DE3503401A1

DE3503401A1 - Fuehrungsvorrichtung fuer einen laserstrahl, vorzugsweise zur dreidimensionalen werkstueckbearbeitung

Info

Publication number: DE3503401A1
Application number: DE19853503401
Authority: DE
Inventors: Walter 6000 Frankfurt Röder
Original assignee: Individual
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1985-02-01
Filing date: 1985-02-01
Publication date: 1986-08-07
Also published as: JPS61199593A; DE3503401C2

Description

Führungsvorrichtung für einen Laserstrahl,
vorzugsweise zur dreidimensionalen Werkstückbearbeitung Die Erfindung bezieht sich auf eine Führungsvorrichtung für einen mehrfach an 45°-Spiegeln umgelenkten Laserstrahl, vorzugsweise zur dreidimensionalen Werkstückbearbeitung, mit mehreren gesteuerten Bewegungsachsen, von denen die erste und zweite Bewegungsachse die horizontalen Koordinatenachsen X und Y sind, die dritte und vierte Bewegungsachse koaxial ins einet drehbaren und~ längenveränderbaren vert-ikalen Tele-' skopeinrichtung verwirklicht sind und die fünfte Bewegungsachse eine horizontale Schwenkachse ist, um welche der Laserkopf schwenkbar ist, nach Patent .. (Patentanmeldung P 34 44 045.3).
Wie bereits im Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 34 44 045.3) angegeben wurde, werden derartige Führungsvorrichtungen nicht nur für Laser-Schneidanlagen, sondern grundsätzlich auch für Laser-Schweißanlagen sowie für Anlagen, bei denen mit Hilfe des Laserstrahls Materialabtragungen an Werkstückoberflächen, beispielsweise für Gravuren u. dgl. vorgenommen-werden, eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete sind das Härten, das Umschmelzen und das Oberflächenlegieren. Wenn weiterhin nachfolgend auch nur von Laserschnitten die Rede ist, so läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung für alle Laser-Anwendungsfälle einsetzen, bei denen es darauf ankommt, Laserkopf und Werkstück relativ zueinander präzise geführt zu bewegen.
Der Erfindung nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 34 44 045.3) liegt die Aufgabe zugrunde, eine Führungsvorrichtung für einen Laserstrahl bereitzustellen, welche die Bearbeitung von zwei- und dreidimensionalen Werkstücken bei erleichterter Programmierbarkeit des Bewegungsablaufs, kurzen Fahrwegen und unter Einhaltung gleichmäßiger Schnittfugen erlaubt. Dabei werden unter "zweidimensionalen" Werkstücken für die Zwecke der Anmeldung solche verstanden, die in einer Horizontalebene im wesentlichen flachliegend ausgebildet sind.
Im Hauptpatent .,. (Patentanmeldung P 34 44 045.3) sind zur Lösung der gestellten Aufgabe drei nebengeordnete Ausführung.sfo.rmen der. #ührungsvo#rrichtung .vorgeschla#en.. mit deren Hilfe erreicht werden#kann #-daß sich zur vereinfachten Programmierbarkeit des Bewegungsablaufes der Schneidpunkt des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche lotrecht unterhalb der Mittelachse der eingangs erwähnten Teleskopeinrichtung befindet. Mindestens aber wird erreicht, daß sich die Mittelachsen der genannten Teleskopeinrichtung und des Laserkopfes in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, was ebenfalls für die Bewegungssteuerung und -programmierung der Vorrichtung günstig ist und kürzere Fahrwege ermöglicht.
Das gilt sowohl für Laserschnitte in zweidimensionalen wie auch für solche in dreidimensionalen Werkstückbereichen.
Außerdem werden mit dem Hauptpatent .. (Patentanmeldung P 34 44 045.3) Ausführungsformen der Vorrichtung vorgeschlagen, mit deren Hilfe auf vereinfachte Weise die Anbringung von kreisbogenförmigen#Laserschnitten in horizontalen und nichthorizontalen Werkstückbereichen ermöglicht wird ohne Bewegung der Vorrichtung an den Koordinatenachsen X, Y und Z. Dadurch können programmgesteuert Durchbrüche mit mindestens teilweise kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkanten in allen Werkstückbereichen angebracht werden.
Die vorliegende Zusatze#rfindung bezweckt eine weitere Ausbildung des Gegenstandes nach dem Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 34 44 045.3). Hierfür werden drei weitere nebengeordnete Ausführungsformen der Führungsvorrichtung vorgeschlagen Ausgehend von der eingangs bezeichneten Gattung ist bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, daß am unteren Ende der Teleskopeinrichtung ein horizontales Leitrohr angebracht ist, in welches der Laserstrahl an einem 45°-Spiegel umgelenkt ist, daß-eine weitere als horizontale Schwenkachse ausgebildete Bewegungsachs& paraIlel# zur Las'erkop'fschwe'nkachse'am am freien Ende des Leitrohres vorgesehen ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse und dem Laserkopf zwei zusätzliche horizontale und zu den beiden Schwenkachsen parallele Laserstrahlumlenkachsen vorgesehen sind, die entweder beide als horizontale Schwenkachsen ausgebildet sind, oder von denen eine als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse ausgebildet ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse eine um 3600 gesteuerte zweite Drehachse vorgesehen ist, und daß die Laserstrahlumlenkung an den Schwenkachsen und den beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen so-vorgesehen ist, daß sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung und des Laserkopfes stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen nicht zum Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind.
Mit Hilfe der Führungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform können vorteilhaft mit dem Laserkopf auch sonst nur schwer oder gar nicht zugängliche vertikale oder sogar hinterschnittene Werkstückbereiche erreicht werden, wobei sowohl Linienschnitte in allen Richtungen als auch vereinfachte Xreisbogenschnitte in programmierter Schnittführung möglich sind.
Soweit nachfolgend die Bezeichnung "Schwenkwinkel" verwendet wird, ist darunter auch im Rahmen der vorliegenden Zusatzerfindung der Winkel zwischen der senkrechten Strecklage und der Mittelachse des an die jeweils betrachtete Schwenkachse anschließenden schwenkbaren Bauteils oder Bauteilgruppe der Führungsvorrichtung zu verstehen, wobei der Winkelscheitel auf der Schwenkachse liegt. Entsprechend dieser Definition lassen sich Schwenkwinkel auch dann angeben, wenn an den betreffenden horizontalen Schwenkachsen an sich keine Winkeleinstellungen gegenüber der Null- oder Neutralstellung erfolgt sind.
Weitere vorteilhafte oder zweckmäßige Ausgestaltungen der Führungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform gehen aus den Unteransprüchen 2 bis 6 hervor.
Gemäß einer zweiten nebengeordneten Ausführungsform ist ausgehend von der eingangs angegebenen Führungsvorrichtung vorgesehen, daß an das untere Ende der Teleskopeinrichtung unter Bildung einer weiteren horizontalen Bewegungsachse eine zweite längenveränderbar gesteuerte Teleskopeinrichtung angeschlossen ist, in welche der Laserstrahl an einem 45°-Spiegel umgelenkt ist und an welche unter Bildung einer weiteren vertikalen Bewegungsachse eine dritte längenveränderbar gesteuerte Teleskopeinrichtung angeschlossen ist, in welche der Laserstrahl an einem 45°-Spiegel umgelenkt ist, daß am unteren Ende der dritten Teleskopeinrichtung eine zur Laserkopfschwenkachse parallele feste Laserstrahlumlenkachse vorgesehen ist, von welcher der Laserstrahl zur Laserkopfschwenkachse umgelenkt ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse und dem Laserkopf zwei zusätzliche horizontale und zur Laserkopfschwenkachse parallele Laserstrahlumlenkachsen vorgesehen sind, die entweder beide als horizontale Schwenkachsen ausgebildet sind, oder von denen eine als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse ausgebildet ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse eine um 3600 gesteuerte zweite Drehachse vorgesehen ist, und daß die Laserstrahlumlenkung an der Laserkopfschwenkachse und den drei Laserstrahlumlenkachsen so vorgesehen ist, daß sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung und des Laserkopfes stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen nicht zum Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind.
Auch mit dieser zweiten nebengeordneten Ausführungsform der Führungsvorrichtung, lassen sich, wie bereits bei der ersten Ausführungsform erwähnt wurde, Schnitte in sonst schwer oder gar nicht zugänglichen Werkstückbereichen vornehmen, wobei bei dieser zweiten Ausführungsform aufgrund weiterer Bewegungsfreiheitsgrade der Führungsvorrichtung noch eine größere Anpassungsfähigkeit an die Gestalt und die räumliche Lage der zu bearbeitenden Werkstückobnlilächen gegeben ist.
Vorteilhafte oder zweckmäßige Ausgestaltungen der zweiten nebengeordneten Ausführungsform gehen aus den Unteransprüchen 8 bis 12 hervor.
Gemäß einer dritten vereinfachten Ausführungsform der Führungsvorrichtung, die wiederum von der eingangs bezeichneten Gattung ausgeht, ist vorgesehen, daß an das untere Ende der Teleskopeinrichtung eine horizontale, feste und parallel zur Laserkopfschwenkachse angeordnete Laserstrahlumlenkachse angeschlossen ist, durch welche der Laserstrahl zur Laserkopfschwenkachse umgelenkt ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse und dem Laserkopf zwei zusätzliche horizontale und zur Laserkopfschwenkachse parallele Laserstrahlumlenkachsen vorgesehen sind, die entweder beide als horizontale Schwenkachsen ausgebildet sind, oder von denen eine als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse ausgebildet ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse eine um 3600 gesteuerte zweite Drehachse vorgesehen ist, und daß die Laserstrahlumlenkung an der festen Laserstrahlumlenkachse,der Laserkopfschwenkachse und den beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen so vorgesehen ist, daß sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung und des Laserkopfes stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen nicht zum Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind.
Auch diese dritte nebengeordnete Ausführungsform der Führungsvorrichtung bietet trotz ihres vergleichsweise einfacheren Aufbaus die grundsätzlichen Möglichkeiten der anderen nebengeordneten Ausführungsformen.
Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der dritten Ausführungsform der Führungsvorrichtung geht aus Unteranspruch 14 hervor.
Bei allen Ausführungsformen kann die Anordnung vorteilhaft so getroffen sein, daß die zwischen der Laserkopfschwenkachse und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse vorgesehene Drehachse zugleich als Teleskopeinrichtung und damit zugleich1als längenveränderbare Bewegungsachse ausgebildet ist. Hierdurch wird die Anpassungsfähigkeit der Vorrichtung noch weiter erhöht.
Die Unteransprüche 16 bis 19 ermöglichen vorteilhaft bei allen nebengeordneten Ausführungsformen der Führungsvorrichtung vereinfachte Laserstrahl führungen innerhalb der Vorrichtung durch Ausschaltung für den jeweiligen Schnittverlauf nicht benötigter Laserstrahlumlenkungen, wodurch der Strahlengang verkürzt und die durch den Laserstrahl beanspruchten Umlenkspiegel geschont werden.
Der Unteranspruch 20 betrifft eine vorteilhafte Anwendung der Führungsvorrichtung für sämtliche nebengeordnete Ausführungsformen auf die Erzeugung kreisbogenförmiger konisch verlaufender Schnittkanten, wie sie für das Anbringen von Senklöchern oder das Entgraten von senkrechten Schnittkanten an kreisbogenförmigen Ausschnitten wünschenswert sein können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an- hand der Ausführungsbeispiele darstellenden schematisierten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung mit vier Schwenkachsen und einem am unteren Ende der Teleskopeinrichtung angebrachten festen Leitrohr, eingestellt für einen Laserschnitt an einem Vertikalbereich des Werkstücks, Fig. 2 eine weitere Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, eingestellt für eineir-Lase#schnftt in einejir: Horizontal-# bereich des Werkstücks, Fig. 3 die Vorderansicht der Vorrichtung in der Einstellage gemäß Fig. 2, Fig. 4 die abgebrochene Vorderansicht ähnlich Fig. 3, jedoch mit anderer Ausgestaltung der beiden dem Laserkopf benachbarten Laserstrahlumlenkachsen, Fig. 5 eine Seitenansicht.einer zweiten Ausführungsform der Führungsvorrichtung mit einer an das untere Ende der Teleskopeinrichtung angeschlossenen horizontalen Teleskopeinrichtung, einer daran anschließenden senkrechten Teleskopeinrichtung, einer festen Laserstrahlumlenkachse-.nnd- drei- dazu parallelen Schwenkachsen, eingestellt auf einen Laserschnitt in einem Vertikalbereich des Werkstücks, Fig. 6 die Draufsicht auf den unteren Bereich der Führungsvorrichtung entsprechend der Blickrichtung des Pfeils VI in Fig. 5, Fig. 7 eine weitere Seitenansicht der Führungsvorrichtung gemäß Fig. 5, eingestellt auf einen Laserschnitt im Horizontalbereich des Werkstücks, Fig. 8 die Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig, 7, Fig. 9 ; eine der f!ig. 8 ähnliche abgebrochene .z Vorderansicht mit einer anderen Ausbildung der beiden dem Laserkopf benachbarten Laserstrahlumlenkachsen, Fig, 10 die Vorderansicht einer dritten Ausführungsform der Führungsvorrichtung, mit einer festen Laserstrahlumlenkachse am unteren Ende der Teleskopeinrichtung und drei Schwenkachsen, dargestellt in senkrechter gestreckter Lage für den Laserschnitt in Horizontalbereichen eines Werkstücks, Fig. 11 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 10, eingestellt für einen Laserschnitt in einem(von oben gesehen) hinterschnittenen Bereich eines Werkstücks, Fig. 12 die Draufsicht auf den unteren Bereich der Vorrichtung in Blickrichtung des Pfeils XII in Fig. 11, Fig, 13 bis 15 der Fig. 12 ähnliche Draufsichten, die Modifikationen der Vorrichtung beinhalten, Fig, 16 die Vorderansicht eine mit vier Schwenkachsen ausgerüsteten Führungsvorrichtung, dargestellt in gestreckter senkrechter Lage für den Laserschnitt an Horizontalbereichen eines Werkstücks und ausgerüstet mit Elementen zur Verkürzung des'-Strahlengangs durch Verschiebung von Umlenkspiegeln, Fig. 17 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 16, jedoch mit einer anderen Ausbildung der beiden dem Laserkopf benachbarten Laserstrahlumlenkachsen, eingestellt auf einen Laserschnitt an einer schräg verlaufenden Wandung eines Werkstücks, Fig. 18 eine abgebrochene Seitenansicht des unteren Bereichs einer Führungsvorrichtung, eingestellt auf einen Kreislochschnitt in einer vertikalen Wand eines Werkstücks, und Fig. 19 eine der Fig. 18 ähnliche abgebrochene Seitenansicht, jedoch eingestellt auf einen Lochschnitt mit konischer Schnitt- kante in einer vertikalen Wandung eines Werkstücks.
Wie ersichtlich ist, gehören die Fig. 1 bis 4 zu der ersten Ausführungsform der Führungsvorrichtung, während die Fig. 5 bis 9 und 10 bis 15 zu einer zweiten bzw. dritten Ausführungsform der Führungsvorrichtung gehören, Die Fig. 16 bis 19 zeigen Vorrichtungseinzelheiten, die für alle Ausführungsformen Geltung haben. In den Zeichnungen sind übereinstimmende oder vergleichbare Vorrichtungsteile mit denselben Bezugszahlen beziffert. Die dargestellten Vorrichtungen sind Teil einer Laser-Schneidanlage, wie sie in Fig 1 des Hauptpatents ... (Patentanmeldung P 34 44 045.3) dargestellt rist:.
Zur Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels der Führungsvorrichtung wird nunmehr zunächst auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen, Die Doppelpfeile X und Y bezeichnen die Koordinatenbewegungsachsen der Führungsmaschine (nicht dargestellt), mit deren Hilfe die vertikale Teleskopeinrichtung 3 in den Richtungen der Ebene verfahren werden kann.
Der Doppelpfeil Z markiert die durch die Teleskopeinrichtung 3 gegebene senkrechte Bewegungsachse. Der Ringpfeil 4 symbolisiert die vierte Bewegungsachse, die an der um 3600 um ihre Mittelachse drehbaren Teleskopeinrichtung .3 verwirklicht ist. Die Bewegungsachsen X, Y und u. U. auch Z können bei allen Ausführungsformen alternativ auch am nicht dargestellten Maschinentisch vorgesehen sein, so daß das Werkstück auf dem Tisch in diesen Achsen gegenüber der noch zu beschreibenden Führungsvorrichtung bewegbar ist.
In diesem Fall wären die gesteuerten Bewegungsachsen zwischen dem Tisch und der Führungsvorrichtung aufgeteilt.
Der von der CO2 -Lasereinheit (nicht dargestellt) ausgehende Laserstrahl 17 wird an einem Umlenkspiegel 19 in die Teleskopeinrichtung 3 umgelenkt. Am unteren Ende der Teleskopeinrichtung 3 ist rechtwinklig ein horizontales Leitrohr 46 angebracht, in welches der Laserstrahl durch einen weiteren Umlenkspiegel 47 umgelenkt ist. Am äußeren Ende des Leitrohres 46 befindet sich eine als horizontale Schwenkachse 11 ausgebildete Laserstrahlumlenkachse, welche die durch den Pfeil 5 bezeichnete fünfte Bewegungsachse repräsentiert.
Auf der Schwenkachse 11 befinden sich zwei Umlenkspiegel 20 und 21, durch welche der vom Umlenkspiegel 47 kommende Laserstrahl in die Schwenkachse 11 umgelenkt bzw. aus dieser in eine an die Schwenkachse 11 angeschlossene zweite Teleskopeinrichtung 16 umgelenkt wird, welche die durch den Doppelpfeil .~ angegebene sechste -Bewegungsachse der Führungsvorrichtung bildet.
Am äußeren Ende der zweiten Teleskopeinrichtung 16 ist die Laserkopfschwenkachse 12 vorgesehen, die parallel zur Schwenkachse 11 angeordnet ist. Auf dieser Schwenkachse 12 befinden sich Umlenkspiegel 36 und 37. Parallel zu den Schwenkachsen 11 und 12 sind zwischen der Laserkopfschwenkachse 12 und dem Laserkopf 15 zwei zusätzliche horizontale Laserstrahlumlenkachsen 13 und 14 vorgesehen, die bei der Vorrichtungsausführung gemäß der Fig. 1 bis 3 als Schwenkachsen ausgebildet sind, was durch die Pfeile 9 und 10 angedeutet ist. Der der Laserkopfschwenkachse 12 zugeordnete Pfeil 7 bezeichnet die siebte Bewegungsachse der Führungsvorrichtung, während die Pfeile 9 und 10 die neunte und zehnte Bewegungsachse der beschriebenen Führungsvorrichtung bilden. Die achte Bewegungsachse wird dadurch erhalten, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse 12 und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse 13 eine um 3600 gesteuerte zweite Drehachse 8 vorgesehen ist, die in den Zeichnungen durch einen entsprechenden Pfeil markiert ist, Auf den Laserstrahlumlenkachsen 13 und 14 befinden sich die Spiegelpaare 38, 39 bzw. 22, 23. Der Laserkopf 15 schließt die übliche hier nicht dargestellte Fokussiereinrichtung für den Laserstrahl ein, Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, stimmen die Weglängen des Laserstrahls an den Achsen 11 bis 14 überein, wodurch sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung 3 und des Laserkopfes 15 stets in einer'gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die Drehachse 8 sich in ihrer dargestellten Nullstellung befindet, d. h. unverdreht ist. Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, entspricht der Abstand zwischen der'Mittelachse- der-Teleskopeinrichtüng#3'und der horizontalen Schwenkachse 11 dem Abstand zwischen der Laserkopfschwenkachse 12 und dem Schneidpunkt 27 des Laserstrahls auf der Oberfläche des Werkstücks 26. Das Werkstück 26 ist in allen Zeichnungen lediglich als abgebrochenes Wandungsteil des vollständigen Werkstücks dargestellt, das eine komplizierte dreidimensionale Formgebung haben kann. Die vorstehend erwähnte Abstandsübereinstimmung erleichtert die programmierte Einstellung des Schneidpunktes 27 lotrecht unter der Mittelachse der Teleskopeinrichtung 3, wie in Fig. 1 für den Einstellungsfall angedeutet ist, in welchem der Laserstrahl auf eine senkrechte Oberfläche des Werkstücks 26 trifft. Hierbei hat der SchwenkwinkelFC an der Schwenkachse 11 den Wert Null, während die Schwenkwinkel A> 5 und ~ an den Achsen 12, 13 und 14 jeweils den Wert 900 haben. Die Winkel (Fig. 2) und /3 an den beiden Schwenkachsen 11 und 12 sind so aufeinander abgestimmt programmierbar, daß sich der Schneidpunkt 27 des Laserstrahls 17 auf der Werkstückoberfläche stets auf der gedachten Verlängerung der Mittelachse der Teleskopeinrichtung 3 befindet, wenn die Schwenkwinkely und 6 denselben Winkelbetrag haben, d. h. keine Winkeleinstellung an den Schwenkachsen 9 und 10 vorliegt, oder anders ausgedrückt, die Drehachse 8 mit der Mittelachse des Laserkopfes t5 fluchtet. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise der Schneidpunkt 27 sich auch dann lotrecht unter der Mittelachse der Teleskopeinrichtung 3 befindet, wenn die Werkstückoberfläche schräg angeordnet ist und die Drehachse 8 senkrecht zu ihr ausgerichtet ist. Die hierdurch erzielbare Vereinfachung der Erstellung eines Computerprogramms für die rechnergesteuerte Bewegung des Laserkopfes liegt auf der Hand.
In Fig. 2 ist diejenige durch Einstellung der Schwenkwinkel #, /3 und der zweiten Teleskopeinrichtung 16 erzielbare Grenizlage <IargesteIIt#;in welche diblMittet-achsen der ersten Teleskopeinrichtung 3 und des Laserkopfes 15 miteinander fluchten. Diese Einstellung wird für Laserschnitte im horizontalen Werkstückbereich verwendet. Der Laserkopf 15 führt hierbei aufgrund seiner fluchtenden Einstellung alle Bewegungen aus, die von der nach den Bewegungsachsen X und Y gesteuerten Führungsmaschine für die Führungsvorrichtung vorgegeben werden. Die in Fig. 2 nicht eingetragenen Schwenkwinkel p, # und 3 haben übereinstimmend den Wert Null.
Sollen von der in Fig. 2 gezeigten Lage ausgehend Durchbrüche mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante in horizontalen Werkstückbereichen angebracht werden, so werden die Schwenkwinkel # und S an den beiden Schwenkachsen 9, 10 nach Maßgabe des Schnitthalbmessers r so eingestellt, daß die zweite Drehachse 8 und die Mittelachse des Laserkopfes 1-5 parallel verlaufen.
Wird dann der Laserkopf 15 um die zweite Drehachse 8 drehend angetrieben, so ergibt sich auf einfache Weise der gewünschte Durchbruch.
Entsprechend sind Durchbrüche mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante auch in nichthorizontalen Werkstückbereichen anzubringen. Hierzu werden die Schwenkwinkel oC# und P an den beiden Schwenkachsen 11 und 12 so eingestellt, daß die zweite Drehachse 8 senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet ist. Hierbei fällt der Mittelpunkt des Kreisbogens der Schnittkante mit der Drehachse 8 zusammen. Die Winkely und a werden#zur Einstellung des Schnitthalbmessers r auf die bereits beschriebene Weise eingestellt, worauf der Laserkopf 15 um die zweite Drehachse 8 drehend angetrieben wird.
In Fig. 2 ist die Einstellung des Laserkopfes für das Schneiden von kreisförmigen Durchbrüchen in gestrichelten Linien angedeutet.---Die in dieser Einstellung entstehende Verkürzung des vertikalen Abstandes zwischen der Umlenkachse 13 und dem Schneidpunkt wird durch entsprechendes Ausfahren der zweiten Teleskopeinrichtung 16 ausgeglichen.
Entsprechend sind auch die Schwenkwinkel ~ und ß an den Schwenkachsen 11 und 12 einzustellen, damit der Kreisbogenmittelpunkt der Schnittkante auf der gedachten Verlängerung der Mittelachse der ersten Teleskopeinrichtung 3 liegt. In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 64 einen kreisförmigen Durchbruch in der abgebrochenen horizontalen Wandung des Werkstücks 26, Die Bezugszahlen 43 und 65 (Fig. 2, 3) markieren die als Querlinien erscheinenden Dreh- bzw. Schwenkflächen zwischen benachbarten Teilen der Vorrichtung, wobei sich die Drehfläche 43 auf der Drehachse 8 befindet, während die Schwenkfläche 65 der Schwenkachse 11 zugeordnet ist.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Teilvorrichtung sind die Achsen 13 und 14 keine Schwenkachsen, sondern sind unverschwenkbare, d, h, feste, Laserstrahlumlenkachsen, von de- nen eine teleskopartig längenveränderbar ausgebildet ist, mithin eine Bewegungsachse darstellt, die durch den Doppelpfeil 57 veranschaulicht ist. Eine entsprechende Teleskopverstellbarkeit wird erreicht, wenn nicht die Laserstrahlumlenkachse t4, sondern die Achse 13 als längenveränderbare Bewegungsachse 57 ausgebildet wird. Die abgebrochenen Teile der Vorrichtung in Fig. 4 entsprechen denjenigen der Fig. 1 bis 3, In Fig. 4 ist in gestrichelten Linien eine ausgezogene durch die Bewegungsachse 57 ermöglichte parallelverlagerte Stellung des Laserkopfes 15 eingezeichnet, Auch auf diese Weise kann ein Schnitthalbmesser r eingestellt werden, wodurch bei Drehantrieb der Drehachse 8 Kreislochschnitte ermöglicht werden. Auch hierbei wird die Einstellung der Gesamtvo#richtün'-g#--s:o -se Srogrammiert-, daß1sewoh-1.~blei Durchbruchschnitten in horizontalen als auch in nichthorizontalen Werkstückbereichen die Drehachse 8 senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet ist und mit dem Kreisbogenmittelpunkt fluchtet.
Zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform wird nunmehr auf die Fig. 5 bis 9 Bezug genommen. Bei der daraus entnehmbaren Führungsvorrichtung ist an das untere Ende der Teleskopeinrichtung 3 eine weitere längenveränderbar gesteuerte Teleskopeinrichtung 49 angeschlossen, welche eine weitere horizontale Bewegungsachse 48 bildet, wie durch einen Doppelpfeil angedeutet ist, Am freien Ende der Teleskopeinrichtung 49 befindet sich ein Umlenkspiegel 51, welcher den Laserstrahl in eine zweite vertikale Teleskopeinrichtung 16 umlenkt, die unveränderlich parallel zu der ersten vertikalen Teleskopeinrichtung--3 ausgerichtet ist.
Die dadurch erzielte vertikale Bewegungsachse 50 ist durch einen Doppelpfeil bczeichnet. Am unteren Ende dieser vertikalen zweiten Teleskopeinrichtung, die, wenn alle vorgeschalteten Teleskopeinrichtungen mitgezählt werden, eine dritte längenveränderbar gesteuerte Teleskopeinrichtung darstellt, ist eine zur Laserkopfschwenkachse 12 parallele feste Laserstrahlumlenkachse 52 vorgesehen, auf welcher sich die Umlenkspiegel 63 und 62 befinden, Von dieser Laserstrahlumlenkachse 52 wird der Laserstrahl zur Laserkopfschwenkachse 12 umgelenkt. Die zwischen der Laserkopfschwenkachse 12 und dem Laserkopf 15 befindlichen Vorrichtungselemente sind mit denjenigen baugleich, die mit Bezug auf die erste Ausführungsform nach den Fig 1 bis 4 beschrieben worden sind. Die in Fig. 9 gezeigte Variante der Vorrichtung entspricht prinzipiell derjenigen, die mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde. Allerdings ist bei der Fig. 9 die Laserstrahlumlenkachse 13 längenveränderbar, während die Laserstrahlumlenkachse 14 als unbewegliche wachse ausgebildetist. Wie'schon erwähnt#wurde>'-wird-aüch dadurch die Bewegungsachse 57 zur Einstellung eines Schnitthalbmessers r ermöglicht.
Aufgrund der insoweit baugleichen Ausführung der Vorrichtung können auch mit der Führungsvorrichtung gemäß der Fig. 5 bis 9 Durchbrüche mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante in allen Werkstückbereichen vorgenommen#rden. Für den horizontalen Bereich ist dies durch Fig. 7 illustriert.
In Fig. 7 ist die Vorrichtung programmgesteuert so eingestellt, daß die zweite Teleskopeinrichtung 49 auf eine dem Abstand zwischen der Laserstrahlumlenkachse 52 am unteren Ende der dritten Teleskopeinrichtung 16 und der Laserkopfschwenkachse 12 entsprechende Länge gebracht ist. Wenn hierbei keine Winkeleinstellungen an den Schwenkachsen 9 und 10 vorgenommen werden, d. h. wenn die zugeordneten Schwenkwinkel Y und 8 den Wert Null haben, bzw. wenn die längenveränderbare Bewegungsachse 57 nicht längenverändert ist, dann fluchten die Mittelachsen der ersten Teleskopeinrichtung 3 und des Laserkopfes 15. Werden die Schwenkwinkely und s an den Schwenkachsen 9 und 10 entsprechend dem gewünschten Schnitthalbmesser r eingestellt, wie in Fig, 7 in gestrichelten Linien dargestellt ist, so fluchtet der Kreisbogenmittelpunkt mit der Drehachse 8 und der Mittelachse der ersten Teleskopeinrichtung 3. Ein Drehantrieb um die Drehachse 8 erzeugt dann beispielsweise einen kreisbogenförmigen Durchbruch 64, Der erforderliche Weglängenausgleich beim Einstellen der strichpunktierten Radiuslage des Laserkopfes 15 erfolgt mit Hilfe der zweiten Teleskopeinrichtung 16, d. h. durch Verstellung der Bewegungsachse 50.
Fig. 5 illustriert die Einstellung:der- -Führungsvorrichtung bei Schnitten in vertikalen Wandungsbereichen des Werkstücks 26, Hierbei betragen die Schwenkwinkel /3> y T und jeweils 90°, d.h. die Achsen 12, 13 und 14 befinden sich in einer Horizontalebene mit der festen Laserstrahlumlenkachse 52. Wie ersichtlich ist, befindet sich auch der Schneidpunkt 27 lotrecht unter der Mittelachse der ersten Teleskopeinrichtung 3. Diese Einstellung kann auch im Interesse vereinfachter Programmierung von Schnitten in schräg liegenden Werkstückbereichen beibehalten werden, wobei der Schwenkwinkel A so eingestellt wird, daß die Drehachse 8, die bei entsprechender Einstellung der Schwenkwinkel und mit der Mittelachse des Laserkopfes 15 fluchtet, senkrecht zu der schräg liegenden Werkstückoberfiäche eingestellt ist. Durch entsprechende Verkürzung oder Verlängerung der zweiten Teleskopeinrichtung 49 an der Bewegungsachse 48 kann sichergestellt werden, daß sich der Schneidpunkt 27 stets lotrecht unter der Mittelachse der ersten Teleskopeinrichtung 3 befindet, Bei auf der schräg liegenden Werkstückoberfläche ansteigenden oder abfallenden Schnitten ist hierbei zusätzlich auch noch die dritte Teleskopeinrichtung 16 an der Bewegungsachse 50 entsprechend zu steuern, Diese Aufgabe kann allerdings auch die erste Teleskopeinrichtung 3 durch Steuerung an der Achse Z übernehmen.
Bei der in Fig. 5 illustrierten Grenzlage der Führungsvorrichtung ist die zweite Teleskopeinrichtung 49 auf eine Länge eingestellt, die dem horizontalen Abstand zwischen der Laserstrahlumlenkachse 52 am unteren Ende der dritten Teleskopeinrichtung 16 und dem Schneidpunkt 27 des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche entspricht.
An allen Laserstrahlumlenkachsen 52, 12, 13 und 14 liegen übereinstlmmende Umlenkwegläfgen wor,- -so #aß sich die :Mit##; telachsen der Teleskopeinrichtung 3 und des Laserkopfes 15 stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, vorausgesetzt, daß die beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen 13, 14 nicht zum Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind, bzw. wenn bei der Ausführung gemäß Fig. 9 die längenveränderbare Bewegungsachse 57 nicht längenverändert ist.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervorgeht, ist auch die in den Fig. 5 bis 8 dargestellte zweite Ausführungsform der Führungsvorrichtung mit zehn Bewegungsachsen ausgerüstet, wenn die Koordinatenachsen X und Y mitgezählt werden, nämlich mit den Achsen X, Y, Z, 4, 48, 50, 7, 8, 9 und 10.
Für viele Anwendungen kann es ausreichend sein, wenn anstelle der dritten vertikalen Teleskopeinrichtung 16 eine abstandsunveränderliche Umlenkung zwischen dem 45°-Spiegel 51 der zweiten Teleskopeinrichtung 49 und der festen Laserstrahlumlenkachse 52 vorgesehen ist. In diesem Fall sind nur neun Bewegungsachsen vorhanden. Bei Ausbildtlng der Vorrichtung entsprechend der Variante nach Fig. 9 ist stets eine Bewegungsachse weniger vorhanden, weil die Bewegungsachse 57 die beiden Bewegungsachsen 9 und 10 ersetzt. In jedem Falle wird der Laserstrahl 17 in der Führungsvorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform an folgenden Umlenkspiegeln bis zum Austritt aus dem Laserkopf 15 umgelenkt: 19, 47, 51, 63, 62, 36, 37, 38, 39, 22 und 23, Zur Erläuterung der dritten Ausführungsform der Führungsvorrichtung wird nunmehr zunächst auf die Fig. 10 bis 12 Bezug genommen. Bei dieser Ausführungsform ist am unteren Ende der Teeskopeinrichtung eine horizontale, feste und parallel zur Laserkopfschwenkachse 12 angeordnete Laserstrahlumlenkachse 53 anges#chlossen# -~4#urch#welche##er#Laserstrahl 17 zur Laserkopfschwenkachse 1-2 umgelenkt#ist4Der Laserkopfschwenkachse 12 folgen noch die bereits mehrfach beschriebenen Laserstrahlumlenkachsen 13 und 14, die ebenfalls horizontal und parallel zur Laserkopfschwenkachse angeordnet sind. Diese Laserstrahlumlenkachsen 13 oder 14 sind wiederum entweder als Schwenkachsen 9, 10 ausgebildet, oder eine von ihnen ist als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse 57 ausgebildet, wie das in Fig. 14 dargestellt ist, in welcher die längenveränderbare Bewegungsachse mit der Laserstrahlumlenkachse 14 zusammenfällt, Aber auch die umgekehrte Anordnung,bei der die Laserstrahlumlenkachse 13 die längenveränderbare Bewegungsachse 57 ist, während die Laserstrahlumlenkachse 14 die unbewegliche Achse ist, ist -möglich. Zwischen den beiden Achsen 12 und 13 ist wiederum die um 3600 gesteuerte zweite Drehachse 8 vorgesehen. Die Laserstrahlumlenkwege an den Achsen 53, 12, 13 und 14 sind wiederum gleich groß, wie Fig. 10 verdeutlicht, so daß sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung 3 und des Laserkopfes 15 stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die beiden zu- sätzlichen Laserstrahlumlenkachsen 13, 14 nicht zum Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind.
Diese Bedingung liegt dann vor, wenn die beiden Schwenkachsen 9, 10 nicht verschwenkt sind, bzw. wenn die Bewegungsachse 57 bei der Ausführungsvariante nach Fig. 14 nicht längenverändert ist. In diesen Stellungen haben Drehungen um die Drehachse 8 keinen Einfluß auf die Lage der Mittelachse des Laserkopfes 15.
Auch mit der so aufgebauten Vorrichtung können ohne weiteres auf die bereits beschriebene Weise Durchbrüche mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante in allen Werkstückbereichen auf einfache Weise angebracht werden. Hierfür wird -zunächst-die Drehachse -8 senkrecht zur Werkstückoberfläche-Mnd fluchtend mit dem Mittelpunkt des zu schneidenden Kreisbogens eingestellt. Danach wird der Laserkopf 15, wie in den Fig. 11 und 14 gestrichelt angedeutet ist, auf den gewünschten Schnitthalbmesser r eingestellt, bevor die Drehachse 8 drehend angetrieben wird.
Den beiden in den Fig. 13 und 15 gezeigten Modifikationen der Vorrichtung ist gemeinsam, daß die zwischen der Laserkopfschwenkachse 12 und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse 13 vorgesehene Drehachse 8 zugleich als Teleskopein--richtung--55 und damit zugleich als längenveränderbare Bewegungsachse 56 ausgebildet ist. Dadurch wird eine zusätzliche Verstellmöglichkeit für den Laserkopf 15 erreicht.
Bei der Modifikation gemäß Fig. 13 sind die beiden Laserstrahlumlenkachsen 13 und 14 als Schwenkachsen 9 und 10 ausgebildet. Bei der Ausführung nach Fig. 15 dagegen ist die eine Laserstrahlumlenkachse, im gezeigten Beispiel die Achse 14, unbeweglich, während die andere Laserstrahlumlenkachse, im gezeigten Beispiel 13, als längenveränderbare Bewegungsachse 57 vorgesehen ist, Wie Fig. 10 veranschaulicht, sind die Abstände zwischen den Achsen 53, 12, 13 und 14 gleich groß. Je nach Anwendungsbereich der Führungsvorrichtung kann es aber von Vorteil sein, wenn der Abstand zwischen den Achsen 53 und 12 größer als die übrigen Abstände ausgeführt ist, Zu diesem Zweck ist das zwischen den Achsen 12 und 53 vorgesehene Leitrohr 54 entsprechend zu verlängern. Fig. 11 macht deutlich, daß mit Hilfe dieser Führungsvorrichtung auch ohne weiteres Werkstückbereiche erreichbar sind, die von oben gesehen hinterschnitten ausgeführt sind.
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen der Führungsvorrichtung ist auf den Laserstrahlumlenkachsen, gleichgültig ob es sich um feste- :ode:r-bewe-gIiche Ach#e:n--handelt>- jeweils ein Umlenkspiegelpaar vorgesehen, wodurch der Laserstrahl vielfach umgelenkt wird. Dies ist die Voraussetzung für die außerordentliche Anpassungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung an alle bei zwei- und dreidimensionalen Werkstücken auftretenden Bearbeitungssituationen, Für bestimmte Bearbeitungssituationen ist die Vielzahl der vorhandenen Umlenkungen nicht erforderlich-. Von dieser Uberlegung ausgehend werden die in den Fig. 16 und 17 in Ausführungsbeispielen gezeichneten Konstruktionen vorgeschlagen. Hierbei ist vorgesehen, daß bei den auf die zweite Drehachse 8 folgenden (Fig. 17) oder bei den auf beide Drehachsen 4, 8 jewelis-folgenden (Fig. 16) zwei benach- -barten parallelen Laserstrahlumlenkachsen 13, 14 bzw. 11, 12; 13, 14 die beiden auf der betreffenden Drehachse bzw.
auf deren gedachter Verlängerung befindlichen Spiegel 38, 23 bzw. 20, 37; 38, 23 zur Freigabe eines geraden mit der Mittelachse des Laserkopfes 15 und der Drehachse 8 bzw.
den Drehachsen 4, 8 fluchtenden Durchgangs für den Laserstrahl 17 gemeinsam parallelverschiebbar angeordnet sind.
Auf diese ebenso einfache wie wirkungsvolle Weise kann durch einfaches paarweises Verschieben der sich gegenüberliegenden Spiegel, soweit deren Rückflächen paarweise einen Winkel von 900 einschließen, die Laserstrahlumlenkung an jeweils zwei Achsen aufgehoben und der Laserstrahl zum direkten Ubertritt von der einen Achse auf die andere Achse veranlaßt werden. Hierbei ist selbstverständlich durch entsprechende Programmsteuerung eine Fluchtungslage zwischen den beteiligten Bauteilen automatisch herbeizuführen, damit der Laserstrahl vor Erreichen des Laserkopfes 15 nicht aus der Führungsvorrichtung austreten kann.
Wie aus den Fig. 16 und 17 hervorgeht, können die verschiebbaren Spiegel 20, 37; 38, 23 für den pneumatischen, hydraulischen oder elektromotorischen Antrieb ausgebildet sein und sind zu diesem Zweck mit Führungsstangen 58 od. dgl.
starr verbunden, die ihrerseits in Führungsbuchsen 59 od.
dgl. eingreifen, die in Gehäuseverlängerungen 61 der zu den Laserstrahlumlenkachsen gehörenden Gehäuse befestigt sind. Die Ausführung der Spiegelantriebselemente erfordert eine der notwendigen Laserstrahljustierung angemessene hohe Präzision.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig, 16 sind an allen vier Laserstrahlumlenkachsen 11 bis 14 verschiebbare Spiegel vorgesehen, wodurch der Laserstrahl aus der Teleskopeinrichtung 3 unmittelbar durch das Gehäuse der Drehachse 8 hindurch zum Laserkopf 15 ohne jede Strahlumlenkung fallen kann, wenn sämtliche vier Schiebespiegel verschoben sind.
Da die Spiegel paarweise verschiebbar sind, nämlich 20, 37 einerseits und 38, 23 andererseits, können diese beiden Spiegelpaare unabhängig voneinander verschoben bzw. in ihrer Umlenklage belassen werden.
Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 16 das Schiebe- spiegelpaar 38, 23 auf den als Schwenkachsen 9, 10 ausgebildeten Laserstrahlumlenkachsen 13, 14 angeordnet ist, sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 17 die Spiegel 38, 23 auf Laserstrahlumlenkachsen 13, 14 vorgesehen, von denen eine als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse 57 ausgebildet ist, wie das bereits mehrfach unter Bezugnahme auf die Fig, 4, 9, 14 und 15 beschrieben wurde. Die Spiegel 38, 23 dürfen hierbei selbstverständlich nur dann verschoben werden, wofür die Programmsteuerung sorgt, wenn die Bewegungsachse 57 nicht längenverändert ist, d. h. wenn sich die Drehachse 8 und die Mittelachse des Laserkopfes 15 in Fluchtungslage befinden.
Damit bei verschobenen Spiegelpaaren der Laserstrahl aus den Gehäusen austreten kann, sind in den Gehäusen der Laserstrahlumlenkachsen Oeffnungen 60 vorgesehen, Zwischen jeweils gegenüberliegenden Oeffnungen 60 befinden sich rohrförmige Laserstrahlabdeckungen 66. Die Laserstrahlabdeckungen 66 zwischen den Achsen 11 und 12 (Fig. 16) greifen teleskopähnlich ineinander und sind jeweils mit dem zugeordneten Teleskopelement der Teleskopeinrichtung 16 über Brücken 67 starr verbunden.
Soweit die Führungsvorrichtung für das Schneiden von Durchbrüchen mit wenigstens teilweisem kre#isbogenförmigem Verlauf der Schnittkante vorgesehen-ist,--wurde bei allen Ausführungsformen der Erfindung die Einstellung der Vorrichtung für die Erzeugung von solchen Schnittkanten beschrieben, die senkrecht zu der Werkstückoberfläche verlaufen, in welche die Durchbrüche angebracht werden sollen. Die Führungsvorrichtung ist jedoch bei allen ihren Ausführungsformen auch so einstellbar, daß konisch verlaufende Schnittkanten erzielbar sind. Zur Erläuterung der entspre- chenden Vorrichtungseinstellung wird nachfolgend auf die Fig. 18 und 19 Bezug genommen. In Fig. 18 ist dargestellt, wie bei einem zuvor in das Werkstück 26 geschnittenen kreisförmigen Durchbruch 64 mit parallel zur Drehachse 8 verlaufender Schnittkante anschließend die äußere Lochkante mit einer Abfasung 68 versehen wird. Zu diesem Zweck ist der Schwenkwinkel » an der Laserkopfschwenkachse 12 so eingestellt, daß die zweite Drehachse 8 senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet ist und mit dem Mittelpunkt des kreisförmigen Durchbruchs 64 fluchtet, Die Schwenkwinkely und & an den beiden Schwenkachsen 9, 10 sind, wie die gestrichelte Darstellung verdeutlicht, nach Maßgabe des gewünschten Schnitthalbmessers r' so eingestellt, daß die zweite Drehachse 8 und die Mittelachse des Laserkopfes 15 einen dem Kontswinkel entsprechenden Winkel einschließen. Da der Schnitthalbmesser r' größer ist als der Schnitthalbmesser r des vorher geschnittenen Durchbruchs, entsteht bei Drehantrieb des Laserkopfes 15 um die Drehachse 8 die Abfasung 68.
Soll dagegen ein durch die Wandungsdicke des Werkstücks 26 durchgehend konischer Durchbruch 69 geschnitten werden, so erfolgt die Einstellung der Vorrichtung von vorneherein so, wie es mit Bezug auf die Anbringung der Abfasung 68 gemäß Fig. 18 beschrieben wurde, Die Einstellung der Vor-.
richtung ist aus Fig. 19 entnehmbar; Für die mit Bezug auf die Fig, -18 und 19 beschriebenen Arbeitsgänge ist es von Vorteil, wenn die Drehachse 8 zugleich als Teleskopeinrichtung und damit zugleich als Ia#ngenveränderbare Bewegungsachse ausgebildet ist, wie das mit Bezug auf die Fig. 13 und 15 beschrieben worden ist. Auf diese Weise kann der bei konischer Einstellung des Laserkopfes 15 eintretenden Verringerung des Abstandes zwischen der Schwenkachse 12 und der Oberfläche des Werkstücks 26 ohne Bewegung an der X- oder Y-Bewezungsachse Rechnung getragen werden, Hierbei erlaubt die rleichzeitig als Teleskopeinrichtung ausgebildete Drehachse den erforderlichen Abstandsauszleich.
Die Einstellung der Vorrichtung kann für die in den Fig, 18 und 19 illustrierten Schnittaufgaben selbstverständlich auch so erfolgen, daß bei Fig. 18 die konische Abfasung an der im Werkstück 26 innen liegenden Ringkante erfolgt bzw. daß bei Fig. 19 der konische Durchbruch sich von außen nach innen erweitert, wie das durch die gestrichelte Linie 70 angedeutet ist.
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Claims

Ansprüche 1. Führungsvorrichtung für einen mehrfach an 4S°-Spiegeln umgelenkten L#aserstrahl, vorzugsweise zur dreidimensionalen Werkstückbearbeitung, mit mehreren gesteuerten Bewegungsachsen, von denen die erste und zweite Bewegungsachse die horizontalen Koordinatenachsen X und Y sind, die dritte und vierte Bewegungsachse koaxial in einer drehbaren und längenveränderbaren vertikalen Teleskopeinrichtung verwirklicht sind und die fünfte Bewegungsachse eine horizontale -Schwenkachse ist, um welche der Laserkopf schwenkbar ist., nach Patent ... (Patentanmeldung P 34 44 045,3), dadurch gekennzeichnet daß am unteren Ende der Teleskopeinrichtung (3) ein horizontales Leitrohr (46) angebracht ist, in welches der Laserstrahl an einem 450-Spiegel (47) umgelenkt ist, daß eine weitere als horizontale Schwenkachse (11) ausgebildete Bewegungsachse (5) parallel zur Laserkopfschwenkachse (12) am freien Ende des Leitrohres (46) vorgesehen ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse (1-2) und dem Laserkopf (15) zwei zusätzliche horizontale und zu den beiden Schwenkachsen (T1, 123 parallele Laserstrahlumlenkachsen (13, 143 vorgesehen sind, die entweder beide als horizontale Schwenkachsen (9, 103 ausgebildet sind, oder von denen eine als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse (57) ausgebildet ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse (12) und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse (13) eine um 3600 gesteuerte zweite Drehachse (8) vorgesehen ist, und daß die Laserstrahlumlenkung an den Schwenkachsen (11, 12) und den beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen (1 3,1 14) so vorgesehen ist, daß sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung (3) und des Laserkopfes (15) stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die beiden zusätzlichen Laserstrahl umlenkachsen (13, 14) nicht zwn Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind (Fig. 1 bis 4).
2. Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkeleinstellungen an den beiden horizontalen Schwenkachsen (11, 12) so aufeinander abgestimmt programmierbar sind, daß sich der Schneidpunkt (27) des Iaserstrahls -(17) auf der Werkstückoberfläche auf der gedachten Verlängerung der Mittelachse der Teleskopeinrichtung (3) befindet, wenn keine Winkeleinstellungen an den beiden zusätzlichen Schwenkachsen (13, 14) erfolgt sind, bzw. wenn die längenveränderbare Laserstrahlumlenkachse nicht längenverändert ist.
3. Führungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Mittelachse der Teleskopeinrichtung (3) und der weiteren horizontalen Schwenkachse (11) dem Abstand zwischen der Laserkopfschwenkachse (123 und dem Schneidpunkt (27) des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche entspricht.
Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schneiden von Durchbrüchen mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante in allen Werkstückbereichen die Schwenkwinkel (#,/3) an den beiden Schwenkachsen (11, 12) so eingestellt sind, daß die zweite Drehachse (8) senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet ist, während die Schwenk-## winkel (y, S) an den beiden zusätzlichen-schwenkachsen (9, 10) nach Maßgabe des Schnitthalbmessers (r) so eingestellt sind, daß die zweite Drehachse (8) und die Mittelachse des Laserkopfes (15) parallel verlaufen, bzw. während die längenveränderbare Laserstrahlumlenkachse nach Maßgabe des Schnitthalbmessers (r) längenverändert eingestellt ist, und daß der Laserkopf (15) um die zweite Drehachse (8) drehend angetrieben ist.
5. Führungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwen#winkel (iS p) an den beiden Dchwenkachsen -(11, 12) so eingestellt sind, daß sich der Kreisbogenmittelpunkt der Schnittkante auf der gedachten Verlängerung der Mittelachse der ersten Teleskopeinrichtung (3) befindet.
6. Führungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Schwenkachsen (11, 12) der Laserstrahl (17) unter Bildung einer weiteren Bewegungsachse (6) durch eine längenveränderbar gesteuerte weitere Teleskopeinrichtung (16) geführt ist.
7. Führungsvorrichtung für einen mehrfach an 45°-Spiegeln umgelenkten Laserstrahl, vorzugsweise zur dreidimensionalen Werkstückbearbeitung, mit mehreren gesteuerten Bewegungsachsen, von denen die erste und zweite Bewegungsachse die horizontalen Koordinatenachsen X und Y sind, die dritte und vierte Bewegungsachse koaxial in einer drehbaren und längenveränderbaren vertikalen Teleskopeinrichtung verwirklicht sind und die fünfte Bewegungsachse eine horizontale Schwenkachse ist, um welche der Laserkopf schwenkbar ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 34 44 045.3), dadurch gekennzeichnet, -daß an das untere Ende der Teleskopeinrichtung--(3) unter Bildung einer weiteren horizontalen Bewegungsachse (48) eine zweite längenveränderbar gesteuerte Teleskopeinrichtung (49) angeschlossen ist, in welche der Laserstrahl (17) an einem 45°-Spiegel (47) umgelenkt ist und an welche unter Bildung einer weiteren vertikalen Bewegungsachse (50) eine dritte längenveränderbar gesteuerte Teleskopeinrichtung (16) angeschlossen ist, in welche der Laserstrahl (17) an einem 45°-Spiegel (51) umgelenkt ist, daß am unteren Ende der dritten Teleskopeinrichtung (16) eine zur Laserkopfschwenkachse (129-parallele feste Laserstrahlumlenkachse -(52)- vorgesehen ist,- von welcher der Laserstrahl zur Laserkopfschwenkachse (12) umgelenkt ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse (12) und dem Laserkopf (15) zwei zusätzliche horizontale und zur Laserkopfschwenkachse parallele Laserstrahlumlenkachsen (13, 14) vorgesehen sind, die entweder beide als horizontale Schwenkachsen (9, 10) ausgebildet sind, oder von denen eine als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse (57) ausgebildet ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse (12) und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse (13) eine um 3600 gesteuerte zweite Drehachse (8) vorgesehen ist, und daß die Laserstrahlumlenkung an der Laserkopfschwenkachse (12) und den drei Laserstrahlumlenkachsen (52, 13, 14) so vorgesehen ist, daß sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung (3) und des Laserkopfes (15) stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die beiden zusätzlichen.Laserstrah#umlenkachsen-(13, 14) nicht zum Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind (Fig. 5 bis 9).
8 Führungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Teleskopeinrichtung (49) auf eine dem Abstand zwischen der Laserstrahlumlenkachse (52) am unteren Ende der dritten Teleskopeinrichtung (16) und der Laserkopfschwenkachse (12) entsprechende Länge einstellbar ist, derart, daß die Mittelachsen der ersten Teleskopeinrichtung.(3) und des Laserkopfes (15) fluchtend sind, wenn keine Winkeleinstellungen an den beiden zusätzlichen Schwenkachsen (9, 10) erfolgt sind, bzw. wenn die längenveränderbare Laserstrahlumlenkachse (57) nicht längenverändert ist (Fig. 7).
9. Führungsvorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Teleskopeinrichtung (49) auf eine Länge einstellbar ist, die dem horizontalen Abstand zwischen der Laserstrahlumlenkachse (52) am unteren Ende der dritten Teleskopeinrichtung (16) und dem Schneidpunkt (27) des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche entspric#t.
10, Führungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schneiden von Durchbrüchen mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante in allen Werkstückbereichen der Schwenkwinkel p) an der Laserkopfschwenkachse (12) so eingestellt ist, daß die zweite Drehachse (3) senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet ist, während die Schwenkwinkel an anden beiden zusätzlichen Schwenkachsen (9, 10) nach Maßgabe des Schnitthalbmessers (r) so eingestellt sind, daß die zweite Drehachse (8)-und die-MitteIachse#es-Laserkopfes (15) parallel verlaufen, bzw. während die längenveränderbare Laserstrahlumlenkachse (57) nach Maßgabe des Schnitthalbmessers (r) längenverändert eingestellt ist, und daß der Laserkopf (15) um die zweite Drehachse (8) drehend angetrieben ist.
11. Führungsvorrichtung nach den Ansprüchen.7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Teleskopeinrichtung (49) zum Schneiden von Durchbrüchen in horizontalen Werkstückbereichen so eingestellt ist, daß sich der Kreismittelpunkt der Schnittkante auf der gedachten Verlängerung der #4ittelachse der ersten Teleskopeinrichtung (3) befindet.
12. Führungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der dritten vertikalen Teleskopeinrichtung (16) eine abstandsunveränderliche Umlenkung zwischen dem 45°-Spiegel (51) der zweiten Teleskopeinrichtung (49) und der festen Laserstrahlumlenkachse (52) vorgesehen ist.
13. Führungsvorrichtung für einen mehrfach an 450 Spiegeln umgelenkten Laserstrahl, vorzugsweise zur dreidimensionalen Werkstückbearbeitung, mit mehreren gesteuerten Bewegungsachsen, von denen die erste und zweite Bewegungsachse die horizontalen Koordinatenachsen X und Y sind, die dritte und vierte Bewegungsachse koaxial in einer drehbaren und längenveränderbaren vertikalen Teleskopeinrichtung verwirklicht sind und die fünfte Bewegungsachse eine horizontale Schwenkachse ist, um welche der Laserkopf schwenkbar ist, nach Patent ... (Patentanmeldung P 34 44 045.3), dadurch gekennzeichnet, daß an das untere Ende der Teleskopeinrichtung (3) eine horizontale, feste und parallel zur Laserkopfschwenkachse (12) ähgeordnete Lasterstrahluilenkach-sel (53)#flge5chlo5#en ist, durch welche der Laserstrahl (17) zur Laserkopfschwenkachse (12) umgelenkt ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse (12) und dem Laserkopf (15) zwei zusätzliche horizontale und zur Laserkopfschwenkachse (12) parallele Laserstrahlumlenkachsen (13, 14) vorgesehen sind, die entweder beide als horizontale Schwenkachsen (9, 10) ausgebildet sind, oder von denen eine als unbewegliche Achse und die andere als längenveränderbare Bewegungsachse (57) ausgebildet ist, daß zwischen der Laserkopfschwenkachse (12) und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse (13) eine um 3600 gesteuerte zweite Drehachse (8) vorgesehen ist, und daß die Laserstrahlumlenkung an der festen Laserstrahlumlenkachse (53), der Laserkopfschwenkachse (12) und den beiden zusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen (13, 14) so vorgesehen ist, daß sich die Mittelachsen der Teleskopeinrichtung (3) und des Laserkopfes (15) stets in einer gemeinsamen senkrechten Ebene befinden, wenn die beiden zuzusätzlichen Laserstrahlumlenkachsen (13, 14) nicht zum Schneiden von kreisbogenförmigen Durchbrüchen eingestellt sind (Fig. 10 bis 15).
14. Führungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schneiden von Durchbrüchen mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante in allen Werkstückbereichen der Schwenkwinkel p) an der Laserkopfschwenkachse ( 29' #o einge3te1irt:### ist, daß die zweite Drehachse (8) senkrecht zur Werkstücke oberfläche ausgerichtet ist, während die Schwenkwinkel (y, an anden beiden zusätzlichen Schwenkachsen (9, 10) nach Maßgabe des Schnitthalbmessers (r) so eingestellt sind, daß die zweite Drehachse (8) und die Mittelachse des Laserkopfes (15) parallel verlaufen, bzw. während die längenveränderbare Laserstrahlumlenkachse (57) nach Maßgabe des Schnitthalbmessers (r) längenverändert eingestellt ist, und daß der Laserkopf (15) um die zweite Drehachse (8) drehend angetrieben ist.
15. Führungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Laserkopfschwenkachse (12) und der benachbarten Laserstrahlumlenkachse (13) vorgesehene Drehachse (8) zugleich als Teleskopeinrichtung (55) und damit zugleich als längenveränderbare Bewegungsachse (56) ausgebildet ist.
16. Führungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei den auf die zweite Drehachse (8) folgenden oder bei den auf beide Drehachsen (4; 83 jeweils folgenden zwei benachbarten parallelen Laserstrahlumlenkachsen (11, 12; 13, 14) die beiden auf der betreffenden Drehachse bzw. auf deren gedachter Verlängerung befindlichen Spiegel (20, 37; 38, 23) zur Freigabe eines geraden mit der Mittelachse des Laserkopfes (15) und der Drehachse (8) bzw. den Drehachsen (4; 8) fluchtenden Durchgangs für den Laserstrahl gemeinsam parallelverschiebbar angeordnet sind (Fig. 16, 17).
17 Führungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennieichüe$,-##aß#--dIe'v-erschiebbaY'en Spiegel -(20,?37; 38, 23) für den pneumatischen, hydraulischen oder elektromotorischen Antrieb ausgebildet sind und mit Führungsstangen (58) od. dgl. starr verbunden sind, die verschiebbar in Führungsbuchsen (59) od. dgl. eingreifen.
18. Führungsvorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den Gehäusen der Laserstrahlumlenkachsen (11, 12; 13, 14) für den Durchtritt des Laserstrahls bei verschobenen Spiegeln (20, 37; 38, 23) Uffnungen (60) vorgesehen sind.
19. Führungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch#~gekennzeichnet, daß zwischen jeweils gegenüberliegenden Offnungen (60) rohrförmige Laserstrahlabdeckungen (66) vorgesehen sind.
20. Führungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 7 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß für das Schneiden von Durchbrüchen mit wenigstens teilweisem kreisbogenförmigem Verlauf der Schnittkante zur Erzeugung konischer Schnittkanten der Schwenkwinkel (#) an der Laserkopfschwenkachse (12) so eingestellt ist, daß die zweite Drehachse (8) senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet ist, während die Schwenkwinkel (## #) an den beiden zusätzlichen Schwenkachsen (9, 10) nach Maßgabe des Schnitthalbmessers (r) so eingestellt sind, daß die zweite Drehachse (8) und die Mittelachse des Laserkopfes (1-5) einen dem Konuswinkel entsprechenden Winkel einschließen, und daß der Laserkopf (15) um die zweite Drehachse (8) drehend angetrieben ist.