DE19836330A1

DE19836330A1 - Abstreifgerät und Abstreifverfahren

Info

Publication number: DE19836330A1
Application number: DE19836330A
Authority: DE
Inventors: Yoshihide Kinbara; Hisao Tanaka; Akaru Usui
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 1999-08-05
Also published as: US20010023163A1; FR2774012A1; CA2246141A1; US6769962B2; FR2774012B1; TW531461B; JPH11207477A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abstreifgerät (scraping apparatus) sowie ein Abstreifverfahren (scraping method) zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks, und insbesondere betrifft sei ein Abstreifgerät sowie ein Abstreifverfahren zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks zum Formen einer großen Zahl von Vertiefungen, die als Schmiernuten auf der Oberfläche des Werkstücks als Gleitoberfläche wirken.

Ein Abstreifprozeß (scraping process) auf Basis der üblichen Technologie zum Bilden einer Zahl von Vertiefungen als Schmiernuten auf einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks wird allgemein durch Abstreifen der Oberfläche des Werkstücks mit einem Abstreifer wie einem flachen Meißel durchgeführt. Der oben beschriebene Abstreifprozeß wird automatisch durchgeführt, indem ein Abstreifer an einer Werkzeugmaschine mit numerischer Steuerung befestigt wird oder an einer Hauptwelle eines Bearbeitungszentrums oder an einem Ende eines Arms eines Bearbeitungsroboters mit automatischer Bearbeitungssteuerung ohne manuelle Arbeitsschritte, wie offenbart in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI 5-123921, der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI 7- 1229 und der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. HEI 8-187620.

In der japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. SHO 56-152539 ist ein Abstreifverfahren zum Bilden einer Zahl von Vertiefungen als Schmiernuten auf einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks beschrieben, und zwar durch Härten der Oberfläche des Werkstücks in einem Rastermuster mit einem Laserstrahl und durch Polieren der Oberfläche des Werkstücks. Dieses Verfahren ist wirksam, da nach dem Prozeß ein Abschnitt, der sich von demjenigen des Rastermusters unterscheidet, mehr poliert ist als derjenige Abschnitt des Rastermusters, und zwar aufgrund einer Differenz der Oberflächenhärten zwischen den beiden Abschnitten.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ein Bearbeitungszentrum zum Durchführen des Abstreifverfahrens, das in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. HEI 7-1229 beschrieben ist. In der Fig. 11 und der Fig. 12 bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine Basis, und 101 eine auf der Basis 100 vorgesehene Säule, 102 eine beweglich an der Säule 101 vorgesehene Hauptwellenbasis, und zwar entlang der Y- Achsenrichtung (Richtung vertikal zu einer Papieroberfläche) sowie einer Z-Achsenrichtung (vertikalen Richtung), ferner 103 eine an der Hauptwellenbasis vorgesehene Hauptwelle und 104 einen an der Hauptwelle 103 angebrachten Handabstreifer mit einem Abstreifer 105 mit flacher Klinge bzw. flachem Schneidmesser (blade), zudem 106 einen in X-Achsenrichtung mit einem hieran befestigten Werkstück W beweglichen Bearbeitungstisch und 107 eine NC-Einheit zum Durchführen der Steuerung für die Hauptwelle sowie gemäß jeder Achse, d. h. der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse.

In dem Handabstreifern 104 ist ein Schwenkmechanismus enthalten, und er schwenkt den Abstreifer 105 entlang der durch den Pfeil A (vgl. Fig. 12) bezeichneten Richtung.

Bei dem oben beschriebenen Bearbeitungszentrum wird der Abstreifer 105 des Handabstreifers 104 entlang der durch den Pfeil A bezeichneten Richtung verschwenkt, und zwar unter Steuerung der Hauptwelle sowie unter Steuerung entlang der Richtungen gemäß der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse durch die NC-Einheit 107, und durch dieses Merkmal wird der Abstreifprozeß mit derselben Prozession automatisch durchgeführt, die durch manuelle Bearbeitungsschritte eines besonders geübten Bearbeiters erzielt wird, und zwar über einen vorgegebenen Bereich auf der Oberfläche des Werkstücks ohne die manuellen Bearbeitungsschritte.

Obgleich sich die übliche Art des Abstreifprozesses automatisieren läßt, wird jeder der Prozeßschritte durch Schneiden oder Polieren der Oberflächen mit einem Werkstück durchgeführt, so daß dann, wenn eine zu bearbeitende Oberfläche außerordentlich hart ist, eine lange Zeitdauer zum Bearbeiten erforderlich ist, und daß bei zu bearbeitendem überharten (super hard) Material ein kostenaufwendiger Abstreifer einzusetzen ist, was zu einer Zunahme der Herstellungskosten führt. Ferner erfordert ein hochgenauer Abstreifprozeß eine hochgenaue Kalibrierung des Werkstücks aufgrund der erforderlichen Schleifwirkung oder dergleichen, so daß eine erzielbare Abstreifgenauigkeit begrenzt ist.

Weiterhin ist eine Form einer Schmiernut oder eines Musters bei dem Abschleifprozeß durch die Form eines Werkstücks begrenzt, und aus diesem Grund läßt sich manchmal eine Schmiernut oder ein Muster in einer gewünschten Form nicht erzielen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Abstreifgeräts sowie eines Abstreifverfahrens, das einen hochgenauen Abstreifprozeß wirksam durchführt, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne ein Erfordernis eines kostspieligen Abstreifers, und das eine hohe Flexibilität bei der Auswahl einer Form einer Schmiernut oder eines Musters im Rahmen des Abstreifprozesses ermöglicht.

Bei dem Abstreifgerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Abstreifprozeß auf einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks durchgeführt, zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bestrahlen mit einem gebündelten (converged) Laserstrahl auf das sich relativ zu dem Laserstrahl bewegende Werkstück zum Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von dessen Oberfläche, so daß sich ein hochgenauer Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen läßt, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin kann ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen für eine Schmiernut oder eines Musters gemäß einem Bearbeitungsprogramm für die numerische Steuerung durchgeführt werden.

Bei dem Abstreifgerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem NC-Lasergerät mit einem Laserbearbeitungskopf sowie einem Bearbeitungstisch, der relativ entlang von Koordinatenachsen gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück beweglich ist, ein Abstreifprozeß bei einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks auf dem Bearbeitungstisch durchgeführt, zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Laserstrahl durch den Laserbearbeitungskopf, und ferner werden einige Abschnitte durch einen Schmelzvorgang oder Verdampfvorgang ausgehend von der Oberfläche entfernt. Demnach läßt sich ein hochpräziser Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen für eine Schmiernut oder ein Muster durchführen, und zwar gemäß einem Bearbeitungsprogramm für das NC-Laserbearbeitungsgerät.

Das Abstreifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Schritt zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks auf, und zwar zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bündeln eines von einem Laseroszillator ausgegebenen Laserstrahls durch eine Bündellinse (converging lens) und durch Bestrahlen des sich relativ zu dem Laserstrahl bewegenden Werkstücks mit dem gebündelten Laserstrahl zum Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche. Demnach läßt sich ein hochpräziser Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen für eine Schmiernut oder ein Muster gemäß einem Bearbeitungsprogramm für die numerische Steuerung durchführen.

Bei dem Abstreifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung für ein NC-Lasergerät mit einem Laserbearbeitungskopf sowie einem relativ entlang von Koordinatenachsen eines zu bearbeitenden Werkstücks beweglichen Bearbeitungstisches ist ein Schritt zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks auf dem Bearbeitungstisch vorgesehen, und zwar zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Laserstrahl durch den Laserbearbeitungskopf, sowie ferner zum Entfernen einiger Teile durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche. Demnach läßt sich ein hochpräziser Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne Erfordernis eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen für eine Schmiernut oder eines Musters durchführen, und zwar gemäß einem Bearbeitungsprogramm für ein NC-Laserbearbeitungsgerät.

Weitere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer Ausführungsform eines Abstreifgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer anderen Ausführungsform des Abstreifgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3A eine perspektivische Ansicht zum Darstellen eines Beispiels eines Werkstücks, bei dem ein Abstreifen durch ein Abstreifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt; und

Fig. 3B eine erläuternde Ansicht zum Darstellen, wie das Werkstück abgestreift wird;

Fig. 4A eine perspektivische Ansicht zum Darstellen eines anderen Beispiels des Werkstücks, bei dem ein Abstreifen durch das Abstreifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt, und

Fig. 4B eine erläuternde Ansicht zum Darstellen, wie das Werkstück abgestreift ist;

Fig. 5A bis 5C erläuternde Ansichten jeweils zum Darstellen eines Beispiels einer abgestreiften Form, die jeweils durch das Abstreifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird;

Fig. 6A und 6B erläuternde Ansichten jeweils zum Darstellen eines Beispiels einer abgestreiften Form, die jeweils durch das Abstreifverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird;

Fig. 7 eine erläuternde Ansicht zum Darstellen eines Beispiels einer abgestreiften Form, die durch das Abstreifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer Ausführungsform des Abstreifverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen einer anderen Ausführungsform dem Abstreifverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10A eine Draufsicht zum Darstellen eines Beispiels einer abgestreiften Form, die durch das Abstreifverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird;

Fig. 10B eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts der Nuten, und

Fig. 10C eine Querschnittsansicht der Nuten gemäß einer weiteren stärkeren Vergrößerung;

Fig. 11 eine Vorderansicht zum Darstellen des Abstreifgeräts auf Basis der üblichen Technologie; und

Fig. 12 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abstreifabschnitts in dem Abstreifgerät auf Basis der üblichen Technologie.

Nun erfolgt eine detailierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen eines Abstreifgeräts sowie eines Abstreifverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung.

Die fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Abstreifgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Abstreifgerät besteht aus einem NC-Laserbearbeitungsgerät, und es enthält einer Laseroszillator 1; einen an einer (in dieser Figur nicht gezeigten) Säule befestigten Laserbearbeitungskopf 4 oder dergleichen mit einem Spiegel 2 und einer Bündellinse 3 oder dergleichen; eine an der Spitze des Laserbearbeitungskopfs 4 vorgesehene Düse 5; eine Betriebsgasleitung 7 zum Zuführen von Betriebsgas wie Stickstoff, Sauerstoff und Argon von einem Betriebsgasbehälter 6 zu der Düse 5; eine XY- Bearbeitungstischeinheit 7 mit einem hierauf angeordneten zu bearbeitenden Werkstück W, die sich durch einen X-Achsen- Regelmotor 8 und einen Y-Achsen-Regelmotor 9 in die X- Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung bewegt; und eine NC- Einheit 11 zum Ermöglichen eines Steuergangs für jede der Achsen.

Die Laserbearbeitung erfolgt durch Zuführen eines von dem Oszillator 1 ausgegebenen Laserstrahls L zu einer Bearbeitungsposition durch einen Spiegel 2 oder dergleichen, durch Bündeln des Laserstrahls mit der Bündellinse 3 und durch Bestrahlen eines zu bearbeitenden Werkstücks W mit dem gebündelten Laserstrahl L bei einer Nachbarposition des Brennpunkts. Während dieser Laserbearbeitung wird Betriebsgas auf das Werkstück durch die Düse 5 soweit erforderlich aufgesprüht, zum Fördern der Bearbeitung sowie zum Vermeiden einer Oxidation des Werkstücks.

Wie oben beschrieben, werden durch Bestrahlen des Werkstücks W mit dem gebündelten Laserstrahl L einige Abschnitte der Oberfläche des Werkstücks durch Schmelzen oder Verdampfen hiervon unter Bildung von Vertiefungen auf der Oberfläche entfernt, und ein Abstreifprozeß wird durch Laserbearbeitung auf Basis des Entfernens mit Schmelzen oder Verdampfen durchgeführt.

Hinsichtlich der abgestreiften Form läßt sich eine beliebige Form festlegen, durch Bewegen der XY-Bearbeitungstischeinheit 10, insbesondere des Werkstücks W auf der XY- Bearbeitungstischeinheit 10 in X- und Y-Achsenrichtung hinsichtlich einer durch einen Laserstrahl orts- bzw. punktförmig bestrahlten Position (Bearbeitungsposition) gemäß einem Bearbeitungsvorgang für die NC-Einheit 11. Durch Wiederholen des Bearbeitungsprozeßablaufes in einer festgelegten Form läßt sich ein hochgenauer Abstreifprozeß leicht mittels eines einfachen Bearbeitungsprogramms realisieren.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Abstreifgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Abstreifgerät ist ein NC-Laserbearbeitungsroboter, und ein Laserbearbeitungskopf als eine Wirkeinheit bzw. ein Effektor (effector) ist an einem Ende des Arms 22 eines Bearbeitungsroboters 21 befestigt. Der Laserbearbeitungskopf 23 kann eine beliebige Position oder Orientierung durch eine Armbewegung des Bearbeitungsroboters 21 einnehmen. Der Laserbearbeitungskopf 21 ist automatisch mit einem Laseroszillator 25 über Lichtleiter 24 oder dergleichen verbunden, und zwar zum Zuführen eines von dem Laseroszillator 25 ausgegebenen Laserstrahls zu dem Kopf. Die Armbewegung des Bearbeitungsroboters 21 wird durch eine NC- Einheit 26 für die Robotersteuerung durchgeführt.

Bei dieser Ausführungsform werden einige Abschnitte der Oberfläche des Werkstücks durch Schmelzen oder Verdampfen hiervon unter Bildung von Vertiefungen auf der Oberfläche entfernt, und zwar durch Bestrahlen eines zu bearbeitenden Werkstücks W mit einem gebündelten Laserstrahl, der durch eine in dem Laserbearbeitungskopf 23 enthaltene Bündellinse gebündelt wird bei einer Position in der Nähe des Brennpunkts. Ein Abstreifprozeß wird durch die Laserbearbeitung auf der Grundlage des Entfernens durch Schmelzen oder Verdampfen durchgeführt. Auch in diesem Fall läßt sich eine beliebige Form als eine Abstreifform festlegen, und zwar durch Antreiben des Arms 22 des Bearbeitungsroboters 21. Das Abstreifen läßt sich bei einer beliebigen Oberfläche eines Kubus gemäß dem Bearbeitungsprogramm der NC-Einheit 26 anwenden.

Durch Bearbeiter mit einem Laserstrahl mit einer grünen Wellenlänge (Wellenlänge von 5,3 µm) als eine doppelt so hohe Frequenz als diejenige des YAG-Lasers durch Q-Switch- Oszillation bei dieser Laserbearbeitung lassen sich saubere und feine Nuten, die sich für eine Abstreifform eignen, mit geringer Energie bzw. Leistung erzielen.

Die Fig. 3A und die Fig. 3B zeigt jeweils ein Beispiel für einen Abstreifprozeß für eine Beschreibung mit einem Laserstrahl L bei einer identischen Position ohne Veränderung einer Relativposition zwischen dem zu berabeitenden Werkstück W und einer Laserstrahl-Bestrahlungsposition sowie für ein Bearbeiten einer Öffnung mit einem Boden, z. B. einer Dornöffnung (piercing hole) mit einem Boden, durch eine Laserbearbeitung. Die abgestreifte Form in diesem Fall besteht aus einem Cluster perforierter Öffnungen jeweils mit einem Boden, die durch die Laserbestrahlung bei demselben Punkt gebildet werden. Bei diesem Abstreifprozeß lassen sich Löcher jeweils mit einem feinen Durchmesser und mit vergleichsweise großer Tiefe bearbeiten, und durch aufeinanderfolgendes Verändern der Bearbeitungspositionen für die Laserbearbeitung bei jedem Punkt läßt sich eine große Zahl von Löchern als Schmiernuten auf der abzustreifenden Oberfläche bilden.

Die Fig. 4A und 4B zeigt jeweils ein Beispiel eines Abstreifprozesses, bei dem Abstreifnuten b mittels einer Bearbeitung durch absatzweises Oszillieren (Pulsozillation) eines Laserstrahls L und Relativbewegung zwischen den Werkstück und dem Laserstrahl L gebildet werden. In diesem Fall besteht die abgestreifte Form aus einem Cluster von Abstreifnuten b und die Relativbewegung zwischen dem Werkstück B und dem Laserstrahl L kann fortlaufend mit konstanter Geschwindigkeit für die Laserbearbeitung in diesem Fall durchgeführt werden. Mit diesem Merkmal läßt sich eine höhere Bearbeitungsgeschwindigkeit erzielen, und eine Abstreifnut b mit beliebiger Länge und beliebigem Abstand läßt sich durch Festlegen einer Frequenz für die Pulsemission sowie ein Tastverhältnis eines Laserstrahls L festlegen.

Die Fig. 5A bis 5C zeigen Beispiele für Abstreifformen auf Basis von Kombinationen mehrerer kurzer geradliniger Nuten c, die jeweils durch Laserbearbeitung erhalten werden. Ein Abstreifprozeß wird durchgeführt, indem ein enger Bereich d wiederholt der Musterbearbeitung unterzogen wird. Die Abstreifform in diesem Fall ist ein Cluster von Formen mit engen Gebieten d, die jeweils durch eine Kombination mehrerer kurzer geradliniger Nuten c erhalten werden.

Die Fig. 6A und 6B zeigt Beispiele für Abstreifprozesse zum Bilden kreisförmiger und ovaler Nuten e mittels einer Laserbearbeitung unter Steuerung zum Erzielen einer kreisförmigen Interpolation. Die Ausführungsform besteht in diesem Fall aus einem Cluster von Formen in engen Gebieten, die jeweils durch eine Kombination von kreisförmigen Nuten oder ovalen Nuten erhalten werden. Der Abstreifprozeß zum Erzielen dieser Form läßt sich einfach bei der Laserbearbeitung mit einer Nachführung eines Laserstrahls durchführen, obgleich dieser Prozeß sich nicht durch eine Maschinenbearbeitung oder Manuellbearbeitung auf der Basis eines Bearbeitungszentrums oder dergleichen durchführen läßt.

Die Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Betriebs zum Bearbeiten eines Bereichs, der zum Bilden von Nuten in einem Gittermuster hierauf durch eine Laserbearbeitung zu bearbeiten ist. Die Abstreifform in diesem Fall enthält Nuten f in einem Gittermuster über dem abzustreifenden Bereich, und dieser Abstreifprozeß führt zu einer geradlinigen Bearbeitung, und aus diesem Grund läßt sich ein Bearbeitungsprogramm einfach erzielen, und die Bearbeitung kann mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit durchgeführt werden.

Die Fig. 8 zeigt ein Beispiel für einen Betrieb, bei dem eine Randoberfläche eines zylinderförmigen Materials B einem Abstreifprozeß zum Bilden einer- schraubenförmigen Nut unterzogen wird, und zwar durch Drehen des zylinderförmigen Materials W, z. B. einer Welle, um deren Mittenachse und durch Bewegen einer-durch einen Laser L bestrahlten Position in axialer Richtung des zylindrischen Materials W zum Abtasten.

Die Fig. 9 zeigt ein Beispiel für einen Betrieb, bei dem eine Randoberfläche einer Kugel W einem Abstreifprozeß unterzogen wird, und zwar zum Bilden einer schraubenförmigen Nut h hierauf durch Drehen der Kugel W, z. B. einen Kugelkoppler (spherical coupler), um dessen vertikale Mittenachse durch Bewegen einer durch einen Laser L bestrahlten Position um die horizontale Achsenrichtung der Kugel W zum Abtasten.

Bei den in Fig. 8 und Fig. 9 gezeigten Beispielen sind die Abstreifnuten j und h durch durchgehendes Oszillieren eines Laserstrahls als durchgehende Nuten und durch Pulsoszillation als absatzweise Nuten ausgebildet.

Die Fig. 10A bis 10C zeigen Beispiele für Betriebsabläufe jeweils zum Abstreifen einer Nut mittels einer Laserbearbeitung. Jede der Figuren zeigt ein Beispiel, bei dem ein YAG-Laser mit grüner Wellenlänge (doppelte Harmonische) mit 3,5 W Ausgangsleistung zum Bearbeiten eingesetzt wird, der durch Q-Switch-Oszillation (8 kHz) erzeugt wird. In den Beispielen bewegt sich der Laser entlang einer Oberfläche eines Gußteils mit 5 m/min, und Stickstoffgas wird als Betriebsgas eingesetzt. Durch diese Bearbeitung lassen sich Abstreifnuten realisieren, die jeweils so fein sind, daß sie eine Breite von 42,5 µm und eine Tiefe von 27,5 µm aufweisen. Eine Bearbeitungsgeschwindigkeit in diesem Fall ist hoch genug, daß sie im industriellen Einsatz praktisch einsetzbar ist.

Der Abstreifprozeß mit einem Laserstrahl ist zum Bilden von Schmiernuten auf einer Gleitoberfläche anwendbar, die aus einem Material besteht, die sich von Metall unterscheidet, beispielsweise Plastik bzw. Kunststoff, Keramik oder Glas, was eine der Eigenschaften des Abstreifprozesses mit einem Laserstrahl darstellt.

Weiterhin ist es möglich, einen von einer Einheit eines Laseroszillators ausgegebenen Laserstrahl in mehrere Laserstrahlen aufzuteilen und gleichzeitig mehrere Werkstücke durch die mehreren Laserstrahlen zu bearbeiten oder ein einzelnes Werkstück gleichzeitig bei mehreren Positionen zu bearbeiten, so daß sich ein Abstreifprozeß durch Laserbearbeitung mit hohem Wirkungsgrad und hoher Geschwindigkeit realisieren läßt.

Wie anhand der obigen Beschreibung zu erkennen ist, wird erfindungsgemäß ein Abstreifprozeß bei einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks durchgeführt, zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bestrahlen eines Werkstücks mit einem gebündelten Laserstrahl, derart, daß sich das Werkstück relativ zu dem Laserstrahl bewegt, für das Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche. Demnach läßt sich ein hochpräziser Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne der Anforderung eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen für Schmiernuten oder eines Musters durchführen, und zwar durch ein Bearbeitungsprogramm für die numerische Steuerung.

Erfindungsgemäß wird in einem NC-Lasergerät mit einem Laserbearbeitungskopf sowie einem Bearbeitungstisch, der sich relativ entlang von Koordinatenachsen gegenüber einem zu bearbeitenden Werkstück bewegt, ein Abstreifprozeß an einer Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks auf dem Bearbeitungstisch zum Bilden von Vertiefungen hierauf durchgeführt, und zwar durch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Laserstrahl über den Laserbearbeitungskopf und durch Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche. Demnach läßt sich ein hochpräziser Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines teuren Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen für eine Schmiernut oder ein Muster durchführen, gemäß einem Bearbeitungsprogramm für das NC-Laserbearbeitungsgerät.

Erfindungsgemäß wird ein Abstreifprozeß über eine numerische Steuerung durch einen Laserbearbeitungskopf durchgeführt, der an einem Ende eines Arms eines Bearbeitungsroboters befestigt ist, so daß sich ein hochpräziser Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen läßt, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen der Schmiernut oder der Muster durchführen, und zwar gemäß einem Bearbeitungsprogramm für einen Bearbeitungsroboter.

Ein gemäß der Erfindung eingesetzter Laserstrahl ist eine doppelte Harmonische eines Ausgangstrahls, der durch einen YAG-Laseroszillator mittels einer Q-Switch-Oszillation erzeugt wird, so daß sich ein Abstreifprozeß in feiner Weise mit hoher Qualität mit geringer Leistung durchführen läßt.

Erfindungsgemäß ist ein Schritt zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks vorgesehen, zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bündeln eines durch einen Laseroszillator ausgegebenen Laserstrahls mit einer Bündellinse und durch Bestrahlen des Werkstücks mit dem gebündelten Laserstrahl unter Ausführung einer Relativbewegung zu dem Laserstrahl zum Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche. Demnach läßt sich ein hochgenauer Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen einer Schmiernut oder eines Musters durchführen, gemäß einem Bearbeitungsprogramm für die numerische Steuerung.

Erfindungsgemäß ist in einem NC-Lasergerät mit einem Laserbearbeitungskopf sowie einem Bearbeitungstisch, der relativ entlang der Koordinatenachsen eines zu bearbeitenden Werkstücks beweglich ist, ein Schritt zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks auf dem Bearbeitungstisch vorgesehen, und zwar zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Laserstrahl durch den Laserbearbeitungskopf und zum Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche. Demnach läßt sich ein hochgenauer Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines kostenaufwendigen Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der Formen für eine Schmiernut oder ein Muster durchführen, gemäß einem Bearbeitungsprogramm für das NC-Laserbearbeitungsgerät.

Erfindungsgemäß ist ein Schritt zum Abstreifen auf der Grundlage einer Laserbearbeitung durch Anbringen eines Laserbearbeitungskopfes an einen Arm eines Bearbeitungsroboters mit numerischer Steuerung vorgesehen, so daß sich ein hochgenauer Abstreifprozeß wirksam und automatisch durchführen läßt, unabhängig von der Härte eines zu bearbeitenden Werkstücks und ohne dem Erfordernis eines teuren Abstreifers. Weiterhin läßt sich ein Abstreifprozeß mit hoher Genauigkeit hinsichtlich der Auswahl der Formen für eine Schmiernut oder ein Muster durchführen, gemäß einem Bearbeitungsprogramm für den Bearbeitungsroboter.

Erfindungsgemäß ist ein im Rahmen der Erfindung eingesetzter Laserstrahl die doppelte Harmonische eines Ausgangsstrahls, der durch einen YAG-Laseroszillator mittels Q-Switch- Oszillation erzeugt wird, so daß sich ein feiner hochqualitativer Abstreifprozeß mit geringer Energie durchführen läßt.

Erfindungsgemäß ist die Abstreifform ein Cluster von Dornlöchern jeweils mit einem Boden, gebildet durch Laserbestrahlung bei dem gleichen Punkt, so daß eine qualitativ hochwertige abgestreifte Oberfläche durch Laserbearbeitung erhalten wird.

Erfindungsgemäß ist eine Abstreifform ein Cluster von Nuten, die durch Relativbewegung eines zu bearbeitenden Werkstücks unter Laserbestrahlung mit absatzweisen Oszillationspulsen gebildet wird, so daß sich eine qualitativ hochwertige Abstreifoberfläche wirksam durch Laserbearbeitung erhalten läßt.

Erfindungsgemäß ist eine Abstreifform ein Cluster von Formen in schmalen Gebieten, jeweils erhalten durch eine Kombination mehrer kurzer geradliniger Nuten, so daß sich eine qualitativ hochwertige Abstreifoberfläche durch Laserbearbeitung erhalten läßt.

Erfindungsgemäß ist eine abgestreifte Form ein Cluster von Formen in engen Gebieten, jeweils erhalten durch eine Kombination kreisförmiger Nuten oder oval er Nuten, so daß eine qualitativ hochwertige Abstreifoberfläche durch Laserbearbeiten erhalten läßt, die sich nicht durch maschinelle Bearbeitung oder manuelle Betriebsschritte erhalten läßt.

Erfindungsgemäß enthält eine Abstreifform Nuten in Form eines Gittermusters über einem abzustreifenden Bereich, so daß sich eine qualitativ hochwertige Abstreifoberfläche wirksam durch Laserbearbeitung erhalten läßt.

Erfindungsgemäß sind Schritte zum Drehen eines zu bearbeitenden Werkstücks, das auf einen Drehkörper plaziert ist, zum Bewegen eines Laserstrahls für einen Abstreifvorgang vorgesehen, sowie zum Bestrahlen des Werkstücks mit dem Laserstrahl, so daß eine kreisförmige Oberfläche oder eine Kugeloberfläche einem qualitativ hochwertigen Abstreifprozeß gemäß der Laserbearbeitung unterzogen wird.

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. HEI 10-12632, die bei dem Japanischen Patentamt am 26. Januar 1998 hinterlegt wurde, und der gesamte Inhalt dieser Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen.

Obgleich die Erfindung im Hinblick auf eine spezifische Ausführungsform für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, sind die angefügten Patentansprüche nicht hierauf begrenzt, sondern sie sind so zu verstehen, daß sie sämtliche Modifikationen und alternative Konstruktionen umfassen, die sich für den mit dem Stand der Technik Vertrauten ergeben und die in den Rahmen der durch diese definierte grundlegende technische Lehre fallen.

Claims

1. Abstreifgerät zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bündeln eines von einem Laseroszillator (1) ausgegebenen Laserstrahls durch eine Bündellinse (3) und durch Bestrahlen des Werkstücks (W) mit dem gebündelten Laserstrahl unter Ausführung einer Relativbewegung zu dem Laserstrahl (L) zum Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche.

2. Abstreifgerät in einem NC-Lasergerät mit einem Laserbearbeitungskopf (4) sowie einem Bearbeitungstisch (10), der relativ entlang von Koordinatenachsen eines zu bearbeitenden Werkstücks (W) beweglich ist, zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks :W) auf dem Bearbeitungstisch (10) zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bestrahlen des Werkstücks (W) mit einem Laserstrahl (L) über den Laserbearbeitungskopf (4) und durch Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche.

3. Abstreifgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserbearbeitungskopf (23) an einem Ende eines Arms (22) eines Bearbeitungsroboters (21) mit numerischer Steuerung befestigt ist.

4. Abstreifgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl (L) eingesetzt wird, als doppelte Harmonische eines Ausgangsstrahls von einem YAG-Laseroszillator mittels einer Q-Switch-Oszillation.

5. Abstreifverfahren enthaltend einen Schritt zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bündeln eines von einem Laseroszillator ausgegebenen Laserstrahls durch eine Bündellinse und durch Bestrahlen des Werkstücks mit dem gebündelten Laserstrahl unter Ausführung einer Relativbewegung zu dem Laserstrahl zum Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche.

6. Abstreifverfahren für ein NC-Lasergerät mit einem Laserbearbeitungskopf sowie einem relativ entlang von Koordinatenachsen eines zu bearbeitenden Werkstücks beweglichen Bearbeitungstisches enthaltend einen Schritt zum Abstreifen einer Oberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks auf dem Bearbeitungstisch zum Bilden von Vertiefungen hierauf durch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Laserstrahl über den Laserbearbeitungskopf und durch Entfernen einiger Abschnitte durch Schmelzen oder Verdampfen ausgehend von der Oberfläche.

7. Abstreifverfahren enthaltend einen Schritt zum Abstreifen auf der Grundlage einer Laserbearbeitung durch Anbringen eines Laserbearbeitungskopfes an ein Ende eines Arms eines Bearbeitungsroboters mit numerischer Steuerung.

8. Abstreifverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis .7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laserstrahl eingesetzt wird, als doppelte Harmonische eines Ausgangsstrahls von einem YAG-Laseroszillator durch Q-Switch-Oszillation, für den Einsatz als Laserstrahl.

9. Abstreifverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifform ein Cluster aus Dornlöchern jeweils mit einem Boden ist, die durch eine Laserbestrahlung bei demselben Punkt gebildet werden.

10. Abstreifverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifform ein Cluster von Nuten ist, der durch Relativbewegung eines zu bearbeitenden Werkstücks unter Laserbestrahlung mit absatzweise oszillierenden Pulsen gebildet wird.

11. Abstreifverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifform ein Cluster von Formen in engen Gebieten ist, die jeweils durch eine Kombination mehrerer kurzer geradliniger Nuten erhalten werden.

12. Abstreifverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifform ein Cluster von Formen in engen Gebieten ist, die jeweils durch Kombination von kreisförmigen Nuten oder ovalen Nuten erhalten werden.

13. Abstreifverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifform Nuten als Gittermuster über einem abzustreifenden Gebiet enthält.

14. Abstreifverfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es Schritte zum Drehen eines zu bearbeitenden und an einem Drehkörper plazierten Werkstücks enthält, sowie zum Bewegen eines Laserstrahls für einen Abtastvorgang und zum Bestrahlen des Werkstücks mit dem Laserstrahl.