BESCHREIBUNG

Technischer Hintergrund

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlung, aufweisend einen Faserlaser, der Laserstrahlung insbesondere mit einer Wellenlänge im Bereich von 1.020 nm bis 1.120 nm erzeugt, und eine Laserbearbeitungsmaschine, aufweisend:

• eine Auflagefläche für das Werkstück,

• eine Laserbearbeitungseinheit mit einem Laserbearbeitungskopf, und

• eine Bewegungseinheit mit einem Querportal zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfs relativ zur Auflagefläche, wobei das Querportal einen sich oberhalb der Auflagefläche erstreckenden Tragbalken aufweist, der sich seitlich der Auflagefläche abstützt und auf Laufbahnen verfahrbar ist.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Laser-Schutzhaube für einen Laserbearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine mit einem Faserlaser, der Laserstrahlung insbesondere mit einer Wellenlänge im Bereich von 1.020 nm bis 1.120 nm erzeugt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks mittels Laserstrahlung ausgelegt. Der Begriff „thermische Bearbeitung“ umfasst das Schweißen, Schneiden oder Markieren des Werkstücks. Für die thermische Bearbeitung des Werkstücks wird erfindungsgemäß ein Faserlaser eingesetzt, der Laserstrahlung insbesondere mit einer Wellenlänge im Bereich von 1.020 nm bis 1.120 nm erzeugt.

Eine „Laserbearbeitungsmaschine“ im Sinne der Erfindung umfasst eine Werkstück-Auflagefläche, eine Laserbearbeitungseinheit und eine Bewegungseinheit in Form eines quer zur Längsachse des Arbeitstischs angeordneten Querportals, an dem ein Laserbearbeitungskopf angeordnet ist. Der „Laserbearbeitungskopf“ ist ein beweglich gelagertes Maschinenenteil zur Emission der Laserstrahlung in Richtung auf die Auflagefläche. Der Laserbearbeitungskopf umfasst regelmäßig die Fokussieroptik der Laserbearbeitungseinheit. Die Bewegungseinheit ist ausgelegt, dass mit ihr der Laserbearbeitungskopf im Raum bewegt werden kann, vorzugsweise in allen drei Raumrichtungen.

Bei Faserlasern wird die Laserstrahlung durch laseraktive Dotierstoffe im Kern einer Glasfaser gebildet. Der laseraktive Kem ist von einem Mantel mit niedrigerem Brechungsindex umgeben. Faserlaser zeichnen sich unter anderem durch eine effiziente Anregung des laseraktiven Mediums (durch Laserdioden) und durch eine vergleichsweise einfache Strahlführung in Lichtwellenleitern sowie durch eine hohe Strahlqualität aus. Für die thermische Matenalbearbeitung geeignete Faserlaser sind beispielsweise Ytterbium laser.

Stand der Technik

Bekannte Vorrichtungen, die für die thermische Bearbeitung metallischer Werkstücke eingesetzt werden, sind häufig von Schutzelementen umgeben, die Personen, aber auch empfindliche Gegenstände in der Umgebung der Vorrichtung vor einer unbeabsichtigten Einwirkung der Laserstrahlung schützen sollen. Ein einfaches Beispiel für ein solches Schutzelement ist eine die Vorrichtung umgebende Einhausung.

Beim Einsatz eines Faserlasers mit einer Wellenlänge im Bereich von 1.020 nm bis 1.120 nm sind an die Schutzelemente besondere Anforderungen zu stellen. Denn im Gegensatz zu CO2-Lasern geht bei diesen Lasern nämlich nicht nur vom direkten beziehungsweise reflektierten Laserstrahl eine Gefahr aus, sondern auch vom diffusen Streulicht. Dies liegt daran, dass die Wellenlänge des Faserlasers nah am sichtbaren Bereich liegt. Dadurch wird die Laserstrahlung nicht, wie bei 002-Lasern, in der Augenlinse absorbiert, sondern kann auf die Netzhaut treffen. Bereits kleinste Undichtigkeiten in einem Schutzelement können gefährlich sein. Ein effektiver Schutz lässt sich durch eine Volleinhausung erzielen. Diese umfasst regelmäßig mehrere miteinander verbundene, modulare Schutzelemente. Im einfachsten Fall sind die Schutzelemente so ausgelegt, dass sie eine vorgegebene Zeitspanne einer Bestrahlung mit dem Laserstrahl standhalten können. Solche Schutzelemente werden auch als passive Schutzelemente bezeichnet. Einhausungen aus passiven Schutzelementen bestehen meist aus mehr oder weniger dicken Metallplatten. Beim Einsatz von Faserlasern müssen die passiven Schutzelemente eine vergleichsweise große Wandstärke aufweisen. Der Nachteil passiver Schutzelemente liegt darin, dass diese einen hohen Matenaleinsatz erfordern. Eine vollständige Einhausung hat folglich ein hohes Gewicht, einen großen Raumbedarf und ist entsprechend teuer.

Aus den vorgenannten Gründen werden zur Einhausung anstelle der passiven Schutzelemente häufig aktive Schutzelemente mit einem Sensorelement verwendet, mit dem eine drohende oder tatsächliche Beschädigung eines Schutzelements erkannt werden kann. Das Erkennen einer Beschädigung führt meist zu einer automatischen Abschaltung der Laserbearbeitungseinheit. Aktive Schutzelemente können aus dünneren Metallplatten gefertigt werden. Sie sind zwar weniger widerstandsfähig als passive Schutzelemente, dafür aber einfacher und kostengünstiger zu fertigen. Häufig sind aktive Schutzelemente doppelwandig ausgeführt, wobei das Sensorelement ein im Hohlraum der Doppelwand angeordneter Laserlicht-Sensor ist, der so ausgelegt ist, dass er auf ihn auftreffende Laserstrahlung erkennt.

Bekannte Laserlicht-Sensoren haben allerdings nur einen begrenzten Erfassungsbereich, in dem eine drohende Beschädigung auch zuverlässig erkannt werden kann. Gerade bei größeren Einhausungen ist es meist notwendig, eine Vielzahl von Laserlicht-Sensoren einzusetzen. Grundsätzlich ist es aber sowohl im Hinblick auf die Kosten als auch im Hinblick auf die Komplexität der Technik wünschenswert, die Anzahl der Laserlicht-Sensoren, aber auch die Sensor-Technik insgesamt, möglichst gering zu halten.

In der DE 10 2014 116 746 B4 wird daher eine modulare aktive Laserschutzwand vorgeschlagen, bei der nicht in jedem Wandelement einen Strahlungssensor vorgesehen ist. Stattdessen sind die Seitenflächen der Wandmodule möglichst offen ausgeführt, sodass die in ein Wandmodul ohne Strahlungssensor einfallende Laserstrahlung in ein Wandmodul umgelenkt werden kann, in dem ein Strahlungssensor angeordnet ist.

Aufgrund des begrenzten Erfassungsbereichs bekannter Laserlicht-Sensoren sind allerdings bei größeren Schutzeinhausungen weiterhin eine Vielzahl von Laserlicht-Sensoren notwendig. Dies gilt insbesondere für Schutzeinhausungen, deren Schutzwände länger, breiter und/oder höher als 5 m sind. Aber auch bei zueinander in einem Winkel angeordneten Laserschutzwänden ist meist für jede dieser Laserschutzwände mindestens ein eigener, bei längeren Laserschutzwänden sogar mehrere Laserlicht-Sensoren vorzusehen.

Aus der DE 20 2018 105 888 U1 ist eine zweidimensionale Faserlaser-Schneidan- lage bekannt. Die Schneidanlage umfasst einen Maschinentisch und ein in Längsrichtung verschiebbares Portal mit einem Schneidkopf. Die Schneidanlage ist mit einer allseitigen Einhausung versehen, die den Arbeitsraum der Schneidanlage haubenartig umschließt.

Aus der EP 3 308 898 A1 ist ein Schutzgehäuse für eine Maschine zur Matenalbearbeitung eines Werkstücks mit einem Laserstrahl eines Faserlasers bekannt. Das Schutzgehäuse ist an einem Ende eines Roboterarms angebracht; es ist doppelwandig ausgeführt. Die im Abstand zueinander angeordneten Wände des Schutzgehäuses schließen einen Hohlraum ein, in dem ein Sensor für elektromagnetische Strahlung angeordnet sein kann.

Die DE 10 2012 216 632 A1 offenbart eine Laserschneidmaschine mit einem den Laserbearbeitungskopf abschirmenden Schutzelement, das als Hohlraum ausgebildet ist, in dem ein Sensor zur Detektion von Laserstrahlung angeordnet ist. Der Sensor ist mit einer Steuervorrichtung verbunden, die den Laser abschalten kann.

Aus der DE 20 2007 012 255 U1 ist eine Einhausung für eine Laserschneidmaschine bekannt, die ein Teilvolumen aufweist, das mit einem Abstand im Bereich von ca. 35 mm voneinander beabstandeten Wandungen begrenzt ist. Eine die Einhausung durchsetzende Einheit zum Detektieren der Laserstrahlung setzt sich aus mehreren Empfängern und mehreren Sendern zusammen, die auf einem Kreis angeordnet sind, der die Empfänger konzentrisch umgibt.

Die DE 10 2017 002 649 B4 betrifft eine Laserschneidmaschine mit einer Laserschutz-Einhausung und daran montierten Abdichtungsbürsten, die die Kontur der Einhausung in Richtung auf die Oberfläche einfassen. Die Abdichtungsbürsten bestehen aus Graphit und/oder Faser-Metallverbund und stehen unter elektrischer Hochspannung. Eine auf die elektrische Leitfähigkeit der Borsten der Abdichtungsbürsten angepasste Sicherheitssensorik dient zur Laserabschaltung. Eine Laserschneidmaschine mit einer Schutzverkleidung, die eine Bürstenanordnung umfasst, ist auch in der EP 3 402 625 B1 beschrieben.

Die DE 102019207940 A1 beschreibt eine Unwuchtmessvorrichtung für einen Rotationskörper, wobei mittels Kraftsensoren die auftretenden Unwuchtkäfte erfasst und daraus die Unwucht des rotierenden Rotationskörpers sowie der notwendige Unwuchtsausgleich berechnet werden. Um den Unwuchtsausgleich zu realisieren wird ein Laserstrahl auf den sich drehenden Rotationskörper eingestrahlt. Der Laser ist beispielsweise als kontinuierlich arbeitender Faserlaser mit einer Laserleistung von beispielsweise 12 kW (Kilowatt) ausgeführt, wobei die Wellenlänge insbesondere an das abzutragende Material des Rotationskörpers angepasst. Beispielsweise wird bei einem Kohlenstoffstahl ein Faserlaser mit einer Wellenlänge von etwa 1060 nm verwendet.

Die WO 2020/117816 A1 offenbart ein Hochleistungs-Vollfaser-Lasersystem mit mehreren voneinander beabstandeten Faserlasern, die über einen sich verjüngenden Fasercombiner zusammengefasst werden. Dieser enthält eine zentrale Führungsfaser und eine Vielzahl von peripheren Führungsfasern. Je nach Art und Anzahl der zugeschalteten Faserlaser lassen sich so verschiedene Laserleistungen und Laserstrahlformen realisieren.

Die DE 100 59 246 A1 beschreibt eine Schutzeinrichtung für ein handgeführtes Lasergerät, insbesondere zur Laserbeschriftung. An das handgeführte Lasergerät ist ein Abdichtelement ankoppelbar, das einen rohr- oder kegelförmigen Bereich aufweist, der im Betrieb den Laserstrahl umgibt. Technische Aufgabenstellung

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Faserlaser anzugeben, die arbeitssicher, einfach zu betreiben und besonders kostengünstig ist.

Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Laser-Schut- zelement für eine solche Vorrichtung anzugeben, das arbeitssicher, einfach zu betreiben und besonders kostengünstig ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlung, aufweisend einen Faserlaser, der Laserstrahlung insbesondere mit einer Wellenlänge im Bereich von 1.020 nm bis 1.120 nm erzeugt, a) mit einer Laserbearbeitungsmaschine, aufweisend:

• eine Auflagefläche für das Werkstück,

• eine Laserbearbeitungseinheit mit einem Laserbearbeitungskopf,

• eine Bewegungseinheit mit einem Querportal zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfs relativ zur Auflagefläche, wobei das Querportal einen sich oberhalb der Auflagefläche erstreckenden Tragbalken aufweist, der sich seitlich der Auflagefläche abstützt und auf Laufbahnen verfahrbar ist, b) sowie eine Laser-Schutzhaube, die den Laserbearbeitungskopf umgibt, zur Auflagefläche hin offen ist und von der Bewegungseinheit zusammen mit dem Laserbearbeitungskopf verfahrbar ist, und die eine Außenwandung und eine Innenwandung aufweist, wobei zwischen Außenwandung und Innenwandung ein Hohlraum ist, in dem mindestens ein Laserlicht-Sensor angeordnet ist, c) und mit einer Laser-Schutzeinhausung, die die Auflagefläche, die Laserbearbeitungseinheit, die Bewegungseinheit und die Laser-Schutzhaube haubenartig umschließt. Wird eine Laserbearbeitungsmaschine mit einem Faserlaser zur Werkstückbearbeitung eingesetzt, ist eine äußere Schutzeinhausung erforderlich. Insbesondere ab einer Werkstücklänge von mehr als 5 m ist eine solche Schutzeinhausung vergleichsweise teuer, da mehrere Laserlicht-Sensoren benötigt werden und die Signalerfassung entsprechend aufwendig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Laserbearbeitungskopf zusätzlich mit einer separaten, inneren Laser-Schutzhaube zu versehen, die einerseits den Austritt gerichteter Laserstrahlung vollständig und den Austritt diffuser Laserstrahlung weitestgehend verhindert und andererseits selbst der vorhersehbaren Maximalbestrahlung standhält. Dies setzt eine entsprechende Bauform der inneren Laser-Schutzhaube voraus, und zwar sowohl im Hinblick auf die Beständigkeit der Laser-Schutzhaube gegenüber Laserstrahlung als auch im Hinblick auf ihre Dichtheit für optische Strahlung. Bekannte Laser-Schutzhauben, wie sie beispielsweise bei Vorrichtungen mit einer CC -Laserquelle verwendet werden, sind als Schutzhaube für Faserlaser schon deshalb nicht geeignet, weil diese nicht doppelwandig ausgeführt sind und keinen aktiven Schutz gegen hohe Laserleistung bieten. Darüber hinaus erweist sich bei diesen Schutzhauben der Bereich zwischen Schutzhaube und Werkstück beziehungsweise zwischen Schutzhaube und Auflagefläche als problematisch, da dieser im Hinblick auf Rückreflexionen nicht bestmöglich abgedichtet ist.

Dadurch, dass die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube doppelwandig als aktive Schutzhaube mit mindestens zwei Laserlicht-Sensoren ausgeführt ist, weist die Laser-Schutzhaube bei gleichem Schutzniveau gegenüber einer passiven Schutzhaube ein geringeres Gewicht auf. Dies hat mehrere Vorteile: Einerseits ist die La- ser-Schutzhaube relativ zur Auflagefläche einfacher bewegbar, und auch die Bewegungseinheit muss geringeren Anforderungen genügen. Andererseits ist aber auch eine präzisere Bewegung des Laserbearbeitungskopfs möglich, denn dieser wird bei einer Bewegung der Laser-Schutzhaube mitbewegt.

Erfindungsgemäß ist in dem Hohlraum der Laser-Schutzhaube mindestens ein Laserlicht-Sensor angeordnet. Mit einem einzigen Laserlicht-Sensor kann bei geeigneter Geometrie und Größe der Laser-Schutzhaube der Hohlraum seitlich und nach oben hin vollständig auf einen Laserlicht-Eintritt hin überwacht werden. In Abhängigkeit von der Größe und der Geometrie des Hohlraums ist aber auch der Einsatz mehrerer Laserlicht-Sensoren vorteilhaft.

In diesem Fall hat es sich allerdings als vorteilhaft erwiesen, wenn der Hohlraum mehrere Teilräume umfasst, wobei in jedem Teilraum mindestens ein Laserlicht- Sensor angeordnet ist. Vorteilhafterweise sind die Teilräume benachbart und schließen aneinander an. Durch das Vorsehen von Teilräumen kann sichergestellt werden, dass auch bei größeren Laser-Schutzhauben, aber auch bei Laser- Schutzhauben mit komplexer geometrischer Form, eine hinreichende Sicherheit hinsichtlich der Detektion eines in den Teilraum eintretenden Laserstrahls gewährleistet ist. Darüber hinaus kann auch eine Beschädigung der Laser-Schutzhaube durch die Zuordnung der Laserlicht-Sensoren zu Teilräumen einfach lokalisiert werden.

Durch ihre Haubenform ist die Laser-Schutzhaube nur zur Werkstückoberfläche beziehungsweise Auflagefläche hin für diffuse Laserstrahlung nicht vollständig abdichtbar. Daher kann die Laser-Schutzhaube eine äußere Schutzeinhausung nicht vollständig ersetzen. Der Austritt diffuser Laserstrahlung lässt sich allerdings verringern, wenn die Abmessungen der Laser-Schutzhaube größer gewählt werden. Zudem sind durch das Vorsehen der Laser-Schutzhaube an die Laserbeständigkeit der äußeren Schutzeinhausung geringere Anforderungen zu stellen. Das hat den Vorteil, dass anstelle einer großen aktiven äußeren Schutzeinhausung mit mehreren Laserlicht-Sensoren mit einer kostengünstigen, einwandigen Laser- Schutzeinhausung mit geringer Wandstärke ausgekommen werden kann. Beispielsweise bei einer Laser-Schutzeinhausung aus Stahlblech genügt in der Regel eine Wandstärke im Bereich von 1 ,5 mm bis 2,5 mm. Eine solche Laser-Schutz- einhausung ist weniger materialintensiv und damit wesentlich kostengünstiger. Zudem entfällt eine aufwändige Ansteuerung und Überprüfung der Sensoren in der äußeren Schutzeinhausung.

Die Laser-Schutzeinhausung umschließt die Auflagefläche, die Laserbearbeitungseinheit, die Bewegungseinheit und die Laserschutzhaube haubenartig, also seitlich und nach oben hin. Nach unten hin, also bodenseitig, ist die Schutzeinhausung offen, aber gegenüber dem Boden derart abgedichtet, dass weder gerichtete Strahlung noch diffuse Streustrahlung aus der Laser-Schutzeinhausung austreten kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Laserbearbeitungsmaschine eine erste Auflagefläche für ein erstes Werkstück und eine zweite Auflagefläche für ein zweites Werkstück auf, und die Laser- Schutzeinhausung ist derart verfahrbar, dass sie entweder die erste Auflagefläche oder die zweite Auflagefläche umschließt.

Um ein Werkstück in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung thermisch bearbeiten zu können, muss das Werkstück vor der thermischen Bearbeitung auf die Auflagefläche verbracht, und es muss nach der thermischen Bearbeitung wieder von der Auflagefläche entnommen werden. Diese Manipulation kann beispielsweise mit einem Kran oder einer anderen Hubvorrichtung geschehen. Bei einer Vorrichtung mit einer Schutzeinhausung ist das Positionieren des Werkstücks auf der Auflagefläche und das Entnehmen des Werkstücks aber schon deshalb schwierig, weil hierfür auch bei einer teilweise geöffneten Laser- Schutzeinhausung nur ein begrenzter Raum zur Verfügung steht. Das Beladen und Entladen des Werkstücks wird erleichtert, wenn die Vorrichtung zwei Auflageflächen umfasst und die Laser-Schutzeinhausung zwischen einer die erste Auflagefläche umschließenden ersten Position und einer die zweite Auflagefläche umschließenden zweiten Position verfahrbar ist. Dies hat den Vorteil, dass sich eine der Auflageflächen innerhalb der Laser-Schutzeinhausung befindet, während die andere außerhalb der Laser-Schutzeinhausung angeordnet ist. Die Auflagefläche, die sich außerhalb der Laser-Schutzeinhausung befindet, kann einfach und schnell beladen, für die anschließende Bearbeitung vorbereitet und abschließend wieder entladen werden, während gleichzeitig ein auf der anderen Auflagefläche befindliches Werkstück thermisch bearbeitet werden kann.

Hierdurch können die Stillstandszeiten verringert und die Prozesszeiten verkürzt werden. Eine Laser-Schutzeinhausung ist darüber hinaus umso leichter zwischen einer ersten und einer zweiten Position verfahrbar, je geringer ihre Masse ist. Durch das Vorsehen einer inneren Laser-Schutzhaube, kann die äußere Laser- Schutzeinhausung einwandig und ohne Laserlicht-Sensoren ausgestaltet sein. Die Laser-Schutzhaube ist dadurch nicht nur leichter, sondern es muss auch nicht dafür Sorge getragen werden, dass die elektrische Kontaktierung der Laserlicht- Sensoren durch das Verfahren der Laser-Schutzeinhausung nicht beeinträchtigt wird. Beides erleichtert das Verfahren der Laser-Schutzeinhausung wesentlich.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Laser-Schutzhaube einen oberen Haubenbereich aufweist, der kuppelförmig, konisch oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist, und wenn die mindestens zwei Laserlicht-Sensoren im oberen Haubenbereich angeordnet sind.

Ein Laserlicht-Sensor kann bis zu einem Winkel von 45° abgewinkelte, benachbarte Teilräume eines Hohlraums miterfassen, sofern diese miteinander verbunden sind. Die Laser-Schutzhaube umschließt den Laserbearbeitungskopf seitlich und nach oben hin. Eine eckige Laser-Schutzhaube, deren Wände um einen Winkel von mehr als 45° abgewinkelt sind, machen meist den Einsatz eines Laserlicht-Sensors in jeder Wand der Laser-Schutzhaube oder einen geeigneten Reflektor, beispielweise einen Spiegel, erforderlich. Dies gilt insbesondere für den oberen Haubenbereich. Ein kuppelförmiger, konischer oder pyramidenstumpfförmiger oberer Haubenbereich trägt dazu bei, Abwinklungen mit einem Winkel von mehr als 45° zu vermeiden. Durch eine solche Form des oberen Haubenbereichs lässt sich die Anzahl der Laserlicht-Sensoren so gering wie möglich halten. Dies ist nicht nur kostengünstig, sondern verringert auch den Aufwand für elektrische Kontaktierung der Sensoren und damit das Gewicht der Laser-Schutzhaube, was deren Bewegung erleichtert. Im Idealfall reicht für den gesamten oberen Haubenbereich ein einziger, dort mittig angeordneter Laserlicht- Sensor. Bevorzugt beträgt die Anzahl der Laserlicht-Sensoren der Laser- Schutzhaube weniger als zehn, besonders bevorzugt weniger als sechs. Es hat sich als günstig erwiesen, wenn in dem Hohlraum mindestens zwei Laserlicht-Sensoren, vorzugsweise mindestens drei Laserlicht-Sensoren, besonders bevorzugt mindestens vier Laserlicht-Sensoren, angeordnet sind.

Je nach Größe und genauer Hohlraumgeometrie kann es sein, dass ein Laserlicht-Sensor zur zuverlässigen Erfassung in den Hohlraum eintretender Laserstrahlung nicht ausreicht. Vorteilhafterweise weist der Hohlraum daher mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens vier, Laserlicht-Sensoren auf. Vorteilhafterweise weist der Hohlraum eine der Anzahl an Laserlicht-Sensoren entsprechende Anzahl von Teilräumen auf, wobei in jedem Teilraum jeweils einer der Laserlicht-Sensoren angeordnet ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn im oberen Haubenbereich mindestens ein Laserlicht-Sensor angeordnet ist. Bevorzugt sind im oberen Haubenbereich mindestens zwei Laserlicht-Sensoren angeordnet. Vorteilhafterweise sind die übrigen Laserlichtsensoren außerhalb des oberen Haubenbereichs angeordnet. Der obere Haubenbereich repräsentiert den Hauben-Deckel. Im oberen Haubenbereich ist die Erfassung darin eintretender Laserstrahlung dadurch erschwert, dass der Hohlraum regelmäßig abgewinkelt ist. Ist im oberen Haubenbereich ein Laserlicht-Sensor vorgesehen, so hat es sich bewährt, wenn dieser möglichst in einer zentralen Position bezogen auf den oberen Haubenbereich angeordnet ist, beispielsweise bei einem kuppelförmigen oberen Haubenbereich in der Mitte der Kuppel. Sind im oberen Haubenbereich zwei oder mehr Laserlicht-Sensoren angeordnet, hat es sich bewährt, wenn diese symmetrisch zur Mitten-Längs-Achse der Laserschutzhaube angeordnet sind.

Bei einer bevorzugten Modifikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Laserbearbeitungskopf eine Arbeitsachse aufweist und relativ zur Laser-Schutzhaube derart verschwenkbar ist, dass bei einer Verschwenkung sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung die Arbeitsachse mit einer Flächennormalen der Auflagefläche einen Schwenkwinkel a von bis zu 50° einschließt, wobei die Laser-Schutzhaube so dimensioniert ist, dass ein von einem ideal-ebenen Werkstück reflektierter Laserstrahl unabhängig vom Schwenkwinkel a auf die Innenwandung der Laser-Schutzhaube trifft. Die Laser-Schutzhaube kann sowohl einen Senkrecht-Laserbearbeitungskopf, aber auch einen Laserbearbeitungskopf zum Fasenschneiden umgeben.

Ein Senkrecht-Laserbearbeitungskopf ist während des Schneidvorgangs senkrecht zur Auflagefläche ausgerichtet; er wird von der Bewegungseinheit in x-, y- und z-Richtung bewegt. Von einem Senkrecht-Laserbearbeitungskopf geht - verglichen mit einem Laserbearbeitungskopf zum Fasenschneiden - grundsätzlich eine geringere Gefahr aus, da ein reflektierter Laserstrahl in der Regel senkrecht reflektiert wird und durch den Laserbearbeitungskopf selbst abgeschattet wird, im Regelfall also nicht auf eine Wandung der Laser-Schutzhaube trifft. Aber auch beim Einsatz eines Senkrecht-Laserbearbeitungskopfs ist es möglich, dass ein senkrecht zur Auflagefläche oder zum Werkstück auftreffender Strahl beispielsweise durch ein relativ zur Auflagefläche gekipptes Werkstück schräg nach außen, am Laserbearbeitungskopf vorbei reflektiert werden kann.

Ein Laserbearbeitungskopf zum Fasenschneiden ist zusätzlich zur Bewegung in x-, y- und z-Richtung von der Bewegungseinheit in zwei weiteren Achsen verschwenkbar. Diese werden häufig als a- und b-Achse bezeichnet. Die Verschwenkbarkeit des Laserbearbeitungskopfes relativ zur Auflagefläche ermöglicht das Schneiden einer Fase in das Werkstück. Die Verschwenkbarkeit des Laserbearbeitungskopfs sowohl in x- (a-) als auch in y- (b-)Richtung ermöglicht einen Fasenschnitt auch bei gekrümmten Schnittformen. Mit einem Schwenkwinkel a von bis zu 50° lassen sich Fasenwinkel im Bereich von 0° bis 50° erzeugen. Vorteilhafterweise ist der Schwenkwinkel a stufenlos einstellbar. Beim Einsatz eines Laserbearbeitungskopfs zum Fasenschneiden trifft der Laserstrahl oft im flachen Winkel (0° bis 50° zur Senkrechten) auf die Werkstückoberfläche. Es ist daher viel wahrscheinlicher, dass ein reflektierter Strahl auf eine Wandung der Laser-Schutzhaube trifft. Mithin geht mit einem solchen Laserbearbeitungskopf auch ein größeres Gefährdungspotential einher. Der maximal einstellbare Schwenkwinkel a wirkt sich auf die Größe der Laser- Schutzhaube aus. Unter der Maßgabe, dass ein von einem ideal-ebenen Werkstück reflektierter Laserstrahl unabhängig vom Schwenkwinkel a auf die Innenwandung der Laser-Schutzhaube treffen soll, muss nämlich bei vorgegebenem Abstand zwischen Werkstück und Laser-Schutzhaube mit zunehmendem zulässigen Schwenkwinkel a auch die Laser-Schutzhaube größer dimensioniert sein. Ein Schwenkwinkel a von maximal 50° genügt für die meisten thermischen Bearbeitungsverfahren.

Vorteilhafterweise weist der Hohlraum zwischen Außenwandung und Innenwandung eine Hohlraum-Breite im Bereich von 35 mm bis 50 mm, vorzugsweise im Bereich von 40 mm bis 50 mm, auf.

Eine Hohlraum-Breite im oben genannten Bereich hat einen technischen Vorteil, weil die Hohlraum-Breite Einfluss auf die Dichtheit der Laser-Schutzhaube für diffuse Streustrahlung hat. Denn je größer die Hohlraum-Breite ist, umso breiter ist der von der Laser-Schutzhaube überdeckte Freiraum zum Werkstück beziehungsweise zur Auflagefläche. Damit Streustrahlung nach außen dringen kann, muss sie diesen Freiraum passieren, ohne auf die Laser-Schutzhaube beziehungsweise das Werkstück oder die Auflagefläche aufzutreffen. Ein Hohlraum mit einer Breite von weniger als 35 mm hält diffuses Streulicht nur begrenzt zurück. Zudem ist ein Hohlraum mit einer derart geringen Hohlraum-Breite zur Aufnahme eines Laserlicht-Sensors nur bedingt geeignet. Eine Hohlraum-Breite von mehr als 50 mm geht mit einer vergleichsweise großvolumigen Laser-Schutzhaube einher. Eine sichere Erfassung von Laserstrahlung erfordert bei einem breiten Hohlraum ein möglichst großes Sensorelement. Um die gesamte Auflagefläche bearbeiten zu können, muss allseitig um die Auflagefläche ein bestimmter Raum verbleiben. Dieser ist mit zunehmender Hohlraum-Breite umso größer. Eine Hohlraum-Breite von mehr als 50 mm geht nur noch mit einer geringen Verbesserung der Dichtheit für Streustrahlung einher. Besonders bewährt hat sich eine Hohlraum-Breite von 40 mm bis 50 mm.

Es hat sich bewährt, wenn die Laser-Schutzhaube auf der Auflagefläche eine Fläche im Bereich von 0,5 m ² bis 1 ,0 m ² überdeckt.

Die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube unterscheidet sich von bekannten Laser-Schutzhauben in ihrer Größe. Dabei gilt grundsätzlich: Je größer die von Laser-Schutzhaube überdeckte Fläche auf der Auflagefläche ist, umso besser schützt sie vor dem Austritt diffuser Streustrahlung. Aber: Je größer die Laser- Schutzhaube ist, umso größer ist ihre Masse, umso träger ist sie und umso schwerer ist sie zusammen mit dem Laserbearbeitungskopf exakt zu positionieren. Dies erweist sich als problematisch, da es gerade bei Vorrichtungen für die thermische Bearbeitung auf eine möglichst exakte Positionierung und Führung des Laserstrahls ankommt. Der oben genannte Flächenbereich hat folgenden technischen Vorteil: Überdeckt die Laser-Schutzhaube auf der Auflagefläche eine Fläche von weniger als 0,5 m ² , verliert sich der den Austritt diffuser Streustrahlung verhindernde Effekt der erfindungsgemäßen Laser-Schutzhaube. Überdeckt die Laser-Schutzhaube auf der Auflagefläche eine Fläche von mehr als 1 ,0 m ² , erschwert dies die exakte Positionierbarkeit von Laser-Schutzhaube und Laserbearbeitungskopf.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Laser-Schutzhaube eine Unterkante aufweist, die beabstandet zur Auflagefläche unter Belassung eines Freiraums verläuft, wobei an der Laser-Schutzhaube ein Laserschutzvorhang mit flexiblen Verkleidungsteilen angebracht ist, die in den Freiraum zwischen Laser-Schutzhaube und Auflagefläche hineinragen, und die so ausgelegt sind, dass eine Beschädigung eines der Verkleidungsteile durch einen Laserstrahl eine Abschaltung der Laserbearbeitungseinheit bewirkt.

Um eine Kollision von Laser-Schutzhaube und Werkstück zu vermeiden, ist es unvermeidlich, dass zwischen der Unterkante der Laser-Schutzhaube und der Auflagefläche ein Freiraum verbleibt. Dieser Freiraum ist aber eine Schwachstelle der Laser-Schutzhaube, da aus ihm diffuse Streustrahlung austreten kann. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf Laserstrahlung, die in einem kleinen Winkel zur Auflagefläche oder Werkstückoberfläche durch den Freiraum hindurchtreten kann. Der Anteil der aus dem Freiraum austretenden Streustrahlung lässt sich allerdings durch einen Laserschutzvorhang verringern, dessen flexible Verkleidungsteile in den Freiraum hineinragen. Naturgemäß weist ein solcher Laserschutzvorhang nur einen geringen Abstand zum Laserstrahl und damit zum thermischen Bearbeitungsprozess auf. Folglich kann der Laserschutzvorhang auch leicht beschädigt werden. Um sicherzustellen, dass der Laserschutzvorhang stets in einem ordnungsgemäßen Zustand ist, ist der Schutzvorhang so ausgestaltet, dass eine Beschädigung des Schutzvorhangs erkannt werden kann, beispielsweise durch die Unterbrechung eines Stromkreises. Das Erkennen einer Beschädigung hat die Abschaltung der Laserbearbeitungseinheit zur Folge.

Vorteilhafterweise weist die Bewegungseinheit einen horizontalen Verfahrweg auf, der so begrenzt ist, dass zwischen der Laser-Schutzhaube und der Laser- Schutzeinhausung ein Mindestabstand von 1.440 mm verbliebt, und einen vertikalen Verfahrweg, der so ausgelegt ist, dass zwischen der Laser- Schutzhaube und der Auflagefläche ein Mindestabstand von 90 mm, vorzugsweise von mindestens 100 mm, verbleibt.

Der Laserbearbeitungskopf ist mit der Bewegungseinheit relativ zur Auflagefläche bewegbar. Dabei muss der Laserbearbeitungskopf mit der Bewegungseinheit über die gesamte Auflagefläche verfahrbar und oberhalb der gesamten Auflagefläche positionierbar sein. Bei einem am Rand der Auflagefläche positionierten Laserbearbeitungskopf ragt die Laser-Schutzhaube über die Auflagefläche hinaus. Um eine Kollision von Laser-Schutzhaube und Laser-Schutzeinhausung zu vermeiden, muss zwischen Laser-Schutzeinhausung und Laser-Schutzhaube ein Mindestabstand verbleiben. Darüber hinaus muss zur Kollisionsvermeidung auch zwischen Laser-Schutzhaube und Auflagefläche ein Mindestabstand verbleiben. In diesem Zusammenhang hat es sich bewährt, wenn der Laserbearbeitungskopf mit der Bewegungseinheit senkrecht zur Auflagefläche verfahrbar ist. Hierdurch ist der Abstand zwischen der Laser-Schutzhaube und der Auflagefläche einfach auf verschiedene Werkstück-Dicken einstellbar. Ferner kann die Bewegbarkeit des Laserbearbeitungskopfs senkrecht zur Auflagefläche dazu genutzt werden, eine Kollision des Laserbearbeitungskopfes mit einem hochstehenden Teil des Werkstücks zu verhindern.

Hinsichtlich des Laser-Schutzelements wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Laser-Schutzhaube, die eine Außenwandung und eine Innenwandung aufweist, wobei zwischen Außenwandung und Innenwandung ein Hohlraum vorhanden ist, in dem mindestens ein Laserlicht- Sensor angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube ist so ausgelegt, dass sie der vorhersehbaren Maximalbestrahlung standhält und den Austritt gerichteter Laserstrahlung vollständig und den Austritt diffuser Laserstrahlung weitestgehend verhindert. Dies setzt eine entsprechende Bauform der inneren Laser-Schutzhaube voraus, und zwar sowohl im Hinblick auf die Beständigkeit der Laser-Schutzhaube gegenüber Laserstrahlung als auch im Hinblick auf ihre Dichtheit für optische Strahlung.

Die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube ist doppelwandig als aktive Schutzhaube mit mindestens einem Laserlicht-Sensor ausgeführt, und weist bei gleichem Schutzniveau gegenüber einer passiven Schutzhaube ein geringeres Gewicht auf. Dies hat mehrere Vorteile: Einerseits ist die Laser-Schutzhaube einfacher relativ zur Auflagefläche bewegbar und auch die Bewegungseinheit muss geringeren Anforderungen genügen. Andererseits ist aber auch eine präzisere Bewegung von Laserbearbeitungskopf und Laser-Schutzhaube möglich.

Erfindungsgemäß ist in dem Hohlraum der Laser-Schutzhaube mindestens ein Laserlicht-Sensor angeordnet. Mit einem einzigen Laserlicht-Sensor kann bei geeigneter Größe und Geometrie der Laser-Schutzhaube der Hohlraum seitlich und nach oben hin vollständig auf einen Laserlicht-Eintritt hin überwacht werden.

Durch ihre Haubenform ist die Laser-Schutzhaube nur zur Werkstückoberfläche beziehungsweise Auflagefläche hin für diffuse Laserstrahlung nicht vollständig abdichtbar. Der Austritt diffuser Laserstrahlung lässt sich nicht vermeiden, da es immer zu Rückreflektionen kommen kann, beispielsweise von der Auflagefläche. Die Werkstückauflage besteht beispielsweise aus hochkant angeordneten schmalen (3 mm bis 10 mm) Auflagestegen aus Stahl mit einer gezackten oder wellenförmigen Oberseite. Der horizontale Abstand zwischen den parallel angeordneten Stegen beträgt typischerweise 40 mm bis 60 mm. Die Werkstücke haben zu den Stegen nur punktförmige Kontaktstellen, so dass die aus dem Schneidspalt ausgetriebene Schlacke möglichst ungehindert nach unten in den Schneidtisch austreten kann. Die durch den Schneidspalt austretende Laserstrahlung trifft auf die Tischunterseite und kann von dort diffus reflektiert werden.

Daher kann die Laser-Schutzhaube eine äußere Schutzeinhausung nicht vollständig ersetzen. Der Austritt diffuser Laserstrahlung lässt sich allerdings verringern, wenn die Abmessungen der Laser-Schutzhaube größer gewählt werden. Durch die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube sind an ein äußere Schutzeinhausung geringere Anforderungen hinsichtlich der Laserbeständigkeit zu stellen.

Bei einer bevorzugten Modifikation der erfindungsgemäßen Laser-Schutzhaube ist vorgesehen, dass sie einen oberen Haubenbereich aufweist, der kuppelförmig, konisch oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist, und dass die mindestens zwei Laserlicht-Sensoren im oberen Haubenbereich angeordnet sind.

Ein kuppelförmiger, konischer oder pyramidenstumpfförmiger oberer Haubenbereich trägt dazu bei, Abwinklungen mit einem Winkel von mehr als 45° weitestgehend zu vermeiden. Durch eine solche Form des oberen Haubenbereichs lässt sich die Anzahl der Laserlicht-Sensoren so gering wie möglich halten. Dies ist nicht nur kostengünstig, sondern verringert auch das Gewicht der Laser-Schutzhaube, was deren Bewegung erleichtert. Im Idealfall reicht für den gesamten oberen Haubenbereich ein dort mittig angeordneter einziger Laserlicht-Sensor. Bevorzugt beträgt die Anzahl der Laserlicht-Sensoren der Laser-Schutzhaube weniger als zehn, besonders bevorzugt weniger als sechs.

Vorteilhafterweise sind in dem Hohlraum mindestens zwei Laserlicht-Sensoren, vorzugsweise mindestens drei Laserlicht-Sensoren, besonders bevorzugt mindestens vier Laserlicht-Sensoren, angeordnet.

Je nach Größe und genauer Hohlraumgeometrie kann es sein, dass ein einziger Laserlicht-Sensor zur zuverlässigen Erfassung in den Hohlraum eintretender Laserstrahlung nicht ausreicht. Vorteilhafterweise weist der Hohlraum daher mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, besonders bevorzugt mindestens vier, Laserlicht-Sensoren auf. Insbesondere im oberen Haubenbereich ist die Erfassung darin eintretender Laserstrahlung dadurch erschwert, dass der Hohlraum regelmäßig abgewinkelt ist.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend werden die erfindungsgemäße Vorrichtung für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks und die erfindungsgemäße Schutzhaube anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt in schematischer Darstellung: Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Laser-Schutzhaube und einer Laser- Schutzeinhausung,

Figur 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Laser-Schutzhaube,

Figur 3 die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube aus Figur 2 in einer Draufsicht,

Figur 4 die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube aus Figur 2 in einer entfalteten Ansicht,

Figur 5 die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube aus Figur 2 im Schnitt A-A‘,

Figur 6 drei erfindungsgemäße Laser-Schutzhauben (A, B, C) mit unterschiedlichen Hauben-Geometrien,

Figur 7 eine erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube mit einem Laserschutzvorhang, und

Figur 8 die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube aus Figur 2 an einer Bewegungseinheit mit einem Querportal.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 100, die für die thermische Bearbeitung metallischer Werkstücke mittels Laserstrahlung ausgelegt ist. Die Vorrichtung 100 ist auf einem Boden 117 aufgebaut und mit diesem verbunden. Zum Zwecke der Veranschaulichung der Vorrichtung 100 und ihrer Funktionsweise sind in Figur 1 ferner zwei identische Werkstücke 101a, 101b aus Stahl dargestellt, die selbst nicht Teil der Vorrichtung 100 sind. Die Werkstücke 101a, 101b haben jeweils eine Länge von 12 m, eine Breite von 3 m und eine Dicke von 25 mm.

Die Vorrichtung 100 umfasst eine Laserbearbeitungsmaschine, eine Laser- Schutzhaube 110 und eine Laser-Schutzeinhausung 115. Im Einzelnen:

Zur Laserbearbeitungsmaschine gehören ein Arbeitstisch 102, eine Laserbearbeitungseinheit 104 sowie eine Bewegungseinheit 106. Der Arbeitstisch 102 ist aus Stahl gefertigt und hat eine Länge von 28 m, eine Breite von 3.850 mm und eine Höhe von 720 mm. Er ist mit zwei Auflageflächen 103a, 103b versehen, auf die jeweils ein oder mehrere Werkstücke auflegbar sind. Beide Auflageflächen 103a, 103b haben eine Länge von 13.800 mm und eine Breite von 3.250 mm. In Figur 1 liegt auf der Auflagefläche 103a das Werkstück 101 a und auf der Auflagefläche 103b das Werkstück 101 b auf.

Vorliegend umfasst die Laserbearbeitungseinheit einen Faserlaser und einen Laserbearbeitungskopf. Beide sind in Figur 1 nicht dargestellt. Der Faserlaser hat eine Laserausgangsleistung von 10 kW; er erzeugt Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von ca. 1.070 nm. Bei zwei anderen Ausführungsformen (beide nicht dargestellt) hat der Faserlaser eine Laserausgangsleistung von 16 kW bzw. 20 kW. Die aus dem Laserbearbeitungskopf austretende Laserstrahlung ist auf die Arbeitsfläche gerichtet, im Betrieb mithin auf das zu bearbeitende Werkstück.

Die Bewegungseinheit 106 umfasst ein Querportal 107, über das der Laserbearbeitungskopf in x- und in y-Richtung relativ zur Auflagefläche 103a, 103b bewegbar ist. Das Querportal hat einen Tragbalken 108, der sich oberhalb des Arbeitstischs 102 erstreckt und sich seitlich des Arbeitstischs 102 abstützt.

Das Querportal 107 mit dem Tragbalken 108 ist auf Laufbahnen 109a, 109b verfahrbar.

Die Laser-Schutzhaube 110 umgibt den Laserbearbeitungskopf; sie ist nur zur Auflagefläche 103a, 103b hin offen. Sie ist doppelwandig ausgeführt und weist mithin eine Außenwandung und eine Innenwandung auf. Die Wandstärke der Innenwandung und der Außenwandung beträgt jeweils 2 mm. Zwischen der Außenwandung und der Innenwandung ist ein Hohlraum, in dem zwei Laserlicht- Sensoren angeordnet sind.

Die Laser-Schutzeinhausung 115 dient dem Schutz vor diffusem Streulicht, wie es beispielsweise durch den Freiraum zwischen Laser-Schutzhauben-Unterkante und Auflagefläche/Werkstück austreten könnte. Die Laser-Schutzeinhausung 115 besteht aus einwandigen Blechelementen 116 mit einer Wandstärke von 2 mm. Sie hat eine Länge von 15.800 mm, eine Breite von 8.000 mm und eine Höhe von 3.000 mm. Aus Gründen der besseren Darstellbarkeit sind in Figur 1 nur die Seitenwandungen der Laser-Schutzeinhausung 115 gezeigt. Tatsächlich ist auch die Decke der Laser-Schutzeinhausung 115 mit Blechelementen verschlossen. Nur bodenseitig ist die Laser-Schutzeinhausung 115 offen. Aus diesem Grund ist die Laser-Schutzeinhausung 115 gegenüber dem Boden 117 optisch abgedichtet. Im Übrigen umgibt die Laser-Schutzeinhausung 115 die Laserbearbeitungseinheit, die Bewegungseinheit 106 und die Laserschutzhaube 110 vollständig, den Arbeitstisch 102 aber nur teilweise.

Die Laser-Schutzeinhausung 115 ist auf Tragschienen 118a, 118b zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verfahrbar, wobei in der ersten Position die erste Auflagefläche 103a und in der zweiten Position die zweite Auflagefläche 103b innerhalb der Laserschutzhaube 110 angeordnet ist. Ein Werkstück auf einer innerhalb der Laser-Schutzeinhausung 115 angeordneten Auflagefläche kann mit der Laserbearbeitungseinheit bearbeitet werden. Die außerhalb der Laser- Schutzeinhausung 115 angeordnete Auflagefläche kann einfach mit einem zu bearbeitenden Werkstück bestückt und das Werkstück nach der Bearbeitung wieder entfernt werden. Der Verfahrweg der Bewegungseinheit 106 innerhalb der Laser-Schutzeinhausung 115 ist begrenzt; er ist so gewählt, dass in x- und in y- Richtung zwischen der Laser-Schutzhaube 110 und der Laser-Schutzeinhausung 115 ein Abstand von 1 .500 mm und in z-Richtung zwischen der Laser- Schutzhaube 110 und der Auflagefläche 103 ein Abstand von mindestens 90 mm verbleibt.

Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube in Seitenansicht, in Draufsicht und in einer entfalteten Ansicht. Der Laser- Schutzhaube ist insgesamt die Bezugsziffer 210 zugeordnet. Die Laser- Schutzhaube 210 ist für einen Laserbearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine mit einer hohen Laserausgangsleistung ausgelegt. Der Laserbearbeitungskopf ist kein Bauteil der Laser-Schutzhaube 210. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist in Figur 2 dennoch eine Laserbearbeitungseinheit mit einem Laserbearbeitungskopf (X) schraffiert dargestellt. Die Laser-Schutzhaube 210 kann anstelle der Laser-Schutzhaube 110 in der Vorrichtung gemäß Figur 1 eingesetzt werden. Die Laser-Schutzhaube 210 hat Doppelwände mit einer Innenwandung (in den Figuren 2, 3 und 4 nicht dargestellt) und einer Außenwandung 220. Die Außenwandung 220 und die Innenwandung der Laser-Schutzhaube 210 sind jeweils aus Aluminiumblech mit einer Blech-Dicke von 2 mm gefertigt. Die äußeren Abmessungen der Laser-Schutzhaube (L x B x H) betragen (900 mm x 930 mm x 1 .600 mm). Die Laser-Schutzhaube 210 überdeckt auf einer ihr zugeordneten Auflagefläche (hier nicht dargestellt) eine Fläche von 0,76 m ² Zwischen Innenwandung und Außenwandung 220 befindet sich ein Hohlraum (in den Figuren 2, 3 und 4 nicht dargestellt). Die Hohlraum-Breite, also der Abstand von Innenwandung zu Außenwandung 220 beträgt 50 mm. Der Hohlraum umfasst drei Teilräume 240a, 240b, 240c, deren Begrenzung schematisch in Figur 4 als gestrichelte Linie gezeigt ist. In jeden Teilraum 240a, 240b, 240c ragt jeweils einer der drei Laserlicht-Sensoren 221a, 221 b, 221c hinein. Ein Laserlicht-Sensor 221a ist im oberen Haubenbereich 229 angeordnet. Dadurch, dass der obere Haubenbereich 229 pyramidenstumpfförmig ausgebildet und der Laserlicht-Sensor 221a mittig angeordnet ist, kann mit einem Sensor der gesamte obere Haubenbereich 229 überwacht werden. In einer alternativen Ausgestaltung ist der obere Haubenbereich 229 kuppelförmig oder konisch ausgebildet. Die Rückseite der Laser-Schutzhaube 210 ist als massive Aluminiumplatte ausgeführt, an der ein Gestänge 222 angeordnet ist, über das die Laser-Schutzhaube 210 an einer Bewegungseinheit befestigbar ist und das gleichzeitig ein VerklappenA/erkippen der Laser-Schutzhaube 210 relativ zur Bewegungseinheit 106 in eine Montageposition ermöglicht. Zu diesem Zweck sind zwei Griffe 223 vorgesehen, mit denen die Laser-Schutzhaube nach oben angehoben bzw. geschwenkt werden kann. Damit ist die Zugänglichkeit zum Laserbearbeitungskopf X gewährleistet, beispielsweise zum manuellen Wechsel der Schneiddüsen.

Figur 5 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube 210 aus den Figuren 2, 3 und 4 im Schnitt A-A‘. Die Laser-Schutzhaube 210 hat eine Außenwandung 220 aus Aluminium-Blech mit einer Blechstärke von 2 mm und eine Innenwandung 230 aus Aluminium-Blech mit einer Blechstärke von 2 mm. Zwischen der Außenwandung 220 und der Innenwandung 230 befindet sich ein Hohlraum mit einer Hohlraum-Breite d von 50 mm. Die dem Hohlraum 240 zugewandten Seiten der Außenwandung 220 und der Innenwandung 230 sind mit einer hellen Farbe (RAL7035 lichtgrau) lackiert, sodass sie auftreffende Strahlung reflektieren. In den Hohlraum 240 ragen die beiden Sensoren 221b, 221c hinein. Beide Sensoren umfassen ein im Hohlraum 240 angeordnetes Sensorelement 221 b-l, 221 c-l und ein außerhalb des Hohlraums 240 angeordnetes Auswerteelement 221 b-ll, 221 c-ll, das Elektronikbauteile zur Verarbeitung und Weiterleitung eines vom Sensorelement 221 b-l, 221 c-l bereitgestellten Sensorsignals enthält.

Sollte bei einem Bearbeitungsvorgang die Innenwandung 230 beschädigt werden, und Laserstrahlung 260 durch eine Öffnung 250 in der Innenwandung 230 in den Hohlraum 240 austreten, wird die Laserstrahlung 260 an der Innenseite der Außenwandung 230 beziehungsweise an der Innenseite der Innenwandung 230 so abgelenkt, dass sie auf mindestens eines der Sensorelement 221 b-l, 221 c-l trifft. Vom zugehörigen Auswerteelement 221 b-ll, 221 c-ll wird anhand der Änderung des zugehörigen Sensorsignals eine Beschädigung erkannt und die Laserbearbeitungseinheit mit dem Laserbearbeitungskopf X abgeschaltet.

Figur 6 zeigt in den Abbildungen A, B und C drei erfindungsgemäße Laser- Schutzhauben, die sich in ihrer Hauben-Außengeometrie unterscheiden. Abbildung A zeigt eine Seitenansicht einer Laser-Schutzhaube, bei der der obere Haubenbereich 729 halbkugelförmig gestaltet ist, wobei ein Laserlicht-Sensor 721 im oberen Haubenbereich angeordnet ist. Abbildung B zeigt eine Seitenansicht einer Laser-Schutzhaube, mit einem kuppelförmigen oberen Haubenbereich 729, bei der zwei Laserlicht-Sensoren 721 im oberen Haubenbereich 729 und zwei Laserlicht-Sensoren 721 im übrigen Haubenbereich angeordnet sind. Abbildung C zeigt eine Seitenansicht einer Laser-Schutzhaube mit einem oberen Haubenbereich 729, zwei Laserlicht-Sensoren 721 angeordnet sind, und der sich konisch nach oben verjüngt.

Figur 7 zeigt eine erfindungsgemäße Laser-Schutzhaube 710 mit einem darin angeordneten Laserbearbeitungskopf X. Der Laserbearbeitungskopf X weist eine Mitten-Längs-Achse 745 (Arbeitsachse) auf; er ist derart verschwenkbar, dass die Mitten-Längs-Achse 745 mit einer Flächennormalen 746 der Auflagefläche 703 einen Schwenkwinkel a von bis zu 50° einschließt. Darüber hinaus zeigt Figur 7 einen von einem ideal-ebenen Werkstück 701 reflektierten Laserstrahl 747.

Die Laser-Schutzhaube 710 hat eine Unterkante 751 , die beabstandet zur Auflagefläche 703 verläuft. Zwischen der Unterkante 751 und der Auflagefläche 703 verbleibt ein Freiraum 752 mit einer Breite von 130 mm. An der Laser- Schutzhaube 710 ist ein Laserschutzvorhang 753 angebracht, der aus flexiblen Verkleidungsteilen besteht, die in den Freiraum 752 hineinragen. Der Laserschutzvorhang 753 ist mit der Maschinensteuerung (nicht dargestellt) verbunden. Eine Beschädigung eines der Verkleidungsteile des Laserschutzvorhangs 753 bewirkt eine Abschaltung der Laserbearbeitungseinheit (nicht dargestellt).

Figur 8 zeigt in einer Seitenansicht eine Laserbearbeitungsmaschine 600 mit einem Arbeitstisch 102, einer Laserbearbeitungseinheit (in Figur 6 nicht gezeigt), einer Bewegungseinheit 601 und einer Laser-Schutzhaube 210.

Die Laserbearbeitungsmaschine 600 ist auf einem stabilen und ebenen Boden 117 montiert. Der Boden 117 ist mit Laufbahnen 109 versehen, auf denen sich die Bewegungseinheit 601 über Stützelemente 602 seitlich des Arbeitstischs 102 abstützt und auf denen die Bewegungseinheit 601 verfahrbar ist. Auf dem Arbeitstisch 102 befindet sich eine Auflagefläche für ein Werkstück (in Figur 6 nicht gezeigt). Oberhalb des Arbeitstischs und damit quer zur Auflagefläche erstreckt sich ein Tragbalken 108, an dem ein Bewegungselement 125, mit dem der Laserbearbeitungskopf und die Laser-Schutzhaube 210 entlang des Tragbalkens 108 quer zur Arbeitsfläche bewegbar sind. Darüber hinaus ermöglicht das Bewegungselement 125 eine Bewegung des Laserbearbeitungskopfs und der Laser-Schutzhaube 210 in einer Richtung senkrecht zur Arbeitsfläche.

Die Laser-Schutzhaube 210 entspricht der in den Figuren 2 bis 5 beschriebenen Laser-Schutzhaube. Sie hat eine Außenwandung 220, eine Innenwandung und einen Hohlraum zwischen Außenwandung und Innenwandung, in dem drei Laserlicht-Sensoren 221a, 221 b angeordnet sind. Die Laser-Schutzhaube 210 ist derart an der Bewegungseinheit 601 befestigt, dass die Laser-Schutzhaube 210 relativ zur Bewegungseinheit 601 in eine Montageposition verklappbar ist.