DE4113632A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung - Google Patents
LaserbearbeitungsvorrichtungInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
Description
Die Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung benutzt den Laserstrahl
als Schneidwerkzeug, um z. B. aus überwiegend plattenför
migen Materialien beliebige Formen präzise und rationell
auszuschneiden. Von einem ortsfesten Laseraggregat wird
eln Laserstrahl über Spiegel zu einem Bearbeitungskopf
geführt, der in drei Achsen verfahrbar ist. Eine Bewegung
in x- und y-Richtung, also parallel zum Werkstück,
erfolgt mittels eines verfahrbaren Portals, während in z-
Richtung, also senkrecht zum Werkstück, der Bearbeitungs
kopf selbst in einer Führung gegenüber dem Portal verfah
ren wird. Das Abfahren der geometrischen Konturen wird
durch eine numerische Steuerung gesteuert, die die
Schneidgeschwindigkeit der Laserleistung anpaßt.
Der Bearbeitungskopf dient zum Fokussieren des Laser
strahls und der Zuführung von Schneidgas, Schutzgas oder
auch Wasser. Außerdem sind am Schneidkopf Sensoren ange
ordnet, die zu Meßzwecken, unter anderem zur Höhenein
stellung des Schneidkopfes über dem Werkstück dienen.
Zur Zuführung von Gas oder Wasser sowie zur elektrischen
Verbindung der Sensoren dienen Schläuche bzw. Kabel, die
bei einer Veränderung der Lage des Schneidkopfes in z-
Richtung mitgeführt werden müssen. Bei bekannten Laserbe
arbeitungsvorrichtungen sind die Schläuche bzw. Kabel
überwiegend außen geführt, um die Strahlzuführung des
Laserstrahls nicht zu behindern. Andererseits birgt die
äußere Unterbringung der Schläuche und Kabel aber die
Gefahr, daß beim Hantieren an der Maschine z. B. beim
Umrüsten oder auch durch Fehler im Betrieb Beschädigungen
eintreten können, so daß schwere Folgefehler möglich
sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laserbear
beitungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die
zum Bearbeitungskopf führenden Schläuche und Kabel
geschützt untergebracht werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Laserbearbeitungsvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kenn
zeichen angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung nach der Erfindung
ist ein Ringraum gebildet, in dem die zum Bearbeitungs
kopf führenden Schläuche und Kabel angeordnet sind.
Dadurch wird erreicht, daß die Schläuche und Kabel nicht
mehr äußeren Einflüssen ausgesetzt sind, andererseits
aber auch den ungehinderten Durchtritt des Laserstrahls
durch den Strahlführungskanal sicherstellen.
Ein Schutzrohr sorgt dafür, daß der Laserstrahl bei even
tueller Dejustierung keinen Schaden an den Schläuchen und
Kabeln anrichten kann.
Eine Weiterbildung sieht vor, daß der Ringraum durch ein
Wärmeverteilungsrohr gegen das Schutzrohr getrennt ist.
Hierdurch wird erreicht, daß keine Teile der Schläuche
oder Kabel im Ringraum unmittelbar am Schutzrohr anliegen
können, so daß bei Erwärmung des Schutzrohrs, die eventu
ell durch eine Dejustierung des Laserstrahls eintreten
kann, kein Anschmelzen der Schläuche oder der Isolierung
der Kabel stattfindet. Vielmehr wird bei einer punktuel
len Erwärmung des Schutzrohres die Wärme derart gleichmä
ßig verteilt, daß an keiner Stelle mehr eine Übertempera
tur erreicht wird, die zu einem Schmelzen der Schläuche
oder der Isolierungen der Kabel führen würde.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
zwischen dem Schutzrohr und dem Wärmeverteilungsrohr ein
Wärmeschutzmantel aus einem wärmebeständigen isolierenden
Material angeordnet.
Durch diese Maßnahme wird der Wärmeübergang vom Schutz
rohr zum Wärmeverteilungsrohr verlangsamt, wodurch sich
die Wärme auf dem Wärmeverteilungsrohr besser verteilen
kann und eine zonale oder punktuelle Erwärmung sicher
vermieden wird.
Weiterhin ist vorgesehen, daß der Ringraum zum Bearbei
tungskopf hin durch einen Kupplungsring begrenzt ist, in
dem Kupplungselemente zur Befestigung des Bearbeitungs
kopfes an der Pinole sowie Näherungsschalter angeordnet
sind.
Durch den Kupplungsring ist einmal der Ringraum nach
unten hin abgeschlossen, so daß bei Umrüstarbeiten, z. B.
beim Wechseln des Bearbeitungskopfes die Schläuche und
Kabel im Ringraum verbleiben und nicht nach unten hinaus
treten. Ferner können die Schläuche und Kabel senkrecht
in den Kupplungsring einmünden, wodurch ein Abquetschen,
wie es z. B. bei engen Biegeradien der Schläuche auftre
ten würde, verhindert wird. Durch die Ausbildung und
Anordnung des Kupplungsringes läßt sich die Stirnseite
des Bearbeitungskopfes unmittelbar mit der Pinole
kuppeln.
Dadurch ergeben sich kurze Verbindungswege zwischen den
im Bearbeitungskopf angeordneten Schläuchen und Kabeln
mit den im Ringraum angeordneten. Der im Kupplungsring
angeordnete Näherungsschalter ermöglicht ferner eine
Überwachung des richtigen Sitzes des Bearbeitungskopfes
am Kupplungsring, so daß Signale des Näherungsschalters
im Kollisionsfall, bei dem der Bearbeitungskopf vom Kupp
lungsring abgehoben wird, eine Stillsetzung der Maschine
oder Unterbrechung der Bearbeitung veranlassen können.
Weiterhin ist vorgesehen, daß im Kupplungsring zusätzlich
Kabel- und Schlauchkupplungen für eine Verbindung der im
Ringraum angeordneten Kabel und Schläuche mit den im
Bearbeitungsraum angeordneten Kabeln und Schläuchen ange
ordnet sind.
Durch diese Ausgestaltung wird das Auswechseln des Bear
beitungskopfes wesentlich erleichtert, da mit Abheben des
Bearbeitungskopfes vom Kupplungsring auch automatisch die
Schläuche und Kabel getrennt und beim Ansetzen wieder
verbunden werden. Auch eine irrtümliche Verbindung unter
schiedlicher Schläuche oder Kabel wird auf diese Weise
ausgeschlossen.
Vorzugsweise bestehen die Kupplungselemente zur Befesti
gung des Bearbeitungskopfes an der Pinole aus Permanent
magneten und Ankern. Gemäß einer Alternative können sie
auch aus gegensätzlich gepolten Permanentmagneten beste
hen.
Diese Art der Kupplung ermöglicht Umrüstarbeiten ohne
zusätzliche Montagewerkzeuge. Zur Demontage muß lediglich
die Haftkraft der Magneten überwunden werden. Umgekehrt
wird bei der Montage der Bearbeitungskopf entsprechend
positioniert und in die Nähe des Kupplungsringes geführt,
worauf die Magnete dann die endgültige Positionierung und
Fixierung besorgen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind im Kupplungsring
und im Bearbeitungskopf Zentrierringe angeordnet, die
beim Einkuppeln des Bearbeitungskopfes an den Kupplungs
ring ineinandergleiten.
Bei der Montage ist also lediglich eine grobe Fixierung
nötig, da die Zentrierringe zwangsläufig die Feinjustie
rung bewirken, wenn der Bearbeitungskopf in die Nähe des
von den Permanentmagneten ausgehenden Magnetfeldes
geführt wird.
Weiterhin weist der Bearbeitungskopf eine Verstellvor
richtung auf, mittels der eine im Bearbeitungskopf
angeordnete Fokussieroptik radial zum bearbeitungskopf
seitigen Zentrierring verlagerbar ist.
Mit Hilfe dieser Verstellvorrichtung kann eine individu
elle Einstellung der Fokussieroptik erfolgen, ohne daß
die Lage des Bearbeitungskopfes am Kupplungsring selbst
verändert werden muß. Mit der Verstellvorrichtung wird
eine eventuelle Dejustierung des Laserstrahls korrigiert,
die bei dem relativ langen Weg des Laserstrahls von der
stationären Laserquelle über die Spiegel eintreten kann.
Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Pinole vertikal
längsverschiebbar in einem Gehäuse angeordnet und dort in
einer umlaufenden Gleithülse gelagert ist.
Diese Führung bewirkt eine sehr präzise Einhaltung der
Lage des Bearbeltungskopfes bei Verfahrwegen in z-Rich
tung. Durch die umlaufende Gleithülse wird eine Umgriffs
führung erreicht, so daß eine einheitliche Stabilisierung
in der x-y-Ebene eintritt, wie sie mit üblichen Schlitten
nicht möglich wäre.
Schließlich ist das Gehäuse und der am Kupplungsring
befestigte Teil des Bearbeitungskopfes so bemessen, daß
beide etwa den gleichen Außendurchmesser aufweisen.
Die Bearbeitungsvorrichtung erhält damit im Bereich des
Bearbeitungskopfes und des Gehäuses eine gleichförmige,
kompakte Gestalt, die eine Kollisionsgefahr durch vorste
hende Teile oder auch eine Verletzungsgefahr des Bedie
nungspersonale bei Umrüstungsarbeiten erheblich verrin
gert.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der weiteren
Beschreibung und der Zeichnung, die ein Ausführungsbei
spiel veranschaulicht.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Laser
bearbeitungsvorrichtung im Bereich des Portals, der
Pinole und des Bearbeitungskopfes.
In der Zeichnung ist ein Bearbeitungskopf 12 an einer
Pinole 18 angeordnet, wobei die Pinole 18 in einem
Gehäuse 46 geführt ist, die mit einer Laserbearbeitungs
vorrichtung verbunden ist. Ein Laserstrahl 52 gelangt von
einer stationären Laserquelle über einen Umlenkspiegel 54
zu einem Strahlführungskanal 14, der zentral in der
Pinole 10 angeordnet ist. Durch den Strahlführungskanal
14 tritt der Laserstrahl 52 über eine im Bearbeitungskopf
12 angeordnete Fokussieroptik 44 durch eine Bearbeitungs
düse 56 aus und trifft auf ein auf einem stationären
Bearbeitungstisch liegendes Werkstück 58.
Der Strahlführungskanal 14 ist von einem Schutzrohr 16
umgeben und zwischen dem Schutzrohr 16 und einer Wandung
18 der Pinole 10 ist ein Ringraum 20 gebildet. In diesem
Ringraum 20 sind Schläuche 22 und Kabel 24 angeordnet,
die dem Bearbeitungskopf 12 Schutzgase, Bearbeitungsgase
oder auch Wasser zuführen und Sensoren mit einer hier
nicht dargestellten Elektronikeinheit verbinden.
Der Ringraum 20 verhindert, daß die Schläuche 22 oder
Kabel 24 in den Strahlführungskanal 14 aufgrund ihrer
Eigenelastizität eindringen, wo sie einerseits den Strah
lengang unterbrechen würden, andererseits aber auch
selbst durch den Laserstrahl Schaden nehmen können.
Gleichzeitig sind die Schläuche 22 und Kabel 24 gegen
Einflüsse von außen geschützt. Sie können also beim
Verfahren des Bearbeitungskopfes 12 nicht mit anderen
Gegenständen, z. B. dem Werkstück 58 oder Teilen der
Bearbeitungsvorrichtung kollidieren und Schaden nehmen.
Auch eine beim Umrüsten, z. B. Austauschen des Bearbei
tungskopfes 12 gegen einen anderen, vom Bedienungsperso
nal vorzunehmende Arbeiten werden durch die Schläuche 22
und Kabel 24 nicht behindert bzw. die Schläuche und Kabel
können durch beim Hantieren benutzte Gegenstände oder
Werkzeuge nicht beschädigt werden.
Wie die Zeichnung weiter erkennen läßt, ist der Ringraum
20 durch ein Wärmeverteilungsrohr 26 gegen das Schutzrohr
16 getrennt. Ferner befindet sich noch zwischen dem
Schutzrohr 16 und dem Wärmeverteilungsrohr 26 ein Wärme
schutzmantel 28 aus einem wärmebeständigen isolierenden
Material.
Kommt es zu einer Dejustierung des Laserstrahls 52, z. B.
durch eine Fehljustierung des Umlenkspiegels 54, so würde
der Laserstrahl 52 das Schutzrohr 16 punktuell erwärmen
und Schläuche 22 oder Kabel 24, die sich ausgerechnet an
diese Stelle des Schutzrohrs 16 anlegen, könnten durch
Erwärmung, insbesondere durch Schmelzen Schaden nehmen.
Dies wird durch das Wärmeverteilungsrohr 26 insbesondere
in Verbindung mit dem Wärmeschutzmantel 28 verhindert.
Beim Wärmeübergang von der erwärmten Zone des Schutzrohrs
16 auf das Wärmeverteilungsrohr 26 tritt nämlich ein Aus
gleich ein, der praktisch die Wärme über das Wärmevertei
lungsrohr 26 verteilt und so insgesamt zu einer geringe
ren aber gleichmäßigen Erwärmung führt. Zwar kommt
dadurch eine geringfügige Temperaturerhöhung des Wärme
verteilungsrohres 26 zustande, diese Temperaturerhöhung
ist aber unschädlich für Schläuche 22 oder Kabel 24, die
sich an dieses anlegen. Der Schmelzpunkt des Kunststoff
material der Schläuche 22 oder der Isolierung der Kabel
24 wird in keinem Fall erreicht.
Unten ist der Ringraum 16 zum Bearbeitungskopf 12 hin
durch ein Kupplungsring 30 begrenzt. In dem Kupplungsring
30 sowie im Bearbeitungskopf 12 befinden sich Kupplungs
elemente 32 und 34, die vorzugsweise aus im Kupplungsring
30 angeordneten Permanentmagneten 32 und aus Ankern 34 im
Bearbeitungskopf 12 bestehen. Dabei können die Anker 34
auch durch das ferromagnetische Material selbst gebildet
sein, aus dem der Bearbeitungskopf 12 besteht.
Wie weiter aus der Zeichnung erkennbar ist, münden die
Kabel und Schläuche senkrecht im Kupplungsring 30 ein. Im
Kupplungsring 30 sind zusätzlich Kabel- und Schlauchkupp
lungen für eine Verbindung der im Ringraum 20 angeordne
ten Kabel 24 und Schläuche 22 mit den im Bearbeitungskopf
12 angeordneten Kabein und Schläuchen vorgesehen, wobei
die dort angeordneten Kabel und Schläuche nicht näher
dargestellt sind. Wird der Bearbeitungskopf 12 flach auf
die äußere Stirnfläche des Kupplungsringes 30 aufgelegt,
flndet auch zwangsläufig eine Verbindung der Kabel- und
Schlauchkupplungen statt, so daß weitere Maßnahmen zur
Verbindung der Kabel und Schläuche nicht erforderlich
sind.
Weiterhin ist im Kupplungsring 30 ein Näherungsschalter
36 angeordnet, mit dem der richtige Sitz des Bearbei
tungskopfes 12 am Kupplungsrlng 30 überwacht werden kann.
Kommt es z. B. während eines Bearbeitungsvorganges zu
einer Kollision mit einem Gegenstand, so würde zunächst
der Bearbeitungskopf 12 durch die auf ihn einwirkende
Querkraft vom Kupplungsring 30 abheben. In weiterer Folge
würde auch die Verbindung der Kabel- und Schlauchkupplung
unterbrochen. In diesem Fall kann über den Näherungs
schalter 36 ein Signal zu einer Steuerungselektronik
gelangen, die die Laserbearbeitungsvorrichtung sofort
stillsetzt. Dadurch wird der weitere Betrieb unterbro
chen, ehe Schäden eintreten können.
Für die richtige Lage des Bearbeitungskopfes 12 am Kupp
lungsring 30 sorgen Zentrierringe 38 und 40, die beim
Ankoppeln des Bearbeitungskopfes 12 an den Kupplungsring
ineinandergleiten. Um trotz dieser zwangsläufigen
Zentrierung, die für alle Bearbeitungsköpfe gleich ist,
eine individuelle Zentrierung der Fokussieroptik 44 zu
erreichen, ist eine Verstellvorrichtung 42 vorgesehen.
Diese ermöglicht es, die Fokussieroptik 44 radial zum
bearbeitungskopfseitigen Zentrierring 40 zu verlagern.
Die den Bearbeitungskopf 12 tragende Pinole 10 ist verti
kal längsverschiebbar in einem Gehäuse 46 angeordnet. Für
eine exakte Stabilisierung sorgt eine umlaufende Gleit
hülse 48.
Von seinen äußeren Abmessungen her bildet das Gehäuse 46
und der am Kupplungsring 30 befestigte Teil des Bearbei
tungskopfes 12 etwa den gleichen Außendurchmesser. Es
ergibt sich dadurch eine kompakte Ausgestaltung, die die
Kollisionsgefahr mit anderen Gegenständen, aber auch die
Verletzungsgefahr beim Hantieren, z. B. beim Austausch
von bearbeiteten Werkstücken oder beim Umrüsten des Bear
beitungskopfes 12 verringert.
Claims (10)
1. Laserbearbeitungsvorrichtung, welche einen an einer
Pinole (10) befestigbaren Bearbeitungskopf (12) umfaßt,
dem ein Laserstrahl durch einen zentral in der
Pinole (10) angeordneten Strahlführungskanal (14) zuführ
bar ist, wobei der Strahlführungskanal (14) von einem
Schutzrohr (16) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Schutzrohr (16) und der Wandung (18) der
Pinole (10) ein Ringraum (20) gebildet ist, in dem zum
Bearbeitungkopf (12) führende Schläuche (22) und
Kabel (24) angeordnet sind.
2. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (20) durch ein
Wärmeverteilungsrohr (26) gegen das Schutzrohr (16)
getrennt ist.
3. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schutzrohr (16)
und dem Wärmeverteilungsrohr (26) ein Wärmeschutzman
tel (28) aus einem wärmebeständigen isolierenden Material
angeordnet ist.
4. Laserbearbeltungsvorrichtung nach einem oder mehre
ren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ringraum (16) zum Bearbeitungskopf (12) hin durch
einen Kupplungsring (30) begrenzt ist, in dem Kupplungs
elemente (32, 34) zur Befestigung des Bearbeitungs
kopfes (12) an der Pinole (10) sowie Näherungsschal
ter (36) angeordnet sind.
5. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß im Kupplungsring (30) zusätz
lich Kabel- und Schlauchkupplungen für eine Verbindung
der im Ringraum (20) angeordneten Kabel (24) und Schläu
che (22) mit den im Bearbeitungskopf (12) angeordneten
Kabeln und Schläuchen angeordnet sind.
6. Laserbearbeitungsvorrlchtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (32,
34) zur Befestigung des Bearbeitungskopfes (12) an der
Pinole (10) aus Permanentmagneten (32) und Ankern (34)
oder aus gegensätzlich gepolten Permanentmagneten
bestehen.
7. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem oder mehre
ren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im
Kupplungsring (30) und im Bearbeitungskopf (12) Zentrier
ringe (38, 40) angeordnet sind, die beim Ankuppeln des
Bearbeitungskopfes (12) an den Kupplungsring (30) inein
andergleiten.
8. Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungskopf (12)
eine Verstellvorrichtung (42) aufweist, mittels der eine
im Bearbeitungkopf (12) angeordnete Fokussieroptik (44)
radial zum bearbeitungskopfseitigen Zentrierring (40)
verlagerbar ist.
9. Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem oder mehre
ren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pinole (10) vertikal längsverschiebbar in einem
Gehäuse (46) angeordnet und dort in einer umlaufenden
Gleithülse (48) gelagert ist.
10. Laserbearbeltungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (46) und der am
Kupplungsring (30) befestigbare Teil des Bearbeitungs
kopfes (12) etwa den gleichen Außendurchmesser aufweisen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4113632A DE4113632C2 (de) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Laserbearbeitungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4113632A DE4113632C2 (de) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Laserbearbeitungsvorrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4113632A1 true DE4113632A1 (de) | 1992-11-05 |
DE4113632C2 DE4113632C2 (de) | 1996-01-25 |
Family
ID=6430393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4113632A Expired - Fee Related DE4113632C2 (de) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Laserbearbeitungsvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4113632C2 (de) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2094993A (en) * | 1980-10-23 | 1982-09-22 | Amada Co Ltd | Improvements in or relating to laser processing apparatus |
US4518843A (en) * | 1982-09-01 | 1985-05-21 | Westinghouse Electric Corp. | Laser lens and light assembly |
DE3410913A1 (de) * | 1984-03-24 | 1985-10-03 | Trumpf GmbH & Co, 7257 Ditzingen | Werkzeugmaschine zur mechanischen und laserstrahl-bearbeitung eines werkstuecks |
DE3523887A1 (de) * | 1985-07-04 | 1987-01-15 | Messer Griesheim Gmbh | Laser, insbesondere schnellstroemender axialstrom-gastransportlaser |
DE4040554A1 (de) * | 1990-12-18 | 1992-07-02 | Maho Ag | Werkzeugmaschine zur abtragenden werkstueckbearbeitung mittels laserstrahls |
-
1991
- 1991-04-26 DE DE4113632A patent/DE4113632C2/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4113632C2 (de) | 1996-01-25 |
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