DE202011104216U1

DE202011104216U1 - Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE202011104216U1
Application number: DE202011104216U
Authority: DE
Original assignee: Rofin Baasel Lasertech GmbH and Co KG
Current assignee: Rofin Baasel Lasertech GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2012-01-16
Anticipated expiration: 2021-08-11

Abstract

Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer Laserstrahlquelle (2) zum Erzeugen eines Laserstrahls (LS) und mit einer Strahlführungseinrichtung (3) zum Führen des Laserstrahls (LS) zu einem Bearbeitungskopf (8) und mit einem fußbetätigten ersten Eingabeelement (30) zum Steuern zumindest eines Betriebsparameters für die Laserstrahlbearbeitung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung, wie sie beispielsweise aus der EP 1 206 997 B1 bekannt ist.
Eine solche Laserbearbeitungsvorrichtung dient zum manuellen Bearbeiten eines Werkstückes, beispielsweise ein Schmuckstück oder eine Kieferprothese, mit einem Laserstrahl. Hierzu wird der von einer Laserstrahlquelle erzeugte Laserstrahl zu einem in einem Kardangelenk schwenkbar gelagerten Bearbeitungskopf geführt, in dem der Laserstrahl fokussiert wird und der von einem Bediener manuell geführt werden kann. Darüber hinaus sind auch Ausführungsformen bekannt, bei denen der Bearbeitungskopf ruht, d. h. der Laserstrahl feststehend ist, und der Bediener ausschließlich das zu bearbeitende Werkstück manuell führt.
Je nach Bearbeitungsschritt oder Art der Bearbeitung und Art des Werkstückes kann es erforderlich sein, während der Bearbeitung die den Bearbeitungsprozess, in der Regel Schweißen, mit dem Laserstrahl betreffenden Betriebsparameter zu ändern. Der Bediener muss dann bei manuell geführtem Bearbeitungskopf und/oder Werkstück die Bearbeitung abbrechen, um die nötigen Einstellungen vorzunehmen. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten Unterbrechung des Bearbeitungsprozesses.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Laserbearbeitungsvorrichtung anzugeben, mit dem insbesondere die manuelle Laserbearbeitung eines Werkstückes für den Bediener erleichtert ist.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Da gemäß diesen Merkmalen zumindest ein Betriebsparameter für die Laserstrahlbearbeitung mit Hilfe eines fußbetätigten ersten Eingabeelementes gesteuert wird, kann der Bediener insbesondere bei manueller Führung des Bearbeitungskopfes und/oder des Werkstückes die Bearbeitung weitgehend mit je nach Bedarf geänderten Betriebsparametern ununterbrochen, d. h. ohne den manuellen Eingriff mit den zur Betätigung des Bearbeitungskopfes und/oder des Werkstückes vorgesehenen Bedienelementen zu lösen, fortsetzen.
Unter Betriebsparameter für die Laserstrahlbearbeitung sind im Folgenden sowohl Parameter bzw. Kenngrößen zu verstehen, die den Laserstrahl selbst – ein/aus, cw-Leistung, Pulshöhe (Pulsleistung), Pulsfrequenz, Pulsdauer, duty cycle – als auch die Zufuhr von Prozessgas betreffen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen. Es zeigen:
1 eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung,
2 ein zur Steuerung der Laserbearbeitungsvorrichtung vorgesehenes fußbetätigtes Eingabeelement ebenfalls in einer vereinfachten Prinzipdarstellung.
Gemäß 1 umfasst die Laserbearbeitungsvorrichtung eine Laserstrahlquelle 2, beispielsweise ein Nd:YAG-Festkörperlaser, der einen Laserstrahl LS erzeugt, der mit einer Strahlführungseinrichtung 3 zu einem Bearbeitungskopf 8 geführt wird. In der Strahlführungseinrichtung 3 ist im Strahlengang des Laserstrahls LS ein dichroitischer (wellenlängenselektiver) Spiegel 4 angeordnet, der den Laserstrahl LS reflektiert, so dass dieser über einen weiteren Umlenkspiegel 6 zu dem Bearbeitungskopf 8 umgelenkt wird, in dem der Laserstrahl LS mit Hilfe einer Fokussieroptik 10 fokussiert wird. Der Bearbeitungskopf 8 ist in einer vereinfachten Ausführungsform entweder feststehend oder alternativ hierzu, wie im Beispiel der 1 dargestellt, in einem Kardangelenk schwenkbar um eine in der Zeichenebene liegende x-Achse und eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende y-Achse gelagert und kann vom Bediener manuell betätigt werden. Der Bearbeitungskopf 8 ist an eine Zufuhrleitung 11 angeschlossen, über die Prozessgas G zugeführt werden kann.
Ein Werkstück 12 befindet sich auf einem höhenverstellbaren xy-Tisch 14, der vom Bediener ebenfalls manuell verstellt wird, so dass der Bediener während der Bearbeitung des Werkstückes 12 beidhändig sowohl die Lage des Werkstückes 12 als auch die Lage des Fokuspunktes des Laserstrahls LS manuell steuert.
Der dichroitische Spiegel 4 ist für sichtbares Licht durchlässig, so dass der Bearbeitungsvorgang mit einem Mikroskop 16 vom Bediener beobachtet werden kann.
Zum Steuern der Laserstrahlquelle 2 ist eine Steuereinrichtung 20 vorgesehen, in der Steuersignale S1, S2 zum Steuern zumindest eines Betriebsparameters für die Laserstrahlquelle 2, d. h. eines die Eigenschaften des Laserstrahls LS selbst betreffenden Parameters bzw. eines die Zufuhr von Prozessgas G betreffenden Betriebsparameters, beispielsweise Betätigen eines in der Zufuhrleitung 11 befindlichen steuerbaren Ventils 24, generiert werden.
Mit Hilfe eines fußbetätigten ersten Eingabeelementes 30 wird mit einem mit einem Fuß verstellbaren Betätigungselement 32, im dargestellten Beispiel veranschaulicht als schwenkbar und federnd gelagertes Fußpedal, eine von seiner Stellposition, im Beispiel die Schwenkposition des Fußpedales, abhängige Stellgröße E beispielsweise mit einem mechanisch mit dem Betätigungselement 32 gekoppelten Potentiometer erzeugt. Die Stellgröße E wird entweder von der Steuereinrichtung 20 erfasst oder als Stellsignal aktiv an diese weitergeleitet. Alternativ zu der in der Figur dargestellten Ausführungsform kann dieses aktiv erzeugte Stellsignal auch über Funk an die Steuereinrichtung 20 übertragen werden.
Das vom Betätigungselement 32 erzeugte Stellgröße E kann in Abhängigkeit von der Stellposition entweder stetig oder in diskreten, vom Bediener sensorisch über Raststellungen erfassbaren Stufen variiert werden.
Mit zumindest einem an die Steuereinrichtung 20 angeschlossenen, benutzergeführten zweiten Eingabeelement 34 kann der Bediener vorab auswählen, welche Betriebsparameter mit Hilfe des fußbetätigten ersten Eingabeelementes 30 eingestellt bzw. gesteuert werden sollen. Derartige Betriebsparameter können einerseits Kenngrößen bzw. Parameter des Laserstrahls LS selbst, d. h. Betriebsparameter für die Laserstrahlquelle 2 sein, die mit dem von der Steuereinrichtung 20 erzeugten Steuersignalen S1 eingestellt werden. Derartige Kenngrößen sind beispielsweise die Ausgangsleistung des Laserstrahles, seine Pulsfrequenz, seine Pulsdauer oder der duty cycle. Ein solcher Betriebsparameter kann auch die Zufuhr von Prozessgas G, beispielsweise ein/aus oder gegebenenfalls kontrollierte Steuerung des Massenstroms, sein, die über ein von der Steuereinrichtung 20 erzeugtes Steuersignal 52 gesteuert wird.
Darüber hinaus können unterschiedliche diskrete Stellungen des Fußpedals 32 auch unterschiedliche Funktionen auslösen, wie dies anhand 2 näher veranschaulicht ist. So kann ausgehend von einer Ausgangsposition „0” des Fußpedals 32 bei Erreichen einer ersten Schwenkposition „1” die Zufuhr von Prozessgas G ausgelöst werden. Ein weiteres Betätigen des Fußpedals 32 über die Stellung „1” hinaus führt zum Einschalten der Laserstrahlquelle 2 mit beispielsweise vorab eingestellten Betriebsparametern. Anschließend wird durch weiteres Niederdrücken des Fußpedals 32 ein Stellbereich 40 erreicht, in dem kontinuierlich oder diskontinuierlich eine mit diesem erzeugte Stellgröße E (1), beispielsweise eine Potentiometerstellung, geändert wird, mit der ein vorab mit Hilfe des zweiten Eingabeelementes 34 (1) vom Bediener ausgewählter Betriebsparameter des Laserstrahls, beispielsweise die Pulsfrequenz, kontinuierlich oder diskontinuierlich durch Niederdrücken bzw. Loslassen des Fußpedals 32 erhöht bzw. verringert wird. Die zu unterschiedlichen Stellungen des Fußpedals gehörigen Funktionalitäten – Prozessgas ein/aus, Laserstrahlquelle ein/aus bzw. Erreichen des den Parameter der Laserstrahlung variierenden Stellbereiches, – können dabei dem Bediener auch durch sensorisch erfassbare Schaltpunkte intuitiv vermittelt werden.
Grundsätzlich können mit weiteren, in der 1 nicht dargestellten Eingabeelementen auch innerhalb des Stellbereiches 40 zu diskontinuierlichen Stufen gehörende Schaltpunkte vom Bediener festgelegt werden, falls eine kontinuierliche Variation des ausgewählten Betriebsparameters für den Laserstrahl unerwünscht ist.
Die Erfindung wurde anhand einer Laserbearbeitungsvorrichtung erläutert, bei der der Bediener das Werkstück und/oder den Bearbeitungskopf manuell führt. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße fußbetätigte erste Eingabeelement jedoch auch bei Laserbearbeitungsvorrichtungen eingesetzt werden, bei denen der Bearbeitungskopf und/oder das Werkstück automatisch geführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1206997 B1 [0001]

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer Laserstrahlquelle (2) zum Erzeugen eines Laserstrahls (LS) und mit einer Strahlführungseinrichtung (3) zum Führen des Laserstrahls (LS) zu einem Bearbeitungskopf (8) und mit einem fußbetätigten ersten Eingabeelement (30) zum Steuern zumindest eines Betriebsparameters für die Laserstrahlbearbeitung.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Eingabeelement (30) ein Betätigungselement (32) umfasst, das mit dem Fuß in unterschiedliche Stellpositionen gebracht werden kann, und mit dem zum Steuern des zumindest einen Betriebsparameters eine von seiner Stellposition abhängige Stellgröße (E) erzeugt wird.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Steuereinrichtung zum Steuern des zumindest einen Betriebsparameters für die Laserstrahlbearbeitung und einem benutzergeführten zweiten Eingabeelement zur Auswahl des zumindest einen mit dem ersten Eingabeelement steuerbaren Betriebsparameters.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als mit dem ersten Eingabeelement steuerbarer Betriebsparameter die Zufuhr von Prozessgas vorgesehen ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als mit dem ersten Eingabeelement steuerbarer Betriebsparameter eine Kenngröße des Laserstrahls vorgesehen ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als mit dem ersten Eingabeelement steuerbarer Betriebsparameter die Ausgangsleistung des Laserstrahls vorgesehen ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als mit dem ersten Eingabeelement steuerbarer Betriebsparameter eine Pulsfrequenz des Laserstrahls vorgesehen ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als mit dem ersten Eingabeelement steuerbarer Betriebsparameter eine Pulsdauer des Laserstrahls vorgesehen ist.