WO2014032869A1 - Laserbearbeitungskopf zur bearbeitung von werkstücken mittels eines laserstrahles mit federbeweglichen abschirmungsblechen - Google Patents

Laserbearbeitungskopf zur bearbeitung von werkstücken mittels eines laserstrahles mit federbeweglichen abschirmungsblechen Download PDF

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WO2014032869A1
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processing head
laser processing
shielding
housing
laser
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PCT/EP2013/065618
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Martin Huonker
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Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg
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Definitions

  • the present invention relates to a laser processing head for machining workpieces by means of a laser beam with a shielding housing attached to the laser processing head and open on the workpiece side for shielding the laser beam emerging from the laser processing head.
  • protective cabins or protective enclosures which cover the entire area Work area of the laser processing machine, including the complete component, enclose.
  • the shielding of the complete component is not economical; On the other hand, it is also not allowed for reasons of laser protection to perform laser welding without shielding when people are in the vicinity of the laser beam.
  • a generic laser processing head has become known, for example, from DE 20 2009 013 899 U1.
  • the emerging from the laser processing head laser beam is shielded on a workpiece against the environment by means of a plurality of circular brushes whose elastically deformable bristles lie light-tight on the workpiece.
  • the laser processing head may further comprise a continuous, closed cover or a one-piece cover housing on a remote outside of the bristles.
  • a laser processing head on which a shielding unit in the form of an annular protective brush has.
  • the protective brush is arranged concentrically to the laser beam and has a base to which elastic bristles are attached as shielding elements. These bristles extend along the laser beam and shield the laser beam and the processing point radially outward against the environment.
  • the protective brush is resiliently suspended on the machining head to follow the surface contour of a workpiece.
  • a welding device with a shielding device which is designed as a one-piece housing wall surrounding the laser beam.
  • the welding device has a suction device, which is communicatively connected to the shielding device and which sucks the region of the weld during the welding process.
  • the shielding housing is formed by a plurality of shielding plates, which are supported relative to the laser processing head relative to the laser processing head in the direction of the laser beam emerging from the laser processing head, and in that the shielding plates each have a parallelogram bearing on a housing carrier of the shielding housing are attached.
  • the individual shielding plates are displaced by the workpiece against a return spring force in the direction of the laser processing head and contact the workpiece with a corresponding spring pressure.
  • the shield plates then resiliently grind over the surface of the workpiece, without lifting it from the workpiece.
  • the laser processing head according to the invention is particularly suitable for use in comparatively large components with long, preferably straight-cut I seams (as they frequently occur, for example, in shipbuilding).
  • the shield plates may be displaceably guided against the action of a return spring force in any known manner.
  • Structurally particularly simple are the shielding plates via parallelogram bearings, e.g. in the form of two parallel spring plates, mounted on a housing carrier spring-movable.
  • elastic sealing elements on the shielding plates are on the workpiece side a few millimeters beyond the sheet edge and thus constitute the actual abutment of the shielding plates on the workpiece.
  • These sealing elements are provided for light-tight sealing of the shielding plates against the workpiece to be machined and can be used, for example, as light-tight brushes or Protective flaps be made of laser-resistant and -absorb Schldem material.
  • the shield housing has at least one side opening open to the environment, via which gases and also smoke can escape out of the shield housing into the environment during the machining process.
  • the at least one side opening is formed by a gap between two adjacent shielding plates of the shielding housing, which can be covered by an edge section of one of the two adjacent shielding plates.
  • the edge section prevents laser radiation from escaping from the interior of the shielding housing to the outside.
  • the at least one side opening is formed by one or more holes (for example in the form of a hole pattern or grille) present in the shield housing, which can be covered by a cover arranged in front of and / or behind.
  • a cover arranged in front of and / or behind.
  • a plurality of holes arranged in a sieve-like pattern can be formed as side openings in one or more housing walls of the shielding housing.
  • the cover prevents laser radiation from leaking out of the interior of the shield case.
  • the cover is for this purpose preferably formed of a laser-resistant and -absorb Schlierenden material or coated on the laser beam side facing with such a material.
  • At least one crossjet nozzle for generating a transverse flow penetrating the laser beam which protects a processing optics of the laser processing head against material splashes occurring during workpiece machining, and / or a suction opening for suctioning gases and smoke located in the interior of the shield housing are arranged in the shield housing.
  • the extraction of the suction device In order to maintain a negative pressure in the shielding housing despite the air which has flowed through the crossjet nozzle, the extraction of the suction device must be greater than the inflow of the crossjet nozzle.
  • FIG. 1 shows a laser processing head according to the invention with a shielding housing formed from four spring-resistant shielding plates in a perspective view without a shielding cover;
  • FIG. 2 shows the laser processing head from FIG. 1 with only two mutually opposite shielding plates in a further perspective view
  • FIG. 3 shows the shielding housing of FIG. 1 in another perspective view
  • FIG. 4 shows the laser processing head from FIG. 1 with a shielding cover
  • FIG. 5 shows a further inventive laser processing head with a plurality of air openings provided in the shielding housing in a perspective view.
  • the one in Fign. 1 to 5 shown laser machining head 1 is used for machining workpieces by means of a focused laser beam 2, which emerges from the laser processing head 1 via a processing optics 3.
  • a workpiece side open shield housing 4 is fixed to the laser processing head 1, which is disposed around the laser beam 2 and is placed during the laser processing with its open side of the housing 5 on the workpiece 6 to be machined.
  • the shielding housing 4 shields the laser radiation locally at the point of action - directly at the laser processing head 1 or at the interaction zone - and is especially for use on large components with long, preferably linear seams, as they occur especially in shipbuilding.
  • shield housing 4 is formed by a fixedly connected to the laser processing head 1, frame-shaped housing support 7 and four individual mutually perpendicular arranged shielding plates 8.
  • a shielding hood 9 fastened, for example, to the housing support 7 completely covers the laser machining head 1 and the shielding housing 4 largely.
  • the shielding plates 8 are mounted independently of each other on the housing carrier 7 in the direction of the laser beam 2 emerging from the laser processing head 1, for example, in a spring-movable manner, as shown in FIG. 2 by double arrows 10.
  • This spring-movable bearing can be performed, for example, as a parallelogram bearing in the form of two parallel spring plates 11 made of thin spring steel, which can be formed as a single strip or as present together from a double-folded spring strip. As shown in Fig. 2, these folded spring strips are each secured with its two bent free ends on the housing support 7 and with its central portion on the inside of the shield plate 6 (for example, by riveting).
  • the parallelogram fixed bearing allows a relative displacement of the shielding plate 8 in the direction 10 against the restoring force of the two elastic spring plates 11.
  • the shielding plates 8 can also be guided in a linearly displaceable manner on the housing carrier 7 in each case against the action of a return spring.
  • the four shielding plates 8 are arranged in a rectangle, wherein each two mutually opposite shielding plates 8 are formed identically. Two mutually opposite shielding plates 8 are bent or angled at their side edges in order to overlap with these angled edge portions 12, the side edge of the respective adjacent shielding plates 8 spaced or overlapping these spaced overlap. Between adjacent shielding plates 8 there is in each case a gap 13, which is covered by the angled edge section 12 to the outside. The gap 13 forms an open to the environment opening through which air from the environment can flow into the interior of the shield case 4 or gases and smoke from the interior of the shield case 4 can flow out into the environment.
  • each sealing elements 14 for example in the form of elastic protective brushes or protective flaps of laser-resistant and -absorb Schlierendem material having a few millimeters beyond the shielding plates 8 and thus the actual system represent the shielding plates 8 on the workpiece 6.
  • the shield plates 8 are moved by the workpiece 6 against the restoring force of the spring plates 1 1 in the direction of the laser processing head 1 and lie with its sealing elements 14 with a corresponding spring pressure on the workpiece 6 at ,
  • the shielding plates 8 with their sealing elements 14 then resiliently grind over the surface of the workpiece 6.
  • the workpiece-side edges of the shielding plates 8 or the sealing elements 14 are designed to be placed on a flat workpiece surface and are thus particularly suitable for welding butt joints (I-seams).
  • the shielding plates 8 For placement on angular or round workpiece surfaces, the shielding plates 8 have correspondingly contoured workpiece-side edges, ie in the case of overlapping or T-joints (fillet welds) shielding plates with triangular-shaped ends.
  • a cross-jet nozzle 16 for generating a parallel running in front of the processing optics 3, the laser beam 2 penetrating air transverse flow 17 is arranged to protect the processing optics 3 occurring during laser machining material splashes.
  • a suction opening 18 of a suction device (not shown) is arranged on or in the shielding housing 4.
  • the crossjet nozzle 16 and the suction opening 18 in the shielding housing 4 are preferably at approximately the same height and arranged opposite each other.
  • the suction of the suction device is greater than the inflow of the crossjet nozzle.
  • FIG. 5 shows a further laser processing head 1 with a shielding housing 4 which is fastened thereto immovably and which is open on the workpiece side.
  • the shielding housing 4 is formed in one piece, but may also be composed of individual shielding plates.
  • one or more housing walls 20 have a plurality of openings (bores) 21 open to the environment through which air from the environment can flow into the interior of the shield housing 4 or gases and smoke from the interior of the shield case 4 can flow outward into the environment.
  • the shield case 4 may have at its workpiece-side end a circumferential sealing element 14, e.g. in the form of elastic protective brushes or protective flaps of laser-resistant and -absorb Schlierendem material having.
  • the holes 22 may be provided in particular in the housing wall opposite the crossjet nozzle.
  • a suction opening of the suction device (not shown) arranged in or on the shielding housing 4, sufficient air can flow from the environment into the shielding housing 4 when the suction device is activated via the openings 21.
  • the cover 22 is formed for example of a laser-resistant material or coated on its side facing the laser beam 2 inside with a laser-resistant material.
  • flexible laser-shielded curtain elements may be provided to better seal gaps that are unavoidable at that location.

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Abstract

Bei einem Laserbearbeitungskopf (1) zur Bearbeitung von Werkstücken (6) mittels eines Laserstrahls (2) mit einem am Laserbearbeitungskopf (1) befestigten, werkstückseitig offenen Abschirmungsgehäuse zur Abschirmung des aus dem Laserbearbeitungskopf (1) austretenden Laserstrahls (2) ist erfindungsgemäß das Abschirmungsgehäuse durch mehrere Abschirmungsbleche (8) gebildet, die voneinander unabhängig jeweils relativ zum Laserbearbeitungskopf (1) in Richtung (10) des aus dem Laserbearbeitungskopf (1) austretenden Laserstrahls (2) federbeweglich gelagert sind, wobei die Abschirmungsbleche (8) jeweils über ein Parallelogrammlager an einem Gehäuseträger (7) des Abschirmungsgehäuses befestigt sind.

Description

LASERBEARBEITUNGSKOPF ZUR BEARBEITUNG VON WERKSTÜCKEN MITTELS EINES
LASERSTRAHLES MIT FEDERBEWEGLICHEN ABSCHIRMUNGSBLECHEN
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laserbearbeitungskopf zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Laserstrahls mit einem am Laserbearbeitungskopf befes- tigten, werkstückseitig offenen Abschirmungsgehäuse zur Abschirmung des aus dem Laserbearbeitungskopf austretenden Laserstrahls.
Um bei der Laserbearbeitung den Arbeitsbereich lasersicher abzuschirmen, werden Schutzkabinen bzw. Schutzumhausungen eingesetzt, die den gesamten Arbeitsbereich der Laserbearbeitungsmaschine, also auch das komplette Bauteil, umschließen. Insbesondere bei Arbeiten an sehr großen Bauteilen, wie sie z.B. beim Schiffbau oder Stahlbau vorkommen, ist die Abschirmung des kompletten Bauteils nicht wirtschaftlich; andererseits ist es aber auch aus Gründen des Laserschutzes nicht zulässig, Laserschweißungen ohne Abschirmung vorzunehmen, wenn sich Menschen in der Umgebung des Laserstrahls befinden.
Ein gattungsgemäßer Laserbearbeitungskopf ist beispielsweise aus der DE 20 2009 013 899 U1 bekannt geworden. Der aus dem Laserbearbeitungskopf austretende Laserstrahl wird an einem Werkstück gegen die Umgebung mittels mehrerer kreisförmiger Bürsten abgeschirmt, deren elastisch verformbare Borsten am Werkstück lichtdicht anliegen. Zur zusätzlichen Abschirmung von gegebenenfalls zwischen den Bürsten entstehenden Lücken kann der Laserbearbeitungskopf ferner an einer abliegenden Außenseite der Borsten eine durchgehende, geschlossene Abdeckung bzw. ein einteiliges Abdeckgehäuse aufweisen.
Aus der DE 296 20 304 U1 ist weiterhin ein Laserbearbeitungskopf bekannt geworden, an dem eine Abschirmungseinheit in Form einer ringförmigen Schutzbürste aufweist. Die Schutzbürste ist konzentrisch zum Laserstrahl angeordnet und besitzt eine Basis, an der als Abschirmungselemente elastische Borsten angebracht sind. Diese Borsten erstrecken sich längs des Laserstrahls und schirmen den Laserstrahl und die Bearbeitungsstelle radial nach außen gegen die Umgebung ab. Die Schutzbürste ist am Bearbeitungskopf federnd aufgehängt, um der Oberflächenkontur eines Werkstücks zu folgen.
Schließlich ist aus der DE 10 2010 005 043 A1 eine Schweißeinrichtung mit einer Abschirmeinrichtung bekannt, die als eine den Laserstrahl umgebende einteilige Gehäusewand ausgebildet ist. Die Schweißeinrichtung weist eine Absaugvorrichtung auf, die mit der Abschirmeinrichtung kommunizierend verbunden ist und die während des Schweißvorgangs den Bereich der Schweißstelle absaugt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Laserbearbeitungskopf der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass während der Laserbear- beitung ein Abheben des Abschirmungsgehäuses vom bearbeiteten Werkstück sicher verhindert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Abschirmungsge- häuse durch mehrere Abschirmungsbleche gebildet ist, die voneinander unabhängig jeweils relativ zum Laserbearbeitungskopf in Richtung des aus dem Laserbearbeitungskopf austretenden Laserstrahls federbeweglich gelagert sind, und dass die Abschirmungsbleche jeweils über ein Parallelogrammlager an einem Gehäuseträger des Abschirmungsgehäuses befestigt sind.
Erfindungsgemäß werden die einzelnen Abschirmbleche, wenn der Laserbearbeitungskopf mit seinem Abschirmgehäuse auf ein zu bearbeitendes Werkstück aufgesetzt ist, durch das Werkstück gegen eine Rückstellfederkraft in Richtung auf den Laserbearbeitungskopf verschoben und liegen mit entsprechendem Federdruck am Werkstück an. Beim Verfahren des Laserbearbeitungskopfes schleifen die Abschirmungsbleche dann federnd über die Oberfläche des Werkstücks, ohne dabei vom Werkstück abzuheben. Der erfindungsgemäße Laserbearbeitungskopf ist besonders für den Einsatz bei vergleichsweise großen Bauteilen mit langen, vorzugsweise geradlinigen I-Nähten (wie sie beispielsweise häufig im Schiffbau vorkommen) geeig- net.
Die Abschirmungsbleche können auf jegliche bekannte Art und Weise jeweils gegen die Wirkung einer Rückstellfederkraft verschiebbar geführt sein. Konstruktiv besonders einfach sind die Abschirmungsbleche über Parallelogrammlager, z.B. in Form zweier paralleler Federbleche, an einem Gehäuseträger federbeweglich befestigt.
Vorzugsweise stehen an den Abschirmungsblechen werkstückseitig elastische Dichtungselemente einige wenige Millimeter über den Blechrand über und stellen somit die eigentliche Anlage der Abschirmungsbleche am Werkstück dar. Diese Dich- tungselemente sind zur lichtdichten Abdichtung der Abschirmungsbleche gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück vorgesehen und können z.B. als lichtdichte Bürsten oder Schutzlappen aus laserresistentem und -absorbierendem Material ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Abschirmungsgehäuse mindestens eine zur Umgebung offene Seitenöffnung auf, über die während des Bearbeitungsprozesses Gase und auch Schmauch aus dem Abschirmungsgehäuse nach außen in die Umgebung austreten können.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die mindestens eine Seitenöffnung durch einen Spalt zwischen zwei benachbarten Abschirmungsblechen des Abschirmungsgehäuses gebildet, der durch einen Randabschnitt eines der beiden benachbarten Abschirmungsbleche abgedeckt sein kann. Der Randabschnitt verhindert, dass La- serstrahlung aus dem Inneren des Abschirmungsgehäuses nach außen austritt.
In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist die mindestens eine Seitenöffnung durch ein oder mehrere im Abschirmungsgehäuse vorhandene Löcher (z.B. in Form eines Lochmusters oder -gitters) gebildet, die durch eine im Abstand davor und/oder dahinter angeordnete Abdeckung abgedeckt sein können. Beispielsweise kann eine Vielzahl von in einem siebartigen Muster angeordneten Bohrungen als Seitenöffnungen in einer oder mehreren Gehäusewänden des Abschirmungsgehäuses ausgebildet sein. Die Abdeckung verhindert, dass Laserstrahlung aus dem Inneren des Abschirmungsgehäuses nach außen austritt. Die Abdeckung ist hierzu bevorzugt aus einem laserresistenten und -absorbierenden Material gebildet oder auf der dem Laserstrahl zugewandten Seite mit einem solchen Material beschichtet.
Vorzugsweise sind im Abschirmungsgehäuse mindestens eine Crossjet-Düse zur Erzeugung einer den Laserstrahl durchdringenden Querströmung, die eine Bearbei- tungsoptik des Laserbearbeitungskopfes vor bei der Werkstückbearbeitung auftretenden Materialspritzern schützt, und/oder eine Absaugöffnung zur Absaugung von im Inneren des Abschirmungsgehäuses befindlichen Gasen und Rauch angeordnet. Um im Abschirmungsgehäuse trotz der über die Crossjet-Düse zugeströmten Luft einen Unterdruck aufrechtzuerhalten, ist die Absaugung der Absaugeinrichtung grö- ßer als die Zuströmung der Crossjet-Düse einzustellen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Laserbearbeitungskopf mit einem aus vier federbeweglichen Abschirmungsblechen gebildeten Abschirmungsgehäuse in einer perspektivischen Ansicht ohne Abschirmungsdeckel;
Fig. 2 den Laserbearbeitungskopf aus Fig. 1 mit lediglich zwei einander gegenüberliegenden Abschirmungsblechen in einer weiteren perspektivischen Ansicht;
Fig. 3 das Abschirmgehäuse aus Fig. 1 in einer anderen perspektivischen Ansicht;
Fig. 4 den Laserbearbeitungskopf aus Fig. 1 mit einem Abschirmungsdeckel;
und
Fig. 5 einen weiteren erfindungsgemäßen Laserbearbeitungskopf mit mehreren im Abschirmgehäuse vorgesehenen Luftöffnungen in einer perspektivischen Ansicht.
Der in Fign. 1 bis 5 gezeigte Laserbearbeitungskopf 1 dient zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines fokussierten Laserstrahls 2, der aus dem Laserbearbeitungskopf 1 über eine Bearbeitungsoptik 3 austritt. Zur Abschirmung des aus dem Laserbearbeitungskopf 1 austretenden Laserstrahls 2 ist am Laserbearbeitungskopf 1 ein werkstückseitig offenes Abschirmungsgehäuse 4 befestigt, das um den Laserstrahl 2 herum angeordnet ist und während der Laserbearbeitung mit seiner offenen Gehäuseseite 5 auf das zu bearbeitende Werkstück 6 aufgesetzt wird. Das Abschirmungsgehäuse 4 schirmt die Laserstrahlung lokal am Ort des Geschehens - direkt beim Laserbearbeitungskopf 1 bzw. an der Wechselwirkungszone - ab und ist besonders für die Anwendung an großen Bauteilen mit langen, vorzugsweise linearen Nähten, wie sie insbesondere im Schiffbau vorkommen, gedacht. Das in Fign. 1 bis 4 gezeigte Abschirmungsgehäuse 4 ist durch einen fest mit dem Laserbearbeitungskopf 1 verbundenen, rahmenförmigen Gehäuseträger 7 und vier einzelne, zueinander jeweils rechtwinklig angeordnete Abschirmungsbleche 8 gebildet. Eine beispielsweise am Gehäuseträger 7 befestigte Abschirmungshaube 9 deckt den Laserbearbeitungskopf 1 vollständig und das Abschirmungsgehäuse 4 weitgehend ab.
Die Abschirmungsbleche 8 sind voneinander unabhängig am Gehäuseträger 7 jeweils in Richtung des aus dem Laserbearbeitungskopf 1 austretenden Laserstrahls 2 federbeweglich gelagert, wie in Fig. 2 durch Doppelpfeile 10 gezeigt ist. Diese federbewegliche Lagerung kann beispielsweise als ein Parallelogramm-Festlager in Form zweier paralleler Federbleche 11 aus dünnem Federblech ausgeführt sein, die jeweils als Einzelstreifen oder wie vorliegend gemeinsam aus einem zweifach abgekanteten Federblechstreifen gebildet sein können. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind diese abgekanteten Federblechstreifen jeweils mit ihren beiden abgekanteten freien Enden am Gehäuseträger 7 und mit ihrem Mittelabschnitt innenseitig an dem Abschirmungsblech 6 befestigt (beispielsweise durch Nieten). Das Parallelogramm- Festlager ermöglicht eine Relativverschiebung des Abschirmungsblechs 8 in Richtung 10 gegen die Rückstellkraft der beiden elastischen Federbleche 1 1 . Alternativ zum Parallelogramm-Festlager können die Abschirmungsbleche 8 auch am Gehäuseträger 7 jeweils gegen die Wirkung einer Rückstellfeder linear verschiebbar geführt sein.
Die vier Abschirmungsbleche 8 sind in einem Rechteck angeordnet, wobei jeweils zwei einander gegenüberliegende Abschirmungsbleche 8 gleichartig ausgebildet sind. Zwei einander gegenüberliegende Abschirmungsbleche 8 sind an ihren Seitenrändern abgekantet bzw. abgewinkelt, um mit diesen abgewinkelten Randabschnitten 12 den Seitenrand der jeweils benachbarten Abschirmbleche 8 beabstandet zu übergreifen bzw. diesen beabstandet zu überlappen. Zwischen benachbarten Ab- schirmungsblechen 8 ist jeweils ein Spalt 13 vorhanden, der durch den abgewinkelten Randabschnitt 12 nach außen abgedeckt ist. Der Spalt 13 bildet eine zur Umgebung offene Öffnung, durch die Luft aus der Umgebung ins Innere des Abschirmungsgehäuses 4 einströmen kann oder Gase und Schmauch aus dem Inneren des Abschirmungsgehäuses 4 nach außen in die Umgebung ausströmen können. Durch das teilweise Überlappen benachbarter Abschirmungsbieche 8 in den Eckbereichen des Abschirmungsgehäuses 4 kann über die Spalte 13 keine Laserstrahlung aus dem Inneren des Abschirmungsgehäuses 4 nach außen austreten. Für eine lichtdichte Abdichtung zum Werkstück 6 können die Abschirmungsbleche 8 an ihrem werkstückseitigen Ende jeweils Dichtungselemente 14, z.B. in Form von elastischen Schutzbürsten oder Schutzlappen aus laserresistentem und -absorbierendem Material, aufweisen, die einige wenige Millimeter über die Abschirmungsbleche 8 überstehen und somit die eigentliche Anlage der Abschirmungsbleche 8 am Werkstück 6 darstellen.
Wenn der Laserbearbeitungskopf 1 in der Sollposition über dem Werkstück 6 liegt, werden die Abschirmungsbleche 8 durch das Werkstück 6 gegen die Rückstellkraft der Federbleche 1 1 in Richtung auf den Laserbearbeitungskopf 1 verschoben und liegen mit ihren Dichtungselementen 14 mit entsprechendem Federdruck am Werk- stück 6 an. Beim Verfahren des Laserbearbeitungskopfes 1 in Vorschubrichtung 15 schleifen die Abschirmungsbleche 8 mit ihren Dichtungselemente 14 dann federnd über die Oberfläche des Werkstücks 6.
Die werkstückseitigen Ränder der Abschirmungsbleche 8 bzw. die Dichtungsele- mente 14 sind zum Aufsetzen auf eine plane Werkstückoberfläche gerade ausgeführt und eignen sich somit besonders für das Schweißen von Stumpfstößen (I- Nähten). Zum Aufsetzen auf eckige oder runde Werkstückoberflächen weisen die Abschirmungsbleche 8 entsprechend konturierte werkstückseitige Ränder auf, also im Falle von Überlapp- oder T-Stößen (Kehlnähten) Abschirmungsbleche mit drei- ecksförmigen Enden.
Innerhalb des Abschirmungsgehäuses 4 ist vorteilhaft eine Crossjet-Düse 16 zur Erzeugung einer parallel vor der Bearbeitungsoptik 3 verlaufenden, den Laserstrahl 2 durchdringenden Luftquerströmung 17 angeordnet, um die Bearbeitungsoptik 3 vor bei der Laserbearbeitung auftretenden Materialspritzern zu schützen. Zum Absaugen der Luftquerströmung 17 und/oder von Gasen und Schmauch ist am oder im Abschirmungsgehäuse 4 eine Absaugöffnung 18 einer Absaugeinrichtung (nicht gezeigt) angeordnet. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind dabei die Crossjet-Düse 16 und die Absaugöffnung 18 im Abschirmungsgehäuse 4 bevorzugt auf etwa gleicher Höhe und einander gegenüberliegend angeordnet. Um im Abschirmungsgehäuse 4 trotz der über die Crossjet-Düse 16 zugeströmten Luft einen Unterdruck aufrechtzuerhalten, ist die Absaugung der Absaugeinrichtung größer als die Zuströmung der Crossjet-Düse einzustellen.
In Fig. 5 ist ein weiterer Laserbearbeitungskopf 1 mit einem daran unverschiebbar befestigten, werkstückseitig offenen Abschirmungsgehäuse 4 gezeigt. Das Abschirmungsgehäuse 4 ist einteilig ausgebildet, kann aber auch aus einzelnen Abschirmblechen zusammengesetzt sein. Wie beispielhaft an einer der vier Gehäusewände 20 gezeigt ist, weisen eine oder mehrere Gehäusewände 20 eine Vielzahl von zur Umgebung offenen Öffnungen (Bohrungen) 21 auf, durch die Luft aus der Umgebung ins Innere des Abschirmungsgehäuses 4 einströmen kann oder Gase und Schmauch aus dem Inneren des Abschirmungsgehäuse 4 nach außen in die Umgebung ausströmen können. Für eine lichtdichte Abdichtung zum Werkstück 6 kann das Abschirmungsgehäuse 4 an seinem werkstückseitigen Ende ein ringsum umlaufendes Dichtungselement 14, z.B. in Form von elastischen Schutzbürsten oder Schutzlappen aus laserresistentem und -absorbierendem Material, aufweisen.
Im Falle einer innerhalb des Abschirmungsgehäuses 4 vorgesehenen Crossjet-Düse können die Löcher 22 insbesondere in der der Crossjet-Düse gegenüberliegenden Gehäusewand vorgesehen sein. Im Falle einer im oder am Abschirmungsgehäuse 4 angeordneten Absaugöffnung der Absaugeinrichtung (nicht gezeigt) kann bei aktivierter Absaugvorrichtung über die Öffnungen 21 ausreichend Luft aus der Umgebung in das Abschirmungsgehäuse 4 nachströmen. Durch eine außenseitig
(und/oder innenseitig) im Abstand vor den Öffnungen 21 angebrachte Abdeckung (z.B. Abdeckblech) 22 kann über die Öffnungen 21 keine Laserstrahlung aus dem Inneren des Abschirmungsgehäuses 4 nach außen austreten. Die Abdeckung 22 ist beispielsweise aus einem laserresistenten Material gebildet oder auf ihrer dem Laserstrahl 2 zugewandten Innenseite mit einem laserresistenten Material beschichtet.
An den Stellen, an denen das Abschirmungsgehäuse 4 über einen Roboterarm des Laserbearbeitungskopfes 1 ragt und Kabel/Leitungen in das Abschirmungsgehäuse 4 hinein führen, können noch flexible Elemente aus Laserschutzvorhangstoff vorgesehen sein, um Spalte, die an dieser Stelle unvermeidbar sind, besser abzudichten.

Claims

Patentansprüche
1 . Laserbearbeitungskopf (1 ) zur Bearbeitung von Werkstücken (6) mittels eines Laserstrahls (2), mit einem am Laserbearbeitungskopf (1 ) befestigten, werk- stückseitig offenen Abschirmungsgehäuse (4) zur Abschirmung des aus dem Laserbearbeitungskopf (1 ) austretenden Laserstrahls (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Abschirmungsgehäuse (4) durch mehrere Abschirmungsbleche (8) gebildet ist, die voneinander unabhängig jeweils relativ zum Laserbearbeitungskopf (1 ) in Richtung des aus dem Laserbearbeitungskopf (1 ) austretenden Laserstrahls (2) federbeweglich gelagert sind, und dass die Abschirmungsbleche (8) jeweils über ein Parallelogrammlager an einem Gehäuseträger (7) des Abschirmungsgehäuses (4) befestigt sind.
2. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Parallelogrammlager durch zwei parallele Federbleche (1 1 ) gebildet ist.
3. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungsgehäuse (4) durch vier, insbesondere in einem Rechteck angeordnete Abschirmungsbleche (8) gebildet ist.
4. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Abschirmungsblechen (8) werkstückseitig elastische lichtdichte Dichtungselemente (14) vorstehen.
5. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmungsgehäuse (4) mindestens eine zur Umgebung offene Seitenöffnung (20, 23) aufweist.
6. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Seitenöffnung durch einen Spalt (20) zwischen zwei benachbarten Abschirmungsblechen (8) des Abschirmungsgehäuses (4) gebildet ist.
7. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (20) durch einen Randabschnitt (12) eines der beiden benachbarten Abschirmungsbleche (8) abgedeckt ist.
8. Laserbearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Seitenöffnung durch ein oder mehrere im Abschirmungsgehäuse (4) vorhandene Löcher (21 ) gebildet ist.
9. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Löcher (21 ) durch eine im Abstand davor und/oder dahinter angeordnete Abdeckung (22) abgedeckt sind.
10. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Abschirmungsgehäuse (4) mindestens eine Cross- jet-Düse (16) zur Erzeugung einer den Laserbearbeitungskopf (1 ) schützenden Querströmung (17) angeordnet ist.
1 1 . Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Abschirmungsgehäuse (4) eine Absaugöff- nung (18) angeordnet ist.
12. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 10 und 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Crossjet-Düse (16) und die Absaugöffnung (18) einander, insbesondere auf gleicher Höhe, gegenüberliegen.
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