WO2022243569A1 - Laserbearbeitungskopf und verfahren zur herstellung eines laserbearbeitungskopfes - Google Patents

Laserbearbeitungskopf und verfahren zur herstellung eines laserbearbeitungskopfes Download PDF

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WO2022243569A1
WO2022243569A1 PCT/EP2022/063918 EP2022063918W WO2022243569A1 WO 2022243569 A1 WO2022243569 A1 WO 2022243569A1 EP 2022063918 W EP2022063918 W EP 2022063918W WO 2022243569 A1 WO2022243569 A1 WO 2022243569A1
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WO
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housing part
opening
processing head
laser processing
optical element
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/063918
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tom Walde
Thomas Witt
Marcel Schäfer
Original Assignee
Precitec Gmbh & Co. Kg
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Publication date
Application filed by Precitec Gmbh & Co. Kg filed Critical Precitec Gmbh & Co. Kg
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
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    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the present disclosure relates to a laser processing head. Furthermore, the disclosure relates to a method for producing a laser processing head and
  • a laser processing head generally has a housing in which optical elements for guiding and/or shaping the laser beam, in particular collimation optics and focusing optics, and possibly a beam splitter, are arranged.
  • the collimation optics are used to collimate a laser beam from a laser source that is introduced divergently into the laser processing head.
  • the laser beam can be focused onto a surface of a workpiece by the focusing optics in order to process the workpiece.
  • the collimating optics and focusing optics can define a beam path in the housing of the laser processing head.
  • the collimation and focusing serve to shape the laser beam in such a way that it is suitable for a laser machining process, such as a laser beam welding or laser beam cutting process.
  • Beam splitting can be used to decouple radiation from the beam path of the laser processing head or from the housing in order to be able to monitor the process using sensors, e.g. photodiodes and/or a camera.
  • at least one protective glass can be arranged in certain areas of the housing of the laser processing head, which serves to protect the other optical elements from dirt.
  • a housing of a laser processing head for accommodating the optical elements, in particular the collimating optics and the focusing optics, is machined from a solid material. A large volume has to be removed from the solid material. Individual functional units or modules are often even produced for the individual optical elements and assembled into a laser processing head. Each of the units can have its own housing. Sufficient tightness of an interior space of the laser processing head Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO can usually only be achieved with a great deal of effort in such a structure consisting of several units.
  • a further object is to specify a laser processing head that is highly sealed.
  • a further object is to specify a method by which a laser processing head can be produced inexpensively and easily.
  • a laser processing head of the present disclosure comprises at least a first housing part, which comprises or is a semi-finished product or consists of a semi-finished product.
  • the first housing part has a first opening and a second opening.
  • An inner space of the first housing part is surrounded by an inner surface.
  • At least one optical element is arranged in the interior of the first housing part.
  • the optical element is at least partially arranged in the inner space, i.e. the optical element can have a region surrounded by the inner surface and a region protruding from the inner space.
  • a straight line through a center point of the first opening and a center point of the second opening can be referred to as the longitudinal axis of the first housing part.
  • a direction along or parallel to the longitudinal axis can be referred to as an axial direction.
  • the first housing can have a housing wall.
  • the semi-finished product can be or form the housing wall of the first housing.
  • the inner surface can be defined by the housing wall of the first housing or be an (inner) surface of the housing wall.
  • the inner surface can have a closed surface or a closed shape in the radial direction, which surrounds the inner space.
  • the inner surface can be open in the axial direction.
  • the first housing part can be a base body for the laser processing head. 5
  • the laser processing head can be manufactured inexpensively and easily. Furthermore, the laser Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO processing head can be made from relatively few individual parts, which improves the tightness of the laser processing head.
  • the laser processing head can be a laser beam welding head, a laser beam cutting
  • a semi-finished product is a primary material.
  • a semi-finished product is, for example, a prefabricated raw material, a workpiece or a semi-finished product.
  • a semi-finished product has a simple geometric shape.
  • a semi-finished product can have a shape that at least essentially corresponds to the shape of the finished product.
  • a semi-finished product is used to produce a housing part for a laser processing head, the semi-finished product already largely having the shape of the (finished) housing part.
  • the first housing part can be a post-processed semi-finished product. This means that the semi-finished product for the production of the first housing part can be post-processed.
  • the semi-finished product is preferably only slightly reworked to produce the first housing. It is preferred that the semi-finished product for the production of the first housing part was processed in such a way that the weight of the semi-finished product was reduced by a maximum of 10.0%, preferably a maximum of 7.0%, more preferably a maximum of 5.0%, more preferably a maximum of 3 0%, more preferably at most 2.0%, more preferably at most 1.0%, more preferably at most 0.5%.
  • the semi-finished product can be post-processed by machining, for example by milling, or post-processed by embossing, rolling, (solid) forming, deep-drawing, bending or cutting, for example to create a receptacle for the optical element and/or for a seal or an opening, in particular an opening through the inner surface or an opening in the housing wall.
  • the interior space can connect the first opening and the second opening, in particular connect them in a fluid-communicating manner.
  • the interior can be connected to the environment of the first housing part via the first opening and the second opening. 5
  • a laser beam can be partially introduced through the first opening into the interior of the first housing.
  • the laser beam can be emitted from the interior through the second opening Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO space can be removed from the first housing part.
  • the first and second openings can be arranged along a propagation direction of the laser beam.
  • An optical path of the laser beam through the first housing part can be defined (at least partially) by the at least one optical element.
  • the first housing part comprises at least two, preferably at least three, optical elements for (at least partially) defining the optical path through the first housing part.
  • the optical path through the first housing part can be straight.
  • the optical path through the first housing part can be angled. For example, an angle can be formed between a first section of the optical path and a second section of the optical path, the angle not being equal to 180 ° .
  • a further angle can be formed between the second section of the optical path and a third section of the optical path, the further angle not being equal to 180 ° .
  • the angle and/or the further angle is between 10 ° and 170°, preferably between 30 ° and 150°, more preferably between 80 ° and 100°.
  • At least one property of the laser beam can be changed by the at least one optical element.
  • the at least one property of the laser beam can be a beam shape, a beam direction and/or a focus position.
  • the at least one optical element can have an optical axis.
  • Each of the 5 optical elements can have an optical axis.
  • the first opening and/or the second opening can have a surface.
  • the surface can border on the surroundings of the first housing part.
  • the surface of the first opening and/or the surface of the second opening can be oriented perpendicularly to the (adjacent) optical path through the first housing part.
  • the surface of the first opening and/or the surface of the second opening can be perpendicular to the optical axis of the at least one optical element.
  • the first or second opening can be defined as an open area perpendicular to the longitudinal axis of the first housing part and/or to the optical axis of the optical element. 5
  • the first opening in particular the surface of the first opening
  • the second opening in particular the surface of the second opening
  • Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO tion can have a center point.
  • An (imaginary) straight line can connect the center point of the first opening and the center point of the second opening.
  • the straight line can lie (entirely) in the interior of the first housing part.
  • the straight line can define the longitudinal axis of the first housing part.
  • the inner surface of the interior of the first housing part can be in the form of a cylindrical surface, at least in sections.
  • the interior of the first housing part can be cylindrical at least in sections.
  • the first housing part and/or the semi-finished product can be tubular, at least in sections.
  • An outer cross section of the first housing part and/or the semi-finished product can be rectangular, in particular square, at least in sections.
  • the rectangular, especially square, outer cross section can have rounded corners.
  • a cross section of the interior can be circular at least in sections and/or a cross section of the inner surface can be circular at least in sections. 0
  • the cross section can be oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the first housing part.
  • the cross section can be oriented perpendicular to the optical axis of the at least one optical element.
  • the outer cross section of the first housing part is at least partially rectangular, in particular with rounded corners, and the cross section of the interior is at least partially circular.
  • the outer cross section of the first housing part perpendicular to a position along the axis of the first housing part and/or to a position along the optical axis of the at least one optical element, can be rectangular, in particular with rounded corners, and the cross section of the interior can be circular .
  • the at least one optical element can be (detachably) fixed in or on the first housing part.
  • the at least one optical element can be stationary, ie immovable when installed, at least partially arranged or fixed5 in the interior.
  • the at least one optical element can be immovably connected to the first housing part relative to the first housing part and/or can be arranged immovably at least partially in the interior space relative to the first housing part.
  • the interior space can have a constant diameter, at least in sections.
  • the interior can have a constant diameter over a length of at least 50 mm, preferably at least 100 mm, along the longitudinal axis of the first housing part or along the optical path through the first housing part
  • At least one receptacle can be formed in the inner surface of the first housing part. Alternatively or additionally, at least one receptacle can be formed on an (axial) end of the first housing part.
  • a receptacle for the optical element e.g. a lens, a protective glass or a beam splitter, can be integrated directly into the first housing part.
  • the optical element can be included in the recording.
  • the optical element can be held relative to the first housing part by the receptacle.
  • the optical element can be arranged in or on the acquisition.
  • the receptacle can include a holder or be a holder.
  • the optical element can be held by the mount or fixed to the first housing part.
  • a first receptacle may be formed at a first end of the first housing part.
  • a second receptacle may be formed at a second end of the first housing portion of FIG. The first end and the second end can be opposite ends.
  • the receptacle can have a closed shape that surrounds the interior.
  • the receptacle may include a slot, notch, groove, ledge, step, and/or shoulder.
  • the receptacle can be formed in the inner surface at one end of the first housing part.
  • the receptacle may be formed adjacent to the first or second opening in the interior surface.
  • the receptacle can include a section in which the area of the cross section of the interior space is larger than in a section of the interior adjacent to the receptacle, eg in a section of the interior space that is not encompassed by the receptacle.
  • the receptacle can therefore have a first step with a first diameter.
  • the first diameter can be larger than the diameter of the adjacent inner space or the diameter of the inner surface.
  • the optical element can rest on the first stage or can rest against the first stage.
  • the recording can be designed in two stages.
  • the inclusion can also include a second stage.
  • the second stage may have a second diameter that is greater than the first diameter of the first stage and/or greater than the diameter of the interior space adjacent the receptacle or greater than the diameter of the interior surface.
  • a spring element can hold the at least one optical element in or on the receptacle.
  • the spring element can rest on the second step or on the first step. 5
  • the spring element may comprise a plurality of sections Federab, each with a (eg annular) spring edge of the spring element are connected.
  • the spring edge can cut against the first housing part, in particular on or on a portion of the receptacle, rest.
  • the spring sections preferably do not lie against the first housing part.
  • the spring sections also called spring fingers or spring bars, can extend radially inwards from the spring edge, i.e. towards a center of the spring element.
  • the spring sections preferably extend (at least in an assembled state) beyond a plane defined by the spring edge.
  • the spring element can be arranged at least in sections between the first housing part and a further housing part.
  • the spring element can be clamped between the first housing part and the further housing part.
  • the spring element can contact the at least one optical element.
  • a spring force can be applied to the at least one optical element and the at least optical element can be fixed on or in the first housing part.
  • the spring sections can rest on the optical element, in particular on an edge of the same, and exert a spring force on the optical element in order to hold the optical element in the receptacle.
  • the spring element can have a circular cross section and/or a circular outer diameter.
  • a sealing element can be arranged in the receptacle.
  • the sealing element can between
  • the sealing element can contact the at least one optical element and the first housing part, in particular the receptacle.
  • the recording can be added to the semi-finished product in a post-processing process.
  • the semi-finished product can be machined or post-processed in such a way that the receptacle is formed in the semi-finished product.
  • the first housing part can include at least two receptacles. Any of the recordings may be any recording disclosed herein.
  • a first receptacle may be formed at a first end of the first housing portion and a second receptacle may be formed at a second end of the first housing portion. The first end can be opposite the second end.
  • a first optical element can be arranged in a first receptacle and a second optical element can be arranged in the second receptacle.
  • the first optical element can be collimation optics (also called collimation optics).
  • the second optical element can be focusing optics.
  • the first optical element can be any optical element disclosed herein.
  • the second optical element can be any optical element disclosed herein. 5
  • the first housing part can have an insertion opening.
  • the at least one optical element can be arranged in a slot that is inserted at least partially through the injection opening into the interior.
  • the first housing part can include an insertion opening.
  • An axis or longitudinal axis of the first housing part can be defined between the first opening and the second opening.
  • the bullet opening can be tilted relative to the axis of the first housing. 5
  • the insertion opening can be added to the semi-finished product in a post-processing operation.
  • the semi-finished product can be machined or reworked in such a way that the one-shot opening is formed in the semi-finished product.
  • the insertion opening can be designed in the form of a slit or rectangular.
  • the insertion opening can have a greater length than width, preferably the length of the insertion opening is greater by at least a factor of two or three than the width of the insertion opening.
  • the insertion opening can be formed in a side of the first housing part.
  • the insertion opening can penetrate a housing wall of the first housing part.
  • the insertion opening can be connected to the interior of the first housing part (with fluid communication).
  • the surroundings of the first housing part can be connected to the interior of the first housing part (in fluid communication) via the insertion opening.
  • Long sides of the insertion opening can extend parallel to one another.
  • the longitudinal sides of the insertion opening can extend perpendicularly or at an acute angle5 to the longitudinal axis of the first housing part.
  • An angle can be formed between the longitudinal extent (in the direction of length) of the insertion opening and the axis of the first housing part or the optical path through the first housing part.
  • the angle cannot be equal to 90 0 .
  • the angle is between 10 ° and 80°, more preferably between 30 ° and 60°, more preferably between 40 ° and 50°.
  • the angle can be formed between a side of the insertion opening and the axis of the first housing part or the optical path through the first housing part.
  • One side of the insertion opening may be formed substantially ( ⁇ 10% or ⁇ 5%) parallel or perpendicular to the axis of the first housing part or the optical path through the first housing part. More preferably, at least a first side of the slot is substantially ( ⁇ 10% or ⁇ 5%) parallel to the axis of the first housing part or the optical path through the first housing part and a second side of the slot is substantially ( ⁇ 10% or ⁇ 5%) perpendicular to the axis of the first housing part or the optical path through the first housing part.
  • the slot can be a mount for the at least one optical element.
  • the slot can be an optics holder or a cassette.
  • the at least one optical element can be arranged in the slot.
  • the insert with the at least one optical element can be inserted at least partially into the interior of the first housing part through the insert opening Precitec GmbH & Co. KG, case: PR 923 WO, or be retractable and extendable.
  • the optical element arranged in the slot can be insertable into the interior.
  • the slot can be connected to the first housing part, in particular to the housing wall,
  • a section of the insert can be fastened, e.g. screwed, to the first housing part, preferably to an outside of the housing part or the housing wall.
  • the first housing part can comprise a bore with a thread, preferably two bores, each with a thread.
  • the insert can include a through-hole, preferably two through-holes.
  • the bore and the through-hole can be matched to one another in such a way that the insert can be fastened to the first housing part with a screw and the insert is arranged at least partially in the interior of the first housing part through the inlet opening.
  • Any drawer disclosed herein may be (detachably) connected to the first housing part.
  • a connection of the insert 5 to the first housing part is also possible by means of a bolt or an adhesive.
  • the insert can be attached to an outside of the first housing part.
  • a guide for guiding the insert can be formed in the inner surface of the first housing part.
  • the guide can be designed to support the insert in the interior.
  • the guide is preferably a guide snut.
  • the insert can be guided in the first housing part by the guide when the insert is inserted and can be (immovably) positioned or held in the first housing part. 5
  • the guide in particular the guide groove, can adjoin the insertion opening.
  • the guide in particular the guide groove, can have a closed shape together with the insertion opening, which surrounds the interior of the first housing part. 0
  • the guide can be formed opposite the insertion opening.
  • a first guide section is preferably formed adjacent to the insertion opening and a second guide section is formed opposite the insertion opening.
  • the guide in particular the guide groove, can interact with a section of the insert 5 in such a way that the insert is guided when it is inserted into the insertion opening.
  • the insertion opening and/or the guide can be formed in the first housing part in such a way that the insertion can be introduced into the first housing part in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the first housing part or to the optical path through the first housing part.
  • the first housing part can have two insertion openings, preferably three insertion openings. Each of the slot openings can be any slot opening disclosed herein. 0
  • the first housing part can have two guides, preferably three guides. Any of the guides may be any guide disclosed herein.
  • the first housing part can have three insertion openings.
  • the first housing part can also have three guides.
  • Each insertion opening can be assigned to a guide, so that one insertion can be inserted or has been inserted into one of the insertion openings and the respective insertion can be guided and/or held by the assigned guide.
  • the three insertion openings can be formed on the same side of the first housing part 0. Alternatively, at least two of the three insertion openings can be formed on different sides of the first housing part.
  • the three guides can be formed on the same side of the first housing part. Alternatively, at least two of the three guides can be formed on different sides5 of the first housing part.
  • the first housing part can have at least one connection opening.
  • a process monitoring module and/or a sensor module and/or an optical coherence tomography module can be connected or coupled to the connection opening.
  • connection opening can be formed in one side of the first housing part or in the housing wall of the first housing part.
  • the interior of the first housing part can be connected to an environment of the first housing part (in fluid communication) via the connection opening.
  • connection opening can be added to the semi-finished product by post-processing.
  • the semi-finished product can be machined or reworked in such a way that the connection opening is formed in the semi-finished product.
  • connection opening can be designed in such a way that an (imaginary) surface normal runs through the center point of the connection opening in the radial direction.
  • the connection opening can be designed in such a way that at least part of a radiation, for example process radiation, can be coupled out of the interior of the first housing part through the connection opening from the first housing part.
  • the coupled-out radiation can be coupled into the sensor module or the optical coherence tomography module.
  • the radiation can be detected in the sensor module or the optical coherence tomography module.
  • the at least one optical element can comprise a beam splitter which is arranged in the interior such that radiation5 entering the first housing part through the first or second opening is coupled out of the first housing part through the connection opening, or which is arranged in the interior in such a way is that an (imaginary) line that runs through the center point of the connection opening in the radial direction meets an optical surface of the beam splitter at the same angle and/or at the same point as the longitudinal axis of the first housing part.
  • connection opening and the insertion opening can be formed on different sides of the first housing part.
  • the connection opening is preferably formed on a side of the first housing part which is adjacent to or opposite to the side of the first housing part on which the insertion opening is formed.
  • the connection opening and the insertion opening are preferably formed opposite one another in the first housing part or in the housing wall of the first housing part.
  • connection opening and the insertion opening can be formed at a (same) height along the longitudinal axis of the first housing part or along the optical path through the first housing part.
  • connection opening and the insertion opening can be offset from one another in a circumferential direction or formed at a distance from one another. 5
  • the at least one optical element arranged in the interior can comprise a beam splitter.
  • the beam splitter can be inserted or removed through an insertion opening.
  • the beam splitter can reflect a portion of a radiation in the interior of the first housing part in the direction of a connection opening. As a result, the portion of the radiation can be decoupled from the first housing part and fed into a sensor module or optical coherence module connected to the connection opening.
  • the radiation can be process radiation.
  • an optical measuring beam can be radiated onto a surface of a workpiece during a laser machining process using the laser machining head.
  • a portion of the optical measuring beam can be reflected from the workpiece into the first housing part and can be at least partially coupled into the optical coherence tomography module.
  • a distance between the laser processing head and the workpiece can be determined5 on the basis of the reflected portion of the measuring beam.
  • the first housing part can be designed in one piece or monolithically.
  • the semi-product can be in one piece or monolithic. Due to the monolithic structure, there are no interfaces that could have leaks.0
  • the first housing part can be made of metal.
  • the first housing part preferably comprises aluminum or iron.
  • the first housing part can be made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the first housing part can consist of an iron alloy, in particular steel.
  • the first housing part can comprise plastic or consist of plastic.
  • the semi-finished product can be made of metal.
  • the semi-finished product preferably includes aluminum or iron.
  • the semi-finished product can be made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the semi-finished product can consist of an iron alloy, in particular steel.
  • the semi-finished product can include plastic or consist of plastic.
  • the semi-finished product can be a primary formed blank, an extruded profile, sheet metal or a panel.
  • the semi-finished product is preferably an extruded aluminum profile.
  • An extrusion direction can run perpendicularly or parallel to the optical axis of the optical element arranged in the interior and/or to a beam path of the first housing part defined by the optical element.
  • the originally shaped blank can be a cast blank, in particular a die-cast blank.
  • the originally shaped blank can be produced by casting, in particular die casting.
  • the originally shaped blank can be a pressed blank, in particular an extruded blank.
  • the primary formed blank can by pressing, in particular by
  • the primary formed blank can be a sintered blank.
  • the primary shaped blank can be produced by sintering.
  • the semi-finished product can be produced by an additive manufacturing process, for example laser beam melting or laser sintering. 0
  • At least one channel preferably at least two channels, for a cooling medium and/or a process gas can be formed in the first housing part.
  • At least one channel, preferably at least two channels, for a cooling medium or a process gas can be formed in the semi-finished product.
  • the at least one channel can be formed by extrusion in the first housing part, which consists of an extruded semi-finished product.
  • the at least one channel can extend from a first end of the first housing part to a second end of the housing part.
  • the first end of the first housing part can have a channel entrance and the second end of the first housing part can have a channel exit.
  • the at least one channel can be designed to allow fluid to flow from an input of the channel to an output of the channel.
  • the fluid can be a liquid or a gas.
  • the at least one channel can be a fluid channel.
  • the at least one channel can be formed in the first housing part in such a way that there is no fluid communication between the at least one channel and the interior of the first housing part.
  • the at least one duct can be designed separately from the interior of the first housing part.
  • the fluid can be water, in particular cooling water, air, in particular compressed air, or a cutting gas.
  • At least one sensor, in particular at least two sensors, can be integrated in the first housing part to monitor the machining process.
  • At least one sensor in particular at least two sensors, can be arranged on the housing part to monitor the machining process.
  • the at least one sensor can be a sensor for process monitoring, a temperature
  • the at least one optical element can comprise at least one of the following elements: a lens, a lens group, a collimating lens, collimating optics, a focusing lens, focusing optics, a transmissive element, a reflective element, a beam splitter, a protective glass, a mirror, a Beam shaping element and an optical wedge.
  • Collimating optics and focusing optics are preferably arranged at least partially in the first housing part. Particularly preferably, collimating optics, a beam splitter and focusing optics are arranged at least partially in the first housing part.
  • the optical path defined by the at least one optical element, in particular the optical path defined by all optical elements of the first housing part, through the first housing part can be coaxial with the axis of the first housing part.
  • the optical axis of the at least one optical element can be coaxial with the axis of the first housing part. 5
  • the first housing part may have a nozzle receptacle adjacent to the second opening.
  • a nozzle for exiting the laser beam from the laser processing head can be coupled to the nozzle receptacle. Adjacent to the first opening, the first housing part can have an interface for introducing the laser beam into the laser processing head.
  • the laser processing head can comprise a second housing part which is connected to the first housing part.
  • the second housing part may include a fiber coupler or a nozzle mount. 5
  • the laser processing head can comprise a second housing part and a third housing part.
  • the second housing part and the third housing Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO part can be connected to the first housing part.
  • the second housing part may include a fiber coupler.
  • the third housing part can include a nozzle receptacle.
  • the housing of the laser processing head can consist of the first housing part, with at least collimation optics and focusing optics of the laser processing head being accommodated in the first housing part.
  • the first housing part can include a seal receptacle.
  • a sealing element can be accommodated in the sealing receptacle.
  • the sealing element can be arranged between the first housing part and the second or the third housing part. The sealing element can improve a seal between the first housing part and the second housing part or the third housing part. 5
  • the housing part preferably comprises two seal receptacles.
  • a first seal receptacle may be formed at the first opening or in a first side or end of the first housing part.
  • a second seal receptacle may be formed at the second opening or in a second side or end of the first housing part.
  • a first sealing element can be arranged in the first sealing seat.
  • a second sealing element can be arranged in the second sealing seat.
  • the first sealing element can be arranged between the first housing part and the second housing part.
  • the second sealing element can be arranged between the first housing part and the third housing part.
  • a seal between the first housing part and the second housing part can be improved by the first sealing element.
  • a seal between the first housing part and the third housing part can be improved by the second sealing element.
  • the seal seat or each of the seal seats may be an annular groove.
  • the sealing element or each of the sealing elements can be a ring seal, for example an O-ring.
  • the seal seat or seal seats can be added to the semi-finished product.
  • the semi-finished product can be machined or reworked in such a way that the seal receptacle or seal receptacles are formed in the semi-finished product.
  • the optical element can be arranged in the interior in a movable and/or displaceable manner, in particular along the optical axis thereof.
  • the optical element can be focusing optics.
  • the optical element can be arranged in the interior in such a way that the optical element moves linearly or translationally
  • the laser processing head can include a drive, for example an electric motor.
  • the optical element can be moved and/or moved by the drive.
  • the drive can be arranged at least partially in the interior.
  • the laser processing head can include a mount.
  • the optical element can be arranged in the holder.
  • the holder can be movable and/or displaceable, in particular along the optical axis of the optical element.
  • the holder 5 can be moved and/or traversed in a linear or translational manner.
  • the mount can be moved and/or moved by the drive.
  • the holder can be arranged at least partially, in particular completely, in the interior. 0
  • the laser processing head can in particular be a laser cutting head.
  • An opening may be formed in at least one side of the first housing part.
  • the side can extend parallel to the longitudinal axis or in the axial direction.
  • the side can extend parallel to the optical path through the first housing part. 5
  • the side may extend parallel to a laser beam or a path of the laser beam through the first housing part.
  • the opening in the side of the first housing part can have an area of at least 1 cm 2 , preferably at least 10 cm 2 , more preferably at least 25 cm 2 , more preferably at least 50 cm 2 , more preferably at least 75 cm 2 , more preferably at least 100 cm 2 , more preferably at least 200 cm 2 , more preferably at least 300 cm 2 .
  • An area of the opening in the side of the first housing part can be at least 10%, preferably at least 20%, more preferably at least 30%, more preferably at least 40%, more preferably at least 50%, more preferably at least 60%, more preferably at least 30%, more preferably at least 70% , more preferably at least 80%, more preferably at least 90% of the total area of the side including the opening.
  • optical element and/or the holder and/or the drive can be introduced into the interior of the first housing or removed from the interior of the first housing through the opening.
  • the laser processing head may include an optics module containing the optical element, the mount and the drive.
  • the optics module may be insertable into the housing through an opening in a side of the housing.
  • a further aspect of the disclosure relates to a method for producing a laser processing head.
  • the aspect of the disclosure relates to a method for manufacturing a laser processing head disclosed herein.
  • the method comprises the steps: providing a semi-finished product or a housing part made from a semi-finished product, the semi-finished product or the first housing part having a first5 opening, a second opening and an interior space surrounded by an inner surface; and introducing at least one optical element at least partially into the interior.
  • the semi-finished product can be processed in such a way that the shape of the semi-finished product changes.
  • the semi-finished product can be processed in such a way that the weight of the semi-finished product is reduced by processing.
  • the weight of the semi-finished product can be reduced by a maximum of 10.0%, preferably a maximum of 7.0%, more preferably a maximum of 5.0%, more preferably a maximum of 3.0%, more preferably a maximum of 2.0%, more preferably a maximum of 1.0% due to the processing. ,5 more preferably at most 0.5%.
  • the semi-finished product is (finish) machined.
  • the semi-finished product can be (re)processed by embossing, rolling, (solid) forming, deep drawing or bending.
  • a further aspect of the disclosure relates to the use of a semi-finished product for a laser processing head, preferably for producing a laser processing head.
  • Yet another aspect of the disclosure relates to the use of a semi-finished product for a housing part for a laser processing head, preferably for producing a housing part for a laser processing head.
  • at least one collimation optic and one focusing optic of the laser processing head can be accommodated in the housing part and/or the semi-finished product can already largely have the shape of the (finished) housing part.
  • Figure 1 shows a fiber processing system 500
  • FIG. 2 schematically shows a first housing part 110, the course of a section A-A being indicated;
  • Fig. 3 shows the section A-A as indicated in Fig. 2;
  • FIG. 4 schematically shows an embodiment of a first housing part 110
  • FIG. 5 schematically shows an embodiment of a first housing part 110
  • FIG. 6 schematically shows a first housing part 110, the course of a section B-B being indicated;
  • Fig. 7 shows part of the section B-B as indicated in Fig. 6; and 0 Fig. 8 schematically shows an embodiment of a first housing part 110.
  • the fiber processing system 500 shown in FIG. 1 may include a fiber source 200 and a fiber processing head 100 .
  • the fiber source 200 can generate a processing laser beam F (fiber beam).
  • the fiber source 200 can be embodied as a single-mode fiber, as a solid-state laser or as a fiber laser.
  • the fiber processing system 500 can include a fiber processing head 100 .
  • the fiber processing head 100 can comprise a first housing part 110 .
  • the fiber processing head 100 can comprise a second housing part 160 and/or a third housing part 170 .
  • the second housing part 160 can be connected to the first housing part 110 .
  • the third housing part 170 can be connected to the first housing part.
  • the processing laser beam L generated by the laser source 200 can be transmitted via an optical fiber from the laser source 200 to the laser processing head 100.
  • the processing laser beam L can be coupled into the laser processing head 100 via a fiber coupler 161 . The coupling of the processing laser beam
  • the second housing part 160 can comprise an interface, for example the fiber coupler 161, for coupling the processing laser beam L into the laser processing head 100.
  • the laser processing head 100 can include collimating optics 121 (collimating optics).
  • the collimation optics 121 can be arranged and configured in the laser processing head 100 in such a way that the processing laser beam L entering the laser processing head 100 in a divergent manner is collimated.
  • the collimation optics 121 can be arranged at least in sections in the first housing part 110 of the laser processing head 5 100 .
  • the collimation optics 121 are preferably arranged completely in the first housing part 110 of the laser processing head 100 .
  • the collimating optics 121 can comprise at least one lens or two or more lenses. A distance between the two or more lenses can be adjustable, in particular by an electric motor.
  • the collimating optics 121 can define an optical axis.
  • the laser processing head 100 can include focusing optics 131 .
  • the focusing optics 131 can be arranged and designed in the laser processing head 100 in such a way that the collimated processing laser beam L is focused.
  • the focusing optics 131 can be arranged at least in sections in the first housing part 110 of the laser processing head 100 .
  • the focusing optics 131 are arranged completely in the first housing part 110 of the laser processing head 100 . 0
  • the focusing optics 131 can include at least one lens or two or more lenses. A distance between the two or more lenses can be adjustable, in particular by an electric motor. An optical axis can be defined by the focusing optics 131 .
  • the focusing optics 131 can be an F-Theta lens. The F-5 Theta lens can be arranged telecentrically. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
  • An optical element e.g. The collimating optics 121 can be arranged between the first housing part 110 and the second housing part 160 .
  • the focusing optics can be arranged between the first housing part 110 and the second housing part 160 .
  • 5 131 can be arranged between the first housing part 110 and the third housing part 170 is.
  • the optical element can contact at least a section of the first housing part 110 and/or at least a section of the second housing part 160 (directly). If an optical element is arranged between the first housing part 110 and the third housing part 170, the optical element can contact at least a portion of the first housing part 110 and/or at least a portion of the third housing part 170 (directly). 5
  • the focused machining laser beam L can be emitted from the laser machining head 100 and irradiated onto a workpiece W to machine the workpiece W.
  • FIG. The third housing part 170 preferably includes or is a nozzle 171 from which the processing laser beam L is emitted. 0
  • the workpiece W can be welded.
  • two workpieces W can be welded together or a component can be welded to the workpiece W.
  • the workpiece W can be cut, engraved or hardened. 5
  • the laser processing head 100 may be a laser beam welding head, a laser beam cutting head, a laser beam engraving head, or a laser beam hardening head.
  • the laser processing system 500 can include a measuring device 300 .
  • the measuring device 300 can be set up for process monitoring or set up to record a parameter for assessing the laser machining process.
  • the measuring device 300 can comprise a camera or one or more photodiodes or one or more sensors.
  • a process radiation of the laser machining process is preferably coupled into the measuring device 300 and recorded in the measuring device.
  • the process radiation can include radiation reflected from the workpiece W, plasma radiation and/or thermal radiation.
  • the measuring device Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
  • 300 can include or be a sensor module or an optical coherence tomography module.
  • an optical measuring beam can be incident on the workpiece W
  • the laser processing head 100 in particular the first housing part 110 of the laser processing head 100, can comprise a beam splitter 141.
  • the beam splitter 141 can be designed to allow a processing laser beam L to pass through and to reflect a measuring beam.
  • the beam splitter 141 can be designed to reflect a processing laser beam L and to allow a measuring beam to pass through.
  • the processing laser beam L and the measuring beam can be combined, in particular combined in such a way that they run parallel and/or coaxially to one another at least in places.
  • a control unit can evaluate data from the measuring device 300 and change, in particular control or regulate, the laser processing process on the basis of the data evaluation.
  • the control unit may be included in the measuring device 300 or may not be included in the measuring device 300 .
  • the laser processing head 100 may include one or more protective glasses. The protective glasses can reduce or prevent contamination of relevant components.
  • the laser processing head can comprise a lens, a transmissive element, a reflective element, a radiation shaping element and/or an optical wedge.
  • a collimating optic 121, a focusing optic 131, a beam splitter 141, a protective glass, a lens, a transmissive element, a reflective element, a radiation shaping element and an optical wedge can each be referred to as an optical element.
  • An optical path for the processing laser beam L through the laser processing head 100 can be defined by optical elements of the laser processing head 100 .
  • FIG. 2 schematically shows a first housing part 110.
  • the first housing part 110 comprises
  • first opening 111a and a second opening 112a may be opposite.
  • the first housing part 110 comprises a first end 111 and a second end 112.
  • the first opening 11a can be formed.
  • the second end 112 may have the second opening 112a formed therein.
  • the first housing part 110 consists of a semi-finished product.
  • the first housing part 110 can include an insertion opening 119 .
  • the insertion opening 119 may have been added to the semi-finished product.
  • the semi-finished product can have been machined or reworked in such a way that the insertion opening 119 is formed in the first housing part 119 .
  • the insertion opening 119 can be designed in the form of a slit or rectangular.
  • An axis of the first housing part 110 can be formed between the first opening 111 and the second opening 112 .
  • the axis of the first housing part 110 is formed between a center point of the first opening 111 and a center point of the second opening 112 .
  • the axis of the first housing part 110 can be understood as an imaginary straight line. 5
  • the insertion opening 119 can be formed in a side of the first housing part 110 .
  • An angle can be formed between one side of the insertion opening 119 and the axis of the first housing part 110 .
  • the angle can in particular be between 40 ° and 50 ° .
  • the insertion opening 119 can be rotated or twisted or tilted relative to the longitudinal extent of the first housing part 110 (in the direction of the axis of the first housing part 110).
  • a drawer 142 (see Figs. 4 and 5) can be inserted into the drawer opening 119.
  • An optical element for example the beam splitter 141, can be arranged in the slot 142.
  • the optical element can be introduced into the insertion opening 119 together with the insertion 142 .
  • the optical ele ment can be placed first in the slot 142 and then the slot 142 with Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WHERE the optical element is introduced into the insertion opening 119.
  • the insert 142 can be inserted into the insert opening 119 without the optical element.
  • the insert 142 can be (detachably) immovably connected to the first housing part 110, for example by means of a screw connection or a bolt connection.
  • the optical element in the slot 142 is positioned immovably or stationary relative to the first housing part 110 .
  • the beam splitter 141 is advantageously tilted relative to an optical path through the first housing part 110, the tilting of the insertion opening 119 relative to the axis of the first housing part 110 enables the beam splitter to be positioned in a fixed manner.
  • a beam splitter 141 as an optical element in the slot 142 is to be understood as an example and not absolutely necessary. Another optical element 5 in the drawer 142 is possible.
  • FIG. 0 The external cross section of the first housing part 110 can be rectangular, in particular square. The corners can be rounded.
  • An interior space 113 is formed in the first housing part 110 .
  • the interior 113 can be connected to the environment of the first housing part 110 through the first opening 11a and/or through the second opening 112a, in particular can be connected in a fluid-communicating manner.
  • the interior space 113 may extend through the entire first housin 110 seteil.
  • the interior 113 may have a substantially circular cross-section (perpendicular to the axis of the first housing part 110). 0
  • the inner space 113 is surrounded by an inner surface 114 .
  • the inner surface 114 can be designed essentially in the form of a cylinder jacket surface.
  • the inner surface 114 can be designed at least in sections in the form of a cylinder jacket surface.
  • the first housing part 110 can include a housing wall (hatched in FIG. 3 ) that defines the inner surface 114 or the inner space 113 . 5 Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
  • Inner surface 114 may include a guide 119a, 119b for guiding and/or supporting drawer 142.
  • the guide 119a, 119b may include a first guide portion 119a and a second guide portion 119b.
  • the first guide portion 119a may be adjacent to the insertion opening 119 (directly).
  • the first guide portion 119a may include a guide groove.
  • the second guide section 119b can oppose the insertion opening 119 and/or the first guide section 119a.
  • the second guide portion 119b may include a guide groove.
  • the first guide section 119a and the second guide section 119b can be matched to one another such that the insert 142 is arranged both in the first guide section and in the second guide section 119b when the insert 142 is (fully) inserted into the insert opening 119. 5
  • the first housing part 110 can have a connection opening 117 .
  • the connection opening 117 may be formed in a side of the first housing part 110 that is different from the side in which the insertion opening 119 is formed. In the circumferential direction around the first housing part 110, the connection opening 117 and the insertion opening 119 can be spaced apart from one another.
  • a sensing device 300 (not shown in FIG. 3 ) may be coupled to port 117 .
  • a proportion of a radiation from the first housing part can be coupled into the measuring device 300 . 5
  • a terminal guide 117a may be formed in the inner surface 114 .
  • the connection guide 117a may be (directly) adjacent to the connection opening 117 .
  • a coupling of the connection opening 117 to the measuring device 300 can be improved by the connection guide 117a.
  • the first housing part 110 can have at least one channel 115 .
  • the first housing part 110 preferably comprises at least two channels 115, more preferably a plurality of channels 115.
  • the channel 115 can have a channel inlet and a channel outlet. 5
  • the at least one channel 115 can extend completely from a first side to a second side of the first housing part 110 in FIG. In this case, a canal entrance in Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO be formed on the first side and a channel outlet in the second side of the first housing part 110.
  • a fluid for example a cooling fluid, can be fed into the channel 115 via the channel inlet
  • the channel 115 is formed separately from the interior space 113 .
  • the channel 115 and the interior 113 of the first housing part 110 cannot be connected in a fluid-communicating manner.
  • Fig. 4 shows schematically a first housing part 110.
  • first housing part 110 of the example of FIG. 5 is schematically a first housing part 110.
  • the first housing part 110 can further have the connection opening 117 in order to connect a measuring device.
  • the beam splitter 141 can be arranged in the slot 142, in particular as described with regard to FIGS.
  • the beam splitter 141 and the insert 142 can form an optical assembly or optical unit 140 .
  • the optical unit 140 can be inserted into the insertion opening 119 in the first housing part 110 .
  • the collimation optics 121 can be arranged in a slot 122 .
  • the slot 122 of the collimation optics 121 can be designed analogously to the slot 142 of the beam splitter 1415 .
  • the collimation optics 121 and the insert 122 can form an optical assembly or an optical unit 120 .
  • the optical unit 120 can be inserted into an insertion opening in the first housing part 110 .
  • the insertion opening can be designed in the form of a slit or rectangular.
  • One side of the slot opening may be substantially ( ⁇ 10% or ⁇ 5%) parallel or perpendicular to the axis of the first case 110 .
  • a side of the insertion hole may be non-parallel to a side of the insertion hole 119 for the beam splitter 141 .
  • the first housing part 110 can include a guide for supporting and/or guiding the insert 122 of the collimating optics 121.
  • the guide may include a first guide portion and a second guide portion.
  • the first leadership Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO cut can (directly) adjoin the insertion opening.
  • the first guide portion may include a guide groove.
  • the second guide section can be opposite the insertion opening and/or the first guide section.
  • the second guide portion may include a guide groove.
  • the focusing optics 131 can be arranged in a slot 132.
  • the slot 132 of the focusing optics 131 can be designed analogously to the slot 142 of the beam splitter 141 .
  • the focusing optics 131 and the insert 132 can form an optical assembly or optical unit 130 .
  • the optical unit 130 can be inserted into an insertion opening in the first housing part 110 .
  • the insertion opening can be slit-shaped or rectangular.
  • One side of the insertion opening may be substantially ( ⁇ 10% or ⁇ 5%) parallel or perpendicular to the axis of the first housing.
  • a side of the insertion opening may be non-parallel to a side of the insertion opening 119 for the beam splitter 141.
  • One side of the insertion opening can be substantially ( ⁇ 10% or ⁇ 5%) parallel or perpendicular to one side of the insertion opening of the collimating optics 121 .
  • the first housing part 110 can include a guide for supporting and/or guiding the drawer 132 of the focusing optics 131 .
  • the guide may include a first guide portion and a second guide portion.
  • the first guide portion may be (directly) adjacent to the insertion opening.
  • the first guide portion may include a guide groove.
  • the second guide section can be opposite the insertion opening and/or the first guide section.
  • the second guide portion may include a guide groove.
  • the first guide section and the second guide section can be matched to one another such that the insert 132 is arranged both in the first guide section and in the second guide section when the insert 132 is (completely) inserted into the insertion opening. 5
  • the first housing part 110 can comprise two or three insertion openings.
  • Fig. 5 shows an embodiment of the first housing part 110.
  • a collimation optics 121 can be arranged at a first end of the first housing part 110 .
  • Focusing optics 131 can be arranged at a second end of the first housing part 110 . 0
  • the collimation optics 121 can be arranged at least partially in the first housing part 110 . A portion of the collimating optics 121 may be located outside of the first housing part 110 or the collimating optics 121 may be located entirely within the first housing part 110 . 5
  • the focusing optics 131 can be arranged at least partially in the first housing part 110 . A portion of the focusing optics 131 may be located outside of the first housing part 110 or the focusing optics 131 may be located entirely within the first housing part 110 . 0
  • a slot 142 with a beam splitter 141 can be arranged in the first housing part 110 .
  • the insert 142 and the beam splitter 141 can form an optical unit 140 .
  • the insert 142, the beam splitter 141 and/or the optical unit 140 can be configured as described above. 5
  • a possible embodiment of an arrangement of an optical element on the first housing part 110 for example the collimating optics 121 at the first opening li la and/or the focusing optics 131 at the second opening 111b, is described in more detail with a view to FIGS. Even if the arrangement is described below with reference to the first end 111 of the housing part 110 and the collimation optics 121, the focusing optics 131 can be arranged accordingly at the second end 112 of the housing part 110.
  • FIG. 6 shows a first housing part 110 in a front view, with a first end 111 and a first opening 111a of the first housing part 110 being visible.
  • a section BB is indicated in FIG. 6, with the associated sectional view BB being shown in FIG. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
  • the first housing part 110 can have a receptacle 116 .
  • the receptacle 116 may be formed in the inner surface 114 of the first housing part 110 or at an (axial) end of the first housing part 110 .
  • An optical element for example collimating optics 121 or focusing optics 131, can be accommodated in receptacle 116
  • the receptacle 116 can be stepped in the first end 111 .
  • Receptacle 116 may include a slot, notch, groove, seat, step, and/or shoulder against which a portion of the optic may abut or rest.
  • the receptacle 116 may be (directly) adjacent to the first opening 111a or (directly) to the second opening 112a. 5
  • the receptacle 116 may have a circular cross-section (perpendicular to the axis of the first housing part 110).
  • the inclusion 116 may include a change in the area of the cross section of the interior 113 .
  • the change can be sudden or continuous.
  • the receptacle 116 may include a portion where the cross-sectional area of the interior space 113 is larger than a portion of the interior space 113 not encompassed by the receptacle 116 .
  • the change in cross-sectional area can be caused by a step or a shoulder.
  • the optical element can rest or lie on the step or paragraph. 5
  • the first housing part 110 can comprise a spring element 150 or a spring element 150 can be arranged on the first housing part 110 .
  • the optical element can be positioned and/or held relative to the first housing part 110 by the spring element 150 .
  • the receptacle 116 can have an auxiliary receptacle 118 .
  • an auxiliary receptacle 118 can be formed in the inner surface 114 of the first housing part 110 .
  • the spring element 150 and/or a sealing element can be accommodated in the auxiliary receptacle 118 .
  • Auxiliary receptacle 118 may include a slot, notch, groove, ledge, step, and/or shoulder.
  • the auxiliary receptacle 118 may include a portion in which the area 5 of the cross section of the inner space 113 is larger than in the area of the receptacle 116.
  • the change in cross-sectional area may be caused by a step or a shoulder.
  • the spring element 150 or the sealing element can abut or lie on the step or shoulder.
  • the spring element 150 can comprise a plurality of spring sections 151 which
  • the spring edge 152 can rest on the first housing part 110, in particular on a section from the receptacle 116 rest.
  • the spring sections 151 preferably do not rest on the first housing part 110 .
  • the spring element 150 can comprise at least three, preferably at least five, more preferably at least ten, spring sections 151. 0
  • the spring sections 151 also called spring fingers or spring bars, can extend from the spring edge 152 in the direction of a center of the spring element 150.
  • the spring sections 151 preferably extend beyond a plane defined by the spring edge 152, in particular in the direction of the axis of the first housing part 110.
  • the spring sections 151 can be elastically deformable.
  • the spring element 150 can be arranged at least in sections between the first housing part 110 and a second housing part 160 .
  • the spring element 150 can be clamped between the first housing part 110 and the second housing part 160 .
  • the spring element 150 can contact the at least one optical element. In this way, a spring force can be applied to the at least one optical element and the at least one optical element can be fixed on or in the first housing part 1105.
  • the spring element 150 can have a circular cross section and/or a circular outer diameter.
  • the first housing part 110 can include a first receptacle and a second receptacle.
  • the first receptacle can be formed at a first end 111 of the first housing part 110 and the second receptacle can be formed at a second end 112 of the first housing part 110 .
  • a first optical element, in particular collimating optics 121 can be arranged in or on the first receptacle, and a second optical element, in particular focusing optics 131, can be arranged in or on the second receptacle.
  • the first receptacle and the second receptacle may each be any receptacle disclosed herein. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
  • the first housing part 110 can comprise a first spring element and a second spring element.
  • the first spring element can contact the first optical element and the second spring element can contact the second optical element.
  • the first spring element and the second spring element may each be any Fe disclosed herein
  • the first spring element can be clamped between the first housing part 110 and a second housing part 160 .
  • the second spring element can be clamped between the first housing part 110 and a third housing part 170 . 0
  • the first housing part 110 may have or include one or more features of a first housing part 110 disclosed herein.
  • An optical element can be arranged at least in sections in the first housing part 110 .
  • the optical element is in particular focusing optics 131.
  • the optical element can be arranged in the first housing part 110 in a movable and/or displaceable manner. That is, the optical element can be moved or displaced between at least two different positions, in particular in the interior of the first housing part 110.
  • the optical element can be arranged entirely in the interior of the first housing part 110.
  • the optical element can be arranged in a holder (not shown in FIG. 8).
  • the holder can be arranged at least partially in the interior of the first housing part 110 in a movable and/or displaceable manner.
  • the holder can be movable and/or traversable in a linear or translational manner.
  • the optical element can be moved by moving the holder.
  • the movement of the optical ele ment or the holder is indicated in Fig. 8 by a double arrow.
  • the laser processing head can include a drive (not shown in FIG. 8).
  • the drive can include a motor, in particular an electric motor.
  • the drive can cause the mount and/or the optical element to move.
  • a focus position of a laser beam can be changed by the first housing part 110 by moving the optical element in the first housing part 110 . This enables in particular an improvement in a laser cutting process.
  • an opening 109 can be formed in a side or a side surface 108 of the first housing part 110 in a side or a side surface 108 of the first housing part 110.
  • the side or side surface 108 can be parallel to the longitudinal axis of the first housing part 110, in the axial direction of the first housing part 110, parallel to the optical path through the first housing part 110 and/or parallel to ei
  • the opening 109 can be designed in such a way that the optical element, in particular a focusing lens 131, can be introduced into the interior of the first housing part 110 via the opening 109.
  • the opening 109 can be designed in such a way that the holder can be inserted at least partially, in particular completely, into the interior of the first housing part 110 via the opening 109 .
  • the opening 109 can be designed in such a way that the drive can be introduced at least partially, in particular completely, into the interior of the first housing part 110 via the opening 109 .
  • the problem of high machining volumes in the production of mounts for optical elements in a housing of a laser processing head can be solved by using semi-finished products such as extruded profiles, sheet metal, panels or primary formed blanks, which are produced, for example, by die casting or pressing and sintering were created can be solved. Even if these semi-finished products may still have to be reworked in certain areas in order to achieve the necessary dimensional accuracy (typical value less than 0.1 mm), the large machining volumes of current production are sometimes omitted, since only minimal material removal is required to achieve this the dimensional accuracy is necessary.
  • brackets for optical elements5 and/or cooling channels or similar for example, can be taken into account directly when creating the semi-finished product and do not have to be added later, which represents a further simplification for cost optimization.

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Abstract

Ein Laserbearbeitungskopf ist angegeben. Der Laserbearbeitungskopf umfasst ein erstes Gehäuseteil, das aus einem Halbzeug besteht und eine erste Öffnung, eine der ersten Öffnung gegenüberliegende zweite Öffnung und einen von einer Innenfläche umgebenen Innenraum aufweist; und mindestens ein optisches Element, das zumindest teilweise in dem Innenraum angeordnet ist.

Description

Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Laserbearbeitungskopf und Verfahren zur Herstellung eines Laserbearbeitungskopfes
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Laserbearbeitungskopf. Weiterhin betrifft die Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung eines Laserbearbeitungskopfes sowie
5 eine Verwendung eines Halbzeugs zur Herstellung eines Laserbearbeitungskopfes.
Hintergrund und Stand der Technik
Laserbearbeitungsköpfe, beispielsweise Laserschweißköpfe oder Laserschneidköpfe,0 sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ein Laserbearbeitungskopf weist in der Re gel ein Gehäuse auf, in dem optische Elemente zum Führen und/oder Formen des La serstrahls, insbesondere eine Kollimationsoptik und eine Fokussieroptik, sowie ggf. einen Strahlteiler, angeordnet sind. Die Kollimationsoptik dient zum Kollimieren eines divergent in den Laserbearbeitungskopf eingebrachten Laserstrahls aus einer Laser5 quelle. Durch die Fokussieroptik kann der Laserstrahl auf eine Oberfläche eines Werk stücks fokussiert werden, um das Werkstück zu bearbeiten. Die Kollimationsoptik und eine Fokussieroptik können einen Strahlengang im Gehäuse des Laserbearbeitungs kopfs definieren. Die Kollimation und die Fokussierung dienen also dazu den Laser strahl in einer Weise zu formen, dass dieser für einen Laserbearbeitungsprozess, etwa0 einen Prozess des Laserstrahlschweißens oder Laserstrahlschneidens, geeignet ist. Die Strahlteilung kann dazu dienen, Strahlung aus dem Strahlengang des Laserbearbei tungskopfs bzw. aus dem Gehäuse auszukoppeln, um den Prozess mittels Sensoren, z.B. Photodioden und/oder Kamera, überwachen zu können. Außerdem kann in dem Gehäuse des Laserbearbeitungskopfs in bestimmten Bereichen zumindest ein Schutz5 glas angeordnet sein, das dem Schutz der übrigen optischen Elemente vor Verschmut zung dient.
Ein Problem solcher Laserbearbeitungsköpfe ist der aufwendige Aufbau, welcher in der Regel aus Elementen zum Halten und Kühlen der einzelnen optischen Elemente0 besteht. In der Regel wird ein Gehäuse eines Laserbearbeitungskopfes zur Aufnahme der optischen Elemente, insbesondere der Kollimationsoptik und der Fokussieroptik, aus einem Vollmaterial spanabhebend gefertigt. Dabei muss ein großes Volumen aus dem Vollmaterial entfernt werden. Oft werden für die einzelnen optischen Elemente so gar einzelne funktionelle Einheiten bzw. Module hergestellt und zu einem Laserbear5 beitungskopf zusammengesetzt. Dabei kann jede der Einheiten ein eigenes Gehäuse besitzen. Eine ausreichende Dichtigkeit eines Innenraums des Laserbearbeitungskopfes Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO ist bei einem solchen Aufbau aus mehreren Einheiten regelmäßig nur mit großem Aufwand erreichbar.
Offenbarung der Erfindung
5
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, einen Laserbearbeitungskopf anzu geben, der kostengünstig und einfach herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe liegt darin, einen Laserbearbeitungskopf anzugeben, der eine hohe Dichtigkeit aufweist. Eine wei tere Aufgabe liegt darin, ein Verfahren anzugeben, durch das ein Laserbearbeitungs0 kopf kostengünstig und einfach herstellbar ist.
Eine oder mehrere dieser Aufgaben wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den ab hängigen Ansprüchen definiert. 5
Ein Laserbearbeitungskopf der vorliegenden Offenbarung umfasst zumindest ein erstes Gehäuseteil, das ein Halbzeug umfasst oder ist bzw. aus einem Halbzeug besteht. Das erste Gehäuseteil weist eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung auf. Von einer Innenfläche ist ein Innenraum des ersten Gehäuseteils umgeben. Mindestens ein opti0 sches Element ist in dem Innenraum des ersten Gehäuseteils angeordnet. Das optische Element ist zumindest teilweise in dem Innenraum angeordnet, d.h. das optische Ele ment kann einen Bereich aufweisen, der von der Innenfläche umgeben ist, und einen Bereich, der aus dem Innenraum herausragt. Eine Gerade durch einen Mittelpunkt der ersten Öffnung und einen Mittelpunkt der zweiten Öffnung kann als Längsachse des5 ersten Gehäuseteils bezeichnet werden. Eine Richtung entlang bzw. parallel zur Längsachse kann als axiale Richtung bezeichnet werden. Eine Richtung senkrecht zur Längsachse und von der Längsachse ausgehend kann als radiale Richtung bezeichnet werden. Das erste Gehäuse kann eine Gehäusewand aufweisen. Das Halbzeug kann die Gehäusewand des ersten Gehäuses sein oder bilden. Die Innenfläche kann durch die0 Gehäusewand des ersten Gehäuses definiert sein bzw. eine (Innnen-)Fläche der Gehäu sewand sein. Die Innenfläche kann eine in radialer Richtung geschlossene Fläche bzw. eine geschlossene Form aufweisen, die den Innenraum umgibt. Die Innenfläche kann in axialer Richtung offen sein. Das erste Gehäuseteil kann ein Grundkörper für den Laserbearbeitungskopf sein. 5
Dadurch, dass das erste Gehäuseteil aus einem Halbzeug besteht, kann der Laserbear beitungskopf kostengünstig und einfach hergestellt werden. Weiterhin kann der Laser- Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO bearbeitungskopf aus relativ wenigen Einzelteilen hergestellt werden, wodurch eine Dichtigkeit des Laserbearbeitungskopfes verbessert ist.
Der Laserbearbeitungskopf kann ein Laserstrahlschweißkopf, ein Laserstrahlschneid
5 kopf, ein Laserstrahlgravierkopf oder ein Laserstrahlhärtkopf sein.
Ein Halbzeug ist ein Vormaterial. Ein Halbzeug ist beispielsweise ein vorgefertigtes Rohmaterial, ein Werkstück oder ein Halbfabrikat. In der Regel weist ein Halbzeug eine einfache geometrische Lorm auf. Insbesondere kann ein Halbzeug eine Lorm auf0 weisen, die zumindest im Wesentlichen der Lorm des fertigen Produkts entspricht.
Mit anderen Worten wird ein Halbzeug zur Herstellung eines Gehäuseteils für einen Laserbearbeitungskopf verwendet, wobei das Halbzeug bereits weitgehend die Lorm des (fertigen) Gehäuseteils aufweist. Das erste Gehäuseteil kann ein nachbearbeitetes5 Halbzeug sein. Das heißt, dass das Halbzeug für die Herstellung des ersten Gehäuse teils nachbearbeitet werden kann.
Bevorzugt wird das Halbzeug lediglich geringfügig zur Herstellung des ersten Gehäu seteils nachbearbeitet. Es ist bevorzugt, dass das Halbzeug zur Herstellung des ersten0 Gehäuseteils so bearbeitet wurde, dass das Gewicht des Halbzeugs durch die Bearbei tung um höchsten 10,0 %, bevorzugt höchstens 7,0 %, bevorzugter höchstens 5,0 %, bevorzugter höchstens 3,0 %, bevorzugter höchstens 2,0 %, bevorzugter höchstens 1,0 %, bevorzugter höchstens 0,5 %, verringert wurde. 5 Das Halbzeug kann spanabhebend, beispielsweise durch Lräsen, nachbearbeitet sein oder durch Prägen, Rollieren, (Massiv-)Umformen, Tiefziehen, Biegen oder Schneiden nachbearbeitet sein, beispielsweise um eine Aufnahme für das optische Element und/oder für eine Dichtung oder eine Öffnung, insbesondere eine Öffnung durch die Innenfläche bzw. eine Öffnung in der Gehäusewand, auszubilden. 0
In einer Ausführungsform kann der Innenraum die erste Öffnung und die zweite Öff nung verbinden, insbesondere fluidkommunizierend verbinden. Über die erste Öffnung und die zweite Öffnung kann der Innenraum gegenüber der Umgebung des ersten Ge häuseteils verbunden sein. 5
Durch die erste Öffnung kann ein Laserstrahl in den Innenraum des ersten Gehäuse teils einbringbar sein. Der Laserstrahl kann durch die zweite Öffnung aus dem Innen- Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO raum aus dem ersten Gehäuseteil ausbringbar sein. Mit anderen Worten können die erste und zweite Öffnung entlang einer Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls ange ordnet sein.
5 Ein optischer Pfad des Laserstrahls durch das erste Gehäuseteil kann durch das zumin dest eine optische Element (zumindest teilweise) festgelegt sein. Insbesondere umfasst das erste Gehäuseteil zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei, optische Elemente zur (zumindest teilweisen) Festlegung des optischen Pfads durch das erste Gehäuseteil. 0 Der optische Pfad durch das erste Gehäuseteil kann geradlinig sein. Alternativ kann der optische Pfad durch das erste Gehäuseteil abgewinkelt sein. Beispielsweise kann zwischen einem ersten Abschnitt des optischen Pfads und einem zweiten Abschnitt des optischen Pfads ein Winkel gebildet sein, wobei der Winkel ungleich 180 0 ist. Zusätz lich kann zwischen dem zweiten Abschnitt des optischen Pfads und einem dritten Ab5 schnitt des optischen Pfads ein weiterer Winkel gebildet sein, wobei der weitere Win kel ungleich 180 0 ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der Win kel und/oder der weitere Winkel zwischen 10 0 und 170 °, bevorzugt zwischen 30 0 und 150 °, bevorzugter zwischen 80 0 und 100 °. 0 Zumindest eine Eigenschaft des Laserstrahls kann durch das zumindest eine optische Element veränderbar sein. Die zumindest eine Eigenschaft des Laserstrahls kann eine Strahlform, eine Strahlrichtung und/oder eine Fokuslage sein.
Das zumindest eine optische Element kann eine optische Achse aufweisen. Jedes der5 optischen Elemente kann eine optische Achse aufweisen.
Die erste Öffnung und/oder die zweite Öffnung kann eine Fläche aufweisen. Die Flä che kann an die Umgebung des ersten Gehäuseteils angrenzen. Die Fläche der ersten Öffnung und/oder die Fläche der zweiten Öffnung kann senkrecht zum (angrenzenden)0 optischen Pfad durch das erste Gehäuseteil orientiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Fläche der ersten Öffnung und/oder die Fläche der zweiten Öffnung senkrecht zur optischen Achse des zumindest einen optischen Elements sein. Die erste bzw. zweite Öffnung kann als offene Fläche senkrecht zur Längsachse des ersten Gehäuse teils und/oder zur optischen Achse des optischen Elements definiert sein. 5
Die erste Öffnung, insbesondere die Fläche der ersten Öffnung, kann einen Mittel punkt aufweisen und die zweite Öffnung, insbesondere die Fläche der zweiten Öff- Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO nung, kann einen Mittelpunkt aufweisen. Eine (gedachte) Gerade kann den Mittelpunkt der ersten Öffnung und den Mittelpunkt der zweiten Öffnung verbinden. Die Gerade kann (vollständig) in dem Innenraum des ersten Gehäuseteils liegen. Die Gerade kann die Längsachse des ersten Gehäuseteils definieren.
5
Die Innenfläche des Innenraums des ersten Gehäuseteils kann zumindest abschnitts weise zylindermantelflächenförmig sein. Der Innenraum des ersten Gehäuseteils kann zumindest abschnittsweise zylinderförmig sein. 0 Das erste Gehäuseteil und/oder das Halbzeug kann zumindest abschnittsweise rohr förmig ausgebildet sein.
Ein äußerer Querschnitt des ersten Gehäuseteils und/oder des Halbzeugs kann zumin dest abschnittsweise rechteckig, insbesondere quadratisch, sein. Der rechteckige, ins5 besondere quadratische, äußere Querschnitt kann abgerundete Ecken aufweisen. Alter nativ oder zusätzlich kann ein Querschnitt des Innenraums zumindest abschnittsweise kreisförmig sein und/oder ein Querschnitt der Innenfläche kann zumindest abschnitts weise kreislinienförmig sein. 0 Der Querschnitt kann senkrecht zur Längsachse des ersten Gehäuseteils orientiert sein. Alternativ kann der Querschnitt senkrecht zur optischen Achse des zumindest einen optischen Elements orientiert sein.
Besonders bevorzugt ist der äußere Querschnitt des ersten Gehäuseteils zumindest ab5 schnittsweise rechteckig, insbesondere mit abgerundeten Ecken, und der Querschnitt des Innenraums zumindest abschnittsweise kreisförmig. Insbesondere kann, senkrecht zu einer Position entlang der Achse des ersten Gehäuseteils und/oder zu einer Position entlang der optischen Achse des zumindest einen optischen Elements, der äußere Querschnitt des ersten Gehäuseteils rechteckig, insbesondere mit abgerundeten Ecken,0 und der Querschnitt des Innenraums kreisförmig sein.
Das zumindest eine optische Element kann (lösbar) in oder an dem ersten Gehäuseteil fixiert sein. Das zumindest eine optische Element kann stationär, d.h. im eingebauten Zustand unbeweglich, zumindest teilweise in dem Innenraum angeordnet oder fixiert5 sein. Das zumindest eine optische Element kann relativ zu dem ersten Gehäuseteil un beweglich mit dem ersten Gehäuseteil verbunden sein und/oder relativ zu dem ersten Gehäuseteil unbeweglich zumindest teilweise in dem Innenraum angeordnet sein. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Der Innenraum kann zumindest abschnittsweise einen konstanten Durchmesser auf weisen. Insbesondere kann der Innenraum einen konstanten Durchmesser über eine Länge von zumindest 50 mm, bevorzugt zumindest 100 mm, entlang der Längsachse des ersten Gehäuseteils oder entlang des optischen Pfads durch das erste Gehäuseteil
5 aufweisen.
In der Innenfläche des ersten Gehäuseteils kann zumindest eine Aufnahme ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest eine Aufnahme an einem (axialen) Ende des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann in das erste0 Gehäuseteil eine Aufnahme für das optische Element, z.B. eine Linse, ein Schutzglas oder ein Strahlteiler, direkt integriert sein. Das optische Element kann in der Aufnah me aufgenommen sein. Durch die Aufnahme kann das optische Element relativ zu dem ersten Gehäuseteil gehalten werden. Das optische Element kann in oder an der Auf nahme angeordnet sein. Die Aufnahme kann eine Halterung umfassen oder eine Halte5 rung sein. Durch die Halterung kann das optische Element gehalten werden oder an dem ersten Gehäuseteil fixiert sein.
Eine erste Aufnahme kann an einem ersten Ende des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein. Eine zweite Aufnahme kann an einem zweiten Ende des ersten Gehäuseteils aus0 gebildet sein. Das erste Ende und das zweite Ende können gegenüberliegende Enden sein.
Die Aufnahme kann eine geschlossene Form aufweisen, die den Innenraum umgibt. 5 Die Aufnahme kann einen Schlitz, eine Kerbe, eine Nut, ein Auflager, eine Stufe und/oder einen Absatz umfassen.
Die Aufnahme kann an einem Ende des ersten Gehäuseteils in der Innenfläche ausge bildet sein. Die Aufnahme kann angrenzend an die erste oder an die zweite Öffnung in0 der Innenfläche ausgebildet sein.
Die Aufnahme kann einen Abschnitt umfassen, in dem die Fläche des Querschnitts des Innenraums größer ist als in einem an die Aufnahme angrenzenden Abschnitt des In nenraums, z.B. in einem Abschnitt des Innenraums, der nicht von der Aufnahme um5 fasst ist. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Die Aufnahme kann also eine erste Stufe mit einem ersten Durchmesser aufweisen. Der erste Durchmesser kann größer sein als der Durchmesser des angrenzenden Innen raums oder der Durchmesser der Innenfläche. Das optische Element kann auf der ers ten Stufe aufliegen oder an der ersten Stufe anliegen.
5
Die Aufnahme kann zweistufig ausgebildet sein. Die Aufnahme kann also ferner eine zweite Stufe umfassen. Die zweite Stufe kann einen zweiten Durchmesser aufweisen, der größer ist als der erste Durchmesser der ersten Stufe und/oder größer ist als der Durchmesser des an die Aufnahme angrenzenden Innenraums oder größer ist als der0 Durchmesser der Innenfläche.
Ein Federelement kann das zumindest eine optische Element in oder an der Aufnahme halten. Insbesondere kann das Federelement auf der zweiten Stufe aufliegen oder an der ersten Stufe anliegen. 5
Das Federelement kann eine Vielzahl von Federab schnitten umfassen, die jeweils mit einem (beispielsweise ringförmigen) Federrand des Federelements verbunden sind. Der Federrand kann an dem ersten Gehäuseteil, insbesondere an bzw. auf einem Ab schnitt der Aufnahme, anliegen. Bevorzugt liegen die Federabschnitte nicht an dem0 ersten Gehäuseteil an.
Die Federabschnitte, auch Federfinger oder Federstege genannt, können sich von dem Federrand radial einwärts, d.h. in Richtung einer Mitte des Federelements, erstrecken. Bevorzugt erstrecken sich die Federabschnitte (zumindest in einem montierten Zu5 stand) über eine von dem Federrand definierten Ebene hinaus.
Das Federelement kann zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Gehäuseteil und einem weiteren Gehäuseteil angeordnet sein. Zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem weiteren Gehäuseteil kann das Federelement eingespannt sein. 0
Das Federelement kann das zumindest eine optische Element kontaktieren. Hierdurch kann eine Federkraft auf das zumindest eine optische Element aufgebracht werden und das zumindest optische Element an oder in dem ersten Gehäuseteil fixiert werden. Die Federabschnitte können auf dem optischen Element, insbesondere auf einem Rand des5 selben, anliegen und eine Federkraft auf das optische Element ausüben, um das opti sche Element in der Aufnahme zu halten. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Das Federelement kann einen kreisförmigen Querschnitt und/oder einen kreislinien förmigen Außendurchmesser aufweisen.
In der Aufnahme kann ein Dichtelement angeordnet sein. Das Dichtelement kann zwi
5 schen dem zumindest einen optischen Element und der Aufnahme angeordnet sein. Das Dichtelement kann das zumindest eine optische Element und das erste Gehäuse teil, insbesondere die Aufnahme, kontaktieren.
Die Aufnahme kann dem Halbzeug in einem Nachbearbeitungsvorgang hinzugefügt0 sein. Das Halbzeug kann so bearbeitet oder nachbearbeitet sein, dass die Aufnahme in dem Halbzeug ausgebildet ist.
Das erste Gehäuseteil kann zumindest zwei Aufnahmen umfassen. Jede der Aufnah men kann jede hierin offenbarte Aufnahme sein. Eine erste Aufnahme kann an einem5 ersten Ende des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein und eine zweite Aufnahme kann an einem zweiten Ende des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein. Das erste Ende kann dem zweiten Ende gegenüberliegen.
In einer ersten Aufnahme kann ein erstes optisches Element angeordnet sein und in der0 zweiten Aufnahme kann ein zweites optisches Element angeordnet sein. Das erste op tische Element kann eine Kollimationsoptik (auch Kollimieroptik genannt) sein. Das zweite optische Element kann eine Fokussieroptik sein. Das erste optische Element kann jedes hierin offenbarte optische Element sein. Das zweite optische Element kann jedes hierin offenbarte optische Element sein. 5
Das erste Gehäuseteil kann eine Einschuböffnung aufweisen. Das zumindest eine opti sche Element kann in einem zumindest teilweise durch die Einschußöffnung in den Innenraum eingeführten Einschub angeordnet sein. 0 Das erste Gehäuseteil kann eine Einschuböffnung umfassen. Zwischen der ersten Öff nung und der zweiten Öffnung kann eine Achse bzw. Längsachse des ersten Gehäuse teils definiert sein. Die Einschußöffnung kann gegenüber der Achse des ersten Gehäu seteils verkippt sein. 5 Die Einschuböffnung kann dem Halbzeug in einem Nachbearbeitungsvorgang hinzuge fügt sein. Das Halbzeug kann so bearbeitet oder nachbearbeitet sein, dass die Ein schußöffnung in dem Halbzeug ausgebildet ist. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Die Einschuböffnung kann schlitzförmig oder rechteckig ausgebildet sein. Die Ein schuböffnung kann eine größere Länge als Breite aufweisen, bevorzugt ist die Länge der Einschuböffnung um zumindest den Faktor zwei oder drei größer als die Breite der Einschuböffnung .
5
Die Einschuböffnung kann in einer Seite des ersten Gehäuseteils gebildet sein. Die Einschuböffnung kann eine Gehäusewand des ersten Gehäuseteils durchdringen. Die Einschuböffnung kann mit dem Innenraum des ersten Gehäuseteils (fluidkommunizie rend) verbunden sein. Über die Einschuböffnung kann die Umgebung des ersten Ge0 häuseteils mit dem Innenraum des ersten Gehäuseteils (fluidkommunizierend) verbun den sein.
Längsseiten der Einschuböffnung können sich parallel zueinander erstrecken. Die Längsseiten der Einschuböffnung können sich senkrecht oder in einem spitzen Winkel5 zur Längsachse des ersten Gehäuseteils erstrecken. Zwischen der Längserstreckung (in Richtung der Länge) der Einschuböffnung und der Achse des ersten Gehäuseteils oder des optischen Pfads durch den ersten Gehäuseteil kann ein Winkel gebildet sein. Der Winkel kann ungleich 90 0 sein. Bevorzugt liegt der Winkel zwischen 10 0 und 80 °, bevorzugter zwischen 30 0 und 60 °, bevorzugter zwischen 40 0 und 50 °. Alternativ0 kann der Winkel zwischen einer Seite der Einschuböffnung und der Achse des ersten Gehäuseteils oder des optischen Pfads durch den ersten Gehäuseteil gebildet sein.
Eine Seite der Einschuböffnung kann im Wesentlichen (±10 % oder ±5 %) parallel oder senkrecht zu der Achse des ersten Gehäuseteils oder des optischen Pfads durch5 den ersten Gehäuseteil ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist zumindest eine erste Seite der Einschuböffnung im Wesentlichen (±10 % oder ±5 %) parallel zu der Achse des ersten Gehäuseteils oder des optischen Pfads durch den ersten Gehäuseteil und eine zweite Seite der Einschuböffnung ist im Wesentlichen (±10 % oder ±5 %) senk recht zu der Achse des ersten Gehäuseteils oder des optischen Pfads durch den ersten0 Gehäuseteil.
Der Einschub kann eine Halterung für das zumindest eine optische Element sein. Ins besondere kann der Einschub eine Optikhalterung oder eine Kassette sein. Beispiels weise kann das zumindest eine optische Element in dem Einschub angeordnet sein. 5 Der Einschub mit dem zumindest einen optischen Element kann durch die Ein schuböffnung zumindest teilweise in den Innenraum des ersten Gehäuseteils einführbar Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO sein, bzw. einschiebbar und ausziehbar sein. Das in dem Einschub angeordnete opti sche Element kann in den Innenraum einführbar sein.
Der Einschub kann mit dem ersten Gehäuseteil, insbesondere mit der Gehäusewand,
5 (lösbar) verbunden sein. Beispielsweise kann ein Abschnitt des Einschubs an dem ers ten Gehäuseteil, vorzugsweise an einer Außenseite des Gehäuseteils bzw. der Gehäu sewand, befestigt, z.B. verschraubt, werden. Dazu kann das erste Gehäuseteil eine Bohrung mit einem Gewinde, bevorzugt zwei Bohrungen mit jeweils einem Gewinde, umfassen. Der Einschub kann ein Durchgangsloch, bevorzugt zwei Durchgangslöcher0 umfassen. Die Bohrung und das Durchgangsloch können so aufeinander abgestimmt sein, dass der Einschub mit einer Schraube an dem ersten Gehäuseteil befestigt werden kann und der Einschub durch die Eingangsöffnung zumindest teilweise in dem Innen raum des ersten Gehäuseteils angeordnet ist. Jeder hierin offenbarte Einschub kann so mit dem ersten Gehäuseteil (lösbar) verbunden sein. Eine Verbindung des Einschubs5 mit dem ersten Gehäuseteil ist ebenso mittels eines Bolzens oder einer Verklebung möglich. Insbesondere kann der Einschub an einer Außenseite des ersten Gehäuseteils befestigt sein.
In der Innenfläche des ersten Gehäuseteils kann eine Führung zum Führen des Ein0 schubs ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Führung zum Stützen des Einschubs in dem Innenraum ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Führung eine Füh rung snut. Mit anderen Worten kann der Einschub in dem ersten Gehäuseteil durch die Führung bei einem Einschieben des Einschubs geführt werden und in dem ersten Ge häuseteil (unbeweglich) positioniert bzw. gehalten werden. 5
Die Führung, insbesondere die Führungsnut, kann an die Einschuböffnung angrenzen. Die Führung, insbesondere die Führungsnut, kann zusammen mit der Einschuböffnung eine geschlossene Form aufweisen, die den Innenraum des ersten Gehäuseteils umgibt. 0 Die Führung kann gegenüberliegend der Einschuböffnung ausgebildet sein. Bevorzugt ist ein erster Führungsabschnitt angrenzend an die Einschuböffnung ausgebildet und ein zweiter Führungsabschnitt ist gegenüberliegend der Einschuböffnung ausgebildet.
Die Führung, insbesondere die Führungsnut, kann mit einem Abschnitt des Einschubs5 so Zusammenwirken, dass der Einschub bei einem Einschieben in die Einschuböffnung geführt wird. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Die Einschuböffnung und/oder die Führung können so in dem ersten Gehäuseteil aus gebildet sein, dass der Einschub in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse des ersten Gehäuseteils oder zu dem optischen Pfad durch den ersten Gehäuseteil in den ersten Gehäuseteil einbringbar ist.
5
Das erste Gehäuseteil kann zwei Einschuböffnungen, bevorzugt drei Einschuböffnun gen, aufweisen. Jede der Einschuböffnungen kann jede hierin offenbarte Einschuböff nung sein. 0 Das erste Gehäuseteil kann zwei Führungen, bevorzugt drei Führungen, aufweisen. Jede der Führungen kann jede hierin offenbarte Führung sein.
In einer Ausführungsform kann das erste Gehäuseteil drei Einschuböffnungen aufwei sen. Das erste Gehäuseteil kann weiterhin drei Führungen aufweisen. Je eine Ein5 schuböffnung kann je einer Führung zugeordnet sein, sodass je ein Einschub in je eine der Einschuböffnungen einbringbar ist oder eingebracht ist und der jeweilige Einschub von der zugeordneten Führung geführt und/oder gehalten werden kann.
Die drei Einschuböffnungen können auf der gleichen Seite des ersten Gehäuseteils0 ausgebildet sein. Alternativ können zumindest zwei der drei Einschuböffnung auf ver schiedenen Seiten des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein.
Die drei Führungen können auf der gleichen Seite des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein. Alternativ können zumindest zwei der drei Führungen auf verschiedenen Seiten5 des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein.
Das erste Gehäuseteil kann zumindest eine Anschlussöffnung aufweisen. An die An schlussöffnung kann ein Prozessüberwachungsmodul und/oder ein Sensormodul und/oder ein optisches-Kohärenz-Tomographie-Modul anschließbar bzw. koppelbar0 sein.
Die Anschlussöffnung kann in einer Seite des ersten Gehäuseteils bzw. in der Gehäu sewand des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein. Über die Anschlussöffnung kann der Innenraum des ersten Gehäuseteils mit einer Umgebung des ersten Gehäuseteils (flu-5 idkommunizierend) verbunden sein. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Die Anschlussöffnung kann dem Halbzeug durch Nachbearbeitung hinzugefügt wer den. Das Halbzeug kann so bearbeitet oder nachbearbeitet sein, dass die Anschlussöff nung in dem Halbzeug ausgebildet ist.
5 Die Anschlussöffnung kann so ausgebildet sein, dass eine (gedachte) Flächennormale durch den Mittelpunkt der Anschlussöffnung in radialer Richtung verläuft. Die An schlussöffnung kann so ausgebildet sein, dass zumindest ein Anteil einer Strahlung, beispielsweise Prozessstrahlung, aus dem Innenraum des ersten Gehäuseteils durch die Anschlussöffnung aus dem ersten Gehäuseteil auskoppelbar ist. Die ausgekoppelte0 Strahlung kann in das Sensormodul oder das optische-Kohärenz-Tomographie-Modul einkoppelbar sein. In dem Sensormodul oder dem optischen-Kohärenz-Tomographie- Modul kann die Strahlung erfasst werden. Das zumindest eine optische Element kann einen Strahlteiler umfassen, der so im Innenraum angeordnet ist, dass eine durch die erste oder durch die zweite Öffnung in das erste Gehäuseteil eintretende Strahlung5 durch die Anschlussöffnung aus dem ersten Gehäuseteil ausgekoppelt wird, bzw. der so im Innenraum angeordnet ist, dass eine (gedachte) Linie, die durch den Mittelpunkt der Anschlussöffnung in radialer Richtung verläuft, in demselben Winkel und/oder an demselben Punkt auf eine optische Fläche des Strahlteilers trifft wie die Längsachse des ersten Gehäuseteils. 0
Die Anschlussöffnung und die Einschuböffnung können auf verschiedenen Seiten des ersten Gehäuseteils ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Anschlussöffnung auf einer Seite des ersten Gehäuseteils ausgebildet, die benachbart oder gegenüberliegend ist zu der Seite des ersten Gehäuseteils, auf der die Einschuböffnung ausgebildet ist. Vor5 zugsweise sind die Anschlussöffnung und die Einschuböffnung einander gegenüberlie gend im ersten Gehäuseteil, bzw. in der Gehäusewand des ersten Gehäuseteils ausge bildet.
Die Anschlussöffnung und die Einschuböffnung können auf einer (gleichen) Höhe ent0 lang der Längsachse des ersten Gehäuseteils oder entlang des optischen Pfads durch das erste Gehäuseteil ausgebildet sein.
Die Anschlussöffnung und die Einschuböffnung können in einer Umfangsrichtung zu einander versetzt oder voneinander beabstandet ausgebildet sein. 5
Das zumindest eine in dem Innenraum angeordnete optische Element kann einen Strahlteiler umfassen. Der Strahlteiler durch eine Einschuböffnung einführbar bzw. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO eingebracht sein. Der Strahlteiler kann einen Anteil einer Strahlung in dem Innenraum des ersten Gehäuseteils in Richtung einer Anschlussöffnung reflektieren. Dadurch kann der Anteil der Strahlung aus dem ersten Gehäuseteil ausgekoppelt werden und in ein an die Anschlussöffnung angeschlossenes Sensormodul oder optisches-Kohärenz-
5 Tomographie-Modul eingekoppelt werden. Die Strahlung kann eine Prozessstrahlung sein.
Beispielsweise kann während eines Laserbearbeitungsprozesses unter Verwendung des Laserbearbeitungskopfes ein optischer Messtrahl auf eine Oberfläche eines Werk0 stücks eingestrahlt werden. Ein Anteil des optischen Messstrahls kann von dem Werk stück in das erste Gehäuseteil reflektiert werden und zumindest teilweise in das opti- sche-Kohärenz-Tomographie-Modul eingekoppelt werden. In dem optischen- Kohärenz-Tomographie-Modul kann auf Grundlage des reflektierten Anteils des Mess strahls ein Abstand zwischen dem Laserbearbeitungskopf und dem Werkstück ermittelt5 werden.
Das erste Gehäuseteil kann einstückig oder monolithisch ausgebildet sein. Das Halb zeug kann einstückig oder monolithisch ausgebildet sein. Durch den monolithischen Aufbau können Schnittstellen entfallen, welche Undichtigkeiten aufweisen könnten.0
Das erste Gehäuseteil kann aus Metall bestehen. Bevorzugt umfasst das erste Gehäuse teil Aluminium oder Eisen. Das erste Gehäuseteil kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Das erste Gehäuseteil kann aus einer Eisenlegierung, insbesondere Stahl, bestehen. Das erste Gehäuseteil kann Kunststoff umfassen oder5 aus Kunststoff bestehen.
Das Halbzeug kann aus Metall bestehen. Bevorzugt umfasst das Halbzeug Aluminium oder Eisen. Das Halbzeug kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beste hen. Das Halbzeug kann aus einer Eisenlegierung, insbesondere Stahl, bestehen. Das0 Halbzeug kann Kunststoff umfassen oder aus Kunststoff bestehen.
Das Halbzeug kann ein urgeformter Rohling, ein Strangpressprofil, ein Blech oder eine Tafel sein. Bevorzugt ist das Halbzeug ein stranggepresstes Aluminiumprofil. Eine Strangpressrichtung kann senkrecht oder parallel zur optischen Achse des im Innen5 raum angeordneten optischen Elements und/oder zu einem durch das optische Element definierten Strahlengang des ersten Gehäuseteils verlaufen. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Der urgeformte Rohling kann ein Guss-Rohling, insbesondere ein Druckguss-Rohling, sein. Der urgeformte Rohling kann durch Gießen, insbesondere Druckgießen, herge stellt sein. Der urgeformte Rohling kann ein Press-Rohling, insbesondere ein Strang- press-Rohling, sein. Der urgeformte Rohling kann durch Pressen, insbesondere durch
5 Strangpressen, hergestellt sein. Der urgeformte Rohling kann ein Sinter-Rohling sein. Der urgeformte Rohling kann durch Sintern hergestellt sein.
Das Halbzeug kann durch ein additives Fertigungsverfahren, beispielsweise Laser strahlschmelzen oder Lasersintern, hergestellt worden sein. 0
In dem ersten Gehäuseteil kann zumindest ein Kanal, bevorzugt zumindest zwei Kanä le, für ein Kühlmedium und/oder ein Prozessgas ausgebildet sein. In dem Halbzeug kann zumindest ein Kanal, bevorzugt zumindest zwei Kanäle, für ein Kühlmedium oder ein Prozessgas ausgebildet sein. Der zumindest eine Kanal kann durch Strang5 pressen in dem ersten Gehäuseteil, das aus einem stranggepressten Halbzeug besteht, ausgebildet sein.
Der zumindest eine Kanal kann sich von einem ersten Ende des ersten Gehäuseteils zu einem zweiten Ende des Gehäuseteils erstrecken. Das erste Ende des ersten Gehäuse0 teils kann einen Kanaleingang aufweisen und das zweite Ende des ersten Gehäuseteils kann einen Kanalausgang aufweisen.
Der zumindest eine Kanal kann ausgebildet sein, eine Fluidströmung von einem Ein gang des Kanals zu einem Ausgang des Kanals zu ermöglichen. Das Fluid kann eine5 Flüssigkeit oder ein Gas sein. Der zumindest eine Kanal kann ein Fluidkanal sein.
Der zumindest eine Kanal kann so in dem ersten Gehäuseteil ausgebildet sein, dass keine Fluidkommunikation zwischen dem zumindest einen Kanal und dem Innenraum des ersten Gehäuseteils besteht. Der zumindest eine Kanal kann von dem Innenraum0 des ersten Gehäuseteils getrennt oder separiert ausgebildet sein.
Das Fluid kann Wasser, insbesondere Kühlwasser, Luft, insbesondere Druckluft, oder ein Schneidgas sein. 5 In dem ersten Gehäuseteil kann zumindest ein Sensor, insbesondere zumindest zwei Sensoren, zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses integriert sein. An dem ersten Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Gehäuseteil kann zumindest ein Sensor, insbesondere zumindest zwei Sensoren, zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses angeordnet sein.
Der zumindest eine Sensor kann ein Sensor zur Prozessüberwachung, ein Temperatur
5 sensor, ein Drucksensor, eine Linien- oder Flächenkamera, ein Miniaturspektrometer, OCT oder eine Photodiode sein bzw. umfassen.
Das zumindest eine optische Element kann zumindest eines der folgenden Elemente umfassen: eine Linse, eine Linsengruppe, eine Kollimationslinse, eine Kollimieroptik,0 eine Fokussierlinse, eine Fokussieroptik, ein transmissives Element, ein reflektives Element, einen Strahlteiler, ein Schutzglas, einen Spiegel, ein Strahlformungselement und einen optischen Keil.
Bevorzugt ist zumindest teilweise in dem ersten Gehäuseteil eine Kollimieroptik und5 eine Fokussieroptik angeordnet. Besonders bevorzugt ist zumindest teilweise in dem ersten Gehäuseteil eine Kollimieroptik, ein Strahlteiler und eine Fokussieroptik ange ordnet.
Der durch das zumindest eine optische Element festgelegte optische Pfad, insbesonde0 re der durch alle optischen Elemente des ersten Gehäuseteils festgelegte optische Pfad, durch das erste Gehäuseteil kann koaxial mit der Achse des ersten Gehäuseteils sein.
Die optische Achse des zumindest einen optischen Elements kann koaxial mit der Achse des ersten Gehäuseteils sein. 5
Der erste Gehäuseteil kann benachbart zur zweiten Öffnung eine Düsenaufnahme auf weisen. An die Düsenaufnahme kann eine Düse für ein Austreten des Laserstrahls aus dem Laserbearbeitungskopf koppelbar sein. Der erste Gehäuseteil kann benachbart zur ersten Öffnung eine Schnittstelle zum Einführen des Laserstrahls in den Laserbearbei0 tungskopf aufweisen.
Der Laserbearbeitungskopf kann ein zweites Gehäuseteil umfassen, das mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist. Das zweite Gehäuseteil kann einen Faserkoppler oder eine Düsenaufnahme umfassen. 5
In einer Ausführungsform kann der Laserbearbeitungskopf ein zweites Gehäuseteil und ein drittes Gehäuseteil umfassen. Das zweite Gehäuseteil und das dritte Gehäuse- Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO teil können mit dem ersten Gehäuseteil verbunden sein. Das zweite Gehäuseteil kann einen Faserkoppler umfassen. Das dritte Gehäuseteil kann eine Düsenaufnahme umfas sen.
5 In einer Ausführungsform kann das Gehäuse des Laserbearbeitungskopfs aus dem ers ten Gehäuseteil bestehen, wobei in dem ersten Gehäuseteil zumindest eine Kollima tionsoptik und eine Fokussieroptik des Laserbearbeitungskopfs aufgenommen sind.
Das erste Gehäuseteil kann eine Dichtungsaufnahme umfassen. In der Dichtungsauf0 nahme kann ein Dichtungselement aufgenommen sein. Das Dichtungselement kann zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten oder dem dritten Gehäuseteil ange ordnet sein. Durch das Dichtungselement kann eine Dichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil oder dem dritten Gehäuseteil verbessert werden. 5
Bevorzugt umfasst das Gehäuseteil zwei Dichtungsaufnahmen. Eine erste Dichtungs aufnahme kann an der ersten Öffnung bzw. in einer ersten Seite oder in einem ersten Ende des ersten Gehäuseteils gebildet sein. Eine zweite Dichtungsaufnahme kann an der zweiten Öffnung bzw. in einer zweiten Seite oder in einem zweiten Ende des ers0 ten Gehäuseteils gebildet sein. In der ersten Dichtungsaufnahme kann ein erstes Dich tungselement angeordnet sein. In der zweiten Dichtungsaufnahme kann ein zweites Dichtungselement angeordnet sein. Das erste Dichtungselement kann zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil angeordnet sein. Das zweite Dich tungselement kann zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem dritten Gehäuseteil an5 geordnet sein. Durch das erste Dichtungselement kann eine Dichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil verbessert werden. Durch das zweite Dichtungselement kann eine Dichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem drit ten Gehäuseteil verbessert werden. 0 Die Dichtungsaufnahme oder jede der Dichtungsaufnahmen kann eine Ringnut sein. Das Dichtungselement oder jedes der Dichtungselemente kann eine Ringdichtung, bei spielsweise ein O-Ring, sein.
Die Dichtungsaufnahme oder die Dichtungsaufnahmen können dem Halbzeug hinzuge5 fügt sein. Das Halbzeug kann so bearbeitet oder nachbearbeitet sein, dass die Dich tungsaufnahme oder die Dichtungsaufnahmen in dem Halbzeug ausgebildet sind. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Das optische Element kann beweglich und/oder verfahrbar, insbesondere entlang der optischen Achse desselben, in dem Innenraum angeordnet sein. Insbesondere kann das optische Element eine Fokussieroptik sein. Das optische Element kann so in dem In nenraum angeordnet sein, dass das optische Element linear oder translatorisch beweg
5 bar und/oder verfahrbar ist.
Der Laserbearbeitungskopf kann einen Antrieb umfassen, beispielsweise einen Elekt romotor. Durch den Antrieb kann das optische Element bewegt werden und/oder ver fahren werden. Der Antrieb kann zumindest teilweise in dem Innenraum angeordnet0 sein.
Der Laserbearbeitungskopf kann eine Halterung umfassen. Das optische Element kann in der Halterung angeordnet sein. Die Halterung kann beweglich und/oder verfahrbar sein, insbesondere entlang der optischen Achse des optischen Elements . Die Halterung5 kann linear oder translatorisch bewegbar und/oder verfahrbar sein. Insbesondere kann die Halterung durch den Antrieb beweglich und/oder verfahrbar sein. Die Halterung kann zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Innenraum angeordnet sein. 0 Der Laserbearbeitungskopf kann insbesondere ein Laserschneidkopf sein.
In zumindest einer Seite des ersten Gehäuseteils kann eine Öffnung ausgebildet sein. Die Seite kann sich parallel zur Längsachse bzw. in axialer Richtung erstrecken. Die Seite kann sich parallel zum optischen Pfad durch das erste Gehäuseteil erstrecken. 5 Die Seite kann sich parallel zu einem Laserstrahl oder einem Pfad des Laserstrahls durch das erste Gehäuseteil erstrecken.
Die Öffnung in der Seite des ersten Gehäuseteils kann eine Fläche von zumindest 1 cm2, bevorzugt zumindest 10 cm2, bevorzugter zumindest 25 cm2, bevorzugter zu0 mindest 50 cm2, bevorzugter zumindest 75 cm2, bevorzugter zumindest 100 cm2, be vorzugter zumindest 200 cm2, bevorzugter zumindest 300 cm2, aufweisen.
Eine Fläche der Öffnung in der Seite des ersten Gehäuseteils kann zumindest 10 %, bevorzugt zumindest 20 %, bevorzugter zumindest 30 %, bevorzugter zumindest 40 %,5 bevorzugter zumindest 50 %, bevorzugter zumindest 60 %, bevorzugter zumindest 30 %, bevorzugter zumindest 70 %, bevorzugter zumindest 80 %, bevorzugter zumin dest 90 %, der Gesamtfläche der Seite inklusive der Öffnung betragen. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Durch die Öffnung kann das optische Element und/oder die Halterung und/oder der Antrieb in den Innenraum des ersten Gehäuses eingebracht werden oder aus dem In nenraum des ersten Gehäuses ausgebracht werden.
5 Der Laserbearbeitungskopf kann ein Optikmodul umfassen, das das optische Element, die Halterung und den Antrieb enthält. Das Optikmodul kann durch eine Öffnung in einer Seite des Gehäuses in das Gehäuse einsetzbar sein.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines La0 serbearbeitungskopfes. Insbesondere betrifft der Aspekt der Offenbarung ein Verfah ren zur Herstellung eines hierin offenbarten Laserbearbeitungskopfes.
Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Halbzeugs oder eines Gehäuse teils aus einem Halbzeug, wobei das Halbzeug oder das erste Gehäuseteil eine erste5 Öffnung, eine zweite Öffnung und einen von einer Innenfläche umgebenen Innenraum aufweist; und Einbringen von mindestens einem optischen Element zumindest teilwei se in den Innenraum.
Das Halbzeug kann so bearbeitet werden, dass sich die Form des Halbzeugs verändert. 0
Das Halbzeug kann so bearbeitet werden, dass sich das Gewicht des Halbzeugs durch die Bearbeitung verringert. Das Gewicht des Halbzeugs kann durch die Bearbeitung um höchsten 10,0 %, bevorzugt höchstens 7,0 %, bevorzugter höchstens 5,0 %, bevor zugter höchstens 3,0 %, bevorzugter höchstens 2,0 %, bevorzugter höchstens 1,0 %,5 bevorzugter höchstens 0,5 %, verringert werden. Insbesondere wird das Halbzeug spa nabhebend (nach)bearbeitet. Das Halbzeug kann durch Prägen, Rollieren, (Massiv - )Umformen, Tiefziehen oder Biegen (nach)bearbeitet werden.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft eine Verwendung eines Halbzeugs für0 einen Laserbearbeitungskopf, bevorzugt für eine Herstellung eines Laserbearbeitungs kopfes. Ein noch weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft eine Verwendung eines Halbzeugs für ein Gehäuseteil für einen Laserbearbeitungskopf, bevorzugt für eine Herstellung eines Gehäuseteils eines Laserbearbeitungskopfes. Vorzugsweise kann bei der Verwendung eines Halbzeugs zur Herstellung eines Gehäuseteils für einen Laser5 bearbeitungskopf in dem Gehäuseteil zumindest eine Kollimationsoptik und eine Fo kussieroptik des Laserbearbeitungskopfs aufgenommen sein und/oder das Halbzeug bereits weitgehend die Form des (fertigen) Gehäuseteils aufweisen. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren im Detail beschrieben.
5 Fig. 1 zeigt ein Faserbearbeitungssystem 500;
Fig. 2 zeigt schematisch eine erstes Gehäuseteil 110, wobei der Verlauf eines Schnittes A-A angedeutet ist; 0 Fig. 3 zeigt den Schnitt A-A wie in Fig. 2 angedeutet;
Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines ersten Gehäuseteils 110;
Fig. 5 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines ersten Gehäuseteils 110; 5
Fig. 6 zeigt schematisch eine erstes Gehäuseteil 110, wobei der Verlauf eines Schnittes B-B angedeutet ist;
Fig. 7 zeigt einen Teil des Schnittes B-B wie in Fig. 6 angedeutet; und 0 Fig. 8 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines ersten Gehäuseteils 110.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen 5 Das in Fig. 1 gezeigte Faserbearbeitungssystem 500 kann eine Faserquelle 200 und einen Faserbearbeitungskopf 100 umfassen.
Die Faserquelle 200 kann einen Bearbeitungslaserstrahl F (Faserstrahl) erzeugen. Die Faserquelle 200 kann als Single-Mode-Faser, als Festkörperlaser oder als Faserlaser0 ausgebildet sein.
Weiterhin kann das Faserbearbeitungssystem 500 einen Faserbearbeitungskopf 100 umfassen. Der Faserbearbeitungskopf 100 kann ein erstes Gehäuseteil 110 umfassen. Zusätzlich kann der Faserbearbeitungskopf 100 ein zweites Gehäuseteil 160 und/oder5 ein drittes Gehäuseteil 170 umfassen. Das zweite Gehäuseteil 160 kann mit dem ersten Gehäuseteil 110 verbunden sein. Das dritte Gehäuseteil 170 kann mit dem ersten Ge häuseteil verbunden sein. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Der von der Laserquelle 200 erzeugte Bearbeitungslaserstrahl L kann über eine Licht leitfaser von der Laserquelle 200 zu dem Laserbearbeitungskopf 100 übertragen wer den. Über einen Faserkoppler 161 kann der Bearbeitungslaserstrahl L in den Laserbe arbeitungskopf 100 eingekoppelt werden. Das Einkoppeln des Bearbeitungslaserstrahls
5 L in den Laserbearbeitungskopf 100 kann in das zweite Gehäuseteil 160 erfolgen. Ins besondere kann das zweite Gehäuseteil 160 eine Schnittstelle, beispielsweise den Fa serkoppler 161, zum Einkoppeln des Bearbeitungslaserstrahls L in den Laserbearbei tungskopf 100 umfassen. 0 Der Laserbearbeitungskopf 100 kann eine Kollimationsoptik 121 (Kollimieroptik) um fassen. Die Kollimationsoptik 121 kann in dem Laserbearbeitungskopf 100 so ange ordnet und ausgebildet sein, dass der divergent in den Laserbearbeitungskopf 100 ein tretende Bearbeitungslaserstrahl L kollimiert wird. Die Kollimationsoptik 121 kann zumindest abschnittsweise in dem ersten Gehäuseteil 110 des Laserbearbeitungskopfes5 100 angeordnet sein. Bevorzugt ist die Kollimationsoptik 121 vollständig in dem ers ten Gehäuseteil 110 des Laserbearbeitungskopfes 100 angeordnet.
Die Kollimationsoptik 121 kann zumindest eine Linse oder zwei oder mehr Linsen umfassen. Ein Abstand zwischen den zwei oder mehr Linsen kann einstellbar sein,0 insbesondere durch einen Elektromotor. Die Kollimationsoptik 121 kann eine optische Achse definieren.
Ferner kann der Laserbearbeitungskopf 100 eine Fokussieroptik 131 umfassen. Die Fokussieroptik 131 kann in dem Laserbearbeitungskopf 100 so angeordnet und ausge5 bildet sein, dass der kollimierte Bearbeitungslaserstrahl L fokussiert wird. Die Fokus sieroptik 131 kann zumindest abschnittsweise in dem ersten Gehäuseteil 110 des La serbearbeitungskopfes 100 angeordnet sein. Insbesondere ist die Fokussieroptik 131 vollständig in dem ersten Gehäuseteil 110 des Laserbearbeitungskopfes 100 angeord net. 0
Die Fokussieroptik 131 kann zumindest eine Linse oder zwei oder mehr Linsen umfas sen. Ein Abstand zwischen den zwei oder mehr Linsen kann einstellbar sein, insbeson dere durch einen Elektromotor. Durch die Fokussieroptik 131 kann eine optische Ach se definiert werden. Die Fokussieroptik 131 kann ein F-Theta Objektiv sein. Das F-5 Theta Objektiv kann telezentrisch angeordnet sein. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Ein optisches Element, z.B. die Kollimationsoptik 121 oder die Fokussieroptik 131, kann zwischen dem ersten Gehäuseteil 110 und dem zweiten oder dritten Gehäuseteil 160, 170 angeordnet sein. Die Kollimationsoptik 121 kann zwischen dem ersten Ge häuseteil 110 und dem zweiten Gehäuseteil 160 angeordnet sein. Die Fokussieroptik
5 131 kann zwischen dem ersten Gehäuseteil 110 und dem dritten Gehäuseteil 170 ange ordnet sein.
Wenn ein optisches Element zwischen dem ersten Gehäuseteil 110 und dem zweite Gehäuseteil 160 angeordnet ist, kann das optische Element zumindest einen Abschnitt0 des ersten Gehäuseteils 110 und/oder zumindest einen Abschnitt des zweiten Gehäuse teils 160 (direkt) kontaktieren. Wenn ein optisches Element zwischen dem ersten Ge häuseteil 110 und dem dritten Gehäuseteil 170 angeordnet ist, kann das optische Ele ment zumindest einen Abschnitt des ersten Gehäuseteils 110 und/oder zumindest einen Abschnitt des dritten Gehäuseteils 170 (direkt) kontaktieren. 5
Der fokussierte Bearbeitungslaserstrahl L kann aus dem Laserbearbeitungskopf 100 ausgestrahlt werden und auf ein Werkstück W eingestrahlt werden, um das Werkstück W zu bearbeiten. Bevorzugt umfasst oder ist das dritte Gehäuseteil 170 eine Düse 171, aus der der Bearbeitungslaserstrahl L ausgestrahlt wird. 0
Beispielsweise kann das Werkstück W geschweißt werden. Dabei können zwei Werk stücke W miteinander verschweißt werden oder ein Bauteil kann mit dem Werkstück W verschweißt werden. Ebenso kann das Werkstück W geschnitten, graviert oder ge härtet werden. 5
Der Laserbearbeitungskopf 100 kann ein Laserstrahlschweißkopf, ein Laserstrahl schneidkopf, ein Laserstrahlgravierkopf oder ein Laserstrahlhärtkopf sein.
Das Laserbearbeitungssystem 500 kann eine Messvorrichtung 300 umfassen. Die0 Messvorrichtung 300 kann zur Prozessüberwachung eingerichtet sein bzw. eingerichtet sein, einen Parameter zur Beurteilung des Laserbearbeitungsprozesses zu erfassen.
Die Messvorrichtung 300 kann eine Kamera oder eine oder mehrere Photodioden oder eine oder mehrere Sensoren umfassen. Bevorzugt wird eine Prozessstrahlung des La5 serbearbeitungsprozesses in die Mess Vorrichtung 300 eingekoppelt und in der Mess vorrichtung erfasst. Die Prozessstrahlung kann von dem Werkstück W reflektierte Strahlung, Plasmastrahlung und/oder Wärmestrahlung umfassen. Die Messvorrichtung Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
300 kann ein Sensormodul oder ein optisches -Kohärenz-Tomographie-Modul umfas sen oder sein.
In einer Ausführungsform kann ein optischer Messstrahl auf das Werkstück W einge
5 strahlt werden und ein Teil des optischen Messstrahls kann von dem Werkstück W in die Messvorrichtung 300 reflektiert werden. Auf Grundlage des reflektierten Mess strahls kann ein Abstand zwischen dem Laserbearbeitungskopf 100 und dem Werk stück W ermittelt werden. 0 Der Messstrahl kann mit dem Bearbeitungslaserstrahl L kombiniert werden. Dazu kann der Laserbearbeitungskopf 100, insbesondere das erste Gehäuseteil 110 des Laserbear beitung skopfes 100, einen Strahlteiler 141 umfassen. Der Strahlteiler 141 kann ausge bildet sein einen Bearbeitungslaserstrahl L passieren zu lassen und einen Messstrahl zu reflektieren. Alternativ kann der Strahlteiler 141 ausgebildet sein einen Bearbeitungs5 laserstrahl L zu reflektieren und einen Messstrahl passieren zu lassen. Dadurch können der Bearbeitungslaserstrahl L und der Messstrahl kombiniert werden, insbesondere so kombiniert werden, dass diese zumindest streckenweise parallel und/oder koaxial zu einander verlaufen. 0 Eine Steuereinheit kann Daten der Messvorrichtung 300 auswerten und den Laserbear beitung sprozess auf Grundlage der Datenauswertung verändern, insbesondere steuern oder regeln. Die Steuereinheit kann von der Messvorrichtung 300 umfasst sein oder nicht von der Mess Vorrichtung 300 umfasst sein. 5 Der Laserbearbeitungskopf 100 kann eine oder mehrere Schutzgläser umfassen. Durch die Schutzgläser kann eine Verschmutzung von relevanten Komponenten reduziert oder verhindert werden.
Weiterhin kann der Laserbearbeitungskopf eine Linse, ein transmissives Element, ein0 reflektives Element, ein Strahlungsformungselement und/oder einen optischen Keil umfassen.
Eine Kollimationsoptik 121, eine Fokussieroptik 131, ein Strahlteiler 141, ein Schutz glas, eine Linse, ein transmissives Element, ein reflektives Element, ein Strahlungs5 formungselement und ein optischer Keil können jeweils als ein optisches Element be zeichnet werden. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Durch optische Elemente des Laserbearbeitungskopfes 100 kann ein optischer Pfad für den Bearbeitungslaserstrahl L durch den Laserbearbeitungskopf 100 festgelegt sein.
Lig. 2 zeigt schematisch ein erstes Gehäuseteil 110. Das erste Gehäuseteil 110 umfasst
5 eine erste Öffnung lila und eine zweite Öffnung 112a. Die erste Öffnung lila und die zweite Öffnung 112a können gegenüberliegend sein.
Das erste Gehäuseteil 110 umfasst ein erstes Ende 111 und ein zweites Ende 112. In dem ersten Ende 111 kann die erste Öffnung l ila ausgebildet sein. In dem zweiten0 Ende 112 kann die zweite Öffnung 112a ausgebildet sein.
Das erste Gehäuseteil 110 besteht aus einem Halbzeug.
Ferner kann das erste Gehäuseteil 110 eine Einschuböffnung 119 umfassen. Die Ein5 schuböffnung 119 kann dem Halbzeug hinzugefügt worden sein. Mit anderen Worten, das Halbzeug kann so bearbeitet oder nachbearbeitet worden sein, dass die Ein schuböffnung 119 in dem ersten Gehäuseteil 119 gebildet ist.
Die Einschuböffnung 119 kann schlitzförmig oder rechteckig ausgebildet sein. Zwi0 schen der ersten Öffnung 111 und der zweiten Öffnung 112 kann eine Achse des ersten Gehäuseteils 110 gebildet sein. Insbesondere ist die Achse des ersten Gehäuseteils 110 zwischen einem Mittelpunkt der ersten Öffnung 111 und einem Mittelpunkt der zwei ten Öffnung 112 gebildet. Die Achse des ersten Gehäuseteils 110 kann als gedachte Gerade verstanden werden. 5
Die Einschuböffnung 119 kann in einer Seite des ersten Gehäuseteils 110 ausgebildet sein. Zwischen einer Seite der Einschuböffnung 119 und der Achse des ersten Gehäu seteils 110 kann ein Winkel gebildet sein. Der Winkel kann insbesondere zwischen 40 0 und 50 0 liegen. Mit anderen Worten, die Einschuböffnung 119 kann gegenüber0 der Längserstreckung des ersten Gehäuseteils 110 (in Richtung der Achse des ersten Gehäuseteils 110) rotiert oder verdreht oder verkippt sein.
Ein Einschub 142 (sh. Fig. 4 und 5) kann in die Einschuböffnung 119 eingebracht werden. In dem Einschub 142 kann ein optisches Element, beispielsweise der Strahl5 teiler 141, angeordnet sein. Das optische Element kann gemeinsam mit dem Einschub 142 in die Einschuböffnung 119 eingebracht werden. Hierbei kann das optische Ele ment zuerst in dem Einschub 142 angeordnet werden und dann der Einschub 142 mit Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO dem optischen Element in die Einschuböffnung 119 eingebracht werden. Alternativ kann der Einschub 142 ohne das optische Element in die Einschuböffnung 119 einge bracht werden.
5 Der Einschub 142 kann (lösbar) unbeweglich mit dem ersten Gehäuseteil 110 verbun den werden, beispielsweise mittels einer Verschraubung oder eine Bolzen-Verbindung. Dadurch ist das optische Element in dem Einschub 142 unbeweglich oder stationär relativ zu dem ersten Gehäuseteil 110 positioniert. 0 Da der Strahlteiler 141 vorteilhaft gegenüber einem optischen Pfad durch das erste Gehäuseteil 110 verkippt ist, ermöglicht die Verkippung der Einschuböffnung 119 ge genüber der Achse des ersten Gehäuseteils 110 eine festgelegte Positionierung des Strahlteilers. Ein Strahlteiler 141 als optisches Element in dem Einschub 142 ist bei spielhaft und nicht zwingend notwendig zu verstehen. Ein anderes optisches Element5 in dem Einschub 142 ist möglich.
Weiterhin ist in Fig. 2 ein Schnittverlauf A-A angedeutet. Die zugehörige Schnittan sicht A-A ist in Fig. 3 gezeigt. 0 Der Außenquerschnitt des ersten Gehäuseteils 110 kann rechteckig, insbesondere quadratisch sein. Die Ecken können abgerundet sein.
In dem ersten Gehäuseteil 110 ist ein Innenraum 113 gebildet. Der Innenraum 113 kann durch die erste Öffnung li la und/oder durch die zweite Öffnung 112a mit der5 Umgebung des ersten Gehäuseteils 110 verbunden sein, insbesondere fluidkommuni zierend verbunden sein. Der Innenraum 113 kann sich durch das gesamte erste Gehäu seteil 110 erstrecken. Der Innenraum 113 kann einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt (senkrecht zur Achse des ersten Gehäuseteils 110) aufweisen. 0 Der Innenraum 113 ist von einer Innenfläche 114 umgeben. Die Innenfläche 114 kann im Wesentlichen zylindermantelflächenförmig ausgebildet sein. Die Innenfläche 114 kann zumindest abschnittsweise zylindermantelflächenförmig ausgebildet sein. Der erste Gehäuseteil 110 kann eine Gehäusewand (schraffiert in Fig. 3) umfassen, der die Innenfläche 114 bzw. den Innenraum 113 definiert. 5 Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Die Innenfläche 114 kann eine Führung 119a, 119b zur Führung und/oder Stützung des Einschubs 142 aufweisen. Die Führung 119a, 119b kann einen ersten Führungsab schnitt 119a und einen zweiten Führungsabschnitt 119b umfassen.
5 Der erste Führungsabschnitt 119a kann an die Einschuböffnung 119 (direkt) angren zen. Der erste Führungsabschnitt 119a kann eine Führungsnut umfassen. Der zweite Führungsabschnitt 119b kann der Einschuböffnung 119 und/oder dem ersten Füh rungsabschnitt 119a gegenüberliegen. Der zweite Führungsabschnitt 119b kann eine Führungsnut umfassen. 0
Der erste Führungsabschnitt 119a und der zweite Führungsabschnitt 119b können so aufeinander abgestimmt sein, dass der Einschub 142 sowohl in dem ersten Führungs abschnitt als auch in dem zweiten Führungsabschnitt 119b angeordnet ist, wenn der Einschub 142 (vollständig) in die Einschuböffnung 119 eingeschoben ist. 5
Weiterhin kann das erste Gehäuseteil 110 eine Anschlussöffnung 117 aufweisen. Die Anschlussöffnung 117 kann in einer Seite des ersten Gehäuseteils 110 ausgebildet sein, die verschieden ist zu der Seite, in der die Einschuböffnung 119 ausgebildet ist. In umfänglicher Richtung um das erste Gehäuseteil 110 können die Anschlussöffnung0 117 und die Einschuböffnung 119 voneinander beabstandet sein.
Eine Messvorrichtung 300 (nicht in Fig. 3 gezeigt) kann mit der Anschlussöffnung 117 gekoppelt sein. Beispielsweise kann ein Anteil einer Strahlung aus dem ersten Gehäu seteil in die Messvorrichtung 300 eingekoppelt werden. 5
In der Innenfläche 114 kann eine Anschlussführung 117a ausgebildet sein. Die An schlussführung 117a kann (direkt) an die Anschlussöffnung 117 angrenzen. Durch die Anschlussführung 117a kann eine Kopplung der Anschlussöffnung 117 mit der Mess vorrichtung 300 verbessert werden. 0
Das erste Gehäuseteil 110 kann zumindest einen Kanal 115 aufweisen. Bevorzugt um fasst das erste Gehäuseteil 110 zumindest zwei Kanäle 115, bevorzugter mehrere Ka näle 115. Der Kanal 115 kann einen Kanaleingang und einen Kanalausgang aufweisen. 5 Der zumindest eine Kanal 115 kann sich in vollständig von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite des ersten Gehäuseteils 110 erstrecken. Dabei kann ein Kanaleingang in Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO der ersten Seite und ein Kanalausgang in der zweiten Seite des ersten Gehäuseteils 110 gebildet sein.
Ein Fluid, beispielsweise ein Kühlfluid, kann über den Kanaleingang in den Kanal 115
5 eingebracht werden und das Fluid kann über den Kanalausgang aus dem Kanal 115 ausgebracht werden.
Insbesondere ist der Kanal 115 von dem Innenraum 113 getrennt ausgebildet. Der Ka nal 115 und der Innenraum 113 des ersten Gehäuseteils 110 können nicht fluidkom-0 munizierend verbunden sein.
Fig. 4 zeigt schematisch ein erstes Gehäuseteil 110. In dem ersten Gehäuseteil 110 des Beispiels der Fig. 4 ist eine Kollimationsoptik 121, eine Fokussieroptik 131 und optio nal ein Strahlteiler 141 angeordnet. 5
Wenn der Strahlteiler 141 vorgesehen ist, kann der erste Gehäuseteil 110 ferner die Anschlussöffnung 117 aufweisen, um eine Messvorrichtung anzuschließen. Der Strahl teiler 141 kann in dem Einschub 142 angeordnet sein, insbesondere wie mit Blick auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. Der Strahlteiler 141 und der Einschub 142 können eine0 optische Baugruppe bzw. optische Einheit 140 bilden. Die optische Einheit 140 kann in die Einschuböffnung 119 in das erste Gehäuseteil 110 eingebracht werden.
Die Kollimationsoptik 121 kann in einem Einschub 122 angeordnet sein. Der Einschub 122 der Kollimationsoptik 121 kann analog zu dem Einschub 142 des Strahlteilers 1415 ausgebildet sein.
Die Kollimationsoptik 121 und der Einschub 122 können eine optische Baugruppe bzw. eine optische Einheit 120 bilden. Die optische Einheit 120 kann in eine Ein schuböffnung in dem ersten Gehäuseteil 110 eingebracht werden. Die Einschuböff0 nung kann schlitzförmig oder rechteckig ausgebildet sein. Eine Seite der Einschuböff nung kann im Wesentlichen (±10 % oder ±5 %) parallel oder senkrecht zu der Achse des ersten Gehäuseteils 110 ausgebildet sein. Eine Seite der Einschuböffnung kann nicht-parallel zu einer Seite der Einschuböffnung 119 für den Strahlteiler 141 sein. 5 Das erste Gehäuseteil 110 kann eine Führung zum Stützen und/oder Führen des Ein schubs 122 der Kollimationsoptik 121 umfassen. Die Führung kann einen ersten Füh rungsabschnitt und einen zweiten Führungsabschnitt umfassen. Der erste Führungsab- Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO schnitt kann an die Einschuböffnung (direkt) angrenzen. Der erste Führungsabschnitt kann eine Führungsnut umfassen. Der zweite Führungsabschnitt kann der Ein schuböffnung und/oder dem ersten Führungsabschnitt gegenüberliegen. Der zweite Führungsabschnitt kann eine Führungsnut umfassen. Der erste Führungsabschnitt und
5 der zweite Führungsabschnitt können so aufeinander abgestimmt sein, dass der Ein schub 122 sowohl in dem ersten Führungsabschnitt als auch in dem zweiten Führungs abschnitt angeordnet ist, wenn der Einschub 122 (vollständig) in die Einschuböffnung eingeschoben ist. 0 Die Fokussieroptik 131 kann in einem Einschub 132 angeordnet sein. Der Einschub 132 der Fokussieroptik 131 kann analog zu dem Einschub 142 des Strahlteilers 141 ausgebildet sein.
Die Fokussieroptik 131 und der Einschub 132 können eine optische Baugruppe bzw. 5 optische Einheit 130 bilden. Die optische Einheit 130 kann in eine Einschuböffnung in dem ersten Gehäuseteil 110 eingebracht werden. Die Einschuböffnung kann schlitz förmig oder rechteckig ausgebildet sein. Eine Seite der Einschuböffnung kann im We sentlichen (±10 % oder ±5 %) parallel oder senkrecht zu der Achse des ersten Gehäu seteils ausgebildet sein. Eine Seite der Einschuböffnung kann nicht-parallel zu einer0 Seite der Einschuböffnung 119 für den Strahlteiler 141 sein. Eine Seite der Ein schuböffnung kann im Wesentlichen (±10 % oder ±5 %) parallel oder senkrecht zu einer Seite der Einschuböffnung der Kollimationsoptik 121 ausgebildet sein.
Das erste Gehäuseteil 110 kann eine Führung zum Stützen und/oder Führen des Ein5 schubs 132 der Fokussieroptik 131 umfassen. Die Führung kann einen ersten Füh rungsabschnitt und einen zweiten Führungsabschnitt umfassen. Der erste Führungsab schnitt kann an die Einschuböffnung (direkt) angrenzen. Der erste Führungsabschnitt kann eine Führungsnut umfassen. Der zweite Führungsabschnitt kann der Ein schuböffnung und/oder dem ersten Führungsabschnitt gegenüberliegen. Der zweite0 Führungsabschnitt kann eine Führungsnut umfassen. Der erste Führungsabschnitt und der zweite Führungsabschnitt können so aufeinander abgestimmt sein, dass der Ein schub 132 sowohl in dem ersten Führungsabschnitt als auch in dem zweiten Führungs abschnitt angeordnet ist, wenn der Einschub 132 (vollständig) in die Einschuböffnung eingeschoben ist. 5
Das erste Gehäuseteil 110 kann in dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel zwei bzw. drei Einschuböffnungen umfassen. In die erste Einschuböffnung kann der Einschub 122 für Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO die Kollimationsoptik 121 eingebracht sein, in die (optionale) zweite Einschuböffnung 119 kann der Einschub 142 für den Strahlteiler 141 eingebracht sein und in die dritte Einschuböffnung kann der Einschub 132 für die Fokussieroptik 131 eingebracht sein.
5 Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des ersten Gehäuseteils 110.
Eine Kollimationsoptik 121 kann an einem ersten Ende des ersten Gehäuseteils 110 angeordnet sein. An einem zweiten Ende des ersten Gehäuseteils 110 kann eine Fokus sieroptik 131 angeordnet sein. 0
Die Kollimationsoptik 121 kann zumindest teilweise in dem ersten Gehäuseteil 110 angeordnet sein. Ein Abschnitt der Kollimationsoptik 121 kann außerhalb des ersten Gehäuseteils 110 angeordnet sein oder die Kollimationsoptik 121 kann vollständig in dem ersten Gehäuseteil 110 angeordnet sein. 5
Die Fokussieroptik 131 kann zumindest teilweise in dem ersten Gehäuseteil 110 ange ordnet sein. Ein Abschnitt der Fokussieroptik 131 kann außerhalb des ersten Gehäuse teils 110 angeordnet sein oder die Fokussieroptik 131 kann vollständig in dem ersten Gehäuseteil 110 angeordnet sein. 0
Ein Einschub 142 mit einem Strahlteiler 141 kann in dem ersten Gehäuseteil 110 an geordnet sein. Der Einschub 142 und der Strahlteiler 141 können eine optische Einheit 140 bilden. Der Einschub 142, der Strahlteiler 141 und/oder die optische Einheit 140 können wie oben beschrieben ausgestaltet sein. 5
Eine mögliche Ausgestaltung einer Anordnung eines optischen Elements an dem ersten Gehäuseteil 110, beispielsweise der Kollimationsoptik 121 an der ersten Öffnung li la und/oder der Fokussieroptik 131 an der zweiten Öffnung 111b, wird mit Blick auf die Fig. 6 und 7 näher beschrieben. Auch wenn im Folgenden die Anordnung mit Bezug0 auf das erste Ende 111 des Gehäuseteils 110 und der Kollimationsoptik 121 beschrie ben wird, kann die Fokussieroptik 131 am zweiten Ende 112 des Gehäuseteils 110 ent sprechend angeordnet sein.
Fig. 6 zeigt ein erstes Gehäuseteil 110 in einer Vorderansicht, wobei ein erstes Ende5 111 und eine erste Öffnung lila des ersten Gehäuseteils 110 sichtbar sind. In Fig. 6 ist ein Schnittverlauf B-B angedeutet, wobei die zugehörige Schnittansicht B-B in Fig. 7 gezeigt ist. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Das erste Gehäuseteil 110 kann eine Aufnahme 116 aufweisen. Die Aufnahme 116 kann in der Innenfläche 114 des ersten Gehäuseteils 110 oder an einem (axialen) Ende des ersten Gehäuseteils 110 gebildet sein. In der Aufnahme 116 kann ein optisches Element, beispielsweise eine Kollimationsoptik 121 oder eine Fokussieroptik 131 auf
5 genommen werden.
Die Aufnahme 116 kann stufenförmig in dem ersten Ende 111 ausgebildet sein. Die Aufnahme 116 kann einen Schlitz, eine Kerbe, eine Nut, ein Auflager, eine Stufe und/oder einen Absatz umfassen, an der ein Abschnitt des optischen Elements anliegen0 oder aufliegen kann.
Die Aufnahme 116 kann (direkt) an die erste Öffnung lila oder (direkt) an die zweite Öffnung 112a angrenzen. 5 Die Aufnahme 116 kann einen kreisförmigen Querschnitt (senkrecht zur Achse des ersten Gehäuseteils 110) aufweisen. Die Aufnahme 116 kann eine Änderung der der Fläche des Querschnitts des Innenraums 113 umfassen. Die Änderung kann sprunghaft oder kontinuierlich sein. 0 Die Aufnahme 116 kann einen Abschnitt umfassen, in dem die Fläche des Querschnitts des Innenraums 113 größer ist als in einem Abschnitt des Innenraums 113, der nicht von der Aufnahme 116 umfasst ist. Die Querschnittsflächenänderung kann durch eine Stufe oder einen Absatz verursacht sein. Auf der Stufe oder dem Absatz kann das opti sche Element anliegen oder aufliegen. 5
Das erste Gehäuseteil 110 kann ein Federelement 150 umfassen oder an dem ersten Gehäuseteil 110 kann ein Federelement 150 angeordnet sein. Durch das Federelement 150 kann das optische Element gegenüber dem ersten Gehäuseteil 110 positioniert und/oder gehalten sein. Die Aufnahme 116 kann eine Hilfsaufnahme 118 aufweisen. 0 Mit anderen Worten kann in der Innenfläche 114 des ersten Gehäuseteils 110 eine Hilfsaufnahme 118 ausgebildet sein. In der Hilfsaufnahme 118 kann das Federelement 150 und/oder ein Dichtelement aufgenommen werden. Die Hilfsaufnahme 118 kann einen Schlitz, eine Kerbe, eine Nut, ein Auflager, eine Stufe und/oder einen Absatz umfassen. Die Hilfsaufnahme 118 kann einen Abschnitt umfassen, in dem die Fläche5 des Querschnitts des Innenraums 113 größer ist als im Bereich der Aufnahme 116. Die Querschnittsflächenänderung kann durch eine Stufe oder einen Absatz verursacht sein. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Auf der Stufe oder dem Absatz kann das Federelement 150 oder das Dichtelement an- liegen oder aufliegen.
Das Federelement 150 kann eine Vielzahl von Federabschnitten 151 umfassen, die
5 jeweils mit einem Federrand 152 des Federelements 150 verbunden sind. Der Feder rand 152 kann an dem ersten Gehäuseteil 110 anliegen, insbesondere an einem Ab schnitt der Aufnahme 116, anliegen. Bevorzugt liegen die Federabschnitte 151 nicht an dem ersten Gehäuseteil 110 an. Das Federelement 150 kann zumindest drei, bevorzugt zumindest fünf, bevorzugter zumindest zehn, Federabschnitte 151 umfassen. 0
Die Federabschnitte 151, auch Federfinger oder Federstege genannt, können sich von dem Federrand 152 in Richtung einer Mitte des Federelements 150 erstrecken. Bevor zugt erstrecken sich die Federabschnitte 151 über eine von dem Federrand 152 defi nierten Ebene hinaus, insbesondere in Richtung der Achse des ersten Gehäuseteils 110. 5 Die Federabschnitte 151 können elastisch verformbar sein.
Das Federelement 150 kann zumindest abschnittsweise zwischen dem ersten Gehäuse teil 110 und einem zweiten Gehäuseteil 160 angeordnet sein. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 110 und dem zweiten Gehäuseteil 160 kann das Federelement 150 einge0 spannt sein.
Das Federelement 150 kann das zumindest eine optische Element kontaktieren. Hier durch kann eine Federkraft auf das zumindest eine optische Element aufgebracht wer den und das zumindest eine optische Element an oder in dem ersten Gehäuseteil 1105 fixiert werden.
Das Federelement 150 kann einen kreisförmigen Querschnitt und/oder einen kreislini enförmigen Außendurchmesser aufweisen. 0 Das erste Gehäuseteil 110 kann eine erste Aufnahme und eine zweite Aufnahme um fassen. Die erste Aufnahme kann an einem ersten Ende 111 des ersten Gehäuseteils 110 ausgebildet sein und die zweite Aufnahme kann an einem zweiten Ende 112 des ersten Gehäuseteils 110 ausgebildet sein. In oder an der ersten Aufnahme kann ein erstes optisches Element, insbesondere eine Kollimationsoptik 121, angeordnet sein5 und in oder an der zweiten Aufnahme kann ein zweites optisches Element, insbesonde re eine Fokussieroptik 131, angeordnet sein. Die erste Aufnahme und die zweite Auf nahme können jeweils jede hierin offenbarte Aufnahme sein. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Das erste Gehäuseteil 110 kann ein erstes Federelement und ein zweites Federelement umfassen. Das erste Federelement kann das erste optische Element kontaktieren und das zweite Federelement kann das zweite optische Element kontaktieren. Das erste Federelement und das zweite Federelement können jeweils jedes hierin offenbarte Fe
5 derelement sein.
Das erste Federelement kann zwischen dem ersten Gehäuseteil 110 und einem zweiten Gehäuseteil 160 eingespannt sein. Das zweite Federelement kann zwischen dem ersten Gehäuseteil 110 und einem dritten Gehäuseteil 170 eingespannt sein. 0
Fig. 8 zeigt ein erstes Gehäuseteil 110 in einer Ausführungsform. Das erste Gehäuse teil 110 kann ein oder mehrere Merkmale eines hierin offenbarten ersten Gehäuseteils 110 aufweisen oder umfassen. 5 In dem ersten Gehäuseteil 110 kann zumindest abschnittsweise ein optisches Element angeordnet sein. Das optische Element ist insbesondere eine Fokussieroptik 131. Das optische Element kann beweglich und/oder verfahrbar in dem ersten Gehäuseteil 110 angeordnet sein. D.h. das optische Element kann zwischen zumindest zwei unter schiedlichen Positionen bewegt oder verfahren werden, insbesondere in dem Innen0 raum des ersten Gehäuseteils 110. Das optische Element kann vollständig in dem In nenraum des ersten Gehäuseteils 110 angeordnet sein.
Das optische Element kann in einer Halterung (nicht in Fig. 8 gezeigt) angeordnet sein. Die Halterung kann beweglich und/oder verfahrbar zumindest teilweise in dem5 Innenraum des ersten Gehäuseteils 110 angeordnet sein. Die Halterung kann linear oder translatorisch beweglich und/oder verfahrbar sein. Durch eine Bewegung der Hal terung kann das optische Element bewegt werden. Die Bewegung des optischen Ele ments bzw. der Halterung ist in Fig. 8 durch einen Doppelpfeil angedeutet. 0 Der Laserbearbeitungskopf kann einen Antrieb umfassen (nicht in Fig. 8 gezeigt). Der Antrieb kann einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, umfassen. Der Antrieb kann eine Bewegung der Halterung und/oder des optischen Elements bewirken.
Durch eine Bewegung des optischen Elements in dem ersten Gehäuseteil 110 kann5 eine Fokuslage eines Laserstrahls durch das erste Gehäuseteil 110 verändert werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Verbesserung eines Laserschneidprozesses. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
In einer Seite oder einer Seitenfläche 108 des ersten Gehäuseteils 110 kann eine Öff nung 109 gebildet sein. Die Seite oder Seitenfläche 108 kann sich parallel zur Längs achse des ersten Gehäuseteils 110, in axialer Richtung des ersten Gehäuseteils 110, parallel zum optischen Pfad durch das erste Gehäuseteil 110 und/oder parallel zu ei
5 nem Laserstrahl durch das erste Gehäuseteil 110 erstrecken.
Die Öffnung 109 kann so ausgebildet sein, dass das optische Element, insbesondere eine Fokussierlinse 131, über die Öffnung 109 in den Innenraum des ersten Gehäuse teils 110 einbringbar ist. Die Öffnung 109 kann so ausgebildet sein, dass die Halterung0 über die Öffnung 109 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in den Innenraum des ersten Gehäuseteils 110 einbringbar ist. Die Öffnung 109 kann so ausgebildet sein, dass der Antrieb über die Öffnung 109 zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in den Innenraum des ersten Gehäuseteils 110 einbringbar ist. 5 Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Problem der hohen Zerspanungsvolu men bei der Herstellung von Halterungen von optischen Elementen in einem Gehäuse eines Laserbearbeitungskopfs durch den Einsatz von Halbzeugen wie Strangpressprofi len, Blechen, Tafeln oder urgeformten Rohlinge, welche beispielsweise durch Druck guss oder Pressen und Sintern erstellt wurden, gelöst werden. Auch wenn diese Halb0 zeuge möglicherweise zum Erreichen der notwendigen Maßhaltigkeiten (typischer Wert kleiner 0,1mm) in der Regel noch in bestimmten Bereichen nachbearbeitet wer den müssen, entfallen die großen Zerspanungsvolumen der aktuellen Herstellung swei- se, da nur noch ein minimaler Materialabtrag zur Erreichung der Maßhaltigkeiten not wendig ist. Außerdem können beispielsweise Halterungen für optische Elemente5 und/oder Kühlkanäle o.ä. direkt bei der Erstellung des Halbzeugs berücksichtigt wer den und müssen nicht nachträglich eingebracht werden, was eine weitere Vereinfa chung zur Kostenoptimierung darstellt.

Claims

Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO Patentansprüche
1. Laserbearbeitungskopf (100) umfassend: ein erstes Gehäuseteil (110), das aus einem Halbzeug besteht und eine erste Öff nung (lila), eine der ersten Öffnung (lila) gegenüberliegende zweite Öffnung (112a) und einen von einer Innenfläche (114) umgebenen Innenraum (113) auf weist; und mindestens ein optisches Element (121, 131, 141), das zumindest teilweise in dem Innenraum (113) angeordnet ist.
2. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1, wobei in der Innenfläche (114) des ers ten Gehäuseteils (110) eine Aufnahme (116) ausgebildet ist und das optische Element (121, 131, 141) in der Aufnahme (116) aufgenommen ist.
3. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 2, wobei die Aufnahme (116) einen Schlitz, eine Kerbe, eine Nut, ein Auflager, eine Stufe und/oder einen Absatz umfasst.
4. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Aufnahme (116) an grenzend an die erste oder zweite Öffnung (lila, 112a) in der Innenfläche (114) aus gebildet ist.
5. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 1, wobei das Gehäuseteil (110) eine Ein schuböffnung (119) aufweist und das optische Element (121, 131, 141) in einem zu mindest teilweise durch die Einschuböffnung (119) in den Innenraum (113) eingeführ ten Einschub (122, 132, 142) angeordnet ist.
6. Laserbearbeitungskopf nach Anspruch 5, wobei in der Innenfläche (114) eine Füh rung (119a, 119b), insbesondere eine Führungsnut, zum Führen des Einschubs (122, 132, 142) und/oder zum Stützen des Einschubs (122, 132, 142) in dem Innenraum (113) ausgebildet ist.
7. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ge häuseteil (110) eine Anschlussöffnung (117) zum Anschließen eines Sensormoduls oder eines optisches-Kohärenz-Tomographie-Moduls (300) aufweist.
8. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ge häuseteil (110) und/oder das Halbzeug einstückig oder monolithisch ausgebildet ist. Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
9. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbzeug ein urgeformter Rohling, ein Strangpressprofil, insbesondere ein strangge presstes Aluminiumprofil, ein Blech oder eine Tafel ist.
10. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Gehäuseteil (110) und/oder in dem Halbzeug zumindest ein Kanal (115), bevorzugt zumindest zwei Kanäle, für ein Kühlmedium und/oder ein Prozessgas ausgebildet ist.
11. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in oder an dem Gehäuseteil (110) zumindest ein Sensor, insbesondere zumindest zwei Senso ren, zur Überwachung des Bearbeitungsprozesses angeordnet oder integriert sind.
12. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das op tische Element (121, 131, 141) zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: eine Linse, eine Kollimationslinse, eine Kollimieroptik, eine Fokussierlinse, eine Fokus sieroptik, ein transmissives Element, ein reflektives Element, einen Strahlteiler, einen dichroitischen Strahlteiler, eine Fresnel-Linse, einen (Wellenlängen-)Filter, einen opti schen Isolator, ein Reflexionsgitter, ein Beugungsgitter, ein Schutzglas, einen Spiegel, ein Strahlformungselement und einen optischen Keil.
13. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfas send: zumindest ein zweites Gehäuseteil (160, 170), das mit dem ersten Gehäuseteil (110) verbunden ist, und einen Faserkoppler (161) und/oder eine Düsenaufnahme (171) umfasst.
14. Laserbearbeitungskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das op tische Element (121, 131, 141) beweglich und/oder verfahrbar in dem Innenraum (113) angeordnet ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Laserbearbeitungskopfes (100), insbesondere ei nes Laserbearbeitungskopfes (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Verfahren mit den Schritten:
Bereitstellen eines Gehäuseteils (110) aus einem Halbzeug, wobei das erste Ge häuseteil (110) eine erste Öffnung (lila), eine der ersten Öffnung (lila) gegenüber liegende zweite Öffnung (112a) und einen von einer Innenfläche (114) umgebenen Innenraum (113) aufweist; und Precitec GmbH & Co. KG, Case: PR 923 WO
Einbringen von mindestens einem optischen Element (121, 131, 141) zumindest teilweise in den Innenraum (113).
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