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Title:
MACHINING HEAD AND MACHINING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/132171
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a machining head (1) for surface machining by means of a laser beam. The machining head (1) comprises a laser passage channel (2) having a longitudinal axis (A), at least one powder feed channel (3) and a cooling channel (4) for cooling the machining head (1). The machining head (1) is of an at least two-part design and comprises a body (5) and a sleeve (6). The sleeve (6) is suited for arrangement on the body (5). The laser passage channel (2) and the powder feed channel (3) are formed in the body (5). The body (5) forms a first side wall of the cooling channel (4), at least partially. The sleeve (6) forms a second side wall of the cooling channel (4), at least partially.

Inventors:
PETERS THOMAS (CH)
LEUPPI TOBIAS (CH)
GISLER ANDREAS (CH)
Application Number:
PCT/EP2015/054238
Publication Date:
September 11, 2015
Filing Date:
March 02, 2015
Export Citation:
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Assignee:
OERLIKON METCO AG WOHLEN (CH)
International Classes:
B23K37/00; B23K26/14
Domestic Patent References:
WO1995020458A11995-08-03
WO1993000171A11993-01-07
Foreign References:
DE10035622A12002-02-07
US20120152927A12012-06-21
Attorney, Agent or Firm:
IRSCH, Manfred et al. (CH)
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Claims:
Patentansprüche

Bearbeitungskopf (1 ) zur Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahl, wobei der Bearbeitungskopf (1 ) einen Laserdurchgangskanal (2) mit einer Längsachse (A), zumindest einen Pulverzufuhrkanal (3) und einen Kühlkanal (4) zur Kühlung des Bearbeitungskopfes (1 ) umfasst und der Bearbeitungskopf (1 ) zumindest zweiteilig ausgebildet ist und einen Körper (5) und eine Hülse (6) zur Anordnung am Körper (5) umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Laserdurchgangskanal (2) und der Pulverzufuhrkanal (3) im Körper (5) ausgebildet sind und

der Körper (5) zumindest teilweise eine erste Seitenwand (7) des Kühlkanals (4) bildet und wobei die Hülse (6) zumindest teilweise eine zweite Seitenwand (8) des Kühlkanals (4) bildet.

Bearbeitungskopf (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Körper (5) einen ersten Förderkanal (13) und einen zweiten Förderkanal (14) zur Zu- und Abfuhr von Kühlmedium zum und vom Kühlkanal (4) aufweist.

Bearbeitungskopf (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Bearbeitungskopf (1 ) aus dem Kopf (5), der Hülse (6) und optional Dichtungen (9) besteht.

Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kühlkanal (4) als Kühlschlange oder Kühlspirale ausgebildet ist.

5. Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kühlkanal (4) im Körper (5) oder in der Hülse (6) angeordnet ist. Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kühlkanal (4) im Körper (5) und in der Hülse (6) angeordnet ist.

Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Dichtung (9), insbesondere ein Dichtring, in einem einer

Austrittsseite (10) des Laserstrahls zugewandten Bereich angeordnet ist zur Abdichtung des Kühlkanals (4).

Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Körper (5) und die Hülse (6) zur Austrittsseite (10) hin in zumindest einem Abschnitt insbesondere konisch zulaufend ausgebildet sind.

Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kühlkanal (4) zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, im zulaufenden Abschnitt angeordnet ist.

Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kühlkanal (4) eine erste Förderöffnung (1 1 ) und eine zweite Förderöffnung (12) zur Zufuhr und/oder Abfuhr eines Kühlmediums aufweist, wobei die erste Förderöffnung (1 1 ) und die zweite

Förderöffnung (12) parallel zur Längsachse (A) voneinander beabstandet sind.

Bearbeitungskopf (1 ) nach den Ansprüchen 2 und 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Förderöffnung (1 1 ) in Strömungsverbindung mit dem ersten Förderkanal (13) und die zweite Förderöffnung (12) in

Strömungsverbindung mit dem zweiten Förderkanal (14) steht, und wobei der erste Förderkanal (13) und/oder der zweite Förderkanal (14) zumindest in einem Abschnitt im Wesentlichen in einem gleichen Neigungswinkel (B) zur Längsachse (A) wie der Pulverzufuhrkanal (3) angeordnet sind.

Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kühlkanal (4) auf einer der Längsachse (A) abgewandten Seite des Laserdurchgangskanals(2) und insbesondere des zumindest einen Pulverzuführungskanals (3) angeordnet ist.

13. Bearbeitungskopf (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Hülse (6) und insbesondere der Körper (5) im Wesentlichen aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit grösser als 300 W / (m χ K), bevorzugt grösser als 340 W / (m χ K) und besonders bevorzugt grösser als 380 W / (m χ K) hergestellt ist.

Bearbeitungseinrichtung (15) zur Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahl umfassend einen Bearbeitungskopf (1 ) gemäss einem der vorstehenden Ansprüche.

Description:
Bearbeitungskopf und Bearbeitungseinrichtung

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf zur Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahl und eine Bearbeitungseinrichtung umfassend den

Bearbeitungskopf gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, mittels eines

Laserauftragschweiss-Verfahrens Pulver auf einem Bauteil aufzubringen. Hierzu wird das Pulver unter anderem mittels eines Bearbeitungskopfes zum Bauteil gefördert, wobei das Pulver zu einem Schmelzfleck gefördert wird, der zuvor mittels des Lasers aufgeschmolzen wurde. Üblicherweise wird der Laser durch einen Laserdurchgangskanal des Bearbeitungskopfes geführt und in einem Abstand von 10 mm bis 20 mm von einer Austrittsseite des Bearbeitungskopfes fokussiert. Zudem wird das Pulver über zumindest einen Pulverzufuhrkanal durch den Bearbeitungskopf gefördert. Dabei kann der Bearbeitungskopf einen oder mehrere Pulverzufuhrkanäle aufweisen, deren Auslassöffnungen auf der Austrittsseite des Bearbeitungskopfes meist um die Austrittsöffnung des Laserstrahls angeordnet sind; alternativ kann der

Pulverzufuhrkanal als Ringspalt ausgebildet sein, der um den

Laserdurchgangskanal angeordnet ist.

Während der Durchführung des Laserauftragschweiss-Verfahrens kann es unter Umständen zu einer starken Erhitzung des Bearbeitungskopfes kommen, da etwa 1/3 bis 2/3 der zugeführten Laserleistung reflektiert werden, die im Wesentlichen auf den Bearbeitungskopf treffen. Die reflektiert Anteil ist dabei von dem verwendeten Laser im Wesentlichen basierend auf der Wellenlänge abhängig. Beispielsweise geht man davon aus, dass bei

Nd:YAG-, Faser-, Scheiben- oder Diodenlasern üblicherweise etwa 1/3 der Leistung reflektiert wird und bei CO2-Lasern bis zu 2/3 der Leistung.

Aus der US 7,259,353 ist eine Einrichtung zur Kühlung des

Bearbeitungskopfes beim Laserauftragschweissen bekannt. Hier wird vorgeschlagen, um den Bearbeitungskopf einen Kühlmantel anzuordnen mit möglichst grossem Volumen, um eine möglichst effiziente Kühlung zu ermöglichen.

Der vorbekannte Stand der Technik weist jedoch den Nachteil auf, dass die Kühlleistung nicht immer ausreichend ist. Zudem vergrössert der

grossvolumige Kühlmantel den Bearbeitungskopf signifikant, was im Betrieb nachteilig sein kann. Weiterhin können die vorbekannten Betriebsköpfe unter anderem durch ein aufwendiges Herstellungsverfahren oder durch hohen Materialverbrauch zu kostspielig sein; dies ist zudem nachteilig, da die Betriebsköpfe recht häufig ausgetauscht werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist eine unter Umständen unzureichende Kühlung der dem zu bearbeitenden Bauteil zugewandten Spitze des Bearbeitungskopfes.

In der WO 95/ 20458 A1 wird ein Bearbeitungskopf zur

Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahl beschrieben, der einen Körper und eine Hülse zur Anordnung am Körper umfasst. Körper und Hülse bilden zusammen einen Kühlkanal des Bearbeitungskopfs. Der Bearbeitungskopf weist darüber hinaus noch eine Vielzahl von weiteren Bauelementen auf.

Es ist daher insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden, insbesondere also einen

Bearbeitungskopf bereitzustellen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist, der eine kompakte Bauweise aufweist und eine hohe Kühlleistung im Betrieb gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Bearbeitungskopf und die

Bearbeitungseinrichtung gemäss den unabhängigen Ansprüchen.

Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf zur Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahl. Der Bearbeitungskopf umfasst einen Laserdurchgangskanal mit einer Längsachse, zumindest einen

Pulverzufuhrkanal und einen Kühlkanal zur Kühlung des Bearbeitungskopfes. Der Bearbeitungskopf ist zumindest zweiteilig ausgebildet und umfasst einen Körper und eine Hülse. Die Hülse ist geeignet zur Anordnung am Körper. Der Laserdurchgangskanal und der Pulverzufuhrkanal sind im Körper ausgebildet. Der Körper bildet zumindest teilweise eine erste Seitenwand des Kühlkanals. Die Hülse bildet zumindest teilweise eine zweite Seitenwand des Kühlkanals.

Dies hat den Vorteil, dass die notwendigen Ausnehmungen zur Bildung des Kühlkanals vor der Anordnung der Hülse am Körper angebracht werden können, was die Herstellung einfach und kostengünstig macht. Ausserdem wird durch die Anordnung des Laserdurchgangskanals und der

Pulverzufuhrkanal im Körper ermöglicht, dass nur wenige Bauelemente für den Bearbeitungskopf notwendig sind. Zudem kann der Kühlkanal problemlos so angeordnet werden, dass eine ausreichende Kühlung des

Bearbeitungskopf und insbesondere der Spitze des Bearbeitungskopfes gewährleistet werden kann, da durch die im Herstellungsprozess einfache Ausbildung des Kühlkanals beispielsweise ein als Labyrinth ausgebildeter Wärmetauscher herstellbar ist. Die Ausnehmungen können dabei im Körper und/oder der Hülse angebracht werden, wobei der Kühlkanal nach der Anordnung der Hülse am Körper durch die Hülse gebildet wird. Im Betrieb wird dabei ein Kühlmedium wie beispielsweise Wasser durch den Kühlkanal gefördert zur Abführung der Wärme.

Der Kühlkanal kann dabei mit einem spanenden Verfahren wie beispielsweise einem Fräsverfahren gebildet werden. Alternativ können der Körper und/oder die Hülse mit dem Kühlkanal in einem formgebenden Verfahren wie

beispielsweise einem Druckgussverfahren gebildet werden.

Insbesondere bilden der Körper und die Hülse in einem Abschnitt von zumindest 50%, bevorzugt zumindest 75% und besonders bevorzugt zumindest 90'% der Gesamtlänge des Kühlkanals im Bearbeitungskopf die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand. Der Bearbeitungskopf weist insbesondere nur einen einzigen

Laserdurchgangskanal auf. Es ist aber auch möglich, dass er mehrere

Laserdurchgangskanäle aufweist.

Der genannte Körper des Bearbeitungskopfs ist insbesondere einstückig ausgeführt und insbesondere aus einem homogenen Rohteil, beispielsweise aus einem Block aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt.

Häufig wird der Bearbeitungskopf auch als Pulverdüse bezeichnet. Der Körper wird häufig als Nabenkörper oder Düsenkörper bezeichnet.

Bevorzugt sind der Körper und die Hülse lösbar verbindbar. Insbesondere sind der Körper und die Hülse miteinander verschraubbar.

Dies hat den Vorteil, dass bei Bedarf eines der beiden Teile ausgetauscht werden kann. Da die Hülse das äussere Bauteil darstellt, welche im Betrieb höheren thermischen Belastungen ausgesetzt ist, wird diese unter

Umständen häufiger ausgetauscht. Da es sich bei der Hülse meist um das kostengünstigere Teil handelt, werden somit die Kosten im Betrieb weiter verringert. Zudem kann durch die lösbare Verbindung die Hülse einfach entfernt werden zur einfachen Reinigung des Kühlkanals einfach gereinigt werden.

Bevorzugt sind der Körper und die Hülse fest verbunden Insbesondere sind der Körper und die Hülse miteinander verlötet.

Dies hat den Vorteil, dass eine kompaktere Bauweise des

Bearbeitungskopfes erreichbar ist, da beispielsweise auf die Anordnung eines Gewindes verzichtet werden kann.

Bevorzugt weist der Körper einen ersten Förderkanal und einen zweiten Förderkanal zur Zu- und Abfuhr von Kühlmedium zum und vom Kühlkanal auf. Dies hat den Vorteil, dass zur Ausbildung der für die Zu- und Abfuhr des Kühlmediums zum Kühlkanal kein weiteres Bauteil notwendig ist. Dies ermöglicht einen besonders einfachen und damit kostengünstigen Aufbau des Bearbeitungskopfs. Bevorzugt besteht der Bearbeitungskopf aus dem Kopf, der Hülse und optional Dichtungen, insbesondere nur eine Dichtung, beispielsweise in Form eines O-Rings. Insbesondere könnten am Bearbeitungskopf Kleinteile angeordnet sein, die in diesem Zusammenhang aber nicht dem

Bearbeitungskopf zugerechnet werden. Dies hat den Vorteil, dass der Bearbeitungskopf nur aus sehr wenigen

Bauteilen besteht und damit besonders einfach und kostengünstig ist.

Bevorzugt ist der Kühlkanal als Kühlschlange oder Kühlspirale ausgebildet. Dies hat den Vorteil einer Erreichbarkeit einer hohen Kühlleistung bei optimiertem Verbrauch an Kühlmedium. Zudem können bei Kühlschlangen oder Kühlspiralen die das Kühlmedium führenden Bereiche im Wesentlichen ohne scharfe Ecken, scharfe Kanten sowie vorspringende oder

rückspringende Stufen ausgebildet werden, so dass das ein entsprechender Druckverlust vermeidbar ist. Hierdurch erhöht sich die Kühlleistung weiter.

Bevorzugt ist der Kühlkanal im Körper oder in der Hülse angeordnet. Mit anderen Worten ist der Kühlkanal lediglich in dem Körper oder in der Hülse angeordnet; wenn der Kühlkanal lediglich in dem Körper angeordnet ist, bildet die Hülse lediglich die zweite Seitenwand; wenn der Kühlkanal lediglich in der Hülse angeordnet ist, bildet der Körper lediglich die erste Seitenwand.

Die Anordnung des Kühlkanals lediglich in dem Körper hat den Vorteil, dass die Hülse mit geringer Wandstärke ausgebildet werden kann, um eine kompakte Bauweise zu erreichen.

Die Anordnung des Kühlkanals lediglich in der Hülse hat den Vorteil, dass die Kühlung noch effizienter ausgestaltet ist, da der Kühlkanal nahe an der warmen Aussenseite des Bearbeitungskopfes angeordnet ist. Bevorzugt ist der Kühlkanal im Körper und in der Hülse angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Kühlkanal mit grossem Strömungsquerschnitt ausbildbar ist für eine weiter erhöhte Kühlleistung.

Bevorzugt ist eine Dichtung in einem einer Austrittsseite des Laserstrahls zugewandten Bereich angeordnet zur Abdichtung des Kühlkanals.

Insbesondere ist die Dichtung als ein Dichtring ausgebildet, der bevorzugt in eine Nut des Körpers einsetzbar ist.

Dies hat den Vorteil, dass eine gute Abdichtung zwischen Körper und Hülse gewährleistet werden kann, so dass das Kühlmedium im Betrieb nicht austreten und auf das zu bearbeitende Bauteil gelangen kann.

Selbstverständlich kann eine weitere Dichtung auf der der Austrittsseite des Laserstrahls abgewandten Seite zwischen Hülse und Körper, bevorzugt analog zur obigen Dichtung, angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmedium im Betrieb nicht austreten und auf das zu bearbeitende Bauteil gelangen kann

Bevorzugt sind der Körper und die Hülse in zumindest einem Abschnitt zur Austrittsseite hin zulaufend ausgebildet sind. Insbesondere sind der Körper und die Hülse in zumindest einem Abschnitt zur Austrittsseite hin konisch zulaufend ausgebildet sind. Mit anderen Worten ist der Bearbeitungskopf in zumindest einem Abschnitt zur Austrittsseite hin insbesondere konisch zulaufend ausgebildet.

Die Hülse und der Körper können beispielsweise derart ausgebildet sein, dass ein von der Austrittsseite abgewandter Abschnitt der Hülse und des Körpers zylindrisch ausgebildet ist; ein der Austrittsseite zugewandter

Abschnitt der Hülse und des Körpers kann konisch zulaufend sein. Im zylindrischen Abschnitt kann ein Gewinde angeordnet werden zur lösbaren Befestigung der Hülse am Körper. Der Körper und die Hülse sind dabei mit derart aufeinander angepassten Formen ausgebildet, dass die Hülse am Körper erfindungsgemäss befestigbar ist. Die Ausbildung des Bearbeitungskopfes mit einem insbesondere konisch zulaufenden Abschnitt hat den Vorteil, dass der Bearbeitungskopf zum Bauteil hin einen kleineren Querschnitt aufweist und somit einfacher handhabbar ist.

Bevorzugt ist der Kühlkanal zumindest teilweise und bevorzugt vollständig im zulaufenden Abschnitt angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der der Austrittsseite zugewandte Abschnitt, der im Betrieb meist am stärksten erwärmt wird, effizient gekühlt wird.

Bevorzugt ist zumindest ein Abschnitt des Kühlkanals parallel zu einer Ebene senkrecht zur Längsachse A angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Abschnitt des Kühlkanals um den Körper im Wesentlichen an einer axialen Position geführt wird, wodurch sich ein langer Kühlkanal mit einer effizienten Kühlung realisieren lässt.

Bevorzugt sind zumindest ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt des Kühlkanals parallel zur Längsachse A voneinander beabstandet. Dies hat den Vorteil, dass eine effiziente Kühlung des Bearbeitungskopfes parallel zur

Längsachse erreichbar ist, da der Kühlkanal entlang des Bearbeitungskopfes angeordnet ist.

Bevorzugt weist der Kühlkanal eine erste Förderöffnung und eine zweite Förderöffnung zur Zufuhr und/oder Abfuhr eines Kühlmediums auf. Die erste Förderöffnung und die zweite Förderöffnung sind parallel zur Längsachse A voneinander beabstandet. Beispielsweise kann durch die erste Förderöffnung ein Kühlmedium in den Kühlkanal gefördert werden und aus dem Kühlkanal durch die zweite Förderöffnung gefördert werden. Selbstverständlich kann die Förderung des Kühlmediums auch in umgekehrter Richtung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmedium lediglich einmal zur Kühlung des Bearbeitungskopfes verwendet wird, bevor es aus dem Bearbeitungskopf gefördert wird. Selbstverständlich ist auch ein Kreislaufbetrieb für das

Kühlmedium möglich, bei dem das Kühlmedium nach der Förderung aus dem Kühlkanal aktiv und/oder passiv gekühlt wird und anschliessend wieder in den Kühlkanal gefördert wird, was vorteilhaft eine Verringerung des Verbrauchs an Kühlmedium erreicht. Unter Umständen ist es vorteilhaft, das Kühlmedium in die Förderöffnung zuzuführen, die näher zur Austrittsseite angeordnet ist, da die Austrittsseite häufig am wärmsten ist. Da das Kühlmedium während der Förderung durch den Kühlkanal aufgewärmt wird, ist somit zu Beginn der Förderung des Kühlmediums durch den Kühlkanal eine effizientere Kühlung möglich, was für die Kühlung des heissen, der Austrittsseite zugewandten Bereichs vorteilhaft ist.

Bevorzugt steht der erste Förderöffnung in Strömungsverbindung mit dem ersten Förderkanal und die zweite Förderöffnung steht in

Strömungsverbindung mit dem zweiten Förderkanal. Der erste Förderkanal und/oder der zweite Förderkanal sind zumindest in einem Abschnitt im

Wesentlichen in einem gleichen Neigungswinkel zur Längsachse wie der Pulverzufuhrkanal angeordnet.

Dies hat den Vorteil, dass der Bearbeitungskopf kompakt ausgestaltet werden kann.

Bevorzugt ist der Kühlkanal auf einer der Längsachse A abgewandten Seite des Laserdurchgangskanals und insbesondere des zumindest einen

Pulverzuführungskanals angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Kühlkanal aussenliegend im Bearbeitungskopf angeordnet und wird um den

Laserdurchgangskanal und insbesondere um den zumindest einen

Pulverzuführungskanal geführt.

Dies hat den Vorteil, dass eine Kühlung der äusseren Bereiche des

Bearbeitungskopfes, die meist den höchsten thermischen Belastungen ausgesetzt sind, gewährleistet werden kann. Bevorzugt sind die Hülse und insbesondere der Körper im Wesentlichen aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit grösser als 300 W / (m χ K) hergestellt. Bevorzugt weist das Material eine Wärmeleitfähigkeit grösser als 340 W / (m x K) und besonders bevorzugt grösser als 380 W / (m χ K) auf. Beispielsweise kann das Material Kupfer oder auch eine Kupferlegierung sein. Dies hat den Vorteil, dass zusätzlich zur Kühlung mittels des Kühlmediums die Wärme durch die Materialauswahl gut abführbar ist, beispielsweise durch Leitung der Wärme zum Kühlmedium.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine

Bearbeitungseinrichtung zur Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahl. Die Bearbeitungseinrichtung umfasst einen Bearbeitungskopf wie oben beschrieben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen zum besseren Verständnis näher erläutert, ohne dass die Erfindung auf die Ausführungsbeispiele zu beschränken ist. Es zeigen:

Fig.1 Schematische Darstellung eines erfindungsgemässen

Bearbeitungskopfes in einer Seitenansicht;

Fig. 2 Vorderansicht des Bearbeitungskopfes gemäss Figur 1 mit Hülse; Fig. 3 Vorderansicht des Bearbeitungskopfes gemäss Figur 2 ohne Hülse;

Fig. 4 Schematische Darstellung eines Ausschnitts einer

Bearbeitungseinrichtung mit einem Bearbeitungskopf gemäss Figur 1 .

In Figur 1 ist in schematischer Darstellung ein erfindungsgemässer

Bearbeitungskopf 1 in einer Seitenansicht dargestellt. Der Bearbeitungskopf 1 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst einen Körper 5 sowie eine am Körper 5 lösbar befestigte Hülse 6. Selbstverständlich kann die Hülse 6 auch fest mit dem Körper 5 verbunden sein, beispielsweise durch ein Verlöten.

Der Bearbeitungskopf 1 weist eine Austrittsseite 10 auf, in der eine

Austrittsöffnung 18 für einen Laserstrahl angeordnet ist. Zudem ist auf der Austrittsseite 10 eine Auslassöffnung 20 eines Pulverkanals 3 angeordnet zur Förderung von Pulver zu einem zu bearbeitenden Bauteil; die Auslassöffnung und der Pulverkanal 3 sind gestrichelt nur zur Illustration dargestellt, da der Pulverkanal bezogen auf eine Rotation um die Längsachse A in einer anderen Schnittebene als bspw. ein erster Förderkanal 13 liegt.

Der Bearbeitungskopf 1 ist in einem Abschnitt zur Austrittsseite 10 hin konisch zulaufend ausgebildet. Der Körper 5 weist auf der der Austrittsseite 10 abgewandten Seite ein hier nicht dargestelltes Gewinde auf, mittels dem die Hülse 6 mit dem Körper 5 verschraubbar ist; hierzu weist die Hülse 6 innenseitig ein hier nicht dargestelltes komplementäres Gewinde auf.

Im konisch zu laufenden Abschnitt des Körpers ist ein als Kühlschlange ausgebildeter Kühlkanal 4 angeordnet; dieser Kühlkanal 4 kann

beispielsweise mit einem Fräser in den Körper 5 gefräst werden. Alternativ zur Ausbildung als Kühlschlange kann der Kühlkanal 4 selbstverständlich auch als Kühlspirale ausgebildet werden.

Ein erster Abschnitt 22 des Kühlkanals 4 ist parallel zu einer Ebene senkrecht zur Längsachse A angeordnet. Zudem sind der erste Abschnitt 22 und ein zweiter Abschnitt 23 des Kühlkanals 4 parallel zur Längsachse voneinander beabstandet.

Der Kühlkanal 4 weist eine erste Förderöffnung 1 1 und eine zweite

Förderöffnung 12 zur Zufuhr und/oder Abfuhr eines Kühlmediums auf. Der Körper 5 weist eine Nut 19 auf zur Aufnahme eines Dichtringes zur Bildung einer Dichtung 9. Zur Bildung einer weiteren Abdichtung kann bei Bedarf eine weitere Nut zur Aufnahme eines weiteren Dichtringes im Bereich des auf der der Austrittsseite 10 abgewandten Seite angeordneten Gewindes vorgesehen werden.

Der Bearbeitungskopf 1 weist einen Laserdurchgangskanal 2 mit der

Längsachse A auf. Im Betrieb wird der Laser auf der der Austrittsseite 10 abgewandten Seite in den Laserdurchgangskanal 2 geführt, woraufhin der Laserstrahl sich entlang der Längsachse A ausbreitet und den

Bearbeitungskopf 1 durch die Austrittsöffnung 18 verlässt.

Der Kühlkanal 4 weist eine erste Seitenwand 7 auf, die durch den Körper 5 gebildet wird. Eine zweite Seitenwand 8 wird durch die Hülse 6 gebildet. Das Kühlmedium kann somit entlang des Kühlkanals 4 im Wesentlichen parallel zu den Seitenwänden 7 und 8 gefördert werden.

Der Körper 5 weist die erste Förderöffnung 1 1 und die zweite Förderöffnung 12 zur Zufuhr und/oder Abfuhr des Kühlmediums auf. Die erste Förderöffnung 1 1 ist mit einem ersten Förderkanal 13 strömungsverbunden. Die zweite Förderöffnung 12 ist mit einem zweiten Förderkanal 14 strömungsverbunden. Mittels der Förderkanäle kann das Kühlmedium zum Kühlkanal 4 gefördert werden.

Die erste Förderöffnung 1 1 und die zweite Förderöffnung 12 sind parallel zur Längsachse A voneinander beabstandet. Der Kühlkanal 4 ist auf einer der Längsachse A abgewandten Seite des Laserdurchgangskanals 2 und des Pulverzufuhrkanals 3 angeordnet.

Der Pulverzufuhrkanal 3 mit der Auslassöffnung 20 (gestrichelt dargestellt) ist zur Längsachse A derart geneigt, dass der Pulverstrahl in einem Abstand D von etwa 12 mm von der Austrittsöffnung 18 die Längsachse A schneidet. Der hier nicht dargestellte Laser wird nun so fokussiert, dass im Abstand D der Schmelzfleck auf einem Bauteil mittels des Lasers erzeugbar ist.

Der Pulverzufuhrkanal 3, der erste Förderkanal 13 und der zweite

Förderkanal 14 sind in einem Abschnitt im Wesentlichen in einem gleichen Neigungswinkel B zur Längsachse A angeordnet. In den Figuren 2 und 3 ist eine Vorderansicht des Bearbeitungskopfes 1 gemäss Figur 1 dargestellt. Figur 2 zeigt den Bearbeitungskopf 1 mit Hülse 6. Figur 3 zeigt den Bearbeitungskopf 1 ohne Hülse, weshalb der Kühlkanal 4 sichtbar ist. Gleiche Referenzeichen bedeuten gleiche Merkmale in allen Figuren und werden nur bei Bedarf erneut erläutert.

In Figur 4 ist in schematische Darstellung ein Ausschnitt einer

Bearbeitungseinrichtung 15 mit einem Bearbeitungskopf 1 gemäss Figur 1 gezeigt.

Die Bearbeitungseinrichtung 15 umfasst eine Aufnahmehülse 17 für den Bearbeitungskopf 1 . Der Laserstrahl 16 wird durch die Aufnahmehülse 17 und anschliessend durch den Bearbeitungskopf 1 geführt.

Der Laserstrahl 16 tritt durch die Austrittsöffnung 18 aus der

Bearbeitungseinrichtung 15 aus und wird dabei so fokussiert, dass im

Abstand D der Schmelzpunkt auf einem hier nicht dargestellten Bauteil erzeugbar ist, auf den dann das Pulver wie oben beschrieben gefördert wird.

Im Betrieb wird die Bearbeitungseinrichtung 15 mit einer hier nicht gezeigten Positioniereinrichtung über das Bauteil geführt, wodurch eine sogenannte Aufschweissraupe gebildet wird.