DE4410039C2 - Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum Schneiden oder Schweißen mit Laserstrahlung, wobei ein die Laserstrahlung aussendender Laserkopf an einer Führungsplatte befestigt ist, die über eine steuerbare Halterung entsprechend der auszuführenden Schneid- oder Schweißbewegung über das Werkstück geführt wird.

Schneid- oder Schweißvorgänge mittels Laserstrahlung werden insbesondere dann verwendet, wenn saubere Schneidkanten bzw. Schweißnähte bei präziser Ansteuerung hergestellt werden müssen. Üblicherweise wird dabei der Laserkopf im Abstand über das zu bearbeitende Werkstück geführt, in welches beispielsweise kreisförmige Aussparungen eingearbeitet werden sollen. Der Laserkopf ist dabei an einer Halterung befestigt, die beispielsweise eine Führungsplatte aufweist, die in einer zum Werkstück parallelen Ebene, meistens der waagrechten Ebene, mit Hilfe zweier Motoren geführt wird, deren Wirkungsachsen senkrecht aufeinander stehen, so daß durch die Überlagerung der beiden von den Motoren ausgehenden Verschiebebewegungen die entsprechende Bearbeitung des Werkstücks erfolgt. Die exakte Ansteuerung sowohl in elektronischer als auch in mechanischer Hinsicht der mit dem Laserkopf verbundenen Führungsplatte ist aufwendig und störanfällig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken zu schaffen, bei der die Anforderungen an die Aufhängung der den Laserkopf tragenden Führungsplatte und an die damit verbundene Steuerung zur Durchführung der vorgegebenen Bearbeitungsbewegungen erheblich vereinfacht ist und deren Störanfälligkeit verringert ist.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil der Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den Vorteil einer erheblichen Vereinfachung der Anforderungen an die Halterung und an die Steueranordnung; ein einziger Motor genügt zur Ausführung einer Drehbewegung der verstellbaren Halterung für den Laserkopf, so daß während der Durchführung eines Schneid- bzw. Schweißvorganges die Bahn des auf dem Werkstück auftreffenden Laserstrahls verändert werden kann. Die robuste Verbindung zwischen den beiden Wellen, d. h. zwischen der Führungsplatte für den Laserkopf und der höhenverstellbaren Buchse an der Tragsäule gewährleistet eine lange Lebensdauer.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in er zwei vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine um 90° verdrehte schematische Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer bestimmten Arbeitsstellung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 5a und b eine erfindungsgemäße Vorrichtung unterschiedlicher Abmessungen in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen und

Fig. 6 und 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel
In den Fig. 1 bis 4, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die zur Halterung eines (nicht dargestellten) Laserkopfes dient, mit dem insbesondere kreisförmige Ausschnitte in einem Werkstück, beispielsweise einem Blech, hergestellt werden sollen. Mit 8 ist eine Tragsäule bezeichnet, die in einem Gestell 15 fest angeordnet ist und an der eine Buchse 7 angeordnet ist, die gemäß dem Doppelpfeil F anhebbar bzw. absenkbar ist. Fest verbunden mit der Buchse 7 ist ein erster Flansch 9, in dem eine Welle I drehbar gelagert ist. Die Welle 1 ist dabei mit einem (nicht dargestellten) Drehantrieb verbunden, beispielsweise einem Elektromotor. Am Gehäuse 15 ist unterhalb der Welle 1 und in einem Abstand zu ihr eine zweite Welle 3 vorgesehen, die an der Unterseite des Gehäuses 15 in waagrechter Richtung gleiten kann. Die Welle 11 ist fest mit einer Führungsplatte 4 verbunden, an der der nicht dargestellte Laserkopf an einer geeigneten Stelle befestigt ist, so daß er einen Laserstrahl parallel zur Achse 11 der Welle 3 in Richtung eines unterhalb der Führungsplatte 4 angeordneten Werkstücks aus senden kann, in dem z. B. kreisförmige Aussparungen herausgeschnitten werden sollen. Die Drehung der Welle 3 um die Achse 11 ist dabei durch den mit f bezeichneten Dreiviertelkreis angedeutet.

Zwischen den beiden Wellen 1 und 3 ist nun gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ein Verbindungsstück 2 vorgesehen, dessen oberes Ende mit der Welle 1 über eine im wesentlichen waagrecht verlaufende Achse 12 gelenkig verbunden ist, während sein unteres Ende mit der Welle 3 über eine ebenfalls im wesentlichen waagrechte, parallel zur Achse 12 verlaufende Achse 13, verbunden ist.

Vorteilhafterweise ist der Verbindungssteg 2 derart angeordnet, daß bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung, in der die beiden Wellen 1, 2 den größtmöglichen Abstand voneinander aufweisen, der Verbindungssteg 2 einen spitzen Winkel mit den beiden Achsen 10, 11 der entsprechenden Wellen 1, 3 einschließt.

In Fig. 2 ist die gleiche Vorrichtung wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer um 90° verdrehten Ansicht des Steges 2. Man erkennt, daß der Verbindungssteg 2 zwischen den beiden Wellen 1 und 3 aus einem steifen Material gefertigt ist, so daß bei Absenken der Buchse 7 an der Tragsäule 8 (wobei die Absenkung elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder manuell geschehen kann) samt dem fest mit der Buchse 7 verbundenen Flansch 9 und der drehbar im Flansch 9 gelagerten Welle 1, eine im wesentlichen waagrechte Verschiebung der Welle 1 erfolgt, aufgrund der gelenkigen Verbindung mittels des Verbindungssteges 2 zwischen den Wellen 1 und 3 und einer entsprechend waagrechten Führung der Welle 3 am Gehäuse 15.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 in derjenigen Stellung, in der die beiden Wellen 1 und 2 die größtmögliche Annäherung aneinander aufweisen, so daß der Verbindungssteg 2 im wesentlichen waagrecht ausgerichtet ist. Dadurch ist eine seitliche Verschiebung der Führungsplatte 4 samt dem an ihr befestigten Laserkopf erfolgt, eine Vergrößerung des Radius einer kreisförmigen Öffnung im Werkstück.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung, wobei mit 14, 14′ zwei Kreise angedeutet sind, die zum einen durch die Drehbewegung der Wellen 1, 2 um ihre entsprechenden Achsen 10 erhalten werden, wobei ihre Radien durch die Querverschiebung der Führungsplatte 4 durch Absenken der Welle 1 mit Hilfe des Flansches 9 und der Buchse 7 erfolgt. Mit 6 ist dabei die Y-Achse bezeichnet, entlang derer die Verschiebung der Führungsplatte 4 erfolgt.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Halterung gemäß der Erfindung, wobei die Abmessungen sowohl der Wellen 1 und 3 als auch des Verbindungssteges 2 derart gewählt sind, daß bei größtmöglicher Annäherung aneinander (Fig. 5a) die beiden Achsen 10, 11 der zugehörigen Wellen 1, 3 zusammenfallen, während bei größtmöglicher Entfernung voneinander der beiden Wellen 1, 3 die zugehörigen Achsen 10, 11 einen größtmöglichen Versatz zueinander aufweisen. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere vorteilhaft wenn sehr kleine Öffnungen in einem Kreis ausgeschnitten werden sollen, da hierbei zu Beginn der Schneidvorgangs die beiden Drehachsen 10, 11 zusammenfallen. Eine langsame Vergrößerung des Abstandes der beiden Wellen 1, 2 voneinander durch eine Hubbewegung der Buchse 7 an der Tragsäule 8 und damit des Flansches 9 bewirkt eine langsame Vergrößerung des Radius der auszuschneiden Öffnung im Werkstück durch präzises seitliches Verschieben der unteren Welle 3 mittels des Verbindungssteges 2.

Fig. 6 und 7 zeigen ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, bei dem der Steg nicht mehr an den beiden Wellen 1, 3 angelenkt ist, sondern fest und steif mit ihnen derart verbunden ist, daß er einen Winkel mit den zugehörigen Achsen 10, 11 der Wellen einschließt. Zur Veränderung des Radius einer kreisförmigen, im Werkstück herzustellenden Öffnung, wird nun eine Veränderung der Länge des Stegs 2′ vorgenommen. Dieser ist in zwei Teile 2′a, 2′b unterteilt, die entweder in eine Hülse 16 eingreifen, und in dieser parallel geführt und gegebenenfalls festgestellt werden können oder aber in Form zweier Halbschlitten ausgeführt sind, die z. B. durch schwalbenschwanzförmige Längsvorsprünge, die in entsprechend ausgestattete Längsnuten eingreifen, parallel zueinander verschiebbar sind; Kugel- oder Rollenlager verringern die Reibung zwischen ihnen. Eine derart ausgestattete Verbindung zwischen den beiden Wellen bietet den Vorteil, daß die Querverschiebung der mit der Führungsplatte verbundenen Welle exakt der Hub- und Senkbewegung der mit der Buchse verbundenen Welle entspricht. Beide Stegteile 2′a und 2′b können aneinander entlanggleiten und so eine stufenlose Verstellung des Versatzes zwischen den beiden Achsen 10, 11 herbeiführen.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum Schneiden oder Schweißen mittels Laserstrahlung, wobei ein die Laserstrahlung aussendender Laserkopf an einer Führungsplatte befestigt ist, die über eine steuerbare Halterung entsprechend der auszuführenden Schneid- oder Schweißbewegung über das Werkstück geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einer Buchse (7), die in senkrechter Richtung verschiebbar und feststellbar an einer Tragsäule (8) angeordnet ist, aus einem fest mit der Buchse verbundenen Flansch (9), aus einer ersten Welle (1), die um eine erste senkrechte Drehachse (10) drehbar in dem Flansch gelagert und mit einem Drehantrieb verbunden ist, aus einer um eine zweite senkrechte Drehachse (11) drehbaren zweiten Welle (3), die fest mit der Führungsplatte (4) für den Laserkopf verbunden ist und aus einem Verbindungssteg (2) besteht, dessen eines Ende über eine waagrechte erste Achse (12) mit der ersten Welle (1) gelenkig verbunden ist und dessen anderes Ende über eine waagrechte, zur ersten Achse (12) parallelen zweiten Achse (13) mit der zweiten Weile (3) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der beiden Wellen (1, 3) und die Länge des Verbindungssteges (2) derart bemessen sind, daß bei größtmöglicher Annäherung der beiden Wellen aneinander ihre senkrechten Drehachsen (10, 11) zusammenfallen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der beiden Wellen (1, 3) und die Länge des Verbindungssteges (2) derart bemessen sind, daß bei größtmöglicher Entfernung der beiden Wellen voneinander ihre senkrechten Drehachsen (10, 11) zusammenfallen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Verbindungssteges (2) außermittig an den beiden Wellen (1, 3) derart angelenkt sind, daß bei größtmöglicher Entfernung der beiden Wellen voneinander der Verbindungssteg (2) einen spitzen Winkel mit den Drehachsen (10, 11) der Wellen einschließt.

5. Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere zum Schneiden oder Schweißen mittels Laserstrahlung, wobei ein die Laserstrahlung aussendender Laserkopf an einer Führungsplatte befestigt ist, die über eine steuerbare Halterung entsprechend der auszuführenden Schneid- oder Schweißbewegung über das Werkstück geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus einer Buchse (7) besteht, die in senkrechter Richtung verschiebbar und feststellbar an einer Tragsäule (8) angeordnet ist, aus einem fest mit der Buchse verbundenen Flansch (9) besteht, aus einer ersten Welle (1) besteht, die drehbar in dem Flansch gelagert ist und mit einem Drehantrieb verbunden ist, aus einer zweiten Welle (3) besteht, die fest mit der Führungsplatte (4) für den Laserkopf verbunden ist und aus einem Verbindungssteg (2′) besteht, dessen eines Ende fest mit der ersten Welle (1) verbunden ist und dessen anderes Ende fest mit der zweiten Welle (3) verbunden ist und der aus zwei Teilen (2′a, 2′b) besteht, die parallel zueinander verschiebbar gelagert sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (2′a, 2′b) des Verbindungssteges (2′) die Form von ineinandergreifenden Halbschlitten aufweisen.