WO2015132170A1

WO2015132170A1 - Pulverdüse, aufnahmeeinheit und bearbeitungskopf für eine vorrichtung für eine lasermaterialbearbeitung

Info

Publication number: WO2015132170A1
Application number: PCT/EP2015/054237
Authority: WO
Inventors: Thomas Peters; Tobias LEUPPI; Andreas Gisler
Original assignee: Oerlikon Metco Ag, Wohlen
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2015-09-11
Also published as: AU2015226285A1; JP2017507031A; RU2016137480A; US20170066081A1; EP3113900A1; CN106660172A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pulverdüse, eine Aufnahmeeinheit und einen Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung für eine Lasermaterialbearbeitung. Um einen einfachen Wechsel der Pulverdüse zu ermöglichen, wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass sich eine Aussenkontur eines Aufnahmezapfens (11) der Pulverdüse (10) in einem Einsteckbereich (16) in Einstreckrichtung (14) monoton verjüngt.

Description

Pulverdüse, Aufnahmeeinheit und Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung für eine Lasermate albearbeitung Die Erfindung betrifft eine Pulverdüse für eine Vorrichtung für eine

Lasermatehalbearbeitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Aufnahmeeinheit für eine Pulverdüse einer Vorrichtung für eine

Lasermaterialbearbeitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5 und einen Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung für eine

Lasermaterialbearbeitung mit den Merkmalen des Anspruchs 10.

Die Lasermaterialbearbeitung kann insbesondere als Laserstrahl- Auftragsschweissen mit Pulver ausgeführt sein. Dieses Verfahren wird beispielsweise für Instantsetzung, Verschleiss- und Korrosionsschutz in vielen Bereichen wie beispielsweise Werkzeugbau, Formenbau, Triebwerkbau und Maschinenbau eingesetzt. Dabei wird mit einem Laserstrahl auf einem Bauteil ein Schmelzfleck erzeugt und über eine Pulverdüse das Pulver aus dem Zusatzwerkstoff dem Schmelzfleck zugeführt. Das zugeführte Pulver schmilzt dann ebenfalls auf und verbindet sich mit dem aufgeschmolzenen

Grundwerkstoff des Bauteils. Durch Bewegen der Einheit aus Laser und Pulverdüse über das Bauteil entsteht eine so genannte Aufschweissraupe. Die einzelnen Aufschweissraupen können so dicht nebeneinander gelegt werden, dass auf dem Bauteil eine geschlossene Schicht entsteht, die zur Erhöhung der Oberflächengüte nachbearbeitet werden kann.

Die dabei verwendeten Pulverdüsen sind hohen Temperaturen ausgesetzt und unterliegen Verschleiss durch das durch sie hindurch geförderte Pulver. Ausserdem kann ganz oder teilweise aufgeschmolzenes Pulver, das vom Bauteil abprallt, an der Pulverdüse anhaften. Diese Anhaftungen müssen regelmässig entfernt werden, um einen fehlerfreien Betrieb ohne

Verstopfungen der Pulverzufuhr zu gewährleisten. Daher müssen

Pulverdüsen für Vorrichtungen für die Lasermaterialbearbeitung insbesondere für das Laserstrahl-Auftragsschweissen mit Pulver auswechselbar ausgeführt sein.

In der DE 10 2005 058 172 B4 wird eine Vorrichtung für eine

Lasermaterialbearbeitung in Form von Laserstrahl-Auftragsschweissen beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Pulverdüse mit einem

Strahldurchgangskanal auf. Der Strahldurchgangskanal verfügt über eine Strahleingangsöffnung und eine in einer Axialrichtung gegenüberliegende Strahlausgangsöffnung. Die Pulverdüse weist ausserdem einen

Aufnahmezapfen auf, an welchem die Strahleingangsöffnung ausgebildet ist und mittels welchem eine Fixierung oder Halterung der Pulverdüse ermöglicht wird. Zur Fixierung der Pulverdüse wird ein bis auf eine umlaufende Nut zylinderförmiger Einsteckbereich in eine nicht näher bezeichnete,

hohlzylinderförmige Aufnahmehülse eingesteckt. Die Aufnahmehülse weist an ihrem Umfang verteilt mehrere Bohrungen auf, in die Madenschrauben eingeschraubt werden können. Die Positionen der Bohrungen sind so gewählt, dass bei eingesteckter Pulverdüse die Madenschrauben beim

Einschrauben in die Nut eintauchen und so die Pulverdüse gegenüber der Aufnahmehülse fixieren. Beim Ausbau der Pulverdüse müssen die

Madenschrauben gelöst werden und können herausfallen. Beim Einbau der Pulverhülse muss diese in die richtige Axial- bzw. Einsteckposition gebracht und dort gehalten werden. Erst dann können die Madenschrauben

eingeschraubt werden.

Bei der in der DE 10 2005 058 172 B4 beschriebenen Vorrichtung dient die Paarung aus Aufnahmezapfen und Aufnahmehülse über die gesamte

Einstecktiefe als Zentrierung der Pulverdüse. Da damit über die gesamte Einstecktiefe eine enge Passung erforderlich ist, ist die Zentrierung sehr empfindlich gegen Verschmutzungen. Schon geringe Verschmutzungen können zu einem Verklemmen des Aufnahmezapfens in der Aufnahmehülse führen. Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Pulverdüse, eine Aufnahmeeinheit für eine Pulverdüse und einen Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung für eine Lasermaterialbearbeitung vorzuschlagen, welche einen einfachen Wechsel der Pulverdüse ermöglichen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Pulverdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einer Aufnahmeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und einem

Bearbeitungskopf mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.

Die erfindungsgemässe Pulverdüse für eine Vorrichtung für eine

Lasermaterialbearbeitung verfügt über einen Strahldurchgangskanal, welcher eine Strahleingangsöffnung und eine in einer Axialrichtung

gegenüberliegende Strahlausgangsöffnung aufweist. Im Betrieb der

Vorrichtung tritt der Laserstrahl über die Strahleingangsöffnung in den Strahldurchgangskanal ein und verlässt ihn über die Strahleingangsöffnung, bevor er auf das zu bearbeitende Werkstück trifft. Die Pulverdüse weist ausserdem einen Aufnahmezapfen auf, an welchem die

Strahleingangsöffnung ausgebildet ist. Mittels des Aufnahmezapfens wird eine Fixierung oder Halterung der Pulverdüse, insbesondere in einer

Aufnahmehülse einer Aufnahmeeinheit der Vorrichtung für die

Lasermaterialbearbeitung ermöglicht. Erfindungsgemäss ist der Aufnahmezapfen so ausgeführt, dass sich eine Aussenkontur des Aufnahmezapfens in einem in Richtung

Strahleingangsöffnung angeordneten Einsteckbereich in Richtung

Strahleingangsöffnung monoton verjüngt. Damit kann die Pulverdüse beim Einsetzen in die Aufnahmehülse so weit eingesteckt werden, bis die

Aussenkontur des Aufnahmezapfens mit einer korrespondierenden

Innenkontur der Aufnahmehülse zur Anlage kommt und die Pulverdüse damit nicht weiter eingeschoben werden kann. In dieser Position ist die Pulverdüse damit axial und radial gegenüber der Aufnahmehülse und damit gegenüber der Aufnahmeeinheit eindeutig festgelegt und kann durch geeignete

Fixiermittel fixiert werden. Damit kann die Pulverdüse besonders einfach in der Aufnahmeeinheit an der korrekten Position fixiert werden. Ausserdem ergibt sich durch die Verjüngung eine sehr geringe Anfälligkeit gegen

Verschmutzung. Unter„monoton verjüngen" soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass sich die Aussenkontur verjüngt, ohne dass der Querschnitt in Richtung Strahleingangsöffnung wieder grösser wird. Der Querschnitt kann dabei auch in Abschnitten gleich bleiben. Unter dem„Einsteckbereich" soll in diesem Zusammenhang der Bereich verstanden werden, der in die

Aufnahmehülse eintaucht.

Die Pulverdüse wird insbesondere beim Laserstrahl-Auftragsschweissen mit Pulver eingesetzt. Der Einsatz bei anderen Lasermaterialbearbeitungen, wie beispielsweise Laserschneiden oder Laserschweissen ist aber ebenfalls möglich. In diesen Fällen wird kein Pulver durch die Pulverdüse geführt.

In Ausgestaltung der Erfindung weist der Einsteckbereich des

Aufnahmezapfens kreisrunde Querschnitte auf, die sich auf Grund der beschriebenen Verjüngung des Einsteckbereichs in Axialrichtung verändern. Die genannten Querschnitte ergeben sich als Schnitte durch den

Einsteckbereich quer zur Axialrichtung, der Einsteckbereich ist damit rotationssymmetrisch bezüglich der Axialrichtung. Der Einsteckbereich ist damit zumindest abschnittsweise konisch ausgeführt. Damit können der Einsteckbereich und damit der Aufnahmezapfen besonders einfach durch eine Drehbearbeitung gefertigt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die gesamte Aussenkontur der Pulverdüse rotationssymmetrisch ausgeführt ist.

Die Pulverdüse muss üblicherweise nicht in einer bestimmten Winkellage zur Aufnahmehülse eingebaut werden. Falls aus bestimmten Gründen doch ein Einsetzen in einer bestimmten Winkellage notwendig ist, können die

Pulverdüse und die Aufnahmehülse eine Nut und eine korrespondierende Nase zur Positionierung aufweisen.

In Ausgestaltung der Erfindung weist eine Aussenkontur des Einsteckbereichs des Aufnahmezapfens einen Verjüngungswinkel zwischen 2 und 8° auf. Damit wird insbesondere eine Selbsthemmung erreicht, wenn die Pulverdüse in eine korrespondierende Aufnahmehülse eingesteckt wird. Dies ist insbesondere beim Einstecken und Fixieren der Pulverdüse vorteilhaft. Sie kann damit in die richtige Position gebracht werden und verbleibt in dieser, auch wenn man sie nicht festhält. Damit kann man zur eigentlichen Arretierung oder Befestigung beide Hände benutzen. Damit bietet eine Aufnahme mit einer konischen Ausführung des Einsteckbereichs auch bei einer Pulverdüse Vorteile, die nicht rotieren muss und die Aufnahme auch im Gegensatz zu Aufnahmen für rotierende Werkzeuge, wie beispielsweise Fräsern oder Bohrern keine Werkzeug kräfte aufnehmen muss.

Der Verjüngungswinkel bildet sich dabei zwischen einem sich verjüngenden Abschnitt des Einsteckbereichs und der Axialrichtung aus.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Einsteckbereich des

Aufnahmezapfens in Richtung Strahlausgangsöffnung durch eine Aufweitung begrenzt, über welche eine Kraft in Richtung Strahlausgangsöffnung eingeleitet werden kann. Damit kann auf einfache Weise bei einem Abziehen der Pulverdüse eine Kraft auf die Pulverdüse ausgeübt werden. Die

Aufweitung ist insbesondere als ein umlaufender Bund ausgeführt, der keine Anschlüsse beispielsweise für das Pulver oder eine Kühlflüssigkeit aufweist. Die Aufweitung nimmt insbesondere in Richtung Strahlausgangsöffnung wieder ab, so dass die Pulverdüse nicht zu viel Material und damit Masse aufweist.

Die genannte Aufgabe wird auch durch eine Aufnahmeeinheit für eine

Pulverdüse einer Vorrichtung für eine Lasermaterialbearbeitung mit einer Aufnahmehülse gelöst. Die Aufnahmehülse weist einen Aufnahmeraum mit einer Einstecköffnung und einer in einer Axialrichtung gegenüber liegenden Übergangsöffnung auf. Der Aufnahmeraum ist dazu vorgesehen, einen Einsteckbereich eines Aufnahmezapfens der Pulverdüse in einer

Einsteckrichtung aufzunehmen. Dabei verjüngt sich eine Innenkontur der Aufnahmehülse zumindest in einem Abschnitt in Richtung Übergangsöffnung. Damit kann die Pulverdüse wie bereits oben beschrieben besonders einfach in der Aufnahmeeinheit fixiert werden. Die Einsteckrichtung verläuft dabei parallel zur oben beschriebenen Axialrichtung und ist von der Einstecköffnung zur Übergangsöffnung orientiert. Im Betrieb der Vorrichtung tritt der Laserstrahl über die Übergangsöffnung in die Aufnahmehülse ein und verlässt sie über die Einstecköffnung.

Erfindungsgemäss ist im Bereich der Einstecköffnung der Aufnahmehülse eine Klemmmutter angeordnet, welche gegenüber der Aufnahmehülse in Einsteckrichtung und entgegen der Einsteckrichtung verschoben werden kann. Innerhalb der Aufnahmehülse ist eine Klemmhülse angeordnet Die Klemmmutter weist eine Innenschräge und die Klemmhülse eine

Aussenschräge auf, die so ausgeführt und angeordnet sind, dass bei einem Verschieben der Klemmmutter in eine Klemmrichtung die Klemmhülse quer zur Einsteckrichtung zusammengedrückt und dabei eine in die Klemmhülse eingesteckte Pulverdüse fixiert wird. Insbesondere weist die Aufnahmehülse ein Aussengewinde und die Klemmmutter ein korrespondierendes

Innengewinde auf. Damit ist eine besonders einfache und sichere Fixierung der Pulverdüse in der Aufnahmeöffnung gewährleistet. Durch einfaches Anziehen der nur einen Klemmmutter kann eine sichere Fixierung der

Pulverdüse erreicht werden. Die Klemmrichtung entspricht insbesondere der Einsteckrichtung. Die Klemmmutter kann an ihrem Umfang Bohrungen oder plane Flächen aufweisen, über die ein Werkzeug zum Anziehen oder Lösen der Klemmmutter angesetzt werden kann. In Ausgestaltung der Erfindung ist die Klemmhülse als eine geschlitzte Hülse ausgeführt. Die Schlitze verlaufen dabei insbesondere in Axialrichtung. Die Klemmhülse kann beispielsweise 4 oder mehr Schlitze aufweisen. Eine derartige Klemmhülse lässt sich gut zusammendrücken, was eine sichere Fixierung der Pulverdüse erlaubt. Ausserdem ist eine derartige Klemmhülse einfach und kostengünstig herstellbar.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Klemmhülse ein Aussengewinde und die Aufnahmehülse ein Innengewinde auf, mittels welchem die Klemmhülse mit der Aufnahmehülse verbindbar ist. Das Aussengewinde der Klemmhülse ist dabei insbesondere an ihrem in Richtung Übergangsöffnung der Aufnahmehülse orientierten Ende angeordnet. Damit wird eine einfache und sichere Fixierung der Klemmhülse in der Aufnahmehülse ermöglicht.

In Ausgestaltung der Erfindung weisen das Aussengewinde und das

Innengewinde der Aufnahmehülse unterschiedliche Drehrichtungen auf.

Damit wird sicher verhindert, dass beim Lösen der Klemmmutter gleichzeitig auch die Verbindung zwischen Klemmhülse und Aufnahmehülse gelöst wird. Beim Anziehen der Klemmmutter kann die Verbindung zwischen Klemmhülse und Aufnahmehülse ebenfalls nicht gelöst werden, da über die genannten Schrägen die Klemmhülse nicht nur zusammengedrückt wird, sondern diese auch mit einer Kraft in Richtung Übergangsöffnung beaufschlagt wird. Das Aussengewinde ist insbesondere als ein Rechtsgewinde und das

Innengewinde als ein Linksgewinde ausgeführt.

Die genannte Aufgabe wird auch durch einen Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung für eine Lasermaterialbearbeitung mit einer Pulverdüse und einer Aufnahmeeinheit mit den oben beschriebenen Merkmalen gelöst.

In Ausgestaltung der Erfindung weist die Pulverdüse eine Aufweitung und die Aufnahmeeinheit eine Klemmmutter mit einer Ausschubschräge auf. Diese sind so ausgeführt und angeordnet, dass bei einem Verschieben der

Klemmmutter gegenüber der Einsteckhülse entgegen der Einsteckrichtung die Pulverdüse ebenfalls entgegen der Einsteckrichtung verschoben wird. Damit wird beim Verschieben der Klemmmutter entgegen der Einsteckrichtung, also insbesondere beim Lösen oder Aufdrehen der Klemmmutter über die

Ausschubschräge und die Aufweitung eine Kraft entgegen der

Einsteckrichtung auf die Pulverdüse ausgeübt. Mit dieser Kraft kann eine vorliegende Selbsthemmung überwunden und die Pulverdüse einfach und kontrolliert aus der Aufnahmehülse ausgeschoben werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.

Dabei zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Pulverdüse für eine Vorrichtung zum

Laserstrahl-Auftragsschweissen mit Pulver,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Pulverdüse aus Fig. 1 und einen Schnitt durch einen Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung zum Laserstrahl-Auftragsschweissen mit Pulver mit einer Pulverdüse und einer Aufnahmeeinheit.

Gemäss Fig. 1 weist eine Pulverdüse 10 für eine nicht weiter dargestellte Vorrichtung zum Laserstrahl-Auftragsschweissen mit Pulver einen

Aufnahmezapfen 1 1 und ein Kopfteil 12 auf. Die Aussenkontur der

Pulverdüse 10 ist bezüglich einer Axialrichtung 13 rotationssymmetrisch ausgeführt. Der gesamte Aufnahmezapfen 1 1 weist damit quer zur

Axialrichtung 13 kreisrunde Querschnitte auf. Über den Aufnahmezapfen 1 1 kann die Pulverdüse 10 in einer nur in Fig. 3 dargestellten Aufnahmehülse 25 fixiert und damit die Pulverdüse 10 gehalten werden. Dazu kann die

Pulverdüse 10 in einer Einsteckrichtung 14, die parallel zur Axialrichtung 13 verläuft, in die Aufnahmehülse 25 eingesteckt werden.

An den Aufnahmezapfen 1 1 schliesst sich entgegen der Einsteckrichtung 14 das Kopfteil 12 an. Im Betrieb der Vorrichtung zum Laserstrahl- Auftragsschweissen mit Pulver tritt ein Laserstrahl über eine

Strahleingangsöffnung 23 (siehe Fig. 3) am Aufnahmezapfen 1 1 in einen Strahlungsdurchgangskanal 24 (siehe Fig. 3) der Pulverdüse 10 ein und verlässt die Pulverdüse 10 über eine Strahlausgangsöffnung 21 (siehe Fig. 2 und 3) am Kopfteil 12, um auf einem zu bearbeitenden Werkstück einen so genannten Schmelzfleck zu erzeugen. Die Strahleingangsöffnung 23 und Strahlausgangsöffnung 21 , sowie der Strahlungsdurchgangskanal 24 sind in der Fig. 1 nicht dargestellt. Ein Zusatzwerkstoff, der in Pulverform über drei nicht dargestellte Anschlüsse am Kopfteil 12 zugeführt wird, tritt über insgesamt drei Pulverausgangsöffnungen 15 am Kopfteil 12 aus, wobei in der Fig. 1 nur eine Pulverausgangsöffnung 15 sichtbar ist. Die Pulverausgangsöffnungen 15 sind so angeordnet, dass das Pulver in den Schmelzfleck auf dem zu bearbeitenden Werkstück gefördert wird.

Der Aufnahmezapfen 1 1 weist drei unterschiedliche Bereiche auf. Er verfügt über einen Einsteckbereich 16, der die Strahleingangsöffnung 23 enthält und damit in Richtung Strahleingangsöffnung 23 angeordnet ist. Beim Einstecken in die Aufnahmehülse 25 taucht der Einsteckbereich 16 des

Aufnahmezapfens 1 1 in die Aufnahmehülse 25 ein. An den Einsteckbereich 16 schliesst sich entgegen der Einsteckrichtung 14 und damit in Richtung Strahlausgangsöffnung 21 eine Aufweitung 17 an. Im Bereich der Aufweitung 17 steigt ein Durchmesser des Aufnahmezapfens 1 1 über eine Schräge stark an, wobei auch eine sprunghafte Durchmessererhöhung möglich wäre. An die Aufweitung 17 schliesst sich ein Übergangsbereich 18 an, der am Kopfteil 12 endet. Im Übergangsbereich 18 nimmt der Durchmesser des

Aufnahmezapfens 1 1 kontinuierlich ab, wobei wie in Fig. 3 dargestellt, auch andere Durchmesserverläufe möglich sind. Das Kopfteil 12 weist ebenfalls mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Durchmesserverläufen auf. Der Aufbau des Kopfteils 12 ist hier allerdings nicht weiter von Interesse, so dass auf eine detaillierte Beschreibung des Kopfteils 12 verzichtet wird.

Die Aussenkontur des Einsteckbereichs 16 des Aufnahmezapfens 1 1 ist nicht zylindrisch ausgeführt, sondern verjüngt sich monoton in Einsteckrichtung 14 und damit in Richtung der Strahleingangsöffnung 23. Ein Verjüngungswinkel a, der sich zwischen der Aussenkontur des Einsteckbereichs 16 und der Axialrichtung 13 ausbildet, beträgt bei der in Fig. 1 dargestellten Pulverdüse 10 3°. Der Verjüngungswinkel kann auch zwischen 2° und 8° betragen. Er ist damit so gewählt, dass beim Einstecken des Aufnahmezapfens 1 1 in eine korrespondierende Aufnahmehülse Selbsthemmung auftritt.

Der Einsteckbereich 16 des Aufnahmezapfens 1 1 kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen 20 und 50 mm und der Kopfbereich 12 einen maximalen Durchmesser zwischen 40 und 70 mm aufweisen. Die

Gesamtlänge der Pulverdüse 10 kann beispielsweise zwischen 60 und 90 mm betragen. In der in Fig. 2 dargestellten Vorderansicht der Pulverdüse 10 ist nur das Kopfteil 12 zu sehen. Das Kopfteil 12 hat wie die gesamte Pulverdüse 10 eine Aussenkontur mit kreisrunden Durchmessern. Am Kopfteil 12 ist mittig die Strahlausgangsöffnung 21 angeordnet, aus der im Betrieb der Vorrichtung der Laserstrahl aus dem Düsenkopf 10 austritt. Um die Strahlausgangsöffnung 21 herum sind gleichmässig verteilt die drei Pulverausgangsöffnungen 15 angeordnet.

Gemäss Fig. 3 weist ein Bearbeitungskopf 22 für eine Vorrichtung zum

Laserstrahl-Auftragsschweissen mit Pulver eine Pulverdüse 10 auf, die grundsätzlich gleich aufgebaut ist wie die Pulverdüse 10 in Fig. 1 . Am Kopfteil 12 ist die Strahlausgangsöffnung 21 ausgebildet. Am Einsteckbereich 16 des Aufnahmezapfens 1 1 ist die Strahleingangsöffnung 23 ausgebildet. Zwischen der Strahleingangsöffnung 23 und der Strahlausgangsöffnung 21 erstreckt sich ein entgegen der Einsteckrichtung 14 kontinuierlich verengen der

Strahldurchgangskanal 24. Die Strahleingangsöffnung 23 und die

Strahlausgangsöffnung 21 sind damit in Axialrichtung 13 gegenüberliegend angeordnet. Der Einsteckbereich 16 des Aufnahmezapfens 1 1 verjüngt sich wie zu Fig. 1 beschrieben monoton in Richtung Strahleingangsöffnung 23.

Der Bearbeitungskopf 22 verfügt ausserdem über eine Einsteckhülse 25, die hauptsächlich hohlzylinderförmig ausgeführt ist und damit einen

Aufnahmeraum 26 mit einer Einstecköffnung 27 ausbildet, in die die

Pulverdüse 10 eingesteckt werden kann. In Axialrichtung 13

gegenüberliegend weist die Einsteckhülse 25 eine Übergangsöffnung 28 auf, über die im Betrieb der Vorrichtung der Laserstrahl in die Aufnahmehülse 25 eintritt, welche er über die Einstecköffnung 27 wieder verlässt. Die

Innenkontur der Aufnahmehülse 25 verjüngt sich in einem Bereich, in den der Einsteckbereich 16 des Aufnahmezapfens 1 1 eintaucht, kontinuierlich in Richtung Übergangsöffnung 28. Die Verjüngung der Innenkontur der

Aufnahmehülse 25 korrespondiert dabei mit der Verjüngung der Aussenkontur des Einsteckbereichs 16 des Aufnahmezapfens 1 1 . Zwischen der Aufnahmehülse 25 und dem Einsteckbereich 16 des

Aufnahmezapfens 1 1 ist eine geschlitzte Klemmhülse 29 angeordnet. Die Klemmhülse 29 weist hauptsächlich eine hohlkegelförmige Grundfornn auf, die sich in Richtung Einstecköffnung 27 aufweitet. Sie weist insgesamt 4 Schlitze auf, die in Einsteckrichtung 14 verlaufen. In Richtung Übergangsöffnung 28 weist die Klemmhülse 29 ein Aussengewinde 30 auf. Über dieses

Aussengewinde 30 und ein korrespondierendes Innengewinde 31 der

Aufnahmehülse 25 ist die Klemmhülse 29 mit der Aufnahmehülse 25 verbunden. Die beiden genannten Gewinde 30, 31 sind als Linksgewinde ausgeführt.

Die Aufnahmehülse 25 weist im Bereich der Einstecköffnung 27 ausserdem ein Aussengewinde 32 auf, das mit einem Innengewinde 33 einer

Klemmmutter 34 zusammenwirkt. Über das Aussengewinde 32 und das Innengewinde 33 kann die Klemmmutter 34 auf die Aufnahmehülse 25 auf- und abgeschraubt werden und damit in und gegen die Einsteckrichtung 14 gegenüber der Aufnahmehülse 25 verschoben werden. Die beiden genannten Gewinde 32, 33 sind als Rechtsgewinde ausgeführt. Um gegebenenfalls ein höheres Drehmoment in die Klemmmutter 34 einleiten zu können, sind an ihrem Umfang verteilt mehrere Bohrungen 35 angeordnet.

Die Klemmmutter 34 verfügt ausserdem entgegen der Einsteckrichtung 14 versetzt über eine umlaufende plane Innenschräge 36. Die Innenschräge 36 ist so ausgeführt, dass ein Innendurchmesser in Einsteckrichtung 14 zunimmt. Die Innenschräge 36 der Klemmmutter 34 wirkt mit einer korrespondierenden Aussenschräge 37 der Klemmhülse 29 zusammen. Beim Aufdrehen der Klemmmutter 34 auf die Aufnahmehülse 25, also beim Verschieben der Klemmmutter 34 in eine Klemmrichtung, welche der Einsteckrichtung 14 entspricht, wirkt damit über die Innenschräge 36 und die Aussenschräge 37 eine Kraft auf die Klemmhülse 29 nach innen, welche die Klemmhülse 29 quer zur Einsteckrichtung 14 zusammendrückt und so den Einsteckbereich 16 des Aufnahmezapfens 1 1 und damit die ganze Pulverdüse 10 in der

Aufnahmehülse 25 fixiert. Die Aufnahmehülse 25, die Klemmhülse 29 und die Klemmmutter 34 bilden damit eine Aufnahmeeinheit 39 für eine Pulverdüse 10. Die Klemmmutter 34 weist ausserdem eine plane Ausschubschräge 38 auf, die an ihrem der Übergangsöffnung 28 gegenüber liegende Ende angeordnet ist. Die Ausschubschräge 38 ist in Einsteckrichtung 14 nach innen geneigt. Die Ausschubschräge 38 der Klemmmutter 34 ist so ausgeführt, dass sie beim Abschrauben der Klemmmutter 34 von der Aufnahmehülse 25 an der Aufweitung 17 des Aufnahmeschafts 1 1 der Pulverdüse 10 zur Anlage kommt und die Pulverdüse 10 damit ebenfalls entgegen der Einsteckrichtung 14 verschoben wird. Die aus Aufnahmehülse 25, Klemmhülse 29 und Klemmmutter 34 gebildete Aufnahmeeinheit 39 und die Pulverdüse 10 bilden damit einen

Bearbeitungskopf 22 für eine Vorrichtung zum Laserstrahl- Auftragsschweissen mit Pulver. Das Montieren und Demontieren der Pulverdüse 10 läuft damit

folgendermassen ab.

Beim Montieren der Pulverdüse 10 wird diese so weit in die Aufnahmehülse 25 eingesteckt, bis die Aussenkontur des Einsteckbereichs 16 des

Aufnahmeschafts 1 1 der Pulverdüse 10 mit der Innenkontur der Klemmhülse 29 zur Anlage kommt. Damit wird eine axiale und radiale Positionierung der Pulverdüse 10 erreicht. Auf Grund der beschriebenen Selbsthemmung zwischen Pulverdüse 10 und Aufnahme- bzw. Klemmhülse 25, 29 verbleibt die Pulverdüse 10 in der eingestellten Position, ohne dass sie gehalten werden müsste. Anschliessend wird die Klemmmutter 34 auf die

Aufnahmehülse 25 aufgeschraubt und damit wie beschrieben die Klemmhülse 29 zusammengedrückt und die Pulverdüse 10 fixiert. Damit die die Montage der Pulverdüse 10 bis auf den Anschluss weiterer Versorgungsleitungen abgeschlossen.

Zum Demontieren der Pulverdüse 10 wird die Klemmmutter 34 von der Aufnahmehülse 25 abgeschraubt und damit gleichzeitig die Pulverdüse 10 wie beschrieben aus der Aufnahmehülse 25 ausgeschoben.

Claims

Patentansprüche

1 . Pulverdüse für eine Vorrichtung für eine Lasermatenalbearbeitung mit

- einem Strahldurchgangskanal (24), welcher eine

Strahleingangsöffnung (23) und eine in einer Axialrichtung (13) gegenüberliegende Strahlausgangsöffnung (21 ) aufweist, und

- einem Aufnahmezapfen (1 1 ), an welchem die

Strahleingangsöffnung (23) ausgebildet ist und mittels welchem eine Fixierung der Pulverdüse (10) ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass

sich eine Aussenkontur des Aufnahmezapfens (1 1 ) in einem in

Richtung Strahleingangsöffnung (23) angeordneten Einsteckbereich (16) in Richtung Strahleingangsöffnung (23) monoton verjüngt.

Pulverdüse nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Einsteckbereich (16) des Aufnahmezapfens (1 1 ) kreisrunde Querschnitte aufweist.

Pulverdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Aussenkontur des Einsteckbereichs (16) des Aufnahmezapfens (1 1 ) einen Verjüngungswinkel α zwischen 2° und 8° aufweist.

Pulverdüse nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Einsteckbereich (16) des Aufnahmezapfens (1 1 ) in Richtung Strahlausgangsöffnung (21 ) durch eine Aufweitung (17) begrenzt wird, über welche eine Kraft in Richtung Strahlausgangsöffnung (21 ) eingeleitet werden kann.

Aufnahmeeinheit für eine Pulverdüse einer Vorrichtung für eine Lasermaterialbearbeitung mit einer Aufnahmehülse (25), welche einen Aufnahmeraum (26) mit einer Einstecköffnung (27) und einer in einer Axialrichtung (13) gegenüber liegenden Übergangsöffnung (28) aufweist und dazu vorgesehen ist, einen Einsteckbereich (16) eines Aufnahmezapfens (1 1 ) der Pulverdüse (10) in einer Einsteckrichtung (14) aufzunehmen, wobei sich eine Innenkontur der Aufnahmehülse (25) zumindest in einem Abschnitt in Richtung Übergangsöffnung (28) verjüngt,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Bereich der Einstecköffnung (27) der Aufnahmehülse (25) eine Klemmmutter (34) angeordnet ist, welche gegenüber der Aufnahmehülse (25) in Einsteckrichtung (14) und entgegen der Einsteckrichtung (14) verschoben werden kann,

- innerhalb der Aufnahmehülse (25) eine Klemmhülse (29)

angeordnet ist und

- die Klemmmutter (34) eine Innenschräge (36) und die

Klemmhülse (29) eine Aussenschräge (37) aufweisen, die so ausgeführt und angeordnet sind, dass bei einem Verschieben der Klemmmutter (34) in eine Klemmrichtung (14) die Klemmhülse (29) quer zur Einsteckrichtung (14) zusammengedrückt wird.

Aufnahmeeinheit nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Aufnahmehülse (25) ein Aussengewinde (32) und die Klemmmutter (34) ein korrespondierendes Innengewinde (33) aufweisen.

Aufnahmeeinheit nach Anspruch 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Klemmhülse (29) als eine geschlitzte Hülse ausgeführt ist.

Aufnahmeeinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Klemmhülse (29) ein Aussengewinde (30) und die Aufnahmehülse (25) ein Innengewinde (31 ) aufweisen, mittels welchem die

Klemmhülse (29) mit der Aufnahmehülse (25) verbindbar ist. Aufnahmeeinheit nach Anspruch 7 und 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Aussengewinde (32) und das Innengewinde (31 ) der

Aufnahmehülse (25) unterschiedliche Drehrichtungen aufweisen.

Bearbeitungskopf für eine Vorrichtung für eine

Lasermaterialbearbeitung mit einer Pulverdüse nach einem der

Ansprüche 1 bis 4 und einer Aufnahmeeinheit nach einem der

Ansprüche 5 bis 9.

Bearbeitungskopf nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Pulverdüse (10) eine Aufweitung (17) und die Aufnahmeeinheit (39) eine Klemmmutter (34) mit einer Ausschubschräge (38) aufweisen, die so ausgeführt und angeordnet sind, dass bei einem Verschieben der Klemmmutter (34) entgegen einer Einsteckrichtung (14) die Pulverdüse (10) ebenfalls entgegen der Einsteckrichtung (14) verschoben wird.