DE19737094A1 - Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Laser - Google Patents
Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem LaserInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines
Werkstücks mit einem Laser nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Die Bearbeitung von Werkstücken mit Hilfe von Laserstrahlung
ist mittlerweile vielfach gebräuchlich. So werden Laser
beispielsweise zum Schweißen, zum Schneiden oder aber auch
zum Beschriften von Werkstücken verwendet. Die Bearbeitung
findet hierbei mit einem entsprechend ausgebildeten
Bearbeitungswerkzeug statt, das über eine Verbindungsstrecke,
beispielsweise einen über Umlenkspiegel gebildeten
Strahlengang oder über einen Lichtleiter mit dem Laser in
Verbindung steht.
Die genannten Bearbeitungsvorgänge finden häufig innerhalb
eines kontinuierlich laufenden Produktionsbandes statt,
weshalb ein zuverlässiger Dauerbetrieb der
Bearbeitungsvorrichtung gewünscht wird. Bei Ausfall einer
solchen Bearbeitungseinheit muß das entsprechende Band
gestoppt werden, bis die Bearbeitungseinheit wieder in Stand
gesetzt ist. Auch bei einer Wartung kann ein entsprechender
Stillstand erforderlich werden.
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung
vorzuschlagen, mittels der die Ausfallzeiten durch Ausfall
eines Lasers deutlich vermindert, wenn nicht vollständig
vermieden werden, so daß die entsprechenden Standzeiten der
Produktionsbänder reduziert werden oder ganz entfallen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung der
einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks dadurch aus, daß
neben dem ohnehin vorgesehenen Laser ein weiterer Laser über
eine weitere Verbindungsstrecke mit der Bearbeitungseinheit
in Verbindung steht. Hierdurch ist es möglich, bei Ausfall
des ursprünglich vorgesehenen Lasers den als Ersatz
bereit stehenden zweiten Laser in Betrieb zu nehmen und die
Bearbeitung fortzusetzen. Ein Stillstand am Produktionsband
wird hierdurch vollständig vermieden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine Umschalteinheit vorgesehen, die das Umschalten der
Bearbeitungsvorrichtung auf den Betrieb mit dem Zusatzlaser
steuert. Über eine derartige Umschalteinheit können die
verschiedenen, für die Inbetriebnahme des Zusatzlasers
notwendigen Umstellungen bei der Vorrichtung zentral
gesteuert und ausgelöst werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung werden Schaltmittel zum Einkoppeln des zusätzlichen
Laserstrahls an der Bearbeitungseinheit und zum Auskoppeln
des ursprünglich verwendeten Laserstrahls an der
Bearbeitungseinheit vorgesehen. Durch derartige Schaltmittel
erübrigt sich ein manuelles Umschalten an der
Bearbeitungseinheit, wobei diese Schaltmittel beispielsweise
durch eine Umschalteinheit der vorgenannten Art zu betätigen
sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
wird ein Laser mit zwei oder mehreren Bearbeitungseinheiten
über jeweils eine Verbindungsstrecke verbunden. Auf diese
Weise braucht zur Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile
nicht zu jedem in der Bearbeitung tätigen Laser ein
entsprechender Ersatzlaser bereitgestellt zu werden. Es
genügt in diesem Fall einen Ersatzlaser gewisser Maßen in
"stand by"-Funktion für verschiedene Bearbeitungseinheiten
bereit zu stellen. Bei Ausfall eines der im Betrieb
befindlichen Laser wird der Ersatzlaser der
Bearbeitungseinheit zugeschaltet, deren Betriebslaser
ausgefallen ist. Die Zuordnung des Ersatzlasers an die
entsprechende Bearbeitungseinheit wird in vorteilhafter Weise
wiederum durch eine Umschalteinheit der vorgenannten Art
durchgeführt.
In einer vorteilhaften Weiterleitung der Erfindung wird eine
schaltbare Weiche an einem Laser mit mehreren Abzweigungen
für den Laserstrahl vorgesehen. Durch eine solche schaltbare
Weiche, die am Strahlausgang eines Ersatzlasers wie oben
beschrieben angeordnet wird, kann die Zuordnung zu einer
bestimmten Verbindungsstrecke zu einer bestimmten
Bearbeitungseinheit extern gesteuert werden, wobei wiederum
eine Umschalteinheit der vorbeschriebenen Art diese Funktion
übernehmen kann.
Diese Umschalteinheit kann in vorteilhafter Weise auch die
Schaltmittel, die an der Bearbeitungseinheit vorgesehen sind,
steuern.
Üblicherweise werden die Laser über eine eigene Steuerung
betrieben, die die vorgegebenen Betriebsparameter einstellt
und überwacht. In einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung wird für den Zusatzlaser eine zusätzliche Steuerung
bereitgestellt. Hierdurch ergeben sich die erfindungsgemäßen
Vorteile, das heißt die Vermeidung von Stillstand des
Produktionsstandes auch dann, wenn der Fehler, der zum
Ausfall des Lasers führt, in der jeweiligen Steuerung seine
Ursache hat.
Auch die Lasersteuerungen werden vorzugsweise über die oben
angeführte Umschalteinheit gesteuert.
Je nach Umfang der Funktion der zentralen Umschalteinheit
kann der Einschaltvorgang des Zusatzlasers bzw. der
Ausschaltvorgang des defekten Lasers mehr oder weniger
automatisiert durchgeführt werden. Sofern alle vorteilhaften,
oben angeführten Schaltmittel vorgesehen und mit der
Umschalteinheit gekoppelt sind, ist ein vollautomatischer
Einsatz möglich.
Eine Umschalteinheit zum Schalten eines erfindungsgemäßen
Zusatzlasers kann so ausgebildet werden, daß sie selbsttätig
bei Ausfall eines Lasers die notwendigen Schaltvorgänge
durchführt.
Sofern, wie dies häufig der Fall ist, unterschiedliche
Lasersteuerungen über einen gemeinsamen Rechner angesteuert
werden, kann auch die Umschalteinheit so ausgebildet werden,
daß sie von dem genannten Rechner aus ansteuerbar ist. In
diesem Fall kann dieser Rechner, der ohnehin die
Betriebszustände der einzelnen Lasersteuerungen ständig
erfaßt, das Auslösen des Umschaltvorgangs bei einem Ausfall
eines Lasers übernehmen.
Vorteilhafterweise wird die Verbindungsstrecke zwischen
Bearbeitungseinheit und Laser in Form eines Lichtleiters,
beispielsweise einer Glasfaser ausgebildet. Die Vorteile
dieser Lichtleiter werden vielfach genutzt und liegen darin,
daß die Verbindungsstrecke räumlich flexibel verlegt werden
kann und zugleich die Verletzungsgefahr durch den Laserstrahl
vermieden wird, da der Laserstrahl im Innern des Lichtleiters
geführt und nach außen hin abgeschirmt ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden zusätzlich
Anzeigemittel zur Anzeige des Schaltzustands und/oder
Eingabemittel zur Eingabe eines gewünschten Schaltzustand
vorgesehen. Diese Anzeigemittel, die beispielsweise an einer
Umschalteinheit wie oben angeführt angebracht werden können,
dienen dazu, den Ausfall einer Lasereinheit zu signalisieren.
Diese Signale können beliebiger Art, beispielsweise optisch
oder akustisch sein. Die Signale können auch über einen
direkt oder indirekt mit der Umschalteinheit in Verbindung
stehenden Rechner erzeugt werden. Nach Ausfall eines Lasers
und Umschalten des Betriebszustands auf den Ersatzlaser kann
somit unverzüglich mit der Instandsetzung des ausgefallenen
Lasers begonnen werden, um möglichst bald den ursprünglichen
Zustand, das heißt die Bereithaltung eines Zusatzlasers in
"stand by"-Funktion wieder herzustellen.
Die Eingabe eines gewünschten Schaltzustandes ermöglicht das
gezielte Umschalten, beispielsweise um die Wartung eines
Laser oder die Reparatur eines Defekts, der noch nicht zum
Ausfall des Lasers geführt hat, durchzuführen und in dieser
Zeit den Zusatzlaser einzusetzen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird nachfolgend anhand der Figur näher
erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Übersicht einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die Vorrichtung (1) gemäß der einzigen Figur umfaßt einen
sogenannten Galvokopf (2), der zum Beschriften von
Werkstücken Verwendung findet. Der Galvokopf (2) hat zwei
Eingänge (3, 4) für jeweils einen Lichtleiter (5, 6). Eine
elektrische beziehungsweise elektronisch steuerbare
Stelleinheit (7) ist zwischen den Eingängen (3, 4) und dem
Galvokopf (2) angeordnet.
Die beiden Lichtleiter (5, 6) sind mit einem Laser (8) sowie
einem Ersatzlaser (9) verbunden, die jeweils über eine
Lasersteuerung (10, 11) betrieben werden.
Am Ausgang des Ersatzlasers (9) ist eine Dreifachweiche (12)
angeordnet. Über die Weiche (12) kann der Ersatzlaser (9) an
drei verschiedene Lichtleiter (5, 13) gekoppelt werden.
Eine Umschalteinheit (15) kontrolliert über eine Leitung (16)
die Weiche (12) am Standby-Laser in der gewünschten Stellung.
Die Verstellung der Weiche erfolgt über die SPS-Umschaltung
(21).
Neben dem Laser (8) und dem Ersatzlaser (9) sind zwei weitere
Laser (17, 18) mit entsprechenden Steuerungen (19, 20)
dargestellt. Die Darstellung dieser beiden Laser (17, 18) mit
Steuerung (19, 20) soll andeuten, daß zwei oder mehrere
weitere Bearbeitungszweige an die vorliegend beschriebene
Vorrichtung (1) angeschlossen werden können. Diese nicht
näher beschriebenen Funktionszweige der weiteren
Beschriftungsköpfe, können beispielsweise, wie in der Figur
dargestellt, mit weiteren Lichtleitern (13, 14) verbunden
werden.
Die Umschalteinheit (15) ist mit einer Steuerung (21)
verbunden, über die mehrere Stelleinheiten (7) betätigt
werden können. Die Stelleinheit (7) ist hierzu mit einer
Verbindungsleitung (22) an die Steuerung (21) angeschlossen.
Drei weitere entsprechende Anschlüsse (23, 24) sind an der
Steuerung (21) angedeutet. Diese Anschlüsse (23, 24, 25) werden
beispielsweise mit weiteren Stelleinheiten entsprechend der
Stelleinheit (7) von weiteren nicht näher dargestellten
Bearbeitungsköpfen verbunden.
Die Umschalteinheit (15) steht weiterhin über Leitungen (26)
bzw. (27) mit den Lasersteuerungen (10) bzw. (11) in
Verbindung. Zwei weitere Leitungsanschlüsse (28, 29) der
Umschalteinheit (15) deuten an, daß weitere Lasersteuerungen,
beispielsweise die Lasersteuerungen (19, 20) an die
Umschalteinheit (15) anzuschließen sind.
Die Umschalteinheit (15) ist über eine sogenannte
input/output Karte (30) an einen Rechner (31) angeschlossen.
Der Rechner (31) wiederum steht über eine weiteres
Zwischenglied (32) mit einem Monitor (33) sowie einer
Tastatur (34) in Verbindung. Das Zwischenglied (32)
ermöglicht es, einen weiteren, nicht näher dargestellten
Rechner über den gleichen Monitor (33) sowie die gleiche
Tastatur (34) zu bedienen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet im Normalbetrieb
so, daß über den Laser (8) der Galvokopf (7) sowie über die
Laser (17, 18) weitere nicht näher dargestellte
Bearbeitungswerkzeuge, beispielsweise weitere Galvoköpfe
betrieben werden. Die Umschalteinheit (15) erhält über die
jeweilige Steuerung (10, 19, 20) laufend die Mitteilung über
den Betriebszustand der Laser (8, 17, 18). Der Betriebszustand
der Laser (8, 17,18) wird von der Umschalteinheit (15) an den
Rechner (31) weitergegeben.
Sobald ein Laser, beispielsweise der Laser (8) ausfällt,
setzt sich die Umschalteinheit (15) entweder selbsttätig oder
auf ein Kommando des Rechners (31) hin in Betätigung und gibt
eine Fehlermeldung aus. Aus Gründen der Fertigungssicherheit
wird die Umschaltung des Ersatzlasers mittels
Schlüsselschalter an der Peripherie der Schaltweiche (15) und
der SPS-Umschaltung (21) vorgenommen. Eine automatische
Umschaltung in der heutigen Ausführung ist möglich, aber
nicht sinnvoll, da bei Anlagendefekten immer bewußt eine
Instandsetzung eingeleitet werden muß.
Hierzu wird zum einen über die Steuerung (21) die
Stelleinheit (7) betätigt, so daß am Galvokopf (2) an Stelle
des Lichtleiters (6) der Lichtleiter (5) in die Position
gebracht wird, in der das im Lichtleiter ankommende
Laserlicht in die Bearbeitungseinheit (2) eingekoppelt wird.
Weiterhin wird die Lasersteuerung (11) an Stelle der
Lasersteuerung des ausgefallenen Lasers, im vorbeschriebenen
Beispiel an Stelle der Lasersteuerung (10) geschaltet, so daß
alle Eingaben, die ursprünglich für die Lasersteuerung (10)
bestimmt waren, nunmehr an die Lasersteuerung (11)
weitergeleitet werden.
Zugleich wird die Dreifachweiche (12)
am Ausgang des Ersatzlasers (9) so geschaltet, daß der
gewünschte Lichtleiter (5) an den Ausgang des Ersatzlasers
(9) gekoppelt ist. Nunmehr kann der Galvokopf (2) über den
Ersatzlaser betrieben werden und der ausgefallene Laser (8)
in Stand gesetzt werden.
Analog wird bei einem Ausfall der Laser (17, 18) verfahren,
deren Ausgänge jeweils mit den gleichen Bearbeitungseinheiten
zu verbinden sind, wie die Lichtleiter (13, 14) am Ausgang der
Dreifachweiche (12) des Ersatzlasers (9).
Der jeweilige Schaltzustand wird über Anzeigemittel,
beispielsweise akustische oder visuelle Signale angezeigt.
Diese Signale können an der Umschalteinheit (15) oder aber
auch durch den Rechner (31) auf dem Monitor (33)
beziehungsweise dem Lautsprecher (35) erzeugt werden.
Durch eine Vorrichtung (1) der beschriebenen Art können alle
im Produktionsbetrieb eingesetzten Bearbeitungswerkzeuge (2)
von kurzen Umschaltzeiten abgesehen dauerhaft auch bei
Ausfall eines Lasers (8, 17, 18) betrieben werden. Da diese
Bearbeitungseinheiten (2) in der Regel in den Arbeitsablauf
an einem Produktionsband eingegliedert sind, wird hierdurch
ein Stillstand eines solchen Produktionsbandes verhindert.
Weiterhin können Arbeiten an einem noch funktionierenden
Laser (8, 17, 18) durchgeführt werden, ohne das zugehörige
Produktionsband zu stoppen. In diesem Fall wird über einen
entsprechenden Eingabebefehl der Ersatzlaser (9) an die
Stelle des im Produktionsablauf befindlichen Lasers
geschaltet. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden
Produktionsausfälle durch einen Laserdefekt oder durch
Wartungsarbeiten vollständig vermieden.
1
Vorrichtung
2
Galvokopf
3
Eingang
4
Eingang
5
Lichtleiter
6
Lichtleiter
7
Stelleinheit (2-fach)
8
Laser
9
Ersatzlaser (Standby)
10
Lasersteuerung
11
Lasersteuerung
12
Weiche (3-fach)
13
Lichtleiter
14
Lichtleiter
15
Umschalteinheit
16
Leitung
17
Laser
18
Laser
19
Lasersteuerung
20
Lasersteuerung
21
SPS-Umschaltung
22
Verbindungsleitung
23
Anschluß
24
Anschluß
25
Anschluß
26
Leitung
27
Leitung
28
Leitungsanschluß
29
Leitungsanschluß
30
Input/Output Karte
31
Rechner
32
Zwischenglied
33
Monitor
34
Tastatur
35
Lautsprecher
Claims (13)
1. Vorrichtung (1) zur Bearbeitung eines Werkstückes mit
einem Laser (8), einer Bearbeitungseinheit (2) und einer
Verbindungsstrecke (6) zwischen dem Laser (8) und der
Bearbeitungseinheit (2), dadurch gekennzeichnet, daß ein
weiterer Laser über eine weitere Verbindungsstrecke (5) mit
der Bearbeitungseinheit (2) in Verbindung steht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Umschalteinheit (15) zum gesteuerten Umschalten der
Bearbeitungseinheit (2) auf einen Betrieb über den
Zusatzlaser (9) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Schaltmittel (7) zum Einkoppeln des einen Laserstrahls an
die Bearbeitungseinheit (2) und zum Auskoppeln des anderen
Laserstrahls an der Bearbeitungseinheit (2) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Laser (9) mit zwei oder mehreren
Bearbeitungseinheiten über jeweils eine Verbindungsstrecke
(5, 13, 14) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine schaltbare Weiche (12) an einen
Laser (9) mit zwei oder mehreren Abzweigungen vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umschalteinheit (15) die Weiche (12)
steuert.
7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umschalteinheit (15) die Schaltmittel
(7) an der Bearbeitungseinheit (2) steuert.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens der zusätzliche Laser (9) mit
Steuermitteln versehen ist, die ihrerseits durch die
Umschalteinheit (15) steuerbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,dadurch
gekennzeichnet, daß eine Steuerung (31) zur Betätigung der
Umschalteinheit (15) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine Verbindungsstrecke als
Lichtleiter (5, 6) ausgeführt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß Anzeigemittel zur Anzeige des
Schaltzustandes und/oder Eingabemittel zur Eingabe eines
gewünschten Schaltzustandes vorgesehen sind.
12. Umschalteinheit (15) für eine Vorrichtung (1) zur
Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Laser, dadurch
gekennzeichnet, daß sie nach einem der vorgenannten Ansprüche
ausgebildet ist.
13. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines
Lasers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung nach
einem der vorgenannten Ansprüche verwendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19737094A DE19737094A1 (de) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19737094A DE19737094A1 (de) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19737094A1 true DE19737094A1 (de) | 1999-03-18 |
Family
ID=7840189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19737094A Ceased DE19737094A1 (de) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Vorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19737094A1 (de) |
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1997
- 1997-08-26 DE DE19737094A patent/DE19737094A1/de not_active Ceased
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