 and 600 m / s and / or a crossjet pressure between 2.5 and 6 bar.
  • the crossjet 108 can carry out a supersonic flow generate, being in the Crossjet guide a so-called Lavalduse is formed
  • a corresponding channel 126 is designed in the crossjet guide device 107 for the discharge of the crossjet 132 , ie that the crossjet jet 132 generated via the channels 124, 125 of the crossjet guide device 107 flows in the opening 10 of the crossjet guide device 107 into the channel 126 and from there into the channel 113, in particular into the derivative 110 1 1 1 is passed on, so that the welding spatter picked up by the crossjet beam 132, in particular the materials thrown in the direction of the laser 104 or the laser optics or optical focusing unit, are conducted via the lead 110 from the area of the laser hybrid welding head 101 the derivative 1 10 is connected, for example, to a suction device, so that a corresponding existing negative pressure in the discharge line 1 10, that is to say the crossjet 132 is sucked out of the opening
  • the entry channel 134 has a larger volume than the exit channel 13
  • Crossjets 108 takes place at a certain distance from the arc welding process 106, since a corresponding protective gas atmosphere - not shown - is created in this process, and thus if the crossjet guide device 107 is too close, this protective gas atmosphere is created in the direction of the negative pressure created by the crossjet 108 Crossjets 108 is pulled. As a result, the arc welding process 106 could no longer be protective gas atmosphere
  • the crossjet guide device 107 creates an almost closed system within the housing 127, so that no or only slight air currents are formed outside the opening 130 of the crossjet guide device 107 108 or the crossjet guide device 107 for the welding process, in particular for the arc welding process 106, are formed, so that the size of the laser hybrid welding head 101 is significantly reduced and thus the handling of the laser hybrid welding head 101 is substantially improved.
  • a crossjet guide device 107 can also be used in other applications, such as, for example, a pure laser welding process, to protect the laser 104 or the laser optics or the optical focusing unit from smoke or loose metal parts. that the Crossjetstra hl 132 occurs only within the opening 1 0 and thus no or only a small amount of air streams are generated outside this opening 130
  • the special design of the crossjet guide device 107 further ensures that only a limited area of attack is created for the laser 104, since the loose metal parts or welding spatter or the smoke is prevented via the crossjet guide device 107, in particular via the housing 127 itself and thus only in the area of the opening 130 through which the laser beam 131 shines, these parts can advance to the laser 104 or the laser optics or the optical focusing unit. This means that a large part of the parts is already being kept away from the housing 127, the remaining parts over the crossjet jet 132 are required in the opening 130. It is therefore almost impossible for welding spatter to penetrate to the laser 104
  • the Crossjet guide device 107 or the housing 127 is designed such that it at least partially surrounds the associated laser 104 or the laser optics or the optical focusing unit or the distance 128 from the housing 127 to the laser 104 is closed by a corresponding design of the housing 127, so that lateral penetration of dirt or other foreign bodies to the parts to be protected such as the laser 104 or the laser optics or the optical focusing unit can also be prevented and only access via the opening 10
  • an overpressure to be formed in this region, that is to say between the laser 104 and the crossjet guide device 107, this overpressure being branched off from the feed line 109. This can be done in a simple form in such a way that at least one of the channels 124 or 125 has at least one bore in the direction of the laser 104
  • Laser 104 can emerge and thus a corresponding overpressure can be formed in this area above the housing 127
  • the laser hybrid welding head 101 has one or more display units 15 - as indicated schematically - by means of which the positions of the components relative to one another are displayed, ie that starting from a predefined position or starting position, the components, in particular the Laser 104 and welding torch 105, these can be adjusted relative to one another in the X, Y and Z directions, wherein this adjustment can be displayed or read beforehand via the display unit 135, so that a repeated adjustment of the two components to one another can be repeated at any time
  • the laser hybrid welding head 101 can be adjusted for the different welding processes, a reset to the corresponding initial values being possible in a simple form
  • the welding torch 105 are coupled to an electronic recording device or measuring device for mechanical adjustment paths, not shown, known from the prior art, these values of the recording device being able to be displayed via the display unit 135.
  • the display unit 135 is arranged directly on the laser hybrid welding head 101 or, for example, in a central control device, for which purpose the recording device transmits the values via lines to the display unit 135 or a control device. This ensures that a setting of the laser hybrid welding head 101 is reproduced at any time is possible electronically
  • the adjustment can be automati siert so that only the value of the displacement needs to be set, after which the adjustment is made via the corresponding adjustment system
  • the individual components are connected to the corresponding supply devices via lines, as is shown schematically
  • the laser 104 is connected to a corresponding energy source via a supply line 136.
  • the welding torch 105 is connected to a welding device via a hose package 137. It is also possible that the laser 104 is connected directly to the welding device instead of the energy source, wherein the energy for the laser 104 and the welding torch 105 is supplied by the welding machine
  • the special design of the laser hybrid welding head 101 ensures that no lines are arranged into the area of the welding process, since these are all connected to the components on the opposite side. This ensures that the laser hybrid Welding head 101 on a line or a
  • the laser hybrid welding head 101 is shown in a top view, the profile 1 11 being again arranged in the center. The individual components are fastened to this profile 11 as described above
  • the feed line 109 and the discharge line 1 10 are no longer integrated in the mounting element 102 or in the profile 1 1 1, but are arranged parallel to the profile 1 1 1 or fastened to it, these being between the two Components, in particular the laser 104 and the welding torch 105, are arranged or run in this exemplary embodiment, the profile 1 1 1 also has no internal channels 1 13 to 1 15
  • this arrangement ensures that a symmetrical construction of the laser hybrid welding head 101 is achieved without any protruding lines. Since conventional fastening systems are used for the fastening of the individual components, a special description of the construction is dispensed with, since it is the same as that described above Exemplary embodiments in Figures 4 to 9 approximately the same
  • the components in particular the laser 104 or the laser optics or the optical focusing unit and the welding torch 105, are mounted on both sides of the mounting element 102, in particular the profile 1 1 1, whereas the known prior art uses the laser Hybrid welding heads are constructed in such a way that the laser and the welding torch are only arranged on one side of a mounting plate, whereas the connection to the robot, in particular the robot arm, takes place on the opposite side.
  • Such an arrangement creates an excessively wide and thus difficult to handle laser hybrid welding head 101.
  • FIGS. 1, 2, 3; 4, 5, 6, 7, 8; 9 shown embodiments form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the relevant tasks and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.
  • Laser hybrid welding head 41 recess gas nozzle 42 arrow mounting plate 43 distance robot arm 44 housing laser 45 connection area

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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung, insbesondere einen Laser-Hybrid-Schweisskopf (1), für einen Laser-Hybrid-Schweissprozess, bei der an zumindest einer Montageplatte (3) Elemente bzw. Baugruppen angeordnet sind, wobei ein Element bzw. eine Baugruppe durch einen Laser (5) bzw. eine optische Fokussiereinheit, einen Schweissbrenner (6) oder einen Crossjet (7) gebildet sein kann. Der Schweissbrenner (6), insbesondere eine in Längsrichtung des Schweissbrenners (6) verlaufende Längsmittelachse (14), ist in einem Winkel (15) zwischen 25° und 45° zu dem Laser (5) bzw. der optischen Fokussiereinheit, insbesondere zu einer im Zentrum einer Laserstrahlung (16) verlaufenden Laserachse (17), angeordnet, wobei die Laserachse (17) einen Winkel zwischen 80° und 100°, bevorzugt 90°, zu der Definitionsebene (10) oder der Oberfläche (11) des Werkstückes (12) aufweist, wobei ein kleinster Abstand des vom Laser (5) bzw. der optischen Fokussiereinheit abgegebenen Laserstrahls (16), und einem aus dem Schweissbrenner (6) austretenden Schweissdraht (13), insbesondere einem Schweissdrahtende (22), zwischen 0 und 4 mm beträgt.

Description

Vorrichtung für einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere einen Laser-Hybπd-Schweißkopf, für einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß, eine Gasduse für einen Schweißbrenner sowie ein Ver- fahren tur einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß, wie in den Ansprüchen 1 9 und 16 beschrieben, und darüber hinaus eine Vorrichtung, insbesondere einen Laser-Hybπd-Schweißkopf, für einen Laser-Hybrid Schweißprozeß, sowie eine Leitvorrichtung für einen Laser-Hybπd- Schweißprozeß, wie in den Ansprüchen 18 und 26 beschrieben
Es sind bereits Vorrichtungen, insbesondere Laser-Hybπd-Schweißkopfe, für einen Laser-
Hybrid Schweißprozeß bekannt, bei denen an zumindest einer Montageplatte ein Laser bzw eine optische Fokussiereinheit und ein Schweißbrenner angeordnet sind Dem Laser bzw der optischen Fokussiereinheit ist dabei ein Crossjet zugeordnet, durch den die entstehenden Schweißspritzer wahrend des Schweißprozesses von der Optik des Lasers bzw der optischen Fokussiereinheit ferngehalten werden Bei einem Schweißprozeß mit einer derartigen Vorrichtung wird durch den voreilenden Laser bzw der optischen Fokussiereinheit die Oberflache des Werkstuckes erwärmt oder durch entsprechende Fokussierung des Fokuspunktes unterhalb der Oberflache des Werkstuckes bereits ein Aufschmelzen bzw eine Einbrandtiefe durch den Laserstrahl erreicht, wobei durch den nachfolgenden Lichtbogenschweißprozeß eine weitere Vergrößerung der Einbrandtiefe sowie eine Bildung einer Schweißraupe durch
Zufuhr eines Schweißdrahtes bzw eines Zusatzmaterials durchgeführt wird Nachteilig ist hierbei, daß durch die großen Abstände der einzelnen Baugruppen zueinander die Stabilität des Schweißprozesses nicht gewährleistet ist
Weiters sind Vorrichtungen, insbesondere Laser-Hybπd-Schweißkopfe, bekannt, bei denen an zumindest einer Montageplatte ein Laser bzw eine Laseroptik oder eine optische Fokussiereinheit und ein Schweißbrenner angeordnet sind Dem Laser bzw der optischen Fokussiereinheit ist dabei eine Crossjet-Leitvorrichtung zur Bildung eines Crossjets zugeordnet, wobei die Crossjet Leitvorrichtung über zumindest eine Zuleitung und eine Ableitung mit einer Druckluftversorgungsanlage verbunden ist Die Anordnung der Zuleitung und der Ableitung erfolgt dabei beiderseits des Lasers bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit
Nachteilig ist hierbei, daß durch beidseitige Zufuhrung der Zuleitung und der Ableitung ein erheblicher Platzbedart vorhanden ist, sodaß die Baugroße eines derartigen Laser-Hybπd- Schweißkopfes wesentlich vergrößert wird Weiters sind Vorrichtungen zur Bildung eines Crossjets bekannt, bei denen beiderseits des Lasers bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit ein Austrittselement und ein Eintrittselement für eine zugefuhrte Druckluft angeordnet sind, sodaß ein entsprechender Crossjet, also eine Luftströmung, zwischen dem Austrittselement und dem Eintrittselement zur Aufnahme loser Metallteile gebildet werden kann
Nachteilig ist hierbei, daß durch einen derartigen Aufbau eine großflächige Ausbildung des Crossjets notwendig ist, sodaß ein sehr hoher Unterdruck im Bereich des Crossjets entsteht und somit dieser einen großen Abstand zu einem Schweißprozeß mit einer Schutzgasatmo- sphare haben muß, um diese nicht anzusaugen
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, insbesondere einen Laser-Hy- bπd-Schweißkopf, für einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß, eine Gasduse für einen Schweißbrenner sowie ein Verfahren für einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß zu schaffen, bei der eine Verbesserung der Schweißqualltat und ein stabiler Schweißprozeß erreicht wird
Unabhängig davon ist es eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung, insbesondere einen Laser-Hybπd-Schweißkopf, für einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß sowie eine Crossjet-Leitvorrichtung zu schaffen, bei dem eine kompakte Baugroße und ein einfacher Aufbau des Laser-Hybπd-Schweißkopfes und der Crossjet-Leitvorrichtung geschaffen wird
Die Erfindung wird durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruches 1 gelost Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die spezielle Anordnung der einzelnen Baugruppen zueinander erreicht wird, daß sich das Schmelzbad durch den Laserstrahl mit dem Schmelzbad durch den Lichtbogenschweißprozeß zu einem gemeinsamen Schmelzbad vereint und somit die Stabilität der Anordnung und die Einbrandtiefe des Schweißprozesses erhöht werden kann Ein weiterer Vorteil liegt dann, daß durch den sehr kleinen Abstand zwischen dem Schweißdrahtende und der Laserstrahlung sichergestellt wird, daß keine Abkühlung des durch die Laserstrahlung verursachten voreilenden Schmelzbades zustande kommt und somit die Prozeß- Stabilität gesteigert werden kann Durch eine derartige Anordnung der einzelnen Baugruppen zueinander wird auch in vorteilhafter Weise erreicht, daß für einen Laser-Hybπd-Schweiß- prozeß die Leistungen der benotigten Baugruppen gering gehalten werden kann und somit ein hohe Kosteneinsparung erzielt wird sowie ein Laser-Hybπd-Schweißprozeß bei Werkstucken mit geringer Werkstuckdicke, wie dies bei Aluminium in der Autoindustrie der Fall ist. mog- lieh wird Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind aus der Beschreibung zu entnehmen.
Weiters wird die Aufgabe der Erfindung durch die Ausgestaltung im Kennzeichenteil des Anspruches 9 gelöst. Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die spezielle Ausbildung der Gasdüse der Laser-Hybrid-Schweißkopf sehr nah an die Oberfläche des Werkstückes positioniert werden kann, wodurch ein Laser-Hybrid-Schweißprozeß mit geringer Leistung durchgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß der Laserstrahl durch Anordnung einer Ausnehmung in der Gasdüse in dem Bereich des Gehäuses der Gasdüse eindringen kann und somit ein sehr geringer Abstand zwischen dem Schweißdrahtende bzw. dem Lichtbogen und der Laserstrahlung einstellbar ist. Ein weiterer Vorteil liegt auch darin, daß durch das Eindringen des Laserstrahls in das Gehäuse der Gasdüse eine wesentliche Verringerung der Schweißspritzer in Richtung des Lasers bzw. der optischen Fokussiereinheit erzielt wird und somit die Schweißdauer eines Schweißprozesses erhöht werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 10 bis 15 beschrieben. Die sich daraus ergebenden Vorteile sind aus der Beschreibung zu entnehmen.
Weiters wird die Aufgabe der Erfindung durch die Maßnahmen im Kennzeichenteil des An- Spruches 16 gelöst. Vorteilhaft ist hierbei, daß die durch die Anordnungen der einzelnen Baugruppen und der Ausbildung der Gasdüse nunmehr die Möglichkeit geschaffen wird, den Abstand zwischen dem Schweißdrahtende bzw. dem Lichtbogen und dem Laserstrahl sehr gering zu halten, sodaß eine wesentliche Erhöhung der Schweißqualität erzielt werden und gleichzeitig die Schweißgeschwindigkeit gesteigert werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist im Anspruch 17 beschrieben, der sich daraus ergebende Vorteil ist der Beschreibung zu entnehmen.
Die weitere Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Zuleitung und die Ableitung der Druckluft für den Crossjet zwischen den beiden Komponenten, insbesondere dem Laser bzw. der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit und den Elementen des Schweißbrenners oder der Zufuhrvorrichtung für den Schweißdraht, angeordnet sind, wie dies im Kennzeichenteil des Anspruches 18 beschrieben ist. Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die spezielle Ausbildung des Laser-Hybrid-Schweißkopfes erreicht wird, daß keinerlei Leitungen um die einzelnen Komponenten herum und keinerlei Leitungen bis in den Bereich des Schweiß- prozesses angeordnet sind, da diese alle auf der gegenüberliegenden Seite mit den Komponenten verbunden werden Damit wird erreicht, daß ein Hängenbleiben des Laser-Hybrid- Schweißkopfes an einem Gegenstand unterbunden wird, da keinerlei abstehende Leitungen um die Komponenten angeordnet sind Ein wesentlicher Vorteil hegt dann, daß der Laser- Hybπd-Schweißkopf ohne Veränderung des Roboters, insbesondere dessen programmierte
Laufbahn, spiegelbildlich eingesetzt werden kann, da auf keine abstehenden Leitungen oder Teile acht genommen werden muß da der Laser-Hybπd-Schweißkopf symmetrisch zur Befestigung mit dem Roboter insbesondere mit dem Manipulator des Roboterarms, aufgebaut ist, sodaß durch die spezielle Ausgestaltung der Laser-Hybπd-Schweißkopf nunmehr auch bei schwer zug nglichen Stellen eingesetzt werden kann
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 19 bis 25 beschrieben Die sich daraus ergebenden Vorteile sind der Beschreibung zu entnehmen
Darüber hinaus wird die weitere Aufgabe der Erfindung dadurch gelost, daß in einem Gehäuse der Crossjet Leitvorπchtung eine durchgehende Öffnung für einen sich durch die Öffnung erstreckenden Laserstrahl angeordnet ist, wobei in den Stirnflachen der Öffnung ein Austrittskanal und ein gegenüberliegender Eintrittskanal für die Druckluft, insbesondere für den Crossjet bzw einem Crossjetstrahl, angeordnet ist, wie dies im Kennzeichenteil des Anspru- ches 26 beschrieben ist Vorteilhaft ist hierbei, daß durch eine derartige Ausbildung des
Cross)ets mit der Crossjet Leitvorrichtung ein geschlossenes System innerhalb des Gehäuses erzeugt wird wodurch der Crossjetstrahl nur innerhalb der Öffnung auftritt und somit keinerlei bzw nur mehr geringe Luftstrome außerhalb dieser Öffnung erzeugt werden Damit kann ein sehr geringer Abstand des Crossjets bzw der Crossjet-Leitvorrichtung zum Schweißpro- zeß, insbesondere zum Lichtbogen-Schweißprozeß, gebildet werden, sodaß die Baugroße des
Laser-Hybrid-Schweißkopfes wesentlich verringert wird und somit das Handhng des Laser- Hybrid-Schweißkopfes wesentlich verbessert wird
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 27 bis 43 beschrieben Die sich daraus ergebenden Vorteile sind der Beschreibung zu entnehmen
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren gezeigten Ausfuhrungsbeispiele naher erl utert
Es zeigen Fig 1 einen Aufbau eines erfindungsgemaßen Laser-Hybrid-Schweißkopfes, in Frontansicht und vereinfachter, schematischer Darstellung,
Fig 2 einen vergrößerten Teilausschnitt des erfindungsgemaßen Laser-Hybrid Schweißkopfes mit einer erfindungsgemaßen Gasduse, in Frontansicht und vereinfachter, schematischer Darstellung.
Fig ein anderes Ausfuhrungsbeispiel eines vergrößerten Teilausschnittes des erfindungsgemaßen Laser-Hybrid-Schweißkopfes mit einer anderen Ausbildung der erfindungsgemaßen Gasduse, in Frontansicht und vereinfachter, schematischer Darstellung,
Fig 4 einen Aufbau eines erfindungsgemaßen Laser-Hybrid-Schweißkopfes in Seitenansicht und vereinfachter, schematischer Darstellung,
Fig 5 eine Stirnansicht eines Profils für den Laser-Hybπd-Schweißkopf in vereinfachter, schematischer Darstellung,
Fig 6 eine Draufsicht auf eine Crossjet-Leitvorrichtung für den Laser Hybπd-Schweiß- köpf in vereinfachter, schematischer Darstellung,
Fig 7 einen Schnitt durch die Crossjet-Leitvorrichtung gemäß den Linien VII- VII in
Fig 6 in vereinfachter, schematischer Darstellung,
Fig 8 einen weiteren Schnitt durch die Crossjet-Leitvorrichtung gemäß den Linien VIII-
VIII in Fig 6 in vereinfachter, schematischer Darstellung,
Fig 9 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel des Laser-Hybrid-Schweißkopfes in vereinfachter, schematischer Darstellung
Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausfuhrungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei ehe Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z B oben, un- ten, seitlich usw auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageanderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmaiskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausfuhrungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsge- maße Losungen darstellen
In den Fig 1 bis 3 sind Ausfuhrungsbeispiele für eine Vorrichtung, insbesondere eines Laser- Hybrid-Schweißkopfes 1 , und einer speziell ausgebildeten Gasduse 2 für einen Laser-Hybπd- Schweißprozeß, insbesondere einen kombinierten Laser- und Lichtbogen Schweißprozeß, gezeigt
Bei diesem Laser-Hybπd-Schweißkopf 1 werden handelsübliche, aus dem Stand der Technik bekannte Elemente bzw Baugruppen in spezieller Kombination zueinander eingesetzt Dabei sind an zumindest einer Montageplatte 3. welche mit einem Roboter, insbesondere einem Ro- boterarm 4, wie schematisch angedeutet, verbunden wird, diese Elemente bzw Baugruppen angeordnet Die Elemente bzw Baugruppen können durch einen Laser 5 oder eine optische Fokussiereinheit für den Laser 5 und einen Schweißbrenner 6 gebildet sein Ein weiteres Element bzw eine weitere Baugruppe kann durch einen dem Laser 5 bzw der optischen Fokussiereinheit zugeordneten Crossjet 7 gebildet sein, wobei diesem wiederum eine Ableitvor- πchtung 8 zugeordnet ist
Der Laser 5 bzw die optische Fokussiereinheit weist einen Fokusabstand 9, insbesondere eine Brennweite des Lasers 5 bzw der optischen Fokussiereinheit, von einer Definitionsebene 10 oder einer Oberflache 1 1 eines Werkstuckes 12 zwischen 51 und 400 mm auf, d h , daß die Definitionsebene 10 durch diesen Fokusabstand 9 bzw durch die Brennweite gebildet wird und dabei die Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 identisch mit dieser ausgerichtet wird oder ein den Fokusabstand 9 bildender Fokussieφunkt 13 außerhalb oder innerhalb des Werkstuk- kes 12 ausgebildet wird Bei den dargestellten Ausfuhrungsbeispielen der Fig 1 bis 3 ist eine Anordnung gezeigt, bei dem der Fokussieφunkt 1 3 unter der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12, also der Fokussieφunkt 13 im Werkstuck 12, angeordnet bzw ausgerichtet wird
Damit ein Schweißprozeß mit sehr hoher Schweißqualltat erzielt werden kann, sind die weiteren Anordnungen der weiteren Elemente bzw Baugruppen zueinander sehr wesentlich Dabei ist der Schweißbrenner 6, insbesondere eine in Längsrichtung des Schweißbrenners 6 verlau- tende Langsmittelachse 14. in einem inkel 15 zwischen 25^" und 35° zu dem Laser 5 bzw der optischen Fokussiereinheit, insbesondere zu einer im Zentrum einer Laserstrahlung 16 verlaufenden Laserachse 17, angeordnet, wobei die Laserachse 17 einen Winkel 18 zwischen 80° und 100°, bevorzugt 90°, zu der Definitionsebene 6 und/oder der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 aufweist
Bei den dargestellten Ausfuhrungsbeispielen der Fig 1 bis 3 ist die Darstellung des Werkstuckes 12 in horizontaler Lage ersichtlich Wird jedoch bei einem Schweißprozeß die Lage des Werkstuckes 12, insbesondere die der Oberflache 1 1 , verändert, so ist es erforderlich, daß der Laser 5, insbesondere die Laserachse 17. derartig zur Oberflache 1 1 ausgerichtet wird, daß der Winkel 18 zwischen 80° und 100°, bevorzugt jedoch 90°, betragt Dies wird in einfa eher Form durch eine entsprechende Programmierung der Schweißbahn des Roboters, insbesondere des Roboterarms 4, erreicht, sodaß die einzelnen Baugruppen zueinander immer die gleichen Lagen, Abstände und Winkel ausbilden Damit kann gesagt werden, daß die Laser achse 17 zu der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 immer den gleichen voreingestellten Win- kel 18 ausbildet
Weiters betragt ein Abstand 19 des von dem Laser 5 bzw der optischen Fokussiereinheit abgegebenen Laserstrahls 16, insbesondere zu der im Laserstrahl 16 zentrisch verlaufenden Laserachse 17, und einem aus dem Schweißbrenner 6 bzw aus einem Kontaktrohr 20 austreten- den Schweißdraht 21 bzw einer Elektrode, insbesondere einem Schweißdrahtende 22, zwischen 0 und 4 mm Damit wird erreicht, daß bei einem Schweißprozeß ein gemeinsames Schweißbad und ein gemeinsames Schweiß-Plasma, welche jedoch der Übersicht halber nicht dargestellt sind, geschaffen wird, d h , daß ein Laserstrahl 16 und ein Lichtbogen zeitgleich in einer Schweißzone bzw in ein Schmelzbad mit gemeinsamen Schweiß-Plasma, also einer Schutzgashulle, einwirken, wobei sich die beiden Prozesse gegenseitig beeinflussen bzw. unterstutzen Wird der Abstand 19 zwischen dem Schweißdrahtende und der Laserachse 17 zu groß gewählt, so kann es namheh passieren, daß der Laserstrahl 16 ein eigenes Schweißbad bzw Schmelzbad bildet, welches für den nachfolgenden Lichtbogenschweißprozeß wieder abkühlt und somit eine entsprechende Einbrandtiefe nicht mehr erzielt werden kann, wobei aufgrund des großen Abstandes zwischen dem Lichtbogen und dem Laserstrahl dieser nicht in das Schweiß-Plasma des Lichtbogenschweißverfahrens hineinstrahlt Selbstverständlich ist es möglich, daß der Abstand 19 nicht nur auf das Schweißdrahtende 22 bezogen wird, sondern daß dieser Abstand 19 auf einen zwischen dem Schweißdraht 21 und dem Werkstuck 12 gezündeten Lichtbogen übertragen wird, da für den Schweißprozeß dieser sehr wesentlich ist d h , daß der Abstand 19 zwischen dem Lichtbogen und dem Laserstrahl 16. insbesondere der Laserachse 17, nicht über 4 mm hinaus steigen darf
Um jedoch den Abstand 19 auf das Schweißdrahtende 22 beziehen zu können, weist der Schweißdraht 21 eine Stickoutlange 23 zwischen 10 und 14 mm auf, d h , daß der Schweiß- draht 21 vom Ende des Kontaktrohrs 20, also vom Austritt des Schweißdrahtes 21 aus dem
Kontaktrohr 20, bis zum Schweißdrahtende 22 eine Lange, insbesondere die Stickoutlange 23, zwischen 10 und 14 mm aufweist Die Einstellung der Stickoutlange 23 kann durch die unterschiedlichsten bekannten Verfahren von Hand oder automatisch durchgeführt werden
Da die Laserstrahlung 16 durch eine gebündelte Lichtstrahlung in den verschiedensten Wellenlangen gebildet wird, weist diese von dem Laser 5 bis zu dem Fokussieφunkt 13 eine kegelige bzw eine sich von dem Laser 5 oder der optischen Fokussiereinheit zum Fokussier- punkt 1 sich verjungende Form auf, wobei die größtmögliche Leistung bzw Energiedichte des Lasers 5 im Fokussierpunkt 1 erreicht wird Damit diese Ausbildung bzw die Abstände oder Winkel der Laserstrahlung 16 im Verhältnis zu den weiteren Baugruppen annähernd gleich beibehalten wird, weist der Laser 5 oder die optische Fokussiereinheit einen Objetiv- durchmesser von 1 Zoll oder 2 Zoll auf
Damit die bei einem Schweißprozeß auftretende Schweißspritzer von der Optik des Lasers 5 oder optischen Fokussiereinheit ferngehalten werden, ist der Crossjet 7 in einem Abstand zwischen 40 und 390 mm von der Definitonsebene 10 oder der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 angeordnet, wobei dieser zwischen dem Laser 5 oder der optischen Fokussiereinheit angeordnet ist Dieser Crossjet 7 ist derartig ausgebildet, daß von diesem ein Crossjetstrahl 24, insbesondere ein Luftstrom, wie schematisch mit strichpunktierten Linien in Fig 1 angedeu- tet, erzeugt wird Der Crossjet 7, insbesondere der Crossjetstrahl 24, weist eine Stromungsgeschwindigkeit zwischen 100 und 600 m/s und/oder einen Crossjetdruck zwischen 2,5 und 6 bar auf Der Crossjet 7 kann dabei eine Uberschallstromung erzeugen, wobei die Düse als sogenannte Lavalduse ausgebildet ist
Dabei weist der Crossjet 7, insbesondere die Crossjetstrahl 24, einen Winkel 25 von bevorzugt 90° zu der Laserstrahlung 16 bzw der Laserachse 17 auf Bevorzugt ist der Crossjet 7 drehbar ausgebildet bzw an der Montageplatte 3 gelagert, sodaß der Crossjetstrahl 24 in einem Winkel 26 von +/- 20° zu einer im Zentrum des Crossjetstrahls 24 angeordneten Cross- jetachse 27 verstellbar ist Damit der Crossjetstrahl 24 aus dem Bereich des Schweißprozesses abgelenkt werden kann, ist die Ableitvorπchtung 8 dem Crossjetstrahl 24 zugeordnet, d h , daß der erzeugte Crossjetstrahl 24 in die Abieitvorrichtung 8 einströmt und somit die vom Crossjetstrahl 24 aufgenommenen Schweißspritzer insbesondere die in Richtung des Lasers 5 oder optischen Fokussiereinheit geschleuderten Materialien, über die Abieitvorrichtung 8 aus dem Bereich des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 1 geleitet werden Die Ausbildung der Ableit- Vorrichtung 8 kann dabei beliebig erfolgen Es ist auch möglich, daß die Abieitvorrichtung 8 mit einem Absaugschlauch verbunden wird, sodaß die aufgenommenen Materialien gesammelt werden können
Die Anordnung des Crossjets 7 in einem bestimmten Abstand zur Definitionsebene 10 bzw zur Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 ist insofern wichtig, da bei dem Schweißprozeß, insbesondere bei einem Lichtbogenschweißprozeß mit einer Schutzgasatmosphare 28 wie sehe matisch dargestellt eingesetzt wird und somit bei zu geringen Abstand diese Schutzgasatmo sphare 28 durch einen entstehenden Unterdruck in Richtung des Crossjets 7 gezogen wird Dadurch konnte der Lichtbogenschweißprozeß nicht mehr in der notwendigen Schutzgasat- mosphare 28 durchgeführt werden
Die Anordnung des Crossjets 7 ist für die Anwendung des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 1 sehr wichtig, da die wahrend eines Schweißprozesses entstehende Spπtzerbildung, insbeson dere der Schweißspritzer, zu einer zunehmenden Verschmutzung eines Schutzglases für den Laser 5 oder der optischen Fokussierungseinheit fuhrt Das Quarzglas bzw das Schutzglas bestehend aus beidseitig antireflexionsbeschichtetem Material, soll die Laseroptik bzw die Fokussieroptik vor Beschädigungen schützen Durch die Ablagerungen auf dem Schutzglas sinkt die am Werkstuck 12 auftreffende Leistung der Laserstrahlung 16 in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad auf bis zu 90% Die Anwendung des Crossjets 7 im richtigen Verhältnis zur Laserstrahlung 16 ist wichtig, da eine stärkere Verschmutzung in der Regel zur Zerstörung des Schutzglases fuhrt, da ein hoher Anteil der Laserstrahlung 16 durch das Schutzglas absorbiert wird und somit thermisch bedingten Spannungen im Schutzglas entstehen
Um die zuvor genannten Abstände, Winkel usw am Laser-Hybπd-Schweißkopf 1 einstellen zu können, sind die einzelnen Elemente bzw Baugruppen an der Montageplatte 3 derartig befestigt daß diese in zumindest zwei Raumrichtungen insbesondere in den in X- und Y Achsen bzw Koordinaten zueinander verstellbar sind Dazu wurde eine Verstellmoghchkeit für den Schweißbrenner 6 detaillierter dargestellt, wobei die weiteren Baugruppen selbstver standlich, wie nachstehend beschrieben, an der Montageplatte 3 befestigt bzw montiert wer- den können Weiters ist es möglich, daß samtliche weitere aus dem Stand der Technik be- kannte Systeme für die Befestigung und Verstellung an der Montageplatte 3 eingesetzt werden können
Der Schweißbrenner 6 wird dabei über zwei zueinander verstellbaren Montageelementen 29, 30 in einer für den Schweißbrenner 6 angeordneten Öffnung befestigt, wobei das Montageelement 29 L-formig und das weitere Montageelement 30 plattenformig ausgebildet ist. Die beiden Montageelemente 29. 30 sind über Befestigungsmittel, insbesondere über zumindest eine Schraubverbindung 31 , 32, welche durch zumindest ein Langloch 33, 34 und eine Bohrung 35. 36 in den Montageelementen 29. 30 hindurchragen, miteinander verbunden, sodaß durch Losen der Schraubverbindung 31 , 32 eine Verschiebung der Montageelemente 29, 30 zueinander möglich ist. Die Befestigung an der Montageplatte 3 erfolgt anschließend durch das L-formig ausgebildete Montageelement 29. insbesondere mit dem weiteren Schenkel, wobei hierzu wiederum über eine Schraubverbindung 37. 38 mit zumindest einer Langloch- und/oder Bohrungskombination, wie zuvor beschrieben, eine Hohenverstellung durchgeführt werden kann, d.h., daß entweder am Montageelement 29 oder an der Montageplatte 3 ein weiteres Langloch 39, 40 und eine Bohrung für die Schraubverbindungen 37, 38 angeordnet sind, sodaß im Bereich des Langloches 39, 40 eine Verstellung möglich ist. Durch diese Ausbildung der Befestigung kann somit eine Horizontal- und/oder Vertikalverstellung durchge- fuhrt werden
Wesentlich ist bei dem erfindungsgemaßen Laser-Hybπd-Schweißkopf 1. daß der Schweißdraht 21 bzw der Schweißbrenner 6 in Querπchtung, insbesondere in Richtung zur Laserstrahlung 16, um zumindest +/- 0.5 mm verstellbar ist. da dadurch ein entsprechender Einfluß auf die Ausbildung des Schweißbades möglich ist und somit die Schweißqualltat gesteigert werden kann
Bei dem dargestellten Laser-Hybπd-Schweißkopf 1 bilden die einzelnen Elemente bzw. Baugruppen, insbesondere der Schweißbrenner 6, der Laser 5 oder die optische Fokussiereinheit. und der Crossjet 7, untereinander ein offenes System aus. d h , daß keine der Baugruppen mit einer weiteren Baugruppe ein gemeinsames Gehäuse aufweist. Es ist selbstverständlich möglich, daß der gesamte Laser-Hybπd-Schweißkopf 1. insbesondere in dem Bereich der Monta- geplatte 3, durch eine Abdeckhaube, welche nicht dargestellt ist. geschützt werden kann
Damit die einzelnen Abstände eingehalten werden können, ist es erforderlich, daß die Laser- Strahlung 16 oder eine Teilstrahlung der Laserstrahlung 16 in eine Ausnehmung 41 der am Schweißbrenner 6 angeordneten Gasduse 2 hineinragt, d h . daß die Gasduse 2 im Bereich der Laserstrahlung 16 die Ausnehmung 41 bzw einen Schlitz aufweist, durch die der Laserstrahl 16 von dem Laser 5 oder der optischen Fokussiereinheit in Richtung des Werkstuckes 12 strahlen kann Dadurch wird namhch in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Abstand 19 zwi- sehen der Laserstrahlung 16, insbesondere der Laserachse 17, und dem Schweißdraht 21. insbesondere dem Schweißdrahtende 22, möglichst gering, insbesondere von 0 bis 4 mm, gehalten werden kann
Dadurch wird erreicht, daß ein Verfahren für einen Laser Hybrid Schweißprozeß durchge- fuhrt werden kann, bei dem der Schweißbrenner 6 mit der am Schweißbrenner 6 positionierbaren Gasduse 2, insbesondere ein in der Schutzgasatmosphare 28 gebildeter Lichtbogen, mit einem Laser 5 oder einer optischen Fokussiereinheit, insbesondere einem Laserstrahl 16, einen gemeinsamen Schweißprozeß bzw ein gemeinsames Schweißbad oder Schmelzbad und ein gemeinsames Schweiß Plasma ausbildet, wobei der Laserstrahl 16 dem Lichtbogen in Schweißrichtung - gemäß Pfeil 42 - voreilt und eine Aufschmelzung oder Erwärmung der
Oberflache 1 1 des zu bearbeitenden Werkstuckes 12 durch den Laserstrahl 16 durchgeführt wird und anschließend durch den nacheilenden Lichtbogen und der Zufuhr des Schweißdrahtes 21 ein Verschweißen des Werkstuckes 12 durchgeführt wird, insbesondere eine Schweißraupe, welche jedoch der Übersicht halber nicht dargestellt ist. gebildet wird Der Laserstrahl 16 wird derartig zu dem Schweißbrenner 6 positioniert, daß der gesamte Laserstrahl 16 oder eine Teilstrahlung des Laserstrahls 16 durch die an der Gasduse 2 angeordnete Ausnehmung 41 hindurchstrahlt
Dadurch wird erreicht, daß einerseits der Abstand 19 sehr klein gehalten werden kann und andererseits die Schutzgasatmosphare 28 im Schweißbereich aufrecht erhalten wird, da durch die Ausnehmung 41 bzw durch den angeordneten Schlitz nur eine geringe Gasmenge entweichen kann und somit eine Aufrechterhaltung der Schutzgasatmosphare 28 möglich ist
Dazu ist es jedoch notwendig, daß eine entsprechende Ausbildung der Gasduse 2 für ein der artiges Laser-Hybrid Schweißverfahren mit dem Laser-Hybπd-Schweißkopf 1 verwendet wird, wie dies nachstehend beschrieben ist Es ist namhch bei einem derartigen Laser-Hybπd- Schweißverfahren für eine hohe Schweißquahtat erforderlich, daß eine Distanz 43 zwischen der Gasduse 2 und der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 sehr gering gehalten wird, um eine sehr hohe Einbrandtiefe zu erreichen Nachstehend wird die erfindungsgemaße Gasduse 2 für den Schweißbrenner 6 beschrieben, wobei auf eine eigenständige Darstellung der Gasduse 2 verzichtet wurde, da die Ausbildung auch im zusammengesetzten Zustand mit dem Schweißbrenner 6 ersichtlich ist
Die Gasduse 2, bestehend aus einem bevorzugt rohrformigen bzw ringförmigen Gehäuse 44, welches in einem Verbindungsbereich 45 zu dem Schweißbrenner 6 durch eine erste Stirnflache 47 und an einem Gasaustrittsbereich 46 durch eine zweite Stirnflachen 48 begrenzt ist Die den Verbindungsbereich 45 zugeordnete Stirnflache 47 weist einen Winkel 49, bevorzugt von 90°. zu einer in Längsrichtung der Gasduse verlaufenden Mittelachse 50 auf, wobei in den dargestellten Ausfuhrungsbeispielen sich die Mittelachse 50 mit der Langsmittelachse 14 deckt Es ist jedoch möglich, daß bei speziellen Ausbildungen des Schweißbrenners 6 diese zueinander parallel oder in einem beliebigen Winkel angeordnet sind
Die zweite, den Gasaustrittsbereich 46 abschließende Stirnflache 48 oder ein Teilabschnitt der Stirnflache 48 weist einen Winkel 5 1 zu der Mittelachse 50 auf, der ungleich, insbesondere großer als 90° verschieden ist Grundsätzlich kann gesagt werden, daß der Winkel 51 an der der Laserstrahlung 16 abgewandten Seite der Mittelachse 50 kleiner als 90° ist, also ein spitzer Winkel 51 gebildet wird, und an jener Seite der Mittelachse 50, die der Laserstrahlung 16 zugewandt ist, ein stumpfer Winkel 51 gebildet wird, wie dies in Fig 2 eingezeichnet ist
Grundsätzlich ist zu erwähnen, daß die aus dem Stand der Technik bekannten Gasdusen 2, wie mit strichpunktierten Linien in Fig 2 dargestellt einen Winkel 52 von 90° aufweisen insbesondere die Mittelachse 50 senkrecht auf eine begrenzenden Stirnflache 53 im Gasaus- tπttsbereich 46 steht Diese Darstellung des Standes der Technik in strichpunktierten Linien bei der erfindungsgemaßen Gasduse 2 wurde insofern getroffen, da dadurch der Unterschied zwischen den Ausbildungen exakt ersichtlich ist Die aus dem Stand der Technik bekannten Gasdusen 2 sind weiters symmetrisch zu der die Gasduse 2 teilenden Mittelachse 50 ausgebildet, wogegen aufgrund der winkeligen Ausbildung der Stirnflache 48 zu der Mittelachse 50 der erfindungsgemaßen Gasduse 2 ein unsymmetrischer Aufbau erzielt wird Weiters weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Gasdusen 2 keine Ausnehmung 41. in der der Laserstrahl 16 zumindest über einen Teilbereich durchdringt, auf. sodaß, wie in Fig 2 mit strichpunktierten Linien dargestellt die Laserstrahlung 16 außerhalb der Gasduse 2 verlaufen muß Die weitere aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung für ein Laser-Hybnd-Schweiß- verfahren zeigt nunmehr eindeutig auf, daß durch die Fuhrung bzw Anordnung der Laser- Strahlung 16 außerhalb der Gasduse 2 der Abstand 19, wie er zuvor definiert wurde, nicht mehr eingehalten werden kann
Dies kann soweit fuhren, daß kein gemeinsames Schweißbad und Schweiß-Plasma ausgebildet werden kann Weiters ist ersichtlich, daß bei Einhaltung der zuvor definierten Angaben, insbesondere der Distanz 43 zwischen Gasduse 2 bzw der Stirnflache 53 und der Oberflache
1 1 des Werkstuckes 12, das Werkstuck 12 soweit von der Außenumgrenzung der aus dem Stand der Technik bekannten Gasduse 2 entfernt werden muß, daß ein Fokussieφunkt 54 des ebenfalls versetzten Laserstrahls 16. außerhalb des Werkstuckes 12, also oberhalb der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12, angeordnet ist (siehe Fig 2, strichpunktierte Linien) Durch die Ausbildung des Standes der Technik ist weiters im Vergleich ersichtlich, daß der Abstand 19 der erfindungsgemaßen Losung wesentlich kleiner als ein Abstand 55 bei dem Stand der Technik ist wodurch die bereits erwähnten Nachteile, wie kein gemeinsames Schweiß- und/ oder Schmelzbad, Abkühlung des Schmelzbades vom Laserstrahl nach Erreichen der Position durch den Lichtbogen, geringe Einbrandtiefe usw auftreten Weiters mußte bei dem aus dem Stand der Technik - strichpunktierte Linien - dargestellten Beispiel die Laserleistung wesentlich erhöht werden, um die Definitionsebene 10 bzw den Fokussieφunkt 54 unterhalb der Oberflache 1 1 im Werkstuck 12 anzuordnen wodurch eine erhebliche Kostensteigerung in Kauf genommen werden muß
Dabei kann man davon ausgehen, daß ein Laser mit 1 kW Laserleistung ATS 1 510 000,— kostet Bei dem erfindungsgemaßen System insbesondere dem Laser-Hybrid Schweißkopf 1 und der erfindungsgemaßen Gasduse 2, ist ein Laser 5 mit 3 bis 5 kW ausreichend, wogegen bei dem aus dem Stand der Technik bekannten System wesentlich mehr Laserleistung, insbe sondere 6 bis 8 kW, benotigt wird
Bei der dargestellten, erfindungsgemaßen Gasduse 2 ist die Mittelachse 50 bei der Anordnung bzw Montage der Gasduse 2 an dem Schweißbrenner 6 deckend bzw überlappend mit der in Längsrichtung des Schweißbrenners 6 verlaufenden Langsmittelachse 14 oder einer im Zentrum des Schweißbrenners 6 verlaufenden Achse angeordnet Die Stirnflache 48 im Gasaus- tπttsbereich 46 ist bevorzugt bei einer winkeligen Anordnung der Gasduse 2 oder des
Schweißbrenners 6 zur Definitionsebene 10 oder zum Werkstuck 12 oder zur Laserachse 17 parallel zu der Definitionsebene 10 bzw wahrend des Schweißprozesses parallel zu der Ober flache 1 1 des Werkstuckes 12 ausgebildet bzw ausgerichtet Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Distanz 43 zwischen der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 und der Stirnflache 48 wesentlich verkürzt bzw verkleinert werden kann Dabei kann durch entspre- chende Auswahl der Stickoutlange 23 noch eine Verringerung der Distanz 43 erreicht werden
Weiters wird durch eine derartige Ausbildung erreicht, daß durch die geringe Distanz 43 eine stabile Schutzgasatmosphare 28 geschaffen werden kann, da das ausströmende Schutzgas nur in einem sehr engen Spalt zwischen der Gasduse 2 und dem Werkstuck 12 entweichen kann Ein weiterer Vorteil hegt dann, daß nur eine sehr geringe Lichtbogenlange für einen Schweißprozeß benotigt wird und somit der Schweißprozeß, insbesondere der Lichtbogen-Schweiß- prozeß, sehr stabil ist und gleichzeitig nur eine geringe Leistung für den Lichtbogen Schweißprozeß benotigt wird
Wie bereits zuvor erwähnt, ist in dem Gasaustrittsbereich 28 die Ausnehmung 41 in der Gasduse 2 angeordnet ist Dabei ist die Ausnehmung 41 an jener Seite der Gasduse 2 angeordnet, die einen größeren Winkel 5 1 von der Mittelachse 50 der Gasduse 2 zu der Definitionsebene 10 oder der Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 oder der Stirnfläche 48 ausbildet bzw an jener Seite die dem Laserstrahl 16 in montierter Position der Gasduse 2 am Schweißbrenner 6 zugeordnet ist wobei die Ausnehmung 41 zur Aufnahme des dem Schweißbrenner 6 bzw der Gasduse 2 zugeordneten Laserstrahls 16 ausgebildet ist, d h , daß bei Verwendung eines spe ziehen Lasers 5 oder einer optischen Fokussiereinheit die Ausnehmung, insbesondere die Lange bzw Tiefe und Breite an den Lichtkegel der Laserstrahlung 16 angepaßt werden muß, sodaß der Abstand 55 von 0 bis 4 mm zwischen dem Schweißdrahtende 22 und der Laserach se 17 wieder einstellbar ist
Damit bei der erfindungsgemaßen Gasduse 2 nach einer Demontage dieser bzw bei einem Austausch wieder die gleiche Position der Stirnflache 48 erreicht wird, weist die Gasduse 2 im Verbindungsbereich 45 eine Positioniervorrichtung 56, insbesondere einen Fuhrungsvor- sprung 57, auf Der Fuhrungsvorsprung 56 ragt dabei über die den Verbindungsbereich 45 begrenzende Stirnflache 47 hinaus, sodaß der Fuhrungsvorsprung 57 der Gasduse 2 bei der Montage am Schweißbrenner 6, wie schematisch eingezeichnet, in eine korrespondierende Fuhrungsausnehmung des Schweißbrenners 6 eingreift, wobei über einen über die Gasduse 2 aufsteckbaren Ring 58, wie mit stπchherten Linien eingezeichnet, die Gasduse 2 am Schweißbrenner 6 fixierbar ist Dabei ist es möglich, daß durch Anordnung eines Gewindes dieser Ring 58 auf den Schweißbrenner 6 und/oder der Gasduse 2 aufgeschraubt wird, sodaß ein sicherer Halt erreicht wird Selbstverständlich ist es möglich, daß andere Positioniervorrichtungen 56 eingesetzt werden können Dazu ist es möglich daß am Schweißbrenner 6 eine Fuhrungsvorπchtung angeordnet wird und die Gasduse 2 mit einer entsprechend korrespon- dierenden Ausnehmung ausgebildet wird
In Fig 3 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemaßen Gasduse 2 gezeigt
Dabei ist nunmehr die Stirnflache 48 im Gasaustrittsbereich 46 nunmehr nicht parallel zur
Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 ausgebildet, sondern weist einen beliebigen Winkel 51 auf Daraus ist weiters ersichtlich, daß eine Ausbildung der Stirnflache 48 zur Mittelachse in einem Winkeibereich 59, ausgehend von 90°, bis zui Parallelfuhrung der Stirnflache 48 zur Oberflache 1 1 des Werkstuckes 12 möglich ist
Die unterschiedliche Ausbildungen der Anordnung der Stirnflache 48 sind insofern von Vor teil, da durch die winkelige Ausbildung zur Mittelachse 50 eine sogenannte Nase 60 bzw ein Vorsprung geschaffen wird, durch die der Schweißbereich, also jener Bereich, wo die Laserachse 17 und die Langsachse 14 des Schweißbrenners 6 bzw der Mittelachse 50 auf das Werkstuck 12 treffen, abdeckt und somit die entstehenden Schweißspritzer in Richtung des
Lasers 5 zurückgehalten werden Dazu kann nunmehr gesagt werden, daß im Bereich der Nase 60 bzw des Vorsprungs die Ausnehmung 41 angeordnet wird, sodaß durch das Anordnen des Laserstrahls 16 in der Anordnung durch die Nase 60 bzw des Vorsprunges einerseits die Schweißspritzer abgehalten werden und anderseits die Schutzgasatmosphare 28, insbesondere das Schweiß-Plasma, über dem gesamten Schweißprozeß bzw das Schweißbad bzw
Schmelzbad aufgebaut wird
Ein besonderes Augenmerk des Laser Hybπd-Schweißkopfes 1 hegt dann, daß dieser möglichst kleine geometrische Abmessungen aufweisen soll, damit die Zuganglichkeit an zu ver- schweißenden Bauteilen bzw Werkstucken 12, insbesondere im Karosseπebau, gewährleistet werden kann Darüber hinaus sollte der Laser-Hybπd-Schweißkopf 1 sowohl eine geeignete losbare Anbindung an einen Roboterkopf bzw dem Roboterarm 4, als auch Variationen der Verfahrensgroßen, wie Fokusabstand 9, Anstellwinkel bzw Winkel 15 und Brennerabstand bzw Abstand 19, zulassen, wie dies bei den zuvor beschriebenen Ausbildungen der Fig 1 bis 3 der Fall ist
In den Fig 4 bis 9 ist ein Ausfuhrungsbeispiel für eine Vorrichtung, insbesondere ein Laser- Hybπd-Schweißkopf 101 , und ein speziell ausgebildetes Montageelement 102 zur Montage der einzelnen Komponenten des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 gezeigt Bei dem erfindungsgemaßen Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 werden handelsübliche, aus dem Stand der Technik bekannte Elemente bzw Baugruppen in spezieller Kombination zueinander angewandt bzw eingesetzt Dabei sind an dem Montageelement 102, das mit einem Roboter, insbesondere einem Roboterarm 103, wie schematisch angedeutet, verbunden wird, ein Laser 104 bzw eine Laseroptik oder eine optische Fokussiereinheit und Elemente eines Schweißbrenners 105 für einen Lichtbogen-Schweißprozeß 106, wie schematisch angedeutet, oder eine Zufuhrvorπchtung für einen Schweißdraht bzw eine Elektrode sowie eine Crossjet- Leitvorrichtung 107 zur Bildung eines Crossjets 108, die über zumindest eine Zuleitung 109 und eine Ableitung 1 10 mit einer Druckluftversorgungsanlage - nicht dargestellt - verbunden ist, angeordnet
Bei dem erfindungsgemaßen Laser-Hybrid Schweißkopf 101 ist das Montageelement 102 durch ein Profil 1 1 1 , entsprechend der Darstellung in Fig 5, mit Befestigungsnuten 1 12 für die Komponenten des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 gebildet Das Profil 1 1 1 ist derart ausgebildet, daß dieses einen im Zentrum verlaufenden, durchgehenden Kanal 1 13, der bevorzugt die Ableitung 1 10 ausbildet bzw mit dieser verbunden ist, aufweist und parallel zu diesem Kanal 1 13 zwei weitere Kanäle 1 14, 1 15. die bevorzugt die Zuleitungen 109 ausbilden bzw mit diesen verbunden sind, angeordnet sind Dadurch wird erreicht, daß die Zuleitung
109 und die Ableitung 1 10 der zugefuhrten Druckluft für den Crossjet 108, wie schematisch dargestellt, zwischen den beiden Komponenten, insbesondere dem Laser 104 bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit und den Elementen des Schweißbrenners 105, angeordnet sind, wobei in dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel der Fig 4 und 5 nunmehr die Zuleitung 109 und die Ableitung 1 10 in dem Montageelement 102, insbesondere in dem Profil 1 1 1 , integriert sind, wodurch die Zufuhrung und Abfuhrung der Druckluft für den Crossjet 108 auf einer Seite der Crossjet-Leitvorrichtung 107 erfolgt In dem anschließend beschriebenen bzw gezeigten Ausfuhrungsbeispiel der Fig 9 sind die Zuleitung 109 und die Ableitung
1 10 jedoch nicht mehr in dem Montageelement 102 bzw in dem Profil 1 1 1 integriert, sondern sind parallel verlaufend zum Profil 1 1 1 angeordnet, wobei wiederum diese zwischen den beiden Komponenten, insbesondere dem Laser 104 und dem Schweißbrenner 105, angeordnet sind Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel - gemäß Fig 9 - weißt auch das Profil 1 1 1 keinerlei innenliegenden Kanäle 1 13 bis 1 15 auf
Damit eine optimale Befestigung des Profils 1 1 1 mit einem Manipulator 1 16 eines Roboters, insbesondere des Roboterarms 103, erreicht wird, ist das Profil 1 1 1 über eine Befestigungs- Vorrichtung 1 17 mit dem Manipulator 1 16 des Roboters verbunden, wie dies die Fig 4 zeigt Dabei ist zwischen dem Manipulator 1 16 des Roboters, insbesondere des Roboterarms 103, und dem Profil 1 1 1 eine Abschaltvorπchtung 1 1 8 angeordnet Diese Abschaltvorrichtung 1 18 dient dazu, daß bei entsprechender Druckausübung auf den Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 , wie dies beispielsweise bei einem Auflaufen des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 auf einen Gegenstand der Fall ist, über die Abschaltvorrichtung 1 18 der Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 entsprechend ausweichen kann, wobei zur Aktivierung der Abschaltvorrichtung 1 18 ein definierter Kraftautwand notwendig ist Der wesentliche Vorteil einer derartigen Abschaltvorrichtung 1 1 8 hegt dann, daß der Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 in einer definierten Lage bzw Position gehalten wird, wobei bei Auswirkung einer definierten Kraft auf den Laser- Hybπd-Schweißkopf 101 dieser über die Abschaltvorrichtung 1 18 ausweicht, wobei nach der
Ausübung der Kraft der Laser Hybπd-Schweißkopf 101 wieder in die ursprüngliche Lage bzw Position über die Abschaltvorrichtung 1 18 zurückgeführt wird
Die Elemente des Schweißbrenners 105 sind durch einen Brennerkorper 1 19 und einem Befe- stigungskoφer 120, in denen sämtliche Bauteile für einen handelsüblichen Brenner integriert sind, gebildet Der Schweißbrenner 105 ist durch einen MIG/MAG-Schweißbrenner zur Bildung eines MIG/MAG-Schweißprozesses, also eines Lichtbogen-Schweißprozesses 106, ausgebildet, wobei lediglich die einzelnen Elemente des Schweißbrenners 105 gegenüber einen aus dem Stand der Technik bekannten Brenner derart ver ndert wurden, daß eine einfach Be- festigung und Verstellung des Befestigungskoφers 120 am Profil 1 1 1 ermöglicht wird und über den Brennerkoφer 1 19 eine sichere Drahtzufuhrung zum Lichtbogen-Schweißprozeß 106 sowie eine sehr gute Kontaktierung eines zugefuhrten Schweißdrahtes 121 mit Energie insbesondere mit Strom und Spannung, erreicht wird
Weiters ist zwischen dem Brennerkoφer 1 19 und dem Befestigungskorper 120 eine weitere
Abschaltvorrichtung 122 angeordnet, sodaß, wie bereits zuvor beschrieben, eine entsprechende Bewegung des Brennerkoφers 1 19 gegenüber dem Befestigungskorper 120 bei Ausübung einer entsprechenden Kraft auf diesen ermöglicht wird Dabei ist diese Abschaltvorrichtung 122 derart ausgelegt, daß eine wesentlich geringe Kraftein Wirkung auf den Brennerkoφer 1 19 genügt, um eine entsprechende Bewegung auszulosen, als dies bei der Abschaltvorrichtung
1 1 8 für den gesamten Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 notwendig ist
Die eingesetzten Abschaltvorrichtungen 1 18, 122 weisen dabei einen Sensor - nicht dargestellt - auf der bei Aktivierung der Abschaltvomchtungen 1 1 8 122 ein entsprechendes Signal erzeugt Hierzu sind die Abschaltvomchtungen 1 18. 122, insbesondere die Sensoren, mit ei ner Steuervorrichtung für den Roboter und/oder für ein Schweißgerat - nicht dargestellt - verbunden, sodaß bei einer Aktivierung eines oder beider Sensoren dies die Steuervorrichtung erkennen kann Dadurch kann beispielsweise die weitere Bewegung des Roboterarms 103, also des Laser Hybπd-Schweißkopfes 101 , oder der Schweißprozeß gestoppt werden, wo- durch eine Zerstörung der einzelnen Komponenten bei einer entsprechenden Krattein Wirkung verhindert wird
Bei dem erfindungsgemaßen Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 ist die Crossjet-Leitvorrichtung 107 an einer Stirnflache 123 des Profils 1 1 1 befestigt, sodaß bei dem gezeigten Ausfuhrungs beispiel - gem ß Fig 4 - die über die Kan le 1 14 und 1 15 zugefuhrte Druckluft und die über den Kanal 1 13 abgeführte Druckluft direkt in die Crossjet-Leitvorrichtung 107 übergeht Dazu sind im Inneren der Crossjet Leitvorrichtung 107 entsprechende Kanäle 124 bis 126, die aus einem Gehäuse 127 der Crossjet-Leitvorrichtung 107 ausgeführt sind, angeordnet Diese Kanäle 124 bis 126 werden dabei auf einer Seite des Geh uses 127 angeordnet, sodaß nur in einem Bereich dieser Seite entsprechende Leitungen, insbesondere die Kanäle 1 13 bis 1 15 bzw die Zuleitung 109 und die Ableitung 1 10, angeordnet werden müssen
Die Crossjet-Leitvorrichtung 107 weist bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel. wie dies speziell in den Fig 6 bis 8 dargestellt ist, eine bevorzugt L-formige Form auf sodaß sich die Crossjet-Leitvorrichtung 107 bevorzugt in einen definierten Abstand 128 unterhalb des Lasers
104 bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit oder eines Schutzglases 129 mit einer entsprechenden Schutzglasuberwachung für den Laser 104 erstreckt bzw ausgebildet ist Weiters weist das Gehäuse 127 der Crossjet Leitvorrichtung 107 eine Öffnung 130 bzw eine Ausnehmung auf, in der der Crossjet 108 ausgebildet ist, d h , daß die Crossjet-Leit- Vorrichtung 107 eine Öffnung 130 autweist, durch die ein schematisch angedeuteter Laserstrahl 131 des Lasers 104 hindurchstrahlt wobei in einem Winkel bevorzugt von 90° zum Laserstrahl 131 die Druckluft durch die Öffnung 130 hindurchstromt und somit in der Öffnung 130 ein Crossjetstrahl 132 ausgebildet wird
Hierzu ist in den Fig 6 bis 8 die Crossjet-Leitvorrichtung 107 im Detail dargestellt, wobei in
Fig 6 eine Draufsicht auf das Gehäuse 127 und in den Fig 7 und 8 jeweils eine Stirnansicht des Gehäuses 127 gem ß den Schnittlinien VII VII und VIII- VIII in Fig 6 - dargestellt ist
Die Crossjet Leitvorπchtung 107 kann dabei beispielsweise aus einem ein oder mehrteiligen Gußteil oder einem Spπtzgußteil aus Aluminium oder Kunststoff gebildet werden Selbstvei - standhch ist es möglich, daß jeder beliebige, aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau eines Gehäuses 127 verwendet werden kann, wobei lediglich eine entsprechende Ausbildung der Öffnung 130 vorhanden sein muß, wobei die Öffnung 130 im Inneren des Gehäuses mit den Kanälen 124 bis 126 verbunden wird Im Gehäuse 127 der Crossjet-Leitvorrichtung 107 sind also die Kanäle 124 bis 126 zur Verlängerung der Kanäle 1 13 bis 1 15 des Profils 1 1 1 , also die Verlängerung der Zu- und Ableitungen 109, 1 10, angeordnet, wobei sich diese in die Öffnung 130 erstrecken und stirnseitig zur Öffnung 1 30 einen Austrittskanal 133 sowie einen gegenüberliegenden Eintrittskanal 134 ausbilden, d.h , daß in dem Gehäuse 127 der Crossjet- Leitvorrichtung 107 die durchgehende Öffnung 130 für einen sich durch die Öffnung 130 erstreckenden Laserstrahl 131 angeordnet ist, wobei in den Stirnflachen der Öffnung 130 der
Austrittskanal 133 und ein gegenüberliegender Eintrittskanal 1 34 für die Druckluft, insbesondere für den Crossjet 108 bzw den Crossjetstrahl 132, angeordnet ist
Damit wird erreicht, daß die zugefuhrte Druckluft über den Austrittskanal 133 in die Öffnung 130 ausströmt und an der gegenüberliegenden Seite wieder in den Eintrittskanal 134 einströmt, wodurch die Druckluft einen Luftstrom, insbesondere den Crossjetstrahl 132, in der Öffnung 130 erzeugt bzw ausbildet Dabei kann die Fuhrung der Kanäle 124 bis 126 sowie die Form der Eintritts- und Austπttskanale 133, 1 4 behebig ausgebildet werden und ist nicht auf das dargestellte Ausfuhrungsbeispiel beschrankt Es muß lediglich gewährleistet sein, daß in der Öffnung 130 der Crossjet-Leitvomchtung 107 eine Querstromung. also ein sogenannter
Crossjet 108, ausgebildet wird
Vorteilhafterweise ist das Gehäuse 127 derart ausgebildet, daß eine Zu- und Abfuhr der Druckluft an einer Stirn- bzw Seitenfläche erfolgt Es ist aber ebenfalls möglich, die Zu- und Abfuhr der Druckluft an unterschiedlichen, insbesondere gegenüberliegenden, Stirn- bzw
Seitenflächen des Gehäuses 127 auszufuhren
Weiters ist es möglich, das Gehäuse 127 quaderformig bzw L-formig auszubilden, wobei die Öffnung 130 durch das Gehäuse 127 verlauft und etwa senkrecht auf zwei gegenüberliegende Seitenflächen ausgerichtet ist Des weiteren kann das Gehäuse 127 einen weiteren Kanal zur
Abfuhr zumindest eines Teilstromes der Druckluft aufweisen Durch die Abfuhr der Druckluft in zumindest zwei Teilstromen kann eine leichtere Abfuhr von Schmutz- bzw Schweißpartikel erreicht werden
Die Crossjet-Leitvorrichtung 107, insbesondere der ausgebildete Crossjet 108. hat die Aufga- be, die bei einem Schweißprozeß auftretenden Schweißspritzer von der Optik des Lasers 104 bzw der Laseroptik oder optischen Fokussiereinheit oder dem vor diesen Komponenten an geordneten Schutzglas 129 wie schematisch angedeutet, fernzuhalten Dabei ist der Crossjet 108 unterhalb des Lasers 104 bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit, also zwischen dem Laser 104 und dem Bereich des durchzuführenden Schweißprozesses des La sers 104 bzw des Schweißbrenners 105, angeordnet Die Crossjet-Leitvorrichtung 107, insbesondere der Crossjet 108 ist derartig ausgebildet, daß von dieser der Crossjetstrahl 132, insbesondere ein Luftstrom wie schematisch mit Pfeilen in Fig 6 angedeutet, erzeugt wird Der Crossjet 108. insbesondere der Crossjetstrahl 132, weist dabei bevorzugt eine Stromungsge- schwindigkeit zwischen 100 und 600 m/s und/oder einen Crossjetdruck zwischen 2,5 und 6 bar auf Dabei kann der Crossjet 108 eine Uberschallstromung erzeugen, wobei in der Crossjet-Leitvorrichtung 107 eine sogenannte Lavalduse ausgebildet ist
Damit der Crossjetstrahl 132 insbesondere die Druckluft, aus dem Bereich des Laser Hybπd- Schweißkopfes 101 , insbesondere aus dem Bereich des Lichtbogen-Schweißprozesses 106, abgeleitet werden kann, ist in der Crossjet-Leitvomchtung 107 ein entsprechender Kanal 126 für die Ableitung des Crossjetstrahls 132 ausgelegt, d h , daß der über die Kanäle 124, 125 der Crossjet-Leitvomchtung 107 erzeugte Crossjetstrahl 132 in der Öffnung 1 0 der Crossjet- Leitvorrichtung 107 in den Kanal 126 einströmt und von diesem in den Kanal 1 13, insbeson dere in die Ableitung 1 10, im Profil 1 1 1 weitergeleitet wird, sodaß die vom Crossjetstrahl 132 aufgenommenen Schweißspritzer, insbesondere die in Richtung des Lasers 104 bzw der Laseroptik oder optischen Fokussiereinheit geschleuderten Materialien, über die Ableitung 1 10 aus dem Bereich des Laser Hybπd-Schweißkopfes 101 geleitet werden Dabei wird die Ableitung 1 10 beispielsweise mit einer Absaugvorπchtung verbunden, sodaß ein entsprechender Unterdruck in der Ableitung 1 10, also ein Absaugen des Crossjetstrahls 132 aus der Öffnung
130 der Crossjet-Leitvomchtung 107, geschaffen wird Damit eine verbesserte Abfuhrung des Crossjetstrahls 132 über den Eintrittskanal ermöglicht wird weist der Eintrittskanal 134 ein größeres Volumen als der Austrittskanal 1 3 auf
Wesentlich ist bei einem derartigen Laser Hybπd-Schweißkopf 101 , daß die Anordnung des
Crossjets 108 in einem bestimmten Abstand zum Lichtbogen-Schweißprozeß 106 erfolgt, da bei diesem eine entsprechende Schutzgasatmosphare - nicht dargestellt - geschaffen wird, und somit bei zu geringem Abstand der Crossjet-Leitvomchtung 107 diese Schutzgasatmosphare durch einen um den Crossjet 108 entstehenden Unterdruck in Richtung des Crossjets 108 ge- zogen wird Dadurch konnte der Lichtbogen Schweißprozeß 106 nicht mehr in der notwendi- gen Schutzgasatmosphare durchgeführt werden
Durch eine derartige Ausbildung des Crossjets 108 wird mit der Crossjet-Leitvorrichtung 107 ein fast geschlossenes System innerhalb des Gehäuses 127 erzeugt, sodaß keinerlei bzw nur mehr geringe Luftstrome außerhalb der Öffnung 130 der Crossjet-Leitvorrichtung 107 gebildet werden Damit kann ein sehr geringer Abstand des Crossjets 108 bzw der Crossjet-Leitvorrichtung 107 zum Schweißprozeß, insbesondere zum Lichtbogen-Schweißprozeß 106, gebildet werden, sodaß die Baugroße des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 wesentlich verringert wird und somit das Handhng des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 wesentlich verbes- sert wird Selbstverständlich ist es möglich, daß eine derartige Crossjet-Leitvorrichtung 107 auch bei anderen Anwendungen, wie beispielsweise einem reinen Laser-Schweißprozeß, zum Schutz des Lasers 104 bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit vor Rauch oder losen Metallteilen eingesetzt werden kann Der wesentliche Vorteil hegt dann, daß der Crossjetstrahl 132 nur innerhalb der Öffnung 1 0 auftritt und somit keinerlei bzw nur mehr geringe Luftstrome außerhalb dieser Öffnung 130 erzeugt werden
Durch die spezielle Ausbildung der Crossjet-Leitvorrichtung 107 wird weiters erreicht, daß nur eine eingeschränkte Angriffsflache für den Laser 104 geschaffen wird, da über die Crossjet-Leitvorrichtung 107. insbesondere über das Gehäuse 127, selbst, die losen Metallteile bzw Schweißspritzer oder der Rauch abgehalten werden und somit nur in dem Bereich der Öffnung 130, durch den der Laserstrahl 131 hindurchstrahlt, diese Teile zum Laser 104 bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit vordringen können Damit wird bereits ein Großteil der Teile von dem Gehäuse 127 abgehalten, wobei die restlichen Teile über den Crossjetstrahl 132 in der Öffnung 130 gefordert werden Somit ist ein Vordringen von Schweißspritzern zum Laser 104 fast unmöglich Wesentlich ist hierbei auch, daß durch die
Einschränkung dieses Raumes auf die Öffnung 130 nunmehr eine einfache Ausbildung und eine einfache Erzeugung des Crossjets 108 ermöglicht wird, da dieser nicht mehr großflächig wirken muß, wie dies bei offenen Systemen aus dem Stand der Technik der Fall ist Hierzu ist es beispielsweise möglich, daß die Crossjet-Leitvorrichtung 107 bzw das Gehäuse 127 derart ausgebildet ist, daß diese zumindest teilweise den zugeordneten Laser 104 bzw die Laseroptik oder die optische Fokussiereinheit umschließt bzw der Abstand 128 von dem Gehäuse 127 zum Laser 104 durch eine entsprechende Ausbildung des Gehäuses 127 geschlossen wird, sodaß auch ein seitliches Eindringen von Schmutz oder anderen Fremdkoφern zu den zu schutzenden Teilen wie dem Laser 104 bzw der Laseroptik oder der optischen Fokus- siereinheit unterbunden werden kann und nur mehr ein Zugang über die Öffnung 1 0 mog- hch ist Dabei ist es möglich, daß in diesem Bereich, also zwischen dem Laser 104 und der Crossjet-Leitvorrichtung 107 ein Überdruck ausgebildet wird, wobei dieser Überdruck von der Zuleitung 109 abgezweigt wird Dies kann in einfacher Form derartig erfolgen, daß zumindest einer der Kanäle 124 oder 125 zumindest eine Bohrung in Richtung des Lasers 104 aufweist, wodurch ein Teil der zugefuhrten Druckluft über diese Bohrung in Richtung des
Lasers 104 austreten kann und somit in diesem Bereich oberhalb des Gehäuses 127 ein entsprechender Überdruck ausgebildet werden kann
Weiters weist der erfindungsgemaße Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 eine oder mehrere An- Zeigeeinheiten 1 5 - wie schematisch angedeutet - auf, über die die Positionen der Kompo nenten zueinander angezeigt werden, d h , daß ausgehend von einer vordefinierten Position bzw Ausgangsstellung die Komponenten insbesondere der Laser 104 und der Schweißbrenner 105, diese in X-, Y- und Z-Richtung zueinander verstellt werden können, wobei diese Verstell vorgange über die Anzeigeeinheit 135 angezeigt bzw abgelesen werden kann, sodaß jederzeit eine abermalige Einstellung der beiden Komponenten zueinander wiederholt werden kann Damit kann der Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 für die unterschiedlichen Schweißvorgange verstellt werden, wobei in einfacher Form eine Ruckstellung auf die entsprechenden Ausgangswerte möglich ist
Dabei ist es beispielsweise möglich, daß die einzelnen Komponenten insbesondere der Laser
104 und der Schweißbrenner 105, mit einer aus dem Stand der Technik bekannten elektroni sehen Aufnahmevorrichtung bzw Meßvorrichtung für mechanische Verstellwege - nicht dargestellt - gekoppelt sind, wobei diese Werte der Aufnahmevorrichtung über die Anzeigeeinheit 135 angezeigt werden können Hierzu ist es möglich, daß die Anzeigeeinheit 135 direkt am Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 oder beispielsweise in einem zentralen Steuergerat angeordnet ist, wobei hierzu die Aufnahmevorrichtung die Werte über Leitungen an die Anzeige einheit 135 oder eine Steuervorrichtung übersendet Somit wird erreicht, daß jederzeit eine Reproduzierung einer Einstellung des Laser Hybπd-Schweißkopfes 101 auf elektronischem Wege möglich ist Selbstverständlich ist es möglich daß bei entsprechender Befestigung der einzelnen Komponenten auf einem elektronischen Verstellsystem die Verstellung automati siert werden kann sodaß lediglich nur mehr der Wert der Verschiebung eingestellt werden muß, worauf über das entsprechende Verstellsystem die Verstellung vorgenommen wird
Der Vollständigkeit halber wird noch erwähnt, daß die einzelnen Komponenten über Leitun gen mit den entsprechenden Versorgungsgeraten verbunden werden, wie dies schematisch angedeutet wurde Hierzu wird der Laser 104 über eine Versorgungsleitung 136 mit einer entsprechenden Energiequelle verbunden Weiters wird der Schweißbrenner 105 über ein Schlauchpaket 137 mit einem Schweißgerat verbunden Es ist auch möglich, daß anstelle der Energiequelle für den Laser 104 dieser direkt mit dem Schweißgerat verbunden wird, wobei die Energie für den Laser 104 und dem Schweißbrenner 105 vom Schweißgerat geliefert wird
Durch die spezielle Ausbildung des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 wird erreicht, daß keinerlei Leitungen bis in den Bereich des Schweißprozesses angeordnet sind, da diese alle auf der gegenüberliegenden Seite mit den Komponenten verbunden werden Damit wird erreicht, daß ein Hängenbleiben des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 an einer Leitung bzw einem
Gegenstand unterbunden wird, da keinerlei abstehende Leitungen um die Komponenten angeordnet sind Somit wird auch die Möglichkeit geschaffen, daß der Laser-Hybπd-Schweißkopf 101 ohne Veränderung des Roboters, insbesondere dessen programmierte Laufbahn, spiegelbildlich eingesetzt werden kann, da auf keine abstehenden Leitungen oder Teile acht genom- men werden muß, sodaß durch die spezielle Ausgestaltung der Laser-Hybπd-Schweißkopf
101 nunmehr auch bei schwer zugänglichen Stellen eingesetzt werden kann
In dem weiteren Ausfuhrungsbeispiel - gemäß Fig 9 - ist der Laser-Hybrid Schweißkopf 101 in Draufsicht dargestellt, wobei wiederum im Zentrum das Profil 1 1 1 angeordnet ist An die- sem Profil 1 1 1 sind die einzelnen Komponenten, wie bereits zuvor beschrieben, befestigt
Wie bereits zuvor erwähnt, sind die Zuleitung 109 und die Ableitung 1 10 jedoch nicht mehr in dem Montageelement 102 bzw in dem Profil 1 1 1 integriert, sondern sind parallel verlaufend zum Profil 1 1 1 angeordnet bzw an diesem befestigt, wobei diese zwischen den beiden Komponenten, insbesondere dem Laser 104 und dem Schweißbrenner 105, angeordnet sind bzw verlaufen Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel weißt auch das Profil 1 1 1 keinerlei innenliegenden Kanäle 1 13 bis 1 15 auf
Weiters wird durch diese Anordnung gewährleistet, daß wiederum ein symmetrischer Aufbau des Laser-Hybrid-Schweißkopfes 101 ohne abstehende Leitungen erzielt wird Da für die Befestigung der einzelnen Komponenten handelsübliche Befestigungssysteme eingesetzt werden, wird auf eine spezielle Beschreibung des Aufbaus verzichtet, da dieser den zuvor beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen in den Fig 4 bis 9 annähernd gleicht
Es wird lediglich darauf hingewiesen, daß bei den gezeigten Ausfuhrungsbeispielen der Fig 4 bis 9 die Montage der Komponenten, insbesondere des Lasers 104 bzw. der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit und dem Schweißbrenner 105, auf beiden Seiten des Montageelementes 102, insbesondere des Profils 1 1 1 , erfolgt, wogegen aus dem bekannten Stand der Technik die Laser-Hybrid-Schweißköpfe derartig aufgebaut sind, daß der Laser und der Schweißbrenner nur auf einer Seite einer Montageplatte angeordnet sind, wogegen auf der gegenüberliegenden Seite die Verbindung mit dem Roboter, insbesondere mit dem Roboterarm, erfolgt. Durch eine derartige Anordnung wird ein übermäßig breiter und somit schwer handzuhabender Laser-Hybrid-Schweißkopf 101 geschaffen.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die einzelnen Teile bzw. Bauelemente oder Baugruppen schematisch bzw. vereinfacht dargestellt sind. Des weiteren können auch einzelne Teile der zuvor beschriebenen Merkmalskombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit anderen Einzelmerkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen eigenständige, erfindungsgemäße Lösungen bilden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 , 2, 3; 4, 5, 6, 7, 8; 9 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind der Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
B c h e n a u f s t e l l u n g
Laser-Hybrid-Schweißkopf 41 Ausnehmung Gasdüse 42 Pfeil Montageplatte 43 Distanz Roboterarm 44 Gehäuse Laser 45 Verbindungsbereich
Schweißbrenner 46 Gasaustrittsbereich
Crossjet 47 Stirnfläche
Ableitvorrichtung 48 Stirnfläche
Fokusabstand 49 Winkel
Definitionsebene 50 Mittelachse
Oberfläche 51 Winkel
Werkstück 52 Winkel
Fokussierpunkt 53 Stirnfläche
Langsmittelachse 54 Fokussierpunkt
Winkel 55 Abstand
Laserstrahlung 56 Positioniervorrichtung
Laserachse 57 Fuhrungsvorsprung
Winkel 58 Ring
Abstand 59 Winkelbereich
Kontaktrohr 60 Nase Schweißdraht Schweißdrahtende Stickoutlange Crossjetstrahl Winkel Winkel 101 Laser-Hybrid-Schweißkopf Crossjetachse 102 Montageelement Schutzgasatmosphare 103 Roboterarm Montageelement 104 Laser Montageelement 105 Schweißbrenner Schraubverbindung 106 Lichtbogen-Schweißprozeß Schraubverbindung 107 Crossjet-Leitvorrichtung Langloch 108 Crossjet Langloch 109 Zuleitung Bohrung 1 10 Ableitung Bohrung 1 1 1 Profil Schraubverbindung 1 12 Befestigungsnut Schraubverbindung 1 13 Kanal Langloch 1 14 Kanal Langloch 1 15 Kanal Manipulator
Befestigungsvorrichtung
Abschaltvorrichtung
Brennerkörper
Befestigungskörper
Schweißdraht
Abschaltvorrichtung
Stirnfläche
Kanal
Kanal
Kanal
Gehäuse
Abstand
Schutzgas
Öffnung
Laserstrahl
Crossjetstrahl
Austrittskanal
Eintrittskanal
Anzeigeelement Versorgungsleitung Schlauchpaket

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 Vorrichtung, insbesondere Laser-Hybrid-Schweißkopf. für einen Laser-Hybπd- Schweißprozeß, bei der an zumindest einer Montageplatte Elemente bzw Baugruppen ange- ordnet sind wobei ein Element bzw eine Baugruppe durch einen Laser bzw eine optische
Fokussiereinheit und ein zweites Element bzw eine zweite Baugruppe durch einen Schweißbrenner gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (5) bzw die optische Fokussiereinheit einen Fokusabstand von einer Definitionsebene ( 10) oder einer Oberflache ( 1 1 ) eines Werkstuckes (12) zwischen 50 und 400 mm aufweist und daß der Schweißbrenner (6), insbesondere eine in Längsrichtung des Schweißbrenners (6) verlaufende Langsmittelachse
(14). in einem Winkel (15) zwischen 25° und 45° zu dem Laser (5) bzw der optischen Fokussiereinheit, insbesondere zu einer im Zentrum einer Laserstrahlung ( 16) verlaufenden Laserachse ( 17), angeordnet ist, wobei die Laserachse (17) einen Winkel ( 18) zwischen 80° und 100°, bevorzugt 90°, zu der Definitionsebene ( 10) oder der Oberfläche ( 1 1 ) des Werkstuckes (12) aufweist, wobei ein kleinster Abstand (19) der von dem Laser (5) bzw der optischen
Fokussiereinheit abgegebenen Laserstrahlung ( 16), insbesondere zu der in der Laserstrahlung (16) zentrisch verlaufenden Laserachse (17), und einem aus dem Schweißbrenner (6) bzw aus einem Kontaktrohr (20) austretenden Schweißdraht (21 ), insbesondere einem Schweißdrahtende (22), zwischen 0 und 4 mm betragt
2 Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Gasduse (2) des Schweißbrenners (6) eine Ausnehmung (41 ) für zumindest einen Teilstrahl des Lasers (5) aufweist
3 Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen
Gasaustrittsbereich (46) begrenzende Stirnflache (48) bei einer winkeligen Anordnung der Gasduse (2) oder des Schweißbrenners (6) zu der Definitionsebene ( 10) oder dem Werkstuck ( 12) parallel zu der Definitionsebene ( 10) oder der Oberflache ( 1 1 ) des Werkstuckes ( 12) verlaufend ausgebildet ist
4 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasduse (2) über einen aufsteckbaren Ring (48) am Schweißbrenner (6) fixierbar ist
5 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche da durch gekennzeichnet, daß der Schweißdraht (21 ) eine Stickoutlange (23) zwischen 10 und 14 mm aufweist
6 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (5) oder die optische Fokussiereinheit einen Objetivdurchmes- ser von 25,4 mm oder 50 8 mm ( 1 Zoll oder 2 Zoll) aufweist
7 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente bzw Baugruppen an der Montageplatte (3) in allen Raumrichtungen, insbesondere in den X- und Y-Achsen, zueinander verstellbar befestigt
8 Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißdraht (21 ) bzw der Schweißbrenner (6) in einer senkrecht auf die Langsmittelachse ( 14) stehende Querrichtung, insbesondere in Richtung zur Laserstrahlung (16), um +/- 0,5 mm verstellbar ist
9 Gasduse für einen Schweißbrenner, bestehend aus einem bevorzugt rohrformi- gen Gehäuse, mit einer ersten, einen Verbindungsbereich zu dem Schweißbrenner und einer zweiten, einen Gasaustrittsbereich begrenzenden Stirnflache, wobei die erste Stirnflache einen
Winkel bevorzugt von 90° zu einer in Längsrichtung der Gasduse verlaufenden Mittelachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stirnflache (48) oder ein Teilabschnitt dieser Stirnflache (48) einen Winkel (51 ) zu der Mittelachse (50) aufweist, der zu 90° verschie¬
10 Gasduse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (44) zur
Aufnahme in einer Vorrichtung für einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, z B einem Laser-Hybrid-Schweißkopf ( 1 ), ausgebildet ist
1 1 Gasduse nach Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (50) bei der Anordnung bzw Montage an dem Schweißbrenner (6) deckend mit einer in Längsrichtung des Schweißbrenners (6) verlaufenden Langsmittelachse ( 14) angeordnet ist
12 Gasduse nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 1 1. dadurch gekenn- zeichnet, daß in dem Gasaustπttsbereich (46) zumindest eine Ausnehmung (41 ) im Gehäuse (44) angeordnet ist
13 Gasduse nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Ausnehmung (41 ) zur Durchfuhrung einer Laserstrahlung ( 16) ausgebildet
14 Gasduse nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich (45) eine Positioniervorrichtung (56), insbesondere ein Fuhrungsvorsprung (57). angeordnet ist
15 Gasduse nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuhrungsvorsprung (57) über die den Verbindungsbereich (45) begrenzende Stirnfläche (48) hinausragt
16 Verfahren für einen Laser-Hybπd-Schweißprozeß, bei dem ein Schweißbrenner mit einer Gasduse, insbesondere ein in einer Schutzgasatmosphare gebildeter Lichtbogen, mit einem Laser oder einer optischen Fokussiereinheit, insbesondere einem Laserstrahl, einen gemeinsamen Schweißprozeß durchfuhrt, wobei der Laserstrahl dem Lichtbogen in Schweiß- πchtung voreilt und eine Aufschmelzung oder Erwärmung einer Oberflache eines zu bearbeitenden Werkstuckes durch den Laserstrahl durchgeführt wird und anschließend durch den nacheilenden Lichtbogen und gegebenenfalls der Zufuhr eines Schweißdrahtes ein Ver schweißen des Werkstuckes erfolgt, insbesondere eine Schweißraupe gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl derartig zu dem Schweißbrenner positioniert wird, daß der Laser zumindest teilweise durch eine an der Gasduse angeordnete Ausnehmung hindurchstrahlt
17 Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl zumindest teilweise in einem aus der Gasduse austretenden Schutzgasstrom gefuhrt wird
18 Vorrichtung, insbesondere Laser-Hybrid-Schweißkopf, für einen Laser-Hybπd- Schweißprozeß. bei der an zumindest einem Montageelement Komponenten wie ein Laser bzw eine Laseroptik oder eine optische Fokussiereinheit und Elemente eines Schweißbren ners für einen Lichtbogen-Schweißprozeß und/oder einer Zufuhrvorπchtung für einen Schweißdraht sowie eine Vorrichtung zur Bildung eines Crossjets. die über zumindest eine Zuleitung und eine Ableitung mit einer Druckluftversorgungsanlage verbindbar ist angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (109) und die Ableitung (110) der Druckluft für den Crossjet (108) und/oder das Montageelement (102) zwischen den durch den Laser (104) und den Schweißbrenner (105) gebildeten Komponenten angeordnet ist
19 Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Montageelement (102) durch ein Profil (111) mit Befestigungsnuten (112) für die Komponenten des Laser-Hybrid-Schweißkopfes (101) gebildet ist
20 Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19. dadurch gekennzeichnet, daß im Montageelement ( 102) Kanäle (112, 114, 115), die die Ableitung (110) und/oder die Zuleitungen (109) ausbilden, angeordnet sind
21 Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Zulei- tung durch zwei Kanäle (114, 115) und die Ableitung durch einen Kanal (113) gebildet ist
22 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21. dadurch gekennzeichnet, daß das Montageelement (102) mit einem Manipulator (116) eines Roboters über eine Befestigungsvorrichtung (117) verbunden ist
23 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschaltvorrichtung (118) für den Laser Hybπd-Schweißkopf (101) oder ein Meßwertgeber für die Abschaltvorrichtung (118) zwischen dem Manipulator (116) des Roboters und dem Montageelement (102) angeordnet ist, die bzw der bei einer Relativ- Verstellung zwischen dem Manipulator (116) und dem Schweißbrenner (105) beaufschlagt ist
24 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltvorrichtung (122) bzw der Meßwertgeber zwischen dem Brennerkoφer (119) und dem Befestigungskoφer (120) des Schweißbrenners (105) angeord- net ist
25 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 24, dadurch ge kennzeichnet, daß der Schweißbrenner (105) durch einen MIG/MAG-Schweißbrenner zur Durchfuhrung eines MIG/MAG Schweißprozesses, gebildet ist
26 Leitvorrichtung zur Erzeugung bzw Bildung eines Crossjets, die über zumindest eine Zuluftleitung und eine Abluftleitung mit einer Druckluftversorgungsanlage verbunden ist, bei der in einem Leitkorper beidseits eines Durchbruches für einen Laserstrahl Bereiche mit Offnungen für den Durchtritt von Druckluft angeordnet sind, die mit der Zuluftleitung und der Abluftleitung für Druckluft verbunden sind, insbesondere nach einem der Ansprüche
1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abluftleitung und Zuluftleitung zugewandten Endbereiche der mit einem Bereich des Leitkoφers verbundene Zuleitung und der mit dem anderen Bereich des Leitkoφers verbundene Ableitung in einem der beiden Bereiche des Leitkorpers angeordnet sind
27 Leitvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkoφer an einer Stirnfl che ( 123) des Montageelementes ( 102), insbesondere des Profils ( 1 1 1 ), befestigt ist
28 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkoφer in einem Abstand (128) unterhalb des Lasers (104) bzw der Laseroptik oder der optischen Fokussiereinheit angeordnet ist
29 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkoφer plattenformig ausgebildet ist und eine Öffnung ( 130) zum
Hindurchstrahlen eines Laserstrahles ( 1 1 ) des Lasers ( 104) umschließt
30 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkoφer mehrteilig ist und in jedem der Leitkoφerteile ein Bereich angeordnet ist
31 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkoφer durch ein Gehäuse (127) gebildet ist, das einen Durchbruch bzw eine Öffnung aufweist, in dem die Bereiche angeordnet sind und zumindest teilweise den Laser (4) bzw die Laseroptik oder die optischen Fokussiereinheit oder den Laserstrahl umschließt bzw abdeckt
32 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 3 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- und Ableitung durch Kanäle ( 133. 134) im Leitkorper gebildet
33 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchtπttsoffnung des Leitkorpers für die Zufuhr der Druckluft eine Düse, insbesondere Lavalduse, angeordnet ist
34 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Ableitung verbundene Durchtπttsoffnung einen größeren Durchmesser bzw eine größere Querschnittsflache aufweist, als die mit der Zuleitung verbundene Durchtπttsoffnung
35 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ( 127) derart ausgebildet ist, daß eine Zu- und Abfuhr der Druckluft bevorzugt an einer Stirn- bzw Seitenfläche des Gehäuses ( 127) angeordnet erfolgt
36 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (127) einen weiteren Kanal zur Abfuhr zumindest eines
Teilstromes der Druckluft aufweist
37 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (127) L-formig ausgebildet ist, wobei die Öffnung (130) durch das Gehäuse ( 127) verlauft und etwa senkrecht zu zwei gegenüberliegenden Seitenflächen ausgerichtet ist
38 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkorper in einem Abstand zwischen 40 und 390 mm von der Defi- nitonsebene ( 10) oder der Oberfläche (1 1 ) des Werkstuckes ( 12) angeordnet ist
39 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die den Crossjet (7) bildende Druckluft eine Stromungsgeschwindigkeit zwischen 100 und 600 m/s und/oder einen Druck zwischen 2,5 und 6 bar aufweist
40 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Crossjet (7), insbesondere ein Crossjetstrahl (24), einen Winkel (25) von bevorzugt 90° zu der Laserstrahlung (16) bzw der Laserachse ( 17) aufweist
41 Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß der der Leitkörper oder die Leitkörperteile drehbar ausgebildet bzw. gelagert sind und in einem Winkel (26) von +/- 20° verstellbar sind.
42. Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, daß der Crossjet (7) um einen Winkel (26) von +/- 20° verstellbar ist.
43. Leitvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente bzw. Baugruppen, insbesondere der Schweißbrenner (6), der Laser (5) oder die optische Fokussiereinheit und der Crossjet (7), untereinan- der ein baulich offenes System bilden.
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