DE60101010T2

DE60101010T2 - Arbeitskopf, insbesondere für eine Lasermaschine

Info

Publication number: DE60101010T2
Application number: DE60101010T
Authority: DE
Inventors: Luigi 10062 Luserna San Giovanni Gilli
Original assignee: Prima Industrie SpA
Current assignee: Prima Industrie SpA
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: ITTO20000252A1; IT1319972B1; US20010022297A1; ES2207574T3; EP1134052B1; US6559414B2; DE60101010D1; ITTO20000252A0; ATE252440T1; EP1134052A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Arbeitskopf, insbesondere für eine Lasermaschine.
Ein Arbeitskopf, dessen Merkmale im Oberbegriff des Hauptanspruchs beschrieben sind, ist im Dokument EP 927 596 des Anmelders dargestellt. Dieser bekannte Kopf umfasst einen Ständer, der einen ersten Spiegel trägt, der zum Empfang eines Laserstrahls entlang einer ersten Achse und dessen Ablenkung entlang einer zweiten Achse geeignet ist. Auf dem Basisteil ist ein Rotationskörper so angebracht, dass er auf der zweiten Achse drehen kann und einen Anschlusskörper trägt, der bezüglich des Rotationskörpers in Richtung der zweiten Achse beweglich ist. Ein auf dem Basisteil befestigter erster Motor dreht den Rotationskörper mittels eines Übertragungsmechanismus, der ein Paar Kegelzahnräder umfasst. Ein zweiter Motor ist mit dem Anschlusskörper verbunden und steuert die Bewegung des Anschlusskörpers mittels eines Zahnrads, das mittels eines Riemens mit dem Motor verbunden ist und mit einer stationären Zahnstange zusammenwirkt.
Ein Kopf der oben beschriebenen Art gestattet die Bewegung des Laserstrahls mit hoher Geschwindigkeit auf zweidimensionalen, klein bemessenen Bahnen, ohne die Hauptachsen der Maschine zu verschieben.
Die US 4,710,606 und die EP-A-416 112 offenbaren Arbeitsköpfe für Lasermaschinen mit zwei hintereinander geschalteten Rotationskörpern, die durch Direktmotoren angetrieben werden.
Zweck dieser Erfindung ist die Perfektionierung eines Arbeitskopfes des oben spezifizierten Typs, Erhöhung der Bewegungsgenauigkeit, Reduktion der Bauteilanzahl und Realisierung eines Kopfes, der einfacher und kompakter ist und eine geringere Trägheit der beweglichen Teile vorweist.
Gemäß dieser Erfindung wird dieser Zweck durch einen Arbeitskopf mit den in Anspruch 1 dargelegten Merkmalen erfüllt.
Die Erfindung wird durch die folgenden detaillierten Beschreibungen mit Bezug auf die begleitende Figur als nicht beschränkendes Beispiel besser erläutert. Es zeigen:
1 eine aussichtsreiche Ansicht eines Arbeitskopfes gemäß der Erfindung,
2 einen Teilschnitt gemäß der Linie II-II in 1 und
3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in 2.
Mit Bezug auf die Zeichnungen bezeichnet die Zahl 10 einen Arbeitskopf für eine Lasermaschine. Der Kopf 10 umfasst ein Basisteil 12, dessen Verankerungssegment 14 (1) zur Befestigung am Anschlussteil eines beweglichen Körpers (nicht dargestellt) einer Lasermaschine bestimmt ist. Mit Bezug auf 2 trägt das Basisteil 12 einen ersten Spiegel 16, der im Einsatz einen Laserstrahl entlang einer ersten Achse A empfängt und diesen entlang einer zweiten Achse B um 90° ablenkt. Das Basisteil 12 dreht vorzugsweise um die Achse A, wie durch den Doppelpfeil 18 in 1 und 2 gezeigt.
Mit Bezug auf 2 umfasst der Kopf 10 einen Rotationskörper 20, der so an dem Basisteil 12 angebracht ist, dass er über ein Paar Lager 22 auf der Achse B drehen kann. In der in den Figuren als nicht beschränkendes Beispiel dargestellten Ausführungsform ist der Rotationskörper 20 durch ein rohrförmiges Element gebildet, das koaxial zur Achse B angeordnet ist. Ein zweites rohrförmiges Element 24 ist im Inneren des Rotationskörpers 20 angeordnet. Das zweite rohrförmige Element 24 ist mittels einer geradlinigen Prismenführung an den Rotationskörper 20 angeschlossen, um dem zweiten rohrförmigen Element 24 die Bewegung in Richtung der Achse B zu gestatten, und ist zur Drehbewegung um die Achse B in der in 2 durch den Doppelpfeil 26 gezeigten Richtung starr an die rohrförmigen Elemente 20, 24 angeschlossen. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel besteht die lineare Prismenführung aus einer in 2 und 3 durch die Zahl 28 angedeuteten Prismenkugellagerbuchse.
An dem zweiten rohrförmigen Element 24 ist ein Anschlusskörper 30 befestigt und diesbezüglich in der in 2 durch den Doppelpfeil 32 gezeigten Richtung beweglich. Der Anschlusskörper 30 trägt einen zweiten Spiegel 34, der den Laserstrahl entlang der Achse B empfängt und ihn in Richtung der dritten Achse C um 90° ablenkt.
Mit Bezug auf 2 weist ein erster Direktmotor 36 einen am Hauptteil 12 befestigten Stator 38 und einen am Rotationskörper 20 befestigten Rotor 40 auf. Der Motor 36 steuert die Drehung des Anschlusskörpers 30 um die Achse B, ohne dass es eines Untersetzungsmechanismus bedarf. Direktmotoren des bekannten Typs erlauben einen Lauf in sehr kleinen Winkeln (im Bereich von 10^–3°) mit breitem Drehmoment und breiter Rasterauflösung, mit einem 1 : 1-Übertragungsverhältnis bezogen auf die daran angeschlossene bewegliche Einheit und ohne Untersetzungsgetriebe oder Bewegungseinheiten (Riemen, Riemenscheiben etc.).
Ein zweiter Direktmotor 42 steuert die Bewegung des Anschlusskörpers 30 in der durch den Doppelpfeil W angedeuteten Richtung. Der zweite Direktmotor ist am Basisteil 12 befestigt und umfasst ein Rad 44, das fest mit dem Rotor des Motors 42 verbunden ist. Das Rad 44 ist an eine Pleuelstange 46 angelenkt, die wiederum an einen Flansch 48 angelenkt ist. Der Flansch 48 ist mittels eines Lagers 50, das koaxial zur Achse B ist, mit dem Anschlusskörper 30 verbunden. In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform sind die Direktmotoren 36 und 42 baugleich, aber unterschiedlich orientiert. Genauer, während der erste Direktmotor 36 mit seiner Achse koaxial zur Achse B angeordnet ist, ist der zweite Direktmotor 42 mit lotrechter Achse zur Achse B und beabstandet von letzterer angeordnet. Die Drehbewegung des zweiten Motors 42 wird durch einen Mechanismus, der das Rad 44 und die Pleuelstange 46 umfasst, in eine Linearbewegung umgewandelt. Das Lager 50 verbindet den Anschlusskörper 30 für die Bewegungen in Richtung W mit dem Motor 42, lässt aber den Anschlusskörper 30 bezüglich des Flansches 48 frei auf der Achse B drehen. Es versteht sich von selbst, dass die Linearbewegung und die Drehbewegung des Anschlusskörpers 30 kombiniert werden können, um die Laserstrahlabgabe von dem Kopf entlang der Achse C entlang jeder in einem Arbeitsgebiet enthaltenen Bahn zu bewegen, deren Grenzen durch den Arbeitstakthub der Motoren 36 und 42 definiert werden.
Der rotierende Direktmotor 42 kann durch einen Direktmotor des Lineartyps ersetzt werden, und dieses bewegliche Teil ist direkt mit dem Flansch 48 verbunden.
Die Motoren 36 und 42 sind am Basisteil 12 angebracht. Folglich wird die Trägheit der beweglichen Körper herabgesetzt, was die Bewegungsgeschwindigkeit des Anschlusskörpers 30 verbessert. Des Weiteren gestatten die Direktmotoren die Ausschaltung von kinematischem Kettenspiel und Verringerung der Anzahl von Bauteilen des Kopfes 10. Darüber hinaus gestattet die Anordnung der Motoren am Basisteil 12 eine Vereinfachung der elektrischen Installation.
Vorzugsweise ist der gesamte Kopf 10 so angebracht, dass er auf der Achse A dreht, wobei diese Rotation ebenfalls durch einen Direktmotor (nicht dargestellt) gesteuert wird, der mit dem Flansch 14 zusammenwirkt.

Claims

Arbeitskopf, insbesondere für eine Lasermaschine, umfassend: – ein Basisteil (12), – einen Rotationskörper (20), der so an dem Basisteil (12) angebracht ist, dass er um eine Achse (B) dreht, – einen Anschlusskörper (30), der bezüglich des Rotationskörpers (20) in einer geradlinigen Richtung beweglich ist, die mit der Achse (B) zusammenfällt, – einen ersten Motor (36) zur Steuerung der Drehbewegung des Rotationskörpers (20) um die Achse (B), und – einen zweiten Motor (42) zur Steuerung der Linearbewegung des Anschlusskörpers (30) entlang der Achse (B), dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste Motor (36) als auch der zweite Motor (42) von dem Basisteil (12) getragene Direktmotoren sind.
Arbeitskopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor (36) koaxial zu dem Rotationskörper (20) angeordnet ist.
Arbeitskopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Motor (42) ein rotierender Motor ist, der mit seiner Drehachse lotrecht und beabstandet im Hinblick auf die zweite Achse (B) angeordnet und mittels eines Mechanismus zur Umsetzung der Drehbewegung in die Linearbewegung verbunden ist.
Arbeitskopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Motor (42) ein Linearmotor ist.
Arbeitskopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (20) ein erstes rohrförmiges Element (20) umfasst, das ein zweites rohrförmiges Element (24) trägt, das an dem Anschlusselement (30) befestigt ist, wobei das zweite rohrförmige Element (24) mittels einer parallel zu der zweiten Achse (B) angeordneten, geradlinigen Prismenführung an das erste rohrförmige Element (20) angeschlossen ist.
Arbeitskopf gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskörper (30) an den zweiten Motor (42) mittels eines Lagers (50) angeschlossen ist, das den Anschlusskörper (30) für Bewegungen um die zweite Achse (B) von dem Motor (42), abkuppelt.