DE4242057C2 - Laser-Bearbeitungsanlage - Google Patents
Laser-BearbeitungsanlageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten An
spruchs angegebenen Art.
Aus der DE 39 41 608 A1 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit
Laserstrahlen bekannt. Hierbei wird die Düse austauschbar an einem Grundkörper
gehalten, der einfach lösbar an einem Laserkopf befestigt ist. Die eventuell notwen
dige Gaszufuhr ist in dem Grundkörper und der Düse integriert. Die Umlenk- und
Fokussiereinrichtungen befinden sich im Laserkopf und brauchen deshalb nicht ge
ändert zu werden bzw. neu eingestellt zu werden, wenn die Düse ausgetauscht
wird.
Nachteilig bei dieser Anordnung ist es, dass kein Kollisionsschutz für die Düse vor
gesehen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei einer Vorrichtung der gat
tungsgemäßen Art einen einfach aufgebauten Kollisionsschutz vorzusehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des ersten Anspruchs
gelöst. Durch die konischen Flächen kann die Halteeinrichtung samt Düse beim
Anstoßen an einem Werkstück ausweichen und aufgrund der Feder wieder zurück
fahren. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch das mit dem
Schneidkopf austauschbare Auskopplungsfenster der Gasdruckaufbau nur inner
halb der Düse stattfindet. Innerhalb des übrigen Laserkopfes wird deshalb kein
Schneidgasdruck aufgebaut bzw. ein Entweichen des Schneidgases in den hinteren
Strahlengang vermieden. Dadurch vereinfacht sich dessen Aufbau ganz erheblich,
da sonst Maßnahmen an den Bauteilen getroffen werden müssten, die einen
Schneidgasdruck von bis zu 10 bar gestatten. Somit wird also in der Schneiddüse
ein zum Laserkopf hin abgesperrter Druckraum geschaffen, der bei Austausch ge
gen eine Schweißdüse ausgewechselt wird. Damit wird auch das Auskopplungs
fenster ausgewechselt, so dass sein Material nicht auf die wesentliche höhere
Strahlleistung beim Schweißen ausgelegt werden muss.
Anspruch 2 beschreibt eine vorteilhafte Möglichkeit der Düsenjustierung. Dadurch
ist es beispielsweise möglich, die Düse im Laserkopf um mehrere Millimeter in und
quer zur Strahlrichtung zu verstellen.
Die Ansprüche 3 und 4 beschreiben Maßnahmen, um die beim Schweißen notwen
dige hohe Energie im Laserkopf an den Umlenk- und Fokussiereinrichtungen um
zulenken bzw. zu bündeln.
Um Werkstücktoleranzen auszugleichen, wird die Weiterbildung nach Anspruch 5
vorgeschlagen. Gesteuert wird die Verstellbewegung der Umlenkeinrichtungen zu
einander oder voneinander weg durch die Anordnung gemäß Anspruch 6.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Es stellt dar:
Fig. 1: Ein Querschnitt durch einen Laserkopf
mit angeschraubter Schweißdüse;
Fig. 2: Ein Querschnitt durch einen Laserkopf
mit angeschraubter Schneiddüse.
In Fig. 1 ist ein Laserkopf 1 schematisch im Schnitt
dargestellt. Er wird über einen Flansch 2 mit einer nicht
näher dargestellten freien Achse einer Laser-Portalanlage
oder eines -Roboters verbunden.
Der Laserkopf 1 beinhaltet ein erstes Gehäuse 3 und ein
zweites Gehäuse 4. Das erste Gehäuse 3 weist den Flansch
2 auf und beinhaltet die erste Umlenkeinrichtung 5 für
den Laserstrahl.
Das zweite Gehäuse 4 beinhaltet - fluchtend zur ersten
Umlenkeinrichtung 5 - die zweite Umlenkeinrichtung 6 für
den Laserstrahl sowie die im Strahlengang liegende Foku
siereinrichtung 7.
Unterhalb der Fokusiereinrichtung 7 ist die Halteeinrich
tung 8 angeordnet, die im vorliegenden Beispiel die
Schweißdüse 9 trägt.
Die Halteeinrichtung 8 besteht aus dem Ring 10 mit Kegel
form, der in einen Kegelsattel 11 zentriert ist. Der Ke
gelsattel 11 ist am zweiten Gehäuse 4 über die Einstell
schrauben 12 quer und über sein Umfangsgewinde und die
Kontermutter 11.1 in Richtung des Strahlenganges ein
stellbar gehalten. Die Klemmschraube(n) 13 dienen zum
Festklemmen der einmal gefundenen Einstellung.
Die erste und zweite Umlenkeinrichtung 5, 6 sowie die Fo
kusiereinrichtung 7 sind wassergekühlt ausgeführt in an
sich bekannter Weise, um die beim Schweißen notwendigen
Leistungen (z. B. 5 KW) störungsfrei zu übertragen.
Um das zweite Gehäuse 4 gegenüber dem ersten Gehäuse 3 zu
verstellen, ist ein nicht näher dargestellter Stellmotor
vorgesehen. Darüber hinaus sind beide Gehäuse über eine
Linearlagerung 15 miteinander verbunden.
Der Ring 10 bzw. die Düse 9 werden von einer Druckfeder
14, die sich an dem Kegelsattel 11 abstützt, in Richtung
zum Werkstück gedrückt. Die Druckfeder 14 dient zusammen
mit dem Kegelsitz des Ringes 10 und dem Kegelsattel 11
als Kollisionsschutz, da bei einem Anstoßen der Düse 9 an
das Werkstück die Düse mit dem Ring 10 seitlich oder nach
oben ausweichen kann.
In Fig. 2 ist anstelle der Schweißdüse 9 eine Schneid
düse 16 vorgesehen.
Da zum Schneiden ein Schneidgas verwendet werden muß,
weist die Düse 16 einen Gasanschluß 17 auf. Dieser Gas
anschluß mündet innerhalb der Düse in einen Druckraum 18.
Dieser Druckraum 18 wird zum Laserkopf hin über ein Aus
kopplungsfenster 19 abgeschlossen. Dieses Auskopplungs
fenster 19 besteht aus einem für die Laserstrahlen durch
lässigen Material, ist aber hinreichend druckfest, um den
Schneiddruck von bis zu 10 bar standzuhalten.
Der Druckraum 18 steht über nicht gezeigte Aus
trittskanäle an der Spitze des Schneidkopfes in Verbin
dung.
Um beim Schneiden eine selbständige Abstandregelung des
Fokuspunktes zur Werkstückoberfläche zu ermöglichen, wird
ein kapazitives Sensorsystem benutzt, welches die
Schneiddüse 16 und das Werkstück mit umfaßt. Verstellt
wird das zweite Gehäuse gegenüber dem ersten Gehäuse über
den Stellmotor, so daß sich dadurch die Lage des Brenn
fleckes verändern läßt.
Beim Schweißen wird der Stellmotor über die Maschinen
steuerung in eine feste Position verfahren und dort ge
halten.
Zum Austausch der Düse 16 gegen die Düse 9 oder umgekehrt
wird der Ring 20 arretiert. Dies geschieht dadurch, daß
in dem Kegelsattel 11 eine Bohrung 20 vorgesehen ist, die
mit einem Sackloch im Ring 10 fluchtet. Deshalb wird der
Ring 10 so lange verstellt, bis Bohrung und Sackloch
fluchten. Anschließend wird ein nicht näher dargestellter
Arretierstift in die Bohrung 20 und das Sackloch 21 ein
geführt. Sodann kann die Düse 16 oder die Düse 9 abge
schraubt werden. Das Anschrauben der anderen Düse erfolgt
in umgekehrter Richtung.
Zur Grundeinstellung, um den notwendigen zentrischen Ver
lauf von Laserstrahl und Schneid- bzw. Schweißdüse zu er
reichen, dienen die Einstellschrauben 12 und die Klemm
schrauben 13 sowie die Kontermutter 11.1. Hierbei wird
folgendermaßen vorgegangen: Die augenblicklich vorhandene
Düse wird aus dem Laserkopf herausgeschraubt und dafür
ein Fadenkreuz, z. B. auf Papier gezeichnet, zentrisch auf
die dann vorhandene Öffnung des Laserkopfes geklebt.
Zuerst wird dann die Justage über die Einstellschrauben
12 durchgeführt. Hierzu werden die Klemmschrauben 13
leicht gelockert. Über die Schrauben wird die Halte
einrichtung 8 so lange verstellt, bis der Prüfstrahl
mittig auf das Fadenkreuz trifft. Ist dies geschehen,
werden die Einstellschrauben wieder angezogen, das Fadenkreuz
entfernt und die Schweiß- oder Schneiddüse wieder
aufgeschraubt.
Die Höhenanstellung der Düse in Strahlachse wird über das
Lösen der Kontermutter 11.1 und dem Herein- oder Heraus
drehen der Aufnahme 11 in bzw. aus dem Laserkopf durchge
führt. Ist diese axiale Einstellung beendet, wird die
Kontermutter 11.1 wieder festgezogen.
Claims (6)
1. Laser-Bearbeitungsanlage mit einem Laserkopf, der Umlenk- und Fokussier
einrichtungen aufweist und an dem über eine Halteeinrichtung eine Düse
lösbar und austauschbar befestigt ist, wobei bei Verwendung einer Düse
zum Schneiden diese den Gasanschluss für das Schneidgas beinhaltet,
dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (8) aus einem Ring
(10) mit Kegelform und Innengewinde besteht und einem Kegelsattel (11) mit
konkurrenter Gegenfläche, die an dem Laserkopf (1) gehalten ist, wobei zwi
schen der Halteeinrichtung (8) und der Düse (9, 16) eine Feder (14) vor
gesehen ist und dass bei Verwendung einer Düse zum Schneiden diese
auch ein Auskopplungsfenster (19) beinhaltet.
2. Laser-Bearbeitungsanlage nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung
(8) in einer senkrecht und in einer parallel zur
Strahlrichtung verlaufenden Ebene einstellbar ist.
3. Laser-Bearbeitungsanlage nach einem der vorange
gangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenk- und Foku
siereinrichtungen (5-7) flüssigkeitsgekühlt sind.
4. Laser-Bearbeitungsanlage nach einem der vorangegan
genen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenk- und Foku
siereinrichtungen (5-7) auf die zum Schweißen
notwendige Leistung ausgelegt sind.
5. Laser-Bearbeitungsanlage nach einem der vorangegan
genen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umlenkeinrichtun
gen (5, 6) vorgesehen sind, wobei eine Umlenk
einrichtung (6) und die Fokusiereinrichtung (7)
ortsfest in einem gemeinsamen Gehäuse (4) angeord
net sind, das verfahrbar in Richtung auf und von
der anderen Umlenkeinrichtung (5) ausgebildet ist.
6. Laser-Bearbeitungsanlage nach einem der vorangegan
genen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstandsregelung
der Düse (16) von der Werkzeugoberfläche ein kapa
zitiv arbeitendes Sensorsystem vorgesehen ist, wel
ches mit einer Stelleinheit zum Verfahren des Ge
häuses (4) zusammenarbeitet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4242057A DE4242057C2 (de) | 1992-12-13 | 1992-12-13 | Laser-Bearbeitungsanlage |
Applications Claiming Priority (1)
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DE4242057A DE4242057C2 (de) | 1992-12-13 | 1992-12-13 | Laser-Bearbeitungsanlage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4242057A1 DE4242057A1 (de) | 1994-06-16 |
DE4242057C2 true DE4242057C2 (de) | 2002-07-18 |
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ID=6475168
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DE4242057A Expired - Fee Related DE4242057C2 (de) | 1992-12-13 | 1992-12-13 | Laser-Bearbeitungsanlage |
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DE (1) | DE4242057C2 (de) |
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