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Dokumentenidentifikation DE202006003424U1 29.06.2006
Titel Einrichtung zum Schneiden eines Werkstückes mit einem Laserstrahl
Anmelder Rofin-Sinar Laser GmbH, 22113 Hamburg, DE
Vertreter Mörtel, A., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 90402 Nürnberg
DE-Aktenzeichen 202006003424
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 29.06.2006
Registration date 24.05.2006
Application date from patent application 04.03.2006
IPC-Hauptklasse B23K 26/06(2006.01)A, F, I, 20060304, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23K 26/38(2006.01)A, L, I, 20060304, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schneiden eines Werkstückes mit einem Laserstrahl, insbesondere mit einem Laserstrahl eines CO2-Lasers.

Mit einem CO2-Laser, insbesondere sogenannte CO2-Bandleiterlaser, wie sie beispielsweise aus der US 4,719,639 A oder aus der EP 0 305 893 A2 bekannt sind, werden Laserstrahlen mit einer sehr hohen Strahlqualität, d.h. sehr kleinem Strahlparameterprodukt erzeugt, die dementsprechend eine sehr gute Fokussierbarkeit aufweisen. Beim Schneiden von Werkstücken mit größeren Blechstärken kann es jedoch von Vorteil sein, Laserstrahlen mit größerem Fokusdurchmesser zu verwenden. Da der Durchmesser eines Laserstrahls in seinem Fokus im wesentlichen proportional zur Brennweite der zum Fokussieren verwendeten Fokussiereinheit, in der Regel eine Linse, ist, kann eine solche Vergrößerung des Fokusdurchmessers durch entsprechende Erhöhung der Brennweite der Fokussiereinrichtung erreicht werden. Dies erfordert den Einsatz von Schneidköpfen mit großer Baulänge, die einen entsprechenden Platzbedarf in der Laserschneidanlage erfordern, der in vielen Anwendungsfällen nicht zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zum Schneiden eines Werkstücks mit einem Laserstrahl, insbesondere mit einem Laserstrahl eines CO2-Lasers anzugeben, mit der auch bei kleineren räumlichen Abmessungen des Schneidkopf es das Laserstrahlschneiden dicker Werkstücke bei Verwendung eines Laserstrahls hoher Strahlqualität verbessert ist.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen enthält die Einrichtung zum Schneiden eines Werkstückes mit einem Laserstrahl, insbesondere mit einem Laserstrahl eines CO2-Lasers einen Schneidkopf, aus dem der Laserstrahl zum Werkstück hin austritt, der eine Fokussiereinrichtung zum Fokussieren des Laserstrahls sowie eine Faltspiegelanordnung zum Führen des fokussierten Laserstrahlen enthält. Durch diese Maßnahme ist es möglich, bei nach wie vor geringen Abmessungen des Schneidkopfes eine langbrennweitige Fokussiereinrichtung einzusetzen, um auf diese Weise einen größeren Strahldurchmesser im Fokus zu erhalten.

Eine besonders kompakte Ausführungsform wird erreicht, wenn im Schneidkopf eine der Fokussiereinrichtung in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls nachgeordnete Faltspiegelanordnung angeordnet ist, die insbesondere wenigstens einen ersten und einen zweiten Faltspiegel umfasst, die eine spitzwinklige Z-Faltung des Laserstrahls bewirken.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in deren einziger Figur ein Schneidkopf einer erfindungsgemäßen Einrichtung zu Schneiden eines Werkstückes in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Darstellung veranschaulicht ist.

Gemäß dieser Figur umfasst der Schneidkopf 2 ein Gehäuse 4 mit einer Eintrittsöffnung 6 für einen von einer in der Figur nicht dargestellten Laserquelle erzeugten Laserstrahl LS sowie einer Austrittsöffnung 8, aus dem der innerhalb des Schneidkopfes 2 fokussierte Laserstrahl LS zu einem Werkstück 10 hin austritt, um dieses durch eine Relativbewegung zwischen Schneidkopf 2 und Werkstück 4 zu schneiden. Bei dem Laserstrahl LS handelt es sich insbesondere um den Laserstrahl eines CO2-Lasers, mit dem in das Werkstück 10 durch sogenanntes Schmelzschneiden ein Schnitt eingebracht wird. In der Nähe der Eintrittsöffnung 6 befindet sich eine Fokussiereinrichtung 12, im Beispiel eine Linse, mit der der Laserstrahl LS fokussiert wird. Der fokussierte Laserstrahl LS trifft auf einen ersten Faltspiegel 14, dessen Normale 16 unter einem spitzen Winkel &agr; zur optischen Achse 18 der Linse 12 und damit auch annährend zur Mittenachse des Laserstrahl LS orientiert ist. Der erste Faltspiegel 14 reflektiert den fokussierten Laserstrahl zu einem zweiten Faltspiegel 20, dessen Spiegelfläche parallel zur Spiegelfläche des ersten Faltspiegels 14 angeordnet ist, so dass die Mittenachse 22 des von ihm reflektierten Laserstrahles LS erneut parallel zur optischen Achse 18 der Linse 12 verläuft. Auf diese Weise wird eine spitzwinklige Z-Faltung erzeugt. Die Brennweite der Linse kann dadurch größenordnungsmäßig um einen Faktor 3 größer sein als die Bauhöhe h des Schneidkopfes 2 zwischen Eintrittsöffnung 6 und Austrittsöffnung 8, so dass eine Vergrößerung des Fokusdurchmessers ebenfalls etwa um den Faktor 3 erreicht wird.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform mit einer einzigen Fokussierlinse 12 oder zwei Faltspiegeln 14, 20 beschränkt. Darüber hinaus können an Stelle oder zusätzlich zu einer Linse 12 auch fokussierende Faltspiegel vorgesehen sein, so dass durch Auswechseln der optischen Komponenten innerhalb des Schneidkopfes 2 auf einfache Weise eine Anpassung der Brennweite des Systems an die jeweilige Schneidaufgabe erfolgen kann.


Anspruch[de]
  1. Einrichtung zum Schneiden eines Werkstückes (10) mit einem Laserstrahl (LS), insbesondere mit einem Laserstrahl (LS) eines CO2-Lasers, mit einem Schneidkopf (2), aus dem der Laserstrahl (LS) zum Werkstück (10) hin austritt, und der eine Fokussiereinrichtung (12) zum Fokussieren des Laserstrahls sowie eine Faltspiegelanordnung (14, 20) zum Führen des fokussierten Laserstrahls (LS) enthält.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der im Schneidkopf eine der Fokussiereinrichtung (14) in Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls (LS) nachgeordnete Faltspiegelanordnung (14, 20) angeordnet ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei der die Faltspiegelanordnung wenigstens einen ersten und einen zweiten Faltspiegel (14, 20) enthält, die eine spitzwinklige Z-Faltung des Laserstrahls (LS) bewirken.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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