WO2013120606A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem relativ zu einer spannpratze beweglichen laserbearbeitungskopf - Google Patents

Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem relativ zu einer spannpratze beweglichen laserbearbeitungskopf Download PDF

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WO2013120606A1
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Martin Huonker
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding

Definitions

  • Laser processing device with a movable relative to a clamping claw
  • the present invention relates to a device for laser machining of workpieces by means of a laser beam, comprising a laser processing head with a processing optics for focusing the laser beam onto a workpiece, a clamping claw provided for clamping the workpiece with a
  • Clamp opening through which the laser beam can be focused on the workpiece
  • a light-tight housing which during the laser processing shields the extending between the processing optics and the clamping claw laser beam to the outside.
  • Such a laser processing device has become known, for example, by laser welding tongs.
  • a major cost factor in laser technology is the need to shield the work area laser safe. This is usually realized by complex protective housings, robot cells, etc.
  • laser welding heads in which a local shield by the laser welding head or components arranged thereon itself is generated.
  • the workpiece is associated with two of the laser welding head or the components arranged thereon
  • the welding optics are movably mounted in a laser welding head, which in turn is firmly attached to the upper clamping claw.
  • a funnel-shaped shaft between the laser welding head and the upper clamping claw serves as a protective housing for the laser beam.
  • there is a crossjet in the protective housing to protect a protective glass in front of the welding optics from splashes during laser welding.
  • the laser welding head and the upper clamping claw thus form a unit that must be dismantled, for example, for cleaning or replacement of the upper clamping claw.
  • the upper clamping claw was specified as the distance between the optics and the workpiece in the laser-safe state. If now a focus position relative to the workpiece surface to be changed, this is to be solved via an optic-internal focus position adjustment, which is to be provided in the laser processing head. This also results in a comparison of increased weight with the disadvantages already described.
  • the laser processing head and the clamping claw are two separate parts, each with a shielding and relative to each other are movable so that the two shielding complement each other to the light-tight housing.
  • the clamping claw can the Spannpratzenö réelle by a provided in a monolithic structure recess or else by the structure of the
  • the laser processing head and the clamping claw are two separate parts, which are movable relative to each other. After the workpiece is clamped, for example, between the upper and the lower clamping claw, the laser processing head is lowered so far on the upper clamping claw until the two shields together form the light-tight housing.
  • shielding are generally understood as facilities, each in their arrangement on the laser processing head or on the Clamps enclose the laser beam circumferentially over a section in the propagation direction.
  • the laser processing head and the clamping claws are particularly preferably movable in the longitudinal and / or transverse direction so that the laser beam is focused on the workpiece by a relative movement of the laser processing head and clamping claw in the longitudinal direction and by a relative movement in Transverse direction a desired processing figure, such as a welding figure, on the workpiece can be traversed.
  • the Spannpratzen-shielding is carried out from the inner diameter or inner contour forth so large that the laser beam the intended welding figure (usually a few millimeters long straight or undulating stitching, a circular path or a C-shaped path ("bracket")) can depart, without it hitting the inner wall of the shielding.
  • This shielding which is integrated in the upper clamping claw, makes an elaborate protective housing superfluous and means a low-cost solution.
  • the upper clamping claw can be easily cleaned and replaced as a separate part.
  • the two shielding parts are tubular, in particular designed as a rigid shielding tube or as a flexible in its longitudinal and / or transverse direction Ablerohr (shielding tube or -balg).
  • the two shielding parts can engage with one another with their ends facing one another or rest against one another.
  • the laser processing head is lowered onto the upper clamping claw until the two shielding tubes intermesh or abut each other in a light-tight manner with their tube ends in order to form the light-tight enclosure required for laser processing and to focus the laser beam on it enclose the entire length.
  • the chuck shield tube projects into the laser processing head shield tube.
  • the interlocking ends of the two shielding parts are transversely displaceable relative to each other.
  • the outer diameter of the engaging Ableteils is correspondingly smaller than the inner diameter of the other Ableteils, so that between the two inter-engaging ends sufficient clearance for the transverse displacement is present.
  • the mutually abutting ends of the two shielding parts are magnetically or pneumatically held together.
  • the opening of the Spannpratzen- shielding cone tapers conically towards Spannpratzenö réelle, thus forming a Able- funnel, the thus adapts the beam shape.
  • the beam guidance is taken into account, so that, for example.
  • a Spannpratzen shielding tube may be preferred, which initially opens conically towards Spannpratzenö réelle before it tapers conically.
  • the required geometry of the beam shielding is not necessarily formed solely by way of the clamping claw shielding tube, but can also result from the interaction with the shielding tube of the laser processing head.
  • the tube length of the clamped shielding tube should be at least about 50 mm, preferably at least about 100 mm, in order to be able to offer a corresponding overlapping area and one during laser processing Shielding tube at least about 20mm, preferably at least about 50mm, protrude into the other shielding tube. Over the overlap, different focal positions can be adjusted by simply moving the laser processing head along the overlap.
  • At least one of the two shielding parts has a flexible sealing element, which bears light-tightly against the other shielding part when the housing is formed.
  • the flexible sealing element can be formed, for example, by an annular foam piece or by an annular protective brush with flexible bristles.
  • Flexible sealing elements offer, within certain limits, an adaptability to different shapes and / or sizes of the shielding tubes.
  • one of the interlocking shielding tubes can be variable in its diameter, so that the shielding tubes lie in the overlapping area in a light-tight manner over at least a partial section and thus have a circumferential (close to to) form continuous contact area.
  • one of the shielding tubes exert an attractive force (magnetic force, suction) on the other shielding tube.
  • an attractive force magnetic force, suction
  • the diameter of the shielding tube experiencing this force expands, as can be realized, inter alia, by an elastic embodiment.
  • the term “elastic” is not limited in this context to a material property, but may also be a constructive property (overlap on the shielding tube, which can be "opened") represent.
  • at least one of the contact surfaces of the contact region of the shielding tubes has an elastic deformability which ensures or at least improves the contact surfaces, in particular with regard to the light-tightness of the contact region.
  • flexible sealing elements are also suitable here.
  • the clamping-clamp shielding tube can be made variable in geometry or movable and can then be deflected by the shielding tube of the laser processing head.
  • Possible versions are corrugated metal tubes, telescopic extensions, ...
  • the shielding tubes are conically shaped in order to form a light-tight / laser-safe region even when the diameters are different.
  • a focus position offset with respect to the workpiece which then sets when using different diameters, must be taken into account and, if not intended, corrected.
  • the laser processing head can have a multiplicity of openings relative to the clamping clamp opening according to the application to be executed Occupy and / or move into relative positions.
  • the shielding tubes or hoses are preferably formed of absorbent material or are lined or coated with an absorbent material at least on their (inner) surface surrounding the laser beam along its propagation direction.
  • one of the two shielding parts has a crossjet which blows through the focused laser beam in the respective shielding part transversely to the tube axis.
  • the Crossjet is only operated as long as possible, as long as it is welded in the appropriate place.
  • the Crossjet is advantageous about 30-50mm above the focal plane attached.
  • the advantage of such a close-to-focus crossjet is that the laser beam near the focal point has a smaller cross-section than close to the processing optics and thus a correspondingly shorter crossjet nozzle can be used.
  • a metal vapor torch which is produced, in particular, during welding with long focal lengths can be very effectively prevented.
  • a proximity switch is incorporated in the safety circuit of the laser beam generating laser, which only enables the switching on of the laser beam when the two shielding parts are connected to each other in a light-tight manner.
  • a sensor can be involved, which interrogates the presence of a clamped between the clamps workpiece and releases the switching of the laser beam only when a workpiece is clamped. Since through welding is also a potential safety problem, in the case of a second clamping claw, it should have a temperature sensor integrated in the safety circuit of the laser, which shuts off the laser beam if the second clamping claw is excessively heated, as might occur during uncontrolled welding of the workpiece ,
  • At least one matched to the laser wavelength photodetector can be integrated into the safety circuit of the laser, which shuts off the laser beam in the event of detection of uncontrolled released laser radiation.
  • An extension of the laser processing device provides, for a plurality of closely spaced welds to use a shielding structure of a plurality of juxtaposed tube openings or shielding funnels, which may optionally overlap with each other.
  • a plurality of individual welds can be carried out without repositioning the laser processing head in the sense of a method of the laser processing head, if additional clamping points are to be provided between them, namely in the case of a welding optics arranged fixedly in the laser processing head, e.g. by tilting the laser welding head or, in the case of a processing optics (for example scanner optics) movably mounted in the laser processing head, by moving the processing optics or by moving the scanner optics
  • Show it: 1 shows a first embodiment of the laser welding device according to the invention with two interlocking rigid shielding tubes as Umhausung for the laser beam.
  • Fig. 2 is a modification of the first embodiment
  • FIG 3 shows a second embodiment of the laser welding device according to the invention with a rigid and a flexible shielding tube as housing for the laser beam;
  • the device 1 shown in Fig. 1 is used for laser welding of a workpiece 2 by means of a laser beam 3, in particular in the body region.
  • the laser welding device 1 has a laser 4 for generating the laser beam 3, a laser welding head 5 with a welding optics 6 for focusing the laser beam 3 on the workpiece 2 and a clamping device with an upper and a lower clamping claw 7, 8, between which the workpiece 2 clamped becomes.
  • the laser beam 3 is through a Spannpratzenö réelle 9 of the upper
  • the laser welding head 5 is movable relative to the clamping claws 7, 8 arbitrarily spatially, so for example in the main axes X, Y, Z movable and tilted about the axes A, B tilted.
  • the laser welding head 5 is at its laser beam exit side 10, ie in Fig. 1 on its underside, extended by a beaten laser beam 3 surrounding the surrounding rigid shielding tube 11 downward, and the upper clamping claw 7 is on its side facing away from the workpiece 2, ie in FIG 1 at its top, extended by a subsequent to the Spannpratzenö réelle 9 rigid shielding tube 12 upwards.
  • the outer diameter of the Spannpratzen-shielding tube 12 is smaller than the inner diameter of the laser welding head Ablerohrs ("shielding bell") 1 1, so that at least during the laser welding the
  • Spannpratzen-shielding tube 12 can protrude into the laser welding head shielding tube 1 1.
  • the tube opening 13 of the Spannpratzen- shielding tube 12 to Spannpratzenö réelle 9 according to the focused laser beam 3 can taper continuously conically or funnel-shaped.
  • the protective effect of the interlocking shielding tubes 1 1, 12 is greater, the greater their overlap is selected.
  • the two shield tubes 1 1, 12 could also be flexible, that is to say designed as a shielding tube.
  • a flexible sealing element 15 in the form of an annular protective brush is provided on the inside of the laser welding head shielding tube 11, the inwardly directed radial bristles 16 of which engage the clamping claw Put on the shielding tube 12.
  • the flexible sealing element 15 ensures a light-tight seal, so that at least no directed laser radiation with a dubious power density can escape more.
  • a compressed air Crossjet 17 is provided in the Spannpratzen-, preferably about 30-50mm above the focal plane.
  • the crossjet 17 blows transversely to the tube axis of the chuck-shielding tube 12 through the focused laser beam 3 into a box 18 attached to the chuck-shielding tube 12, which has either an aspiration or a labyrinth-like airflow guide through which the crossjet gas is directed outward with little pressure loss can and at the same time coming from the process forth radiation through the labyrinth structure no longer or only very strongly attenuated can escape to the outside.
  • the Crossjet 17 is operated as long as possible, as is welded at the appropriate place.
  • the laser beam 3 has a smaller cross section near the focus than near the welding optics 6, a correspondingly shorter crossjet nozzle can be used.
  • the consumption of compressed air is lowered, and on the other hand, a metal vapor torch otherwise produced when welding with long focal lengths can be very effectively prevented.
  • the Crossjet 17 in the laser welding head shielding tube 1 1 and thus close to the welding optics 6.
  • the workpiece 2 is first clamped between the clamping claws 7, 8 so that the welding figure to be welded is located inside the clamping claw opening 9.
  • the laser welding head 6 is moved up and lowered so far with its laser welding head shielding tube 11 on the Spannpratzen shielding tube 12 until it protrudes about 50mm in the laser welding head shielding tube 11.
  • the laser beam 3 is turned on, which is then deflected to form the desired welding figure on the workpiece 2, in the case of a stationary fixed in the laser welding head 5 welding optics 6 by moving or tilting the entire laser welding head 5 or in the case movable in the laser welding head 5 mounted welding optics 6 (eg scanner optics) by moving only the welding optics.
  • a proximity switch 21 integrated into a safety circuit 20 of the laser 4 is arranged which only releases the switching on of the laser beam 3 when the clamping clamp shielding tube 12 projects sufficiently far into the laser welding head shielding tube 11.
  • a arranged on the lower clamping claw 7 sensor 22 is further involved, which interrogates the presence of a clamped between the clamping jaws 7, 8 workpiece 2 and the switching of the laser beam 3 only releases when a workpiece 2 is actually clamped is.
  • the lower clamping claw 8 should consist of a solid as possible and have a part embedded in the safety circuit 20 of the laser 4 temperature sensor 23, which, when the lower clamping claw 8 exceeds a predetermined temperature, the laser beam 3 turns off ,
  • at least one photodetector 24 tuned to the laser wavelength is integrated into the safety circuit 20 of the laser 4, which switches off the laser beam 3 in the event of detection of laser radiation released in an uncontrolled manner.
  • the photodetector 24 may be located at the laser Welding-shielding tube 11 may be disposed below the flexible sealing element 14 or on the upper clamping claw 7.
  • the laser welding apparatus 1 shown in Fig. 2 differs only in that here the Spannpratzen- shielding tube 12 has three side overlap juxtaposed pipe openings 13a-13c, each at the top of a Spannpratzenö réelle 9a-9c of connect upper clamping claw 7.
  • the laser beam 3 is optionally directed in one of the pipe openings 13a-13c conically tapering in the direction of the respective clamping projection opening 9a-9c, which in the case of a welding optics 6 movably mounted in the laser welding head 5 by moving only the welding optics 6 or a scanner optics can be done by moving the scanner mirror. In this way, the laser welding head 5 from a position and without
  • the laser welding apparatus 1 shown in FIG. 3 differs in that here the lower tube end 11a of the laser welding head shielding tube 11 conically opens downwardly on the inside and that the clamping claw shielding tube 12 in its longitudinal and transverse directions flexible, so for example as a shielding hose or bellows, is executed and its upper tube end 12a tapers conically on the outside upwards.
  • the lower tube end 11a and the upper tube end 12a have the same conicity.
  • the upper tube end 12a is formed by an annular permanent magnet, while the lower tube end 11a is formed of ferromagnetic material.
  • the laser welding head 5 is lowered with its conical tube end 11a on the conical tube end 12a of Spannpratzen-shielding 12 so far in the Z direction until the two conical tube ends 11a, 12a engage each other and finally rest against each other.
  • the two conical tube ends 11a, 12a held by the magnetic force acting.
  • the taper of the adjoining pipe ends 11a, 12a can already represent a sufficiently light-tight connection, so that can be dispensed with flexible sealing elements.
  • the flexible Spannpratzen-shielding tube 12 can be compressed and thus the distance in the Z direction between the processing optics 6 and workpiece 2 can be shortened without causing the two pipe ends 1 a, 12 a detached from each other and thereby the light-tight connection is opened ,
  • the laser welding apparatus 1 shown in FIG. 4 differs in that here the pipe ends 11a, 12a are not conical, but the upper pipe end 12a of the clamping claw shielding pipe 12 in the lower pipe end 11a of the laser welding head Abprocessrohrs 11 is guided longitudinally displaceable.
  • the laser welding head 5 is lowered with its tube end 11a in the Z direction on the tube end 12a of Spannpratzen-shielding 12 until the Spannpratzen- shield 12 with its upper tube end 12a sufficiently far into the lower tube end 11a of the laser welding head Abprocessrohrs 11 is inserted and in this position in a suitable manner, such as mechanical, magnetic, pneumatic, etc., is held.
  • the length of the flexible Spannpratzen- shielding tube 12 can be changed and thus the distance in the Z direction between the processing optics 6 and workpiece 2 can be adjusted. Because of the flexible
  • Spannpratzen-shielding 12 and the tilt-proof connection of the two pipe ends 11a, 12a are by moving the laser welding head 5 in the XY direction and XY transverse movements between the laser welding head 5 and clamping claw 7 possible without causing the two pipe ends 11a, 12a detached or the light-tight connection is opened.

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Description

Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem relativ zu einer Spannpratze beweglichen
Laserbearbeitungskopf
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung von Werkstücken mittels eines Laserstrahls, aufweisend einen Laserbearbeitungskopf mit ei- ner Bearbeitungsoptik zum Fokussieren des Laserstrahls auf ein Werkstück, eine zum Spannen des Werkstücks vorgesehene Spannpratze mit einer
Spannpratzenöffnung, durch die hindurch der Laserstrahl auf das Werkstück fokussierbar ist, und eine lichtdichte Umhausung, die während der Laserbearbeitung den zwischen der Bearbeitungsoptik und der Spannpratze verlaufenden Laserstrahl nach außen abschirmt.
Eine derartige Laserbearbeitungsvorrichtung ist beispielsweise durch Laserschweiß- zangen bekannt geworden.
Ein wesentlicher Kostenfaktor in der Lasertechnik besteht in der Notwendigkeit, den Arbeitsbereich lasersicher abzuschirmen. Üblicherweise wird dies durch aufwändige Schutzumhausungen, Roboterzellen etc. realisiert.
Außerdem sind im Bereich des Laserschweißens Laserschweißköpfe bekannt, bei denen eine lokale Abschirmung durch den Laserschweißkopf bzw. daran angeordnete Komponenten selbst erzeugt wird. Das Werkstück wird zwischen zwei dem Laserschweißkopf bzw. den daran angeordneten Komponenten zugehörigen
Spannpratzen eingespannt, wobei der Laserstrahl durch eine Spannpratzenöffnung der oberen Spannpratze hindurch auf das Werkstück fokussiert wird. Die Schweißoptik ist in einem Laserschweißkopf beweglich gelagert, der wiederum fest an der oberen Spannpratze befestigt ist. Ein trichterförmiger Schacht zwischen dem Laserschweißkopf und der oberen Spannpratze dient als Schutzumhausung für den La- serstrahl. Zusätzlich befindet sich in der Schutzumhausung ein Crossjet, um ein vor der Schweißoptik befindliches Schutzglas vor Spritzern beim Laserschweißen zu schützen. Der Laserschweißkopf und die obere Spannpratze bilden also eine Einheit, die beispielsweise zum Reinigen oder Auswechseln der oberen Spannpratze auseinander gebaut werden muss. Besonders nachteilig ist bei diesem Aufbau aber, dass das Spannen des Werkstücks für jeden Schweißabschnitt erneut erfolgen muss, da die Spannpratze direkt an die zunächst zu verfahrende Optik gekoppelt ist. Dieser Vorgang ist nicht nur zeitintensiv, sondern führt, insbesondere in Verbindung mit einem - hinsichtlich der Steifigkeit im Vergleich eher als weich zu betrachtenden - Roboter als Handhabungsmedium der Optik aufgrund begrenzter
Positioniergenauigkeiten und/oder anderen Fehlerquellen zu Positionierungen der Spannpratze und der Optik außerhalb einer festgelegten Toleranz. Das aufbaubedingt höhere Gewicht des Laserbearbeitungskopfs bei Integration der oberen
Spannpratze verschärft dieses Problem bzw. erfordert erhöhte Aufwendungen zur Gewährleistung der Positioniergenauigkeit. Zudem ist durch die an der Optik befes- tigte obere Spannpratze als Schutzumhausung der Abstand zwischen Optik und Werkstück im lasersicheren Zustand vorgegeben. Soll nun eine Fokuslage gegenüber der Werkstückoberfläche verändert werden, so ist dies über eine optikinterne Fokuslagenverstellung zu lösen, die in dem Laserbearbeitungskopf vorzusehen ist. Auch hierdurch ergibt sich ein im Vergleich erhöhtes Gewicht mit den bereits beschriebenen Nachteilen.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Laserbearbeitungsvorrichtung der eingangs genannten Art unter Gewährleistung der Lasersi- cherheit bei kompaktem Aufbau die Laserbearbeitungszeit zu verringern und gleichzeitig die Positioniergenauigkeit, insbesondere durch Gewichtsreduzierung des Laserbearbeitungskopfes, zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Laserbearbeitungs- köpf und die Spannpratze zwei separate Teile mit jeweils einem Abschirmteil sind und relativ zueinander derart bewegbar sind, dass sich die beiden Abschirmteile zu der lichtdichten Umhausung ergänzen.
Die Spannpratze kann die Spannpratzenöffnung durch eine in einem monolithischen Aufbau vorgesehene Aussparung oder aber auch durch den Aufbau der
Spannpratze durch mehrere Spannpratzenelemente ausbilden. Neben dieser (oberen) Spannpratze mit der Spannpratzenöffnung kann ein Einspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks über die Verwendung einer zweiten (unteren) Spannpratze ohne Gegenauflage erfolgen. Die Spannpratzenanordnung ist für Laserlicht lichtdicht („lasersicher") auszuführen oder entsprechend abzuschirmen.
Erfindungsgemäß sind der Laserbearbeitungskopf und die Spannpratze zwei separate Teile, die relativ zueinander bewegbar sind. Nachdem das Werkstück beispielsweise zwischen der oberen und der unteren Spannpratze eingespannt ist, wird der Laserbearbeitungskopf soweit auf die obere Spannpratze abgesenkt, bis die beiden Abschirmteile gemeinsam die lichtdichte Umhausung ausbilden.
Die Bezeichnungen„Abschirmteile" sind allgemein als Einrichtungen zu verstehen, die jeweils in ihrer Anordnung an dem Laserbearbeitungskopf bzw. an der Spannpratze den Laserstrahl über einen Abschnitt in Ausbreitungsrichtung umfänglich umschließen.
Besonders bevorzugt sind auch bei ausgebildeter lichtdichter Umhausung der La- serbearbeitungskopf und die Spannpratze relativ zueinander in Längs- und/oder Querrichtung bewegbar, so dass der Laserstrahl durch eine Relativbewegung von Laserbearbeitungskopf und Spannpratze in Längsrichtung auf das Werkstück fokus- siert und durch eine Relativbewegung in Querrichtung eine gewünschte Bearbeitungsfigur, wie z.B. eine Schweißfigur, auf dem Werkstück abgefahren werden kann. Das Spannpratzen-Abschirmteil ist vom Innendurchmesser bzw. Innenkontur her so groß ausgeführt, dass der Laserstrahl die vorgesehene Schweißfigur (üblicherweise eine einige Millimeter lange gerade oder gewellte Steppnaht, eine kreisförmige Bahn oder eine C-förmige Bahn ("Klammer")) abfahren kann, ohne dass er auf die Innenwand des Abschirmteils trifft. Diese in die obere Spannpratze integrierte Abschir- mung macht eine aufwändige Schutzumhausung überflüssig und bedeutet eine preisgünstige Lösung. Die obere Spannpratze kann als separates Teil leicht gereinigt und ausgewechselt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Abschirmteile rohrförmig, insbesondere als ein starres Abschirmrohr oder als ein in seiner Längsund/oder Querrichtung flexibles Abschirmrohr (Abschirmschlauch oder -balg) ausgeführt. Zum Ausbilden der lichtdichten Umhausung können die beiden Abschirmteile mit ihren einander zugewandten Enden ineinander greifen oder aneinander anliegen. Nachdem das Werkstück eingespannt ist, wird der Laserbearbeitungskopf so- weit auf die obere Spannpratze abgesenkt, bis die beiden Abschirmrohre ineinander greifen oder mit ihren Rohrenden lichtdicht aneinander anliegen, um so die für die Laserbearbeitung erforderliche lichtdichte Umhausung auszubilden und den fokus- sierten Laserstrahl auf seiner gesamten Länge zu umschließen. Im Falle von ineinander greifenden Abschirmrohren ragt vorzugsweise das Spannpratzen- Abschirmrohr in das Laserbearbeitungskopf-Abschirmrohr hinein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die ineinander greifenden Enden der beiden Abschirmteile relativ zueinander querverschiebbar. Dazu ist der Außendurchmesser des eingreifenden Abschirmteils entsprechend kleiner als der Innendurchmesser des anderen Abschirmteils, damit zwischen den beiden ineinander greifenden Enden ausreichend Spiel für die Querverschiebung vorhanden ist. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind die aneinander anliegenden Enden der beiden Abschirmteile magnetisch oder pneumatisch aneinander gehalten.
Damit bei der Laserbearbeitung die aus dem Bearbeitungsprozess reflektierte Laserstrahlung und auch das Prozesslicht bei möglichst kompakter Bauweise seitlich abgeschirmt werden, ist es von Vorteil, wenn sich die Öffnung des Spannpratzen- Abschirmrohrs zur Spannpratzenöffnung hin konisch verjüngt, also einen Abschirm- trichter ausbildet, der sich somit der Strahlform anpasst. Neben der Strahlform ist aber auch die Strahlführung zu berücksichtigen, so dass bspw. bei Verkippung des Laserbearbeitungskopfes ein Spannpratzen-Abschirmrohr bevorzugt sein kann, das sich zur Spannpratzenöffnung hin zunächst konisch öffnet, bevor es sich konisch verjüngt. Die erforderliche Geometrie der Strahlabschirmung wird dabei nicht zwin- gend allein über das Spannpratzen-Abschirmrohr ausgebildet, sondern kann sich auch aus dem Zusammenspiel mit dem Abschirmrohr des Laserbearbeitungskopfes ergeben. Da die Abschirmung umso effektiver ist, je weiter die beiden Abschirmrohre ineinander greifen, sollte die Rohrlänge des Spannpratzen-Abschirmrohrs mindestens ca. 50mm, vorzugsweise mindestens ca. 100mm, betragen, um einen entspre- chenden Überlappungsbereich anbieten zu können und während der Laserbearbeitung das eine Abschirmrohr mindestens ca. 20mm, vorzugsweise mindestens ca. 50mm, in das andere Abschirmrohr hineinragen. Über die Überlappung können durch einfaches Verfahren des Laserbearbeitungskopfes entlang der Überlappung verschiedene Fokuslagen eingestellt werden.
Vorzugsweise weist mindestens eines der beiden Abschirmteile ein flexibles Dichtelement auf, das bei ausgebildeter Umhausung an dem anderen Abschirmteil lichtdicht anliegt. Das flexible Dichtelement kann beispielsweise durch ein ringförmiges Schaumstück oder durch eine ringförmige Schutzbürste mit flexiblen Borsten gebil- det sein. Flexible Dichtelemente bieten in gewissen Grenzen ein Anpassungsvermögen an unterschiedliche Form- und/oder Größenausführungen der Abschirmrohre. Alternativ kann eines der ineinander ragenden Abschirmrohre in seinem Durchmesser veränderlich sein, so dass die Abschirmrohre im Überlappungsbereich zumindest über einen Teilabschnitt lichtdicht anliegen und somit einen umfänglich (nahe- zu) durchgehenden Kontaktbereich ausbilden. Hierzu kann beispielsweise eines der Abschirmrohre eine Anziehungskraft (Magnetkraft, Ansaugen) auf das andere Abschirmrohr ausüben. Infolge der Krafteinwirkung dehnt sich der Durchmesser des diese Kraft erfahrenden Abschirmrohrs, wie dies u.a. durch eine elastische Ausfüh- rung realisiert sein kann. Der Begriff„elastisch" ist in diesem Zusammenhang nicht auf eine Materialeigenschaft beschränkt, sondern kann auch eine konstruktiv bedingte Eigenschaft (Überlappung am Abschirmrohr, die„geöffnet" werden kann) darstellen. Bevorzugt weist zumindest eine der Kontaktflächen des Kontaktbereichs der Abschirmrohre eine elastische Verformbarkeit auf, die das Anliegen der Kontaktflä- chen, insbesondere im Hinblick auf die Lichtdichtigkeit des Kontaktbereichs, gewährleistet oder zumindest verbessert. In Frage kommen hier ebenfalls flexible Dichtelemente. Ebenso kann das Spannpratzen-Abschirmrohr selbst in Strahlausbreitungsrichtung - zumindest über einen Teilabschnitt - geometrievariabel bzw. beweglich ausgeführt sein und dann vom Abschirmrohr des Laserbearbeitungskopfes ausge- lenkt werden. Mögliche Ausführungen sind Wellblechrohre, Teleskopauszüge, ...
In vorteilhaften Varianten sind die Abschirmrohre konisch ausgeformt, um auch bei verschiedenen Durchmessern durch alleiniges Ineinanderfahren einen lichtdichten/lasersicheren Bereich auszubilden. In diesem Fall ist ein dann bei Verwendung unterschiedlicher Durchmesser sich einstellender Fokuslagenversatz in Bezug auf das Werkstück zu berücksichtigen und, wenn nicht beabsichtigt, zu korrigieren. Kann eine Haltekraft zwischen den Abschirmrohren etabliert werden, die die Position der Abschirmrohre zueinander fixiert (bspw. magnetisch oder pneumatisch), und ist das Spannpratzen-Abschirmrohr geometrievariabel bzw. beweglich ausgeführt, so kann der Laserbearbeitungskopf gegenüber der Spannpratzenöffnung gemäß der auszuführenden Applikation eine Vielzahl von Relativpositionen einnehmen und/oder in diese verfahren.
Neben dem Ineinandergreifen der Abschirmrohre ist auch eine lasersichere Ab- schirmung über das umfängliche lichtdichte Aneinanderliegen der Stirnflächen der Abschirmrohre möglich. Die Gewährleistung der Verbindung beider Abschirmrohre während der Prozesszeit kann mechanisch, bevorzugt aber durch eine Haltekraft, insbesondere magnetisch oder pneumatisch („ansaugen"), erfolgen. Dieses Prinzip kann auch auf eine Ausführungsform mit ineinandergreifenden Abschirmrohren übertragen werden, wobei in diesem Falle nicht die Stirnflächen der Abschirmrohre aneinander anliegen, sondern zumindest eines der Abschirmrohre stirnseitig und/oder an einem dafür vorgesehenen Absatz an einem Absatz des zweiten Abschirmrohres anliegt. Bei Verwendung eines geometrievariablen bzw. beweglichen Spannpratzen-Abschirmrohres kann die Führung dieses über den durch das Ineinandergreifen gebildeten Überlappungsbereich erfolgen, so dass die zum Anliegen erforderliche Haltekraft reduziert werden kann.
Bevorzugt sind die Abschirmrohre oder -Schläuche aus absorbierendem Material ausgebildet oder zumindest auf ihrer den Laserstrahl entlang seiner Ausbreitungsrichtung umgebenden (Innen-)Fläche mit einem absorbierenden Material ausgekleidet bzw. beschichtet.
Zum Schutz der Bearbeitungsoptik vor Schweißspritzern weist eines der beiden Ab- schirmteile einen Crossjet auf, der im jeweiligen Abschirmteil quer zur Rohrachse durch den fokussierten Laserstrahl hindurch bläst. Um den Druckluftverbrauch zu minimieren, wird der Crossjet möglichst nur betrieben, solange an der entsprechenden Stelle geschweißt wird. Bei einer Anordnung im Spannpratzen-Abschirmrohr ist der Crossjet vorteilhaft ca. 30-50mm oberhalb der Fokalebene angebracht. Der Vor- teil eines solchen fokusnahen Crossjets liegt darin, dass der Laserstrahl in Fokusnähe einen kleineren Querschnitt aufweist als nahe der Bearbeitungsoptik und somit eine entsprechend kürzere Crossjetdüse verwendet werden kann. Außerdem kann mit einem fokusnahen Crossjet eine insbesondere beim Schweißen mit langen Brennweiten entstehende Metalldampffackel sehr effektiv unterbunden werden.
Vorzugsweise ist in den Sicherheitskreis eines den Laserstrahl erzeugenden Lasers ein Näherungsschalter eingebunden, der das Einschalten des Laserstrahls nur dann freigibt, wenn die beiden Abschirmteile miteinander lichtdicht verbunden sind. Auch kann in den Sicherheitskreis des Lasers ein Sensor eingebunden sein, der das Vorhandensein eines zwischen den Spannpratzen eingespannten Werkstücks abfragt und das Einschalten des Laserstrahls nur dann freigibt, wenn ein Werkstück eingespannt ist. Da auch das Durchschweißen ein mögliches Sicherheitsproblem darstellt, sollte im Falle einer zweiten Spannpratze diese einen in den Sicherheitskreis des Lasers eingebundenen Temperatursensor aufweisen, der bei einer übermäßigen Erwärmung der zweiten Spannpratze, wie sie z.B. bei einem unkontrollierten Durchschweißen des Werkstücks auftreten könnte, den Laserstrahl abschaltet.
Weiterhin kann in den Sicherheitskreis des Lasers mindestens ein auf die Laserwellenlänge abgestimmter Fotodetektor eingebunden sein, der im Fall einer Detektion von unkontrolliert freigesetzter Laserstrahlung den Laserstrahl abschaltet.
Eine Erweiterung der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsvorrichtung sieht vor, für mehrere, nahe beieinander liegende Schweißnähte eine Abschirmstruktur aus mehreren nebeneinander angeordneten Rohröffnungen bzw. Abschirmtrichtern zu verwenden, die gegebenenfalls auch miteinander überlappen können. Durch diese Maßnahme können ohne Umpositionieren des Laserbearbeitungskopfes im Sinne eines Verfahrens des Laserbearbeitungskopfes mehrere Einzelschweißungen durchgeführt werden, wenn zwischen diesen weitere Spannstellen vorzusehen sind, und zwar im Falle einer ortfest im Laserbearbeitungskopf angeordneten Schweißoptik z.B. durch Verkippen des Laserschweißkopfes oder im Falle einer bewegbar im La- serbearbeitungskopf gelagerten Bearbeitungsoptik (z.B. Scanneroptik) durch Bewegen der Bearbeitungsoptik bzw. bei einer Scanneroptik durch Bewegen der
Scannerspiegel.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserschweißvorrichtung mit zwei ineinandergreifenden starren Abschirmrohren als Umhausung für den Laserstrahl;
Fig. 2 eine Modifikation der ersten Ausführungsform;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laserschweißvorrichtung mit einem starren und einem flexiblen Abschirmrohr als Umhausung für den Laserstrahl; und
Fig. 4 eine Modifikation der zweiten Ausführungsform.
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 dient zum Laserschweißen eines Werkstücks 2 mittels eines Laserstrahls 3, und zwar insbesondere im Karosseriebereich.
Die Laserschweißvorrichtung 1 weist einen Laser 4 zum Erzeugen des Laserstrahls 3, einen Laserschweißkopf 5 mit einer Schweißoptik 6 zum Fokussieren des Laserstrahls 3 auf das Werkstück 2 sowie eine Spanneinrichtung mit einer oberen und einer unteren Spannpratze 7, 8 auf, zwischen denen das Werkstück 2 eingespannt wird. Der Laserstrahl 3 wird durch eine Spannpratzenöffnung 9 der oberen
Spannpratze 7 hindurch auf das Werkstück 2 fokussiert. Der Laserschweißkopf 5 ist relativ zu den Spannpratzen 7, 8 beliebig räumlich bewegbar, also beispielsweise in den Hauptachsen X, Y, Z verfahrbar und um die Achsen A, B verkippbar gelagert.
Der Laserschweißkopf 5 ist an seiner Laserstrahlaustrittsseite 10, also in Fig. 1 an seiner Unterseite, durch ein den ausgetretenen Laserstrahl 3 ringsum umgebendes starres Abschirmrohr 11 nach unten verlängert, und die obere Spannpratze 7 ist an ihrer dem Werkstück 2 abgewandten Seite, also in Fig. 1 an ihrer Oberseite, durch ein sich an die Spannpratzenöffnung 9 anschließendes starres Abschirmrohr 12 nach oben verlängert. Der Außendurchmesser des Spannpratzen-Abschirmrohrs 12 ist kleiner als der Innendurchmesser des Laserschweißkopf-Abschirmrohrs („Ab- schirmglocke") 1 1 , damit zumindest während des Laserschweißens das
Spannpratzen-Abschirmrohr 12 in das Laserschweißkopf-Abschirmrohr 1 1 hineinragen kann. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann sich die Rohröffnung 13 des Spannpratzen- Abschirmrohrs 12 zur Spannpratzenöffnung 9 hin entsprechend dem fokussierten Laserstrahl 3 kontinuierlich konisch bzw. trichterförmig verjüngen. Bevorzugt ist das Spannpratzen-Abschirmrohr 12 mindestens ca. 100mm lang und ragt während des Laserschweißens mindestens ca. 50mm in das Laserschweißkopf-Abschirmrohr 1 1 hinein. Die Schutzwirkung der ineinander ragenden Abschirmrohre 1 1 , 12 ist umso größer, je größer ihre Überlappung gewählt wird. Alternativ könnten die beiden Ab- schirmrohre 1 1 , 12 auch flexibel, also als Abschirmschlauch, ausgebildet sein.
Zum lichtdichten Abdichten des zwischen den beiden ineinander ragenden Abschirmrohren 1 1 , 12 vorhandenen Ringspalts 14 ist an der Innenseite des Laserschweißkopf-Abschirmrohrs 11 ein flexibles Dichtelement 15 in Form einer ringför- migen Schutzbürste vorgesehen, deren nach innen gerichtete radiale Borsten 16 sich an das Spannpratzen-Abschirmrohr 12 anlegen. Das flexible Dichtelement 15 stellt trotz der zur Erzeugung einer lokalen Schweißkontur notwendigen Relativbewegung zwischen den beiden Abschirmrohren 11 , 12 eine lichtdichte Abdichtung sicher, so dass zumindest keine gerichtete Laserstrahlung mit bedenklicher Leistungs- dichte mehr austreten kann.
Zum Schutz der Schweißoptik 6 vor Schweißspritzern ist im Spannpratzen- Abschirmrohr 12 ein Druckluft-Crossjet 17 vorgesehen, und zwar vorzugsweise ca. 30-50mm oberhalb der Fokalebene. Der Crossjet 17 bläst quer zur Rohrachse des Spannpratzen-Abschirmrohrs 12 durch den fokussierten Laserstrahl 3 hindurch in einen am Spannpratzen-Abschirmrohr 12 angebrachten Kasten 18, der entweder eine Absaugung oder eine labyrinthartige Luftströmungsführung aufweist, durch die das Crossjetgas mit geringem Druckverlust nach außen geleitet werden kann und gleichzeitig vom Prozess her kommende Strahlung durch die Labyrinthstruktur nicht mehr bzw. nur noch sehr stark abgeschwächt nach außen dringen kann. Der Crossjet 17 wird möglichst nur so lange betrieben, wie an der entsprechenden Stelle geschweißt wird. Da der Laserstrahl 3 in Fokusnähe einen kleineren Querschnitt aufweist als nahe der Schweißoptik 6, kann eine entsprechend kürzere Crossjetdüse verwendet werden. Dadurch wird einerseits der Druckluftverbrauch gesenkt, und andererseits kann eine beim Schweißen mit langen Brennweiten ansonsten entstehende Metall- dampffackel sehr effektiv unterbunden werden. Alternativ ist es auch möglich, den Crossjet 17 im Laserschweißkopf-Abschirmrohr 1 1 und damit nahe an der Schweißoptik 6 anzuordnen. Zum Laserschweißen eines Werkstücks 2 wird zunächst das Werkstück 2 zwischen den Spannpratzen 7, 8 so eingespannt, dass sich die zu schweißende Schweißfigur innerhalb der Spannpratzenöffnung 9 befindet. Anschließend wird der Laserschweißkopf 6 herangefahren und mit seinem Laserschweißkopf-Abschirmrohr 11 auf das Spannpratzen-Abschirmrohr 12 soweit abgesenkt, bis dieses ca. 50mm in das Laserschweißkopf-Abschirmrohr 11 hineinragt. Nach Einschalten des Crossjets 17 wird der Laserstrahl 3 eingeschaltet, der dann zum Ausbilden der gewünschten Schweißfigur auf dem Werkstück 2 abgelenkt wird, und zwar im Falle einer ortfest im Laserschweißkopf 5 angeordneten Schweißoptik 6 durch Bewegen bzw. Verkippen des gesamten Laserschweißkopfes 5 oder im Falle einer bewegbar im Laserschweißkopf 5 gelagerten Schweißoptik 6 (z.B. Scanneroptik) durch Bewegen nur der Schweißoptik 6.
Im Laserschweißkopf-Abschirmrohr 11 ist ein in einen Sicherheitskreis 20 des La- sers 4 eingebundener Näherungsschalter 21 angeordnet, der das Einschalten des Laserstrahls 3 nur dann freigibt, wenn das Spannpratzen-Abschirmrohr 12 ausreichend weit in das Laserschweißkopf-Abschirmrohr 11 hineinragt.
In den Sicherheitskreis 20 des Lasers 4 ist weiterhin ein an der unteren Spannpratze 7 angeordneter Sensor 22 eingebunden, der das Vorhandensein eines zwischen den Spannpratzen 7, 8 eingespannten Werkstücks 2 abfragt und das Einschalten des Laserstrahls 3 nur dann freigibt, wenn tatsächlich ein Werkstück 2 eingespannt ist.
Da auch das Durchschweißen ein mögliches Sicherheitsproblem darstellt, sollte die untere Spannpratze 8 aus einem möglichst massiven Teil bestehen und einen in den Sicherheitskreis 20 des Lasers 4 eingebundenen Temperatursensor 23 aufweisen, der, wenn die untere Spannpratze 8 eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, den Laserstrahl 3 abschaltet. In den Sicherheitskreis 20 des Lasers 4 ist schließlich auch noch mindestens ein auf die Laserwellenlänge abgestimmter Fotodetektor 24 eingebunden, der im Fall einer Detektion von unkontrolliert freigesetzter Laserstrahlung den Laserstrahl 3 abschaltet. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann der Fotodetektor 24 beispielsweise am Laser- schweißkopf-Abschirmrohr 11 unterhalb des flexibles Dichtelements 14 oder an der oberen Spannpratze 7 angeordnet sein.
Von der Laserschweißvorrichtung der Fig. 1 unterscheidet sich die in Fig. 2 gezeigte Laserschweißvorrichtung 1 lediglich dadurch, dass hier das Spannpratzen- Abschirmrohr 12 drei ohne seitliche Überlappung nebeneinander angeordnete Rohröffnungen 13a-13c aufweist, welche sich jeweils oben an eine Spannpratzenöffnung 9a-9c der oberen Spannpratze 7 anschließen. Der Laserstrahl 3 wird wahlweise in eines der sich in Richtung auf die jeweilige Spannpratzenöffnung 9a-9c konisch ver- jüngenden Rohröffnungen 13a-13c gerichtet, was im Falle einer bewegbar im Laserschweißkopf 5 gelagerten Schweißoptik 6 durch Bewegen nur der Schweißoptik 6 bzw. bei einer Scanneroptik durch Bewegen der Scannerspiegel erfolgen kann. Auf diese Weise kann der Laserschweißkopf 5 von einer Position aus und ohne
Umpositionierung im Sinne eines Verfahrens des Laserschweißkopfes bzw. dessen Aufhängung mehrere Einzelschweißungen an dem Werkzeug 2 durchführen. Ein Crossjet ist in diesem Fall vorzugsweise im Laserschweißkopf-Abschirmrohr 11 angeordnet. Alternativ können sich die Rohröffnungen 13a-13c auch in ihrem oberen Bereich überlappen. Von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich die in Fig. 3 gezeigte Laserschweißvorrichtung 1 dadurch, dass hier das untere Rohrende 11a des Laserschweißkopf-Abschirmrohrs 11 sich innenseitig nach unten konisch öffnet und dass das Spannpratzen-Abschirmrohr 12 in seiner Längs- und Querrichtung flexibel, also z.B. als Abschirmschlauch oder Faltenbalg, ausgeführt ist und sein oberes Rohrende 12a sich außenseitig nach oben konisch verjüngt. Das untere Rohrende 11a und das obere Rohrende 12a weisen dabei die gleiche Konizität auf. Das obere Rohrende 12a ist durch einen ringförmigen Dauermagneten gebildet, während das untere Rohrende 11a aus ferromag netischem Material gebildet ist. Zum Laserschweißen eines Werkstücks 2 wird der Laserschweißkopf 5 mit seinem konischen Rohrende 11a auf das konische Rohrende 12a des Spannpratzen-Abschirmrohrs 12 soweit in Z-Richtung abgesenkt, bis die beiden konischen Rohrenden 11a, 12a ineinander greifen und schließlich ringsum aneinander anliegen. In dieser Anlage werden die beiden konischen Rohrenden 11a, 12a durch die wirkende Magnetkraft gehalten. Die Konizität der aneinander anliegenden Rohrenden 11a, 12a kann bereits eine ausreichend lichtdichte Verbindung darstellen, so dass auf flexible Dichtelemente verzichtet werden kann. Durch weiteres Absenken des Laserschweißkopfes 5 kann das flexible Spannpratzen-Abschirmrohr 12 komprimiert und somit der Abstand in Z-Richtung zwischen Bearbeitungsoptik 6 und Werkstück 2 verkürzt werden, ohne dass dabei die beiden Rohrenden 1 a, 12a voneinander gelöst und dadurch die lichtdichte Verbindung geöffnet wird.
Von der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich die in Fig. 4 gezeigte Laserschweißvorrichtung 1 dadurch, dass hier die Rohrenden 11a, 12a nicht ko- nisch ausgeführt sind, sondern das obere Rohrende 12a des Spannpratzen- Abschirmrohrs 12 im unteren Rohrende 11a des Laserschweißkopf-Abschirmrohrs 11 längsverschiebbar geführt ist. Zum Laserschweißen eines Werkstücks 2 wird der Laserschweißkopf 5 mit seinem Rohrende 11a in Z-Richtung auf das Rohrende 12a des Spannpratzen-Abschirmrohrs 12 abgesenkt, bis das Spannpratzen- Abschirmrohr 12 mit seinem oberen Rohrende 12a ausreichend weit in das unteren Rohrende 11a des Laserschweißkopf-Abschirmrohrs 11 eingeschoben ist und in dieser Position auf geeignete Weise, wie z.B. mechanisch, magnetisch, pneumatisch etc., gehalten ist. Ein am oberen Rohrende 12a außenseitig angeordnetes flexibles Dichtelement 15 in Form einer ringförmigen Schutzbürste dichtet die beiden Ab- schirmrohre 11 , 12 zusätzlich lichtdicht gegeneinander ab. Durch Absenken oder Anheben des Laserschweißkopfes 5 kann die Länge des flexiblen Spannpratzen- Abschirmrohr 12 geändert und somit der Abstand in Z-Richtung zwischen Bearbeitungsoptik 6 und Werkstück 2 eingestellt werden. Aufgrund des flexiblen
Spannpratzen-Abschirmrohrs 12 und der kippsicheren Verbindung der beiden Rohr- enden 11a, 12a sind durch Bewegen des Laserschweißkopfes 5 in X-Y-Richtung auch X-Y-Querbewegungen zwischen Laserschweißkopf 5 und Spannpratze 7 möglich, ohne dass dabei die beiden Rohrenden 11a, 12a voneinander gelöst oder die lichtdichte Verbindung geöffnet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Laserbearbeitung von Werkstücken (2) mittels eines Laserstrahls (3), aufweisend:
einen Laserbearbeitungskopf (5) mit einer Bearbeitungsoptik (6) zum Fokussieren des Laserstrahls (3) auf ein Werkstück (2),
eine zum Spannen des Werkstücks (2) vorgesehene Spannpratze (7) mit einer Spannpratzenöffnung (9; 9a-9c), durch die hindurch der Laserstrahl (3) auf das Werkstück (2) fokussierbar ist, und
eine lichtdichte Umhausung, die während der Laserbearbeitung den zwischen der Bearbeitungsoptik (6) und der Spannpratze (7) verlaufenden Laserstrahl (3) nach außen abschirmt,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Laserbearbeitungskopf (5) und die Spannpratze (7) zwei unabhängig voneinander bewegbare separate Teile mit jeweils einem Abschirmteil (11, 12) sind und relativ zueinander zwischen einer Position, in der sich die beiden Abschirmteile (11 , 12) nicht zu der lichtdichten Umhausung ergänzen, und einer Position, in der sich die beiden Abschirmteile (1 , 12) zu der lichtdichten Umhausung ergänzen, bewegbar sind.
2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch bei ausgebildeter lichtdichter Umhausung der Laserbearbeitungskopf (5) und die Spannpratze (7) relativ zueinander in Längs- und/oder Querrichtung bewegbar sind.
3. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschirmteile (11, 12) rohrförmig, insbesondere als ein starres Abschirmrohr oder als ein in seiner Längs- und/oder Querrichtung flexibles Abschirmrohr, ausgebildet sind.
4. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausbilden der lichtdichten Umhausung die beiden Abschirmteile (11 , 12) mit ihren einander zugewandten Enden (11a, 12a) ineinander greifen oder aneinander anliegen.
5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschirmteile (11 , 12) mindestens ca. 20mm, besonders bevorzugt mindestens ca. 50mm, ineinander greifen.
6. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ineinander greifenden Enden (11a, 12a) der beiden Abschirmteile (11 , 12) relativ zueinander querverschiebbar sind.
7. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ineinander greifenden oder aneinander anliegenden Enden (11a, 12a) der beiden Abschirmteile (11 , 12) magnetisch oder pneumatisch aneinander gehalten sind.
8. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das eingegriffene Ende (11a) des einen Abschirmteils (11) innenseitig in Richtung fort vom anderen Abschirmteil (11) konisch verjüngt.
9. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das eingreifende Ende (12a) des einen Abschirmteils (12) außenseitig in Richtung auf das andere Abschirmteil (11) konisch verjüngt.
10. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Spannpratzen-Abschirmteils (12) mindestens ca. 50mm, vorzugsweise mindestens ca. 100mm, beträgt.
11. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung (13) des Spannpratzen- Abschirmteils (12) zur Spannpratzenöffnung (9) hin konisch verjüngt.
12. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannpratzen-Abschirmteil (12) als ein in seiner Längs- und/oder Querrichtung flexibles Abschirmrohr und das Laserbearbeitungskopf-Abschirmteil (11) als ein starres Abschirmrohr ausgebildet sind.
13. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Abschirmteile (11 , 12) ein flexibles Dichtelement (15), insbesondere eine Schutzbürste mit flexiblen Borsten (16), aufweist, das bei ausgebildeter Umhausung an dem anderen Abschirmrohr (12, 11) lichtdicht anliegt.
14. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Abschirmteile (11 , 12) einen Crossjet (17) zum Schutz der Bearbeitungsoptik (6) aufweist.
15. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Sicherheitskreis (20) eines den Laserstrahl (3) erzeugenden Lasers (4) ein Näherungsschalter (21) eingebunden ist, der das Einschalten des Laserstrahls (3) nur dann freigibt, wenn die beiden Abschirmteile (11 , 12) miteinander lichtdicht verbunden sind.
16. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Sicherheitskreis (20) eines den Laserstrahl (3) erzeugenden Lasers (4) ein Sensor (22) eingebunden ist, der das Vorhandensein eines mittels der Spannpratze (7) eingespannten Werkstücks (2) abfragt und das Einschalten des Laserstrahls (3) nur dann freigibt, wenn ein Werkstück (2) eingespannt ist.
17. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Spannpratzen (7, 8) vorgesehen sind, zwischen denen ein Werkstück (2) einspannbar ist, und dass die zweite Spannpratze (8) einen in einen Sicherheitskreis (20) eines den Laserstrahl (3) erzeugenden Lasers (4) eingebundenen Temperatursensor (23) aufweist, der bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur der zweiten Spannpratze (8) den Laserstrahl (3) abschaltet.
18. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in den Sicherheitskreis (20) eines den Laserstrahl (3) erzeugenden Lasers (4) eingebundener Fotodetektor (24) vorgesehen ist, der auf die Laserwellenlänge abgestimmt ist und im Fall einer Detektion von unkontrolliert freigesetzter Laserstrahlung den Laserstrahl (3) abschaltet.
19. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannpratzen-Abschirmteil (12) mehrere nebeneinander angeordnete Rohröffnungen (13a-13c) aufweist.
20. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohröffnungen (13a-13c) zumindest teilweise miteinander überlappen.
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