CH698474A2

CH698474A2 - Mehrzweckschneidevorrichtung mit Arbeitstiefenerfassung.

Info

Publication number: CH698474A2
Application number: CH01017/08A
Authority: CH
Inventors: Chia-Lung Kuo; Jr-Shiang You
Original assignee: Contrel Technology Co Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2009-08-14
Also published as: TW200934608A; US20090196697A1; DE102008026592A1; JP2009184011A; TWI318905B

Abstract

Eine Mehrzweckschneidevorrichtung (10) umfasst ein Schneidewerkzeug (20) zum Schneiden eines Werkstückes (14), eine Beschickung (30) zum selektiven Beschicken eines Gases oder einer Flüssigkeit durch einen länglichen Durchgang (26) des Schneidewerkzeugs (20), um Schneidespäne von dem Werkstück (14) wegzubefördern, einen ersten Laserstrahl (40) und einen zweiten Laserstrahl (50), die jeweils durch den Durchgang (26) des Schneidewerkzeuges (20) auf das Werkstück (14) projiziert werden, und eine Detektionsteuereinrichtung (60) zum Empfangen der zurückstrahlenden Lichtwelle des zweiten Laserstrahls (50), der durch das Werkstück (14) reflektiert wird, um die Arbeitstiefe des Schneidewerkzeuges (20) zu erfassen.

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Mehrzweckschneidevorrichtungen und insbesondere eine Mehrzweckschneidevorrichtung mit einer Arbeitstiefenerfassung.

2. Beschreibung des Standes der Technik

[0002] Bei Bearbeitungen mit einer Spitzenpräzision kann eine Grössengenauigkeit von 30-50 Nanometern erreicht werden. Unter Verwendung herkömmlicher Bearbeitungsverfahren kann die vorstehend erwähnte Genauigkeit nicht erreicht werden. Folglich werden zahlreiche andere nicht herkömmliche Verfahren, wie beispielsweise, Funkenerosionsbearbeitung, Abtragungsbearbeitung, Mahlungsbearbeitung, oder eine feine Laserbearbeitung in der Industrie intensiv verwendet.

[0003] Bei einer Schneidebearbeitung, beispielsweise, um eine hoch genaue Bearbeitung von kleiner Grösse zu erreichen, muss die Grösse des Schneidemittels relativ klein sein und die Schneidegeschwindigkeit muss relativ gross sein. Es gibt Bearbeitungsvorrichtungen, die einen Laser und ein Schneidewerkzeug verwenden, um das Werkstück eben damit zu bearbeiten, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit beschleunigt wird und feine Bearbeitungsstrukturen erreicht werden.

[0004] Da jedoch die Schneidewerkzeuge für Bearbeitungsvorrichtungen, die Lasermittel verwenden, gewöhnlich klein bemessene Werkzeuge darstellen, gestattet die Arbeitsumgebung dem Arbeiter nicht die Arbeitstiefe oder den Abstand bzw. die Entfernung während des Arbeitens eines Schneidewerkzeuges mit einem Laserstrahl einfach zu erfassen und zu erkennen, was zu einer geringen Bearbeitungsgeschwindigkeit und einer komplizierter Qualitätskontrolle führt.

Zusammenfassung der Erfindung

[0005] Die vorliegende Erfindung wurde unter den gegebenen Umständen vollbracht. Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Mehrzweckschneidevorrichtung bereitzustellen, die eine Erfassungsfunktion für die Arbeitstiefe bereitstellt.

[0006] Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Mehrzweckschneidevorrichtung bereitzustellen, die eine Bearbeitung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit erreicht.

[0007] Um diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, umfasst die Mehrzweckschneidevorrichtung ein Schneidewerkzeug, eine Einspeisung bzw. Beschickung, einen ersten Laserstrahl, einen zweiten Laserstrahl und eine Detektionsteuereinrichtung. Das Schneidewerkzeug weist ein Verbindungsende auf, ein Arbeitsende, das einem zu bearbeitenden Werkstück gegenüberliegt, und einen Durchgang bzw. eine Passage, der/die durch das Verbindungsende und das Arbeitsende geschnitten vorliegt. Die Beschickung ist zum Beschicken eines Gases oder einer Flüssigkeit durch den Durchgang des Schneidewerkzeuges in Richtung auf das Werkstück geeignet, um geschnittene Späne von der Oberfläche des Werkstückes zu befördern bzw. zu transportieren, wenn das Schneidewerkzeug an dem Werkstück arbeitet.

Der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl werden jeweils durch die Passage des Schneidewerkzeuges auf das Werkstück in Richtung von dem Verbindungsende des Schneidewerkzeugs in Richtung des Arbeitsendes des Schneidewerkzeugs projiziert. Die Detektionssteuereinrichtung ist zum Empfangen der zurückstrahlenden Lichtwelle des zweiten Laserstrahls geeignet, der durch das Werkstück reflektiert wird. Durch die vorstehend erwähnte Anordnung ist die Mehrzweckschneidevorrichtung für ein schnelles Bearbeiten komplexer Strukturen geeignet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0008]
<tb>Fig. 1<sep>stellt eine schematische Darstellung dar, die eine Mehrzweckschneidevorrichtung gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

<tb>Fig. 2<sep>stellt eine schematische Darstellung dar, die eine Mehrzweckschneidevorrichtung gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

[0009] In Fig. 1 ist eine Mehrzweckschneidevorrichtung 10 gemäss einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die ein Schneidewerkzeug 20 umfasst, eine Beschickung 30, einen ersten Laserstrahl 40, einen zweiten Laserstrahl 50 und eine Detektionssteuereinrichtung 60.

[0010] Das Schneidewerkzeug 20 ein Schaftfräser, der ein Verbindungsende 22 aufweist, ein Arbeitsende 24 und einen Durchgang 26, der durch das Verbindungsende 22 und das Arbeitsende 24 geschnitten ist. Das Verbindungsende 22 ist mit einer Hauptwelle 12 der Mehrzweckschneidevorrichtung 10 verbunden. Das Arbeitsende 24 wird einem zu bearbeitenden Werkstück 14 gegenüberliegend gehalten. Die Hauptwelle 12 weist eine Öffnung 16 auf, die mit dem Durchgang 26 des Schneidewerkzeuges 20 in Verbindung steht. Die Hauptwelle 12 kann angetrieben werden, um das Schneidewerkzeug hin und her zu bewegen oder zu drehen. Die Mehrzweckschneidevorrichtung 10 umfasst weiter einen Schiebetisch (nicht gezeigt), der das Werkstück trägt, wenn das Schneidewerkzeug 20 das Werkstück schneidet.

[0011] Die Beschickung 30 weist eine Verbindungsrohrleitung 32 auf, die mit einem Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt ist und mit der Hauptwelle 12 so verbunden vorliegt, dass das Gas oder die Flüssigkeit durch die Öffnung 16 zu dem Durchgang 26 des Schneidewerkzeugs 20 strömen/fliessen kann.

[0012] Der erste Laserstrahl 40 ist ein Hochleistungslaserstrahl, beispielsweise ein Nd:YAG Laser oder ein Kohlendioxid Laser. Der zweite Laserstrahl 50 ist ein Niedrigleistungs-Laser. Der erste Laserstrahl 40 und der zweite Laserstrahl 50 werden jeweils durch die Laseremissionsquellen 42 und 52 hergestellt und in die Öffnung 16 der Hauptwelle 12 projiziert. Werden der erste Laserstrahl 40 und der zweite Laserstrahl 50 in die Öffnung 16 der Hauptwelle 12 projiziert, dann gehen bzw. verlaufen sie durch den Durchgang 26 zu dem Werkstück 14 in Richtung von dem Verbindungsende 22 zu dem Arbeitsende 24. Der erste Laserstrahl 40 und der zweite Laserstrahl 50 können auf das Werkstück 14 entweder koaxial oder nicht koaxial projiziert werden.

[0013] Die Detektionssteuereinrichtung 60 wird in die Laseremissionsquelle 52 montiert, die den zweiten Laserstrahl 50 emittiert und zum Empfangen der zurückstrahlenden Lichtwelle des zweite Laserstrahls 50 geeignet ist, der durch das Werkstück 14 reflektiert wird und wobei sie den Abstand entsprechend der Bewegungszeit der Lichtwelle erfasst.

[0014] Wenn in Fig. 1vdie Mehrzweckschneidevorrichtung 10 erneut verwendet wird, dreht die Hauptwelle 12 das Schneidewerkzeug 20 gegen das Werkstück 14, wodurch bewirkt wird, dass das Schneidewerkzeug 20 die Oberfläche des Werkstücks 14 schneidet bzw. abschneidet. Während des Betriebs des Schneidewerkzeugs 20 strömt bzw. fliesst das Gas oder die Flüssigkeit von der Beschickung 30 durch die Hauptwelle 12 zu der Innenseite des Durchgangs 26 und verlässt anschliessend, über das Arbeitsende 24 des Schneidewerkzeugs 20, den Durchgang 26 des Schneidewerkzeugs 20 zu der Oberfläche des Werkstücks 14, wodurch Schneidespäne und Staub von der Oberfläche des Werkstückes 14 getragen bzw. befördert werden. Wenn folglich das Schneidewerkzeug 20 das Werkstück 14 schneidet, dann arbeitet der erste Laserstrahl 40 an der Oberfläche des Werkstücks 14.

Durch die Schneidearbeit des Schneidewerkzeugs 20 und der Wirkung des ersten Laserstrahls 40 wird die Oberfläche des Werkstückes 14 schnell geschnitten wie gestaltet bzw. entworfen.

[0015] Während der Bearbeitung des Werkstückes 14 durch das Schneidewerkzeug 20 und den ersten Laserstrahl 40 wird der zweite Laserstrahl 50 ebenfalls auf die Oberfläche des Werkstückes 14 projiziert und die zurückstrahlende Lichtwelle verläuft so durch den Durchgang 26 des Schneide Werkzeugs 20 zu der Detektionssteuereinrichtung 60, dass die Detektionssteuereinrichtung 60 die Arbeitstiefe des Werkstückes 14 durch Berechnen der Dauer von der Emission des zweiten Laserstrahls 50 bis zur Aufnahme bzw. zum Empfang der entsprechenden zurückstrahlenden Lichtwelle, bestimmt.

[0016] Wie vorstehend angegeben, verwendet die Mehrzweckschneidevorrichtung 10 der ersten vorstehenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Schneidewerkzeug 20 und den ersten Laserstrahl 40, um das Werkstück 14 zu schneiden und den zweiten Laserstrahl 50, um die Arbeitstiefe zu erfassen, was die Bearbeitungsgeschwindigkeit beschleunigt und die Bearbeitungsgenauigkeit verbessert.

[0017] Fig. 2 stellt eine Mehrzweckschneidevorrichtung 70 gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Im Wesentlich ähnlich, zu der vorstehenden ersten Ausführungsform, umfasst diese zweite Ausführungsform ein Schneidewerkzeug 71, eine Beschickung 72, einen ersten Laserstrahl 73, einen zweiten Laserstrahl 74 und eine Detektionssteuereinrichtung 75. Gemäss dieser zweiten Ausführungsform liegt das Schneidewerkzeug 71 als eine Kugelkopfmühle vor, die Laseremissionsquellen 76 und 79, die den ersten Laserstrahl 73 beziehungsweise den zweiten Laserstrahl 74 emittieren, sind direkt in der Hauptwelle 77 so montiert, dass der erste Laserstrahl 73 und der zweite Laserstrahl 74 unmittelbar durch den Durchgang 78 des Schneidewerkzeugs 71 auf die Oberfläche des Werkstückes (nicht gezeigt) projiziert werden.

Das Schneidewerkzeug 71 und der erste Laserstrahl 73 werden für Schneidearbeit verwendet, wobei der zweite Laserstrahl 74 verwendet wird, um die Arbeitstiefe des Schneidewerkzeuges 71 zu erfassen. Folglich erreicht diese zweite Ausführungsform die gleichen Wirkungen, wie die vorstehend erwähnte erste Ausführungsform, der vorliegenden Erfindung.

[0018] Obwohl besondere Ausführungsformen der Erfindung ausführlich zum Zweck der Darstellung beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden, ohne von dem Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen. Demgemäss wird die Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche beschränkt.

Claims

1. Mehrzweckschneidevorrichtung, umfassend:

ein Schneidewerkzeug, wobei das Schnei de Werkzeug ein Verbindungsende, ein Arbeitsende, das einem zu bearbeitenden Werkstück gegenüberliegt und einen Durchgang aufweist, der durch das Verbindungsende und das Arbeitsende geschnitten ist;

eine Beschickung, die geeignet ist, eines von einem Gas und einer Flüssigkeit zu dem Durchgang des Schneidewerkzeugs selektiv zu beschicken;

einen ersten Laserstrahl und einen zweiten Laserstrahl, die jeweils durch den Durchgang des Schneidewerkzeugs auf das Werkstück in Richtung von dem Verbindungsende des Schneidewerkzeugs zu dem Arbeitsende des Schneidewerkzeugs projiziert werden, und

eine Detektionssteuereinrichtung, die zum Empfangen der zurückstrahlenden Lichtwelle des zweiten Laserstrahls geeignet ist, der durch das Werkstück reflektiert wird.

2. Mehrzweckschneidevorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Laserstrahl ein Hochleistungslaserstrahl ist.

3. Mehrzweckschneidevorrichtung nach Anspruch 1, worin der zweite Laserstrahl ein Niedrigleistungslaserstrahl ist.

4. Mehrzweckschneidevorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl koaxial auf das Werkstück projiziert werden.

5. Mehrzweckschneidevorrichtung nach Anspruch 1, worin der erste Laserstrahl und der zweite Laserstrahl nicht koaxial auf das Werkstück projiziert werden.

6. Mehrzweckschneidevorrichtung nach Anspruch 1 weiter umfassend eine Hauptwelle, die mit dem Verbindungsende des Schneidewerkzeugs verbunden ist, um das Schneidewerkzeug zu bewegen, wobei die Hauptwelle eine Öffnung aufweist, die in Verbindung mit dem Durchgang des Schneidewerkzeugs angeordnet ist, um das Gas oder die Flüssigkeit, welche durch die Beschickung bereitgestellt werden, durchzuführen.

7. Mehrzweckschneidevorrichtung nach Anspruch 1, worin das Schneidewerkzeug in einer Hauptwelle montiert ist, eine erste Laseremissionsquelle, die in der Hauptwelle angebracht vorliegt und gesteuert werden kann den ersten Laserstrahl zu emittieren, und eine zweite Laseremissionsquelle, die in der Hauptwelle angebracht und gesteuert wird den zweiten Laserstrahl zu emittieren.