DE19513051C2

DE19513051C2 - Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks durch einen Laserstrahl

Info

Publication number: DE19513051C2
Application number: DE19513051A
Authority: DE
Inventors: Henry Dipl Ing Hinterholzinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1997-03-20
Anticipated expiration: 2015-03-30
Also published as: DE19513051A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks durch einen Laserstrahl, die ein Strahl erzeugungsteil, ein Verstellteil und ein Werkstückaufnahme teil aufweist. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 19 00 335 bekannt.

In der DE-OS 19 00 335 ist eine Einrichtung zum örtlich begrenzten willkürlichen Erhitzen von Werkstücken beschrieben. Das Erhitzen des stillstehenden Werkstückes er folgt mittels eines Strahlungsenergiestrahles. Es ist eine stillstehend angeordnete Energiequelle vorgesehen, welche bei Inbetriebsetzung den Strahlungsenergiestrahl erzeugt und von welcher dieser Strahl auf einen drehbaren ersten Spiegel hinleitbar ist. Dieser erste Spiegel reflektiert den Strahl zu einem bewegbaren zweiten Spiegel, der seinerseits einer be stimmten Bahn entsprechend dem Wege, längs welchem die Erhitzung des Werkstückes erfolgen soll, nachführbar ist. Der Strahlungs energiestrahl fällt längs der Drehachse auf diesen ein.

Der erste Spiegel ist an einer drehbaren Halterung befestigt. An der Halterung ist der zweite Spiegel einstellbar und der art verbunden, daß er auf den ersten Spiegel hin- bzw. wegbe wegbar ist. Der erste Spiegel ist an einer feststehenden Hal terung drehbar mittels Rollen - oder Kugellager gelagert. Die Bewegungen des zweiten Spiegels sind mittels zweier elek trischer Motoren steuerbar. Einer dieser Motoren trägt ein an einer ebenen Fläche anliegendes Antriebsreibrad.

Ferner ist aus dieser Schrift bekannt, daß die Fokussierungs mittel hinter dem bewegbaren Spiegel liegen.

Bei der bekannten Lösungen nach der DE-OS 19 00 335 ist es nicht möglich, den Laser strahl zu unterbrechen, da kein Unterbrecher vorgesehen ist. Ein Unterbrecher ist aber für die Einstellung der Bestrah lungszeit sehr wichtig, weil sonst der Abtrag- oder Aus härtungsvorgang nicht den gewünschten Bedingungen entspre chend vorgegeben werden kann.

Das Entfernen verdampfter Materialpartikel bzw. sonstiger Restprodukte ist hierbei auf einfache Weise nicht möglich. Eine Absaugvorrichtung ist nicht vorgesehen.

Auch die Anordnung eines stillstehenden Werkstückes, das be strahlt wird, ist nicht immer vorteilhaft, weil dadurch eine Einschränkung der Bearbeitungsmöglichkeiten eintreten kann. Es ist auch kein Hinweis gegeben, daß die einzelnen Bauteile apperativ bzw. Baugruppen miteinander auf einfache kosten günstige Weise verbunden sind.

Außerdem sind in der genannten Schrift zwei Spiegel zur Lö sung der Aufgabe erforderlich. Damit fällt ein erhöhter Ar beits- und Materialaufwand an.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die ohne großen Aufwand zusammengefügt werden kann und deren Einzelteile sich mit wenigen Handgriffen, z. B. wegen Ver schleiß, austauschen lassen.

Die Lösung erfolgt mit den im Hauptanspruch genannten Merk malen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der un komplizierten Handhabung beim Abtragen von Werkstoffteil chen, so daß auf einfache Weise auch schwer zugängige Be reiche des Werkstoffes bearbeitet werden können.

Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß mit dieser Vorrichtung eine Bearbeitung der Oberfläche zur Erhärtung und Aushärtung möglich ist. Diese Oberflächenhärtung kann bei unbearbeiteten oder bearbeiteten Oberflächen erfolgen. Hierbei ist herauszustellen, daß beide Vorgänge unmittelbar nacheinander durchgeführt werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Vorrichtung aus Einzelteilen besteht, die ohne großen Aufwand zusammenge fügt werden können. Dadurch ist es möglich Einzelteile mit wenigen Handgriffen auszutauschen, wenn das z. B. wegen Verschleiß erforderlich sein sollte.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist eine prinzipielle Ausführung der Vor richtung dargestellt, die im wesentlichen aus dem Strahler zeugungsteil 17.1, dem Verstellteil 17.2, dem Werkstück- Aufnahmeteil 17.3 besteht, die an dem Gestell 17 angeordnet sind.

Das Strahlerzeugungsteil 17.1 umfaßt den Laser 1, den Unter brecher 2, der von dem Unterbrecherantrieb 3 angetrieben wird. Unter dem Laser 1 befindet sich die Fokussiereinrich tung 4, die von dem Stellelement 5 gesteuert wird, wodurch der Laserstrahl auf den gewünschten Punkt fokussiert wird. Der Unterbrecher 2 ist mit dem Unterbrecherantrieb 3 verbun den. Anstelle des Unterbrechers 2 kann auch ein gesteuerter Pulslaser angeordnet sein. Der Unterbrecher 2 und der Unter brecherantrieb 3 befinden sich unterhalb des Lasers 1. Zur Verbesserung der Stabilität können beide mit dem Gestell 17 verbunden sein. Das Verstellteil 17.2 befindet sich unter dem Strahlerzeugungsteil 17.1 und enthält den Stellring 7, der für die Rotation des Prismas 10 um die z-Achse vorge sehen ist.

Das Getriebe 8 ist an dem Stellring 7 angeordnet und mit dem Antrieb 9 verbunden. Der Antrieb 9 dient zur Verstellung des Stellringes 7 um die z-Achse. Im unteren Bereich des Stell ringes 7 ist das Prisma 10 angeordnet. An Stelle des Prismas 10 kann auch ein spiegelndes Element eingesetzt sein. Der Prismenantrieb 11 befindet sich ebenfalls im unteren Be reich des Stellringes 7 und ist zur Einstellung des Prisma 10 um die x-Achse vorgesehen. Das Befestigungselement 12 ist mit dem Prismenantrieb 11 verbunden.

Am Befestigungselement 12 ist eine Düse 13 angeordnet, die mit einem Verstellglied 14 in der x-y-Ebene gegenüber der z-Achse einstellbar ist, wobei die Düse 13 zum Ausstoß eines Fluid-bzw. Gasstrahles vorgesehen ist.

Das Verstellglied 14 umfaßt die Düse 13, wodurch eine Ver stellung der Düsenposition ermöglicht wird. Mittels des Verstellteils 17.2 wird der Laserstrahl in die gewünschte Richtung auf den Werkstück 16 gelenkt. Dabei wird gleichzei tig die Düse 13 in die erforderliche Position gebracht.

Im unteren Teil des Gestells 17 befindet sich der Werkstück träger 15, der zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstückes 16 dient.

Bezugszeichenliste

1 Laser
2 Unterbrecher
3 Unterbrecherantrieb
4 Fokussiereinrichtung
5 Stellelement
7 Stellring
8 Getriebe
9 Antrieb
10 Prisma
11 Prismenantrieb
12 Befestigungselement
13 Düse
14 Verstellglied
15 Werkstückträger
16 Werkstück
17 Gestell
17.1 Strahlerzeugungsteil
17.2 Verstellteil
17.3 Werkstückaufnahmeteil

Claims

Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückes durch einen Laserstrahl, die ein Strahlerzeugungsteil, ein Verstellteil und ein Werkstückaufnahmeteil aufweist, wobei das Verstell teil einen Stellring mit Antrieb und Getriebe für die Drehung eines als Prisma oder Spiegel ausgebildeten optischen Elements mit Antrieb um die durch den ankommenden Laserstrahl defi nierte z-Achse aufweist und der Prismen- oder Spiegelantrieb dieses optische Element in der x-y-Ebene gegenüber der z-Achse verstellt, dadurch gekennzeichnet,
daß das Strahlerzeugungsteil (17.1) aus einem Laser (1) mit Unterbrecher (2) oder einem Impulslaser (1) und einer Fokus siereinrichtung (4) besteht,
daß am Befestigungselement (12) eine Düse (13) angeordnet ist, die mit einem Verstellglied (14) in der x-y-Ebene gegenüber der z-Achse einstellbar ist, wobei die Düse (13) zum Ausstoß eines Fluid- bzw. Gasstrahles vorgesehen ist,
daß das Werkstückaufnahmeteil (17.3) als beweglicher Tisch ausgebildet ist und
daß das Strahlerzeugungs- (17.1), das Verstell- (17.2) und das Werkstückaufnahmeteil (17.3) über ein Gestell (17) mit einander verbunden sind.