CH696390A5

CH696390A5 - Laserbearbeitungsmaschine.

Info

Publication number: CH696390A5
Application number: CH01988/06A
Authority: CH
Inventors: Chia-Lung Kuo; Bi-Nan Li
Original assignee: Bing Huan Lee
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2007-05-31
Also published as: US20070158320A1; JP2007185710A; TWI301083B; TW200726566A; DE102006056881A1; DE102006056881B4

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Bearbeitungsmaschinen, im Besonderen auf Bearbeitungsmaschinen, welche Laser- und ein Fluid-Hilfsmittel verwenden, um Werkstücke zu schneiden und zu bearbeiten.

2. Beschreibung der verwandten Technik

[0002] Mit Bezug auf Fig. 1: Eine konventionelle Bearbeitungsmaschine wird betrieben, um ein Werkstück 2 auf eine vorbestimmte Grösse zu schneiden, durch Translokieren (Verlagern) dahin, wo ein sogenannter Wasserstrahl-Schneider, welcher durch einen geführten Hochdruckstrahl gebildet wird, auftrifft.

[0003] Die konventionelle Bearbeitungsmaschine benutzt jedoch den offenen Hochdruckstrahl 1 zum Bearbeiten, bei welchem die Flüssigkeit 1 aus dem Strahl 1 auf das Arbeitsstück 2 verteilt wird, während das Werkstück 2 bearbeitet wird.

Nachdem die Bearbeitung des Werkstücks 2 erfolgt ist, muss es weiterhin zu Reinigungs- und Trocknungsschritten weitergeführt werden. Dadurch bedarf es viel höherer Arbeitsstunden und höherer Produktionskosten. Des Weiteren trägt die verspritzte Flüssigkeit wahrscheinlich Späne 3 mit sich, welche produziert wurden, während das Werkstück 2 geschnitten/bearbeitet wurde und das Werkstück 2 beschädigen.

Sofern ein Schutzfilm das Werkstück 2 vor dem Bearbeiten bedeckt, welcher entfernt wird, nachdem die Bearbeitung geschehen ist, kann dies einen Schutz vor Beschädigung durch die Späne 3 bieten, aber es wird den Bearbeitungsprozess komplizieren und die Produktionskosten erhöhen.

Zusammenfassung der Erfindung

[0004] Das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Laserbearbeitungsmaschine zur Verfügung zu stellen, welche den Laser und das Fluid zum Bearbeiten verwendet, um so die Maschinengeschwindigkeit zu erhöhen.

[0005] Ein sekundäres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Laserbearbeitungsmaschine zur Verfügung zu stellen, welche einen Rückflusstunnel zum Rezyklieren des Fluids und der Späne verwendet, um so einem Verspritzen und Verstreuen der Späne bzw.

des Fluids vorzubeugen, um das Werkstück noch weiter vor Schaden zu bewahren.

[0006] Die vorstehenden Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch eine Laserbearbeitungsmaschine erreicht, welche aus einer Versorgungseinheit, einer Recyclingeinheit, einer Arbeitseinheit und einer Lasereinheit zusammengesetzt ist. Die Versorgungseinheit ist angepasst zur Abgabe eines Fluids. Die Recyclingeinheit ist angepasst zum Aufnehmen des Fluids. Die Arbeitseinheit umfasst ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement. Das erste Führungselement kommuniziert mit der Versorgungseinheit. Das zweite Führungselement kommuniziert mit der Recyclingeinheit und hat ein Ende, welches mit dem ersten Führungselement kommuniziert. Die Lasereinheit ist angepasst an die Erzeugung eines Laserstrahls, welcher durch die Arbeitseinheit führt und auf das Werkstück projiziert wird.

In Anbetracht dessen fliesst das Fluid in das erste Führungselement, nachdem es von der Versorgungseinheit abgegeben wurde und wirkt dann mit dem Laserstrahl zusammen zur Bearbeitung des Werkstücks. Schlussendlich fliesst das Fluid durch das zweite Führungselement und anschliessend in die Recyclingeinheit.

Kurze Beschreibung der Figuren

[0007]
<tb>Fig. 1<sep>ist eine schematische Ansicht des Standes der Technik im Betrieb.

<tb>Fig. 2<sep>ist eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 3<sep>ist eine schematische strukturelle Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 4<sep>ist eine teilweise vergrösserte perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 5<sep>ist eine schematische strukturelle Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 6<sep>ist eine schematische strukturelle Ansicht einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 7<sep>ist ein partielle vergrösserte perspektivische Ansicht einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 8<sep>ist eine partielle vergrösserte perspektivische Ansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

<tb>Fig. 9<sep>ist eine schematische strukturelle Ansicht einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

[0008] Mit Bezugnahme auf Fig. 2-4: Eine Laserbearbeitungsmaschine 10, konstruiert in Übereinstimmung mit einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, zur Bearbeitung eines Werkstücks 99, wird gebildet durch eine Versorgungseinheit 20, eine Recycleeinheit 30, eine Arbeitseinheit 40 und eine Lasereinheit 50.

[0009] Die Versorgungseinheit 20 ist angepasst an die Abgabe des Fluids 60. Das Fluid 60 ist Luft, Sauerstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Stickstoff, ein Edelgas, Wasser oder eine chemische Flüssigkeit, wobei chemische Flüssigkeit Schwefelsäure, Salzsäure, Natriumnitrat, Salzverbindung, Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd oder Flusssäure ist.

In dieser Ausführungsform ist das Fluid 60 Salzsäure.

[0010] Die Recycleeinheit 30 ist angepasst an die Aufnahme des Fluids 60, welches durch die Arbeitseinheit 40 und das Werkstück 99 fliesst.

[0011] Die Arbeitseinheit 40 umfasst ein erstes Führungselement 42 und ein zweites Führungselement 44. Das erste und zweite Führungselement 42 und 44 sind röhrenförmig. Das erste Führungselement 42 ist im zweiten Führungselement 44 angeordnet und kommuniziert mit der Versorgungseinheit 20, um das Fluid 60 auf das Werkstück 99 zu leiten.

Das zweite Führungselement 44 kommuniziert mit der Recyclingeinheit 30 und kommuniziert über ein Ende mit dem ersten Führungselement 42, um das Fluid 60 in die Recycleeinheit 30 zu leiten.

[0012] Die Lasereinheit 50 ist angepasst zur Erzeugung eines Laserstrahls 52, welcher auf der Innenseite des ersten Führungselements 42 der Arbeitseinheit 40 führt und auf das Werkstück 99 projiziert.

[0013] Angesichts obiger Strukturen bearbeitet der Laserstrahl 52 direkt das Werkstück 99 durch Wärmeenergie, wenn die Laserbearbeitungsmaschine 10 das Werkstück 99 bearbeitet. Währenddessen fliesst das Fluid 60 zum unteren Ende des Führungselementes 42 von der Versorgungseinheit 20 herunter, um das Werkstück 99 zu kontaktieren und den bearbeiteten Teil des Werkstückes 99 weiter zu erodieren, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird.

Während die Bearbeitung voranschreitet, reduziert sich die Konzentration des Fluids 60 allmählich und das Werkstück 99 erzeugt Späne. Durch die Anziehung der Recycleeinheit 30 und die Führung des zweiten Führungselementes 44 trägt das Fluid 60 die Späne aufwärts zur Recycleeinheit 30 vom unteren Ende des zweiten Führungselementes 44. Währenddessen gibt die Versorgungseinheit 20 weiterhin Fluid 60 an das erste Führungselement ab, um einen konstanten Fluss und eine konstante Konzentration des Fluids 60 in der Arbeitseinheit 40 zu gewährleisten.

[0014] Angesichts des Vorstehenden verwendet die Laserbearbeitungsmaschine 10 der vorliegenden Erfindung einen Laserstrahl 52 und das Fluid 60 zur Bearbeitung des Werkstücks 99, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Des Weiteren verwendet die vorliegende Erfindung das strukturelle Design eines Rückflusstunnels zum Recyclieren des Fluids 60 und der Späne des Werkstücks 99 zur Vermeidung des Verspritzens oder Verstreuens des Fluids 60 bzw. der Späne, um dadurch das Werkstück 99 vor Beschädigung zu schützen.

[0015] Mit Bezug auf Fig. 5:

Eine Laserbearbeitungsmaschine 11 konstruiert in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entspricht derjenigen der ersten Ausführungsform, aber unterscheidet sich darin, dass die Laserbearbeitungsmaschine 11 zusätzlich eine Anhebe-Einheit 70 enthält, befestigt am ersten Führungselement 42, um das erste Führungselement 42 mit Bezug auf das Werkstück 99 anzutreiben, wodurch der Bearbeitungsbereich des Fluids 60 weiter kontrolliert wird und der Bearbeitungseffekt erhöht wird.

[0016] Mit Bezug auf Fig. 6:

Eine Laserbearbeitungsmaschine 12, konstruiert in Übereinstimmung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche der der ersten Ausführungsform entspricht, aber sich dahingehend unterscheidet, dass die Arbeitseinheit 40A ein zusätzliches röhrenförmiges inneres Führungselement 46 besitzt, welches im ersten Führungselement 42 angeordnet ist, um dadurch den Laserstrahl 52 zu führen.

Das innere Führungselement 46 und das erste Führungselement 42 sind voneinander beabstandet durch einen vorbestimmten Bereich, durch welchen das Fluid 60 passieren kann, um dann auf das Werkstück 99 zu fliessen.

[0017] Angesichts der obigen Strukturen passiert der Laserstrahl 52 durch den inneren Bereich des inneren Führungselements 46 und bearbeitet direkt das Werkstück 99, wenn die Laserbearbeitungsmaschine 12 das Werkstück 99 bearbeitet; unterdessen wird das Fluid 60 von der Versorgungseinheit 20 abgegeben, fliesst abwärts zwischen erstem und innerem Führungselement 42 und 46 zum Kontaktieren des Werkstücks 99.

Schliesslich wird das Fluid 60 durch die Recyclingeinheit 30 angezogen und durch das zweite Führungselement 44 geführt, um zur Recyclingeinheit zu fliessen.

[0018] Demgemäss verwenden Laserstrahl 52 und Fluid 60 die entsprechenden Röhren, um den gleichen Effekt zu erzielen und weiter den Einfluss des Fluids 60 auf den Laserstrahl 52 zu reduzieren, wodurch die Stabilität des Bearbeitungseffekts verbessert wird.

[0019] Mit Bezug auf Fig. 7: Eine Laserbearbeitungsmaschine (nicht gezeigt), konstruiert in Übereinstimmung mit einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ähnlich ist zu dem der ersten Ausführungsform, aber sich dahingehend unterscheidet, dass die Arbeitseinheit 40B zusätzlich eine röhrenförmige äussere Röhre 48 enthält, und dass mehr als ein zweites Führungselement 44 um ein erstes Führungselement 42 angeordnet sind.

Das erste und zweite Führungselement 42 und 44 sind in der äusseren Röhre 48 angeordnet zur Durchleitung des Laserstrahls (nicht gezeigt). Das äussere Rohr 48 und das erste Führungselement 42 sind durch einen vorbestimmten Bereich voneinander getrennt, welche es dem Fluid (nicht gezeigt) erlaubt, hindurchzugleiten und auf das Werkstück (nicht gezeigt) zu fliessen.

Demgemäss kann durch die vierte Ausführungsform der gleiche Effekt erzielt werden wir durch die erste Ausführungsform.

[0020] Mit Bezug auf Fig. 8: Eine Laserbearbeitungsmaschine (nicht gezeigt), konstruiert in Übereinstimmung mit einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entspricht der der vierten Ausführungsform, aber unterscheidet sich dahingehend, dass ein alternatives Beispiel aufgezeigt wird.

[0021] Mit Bezug auf Fig. 9: Eine Laserbearbeitungsmaschine 13, konstruiert in Übereinstimmung mit einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entspricht der ersten Ausführungsform, aber unterscheidet sich dahingehend, dass die Arbeitseinheit 40C ein erstes Führungselement 42C und ein zweites Führungselement 44C enthält.

Jedes der ersten und zweiten Führungselemente 42C und 44C hat einen unteren Teil, welcher nahe dem Werkstück angeordnet ist und sich leicht nach aussen zur Begrenzung des Bearbeitungsgebietes des Fluids 60 ausdehnt.

[0022] Im Ergebnis verwendet die Laserbearbeitungsmaschine der vorliegenden Erfindung den Laser und Fluid zur gleichzeitigen Bearbeitung des Werkstücks und zur Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit und zur effektiven Kontrolle des Bearbeitungsgebietes, wodurch die Qualität der Bearbeitung sichergestellt wird. Ausserdem verwendet die vorliegende Erfindung strukturell das Rückflussdesign, um zu vermeiden, dass Fluid und Späne verspritzt und verstreut werden, wodurch das Werkstück von Beschädigung bewahrt wird.

Zusätzlich vereinfacht die vorliegende Erfindung die Bearbeitungsprozesse, um Vorteile der Reduktion der Arbeitsstunden und Produktionskosten zu ermöglichen.

[0023] Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie in keiner Weise auf die Details der illustrierten Strukturen beschränkt, sondern Änderungen und Modifikationen können innerhalb der nachstehend genannten Ansprüche durchgeführt werden.

Claims

1. Laserbearbeitungsmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken, umfassend: eine Versorgungseinheit zur Abgabe eines Fluids; eine Recyclingeinheit zur Aufnahme jenes Fluids; eine Arbeitseinheit umfassend ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement, besagtes erstes Führungselement kommuniziert mit besagter Versorgungseinheit, besagtes zweites Führungselement kommuniziert mit besagter Recyclingeinheit und ein Ende davon kommuniziert mit besagtem erstem Führungselement; und eine Lasereinheit zur Erzeugung eines Laserstrahls, welcher durch besagte Arbeitseinheit führt und auf besagtes Werkstück projiziert wird;

wobei besagtes Fluid von der besagten Versorgungseinheit in besagtes erstes Führungselement fliesst, zur Bearbeitung des besagten Werkstückes zusammen mit dem Laserstrahl, und schlussendlich durch besagtes zweites Führungselement in die besagte Recyclingeinheit fliesst.

2. Laserbearbeitungsmaschine wie definiert in Anspruch 1, wobei besagte erste und zweite Führungselemente röhrenförmig sind, besagtes erstes Führungselement im Inneren des besagten zweiten Führungselementes angebracht ist; besagter Laserstrahl durch den Innenraum des besagten ersten Führungselementes passieren kann.

3. Laserbearbeitungsmaschine gemäss Anspruch 2, wobei besagte Arbeitseinheit zusätzlich ein röhrenförmiges inneres Führungselement umfasst, angeordnet in besagtem erstem Führungselement zur Durchleitung besagten Laserstrahls, besagtes inneres Führungselement und besagtes erstes Führungselement voneinander beabstandet sind durch einen vorbestimmten Bereich, welcher besagtem Fluid den Durchtritt ermöglicht.

4. Laserbearbeitungsmaschine gemäss Anspruch 3, wobei besagte Arbeitseinheit zusätzlich eine Anhebe-Einheit umfasst, welche eines der besagten ersten, zweiten und inneren Führungselemente zum Bewegen bezüglich des Werkstückes antreibt.

5. Laserbearbeitungsmaschine gemäss Anspruch 2, wobei besagte Arbeitseinheit eine zusätzliche äussere Röhre umfasst, besagtes erstes und zweites Führungselement in besagter äusserer Röhre angeordnet sind.

6. Laserbearbeitungsmaschine gemäss Anspruch 5, wobei besagte Arbeitseinheit eine Mehrzahl von besagten zweiten Führungselementen umfasst, welche um besagtes erstes Führungselement angeordnet sind.

7. Laserbearbeitungsmaschine gemäss Anspruch 1, wobei besagtes Fluid Luft, Sauerstoff, Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd, Stickstoff, Edelgas, Wasser oder eine chemische Flüssigkeit, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Schwefelsäure, Salzsäure, Natriumnitrat, eine Salzverbindung, Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd und Fluorsäure, umfasst.