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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls auf ein Werkstück, die Vorrichtung umfassend ein Kopplungselement zur Einkopplung des Laserstrahls in einen Basisabschnitt der Vorrichtung, wobei sich der Basisabschnitt entlang einer ersten Achse erstreckt und zwischen dem Kopplungselement und einem Arbeitskopf, aus welchem der Laserstrahl entlang einer Austrittsachse austreten kann, angeordnet ist und wobei der Basisabschnitt entlang der ersten Achse eine freie Apertur für den Laserstrahl aufweist.
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STAND DER TECHNIK
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In der modernen Fertigungstechnik sind Laser zum Schneiden sowie zum Verschweißen von Werkstücken nicht mehr wegzudenken. Dabei wird ein Laserstrahl mittels einer geeigneten Vorrichtung auf ein Werkstück geführt, wobei der Laserstrahl letztlich aus einer Schneid- oder Schweißoptik der Vorrichtung austritt, bevor er auf das Werkstück auftrifft. Um komplex verlaufende Schnitte oder Schweißnähte erzeugen zu können, ist es üblich, die Schneid- oder Schweißoptik bzw. die Vorrichtung mitsamt der Schneid- oder Schweißoptik bewegen, insbesondere verschwenken, zu können. Hierbei sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Lösungsansätze bekannt.
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Ein solcher Lösungsansatz besteht darin, den Laserstrahl über ein Lichtleiterkabel bzw. eine Lichtleitfaser bis zur Schneid- oder Schweißoptik zu führen, wobei nur die Schneid- oder Schweißoptik als Einheit verschwenkt wird. Bei diesen Verschwenk- bzw. Drehbewegungen erfährt die Lichtleitfaser Verdrillungen bzw. Torsionen, was als nachteilig zu werten ist, da hierdurch die Lichtleiteigenschaften sowie die Lebensdauer der Faser herabgesetzt werden können. Zudem ist die Lichtleitfaser üblicherweise so angeordnet, dass die Bewegung der Schneid- oder Schweißoptik ständig mit der Gefahr von Kollisionen der Lichtleitfaser mit dem Werkstück einhergeht.
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Weiters sind Lösungen bekannt, die robotergeführte Schneid- oder Schweißoptiken verwenden. In diesem Fall wird üblicherweise die komplette Vorrichtung zur Führung des Laserstrahls vorne auf einen Flansch der sechsten Achse eines Roboters aufgesetzt. Das hat zur Folge, dass ein großer Teil des Arbeitsbereiches des Roboters durch Eigenkollision und Werksstück- oder Maschinenraumkollision verloren geht. Erfahrungsgemäß zeigt sich bei anspruchsvollen Schneid- und Schweißaufgaben außerdem, dass Roboterarme mit bekannter Armkinematik für eine Bahnsteuerung mitunter zu unpräzise arbeiten und die gewünschte Genauigkeit nicht erreicht wird. Hierbei, wirkt sich in der Praxis eine nicht-zentrische bzw. nicht-achsmittige Führung des Laserstrahls besonders nachteilig auf die erzielbare Präzision aus, obgleich – rein theoretisch – die nicht-zentrische Führung durch eine geeignete errechnete Kinematikkompensation kompensiert werden kann.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls auf ein Werkstück zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet. Insbesondere soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Gefahr von Kollisionen im Betrieb weitestgehend vermieden sein und soll eine im Wesentlichen zentrische Führung des Laserstrahls und damit eine relativ einfache Kinematik möglichst ohne notwendiger Kinematikkompensation realisiert sein, um eine hohe Präzision bei Schneid- oder Schweißvorgängen zu garantieren.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lösung der genannten Aufgabe ist es bei einer Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls auf ein Werkstück, die Vorrichtung umfassend ein Kopplungselement zur Einkopplung des Laserstrahls in einen Basisabschnitt der Vorrichtung, wobei sich der Basisabschnitt entlang einer ersten Achse erstreckt und zwischen dem Kopplungselement und einem Arbeitskopf, aus welchem der Laserstrahl entlang einer Austrittsachse austreten kann, angeordnet ist und wobei der Basisabschnitt entlang der ersten Achse eine freie Apertur für den Laserstrahl aufweist, erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Arbeitskopf um die erste Achse relativ zum Basisabschnitt rund um eine erste Nullposition schwenkbar ist, dass der Arbeitskopf um eine auf die erste Achse quer, vorzugsweise normal, stehende zweite Achse relativ zum Basisabschnitt rund um eine zweite Nullposition schwenkbar ist und dass mehrere Spiegel zur Leitung des Laserstrahls aus dem Basisabschnitt in den Arbeitskopf vorgesehen und derart ausgelegt sind, dass in der zweiten Nullposition die Austrittsachse parallel zur ersten Achse verläuft und dass in der zweiten Nullposition die Austrittsachse in der ersten Achse liegt oder zu dieser um maximal 50 mm, vorzugsweise um maximal 10 mm, versetzt ist.
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Das Kopplungselement ist an die Mittel, die für die Zuleitung des Laserstrahls zur Vorrichtung verwendet werden, angepasst.
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Typischerweise wird der Laserstrahl mittels einer Lichtleitfaser der Vorrichtung zugeführt. In einem solchen Fall ist das Kopplungselement als Faserschnittstelle ausgeführt. Diese kann mit optischen Elementen, wie z. B. Linsen, ausgestattet sein.
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Typische Festkörperlaser produzieren Laserlicht bzw. Laserstrahlen mit Wellenlängen, für die üblicherweise relativ kostengünstige Lichtleitfasern verfügbar sind. Es sind jedoch auch Fälle möglich, bei denen für die konkret vorliegende Wellenlänge des verwendeten Laserstrahls kein oder nur wenig geeignetes Material für die Herstellung von Lichtleitern verfügbar ist, sodass entsprechende Lichtleitfasern, wenn überhaupt, dann nur zu relativ hohen Preisen beschafft werden können. Ein Beispiel hierfür sind CO2-Laser. Dies kann ein Grund dafür sein, dass der Laserstrahl nicht über eine Lichtleitfaser zugeführt wird, sondern „direkt” in die Vorrichtung eingekoppelt wird.
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Das Kopplungselement muss in einem solchen Fall nicht unbedingt speziell ausgestaltet sein, sondern kann im Wesentlichen auch durch einen Abschnitt der Vorrichtung ausgebildet sein, der im Strahlengang vor dem Basisabschnitt angeordnet ist und eine Öffnung bzw. Apertur aufweist, durch die der Laserstrahl in den Basisabschnitt eintreten kann. Ggf. kann das Kopplungselement Haltemittel für eine Laserquelle und/oder Spiegel zur Leitung des Laserstrahls in den Basisabschnitt umfassen.
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Die freie Apertur ist vorzugsweise kreisförmig mit einem Durchmesser im Bereich von 25 mm bis 60 mm, besonders bevorzugt von 40 mm bis 50 mm, insbesondere von 47 mm bis 48 mm.
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Grundsätzlich ist es für eine relativ einfache Kinematik vorteilhaft, wenn die zweite Achse und die erste Achse normal aufeinander stehen. In der Praxis ergibt sich schon allein aus fertigungstechnischen Gründen ein gewisser Toleranzbereich, in dem der zwischen den beiden Achsen eingeschlossene Winkel nicht exakt 90° ist und trotzdem eine zufriedenstellende Genauigkeit bei Anwendungen, insbesondere bei Schneid- oder Schweißvorgängen, erzielt wird. Darüberhinaus sind aber auch Anwendungen vorstellbar, wo bewusst von einer exakten Normalität zwischen erster und zweiter Achse abgegangen wird – die beiden Achsen verlaufen also nur ganz allgemein quer zueinander – und der von den beiden Achsen eingeschlossene Winkel ebenfalls noch in einen gewissen Toleranzbereich liegt. Typischerweise beträgt ein solcher Toleranzbereich maximal ±1° rund um 90°.
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Die Spiegel ermöglichen es, den vom bzw. aus dem Basisabschnitt kommenden Laserstrahl um Elemente der Vorrichtung, wie z. B. notwendige Drehlager, herum zu lenken und letztlich trotzdem eine im Wesentlichen zentrische Führung des Laserstrahls zu ermöglichen. Letzteres bedeutet, dass in der zweiten Nullposition des Arbeitskopfs der Laserstrahl beim Austritt aus dem Arbeitskopf – entlang der Austrittsachse – parallel und bis auf den genannten tolerierbaren Versatzbereich auch in der ersten Achse verläuft.
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Die genannte Parallelität zwischen der Austrittsachse und der ersten Achse ist im Rahmen der gegenständlichen Erfindung ebenfalls als mit einem gewissen Toleranzbereich versehen zu verstehen, in welchem Toleranzbereich die gewünschte Genauigkeit des Schneidens oder Schweißens bei relativ einfacher Kinematik und möglichst ohne Kinematikkompensationen berücksichtigen zu müssen erzielbar ist. Konkret haben aufwendige Versuchsreihen gezeigt, dass in der zweiten Nullposition eine hinreichende Parallelität zwischen der Austrittsachse und der ersten Achse gegeben ist, wenn die beiden Achsen einen Winkel einschließen, der von 0° um maximal ±1° abweicht.
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Insgesamt ergibt sich somit, dass insbesondere für Verschwenkungen bzw. Drehungen um die erste Achse keine oder nur eine sehr kleine Kinematikkompensation berücksichtigt bzw. programmiert werden muss.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die genannte Parallelität der ersten Achse und der Austrittsachse in der zweiten Nullposition stets gegeben ist, d. h. unabhängig von einer Verschwenkung bzw. Drehung des Arbeitskopfs um die erste Achse.
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Da zum Schneiden und Schweißen üblicherweise Laserstrahlen mit hoher Leistung verwendet werden, können an den Spiegeln sehr hohe Flächenleistungsdichten auftreten. Daher kann zumindest ein, vorzugsweise alle, Spiegel gekühlt sein. Geeignete Spiegel, die mittels eines Fluids (z. B. mit einem Gas wie Stickstoff oder mit einer Flüssigkeit wie Wasser) kühlbar sind, sind an sich kommerziell erhältlich.
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Um auch bei sehr komplexen Schneid- und Schweißaufgaben die gewünschte Präzision erzielen und trotzdem eine Kinematikkompensation möglichst vermeiden zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Spiegel derart ausgelegt sind, dass die Austrittsachse die zweite Achse stets schneidet oder zu dieser um maximal 10 mm versetzt ist. Auf diese Weise ist insbesondere keine oder nur eine sehr kleine Kinematikkompensation bei Drehungen um die zweite Achse nötig. Ein Versatz von beispielsweise 10 mm bedeutet dabei, dass sich die Austrittsachse und die zweite Achse nicht schneiden und dass sich ein Punktepaar bestehend aus einem Punkt auf der Austrittsachse und einem Punkt auf der zweiten Achse finden lässt, dessen beiden Punkte einen minimalen Abstand voneinander haben, wobei dieser minimale Abstand 10 mm beträgt.
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Wie bereits gesagt, kann durch den Einsatz der Spiegel Platz für die notwenigen Drehlagerelemente geschaffen und trotzdem eine zentrische Führung des Laserstrahls realisiert werden. Insbesondere ist es dabei möglich, die Drehlagerelemente so anzuordnen, dass sich eine optimale Anordnung der ersten und zweiten Achse im Hinblick auf die Vermeidung von notwendigen Kinematikkompensationen ergibt. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die zweite Achse die erste Achse schneidet oder zu dieser um maximal 10 mm versetzt ist. Ein Versatz von beispielsweise 10 mm bedeutet dabei, dass sich die erste Achse und die zweite Achse nicht schneiden und dass sich ein Punktepaar bestehend aus einem Punkt auf der ersten Achse und einem Punkt auf der zweiten Achse finden lässt, dessen beiden Punkte einen minimalen Abstand voneinander haben, wobei dieser minimale Abstand 10 mm beträgt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass von den Spiegeln zumindest einer ein adaptiver Spiegel ist, um eine Fokuslage des Laserstrahls am Werkstück entlang der Austrittsachse zu verändern, wobei der mindestens eine adaptive Spiegel vorzugsweise pneumatisch steuerbar ist. Derartige adaptive Spiegel sind an sich kommerziell erhältlich und lassen z. B. eine Steuerung über einen pneumatischen Druck zu. Die Fokuslage kann sodann z. B. über ein elektrisch vorgesteuertes Servoventil stufenlos entlang der Austrittsachse verändert werden. D. h. auch in diesem Fall bleibt die im Wesentlichen zentrische Führung des Laserstrahls erhalten.
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Um einen einfachen und kostengünstigen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu ermöglichen, der trotzdem die beschriebene Funktionalität gewährleistet, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass genau ein adaptiver Spiegel und drei Planschrägspiegel vorgesehen sind. Vorzugsweise ist der adaptive Spiegel dabei als zweiter Spiegel im Strahlengang vorgesehen.
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Um, insbesondere beim Schneiden oder Schweißen, die Leistung bzw. die Flächenleistungsdichte des austretenden Laserstrahls regeln zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Basisabschnitt einen an das Kopplungselement anschließenden Kollimator umfasst, um den Laserstrahl zu kollimieren und, vorzugsweise maximal bis zur Größe der freien Apertur, aufzuweiten. Typischerweise weist der Laserstrahl beim Einkoppeln einen ungefähren Durchmesser von 0,1 mm bis 0,6 mm auf, insbesondere wenn der Laserstrahl aus einer Lichtleitfaser eingekoppelt wird.
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Vorzugsweise ist der Kollimator mit einer motorbetriebenen Defokussierstrecke ausgestattet, um eine automatische Leistungsregulierung zu ermöglichen. Derlei Kollimatoren sind an sich kommerziell erhältlich.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es außerdem vorgesehen, dass im Basisabschnitt im Strahlengang des Laserstrahls eine Optik für eine Beobachtungskamera vorgesehen ist, um den Laserstrahl am Werkstück beobachten zu können. Diese Optik, die typischerweise ein Prisma als halbdurchlässigen Spiegel umfasst, ist ebenso wie die Beobachtungskamera an sich kommerziell erhältlich.
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Die Optik ist dabei vorzugsweise im Kollimator oder im Verlauf des Strahlengangs gesehen nach dem Kollimator angeordnet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass der Arbeitskopf an einem Gelenkkörper drehbar um die zweite Achse gelagert ist und dass der Gelenkkörper drehbar um die erste Achse am Basisabschnitt gelagert ist. Dies ermöglicht einen relativ einfachen und separaten Aufbau der Drehlagerungen für Drehungen bzw. Verschwenkungen um die erste Achse und die zweite Achse.
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Um abstehende Versorgungsleitungen, die Gefahrenquellen für Kollisionen sein könnten, zu vermeiden, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass am Gelenkkörper Anschlüsse für Versorgungsleitungen vorgesehen sind und dass die Versorgungsleitungen über eine Energieführungskette zugeführt sind, die spiralförmig in einer auf die erste Achse normal stehenden Normalebene angeordnet ist, wobei ein Energieführungskettenendglied drehfest mit dem Gelenkkörper verbunden ist, sodass sich die Energieführungskette spiralförmig zusammenzieht oder entspannt, wenn der Arbeitskopf mittels des Gelenkkörpers um die erste Achse gedreht wird. Die Energieführungskette kompensiert somit die Drehbewegungen um die erste Achse, sodass die Versorgungsleitungen keine Torsion erfahren und deren Funktionalität nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig führt die Energieführungskette die Versorgungsleitungen von außen so nah wie möglich an den Basisabschnitt bzw. die erste Achse heran, sodass die Versorgungsleitungen nicht vom Basisabschnitt abstehen. Vorzugsweise ist die Energieführungskette dabei die erste Achse umgebend angeordnet.
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Die Versorgungsleitungen können dabei z. B. zur Versorgung mit elektrischer Energie und/oder für Kühlflüssigkeit bzw. Kühlwasser und/oder für Schneidgas fürs Schneiden bzw. Schutzgas fürs Schweißen und/oder für Sensorleitungen und/oder für Druckluft für eine Pneumatik, insbesondere des adaptiven Spiegels, vorgesehen sein. Entsprechend können die Versorgungsleitungen elektrische Kabel und diverse Schläuche umfassen.
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Um einen exakten und wartungsarmen Mechanismus für Drehungen bzw. Verschwenkungen des Arbeitskopfs um die erste Achse zur Verfügung zu stellen, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zur Drehung des Gelenkkörpers um die erste Achse ein erster Zahnriemenantrieb vorgesehen ist. Hierbei kann der erste Zahnriemenantrieb einen kostengünstigen und genau steuerbaren Servomotor, vorzugsweise mit Planetengetriebe, umfassen, um einen ersten Zahnriemen des ersten Zahnriemenantriebs anzutreiben.
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Um einen exakten und wartungsarmen Mechanismus für Drehungen bzw. Verschwenkungen des Arbeitskopfs um die zweite Achse zur Verfügung zu stellen, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zur Drehung des Arbeitskopfs um die zweite Achse ein zweiter Zahnriemenantrieb mit einem am Gelenkkörper befestigten Zahnriemenwinkelgetriebe vorgesehen ist. Hierbei kann der zweite Zahnriemenantrieb ebenfalls einen kostengünstigen und genau steuerbaren Servomotor umfassen, um einen zweiten Zahnriemen des zweiten Zahnriemenantriebs anzutreiben.
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Entsprechend dem oben Gesagten ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der erste Zahnriemenantrieb einen Servomotor aufweist, dass der zweite Zahnriemenantrieb einen Servomotor aufweist und dass die beiden Servomotoren relativ zur ersten Achse starr angeordnet sind. Die starre Anordnung relativ zur ersten Achse kann insbesondere über eine Verbindung der Servomotoren mit einem Flansch, der relativ zur ersten Achse starr angeordnet ist, bewirkt werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die beiden Servomotoren parallel zueinander angeordnet sind. Insbesondere können dabei Antriebsachsen der Servomotoren parallel angeordnet sein.
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Um insbesondere unabhängig von der konkret vorliegenden Verschwenkung bzw. Drehung um die erste Achse den Laserstrahl zuverlässig zentrisch führen zu können, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass die Spiegel mit dem Gelenkkörper verbunden und mit diesem um die erste Achse drehbar sind. D. h. es ist sichergestellt, dass sämtliche Spiegel bei jeder Verschwenkung bzw. Drehung des Gelenkkörpers bzw. des Arbeitskopfs um die erste Achse mitgedreht werden. Dabei kann zumindest einer der Spiegel auch am Arbeitskopf befestigt und auf diese Weise mit dem Gelenkkörper verbunden sein. Ebenso kann zumindest einer, vorzugsweise drei, der Spiegel unmittelbar und/oder fest am Gelenkkörper befestigt sein.
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Um die Vorrichtung gezielt für das Schweißen oder Schneiden auszulegen, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Arbeitskopf eine Optik zum Schweißen oder Schneiden aufweist.
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Um in der Praxis auch räumlich sehr komplex verlaufende Schnitte oder Schweißnähte erzeugen und – bei relativ einfachem Aufbau der Vorrichtung – trotzdem stets eine im Wesentlichen zentrische Führung des Laserstrahls aufrecht erhalten zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass der Arbeitskopf um die erste Achse rund um die erste Nullposition in einem Bereich von –195° bis +195° verschwenkbar ist und um die zweite Achse rund um die zweite Nullposition in einem Bereich von –120° bis +120°. Auf diese Weise können Drehungen um 360° um die jeweilige Achse vermieden werden, was insbesondere den erfindungsgemäßen Einsatz der Energieführungskette begünstigt.
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Analog zum oben Gesagten ist erfindungsgemäß ein System zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls vorgesehen, das System umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung, das System weiters umfassend ein Maschinenbett mit ersten Führungen zur Führung eines X-Schlittens entlang einer X-Achse, wobei auf dem X-Schlitten zweite Führungen vorgesehen sind zur Führung eines Y-Schlittens entlang einer Y-Achse und wobei an einer Stirnseite des Y-Schlittens dritte Führungen vorgesehen sind zur Führung eines Z-Schlittens entlang einer Z-Achse, wobei die Vorrichtung am Z-Schlitten montiert ist und wobei die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse wechselseitig normal aufeinander stehen und die erste Achse parallel zur Z-Achse verläuft.
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Selbstverständlich gilt auch in diesem Fall ein gewisser, schon allein aufgrund von Fertigungstoleranzen notwendiger Toleranzbereich für die Winkelbeziehungen zwischen den Achsen X, Y und Z. Typischerweise darf der von jeweils zwei der Achsen wechselseitig eingeschlossene Winkel von 90° um maximal ±1° abweichen.
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Eine Laserquelle, die nicht unbedingt Teil des Systems sein muss, dient der Erzeugung des Laserstrahls, der der Vorrichtung mit geeigneten Mitteln, beispielsweise mit einer Lichtleitfaser und/oder Spiegeln, zugleitet wird.
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Das System ermöglicht es, die Vorrichtung und damit den Arbeitskopf mittels der geführten X-, Y- und Z-Schlitten entlang der entsprechenden Achsen zu verfahren, wodurch auch relativ große bzw. weit voneinander entfernte Schnitte und Schweißnähte erzeugt werden können. Typische Wertebereiche für maximale Verfahrwege wären 1000 mm bis 5000 mm entlang der X-Achse, 600 mm bis 1200 mm entlang der Y-Achse und 400 mm bis 800 mm entlang der Z-Achse.
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Zur Steigerung der Stabilität bzw. der Präzision kann das Maschinenbett ein mit einem Gießmaterial ausgegossenes Volumen aufweisen, um die Masse des Maschinenbetts zu erhöhen. Als Gießmaterial kann beispielsweise ein Beton vorgesehen sein. Ebenso kann das gesamte Maschinenbett massiv aus einem Stahl-Beton-Verbundwerkstoff, der insbesondere im Hinblick auf Schwingungsdämpfung optimiert sein kann, hergestellt sein.
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Gemäß dem oben Gesagten ist es bei einer Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls auf ein Werkstück, die Vorrichtung umfassend ein Kopplungselement zur Einkopplung des Laserstrahls in einen Basisabschnitt der Vorrichtung, wobei sich der Basisabschnitt entlang einer ersten Achse erstreckt und zwischen dem Kopplungselement und einem Arbeitskopf, aus welchem der Laserstrahl entlang einer Austrittsachse austreten kann, angeordnet ist und wobei der Basisabschnitt entlang der ersten Achse eine freie Apertur für den Laserstrahl aufweist, wobei der Arbeitskopf um die erste Achse relativ zum Basisabschnitt rund um eine erste Nullposition schwenkbar ist, wobei der Arbeitskopf um eine auf die erste Achse quer, vorzugsweise normal, stehende zweite Achse relativ zum Basisabschnitt rund um eine zweite Nullposition schwenkbar ist und wobei mehrere Spiegel zur Leitung des Laserstrahls aus dem Basisabschnitt in den Arbeitskopf vorgesehen und derart ausgelegt sind, dass in der zweiten Nullposition die Austrittsachse parallel zur ersten Achse verläuft und dass in der zweiten Nullposition die Austrittsachse in der ersten Achse liegt oder zu dieser um maximal 50 mm, vorzugsweise um maximal 10 mm, versetzt ist, erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwei Servomotoren zur Verschwenkung des Arbeitskopfs um die erste Achse und um die zweite Achse vorgesehen sind, wobei die beiden Servomotoren relativ zur ersten Achse starr angeordnet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Arbeitskopf an einem Gelenkkörper drehbar um die zweite Achse gelagert ist und dass der Gelenkkörper drehbar um die erste Achse am Basisabschnitt gelagert ist.
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Weiters ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass am Gelenkkörper Anschlüsse für Versorgungsleitungen vorgesehen sind und dass die Versorgungsleitungen über eine Energieführungskette zugeführt sind, die spiralförmig in einer auf die erste Achse normal stehenden Normalebene angeordnet ist, wobei ein Energieführungskettenendglied drehfest mit dem Gelenkkörper verbunden ist, sodass sich die Energieführungskette spiralförmig zusammenzieht oder entspannt, wenn der Arbeitskopf mittels des Gelenkkörpers um die erste Achse gedreht wird.
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Weiters ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zur Drehung des Gelenkkörpers um die erste Achse ein erster Zahnriemenantrieb vorgesehen ist, wobei der erste Zahnriemenantrieb einen der beiden Servomotoren aufweist.
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Weiters ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, dass zur Drehung des Arbeitskopfs um die zweite Achse ein zweiter Zahnriemenantrieb mit einem am Gelenkkörper befestigten Zahnriemenwinkelgetriebe vorgesehen ist, wobei der erste Zahnriemenantrieb einen anderen der beiden Servomotoren aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
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Dabei zeigt:
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1a eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls auf ein Werkstück in Seitenansicht
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1b die Vorrichtung aus 1a um 90° um eine erste Achse gedreht
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2 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B aus 1b, in der ein Strahlengang eines Laserstrahls ersichtlich ist
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3 eine axonometrische Detailansicht, wobei ein Schwenkbereich eines Arbeitskopfs der Vorrichtung um eine zweite Achse illustriert ist
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4a eine axonometrische Detailansicht, wobei eine maximale Verschwenkung des auf einem Gelenkkörper montierten Arbeitskopfs in einer Richtung um die erste Achse illustriert ist
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4b eine axonometrische Detailansicht, wobei eine maximale Verschwenkung des auf dem Gelenkkörper montierten Arbeitskopfs in einer entgegengesetzten Richtung um die erste Achse illustriert ist
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5 eine axonometrische Detailansicht, wobei Versorgungsleitungen, die über eine Energieführungskette zugeführt werden, erkennbar sind
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6 eine axonometrische Detailansicht von Antriebskomponenten für Drehungen um die erste und zweite Achse
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7 eine axonometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Die Seitenansichten der 1a und 1b zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Führung eines Laserstrahls 2 (vgl. 2) auf ein Werkstück, wobei der Laserstrahl 2 im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Lichtleitfaser 37 der Vorrichtung 1 zugeführt wird. Die Vorrichtung 1 weist in diesem Fall eine Faserschnittstelle 3 auf, um die Lichtleitfaser 37 anzukoppeln und damit den Laserstrahl 2 in einen Basisabschnitt 4 einkoppeln zu können.
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Der Basisabschnitt 4 erstreckt sich entlang einer ersten Achse 5 und ist zwischen der Faserschnittstelle 3 und einem Arbeitskopf 7 angeordnet. Der Arbeitskopf 7 beinhaltet üblicherweise eine Schweißoptik oder, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, eine Schneidoptik 14 mit einer Fokussierlinse (vgl. 2), welche den Austritt des Laserstrahls 2 auf das Werkstück entlang einer Austrittsachse 12 ermöglicht.
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Die unterschiedlichen Optiken können je nach Bedarf leicht gegeneinander getauscht werden. Ebenso ermöglicht die Faserschnittstelle 3 das Einkoppeln von Lichtleitfasern 37 für unterschiedliche Laserstrahlen, die von unterschiedlichen Laserquellen erzeugt werden.
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Der Basisabschnitt 4 weist eine freie Apertur 6 (vgl. 2) auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen kreisförmig mit ca. 47,5 mm Durchmesser ist. Diese freie Apertur 6 kann beispielsweise in einem Tubus realisiert sein. Der Basisabschnitt 4 weist einen Kollimator 38 auf, der unmittelbar an die Faserschnittstelle 3 anschließt. Im Kollimator 38 wird der eingekoppelte Laserstrahl 2 kollimiert und defokussiert bzw. aufgeweitet. Dabei tritt der Laserstrahl 2 aus der Lichtleitfaser 3, die typischerweise einen Durchmesser 44 von einigen wenigen Zehntelmillimeter aufweist, mit einem Durchmesser von typischerweise 0,1 mm bis 0,6 mm aus. Die im Kollimator 38 stattfindende Aufweitung 43 erfolgt über eine Defokussierstrecke 42 bis maximal auf die Größe der freien Apertur 6. Auf diese Weise kann die Leistung bzw. die Flächenleistungsdichte des Laserstrahls 2 reduziert werden. Um eine automatisierbare Steuerung zu ermöglichen, ist eine motorische Defokussierung mit einer entsprechenden Antriebseinheit 36 vorgesehen.
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Wie in 2 ebenfalls ersichtlich ist, ist im Strahlengang 41 im Bereich des Kollimators 38 eine Optik 15 für eine Beobachtungskamera 45 eingebaut. Ein von der Beobachtungskamera 45 erfasstes Licht 45 erlaubt die Beobachtung des Laserstrahls 2 am Werkstück, wobei das Signal der Beobachtungskamera 16 z. B. an einen Monitor weitergeleitet wird.
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Der Basisabschnitt 4 weist im Bereich eines der Faserschnittstelle 3 gegenüberliegenden Endes einen Flansch 35 auf, mit dem die Vorrichtung 1 z. B. an einen Z-Schlitten 32 (vgl. 7) eines Systems 25 zur Bearbeitung eines Werkstücks montiert werden kann.
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An diesem Flansch 35 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gelenkkörper 17 drehbar um die erste Achse 5 gelagert. Hierzu weist der Flansch 35 ein erstes Hauptlager 55 auf, vgl. 4a und 4b.
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Der Arbeitskopf 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel am Gelenkkörper 17 drehbar um eine zweite Achse 8 gelagert, die grundsätzlich quer zu ersten Achse 5 verläuft. Hierzu weist der Gelenkkörper 17 ein zweites Hauptlager 48 auf, vgl. 5 und 6. Im dargestellten Ausführungsbeispiel steht die zweite Achse 8 normal (bis auf einen gewissen Toleranzbereich) auf die erste Achse 5 und schneidet diese (bis auf einen gewissen Toleranzbereich).
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Insgesamt kann der Arbeitskopf 7 somit sowohl um die erste Achse 5 als auch um die zweite Achse 8 relativ zum Basisabschnitt 4 verschwenkt bzw. gedreht werden. Die Verschwenkung bzw. Drehung um die erste Achse 5 erfolgt durch Drehung des Gelenkkörpers 17 relativ zum Basisabschnitt 4 und die Drehung um die zweite Achse 8 durch Drehung des Arbeitskopfs 7 relativ zum Gelenkkörper 17.
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Die Verschwenkung des Arbeitskopfs 7 um die erste Achse 5 erfolgt in einem Schwenkbereich rund um eine erste Nullposition 9 von einem negativen Ende C– (vgl. 4b) des Schwenkbereichs bis zu einem positiven Ende C+ (vgl. 4a) des Schwenkbereichs. Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben C– und C+ die Werte –195° und +195°.
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Die Verschwenkung des Arbeitskopfs 7 um die zweite Achse 8 erfolgt in einem Schwenkbereich rund um eine zweite Nullposition 13 von einem negativen Ende A– des Schwenkbereichs bis zu einem positiven Ende A+ des Schwenkbereichs, vgl. 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben A– und A+ die Werte –120° und +120°.
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In 1a, 1b und 2 befindet sich der Arbeitskopf 7 in der ersten Nullposition 9 und der zweiten Nullposition 13. Wie in 2 ersichtlich ist, sind bei der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 insgesamt drei Planschrägspiegel 10 sowie ein pneumatisch betriebener, adaptiver Spiegel 11 vorgesehen, um den vom Basisabschnitt 4 kommenden bzw. aus diesem austretenden Laserstrahl 2 in den Arbeitskopf 7, insbesondere bis zur Schneidoptik 14 (oder alternativ Schweißoptik), zu leiten, sodass der Laserstrahl 2 schließlich entlang der Austrittsachse 12 aus dem Arbeitskopf 7 austreten kann.
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Einerseits wird der Laserstrahl 2 auf diese Weise zumindest abschnittsweise um Elemente der Vorrichtung 1 herum gelenkt, andererseits garantiert die Auslegung der Spiegel 10, 11 eine im Wesentlichen zentrische Führung des Laserstrahls 2. Letzteres bedeutet, dass in der zweiten Nullposition 13 die Austrittsachse 12 im Wesentlichen (d. h. bis auf einen gewissen Toleranzbereich) parallel zur ersten Achse 5 verläuft und im Wesentlichen (d. h. bis auf einen gewissen Toleranzbereich) in dieser liegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die eben genannten Beziehungen zwischen der Austrittsachse 12 und der ersten Achse 5 in der zweiten Nullposition 13 nicht nur für die erste Nullposition 9, sondern für beliebige Verschwenkungen um die erste Achse 5 gegeben. Insgesamt ergibt sich somit, dass für Verschwenkungen bzw. Drehungen des Arbeitskopfs 7 um die erste Achse 5 praktisch keine Kinematikkompensation berücksichtigt bzw. programmiert werden muss. Trotzdem können auch komplexe Schnitte (alternativ komplexe Schweißnähte) mit hoher Präzision erzeugt werden.
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Weiterhin sind die Spiegel 10, 11 derart ausgelegt, dass die Austrittsachse 12 die zweite Achse 8 im Wesentlichen (d. h. bis auf einen gewissen Toleranzbereich) stets schneidet. Entsprechend muss auch bei Verschwenkungen bzw. Drehungen des Arbeitskopfs 7 um die zweite Achse 8 praktisch keine Kinematikkompensation berücksichtigt bzw. programmiert werden. Trotzdem können somit auch sehr komplexe Schnitte (alternativ komplexe Schweißnähte) mit höchster Präzision erzeugt werden.
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Konkret sind die Spiegel 10, 11 im dargestellten Ausführungsbeispiel folgendermaßen angeordnet. Dem Strahlengang 41 folgend ist zunächst ein Planschrägspiegel 10 fest am Gelenkkörper 17 montiert. Dieser Planschrägspiegel 10 ist so angeordnet, dass ihn die erste Achse 5 zentral unter im Wesentlichen 45° trifft, und lenkt den Laserstrahl 2 im Wesentlichen in einem rechten Winkel auf den adaptiven Spiegel 11, der ebenfalls fest am Gelenkkörper 17 montiert ist. Der adaptive Spiegel 11 lenkt den Laserstrahl 2 im Wesentlichen wieder in einem rechten Winkel auf einen weiteren Planschrägspiegel 10, der ebenfalls fest mit dem Gelenkkörper 17 verbunden ist. Die zweite Achse 8 verläuft durch diesen Planschrägspiegel 10 und trifft ihn zentral unter im Wesentlichen 45°. Dieser Planschrägspiegel 10 lenkt den Laserstrahl 2 im Wesentlichen unter 90° parallel zur zweiten Achse 8 auf den letzten Planschrägspiegel 10. Der letzte Planschrägspiegel 10 ist fest mit dem Arbeitskopf 7 verbunden und lenkt den Laserstrahl 2 schließlich wieder um im Wesentlichen 90° durch die Schneidoptik 14 (alternativ Schweißoptik) und in die Austrittsachse 12.
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D. h. im dargestellten Ausführungsbeispiel werden sämtliche Spiegel 10, 11 bei Verschwenkungen bzw. Drehungen um die erste Achse 5 mitgedreht. Bei Verschwenkungen bzw. Drehungen um die zweite Achse 8 wird jedoch nur der letzte Planschrägspiegel 10 mit dem Arbeitskopf 7 mitgedreht.
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Da zum Schneiden und Schweißen üblicherweise Laserstrahlen 2 mit hoher Leistung verwendet werden, können an den Spiegeln 10, 11 sehr hohe Flächenleistungsdichten auftreten. Daher sind im dargestellten Ausführungsbeispiel alle Spiegel 10, 11 wassergekühlt.
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Der adaptive Spiegel 11 kann z. B. über ein elektrisch vorgesteuertes Servoventil (nicht dargestellt) angesteuert werden, um die Fokuslage des Laserstrahls 2 am Werkstück entlang der Austrittsachse 12 stufenlos zu ändern, wobei die zentrische Führung des Laserstrahls 2 natürlich erhalten bleibt.
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Versorgungsleitungen 19 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 u. a. zur Versorgung der Pneumatik des adaptiven Spiegels 11 mit Druckluft, zur Versorgung der Spiegel 10, 11 mit Wasser für deren Kühlung, zur Versorgung mit Schneidgas fürs Schneiden (alternativ Schutzgas fürs Schweißen), zur elektrischen Energieversorgung von zwei Servomotoren 39, die bei Verschwenkungen um die erste Achse 5 und die zweite Achse 8 Verwendung finden, oder als Signalleitungen für Sensoren vorgesehen. Daher umfassen die Versorgungsleitungen 19 elektrische Kabel und diverse Schläuche.
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Ein Beispiel für einen Sensor ist ein in 5 erkennbarer RFID-Sensor 46, der den Rüstzustand der verwendeten Optik erkennt, insbesondere ob eine Schneidoptik 14 oder eine Schweißoptik verwendet wird.
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Entsprechende Anschlüsse 18 für die Versorgungsleitungen 19 finden sich insbesondere am Gelenkkörper 17, vgl. 5. Um die Versorgungsleitungen 19 von außen zu diesen Anschlüssen 18 zuführen zu können und dabei ein Abstehen der Versorgungsleitungen 19 und damit die Gefahr von Kollisionen soweit wie möglich zu vermeiden, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Energieführungskette 20 vorgesehen. Diese Energieführungskette 20 ist spiralförmig in einer auf die erste Achse 5 normal stehenden Normalebene angeordnet. Dabei ist die Energieführungskette 20 im gezeigten Ausführungsbeispiel die erste Achse 5 umgebend angeordnet.
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Ein Energieführungskettenendglied 21 ist mit einem rohrförmigen Teil 60 des Gelenkkörpers 17 verbunden, welcher rohrförmige Teil 60 sich entlang der ersten Achse 5 in Richtung Faserschnittstelle 3 bis in den Basisabschnitt 4 erstreckt, wobei die erste Achse 5 mittig durch den rohrförmigen Teil 60 verläuft. Die Verbindung des Energieführungskettenendglieds 21 mit dem rohrförmigen Teil 60 bewirkt, dass sich die Energieführungskette 20 spiralförmig zusammenzieht oder entspannt, wenn der Arbeitskopf 7 mittels des Gelenkkörpers 17 um die erste Achse 5 gedreht wird. Die Energieführungskette 20 kompensiert somit die Drehbewegungen um die erste Achse 5, sodass die Versorgungsleitungen 19 keine Torsion erfahren und deren Funktionalität nicht beeinträchtigt wird. Gleichzeitig führt die Energieführungskette 20 die Versorgungsleitungen 19 von außen so nah wie möglich an den rohrförmigen Teil 60 bzw. die erste Achse 5 heran, sodass die Versorgungsleitungen 19 nicht vom Basisabschnitt 4 abstehen.
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Insbesondere das spiralförmige Entspannen und Zusammenziehen der Energieführungskette 20 bei Drehungen um die erste Achse 5 ist in 4a und 4b illustriert, wobei aus Gründen der Klarheit die Versorgungsleitungen 19 hierbei nicht eingezeichnet sind. In 4a liegt eine Verschwenkung um die erste Achse 5 bis zum maximalen positiven Ende C+ des Schwenkbereichs vor, wobei die Energieführungskette 20 maximal entspannt ist und in einer entsprechend offenen Spiralform vorliegt. Dabei ist gut erkennbar, dass die Energieführungskette 20 auf einer ebenen Auflageplatte 40 aufliegt, die rund um den rohrförmigen Teil 60 angeordnet ist. Die Auflageplatte 40 definiert somit die genannte Normalebene für die Energieführungskette 20. Weiters ist erkennbar, dass im Bereich des Energieführungskettenendglieds 21 eine Durchführung 54 in der Auflageplatte 40 vorgesehen ist, durch welche Durchführung 54 die Versorgungsleitungen 19 aus der Energieführungskette 20 nach unten in Richtung Gelenkkörper 17 bzw. Arbeitskopf 7 geführt werden können, vgl. insbesondere 5. In 4b liegt eine Verschwenkung um die erste Achse 5 bis zum maximalen negativen Ende C– des Schwenkbereichs vor, wobei die Energieführungskette 20 maximal gespannt ist und in einer entsprechend dichten Spiralform am rohrförmigen Teil 60 anliegt.
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In einem Endbereich der Energieführungskette 20, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus insgesamt 38 Gliedern besteht, ist die Energieführungskette 20 an einem ersten Begrenzungselement 58 fixiert. Im Zusammenspiel mit der Befestigung des Energieführungskettenendglieds 21 am rohrförmigen Teil 60 ist sichergestellt, dass die Energieführungskette 20 in der durch die Auflageplatte 40 definierten Normalebene spiralförmig angeordnet ist. Ein zweites Begrenzungselement 59 verhindert, dass die Energieführungskette 20 im maximal entspannten Zustand (vgl. 4a) über die Auflageplatte 40 hinausragt und nicht mehr auf dieser aufliegt, indem die Energieführungskette 20 im maximal entspannten Zustand gegen das zweite Begrenzungselement 59 stößt. Das erste Begrenzungselement 58 und das zweite Begrenzungselement 59 sind in einem peripheren Endbereich der Auflageplatte 40 mit dieser fest verbunden.
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Der rohrförmige Teil 60 ist an einem spindelförmigen Teil 63 des Gelenkkörpers 17 angeflanscht. Der spindelförmige Teil 63 ist mit einer Riemenscheibe 61 eines ersten Zahnriemenantriebs 22 drehfest verbunden, vgl. 6. Der erste Zahnriemenantrieb 22 dient zur Erzeugung der Verschwenkungen bzw. Drehungen des Gelenkkörpers 17 bzw. des Arbeitskopfs 7 um die erste Achse 5. Der erste Zahnriemenantrieb 22 weist dazu einen der beiden Servomotoren 39 auf, der über ein angeflanschtes Planetengetriebe 47 auf einen ersten Zahnriemen 56 wirkt. Der erste Zahnriemen 56 wiederum steht in Eingriff mit der Riemenscheibe 61.
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Zur Erzeugung der Verschwenkungen bzw. Drehungen des Arbeitskopfs 7 um die zweite Achse 8 ist ein zweiter Zahnriemenantrieb 23 vorgesehen, der den anderen der beiden Servomotoren 39 umfasst. Letzterer treibt über einen zweiten Zahnriemen 57 eine Riemenwalze 49 an, die am spindelförmigen Teil 63 drehbar um die erste Achse 5 gelagert ist. An der Riemenwalze 49 greift ein weiterer zweiter Zahnriemen 57 an, der über ein Zahnriemenwinkelgetriebe 24 des zweiten Zahnriemenantriebs 23 geführt ist und schließlich mit einer Riemenscheibe 62 in Eingriff steht. Die Riemenscheibe 62 ist drehfest mit dem Arbeitskopf 7 im Bereich des zweiten Hauptlagers 48 verbunden, wobei durch die Riemenscheibe 62 die zweite Achse 8 zentral verläuft. Eine Drehung der Riemenwalze 49 um die erste Achse 5 wird auf diese Weise in eine Drehung des Arbeitskopfs 7 um die zweite Achse 8 übersetzt, sodass mittels des Servomotors 39 des zweiten Zahnriemenantriebs 23 der Arbeitskopf 7 um die zweite Achse 8 verschwenkt werden kann.
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7 zeigt schließlich das erfindungsgemäße System 25 im Detail. Dieses System 25 weist folgenden Aufbau auf: Auf einem Maschinenständer 26 ist ein Maschinenbett 27 mit entlang einer X-Achse 28 verlaufenden Führungsschienen 29 angeordnet. Die Führungsschienen 29 bilden erste Führungen aus und dienen zur Führung eines X-Schlittens 30 entlang der X-Achse 28. Auf dem X-Schlitten 30 sind zweite Führungen vorgesehen zur Führung eines Y-Schlittens 31 entlang einer Y-Achse 33. An einer Stirnseite des Y-Schlittens 31 sind dritte Führungen vorgesehen zur Führung des Z-Schlittens 32 entlang einer Z-Achse 34, wobei die Vorrichtung 1, wie bereits gesagt, am Z-Schlitten 32 montiert ist. Die X-Achse 28, die Y-Achse 33 und die Z-Achse 34 stehen wechselseitig normal (bis auf einen gewissen Toleranzbereich) aufeinander, wobei die erste Achse 5 parallel (bis auf einen gewissen Toleranzbereich) zur Z-Achse 34 verläuft.
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Das System 25 ermöglicht es, die Vorrichtung 1 und damit den Arbeitskopf 7 mittels der geführten X-Schlitten 30, Y-Schlitten 31 und Z-Schlitten 32 entlang der entsprechenden Achsen 28, 33, 34 zu verfahren, wodurch auch relativ große bzw. weit voneinander entfernte Schnitte (alternativ Schweißnähte) erzeugt werden können. In 7 ist ein maximaler Verfahrweg 50 entlang der X-Achse 28 eingezeichnet, dessen Größe typischerweise in einem Bereich von 1000 mm bis 5000 mm liegt. Ebenso ist ein maximaler Verfahrweg 51 entlang der Y-Achse 33 eingezeichnet, dessen Größe typischerweise in einem Bereich von 600 mm bis 1200 mm liegt. Schließlich ist auch ein maximaler Verfahrweg 52 entlang der Z-Achse 34 eingezeichnet, dessen Größe typischerweise in einem Bereich von 400 mm bis 800 mm liegt.
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Wie in 7 weiters ersichtlich ist, sind für einen sicheren Betrieb die einzelnen Komponenten der Vorrichtung 1 mittels einer Verkleidung 53 abgedeckt.
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Der Maschinenständer 26 sowie das Maschinenbett 27 sind möglichst stabil ausgeführt. Vorzugsweise sind der Maschinenständer 26 und/oder das Maschinenbett 27 aus Stahl oder einem schwingungsdämpfungsoptimierten Stahl-Beton-Verbundwerkstoff gefertigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung Zur Führung eines Laserstrahls
- 2
- Laserstrahl
- 3
- Faserschnittstelle
- 4
- Basisabschnitt
- 5
- Erste Achse
- 6
- Freie Apertur
- 7
- Arbeitskopf
- 8
- Zweite Achse
- 9
- Erste Nullposition
- 10
- Planschrägspiegel
- 11
- Adaptiver Spiegel
- 12
- Austrittsachse
- 13
- Zweite Nullposition
- 14
- Schneidoptik mit Fokussierlinse
- 15
- Optik für Beobachtungskamera
- 16
- Beobachtungskamera
- 17
- Gelenkkörper
- 18
- Anschlüsse für Versorgungsleitungen
- 19
- Versorgungsleitungen
- 20
- Energieführungskette
- 21
- Energieführungskettenendglied
- 22
- Erster Zahnriemenantrieb
- 23
- Zweiter Zahnriemenantrieb
- 24
- Zahnriemenwinkelgetriebe
- 25
- System
- 26
- Maschinenständer
- 27
- Maschinenbett
- 28
- X-Achse
- 29
- Führungsschienen entlang X-Achse
- 30
- X-Schlitten
- 31
- Y-Schlitten
- 32
- Z-Schlitten
- 33
- Y-Achse
- 34
- Z-Achse
- 35
- Flansch zur Verbindung mit Z-Schlitten
- 36
- Antriebseinheit für motorische Defokussierung
- 37
- Lichtleitfaser
- 38
- Kollimator
- 39
- Servomotor
- 40
- Auflageplatte für Energieführungskette
- 41
- Strahlengang
- 42
- Defokussierstrecke
- 43
- Aufweitung des Laserstrahls
- 44
- Faserdurchmesser
- 45
- Von Beobachtungskamera erfasstes Licht
- 46
- RFID-Sensor
- 47
- Planetengetriebe
- 48
- Zweites Hauptlager für Arbeitskopf um die zweite Achse
- 49
- Riemenwalze
- 50
- Maximaler Verfahrweg entlang der X-Achse
- 51
- Maximaler Verfahrweg entlang der Y-Achse
- 52
- Maximaler Verfahrweg entlang der Z-Achse
- 53
- Verkleidung
- 54
- Durchführung
- 55
- Erstes Hauptlager für Gelenkkörper um die erste Achse
- 56
- Erster Zahnriemen
- 57
- Zweiter Zahnriemen
- 58
- Erstes Begrenzungselement
- 59
- Zweites Begrenzungselement
- 60
- Rohrförmiger Teil des Gelenkkörpers
- 61
- Riemenscheibe des ersten Zahnriemenantriebs
- 62
- Riemenscheibe des zweiten Zahnriemenantriebs
- 63
- Spindelförmiger Teil des Gelenkkörpers
- A–
- Negatives Ende eines Schwenkbereichs rund um die zweite Achse
- A+
- Positives Ende des Schwenkbereichs rund um die zweite Achse
- C–
- Negatives Ende eines Schwenkbereichs rund um die erste Achse
- C+
- Positives Ende des Schwenkbereichs rund um die erste Achse
