DE102006056881A1

DE102006056881A1 - Laser-Bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006056881A1
Application number: DE102006056881A
Authority: DE
Inventors: Chia-Lung Douliou Kuo; Bi-Nan Banciao Li
Original assignee: Individual
Current assignee: Contrel Technology Co Ltd
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-12-02
Also published as: JP2007185710A; CH696390A5; TWI301083B; US20070158320A1; DE102006056881B4; TW200726566A

Abstract

Eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung umfasst eine Versorgungseinrichtung, eine Rückschleusungseinrichtung, eine Bedienungseinrichtung und eine Lasereinrichtung. Die Versorgungseinrichtung ist dazu angepasst, ein Fluid auszugeben. Die Rückschleusungseinrichtung ist dazu angepasst, das Fluid aufzunehmen. Die Bedienungseinrichtung umfasst ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement. Das erste Führungselement ist mit der Versorgungseinrichtung verbunden. Das zweite Führungselement ist mit der Rückschleusungseinrichtung verbunden und weist ein Ende auf, das mit dem ersten Führungselement verbunden ist. Die Lasereinrichtung ist dazu angepasst, einen Laserstrahl zu erzeugen, der durch die Bedienungseinrichtung geführt und auf das Werkstück projiziert wird. Angesichts davon strömt das Fluid von der Versorgungseinrichtung in das erste Führungselement und arbeitet beim Bearbeiten des Werkstücks mit dem Laserstrahl zusammen, wobei schließlich das Fluid durch das zweite Führungselement und anschließend in die Rückschleusungseinrichtung strömt.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Bearbeitungsvorrichtungen, und insbesondere eine Bearbeitungsvorrichtung, die Laser und hilfsweise Fluid verwendet, um ein Werkstück zu schneiden und zu bearbeiten.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Hinsichtlich 1 wird eine herkömmliche Bearbeitungsvorrichtung bedient, um durch Verfrachten, wo ein so genannter Wasserstrahl-Schneider aufprallt, der durch eine mit hohem Druck geführte Tülle gebildet wird, ein Werkstück 2 auf eine bestimmte Größe zu schneiden.

Die herkömmliche Bearbeitungsvorrichtung verwendet jedoch zum Bearbeiten die offene Hochdrucktülle 1, um während eines Bearbeitens des Werkstücks 2 einfach die Flüssigkeit der Tülle 1 auf das Werkstück 2 zu spritzen, wobei während Ausführung des Bearbeitens des Werkstücks 2 muss es immer noch zu den Reinigungs- und Trocknungsvorgängen voranschreiten, wodurch es folglich viel mehr Arbeitsstunden und hohe Produktionskosten erfordert. Weiterhin trägt wahrscheinlich die gespritzte Flüssigkeit die während des Schneidens/Bearbeitens des Werkstücks 2 erzeugten Späne 3, um die das Werkstück zu beschädigen. Falls zusätzlich ein Schutzfilm das Werkstück 2 bedeckt bevor das Werkstück 2 bearbeitet wird und anschließend entfernt wird nachdem das Bearbeiten ausgeführt wurde, können dennoch die Späne daran hindern das Werkstück 2 zu beschädigen, was jedoch den Bearbeitungsvorgang verkompliziert und die Produktionskosten erhöht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die den Laser und das Fluid zum Bearbeiten verwendet, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die einen Rückflusstunnel zur Rückschleusung des Fluids und der Späne verwendet, um das Fluid und die Späne am Spritzen beziehungsweise Verstreuen zu hindern, um weiterhin das Werkstück vor Schaden zu schützen.

Die vorstehenden Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die Laser-Bearbeitungsvorrichtung gelöst, die aus einer Versorgungseinrichtung, einer Rückschleusungseinrichtung, einer Bedienungseinrichtung und einer Lasereinrichtung zusammengesetzt ist. Die Versorgungseinrichtung ist zum Ausgeben eines Fluids angepasst. Die Rückschleusungseinrichtung ist zum Aufnehmen des Fluids angepasst. Die Bedienungseinrichtung umfasst ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement. Das erste Führungselement ist mit der Versorgungseinrichtung verbunden. Das zweite Führungselement ist mit der Rückschleusungseinrichtung verbunden und weist ein Ende auf, das mit dem ersten Führungselement verbunden ist. Die Lasereinrichtung ist zum Erzeugen eines Laserstrahls angepasst, der durch die Bedienungseinrichtung hindurchgeführt wird beziehungsweise durchtritt und auf das Werkstück projiziert wird. Angesichts dessen, strömt beziehungsweise fließt das Fluid in das erste Führungselement nachdem es von der Versorgungseinrichtung ausgegeben wurde und wobei es anschließend mit dem Laserstrahl zusammenarbeitet, um das Werkstück zu bearbeiten, wobei schließlich das Fluid durch das zweite Führungselement und dann in die Rückschleusungseinrichtung strömt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht des in Betrieb befindlichen Standes der Technik.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
3 ist eine schematische Strukturansicht der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
4 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
5 ist eine schematische Strukturansicht einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
6 ist eine schematische Strukturansicht einer dritten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
7 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht einer vierten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
8 ist eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht einer fünften bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
9 ist eine schematische Strukturansicht einer sechsten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In den 2–4 ist eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung 10 gemäß einer ersten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform aufgebaut, die zum Bearbeiten eines Werkstücks 99 aus einer Versorgungseinrichtung 20, einer Rückschleusungseinrichtung 30, einer Bedienungseinrichtung 40 und einer Lasereinrichtung 50 zusammengesetzt ist.
Die Versorgungseinrichtung 20 ist zum Ausgeben eines Fluids 60 angepasst. Das Fluid 60 ist die Luft, der Sauerstoff, das Kohlenoxid, das Kohlendioxid, der Stickstoff, ein inertes Gas, das Wasser, oder eine chemische Flüssigkeit, wobei chemische Flüssigkeit Schwefelsäure ist, Salzsäure, Natriumnitrat, Salzverbindung, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Flusssäure. In dieser Ausführungsform ist das Fluid 60 die Salzsäure.
Die Rückschleusungseinrichtung 30 ist zum Aufnehmen des durch die Bedienungseinrichtung 40 und das Werkstück 99 strömenden Fluids 60 angepasst.
Die Bedienungseinrichtung 40 umfasst ein erstes Führungselement 42 und ein zweites Führungselement 44. Das erste und zweite Führungselement 42 und 44 sind rohrförmig. Das erste Führungselement 42 ist in dem zweiten Führungselement 44 angeordnet und mit der Versorgungseinrichtung 20 verbunden, um das Fluid 60 so zu lenken beziehungsweise zu leiten, dass es zu dem Werkstück 99 strömt. Das zweite Führungselement 44 ist mit der Rückschleusungseinrichtung 30 verbunden und weist ein Ende auf, das mit dem ersten Führungselement 42 verbunden ist, dass das Fluid 60 so gelenkt wird, dass es in die Rückschleusungseinrichtung 30 strömt.
Die Lasereinrichtung 50 ist zum Erzeugen eines Laserstrahls 52 angepasst, der durch eine Innenseite des ersten Führungselements 42 der Bedienungseinrichtung 40 durchgeführt und auf das Werkstück 99 projiziert wird.
Angesichts der vorstehenden Struktur bearbeitet der Laserstrahl 52 unmittelbar das Werkstück 99 mittels Wärmeenergie, wenn die Laser-Bearbeitungsvorrichtung 10 an einem Werkstück 99 arbeitet. Zwischenzeitlich strömt das Fluid 60 von der Versorgungseinrichtung 20 abwärts zu einem unteren Ende des Führungselements 42, um mit dem Werkstück 99 in Kontakt zu kommen und um weiter den bearbeiteten Teil des Werkstücks 99 zu erodieren beziehungsweise abzutragen, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird. Beim Voranschreiten des Bearbeitens wird die Konzentration des Fluids 60 schrittweise verringert, und wobei das Werkstück 99 Späne hervorruft beziehungsweise -bringt. Durch die Anziehung beziehungsweise -skraft der Rückschleusungseinrichtung 30 und der Führung des zweiten Führungselements 44 trägt das Fluid 60 die Späne, um von einem unteren Ende des zweiten Führungselements 44 aufwärts zu der Rückschleusungseinrichtung 30 zu strömen. Zwischenzeitlich erfolgt weiterhin ein Ausgeben des Fluids 60 von der Versorgungseinrichtung 20 an das erste Führungselement 42, um einen konstanten Strom und eine konstante Konzentration des in der Bedienungseinrichtung 40 angeordneten Fluids 60 aufrechtzuerhalten.
Angesichts des Vorstehenden wird von der erfindungsgemäßen Laser-Bearbeitungsvorrichtung 10 den Laserstrahl 52 und das Fluid 60 verwendet, um das Werkstück 99 zu bearbeiten, so dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird. Weiterhin wird bei der vorliegenden Erfindung die Gestaltung eines Rückflusstunnels zum Rückschleusen des Fluids 60 und der Späne des Werkstücks 99 strukturell verwendet, um ein Spritzen beziehungsweise Verstreuen des Fluids 60 und der Späne zu verhindern, wodurch das Werkstück 99 vor Schädigung geschützt wird.
Hinsichtlich 5 wird eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung 11 gemäß einer zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform zusammengesetzt, die jedoch dahingehend unterschieden ist, dass die Laser-Bearbeitungsvorrichtung 11 weiterhin eine Hubeinrichtung 70 umfasst, die an dem ersten Führungselement 42 angebracht ist, um das erste Führungselement 42 so anzutreiben, dass es in Bezug auf das Werkstück 99 bewegt wird, wodurch der Bearbeitungsbereich des Fluids 60 weiter gesteuert wird, um die Bearbeitungswirkung zu erhöhen.
In 6 wird eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung 12 gemäß einer dritten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform zusammengesetzt, die jedoch dahingehend unterschieden ist, dass die Bedienungseinrichtung 40A weiterhin ein rohrförmiges inneres Führungselement 46 umfasst, das in dem ersten Führungselement 42 angeordnet ist, um den Laserstrahl 52 dadurch durchzuführen. Das innere Führungselement 46 und das erste Führungselement 42 sind durch einen bestimmten Abstand von einander beabstandet, durch welchen das Fluid 60 durchgeführt werden und anschließend zu dem Werkstück 99 strömen kann.
Arbeitet, angesichts der vorstehenden Struktur, die Laser-Bearbeitungsvorrichtung 10 an dem Werkstück 99, dann passiert der Laserstrahl 52 durch die Innenseite des inneren Führungselements 46 und bearbeitet das Werkstück 99 direkt, wobei zwischenzeitlich das Fluid 60 von der Versorgungseinrichtung 20 ausgegeben wird und anschließend zwischen den ersten und inneren Führungselementen 42 und 46 abwärts strömt, um mit dem Werkstück 99 in Kontakt zu kommen. Schließlich wird das Fluid 60 durch die Rückschleusungseinrichtung 30 angezogen, und anschließend durch das zweite Führungselement 44 so geleitet, um zu der Rückschleusungseinrichtung zu strömen.
Demgemäß verwenden der Laserstrahl 52 und das Fluid 60 die Beziehungstunnels (respect tunnels), um die gleiche Wirkung zu erreichen und den Einfluss des Fluids 60 auf den Laserstrahl 52 weiter zu verringern, wodurch die Stabilität der Bearbeitungswirkung erhöht wird.
In 7 wird eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) gemäß einer vierten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform zusammengesetzt, die jedoch dahingehend unterschieden ist, dass die Bedienungseinrichtung 40B weiterhin ein rohrförmiges Außenrohr umfasst, und dass es mehr als ein zweites Führungselement 44 gibt, das um das erste Führungselement 42 angeordnet ist. Die ersten und zweiten Führungselement 42 und 44 sind in dem Außenrohr 48 angeordnet, um den Laserstrahl (nicht gezeigt) dadurch zu führen. Das Außenrohr 48 und das erste Führungselement 42 sind voneinander mit einem bestimmten Abstand beabstandet, der dem Fluid (nicht gezeigt) gestattet dadurch durchgeführt zu werden und anschließend zu dem Werkstück (nicht gezeigt) zu strömen. Demgemäß kann die vierte Ausführungsform die gleiche Wirkung erzielen wie die erste Ausführungsform.
Hinsichtlich 8 wird eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) gemäß einer fünften bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich der vierten Ausführungsform zusammengesetzt, die jedoch dahingehend unterschieden ist, dass sie ein alternatives Beispiel bereitstellt.
Hinsichtlich 9 wird eine Laser-Bearbeitungsvorrichtung 13 gemäß einer sechsten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich der ersten Ausführungsform zusammengesetzt, die jedoch dahingehend unterschieden ist, dass die Bedienungseinrichtung 40C ein erstes Führungselement 42C und ein zweites Führungselement 44C umfasst. Jedes der ersten und zweiten Führungselemente 42C und 44C weist einen unteren Teil auf, der nahe an das Werkstück angeordnet und geringfügig nach außen erweitert ist, um den Bearbeitungsbereich des Fluids 60 zu beschränken.
Zusammengefasst, verwendet die erfindungsgemäße Laser-Bearbeitungsvorrichtung den Laser und das Fluid, um das Werkstück gleichzeitig so zu bearbeiten, dass die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird und dass der Bearbeitungsbereich wirksam gesteuert bzw. kontrolliert wird, wodurch die Qualität der Bearbeitung gewährleistet wird. Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung strukturell die Rückfluss-Gestaltung verwendet, um das Fluid und die Späne am Spritzen und Verstreuen zu hindern, wodurch das Werkstück vor Schädigung geschützt wird. Zusätzlich wird der Bearbeitungsvorgang durch die vorliegende Erfindung vereinfacht, so dass Vorteile einer Verringerung der Arbeitsstunden und Herstellungskosten auftreten.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist sie keinesfalls durch die Angaben der dargestellten Strukturen beschränkt, wobei jedoch Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche ausgeführten werden können.

Claims

Laser-Bearbeitungsvorrichtung, die ein Werkstück bearbeiten kann, umfassend: eine Versorgungseinrichtung zum Ausgeben eines Fluids; eine Rückschleusungseinrichtung zum Aufnehmen des Fluids; eine Bedienungseinrichtung, die ein erstes Führungselement und ein zweites Führungselement aufweist, wobei das erste Führungselement mit der Versorgungseinrichtung verbunden ist, wobei das zweite Führungselement mit der Rückschleusungseinrichtung verbunden ist und ein Ende davon aufweist, das mit dem ersten Führungselement verbunden ist; und eine Lasereinrichtung zum Erzeugen eines Laserstrahls, der durch die Bedienungseinrichtung hindurchgeführt und auf das Werkstück projiziert wird; wobei das Fluid von der Versorgungseinrichtung in das erste Führungselement strömt, um das Werkstück zusammen mit dem Laserstrahl zu bearbeiten, und schließlich durch das zweite Führungselement zu der Rückschleusungseinrichtung strömt.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das erste und zweite Führungselement rohrförmig sind, wobei das erste Führungselement in dem zweiten Führungselement angeordnet ist, wobei der Laserstrahl durch eine Innenseite des ersten Führungselements durchgeführt werden kann.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Bedienungseinrichtung weiterhin ein rohrförmiges inneres Führungselement umfasst, das zum Durchführen des Laserstrahls in dem ersten Führungselement angeordnet ist, wobei das innere Führungselement und das erste Führungselement voneinander mit einem bestimmten Abstand beabstandet sind, der dem Fluid gestattet dadurch geführt zu werden.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, worin die Bedienungseinrichtung weiterhin eine Hubeinrichtung zum Antreiben eines von den ersten, zweiten und inneren Führungselementen umfasst, dass sie in Bezug auf das Werkstück bewegt werden.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, worin die Bedienungseinrichtung weiterhin ein Außenrohr umfasst, wobei das erste und zweite Führungselement in dem Außenrohr angeordnet sind.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, worin die Bedienungseinrichtung weiterhin mehrere der zweiten Führungselemente umfasst, die um das erste Führungselement angeordnet sind.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, worin das Außenrohr einen Teil aufweist, der nahe an das Werkstück angeordnet und geringfügig nach außen erweitert ist.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin mindestens eines der ersten und zweiten Führungselemente einen Teil aufweist, der nahe an das Werkstück angeordnet und geringfügig nach außen erweitert ist.
Laser-Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, worin das Fluid die Luft ist, der Sauerstoff, das Kohlenoxid, das Kohlendioxid, der Stickstoff, ein inertes Gas, das Wasser oder eine chemische Flüssigkeit ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schwefelsäure, Salzsäure, Natriumnitrat, Salzverbindung, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Flusssäure.