CZ287565B6 - Laser-processing head for laser processing apparatus and laser processing process of a workpiece - Google Patents

Laser-processing head for laser processing apparatus and laser processing process of a workpiece Download PDF

Info

Publication number
CZ287565B6
CZ287565B6 CZ19951981A CZ198195A CZ287565B6 CZ 287565 B6 CZ287565 B6 CZ 287565B6 CZ 19951981 A CZ19951981 A CZ 19951981A CZ 198195 A CZ198195 A CZ 198195A CZ 287565 B6 CZ287565 B6 CZ 287565B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gas
lens
nozzle
workpiece
cutting head
Prior art date
Application number
CZ19951981A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ198195A3 (en
Inventor
William A James
Stephen H Breitkopf
Robert H Kirchhoff
Robert G Provell
Original Assignee
Mcneil Ppc Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mcneil Ppc Inc filed Critical Mcneil Ppc Inc
Publication of CZ198195A3 publication Critical patent/CZ198195A3/cs
Publication of CZ287565B6 publication Critical patent/CZ287565B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1482—Detachable nozzles, e.g. exchangeable or provided with breakaway lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • 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
    • B23K26/06—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • 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
    • B23K26/06—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • 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
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/142—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow-control means
    • B23K26/1438—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow-control means for directional control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/1476—Features inside the nozzle for feeding the fluid stream through the nozzle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

Obráběcí hlava laseru a způsob obrábění obrobku laserem
Oblast techniky
Vynález se týká obráběcí hlavy laseru a způsobu obrábění obrobku laserem. Vynález se zejména týká obráběcí hlavy laseru vhodné pro použití při vysokovýkonném obrábění, řezání nebo vrtání materiálů, jako jsou plasty a kovy.
Dosavadní stav techniky
Obrábění laserem je velmi dobře známé ve strojírenském a polygrafickém průmyslu. Obrábění laserem se používá pro řezání a/nebo ubírání materiálu obráběním.
Obráběcí hlava laseru je obvykle opatřena zaostřovací čočkou, upevněnou ve v podstatě válcovém tělese. Tato čočka může být upevněna v uvedeném tělese použitím páru pojistných kroužků upravených na každé straně čočky. Obráběcí hlava laseru je rovněž obvykle opatřena tryskou, která je připojena k tělesu na jeho jednom konci. Tryska má úzký otvor, kterým prochází zaostřený laserový paprsek při svém výstupu z obráběcí hlavy laseru před tím, než dopadne na obrobek. Při činnosti laseru je laserový paprsek nasměrován čočkou na obrobek. V některých případech je laserový paprsek vychylován jedním nebo několika v odstupech uspořádanými zrcadly před tím, než je čočkou nasměrován na obrobek. Pro shromažďování nebo sbírání a odstraňování úlomků či třísek vznikajících při obrábění obrobku zaostřeným laserovým paprskem, jako řezáním nebo úběrem materiálu, je obvykle, odděleně od obráběcí hlavy laseru, upraveno odsávací zařízení. Výše uvedená tryska chrání čočku před kontaktem s úlomky či třískami, které nejsou odstraněny odsávacím zařízením.
Na obr. 1 je znázorněn podélný řez známou obráběcí hlavou laseru. Obráběcí hlava J laseru sestává z dutého válcového tělesa 2 s vnitřní komorou 15, v níž je upevněna pomocí dvou pojistných kroužků 4 a 5 zaostřovací čočka 3. Na vnější ploše dutého válcového tělesa 2 je pomocí těsnicího O-kroužku 7, který utěsňuje komoru 15, a pojistného šroubu 8 upevněna tryska 6. Špička 9 trysky 6 je opatřena úzkým otvorem 10. Laserový paprsek, případně odražený od v odstupech uspořádaných zrcadel (na obr. 1 neznázoměných), je čočkou 3 zaostřen a nasměrován do úzkého otvoru JO. Po výstupu z úzkého otvoru 10 provádí laserový paprsek řezání nebo úběr požadovaného materiálu na obrobku. Jak již bylo uvedeno, trysku 6 obklopuje odsávací zařízení (neznázoměné), určené pro odstraňování co největšího množství úlomků nebo třísek vzniklých při řezání nebo obrábění. Nicméně, vzhledem k vysoké rychlosti úlomků nebo třísek opouštějících obráběný povrch, není odsávací zařízení obklopující obráběcí hlavu laseru schopno odstraňovat veškeré úlomky nebo třísky, které se z části mohou dostat úzkým otvorem do trysky. Tryska 6 s úzkým otvorem 10 brání zpětnému průchodu úlomků nebo třísek k čočce právě svým úzkým otvorem 10. U tohoto provedení však úzkým otvorem 10 mohou zpět k čočce procházet nečistoty a úlomky odrážející se od obráběné plochy, které čočku mohou poškodit a znemožnit její funkci.
U jednoho pokusu o odstranění tohoto problému bylo použito zařízení pro vhánění vzduchu nebo jiných plynů úzkým otvorem 10 směrem k obrobku, aby se zabránilo průchodu odražených částic zpět do dutého válcového tělesa 2, v němž je upevněna čočka. Jak je znázorněno na obr. 1, toto zařízení je opatřeno vstupem 11 plynu a obvodovou komorou 12 upravenou v trysce 6 a dále štěrbinami 13 upravenými v dutém válcovém tělese 2. Na obr. 1 je rovněž naznačena dráha 14 pohybu plynu. I když známá obráběcí hlava laseru znázorněná na obr. 1 je vhodná pro mnoho různých druhů obrábění, použití vysokovýkonných laserů, kterými se z povrchu obrobku odstraňuje velké množství materiálu, vyžaduje rovněž vytvoření zlepšeného zařízení pro vhánění vzduchu nebo jiných plynů. Při tomto obrábění má laserový paprsek použitý pro úběr materiálu
- 1 CZ 287565 B6 z povrchu obrobku výkon 1200 wattů nebo dokonce ještě vyšší. Známá obráběcí hlava laseru typu znázorněného všeobecně na obr. 1 je vhodná pro bránění vnikání zpět odražených úlomků nebo třísek vzniklých při vysokovýkonném obrábění úzkým otvorem trysky po delší časový úsek. Potom přesto dojde k usazování nečistot z obrábění na povrchu čočky. V některých případech 5 vede toto znečištění k zahřívání, které může způsobit prasknutí nebo jiné poškození čočky. Pro zabránění vzniku tohoto znečištění a/nebo zahřívání je zapotřebí periodicky přerušovat práci a provést vyčištění čočky. Výsledkem toho je nákladné odstavení zařízení a snížení účinnosti zařízení.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky odstraňuje obráběcí hlava laseru podle vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje těleso, upevňovací prostředek pro upevnění čočky upravený v tomto tělese na jeho 15 jednom konci, trysku připevněnou k tělesu a opatřenou výstupem plynu na protilehlém druhém konci tělesa a rozváděč plynu pro zavádění plynu do tělesa u upevňovacího prostředku pro upevnění čočky.
U tohoto provedení obráběcí hlavy laseru je zabráněno poškození čočky nečistotami nebo tříska20 mi proudícími z povrchu obráběného obrobku. Proud plynu je po vstupu u čočky nasměrován pryč od čočky k trysce.
Podle výhodného provedení vynálezu je rozváděč plynu tvořen prostředky pro vytváření vírového působení, když plyn vstupuje do obráběcí hlavy laseru u čočky. Vír plynu udržuje 25 čočku čistou a zabraňuje zahřívání čočky. Vír plynu vytvoří přídavnou sílu, která brání přístupu nečistot a třísek k čočce. Vytvoření víru znamená, že čočka je udržována čistá, je ochlazována a nemůže být poškozena při celé činnosti laseru.
Podle výhodného provedení sestává tryska ze základní části, která má vstup plynu protilehlý 30 k výstupu plynu a kuželovou vnitřní komoru zužující se od širokého vstupního otvoru na vstupu plynu do úzkého výstupního otvoru na výstupu. Tryska je s výhodou opatřena oddělitelnou špičkou na výstupním konci.
Podle dalšího výhodného provedení je vír vytvořen provedením rozváděče plynu ve tvaru 35 prstence opatřeného šikmými štěrbinami, takže plyn vstupující do tělesa, v němž je upevněna čočka, do něj vstupuje ve spirále, čímž vytváří vír.
Výše uvedené nedostatky dále odstraňuje obráběcí hlava laseru, podle vynálezu, jehož podstatou je, že obsahuje těleso ve tvaru válce opatřené vstupem plynu a protilehlými otevřenými konci, 40 trysku podélného válcového tvaru uloženou a upevněnou v tělese, přičemž tryska má kuželovou vnitřní komoru tvořící propojení mezi širokým vstupním otvorem na vstupním konci a úzkým výstupním otvorem na výstupním konci, rozváděč plynu na vstupním konci trysky, přičemž mezi tělesem a tryskou je vytvořen průchod, který tvoří propojení mezi vstupem plynu do tělesa a rozváděčem plynu, a přičemž uvnitř tělesa u rozváděče plynuje upraven prostředek pro upevnění 45 čočky.
Kuželová vnitřní komora usměrňuje proud plynu ze širokého otvoru do úzkého otvoru, což znamená zvýšení rychlosti proudu plynu při jeho výstupu z úzkého otvoru ven. Tato zvýšená rychlost proudu plynu brání vstupu odražených nečistot a třísek zpět tryskou k čočce.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu obsahuje rozváděč plynu prostředky pro vytváření víru v plynu proudícím ze vstupního konce k výstupnímu konci trysky.
Rozváděč plynuje s výhodou vytvořen ve tvaru prstence a je opatřen šikmými štěrbinami.
-2CZ 287565 B6
Rozváděč plynuje s výhodou integrální částí trysky na vstupním konci této trysky.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je upevňovací prostředek pro upevnění čočky v tělese tvořen mezerou pro vložení čočky vytvořenou mezi pojistným kroužkem a vstupním koncem trysky.
Tryskaje s výhodou opatřena oddělitelnou špičkou na svém výstupním konci.
Výše uvedené nedostatky dále odstraňuje způsob obrábění obrobku laserem, podle vynálezu, jehož podstatou je, že zahrnuje zaostření laserového paprsku na obrobek, nasměrování laserového paprsku čočkou na obrobek a nasměrování proudu plynu v podstatě proti povrchu čočky přivrácenému k obrobku.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se vír proudu plynu nasměruje napříč vnitřní čelní plochy čočky.
Vír se s výhodou nasměruje od čočky k obrobku.
Vír se s výhodou vytvoří rozváděčem plynu ve tvaru prstence.
Vír se s výhodou vytvoří rozváděčem plynu ve tvaru prstence opatřeným šikmými štěrbinami.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se čočka upevní v upevňovacím tělese-trysce s kuželovou vnitřní komorou.
Podle dalšího výhodného provedení vynálezu se čočka upevní v upevňovacím tělese-trysce s kuželovou vnitřní komorou, přičemž proud plynu se nasměruje touto kuželovou vnitřní komorou.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje schematicky podélný řez známým provedením obráběcí hlavy laseru, obr. 2 schematicky podélný řez obráběcí hlavou laseru podle vynálezu, obr. 3 schematicky podélný řez upevňovacím tělesem pro upevnění čočky obráběcí hlavy laseru podle obr. 2 a obr. 4 pohled zezadu na rozváděč plynu ve směru šipek 4 - 4 na obr. 3.
Příklady provedení vynálezu
Jak je znázorněno na obr. 2, sestává obráběcí hlava 20 laseru podle vynálezu z vnějšího tělesa 22 a vnitřního upevňovacího tělesa-trysky 24. Zaostřovací čočka 26 laseru je umístěna uvnitř tělesa 22 na jeho jednom konci. Jak je znázorněno na obr. 2, je čočka 26 upevněna v tělese 22 pomocí pojistného kroužku 28, který je zašroubován do vnitřního závitu 30 vytvořeném na vnitřním průměru tělesa 22. Čočka 26 je na svém vnitřním povrchu upevněna vstupním koncem 32 upevňovacího tělesa-trysky 24, J když může být čočka 26 upevněna na svém vnitřním povrchu pomocí dalšího pojistného kroužku nebo jiného vhodného upevňovacího prostředku, výhod
-3 CZ 287565 B6 řešení podle vynálezu je nejlépe dosaženo upevněním čočky 26 na jejím vnitřním povrchu pomocí upevňovacího tělesa-trysky 24.
Upevňovací těleso-tryska 24, znázorněná na obr. 2, představuje výhodné provedení a je opatřena 5 kuželovou vnitřní komorou 34 a rozváděčem 36 plynu ve tvaru prstence na vstupním konci 32.
Kuželová vnitřní komora 34 je provedena v kuželové základní části 38 a má široký vstupní otvor 40 a úzký výstupní otvor 42. Provedení znázorněné na obr. 2 je opatřeno oddělitelnou špičkou 44, která je u tohoto provedení zašroubována do otvoru 43. Tato špička 44 představuje jedno z možných provedení. S výhodou může být špička 44 do otvoru 43 zašroubována nebo jinak 10 upevněna z vnějšku na upevňovacím tělese-trysce 24 pro provedení nastavení vzdálenosti čelní plochy špičky 44 od povrchu obrobku.
Upevňovací těleso-tryska 24 je upevněna v tělese 22 ve tvaru válce prostřednictvím závitové příruby 46, jejíž vnější závit je zašroubován do vnitřního závitu 30 tělesa 22. Kruhová drážka 48 15 je opatřena těsnicím O-kroužkem 50 pro vytvoření těsnění neprostupného pro plyn na výstupním konci mezi tělesem 22 a upevňovacím tělesem-tryskou 24.
Těleso 22 je dále opatřeno vstupem 52 plynu. Mezi vnitřním povrchem tělesa 22 a vnějším povrchem upevňovacího tělesa-trysky 24 je vytvořen průchod 54 pro plyn. Příruba 56 a těsnicí 20 O-kroužek 50 brání unikání plynu na výstupním konci upevňovacího tělesa-trysky 24, takže proud plynu, znázorněný šipkami 58, je zpočátku usměrňován ke vstupnímu konci 32 upevňovacího tělesa-trysky 24.
Obráběcí hlava 20 laseru podle vynálezu dále sestává z rozváděče 36 plynu ve tvaru prstence pro 25 rozvádění plynu vedeného průchodem 54 a jeho usměrnění nejprve napříč vnitřní čelní plochou 26a čočky 26 a potom kuželovou vnitřní komorou 34 od vstupního konce 32 k výstupnímu otvoru 42, kde plyn opouští obráběcí hlavu 20 laseru. Je zřejmé, že rozváděčem 36 plynu prochází plyn poté, co opustil průchod 54, a vstupuje do kuželové vnitřní komory 34. Rozváděč 36 plynuje opatřen rozváděcími otvory 60 rozmístěnými na jeho obvodu. Rozváděč 36 plynuje 30 tvořen prstencem 62 opatřeným rozváděcími otvory 60, které jsou v průchozím spojení s rozváděcími štěrbinami 63. U výhodného provedení znázorněného na obr. 4 svírá podélná osa 67 každé rozváděči štěrbiny 63 s prodloužením 66 poloměru prstence 62 úhel 64 (měřeno na vnějším povrchu prstence 62). Rozváděč 36 plynu je s výhodou integrální částí upevňovacího tělesa-trysky 24. Nicméně alternativně může být prstencový rozváděč plynu proveden jako 35 zvláštní součást, která je připevněna ke vstupnímu konci upevňovacího tělesa-trysky 24.
Rozváděč 36 plynuje s výhodou proveden jako integrální část závitové příruby 46 upevňovacího tělesa-trysky 24. Jinými slovy, podle výhodného provedení funguje závitová příruba 46 jako výše uvedený prstenec 62. U tohoto provedení je v závitové přírubě 46 upravena řada rozváděčích otvorů 60 rozmístěných na jejím obvodu. Osy těchto rozváděčích otvorů 60 jsou v podstatě 40 rovnoběžné s podélnou osou obráběcí hlavy 20 laseru a v podstatě kolmé k vnitřnímu povrchu 46a závitové příruby 46 (viz obr. 3). Rozváděči štěrbiny 63 vytvářejí průchozí spojení mezi rozváděcími otvory 60 a kuželovou vnitřní komorou 34.
Zavádění plynu v místě upevnění čočky 26 a provedení skloněných rozváděčích štěrbin 63 45 způsobuje vytvoření víru na vnitřním povrchu čočky 26, čímž se zabrání znečištění nebo poškození čočky 26 úlomky nebo třískami vzniklými obráběním obrobku. Vír plynu provádí čištění čočky 26 a brání jejímu zahřívání odváděním tepla nucenou konvekcí. Proud plynu je nasměrován k výstupnímu otvoru 42 upevňovacího tělesa-trysky 24. Tím je zabráněno přístupu úlomků a nečistot k čočce 26, čímž se značně prodlouží její životnost.
Pro dosažení optimální činnosti obráběcí hlavy 20 laseru podle vynálezu je nutno kontrolovat dvě proměnné. Těmito proměnnými jsou velikost úzkého výstupního otvoru 42 a tlak plynu v obráběcí hlavě 20 laseru při činnosti. Výstupní otvor 42 by měl být co nejužší, aby vystavování čočky 26 účinku nečistot a úlomků bylo co nejmenší, avšak měl by být dostatečně velký, aby jím
-4CZ 287565 B6 mohl procházet laserový paprsek určitého průměru, vystupující z obráběcí hlavy 20 laseru. Příliš velký výstupní otvor 42 vyžaduje nadměrné množství proudícího plynu pro zajištění náležité činnosti. Pro danou velikost výstupního otvoru 42 musí být tlak plynu dostatečně vysoký, aby se vytvořil dostatečný proud plynu pro chlazení čočky 26 a pro zabránění jejího znečištění 5 částicemi a nečistotami. U obráběcí hlavy 20 laseru podle vynálezu, v níž je použita čočka 26 s ohniskovou vzdálenosti 127 mm, má výstupní otvor 42 průměr 2,36 mm a tlak plynu má hodnotu 518 kPa, pro dosažení dlouhé doby činnosti obráběcí hlavy 20 laseru bez přestávky potřebné pro vyčištění čočky 26. Odborníkům je zřejmé, že pomocí experimentu mohou být snadno provedeny jiné vhodné kombinace velikosti výstupního otvoru 42 a tlaku plynu.
Pro zajištění menších změn ohniskových vzdáleností čoček 26 s danou jmenovitou ohniskovou vzdáleností bez potřeby vyjmutí čočky 26 z tělesa 22 se kuželová základní část 38 natočí buď ve směru otáčení, nebo proti směru otáčení hodinových ručiček, čímž se nastaví poloha čočky 26 uvnitř tělesa 22. Když byla kuželová základní část 38 natočena do své požadované polohy, 15 provede se příslušné nastavení pojistného kroužku 28, aby se zajistilo, že čočka 26 bude pevně ve své poloze přidržována.
I když byl vynálezu popsán na specifickém a příkladném provedení, které může být použito v praxi, je zřejmé, že odborník může provádět četné změny úpravy a rozšíření základních 20 principů řešení podle vynálezu, aniž by došlo k odchýlení od rozsahu vynálezu.

Claims (18)

1. Obráběcí hlava laseru, vyznačující se tím, že obsahuje těleso (22), upevňovací prostředek pro upevnění čočky (26) upravený v tomto tělese (22) na jeho jednom konci, trysku
30 (24) připevněnou k tělesu (22) a opatřenou výstupem plynu na protilehlém druhém konci tělesa (22) a rozváděč (36) plynu pro zavádění plynu do tělesa (22) u upevňovacího prostředku pro upevnění čočky(26).
2. Obráběcí hlava laseru podle nároku 1, vyznačující se tím, že rozváděč (36) 35 plynu je opatřen prostředky pro vytváření víru.
3. Obráběcí hlava laseru podle nároku 1, vyznačující se tím, že tryska (24) sestává ze základní části (38), která má vstup plynu protilehlý k výstupu plynu a kuželovou vnitřní komoru (34) zužující se od širokého vstupního otvoru (40) na vstupu plynu do úzkého výstupní-
40 ho otvoru (42) na výstupu.
4. Obráběcí hlava laseru podle nároku 2, vyznačující se tím, že rozváděč (36) plynuje proveden ve tvaru prstence a je opatřen šikmými štěrbinami (63).
45
5. Obráběcí hlava laseru podle nároku 3, vyznačující se tím, že tryska (24) je opatřena oddělitelnou špičkou (44) na výstupním konci.
6. Obráběcí hlava laseru, vyznačující se tím, že obsahuje těleso (22) ve tvaru válce opatřené vstupem plynu a protilehlými otevřenými konci, trysku (24) podélného válcového tvaru 50 uloženou a upevněnou v tělese (22), přičemž tryska (24) má kuželovou vnitřní komoru (34) tvořící propojení mezi širokým vstupním otvorem (40) na vstupním konci a úzkým výstupním otvorem (42) na výstupním konci, rozváděč (36) plynu na vstupním konci trysky (24), přičemž mezi tělesem (22) a tryskou (24) je vytvořen průchod, který tvoří propojení mezi vstupem plynu
-5CZ 287565 B6 do tělesa (22) a rozváděčem (36) plynu, a přičemž uvnitř tělesa (22) u rozváděče (36) plynu je upraven prostředek pro upevnění čočky.
7. Obráběcí hlava laseru podle nároku 6, vyznačující se tím, že rozváděč (36) plynu obsahuje prostředky pro vytváření víru v plynu proudícím ze vstupního konce k výstupnímu konci trysky (24).
8. Obráběcí hlava laseru podle nároku 6, vyznačující se tím, že rozváděč (36) plynuje vytvořen ve tvaru prstence (62) a je opatřen šikmými štěrbinami (63).
9. Obráběcí hlava laseru podle nároku 8, vyznačující se tím, že rozváděč (36) plynuje integrální částí trysky (24) na vstupním konci této trysky (24).
10. Obráběcí hlava laseru podle nároku 6, vyznačující se tím, že upevňovací prostředek pro upevnění čočky (26) v tělese (22) je tvořen mezerou pro vložení čočky (26) vytvořenou mezi pojistným kroužkem (28) a vstupním koncem trysky (24).
11. Obráběcí hlava laseru podle nároku 6, vyznačující se tím, že tryska (24) je opatřena oddělitelnou špičkou (44) na svém výstupním konci.
12. Způsob obrábění obrobku laserem, vyznačující se tím, že zahrnuje zaostření laserového paprsku na obrobek, nasměrování laserového paprsku čočkou (26) na obrobek a nasměrování proudu plynu v podstatě proti povrchu čočky (26) přivrácenému k obrobku.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující napříč vnitřní čelní plochy čočky (26).
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující k obrobku.
15. Způsob podle nároku 14, vyznačující plynu ve tvaru prstence.
16. Způsob podle nároku 15, vyznačující plynu ve tvaru prstence (62) opatřeného šikmými se tím, že vír proudu plynu se nasměruje se tím, že vír se nasměruje od čočky (26) se tím, že vír se vytvoří rozváděčem (36) se tím, že vír se vytvoří rozváděčem (36) štěrbinami (63).
17. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že čočka (26) se upevní v upevňovacím tělese-trysce (24) s kuželovou vnitřní komorou (34).
18. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že čočka (26) se upevní v upevňovacím tělese-trysce (24) s kuželovou vnitřní komorou (34), přičemž proud plynu se nasměruje touto kuželovou vnitřní komorou (34).
CZ19951981A 1994-08-02 1995-08-01 Laser-processing head for laser processing apparatus and laser processing process of a workpiece CZ287565B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US28433994A 1994-08-02 1994-08-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ198195A3 CZ198195A3 (en) 1996-02-14
CZ287565B6 true CZ287565B6 (en) 2000-12-13

Family

ID=23089827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19951981A CZ287565B6 (en) 1994-08-02 1995-08-01 Laser-processing head for laser processing apparatus and laser processing process of a workpiece

Country Status (24)

Country Link
US (1) US5756962A (cs)
EP (1) EP0695600B1 (cs)
JP (1) JP3759642B2 (cs)
KR (1) KR100373947B1 (cs)
CN (1) CN1098742C (cs)
AT (1) ATE189870T1 (cs)
AU (1) AU711116B2 (cs)
BR (1) BR9503519A (cs)
CA (1) CA2155158C (cs)
CZ (1) CZ287565B6 (cs)
DE (1) DE69515148T2 (cs)
DK (1) DK0695600T3 (cs)
ES (1) ES2144101T3 (cs)
FI (1) FI106848B (cs)
GR (1) GR3033403T3 (cs)
HU (1) HU221768B1 (cs)
IL (1) IL114786A (cs)
NO (1) NO311751B1 (cs)
NZ (1) NZ272635A (cs)
RU (1) RU2143964C1 (cs)
TR (1) TR199500946A2 (cs)
TW (1) TW353405U (cs)
UA (1) UA27963C2 (cs)
ZA (1) ZA956422B (cs)

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU3314297A (en) * 1996-09-04 1998-03-12 Esc Medical Systems Ltd. Device and method for cooling skin during laser treatment
US6822187B1 (en) 1998-09-09 2004-11-23 Gsi Lumonics Corporation Robotically operated laser head
US6184491B1 (en) 1999-11-03 2001-02-06 Caterpillar Inc. Method and apparatus for monitoring weld quality
JP4892126B2 (ja) * 2000-04-20 2012-03-07 ローム株式会社 インク液滴検出用レーザセンサおよびその組み立て方法
ATE260734T1 (de) 2000-08-05 2004-03-15 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh Laserbearbeitungsmaschine mit wenigstens einem mit einem spülmedium beaufschlagbaren optischen element
JP4055353B2 (ja) 2000-11-07 2008-03-05 松下電器産業株式会社 光加工装置
AU2002307442A1 (en) 2001-04-23 2002-11-05 Dee E. Willden Wedge-shaped lensless laser focusing device
JP4678811B2 (ja) * 2001-07-24 2011-04-27 株式会社アマダエンジニアリングセンター レーザー加工機
DE10138867A1 (de) * 2001-08-08 2003-03-06 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Reduzierung von Ablationsprodukten auf der Werkstückoberfläche beim Laserbohrprozess
US6642477B1 (en) 2001-10-23 2003-11-04 Imra America, Inc. Method for laser drilling a counter-tapered through-hole in a material
KR100985744B1 (ko) * 2002-03-14 2010-10-06 히다치 조센 가부시키가이샤 레이저 가공기에 있어서의 광학부품으로의 부착오염방지방법 및 장치
DE10238557A1 (de) * 2002-08-22 2004-03-04 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von düsenartigen Ausbrüchen in Sprüharmen für Geschirrspülmaschinen
US6683277B1 (en) * 2002-12-20 2004-01-27 Osram Opto Semiconductors Laser ablation nozzle assembly
US7841585B2 (en) * 2003-02-21 2010-11-30 Shell Oil Company Separation tray
US7038166B2 (en) * 2003-03-18 2006-05-02 Loma Linda University Medical Center Containment plenum for laser irradiation and removal of material from a surface of a structure
GB2414954B (en) * 2004-06-11 2008-02-06 Exitech Ltd Process and apparatus for ablation
FR2876933B1 (fr) * 2004-10-25 2008-05-09 Snecma Moteurs Sa Buse pour tete de percage ou d'usinage par faisceau laser
EP1657020A1 (de) * 2004-11-10 2006-05-17 Synova S.A. Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung der Kohärenz eines Flüssigkeitsstrahls für eine Materialbearbeitung und Flüssigkeitsdüse für eine solche Vorrichtung
JP4947973B2 (ja) * 2005-06-02 2012-06-06 ソニー株式会社 レーザ加工装置とその加工方法及びデブリ回収機構とその回収方法
JP4896457B2 (ja) * 2005-07-12 2012-03-14 エンシュウ株式会社 レーザ加工機のレーザ照射用ノズル装置及びこの照射用ノズルによるブロー方法。
JP4012221B2 (ja) * 2005-07-15 2007-11-21 ファナック株式会社 レーザ加工ヘッド
FR2891483B1 (fr) * 2005-10-05 2009-05-15 Commissariat Energie Atomique Procede et installation de decoupe/de soudage laser
US8320424B2 (en) * 2005-12-01 2012-11-27 Electro Scientific Industries, Inc. Optical component cleanliness and debris management in laser micromachining applications
US7863542B2 (en) * 2005-12-22 2011-01-04 Sony Corporation Laser processing apparatus and laser processing method as well as debris extraction mechanism and debris extraction method
DE102006014694B3 (de) 2006-03-28 2007-10-31 Eos Gmbh Electro Optical Systems Prozesskammer und Verfahren für die Bearbeitung eines Werkstoffs mit einem gerichteten Strahl elektromagnetischer Strahlung, insbesondere für eine Lasersintervorrichtung
CN100463977C (zh) * 2006-07-31 2009-02-25 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 大气环境下激光表面改性气体保护方法及装置
UA39076U (ru) 2006-11-14 2009-02-10 Дмитрий Анатольевич Беляев Устройство для очистки оптических головок считывания информации с компакт-дисков типа blue-ray
US8093532B2 (en) 2008-03-31 2012-01-10 Electro Scientific Industries, Inc. Laser machining of fired ceramic and other hard and/or thick materials
US8136618B2 (en) * 2009-01-21 2012-03-20 The Raymond Corporation Cyclonic motor cooling for material handling vehicles
CA2698835C (en) * 2009-03-31 2016-10-25 Ats Automation Tooling Systems Inc. Laser processing nozzle
US9161392B2 (en) * 2009-04-07 2015-10-13 Yoshinobu ANBE Heating apparatus for X-ray inspection
US20100314363A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Roger Blaine Trivette Laser nozzle tips
DE102010029385A1 (de) * 2010-05-27 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Laserinduzierte Fremdzündung für eine Brennkraftmaschine
KR101813662B1 (ko) * 2011-10-05 2017-12-29 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 레이저 프로세싱 시스템들 내의 입자 제어
FR2982184B1 (fr) * 2011-11-07 2014-08-01 Air Liquide Buse laser a element mobile sur couche gazeuse
CN103302404A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 深圳富泰宏精密工业有限公司 激光加工设备
CN102769246A (zh) * 2012-08-01 2012-11-07 山东能源机械集团大族再制造有限公司 一种二氧化碳激光器
JP6331345B2 (ja) * 2013-11-18 2018-05-30 株式会社島津製作所 レンズホルダ
WO2015136907A1 (ja) 2014-03-13 2015-09-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工ヘッド
DE102014103635C5 (de) * 2014-03-17 2019-12-19 RWTH Aachen - Körperschaft des öffentlichen Rechts Unterdruckkammer mit einem Schutzgehäuse
FR3026667B1 (fr) * 2014-10-03 2016-12-09 Areva Nc Dispositif de decoupe par laser apte a etre utilise dans un milieu contamine
US9945253B2 (en) * 2015-01-29 2018-04-17 Rohr, Inc. Collecting / removing byproducts of laser ablation
KR102506370B1 (ko) * 2016-04-06 2023-03-07 삼성디스플레이 주식회사 광 조사 장치의 렌즈 어셈블리
CA3026030C (en) * 2016-05-30 2020-10-27 Honda Motor Co., Ltd. Laser processing device
KR102176234B1 (ko) * 2017-09-07 2020-11-09 주식회사 엘지화학 나노 입자 생산 반응기
US11045903B2 (en) * 2017-12-05 2021-06-29 Covidien Lp Shielding gas weld cone and method
DE102018102337B4 (de) * 2018-02-02 2022-02-17 Precitec Gmbh & Co. Kg Gaszufuhrvorrichtung sowie Laserbearbeitungskopf mit derselben
DE102018102348A1 (de) * 2018-02-02 2019-08-08 Precitec Gmbh & Co. Kg Gaszufuhrvorrichtung sowie Laserbearbeitungskopf mit derselben
DE202018006843U1 (de) 2018-02-02 2023-09-26 Precitec Gmbh & Co. Kg Gaszufuhrvorrichtung sowie Laserbearbeitungskopf mit derselben
DE102018131886B3 (de) * 2018-09-26 2020-02-13 Scansonic Mi Gmbh Vorrichtung zur Strömungsführung eines Prozessmediums für eine Laserbearbeitungsvorrichtung
JP6852031B2 (ja) * 2018-09-26 2021-03-31 株式会社東芝 溶接装置及びノズル装置
SE544166C2 (sv) * 2019-02-08 2022-02-15 Vaederstad Holding Ab Lasermunstycke, insats för ett lasermunstycke, laserskäranordning samt förfaranden för laserskärning
DE102019103659B4 (de) * 2019-02-13 2023-11-30 Bystronic Laser Ag Gasführung, Laserschneidkopf und Laserschneidmaschine
CN110039175B (zh) * 2019-05-29 2024-05-17 武汉奥森迪科智能科技股份有限公司 一种激光切割头喷嘴导气装置
CN112719591A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 苏州伊斯丹实业有限公司 激光加丝焊接器
DE102021107422A1 (de) 2021-03-24 2022-09-29 Mogema BV Vorrichtung und Verfahren zum Schweißen
US20240359263A1 (en) * 2022-07-08 2024-10-31 Lg Energy Solution, Ltd. Welding device, battery manufacturing device and vehicle manufacturing device
EP4545235A1 (de) * 2023-10-25 2025-04-30 FRONIUS INTERNATIONAL GmbH Einrichtung zur erzeugung einer luftströmung zum schutz des schutzglases einer laseroptik eines laser-hybrid-schweisskopfs sowie laser-hybrid-schweisskopf mit einer solchen einrichtung
WO2025096277A1 (en) * 2023-10-30 2025-05-08 Electro Scientific Industries, Inc. Optics purge device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3696230A (en) * 1970-01-19 1972-10-03 Hughes Aircraft Co Laser lens cooling and cleaning system
US4031351A (en) * 1972-10-25 1977-06-21 Groupement Atomique Alsacienne Atlantique High energy laser beam cutting method and apparatus
IT1111412B (it) * 1978-03-01 1986-01-13 Prima Progetti Spa Macchina automatica di taglio a raggio laser particolarmente per elementi di rivestimento interno di veicoli
US4315133A (en) * 1980-05-12 1982-02-09 Gte Automatic Electric Laboratories, Inc. Apparatus protecting a lens from airborne particulates
US4461947A (en) * 1982-08-24 1984-07-24 Allied Corporation Rotating laser beam with coincident gas jet
US4518843A (en) * 1982-09-01 1985-05-21 Westinghouse Electric Corp. Laser lens and light assembly
US4467171A (en) * 1982-09-30 1984-08-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Laser cutting nozzle
JPS59163093A (ja) * 1983-03-05 1984-09-14 Oimatsu Sangyo:Kk レ−ザ加工機におけるレ−ザビ−ムヘツド
US4555610A (en) * 1983-09-13 1985-11-26 Data Card Corporation Laser machining system
JPS61296990A (ja) * 1985-06-25 1986-12-27 Mitsubishi Electric Corp レンズホルダ−
JPS6221495A (ja) * 1985-07-23 1987-01-29 Mitsubishi Electric Corp レ−ザ加工ヘツド
JPS6272495A (ja) * 1985-09-27 1987-04-03 Sumitomo Electric Ind Ltd 加工ヘツド
JPS62224489A (ja) * 1986-03-26 1987-10-02 Mitsubishi Electric Corp レ−ザ光学系保護装置
CH673004A5 (cs) * 1987-05-20 1990-01-31 Weidmueller C A Gmbh Co
DE3918363A1 (de) * 1989-06-06 1990-12-13 Inst Nat Sciences Appliq Vorrichtung fuer einen leistungslaser
JPH0366490A (ja) * 1989-08-03 1991-03-22 Topcon Corp レーザ装置
JPH05185265A (ja) * 1992-01-14 1993-07-27 Fanuc Ltd レーザ加工装置の加工ヘッド

Also Published As

Publication number Publication date
FI953660L (fi) 1996-02-03
BR9503519A (pt) 1997-09-30
IL114786A (en) 1999-06-20
US5756962A (en) 1998-05-26
ES2144101T3 (es) 2000-06-01
HK1002895A1 (en) 1998-09-25
CN1123209A (zh) 1996-05-29
FI953660A0 (fi) 1995-08-01
HU9502243D0 (en) 1995-09-28
RU2143964C1 (ru) 2000-01-10
TW353405U (en) 1999-02-21
FI106848B (fi) 2001-04-30
IL114786A0 (en) 1995-11-27
KR100373947B1 (ko) 2003-05-01
DE69515148D1 (de) 2000-03-30
DE69515148T2 (de) 2000-07-20
HUH3825A (en) 1997-09-29
AU2716595A (en) 1996-02-15
NZ272635A (en) 1998-02-26
EP0695600B1 (en) 2000-02-23
NO953030D0 (no) 1995-08-01
CA2155158A1 (en) 1996-02-03
TR199500946A2 (tr) 1996-06-21
UA27963C2 (uk) 2000-10-16
HU221768B1 (hu) 2003-01-28
AU711116B2 (en) 1999-10-07
EP0695600A3 (en) 1996-07-24
GR3033403T3 (en) 2000-09-29
CA2155158C (en) 2006-03-28
CZ198195A3 (en) 1996-02-14
ZA956422B (en) 1997-02-03
EP0695600A2 (en) 1996-02-07
JP3759642B2 (ja) 2006-03-29
NO953030L (no) 1996-02-05
NO311751B1 (no) 2002-01-21
DK0695600T3 (da) 2000-06-05
CN1098742C (zh) 2003-01-15
ATE189870T1 (de) 2000-03-15
JPH0857676A (ja) 1996-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ287565B6 (en) Laser-processing head for laser processing apparatus and laser processing process of a workpiece
KR960002114B1 (ko) 레이저 출사 유니트
DE50206621D1 (de) Werkzeugkopf zur Lasermaterialbearbeitung
JPH11155885A (ja) 歯科技術でワークをレーザー加工するための吸引装置
JPH0120721B2 (cs)
JPS62118995A (ja) 高出力ビ−ム切断装置
HK1002895B (en) Laser-processing head for laser processing apparatus
JP2000202676A (ja) レ―ザ加工ヘッド
JPH04201203A (ja) ダイシング装置
JPS626785A (ja) レ−ザ加工装置
KR930019335A (ko) 레이저 출사장치

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20150801