WO2025172069A1 - Laser processing machine and laser processing method - Google Patents
Laser processing machine and laser processing methodInfo
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- WO2025172069A1 WO2025172069A1 PCT/EP2025/052383 EP2025052383W WO2025172069A1 WO 2025172069 A1 WO2025172069 A1 WO 2025172069A1 EP 2025052383 W EP2025052383 W EP 2025052383W WO 2025172069 A1 WO2025172069 A1 WO 2025172069A1
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- laser processing
- shaft
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- processing head
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
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- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
- B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
Definitions
- the present invention relates to a laser processing machine for laser processing a workpiece, comprising a laser processing head and a first bearing seat in which a shaft is pivotably mounted.
- the shaft and the laser processing head are coupled such that pivoting of the processing head causes pivoting of the shaft, and vice versa.
- the invention further relates to a method for laser processing a workpiece using such a laser processing machine.
- a laser processing machine is a device, generally known from the prior art, that uses a high-power laser beam to, for example, cut, weld, drill, modify the surface properties, or engrave various materials.
- Such laser processing machines typically feature a laser processing head responsible for focusing the laser beam onto the workpiece to be processed.
- the laser processing head is movable relative to the workpiece, or vice versa.
- the laser processing head typically receives the laser beam from an external beam source and modifies it so that it is suitable for processing materials.
- a laser beam emerging divergently from a transport fiber coupled to the laser processing head is collimated by one or more collimating lenses.
- a focusing optics system then focuses the laser beam onto the workpiece.
- the laser processing head typically also has one or more nozzles that direct a process gas or an auxiliary gas onto the processing area, for example, to remove molten or vaporized material from the cutting gap during laser cutting or to prevent oxidation of the workpiece during welding.
- nozzles that direct a process gas or an auxiliary gas onto the processing area, for example, to remove molten or vaporized material from the cutting gap during laser cutting or to prevent oxidation of the workpiece during welding.
- So-called 2D laser cutting machines are known from the prior art as a form of laser processing machine with which both vertical and angled edges can be cut in a plate-shaped workpiece.
- the processing beam can be aligned not only vertically, but also at an angle to the (flat) workpiece surface.
- a rotating or pivoting device for the laser processing head on the movement unit of the laser cutting machine, by means of which the laser processing head can be rotated about a first axis (A axis) and, if necessary, about a second axis (B axis) that is not aligned parallel to the first.
- the precision and quality of laser cutting are significantly influenced by the stability and accuracy of the machine movements, as well as the interaction of the laser beam with the material.
- vibrations in the machine's mechanical system can increase. These vibrations can subsequently affect the cutting head. and lead to deviations in the laser beam position during the cutting process.
- the tendency to oscillate generally increases with increasing mass and the resulting inertia of the laser processing head.
- Backlash in the axis bearing of a laser processing head is crucial for the precision of the cutting process.
- This backlash can lead to a number of problems during high-speed movement of the laser cutting head, affecting both processing speed and quality.
- a lack of rigidity resulting from this backlash can lead to a delayed movement of the laser beam relative to the programmed path, which can result in an uneven cutting edge.
- This can result in the actual cutting line not exactly following the programmed path.
- the presence of backlash can impair the dynamic positioning accuracy of the laser head. This necessitates a reduction in positioning and cutting speed to enable more precise cutting, which in turn reduces machine productivity. Similar problems can also occur in other highly dynamic machining processes, such as marking or welding.
- a laser processing machine for laser processing a workpiece comprising a laser processing head and a first bearing seat in which a shaft is pivotably received, wherein the shaft and the laser processing head are coupled in such a way that a Pivoting the shaft causes pivoting of the laser processing head and vice versa, wherein the shaft has a first positive locking means which can be positively coupled to a second positive locking means of a locking unit in such a way that pivoting of the shaft relative to the first bearing seat is prevented.
- a 2D laser cutting machine with an inclined laser processing head it is possible to use a 2D laser cutting machine with an inclined laser processing head to produce angled cutting edges or cutting edges with a bevel, while also cutting vertical cutting edges with a fixed processing head with higher machine dynamics.
- a laser cutting system with an angled cutting device can be operated just as productively for straight cutting as a "traditional" 2D laser cutting system.
- the first positive locking means and the second positive locking means are designed such that the laser processing head can be locked at a 90° angle to the workpiece by the first locking unit. This alignment of the laser processing head and the workpiece then results in the aforementioned straight cut.
- the design and programming of the motion control of the laser processing head and/or the laser cutting machine can also be simplified by the invention, since the corresponding control software does not have to be designed to compensate for rotation angle deviations of the laser processing head caused by a torsional angle play during operation of the laser cutting machine.
- the positive connection between the first positive connection means and the second positive connection means has a torsional play of ⁇ 0.5°, preferably ⁇ 0.1°, particularly preferably ⁇ 0.03°. In this way, the absorption of high torques which enables very good contour accuracy and thus high quality of the cutting edges with dynamic movement of the machining head.
- the positive connection between the first positive connection means and the second positive connection means has no torsional play, i.e. is designed to be free of play.
- the first form-locking means and the second form-locking means are designed in such a way that torques of >10 Nm can be transmitted via their form-locking.
- the laser processing machine preferably has two mutually perpendicular axes of rotation for the laser processing head.
- the use of two mutually perpendicular axes of rotation, both of which are aligned horizontally, particularly in a basic position of the laser processing head, enables the laser beam to be tilted in two spatial directions.
- a rotation axis of the laser processing head is arranged perpendicular to the Y-travel direction and axially parallel to the X-travel direction of the laser processing head.
- the laser processing head is a component of a laser processing machine that is responsible for focusing and aligning the laser beam onto the component to be processed.
- the laser processing head is coupled to a mechanical movement device, by means of which the laser processing head can be moved relative to a workpiece.
- the mechanical movement device of the laser cutting machine can enable movement of the laser processing head along an X-axis and a Y-axis perpendicular thereto, parallel to the workpiece support plane.
- the mechanical movement device enables a movement, in particular a linear movement, of the laser processing head along a Z-axis, which runs perpendicular to the X-axis and/or Y-axis.
- the mechanical movement device can preferably have one or more linear guides, which are then each aligned in one of the axial directions (X, Y, Z axis).
- the mechanical movement device is operatively connected to at least one drive unit, by means of which a movement of the laser processing head can be effected through the kinematics predefined via the mechanical movement device.
- Each movement axis of the mechanical movement device can also have an individually assigned drive unit.
- a separate (X) drive unit is provided for moving the laser processing head along the X-axis and/or a separate (Y) drive unit is provided for moving the laser processing head along the Y-axis and/or a separate (Z) drive unit is provided for moving the laser processing head along the Z-axis, which enables a correspondingly precise and dynamic movement of the laser processing head relative to the workpiece.
- the drive units and the mechanical movement device are configured, for example, so that the laser processing head can be moved at a maximum speed of 100 m/min along the X-axis, at a maximum speed of 100 m/min along the Y-axis and/or at a maximum speed of 80 m/min along the Z-axis.
- the drive units and the mechanical movement device are further preferably configured such that the laser processing head can be moved with a maximum acceleration of 7 m/s 2 along the X-axis, with a maximum acceleration of 7 m/s 2 along the Y-axis and/or with a maximum acceleration of 17 m/s 2 along the Z-axis.
- the laser processing head usually has a housing that primarily serves as a structural support and protective cover, within which the sensitive optical components such as lenses and mirrors that are necessary for shaping the laser beam are housed.
- the structure of the housing preferably has, on the one hand, high rigidity to ensure the positioning accuracy of the focused laser beam, and, on the other hand, sufficiently high thermal stability to avoid undesirable deformations due to heat generation.
- the housing can have a mechanical coupling to the rotating or holding device for pivoting the laser processing head about the A-axis and/or B-axis.
- the pivot axes run approximately centrally through the longitudinal extension of the laser processing head and, in particular, through the center of gravity of the laser processing head. Since, in this preferred embodiment, the center of gravity of the laser head is located on the rotation axis, the inertial forces that arise during movement of the laser processing head are minimized. This is particularly important for rapid changes in direction of the laser processing head or when high travel speeds of the laser processing head are to be achieved.
- the bearing seat for a shaft coupled to the laser processing head is a component of the mechanical structure of a laser processing machine.
- the bearing seat is designed to accommodate a shaft that also rotates during the rotational movement of the laser processing head.
- the laser processing head is mounted at one end of the shaft.
- the bearing seat can be designed, for example, as a cylindrical opening in the mechanical structure of the laser processing machine, through which the shaft extends at least in sections.
- a rolling bearing or plain bearing can be placed in the bearing seat to accommodate the shaft.
- the shaft coupled to the laser processing head is also rotated around this axis when the laser processing head is pivoted around this axis. Locking this shaft prevents the pivoting movement of the laser processing head.
- the shaft has a circular cross-sectional contour in cross-section.
- the shaft may also be preferred for the shaft to be formed from a metallic material. To achieve weight optimization, it may be advantageous to construct the shaft from aluminum. In principle, it is also conceivable in this context to construct the shaft from a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
- the shaft can preferably be designed as a hollow shaft, which on the one hand allows components to be passed through the hollow shaft and on the other hand enables a reduction in weight, which also has a positive effect on the machine dynamics of the laser processing machine.
- the shaft in one piece or in multiple parts.
- the individual shaft parts are connected to each other in the circumferential direction with essentially no play.
- the shaft can also have a surface profile, at least in sections.
- the shaft can also have a toothed profile.
- the first positive locking means arranged on the shaft serves as a component of the locking mechanism for the shaft coupled to the laser processing head.
- the first positive locking means can be integrated directly into the shaft or firmly connected to it to ensure a high degree of strength and precision of the connection.
- the first positive locking means can preferably be selected, for example, from a group comprising teeth, grooves, recesses, and/or projections, each of which is dimensioned and positioned to allow a precise fit with the corresponding second positive locking means.
- the first positive locking means of the shaft is designed as a radially inwardly directed recess into which the second positive locking means engages in a locked operating state of the first locking unit.
- the inwardly directed recess can be designed as a blind hole.
- the blind hole can be provided with an internal thread. This makes it possible to form a detachable screw connection between the positive locking means using a correspondingly shaped second positive locking means with a corresponding external thread.
- the inwardly directed recess can also be designed as a conical or truncated cone bore. This makes it possible, in particular, to achieve a play-free positive connection between the first and second positive-locking means, even if the positive-locking means have manufacturing-related tolerances.
- the recess can, for example, be designed as a hole.
- the first positive locking element of the shaft could be designed as a radially outwardly directed elevation, which engages with the second positive locking element when the first locking unit is in a locked operating state.
- the elevation could be designed as a pin, particularly a cylindrical one.
- the first form-locking means can be fixed to the shaft as a separate component in a rotationally fixed manner. This allows alignment of the form-locking means during assembly of the laser processing machine and thus compensation for manufacturing tolerances.
- the separate component is fixed on the shaft without play, particularly in the circumferential direction.
- the separate component can be designed as a ring, in particular as a clamping ring, wherein the ring has a radially inwardly directed recess or a radially outwardly directed elevation.
- Clamping rings in particular, enable easy assembly and disassembly without additional mechanical machining of the shaft. They can be pushed directly onto the shaft and fastened using screws or other clamping elements. Clamping rings also provide an even distribution of the holding force around the circumference of the shaft. This avoids point loads that could lead to material fatigue or damage. Due to the frictional force acting along the entire contact surface of the clamping ring, high torques can be transmitted without any relative movement occurring between the shaft and the clamping ring. Furthermore, a clamping ring can be moved into the desired position along the shaft in the axial and/or circumferential direction and then fixed, which allows precise adjustment of the position of the clamping ring.
- the ring is configured as a clamping ring that is arranged force-fittingly on the shaft.
- the ring in principle, it is also possible for the ring to be designed as a gear that is non-rotatably mounted on the shaft.
- a tooth of the gear can act as the first positive locking means, or the tooth gap between two circumferentially adjacent teeth can act as the first positive locking means.
- the first form-locking means is formed integrally, in particular monolithically, with the shaft.
- the first form-locking means With a one-piece design of the first form-locking means with the shaft, there are no weak points between the form-locking means and the shaft, such as screw connections or keyways, which could potentially This could be a source of play or breakage. Because it's a single component, the tolerances that would normally occur between two separate parts are eliminated. This can help enable more precise positioning, which is beneficial in applications where high precision is critical. Without the need to assemble separate parts, assembly steps are also eliminated, which can reduce production time and costs.
- the shaft it would be possible for the shaft to have a recess, such as a blind hole or a conical bore.
- the second positive locking means is designed to engage with the first positive locking means to block or lock the shaft from rotating. This engagement can be triggered, for example, by various mechanisms such as springs, pneumatic or hydraulic systems, manual levers, or electric actuators. Once activated, the elements of the second positive locking means engage with those of the first, thus creating a fixed connection that prevents rotation of the shaft. This locking is provided, in particular, to secure the position of the laser processing head in a predefined position during operation.
- the second positive locking means may be displaced along a translational movement path.
- the invention can also be further developed in such a way that the second positive locking means has an engagement region which engages in the first positive locking means in the locked operating state of the first locking unit, wherein the engagement region is conical or truncated cone-shaped.
- Conical or truncated cone-shaped engagement regions enable self-centering of the The second form-locking element engages the first form-locking element. This self-centering action results in an even distribution of the holding forces and precise alignment of the locking elements, which is important for high accuracy and repeatability in positioning.
- the conical shape can also compensate for small manufacturing tolerances or wear, as the engagement area offers a certain degree of flexibility when adapting to the corresponding counterpart.
- the first positive locking element is also conical or truncated cone-shaped, this shape can increase the contact area between the positive locking elements.
- a larger surface area distributes the loads better and reduces the specific pressure on the contact areas, resulting in a longer service life of the fasteners.
- the second positive locking means can be designed as a pin that is guided for linear displacement relative to the first positive locking means.
- the linear guidance of the pin enables very precise and controlled movement.
- the pin design also enables a slim and space-saving design of the locking mechanism, which is advantageous in confined spaces.
- the pin can also have an external thread and be rotatable about its longitudinal axis. This allows a screw connection to be formed with a correspondingly designed first positive locking means with an internal thread.
- the pin has a stop section protruding from its outer surface, by means of which the linear displacement of the pin can be mechanically limited in at least one direction.
- the stop section thus serves as a mechanical limit, ensuring that the pin does not move beyond a certain point.
- the stop section also enables particularly precise control of the pin's offset path.
- the second form-locking means of the locking unit is designed as an axially inwardly directed recess into which the first form-locking means designed as an elevation engages in a locked operating state of the locking unit.
- the second positive locking means is fixed in an axially extending opening of the piston.
- the integration of the second positive locking means, in particular the pin, into the piston can lead to a compact design, since no additional mechanisms for moving the pin are required.
- the second positive locking means is formed integrally, in particular monolithically, with the piston.
- a one-piece or monolithic design eliminates any separate parts that could become detached from one another due to wear or mechanical stress. With a one-piece construction, there are no manufacturing tolerances between different components, which can lead to a more precise fit and greater functional accuracy. Since the second positive locking means is already part of the piston, assembly steps that would be necessary with separate parts are eliminated, simplifying the manufacturing process and reducing assembly time.
- the second form-locking means can be transferred via an actuator into a locked operating state, in which pivoting of the shaft is prevented, and into an unlocked operating state, in which pivoting of the shaft is enabled.
- Actuators can quickly change the switching states between locked and unlocked, thereby making it possible to quickly enable or prevent the rotary movement of the laser processing head.
- the integration of an actuator also makes it possible to switch between the Operating states of the laser processing head can be controlled from a control unit.
- An actuator can, in particular, be selected from a group comprising electric actuators, in particular electric motors, electric solenoids, hydraulic actuators, and/or pneumatic actuators. Furthermore, it is conceivable for the actuator to provide translational or rotational motion kinematics for actuating the second form-locking means.
- the actuator can be part of a drive unit which, in addition to the actuator, comprises further components such as an actuator mechanism, a control system, a drive housing and/or a sensor unit.
- the actuator can be connected to an actuator mechanism, by means of which kinematics and/or force are transmitted from the actuator to the second positive locking means.
- an actuator mechanism can have a gear unit.
- the gear unit can have one or more gears selected from a group comprising threaded spindle drives, spur gears, bevel gears, and/or planetary gears.
- the actuator can be designed as a hydraulic or pneumatic actuator in which a piston, which can be displaced by means of a fluid, is guided in a cylinder for linear displacement, and the second positive locking means is coupled to the piston of the actuator.
- the hydraulic or pneumatic actuator can be designed as a single-acting cylinder or a double-acting cylinder.
- pressure is exerted on only one side of the piston, causing it to move in only one direction.
- the return is then achieved, for example, via a spring.
- a hydraulic or Pneumatic pressure can be applied to both sides of the piston, allowing hydraulic or pneumatic movement of the piston in both directions.
- the piston of the actuator can be linearly displaceable perpendicular to a rotational axis of the shaft, or parallel to the rotational axis of the shaft, so that the actuator can be easily adapted to a given installation space situation.
- the second positive locking means and the actuator form a structural unit, referred to as a locking unit.
- the locking unit may further comprise a guide element through which and/or on which the second positive locking means is guided.
- the invention can therefore also be advantageously implemented in such a way that the locking unit has a guide element in which the second form-locking means is guided for linear displacement.
- the guide element can be designed, for example, as an opening, bore, or groove in a structural component of the laser cutting machine, through which the second form-locking means passes or movably rests against it.
- the guide element for the second positive locking means can preferably comprise a plain bearing.
- a corresponding plain bearing provides low-friction contact between the moving parts (second positive locking means and guide element), which can contribute to more dynamic operation of the locking mechanism.
- the guide element is arranged in or on a frame, wherein The frame encloses the shaft completely.
- the enclosed frame can contribute to a stable and rigid mounting of the guide element, thus improving the accuracy of the guide and the overall motion transmission.
- the shaft is pivotably mounted in the first bearing seat and in a second bearing seat spaced apart from the first bearing seat.
- the laser processing head can be mounted on a receiving device which has a first receiving arm extending perpendicular to the shaft for receiving a drive unit for the rotational movement of the processing head and/or the first bearing seat and/or the locking unit.
- the mounting device has the locking unit on the first mounting arm and a drive unit for pivoting the laser processing head and the shaft on a second mounting arm extending perpendicular to the shaft.
- This arrangement has the advantage that the arrangement of the drive and locking units on opposite sides of the cutting head achieves a uniform weight distribution, which has a positive effect on the vibration behavior of the processing head during travel movements in the X-Y plane.
- the laser processing head can be arranged on a substantially U-shaped receiving element of the receiving device, wherein the first free leg of the U-shaped receiving element is formed by the first receiving arm and the second free leg of the U-shaped receiving element is formed by the second receiving arm. If the first bearing seat is on the first receiving arm of the receiving element and the drive unit for the rotary movement of the laser processing head is on the second receiving arm of the receiving element is arranged, a more even weight distribution of the components that move during operation of the laser processing machine can be achieved, which contributes to a reduction in vibrations and thus to improved processing accuracy and speed.
- the laser processing machine may further be preferred for the laser processing machine to have a second bearing seat for the drive shaft and a second locking unit, which can be positively coupled to a third positive locking means such that pivoting of the drive shaft relative to the second bearing seat is prevented.
- This can further improve the locking of the laser processing head in a predefined position, since a double positive locking can be provided at different locations. In particular, increased reliability can also be provided, since the locking unit is designed redundantly.
- the laser processing machine can have a locking unit and a corresponding positive locking means only on the drive shaft, which is coupled to the processing head and via which the drive unit causes the rotary movement of the processing head. Such an arrangement can make it possible to mount the processing head on only one side via the bearing seat of the drive shaft in order to reduce the overall size of the mounting device.
- first locking unit and the second locking unit are designed substantially identically.
- the object of the invention is further achieved by a laser processing method with a laser processing machine according to the invention, wherein in a first method step the laser processing head is aligned perpendicularly to a support plane for the workpiece and in a second method step at an angle of up to 50 degrees to the vertical and wherein a Rotational movement of the laser processing head is prevented by the locking unit when aligned vertically.
- Figure 1 shows a laser processing head of a laser cutting machine in a sectional view
- Figure 2 shows a laser processing head in a perspective partial section
- Figure 3 is a cut-out perspective view of a locking unit
- Figure 4 shows a movement unit of a laser cutting machine in a perspective view.
- Figures 1-2 show a receiving device for a laser processing head 1 for laser processing a workpiece as part of a laser processing machine, comprising a first bearing seat 3 in which a shaft 4 is pivotably received, wherein the shaft 4 and the laser processing head 1 are coupled such that pivoting of the processing head 1 causes pivoting of the shaft 4 about the B-axis 30 and vice versa.
- the shaft 4 has a first form-locking means 5, which can be positively coupled to a second form-locking means 6 of a first locking unit 7 in such a way that pivoting of the shaft 4 relative to the first bearing seat 3 is prevented.
- Figures 1-2 show the locking unit 7 in an unlocking position in which the first form-locking means 5 and the second form-locking means 6 are not engaged.
- the first positive locking means 5 of the shaft 4 is designed as a radially inwardly directed recess 8, into which the second positive locking means 6 engages when the first locking unit 7 is in a locked operating state.
- the inwardly directed recess 8 is designed as a conical or truncated cone bore.
- the first positive locking means 5 is arranged as a separate component 20 in a rotationally fixed manner on the shaft 4 and is designed as a clamping ring 21 in which the radially inwardly directed recess 8 is formed.
- the clamping ring 21 can be fixed to the shaft 4 without play by means of a screw connection.
- the second positive locking means 6 has an engagement region 9 that engages with the first positive locking means 5 when the first locking unit 7 is in the locked operating state.
- the engagement region 9 is conical or frustoconical in shape.
- the second positive locking means 6 is designed as a pin 12 that is guided for linear displacement relative to the first positive locking means 5.
- Figures 1-2 clearly show how these conical or frustoconical contours of the positive locking means 5 and 6 lead to play-free locking and locking of the shaft 4.
- the second positive locking means 6 can be transferred via an actuator 13 into a locked operating state, in which pivoting of the shaft 4 is prevented, and into an unlocked operating state, in which pivoting of the shaft 4 is enabled.
- the actuator 13 is designed as a hydraulic or pneumatic actuator in which a piston 15, which can be displaced by means of a fluid, is guided for linear displacement in a cylinder 16.
- the second positive locking means 6 is coupled to the piston 15 of the actuator 13.
- the second positive locking means 6 is fixed in an axially extending opening 17 of the piston 15.
- the locking unit 7 further comprises a guide element 22 in which the second form-locking means 6 is guided for linear displacement.
- the guide element 22 comprises a plain bearing 23.
- the guide element 22 is arranged in a frame 29, wherein the frame 29 encompasses the shaft 4 in a closed manner.
- the receiving device has a first receiving arm 25 extending perpendicular to the shaft 4 for receiving the first bearing seat 3 and a second receiving arm 26 extending perpendicular to the shaft 4.
- a drive unit 28 is mounted on the second receiving arm 26.
- the laser processing head 1 is thus arranged on a substantially U-shaped receiving element 27 of the receiving device, wherein the first free leg of the U-shaped receiving element 27 is formed by the first receiving arm 25 and the second free leg of the U-shaped receiving element 27 is formed by the second receiving arm 26.
- the second support arm 26 can have a second bearing seat for supporting the shaft of the drive unit 28.
- the shaft of the drive unit 28 can also be fixed via a second locking unit, which further reduces the tendency of the laser processing head to vibrate during a travel movement.
- the first bearing seat 3 is arranged on a first receiving arm 25 of a receiving element 27 for the laser processing head 1, said receiving arm extending perpendicular to the shaft 4, while a drive unit 28 for the rotary movement of the laser processing head 1 is arranged on a second receiving arm 26 extending perpendicular to the shaft 4 and is coupled to the laser processing head 1.
- the arrangement shown makes it possible for the laser processing head 1 to be aligned vertically relative to a support plane for the workpiece in a first method step of a laser processing method and to be inclined at an angle of up to 50 degrees relative to the vertical in a second method step, and for a rotational movement of the laser processing head 1 to be prevented by the locking unit 7 during the vertical alignment.
- Figure 4 shows a laser processing machine configured as a 2D laser cutting machine for laser processing a workpiece 2 comprising the laser processing head 1, which is designed here as a laser cutting head, and which is pivotally mounted in the receiving element 27 about the first axis of rotation 30 of the first shaft 4 and about the second axis of rotation 31 of a second shaft, wherein a first drive unit 28 for externally force-induced pivoting of the laser processing head 1 about the first axis of rotation 30 is coupled to the first shaft 4 and a second actuator for externally force-induced pivoting of the laser processing head 1 about the second axis of rotation 31 is coupled to the second shaft.
- a first drive unit 28 for externally force-induced pivoting of the laser processing head 1 about the first axis of rotation 30 is coupled to the first shaft 4
- a second actuator for externally force-induced pivoting of the laser processing head 1 about the second axis of rotation 31 is coupled to the second shaft.
- the laser processing head 1 of the laser processing machine is arranged on a mechanical movement device having two rails running in the X direction and a carrier running in the Y direction, which is guided on the rails so as to be linearly displaceable in the X direction.
- the laser processing head 1 can be displaced in the Y direction on the carrier.
- the laser processing head 1 is connected to a light guide, via which the laser radiation is guided from a stationary laser to the laser processing head 1.
- the light guide is arranged together with other supply lines in a tubular energy guide chain 36.
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Abstract
Description
Laserbearbeitunqsmaschine und Laserbearbeitunqsverfahren Laser processing machine and laser processing process
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine zur Laserbearbeitung eines Werkstücks umfassend einen Laserbearbeitungskopf und einen ersten Lagersitz, in welchem eine Welle schwenkbar aufgenommen ist, wobei die Welle und der Laserbearbeitungskopf so gekoppelt sind, dass ein Verschwenken des Bearbeitungskopfs ein Verschwenken der Welle bewirkt und andersherum. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks mit einer solchen Laserbearbeitungsmaschine. The present invention relates to a laser processing machine for laser processing a workpiece, comprising a laser processing head and a first bearing seat in which a shaft is pivotably mounted. The shaft and the laser processing head are coupled such that pivoting of the processing head causes pivoting of the shaft, and vice versa. The invention further relates to a method for laser processing a workpiece using such a laser processing machine.
Eine Laserbearbeitungsmaschine ist eine aus dem Stand der Technik grundsätzlich vorbekannte Vorrichtung, die einen Laserstrahl hoher Leistung verwendet, um verschiedene Materialien beispielsweise zu schneiden, zu schweißen, zu bohren, in den Oberflächeneigenschaften zu modifizieren oder zu gravieren. Derartige Laserbearbeitungsmaschinen verfügen regelmäßig über einen Laserbearbeitungskopf, der für die Fokussierung des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Werkstück zuständig ist, wobei der Laserbearbeitungskopf relativ gegenüber dem Werkstück beweglich ist oder umgekehrt. Der Laserbearbeitungskopf nimmt den Laserstrahl in der Regel von einer externen Strahlquelle auf und modifiziert ihn so, dass er für das Bearbeiten von Materialien geeignet ist. Dazu wird beispielsweise ein aus einer mit dem Laserbearbeitungskopf gekoppelten Transportfaser divergent austretender Laserstrahldurch ein oder mehrere Kollimationslinsen kollimiert. Anschließend fokussiert eine Fokussieroptik den Laserstrahl auf das Werkstück. Üblicherweise weist der Laserbearbeitungskopf außerdem eine oder mehrere Düsen auf, die ein Prozessgas oder ein Hilfsgas auf die Bearbeitungsstelle richten, um beispielsweise beim Laserschneiden geschmolzenes oder verdampftes Material aus dem Schnittspalt zu entfernen oder beim Schweißen eine Oxidation des Werkstücks zu verhindern. An der zum Werkstück hin gerichteten Austrittsseite des Laserstrahls aus dem Laserbearbeitungskopf befinden sich in der Regel ein oder mehrere Schutzgläser, die die inneren Bauteile und Optiken des Laserbearbeitungskopfes während des Bearbeitungsprozesses vor Verschmutzung schützen. Auch ist häufig eine Kühlung vorhanden, welche sicherstellt, dass die Temperatur der Komponenten des Laserbearbeitungskopfes innerhalb von spezifizierten Grenzen bleibt, um eine Verzerrung des Laserstrahls oder Schäden an den Komponenten zu vermeiden. A laser processing machine is a device, generally known from the prior art, that uses a high-power laser beam to, for example, cut, weld, drill, modify the surface properties, or engrave various materials. Such laser processing machines typically feature a laser processing head responsible for focusing the laser beam onto the workpiece to be processed. The laser processing head is movable relative to the workpiece, or vice versa. The laser processing head typically receives the laser beam from an external beam source and modifies it so that it is suitable for processing materials. For this purpose, for example, a laser beam emerging divergently from a transport fiber coupled to the laser processing head is collimated by one or more collimating lenses. A focusing optics system then focuses the laser beam onto the workpiece. The laser processing head typically also has one or more nozzles that direct a process gas or an auxiliary gas onto the processing area, for example, to remove molten or vaporized material from the cutting gap during laser cutting or to prevent oxidation of the workpiece during welding. On the exit side of the laser beam from the laser processing head, facing the workpiece, there are usually one or more protective glasses that protect the internal components and optics of the laser processing head from contamination during the processing process. Cooling is also often provided to ensure that the temperature of the components of the Laser processing head remains within specified limits to avoid distortion of the laser beam or damage to the components.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte 2D-Laserschneidmaschinen als eine Form der Laserbearbeitungsmaschinen bekannt, mit denen in einem plattenförmigen Werkstück sowohl senkrechte als auch schräge Kanten geschnitten werden können. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, dass der Bearbeitungsstrahl nicht nur senkrecht, sondern auch unter einem Winkel zur (planen) Werkstückoberfläche ausgerichtet werden kann. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise bekannt, eine an der Bewegungseinheit der Laserschneidmaschine eine Dreh- bzw. Schwenkvorrichtung für den Laserbearbeitungskopf verfahrbar anzuordnen, durch die der Laserbearbeitungskopf um eine erste Achse (A-Achse) und gegebenenfalls um eine zweite, zur ersten nicht parallel ausgerichtete Achse (B- Achse) drehbar ist. So-called 2D laser cutting machines are known from the prior art as a form of laser processing machine with which both vertical and angled edges can be cut in a plate-shaped workpiece. To achieve this, it is necessary that the processing beam can be aligned not only vertically, but also at an angle to the (flat) workpiece surface. For this purpose, it is known, for example, to arrange a rotating or pivoting device for the laser processing head on the movement unit of the laser cutting machine, by means of which the laser processing head can be rotated about a first axis (A axis) and, if necessary, about a second axis (B axis) that is not aligned parallel to the first.
Grundsätzlich besteht bei einer solchen Maschine mit einer oder zwei zusätzlichen Drehachsen für den Bearbeitungskopf das Problem, dass die Drehantriebe zu einer Massenerhöhung in der Nähe des Bearbeitungskopfs bzw. des Tool Center Points führen, die bei einem Geradschnitt, bei dem der Kopf senkrecht zur Werkstückoberfläche ausgerichtet ist, zu einer ggf. erheblichen Reduzierung der Dynamik und somit der Produktivität der (schneidenden) Bearbeitung führen, was nachfolgend noch etwas näher erläutert wird. The basic problem with such a machine with one or two additional rotary axes for the machining head is that the rotary drives lead to an increase in mass in the vicinity of the machining head or the tool center point, which in the case of a straight cut in which the head is aligned perpendicular to the workpiece surface, may lead to a significant reduction in the dynamics and thus the productivity of the (cutting) machining, which will be explained in more detail below.
Die Präzision und Qualität des Laserschnitts werden maßgeblich durch die Stabilität und Genauigkeit der Maschinenbewegungen sowie die Interaktion des Laserstrahls mit dem Material beeinflusst. Wenn die Dynamik einer Laserschneidmaschine, das heißt die Beschleunigung und die Bearbeitungsgeschwindigkeit, erhöht wird, können verschiedene technische Herausforderungen entstehen, die zu einer Reduzierung der Schneidgenauigkeit führen können. The precision and quality of laser cutting are significantly influenced by the stability and accuracy of the machine movements, as well as the interaction of the laser beam with the material. Increasing the dynamics of a laser cutting machine—that is, the acceleration and processing speed—can lead to various technical challenges that can lead to a reduction in cutting accuracy.
Mit steigender Geschwindigkeit und Beschleunigung können im Laserschneidprozess die Schwingungen im mechanischen System der Maschine zunehmen. Diese Schwingungen können sich in der Folge auf den Schneidkopf übertragen und zu Abweichungen der Laserstrahlposition während des Schneidprozesses führen. Die Schwingungsneigung nimmt in der Regel mit einer steigenden Masse und einer daraus resultierenden Massenträgheit am Laserbearbeitungskopf zu. As speed and acceleration increase during the laser cutting process, vibrations in the machine's mechanical system can increase. These vibrations can subsequently affect the cutting head. and lead to deviations in the laser beam position during the cutting process. The tendency to oscillate generally increases with increasing mass and the resulting inertia of the laser processing head.
Eine Spielfreiheit in der Achslagerung eines Laserbearbeitungskopfes ist für die Präzision des Schneidvorgangs von entscheidender Bedeutung. Das Spiel kann bei einer Hochgeschwindigkeitsbewegung des Laserschneidkopfes zu einer Reihe von Problemen führen, die sowohl die Bearbeitungsgeschwindigkeit als auch die Bearbeitungsqualität beeinträchtigen. Wenn der Schneidkopf sich bewegt, vor allem bei schnellen Richtungswechseln, kann ein aus dem Spiel herrührender Mangel an Steifigkeit zu einer verzögerten Bewegung des Laserstrahls gegenüber der programmierten Bahn führen, was zu einer ungleichmäßigen Schnittkante führen kann. Insbesondere bei feinen Konturen oder komplexen Schnitten kann dies dazu führen, dass die tatsächliche Schnittlinie nicht exakt der programmierten Bahn folgt. Darüber hinaus kann das Vorhandensein von Spiel die dynamische Positioniergenauigkeit des Laserkopfes beeinträchtigen. Dies macht eine Reduzierung der Postionier- und Schneidgeschwindigkeit notwendig, um ein präziseres Schneiden zu ermöglichen, was wiederum die Produktivität der Maschine reduziert. Ähnliche Probleme können auch bei anderen hochdynamischen Bearbeitungsprozessen, beispielsweise beim Markieren oder Schweißen, auftreten. Backlash in the axis bearing of a laser processing head is crucial for the precision of the cutting process. This backlash can lead to a number of problems during high-speed movement of the laser cutting head, affecting both processing speed and quality. When the cutting head is moving, especially during rapid changes of direction, a lack of rigidity resulting from this backlash can lead to a delayed movement of the laser beam relative to the programmed path, which can result in an uneven cutting edge. Particularly with fine contours or complex cuts, this can result in the actual cutting line not exactly following the programmed path. Furthermore, the presence of backlash can impair the dynamic positioning accuracy of the laser head. This necessitates a reduction in positioning and cutting speed to enable more precise cutting, which in turn reduces machine productivity. Similar problems can also occur in other highly dynamic machining processes, such as marking or welding.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren und eine verbesserte Laserbearbeitungsmaschine bereitzustellen, so dass insbesondere eine erhöhte Bearbeitungsgeschwindigkeit bei der Laserbearbeitung eines Bauteils realisierbar ist. It is therefore the object of the invention to avoid or at least reduce the problems known from the prior art and to provide an improved laser processing machine so that, in particular, an increased processing speed can be achieved during the laser processing of a component.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Laserbearbeitungsmaschine zur Laserbearbeitung eines Werkstücks umfassend einen Laserbearbeitungskopf und einen ersten Lagersitz, in welchem eine Welle schwenkbar aufgenommen ist, wobei die Welle und der Laserbearbeitungskopf so gekoppelt sind, dass ein Verschwenken der Welle ein Verschwenken des Laserbearbeitungskopfs bewirkt und umgekehrt, wobei die Welle ein erstes Formschlussmittel aufweist, welches mit einem zweiten Formschlussmittel einer Feststelleinheit formschlüssig so koppelbar ist, dass ein Verschwenken der Welle gegenüber dem ersten Lagersitz verhindert ist. This object is achieved by a laser processing machine for laser processing a workpiece comprising a laser processing head and a first bearing seat in which a shaft is pivotably received, wherein the shaft and the laser processing head are coupled in such a way that a Pivoting the shaft causes pivoting of the laser processing head and vice versa, wherein the shaft has a first positive locking means which can be positively coupled to a second positive locking means of a locking unit in such a way that pivoting of the shaft relative to the first bearing seat is prevented.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass Trägheitsmomente, die bei der Beschleunigung des Laserbearbeitungskopfes entstehen, über eine formschlüssig wirkende Feststellung aufgenommen und abgeleitet werden können. This has the advantage that moments of inertia that arise during the acceleration of the laser processing head can be absorbed and dissipated via a positive locking mechanism.
So ist es beispielsweise möglich, mit einer 2D- Laserschneidmaschine einerseits mit schräggestelltem Laserbearbeitungskopf schräge Schnittkanten oder Schnittkanten mit einer Fase zu erzeugen und andererseits senkrechte Schnittkanten mit festgestelltem Bearbeitungskopf mit höherer Maschinendynamik zu schneiden. So kann eine Laserschneidanlage mit Schrägschneidvorrichtung im Geradschnitt ebenso produktiv betrieben werden, wie eine „klassische“ 2D- Laserschneidanlage. For example, it is possible to use a 2D laser cutting machine with an inclined laser processing head to produce angled cutting edges or cutting edges with a bevel, while also cutting vertical cutting edges with a fixed processing head with higher machine dynamics. This means that a laser cutting system with an angled cutting device can be operated just as productively for straight cutting as a "traditional" 2D laser cutting system.
Bevorzugt sind also das erste Formschlussmittel und das zweite Formschlussmittel so ausgestaltet, das der Laserbearbeitungskopf durch die erste Feststelleinheit in einem 90° Winkel zum Werkstück feststellbar ist. Diese Ausrichtung von Laserbearbeitungskopf und Werkstück führt dann zu dem o.g. Geradschnitt. Preferably, the first positive locking means and the second positive locking means are designed such that the laser processing head can be locked at a 90° angle to the workpiece by the first locking unit. This alignment of the laser processing head and the workpiece then results in the aforementioned straight cut.
Die Konstruktion und Programmierung der Bewegungssteuerung des Laserbearbeitungskopfes und oder der Laserschneidmaschine kann durch die Erfindung ebenfalls vereinfacht werden, da die entsprechende Steuerungssoftware nicht für die Kompensation von durch ein Verdrehwinkelspiel verursachten Drehwinkelabweichungen des Laserbearbeitungskopfes im Betrieb der Laserschneidmaschine ausgelegt werden muss. The design and programming of the motion control of the laser processing head and/or the laser cutting machine can also be simplified by the invention, since the corresponding control software does not have to be designed to compensate for rotation angle deviations of the laser processing head caused by a torsional angle play during operation of the laser cutting machine.
Bevorzugt weist der Formschluss zwischen dem ersten Formschlussmittel und dem zweiten Formschlussmittel ein Verdrehspiel von <0,5°, bevorzugt <0,1 °, besonders bevorzugt <0,03° auf. Auf diese Weise wird die Aufnahme hoher Drehmomente ermöglicht, was eine sehr gute Konturgenauigkeit und somit eine hohe Qualität der Schneidkanten bei dynamischer Bewegung des Bearbeitungskopfs ermöglicht. Preferably, the positive connection between the first positive connection means and the second positive connection means has a torsional play of <0.5°, preferably <0.1°, particularly preferably <0.03°. In this way, the absorption of high torques which enables very good contour accuracy and thus high quality of the cutting edges with dynamic movement of the machining head.
Es ist ferner besonders zu bevorzugen, dass der Formschluss zwischen dem ersten Formschlussmittel und dem zweiten Formschlussmittel kein Verdrehspiel aufweist, also spielfrei ausgeführt ist. It is further particularly preferable that the positive connection between the first positive connection means and the second positive connection means has no torsional play, i.e. is designed to be free of play.
Das erste Formschlussmittel und das zweite Formschlussmittel sind so ausgeführt, dass über deren Formschluss Drehmomente von >10 Nm übertragbar sind. The first form-locking means and the second form-locking means are designed in such a way that torques of >10 Nm can be transmitted via their form-locking.
Bevorzugt weist die Laserbearbeitungsmaschine zwei zueinander senkrecht stehende Drehachsen für den Laserbearbeitungskopf auf. Die Verwendung von zwei zueinander senkrechten Drehachsen, die insbesondere in einer Grundstellung des Laserbearbeitungskopfs beide horizontal ausgerichtet sind, ermöglicht die Schrägstellung des Laserstrahls in zwei Raumrichtungen. The laser processing machine preferably has two mutually perpendicular axes of rotation for the laser processing head. The use of two mutually perpendicular axes of rotation, both of which are aligned horizontally, particularly in a basic position of the laser processing head, enables the laser beam to be tilted in two spatial directions.
Bevorzugt ist eine Drehachse des Laserbearbeitungskopfes senkrecht zur Y- Verfahrrichtung und achsparallel zur X-Verfahrrichtung des Laserbearbeitungskopfes angeordnet. Preferably, a rotation axis of the laser processing head is arranged perpendicular to the Y-travel direction and axially parallel to the X-travel direction of the laser processing head.
Der Laserbearbeitungskopf ist ein Bauelement einer Laserbearbeitungsmaschine, das für die Fokussierung und Ausrichtung des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Bauteil verantwortlich ist. The laser processing head is a component of a laser processing machine that is responsible for focusing and aligning the laser beam onto the component to be processed.
Bevorzugt ist der Laserbearbeitungskopf mit einer mechanischen Bewegungseinrichtung gekoppelt, mittels derer der Laserbearbeitungskopf relativ zu einem Werkstück bewegbar ist. Die mechanische Bewegungseinrichtung der Laserschneidmaschine kann eine Bewegung des Laserbearbeitungskopfes in einer X-Achse und einer dazu senkrecht stehenden Y-Achse parallel zur Werkstücklagerungsebene ermöglichen. Auch kann es weiter vorgesehen sein, dass die mechanische Bewegungseinrichtung eine, insbesondere lineare Bewegung des Laserbearbeitungskopfes entlang einer Z-Achse ermöglicht, die senkrecht zur X-Achse und/oder Y-Achse verläuft. Hierzu kann die mechanische Bewegungseinrichtung bevorzugt eine oder mehrere Linearführungen aufweisen, die dann jeweils in einer der Achsrichtungen (X-,Y-,Z- Achse) ausgerichtet ist/sind. Preferably, the laser processing head is coupled to a mechanical movement device, by means of which the laser processing head can be moved relative to a workpiece. The mechanical movement device of the laser cutting machine can enable movement of the laser processing head along an X-axis and a Y-axis perpendicular thereto, parallel to the workpiece support plane. It can also be further provided that the mechanical movement device enables a movement, in particular a linear movement, of the laser processing head along a Z-axis, which runs perpendicular to the X-axis and/or Y-axis. For this purpose, the mechanical movement device can preferably have one or more linear guides, which are then each aligned in one of the axial directions (X, Y, Z axis).
Vorteilhafterweise ist die mechanische Bewegungseinrichtung mit wenigstens einer Antriebseinheit wirkverbunden, mittels derer eine Bewegung des Laserbearbeitungskopfes durch die über die mechanische Bewegungseinrichtung vordefinierte Kinematik bewirkbar ist. Auch kann jede Bewegungsachse der mechanischen Bewegungseinrichtung eine individuell zugeordnete Antriebseinheit aufweisen. So ist es bevorzugt, dass zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfes entlang der X-Achse eine separate (X-)Antriebseinheit und/oder zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfes entlang der Y-Achse eine separate (Y-)Antriebseinheit und/oder zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfes entlang der Z-Achse eine separate (Z-)Antriebseinheit vorhanden ist, was eine entsprechend genaue und dynamische Bewegung des Laserbearbeitungskopfes gegenüber dem Werkstück ermöglicht. Advantageously, the mechanical movement device is operatively connected to at least one drive unit, by means of which a movement of the laser processing head can be effected through the kinematics predefined via the mechanical movement device. Each movement axis of the mechanical movement device can also have an individually assigned drive unit. Thus, it is preferred that a separate (X) drive unit is provided for moving the laser processing head along the X-axis and/or a separate (Y) drive unit is provided for moving the laser processing head along the Y-axis and/or a separate (Z) drive unit is provided for moving the laser processing head along the Z-axis, which enables a correspondingly precise and dynamic movement of the laser processing head relative to the workpiece.
Die Antriebseinheiten und die mechanische Bewegungseinrichtung ist beispielsweise so konfiguriert, dass der Laserbearbeitungskopf mit einer maximalen Geschwindigkeit von 100 m/min entlang der X-Achse, mit einer maximalen Geschwindigkeit von 100 m/min entlang der Y-Achse und/oder mit einer maximalen Geschwindigkeit von 80 m/min entlang der Z-Achse bewegbar ist. The drive units and the mechanical movement device are configured, for example, so that the laser processing head can be moved at a maximum speed of 100 m/min along the X-axis, at a maximum speed of 100 m/min along the Y-axis and/or at a maximum speed of 80 m/min along the Z-axis.
Die Antriebseinheiten und die mechanische Bewegungseinrichtung ist des Weiteren bevorzugt so konfiguriert, dass der Laserbearbeitungskopf mit einer maximalen Beschleunigung von 7 m/s2 entlang der X-Achse, mit einer maximalen Beschleunigung von 7 m/s2 entlang der Y-Achse und/oder mit einer maximalen Beschleunigung von 17 m/s2 entlang der Z-Achse bewegbar ist. The drive units and the mechanical movement device are further preferably configured such that the laser processing head can be moved with a maximum acceleration of 7 m/s 2 along the X-axis, with a maximum acceleration of 7 m/s 2 along the Y-axis and/or with a maximum acceleration of 17 m/s 2 along the Z-axis.
Der Laserbearbeitungskopf weist üblicherweise ein Gehäuse auf, das primär als Strukturträger und Schutzhülle dient, innerhalb dessen die empfindlichen optischen Komponenten wie Linsen und Spiegel, die zur Formung des Laserstrahls notwendig sind, untergebracht sind. Die Struktur des Gehäuses weist bevorzugt einerseits eine hohe Steifigkeit auf, um die Positioniergenauigkeit des fokussierten Laserstrahls zu gewährleisten, und andererseits eine hinreichend hohe thermische Stabilität, um unerwünschte Deformationen durch Wärmeentwicklung zu vermeiden. The laser processing head usually has a housing that primarily serves as a structural support and protective cover, within which the sensitive optical components such as lenses and mirrors that are necessary for shaping the laser beam are are housed. The structure of the housing preferably has, on the one hand, high rigidity to ensure the positioning accuracy of the focused laser beam, and, on the other hand, sufficiently high thermal stability to avoid undesirable deformations due to heat generation.
Ferner kann das Gehäuse eine mechanische Kopplung zur Dreh- bzw. Aufnahmevorrichtung zum Verschwenken des Laserbearbeitungskopfes um die A- Achse und/oder B-Achse aufweisen. Furthermore, the housing can have a mechanical coupling to the rotating or holding device for pivoting the laser processing head about the A-axis and/or B-axis.
Die Schwenkachsen verlaufen in etwa mittig durch die Längserstreckung des Laserbearbeitungskopfes und insbesondere durch den Schwerpunkt des Laserbearbeitungskopfes. Da sich in dieser bevorzugten Ausgestaltung der Schwerpunkt des Laserkopfes auf der Drehachse befindet, werden die Trägheitskräfte, die bei einer Bewegung des Laserbearbeitungskopfes entstehen, minimiert. Dies ist besonders wichtig bei schnellen Richtungsänderungen des Laserbearbeitungskopfes oder wenn hohe Verfahrgeschwindigkeiten des Laserbearbeitungskopfes erreicht werden sollen. The pivot axes run approximately centrally through the longitudinal extension of the laser processing head and, in particular, through the center of gravity of the laser processing head. Since, in this preferred embodiment, the center of gravity of the laser head is located on the rotation axis, the inertial forces that arise during movement of the laser processing head are minimized. This is particularly important for rapid changes in direction of the laser processing head or when high travel speeds of the laser processing head are to be achieved.
Der Lagersitz für eine mit dem Laserbearbeitungskopf gekoppelte Welle ist ein Bestandteil der mechanischen Struktur einer Laserbearbeitungsmaschine. Der Lagersitz ist konstruktiv so gestaltet, dass er eine Welle aufnehmen kann, die bei der Drehbewegung des Laserbearbeitungskopfs ebenfalls rotiert. Der Laserbearbeitungskopf ist dabei in einer vorteilhaften Ausgestaltung an einem Ende der Welle montiert Der Lagersitz kann beispielsweise als eine zylinderförmige Öffnung in der mechanischen Struktur der Laserbearbeitungsmaschine ausgeführt sein, die zumindest abschnittsweise von der Welle durchgriffen ist. The bearing seat for a shaft coupled to the laser processing head is a component of the mechanical structure of a laser processing machine. The bearing seat is designed to accommodate a shaft that also rotates during the rotational movement of the laser processing head. In an advantageous embodiment, the laser processing head is mounted at one end of the shaft. The bearing seat can be designed, for example, as a cylindrical opening in the mechanical structure of the laser processing machine, through which the shaft extends at least in sections.
In dem Lagersitz kann ein Wälzlager oder Gleitlager zur Aufnahme der Welle platziert sein. A rolling bearing or plain bearing can be placed in the bearing seat to accommodate the shaft.
Die mit dem Laserbearbeitungskopf gekoppelte Welle wird beim Verschwenken des Laserbearbeitungskopfs um eine Achse ebenfalls um diese Achse gedreht. Ein Feststellen dieser Welle verhindert die Schwenkbewegung des Laserbearbeitungskopfes. The shaft coupled to the laser processing head is also rotated around this axis when the laser processing head is pivoted around this axis. Locking this shaft prevents the pivoting movement of the laser processing head.
Bevorzugt weist die Welle im Querschnitt eine kreisrunde Querschnittskontur auf. Preferably, the shaft has a circular cross-sectional contour in cross-section.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass die Welle aus einem metallischen Material geformt ist. Um eine Gewichtsoptimierung zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, die Welle aus Aluminium auszubilden. Grundsätzlich ist es in diesem Zusammenhang auch denkbar, die Welle aus einem Kunststoff auszuführen, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff. It may also be preferred for the shaft to be formed from a metallic material. To achieve weight optimization, it may be advantageous to construct the shaft from aluminum. In principle, it is also conceivable in this context to construct the shaft from a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
Die Welle kann bevorzugt als Hohlwelle ausgeführt sein, was einerseits eine Durchführung von Bauteilen durch die Hohlwelle erlaubt und anderseits eine Gewichtsreduzierung ermöglicht, was sich ebenfalls positiv auf die Maschinendynamik der Laserbearbeitungsmaschine auswirkt. The shaft can preferably be designed as a hollow shaft, which on the one hand allows components to be passed through the hollow shaft and on the other hand enables a reduction in weight, which also has a positive effect on the machine dynamics of the laser processing machine.
Es ist ferner möglich, die Welle einteilig oder mehrteilig auszubilden. Hierbei ist es bevorzugt, dass bei einer mehrteiligen Welle die einzelnen Wellenteile in Umfangsrichtung im Wesentlichen spielfrei miteinander verbunden sind. It is also possible to construct the shaft in one piece or in multiple parts. In this case, it is preferred that, in a multi-part shaft, the individual shaft parts are connected to each other in the circumferential direction with essentially no play.
Auch kann die Welle zumindest abschnittsweise eine Oberflächenprofilierung aufweisen. Beispielsweise wäre es denkbar, dass die Welle ein Verzahnungsprofil besitzt. The shaft can also have a surface profile, at least in sections. For example, it would be conceivable for the shaft to have a toothed profile.
Das an der Welle angeordnete erste Formschlussmittel dient als Bestandteil des Feststellmechanismus für die mit dem Laserbearbeitungskopf gekoppelte Welle. Das erste Formschlussmittel kann direkt in die Welle integriert oder fest mit ihr verbunden sein, um eine hohe Festigkeit und Präzision der Verbindung zu gewährleisten. Das erste Formschlussmittel kann bevorzugt beispielsweise ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend Zähne, Nuten, Aussparungen und/oder Vorsprünge, die jeweils so dimensioniert und positioniert sind, dass sie eine präzise Passform mit dem korrespondierenden zweiten Formschlussmittel erlauben. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Formschlussmittel der Welle als eine radial nach innen gerichtete Vertiefung ausgeführt ist, in welche in einem festgestellten Betriebszustand der ersten Feststelleinheit das zweite Formschlussmittel eingreift. The first positive locking means arranged on the shaft serves as a component of the locking mechanism for the shaft coupled to the laser processing head. The first positive locking means can be integrated directly into the shaft or firmly connected to it to ensure a high degree of strength and precision of the connection. The first positive locking means can preferably be selected, for example, from a group comprising teeth, grooves, recesses, and/or projections, each of which is dimensioned and positioned to allow a precise fit with the corresponding second positive locking means. According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the first positive locking means of the shaft is designed as a radially inwardly directed recess into which the second positive locking means engages in a locked operating state of the first locking unit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die nach innen gerichtete Vertiefung als Sackloch ausgebildet sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Sackloch ein Innengewinde aufweist. Hierdurch ist es möglich, mit einem korrespondierend ausgeformten zweiten Formschlussmittel, welches über ein entsprechendes Außengewinde verfügt, eine lösbare Schraubverbindung zwischen den Formschlussmitteln auszubilden. According to a preferred embodiment of the invention, the inwardly directed recess can be designed as a blind hole. Furthermore, the blind hole can be provided with an internal thread. This makes it possible to form a detachable screw connection between the positive locking means using a correspondingly shaped second positive locking means with a corresponding external thread.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die nach innen gerichtete Vertiefung als Kegel- oder Kegelstumpfbohrung ausgeführt ist. Es kann hierdurch insbesondere ein spielfreier Formschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Formschlussmittel erreicht werden, selbst wenn die Formschlussmittel fertigungsbedingte Toleranzen aufweisen. According to a further preferred development of the invention, the inwardly directed recess can also be designed as a conical or truncated cone bore. This makes it possible, in particular, to achieve a play-free positive connection between the first and second positive-locking means, even if the positive-locking means have manufacturing-related tolerances.
Die Vertiefung kann beispielsweise als Bohrung ausgeführt sein. The recess can, for example, be designed as a hole.
Alternativ zu einer Vertiefung wäre es grundsätzlich auch möglich, dass das erste Formschlussmittel der Welle als eine radial nach außen gerichtete Erhebung ausgeführt ist, welche in einem festgestellten Betriebszustand der ersten Feststelleinheit in das zweite Formschlussmittel eingreift. So könnte die Erhebung beispielsweise als ein insbesondere zylindrisch ausgeführter Stift ausgeführt sein. As an alternative to a recess, it would also be possible, in principle, for the first positive locking element of the shaft to be designed as a radially outwardly directed elevation, which engages with the second positive locking element when the first locking unit is in a locked operating state. For example, the elevation could be designed as a pin, particularly a cylindrical one.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das erste Formschlussmittel als separates Bauteil drehfest auf der Welle fixierbar ist. Dies ermöglicht eine Ausrichtung des Formschlussmittels während der Montage der Laserbearbeitungsmaschine und somit einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen. In diesem Zusammenhang ist es zu bevorzugen, dass das separate Bauteil insbesondere in Umfangsrichtung spielfrei auf der Welle fixiert ist. Furthermore, according to a similarly advantageous embodiment of the invention, the first form-locking means can be fixed to the shaft as a separate component in a rotationally fixed manner. This allows alignment of the form-locking means during assembly of the laser processing machine and thus compensation for manufacturing tolerances. In this context, it is preferable that the separate component is fixed on the shaft without play, particularly in the circumferential direction.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das separate Bauteil als Ring, insbesondere als Klemmring, ausgeführt ist, wobei der Ring eine radial nach innen gerichtete Vertiefung oder eine radial nach außen gerichtete Erhebung aufweist. Insbesondere Klemmringe ermöglichen eine einfache Montage und Demontage ohne eine zusätzliche mechanische Bearbeitung der Welle. Sie können direkt auf die Welle geschoben und mittels Schrauben oder anderer Klemmelemente befestigt werden. Klemmringe bieten ferner eine gleichmäßige Verteilung der Haltekraft um den Umfang der Welle. Dies vermeidet Punktbelastungen, die zu Materialermüdung oder Beschädigungen führen könnten. Durch die Reibungskraft, die entlang der gesamten Kontaktfläche des Klemmrings wirkt, können hohe Drehmomente übertragen werden, ohne dass es zu einer Relativbewegung zwischen Welle und Klemmring kommt. Ein Klemmring kann des Weiteren entlang der Welle in axialer und/oder Umfangsrichtung in die gewünschte Position gebracht und dann fixiert werden, was eine präzise Einstellung der Position des Klemmrings erlaubt. According to another particularly preferred embodiment of the invention, the separate component can be designed as a ring, in particular as a clamping ring, wherein the ring has a radially inwardly directed recess or a radially outwardly directed elevation. Clamping rings, in particular, enable easy assembly and disassembly without additional mechanical machining of the shaft. They can be pushed directly onto the shaft and fastened using screws or other clamping elements. Clamping rings also provide an even distribution of the holding force around the circumference of the shaft. This avoids point loads that could lead to material fatigue or damage. Due to the frictional force acting along the entire contact surface of the clamping ring, high torques can be transmitted without any relative movement occurring between the shaft and the clamping ring. Furthermore, a clamping ring can be moved into the desired position along the shaft in the axial and/or circumferential direction and then fixed, which allows precise adjustment of the position of the clamping ring.
So ist es bevorzugt, dass der Ring als ein Klemmring konfiguriert ist, der kraftschlüssig auf der Welle angeordnet ist. Thus, it is preferred that the ring is configured as a clamping ring that is arranged force-fittingly on the shaft.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass der Ring als ein Zahnrad ausgeführt ist, das drehfest auf der Welle angeordnet ist. Hierbei kann dann ein Zahn des Zahnrads als erstes Formschlussmittel oder die Zahnlücke zwischen zwei umfänglich benachbarten Zähnen als erstes Formschlussmittel fungieren. In principle, it is also possible for the ring to be designed as a gear that is non-rotatably mounted on the shaft. In this case, a tooth of the gear can act as the first positive locking means, or the tooth gap between two circumferentially adjacent teeth can act as the first positive locking means.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist das erste Formschlussmittel einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Welle ausgebildet. Bei einer einstückigen Ausführung des ersten Formschlussmittels mit der Welle gibt es keine Schwachstellen zwischen dem Formschlussmittel und der Welle, wie Schraubverbindungen oder Passfederführungen, die eine potenzielle Quelle für Spiel oder Brüche darstellen könnten. Da es sich um ein einziges Bauteil handelt, entfallen die Toleranzen, die normalerweise zwischen zwei separaten Teilen auftreten würden. Dies kann dazu beitragen eine präzisere Positionierung zu ermöglichen, was in Anwendungen, bei denen es auf hohe Präzision ankommt, von Vorteil ist. Ohne die Notwendigkeit, separate Teile zu montieren, entfallen auch Montageschritte, was die Produktionszeit und -kosten reduzieren kann. In a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, the first form-locking means is formed integrally, in particular monolithically, with the shaft. With a one-piece design of the first form-locking means with the shaft, there are no weak points between the form-locking means and the shaft, such as screw connections or keyways, which could potentially This could be a source of play or breakage. Because it's a single component, the tolerances that would normally occur between two separate parts are eliminated. This can help enable more precise positioning, which is beneficial in applications where high precision is critical. Without the need to assemble separate parts, assembly steps are also eliminated, which can reduce production time and costs.
So wäre es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung möglich, dass die Welle eine Vertiefung, wie ein Sackloch oder ein Kegelbohrung aufweist. Thus, according to a particularly preferred embodiment of the invention, it would be possible for the shaft to have a recess, such as a blind hole or a conical bore.
Das zweite Formschlussmittel ist so ausgelegt, dass es mit dem ersten Formschlussmittel in Eingriff treten kann, um eine Drehbewegung der Welle zu blockieren oder zu verriegeln. Dieser Eingriff kann beispielsweise durch verschiedene Mechanismen wie Federn, pneumatische oder hydraulische Systeme, manuelle Hebel oder elektrische Aktuatoren ausgelöst werden. Sobald aktiviert, greifen die Elemente des zweiten Formschlussmittels in die des ersten ein und schaffen so eine feste Verbindung, die eine Rotation der Welle unterbindet. Diese Feststellung ist insbesondere vorgesehen, um die Position des Laserbearbeitungskopfes während des Betriebs in einer vordefinierten Lage zu sichern. The second positive locking means is designed to engage with the first positive locking means to block or lock the shaft from rotating. This engagement can be triggered, for example, by various mechanisms such as springs, pneumatic or hydraulic systems, manual levers, or electric actuators. Once activated, the elements of the second positive locking means engage with those of the first, thus creating a fixed connection that prevents rotation of the shaft. This locking is provided, in particular, to secure the position of the laser processing head in a predefined position during operation.
Zur Herstellung des Formschlusses kann es bevorzugt sein, dass das zweite Formschlussmittel entlang einer translatorischen Bewegungsbahn versetzt wird. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, das zweite Formschlussmittel auf einer rotativen Bewegungsbahn zu versetzen, beispielsweise mittels eines Schwenkhebels, an dem das zweite Formschlussmittel angeordnet ist. To achieve the positive locking, it may be preferable for the second positive locking means to be displaced along a translational movement path. In principle, it would also be conceivable to displace the second positive locking means along a rotational movement path, for example, by means of a pivoting lever on which the second positive locking means is arranged.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das zweite Formschlussmittel einen Eingriffsbereich aufweist, der im festgestellten Betriebszustand der ersten Feststelleinheit in das erste Formschlussmittel eingreift, wobei der Eingriffsbereich kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Kegeloder kegelstumpfförmige Eingriffsbereiche ermöglichen eine Selbstzentrierung des zweiten Formschlussmittels beim Eingriff in das erste Formschlussmittel. Diese Selbstzentrierung führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der Haltekräfte und zu einer präzisen Ausrichtung der Verriegelungselemente, was für eine hohe Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit in der Positionierung wichtig ist. Die kegelige Form kann ferner kleine Fertigungstoleranzen oder Verschleiß kompensieren, da der Eingriffsbereich eine gewisse Flexibilität bei der Anpassung an das korrespondierende Gegenstück bietet. Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the second positive locking means has an engagement region which engages in the first positive locking means in the locked operating state of the first locking unit, wherein the engagement region is conical or truncated cone-shaped. Conical or truncated cone-shaped engagement regions enable self-centering of the The second form-locking element engages the first form-locking element. This self-centering action results in an even distribution of the holding forces and precise alignment of the locking elements, which is important for high accuracy and repeatability in positioning. The conical shape can also compensate for small manufacturing tolerances or wear, as the engagement area offers a certain degree of flexibility when adapting to the corresponding counterpart.
Insbesondere, wenn das erste Formschlussmittel ebenfalls kegel- oder kegelstumpfförmig ausgeführt ist, kann durch diese Form die Kontaktfläche zwischen den Formschlussmitteln vergrößert werden. Eine größere Fläche verteilt die Lasten besser und reduziert den spezifischen Druck auf die Kontaktbereiche, was zu einer längeren Lebensdauer der Verbindungselemente führt. In particular, if the first positive locking element is also conical or truncated cone-shaped, this shape can increase the contact area between the positive locking elements. A larger surface area distributes the loads better and reduces the specific pressure on the contact areas, resulting in a longer service life of the fasteners.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Formschlussmittel als Stift ausgeführt ist, der linearverschieblich gegenüber dem ersten Formschlussmittel geführt ist. Die lineare Führung des Stiftes ermöglicht eine sehr genaue und kontrollierte Bewegung. Die Ausführung als Stift ermöglicht des Weiteren eine schlanke und platzsparende Bauweise des Verriegelungsmechanismus, was bei begrenzten Platzverhältnissen von Vorteil ist. In a likewise preferred embodiment of the invention, the second positive locking means can be designed as a pin that is guided for linear displacement relative to the first positive locking means. The linear guidance of the pin enables very precise and controlled movement. The pin design also enables a slim and space-saving design of the locking mechanism, which is advantageous in confined spaces.
Der Stift kann alternativ auch ein Außengewinde aufweisen und um seine Längsachse drehbar sein. Hierdurch kann dann mit einem korrespondierend ausgebildeten ersten Formschlussmittel mit einem Innengewinde eine Schraubverbindung ausgebildet werden. Alternatively, the pin can also have an external thread and be rotatable about its longitudinal axis. This allows a screw connection to be formed with a correspondingly designed first positive locking means with an internal thread.
In diesem Zusammenhang kann es ebenfalls von Vorteil sein, wenn der Stift einen aus seiner Mantelfläche herausragenden Anschlagabschnitt aufweist, mittels dessen der linearverschiebliche Versatz des Stiftes in wenigstens einer Richtung mechanisch begrenzbar ist. Der Anschlagabschnitt dient somit als mechanische Begrenzung, die sicherstellt, dass der Stift nicht über einen bestimmten Punkt hinaus verschoben werden kann. Der Anschlagabschnitt ermöglicht hierdurch auch eine besonders genaue Steuerung des Versatzweges des Stiftes. In this context, it may also be advantageous if the pin has a stop section protruding from its outer surface, by means of which the linear displacement of the pin can be mechanically limited in at least one direction. The stop section thus serves as a mechanical limit, ensuring that the pin does not move beyond a certain point. The stop section also enables particularly precise control of the pin's offset path.
Auch kann es in einer weiter bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass das zweite Formschlussmittel der Feststelleinheit als eine axial nach innen gerichtete Vertiefung ausgeführt ist, in welche in einem festgestellten Betriebszustand der Feststelleinheit das als Erhebung ausgeführte erste Formschlussmittel eingreift. In a further preferred embodiment of the invention, it can also be provided that the second form-locking means of the locking unit is designed as an axially inwardly directed recess into which the first form-locking means designed as an elevation engages in a locked operating state of the locking unit.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung so auszuführen, dass das zweite Formschlussmittel in einer axial verlaufenden Öffnung des Kolbens fixiert ist. Die Integration des zweiten Formschlussmittels, insbesondere des Stiftes, in den Kolben kann zu einer kompakten Bauweise führen, da keine zusätzlichen Mechanismen für die Bewegung des Stiftes notwendig sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass das zweite Formschlussmittel einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Kolben ausgeformt ist. Durch eine einstückige bzw. monolithische Bauweise gibt es keine separaten Teile, die durch Verschleiß oder mechanische Belastungen voneinander gelöst werden könnten. Bei einer einstückigen Konstruktion gibt es keine Fertigungstoleranzen zwischen verschiedenen Komponenten, was zu einer präziseren Passung und einer höheren Genauigkeit in der Funktion führen kann. Da das zweite Formschlussmittel bereits Teil des Kolbens ist, entfallen Montageschritte, die bei separaten Teilen nötig wären, was den Herstellungsprozess vereinfacht und die Montagezeit reduziert. It may also be advantageous to design the invention such that the second positive locking means is fixed in an axially extending opening of the piston. The integration of the second positive locking means, in particular the pin, into the piston can lead to a compact design, since no additional mechanisms for moving the pin are required. It can also be provided that the second positive locking means is formed integrally, in particular monolithically, with the piston. A one-piece or monolithic design eliminates any separate parts that could become detached from one another due to wear or mechanical stress. With a one-piece construction, there are no manufacturing tolerances between different components, which can lead to a more precise fit and greater functional accuracy. Since the second positive locking means is already part of the piston, assembly steps that would be necessary with separate parts are eliminated, simplifying the manufacturing process and reducing assembly time.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das zweite Formschlussmittel über einen Aktor in einen festgestellten Betriebszustand überführbar ist, in dem ein Verschwenken der Welle verhindert ist, und in einen entriegelten Betriebszustand überführbar ist, in dem ein Verschwenken der Welle ermöglicht ist. Aktoren können die Schaltzustände zwischen Feststellung und Entriegelung schnell ändern, wodurch es ermöglicht ist, die Drehbewegung des Laserbearbeitungskopf schnell zu ermöglichen oder zu verhindern. Die Integration eines Aktors ermöglicht es außerdem, den ein Wechsel zwischen den Betriebszuständen des Laserbearbeitungskopfs von einer Steuerungseinheit aus zu steuern. It may also be advantageous to further develop the invention in such a way that the second form-locking means can be transferred via an actuator into a locked operating state, in which pivoting of the shaft is prevented, and into an unlocked operating state, in which pivoting of the shaft is enabled. Actuators can quickly change the switching states between locked and unlocked, thereby making it possible to quickly enable or prevent the rotary movement of the laser processing head. The integration of an actuator also makes it possible to switch between the Operating states of the laser processing head can be controlled from a control unit.
Ein Aktor kann insbesondere ausgewählt sein aus einer Gruppe umfassend elektrische Aktoren, insbesondere Elektromotoren, elektrische Hubmagnete, hydraulische Aktoren und/oder pneumatische Aktoren. Ferner ist es denkbar, dass der Aktor eine translatorische oder rotative Bewegungskinematik zur Aktuierung des zweiten Formschlussmittels bereitstellt. An actuator can, in particular, be selected from a group comprising electric actuators, in particular electric motors, electric solenoids, hydraulic actuators, and/or pneumatic actuators. Furthermore, it is conceivable for the actuator to provide translational or rotational motion kinematics for actuating the second form-locking means.
Der Aktor kann Teil einer Antriebseinheit sein, die neben dem Aktor weitere Bauelemente wie eine Aktormechanik, eine Steuerung, ein Antriebsgehäuse und/oder eine Sensoreinheit umfasst. The actuator can be part of a drive unit which, in addition to the actuator, comprises further components such as an actuator mechanism, a control system, a drive housing and/or a sensor unit.
Der Aktor kann mit einer Aktormechanik verbunden sein, mittels derer eine Kinematik und/oder Kraft von dem Aktor auf das zweite Formschlussmittel übertragen wird. Insbesondere kann eine Aktormechanik über eine Getriebeeinheit verfügen. Die Getriebeeinheit kann ein oder mehrere Getriebe ausgewählt aus einer Gruppe umfassend Gewindespindeltriebe, Stirnradgetriebe, Kegelradgetriebe, und/oder Planetenradgetriebe aufweisen. The actuator can be connected to an actuator mechanism, by means of which kinematics and/or force are transmitted from the actuator to the second positive locking means. In particular, an actuator mechanism can have a gear unit. The gear unit can have one or more gears selected from a group comprising threaded spindle drives, spur gears, bevel gears, and/or planetary gears.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Aktor als ein hydraulischer oder pneumatisch Aktor ausgeführt ist, in dem ein mittels eines Fluids versetzbarer Kolben linearverschieblich in einem Zylinder geführt ist und das zweite Formschlussmittel mit dem Kolben des Aktors gekoppelt ist. Hierdurch kann insbesondere ein besonders kompakter Aufbau des Aktors erreicht werden, was ein geringes Gewicht dieser Baueinheit begünstigt. According to a further embodiment of the subject matter of the invention, the actuator can be designed as a hydraulic or pneumatic actuator in which a piston, which can be displaced by means of a fluid, is guided in a cylinder for linear displacement, and the second positive locking means is coupled to the piston of the actuator. This allows, in particular, a particularly compact design of the actuator to be achieved, which promotes a low weight of this structural unit.
Der hydraulische oder pneumatische Aktor kann als einfachwirkender Zylinder oder als doppeltwirkender Zylinder ausgeführt sein. Bei einem einfachwirkenden Zylinder wird Druck nur auf eine Seite des Kolbens ausgeübt, wodurch dieser nur in eine Richtung bewegt wird. Die Rückstellung erfolgt dann beispielsweise über eine Feder. Bei einem doppeltwirkenden Zylinder kann ein hydraulischer oder pneumatischer Druck auf beide Seiten des Kolbens ausgeübt werden, was eine hydraulisch oder pneumatisch bewirkte Bewegung des Kolbens in beide Richtungen ermöglicht. The hydraulic or pneumatic actuator can be designed as a single-acting cylinder or a double-acting cylinder. In a single-acting cylinder, pressure is exerted on only one side of the piston, causing it to move in only one direction. The return is then achieved, for example, via a spring. In a double-acting cylinder, a hydraulic or Pneumatic pressure can be applied to both sides of the piston, allowing hydraulic or pneumatic movement of the piston in both directions.
Der Kolben des Aktors kann senkrecht zu einer Drehachse der Welle linearverschieblich sein, oder aber auch parallel zur Drehachse der Welle, so dass sich der Aktor gut an eine gegebene Bauraumsituation anpassen lässt. The piston of the actuator can be linearly displaceable perpendicular to a rotational axis of the shaft, or parallel to the rotational axis of the shaft, so that the actuator can be easily adapted to a given installation space situation.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass das zweite Formschlussmittel und der Aktor eine bauliche Einheit bilden, die als Feststelleinheit bezeichnet wird. Die Feststelleinheit kann ferner ein Führungselement umfassen, durch welches und/oder an welchem das zweite Formschlussmittel geführt ist. It is particularly preferred that the second positive locking means and the actuator form a structural unit, referred to as a locking unit. The locking unit may further comprise a guide element through which and/or on which the second positive locking means is guided.
Die Erfindung kann daher auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Feststelleinheit ein Führungselement aufweist, in welchem das zweite Formschlussmittel linearverschieblich geführt ist. Das Führungselement kann hierbei beispielsweise als eine Öffnung, Bohrung oder Nut in einem Strukturbauteil der Laserschneidmaschine ausgeführt sein, die von dem zweiten Formschlussmittel durchgriffen wird bzw. an diesem beweglich anliegt. The invention can therefore also be advantageously implemented in such a way that the locking unit has a guide element in which the second form-locking means is guided for linear displacement. The guide element can be designed, for example, as an opening, bore, or groove in a structural component of the laser cutting machine, through which the second form-locking means passes or movably rests against it.
Das Führungselement für das zweite Formschlussmittel kann bevorzugt ein Gleitlager umfassen. Ein entsprechendes Gleitlager bietet einen reibungsarmen Kontakt zwischen beweglichen Teilen (zweites Formschlussmittel und Führungselement), was zu einem dynamischeren Betrieb der Feststellmechanik beitragen kann. The guide element for the second positive locking means can preferably comprise a plain bearing. A corresponding plain bearing provides low-friction contact between the moving parts (second positive locking means and guide element), which can contribute to more dynamic operation of the locking mechanism.
Grundsätzlich wäre es auch denkbar, ein Linearkugel- oder Linearrollenlager in das Führungselement einzusetzen. In diesem Zusammenhang ist es besonders zu bevorzugen, wenn das Linearkugel- oder Linearrollenlager vorgespannt ist, um das Lager möglichst spielfrei auszubilden. In principle, it would also be conceivable to install a linear ball or roller bearing in the guide element. In this context, it is particularly preferable for the linear ball or roller bearing to be preloaded to ensure the bearing is as free from play as possible.
Es kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Führungselement in oder an einem Rahmen angeordnet ist, wobei der Rahmen die Welle umfänglich geschlossen umgreift. Der umfänglich geschlossene Rahmen kann zu einer stabilen und steifen Aufnahme des Führungselements beitragen und so die Genauigkeit der Führung und der gesamten Bewegungsübertragung verbessern. According to a further embodiment of the invention, it can also be provided that the guide element is arranged in or on a frame, wherein The frame encloses the shaft completely. The enclosed frame can contribute to a stable and rigid mounting of the guide element, thus improving the accuracy of the guide and the overall motion transmission.
Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn die Welle in dem ersten Lagersitz und in einem vom ersten Lagersitz beabstandeten zweiten Lagersitz verschwenkbar aufgenommen ist. Durch die Stützung der Welle an zwei Punkten wird eine größere Stabilität erreicht. Die Welle ist hierdurch weniger anfällig für Verbiegungen und Vibrationen, was die Präzision der Bewegung, wie das Verschwenken eines Laserbearbeitungskopfes, deutlich verbessert. It is further advantageous if the shaft is pivotably mounted in the first bearing seat and in a second bearing seat spaced apart from the first bearing seat. By supporting the shaft at two points, greater stability is achieved. This makes the shaft less susceptible to bending and vibration, significantly improving the precision of movements, such as the pivoting of a laser processing head.
Der Laserbearbeitungskopf kann an einer Aufnahmevorrichfung gelagert sein, die einen ersten sich senkrecht zur Welle erstreckenden Aufnahmearm zur Aufnahme einer Antriebseinheit für die Drehbewegung des Bearbeitungskopfs und/oder des ersten Lagersitzes und/oder der Feststelleinheit aufweist. The laser processing head can be mounted on a receiving device which has a first receiving arm extending perpendicular to the shaft for receiving a drive unit for the rotational movement of the processing head and/or the first bearing seat and/or the locking unit.
Bevorzugt weist die Aufnahmevorrichtung an dem ersten Aufnahmearm die Feststelleinheit und an einem zweiten sich senkrecht zur Welle erstreckenden Aufnahmearm eine Antriebseinheit zum Verschwenken des Laserbearbeitungskopfs und der Welle auf. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass durch die Anordnung der Antriebs- und der Feststelleinheit auf gegenüberliegenden Seiten des Schneidkopfs eine gleichmäßige Gewichtsverteilung erreicht wird, was sich positiv auf das Schwingungsverhalten des Bearbeitungskopfs bei Verfahrbewegungen in der X-Y- Ebene auswirkt. Preferably, the mounting device has the locking unit on the first mounting arm and a drive unit for pivoting the laser processing head and the shaft on a second mounting arm extending perpendicular to the shaft. This arrangement has the advantage that the arrangement of the drive and locking units on opposite sides of the cutting head achieves a uniform weight distribution, which has a positive effect on the vibration behavior of the processing head during travel movements in the X-Y plane.
Der Laserbearbeitungskopf kann an einem im Wesentlichen U-förmigen Aufnahmeelement der Aufnahmevorrichtung angeordnet sein, wobei der erste freie Schenkel des U-förmigen Aufnahmeelements durch den ersten Aufnahmearm und der zweite freie Schenkel des U-förmigen Aufnahmeelements durch den zweiten Aufnahmearm gebildet ist. Wenn der erste Lagersitz an dem ersten Aufnahmearm des Aufnahmeelements und die Antriebseinheit für die Drehbewegung des Laserbearbeitungskopfs an dem zweiten Aufnahmearm des Aufnahmeelements angeordnet ist, kann eine gleichmäßigere Gewichtsverteilung der im Betrieb der Laserbearbeitungsmaschine beweglichen Bauelemente erreicht werden, was zu einer Reduktion von Schwingungen und hierdurch zu einer verbesserten Bearbeitungsgenauigkeit und -geschwindigkeit beiträgt. The laser processing head can be arranged on a substantially U-shaped receiving element of the receiving device, wherein the first free leg of the U-shaped receiving element is formed by the first receiving arm and the second free leg of the U-shaped receiving element is formed by the second receiving arm. If the first bearing seat is on the first receiving arm of the receiving element and the drive unit for the rotary movement of the laser processing head is on the second receiving arm of the receiving element is arranged, a more even weight distribution of the components that move during operation of the laser processing machine can be achieved, which contributes to a reduction in vibrations and thus to improved processing accuracy and speed.
Wenn die Antriebseinheit eine mit dem Bearbeitungskopf gekoppelte Antriebswelle aufweist, kann es des Weiteren bevorzugt sein, dass die Laserbearbeitungsmaschine einen zweiten Lagersitz für die Antriebswelle und eine zweite Feststelleinheit aufweist, die formschlüssig so mit einem dritten Formschlussmittel koppelbar ist, dass ein Verschwenken der Antriebswelle gegenüber dem zweiten Lagersitz verhindert ist. Hierdurch kann die Feststellung des Laserbearbeitungskopfes in einer vordefinierten Position weiter verbessert werden, da ein zweifacher Formschluss an unterschiedlichen Stellen bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann auch eine erhöhte Ausfallsicherheit bereitgestellt werden, da die Feststelleinheit redundant ausgeführt ist. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Laserbearbeitungsmaschine eine Feststelleinheit und ein korrespondierendes Formschlussmittel nur an der Antriebswelle aufweisen, die mit dem Bearbeitungskopf gekoppelt ist und über die die Antriebseinheit die Drehbewegung des Bearbeitungskopfs bewirkt. Eine solche Anordnung kann es ermöglichen, den Bearbeitungskopf nur einseitig über den Lagersitz der Antriebswelle zu lagern, um die Gesamtgröße der Aufnahmevorrichtung zu verringern. If the drive unit has a drive shaft coupled to the processing head, it may further be preferred for the laser processing machine to have a second bearing seat for the drive shaft and a second locking unit, which can be positively coupled to a third positive locking means such that pivoting of the drive shaft relative to the second bearing seat is prevented. This can further improve the locking of the laser processing head in a predefined position, since a double positive locking can be provided at different locations. In particular, increased reliability can also be provided, since the locking unit is designed redundantly. In a further alternative embodiment, the laser processing machine can have a locking unit and a corresponding positive locking means only on the drive shaft, which is coupled to the processing head and via which the drive unit causes the rotary movement of the processing head. Such an arrangement can make it possible to mount the processing head on only one side via the bearing seat of the drive shaft in order to reduce the overall size of the mounting device.
Um die Kosten zur Bereitstellung eines redundanten Systems zu senken, kann es bevorzugt sein, dass die erste Feststelleinheit und die zweite Feststelleinheit im Wesentlichen identisch ausgeführt sind. In order to reduce the costs of providing a redundant system, it may be preferred that the first locking unit and the second locking unit are designed substantially identically.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Laserbearbeitungsverfahren mit einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine, wobei in einem ersten Verfahrensschritt der Laserbearbeitungskopf gegenüber einer Lagerungsebene für das Werkstücks senkrecht und in einem zweiten Verfahrensschritt unter einem Winkel von bis zu 50 Grad zur Senkrechten ausgerichtet ist und wobei eine Drehbewegung des Laserbearbeitungskopfs bei der senkrechten Ausrichtung durch die Feststelleinheit verhindert wird. The object of the invention is further achieved by a laser processing method with a laser processing machine according to the invention, wherein in a first method step the laser processing head is aligned perpendicularly to a support plane for the workpiece and in a second method step at an angle of up to 50 degrees to the vertical and wherein a Rotational movement of the laser processing head is prevented by the locking unit when aligned vertically.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below with reference to figures without limiting the general inventive concept.
Es zeigt: It shows:
Figur 1 einen Laserbearbeitungskopf einer Laserschneidmaschine in einer Schnittansicht, Figure 1 shows a laser processing head of a laser cutting machine in a sectional view,
Figur 2 einen Laserbearbeitungskopf in einer perspektivischen Teilschnittdarstellung, Figure 2 shows a laser processing head in a perspective partial section,
Figur 3 eine freigestellte perspektivische Ansicht einer Feststelleinheit, Figure 3 is a cut-out perspective view of a locking unit,
Figur 4 eine Bewegungseinheit einer Laserschneidmaschine in einer perspektivischen Ansicht. Figure 4 shows a movement unit of a laser cutting machine in a perspective view.
Die Figuren 1-2 zeigen eine Aufnahmevorrichfung für einen Laserbearbeitungskopf 1 zur Laserbearbeitung eines Werkstücks als Teil einer Laserbearbeitungsmaschine, umfassend einen ersten Lagersitz 3, in welchem eine Welle 4 schwenkbar aufgenommen ist, wobei die Welle 4 und der Laserbearbeitungskopf 1 so gekoppelt sind, dass ein Verschwenken des Bearbeitungskopfs 1 ein Verschwenken der Welle 4 um die B-Achse 30 bewirkt und umgekehrt. Figures 1-2 show a receiving device for a laser processing head 1 for laser processing a workpiece as part of a laser processing machine, comprising a first bearing seat 3 in which a shaft 4 is pivotably received, wherein the shaft 4 and the laser processing head 1 are coupled such that pivoting of the processing head 1 causes pivoting of the shaft 4 about the B-axis 30 and vice versa.
Die Welle 4 weist ein erstes Formschlussmittel 5 auf, welches mit einem zweiten Formschlussmittel 6 einer ersten Feststelleinheit 7 formschlüssig so koppelbar ist, dass ein Verschwenken der Welle 4 gegenüber dem ersten Lagersitz 3 verhindert ist. Die Figuren 1 -2 zeigen die Feststelleinheit 7 in einer Entriegelungsposition, in der das erste Formschlussmittel 5 und das zweite Formschlussmittel 6 nicht im Eingriff stehen. The shaft 4 has a first form-locking means 5, which can be positively coupled to a second form-locking means 6 of a first locking unit 7 in such a way that pivoting of the shaft 4 relative to the first bearing seat 3 is prevented. Figures 1-2 show the locking unit 7 in an unlocking position in which the first form-locking means 5 and the second form-locking means 6 are not engaged.
Das erste Formschlussmittel 5 der Welle 4 ist als eine radial nach innen gerichtete Vertiefung 8 ausgeführt, in welche in einem festgestellten Betriebszustand der ersten Feststelleinheit 7 das zweite Formschlussmittel 6 eingreift. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die nach innen gerichtete Vertiefung 8 als Kegel- oder Kegelstumpfbohrung ausgeführt. The first positive locking means 5 of the shaft 4 is designed as a radially inwardly directed recess 8, into which the second positive locking means 6 engages when the first locking unit 7 is in a locked operating state. In the illustrated embodiment, the inwardly directed recess 8 is designed as a conical or truncated cone bore.
Wie in den Figuren 1 -2 dargestellt, ist das erste Formschlussmittel 5 als separates Bauteil 20 drehfest an der Welle 4 angeordnet und als Klemmring 21 ausgeführt, in dem die radial nach innen gerichtete Vertiefung 8 ausgebildet ist. Der Klemmring 21 ist mittels einer Schraubverbindung auf der Welle 4 spielfrei fixierbar. As shown in Figures 1-2, the first positive locking means 5 is arranged as a separate component 20 in a rotationally fixed manner on the shaft 4 and is designed as a clamping ring 21 in which the radially inwardly directed recess 8 is formed. The clamping ring 21 can be fixed to the shaft 4 without play by means of a screw connection.
Das zweite Formschlussmittel 6 verfügt über einen Eingriffsbereich 9, der im festgestellten Betriebszustand der ersten Feststelleinheit 7 in das erste Formschlussmittel 5 eingreift, wobei der Eingriffsbereich 9 kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist. Hierbei ist das zweite Formschlussmittel 6 als Stift 12 ausgeführt, der linearverschieblich gegenüber dem ersten Formschlussmittel 5 geführt ist. Man erkennt anhand der Figuren 1 -2 gut, wie diese kegel- oder kegelstumpfförmigen Konturen der Formschlussmittel 5 und 6 zu einer spielfreien Verrieglung und Feststellung der Welle 4 führen. The second positive locking means 6 has an engagement region 9 that engages with the first positive locking means 5 when the first locking unit 7 is in the locked operating state. The engagement region 9 is conical or frustoconical in shape. The second positive locking means 6 is designed as a pin 12 that is guided for linear displacement relative to the first positive locking means 5. Figures 1-2 clearly show how these conical or frustoconical contours of the positive locking means 5 and 6 lead to play-free locking and locking of the shaft 4.
Das zweite Formschlussmittel 6 ist über einen Aktor 13 in einen festgestellten Betriebszustand überführbar, in dem ein Verschwenken der Welle 4 verhindert ist, und in einen entriegelten Betriebszustand überführbar, in dem ein Verschwenken der Welle 4 ermöglicht ist. Der Aktor 13 ist in dem gezeigten Beispiel als ein hydraulischer oder pneumatisch Aktor ausgeführt, in dem ein mittels eines Fluids versetzbarer Kolben 15 linearverschieblich in einem Zylinder 16 geführt ist. Das zweite Formschlussmittel 6 ist mit dem Kolben 15 des Aktors 13 gekoppelt. Das zweite Formschlussmittel 6 ist hierzu in einer axial verlaufenden Öffnung 17 des Kolbens 15 fixiert. Die Feststelleinheit 7 besitzt des Weiteren ein Führungselement 22, in welchem das zweite Formschlussmittel 6 linearverschieblich geführt ist. Hierbei umfasst das Führungselement 22 ein Gleitlager 23. The second positive locking means 6 can be transferred via an actuator 13 into a locked operating state, in which pivoting of the shaft 4 is prevented, and into an unlocked operating state, in which pivoting of the shaft 4 is enabled. In the example shown, the actuator 13 is designed as a hydraulic or pneumatic actuator in which a piston 15, which can be displaced by means of a fluid, is guided for linear displacement in a cylinder 16. The second positive locking means 6 is coupled to the piston 15 of the actuator 13. For this purpose, the second positive locking means 6 is fixed in an axially extending opening 17 of the piston 15. The locking unit 7 further comprises a guide element 22 in which the second form-locking means 6 is guided for linear displacement. The guide element 22 comprises a plain bearing 23.
Wie sich gut aus der Zusammenschau der Figuren 1-2 mit der Figur 3 erkennen lässt, ist das Führungselement 22 in einem Rahmen 29 angeordnet, wobei der Rahmen 29 die Welle 4 umfänglich geschlossen umgreift. As can be clearly seen from the combination of Figures 1-2 with Figure 3, the guide element 22 is arranged in a frame 29, wherein the frame 29 encompasses the shaft 4 in a closed manner.
Die Aufnahmevorrichtung weist einen ersten sich senkrecht zur Welle 4 erstreckenden Aufnahmearm 25 zur Aufnahme des ersten Lagersitzes 3 und einen zweiten sich senkrecht Welle 4 erstreckenden zweiten Aufnahmearm 26 auf. An dem zweiten Aufnahmearm 26 ist eine Antriebseinheit 28 gelagert. Der Laserbearbeitungskopf 1 ist also an einem im Wesentlichen U-förmigen Aufnahmeelement 27 der Aufnahmevorrichtung angeordnet, wobei der erste freie Schenkel des U-förmigen Aufnahmeelements 27 durch den ersten Aufnahmearm 25 und der zweite freie Schenkel des U-förmigen Aufnahmeelements 27 durch den zweiten Aufnahmearm 26 gebildet ist. The receiving device has a first receiving arm 25 extending perpendicular to the shaft 4 for receiving the first bearing seat 3 and a second receiving arm 26 extending perpendicular to the shaft 4. A drive unit 28 is mounted on the second receiving arm 26. The laser processing head 1 is thus arranged on a substantially U-shaped receiving element 27 of the receiving device, wherein the first free leg of the U-shaped receiving element 27 is formed by the first receiving arm 25 and the second free leg of the U-shaped receiving element 27 is formed by the second receiving arm 26.
Der zweite Aufnahmearm 26 kann einen zweiten Lagersitz zur Lagerung der Welle der Antriebseinheit 28 aufweisen. Bei einer solchen Ausführungsform kann auch die Welle der Antriebseinheit 28 über eine zweite Feststelleinheit fixiert werden, was die Schwingungsneigung des Laserbearbeitungskopfs bei einer Verfahrbewegung noch weiter verringert. The second support arm 26 can have a second bearing seat for supporting the shaft of the drive unit 28. In such an embodiment, the shaft of the drive unit 28 can also be fixed via a second locking unit, which further reduces the tendency of the laser processing head to vibrate during a travel movement.
Man erkennt anhand der Figur 2 auch gut, dass der erste Lagersitz 3 an einem ersten sich senkrecht zur Welle 4 erstreckenden Aufnahmearm 25 eines Aufnahmeelements 27 für den Laserbearbeitungskopf 1 angeordnet ist, während an einem zweiten sich senkrecht zur Welle 4 erstreckenden zweiten Aufnahmearm 26 eine Antriebseinheit 28 für die Drehbewegung des Laserbearbeitungskopfs 1 angeordnet ist, die mit dem Laserbearbeitungskopf 1 gekoppelt ist. Durch die gezeigte Anordnung wird es ermöglicht, dass in einem ersten Verfahrensschritt eines Laserbearbeitungsverfahrens der Laserbearbeitungskopf 1 gegenüber einer Lagerungsebene für das Werkstück senkrecht ausgerichtet und in einem zweiten Verfahrensschritt unter einem Winkel von bis zu 50 Grad gegenüber der Senkrechten geneigt ist, und dass eine Drehbewegung des Laserbearbeitungskopfs 1 bei der senkrechten Ausrichtung durch die Feststelleinheit 7 verhindert wird. It can also be clearly seen from Figure 2 that the first bearing seat 3 is arranged on a first receiving arm 25 of a receiving element 27 for the laser processing head 1, said receiving arm extending perpendicular to the shaft 4, while a drive unit 28 for the rotary movement of the laser processing head 1 is arranged on a second receiving arm 26 extending perpendicular to the shaft 4 and is coupled to the laser processing head 1. The arrangement shown makes it possible for the laser processing head 1 to be aligned vertically relative to a support plane for the workpiece in a first method step of a laser processing method and to be inclined at an angle of up to 50 degrees relative to the vertical in a second method step, and for a rotational movement of the laser processing head 1 to be prevented by the locking unit 7 during the vertical alignment.
Die Figur 4 zeigt eine als 2D-Laserschneidmaschine konfigurierte Laserbearbeitungsmaschine zur Laserbearbeitung eines Werkstücks 2 umfassend den Laserbearbeitungskopf 1 , der hier als ein Laserschneidkopf ausgebildet ist, und der um die erste Drehachse 30 der ersten Welle 4 und um die zweite Drehachse 31 einer zweiten Welle schwenkbar in dem Aufnahmeelement 27 gelagert ist, wobei eine erste Antriebseinheit 28 zum fremdkraftbewirkten Verschwenken des Laserbearbeitungskopfs 1 um die erste Drehachse 30 mit der ersten Welle 4 gekoppelt ist und ein zweiter Aktor zum fremdkraftbewirkten Verschwenken des Laserbearbeitungskopfs 1 um die zweite Drehachse 31 mit der zweiten Welle gekoppelt ist. Wie in der Figur 4 ferner zu sehen ist, ist der Laserbearbeitungskopf 1 der Laserbearbeitungsmaschine an einer mechanischen Bewegungseinrichtung angeordnet, die zwei in X-Richtung verlaufende Schienen und einen in Y-Richtung verlaufenden Träger aufweist, der linear verschiebbar in X-Richtung auf den Schienen geführt wird. An dem Träger kann der Laserbearbeitungskopf 1 in Y- Richtung versetzt werden. Zusätzlich ist es möglich, dass der Laserbearbeitungskopf 1 gegenüber dem Träger in Z-Richtung, also höhenverstellbar, gelagert ist. Der Laserbearbeitungskopf 1 ist mit einem Lichtleiter verbunden, über den die Laserstrahlung von einem stationären Laser an den Laserbearbeitungskopf 1 geführt wird. Der Lichtleiter ist gemeinsam mit anderen Versorgungsleitungen in einer schlauchförmigen Energieführungskette 36 angeordnet. Figure 4 shows a laser processing machine configured as a 2D laser cutting machine for laser processing a workpiece 2 comprising the laser processing head 1, which is designed here as a laser cutting head, and which is pivotally mounted in the receiving element 27 about the first axis of rotation 30 of the first shaft 4 and about the second axis of rotation 31 of a second shaft, wherein a first drive unit 28 for externally force-induced pivoting of the laser processing head 1 about the first axis of rotation 30 is coupled to the first shaft 4 and a second actuator for externally force-induced pivoting of the laser processing head 1 about the second axis of rotation 31 is coupled to the second shaft. As can also be seen in Figure 4, the laser processing head 1 of the laser processing machine is arranged on a mechanical movement device having two rails running in the X direction and a carrier running in the Y direction, which is guided on the rails so as to be linearly displaceable in the X direction. The laser processing head 1 can be displaced in the Y direction on the carrier. In addition, it is possible for the laser processing head 1 to be mounted relative to the carrier in the Z direction, i.e., height-adjustable. The laser processing head 1 is connected to a light guide, via which the laser radiation is guided from a stationary laser to the laser processing head 1. The light guide is arranged together with other supply lines in a tubular energy guide chain 36.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen. The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as limiting, but as illustrative. The following claims are to be interpreted as It should be understood that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. Where the claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a priority.
Bezuqszeichenliste List of reference symbols
1 Laserbearbeitungskopf 1 laser processing head
3 Lagersitz 3 bearing seat
4 Welle 4th wave
5 Formschlussmittel 5 Form-locking agents
6 Formschlussmittel 6 Form-locking devices
7 Feststelleinheit 7 locking unit
8 Vertiefung 8 Deepening
9 Eingriffsbereich 9 Intervention area
12 Stift 12 pins
13 Aktor 13 Actuator
15 Kolben 15 pistons
16 Zylinder 16 cylinders
17 Öffnung 17 Opening
20 Bauteil 20 components
21 Klemmring 21 clamping ring
22 Führungselement 22 Guide element
23 Gleitlager 23 plain bearings
25 Aufnahmearm 25 Recording arm
26 Aufnahmearm 26 Recording arm
27 Aufnahmeelement 27 Recording element
28 Antriebseinheit 28 Drive unit
29 Rahmen 29 frames
30 B-Achse 30 B-axis
31 A-Achse 31 A-axis
36 Energieführungskette 36 Energy chain
Claims
Applications Claiming Priority (2)
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| DE102024104441.1 | 2024-02-16 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160129515A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Kiffer Industries, Inc. | Method and apparatus for eliminating cut taper |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH674815A5 (en) * | 1988-05-17 | 1990-07-31 | Fischer Georg Fms Drehtech | |
| DE19904577A1 (en) * | 1998-12-10 | 2000-06-15 | Ex Cell O Gmbh | Partial facility |
| DE102007035030A1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-01-29 | Sauter Feinmechanik Gmbh | Tool turret unit for a machine tool |
| DE102008030783B3 (en) * | 2008-06-28 | 2009-08-13 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Process for laser beam angle cutting of workpiece involving ultrasonic gas cutting stream generally useful in laser cutting operations gives higher quality products at increased cutting speeds |
| WO2011052093A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | コータキ精機株式会社 | Bevelling apparatus and method of bevelling |
| SK288259B6 (en) * | 2011-10-21 | 2015-04-01 | Microstep Spol. S R.O. | CNC plasma cutting machine, oxygen and water jet cutting as a tool for auto-adjusting the exact position of the cutting tool in the cutting head autocalibration and how such a setup |
| DE102018206729A1 (en) * | 2018-05-02 | 2019-11-07 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Laser processing head and laser processing machine with it |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160129515A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Kiffer Industries, Inc. | Method and apparatus for eliminating cut taper |
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