DE102013101284A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, Schweißgerät und Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Schweißdrahts - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks, Schweißgerät und Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Schweißdrahts Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) mit einer Bearbeitungsmaschine (2) zum Bearbeiten eines Werkstücks (3) und mit einer unbeweglich zum Werkstück (3) positionierten Basis (4), an der beweglich ein Achsapparat (5) angeordnet ist, welcher mindestens zwei motorisch verstellbare Achsen (Y, Z) umfasst und die Bearbeitungsmaschine (2) trägt, wobei an der Basis (4) translatorisch beweglich zu dieser zumindest ein weiterer Achsapparat (6) angeordnet ist, welcher mindestens zwei motorisch verstellbare Achsen (Y, Z) umfasst und wenigstens eine weitere Bearbeitungsmaschine (7) trägt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bearbeitung des Werkstücks (3) mittels der Vorrichtung (1). Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Schweißdrahts (11) sowie ein Schweißgerät (7) mit einer Zuführungseinrichtung (10) für Schweißdraht (11) und zumindest einem Laser (9) zum Aufschmelzen des Schweißdrahts (11) und/oder eines Werkstücks (3) und demselben oder zumindest einem anderen Laser (9) zur Erzeugung eines optisch erfassbaren Fokusflecks auf der Oberfläche des Werkstücks (3), wobei die Zuführungseinrichtung (10) ein Führungselement mit einer Durchbrechung aufweist, durch die der Schweißdraht (11) auf seinem Weg von einem Vorratsspeicher zum Werkstück (3) geführt ist, und das Führungselement mittels zumindest einer motorisch beweglichen Manipulationsachse an der Zuführungseinrichtung (10) befestigt ist und/oder das Schweißgerät (7) zumindest zwei Kameras zur Erfassung der Positionen des Schweißdrahts (11) und des Fokusflecks an dem Werkstück (3) sowie eine Regelungseinrichtung zur Beeinflussung der Bewegung der zumindest einen Manipulationsachse aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks, insbesondere einer Form für Kunststoff-Großbauteile, und mit einer unbeweglich zum Werkstück positionierten Basis, an der beweglich ein Achsapparat angeordnet ist, welcher mindestens zwei motorisch verstellbare Achsen umfasst und die eine Bearbeitungsmaschine trägt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels dieser Vorrichtung.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Schweißgerät mit einer Zuführungseinrichtung für Schweißdraht und zumindest einem Laser, welcher einerseits zum Aufschmelzen des Schweißdrahts und/oder eines Werkstücks und andererseits zur Erzeugung eines erfassbaren Fokusflecks auf der Oberfläche des Werkstücks eingerichtet ist.
  • Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Schweißdrahts relativ zu einem Werkstück und/oder relativ zu einem Fokusfleck eines Schweißgeräts, wobei der Schweißdraht mittels eines Führungselements zu dem Werkstück und/oder dem Fokusfleck geleitet wird.
  • Eine Vorrichtung zur Positionierung ist aus der Druckschrift DE 198 53 756 C1 bekannt, wobei dieses Dokument die Positionierung eines ersten Maschinenteils gegenüber einem zweiten Maschinenteil zeigt, indem mindestens drei Positionierelemente in verschiedenen Punkten an dem zweiten Maschinenteil im Raum verschwenkbar gelagert sind.
  • Ein Schweißgerät mit einer Zuführungseinrichtung für Schweißdraht ist aus der Druckschrift EP 1 935 552 A2 bekannt. Diese zeigt einen Mehrstrahllaserbearbeitungskopf, bei dem ein Eingangslaserstrahl in mindestens zwei Ausgangslaserstrahlen aufgeteilt wird und diese in einem gemeinsamen Bearbeitungsbereich zusammengeführt werden. Hierbei ist mittig oder koaxial zu den Teilstrahlen und/oder zu den Ausgangslaserstrahlen und/oder koaxial zu dem Eingangslaserstrahl eine Werkzeugspitze angeordnet, die als Drahtzuführung ausgebildet ist.
  • In der Kunststoffindustrie bestehen Formwerkzeuge in der Regel aus Metall. Für eine Bearbeitung eines Formwerkzeugs, beispielsweise nach einer Beschädigung oder bei einer kleinen Änderung der Form, hat sich das Auftragsschweißen bewährt. Dies gilt insbesondere für sehr große Formwerkzeuge, wie sie zum Beispiel bei der Herstellung von Großbauteilen aus Kohle- und Glasfaser eingesetzt werden. Derartige Großbauteile können beispielsweise Elemente einer Flugzeugstruktur oder einer Windkraftanlage sein.
  • Als besonders geeignet für das Auftragsschweißen hat sich die Verwendung eines Laserstrahls erwiesen. Üblich ist es, einen Zusatzwerkstoff mittels des Laserstrahls auf einem Werkstück, beispielsweise dem Formwerkzeug, aufzuschweißen. Dabei können verschiedene Lasertypen, zum Beispiel fasergeführte Festkörperlaser, als gepulst oder kontinuierlich emittierende Strahlenquellen zum Einsatz kommen. Der Zusatzwerkstoff kann als Pulver, Paste oder Draht zugeführt werden.
  • Die Kontur der dreidimensional ausfallenden Geometrie des Werkstücks muss vor und/oder nach der Ausführung des Laserschweißprozesses vermessen beziehungsweise mechanisch bearbeitet werden.
  • Nach dem Stand der Technik ist es üblich, dass die einzelnen Bearbeitungstätigkeiten separat und nacheinander von unterschiedlichen Vorrichtungen sowie oft an unterschiedlichen Orten durchgeführt werden. Als gängiger Prozess zur Bearbeitung von Formwerkzeugen für Großbauteile der Kunststoffindustrie hat sich etabliert, dass nach dem Auftragsschweißen eine manuelle Nachbearbeitung der Schweißnaht mittels Schleifen oder Fräsen durchgeführt wird, da diese Werkstücke für ein Einspannen in einem Fräsautomaten zu groß dimensioniert sind.
  • Nachteilig bei den bestehenden Vorgängen ist, dass der gesamte Bearbeitungsprozess durch die sequenzielle Abfolge der einzelnen Bearbeitungstätigkeiten erhebliche Zeit erfordert und/oder dass das Werkstück gegebenenfalls zwischen den Bearbeitungstätigkeiten aufwendig transportiert werden muss.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur einfachen Bearbeitung eines insbesondere großformatigen Werkstücks in kurzer Zeit zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei der an der Basis translatorisch beweglich zu dieser zumindest ein weiterer Achsapparat angeordnet ist, welcher mindestens zwei motorisch verstellbare Achsen umfasst und wenigstens eine weitere Bearbeitungsmaschine trägt. Hierdurch ist es möglich, dass die zumindest zwei Bearbeitungsmaschinen für unterschiedliche Prozesse simultan eingesetzt und dennoch unabhängig voneinander bewegt werden können. Beispielsweise kann unmittelbar im Anschluss an ein Auftragsschweißen die Schweißnaht spanabhebend nachbearbeitet werden. Die Unabhängigkeit bei der Bewegung ermöglicht es, jede der Bearbeitungsmaschinen mit der für sie optimalen Vortriebsgeschwindigkeit über das Werkstück zu führen. Die simultane Bearbeitung des Werkstücks mit mindestens zwei Prozessen beschleunigt die Bearbeitung des Werkstücks, während die einmalige Ein- und Ausrichtung der Vorrichtung an dem Werkstück für alle Bearbeitungsmaschinen eine gegenüber dem Stand der Technik deutliche Vereinfachung darstellt.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung sind alle Achsapparate an der Basis synchron beweglich angeordnet. Dies wird insbesondere erreicht, indem die Vorrichtung einen an der Basis beweglich angeordneten Wagen umfasst, mit dem alle Achsapparate verbunden sind. Bei einer Bewegung des Wagens werden die Achsapparate mit diesem bewegt.
  • Vorzugsweise ist die Bewegung des Wagens annähernd parallel zur Bearbeitungsrichtung orientiert. Da die Vorrichtung gemäß einer Weiterbildung als ein leicht zur transportierendes, mobiles Gerät ausgeführt ist, können die Bearbeitungsmaschinen durch eine Bewegung entlang der Querachse des Achsapparats mögliche Abweichungen bei der Ausrichtung der Vorrichtung von einem Ideal ausgleichen.
  • Eine mobile Vorrichtung im Sinne der Erfindung ist frei an dem Werkstück positionierbar. Sie weist Referenzpunkte, sogenannte Markierungen auf. Mittels der Referenzpunkte ist es möglich, die Lage von Werkstück und Vorrichtung zueinander trigonometrisch zu erfassen.
  • Die Lage der Vorrichtung relativ zum Werkstück wird der Steuerung der Vorrichtung zugrunde gelegt.
  • Als besonders günstig hat es sich erwiesen, dass die Achsen von zumindest einem Achsapparat kartesisch ausgerichtet sind. Hierdurch sind Aufbau und Steuerung der Vorrichtung einfach zu realisieren. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind alle Achsen von allen Achsapparaten kartesisch ausgerichtet. Idealerweise umfasst jeder Achsapparat zumindest eine Hochachse und eine Querachse. Die Hochachse dient der Veränderung des Abstands zwischen Bearbeitungsmaschine und Werkstück, während mit der Querachse eine Bewegung der Bearbeitungsmaschine quer zur Basis ermöglicht wird.
  • Gemäß einer günstigen Ausführungsform weist zumindest einer der Achsapparate zusätzlich eine Längsachse auf. Die Längsachse ist parallel zur Basis orientiert und dient dem bereits genannten Ausgleich temporär abweichender Bearbeitungsgeschwindigkeiten der an den unterschiedlichen Achsapparaten angeordneten Bearbeitungsmaschinen.
  • Die Achsen sind motorisch angetrieben, wobei die Bewegung der Achsen zueinander von einem Steuerrechner geregelt wird.
  • Vorzugsweise sind die Bearbeitungsmaschinen als ein Schweißgerät, insbesondere zum Auftragsschweißen, mit einer Zuführungseinrichtung für Schweißdraht und/oder als ein Zerspanungsgerät, beispielsweise mit einer Fräse oder einem Schleifmittel als Werkzeug, und/oder als ein Messgerät zur Bestimmung der Fertigungsqualität oder der Relativposition ausgeführt. Als Schweißgerät dient gemäß einer Ausführungsform ein Laser, beispielsweise ein Nd:YAG-Laser.
  • Von einem Achsapparat können auch mehrere Bearbeitungsmaschinen gehalten und geführt werden. So ist es beispielsweise praktisch, dass an einem Achsapparat neben einem Schweißgerät noch ein Messgerät befestigt ist. Mittels dieses Messgeräts könnte eine Abweichung der Schweißnaht von einem Sollwert unmittelbar erfasst werden. Das ermöglicht eine Regelung der Bewegungen der Achsen in Abhängigkeit des Ist-Zustands des bearbeiteten Werkstücks.
  • Neben einem derartigen internen Messsystem sind an der Vorrichtung und auch an dem Werkstück Referenzpunkte befestigt. Mittels der Referenzpunkte ist eine definierte Ausrichtung der Vorrichtung an dem Werkstück möglich. Alternativ oder zusätzlich können die Referenzpunkte von Vorrichtung und Werkstück von einem externen, übergeordneten Messsystem erfasst werden, welches eine Regelung der Bewegungen der Achsen in Abhängigkeit der Lage der Vorrichtung zu dem Werkstück ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem mittels der Erfassung der Lage der Referenzpunkte von Vorrichtung und Werkstück durch ein übergeordnetes Messsystem bestehend aus wenigstens einem Sensor und einem Messrechner die Lage der Vorrichtung und die Lage des Werkstücks bestimmt werden und die Bewegung der Bearbeitungsmaschinen relativ zu dem Werkstück in Abhängigkeit von dem im Steuerrechner hinterlegten Werkstück-Modell geregelt wird.
  • Idealerweise wird der Steuerrechner derart mit dem Messrechner synchronisiert, dass die Bearbeitungsgeometrie mit dem hinterlegten Werkstück-Modell, beispielsweise einem CAD-Modell, abgeglichen werden und eine Regelung der Bearbeitung des Werkstücks stattfinden kann.
  • Die Aufgabe wird auch erfindungsgemäß mit einem Schweißgerät gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Erfindungsgemäß ist also ein Schweißgerät vorgesehen, bei dem die Zuführungseinrichtung ein Führungselement mit einer Durchbrechung aufweist, wobei der Schweißdraht auf seinem Weg von einem Vorratsspeicher zum Werkstück durch die Durchbrechung geführt ist, das Führungselement mittels zumindest einer motorisch beweglichen Manipulationsachse an der Zuführungseinrichtung befestigt ist und das Schweißgerät zumindest zwei Kameras zur Erfassung der Positionen des Schweißdrahts und des Fokusflecks an dem Werkstück sowie eine Regelungseinrichtung zur Beeinflussung der Bewegung der Manipulationsachse aufweist.
  • Hierdurch ist in Abhängigkeit der durch Triangulation erfassten Lagen von Schweißdraht und Fokusfleck eine Bewegung des Führungselements und somit des Schweißdrahts möglich. Dies verbessert die Genauigkeit der Schweißnaht hinsichtlich Auftragsvolumen und Lage, sodass die Nacharbeit reduziert wird und die Bearbeitung des Werkstücks in einer gegenüber dem Stand der Technik kürzeren Zeit möglich ist.
  • Dies ist besonders bei dünnen Drähten mit einem Durchmesser kleiner 0,6 Millimeter günstig. Dünne Drähte neigen aufgrund der ungünstigen Knicklänge auch bei kurzen Überbrückungswegen ohne Führung beziehungsweise bei einer losen Führung oder einer zu eng tolerierten Führung zum Knicken. Beim Auftragsschweißen, insbesondere mittels eines Lasers, kann es dazu kommen, dass das dem Fokuspunkt zugewandte Ende des Drahts keine Relativbewegung zu dem Werkstück aufweist beziehungsweise mit dem Werkstück verbunden ist.
  • Die Durchbrechung in dem Führungselement ist größer dimensioniert als der Schweißdraht. Dies betrifft sowohl die Querschnittsfläche als auch die Ausdehnung in alle Richtungen quer zur Vorschubrichtung des Schweißdrahts. Vorzugsweise ist die Durchbrechung kreisrund ausgeführt. Bei einer Ausführungsform für einen Schweißdraht mit einem Durchmesser kleiner 0,6 Millimeter hat die Durchbrechung einen Durchmesser von mehr als 3 Millimeter, vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 5 Millimeter.
  • Das Verhalten des dünnen Drahts ist vergleichbar mit dem eines Fadens. Die Erfindung berücksichtigt dieses Verhalten, indem sich keine engen Führungen auf dem Drahtweg befinden. Der Draht wird von der Haspel kommend mit einer Zweirollenförderung vorgeschoben und läuft dann frei ohne Führung bis zu der Durchbrechung in dem Führungselement. Die Durchbrechung ist dabei so groß, dass der Draht kraftfrei, also ohne merkliche Reibung und unter Berücksichtigung des Eigendralls, durch diese hindurch gefördert werden kann.
  • Bei einer Ausführungsform des Schweißgeräts sind für das Führungselement der Zuführungseinrichtung mehrere Manipulationsachsen vorgesehen. Die Manipulationsachsen wirken in voneinander abweichenden, unterschiedlichen Richtungen. Dabei hat es sich als besonders brauchbar erwiesen, dass die Manipulationsachsen kartesisch orientiert sind. Als ideal hat sich herausgestellt, dass das Schweißgerät zwei Manipulationsachsen aufweist – eine, mittels der der Abstand des Schweißdrahts zum Werkstück beeinflusst werden kann und eine, mittels der die Lage des Schweißdrahts quer zur Arbeitsrichtung beziehungsweise Vorschubrichtung des Schweißdrahts korrigiert werden kann.
  • Die Aufgabe wird ebenso erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Schweißdrahts gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Schweißdrahts vorgesehen, bei dem während der Bearbeitung des Werkstücks die relative Lage von Schweißdraht und Fokusfleck beziehungsweise Schweißdraht und Werkstück erfasst werden und in Abhängigkeit der Änderung dieser relativen Lage die Position des Führungselements relativ zum Werkstück mittels zumindest einer Manipulationsachse geändert wird. Die Erfassung der Lage erfolgt mittels einer Triangulation der von den zumindest zwei Sensoren eines Messgeräts aufgenommenen Daten, insbesondere Bilddaten.
  • Für die Erfassung der Position des Drahts, insbesondere seiner Ausrichtung zur Schweißnaht, werden mehrere, vorzugsweise zwei Kameras als Sensoren eingesetzt. Die optischen Achsen von zumindest zwei der Kameras sind bevorzugt orthogonal zueinander ausgerichtet. Eine erste Kamera dient der Erfassung der Länge des Drahts in zwei Raumrichtungen, insbesondere parallel zur Werkstückoberfläche. Eine andere Kamera dient der Erfassung des Abstands des Drahtendes von der Werkstückoberfläche. Die Richtung des Abstands ist senkrecht zu den von der ersten Kamera erfassten Raumrichtungen.
  • Zur Erfassung der Position des Fokuspunkts des Schweißlasers ist, sofern dieser für den Sensor nicht sichtbar ist, ein oder mehrere Markierungslaser vorgesehen, welche einen Fokuspunkt in einer abweichenden und für die Sensoren sichtbaren Wellenlänge auf der Oberfläche des Werkstücks erzeugen. Über eine Triangulation und/oder ein einfaches Auszählen der Pixel zwischen Soll-Lage und Ist-Lage wird ein Delta ermittelt, das in einer Regelungseinrichtung zur Einstellung eines korrigierenden Stellwerts eingesetzt wird. Das Führungselement wird entsprechend des Korrekturbefehls in einer seiner beiden senkrecht zur Vortriebsachse beziehungsweise Basis orientierten Manipulationsachsen bewegt. Die Manipulationsachsen sind zwischen dem Schweißgerät und dem Führungselement angeordnet. Zusätzlich wird die Fördergeschwindigkeit des Schweißdrahts durch die Antriebsrollen geregelt.
  • Durch die Bewegung wird der Draht dynamisch in die Position geführt, die ein optimales Schweißen ermöglicht. Hierdurch lassen sich durch Drall oder andere Ereignisse eingeleitete Störungen kompensieren.
  • Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
  • 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung an einem Werkstück;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Zuführungseinrichtung für Schweißdraht in einer Seitenansicht;
  • 3 eine schematische Darstellung der in 2 gezeigten Zuführungseinrichtung in einer Frontansicht;
  • 4 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Vorrichtung mit einem Messgerät in einer Seitenansicht;
  • 5 eine schematische Darstellung der in 4 gezeigten Vorrichtung in einer Draufsicht;
  • 6 eine schematische Darstellung des Sichtbilds einer ersten Kamera;
  • 7 eine schematische Darstellung des Sichtbilds einer weiteren Kamera.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 1 mit zwei Bearbeitungsmaschinen 2, 7 zum Bearbeiten eines Werkstücks 3. Das Werkstück 3 ist eine Form für Kunststoff-Großbauteile. Die Vorrichtung 1 umfasst eine unbeweglich zum Werkstück 3 positionierte Basis 4. An der Basis 4 sind zwei Achsapparate 5, 6 beweglich angeordnet. Die Achsapparate 5, 6 umfassen jeweils zumindest zwei motorisch verstellbare Achsen Y, Z. Weiterhin tragen die Achsapparate 5, 6 jeweils wenigstens eine Bearbeitungsmaschine 2, 7. Die eine Bearbeitungsmaschine 2 ist eine Fräse, die andere Bearbeitungsmaschine 7 ist ein Schweißgerät 7. Die Achsapparate 5, 6 sind beide mit einem Wagen 8 verbunden, welcher beweglich an der Basis 4 angeordnet ist. Jeder der Achsapparate 5, 6 hat eine Hochachse Z und eine Querachse Y. Die Hochachse Z dient der Veränderung des Abstands zwischen Bearbeitungsmaschine 2, 7 und Werkstück 3, während die Querachse Y für die Bewegung der Bearbeitungsmaschine 2, 7 quer zur Basis 4 vorgesehen ist. Der eine Achsapparat 5 hat zusätzlich eine Längsachse X. Die Längsachse X ist parallel zur Basis 4 orientiert. Sie dient dem Ausgleich zeitweiliger Unterschiede in der erforderlichen Arbeitsgeschwindigkeit der beiden Bearbeitungsmaschinen 2, 7. Alle Achsen X, Y, Z der Achsapparate 5, 6 und die Basis 4 sind kartesisch ausgerichtet. An der Basis 4 ist der Wagen 8 translatorisch beweglich angeordnet. An dem Wagen 8 sind die Querachsen Y der beiden Achsapparate 5, 6 angeordnet. Die Querachsen Y ermöglichen eine translatorische, hier nicht dargestellte Bewegung der Achsapparate 5, 6 relativ zum Wagen 8 und quer zur Basis 4. Die Querachsen Y sind unabhängig voneinander und parallel zueinander angeordnet. Sie sind idealerweise so platziert, dass in Achsrichtung sämtliche Freiheitsgrade für beide Achsapparate 5, 6 erhalten bleiben. An den Querachsen Y sind die Hochachsen Z beweglich angeordnet. Die translatorische Bewegung der Hochachsen Z ist mittels der Doppelpfeile 22 angedeutet. An der Hochachse Z des einen Achsapparats 5 ist eine Längsachse X vorgesehen. Die Bearbeitungsmaschine 2 des einen Achsapparats 5 ist translatorisch beweglich an der Längsachse X adaptiert, während die Bearbeitungsmaschine 7 des weiteren Achsapparats 6 beweglich an dessen Hochachse Z angeordnet ist. Die Beweglichkeit der Bearbeitungsmaschine 2 an der Längsachse X ist durch den Doppelpfeil 23 angedeutet, während der Doppelpfeil 24 die translatorische Bewegung des Wagens 8 an der Basis 4 darstellt. Diese Ausführung ermöglicht es, die Bearbeitungsmaschinen 2, 7 unabhängig voneinander an beliebigen Stellen des eingeschlossenen Bewegungsraums zu positionieren. Die Verbindung der Bearbeitungsmaschinen 2, 7 mit den Achsapparaten 5, 6 erfolgt über Werkzeugaufnahmen separat und unabhängig voneinander. Durch die Werkzeugaufnahmen sind die Bearbeitungsmaschinen 2, 7 leicht zu wechseln, beispielsweise kann das Zerspanungsgerät gegen einen Messtaster getauscht werden. Die Bearbeitungsmaschine 7 ist ein Schweißgerät 7 und hat neben dem Laser 9 noch eine Zuführungseinrichtung 10 für Schweißdraht 11.
  • Die 2 und 3 zeigen die Zuführungseinrichtung 10 der in 1 dargestellten Bearbeitungsmaschine 7. Die Zuführungseinrichtung 10 dient der Versorgung des Schweißgeräts 7 mit Schweißdraht 11. Die Zuführungseinrichtung 10 umfasst einen Vorratsspeicher 12 mit Schweißdraht 11, zwei aufeinander wirkende, beidseitig des Schweißdrahts 11 angeordnete Antriebsrollen 13 und ein Führungselement 14 mit einer Durchbrechung 15. Der Schweißdraht 11 wird auf seinem Weg von einem Vorratsspeicher 12 zum in 1 gezeigten Werkstück 3 durch die Durchbrechung 15 geführt. Das Führungselement 14 ist mittels zwei motorisch beweglichen Manipulationsachsen 16, 17 an der Zuführungseinrichtung 10 befestigt. Die Beweglichkeit der Manipulationsachse 16 ist durch den Doppelpfeil 25 und die Beweglichkeit der Manipulationsachse 17 ist durch den Doppelpfeil 26 angedeutet.
  • Die 4 und 5 zeigen die Bearbeitungsmaschine 7 der in 1 gezeigten Vorrichtung 1 mit einem Messgerät, welches aus einer ersten Kamera 18 und einer zweiten Kamera 19 sowie einer Regelungseinrichtung 20 besteht. Die beiden Kameras 18, 19 dienen der Erfassung der Positionen des Schweißdrahts 11 und des Fokusflecks 21 an dem Werkstück 3. Die Regelungseinrichtung 20 beeinflusst die Bewegung der Manipulationsachsen 16, 17.
  • Die 6 und 7 zeigen die Sichtbilder der beiden Kameras 18, 19. Beide Kameras 18, 19 erfassen den Fokusfleck 21 des Schweißgeräts 7. Die erste Kamera 18 erfasst weiterhin die Position des Endes des Schweißdrahts 11 in der Oberflächenebene des Werkstücks 3, wie es in 6 zu erkennen ist. Dabei werden die Abstände dX und dY des Schweißdrahts 11 von dem Fokusfleck 21 bestimmt. Die zweite Kamera 19 erfasst den Abstand dZ des Schweißdrahts 11 zu dem Werkstück 3. Während der Bearbeitung des Werkstücks 3 und in Abhängigkeit der Änderung dieser relativen Lage wird die Position des in den 2 und 3 gezeigten Führungselements 14 relativ zum Werkstück 3 mittels der beiden Manipulationsachsen 16, 17 geändert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19853756 C1 [0005]
    • EP 1935552 A2 [0006]

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) mit einer Bearbeitungsmaschine (2) zum Bearbeiten eines Werkstücks (3) und mit einer unbeweglich zum Werkstück (3) positionierten Basis (4), an der beweglich ein Achsapparat (5) angeordnet ist, welcher mindestens zwei motorisch verstellbare Achsen (Y, Z) umfasst und die Bearbeitungsmaschine (2) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass an der Basis (4) translatorisch beweglich zu dieser zumindest ein weiterer Achsapparat (6) angeordnet ist, welcher mindestens zwei motorisch verstellbare Achsen (Y, Z) umfasst und wenigstens eine weitere Bearbeitungsmaschine (7) trägt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Achsapparate (5 6) synchron beweglich an der Basis (4) angeordnet sind, wobei die Achsapparate (5, 6) insbesondere über einen gemeinsamen, an der Basis (4) beweglich angeordneten Wagen (8) miteinander verbunden sind.
  3. Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (X, Y) von zumindest einem Achsapparat (5, 6), vorzugsweise von allen Achsapparaten (5, 6) kartesisch ausgerichtet sind.
  4. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Achsapparat (5, 6) eine Hochachse (Z) und eine Querachse (Y) umfasst.
  5. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Achsapparate (5) eine Längsachse (X) aufweist, welche parallel zur Basis (4) orientiert ist.
  6. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine (2, 7) als ein Schweißgerät (7) mit einer Zuführungseinrichtung (10) für Schweißdraht (11) und/oder als ein Zerspanungsgerät (2), beispielsweise mit einer Fräse oder einem Schleifmittel als Werkzeug, und/oder als ein Messgerät zur Bestimmung der Fertigungsqualität oder der Relativposition ausgeführt sind.
  7. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks (3) mittels einer gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführten Vorrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Erfassung der Lage der Referenzpunkte von Vorrichtung (1) und Werkstück (3) durch ein übergeordnetes Messsystem bestehend aus wenigstens einem Sensor und einem Messrechner die Lage der Vorrichtung (1) und die Lage des Werkstücks (3) bestimmt werden und die Bewegung der Bearbeitungsmaschinen (2, 7) relativ zu dem Werkstück (3) in Abhängigkeit von einem in einem Steuerrechner hinterlegten Werkstück-Modell geregelt wird.
  8. Schweißgerät (7) mit einer Zuführungseinrichtung (10) für Schweißdraht (11) und zumindest einem Laser (9), zum Aufschmelzen des Schweißdrahts (11) und/oder eines Werkstücks (3) und demselben oder zumindest einem anderen Laser (9) zur Erzeugung eines optisch erfassbaren Fokusflecks (21) auf der Oberfläche des Werkstücks (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungseinrichtung (10) ein Führungselement (14) mit einer Durchbrechung (15) aufweist, durch die der Schweißdraht (11) auf seinem Weg von einem Vorratsspeicher (12) zum Werkstück (3) geführt ist, und das Führungselement (14) mittels zumindest einer motorisch beweglichen Manipulationsachse (16, 17) an der Zuführungseinrichtung (10) befestigt ist und/oder das Schweißgerät (7) zumindest zwei Kameras (18, 19) zur Erfassung der Positionen des Schweißdrahts (11) und des Fokusflecks (21) an dem Werkstück (3) sowie eine Regelungseinrichtung (20) zur Beeinflussung der Bewegung der zumindest einen Manipulationsachse (16, 17) aufweist.
  9. Verfahren zur Beeinflussung der Bewegung eines Schweißdrahts (11) relativ zu einem Werkstück (3) und/oder relativ zu einem Fokusfleck (21) eines Schweißgeräts (7), wobei der Schweißdraht (11) mittels eines Führungselements (14) zu dem Werkstück (3) und/oder dem Fokusfleck (21) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Bearbeitung des Werkstücks (3) die relative Lage von Schweißdraht (11) und Fokusfleck (21) beziehungsweise Schweißdraht (11) und Werkstück (3) erfasst wird und in Abhängigkeit der Änderung dieser relativen Lage die Position des Führungselements (14) relativ zum Werkstück (3) mittels zumindest einer Manipulationsachse (16, 17) geändert wird.
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