DE19725257A1

DE19725257A1 - Unit for joining and adjusting two components of laser installations

Info

Publication number: DE19725257A1
Application number: DE19725257A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Bischof
Original assignee: LT ULTRA PRECISION TECHNOLOGY
Current assignee: LT ULTRA PRECISION TECHNOLOGY
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1998-12-17

Abstract

The unit for joining and adjusting two components (1, 2) of laser installations, in particular, a laser head transport mechanism with a laser head, takes the form of a connector element (3) between the components (1, 2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbindung und Justieren zweier Bauteile von Laserein richtungen, insbesondere einer Laserkopftransporteinrich tung mit einem Laserkopf.The present invention relates to a device for Connection and adjustment of two components from Laserein directions, in particular a laser head transport device with a laser head.

Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in vielfacher Form und Ausführung bekannt und gebräuchlich. Dabei sind teilweise hochkomplizierte Einrichtungen bekannt, um einen Laserkopf beispielsweise mit einer Lasertransporteinrichtung zu verbinden. Diese sind anfällig und in der Anschaffung äußerst teuer. Zudem sind derartige Einrichtungen mit ggf. Elektromotoren versehen, um eine Lage entsprechend zu verändern.Such devices are from the prior art in Known and common in multiple forms and designs. Some of these are highly complex facilities known to use a laser head for example Connect laser transport device. These are vulnerable and extremely expensive to buy. In addition, there are Provide facilities with electric motors, if necessary, in order to Change location accordingly.

Mit derartigen Justiereinrichtungen kann der Laserstrahl beispielsweise auf reflektierende Elemente, wie Spiegel od. dgl. ausgerichtet und justiert werden. Dies ist gerade dann der Fall, wenn der Laserkopf um drei Achsen verfährt bzw. geschwenkt wird.With such adjustment devices, the laser beam for example on reflective elements such as mirrors or the like. be aligned and adjusted. This is just then the case when the laser head moves around three axes or is pivoted.

Ferner ist nachteilig, daß bei herkömmlichen Laser systemen ein Justieren und Ausrichten zweier miteinander zu verbindenden Teile nur sehr begrenzt möglich ist, um die Homogenität des Laserstrahllichtes beizubehalten und zu verbessern. Eine Streuung des Laserstrahllichtes ist beispielsweise eine Folge von nicht exakt mittig angeord neten und genau zentrierten Spiegelelementen auf den Laser strahl.Another disadvantage is that in conventional lasers systems an adjustment and alignment of two with each other connecting parts is only possible to a very limited extent To maintain and maintain homogeneity of the laser beam light improve. There is a scattering of the laser beam light for example, a sequence of not exactly centered nten and precisely centered mirror elements on the laser beam.

Ferner ist nachteilig, daß bis lang ein Ausrichten des Laserstrahles exakt mittig in einer Ringspaltschneiddüse nicht zufriedenstellend vorgenommen werden konnte. Dadurch ergibt sich ein außermittig austretender Laserstrahl, welcher von dem Gaskegel umgeben wird. Dies führt ebenfalls zu unbefriedigenden Schneid- bzw. Bearbeitungsergebnissen.It is also disadvantageous that long alignment of the Laser beam exactly in the center of an annular gap cutting nozzle could not be made satisfactorily. Thereby there is an eccentrically emerging laser beam, which is surrounded by the gas cone. This also leads to unsatisfactory cutting or processing results.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der o.g. Art zu schaffen, mit welcher auf sehr einfache und kostengünstige Weise eine Verbindung und gleichzeitig eine Justierung zweier Bauteile von Lasereinrichtungen hergestellt werden kann. Hierbei soll eine Justierung eines Laserstrahles und Ausrichtung auf einfache Weise möglich sein. Ferner soll der Montage- und Wartungsaufwand reduziert werden.The present invention has for its object a Device of the above Way of creating with which in a very simple and inexpensive way to connect and an adjustment of two components by Laser devices can be manufactured. Here should an adjustment of a laser beam and alignment on be easily possible. Furthermore, the assembly and Maintenance costs can be reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die einzelnen Bauteile mit einem dazwischen angeordneten Verbindungselement verbunden sind.The solution to this problem is that the individual Components with an interposed Connection element are connected.

Diese Verbindungselement schafft eine Verbindung zwischen einer Laserkopftransporteinrichtung und beispielsweise einem Laserkopf herkömmlicher Art. Dieser kann mit unterschiedlichsten Elementen, wie Düsen od. dgl. bestückt sein. This connecting element creates a connection between a laser head transport device and for example a conventional laser head. This can be used with various elements, such as nozzles or the like be.

Die herkömmlichen Laserköpfe sind mit optischen Einrich tungen, hochpräzisen und ggfs. gekühlten Spiegeln versehen, welche, je nach Bedarf, ausgetauscht bzw. ausgewechselt werden müssen. Derartige Spiegel werden nicht immer exakt justiert, so daß eine Nachjustierung mittels des Laser strahles notwendig ist, um exakt homogenes Licht zu erzeugen.The conventional laser heads are equipped with optical devices , high-precision and, if necessary, cooled mirrors, which, depending on need, exchanged or exchanged Need to become. Such mirrors are not always accurate adjusted so that readjustment by means of the laser beam is necessary in order to produce exactly homogeneous light produce.

Hierzu wird das erfindungsgemäße Verbindungselement verwendet, welches bevorzugt aus drei zueinander beab standeten Aufnahmeteilen besteht. Zwischen den einzelnen Aufnahmeteilen sind Stege, bevorzugt im äußeren Bereich angeordnet. Zwischen den ersten beiden Aufnahmeteilen sind im äußeren Bereich in einer Achse zwei Stege angeordnet. In den beiden nachfolgenden Aufnahmeteilen sind zwei weitere Stege in einer weiteren gemeinsamen Achse, eben falls auch außerhalb angeordnet, wobei die beiden Achsen bevorzugt im Winkel von 90° zueinander stehen.For this purpose, the connecting element according to the invention used, which preferably consists of three to each other stood receiving parts. Between each Receiving parts are webs, preferably in the outer area arranged. Are between the first two receiving parts two webs are arranged in one axis in the outer area. There are two in the following two parts further webs in another common axis, just if also arranged outside, the two axes are preferably at an angle of 90 ° to each other.

In den zwischen den Stegen entstehenden Spalten sind Zug- und/oder Druckelemente eingesetzt, welche die beiden benachbarten Aufnahmeteile miteinander mit Druck oder Zug beaufschlagen können. Dabei werden die beiden benachbarten Aufnahmeteile um die entsprechende Achse bzw. Stege geneigt. Das Beaufschlagen mit Druck oder Zug kann mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder sonstwie geschehen.In the gaps between the webs, and / or pressure elements used, which the two adjacent receiving parts with each other with pressure or tension can act. The two neighboring ones Receiving parts around the corresponding axis or webs inclined. The application of pressure or tension can mechanically, electrically, pneumatically or otherwise happen.

Dabei ist daran gedacht, eine äußerst feine Justierung vorzusehen. Dies kann beispielsweise mittels Gewindebolzen geschehen, welche als Feingewinde ausgebildet sind und äußerst minimale Einstellungen zulassen. Diese können in jeder gewünschten Lage verdrehsicher festgelegt werden. Jedoch ist auch hier denkbar, piezoelektrische Elemente einzusetzen, welche sich bei entsprechendem Anlegen von Spannungen zusammenziehen bzw. ausdehnen, so daß auch hier mittels derartigen Elementen Druck und/oder Zug auf benachbarte Plattenteile ausgeübt werden kann, um diese zu neigen.It is thought of an extremely fine adjustment to provide. This can be done using threaded bolts, for example happen, which are designed as fine threads and Allow extremely minimal settings. These can be in any desired position can be fixed against rotation. However, piezoelectric elements are also conceivable here to be used, which can be created when Tighten or expand tensions, so that here too by means of such elements pressure and / or tension adjacent plate parts can be exercised to this tend.

Vom vorliegenden Erfindungsgedanken soll hier auch umfaßt sein, daß das Verbindungselement Bestandteil des ersten und/oder des zweiten Bauteiles sein kann. Somit wäre eine weitere Aufspannung und Montage eingespart. Zusätzlich können interne Spannungszustände erheblich abgebaut werden.The present inventive concept is also intended to encompass here be that the connecting element is part of the first and / or the second component. So that would be one further clamping and assembly saved. In addition internal voltage states can be reduced considerably.

Mit der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, insbesondere ein Verbindungselement geschaffen, mit welchem auf sehr einfache und kostengünstige Weise ein Laserstrahl auf zwei unterschiedliche bzw. senkrecht zueinander stehende Achsen ausgerichtet werden kann. Der Laserstrahl läßt sich in zwei Koordinatenrichtungen beliebig ablenken. With the present invention is an apparatus in particular created a connecting element with which a laser beam in a very simple and inexpensive way to two different or perpendicular to each other standing axes can be aligned. The laser beam can be deflected as desired in two coordinate directions.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description more preferred Exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verbindung und Justieren einer Laserkopf transporteinrichtung mit einem Laserkopf; Figure 1 is a plan view of an inventive device for connecting and adjusting a laser head transport device with a laser head.

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a side view of the device according to FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 verbindet eine erfindungsgemäße Vorrichtung R zwei Bauteile 1 und 2, wobei das Bauteil 1 als Lasertransporteinrichtung und das Bauteil 2 als Laserkopf ausgebildet ist. Die Lasertransporteinrichtung wird zum Bearbeiten von Werkstücken, entweder beim Laserstrahl schneiden, beim Laserstrahlbohren od. dgl. Bearbeitungen mit dem daran angeschlossenen Bauteil 2, bzw. den Laserkopf bewegt.Referring to FIG. 1, an apparatus according to the invention R connecting two components 1 and 2, wherein the component 1 is formed as a laser transport device and the component 2 as a laser head. The laser transport device is moved to process workpieces, either when cutting the laser beam, during laser beam drilling or the like. Processing with the component 2 connected to it , or the laser head.

Der Laserkopf ist über die Vorrichtung R an dem Bauteil 1 wieder lösbar befestigt. Es können hier unterschiedliche Laserköpfe auch unterschiedlicher Größe an das Bauteil 1 bzw. die Laserkopftransporteinrichtung angeschlossen werden. Ein sogenanntes Verbindungselement 3 entsteht. Die Befestigung an den einzelnen Bauteilen 1 und 2 kann auf unterschiedlichste, hier nicht näher dargestellter Weise geschehen.The laser head is detachably fastened to the component 1 again via the device R. Different laser heads of different sizes can be connected to component 1 or the laser head transport device here. A so-called connecting element 3 is created. The attachment to the individual components 1 and 2 can be done in a variety of ways, not shown here.

Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, daß das Verbindungselement 3 drei benachbarte Aufnahmeteile 4.1 bis 4.3 aufweist, wobei zwischen den einzelnen Aufnahmeteilen 4.1 bis 4.3 Stege 5.1 bis 5.4 angeordnet sind. Dabei sind jeweils zwei Stege 5.1 bzw. 5.2 zwischen den Aufnahmeteilen 4.1 und 4.2 in den äußeren Randbereichen angeordnet. Ebenso die Stege 5.3 und 5.4, welche zu den Stegen 5.1 und 5.2 im Winkel von 90° zueinander zwischen den Aufnahmeteilen 4.2 und 4.3 angeordnet sind, befinden sich in den äußeren Randbereichen der Aufnahmeteile 4.2 und 4.3.It is important in the present invention that the connecting element 3 has three adjacent receiving parts 4.1 to 4.3 , webs 5.1 to 5.4 being arranged between the individual receiving parts 4.1 to 4.3 . In this case, two webs 5.1 and 5.2 are arranged between the receiving parts 4.1 and 4.2 in the outer edge areas. Likewise, the webs 5.3 and 5.4 , which are arranged at an angle of 90 ° to the webs 5.1 and 5.2 to one another between the receiving parts 4.2 and 4.3 , are located in the outer edge regions of the receiving parts 4.2 and 4.3 .

Damit ein Laserstrahl von der Laserkopftransporteinrichtung zum Laserkopf gelangt, ist mittig in dem Verbindungselement 3 eine Ausnehmung 6 vorgesehen. Diese ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet.A recess 6 is provided in the center of the connecting element 3 so that a laser beam reaches the laser head from the laser head transport device. This is indicated by dashed lines in FIG. 1.

Zwischen den einzelnen Aufnahmeteilen 4.1 und 4.2 sowie 4.2 und 4.3 sind Spalte 7.1 bis 7.4 gebildet, in welche Zug- und/oder Druckelemente 8 angeordnet sind. Diese sind zur besseren Bedienung, wenn es sich hier um wieder lösbare Befestigungselemente handelt, in sogenannten Taschen 9 eingesetzt. In diese Tasche 9 kann mit einem Werkzeug eingegriffen werden, um beispielsweise das Zug- und/oder Druckelement zu betätigen. Durch Beaufschlagen mit Druck wird der entsprechende Spalt auseinandergedrückt und durch Lösen ggf. des gegenüberliegend angeordneten weiteren Druckelementes, kann das Verbindungselement 3 um eine Achse A geschwenkt werden.Columns 7.1 to 7.4 are formed between the individual receiving parts 4.1 and 4.2 as well as 4.2 and 4.3 , in which tension and / or pressure elements 8 are arranged. These are used in so-called pockets 9 for better operation when it is a matter of releasable fastening elements. A tool can be inserted into this pocket 9 in order to actuate the pulling and / or pushing element, for example. By applying pressure, the corresponding gap is pressed apart and, if necessary, by loosening the additional pressure element arranged opposite, the connecting element 3 can be pivoted about an axis A.

Um eine zur Achse A senkrecht liegende weitere Achse B (siehe auch Fig. 2) kann durch entsprechendes Betätigen der Zug- und/oder Druckelemente B im Spalt 7.3 bzw. 7.4 der Steg 5.4 bzw. 5.3 geneigt werden. Da die einzelnen Druck- bzw. und/oder Zugelemente B als mechanische Schrauben mit Gewindeelementen, bevorzugt Feingewinde versehen sind, können äußerst geringe Spannungen erzeugt werden, um das Verbindungselement 3 in der Achse A und/oder in der Achse B nur geringfügig zu neigen. Hierdurch wird ein Justieren des Laserstrahles aus dem Bauteil 1 in den Laserkopf bzw. in dem Bauteil 2 möglich.The web 5.4 or 5.3 can be inclined about a further axis B lying perpendicular to the axis A (see also FIG. 2) by correspondingly actuating the tension and / or compression elements B in the gap 7.3 or 7.4 . Since the individual pressure and / or tension elements B are provided as mechanical screws with threaded elements, preferably fine threads, extremely low tensions can be generated in order to incline the connecting element 3 only slightly in the axis A and / or in the axis B. This makes it possible to adjust the laser beam from component 1 into the laser head or in component 2 .

Dies ist dann besonders wichtig, wenn der Laserstrahl bei spielsweise auf einen Spiegel 10 des Laserkopfes bzw. des Bauteiles 2 trifft, um von dort reflektiert zu werden. This is particularly important when the laser beam strikes a mirror 10 of the laser head or the component 2 , for example, in order to be reflected from there.

Somit kann der Laserstrahl exakt auf den Fokus des Spiegels ausgerichtet und justiert werden. Hierdurch wird ein homogenes Laserstrahllicht beibehalten, so daß eine Streuung des Laserlichtes verhindert bzw. wesentlich reduziert wird.Thus, the laser beam can be focused exactly on the focus of the mirror be aligned and adjusted. This will be a maintain homogeneous laser beam light so that a Scattering of the laser light prevented or significant is reduced.

Das gegeneinander Verspannen bzw. Bewegen der einzelnen Aufnahmeteile 4.1 bis 4.3 kann auch mittels Zug- und/oder Druckelementen 8 als pneumatische Elemente, piezoelek trische Zug- und/oder Druckelemente geschehen. Diese sind sehr leicht ansteuerbar, so daß auch eine automatische Justierung in den beiden senkrecht zueinander stehenden Achsen A und B vorgenommen werden kann. Ein Ausrichten auf den Spiegel 10 ist daher optimiert.The mutually bracing or moving the individual receiving parts 4.1 to 4.3 can also be done by means of tension and / or pressure elements 8 as pneumatic elements, piezoelectric tension and / or pressure elements. These can be controlled very easily, so that an automatic adjustment in the two mutually perpendicular axes A and B can also be carried out. Alignment with mirror 10 is therefore optimized.

Diese Optimierung wird auch beim Verschwenken des Laserkopfes bzw. des Bauteiles 2 aus den sonst gewöhnlichen Achsen heraus in eine schräg geneigte Achse sinnvoll. Dadurch werden die optischen Strahlengänge geringfügig verschoben. Auch hier kann dann eine Justierung manuell und/oder automatisch vorgenommen werden. This optimization is also useful when pivoting the laser head or the component 2 out of the otherwise usual axes into an inclined axis. As a result, the optical beam paths are shifted slightly. An adjustment can then also be carried out manually and / or automatically.

Reference list

11

Bauteil
Component

22nd

Bauteil
Component

33rd

Verbindungselement
Fastener

44th

Aufnahmeteile
Receiving parts

55

Stege
Footbridges

66

Ausnehmung
Recess

77

Spalt
gap

88th

Zug- u/o Druckelement
Tension and / or pressure element

99

Taschen
Bags

1010th

Spiegel
R Vorrichtung
A Achse
B Achse
mirror
R device
A axis
B axis

Claims

1. Device for connecting and adjusting two components ( 1 , 2 ) of laser devices, in particular a laser head transport device with a laser head, characterized in that the individual components ( 1 , 2 ) are connected with a connecting element ( 3 ) arranged between them.

2. Device according to claim 1, characterized in that the components ( 1 , 2 ) about at least one axis (A, B) are arranged pivotable against each other.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting element ( 3 ) is provided with a possibly centrally arranged recess ( 6 ).

4. The device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the connecting element ( 3 ) is mechanically and / or electrically and / or pneumatically pivotable about the at least one axis (A, B).

5. The device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the connecting element ( 3 ) is part of one and / or part of the other component ( 1 , 2 ).

6. The device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the connecting element ( 3 ) has at least two receiving parts ( 4.1 and 4.2 ) with webs ( 5.1 , 5.2 ) arranged therebetween.

7. The device according to claim 6, characterized in that the webs ( 5.1 to 5.4 ) are arranged at the end between adjacent th receiving parts ( 4.1 to 4.3 ) and gaps ( 7.1 to 7.4 ) are formed between them.

8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that the two receiving parts ( 4.1 and 4.2 ) are connected by a first pair of webs ( 5.1 , 5.2 ) and a receiving part ( 4.3 ) with the webs ( 5.3 ; 5.4 ) the receiving part ( 4.2 ) connects, the second pair of webs ( 5.3 , 5.4 ) being rotated by 90 ° with respect to the first pair of webs ( 5.1 , 5.2 ).

9. The device according to claim 8, characterized in that on both sides next to the webs ( 5.1 to 5.4 ) gaps ( 7.1 to 7.4 ) are formed.

10. The device according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that between the columns ( 7.1 to 7.4 ) tension and / or compression elements ( 8 ) are arranged.

11. The device according to claim 10, characterized in that the tension and / or pressure elements ( 8 ) engage in edge pockets ( 9 ) of the receiving elements ( 4.1 to 4.3 ).

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the tension and / or pressure elements ( 8 ) are manually and / or automatically actuated and designed mechanically, electrically, pneumatically and releasably.