WO2014195022A2 - Bearbeitungskopf für eine laserbearbeitungsmaschine sowie laserbearbeitungsmaschine und verfahren zum wechsel eines schutzglases im bearbeitungskopf - Google Patents

Bearbeitungskopf für eine laserbearbeitungsmaschine sowie laserbearbeitungsmaschine und verfahren zum wechsel eines schutzglases im bearbeitungskopf Download PDF

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    • B23K2101/18—Sheet panels

Definitions

  • the invention relates to a machining head of a laser processing machine for machining a workpiece by means of a laser beam and a laser processing machine and a method for changing a protective glass in the machining head.
  • the machining of workpieces, in particular plate-shaped workpieces, by means of a laser beam is well known.
  • the laser beam is guided over a processing head and focused by means of focusing optics and directed to the workpiece.
  • These optical components are protected against contamination by splashes or smudges with a protective glass, which in the workpiece side gen is arranged at the end of the machining head. Depending on the parameters of the machining process that is done, this is dirty
  • cassettes In order to accelerate such a change of the protective glass, the use of cassettes has been developed as a holder for a protective glass, which are inserted from the side into the machining head. To replace the protective glass, the protective glass cassette is removed, which requires the use of both hands. Since the processing head and thus also the protective glass cassette on the outside are usually dirty, the dirt can get to a new protective glass or an inside of the cassette.
  • CN 101402156 A is further known to arrange a plurality of protective glasses in a rotating disk on the machining head. If a protective glass is dirty, the disk continues to rotate in rotation to introduce a new protective glass in the processing head. The used protective glass is led out of the machining head and can be cleaned.
  • a machining head in which a large rotating disk is designed as a protective glass. By rotating the disk, new areas or segments of the protective glass are respectively introduced into the beam path of the laser beam.
  • the disc is provided in a separate and bulky housing. When changing the disc, the entire housing with the disk contained therein must be replaced.
  • the invention has for its object to provide a machining head, in which a change of a protective glass is made possible quickly and easily. Furthermore, the invention has for its object to propose a laser processing machine and a method in which a simple and quick change of the protective glass in the machining head is made possible. This object is achieved on the one hand by a machining head, in which a first and second housing part is provided, wherein in the second housing part a protective glass is arranged. This second
  • Housing part is releasably secured to the first housing part and further connected by a coupling element after release from the first housing part with the first housing part, but with respect to the first
  • Housing part at least displaceable or pivotable.
  • the second housing part is quickly and easily transferred to a change position for the removal and insertion of the protective glass.
  • the transfer of the second housing half in the change position is possible by a one-hand operation. This allows the protective glass to be changed quickly and easily with the second clean hand.
  • the second housing part can be transferred with a one-handed movement to the first housing part in a closed position. Likewise, in such a machining head in an easy way an automated protective glass change can be controlled and made.
  • the release of the second housing part from the first housing part by means of a displacement movement can be effected for example by a linear movement, which is in particular in the beam axis or perpendicular to the beam axis.
  • the coupling element is formed by a rotation axis and the second housing part to the first housing part by rotation about the rotation axis pivotable.
  • the axis of rotation can be arranged both perpendicular and parallel to the parting plane between the first and second housing part. If the axis of rotation lies in the parting plane on an outer edge of the machining head, then the machining head can be opened by unfolding, ie by tilting the second housing part about the pivot axis.
  • the coupling element may be formed by a hub rotation axis according to another preferred embodiment of the invention. As a result, for example, the second housing part relative to the first housing part or vice versa first lifted or separated by a linear movement. Subsequently, the second housing part by a rotation about the axis of rotation relative to the first
  • a protective gas For rapid replacement of a protective gas is preferably provided that this is arranged in a parting plane between the first and second housing part.
  • the protective glass can preferably form part of an end face of the second housing part facing the first housing part.
  • the protective glass can be arranged at least partially raised relative to the end face of the second housing part, whereby the removal is facilitated.
  • the protective glass is thus enclosed and positioned between the first and second housing part, whereby a sealing arrangement in the machining head in the direction of the focusing optics is also made possible.
  • a socket is preferably provided in the first housing part.
  • This socket may have a relation to an end face of the second housing part protruding border of the protective glass, which preferably has at least one interruption. Such an interruption facilitates the access to the protective glass.
  • the socket in the second housing part is designed such that a protective glass protrudes from the edge of the socket.
  • the protective glass forms a contact surface for the system on the first housing part.
  • the protective glass can also be sealed off. tend in the socket of the first housing part by means of a sealing ring to the interior of the first housing space or to
  • Focusing optics can be arranged.
  • a franking in the end face of the second housing part can be provided adjacent to the border of the socket, which is assigned to the interruption of the border. Such a franking allows an even easier gripping of the side surface of the protective glass.
  • the coupling element formed as a lifting rotary axis can be arranged with one end stationary relative to the second or first housing part and with an opposite end in the first or second
  • Housing part to be slidably and pivotally positioned in a bore. This makes it possible for the second housing part to first perform a lifting movement along the longitudinal axis of the lifting rotational axis relative to the first housing part, the position of the protective glass remaining unchanged in an XY plane. Subsequently, a rotation about this vertically extending longitudinal axis of the lifting axis of rotation take place, whereby a particularly good accessibility is given to the protective glass.
  • the coupling element designed as a lifting rotary axis comprises a circumferential shoulder, preferably in the middle region, whereby a limitation of the stroke movement between the first and second
  • Housing part is formed. This allows a space-saving and structurally simple design.
  • Hubnautachse may have notches on the outer circumference, in which engages in this end of the hub rotation axis associated housing part latching element and fixes a set rotational position between the first and second housing part. This can be a set pivoting movement or
  • Pivoting the second housing part fixed to the first housing part be so that the removal and subsequent insertion of the protective glass is facilitated.
  • a centering pin is preferably provided on the first or second housing part facing the opposite housing part, which engages in a center hole in the opposite housing part.
  • first and second housing part may be provided a quick release, by which the first and second housing part are releasably secured together.
  • a quick release allows both a tool-free release and connecting the housing parts from each other and each other.
  • a spring-loaded slider element can be provided which acts on fixing elements and can be released by a sliding movement relative to the fixing element.
  • the fixing element may comprise a clamping head which engages in a keyhole opening of a slide element and thus the slide element is fastened or detachably connected in dependence on the sliding movement with the fixing element.
  • the slider element can be transferred against a restoring force of a restoring element, in particular a spring force of a spring element, in a release position and return automatically by the restoring force or the spring force in a locking position.
  • an embodiment can be provided which requires an active actuation of the quick release to release the second housing part of the first housing part, whereas a compound of the two housing parts only by a positionally correct Positioning and feeding each other on the first and second housing part is sufficient.
  • a compound of the two housing parts only by a positionally correct Positioning and feeding each other on the first and second housing part is sufficient.
  • the transfer of the second housing part to the first housing part in a closed position of the machining head of the quick release can be actuated and carried out after its release, a locking of the two housing parts to each other.
  • the first and second housing part may alternatively be releasably secured to each other by a screw connection.
  • two diagonally opposite screws are provided for releasable attachment. This makes a quick and easy change possible.
  • the screws of the screw are secured against loosening from the first or second housing part, so captive added to the housing part. This allows only a loosening of the screw connection is required and then, for example, an independent lowering of the second housing part relative to the first
  • Housing part due to gravity takes place, so that by a subsequent pivoting movement already the change position of the second housing part is taken to the first housing part.
  • a subsequent attachment of the second housing part to the first housing part takes place in the reverse order of the movements and can in turn be carried out by a one-hand operation, so that a simple fastening of the screws is made possible with the second hand.
  • the object on which the invention is based is achieved by a processing machine, in particular a laser processing machine, which encompasses a changing station with a receiving device in which the processing head can be positioned and which further comprises a triggering device which enables release of a quick-action closure of the processing head by which the first and second housing parts are releasably connected to each other.
  • a processing machine in particular a laser processing machine, which encompasses a changing station with a receiving device in which the processing head can be positioned and which further comprises a triggering device which enables release of a quick-action closure of the processing head by which the first and second housing parts are releasably connected to each other.
  • the change station the change of the protective glass can be at least partially automated. This will be a secure recording the machining head in the change station and on the other hand, a simultaneous release of the housing parts from each other. Alternatively, the actuation of the quick release can be controlled separately even after the insertion of the machining head in the changing station.
  • the receiving device of the change station is designed as a clamping device, in which preferably the second housing part is positioned by clamping.
  • a U-shaped clamping receptacle or a receiving area is provided, so that a simple insertion of the machining head, in particular of the second
  • Housing part on which a fitting adapted to the clamping device is provided, can take place.
  • the triggering device of the changing station can be formed by a control cam which is driven separately. Also, the triggering device may be formed by a stop surface, so that, for example, when positioning the machining head in the receiving device simultaneously the quick release operated - in particular solved - is.
  • the changing station preferably has at least one flushing device for flushing the second housing part.
  • the rinsing can also be done during the insertion of the new protective glass, so that clean working conditions are given.
  • the change station of the laser processing machine advantageously comprises a protective glass magazine.
  • a protective glass magazine can be kept ready for replacement in the changing station at the same time.
  • the replacement of the protective glass can be done both manually and by a mechanical gripper device.
  • the protective glass magazine can also be positioned for mounting on the second housing part and be used directly.
  • the object on which the invention is based is furthermore achieved by a method for changing a protective glass in a machining head of a laser processing machine, in which at least one linear axis or a handling device of the laser machining machine, which carries the machining head, positions the machining head in a receiving device of the changing station.
  • a quick release on the machining head can be transferred by a tripping device of the change station in a release position, whereby the second housing part and the first housing part are detachable from each other.
  • a tripping device of the change station in a release position, whereby the second housing part and the first housing part are detachable from each other.
  • one of the two housing parts can be transferred to another in a change position.
  • a gaseous medium is preferably supplied for purging the second housing part. This allows soiling to be solved and clean environmental conditions to be achieved.
  • a protective glass magazine can also be rinsed with a gaseous medium.
  • Housing part is used. This allows a fully automatic change of the protective glass can be achieved. Subsequently, the
  • Housing parts by the at least one linear axis or handling device transferred to a closed position, so that the processing head for the subsequent steps can be removed from the exchange station.
  • FIG. 1 is a perspective view of a laser processing machine
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a machining head of the laser processing machine according to FIG. 1,
  • Figure 3 is a schematic view from below of the
  • Figure 4 is a perspective view from above of the
  • FIG. 5 shows a perspective view from below of the machining head according to FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a schematic side view in partial section of the machining head according to FIG. 4,
  • FIG. 7 shows a perspective view of a coupling element, a schematic side view of a machining head in a changing station of the laser processing machine, FIG.
  • Figures 9a and 9b are perspective views of details of a
  • FIG. 10 Quick release of the machining head and Figure 10 is a schematic side view of a processing head in a change position with a protective glass magazine.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a processing machine 10, which shows the structure of a laser cutting machine as an embodiment of a laser processing machine. Further embodiments are, for example, a laser welding machine or a combined punching / I_aserschneidmaschine.
  • This processing machine 10 has a C0 2 laser or solid-state laser as a laser beam generator 2, a laser processing head or machining head 3 and a workpiece support 4. On the workpiece support 4, a workpiece 6 is arranged.
  • a laser beam 5 is generated.
  • the laser beam 5 is guided by means of deflecting mirrors (not shown) from the C0 2 laser or by means of a (not shown) optical fiber cable from the solid-state laser to the processing head 3.
  • the laser beam 5 is directed onto the workpiece 6 by means of a focusing optic arranged in the machining head 3.
  • the processing machine 10 is also supplied with cutting gases 7, for example oxygen and nitrogen. Alternatively or additionally, compressed air or application-specific gases may be provided. The use of the individual gases depends on the material of the workpiece 6 to be machined and on the quality requirements of the cut edges.
  • a suction device 8 is present, which is connected to a suction channel 16, which is located under the workpiece support 4.
  • FIG. 2 shows a schematically enlarged side view of the machining head 3 according to FIG. 1.
  • the machining head 3 comprises a first housing part 12 and a second housing part 14, which are detachably connected together in a common parting plane 15.
  • the first housing part 12 has an inside only symbolically shown
  • Focusing optics 17, e.g. one or more focusing lenses, on, via a feed 18 of the laser beam 3 is supplied.
  • Focusing optics 17 the laser beam is focused and exits at a arranged on the second housing part 14 nozzle 21.
  • Housing part 12 is further supplied to the cutting gas 7 via a connection 22.
  • the second housing part 14 is detachably fastened to the first housing part 12 by a screw connection 24.
  • the screw connection 24 comprises, for example, two screws 25, which act diagonally offset from one another on the housing part 14, as can be seen in addition from the bottom view of the machining head 3 according to FIG.
  • the screw 24 includes two screws 25 which penetrate the second housing part and engage a mounting plate 26 of the first housing part 12. It is preferably provided that after loosening the screws 25 of the mounting plate 26 in the holes in the second
  • Housing part 14 remain and do not fall out.
  • the screws can be captively secured by retaining rings or the like.
  • FIG. 4 shows a perspective view from above of the machining head 3 in a change position 28 for a protective glass 29.
  • Figure 5 shows the processing head 3 shown in Figure 4 in the change position 28 in a perspective view from below.
  • the first and second housing parts 12, 14 are connected to each other by a coupling element 31, which is formed as a stroke rotation axis. After loosening the screw 24, the second
  • Housing part 14 along a Z-axis relative to the first housing part 12 is lowered and then by a rotation about the Z-axis -
  • a simple removal of the protective glass 29 and a subsequent simple insertion of a new protective glass 29 in the second housing part 14 is possible.
  • the lifting and rotating movement of the second housing part 14 to the first housing part 12 can be done by a one-hand operation.
  • the coupling element 31 has a first end 32, which is formed for example by a screw thread 33, to which a cylindrical section connects as a dowel pin 34.
  • This first end 32 is screwed into a corresponding bore 35 in the second housing part 14.
  • the flats 36 are provided to fix the coupling element 31 with a key.
  • the dowel pin 34 is a positionally correct arrangement - ie vertical arrangement of the second housing part 14 - to the longitudinal axis of the coupling element 31 is achieved.
  • the end 32 is rotatably connected to the second housing part 14.
  • the opposite end 38 of the coupling element 31 is inserted submerged into a bore 39 in the first housing part 12.
  • a spring element 41 is inserted into the bore 39, which presses the free end 38 of the coupling element 31 out of the bore 39.
  • This movement is limited by a shoulder 43 in the middle region of the coupling element 31, which rests against a through hole 44 of the mounting plate 26.
  • notches 46 are provided, which are distributed radially over the circumference and to which a detent element 47, which is formed, for example, as a ball pressure piece, engages.
  • This locking element 47 is positioned radially aligned in the first housing part 12 to the longitudinal axis of the coupling element 31.
  • the notches 46 are Preferably formed as in the axial direction extending Vietnamesebogenseg- ment-shaped recesses, so that a simplified release between the locking element 37 and the coupling element 31 is made possible with a lifting movement.
  • the protective glass 29 is positioned in a socket 51, which is integrated in an end face 54 of the second housing part 14 or recessed relative to this.
  • the frame 51 has a border 56 on the second housing part 14, which comprises at least one interruption 57.
  • a claw 58 is preferably provided in the end face 54 of the second housing part 14.
  • this interruption 57 shown in FIG. 4 is provided opposite a second interruption 57, as can be seen in FIG.
  • the border 56 is provided in height to the socket 51 such that the protective glass 29 protrudes slightly with respect to the border 56. As a result, in a closed position 61 of the machining head 3 according to FIG. 2, it can be arranged sealingly against a sealing surface of the first housing part 12.
  • a centering pin 63 is provided projecting, which engages in a centering bore 64 on the first housing part 12. This can also be reversed.
  • On the end face 54 further contact elements 66 are provided, which are connected to opposite terminals 67 on the mounting plate 26 of the first housing part 12 in the closed position 61 conductive each other.
  • FIG. 8 shows a schematic side view of a machining head 3, whereby initially only the machining head 3 with its quick-action fastener 71 is discussed.
  • the quick release 71 may be provided instead of the screw 24 shown in Figures 2 to 6 and allows for easier handling.
  • the quick release may comprise an L-shaped slider element 72, which is shown for example in FIG. 9a.
  • This slide element 72 has an actuating surface 73, by means of which the slide element 72 can be transferred against a restoring force of a restoring element 74 from a locking position into a release position 76, as shown schematically in FIG. 9b.
  • the slider element 72 has at least one keyhole opening 77 into which a fixing element 78 with a head 79, which is enlarged relative to a shaft 80, engages. In the release position 76, the head 79 can be guided through the enlarged opening of the keyhole opening 77, so that the slide element 72 comes free relative to the fixing element 78.
  • the fixing element 78 is fastened to the shaft 80, for example, on the second housing part 14.
  • the slider element 72 is displaceably arranged on the first housing part 12, in particular on the fastening plate 26.
  • the shaft 80 In a locking position, the shaft 80 is positioned in the tapered portion 81 of the keyhole opening 77 so that the head 79 rests on the slider member 72 and is secured against loosening.
  • the keyhole openings 77 of the quick-release fastener 71 are preferably provided at the same positions as the screws 25, so that fixing elements 78 can be inserted instead of the screws 25 and a quick-release fastener 71 can be provided on the machining head 3 in a simple manner.
  • This quick release 71 can allow both easy manual handling and automatic replacement of the protective glass 29.
  • the change Selstation 85 includes a receiving device 86 which is formed for example as a clamping device and a U-shaped recess or a U-shaped clamping portion which engages a receiving portion 87 on the second housing part 14. Furthermore, the change station 85 has a triggering device 88, which is designed according to a simple embodiment as a stop surface.
  • the change station 85 may further comprise the abutment surface 88 associated with a ramp be 94 for actuation of a slider element 72 of a quick release 71.
  • the changing station 85 may include a flushing device 89 provided at a lower portion of the changing station 85 facing a nozzle opening 90 of the nozzle 21.
  • the nozzle 21 is seated on a port 91.
  • the protective glass 29 can be blown out of the socket 51. This can e.g. take place in a position in which the protective glass 29 defined is thrown over a baffle to the side.
  • the first housing part 12 can be moved relative to the second one by means of the axes of movement of the processing machine
  • Housing part 14 are lifted and pivoted, so that a change position 28 between the first and second housing part 12, 14 is taken, as shown for example in Figures 4 to 6.
  • the protective glass 29 can be removed for example manually or by means of a gripper device from the socket 51 of the second housing part or ejected by blowing compressed air.
  • the first housing part 12 is pivoted back to the second housing part 14 and lowered, via the centering pin 63 and centering hole 64 an exact alignment of the housing parts 12, 14 to each other. As a result, a correct position positioning of the protective glass 29 between the two Housing parts 12, 14 secured.
  • the machining head 3 is taken out of the receiving device 87 counter to the X direction, wherein at the same time the quick-release fastener 71 is automatically transferred into a locking position and the first and second housing parts 12, 14 are fixed to one another.
  • FIG. 10 furthermore shows a schematic side view of the machining head 3, in which the first and the second
  • Housing part 12, 14 are arranged in a change position 28 to each other.
  • the protective glass magazine 96 may be attached to or adjacent to the changing station 85 according to a first embodiment. Furthermore, the protective glass magazine 96 may be attached to the first housing part 12. When turning the first housing part 12 to the second
  • the protective glass magazine 96 are transferred to a position, so that a simple insertion of the new protective glass 29 from the protective glass magazine 96 is made possible by gravity directly into the socket 51 in the second housing part 14.
  • a rinsing of the second housing part and / or the protective glass magazine can take place with a gaseous medium.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungsmaschine (10) zur Bearbeitung eines Werkstücks (6) mittels eines Laserstrahls (5), der mit einer in einem ersten Gehäuseteil (12) angeordneten Fokussieroptik (17) fokussiert wird und durch in Strahlausbreitungsrichtung nach der Fokussieroptik (17) angeordnetes Schutzglas (29) aus dem Bearbeitungskopf (3) austritt, wobei das Schutzglas (29) in einem zweiten Gehäuseteil (14) angeordnet ist, welches zum ersten Gehäuseteil (12) lösbar befestigt ist und welches durch ein Koppelelement (31) nach dem Lösen vom ersten Gehäuseteil (12) mit dem ersten Gehäuseteil (12) verbunden bleibt und welches gegenüber dem ersten Gehäuseteil (12) zumindest verschieb- oder schwenkbar ist.

Description

Anmelder:
TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG
Johann-Maus-Straße 2
71254 Ditzingen
Vertreter:
Ute Treinzen
TRUMPF GmbH + Co. KG
Johann-Maus-Straße 2
71254 Ditzingen
Bearbeitungskopf für eine Laserbearbeitungsmaschine sowie Laserbearbeitungsmaschine und Verfahren zum Wechsel eines Schutzglases im Bearbeitungskopf
Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls sowie eine Laserbearbeitungsmaschine und ein Verfahren zum Wechsel eines Schutzglases im Bearbeitungskopf.
Die Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere von plattenförmigen Werkstücken, mittels eines Laserstrahls ist allgemein bekannt. Der Laserstrahl wird über einen Bearbeitungskopf geführt sowie mittels einer Fokussieroptik fokussiert und auf das Werkstück gerichtet. Diese optischen Komponenten werden vor Verschmutzungen durch Spritzer oder Schmauch mit einem Schutzglas geschützt, welches im werkstückseiti- gen Ende des Bearbeitungskopfes angeordnet ist. Je nach den Parametern des durchgeführten Bearbeitungsprozesses verschmutzt das
Schutzglas mehr oder weniger schnell und muss nach einer gewissen Zeit ausgetauscht werden.
Um einen solchen Wechsel des Schutzglases zu beschleunigen, ist der Einsatz von Kassetten als Halterung für ein Schutzglas entwickelt worden, die von der Seite aus in den Bearbeitungskopf eingeschoben werden. Zum Austausch des Schutzglases wird die Schutzglaskassette entnommen, wofür der Gebrauch beider Hände erforderlich ist. Da der Bearbeitungskopf und somit auch die Schutzglaskassette auf der Außenseite in der Regel verschmutzt sind, können die Verschmutzungen an ein neues Schutzglas oder eine Innenseite der Kassette gelangen.
Aus der CN 101402156 A ist des Weiteren bekannt, mehrere Schutzgläser in einer rotierenden Scheibe am Bearbeitungskopf anzuordnen. Sofern ein Schutzglas verschmutzt ist, wird die Scheibe rotierend weiter getaktet, um ein neues Schutzglas in den Bearbeitungskopf einzuführen. Das verbrauchte Schutzglas wird aus dem Bearbeitungskopf heraus geführt und kann gereinigt werden.
Aus der DE 10 2004 002 839 AI ist ein Bearbeitungskopf bekannt, bei welchem eine große rotierende Scheibe als Schutzglas ausgebildet ist. Durch eine Drehung der Scheibe werden jeweils neue Bereiche oder Segmente des Schutzglases in den Strahlengang des Laserstrahls eingebracht. Die Scheibe ist in einem separaten und großbauenden Gehäuse vorgesehen. Beim Wechsel der Scheibe ist das gesamte Gehäuse mit der darin enthaltenen Scheibe auszutauschen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bearbeitungskopf vorzuschlagen, bei welchem schnell und einfach ein Wechsel eines Schutzglases ermöglicht ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Laserbearbeitungsmaschine sowie ein Verfahren vorzuschlagen, bei der ein einfacher und schneller Wechsel des Schutzglases im Bearbeitungskopf ermöglicht ist. Diese Aufgabe wird zum einen durch einen Bearbeitungskopf gelöst, bei welchem ein erstes und zweites Gehäuseteil vorgesehen ist, wobei im zweiten Gehäuseteil ein Schutzglas angeordnet ist. Dieses zweite
Gehäuseteil ist zum ersten Gehäuseteil lösbar befestigt und durch ein Koppelelement nach dem Lösen vom ersten Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil weiterhin verbunden, jedoch gegenüber dem ersten
Gehäuseteil zumindest verschieb- oder schwenkbar. Dadurch ist das zweite Gehäuseteil schnell und einfach in eine Wechselposition für die Entnahme und das Einsetzen des Schutzglases überführbar. Die Überführung der zweiten Gehäusehälfte in die Wechselposition ist durch eine Einhandbedienung möglich. Dadurch kann mit der zweiten sauberen Hand das Schutzglas schnell und einfach gewechselt werden. Ebenso kann das zweite Gehäuseteil mit einer Einhandbewegung zum ersten Gehäuseteil in eine geschlossene Position überführt werden. Ebenso kann bei einem solchen Bearbeitungskopf in einfacher Weise ein automatisierter Schutzglaswechsel angesteuert und vorgenommen werden.
Das Lösen des zweiten Gehäuseteils vom ersten Gehäuseteil mittels einer Verschiebebewegung kann beispielsweise durch eine Linearbewegung erfolgen, die insbesondere in der Strahlachse oder senkrecht zur Strahlachse liegt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Koppelelement durch eine Drehachse ausgebildet und das zweite Gehäuseteil zum ersten Gehäuseteil durch Rotation um die Drehachse verschwenkbar. Dadurch wird lediglich durch eine Schwenkbewegung eine gute Zugänglichkeit zur Entnahme des verschmutzten Schutzglases und dem anschließenden Einsetzen eines neuen Schutzglases ermöglicht. Die Drehachse kann sowohl senkrecht als auch parallel zur Trennebene zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angeordnet sein. Liegt die Drehachse in der Trennebene an einer Außenkante des Bearbeitungskopfes, so kann der Bearbeitungskopf durch Aufklappen, d.h. durch ein Kippen des zweiten Gehäuseteils um die Schwenkachse, geöffnet werden. Das Koppelelement kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch eine Hub-Drehachse ausgebildet sein. Dadurch wird beispielsweise das zweite Gehäuseteil gegenüber dem ersten Gehäuseteil oder umgekehrt zunächst abgehoben oder durch eine Linearbewegung getrennt. Anschließend kann das zweite Gehäuseteil durch eine Rotation um die Drehachse gegenüber dem ersten
Gehäuseteil oder umgekehrt verschwenkt werden. Dies ermöglicht eine gute Zugänglichkeit von oben auf das Schutzglas, so dass gleichzeitig vor dem Einsetzen des neuen Schutzglases eine Sichtprüfung auf eine Fassung des Schutzglases gegeben ist.
Zum schnellen Wechsel eines Schutzgases ist bevorzugt vorgesehen, dass dieses in einer Trennebene zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angeordnet ist.
Bevorzugt kann das Schutzglas einen Teil einer zum ersten Gehäuseteil weisenden Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils bilden. Dadurch kann das Schutzglas zumindest teilweise erhaben gegenüber der Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils angeordnet sein, wodurch die Entnahme erleichtert ist. Das Schutzglas wird somit zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil eingefasst und positioniert, wodurch auch eine abdichtende Anordnung im Bearbeitungskopf in Richtung auf die Fokussieroptik ermöglicht ist.
Zur sicheren Aufnahme des Schutzglases ist vorzugsweise im ersten Gehäuseteil eine Fassung vorgesehen. Diese Fassung kann eine gegenüber einer Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils hervorstehende Umrandung des Schutzglases aufweisen, die vorzugsweise zumindest eine Unterbrechung aufweist. Eine solche Unterbrechung dient dem erleichterten Zugriff auf das Schutzglas.
Des Weiteren ist die Fassung im zweiten Gehäuseteil derart ausgebildet, dass ein Schutzglas gegenüber der Umrandung der Fassung übersteht. Auf diese Weise bildet das Schutzglas eine Anlagefläche für die Anlage an dem ersten Gehäuseteil. Dadurch kann das Schutzglas auch abdich- tend in der Fassung des ersten Gehäuseteils mittels eines Dichtrings zum Innenraum des ersten Gehäuseraumes beziehungsweise zur
Fokussieroptik angeordnet sein.
Des Weiteren kann an die Umrandung der Fassung angrenzend eine Freimachung in der Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils vorgesehen sein, die der Unterbrechung der Umrandung zugeordnet wird. Eine solche Freimachung ermöglicht ein noch einfacheres Greifen der Seitenfläche des Schutzglases.
Das als Hub-Drehachse ausgebildete Koppelelement kann mit einem Ende ortsfest zum zweiten oder ersten Gehäuseteil angeordnet werden und mit einem gegenüber liegenden Ende in dem ersten oder zweiten
Gehäuseteil in einer Bohrung verschiebbar und schwenkbar positioniert sein. Dies ermöglicht, dass das zweite Gehäuseteil gegenüber dem ersten Gehäuseteil zunächst eine Hubbewegung entlang der Längsachse der Hub-Drehachse durchführt, wobei die Lage des Schutzglases in einer XY- Ebene unverändert bleibt. Anschließend kann eine Drehung um diese vertikal verlaufende Längsachse der Hub-Drehachse erfolgen, wodurch eine besonders gute Zugänglichkeit zum Schutzglas gegeben ist.
Das als Hub-Drehachse ausgebildete Koppelelement umfasst eine umlaufende Schulter, vorzugsweise im mittleren Bereich, wodurch eine Begrenzung der Hubbewegung zwischen dem ersten und zweiten
Gehäuseteil gebildet ist. Dies ermöglicht eine bauraumsparende und konstruktiv einfache Ausgestaltung.
Das in die Bohrung des ersten oder zweiten Gehäuseteils eingeführte Ende der Hubdrehachse kann am Außenumfang Einkerbungen aufweisen, in welche ein im diesem Ende der Hub-Drehachse zugeordneten Gehäuseteil angeordnetes Rastelement eingreift und eine eingestellte Drehposition zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil fixiert. Dadurch kann eine eingestellte Schwenkbewegung beziehungsweise
Verschwenkung des zweiten Gehäuseteils zum ersten Gehäuseteil fixiert werden, so dass das Herausnehmen und nachfolgende Einlegen des Schutzglases erleichtert ist.
Zum sicheren Zusammenführen des zweiten Gehäuseteils zum ersten Gehäuseteil ist bevorzugt an dem ersten oder zweiten Gehäuseteil zum gegenüber liegenden Gehäuseteil weisend ein Zentrierstift vorgesehen, der in eine Zentrierbohrung im gegenüber liegenden Gehäuseteil eingreift. Dadurch wird sichergestellt, dass das Schutzglas passend in die zugehörige erste Hälfte der Fassung im ersten Gehäuseteil eingeführt wird und beispielsweise Kontaktstifte der Bearbeitungskopfelektronik, die an der Stirnseite des ersten Gehäuseteils und an der Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils eingebracht sind, sicher miteinander verbunden und kontaktiert werden.
Des Weiteren kann zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil ein Schnellverschluss vorgesehen sein, durch welchen das erste und zweite Gehäuseteil lösbar miteinander befestigt sind. Ein solcher Schnellverschluss ermöglicht sowohl ein werkzeugfreies Lösen als auch Verbinden der Gehäuseteile voneinander und miteinander.
Gemäß einer Ausführungsform eines Schnellverschlusses kann ein federgelagertes Schieberelement vorgesehen sein, welches an Fixierelementen angreift und durch eine Schiebebewegung gegenüber dem Fixierelement lösbar ist. Vorteilhafterweise kann das Fixierelement einen Klemmkopf aufweisen, der in eine Schlüssellochöffnung eines Schieberelementes eingreift und somit das Schieberelement in Abhängigkeit von der Schiebebewegung mit dem Fixierelement befestigt oder lösbar verbunden ist. Das Schieberelement kann entgegen einer Rückstellkraft eines Rückstellelementes, insbesondere einer Federkraft eines Federelementes, in eine Löseposition übergeführt werden und durch die Rückstellkraft beziehungsweise die Federkraft selbständig in eine Verriegelungsposition zurückkehren. Dadurch kann eine Ausführungsform geschaffen werden, welche ein aktives Betätigen des Schnellverschlusses erfordert, um das zweite Gehäuseteil von dem ersten Gehäuseteil zu lösen, wohingegen eine Verbindung der beiden Gehäuseteile lediglich durch ein lagerichtiges Positionieren und ein aufeinander Zuführen des ersten und zweiten Gehäuseteils genügt. Alternativ kann auch für die Überführung des zweiten Gehäuseteils zum ersten Gehäuseteil in eine geschlossene Position des Bearbeitungskopfes der Schnellverschluss betätigt werden und nach dessen Lösen eine Verriegelung der beiden Gehäuseteile zueinander erfolgen.
Das erste und zweite Gehäuseteil können alternativ durch eine Schraubverbindung lösbar zueinander befestigt sein. Vorteilhafterweise sind zwei diagonal einander gegenüber liegende Schrauben zur lösbaren Befestigung vorgesehen. Dadurch ist ein schneller und einfacher Wechsel möglich.
Die Schrauben der Schraubverbindung sind gegen Lösen aus dem ersten oder zweiten Gehäuseteil gesichert, also unverlierbar zum Gehäuseteil aufgenommen. Dies ermöglicht, dass lediglich ein Lösen der Schraubverbindung erforderlich ist und anschließend beispielsweise ein selbständiges Absenken des zweiten Gehäuseteils gegenüber dem ersten
Gehäuseteil aufgrund der Schwerkraft erfolgt, so dass durch eine anschließende Schwenkbewegung bereits die Wechselposition des zweiten Gehäuseteils zum ersten Gehäuseteil eingenommen ist. Eine anschließende Befestigung des zweiten Gehäuseteils zum ersten Gehäuseteil erfolgt in umgekehrter Reihenfolge der Bewegungen und kann wiederum durch eine Einhandbedienung durchgeführt werden, so dass mit der zweiten Hand ein einfaches Befestigen der Schrauben ermöglicht ist.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zum anderen durch eine Bearbeitungsmaschine, insbesondere Laserbearbeitungsmaschine, gelöst, welche eine Wechselstation mit einer Aufnahmevorrichtung um- fasst, in welcher der Bearbeitungskopf positionierbar ist und die des Weiteren eine Auslösevorrichtung umfasst, die ein Lösen eines Schnellverschlusses des Bearbeitungskopfes ermöglicht, durch welchen der erste und zweite Gehäuseteil lösbar zueinander verbunden sind. Durch diese Wechselstation kann der Wechsel des Schutzglases zumindest teilautomatisiert werden. Dadurch werden zum einen eine gesicherte Aufnahme des Bearbeitungskopfes in der Wechselstation sowie zum anderen ein gleichzeitiges Lösen der Gehäuseteile voneinander ermöglicht. Alternativ kann das Betätigen des Schnellverschlusses auch nach dem Einsetzen des Bearbeitungskopfes in die Wechselstation getrennt angesteuert werden.
Die Aufnahmevorrichtung der Wechselstation ist als Klemmvorrichtung ausgebildet, in welcher vorzugsweise das zweite Gehäuseteil durch Klemmung positioniert ist. Bevorzugt ist dabei eine U-förmige Klemmaufnahme oder ein Aufnahmebereich vorgesehen, so dass ein einfaches Einführen des Bearbeitungskopfes, insbesondere des zweiten
Gehäuseteils, an dem eine an die Klemmvorrichtung angepasste Aufnahme vorgesehen ist, erfolgen kann.
Die Auslösevorrichtung der Wechselstation kann durch eine Steuerkurve ausgebildet sein, die separat angetrieben ist. Ebenfalls kann die Auslösevorrichtung durch eine Anschlagfläche ausgebildet sein, so dass beispielsweise beim Positionieren des Bearbeitungskopfes in der Aufnahmevorrichtung gleichzeitig der Schnellverschluss betätigt - insbesondere gelöst - wird.
Die Wechselstation weist bevorzugt zumindest eine Spülvorrichtung zum Spülen des zweiten Gehäuseteils auf. Dadurch können sehr saubere Umgebungsbedingungen realisiert und Verschmutzungen im Inneren des zweiten Gehäuseteils vermieden werden. Das Spülen kann auch während dem Einsetzen des neuen Schutzglases erfolgen, so dass saubere Arbeitsbedingungen gegeben sind.
Die Wechselstation der Laserbearbeitungsmaschine umfasst vorteilhafterweise ein Schutzglasmagazin. Dadurch können mehrere Schutzgläser gleichzeitig zum Austausch in der Wechselstation bereit gehalten werden. Der Austausch des Schutzglases kann sowohl manuell als auch durch eine mechanische Greifervorrichtung erfolgen. Bevorzugt kann das Schutzglasmagazin auch zur Fassung am zweiten Gehäuseteil positioniert werden und unmittelbar einsetzbar sein. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Wechseln eines Schutzglases in einem Bearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine gelöst, bei dem zumindest eine Linearachse oder eine Handhabungseinrichtung der Laserbearbeitungsmaschine, welche den Bearbeitungskopf trägt, den Bearbeitungskopf in einer Aufnahmeeinrichtung der Wechselstation positioniert. Während dieses Positionierens des Bearbeitungskopfes in der Aufnahmevorrichtung oder darauf folgend kann ein Schnellverschluss am Bearbeitungskopf durch eine Auslösevorrichtung der Wechselstation in eine Löseposition übergeführt werden, wodurch das zweite Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil voneinander lösbar sind. Durch zumindest eine Linearachse oder eine Handhabungseinrichtung kann eines der beiden Gehäuseteile zum anderen in eine Wechselposition übergeführt werden. Dadurch kann eine Verkürzung der Maschinenstillstandzeit erzielt werden.
Des Weiteren wird bevorzugt zumindest nach dem Trennen des ersten und zweiten Gehäuseteils aus einer geschlossenen Position ein gasförmiges Medium zum Spülen des zweiten Gehäuseteils zugeführt. Dadurch können Verschmutzungen gelöst und saubere Umgebungsbedingungen erzielt werden. Zusätzlich kann auch ein Schutzglasmagazin mit einem gasförmigen Medium gespült werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass ein Schutzglasmagazin zur Fassung des zweiten Gehäuseteils positioniert und ein Schutzglas aus dem Magazin in die Fassung des zweiten
Gehäuseteils eingesetzt wird. Dadurch kann ein vollautomatischer Wechsel des Schutzglases erzielt werden. Darauf folgend werden die
Gehäuseteile durch die zumindest eine Linearachse oder Handhabungseinrichtung in eine geschlossene Position übergeführt, so dass der Bearbeitungskopf für die nachfolgenden Arbeitsschritte aus der Wechselstation entnommen werden kann.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Be- Schreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen :
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsmaschine,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines Bearbeitungskopfes der Laserbearbeitungsmaschine gemäß Figur 1,
Figur 3 eine schematische Ansicht von unten auf den
Bearbeitungskopf gemäß Figur 2,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht von oben auf den
Bearbeitungskopf in einer Wechselposition eines zweiten Gehäuseteils,
Figur 5 eine perspektivische Ansicht von unten auf den Bearbeitungskopf gemäß Figur 4,
Figur 6 eine schematische Seitenansicht im Teilschnitt des Bearbeitungskopfes gemäß Figur 4,
Figur 7 eine perspektivische Ansicht eines Koppelelementes, eine schematische Seitenansicht eines Bear beitungskopfes in einer Wechselstation der Laserbearbeitungsmaschine,
Figuren 9a und 9b perspektivische Ansichten von Details eines
Schnellverschlusses des Bearbeitungskopfes und Figur 10 eine schematische Seitenansicht eines Bearbeitungskopfes in einer Wechselposition mit einem Schutzglasmagazin.
In Figur 1 ist perspektivisch eine Bearbeitungsmaschine 10 dargestellt, welche den Aufbau einer Laserschneidmaschine als Ausführungsbeispiel einer Laserbearbeitungsmaschine zeigt. Weitere Ausführungsbeispiele sind zum Beispiel eine Laserschweißmaschine oder eine kombinierte Stanz-/I_aserschneidmaschine. Diese Bearbeitungsmaschine 10 weist einen C02-Laser oder Festkörperlaser als Laserstrahlerzeuger 2, einen Laserbearbeitungskopf beziehungsweise Bearbeitungskopf 3 und eine Werkstückauflage 4 auf. Auf der Werkstückauflage 4 ist ein Werkstück 6 angeordnet. Durch den Laser 2 wird ein Laserstrahl 5 erzeugt. Der Laserstrahl 5 wird mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln von dem C02-Laser oder mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Lichtleitkabels von dem Festkörperlaser zu dem Bearbeitungskopf 3 geführt. Der Laserstrahl 5 wird mittels einer im Bearbeitungskopf 3 angeordneten Fokussieroptik auf das Werkstück 6 gerichtet. Die Bearbeitungsmaschine 10 wird darüber hinaus mit Schneidgasen 7, beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff, versorgt. Es können alternativ oder zusätzlich auch Druckluft oder anwendungsspezifische Gase vorgesehen sein. Die Verwendung der einzelnen Gase ist von dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks 6 und von Qualitätsanforderungen an die Schnittkanten abhängig. Weiterhin ist eine Absaugeinrichtung 8 vorhanden, die mit einem Absaugkanal 16, der sich unter der Werkstückauflage 4 befindet, verbunden ist.
Beim Schneiden des Werkstücks 6 unter Verwendung von Sauerstoff als Schneidgas wird das Material des Werkstücks 6 geschmolzen und größtenteils oxidiert. Bei der Verwendung von Inertgasen, wie zum Beispiel Stickstoff oder Argon, wird das Material lediglich geschmolzen. Die entstandenen Schmelzpartikel werden dann, gegebenenfalls zusammen mit den Eisenoxiden, ausgeblasen und zusammen mit dem Schneidgas über die Absaugkanal 16 durch die Absaugeinrichtung 8 abgesaugt. Figur 2 zeigt eine schematisch vergrößerte Seitenansicht des Bearbeitungskopfes 3 gemäß Figur 1. Der Bearbeitungskopf 3 umfasst ein erstes Gehäuseteil 12 und ein zweites Gehäuseteil 14, die in einer gemeinsamen Trennebene 15 lösbar miteinander verbunden sind. Das erste Gehäuseteil 12 weist im Inneren eine nur symbolisch dargestellte
Fokussieroptik 17, z.B. eine oder mehrere Fokussierlinsen, auf, der über eine Zuführung 18 der Laserstrahl 3 zugeführt wird. In dieser
Fokussieroptik 17 wird der Laserstrahl fokussiert und tritt an einer am zweiten Gehäuseteil 14 angeordneten Düse 21 aus. Dem ersten
Gehäuseteil 12 wird des Weiteren das Schneidgas 7 über einen An- schluss 22 zugeführt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das zweite Gehäuseteil 14 durch eine Schraubverbindung 24 lösbar zum ersten Gehäuseteil 12 befestigt. Die Schraubverbindung 24 umfasst beispielsweise zwei Schrauben 25, die diagonal versetzt zueinander an dem Gehäuseteil 14 angreifen, wie dies ergänzend aus der Ansicht von unten auf den Bearbeitungskopf 3 gemäß Figur 3 hervorgeht. Die Schraubverbindung 24 umfasst zwei Schrauben 25, die das zweite Gehäuseteil durchdringen und an einer Befestigungsplatte 26 des ersten Gehäuseteils 12 angreifen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass nach dem Lösen der Schrauben 25 von der Befestigungsplatte 26 diese in deren Bohrungen im zweiten
Gehäuseteil 14 verbleiben und nicht heraus fallen. Die Schrauben können durch Sicherungsringe oder dergleichen unverlierbar gesichert sein.
In Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf den Bearbeitungskopf 3 in einer Wechselposition 28 für ein Schutzglas 29 dargestellt. Figur 5 zeigt den in Figur 4 in der Wechselposition 28 dargestellten Bearbeitungskopf 3 in einer perspektivischen Ansicht von unten.
Das erste und zweite Gehäuseteil 12, 14 sind durch ein Koppelelement 31 miteinander verbunden, welches als eine Hub-Drehachse ausgebildet ist. Nach dem Lösen der Schraubverbindung 24 kann das zweite
Gehäuseteil 14 entlang einer Z-Achse gegenüber dem ersten Gehäuseteil 12 abgesenkt und anschließend durch eine Drehung um die Z-Achse - also um die Längsachse des Koppelelementes 31 - in die Wechselposition 28 übergeführt werden. In dieser Wechselposition 28 ist ein einfaches Entnehmen des Schutzglases 29 sowie ein anschließendes einfaches Einsetzen eines neuen Schutzglases 29 in das zweite Gehäuseteil 14 möglich. Die Hub- und Drehbewegung des zweiten Gehäuseteils 14 zum ersten Gehäuseteil 12 kann durch eine Einhandbedienung erfolgen.
Der konstruktive Aufbau und die Anordnung des Koppelelementes 31 zum zweiten Gehäuseteil 14 werden unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 erörtert.
Das Koppelelement 31 weist ein erstes Ende 32 auf, welches beispielsweise durch ein Schraubgewinde 33 ausgebildet ist, an welchem sich ein zylindrischer Abschnitt als Passstift 34 anschließt. Dieses erste Ende 32 wird in eine korrespondierende Bohrung 35 in das zweite Gehäuseteil 14 eingeschraubt. Hierzu sind die Abflachungen 36 vorgesehen, um mit einem Schlüssel das Koppelelement 31 zu fixieren. Durch den Passstift 34 wird eine lagerichtige Anordnung - also senkrechte Anordnung des zweiten Gehäuseteils 14 - zur Längsachse des Koppelelementes 31 erzielt. Das Ende 32 ist drehfest mit dem zweiten Gehäuseteil 14 verbunden. Das gegenüber liegende Ende 38 des Koppelementes 31 ist in eine Bohrung 39 im ersten Gehäuseteil 12 eintauchbar eingesetzt. Dabei ist in die Bohrung 39 ein Federelement 41 eingesetzt, welches das freie Ende 38 des Koppelelementes 31 aus der Bohrung 39 heraus drückt. Diese Bewegung ist durch eine Schulter 43 im mittleren Bereich des Koppelelementes 31 begrenzt, welches an einer Durchgangsbohrung 44 der Befestigungsplatte 26 anliegt. Durch diese Ausgestaltung wird die Hubbewegung zum Abheben beziehungsweise Absenken des zweiten Gehäuseteils 14 zum ersten Gehäuseteil 12 begrenzt.
An dem Ende 38 des Koppelelementes 31 sind radial über den Umfang verteilt Einkerbungen 46 vorgesehen, an welchen ein Rastelement 47, das beispielsweise als Kugeldruckstück ausgebildet ist, eingreift. Dieses Rastelement 47 ist im ersten Gehäuseteil 12 radial zur Längsachse des Koppelelementes 31 ausgerichtet positioniert. Die Einkerbungen 46 sind vorzugsweise als in axialer Richtung sich erstreckende kreisbogenseg- mentförmige Vertiefungen ausgebildet, so dass ein vereinfachtes Lösen zwischen dem Rastelement 37 und dem Koppelelement 31 mit einer Hubbewegung ermöglicht ist.
Das Schutzglas 29 ist in einer Fassung 51 positioniert, welche in einer Stirnfläche 54 des zweiten Gehäuseteils 14 integriert oder gegenüber dieser vertieft ausgeführt ist. Die Fassung 51 weist eine Umrandung 56 am zweiten Gehäuseteil 14 auf, die zumindest eine Unterbrechung 57 umfasst. In dieser Unterbrechung 57 und daran angrenzend ist bevorzugt eine Freinehmung 58 in der Stirnfläche 54 des zweiten Gehäuseteils 14 vorgesehen. Dadurch ist eine erleichterte Entnahme des Schutzglases 29 gegeben, da ein Finger des Bedieners teilweise in die Freinehmung 58 eintaucht und aufgrund der Unterbrechung 57 vollständig an einer umlaufenden Mantelfläche des Schutzglases 29 angreift. Bevorzugt ist dieser in Figur 4 dargestellten Unterbrechung 57 gegenüber liegend eine zweite Unterbrechung 57 vorgesehen, wie dies aus Figur 6 hervorgeht. Die Umrandung 56 ist in der Höhe zur Fassung 51 derart vorgesehen, dass das Schutzglas 29 gegenüber der Umrandung 56 geringfügig hervorsteht. Dadurch kann dieses in einer geschlossenen Position 61 des Bearbeitungskopfes 3 gemäß Figur 2 an einer Dichtfläche des ersten Gehäuseteils 12 dichtend anliegend angeordnet sein.
An der Stirnfläche 54 ist hervorstehend ein Zentrierbolzen 63 vorgesehen, der in eine Zentrierbohrung 64 am ersten Gehäuseteil 12 eingreift. Dies kann auch vertauscht sein. An der Stirnfläche 54 sind des Weiteren Kontaktelemente 66 vorgesehen, die an gegenüber liegenden Anschlüssen 67 an der Befestigungsplatte 26 des ersten Gehäuseteils 12 in der geschlossenen Position 61 leitend miteinander verbunden sind.
In Figur 8 ist eine schematische Seitenansicht eines Bearbeitungskopfes 3 dargestellt, wobei zunächst nur auf den Bearbeitungskopf 3 mit dessen Schnellverschluss 71 eingegangen wird. Der Schnellverschluss 71 kann anstelle der in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Schraubverbindungen 24 vorgesehen sein und ermöglicht eine vereinfachte Handhabung. Gemäß einer Ausführungsform kann der Schnellverschluss ein L-förmiges Schieberelement 72 aufweisen, welches beispielsweise in Figur 9a dargestellt ist. Dieses Schieberelement 72 weist eine Betätigungsfläche 73 auf, durch welche das Schieberelement 72 entgegen einer Rückstellkraft eines Rückstellelementes 74 aus einer Verriegelungsposition in eine Löseposition 76, wie dies schematisch in Figur 9b dargestellt ist, überführbar ist. Das Schieberelement 72 weist zumindest eine Schlüssellochöffnung 77 auf, in welche ein Fixierelement 78 mit einem Kopf 79, der gegenüber einem Schaft 80 vergrößert ist, eingreift. In der Löseposition 76 kann der Kopf 79 durch die vergrößerte Öffnung der Schlüssellochöffnung 77 hindurch geführt werden, so dass das Schieberelement 72 gegenüber dem Fixierelement 78 frei kommt. Das Fixierelement 78 ist beispielsweise am zweiten Gehäuseteil 14 mit dem Schaft 80 befestigt. Das Schieberelement 72 ist verschiebbar am ersten Gehäuseteil 12, insbesondere an der Befestigungsplatte 26, angeordnet.
In einer Verriegelungsposition ist der Schaft 80 im verjüngten Bereich 81 der Schlüssellochöffnung 77 positioniert, so dass der Kopf 79 auf dem Schieberelement 72 aufliegt und gegen Lösen gesichert ist. Die Schlüssellochöffnungen 77 des Schnellverschlusses 71 sind bevorzugt an denselben Positionen wie die Schrauben 25 vorgesehen, so dass anstelle der Schrauben 25 Fixierelemente 78 einsetzbar sind und in einfacher Weise auch ein Schnellverschluss 71 am Bearbeitungskopf 3 vorgesehen sein kann.
Dieser Schnellverschluss 71 kann sowohl eine einfache manuelle Handhabung als auch einen automatischen Wechsel des Schutzglases 29 ermöglichen.
Zum teil- oder vollautomatisierten Wechsel des Schutzglases 29 wird der Bearbeitungskopf 3 mit einer Linearachse in der Laserbearbeitungsmaschine in einer Wechselstation 85 gemäß Figur 8 positioniert. Die Wech- selstation 85 umfasst eine Aufnahmevorrichtung 86, welche beispielsweise als Klemmvorrichtung ausgebildet ist und eine U-förmige Ausnehmung oder einen U-förmigen Klemmbereich aufweist, der an einem Aufnahmeabschnitt 87 am zweiten Gehäuseteil 14 angreift. Des Weiteren weist die Wechselstation 85 eine Auslösevorrichtung 88 auf, die gemäß einer einfachen Ausführungsform als Anschlagfläche ausgebildet ist. Die Wechselstation 85 kann des Weiteren der Anschlagfläche 88 zugeordnet eine Auflaufschräge 94 für eine Betätigung eines Schieberelementes 72 eines Schnellverschlusses 71 aufweisen.
Ergänzend kann die Wechselstation 85 eine Spülvorrichtung 89 umfassen, welche an einem unteren Abschnitt der Wechselstation 85 vorgesehen ist, die einer Düsenöffnung 90 der Düse 21 gegenüber liegt. Die Düse 21 sitzt auf einem Anschluss 91 auf. Gegenüber liegend ist eine Zuführleitung 92 zum Zuführen eines gasförmigen Mediums, insbesondere von Luft, in den zweiten Gehäuseteil 14 vorgesehen. Mit Hilfe des gasförmigen Mediums kann das Schutzglas 29 aus der Fassung 51 heraus geblasen werden. Dies kann z.B. in einer Position stattfinden, in der das Schutzglas 29 definiert über ein Prallblech zur Seite geschleudert wird.
Nachdem der Bearbeitungskopf 3 in die Wechselstation 85 eingesetzt ist, wie dies Figur 8 zeigt, kann mittels der Bewegungsachsen der Bearbeitungsmaschine das erste Gehäuseteil 12 gegenüber dem zweiten
Gehäuseteil 14 abgehoben und geschwenkt werden, so dass eine Wechselposition 28 zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil 12, 14 eingenommen wird, wie diese beispielsweise in den Figuren 4 bis 6 dargestellt ist. Anschließend kann das Schutzglas 29 beispielsweise manuell oder mittels einer Greifervorrichtung aus der Fassung 51 des zweiten Gehäuseteils entnommen oder mittels Einblasen von Druckluft ausgeschleudert werden. Nach dem Einsetzen des neuen Schutzglases 29 in die Fassung 51 des zweiten Gehäuseteils 14 wird das erste Gehäuseteil 12 wieder auf das zweite Gehäuseteil 14 zugeschwenkt und abgesenkt, wobei über die Zentrierbolzen 63 und Zentrierbohrung 64 eine exakte Ausrichtung der Gehäuseteile 12, 14 zueinander erfolgt. Dadurch ist eine lagerichtige Positionierung des Schutzglases 29 zwischen den beiden Gehäuseteilen 12, 14 gesichert. Anschließend wird der Bearbeitungskopf 3 entgegen der X-Richtung aus der Aufnahmevorrichtung 87 heraus genommen, wobei gleichzeitig der Schnellverschluss 71 selbständig in eine Verriegelungsposition übergeführt wird sowie das erste und zweite Gehäuseteil 12, 14 zueinander fixiert werden.
In Figur 10 ist des Weiteren eine schematische Seitenansicht des Bearbeitungskopfes 3 dargestellt, bei dem das erste und das zweite
Gehäuseteil 12, 14 in einer Wechselposition 28 zueinander angeordnet sind. Das Schutzglasmagazin 96 kann gemäß einer ersten Ausführungsform an oder neben der Wechselstation 85 befestigt sein. Des Weiteren kann das Schutzglasmagazin 96 an dem ersten Gehäuseteil 12 befestigt sein. Beim Verdrehen des ersten Gehäuseteils 12 zum zweiten
Gehäuseteil 14 kann das Schutzglasmagazin 96 in eine Position übergeführt werden, so dass ein einfaches Einsetzen des neuen Schutzglases 29 aus dem Schutzglasmagazin 96 über die Schwerkraft direkt in die Fassung 51 im zweiten Gehäuseteil 14 ermöglicht ist. Bevorzugt kann vor und/oder während dem Einsetzen des neuen Schutzglases 29 eine Spülung des zweiten Gehäuseteils und/oder des Schutzglasmagazins mit einem gasförmigen Medium erfolgen.
Alle vorgenannten Merkmale sind jeweils für sich erfindungswesentlich und können beliebig miteinander kombinierbar sein.

Claims

Patentansprüche
1. Bearbeitungskopf (3) für eine Laserbearbeitungsmaschine (10) zur Bearbeitung eines Werkstücks (6) mittels eines Laserstrahls (5), der mit einer in einem ersten Gehäuseteil (12) des Bearbeitungskopfs (3) angeordneten Fokussieroptik (17) fokussiert wird und durch ein in Strahlausbreitungsrichtung nach der Fokussieroptik (17) angeordnetes Schutzglas (29) aus dem Bearbeitungskopf (3) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (29) in einem zweiten Gehäuseteil (14) des Bearbeitungskopfs angeordnet ist, welches zum ersten Gehäuseteil (12) lösbar befestigt ist und welches durch ein Koppelelement (31) nach dem Lösen vom ersten Gehäuseteil (12) mit dem ersten Gehäuseteil (12) verbunden bleibt und welches gegenüber dem ersten Gehäuseteil (12) zumindest verschiebbar oder schwenkbar ist.
2. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (31) durch eine Drehachse ausgebildet und das zweite Gehäuseteil (14) zum ersten Gehäuseteil (12) durch Rotation um die Drehachse verschwenkbar ist.
3. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (31) durch eine Hub-Drehachse ausgebildet und das zweite Gehäuseteil (14) gegenüber dem ersten Gehäuseteil (12) oder umgekehrt abhebbar ist und das zweite Gehäuseteil (12) durch eine Rotation um die Drehachse des Koppelelementes (31) gegenüber dem ersten Gehäuseteil (12) oder umgekehrt
verschenkbar ist.
4. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (29) in einer Trennebene (15) zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil (12, 14) angeordnet ist.
5. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (29) einen Teil einer zum ersten Gehäuseteil (12) weisenden Stirnfläche (54) des zweiten Gehäuseteils (14) bildet.
6. Bearbeitungskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (29) in einer Fassung (51) aufgenommen ist, die die im zweiten Gehäuseteil (14) angeordnet ist und eine gegenüber einer Stirnfläche (54) hervorstehende Umrandung (56) umfasst, die vorteilhafterweise zumindest eine Unterbrechung (57) aufweist.
7. Bearbeitungskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Fassung (51) angeordnete Schutzglas (29) gegenüber der Umrandung (56) hervorsteht.
8. Bearbeitungskopf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der und angrenzend an die Unterbrechung (57) eine Freimachung (58) in der Stirnfläche (54) des zweiten Gehäuseteils (14) vorgesehen ist.
9. Bearbeitungskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das als Hub-Drehachse ausgebildete Koppelelement (31) mit einem Ende (32) ortsfest im zweiten oder ersten Gehäuseteil (14, 12) angeordnet ist und mit dem gegenüber liegenden Ende (38) im ersten oder zweiten Gehäuseteil (12, 14) in einer Bohrung (39) verschiebbar und schwenkbar positioniert ist.
10. Bearbeitungskopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-Drehachse eine umlaufende Schulter (43) aufweist, durch welche zur Begrenzung der Hubbewegung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil (12, 14) gebildet ist.
11. Bearbeitungskopf nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem in die Bohrung (39) eintauchenden Ende (38) der Hub-Drehachse Einkerbungen (46) am Außenumfang vorgesehen sind, in die ein Rastelement (67) eingreift und eine eingestellte Drehposition zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil (12, 14) fixiert.
12. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten oder zweiten Gehäuseteil (12, 14) zum gegenüber liegenden Gehäuseteil (14, 12) weisend ein Zentrierstift (63) vorgesehen ist, der in eine Zentrierbohrung (64) im gegenüber liegenden Gehäuseteil (12, 14) eingreift.
13. Bearbeitungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Gehäuseteil (12, 14) durch einen Schnellverschluss (71) lösbar und miteinander verbindbar sind.
14. Bearbeitungskopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein federgelagertes Schieberelement (72) vorgesehen ist, welches an einem der beiden Gehäuseteile (12, 14) vorgesehen ist und zumindest an einem Fixierelement (76) angreift, welches an dem anderen der beiden Gehäuseteile (12, 14) vorgesehen sowie durch eine Schiebebewegung gegenüber dem zumindest einen Fixierelement (78) lösbar und verriegelbar ist.
15. Bearbeitungskopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberelement (72) zumindest eine Schlüssellochöffnung (77) aufweist, in welchem ein Kopf (79) eines Fixierelementes (78) eingreift.
16. Bearbeitungskopf nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schieberelement (72) entgegen einer Rückstellkraft eines Rückstellelementes (74) in eine Löseposition (76) überführbar und durch die Rückstellkraft des Rückstellelementes (74) in eine Verriegelungsposition zurücksetzbar ist.
17. Bearbeitungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Gehäuseteil (12, 14) durch eine Schraubverbindung (24) lösbar zueinander befestigt sind.
18. Bearbeitungskopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Schrauben (25) der Schraubverbindung gegen Lösen aus dem zweiten Gehäuseteil (14) gesichert sind.
19. Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks (6) mittels eines Laserstrahls (5), der mit einem Bearbeitungskopf (3) auf das Werkstück (6) gerichtet ist, wobei der Bearbeitungskopf (3) einen ersten Gehäuseteil (12) und einen zweiten Gehäuseteil (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wechselstation (85) vorgesehen ist, welche eine Aufnahmevorrichtung (86) umfasst, in der der Bearbeitungskopf (3) positionierbar ist und welche eine Auslösevorrichtung (88) zumindest zum Lösen eines Schnellverschlusses (71) des Bearbeitungskopfes (3) aufweist, durch welchen der erste und der zweite Gehäuseteil (12, 14) lösbar zueinander verbunden sind.
20. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (87) als Klemmvorrichtung ausgebildet ist, in welcher vorzugsweise der zweite Gehäuseteil (14) positioniert ist, wobei die Aufnahmevorrichtung (87) einen U-förmigen Aufnahmebereich aufweist, der in einen Aufnahmeabschnitt (87) des zweiten Gehäuseteils (14) eingreift.
21. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösevorrichtung (88) als eine Steuerkurve oder eine Anschlagfläche ausgebildet ist.
22. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstation (85) zumindest eine Spülvorrichtung (89) zum Einleiten eines gasförmigen Mediums in den zweiten
Gehäuseteil (14) umfasst.
23. Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstation (85) ein Schutzglasmagazin (96) umfasst.
24. Verfahren zum Wechsel eines Schutzglases (29) in einem Bearbeitungskopf (3) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16 einer Laserbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mit zumindest einer Linearachse oder einer Handhabungseinrichtung, welche den Bearbeitungskopf (3) trägt, der Bearbeitungskopf (3) in einer Aufnahmevorrichtung (87) der Wechselstation (85) positioniert wird, dass während dem Positionieren des Bearbeitungskopfes (3) in der Aufnahmevorrichtung (86) oder nachfolgend ein Schnellverschluss (71) am Bearbeitungskopf (3) durch eine Auslösevorrichtung (88) der Wechselstation (85) in eine Löseposition (76) übergeführt wird, dass zumindest eines der beiden Gehäuseteile (12, 14) zum anderen Gehäuseteil (14, 12) durch die zumindest eine Linearachse oder Handhabungseinrichtung in eine Wechselposition (28) übergeführt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest nach dem Trennen des ersten und zweiten Gehäuseteils (12, 14) aus einer geschlossenen Position (61) ein gasförmiges Medium zur Entfernung des Schutzglases (29) aus dem zweiten Gehäuseteil (14) zugeführt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzglas (29) aus der Fassung (51) des zweiten Gehäuseteils (14) durch Ausblasen mit gasförmigem Medium, von Hand oder einer Greifervorrichtung, entfernt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzglasmagazin (96) zur Fassung (51) positioniert und ein neues Schutzglas (29) aus dem Schutzglasmagazin (96) in die Fassung (51) des zweiten Gehäuseteils (14) eingesetzt wird.
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