DE3509378A1 - Bearbeitungsmaschine, wie brennschneidemaschine o.dgl. - Google Patents

Bearbeitungsmaschine, wie brennschneidemaschine o.dgl.

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DE3509378A1 DE19853509378 DE3509378A DE3509378A1 DE 3509378 A1 DE3509378 A1 DE 3509378A1 DE 19853509378 DE19853509378 DE 19853509378 DE 3509378 A DE3509378 A DE 3509378A DE 3509378 A1 DE3509378 A1 DE 3509378A1
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Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bearbeitungsmaschine, wie Brennschneidemaschine od. dgl., unter Verwendung von Laserstrahlen, die im wesentlichen aus einer auf CCVBasis beruhenden Laserquelle mit Laserdüse und Umlenkmitteln zu dem jeweils zu behandelnden, z.B. zu beschneidenden Werkstück besteht. Beim Schneiden bzw. beim Beschneiden von z.B.
räumlich unregelmäßigen Werkstücken ist es erforderlich, daß der Laserstrahl stets senkrecht auf die jeweils zu schneidende Stelle bzw. Fläche trifft. Für die Praxis bedeutet dies, daß recht umständliche und daher teuere Vorrichtungen und/oder elektronische Steuerungen vorgesehen werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel und Wege zu finden, das senkrechte Auftreffen des Laserstrahls auf das Werkstück mit einfachen und daher billigen bzw. wirtschaftlichen Mitteln zu erreichen. Trotz
Werkstück (14) ist auf einer dreidimensional 25 der angestrebten wirtschaftlichen Bauart soll darüber
bewegbaren Aufspannvorrichtung (3) gehaltert und
d) die Aufspannvorrichtung (3) ist mit einem drehbaren Aufnahmetisch (15) ausgestattet.
2. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Laserquelle (4) austretende Laserstrahl (16) in ein Schutzrohr (17) mündet, das koaxial zur Achse (A) verläuft und in ein rechtwinkelig abzweigendes Rohr (19) übergeht, das seinerseits in einem dritten rechtwinkelig abzweigenden Rohr (21) seine Fortsetzung findet, welches schließlich am freien Ende ein senkrecht auf die Achse (A) und auf den Brennpunkt (33) der Düse (31) weisendes Rohrstück (23) trägt, wobei alle Rohre (17,19,21 und 23) in einer Ebene liegen und an den Knickstellen mit justierbaren Umlenkspiegeln (18,20,22) ausgestattet sind.
3. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem auf die erste Achse (A) weisenden Rohrstück (23) und dem Brennpunkt (33) der Düse (31) eine weitere gleichartige, jedoch um die zweite Achse (B) verschwenkbare (vgl. 25,26) Rohr- und Spiegelumlenkung (24) mit Umlenkspiegeln (27, 28) vorgesehen ist, deren die Düse (31) tragendes Endstück (30) mit der Achse (B) einen Winkel einschließt, der bevorzugt 45° beträgt
4. Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohr- und hinaus bei einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit auch eine hohe Funktionsfähigkeit und eine lange Lebensdauer gegeben sein.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Bearbeitungsmaschine der eingangs erwähnten Art, die durch die Kombination nachstehender, teilweise für sich allein bekannter Merkmale gekennzeichnet ist:
a) die Laserdüse bzw. ihr Brennpunkt liegt auf einer Achse, um welche alle Umlenkmittel einschließlich der Laserdüse drehbar sind;
b) die Laserdüse bzw. ihr Brennpunkt ist um eine zweite Achse verschwenkbar, die senkrecht zur ersten Achse verläuft und die Anordnung ist derart getroffen, daß die Düse um die zweite Achse eine kegelige Bewegung auszuführen vermag, wobei der Brennpunkt, also die Kegelspitze, den Schnittpunkt der beiden sich rechtwinkelig kreuzenden Achsen nicht verläßt;
c) das zu behandelnde bzw. zu beschneidende Werkstück ist auf einer dreidimensional bewegbaren Aufspannvorrichtung gehaltert und
d) die Aufspannvorrichtung ist mit einem drehbaren Aufnahmetisch ausgestattet.
Die Teilmerkmale a und b ermöglichen eine ausreichende Werkzeugorientierung, die im Zusammenwirken mit den Teilmerkmalen c und d das senkrechte Auftreffen des Laserstrahles auf die flächigen Werkzeugpartien mit einfachsten, auf anderen Gebieten der Technik an sich bekannten Mitteln gewährleisten. Da die zur
Spiegelumlenkung (vgl. 18,20,22) in einem verwin- 55 Anwendung kommenden Mittel, wie schon angedeutet, dungsfesten gestellartigen, gegebenenfalls ausge- bekannt und erprobt sind, wird nicht nur eine hohe Be-
wogenen (vgl. 9,10) und in seitlichen Ständern (5,6) gelagerten Portal (2) untergebracht und auf die aufeinanderfolgenden und sich stetig ändernden Bearbeitungsbedingungen vorprogrammierbar um die erste Achse (A) angetrieben (vgl. 7, 8) ist und das Portal (2) gleichzeitig der Lagerung der in ihrer Bewegung um die Achse ^!vorprogrammierbaren weiteren Rohr- und Spiegelumlenkung (24, vgl. auch 25-31) dient.
5. Bearbeitungsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeltische (11,12,13) der dreidimensional (vgl. X, Y, Z^bewegarbeitungsgenauigkeit, sondern auch eine hohe Funktionsfähigkeit gegeben sein. Ebenso ist eine lange Lebensdauer zu erwarten.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der aus der Laserquelle austretende Laserstrahl in ein Schutzrohr mündet, das koaxial zur Achse verläuft und in ein rechtwinkelig abzweigendes Rohr übergeht, das seinerseits in einem dritten rechtwinkelig abzweigenden Rohr seine Fortsetzung findet, welches schließlich am freien Ende ein senkrecht auf die Achse und auf den Brennpunkt der Düse weisendes Rohrstück trägt, wobei alle Rohre in einer Ebene liegen und an den
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Knickstellen mit justierbaren Umlenkspiegeln ausge- Die Aufspannvorrichtung 3 besteht aus zwei sich stattet sind. Durch diese Maßnahmen werden die bereits kreuzenden Schlitten 11,12, d.h., die beiden Schlitten 11, erwähnten Vorteile unterstrichen, nicht zuletzt deshalb, 12 sind in den Richtungen der Achsen X, Y bewegbar, weil die dargelegte Konstruktion durch ihre Einfachheit wozu Spindeln oder Zahnstangen verwendet werden
besticht und auch weitgehend sicher ist. 5 können. Wichtig ist, daß kein Spiel vorhanden ist, das die
Aus der Erkenntnis heraus, daß ein senkrechtes Auf- Genauigkeit der Bearbeitung ungünstig beeinflussen
treffen des Laserstrahles auf die erste Achse die Einsatz- könnte. Die Aufspannvorrichtung 3 weist ferner einen
möglichkeit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsma- heb- und senkbaren Träger 13 für ein Werkstück 14 auf,
schine einengen würde, wird es nach der Erfindung für so daß ein weiterer Freiheitsgrad Z hinzukommt. Au-
zweckmäßig angesehen, daß zwischen dem auf die erste io ßerdem ist der heb- und senkbare Träger 13 mit einer
Achse weisenden Rohrstück und dem Brennpunkt der Aufspannplatte 15 ausgestattet, die um eine Achse C
Düse eine weitere gleichartige, jedoch um die zweite verdreht werden kann.
Achse verschwenkbare Rohr- und Spiegelumlenkung In Fig. 2 sind die auch aus der Fig. 1 ersichtlichen
mit Umlenkspiegeln vorgesehen ist, deren die Düse tra- Einzelteile mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeich-
gendes Endstück mit der Achse einen Winkel ein- 15 net. Zusätzlich zu Fig. 1 ist erkennbar, daß der aus der
schließt, der bevorzugt 45° beträgt. Der 45°-Winkel hat Laserquelle 4 austretende, mit 16 angedeutete Laser-
deshalb als vorrangig zu gelten, weil mit ihm die Mög- strahl achsgleich zu der Achse A verläuft und in ein
lichkeiten in zwei Dimensionen optimal bzw. einander koaxial zur Achse A liegendes Rohr 17 mündet und am
angeglichen sind. Ende dieses Rohres auf einen Spiegel 18 trifft, der den
Damit die Maschine nicht nur genau arbeitet, sondern 20 Strahl 16 in ein rechtwinkelig abzweigendes Rohr 19
auch rauhen Beanspruchungen, wie solche bei stark un- umlenkt und dann auf einen Spiegel 20 trifft, der den
regelmäßigen Werkstücken auftreten, standhält bzw. Strahl 16 in ein Rohr 21 umlenkt und ihn schließlich auf
gewachsen ist, erscheint es nach der Erfindung ferner einen Spiegel 22 auftreffen läßt, von wo er der Achse B
zweckmäßig, daß die Rohr- und Spiegelumlenkung in folgend rechtwinkelig der Achse A zustrebt. Der vom
einem verwindungsfesten gestellartigen, gegebenenfalls 25 Spiegel 22 in Richtung auf die Achse A umgelenkte
ausgewogenen und in seitlichen Ständern gelagerten Strahl 16 durchläuft ein Rohrstück 23, das drehbar eine
Portal untergebracht und auf die aufeinanderfolgenden weitere Rohr- und Spiegelumlenkung 24 aufnimmt. Für
und sich stetig ändernden Bearbeitungsbedingungen das Verdrehen ist ein Motor 25 mit Zahntrieb 26 vorge-
vorprogrammierbar um die erste Achse angetrieben ist sehen.
und das Portal gleichzeitig der Lagerung der in ihrer 30 Die weitere Rohr-und Spiegelumlenkung 24 weist ein
Bewegung um die zweite Achse vorprogrammierbaren mit Spiegeln 27, 28 ausgestattetes Winkelstück 29 auf,
weiteren Rohr- und Spiegelumlenkung dient. Daß man an das sich ein Rohr 30 anschließt, das mit der Achse B
sich hier die hochentwickelte Programmiertechnik zu- einen Winkel von 45° einschließt und an seinem freien
nutze macht, versteht sich von selbst. Ende die Laserdüse 31 trägt, in welcher der Strahl 16
Ähnliches gilt für die Ausgestaltung der Aufspann- 35 durch eine Linse 32 so fokusiert wird, daß der Brennvorrichtung, d.h. es erscheint günstig, daß die Einzelti- punkt 33 mit dem Schnittpunkt der Achsen A und B sehe der dreidimensional bewegbaren Aufspannvor- zusammenfällt. Diese Lage wird auch dann beibehalten, richtung mit programmierbaren Spindel- und/oder wenn die weitere Rohr- und Spiegelumlenkung 24 um Zahnstangentrieben ausgestattet sind und auch die die Achse B verschwenkt wird, wobei der Strahl 16 und/ Drehbewegung des Aufnahmetisches programmierbar 40 oder die Düse 31 — bildlich gesprochen — der Mantelist. Allgemein ist zu bemerken, daß bei der neu konzi- fläche eines Kegels folgt, wobei die Spitze des Kegels pierten, insbesondere als Brennschneidemaschine aus- den erwähnten Schnittpunkt (vgl. 33) nicht verläßt. Mit gebildeten Bearbeitungsmaschine alle Erkenntnisse der dieser Anordnung ist es in Verbindung mit den zahlreimodernen Elektronik eine wertvolle Hilfe für die ange- chen anderen Freiheitsgraden möglich, das angestrebte strebten Ziele der Erfindung darstellen. Offenbar hat es 45 Ziel, nämlich das senkrechte Auftreffen auf das zu bebisher an der Erkenntnis gefehlt, diese zum Teil einfa- schneidende Werkstück 14 auch dann zu erreichen, chen und zum Teil hochentwickelten Hilfsmittel sinnvoll wenn das Werkstück räumlich unregelmäßige Formen bei der eingangs erwähnten Maschine zur Anwendung aufweist. Zu betonen ist ferner, daß bei der erfindungszu bringen. gemäßen Anordnung keine komplizierten bzw. stö-
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise ver- 50 rungsanfälligen Hilfsmittel zur Anwendung kommen,
anschaulicht; es zeigt wodurch, wie schon gesagt, nicht nur eine hohe Funk-
Fig. 1 die erfindungsgemäße, als Brennschneidema- tionsfähigkeit, sondern auch eine hohe Bearbeitungsge-
schine ausgebildete Bearbeitungsmaschine in Seitenan- nauigkeit gegeben erscheint. Ferner ist hervorzuheben,
sieht und daß die erfindungsgemäße Maschine 1 derart hergerich-
Fig. 2 eine Prinzip- und Funktionsskizze der Maschi- 55 tet sein kann, daß mit ihr z.B. Schweißarbeiten durchge-
ne gemäß Fig. 1. führt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung
Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, besteht die zu verlassen,
erfindungsgemäße Brennschneidemaschine 1 im wesentlichen aus einem gestellartigen Portal 2, einer Aufspannvorrichtung 3 und einer Laserquelle 4. Das Portal 60
2 ist um eine strichpunktiert dargestellte Achse A in
seitlichen Ständern 5,6 drehbar gelagert, wozu im Ständer 6 ein Motor 7 vorgesehen ist, der über einen Zahntrieb 8 auf das Portal 2 einwirkt. Mit 9,10 sind Gegengewichte bezeichnet, welche das Portal 2 ausgewogen ge- 65
stalten. B bezeichnet eine weitere Drehachse, die senkrecht zu der Drehachse A verläuft. Darauf wird noch
näher eingegangen.
-J-
- Leerseite -

Claims (1)

1 Patentansprüche
1. Bearbeitungsmaschine, wie Brennschneidemaschine od. dgl., unter Verwendung von Laserstrahlen, die im wesentlichen aus einer auf CCVBasis beruhenden Laserquelle mit Laserdüse und aus Umlenkmitteln zu dem jeweils zu behandelnden, z.B. zu beschneidenden Werkstück besteht, ge kennzeichnet durch die Kombination nachstehender, teilweise für sich allein bekannter Merkmale:
a) die Laserdüse (31) bzw. ihr Brennpunkt (33) liegt auf einer Achse (A), um welche alle Umlenkmittel (vgl. 18,20,22,27 und 28) einschließlich der Laserdüse (31) drehbar sind;
b) die Laserdüse (31) bzw. ihr Brennpunkt (33) ist um eine zweite Achse (B) verschwenkbar, die senkrecht zur ersten Achse (A) verläuft und die Anordnung ist derart getroffen, daß die Düse (31) um die zweite Achse (B) eine kegelige Bewegung auszuführen vermag, wobei der Brennpunkt (33), also die Kegelspitze, den Schnittpunkt der beiden sich rechtwinkelig kreuzenden Achsen (A, B) nicht verläßt;
c) das zu behandelnde bzw. zu beschneidende
baren Aufspannvorrichtung (3) mit programmierbaren Spindel- und/oder Zahnstangentrieben ausgestattet sind und auch die Drehbewegung des Aufnahmetisches (15) programmierbar ist.
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