DE20216219U1

DE20216219U1 - Handheld device for laser processing

Info

Publication number: DE20216219U1
Application number: DE20216219U
Authority: DE
Original assignee: MOBIL LASER TEC GmbH
Current assignee: MOBIL LASER TEC GmbH
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2012-10-22

Description

Handführbare Vorrichtung zur LaserbearbeitungHand-held device for laser processing

Die Erfindung betrifft eine handführbare Vorrichtung zur Laserbearbeitung eines Werkstükkes mittels eines Laserstrahles, insbesondere zum Laserschweißen, mit einer gegen das Werkstück oder eine das Werkstück fixierende Aufnahme anlegbaren Führungsrolle.The invention relates to a hand-held device for laser processing a workpiece by means of a laser beam, in particular for laser welding, with a guide roller that can be placed against the workpiece or a holder that fixes the workpiece.

Eine solche handführbare Vorrichtung zur Laserbearbeitung ist beispielsweise durch die DE 198 17 629 A 1 bekannt, die zum Fügen oder Beschichten von Werkstücken vorgesehen ist. Die Vorrichtung hat dabei entweder eine eigene Laserquelle oder ist mittels eines flexiblen Lichtwellenleiters mit einer stationären Laserstrahlquelle koppelbar. Die Vorrichtung kann nach einer speziellen Ausführungsform mit Rollen, die motorisch antreibbar sind, ausgestattet sein, um so eine gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Vorrichtung von Hand über das Werkstück zu rollen.Such a hand-held device for laser processing is known, for example, from DE 198 17 629 A 1, which is intended for joining or coating workpieces. The device either has its own laser source or can be coupled to a stationary laser beam source using a flexible optical fiber. In a special embodiment, the device can be equipped with rollers that can be driven by a motor in order to achieve a uniform feed rate. On the other hand, it is also possible to roll the device over the workpiece by hand.

Die DE 39 06 336 A 1 offenbart auch bereits eine Trennvorrichtung mit einer Laserstrahlquelle für insbesondere plattenförmige Werkstücke mit einer Führungsvorrichtung zum Überfahren des Werkstückes. Die Führungsvorrichtung kann mit wenigstens drei Rädern oder Rollen ausgestattet sein, die ihrerseits mit Antriebsmitteln verbunden sind, die einen sicheren Stand der Vorrichtung erlauben. Weiterhin können Sensoren zur Erfassung der Bewegung der Rollen vorgesehen werden, so dass mittels einer Steuereinheit komplizierte Schnitte auf einfache Weise erfasst und danach automatisch reproduziert werden.DE 39 06 336 A 1 also discloses a cutting device with a laser beam source for, in particular, plate-shaped workpieces with a guide device for moving over the workpiece. The guide device can be equipped with at least three wheels or rollers, which in turn are connected to drive means that allow the device to stand securely. Furthermore, sensors can be provided to detect the movement of the rollers, so that complicated cuts can be detected in a simple manner by means of a control unit and then automatically reproduced.

Ferner ist durch die DE 195 19 150 A 1 auch ein Laserstrahlgerät mit einem von dem Werkstück beaufschlagbaren Abstandhalter bekannt, um so einen bestimmten Mindestabstand zuverlässig einhalten zu können. Außerdem kann gemäß der DE 196 15 633 C 1 auch ein Gas auf die Bearbeitungsstelle geleitet werden, dessen Druck- oder Strömungskenngrößen bei abgedichtet auf dem Werkstück aufgesetzten Abstandhalter gemessen werden, um so eine unzureichende Abdichtung erkennen zu können.Furthermore, DE 195 19 150 A 1 also discloses a laser beam device with a spacer that can be acted upon by the workpiece in order to reliably maintain a certain minimum distance. In addition, according to DE 196 15 633 C 1, a gas can also be directed to the processing point, the pressure or flow parameters of which are measured when the spacer is placed on the workpiece in a sealed manner in order to be able to detect inadequate sealing.

Als nachteilig hat es sich bei allen bekannten handführbaren Vorrichtungen zur Laserbearbeitung erwiesen, dass die Führungen umständlich in der Handhabung sind und zudem einen individuellen Einsatz oftmals nicht ermöglichen. Insbesondere muss die Oberfläche in der Umgebung der Bearbeitungszone weitgehend eben beschaffen sein, um so die Rolle zuverlässig auf dem Werkstück bewegen zu können. In der Praxis können diese Voraussetzungen jedoch oftmals nicht erfüllt werden.A disadvantage of all known hand-held devices for laser processing has been that the guides are difficult to handle and often do not allow for individual use. In particular, the surface in the area surrounding the processing zone must be largely flat in order to be able to move the roller reliably on the workpiece. In practice, however, these requirements often cannot be met.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und universell einsetzbare Führung zu schaffen.The invention is based on the object of creating a simple and universally applicable guide.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved according to the invention with a device according to the features of claim 1. The subclaims relate to particularly expedient developments of the invention.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der die eine zusätzliche Führung mit zumindest zwei Freiheitsgrades relativ zu dem Werkstück einstellbar ist, so dass zumindest die Neigung des Laserstrahles und der Abstand zu einer Referenzkontur des Werkstükkes oder der Aufnahme in unterschiedlichen Positionen festlegbar ist. Hierdurch kann die Führung in einfacher Weise gegen eine beliebige, insbesondere auch zu der Bearbeitungszone erheblich beabstandete ortsfeste Referenzkontur angelegt werden, so dass die Beschaffenheit des Werkstückes in der Umgebung der Bearbeitungszone keinerlei Einfluss auf die Führung hat. Die Führung weist hierzu beispielsweise ein Gelenk zur Einstellung des Neigungswinkels sowie einen axial verschiebbaren Abschnitt auf. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, sowohl die Neigung als den Abstand mittels jeweils eines Gelenkes einzustellen. Die Führung kann dadurch platzsparend und universell einsetzbar ausgeführt werden und weist dabei zugleich ein geringes Eigengewicht auf.According to the invention, a device is provided in which the additional guide can be adjusted with at least two degrees of freedom relative to the workpiece, so that at least the inclination of the laser beam and the distance to a reference contour of the workpiece or the holder can be set in different positions. This allows the guide to be easily placed against any stationary reference contour, in particular one that is considerably spaced from the processing zone, so that the nature of the workpiece in the vicinity of the processing zone has no influence on the guide. For this purpose, the guide has, for example, a joint for adjusting the angle of inclination and an axially displaceable section. However, it is also easily possible to adjust both the inclination and the distance using a joint each. The guide can therefore be designed to save space and be universally applicable, while at the same time being lightweight.

Dabei erweist es sich als besonders praxisnah, wenn die Führung um eine Achse quer zu dem Laserstrahl schwenkbeweglich ist. Hierdurch wird eine leichte Einstellbarkeit des Neigungswinkels des Laserstrahles realisiert, indem die Schwenkachse beispielsweise in einer Ebene parallel zu derWerkstüokoberflädie irnjBer&icrvtter BearDeitufig^zeiie angeordnet ist.It is particularly practical if the guide can be pivoted about an axis transverse to the laser beam. This makes it easy to adjust the angle of inclination of the laser beam, for example by arranging the pivot axis in a plane parallel to the workpiece surface during machining.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch realisiert, dass die Führung zum Einstellen des Abstandes zwischen der Referenzkontur und einer Bearbeitungszone des Laserstrahles einen teleskopierbaren Abschnitt aufweist. Der teleskopierbare Abschnitt gestattet dabei eine stufenlose Einstellbarkeit des Abstandes wodurch eine schnelle und zuverlässige Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen insbesondere ohne den Einsatz von Werkzeugen realisierbar ist.A particularly advantageous embodiment of the present invention is also realized in that the guide for adjusting the distance between the reference contour and a processing zone of the laser beam has a telescopic section. The telescopic section allows the distance to be continuously adjusted, which enables quick and reliable adaptation to the respective application conditions, in particular without the use of tools.

Als besonders praxisnah erweist sich auch eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei welcher die Führung einen gegen die Referenzkontur anlegbaren Gleitkörper oder Rolle aufweist. Die Führung oder die Rolle können in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit der Referenzkontur in jeweils geeigneter Weise miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden. Die Rolle oder der Gleitkörper kann zudem eine Konturierung aufweist, die ein unerwünschtes Abgleiten von der Referenzkontur verhindert.A modification of the present invention has also proven to be particularly practical, in which the guide has a sliding body or roller that can be placed against the reference contour. The guide or the roller can be combined with one another in a suitable manner or exchanged for one another, depending on the surface quality of the reference contour. The roller or the sliding body can also have a contour that prevents unwanted sliding off the reference contour.

Dabei hat es sich als besonders einfach erwiesen, wenn die Führung zumindest eine Raststellung aufweist, durch die der Laserstrahl gegenüber dem Werkstück mit einer vorbestimmten Winkelstellung, insbesondere 45° geneigt ist, um so die beim Eckstoß sowie einer Kehlnaht erforderlichen Neigungswinkel des Laserstrahles mit geringem Aufwand voreinstellen zu können.It has proven to be particularly simple if the guide has at least one locking position through which the laser beam is inclined relative to the workpiece at a predetermined angular position, in particular 45°, in order to be able to preset the inclination angle of the laser beam required for corner joints and fillet welds with little effort.

Hierzu eignet sich auch eine besonders zweckmäßige Abwandlung, bei der die Führung zur Einstellung einen Schnellverschluss aufweist. Hierdurch kann die Führung problemlos an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepasst werden. Zum Schutz gegen ein versehentliches Lösen des Schnellverschlusses kann dieser mit einer zusätzlichen Sicherung ausgestattet sein, durch die insbesondere eine unbeabsichtigte Betätigung während der Laserbearbeitung verhindert wird.A particularly useful modification is one in which the guide has a quick-release fastener for adjustment. This means that the guide can be easily adapted to the respective application conditions. To protect against accidental release of the quick-release fastener, it can be equipped with an additional safety device, which in particular prevents unintentional activation during laser processing.

Es erweist sich weiterhin als besonders erfolgversprechend, wenn die Vorrichtung zumindest eine zusätzliche, gegen ein weiteres Werkstück oder gegen einen abweichenden Werkstückabschnitt anlegbare Führung aufweist. Hierdurch wird die Handhabung der Vorrichtung weiter vereinfacht, indem die Vorschubbewegung stabilisiert und dadurch unerwünschte Umgebungseinflüsse oder Bedienungsfehler vermieden werden.It also proves to be particularly promising if the device has at least one additional guide that can be placed against another workpiece or against a different workpiece section. This further simplifies the handling of the device by stabilizing the feed movement and thus avoiding undesirable environmental influences or operating errors.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Vorderansicht in
. .. ... · ·· · · · The invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows in a front view in
. .. ... · ·· · · ·

Fig.1 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit einer Führung zum Schweißen einer Kehlnaht; Fig.2 die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung in einer Position zum Schweißen eines Eckstoßes.Fig.1 is a side view of the device with a guide for welding a fillet weld; Fig.2 is the device shown in Figure 1 in a position for welding a corner joint.

Figur 1 zeigt eine handführbare Vorrichtung 1 zur Laserbearbeitung eines Werkstückes 2. Um eine vorbestimmte Position und Orientierung eines Laserstrahles 3 gegenüber dem Werkstück 2 zu gewährleisten, ist die Vorrichtung 1 mit einer gegen das Werkstück 2 anlegbaren Führungsrolle 4 und einer zusätzlichen Führung 5 ausgestattet. Die Führung 5 ist herbei mit zumindest zwei Freiheitsgraden relativ zu dem Werkstück 2 in unterschiedlichen Positionen festlegbar, wobei zumindest der Neigungswinkel &agr; des Laserstrahles 3 und der Abstand a von einer Bearbeitungszone 6 zu einer Referenzkontur 7 des Werkstückes 2 einstellbar ist. Die Führung 5 hat hierzu insbesondere in Gelenk 8, so dass diese um eine Achse 9 quer zu dem Laserstrahl 3 schwenkbeweglich ist, und einen teleskopierbaren Abschnitt 10, an dessen Endabschnitt 11 zwei Rollen 12, 13 gegen die Referenzkontur 7 anliegen. Mittels einer zweiten Führung 14, die gegen ein weiteres Werkstück 15 anlegbar ist, wird die Vorrichtung 1 derart stabilisiert, dass die gewünschte Vorschubbewegung ohne Fehlereinflüsse realisiert werden kann.Figure 1 shows a hand-held device 1 for laser processing of a workpiece 2. In order to ensure a predetermined position and orientation of a laser beam 3 relative to the workpiece 2, the device 1 is equipped with a guide roller 4 that can be placed against the workpiece 2 and an additional guide 5. The guide 5 can be fixed in different positions relative to the workpiece 2 with at least two degrees of freedom, wherein at least the angle of inclination α of the laser beam 3 and the distance a from a processing zone 6 to a reference contour 7 of the workpiece 2 can be adjusted. For this purpose, the guide 5 has in particular a joint 8 so that it can pivot about an axis 9 transverse to the laser beam 3, and a telescopic section 10, at the end section 11 of which two rollers 12, 13 rest against the reference contour 7. By means of a second guide 14, which can be placed against another workpiece 15, the device 1 is stabilized in such a way that the desired feed movement can be realized without error influences.

Figur 2 zeigt die Vorrichtung 1 in einer zweiten Betriebsposition zum Schweißen eines Eck-Stoßes der beiden Werkstücke 2, 15: Hierzu weist das Gelenk 8 der Führung 5 eine 90° Winkelstellung auf, wobei zugleich die Rollen 12, 13 gegen die Referenzkontur 7 des Werkstückes 2 anliegt. Hierdurch wird eine Vorschubbewegung entlang der Stoßkante der Werkstücke 2, 15 sichergestellt und ein Abgleiten der Führungsrolle 4 verhindert. Die Qualität der Laserschweißverbindung kann dadurch mit geringem Aufwand wesentlich verbessert werden, wobei insbesondere die individuelle Anpassung an unterschiedliche Referenzkonturen 7 problemlos möglich ist.Figure 2 shows the device 1 in a second operating position for welding a corner joint of the two workpieces 2, 15: For this purpose, the joint 8 of the guide 5 has a 90° angle position, with the rollers 12, 13 simultaneously resting against the reference contour 7 of the workpiece 2. This ensures a feed movement along the abutting edge of the workpieces 2, 15 and prevents the guide roller 4 from slipping. The quality of the laser welded connection can thus be significantly improved with little effort, with individual adaptation to different reference contours 7 being possible without any problems.

Claims

1. Hand-held device ( 1 ) for laser processing a workpiece ( 2 , 15 ) by means of a laser beam ( 3 ), in particular for laser welding, with a guide roller ( 4 ) that can be placed against the workpiece ( 2 , 15 ) or a holder fixing the workpiece ( 2 , 15 ), wherein an additional guide ( 5 , 14 ) with at least two degrees of freedom can be adjusted relative to the workpiece ( 2 , 15 ), so that at least the inclination (α) of the laser beam ( 3 ) and the distance (a) to a reference contour ( 7 ) of the workpiece ( 2 , 15 ) or the holder can be fixed in different positions.

2. Device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the guide ( 5 , 14 ) is pivotable about an axis ( 9 ) transverse to the laser beam ( 3 ).

3. Device ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the guide ( 5 , 14 ) has a telescopic section ( 10 ) for adjusting the distance (a) between the reference contour ( 7 ) and a processing zone ( 6 ) of the laser beam ( 3 ).

4. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide has a sliding body that can be placed against the reference contour.

5. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide ( 5 , 14 ) has a roller ( 12 , 13 ) that can be placed against the reference contour ( 7 ).

6. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide ( 5 , 14 ) has at least one locking position, through which the laser beam ( 3 ) is inclined relative to the workpiece ( 2 , 15 ) at a predetermined angular position (α), in particular 45°.

7. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide ( 5 , 14 ) has a quick-release fastener for adjustment.

8. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) has at least one additional guide ( 14 ) which can be placed against a further workpiece ( 15 ) or against a deviating workpiece section.