DE202004004687U1

DE202004004687U1 - Protective gas feed unit for carbon dioxide laser welding has detachable holder provided on part of laser head

Info

Publication number: DE202004004687U1
Application number: DE202004004687U
Authority: DE
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2014-03-26

Abstract

A protective gas feed unit (2) has a detachable holder provided on a part of a laser head.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzgaszuführung einer Laserbearbeitungsmaschine.The invention relates to a protective gas supply a Laser processing machine.

Zum Schutz der Bearbeitungsstelle beim CO₂-Laserschweißen wird der Bearbeitungsstelle ein Schutzgas zugeführt. Die Schutzgaszuführung ist bei der Laserbearbeitung Kollisionen mit der Spannvorrichtung für das Werkstück oder auch einem komplexen Werkstück ausgesetzt. Die Kollision einer bekannten, an den Laserbearbeitungskopf starr angebundenen Schutzgaszuführung mit Teilen der Spannvorrichtung führt zur Verstellung der Laseroptik. Daraus ergeben sich nachteiligerweise versetzte Schweißnähte.To protect the processing point during CO ₂ laser welding, the processing point is supplied with a protective gas. The protective gas supply is exposed during laser machining collisions with the clamping device for the workpiece or even a complex workpiece. The collision of a known, rigidly connected to the laser processing head inert gas supply with parts of the clamping device leads to adjustment of the laser optics. This results disadvantageously staggered welds.

Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, eine fehlerhafte Bearbeitung als Folge der Kollision der Schutzgaszuführung mit Teilen der Spannvorrichtung oder des Werkstücks zu verhindern.The applicant has the task a faulty processing as a result of the collision of the Protective gas supply with parts of the jig or workpiece to prevent.

Diese Aufgabe wird durch eine Schutzgaszuführung gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Schutzansprüche 2 bis 8 betreffen sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a protective gas supply according to the protection claim 1 solved. protection claims 2 to 8 relate to meaningful developments of the invention.

Durch die lösbare Halterung der Schutzgaszuführung an dem Laserbearbeitungskopf wird erreicht, dass keine Beschädigung der Schutzgaszuführung, der Laserbearbeitungsdüse, der Spannvorrichtung oder des Werkstücks bei einer Kollision der Schutzgaszuführung eintritt. Die Schutzgaszuführung kann einfach wegklappen.Due to the detachable mounting of the protective gas supply The laser processing head is achieved that no damage to the Protective gas supply, the laser processing nozzle, the clamping device or the workpiece occurs in a collision of the protective gas supply. The inert gas supply can just fold away.

Eine leicht durchführbare technische Umsetzung der lösbaren Halterung kann darin bestehen, eine magnetische Halterung vorzusehen. Mehrere beispielsweise vier vorzugsweise runde Magnete (Dauermagnete) sorgen für eine präzise und schnelle Anbringung der Schutzgaszuführung an der Laserbearbeitungsdüse. Vorzugsweise drei Kugeln der Halterung und entsprechende Aufnahmen für die Kugeln an einer Gegenfläche gewährleisten eine exakte und schnelle Positionierung.An easy to perform technical Implementation of the detachable Holder may be to provide a magnetic holder. Several, for example, four preferably round magnets (permanent magnets) take care of a precise one and rapid attachment of the protective gas supply to the laser processing nozzle. Preferably three balls of the holder and corresponding receptacles for the balls a counter surface guarantee an exact and fast positioning.

Die Halterung der Schutzgaszuführung soll vorzugsweise mithilfe zweier gegeneinander anliegender Platten erfolgen. Die erste Platte kann einen durch die zweite Platte verschließbaren, mit Druckluft befüllbaren Kanal oder Hohlraum aufweisen, wobei ein Sensor zur Überwachung des Luftdrucks und eine mit dem Sensor verbundene Steuereinrichtung zur Abschaltung der Laserbearbeitungsmaschine bei einem bestimmten Druckabfall vorgesehen sind. Dies führt zu einem automatischen Abschalten der Laserbearbeitung ohne eine Produktion fehlerhafter Schweißnähte.The holder of the protective gas supply should preferably using two opposing plates done. The first plate can be closed by the second plate, filled with compressed air Channel or cavity, with a sensor for monitoring the air pressure and connected to the sensor control means for Shutdown of the laser processing machine at a certain pressure drop are provided. this leads to to an automatic shutdown of the laser processing without a Production of defective welds.

Vorteilhaft ist die rohrförmige Gestaltung der Schutzgaszuführung. Durch Nutzung der langen schlanken Form werden zwei Vorteile erzielt: 1. eine verbesserte Zugänglichkeit und 2. ein langer Hebel und somit eine hohe, in gewissem Rahmen auch einstellbare Empfindlichkeit des Kollisionsschutzes.Advantageous is the tubular design the protective gas supply. By using the long slender shape two advantages are achieved: 1. improved accessibility and 2. a long lever and thus a high, to some extent also adjustable sensitivity of the collision protection.

Der Aufbau der Schutzgaszuführung aus mehreren flachen Blechteilen ist einerseits eine sinnvolle Weiterbildung dieser Erfindung und wird andererseits aber auch als eigene Erfindung angesehen. Aus dem Aufbau ergibt sich eine flache, schlanke Gaszuführung, welche eine geringe Bautiefe zu Vermeidung einer Kollision aufweist.The structure of the inert gas supply of several On the one hand, flat sheet metal parts are a useful development This invention and on the other hand, but also as a separate invention considered. From the structure results in a flat, slender gas supply, which has a small depth to avoid collision.

Laserbearbeitungskopf und Schutzgaszuführung können am besten gemeinsam in entsprechenden Bearbeitungsräumen positioniert werden, wenn die Schutzgaszuführung seitlich am Laserbearbeitungskopf bzw. seitlich an der Laserbearbeitungsdüse angeordnet ist.Laser processing head and inert gas supply can at best be positioned together in appropriate processing spaces when the inert gas supply arranged laterally on the laser processing head or laterally on the laser processing nozzle is.

Die Positionierung der Schutzgaszuführung wird unterstützt durch Verstellmöglichkeiten der Schutzgaszuführung an der Laserbearbeitungsdüse in x-, y- und z-Richtung.The positioning of the protective gas supply is supports by adjustment the protective gas supply at the laser processing nozzle in x, y and z direction.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zur Figur der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt im Einzelnen:An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is below explained in more detail with reference to the figure of the drawing. It shows in detail:

1 eine Ansicht der Vorderseite einer Laserbearbeitungsdüse mit einer Schutzgaszuführung; 1 a view of the front of a laser processing nozzle with a protective gas supply;

2 eine Ansicht der linken Seite der Laserbearbeitungsdüse gemäß 1; 2 a view of the left side of the laser processing nozzle according to 1 ;

3a, 3b, 4 vergrößerte isometrische Ansichten der Halterung der Schutzgaszuführung gemäß 1; 3a . 3b . 4 enlarged isometric views of the holder of the protective gas supply according to 1 ;

5 eine Ausschnittsvergrößerung der Seitenansicht gemäß 2; 5 an enlarged detail of the side view according to 2 ;

6 den Aufbau der Schutzgaszuführung gemäß 1. 6 the structure of the protective gas supply according to 1 ,

Aus der 1 ist ersichtlich, dass ein Laserbearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine zum Laserschweißen eine Laserbearbeitungsdüse für einen fokussierten Laserstrahl 1 und eine Schutzgaszuführung 2 umfasst. Die Laserbearbeitung kann beispielsweise mithilfe eines CO₂-Lasers erfolgen.From the 1 It can be seen that a laser processing head of a laser processing machine for laser welding a laser processing nozzle for a focused laser beam 1 and an inert gas supply 2 includes. The laser processing can be done, for example, using a CO ₂ laser.

Unter einem Schutzgas ist ein inertes Gas (zum Beispiel Argon) zu verstehen, welches eine Bearbeitungsstelle zur Vermeidung einer Oxidation vor der sauerstoffhaltigen Atmosphäre abschirmt.Under a protective gas is an inert Gas (for example, argon) to understand, which is a processing point shields from the oxygen-containing atmosphere to avoid oxidation.

Der nähere Aufbau der Laserbearbeitungsdüse zur Ausrichtung des Laserstrahls 1 auf die Bearbeitungsstelle ist an sich bekannt und wird daher hier nicht näher beschrieben. Die Laserbearbeitungsdüse weist im Wesentlichen als Bestandteile eine Hülse 3, einen Klemmkörper 4 und ein Düsenrohr 5 auf, aus dem der Laserstrahl 1 austritt.The closer structure of the laser processing nozzle for aligning the laser beam 1 to the processing point is known and therefore will not be described here. The laser processing nozzle essentially has a sleeve as constituents 3 , a clamp body 4 and a nozzle tube 5 on, out of which the laser beam 1 exit.

Gegenstand der Erfindung ist unabhängig von der Art des eingesetzten Lasers die Halterung der Schutzgaszuführung 2. Um die zylindrische Hülse 3 ist ein geteilter Klemmring 6 befestigt. Auf dem einen Teil 6a des Klemmrings 6 wird eine erste Platte 7 befestigt. Zur Befestigung und Postionierung an dem Teil 6a sind Langlöcher 8 ausgebildet, welche eine Verschiebung der Platte 7 in Richtung des Doppelpfeils 9 (x-Richtung) zulassen. Die erste Platte 7 ist durch Stifte 10 in den Langlöchern 8 geführt. Die. erste Platte 7 (siehe auch 3a und 3b) dient als Anlagefläche für eine zweite Platte 11. Die Halterung der zweiten Platte 11 an der ersten Platte 7 ist durch Magnete verwirklicht. An dieser magnetisch gehaltenen zweiten Platte 11 ist ein axial verschiebbarer Halter 12 angeschraubt (siehe auch 4), der die Schutzgaszuführung 2 aufnimmt (in y-Richtung gemäß Doppelpfeil 13 einstellbar).The invention is independent of the type of laser used, the holder of the inert gas supply 2 , Around the cylindrical sleeve 3 is a split clamping ring 6 attached. On the one part 6a of the clamping ring 6 becomes a first record 7 attached. For attachment and postioning to the part 6a are longholes 8th formed, which is a displacement of the plate 7 in the direction of the double arrow 9 (x direction). The first plate 7 is by pins 10 in the oblong holes 8th guided. The. first plate 7 (see also 3a and 3b ) serves as a contact surface for a second plate 11 , The holder of the second plate 11 at the first plate 7 is through Magnets realized. At this magnetically held second plate 11 is an axially displaceable holder 12 screwed on (see also 4 ), the inert gas supply 2 picks up (in y direction according to double arrow 13 adjustable).

Beispielsweise beim Laserschweißen mit einem CO₂-Laser muss häufig mit dem Laserbearbeitungskopf in enge Vorrichtungen wie Spanneinrichtungen oder Zentrierhilfen der zu bearbeitenden Werkstücke oder in Teile der Werkstücke selbst eingefahren oder zwischen Vorrichtungen oder den Werkstücken hindurch gefahren werden. Kollisionen der Schutzgaszuführung 2 sind meist nicht gänzlich auszuschließen (Teileposition, Vorrichtungsposition). Wenn nun eine Kollision der Schutzgaszuführung 2 in Pfeilrichtung 14 gemäß 2 gegen einen Teil der Vorrichtung oder des Werkstücks eintritt, kann die Halterung der zweiten Platte 11 gelöst werden. Die zweite Platte 11 wird ausgelenkt und von der ersten Platte in Pfeilrichtung 15 abgehoben. Zur Überwachung der Auslenkung wird in einen Kanal oder Hohlraum der ersten Platte 11 über einen Einlass 16 Druckluft eingeblasen. Der Auslass des Hohlraums ist durch die anliegende zweite Platte abgedeckt. Der Druck wird mithilfe eines Druckluftsensors gemessen.For example, in laser welding with a CO ₂ laser often has to be retracted with the laser processing head into tight devices such as clamping devices or centering of the workpieces to be machined or in parts of the workpieces themselves or driven between devices or the workpieces. Collisions of the protective gas supply 2 are usually not completely ruled out (part position, device position). If now a collision of the protective gas supply 2 in the direction of the arrow 14 according to 2 enters against a part of the device or the workpiece, the holder of the second plate 11 be solved. The second plate 11 is deflected and from the first plate in the direction of the arrow 15 lifted. To monitor the deflection is in a channel or cavity of the first plate 11 over an inlet 16 Blown in compressed air. The outlet of the cavity is covered by the adjacent second plate. The pressure is measured using a compressed air sensor.

Bei einer beliebigen Auslenkung (linear oder rotatorisch) der zweiten Platte wird der Auslass (siehe auch 3a) geöffnet, so dass der bisher anstehende Luftdruck unter einen Schwellenwert abfällt. Es wird ein den unterschrittenen Druck betreffendes Signal an einen Druckschalter übertragen. Die Bewegung des Laserbearbeitungskopfes oder der Laserbearbeitung (Laserschweißen) wird sofort beendetAt any deflection (linear or rotational) of the second plate, the outlet (see also FIG 3a ), so that the previously existing air pressure drops below a threshold value. It is transmitted to the undershoot a pressure signal to a pressure switch. The movement of the laser processing head or the laser processing (laser welding) is terminated immediately

3a und 3b (Ansichten um 180° jeweils gespiegelt) zeigen die Verbindung der beiden Platten 7 und 11. Die erste Platte 7 nimmt in Bohrungen 17 Rundmagnete auf. Die in die Bohrungen 17 eingesetzten Dauermagnete können die zweite Platte 11 dauerhaft lösbar halten. Zur Positionierung können drei in der zweiten Platte 11 angeordnete Kugeln 18 in Aufnahmen 18' der ersten Platte 7 eingesetzt werden. Die Kugeln 18 sind in die zweite Platte 11 fest eingepresst und in den Aufnahmen 18' ohne zusätzliche Fixierung lediglich ortsfest gelagert. Mithife der drei Kugeln 18 und der Rundmagnete wird die magnetische Halterung und die genaue Positionierung der Schutzgaszuführung gewährleistet. Pfeile 19 und 20 symbolisieren die Zusammenbaurichtung bzw. die Anlage der Platten 7 und 11 aneinander. Bei einer Auslenkung werden die Kugeln 18 aus ihren Aufnahmen bewegt. Die zweite Platte 11 wird dabei durch die Magnetkraft immernoch gehalten. Der Auslass 21 ist dann aber nicht mehr abgedeckt. Die Luft oder das Gas kann aus dem Hohlram 21' ausströmen. Es wird ein Druckabfall detektiert. 3a and 3b (Views mirrored by 180 °) show the connection of the two plates 7 and 11 , The first plate 7 takes in holes 17 Round magnets on. The in the holes 17 used permanent magnets can be the second plate 11 permanently detachable. For positioning, three in the second plate 11 arranged balls 18 in recordings 18 ' the first plate 7 be used. The balls 18 are in the second plate 11 firmly pressed in and in the shots 18 ' stored without additional fixation only stationary. Mithife of the three balls 18 and the round magnets, the magnetic support and the accurate positioning of the protective gas supply is ensured. arrows 19 and 20 symbolize the assembly direction or the installation of the plates 7 and 11 together. At a deflection, the balls are 18 moved out of their shots. The second plate 11 is still held by the magnetic force. The outlet 21 is then no longer covered. The air or the gas can get out of the cavern 21 ' flow out. It is detected a pressure drop.

4 zeigt die Verbindung des T-förmigen Halters 12 mit der zweiten Platte 11. Der Halter 12 weist Langlöcher 22 auf, so dass der Halter 12 in z-Richtung positioniert werden kann. An einer Seitenfläche 23 des Halters 12 kann die Gaszuführung 2 angeschraubt werden. 4 shows the connection of the T-shaped holder 12 with the second plate 11 , The holder 12 has long holes 22 on, leaving the holder 12 can be positioned in the z-direction. On a side surface 23 of the owner 12 can the gas supply 2 be screwed on.

In der 5 ist zu erkennen, dass die Gaszuführung 2 aus mehreren übereinander liegenden Blechteilen gefertigt ist. In 6 ist dargestellt, dass fünf Blechteile 24a bis 24e übereinander angeordnet werden, um die Gaszuführung 2 auszubilden. Das Blechteil 24a bildet einen Boden, das Blechteil 24e einen Deckel. Die weiteren Blechteile 24b bis 24d weisen eine Umrandung auf, welche einen Gaszuführungskanal 25 und eine Gasaustrittsöffnung 26 begrenzen. Die Blechteile 24a bis 24e weisen zum einen Löcher 27 zur Fixierung durch Stifte aneinander und zum anderen Langlöcher 28 zur Fixierung an dem Halter 12 auf. Die Seiten oder Fugen der übereinander liegenden Blechteile 24a bis 24e können zusätzlich verlötet sein. Das über eine Gaseintrittsöffnung 29 in den Kanal 25 gelangende Gas kann über die Gasaustrittsöffnung 26 zur Bearbeitungsstelle ausströmen.In the 5 it can be seen that the gas supply 2 made of several stacked sheet metal parts. In 6 is shown that five sheet metal parts 24a to 24e be arranged one above the other to the gas supply 2 train. The sheet metal part 24a forms a floor, the sheet metal part 24e a lid. The other sheet metal parts 24b to 24d have a border, which has a gas supply channel 25 and a gas outlet 26 limit. The sheet metal parts 24a to 24e have holes 27 for fixing by pins to one another and to the other long slots 28 for fixing to the holder 12 on. The sides or joints of the overlying sheet metal parts 24a to 24e can be additionally soldered. That via a gas inlet opening 29 in the channel 25 passing gas can through the gas outlet 26 out to the processing point.

11: Laserstrahllaser beam
22: SchutzgaszuführungProtective gas supply
33: Hülseshell
44: Klemmringclamping ring
55: Düsenrohrnozzle tube
66: Klemmringclamping ring
6a6a: KlemmringhälfteClamping ring half
6b6b: KlemmringhälfteClamping ring half
77: Erste PlatteFirst plate
88th: LanglochLong hole
99: Doppelpfeildouble arrow
1010: Stiftpen
1111: Zweite PlatteSecond plate
1212: Halterholder
1313: Doppelpfeildouble arrow
1414: Pfeilrichtungarrow
1515: Pfeilrichtungarrow
1616: Einlassinlet
1717: KugelBullet
1818: Bohrungdrilling
18'18 ': Aufnahmeadmission
1919: Pfeilarrow
2020: Pfeilarrow
2121: Auslassoutlet
21'21 ': Kanalchannel
2222: LanglochLong hole
2323: Seitenflächeside surface
24a24a: Blechteilsheet metal part
24b24b: Blechteilsheet metal part
24c24c: Blechteilsheet metal part
24c24c: Blechteilsheet metal part
24d24d: Blechteilsheet metal part
24e24e: Blechteilsheet metal part
2525: GaszuführungskanalGas supply channel
2626: GasausrittsöffnungGas ride opening
2727: Lochhole
2828: LanglochLong hole
2929: GaseintrittsöffnungGas inlet opening

Claims

Inert gas supply ( 2 ) of a laser processing machine, characterized in that a collision of the protective gas supply ( 2 ) during the laser processing detachable mounting of the protective gas supply ( 2 ) on one part ( 3 ) of a laser processing head is provided.

Inert gas supply according to claim 1, characterized in that the inert gas supply ( 2 ) by means of a magnetic holder on the part ( 3 ) of the laser processing head is mounted.

Inert gas supply according to claim 1 or 2, characterized in that the inert gas supply ( 2 ) using a first (7) and a second plate ( 11 ), the first plate ( 7 ) several in this plate ( 7 ) used magnets.

Inert gas supply according to claim 3, characterized in that the first plate ( 7 ) one through the second plate ( 11 ) has closable, filled with compressed air channel or cavity, wherein a sensor for monitoring the air pressure and a sensor connected to the control device for switching off the laser processing machine is provided at a certain pressure drop.

Inert gas supply according to claim 3 or 4, characterized in that the inert gas supply ( 2 ) is tubular.

Inert gas supply according to one of the preceding claims, characterized in that the inert gas supply ( 2 ) of several superimposed parts ( 24a to 24e ) is constructed.

Inert gas supply according to one of the preceding claims, characterized in that the inert gas supply ( 2 ) is arranged laterally on the laser processing head substantially parallel to the laser beam.

Inert gas supply according to one of the preceding claims, characterized in that means ( 8th . 22 . 28 ) for positioning the inert gas supply ( 2 ) are provided in the x, y and z directions.