DE20218444U1

DE20218444U1 - Adjusting unit for laser heads operating on a work piece has a receiver and a unit connected to the work piece for parallel movement

Info

Publication number: DE20218444U1
Application number: DE20218444U
Authority: DE
Original assignee: MOBIL LASER TEC GmbH
Current assignee: MOBIL LASER TEC GmbH
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2012-11-28

Abstract

A device for the temporary positioning of a hand-operated unit comprises a receiver (4) for a laser operating head (2) connected to a workpiece (3) or a workpiece holder (14) and movable along a track parallel to the plane of the workpiece.

Description

Mobil Laser Tee GmbH
Heinenkamp 24Mobil Laser Tee GmbH
Heinenkamp 24

38444 Wolfsburg38444 Wolfsburg

u. Z.:MLT-31-Gy.o.:MLT-31-G

27.11.200227.11.2002

Vorrichtung zur vorübergehenden Fixierung eines HandbearbeitungsgerätesDevice for temporarily fixing a hand-held processing tool

Die Erfindung betrifft eine zur vorübergehenden Fixierung eines Handbearbeitungsgerätes bestimmte Vorrichtung.The invention relates to a device intended for the temporary fixation of a hand-held processing tool.

Eine solche Vorrichtung wird in der Praxis eingesetzt, um die Bearbeitung eines Werkstückes mit dem Handbearbeitungsgerät weitgehend frei von der individuellen Geschicklichkeit eines Bedieners zu halten. Insbesondere werden dadurch die von dem Bediener manuell festzulegenden Freiheitsgrade dadurch beschränkt, so dass die Bedienung wesentlich vereinfacht wird und die von dem Bediener aufzubringenden Haltekräfte verringert werden.Such a device is used in practice to keep the processing of a workpiece with the manual processing device largely free from the individual skill of an operator. In particular, the degrees of freedom that the operator can manually determine are thereby limited, so that operation is made significantly easier and the holding forces that the operator has to apply are reduced.

Es ist beispielsweise durch offenkundige Vorbenutzung bekannt, eine Handbohrmaschine an einem Bohrständer vorübergehend zu fixieren. Mittels einer Linearverfahreinheit kann diese dann in einfacher Weise ausschließlich vertikal mittels eines Betätigungshebels von dem Bediener verfahren werden. Hierdurch sind Abweichungen quer zu der Vorschubrichtung ausgeschlossen.For example, it is known from obvious prior use to temporarily fix a hand drill to a drill stand. Using a linear travel unit, the operator can then easily move the drill vertically using an operating lever. This eliminates deviations transverse to the feed direction.

Es ist ferner auch bekannt, verschiedene Handbearbeitungsgeräte mit einem Anschlag zu versehen, um so eine Führung entlang einer Kante oder eines Vorsprunges zu ermöglichen. Beispielsweise können so mit einer Stichsäge weitgehend gerade Schnitte ausgeführt werden. Als nachteilig hat sich dabei jedoch insbesondere bei konturierten Werkstücken die umständliche Anordnung eines Anschlages erwiesen, weil dadurch eine zuverlässige Einhaltung der gewünschten Bewegungsbahn nicht sichergestellt werden kann.It is also known to provide various hand-held processing devices with a stop in order to enable guidance along an edge or a projection. For example, this allows largely straight cuts to be made with a jigsaw. However, the cumbersome arrangement of a stop has proven to be disadvantageous, particularly with contoured workpieces, because it cannot ensure reliable adherence to the desired path of movement.

cc r cc r

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und zuverlässig zu handhabende Vorrichtung zur vorübergehenden Fixierung des Handbearbeitungsgerätes zu schaffen, die für einen Laserbearbeitungskopf und dessen Einsatzzweck geeignet ist. Insbesondere soll die Vorrichtung weder auf eine Zustellbewegung senkrecht zu dem Werkstück noch auf im wesentlichen ebene Werkstücke beschränkt sein.The invention is based on the object of creating a device for temporarily fixing the hand-held processing device that is easy and reliable to handle and that is suitable for a laser processing head and its intended use. In particular, the device should not be limited to a feed movement perpendicular to the workpiece or to essentially flat workpieces.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen. This object is achieved according to the invention with a device according to the features of claim 1. The further embodiment of the invention can be found in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung mit einer Aufnahme für einen Laserbearbeitungskopf ausgestattet, die mit einem die Vorrichtung an einem Werkstück oder einer Werkstückaufnahme fixierenden Haltemittel entlang einer zu der Ebene des Werkstückes parallelen Bewegungsbahn verfahrbar verbunden ist. Hierdurch wird es erstmals möglich, unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit eine vorbestimmte Bewegungsbahn mit einem einheitlichen Abstand zu dem Werkstück mit einem geringen Aufwand zu realisieren und dadurch eine richtungsstabile Handhabung des Laserbearbeitungskopfes zu ermöglichen. Die Vorrichtung kann dabei universell eingesetzt und an unterschiedlichen Werkstücken bedarfsweise angeordnet werden. Sofern das Werkstück nicht einheitlich flach ausgeführt ist, wird zunächst die Aufnahme in eine Position gebracht, in welcher die Bewegungsbahn zu der Ebene des Werkstückes parallel verläuft, wobei die Bewegungsbahn in der derart durch die Aufnahme bestimmten Ebene gerade oder in Kurven verläuft.According to the invention, a device is equipped with a holder for a laser processing head, which is connected to a holding means that fixes the device to a workpiece or a workpiece holder so that it can be moved along a path of movement parallel to the plane of the workpiece. This makes it possible for the first time to implement a predetermined path of movement with a uniform distance from the workpiece with little effort, regardless of the surface condition, and thus to enable directionally stable handling of the laser processing head. The device can be used universally and arranged on different workpieces as required. If the workpiece is not uniformly flat, the holder is first brought into a position in which the path of movement runs parallel to the plane of the workpiece, with the path of movement running straight or in curves in the plane determined by the holder.

Die Aufnahme kann beispielsweise mittels eines Stellrades manuell verfahrbar ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bei der die Aufnahme motorisch verfahrbar ist. Hierdurch lassen sich vorbestimmte Bahngeschwindigkeiten zuverlässig steuern und reproduzieren, wobei zugleich der Einfluss des Bedieners auf die gewünschte Bewegungsbahn auf das notwendige Maß beschränkt wird.The holder can be designed to be manually movable using an adjusting wheel, for example. However, a particularly advantageous embodiment of the present invention is one in which the holder can be moved by a motor. This allows predetermined path speeds to be reliably controlled and reproduced, while at the same time the operator's influence on the desired path of movement is limited to the necessary extent.

Die Bewegungsbahn könnte mittels eines Pantographen oder einer Scherenmechanik auf die Aufnahme für den Laserbearbeitungskopf bestimmt sein. Besonders zweckmäßig ist hingegen auch eine Abwandlung der vorliegenden Erfindung, bei der die Vorrichtung eine Linearverfahreinheit aufweist. Hierdurch wird eine kompakte Bauform realisiert, wobei zugleich die durch das Steuerprogramm ermittelten Koordinaten der Bearbeitungszone unmittelbar in die Steuerung der Linearverfahreinheit zur Umsetzung in die Bewegungsbahn übertragen werden können.The movement path could be determined by means of a pantograph or a scissor mechanism on the holder for the laser processing head. However, a modification of the present invention in which the device has a linear travel unit is also particularly useful. This creates a compact design, while at the same time the coordinates of the processing zone determined by the control program can be transferred directly to the control of the linear travel unit for implementation in the movement path.

Bei einer weiteren besonders praxisnahen Ausgestaltung weist die Linearverfahreinheit einen einstellbaren Abstand von dem Werkstück auf. Hierdurch wird die Ebene der Bewegungsbahn gegenüber dem Werkstück bedarfsweise festgelegt. Die Einstellung kann hierzu manuell oder motorisch erfolgen. Beispielsweise weist die Vorrichtung hierzu gegeneinander verschiebbare oder teleskopierbare Abschnitte auf.In another particularly practical design, the linear travel unit has an adjustable distance from the workpiece. This determines the plane of the movement path relative to the workpiece as required. The adjustment can be made manually or by motor. For example, the device has sections that can be moved or telescoped against each other.

Eine besonders vielseitig einsetzbare Weiterbildung der Erfindung wird auch dann erreicht, wenn die Linearverfahreinheit mit zumindest zwei Freiheitsgraden gegenüber dem Haltemittel derart stufenlos einstellbar ist, dass die Bewegungsbahn in einer Ebene parallel zu der Ebene des Werkstückes ausrichtbar ist. Hierdurch kann die Vorrichtung uneingeschränkt auch bei solchen Werkstücken eingesetzt werden, bei denen die Vorrichtung in einer von dem Werkstück abweichenden Orientierung fixiert und die Anpassung an die gewünschte Ebene der Bewegungsbahn mittels der stufenlosen Einstellmöglichkeit realisiert wird. Auf diese Weise kann die Vorrichtung auch bei stark konturierten, unebenen Oberflächen eingesetzt werden.A particularly versatile development of the invention is also achieved when the linear travel unit is infinitely adjustable with at least two degrees of freedom relative to the holding means in such a way that the movement path can be aligned in a plane parallel to the plane of the workpiece. This means that the device can also be used without restriction for workpieces in which the device is fixed in an orientation that differs from the workpiece and the adaptation to the desired plane of the movement path is achieved by means of the infinitely variable adjustment option. In this way, the device can also be used for strongly contoured, uneven surfaces.

Hierbei erweist es sich zudem als besonders zweckmäßig, wenn die Linearverfahreinheit mittels eines Kugelgelenks gegenüber dem Haltemittel einstellbar ausgeführt ist.In this case, it also proves to be particularly useful if the linear travel unit is designed to be adjustable relative to the holding means by means of a ball joint.

Eine andere ebenfalls besonders erfolgversprechende Abwandlung wird dann erreicht, wenn die Vorrichtung zusätzlich zu der ersten Linearverfahreinheit eine weitere, im Wesentlichen orthogonal zu der ersten Linearverfahreinheit ausgerichtete Linearverfahreinheit aufweist. Hierdurch können in der durch die derart geschaffene X-Y-Verfahreinheit aufgespannten Ebene beliebige Bewegungsbahnen realisiert werden, wodurch eine vielseitige Ersetzbarkeit für unterschiedliche Anwendungszwecke ermöglicht wird.Another particularly promising modification is achieved when the device has, in addition to the first linear travel unit, a further linear travel unit that is aligned essentially orthogonally to the first linear travel unit. This allows any desired movement paths to be realized in the plane spanned by the X-Y travel unit created in this way, which enables versatile replacement for different application purposes.

Beispielsweise werden dabei auch komplexe Bewegungsabläufe darstellbar, wenn die Vorrichtung eine Steuerung zur Einstellung der Bewegungsbahn und / oder Bewegungsgeschwindigkeit aufweist. In das derart vorbestimmte Steuerprogramm können jeweils ermittelte Messwerte als Korrekturgrößen einfließen, so dass insbesondere hohe Anforderungen an die Qualität wie auch an die betriebliche Sicherheit und die Reproduzierbarkeit der Prozessergebnisse sichergestellt werden.For example, complex movement sequences can also be represented if the device has a control system for setting the movement path and/or movement speed. The measured values determined in this way can be incorporated into the control program as correction variables, so that particularly high demands on quality as well as on operational safety and the reproducibility of the process results are ensured.

Eine andere ebenfalls erfolgversprechende Abwandlung wird dann erreicht, wenn das HaI-temittel zur magnetische Fixierung ausgeführt ist. Hierdurch kann das Haltemittel mit geringem Aufwand an dem Werkstück fixiert werden, wobei ein Elektro- oder Permanentmagnet die Position des Haltemittels festlegt.Another equally promising variation is achieved when the holding device is designed for magnetic fixation. This allows the holding device to be fixed to the workpiece with little effort, with an electric or permanent magnet determining the position of the holding device.

Weiterhin ist es auch besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung modular erweiterbar ist, um so eine bedarfsweise Anpassung der Vorrichtung an die gewünschten Koordinaten der Be-Furthermore, it is also particularly advantageous if the device is modularly expandable in order to be able to adapt the device to the desired coordinates of the

wegungsbahn mit der Vorrichtung realisieren zu können. Verschiedene Erweiterungsmodule, die wahlweise weitere Linearverfahreinheiten aufweisen können, sind dabei nahezu uneingeschränkt kombinierbar.path of motion with the device. Various extension modules, which can optionally have additional linear travel units, can be combined almost without restrictions.

Dabei ist es auch besonders zweckmäßig, wenn der Laserbearbeitungskopf zur Einhaltung eines konstanten Abstandes gegenüber dem Werkstück mittels der Aufnahme beweglich gegen das Werkstück anlegbar ist. Hierdurch können auch stark konturierte Oberflächen des Werkstückes mit einem konstanten Fokusabstand bearbeitet werden, indem ein Tastkopf des Laserbearbeitungskopfes beispielsweise durch ein Federelement, eine Gewichtskraft oder mittels eines Pneumatikelementes gegenüber dem Werkstück vorgespannt ist. Die Aufnähme ist dabei insbesondere lediglich axial beweglich, so dass die Bewegung des Laserbearbeitungskopfes nicht zu einer Änderung der Koordinaten in der Ebene der Bewegungsbahn führt.It is also particularly useful if the laser processing head can be moved against the workpiece using the holder to maintain a constant distance from the workpiece. This means that even heavily contoured surfaces of the workpiece can be processed with a constant focus distance by pre-tensioning a probe head of the laser processing head against the workpiece, for example by means of a spring element, a weight force or a pneumatic element. The holder is in particular only axially movable, so that the movement of the laser processing head does not lead to a change in the coordinates in the plane of the movement path.

Dabei sind unterschiedliche Bauformen je nach Einsatzzweck realisierbar, bei denen die Vorrichtung in einer Portal- oder Brückenbauweise ausgeführt ist oder auch einen Ausleger aufweist.Depending on the intended use, different designs can be realized, in which the device is designed in a portal or bridge construction or even has a boom.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Vorrichtung 1 mit der ein Laserbearbeitungskopf 2 an einem Werkstück 3 vorübergehend fixierbar ist. Hierzu hat die Vorrichtung 1 eine Aufnahme 4 mit zwei Klemmen 5, die einen zylindrischen Abschnitt 6 des Laserbearbeitungskopfes 2 in einer gewünschten Winkelstellung fixieren. Eine die Klemmen 5 tragende Grundplatte 7 der Aufnahme 4 ist mit Langlöchern 8 sowohl verschiebbar als auch an einem Klemmabschnitt 9 einer Linearverfahreinheit 10 in unterschiedlichen Winkelstellungen festlegbar. Diese mittels eines Handrades 11 bedienbare Linearverfahreinheit 10 ist ihrerseits an einer baugleichen zweiten, zu der ersten Linearverfahreinheit 10 orthogonalen Linearverfahreinheit 12 in unterschiedlichen Winkelstellungen festlegbar angeordnet, wodurch eine beliebige Bewegungsbahn realisierbar ist. Die zweite Linearverfahreinheit 12 ist an einer höhenverstellbaren Grundsäule 13 ebenfalls in unterschiedlichen Winkelstellungen festlegbar, wodurch die von den beiden Linearverfahreinheiten 10, 12 aufgespannte Ebene parallel zu der Ebene des Werkstückes 3 mit einem vorbestimmten Abstand a ausgerichtet werden kann. Zur Fixierung der Grundsäule 13 an dem Werkstück 3 ist die Vorrichtung 1 mit einem Haltemittel 14, zur magnetischen Fixierung ausgestattet, wodurch sich ein universeller Einsatz der Vorrichtung 1 realisieren lässt.The invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and is described below. This shows a perspective view of a device 1 with which a laser processing head 2 can be temporarily fixed to a workpiece 3. For this purpose, the device 1 has a holder 4 with two clamps 5, which fix a cylindrical section 6 of the laser processing head 2 in a desired angular position. A base plate 7 of the holder 4, which carries the clamps 5, can be moved using elongated holes 8 and can also be fixed in different angular positions on a clamping section 9 of a linear travel unit 10. This linear travel unit 10, which can be operated using a handwheel 11, is in turn arranged on a second linear travel unit 12 of the same construction, which is orthogonal to the first linear travel unit 10, and can be fixed in different angular positions, whereby any desired movement path can be realized. The second linear travel unit 12 can also be fixed to a height-adjustable base column 13 in different angular positions, whereby the plane spanned by the two linear travel units 10, 12 can be aligned parallel to the plane of the workpiece 3 at a predetermined distance a. To fix the base column 13 to the workpiece 3, the device 1 is equipped with a holding means 14 for magnetic fixation, whereby a universal use of the device 1 can be realized.

Claims

1. A device ( 1 ) intended for temporarily fixing a hand-held processing device, with a holder ( 4 ) for a laser processing head ( 2 ), wherein the holder ( 4 ) is connected to a holding means ( 14 ) fixing the device ( 1 ) to a workpiece ( 3 ) or a workpiece holder so as to be movable along a movement path parallel to the plane of the workpiece ( 3 ).

2. Device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the holder ( 3 ) is motor-driven.

3. Device ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the device ( 1 ) has a linear travel unit ( 10 ).

4. Device ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the linear travel unit ( 10 ) has an adjustable distance (a) from the workpiece ( 3 ).

5. Device ( 1 ) according to claims 3 or 4, characterized in that the linear travel unit ( 10 ) is continuously adjustable with at least two degrees of freedom relative to the holding means ( 14 ) such that the movement path can be aligned in a plane parallel to the plane of the workpiece ( 3 ).

6. Device ( 1 ) according to at least one of claims 3 to 5, characterized in that the linear travel unit is adjustable relative to the holding means by means of a ball joint.

7. Device ( 1 ) according to at least one of claims 3 to 6, characterized in that the device ( 1 ) has, in addition to the first, a further linear travel unit ( 12 ) aligned substantially orthogonal to the first linear travel unit ( 10 ).

8. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) has a control for adjusting the movement path and/or movement speed.

9. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the holding means ( 14 ) is designed for magnetic fixation.

10. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) is modularly expandable.

11. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) is designed in a portal or bridge construction.

12. Device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the laser processing head ( 2 ) can be movably placed against the workpiece ( 3 ) by means of the holder ( 4 ) in order to maintain a constant distance from the workpiece ( 3 ).