WO2019092270A1 - Bearbeitungskopf und verfahren zur laserbearbeitung mit einem bearbeitungskopf - Google Patents

Bearbeitungskopf und verfahren zur laserbearbeitung mit einem bearbeitungskopf Download PDF

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WO2019092270A1
WO2019092270A1 PCT/EP2018/081055 EP2018081055W WO2019092270A1 WO 2019092270 A1 WO2019092270 A1 WO 2019092270A1 EP 2018081055 W EP2018081055 W EP 2018081055W WO 2019092270 A1 WO2019092270 A1 WO 2019092270A1
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gas flow
machined
workpiece surface
opening
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PCT/EP2018/081055
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Hans Stein
Tibor Paizs
Original Assignee
Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding

Definitions

  • the invention relates to a machining head, in which a laser beam emitted by a radiation source is directed through a housing onto a workpiece surface to be machined.
  • spatters are significantly favored by the particular material to be machined or a coating material. This applies, for example, to coated materials.
  • Splashes lead to loss of quality of the joints and contamination of the machining head, the workpiece, the devices, handling systems and other equipment. Therefore, post-processing / cleaning is required.
  • Another problem is the possible damage to optical Elements, in particular the high wear of protective glasses through which the laser beam is guided in the direction of a workpiece surface to be machined. Splashes settle on the surfaces and lead to locally increased absorption of the laser radiation, which in turn up to their
  • Ambient air to be done with a shielding device In this case, ambient air is sucked from the environment of the respective welding position through the shield away from the weld and then discharged laterally.
  • Shielding device provided by the laser beam is guided in the direction of the workpiece.
  • the air thus flows at least over a correspondingly long distance in the direction of optical elements before it is discharged laterally.
  • formed splashes, smoke and smoke are first accelerated in the direction of optical elements before a lateral deflection takes place.
  • Splashes can be accelerated so that they are not deflected laterally, but can pass through the aperture in the direction of optical elements, which leads to the problems already mentioned.
  • Laser processing to minimize and opportunities for improved protection of optical elements in the laser processing to achieve and avoid power losses, but at least to reduce.
  • Claim 9 defines a machining head having the features of claim 1.
  • a gas stream forming a negative pressure in a certain area is used.
  • a gas flow from the workpiece surface to be machined into the interior of the machining head can be achieved.
  • a protection of the optical components, which are arranged in the processing head can be achieved.
  • machining head is one of a
  • Radiation source emitted laser beam through a housing and an opening which is arranged on the arranged in the direction of a workpiece surface to be machined front side of the housing, to which
  • the gas flow is first conducted in the direction of the opening, which is arranged on the in the direction of a machined end face of the housing. From there, the gas flow is guided in a direction away from a material surface to be machined direction through the housing or out of the housing via an outlet. With the gas flow, a pressure in
  • the gas stream is discharged through the discharge from the housing.
  • an optical element arranged in the housing in particular a protective glass, can be effectively protected from the impact of splashes.
  • the opening which is in the direction of a to be machined
  • Workpiece surface arranged front side of the housing is arranged, can be formed with a nozzle opening of a nozzle, which has a smaller inner diameter than the housing interior, and is arranged on this end face
  • the interior of the housing can at least partially proceed from the feed for the first gas stream to the opening, which; which is arranged in the direction of a workpiece surface to be machined end face of the housing, or be formed conically tapering to the nozzle.
  • the supply for the gas stream may be connected to the housing and formed so that the gas stream flows around the inside of the housing, the guided through the housing the laser beam inside the housing. This can be achieved, for example, in that an annular gap nozzle, a plurality of part-circular gaps or nozzle openings are arranged in an annular manner in the interior of the housing or the gas flow with the
  • Supply flows radially from the outside into the housing and flows spirally along the housing inner wall to the discharge.
  • the discharge for the gas stream can be flanged to at least one outer side of the housing and from there via a in one of the
  • the gas flow flowing in a direction away from the workpiece surface to be machined direction can also be passed through the housing and flow in countercurrent to the part of the gas stream preferably adjacent to this flowing in the direction of the workpiece surface part of the gas stream, which is guided into the housing.
  • the discharged gas stream may be led to a filter device.
  • a reversal of the direction of movement of the exiting the housing gas flow should be achieved.
  • This can be achieved with a suitably aligned connected to the discharge pipe or channel or a deflection of the supplied gas stream inside the housing.
  • a pipe or a channel can also be part of the discharge.
  • Housing interior or the reversal of the flow direction inside the housing is guided in a direction away from the respective workpiece surface to be machined direction.
  • At least one pressure sensor can be arranged inside the housing, with which the pressure reached in the housing by the gas flow or the pressure of the gas flow flowing into the supply can be detected.
  • the gas stream should be advantageous when working with a
  • Housing interior, through which the gas flow is guided, and the environment of at least - 0.1 bar can be achieved.
  • Figure 1 is a sectional view of an example of a machining head according to the invention.
  • Figure 2 is a sectional view through another example of a
  • Front side of the housing 1 is present, to be processed
  • the laser beam 6 hits through the nozzle opening to the respective Zu colgende
  • a supply 3 for a gas flow is connected to the housing 1 on at least one side or formed thereon.
  • the gas stream thus enters the interior of the housing and is first led in the housing 1 in the direction of the nozzle 2.
  • a discharge 5 is arranged laterally in front of the nozzle 2 for the gas flow to the housing 1 or connected there.
  • the gas flow is through the exhaust
  • a pipe 7 is connected to the outlet 5 for the gas flow, by means of which the gas stream can be diverted away from a direction change of its flow direction perpendicularly in the direction of the respective workpiece surface to be machined and guided to a filter device, not shown.
  • the gas stream is introduced via a feed 3 into the housing 1 and then flows at least approximately parallel to and along the optical axis of the laser beam 6 in the direction of the nozzle opening of the nozzle 2, which is in the direction to be machined Workpiece surface arranged end face of the housing 1 is arranged.
  • a reversal of direction of the gas flow takes place in at least almost the opposite direction of flow and can either flow along the conically tapered wall of the housing 1 to a discharge 5 and there emerge from the housing 1.
  • an annular gap with an insert 7 can be formed in the housing 1, through which the gas flow can flow in the direction away from the respective workpiece surface to be machined.
  • the insert 7 is hollow cylindrical and conical at least on the outside, so that thereby the laser beam 6 can be guided through the nozzle bore of the nozzle 2.
  • the deflected gas stream can through the annular gap between the outer surface of the insert 7 and the Flow inside wall of the housing 1 in the direction of discharge 5. Due to the gas flow in the housing 1, a pressure in the region above the nozzle 2 can be achieved, which is smaller than the ambient pressure in the environment. Thus, it is again possible that ambient air through the
  • Nozzle bore of the nozzle 2 is sucked into the housing 1 and with the diverted gas flow in the of the respective to be machined

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf, bei dem ein von einer Strahlungsquelle emittierter Laserstrahl (6) durch ein Gehäuse (1) und eine Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gerichtet ist. An dem Gehäuse (1) ist eine Zuführung (3) für einen Gasstrom vorhanden und angeordnet, dass der Gasstrom zuerst in Richtung der Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, geführt ist und der Gasstrom von dort in eine von einer zu bearbeitenden Werkstoffoberfläche weg weisenden Richtung durch das Gehäuse (1) oder aus dem Gehäuse (1) über eine Abführung (5) heraus geführt ist. Mit dem Gasstrom wird ein Druck im Gehäuseinneren im Gehäusebereich zwischen der Zuführung (3) und der Öffnung, erreicht, der kleiner als der Umgebungsdruck ist.

Description

BEARBEITUNGSKOPF UND VERFAHREN ZUR LASERBEARBEITUNG MIT EINEM BEARBEITUNGSKOPF
Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf, bei der ein von einer Strahlungsquelle emittierter Laserstrahl durch ein Gehäuse auf eine zu bearbeitende Werkstückoberfläche gerichtet wird.
Bei Laserfüge prozessen mit und ohne Zusatzwerkstoff bilden sich häufig Spritzer oder Tropfen eines Werkstückwerkstoffs. Problematisch ist häufig auch bei der thermischen Bearbeitung gebildeter Rauch oder Schmauch.
Die Bildung von Spritzern wird wesentlich vom jeweiligen zu bearbeitenden Werkstoff oder einem Beschichtungswerkstoff begünstigt. Dies betrifft zum beispiel beschichtete Werkstoffe. Spritzer führen zu Quailitätseinbußen der Fügeverbindungen sowie Verunreinigung des Bearbeitungskopfes, des Werkstückes, der Vorrichtungen, Handlingsystmen und sonstigen Geräten. Daher sind durchzuführende Nachbearbeitungen/Reinigungen erforderlich. Ein weiteres Problem besteht in der möglichen Schädigung optischer Elemente, insbesondere dem hohen Verschleiß von Schutzgläsern durch die der Laserstrahl in Richtung zu einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche geführt ist. Spritzer setzen sich an den Oberflächen ab und führen zu lokal erhöhter Absorption der Laserstrahlung, was wiederum bis zu deren
Zerstörung führen kann.
Es ist bekannt, dass die Spritzerbildung durch Fügen im Unterdruck/Vakuum vermindert werden kann.
Bisher wurde diesem Problem durch die Arbeit in Vakuumkammern entgegengetreten, bei der die Laserbearbeitung unter reduzierten
Druckbedingungen durchgeführt werden kann. Ein Arbeiten unter diesen Bedingungen ist aber bei vielen Anwendungen und insbesondere im
Fahrzeugbau bei der Karosseriefertigung nicht möglich oder extrem aufwändig.
Aus DE 10 2010 005 043 AI ist eine Schweißeinrichtung bekannt, bei der eine Absaugvorrichtung vorgesehen ist, mit der eine Absaugung von
Umgebungsluft mit einer Abschirmvorrichtung erfolgen soll. Dabei wird Umgebungsluft aus der Umgebung der jeweiligen Schweißposition durch die Abschirmung von der Schweißstelle weg abgesaugt und dann seitlich abgeführt. Für den Schutz der Optik ist eine Blende an der
Abschirmvorrichtung vorgesehen, durch die Laserstrahl in Richtung Werkstück geführt wird.
Die Luft strömt also zumindest über einen entsprechend langen weg in Richtung optischer Elemente bevor sie seitlich abgeführt wird. Dadurch werden gebildete Spritzer, Rauch und Schmauch zuerst in Richtung optischer Elemente beschleunigt bevor eine seitliche Auslenkung erfolgt. Spritzer können dabei aber so beschleunigt werden, dass sie nicht seitlich abgelenkt werden, sondern durch die Blende in Richtung optischer Elemente gelangen können, was zu den bereits genannten Problemen führt.
Außerdem werden so auch Rauch und Schmauch in diese Richtung gesaugt und können zu einer Teilabsorption, Streuung oder Reflexion der
Laserstrahlung und somit zu Leistungsverlusten führen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Spritzerbildung bei einer
Laserbearbeitung zu minimieren und Möglichkeiten für einen verbesserten Schutz optischer Elemente bei der Laserbearbeitung zu erreichen und Leistungsverluste zu vermeiden zumindest jedoch zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Bearbeitungskopf, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 9 definiert ein
Verfahren. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf wird ein einen Unterdruck in einem bestimmten Bereich bildender Gasstrom genutzt. Dadurch kann eine Gasströmung von der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche in das Innere des Bearbeitungskopfes hinein erreicht werden. Damit kann ein Schutz der optischen Komponenten, die im Bearbeitungskopf angeordnet sind, erreicht werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf wird ein von einer
Strahlungsquelle emittierter Laserstrahl durch ein Gehäuse und eine Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist, auf die zu
bearbeitende Werkstückoberfläche gerichtet.
An dem Gehäuse ist eine Zuführung für einen Gasstrom vorhanden. Der Gasstrom wird zuerst in Richtung der Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist, geführt. Von dort wird der Gasstrom in eine von einer zu bearbeitenden Werkstoffoberfläche weg weisende Richtung durch das Gehäuse oder aus dem Gehäuse über eine Abführung heraus geführt. Mit dem Gasstrom wird ein Druck im
Gehäuseinneren im Gehäusebereich zwischen der Zuführung und der Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist, erreicht, der kleiner als der Umgebungsdruck ist. Dadurch kann erreicht werden, dass Gas aus der Umgebung durch die Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist, angesaugt und mit dem in eine von einer zu bearbeitenden Werkstoffoberfläche weg weisenden Richtung geführten Gasstrom abgeführt werden kann.
Der Gasstrom wird durch die Abführung aus dem Gehäuse abgeführt.
Mit dem in das Gehäuse ein und aus dem Gehäuse ausströmenden Gasstrom kann ein im Gehäuse angeordnetes optisches Element, insbesondere ein Schutzglas vor dem Auftreffen von Spritzern effektiv geschützt werden.
Die Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden
Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist, kann mit einer Düsenöffnung einer Düse, gebildet sein, die einen kleineren Innendurchmesser als das Gehäuseinnere aufweist, und an dieser Stirnseite angeordnet ist
Allein oder zusätzlich dazu kann das Gehäuseinnere zumindest teilweise ausgehend von der Zuführung für den ersten Gasstrom bis zur Öffnung, die ; der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses angeordnet ist, oder bis zur Düse sich konisch verjüngend ausgebildet sein. Die Zuführung für den Gasstrom kann so an das Gehäuse angeschlossen und ausgebildet sein, dass der Gasstrom den durch das Gehäuseinnere, den geführten druch das Gehäuse gerichteten Laserstrahl im Gehäuseinneren umströmt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass im Inneren des Gehäuses eine Ringspaltdüse, mehrere teilkreisförmige Spalte oder Düsenöffnungen ringförmig angeordnet sind oder der Gasstrom mit der
Zuführung radial von außen in das Gehäuse einströmt und spiralförmig entlang der Gehäuseinnenwand bis zur Abführung strömt.
Die Abführung für den Gasstrom kann an mindestens eine Außenseite des Gehäuses angeflanscht und von dort über ein in einer von der
Werkstückoberfläche weg weisenden Richtung ausgerichtetes Rohr oder einen Kanal abgeführt sein. Sie kann aber auch Bestandteil des Gehäuses sein.
Der in eine von der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche weg weisenden Richtung strömende Gasstrom kann aber auch durch das Gehäuse geführt sein und im Gegenstrom zu dem Teil des Gasstromes bevorzugt neben diesem in Richtung Werkstückoberfläche strömenden Teil des Gasstromes strömen, der in das Gehäuse hinein geführt wird.
Zur Ausbildung des Gasstromes kann ein Verdichter druckseitig an die
Zuführung und/oder saugseitig an die Abführung angeschlossen sein.
Der abgeführte Gasstrom kann zu einer Filtereinrichtung geführt sein.
Mit der Abführung für den Gasstrom sollte also ein Richtungswechsel, bevorzugt eine Umkehr der Bewegungsrichtung des aus dem Gehäuse austretenden Gasstroms erreicht werden. Dies kann mit einem entsprechend ausgerichteten an die Abführung angeschlossenen Rohr oder Kanal oder eine Umlenkung des zugeführten Gasstromes im Gehäuseinneren erreicht werden. Dabei können ein Rohr oder ein Kanal auch Bestandteil der Abführung sein.
Es ist also vorteilhaft, wenn der Gassstrom nach dem Austritt aus dem
Gehäuseinneren oder der Umkehr der Strömungsrichtung im Gehäuseinneren in eine von der jeweiligen zu bearbeitenden Werkstückoberfläche weg weisende Richtung geführt wird. So können ggf. Partikel oder Spritzer sowie auch Rauch oder Schmauch, die bei einer Laserbearbeitung gebildet worden sind, effektiv abgeführt werden, so dass ein verbesserter Schutz eines optischen Elements oder insbesondere eines Schutzglases und eine verminderte Reduzierung des Wirkungsgrades infolge der reduzierten
Laserstrahlungsabsorption durch Rauch oder Schmauch erreicht werden können.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann auch mindestens ein Drucksensor im Gehäuseinneren angeordnet sein, mit dem der durch den Gasstrom erreichte Druck im Gehäuse oder der Druck des in die Zuführung einströmenden Gasstromes detektiert werden kann. Der Gasstrom sollte vorteilhaft bei der Bearbeitung mit einer
Strömungsgeschwindigkeit und einem Volumenstrom so durch das
Gehäuseinnere geführt werden, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Gehäuseinneren, durch das der Gasstrom geführt wird, und der Umgebung erreicht werden kann. Es sollte eine Druckdifferenz zwischen dem
Gehäuseinneren, durch das der Gasstrom geführt wird, und der Umgebung von mindestens - 0,1 bar erreicht werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Bearbeitungskopfes, und
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch ein weiteres Beispiel eines
erfindungsgemäßen Bearbeitungskopfes.
Dabei wird ein von einer nicht dargestellten Laserstrahlungsquelle emittierter Laserstrahl 6 durch das Gehäuse 1 in Richtung einer Düse 2, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten
Stirnseite des Gehäuses 1 vorhanden ist, auf die zu bearbeitende
Werkstückoberfläche (nicht gezeigt) gerichtet. Im Gehäuse 1 ist ein Schutzglas
4 angeordnet und zum Schutz weiterer insbesondere optischer Komponenten für die Strahlführung und -formung des Laserstrahls 6 dient. Der Laserstrahl 6 trifft durch die Düsenöffnung auf die jeweilige zufügende
Werkstückoberfläche auf.
In einem Abstand zur Düse 2 ist an das Gehäuse 1 eine Zuführung 3 für einen Gasstrom an mindestens einer Seite angeschlossen oder daran ausgebildet.
Der Gasstrom tritt so in das Gehäuseinnere ein und wird im Gehäuse 1 zuerst in Richtung der Düse 2 geführt. In Strömungsrichtung des Gasstromes ist vor der Düse 2 eine Abführung 5 für den Gasstrom am Gehäuse 1 seitlich angeordnet oder dort angeschlossen. Der Gasstrom wird durch die Abführung
5 aus dem Gehäuseinneren abgeführt. Mit dem so geführten Gasstrom kann im Bereich zwischen Düse 2 und der Abführung 5 im Inneren des Gehäuses 1 ein Druck erreicht werden, der kleiner als der Umgebungsdruck ist. Dadurch kann Umgebungsluft durch die Düsenbohrung in der Düse 2 in das Innere des Gehäuses 1 angesaugt und mit dem umgelenkten Gassstrom in die Abführung 5 abgeführt werden kann.
Dadurch kann erreicht werden, dass Partikel oder Spritzer nicht bis zum Schutzglas 4 gelangen können und mit dem Gasstrom aus der Abführung 5 aus dem kritischen Bereich nach außen abgeführt werden können. Dies trifft auch auf bei der Laserbearbeitung gebildeten Rauch oder Schmauch zu.
Bei diesem Beispiel ist an die Abführung 5 für den Gasstrom ein Rohr 7 angeschlossen, durch das der Gasstrom nach einem Richtungswechsel seiner Strömungsrichtung senkrecht in Richtung von der jeweiligen zu bearbeitenden Werkstückoberfläche wegweisend abgeführt und zu einer nicht dargestellten Filtereinrichtung geführt werden kann.
Bei dem in Figur 2 gezeigten Beispiel wird der Gasstrom über eine Zuführung 3 in das Gehäuse 1 eingeführt und strömt dann zumindest annähernd parallel zur und entlang der optischen Achse des Laserstrahls 6 in Richtung der Düsenöffnung der Düse 2, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses 1 angeordnet ist.
Vor der Düse 2 erfolgt eine Richtungsumkehr des Gasstromes in zumindest nahezu die entgegengesetzte Strömungsrichtung und kann entweder entlang der sich konisch verjüngend ausgebildeten Wandung des Gehäuses 1 zu einer Abführung 5 strömen und dort aus dem Gehäuse 1 austreten.
Wie in Figur 2 gezeigt, kann dazu ein Ringspalt mit einem Einsatz 7 in das Gehäuse 1 ausgebildet sein, durch den der Gasstrom in der von der jeweiligen zu bearbeitenden Werkstückoberfläche weg weisenden Richtung strömen kann. Der Einsatz 7 ist hohlzylindrisch und zumindest außenseitig konisch ausgebildet, so dass dadurch der Laserstrahl 6 durch die Düsenbohrung der Düse 2 geführt werden kann. Der umgelenkte Gasstrom kann durch den Ringspalt zwischen der äußeren Oberfläche des Einsatzes 7 und der Innenwand des Gehäuses 1 in Richtung Abführung 5 strömen. Infolge der Gasströmung im Gehäuse 1 kann ein Druck im Bereich oberhalb der Düse 2 erreicht werden, der kleiner als der Umgebungsdruck in der Umgebung ist. Dadurch ist es wiederum möglich, dass Umgebungsluft durch die
Düsenbohrung der Düse 2 in das Gehäuse 1 eingesaugt wird und mit dem umgelenkten Gasstrom in die von der jeweiligen zu bearbeitenden
Werkstückoberfläche weg weisende Richtung strömt.
Bei den beiden in den Figuren gezeigten Beispielen ist die jeweilige Strömungsrichtung des Gasstromes mit den Pfeilen anschaulich gemacht.

Claims

Patentansprüche
Bearbeitungskopf, bei dem ein von einer Strahlungsquelle emittierter Laserstrahl (6) durch ein Gehäuse (1) und eine Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, auf die zu bearbeitende Werkstückoberfläche gerichtet ist und
an dem Gehäuse (1) eine Zuführung (3) für einen Gasstrom so vorhanden und angeordnet ist, dass der Gasstrom zuerst in Richtung der Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, geführt ist und der Gasstrom von dort in eine von einer zu bearbeitenden Werkstoffoberfläche weg weisenden Richtung durch das Gehäuse (1) oder aus dem Gehäuse (1) über eine Abführung (5) heraus geführt ist und mit dem Gasstrom ein Druck im Gehäuseinneren im Gehäusebereich zwischen der Zuführung (3) und der Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, erreichbar ist, der kleiner als der Umgebungsdruck ist.
Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden
Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, mit einer Düsenöffnung einer Düse (2), gebildet ist, die einen kleineren Innendurchmesser als das Gehäuseinnere aufweist, und an der in Richtung zur zu bearbeitenden Werkstückoberfläche des Gehäuses angeordnet ist und/oder sich das Gehäuseinnere zumindest in einem Teilbereich ausgehend von der Zuführung (3) für den ersten Gasstrom bis zur Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche
angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, oder bis zur Düse (2) sich konisch verjüngend ausgebildet ist.
Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführung (5), die den Gasstrom aus dem Gehäuseinneren abführt, am Gehäuse (1) angeschlossen oder daran ausgebildet ist.
Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführung (5) für den Gasstrom aus dem Gehäuseinneren so an das Gehäuse (1) angeschlossen und ausgerichtet, dass der Gasstrom in eine von der Werkstückoberfläche weg weisenden Richtung durch die Abführung (5) außerhalb des Gehäuses (1) strömt.
Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung (3) für den Gasstrom so an das Gehäuse (1) angeschlossen und ausgebildet ist, dass der Gasstrom den durch das Gehäuseinnere geführten Laserstrahl (6) im Gehäuseinneren umströmt.
Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführung (5) für den Gasstrom an mindestens eine Außenseite des Gehäuses (1) angeflanscht und von dort über ein in einer von der Werkstückoberfläche weg weisenden Richtung ausgerichtetes Rohr (7) oder einen Kanal abgeführt ist.
Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Gasstromes ein Verdichter druckseitig an die Zuführung (3) und/oder saugseitig an die Abführung (5) angeschlossen ist.
Bearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses (1) ein Drucksensor angeordnet ist. Verfahren zur Laserbearbeitung mit einem Bearbeitungskopf, bei dem ein von einer Strahlungsquelle emittierter Laserstrahl (6) durch ein Gehäuse (1) und eine Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, auf die zu bearbeitende
Werkstückoberfläche gerichtet wird und
ein Gasstrom durch eine an dem Gehäuse (1) angeordnete Zuführung (3) in das Gehäuse (1) ein- und von der Zuführung (3) zuerst in
Richtung der Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, strömt und von dort der Gasstrom in eine von einer zu bearbeitenden Werkstoffoberfläche weg weisende Richtung durch das Gehäuse (1) oder aus dem Gehäuse (1) heraus geführt wird, und mit dem Gasstrom im Gehäuseinneren ein Druck im Gehäusebereich zwischen der Zuführung (3) und der Öffnung, die an der in Richtung einer zu bearbeitenden Werkstückoberfläche angeordneten Stirnseite des Gehäuses (1) angeordnet ist, eingestellt wird, der kleiner als der Umgebungsdruck ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass mit der Abführung (5) für den Gasstrom ein Richtungswechsel, bevorzugt eine Umkehr der Bewegungsrichtung des aus dem Gehäuse (1) austretenden zweiten Gasstroms erreicht wird.
Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom durch die Zuführung (3) so in das Gehäuse (1) einströmt, dass der Gasstrom im Gehäuseinneren den Laserstrahl (7) umströmt.
Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom mit einer
Strömungsgeschwindigkeit und einem Volumenstrom so durch das Gehäuseinnere geführt wird, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Gehäuseinneren, durch das der Gasstrom geführt wird, und der Umgebung von mindestens - 0,1 bar erreicht wird.
PCT/EP2018/081055 2017-11-13 2018-11-13 Bearbeitungskopf und verfahren zur laserbearbeitung mit einem bearbeitungskopf WO2019092270A1 (de)

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