DE8519352U1 - Lasers, in particular fast-flow axial flow gas transport lasers - Google Patents
Lasers, in particular fast-flow axial flow gas transport lasersInfo
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Description
03i07&iacgr;8503 i 07&iacgr;85
MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1515KNIVES GRIESHEIM GMBH MG 1515
Kennwort: Magnethalter EM 1188Password: Magnet holder EM 1188
Erfinder: Bär Ordner: XIXInventor: Bear Folder: XIX
Laser, insbesondere schnellströmender Axialstrom-Gast ransport laserLaser, especially fast-flow axial flow gas transport laser
Die Erfindung betrifft einen Laser, insbesondere schnellströmenden Axialstrom-Gastransportlaser mit einem Bearbeitungskopf.The invention relates to a laser, in particular a fast-flowing axial flow gas transport laser with a processing head.
Solche CO2-Laser finden Anwendung in der Materialbearbeitung, insbesondere beim Schweißen und Schneiden von Werkstücken aus Metall. Der Aufbau einer Laser-Materialbearbeitungsanlage besteht im wesentlichen aus dem Laserresonator mit dem Bearbeitungskopf und einem diesem zugeordneten Bearbeitungstisch mit Werkstückaufnahme. Während der Bearbeitung von Werkstücken werden entweder der Bearbeitungstisch mit der Werkstückaufnahme unter einem stationär angeordneten Laser oder der Laser über einem stationär angeordneten WerkstückSuch CO 2 lasers are used in material processing, especially in welding and cutting metal workpieces. The structure of a laser material processing system essentially consists of the laser resonator with the processing head and a processing table with workpiece holder assigned to it. During the processing of workpieces, either the processing table with the workpiece holder is placed under a stationary laser or the laser is placed above a stationary workpiece.
^q verfahren. Gemäß einem Heiteren Verfahren zum Laserschneiden oder -schweißen von insbesondere dreidimensionalen räumlichen Konturen wird der Laserkopf von dem Resonator räumlich getrennt und in mehreren Achsen verfahren, wobei der Bearbeitungstisch mit dem Werkstück Relativbewegungen zu den Brennerkopfbewegungen ausführt. Der in dem Resonator erzeugte Laserstrahl^q process. According to a Heiteren process for laser cutting or welding of three-dimensional spatial contours in particular, the laser head is spatially separated from the resonator and moved in several axes, whereby the processing table with the workpiece carries out relative movements to the burner head movements. The laser beam generated in the resonator
MG 1515 03,07.85MG1515 03,07.85
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wird dabei über ein optisches System dem Bearbeitüngskopf zugeführt*is fed to the processing head via an optical system*
Aus dem Buch "Lasertechnik, eine Einführung"/ Dr.From the book "Laser technology, an introduction"/ Dr.
Alfred Hüttig Verlag, Heidelberg, zweite durchgesehene Auflage, 1984, Seite 358 ist ein Bearbeitungskopf für CO2-Laser bekannt, bei dem der Bearbeitungskopf mittels Schrauben an dem optischen System und dem Resonator befestigt ist. Eine Grob- und Feineinstellung des Bearbeitungskopfes erfolgtAlfred Hüttig Verlag, Heidelberg, second revised edition, 1984, page 358, a processing head for CO 2 lasers is known in which the processing head is attached to the optical system and the resonator by means of screws. A coarse and fine adjustment of the processing head is carried out
Stellweg.Travel range.
Bei einem derartigen Laser ist der Austausch des I^ optischen Systems sehr arbeitsaufwendig. So muß beim Austausch des Bearbeitungskopfes bzw. des optischen Systems gegen andere Bearbeitungsköpfe/optische Systeme jeweils die Schraubenverbindung gelöst und der neue Brennerkopf nach entsprechender Fixierung neu angeschraubt werden. Weiterhin wird dieser starr angeordnete Laserkopf sowie die Maschinenführungen der Laseranlage bei einem Zusammenstoß dieses Kopfes mit dem Werkstück beschädigt bzw. zerstört. Dabei tritt beim Bearbeiten von komplizierten Werkstückkonturen, insbesondere dreidimensionalen Werkstücken mit Laserbearbeitungssköpf en eine erhöhte Zusammenstoßgefahr auf.With such a laser, replacing the optical system is very labor-intensive. When replacing the processing head or optical system with other processing heads/optical systems, the screw connection must be loosened and the new burner head must be screwed on again after appropriate fixing. Furthermore, this rigidly arranged laser head and the machine guides of the laser system are damaged or destroyed if this head collides with the workpiece. There is an increased risk of collision when processing complicated workpiece contours, especially three-dimensional workpieces, with laser processing heads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Beschädigungen des Lasers bei Kollisionen zwischen Laserkopf und in dem Verfahrbereich des Laserkopfes angeordneten Teilen zu verhindern und gleichzeitig eine leichte Austauschbarkeit desThe invention is based on the task of preventing damage to the laser in the event of collisions between the laser head and parts arranged in the travel range of the laser head and at the same time ensuring easy exchange of the
oc Bearbeitungskopfes des Lasers zu ermöglichen.oc processing head of the laser.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bearbeitungskopf mit einer Sicherheitskupplung an dem Laser befestigt ist.This object is achieved according to the invention in that the processing head is attached to the laser with a safety coupling.
Om die Sicherheitskupplung gewichtsarm und kostengünstig und einfach herzustellen, ist die Kupplung als Magnetkupplung ausgebildet. Durch die Ausbildung als Magnetkupplung ergibt sich eineIn order to make the safety coupling lightweight, inexpensive and easy to manufacture, the coupling is designed as a magnetic coupling. The design as a magnetic coupling results in a
besonders leichte Handhabbarkeit beim Auswechseln 4dparticularly easy handling when replacing 4d
des Bearbeitungskopfes und/oder des optischen Systems.of the processing head and/or the optical system.
till &igr;"&idiagr;&Ggr;*·till &igr;"&idiagr;&Ggr;*·
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Um den Bearbeitungskopf in einfacher Weise zentrisch an dem Resonator zu befestigen/ besteht die Magnetkupplung aus einem Magnethalter und einem oder mehreren zugeordneten Zentrierringen, wobei jeder der Zentrierringe an einem Bearbeitungskopf befestigt ist. Durch die Zuordnung von mehreren Zentrierringen können vorteilhaft Laserschneidköpfe mit verschiedenen Brennweiten sowie Teach-In-Nachführeinrichtungen, wie beispielsweise Teach-In-&Tgr;&idiagr; schnell an dein MäTistiisltsr befestigt werden.In order to easily attach the processing head centrally to the resonator, the magnetic coupling consists of a magnet holder and one or more associated centering rings, with each of the centering rings being attached to a processing head. By assigning several centering rings, laser cutting heads with different focal lengths as well as teach-in tracking devices, such as teach-in sensors, can be quickly attached to the machine.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
15Further developments of the invention are specified in the subclaims.
15
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im wesentlichen in der leichten Auswechselbarkeit des- Bearbeitungskopfes und/oder des optischen Systems und in der gleichzeitigen Verhinderung von Beschädigungen des Lasers beim Zusammenstoßen des Bearbeitungskopfes mit in dem Verfahrbereich des Bearbeitungskopfes angeordneten Teilen. Weiterhin wird vorteilhaft eine Beschädigung des Werkstückes und dem Werkstück zugeordneter Halte- bzw. Spannvorrichtungen durch die Abkopplung des Bearbeitungskopfes bei einer Kollision vermieden. Dies führt za großen Zeit- und Materialeinsparungen während der Bearbeitung von insbesondere dreidimensionalen Werkstücken. Ferner werden die Unterbrechungszeiten aufgrund von Maschinenschäden erheblich reduziert.The advantages achieved with the invention essentially consist in the easy exchangeability of the processing head and/or the optical system and in the simultaneous prevention of damage to the laser when the processing head collides with parts arranged in the travel range of the processing head. Furthermore, damage to the workpiece and the holding or clamping devices associated with the workpiece is advantageously avoided by decoupling the processing head in the event of a collision. This leads to great time and material savings during the processing of three-dimensional workpieces in particular. Furthermore, the interruption times due to machine damage are significantly reduced.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
In der Zeichnung ist der schematisch dargestellte Axialstrom-Gastransport-C02-.Laser in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Der Laser besteht im wesentlichen aus einem Resonator 11 mit einem Bearbeitungskopf 12. In dem Bearbeitungskopf 12 sind nicht näher dargestellte Fokussieroptiken und an dem Bearbeitungskopf 12 der Anschluß 13 für die Lasergaszufuhr 14 angeordnet. An der zum Werkstück zugewandten Seite ist an dem Bearbeitungskopf eineIn the drawing, the schematically illustrated axial flow gas transport CO 2 laser is designated in its entirety by 10. The laser essentially consists of a resonator 11 with a processing head 12. Focusing optics (not shown in detail) are arranged in the processing head 12 and the connection 13 for the laser gas supply 14 is arranged on the processing head 12. On the side facing the workpiece, a
MG 1515 03.07.65MG1515 03.07.65
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Jt &igr; i
auswechselbare Schneiddüse 15 zur Formung1 des rj. Gasstromes befestigt.replaceable cutting nozzle 15 for shaping 1 the rj . gas stream is attached.
Weiterhin können in dem Bearbeitungskopf 12 nicht näher dargestellte optische Nachführsysteme, insbesondere Spiegel, zur Umlenkung des Laserstrahles 16 angeordnet sein. Die vorzugsweise in Winkelköpfen eingesetzten Spiegel müssen hierbei leicht und lagesicher eingebaut sowie ausgewechseltFurthermore, optical tracking systems (not shown in detail), in particular mirrors, can be arranged in the processing head 12 to deflect the laser beam 16. The mirrors, which are preferably used in angle heads, must be easy to install and replace in a positionally secure manner.
werden können.
10can be.
10
De*· in dem optischen Resonator 11 erzeugte Laserstrahl 16 wird über einen nicht näher dargestellten teildurchlässigen Auskopplungsspiegel aus dem optischen Resonator 11 ausgekoppelt und mittels eines planparallelen Umlenkspiegels 17 in Richtung des zu bearbeitenden Werkstückes 18 um 90° abgelenkt und mit einer nicht näher dargestellten Fokussierlinse auf das zu bearbeitende Werkstück 18 fokussiert. Der Umlenkspiegel 17 kann mittels Einstellelementen 19 in seiner Lage eingestellt werden.The laser beam 16 generated in the optical resonator 11 is coupled out of the optical resonator 11 via a partially transparent coupling mirror (not shown in detail) and is deflected by 90° in the direction of the workpiece 18 to be machined by means of a plane-parallel deflection mirror 17 and is focused on the workpiece 18 to be machined by means of a focusing lens (not shown in detail). The deflection mirror 17 can be adjusted in its position using adjustment elements 19.
Der Umlenkspiegel 17 ist in einem Halteteil 20 befestigt, daß nach einer Ausbildung der Erfindung an dem Gehäuse des optischen Resonators befestigt ist.The deflection mirror 17 is fastened in a holding part 20 which, according to an embodiment of the invention, is fastened to the housing of the optical resonator.
Selbstverständlich ist es auch möglich, den ausgekoppelten Laserstrahl einem räumlich von dem optischen Resonator 11 getrennten und in Auskoppelrichtung des Laserstrahles verfahrbaren Laserkopfhaiteteil 20 mit Bearbeitungskopf 12 zuzuführen.Of course, it is also possible to feed the coupled laser beam to a laser head holding part 20 with processing head 12 that is spatially separated from the optical resonator 11 and can be moved in the coupling-out direction of the laser beam.
An dem Laserkopfhalteteil 20 ist koaxial zu dem auf das Werkststück . gerichteten Laserstrahl 16 eine Sicherheitskupplung 21 angeordnet. Die Sicherheitskupplung 21 besteht im wesentlichen aus einem Magnethaltering 22 und einem Zentrierring 23.A safety coupling 21 is arranged on the laser head holding part 20 coaxially to the laser beam 16 directed at the workpiece. The safety coupling 21 essentially consists of a magnetic holding ring 22 and a centering ring 23.
Der Magnethaltering ist als Hohlzylinder ausgebildet, in dessen kreisringförmiger Wandung 24 Magnetbohrungen 25 und Haltebohrungen 26 vorgesehen sind. Vorzugsweise sind in der Wandung 24 des Magnethaiteringes 22 vier um 90° versetzt zueinander angeordnete Magnetbohrungen 25 vorgesehen. Vorzugsweise auf der gleichenThe magnet holding ring is designed as a hollow cylinder, in the circular wall 24 of which magnet holes 25 and holding holes 26 are provided. Preferably, four magnet holes 25 are provided in the wall 24 of the magnet holding ring 22, arranged at a 90° angle to one another. Preferably on the same
MG 1515 03,07.85MG1515 03,07.85
■■Ill*· , , ■■Ill*· , , ,,
Kreismi.vtel linie, auf der diese Magnetbohrungen 25 angeordnet sind, sind seitlich zu zwei sich gegenüberliegenden Magnetbohrungen 25 vier weitere Haltebohrungen 26 angeordnet, wobei jeweils zwei der Haltebohrungen 26 um 30° links bzw. rechts von einer Magnetbohrung 25 angeordnet sind. Selbstverständlich ist auch eine andere Anordnung der Magnet- und Haltebohrungen möglich. Die Haltebohrungen 26 sind vorzugsweise als , Q Stufenbohrungen für eine Innensechskantschraube 27 ausgebildet. Die erste Stufe der Stufenbohrung entspricht dem Kopfdurchmesser und der Kopftiefe der Innensechskantschraube 27, so daß nach der Hindurchführung der Innensechskantschraube 27 durch die Haltebohrung 26 der Kopf der Innensechskantschraube 27 in dem Magnethaltering vollständig eingesenkt ist und somit nicht über die Stirnfläche 28 des Magnethalteringes 22 hervorsteht. An der zum Laserhalteteil zugewandten Seite des Magnethalteringes 22 ist eine f On the center line of the circle on which these magnet holes 25 are arranged, four further retaining holes 26 are arranged to the side of two opposing magnet holes 25, with two of the retaining holes 26 being arranged 30° to the left or right of a magnet hole 25. Of course, a different arrangement of the magnet and retaining holes is also possible. The retaining holes 26 are preferably designed as stepped holes for a hexagon socket screw 27. The first step of the stepped hole corresponds to the head diameter and head depth of the hexagon socket screw 27, so that after the hexagon socket screw 27 has been passed through the retaining hole 26, the head of the hexagon socket screw 27 is completely sunk into the magnet retaining ring and thus does not protrude beyond the end face 28 of the magnet retaining ring 22. On the side of the magnet retaining ring 22 facing the laser holding part, a
durchmesserkleinere Andrehung 2S vorgesehen, deren |.smaller diameter turning 2S is provided, whose |.
Außendurchmesser als Zentrierteil ausgebildet ist.Outer diameter is designed as a centering part.
Der Magnethaltering 22 wird mit der Andrehung 29 in eine im Halteteil 20 vorgesehene Paßbohrung 39The magnet retaining ring 22 is screwed into a fitting bore 39 provided in the retaining part 20 by means of the screw 29.
&kgr; &igr;&kgr;&igr;
eingesetzt und mittels vier Innensechskantschrauben 27 mit dem Halteteil verbunden. Hierzu sind in dem Halteteil 20 Gewindebohrungen 30 vorgesehen, die in der Lage den Haltebohrungen 26 desand connected to the holding part by means of four hexagon socket screws 27. For this purpose, threaded holes 30 are provided in the holding part 20, which correspond in position to the holding holes 26 of the
Magnethalteringes 22 entsprechenden.
30corresponding magnet retaining ring 22.
30
Die der Stirnfläche 28 gegenüberliegende Absatzfläche 31 ist planparallel zur Stirnfläche 28 und rechtwinklig zur Andrehung 28 ausgebildet.The shoulder surface 31 opposite the front surface 28 is plane-parallel to the front surface 28 and perpendicular to the bevel 28.
In den Magnetbohrungen 25 sind Magnete 32 befestigt, vorzugsweise eingeklebt. Die Magnete 32 sind vorzugsweise als Permanentmagnete ausgebildet. Selbstverständlich können jedoch auch Elektromagnete verwendet werden, die beispielsweise als Ringmagnete ausgebildet sind. In der zum Bearbeitungskopf 12 weisenden Stirnfläche 28 des Magnethalteringes 22 ist ein gegenüber der nicht tolerierten -* Bohrung 33 durchmessergrößere Eindrehung 34 vorgesehen. Die Eindrehung 34 ist vorzugsweise als Paßbohrung ausgebildet/ deren Tiefe vorzugsweise 2 mm beträgt«Magnets 32 are attached, preferably glued, to the magnet holes 25. The magnets 32 are preferably designed as permanent magnets. Of course, electromagnets can also be used, which are designed as ring magnets, for example. In the end face 28 of the magnet holding ring 22 facing the processing head 12, a recess 34 is provided which is larger in diameter than the non-tolerated hole 33. The recess 34 is preferably designed as a fitting hole/ the depth of which is preferably 2 mm.
ti Ii 1 t ti Ii 1 t
I I t II t
• ■ t ■ i• ■ t ■ i
MG 1515 03.07.85MG1515 03.07.85
In die Eindrehung 34 wird der Zentrierring 23 mit einem am Zentrierring vorgesehenen Bund 35 eingesetzt. Der Zentrierring 23 ist im wesentlichen &sfgr; ebenfalls als Hohlzylinder ausgebildet, an dessen zum Magnethaltering 22 gerichteten Ende der durchmesserkleinere Bund 35 angedreht ist. Der Außendurchmesser des Bundes 35 ist dabei so toleriert, daß der Zentrierring 23 koaxial in dem IQ Magnethaltering 22 angeordnet ist. Der Zentrierring weist auf seiner, dem Bearbeitungskopf 12 zugewandten, Seite eine Aufnahmebohrung 36 auf, in der der Bearbeitungskopf 12 mit einem dem Durchmesser der Aufnahmebohrung 36 entsprechenden Fixierzapfen 37 gehalten wird. Die sich an den Bund 35 anschließende und auf der Stirnfläche 28 des Magnethalteringes 22 aufliegende Stirnfläche 38 des Zentrierringes 23 ist dabei so ausgebildet, daß sie sich über die Magnete 32 erstreckt. Über die von den Magneten erzeugte Magnetkraft wird der Zentrierring mit dem eingesetzten Bearbeitungskopf 12 gehalten.The centering ring 23 is inserted into the recess 34 with a collar 35 provided on the centering ring. The centering ring 23 is essentially also designed as a hollow cylinder, at the end of which facing the magnet holding ring 22 the smaller diameter collar 35 is turned on. The outside diameter of the collar 35 is tolerated so that the centering ring 23 is arranged coaxially in the IQ magnet holding ring 22. The centering ring has a receiving bore 36 on its side facing the processing head 12, in which the processing head 12 is held with a fixing pin 37 corresponding to the diameter of the receiving bore 36. The end face 38 of the centering ring 23, which adjoins the collar 35 and rests on the end face 28 of the magnet holding ring 22, is designed in such a way that it extends over the magnets 32. The centering ring with the inserted processing head 12 is held by the magnetic force generated by the magnets.
Wirkt eine seitliche Kraft gegen den so befestigten Bearbeitungskopf 12, fällt der Zentrierring mit dem Bearbeitungskopf von dem Halteteil 20 ab. Eine Beschädigung des Werkstückes 18 bzw. des Lasers 10, insbesondere der nicht näher dargestellten Laserführungen sowie des Bearbeitungskopfes, wirdIf a lateral force acts against the processing head 12 fastened in this way, the centering ring with the processing head falls off the holding part 20. Damage to the workpiece 18 or the laser 10, in particular the laser guides (not shown in detail) and the processing head, is avoided.
in einfacher Art und Weise vorteilhaft vermieden.
30can be advantageously avoided in a simple manner.
30
<t &ugr; &ugr; &igr; ti im im<t &ugr;&ugr;&igr; ti in in
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t t tt t t ! in &igr; ·! in &igr; ·
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet,Axial flow gas transport laser, with one processing head,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,2. Laser according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Laser according to claim 1 or 2,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,4. Laser according to one of claims 1 to 3,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. Laser according to one of claims 1 to 4,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,6. Laser according to one of claims 1 to 5,
characterized,
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107283063A (en) * | 2017-08-15 | 2017-10-24 | 温州大学 | Light-conducting arm for laser shock wave technology |
CN107283052A (en) * | 2017-08-15 | 2017-10-24 | 温州大学 | Joint tandem light-conducting arm |
CN107309544A (en) * | 2017-08-15 | 2017-11-03 | 温州大学 | Suitable for the light-conducting arm of laser shock wave technology |
-
1985
- 1985-07-04 DE DE8519352U patent/DE8519352U1/en not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107283063A (en) * | 2017-08-15 | 2017-10-24 | 温州大学 | Light-conducting arm for laser shock wave technology |
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