Die
Erfindung betrifft eine Schutzgasvorrichtung für Laserbearbeitungseinrichtungen
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.The
The invention relates to a protective gas device for laser processing devices
with the features in the preamble of the main claim.
Eine
derartige Schutzgasvorrichtung für
Remote-Laserbearbeitungseinrichtungen
ist aus der US-A 6,153,853 bekannt. Sie besteht aus ein oder mehreren
stationären
Kanälen
und Schutzgasauslässen,
die in Spannern untergebracht sind. Die Spanner dienen zum Spannen
einer Fahrzeugkarosserie auf einer Palette. Die Schutzgasauslässe sind einfache
Bohrungen im Spannergehäuse,
durch die das Schutzgas ohne besondere Richtungsbeeinflussung an
der Werkstückoberfläche austreten
kann. Mit der vorbekannten Schutzgasvorrichtung ist nur ein kleiner
Schutzgasbereich erzielbar, der wiederum zur Folge hat, dass mit
der Laserbearbeitungseinrichtung nur größenmäßig stark beschränkte Schweißpunkte
gesetzt werden können,
die sich zudem in unmittelbarer Nähe der Spanner befinden müssen.A
such protective gas device for
Remote laser processing devices
is known from US-A 6,153,853. It consists of one or more
stationary
channels
and protective gas outlets,
which are housed in tensioners. The tensioners are used for tensioning
a vehicle body on a pallet. The shielding gas outlets are simple
Holes in the tensioner housing,
through which the protective gas without special directional influence
emerge from the workpiece surface
can. With the previously known protective gas device, only a small one
Shielding gas range achievable, which in turn means that with
the laser processing device only limited size welding spots
can be placed
which must also be in the immediate vicinity of the tensioner.
Die DE 37 22 274 C2 befasst
sich mit einer Vorrichtung zum Führen
von Zargen in einer Laserschweißmaschine.
Hierbei soll ein Niederhalteschuh mit einem an der Schweißstelle
mündenden
Kanal für eine
Schutzgaszuführung
vorhanden sein. Hierbei wird das Werkstück gegenüber dem stationären Laserschweißkopf und
seiner ebenfalls stationären Schutzgaszuführung bewegt.The DE 37 22 274 C2 deals with a device for guiding frames in a laser welding machine. Here, a hold-down shoe with a channel opening at the welding point for a protective gas supply should be present. The workpiece is moved relative to the stationary laser welding head and its inert gas supply, which is also stationary.
Die DE 30 07 205 C2 zeigt
eine ähnliche
Anordnung wie der vorerwähnte
Stand der Technik. Das Werkstück
wird relativ zu einer stationären
Laserschweißvorrichtung
nebst zugehöriger
Schutzgasvorrichtung bewegt.The DE 30 07 205 C2 shows a similar arrangement as the aforementioned prior art. The workpiece is moved relative to a stationary laser welding device and associated protective gas device.
Bei
der DE 199 48 895
A1 wird eine Schutzgasschweißeinrichtung mit dem instationären Laserkopf
mitbewegt und ist mit diesem über
Streben verbunden. Mittels einer gelenkigen Lagerung lassen sich
hierbei die Gasdüsen
gegenüber
den Streben verstellen.In the DE 199 48 895 A1 a protective gas welding device is moved with the transient laser head and is connected to it via struts. The gas nozzles can be adjusted relative to the struts by means of an articulated bearing.
Die DE 22 54 673 A befasst
sich mit einem Laserschweißprozess
an sich, wobei auf eine Schutzgaszufuhr verwiesen wird. Auch in
diesem Fall wird das Werkstück
gegenüber
dem stationären
Laserschweißkopf
und der ebenfalls stationären Schutzgaszuführung bewegt.The DE 22 54 673 A deals with a laser welding process itself, whereby reference is made to an inert gas supply. In this case too, the workpiece is moved relative to the stationary laser welding head and the inert gas supply, which is also stationary.
Aus
der US 2002/0170891 A1 ist das Bohren von Löchern in einem Waver mittels
Laserstrahlen bekannt. Auch in diesem Fall wird das Werkstück mit der
zugeordneten Schutzgaszuführung
bewegt.Out
US 2002/0170891 A1 is the drilling of holes in a waver
Laser beams known. In this case, too, the workpiece with the
assigned protective gas supply
emotional.
Die
JP 60-096 393A befasst sich mit dem Laserschmelzschweißen. Hier
sind Schutzgasdüsen mit
einem gerichteten Schutzgasstrom und Ventile vorhanden. Das Werkstück bewegt
sich wiederum mit seiner Werkstückaufnahme
gegenüber
dem stationären
Laserstrahl.The
JP 60-096 393A deals with laser fusion welding. Here
are inert gas nozzles with
a directed shielding gas flow and valves available. The workpiece moves
itself with its workpiece holder
across from
the stationary
Laser beam.
Die
JP 06-292 989 A ähnelt
der vorerwähnten
US-A-6,153,853 und zeigt eine Spanneinrichtung mit einer integrierten
Schutzgaszuführung
zum Flanschschweißen
von Behältern
mittels Laserstrahl. Auch hier findet ein indifferenter Gasauslass
ohne Düsenfunktion
und ohne bestimmte Gasrichtung statt. Bedingt durch die Spannkontur
ist die Schutzgasatmosphäre
nur partiell vorhanden.The
JP 06-292 989 A is similar
the aforementioned
US-A-6,153,853 and shows a tensioning device with an integrated
Protective gas supply
for flange welding
of containers
using a laser beam. There is also an indifferent gas outlet here
without nozzle function
and without a specific gas direction. Due to the clamping contour
is the protective gas atmosphere
only partially available.
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schutzgasvorrichtung
mit einem größeren Einsatzbereich
aufzuzeigen.It
is the object of the present invention, an improved protective gas device
with a larger area of application
show.
Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The
Invention solves
this task with the features in the main claim.
Die
beanspruchte mit einer Werkstückaufnahme
oder einem Werkstück
verbundene stationäre Schutzgasvorrichtung
bietet über
den Einsatz von Schutzgasdüsen
die Möglichkeit,
größere Werkstückbereiche
gezielt mit einer Schutzgasatmosphäre zu versorgen. Dies erlaubt
umfangreichere Schweißarbeiten
und insbesondere das Schweißen von
längeren
Abschnitten und Bearbeitungsbahnen mit dem Laserstrahl. Durch die
Düsenausbildung kann
der emittierte Gasstrom in der gewünschten Weise ausgerichtet
und gelenkt werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die
Schutzgasdüsen eine
verstellbare Lagerung aufweisen und sich hierdurch an die jeweiligen
Schweißerfordernisse
in Lage und Ausrichtung anpassen lassen.The
claimed with a workpiece holder
or a workpiece
connected stationary inert gas device
offers over
the use of inert gas nozzles
the possibility,
larger workpiece areas
to supply it with a protective gas atmosphere. This allows
extensive welding work
and especially the welding of
longer
Sections and machining paths with the laser beam. Through the
Nozzle training can
the emitted gas stream is aligned in the desired manner
and be directed. It is particularly advantageous if the
Inert gas nozzles
have adjustable storage and thereby adhere to the respective
welding requirements
have their position and orientation adjusted.
Die
beanspruchte Schutzgasvorrichtung hat besondere Vorteile für Remote-Laserbearbeitungsvorrichtungen,
bei denen der Laserstrahl von einem relativ weit distanzierten Remote-Laserkopf
auf das Werkstück
gerichtet wird. Die für
den Laserprozess erforderliche Bewegung des Laserstrahls kann über eine
bewegliche Scannereinrichtung und eine Ablenkung des Laserstrahls
im Laserkopf erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann der Laserkopf durch
eine geeignete Einrichtung, zum Beispiel einen Roboter bewegt werden.
Bei derartigen Remote-Laserbearbeitungseinrichtungen
bewegt sich somit der Laserstrahl in einer Weise gegenüber dem
Werkstück,
die ein Mitführen
einer mitbewegten Schutzgasvorrichtung erschwert oder unmöglich macht.
Mit der beanspruchten im Wesentlichen stationären Schutzgasvorrichtung lässt sich
dieses Problem beheben, so dass mit einem Remote-Laserstrahl trotzdem größenmäßig ausgedehnte
Bearbeitungsoperationen in beliebiger Weise möglich sind.The
claimed protective gas device has particular advantages for remote laser processing devices,
where the laser beam is from a relatively distant remote laser head
on the workpiece
is judged. The for
The movement of the laser beam required for the laser process can be done via a
movable scanner device and a deflection of the laser beam
done in the laser head. Alternatively or additionally, the laser head can pass through
a suitable device, for example a robot.
With such remote laser processing devices
thus the laser beam moves in a way opposite to that
Workpiece,
that a carry along
a moving protective gas device makes it difficult or impossible.
With the claimed essentially stationary protective gas device,
fix this problem so that with a remote laser beam it is still large in size
Editing operations are possible in any way.
Für die im
Wesentlichen stationäre
Anordnung der Schutzgasdüsen
gibt es verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten. Eine Düsenanordnung
an einer Spanneinrichtung oder einer Werkstückaufnahme hat hierbei den
Vorteil einer automatischen und korrekten Ausrichtung zum Werkstück und zur
werkstückbezogenen
Bearbeitungsbahn. Bei Verbindung mit einer Spanneinrichtung kann
zudem die Schutzgasvorrichtung durch die Betätigung der Spanneinrichtung
zugestellt und entfernt werden.There are various design options for the essentially stationary arrangement of the protective gas nozzles. A nozzle arrangement on egg ner clamping device or a workpiece holder has the advantage of automatic and correct alignment to the workpiece and the workpiece-related machining path. When connected to a tensioning device, the protective gas device can also be delivered and removed by actuating the tensioning device.
Für die konstruktive
Ausbildung der Schutzgasdüsen
gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die sich an den örtlichen
Gegebenheiten und am Einsatzweck orientieren und beliebig wählbar sind.
Mit einer gespreizten Flachdüse
lässt sich
ein größerer Bahnbereich
abdecken und ein quer zur Bearbeitungsbahn gerichteter Gasstrom
emittieren. Eine Rohrdüse
kann hingegen den Gasstrom entlang der Bearbeitungsbahn richten
und ihn dabei auch gezielt bündeln.
Die Anordnung einer Rohrdüse
hat Vorteile bei beengten Platzverhältnissen, geometrisch problematischen
Bahnbereichen und an Anfang sowie Ende der Bearbeitungsbahn. Eine
Kammerdüse
erlaubt eine besonders gute Führung
und Bündelung des
Schutzgasstroms bzw. der Schutzgasatmosphäre an der Bearbeitungsbahn,
wobei Gasverluste minimiert werden können.For the constructive
Formation of the protective gas nozzles
there are different ways
the local
Orient conditions and purpose of use and can be selected as desired.
With a spread flat nozzle
let yourself
a larger rail area
cover and a gas flow directed transversely to the processing path
emit. A pipe nozzle
can, however, direct the gas flow along the processing path
and also bundle it specifically.
The arrangement of a pipe nozzle
has advantages in confined spaces, geometrically problematic
Path areas and at the beginning and end of the machining path. A
chamber nozzle
allows particularly good guidance
and bundling the
Inert gas flow or the inert gas atmosphere on the processing path,
whereby gas losses can be minimized.
Bei
der beanspruchten Schutzgasvorrichtung können mehrere Schutzgasdüsen entlang
der Bearbeitungsbahn verteilt angeordnet sein und hierdurch einen
sehr großen
Bahnbereich abdecken. Die Aufteilung des Gasstromes auf mehrere
Schutzgasdüsen
erlaubt hierbei eine selektive Beaufschlagung der einzelnen Düsen entsprechend
des Bahnvorschubs vom Laserstrahl. Hierbei lassen sich der Bahnvorschub
und die Düsenbeaufschlagung
synchronisieren, so dass der Gasstrom oder Schutzgasvorhang stets
an der benötigten
Stelle der Bearbeitungsbahn vorhanden ist. Durch die selektive Düsenbeaufschlagung
lässt sich außerdem der
Schutzgasverbrauch einschränken
und optimieren.at
The shielding gas device claimed can have several shielding gas nozzles along
be arranged distributed around the processing path and thereby one
very big
Cover the web area. The distribution of the gas flow over several
Shield cups
allows a selective application of the individual nozzles accordingly
the path feed from the laser beam. Here, the path feed can be
and the nozzle application
synchronize so that the gas flow or protective gas curtain always
at the required
Location of the machining path exists. Through the selective nozzle application
can also the
Limit shielding gas consumption
and optimize.
Für die selektive
Beaufschlagung der Schutzgasdüsen
ist eine Verteileinrichtung von Vorteil, die auch mit Erfolg bei
den konventionellen Schutzgasauslässen im Stand der Technik von
Vorteil ist und insoweit eigenständige
Bedeutung haben kann. Durch Kopplung an eine Prozesssteuerung lässt sich
auf einfache Weise der Gasstrom mit dem Bahnvorschub des Laserstrahls
synchronisieren. Eine besonders einfache konstruktive Ausgestaltung der
Verteileinrichtung beinhaltet ein Verteilzylinder mit einem von
einem mit der Prozesssteuerung synchronisierten antriebbewegten
Verteilkolben, über den
am Zylindermantel angeschlossenen Schutzgasleitungen selektiv geöffnet und
geschlossen werden. Der Verteilkolben kann hierbei in einfacher
Weise axial bewegt werden.For the selective
Actuation of the protective gas nozzles
is a distribution facility advantageous, which also successfully
the conventional shielding gas outlets in the prior art from
The advantage is and in this respect independent
Can have meaning. By coupling to a process control,
in a simple way the gas flow with the path feed of the laser beam
synchronize. A particularly simple design of the
Distribution device includes a distribution cylinder with one of
a drive-synchronized with the process control
Distribution piston over which
shielding gas lines connected to the cylinder jacket selectively opened and
getting closed. The plunger can do this in a simpler way
Be moved axially.
In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.In
the subclaims
further advantageous refinements of the invention are specified.
Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im Einzelnen zeigen:The
Invention is exemplary and schematic in the drawings
shown. Show in detail:
1: eine Laserbearbeitungseinrichtung mit
einer Schutzgasvorrichtung in Seitenansicht, 1 : a laser processing device with a protective gas device in side view,
2: eine abgebrochene und
schematisierte Draufsicht auf eine Laserbearbeitungseinrichtung mit
zwei verschiedenen Arten von Schutzgasdüsen, 2 : a broken and schematic plan view of a laser processing device with two different types of shielding gas nozzles,
3: eine Draufsicht auf ein
Werkstück
mit einer Bearbeitungsbahn und einer Schutzgasvorrichtung mit mehreren
verteilt angeordneten Schutzgasdüsen
sowie einer Verteileinrichtung, 3 a plan view of a workpiece with a processing path and a protective gas device with a plurality of distributed protective gas nozzles and a distribution device,
4: eine Verteileinrichtung
im schematisierten Längsschnitt
und 4 : a distribution device in a schematic longitudinal section and
5: eine Variante zur Verteileinrichtung von 4, 5 : a variant of the distribution device from 4 .
6: eine abgewandelte Schutzgasvorrichtung
in perspektivischer Ansicht und 6 : a modified protective gas device in a perspective view and
7: einen Querschnitt durch
die Schutzgasvorrichtung von 6. 7 : a cross section through the protective gas device of 6 ,
1 zeigt schematisch eine
Laserbearbeitungseinrichtung (2) mit einer Schutzgasvorrichtung (1)
zur Bearbeitung eines Werkstücks
oder Bauteils (9) mittels mindestens eines Laserstrahls
(4). Die Laserbearbeitungseinrichtung (2) weist
mindestens ein Handhabungsgerät
(5), vorzugsweise einen mehrachsigen Gelenkarmroboter,
auf, der mindestens einen Laserkopf (3) bewegt, von dem
ein Laserstrahl (4) auf das Werkstück (9) gerichtet wird.
Der Roboter (5) hat eine Robotersteuerung (30),
in die auch eine Prozesssteuerung für den Laserprozess integriert sein
kann. Die Prozesssteuerung (30) kann alternativ auch an
anderer Stelle und extern angeordnet sein. 1 schematically shows a laser processing device ( 2 ) with a protective gas device ( 1 ) for machining a workpiece or component ( 9 ) using at least one laser beam ( 4 ). The laser processing device ( 2 ) has at least one handling device ( 5 ), preferably a multi-axis articulated arm robot, which has at least one laser head ( 3 ) from which a laser beam ( 4 ) on the workpiece ( 9 ) is directed. The robot ( 5 ) has a robot controller ( 30 ), in which a process control for the laser process can also be integrated. The process control ( 30 ) can alternatively be arranged elsewhere and externally.
Der
Laserkopf (3) ist als Remote-Laserkopf ausgebildet, der
mit einem größeren Abstand
zum Werkstück
(9) gehalten und gegebenenfalls bewegt wird. Der distanzierte
Laserkopf (3) hat dadurch keinen Kontakt zum Werkstück (9)
und führt
auch keine Schutzgasvorrichtung mit.The laser head ( 3 ) is designed as a remote laser head, which is at a greater distance from the workpiece ( 9 ) is held and moved if necessary. The distant laser head ( 3 ) has no contact with the workpiece ( 9 ) and does not carry an inert gas device.
Der
Laserstrahl (4) wird entlang einer Bearbeitungsbahn (6)
auf dem Werkstück
(9) entlang geführt.
Die Bearbeitungsbahn (6) kann eine einzelne zusammenhängende Bahn
sein. Sie kann auch aus mehreren Einzelbahnen bestehen, wobei zudem
die Bahnen aus einzelnen und unter Umständen unterbrochenen Abschnitten,
zum Beispiel in Form einer Strichnaht, bestehen können. Die
Relativbewegung zwischen Laserstrahl (4) und Werkstück (9)
wird vorzugsweise über
eine Bewegung des Laserstrahls (4) erzeugt. Dies kann auf
unterschiedliche Weise geschehen. Zum einen kann der Laserstrahl
(4) über eine
Scannereinrichtung im Laserkopf (3) in ein oder mehreren
Richtungen abgelenkt werden. Die Scannereinrichtung kann hierfür zum Beispiel
ein oder mehrere gesteuert bewegliche Spiegel aufweisen. Zusätzlich kann
der Laserkopf (3) vom Roboter (5) oder einen anderen
Art von Handhabungseinrichtung bewegt werden. In einer weiteren
Variante ist es möglich,
einen Laserkopf (3) ohne Scannereinrichtung und mit einem
fixierten Laserstrahl (4) einzusetzen, wobei der Laserkopf
(3) vom Roboter (5) bzw. einer anderen Handhabungseinrichtung
relativ zum Werkstück
(9) bewegt wird.The laser beam ( 4 ) is along a processing path ( 6 ) on the workpiece ( 9 ) led along. The machining path ( 6 ) can be a single continuous path. It can also consist of several individual webs, wherein the webs can also consist of individual and possibly interrupted sections, for example in the form of a dash seam. The relative movement between the laser beam ( 4 ) and workpiece ( 9 ) is preferably via a movement of the laser beam ( 4 ) generated. This can be done in different ways Schehen. On the one hand, the laser beam ( 4 ) via a scanner device in the laser head ( 3 ) are deflected in one or more directions. For this purpose, the scanner device can have, for example, one or more mirrors which can be moved in a controlled manner. In addition, the laser head ( 3 ) from the robot ( 5 ) or another type of handling device. In a further variant, it is possible to use a laser head ( 3 ) without scanner device and with a fixed laser beam ( 4 ) with the laser head ( 3 ) from the robot ( 5 ) or another handling device relative to the workpiece ( 9 ) is moved.
In
der gezeigten Ausführungsform
ist das Werkstück
(9) stationär
angeordnet. Es befindet sich auf einer entsprechend ausgebildeten
Werkstückaufnahme
(8), zum Beispiel einem Unterbau mit verschiedenen Werkstückauflagen
und Formteilen, auf denen das Werkstück (9) in der gewünschten
Weise exakt positioniert werden kann. Mittels einer Spanneinrichtung
(10), die mehrere bewegliche und von der Prozesssteuerung
(30) steuerbare Spanner aufweist, kann das Werkstück (9)
auf der Werkstückaufnahme (8)
lagegerecht gespannt und festgehalten werden.In the embodiment shown, the workpiece ( 9 ) arranged stationary. It is located on an appropriately designed workpiece holder ( 8th ), for example a substructure with different workpiece supports and molded parts on which the workpiece ( 9 ) can be positioned exactly in the desired manner. Using a tensioning device ( 10 ) that have multiple moving and process control ( 30 ) has controllable clamps, the workpiece ( 9 ) on the workpiece holder ( 8th ) are tensioned and held in place.
In
der gezeigten Ausführungsform
ist die Werkstückaufnahme
(8) stationär
am Anlagenboden fixiert. In einer nicht dargestellten Variante kann
eine instationäre
Werkstückaufnahme
(8) eingesetzt werden, die zum Beispiel aus einer Greifeinrichtung
mit integrierten Spannern besteht, die von einem mehrachsigen Roboter
geführt
und bewegt wird. Hierbei kann die Relativbewegung zwischen Werkstück (9) und
Laserstrahl (4) durch die Werkstückbewegungen oder durch eine Überlagerung
von Werkstückbewegung
und Laserstrahlbewegung erzeugt werden.In the embodiment shown, the workpiece holder ( 8th ) stationary on the system floor. In a variant not shown, a non-stationary workpiece holder ( 8th ) can be used, which consists, for example, of a gripping device with integrated tensioners, which is guided and moved by a multi-axis robot. The relative movement between the workpiece ( 9 ) and laser beam ( 4 ) are generated by the workpiece movements or by an overlay of workpiece movement and laser beam movement.
Der
Laserbearbeitungsprozess kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet
sein. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich
um Laserschweißprozesse,
bei denen ein oder mehrere durchgehende oder unterbrochene Laserschweißnähte entlang
der vorzitierten Bearbeitungsbahn (en) (6) erzeugt werden.
Die Relativbewegungen zwischen Laserstrahl (4) und Werkstück (9)
wird hierbei von der Prozesssteuerung (30) und gegebenenfalls
der Robotersteuerung gesteuert.The laser processing process can be designed in any suitable manner. In the shown and preferred exemplary embodiment, laser welding processes are involved in which one or more continuous or interrupted laser weld seams along the pre-cited machining path (s) ( 6 ) be generated. The relative movements between the laser beam ( 4 ) and workpiece ( 9 ) is used by the process control ( 30 ) and possibly controlled by the robot controller.
Die
Laserbearbeitungseinrichtung (2) beinhaltet eine Schutzgasvorrichtung
(1), die ein oder mehrere Schutzgasdüsen (11,12,13)
mit einem auslassseitig gerichteten Schutzgasstrom ausweist. Die Schutzgasdüsen (11,12,13)
sind nahe an der Bearbeitungsbahn (6) am Werkstück (9)
positioniert und zur Bearbeitungsbahn (6) hin entsprechend
ausgerichtet, um im Bahnbereich die gewünschte bzw. erforderliche Schutzgasatmosphäre zu schaffen.
Im Ausführungsbeispiel
von 1 bis 3 wird der Schutzgasstrom
(17) vorzugsweise aus der Düsenmündung in einem freien Strahl
und direkt auf das Werkstück (9)
und die Bearbeitungsbahn (6) gerichtet. Das Schutzgas kann
von beliebig geeigneter Art sein und zum Beispiel aus einem inerten
Gas, wie Argongas oder dergleichen bestehen.The laser processing device ( 2 ) includes an inert gas device ( 1 ) that have one or more inert gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) with an inert gas flow directed towards the outlet. The shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) are close to the machining path ( 6 ) on the workpiece ( 9 ) positioned and to the processing path ( 6 ) aligned accordingly in order to create the desired or required protective gas atmosphere in the railway area. In the embodiment of 1 to 3 the inert gas flow ( 17 ) preferably from the nozzle mouth in a free jet and directly onto the workpiece ( 9 ) and the machining path ( 6 ) directed. The protective gas can be of any suitable type and can consist, for example, of an inert gas such as argon gas or the like.
Das
Schutzgas wird von einer Schutzgasversorgung (21) mittels
einer gegebenenfalls zwischengeschalteten und nachfolgend näher erläuterten
Verteileinrichtung (22) über Schutzgasleitungen (18,19,20)
den Schutzgasdüsen
(11,12,13) zugeführt. Die Schutzgasdüsen (11,12,13)
sind vorzugsweise im Wesentlichen stationär am Werkstück (9) angeordnet.
Hierbei empfiehlt es sich, die Schutzgasdüsen (11,12,13)
an Teilen der Spanneinrichtung (10), insbesondere den einzelnen
Spannern, oder an der Werkstückaufnahme
(8) zu lagern.The shielding gas is supplied by a shielding gas supply ( 21 ) by means of a distribution device which may be interposed and explained in more detail below ( 22 ) via protective gas lines ( 18 . 19 . 20 ) the inert gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) fed. The shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) are preferably essentially stationary on the workpiece ( 9 ) arranged. It is recommended that the protective gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) on parts of the clamping device ( 10 ), especially the individual clamps, or on the workpiece holder ( 8th ) to store.
2 zeigt zwei bevorzugte
Ausgestaltungen der Schutzgasdüsen
(11,12,13). Die eine Schutzgasdüse (11)
ist als gespreizte Flachdüse
(14) ausgebildet, die ein trichterförmig sich erweiterndes Düsengehäuse mit
einer langen und schmalen Auslassöffnung aufweist, durch die
ein entsprechend breit aufgefächerter
Gasstrom (17) emittiert wird. Die Flachdüse (14)
ist mit ihrer Düsenöffnung vorzugsweise
im Wesentlichen parallel zur Bearbeitungsbahn (6) ausgerichtet
und emittiert einen im Wesentlichen quer zur Bearbeitungsbahn (6)
gerichteten Gasstrom. Die Flachdüse
(14) kann alternativ schräg zur Bearbeitungsbahn (6)
ausgerichtet sein, um gezielt ein Druckgefälle oder eine andere Strömungsrichtung
(17) relativ zur Bearbeitungsbahn (6) zu erzeugen.
In der gezeigten Ausführungsform
ist die Düsenöffnung im
Wesentlichen gerade. 2 shows two preferred configurations of the protective gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ). A protective gas nozzle ( 11 ) is as a spread flat nozzle ( 14 ), which has a funnel-shaped widening nozzle housing with a long and narrow outlet opening through which a correspondingly wide spread gas flow ( 17 ) is emitted. The flat nozzle ( 14 ) is preferably essentially parallel to the machining path with its nozzle opening ( 6 ) aligned and emits one essentially across the machining path ( 6 ) directed gas flow. The flat nozzle ( 14 ) can alternatively be inclined to the machining path ( 6 ) can be aligned in order to specifically target a pressure drop or another flow direction ( 17 ) relative to the machining path ( 6 ) to create. In the embodiment shown, the nozzle opening is essentially straight.
Im
rechten Teil von 2 ist
eine Alternative der Schutzgasdüse
(11) dargestellt, die hier als Rohrdüse (15) ausgebildet
ist. Die Rohrdüse
emittiert einen gebündelten
Gasstrom, wobei sie beispielsweise im Wesentlichen längs der
Bearbeitungsbahn (6) ausgerichtet ist. Das Schutzgas strömt dadurch
entlang der Bearbeitungsbahn (6).In the right part of 2 is an alternative to the protective gas nozzle ( 11 ) shown here as a tubular nozzle ( 15 ) is trained. The tubular nozzle emits a bundled gas stream, for example essentially along the processing path ( 6 ) is aligned. The shielding gas flows along the processing path ( 6 ).
Wie 2 ferner verdeutlicht, weisen
die Schutzgasdüsen
(11,12,13) eine verstellbare Lagerung
(16) auf, die eine Änderung
der Düsenposition und
Düsenausrichtung
erlaubt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist dies ein Drehlager zwischen Düsengehäuse und Spanneinrichtung (10),
welches eine Drehverstellung der Schutzgasdüse (11) erlaubt. Die Lagerung
(16) kann auch alternativ in anderer Weise ausgebildet
sein und auch mehrere Achsen aufweisen. Beispielsweise können ein
oder mehrere Linearachsen, mehrere Drehachsen oder auch Kombinationen
von Linear- und Drehachsen vorhanden sein.How 2 further clarified, the shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) an adjustable bearing ( 16 ), which allows the nozzle position and nozzle orientation to be changed. In the exemplary embodiment shown, this is a rotary bearing between the nozzle housing and the clamping device ( 10 ), which has a rotary adjustment of the protective gas nozzle ( 11 ) allowed. Warehousing ( 16 ) can alternatively be formed in a different way and also have several axes. For example, one or more linear axes, several rotary axes or combinations of linear and rotary axes can be present.
1 verdeutlicht außerdem eine
weitere Variante der Düsenausbildung.
Die Schutzgasdüse (12)
hat beispielsweise einen abgewinkelten Düsenkörper, welcher der Werkstückkontur
folgt. Die Düsenkörper oder
Düsengehäuse können aus
einem beliebig geeigneten und für
die Laserbearbeitungsbedingungen ausreichend widerstandsfähigen Material
bestehen. Sie können
starr ausgebildet sein. Alternativ sind auch plastisch verformbare
Materialien einsetzbar, die eine Veränderung der Düsenform
und eine flexible Anpassung an die Einsatzbedingungen erlauben. 6 und 7 zeigen eine dritte Variante der Düsenausbildung.
Die Schutzgasdüse
(11) ist hier als Kammerdüse (31) ausgebildet,
die besonders für kürzere Bearbeitungsbahnen
(6) in Form von Strichnähten
oder dergleichen geeignet ist. Die Kammerdüse (31) besitzt einen
Düsenkörper (32),
der auf das Werkstück
(9) im Bereich der Bearbeitungsbahn (6) aufgesetzt
wird oder mit geringem Abstand darüber gehalten wird. Der Düsenkörper (32)
hat eine innen liegende Schutzgaskammer (33), deren Form
beliebig variabel ist und die sich vorzugsweise in Axialrichtung
an die Gestaltung der Bearbeitungsbahn (6) anpasst. Die
Seitenwände
der Schutzgaskammer (33) begrenzen den Raum für die Schutzgasatmosphäre und bilden
hierfür
eine Art Wanne, aus der das Schutzgas vor allem bei einer auf dem
Werkstück
(9) aufgesetzten Kammerdüse (31) nicht entweichen kann. 1 also illustrates another variant of the nozzle design. The shielding gas nozzle ( 12 ) has an angled nozzle, for example body that follows the workpiece contour. The nozzle body or nozzle housing can consist of any suitable material that is sufficiently resistant to the laser processing conditions. They can be rigid. Alternatively, plastically deformable materials can be used, which allow the nozzle shape to be changed and flexibly adapted to the operating conditions. 6 and 7 show a third variant of the nozzle design. The shielding gas nozzle ( 11 ) is here as a chamber nozzle ( 31 ) designed especially for shorter machining paths ( 6 ) is suitable in the form of line seams or the like. The chamber nozzle ( 31 ) has a nozzle body ( 32 ) on the workpiece ( 9 ) in the area of the machining path ( 6 ) is placed on or held a short distance above it. The nozzle body ( 32 ) has an internal protective gas chamber ( 33 ), the shape of which is freely variable and which preferably adapts to the design of the machining path in the axial direction ( 6 ) adapts. The side walls of the protective gas chamber ( 33 ) delimit the space for the protective gas atmosphere and form a kind of trough for this, from which the protective gas is primarily used on the workpiece ( 9 ) attached chamber nozzle ( 31 ) cannot escape.
Die
Schutzgaskammer (33) ist für den Laserstrahl (4)
durchlässig,
so dass dieser an die Bearbeitungsbahn (6) gelangen kann.
Eine solche Durchlässigkeit
ist einerseits durch eine oben offene Kammergestaltung möglich. Alternativ
kann die Schutzgaskammer (33) an der Oberseite durch eine
laserlichtdurchlässige
Wandung, zum Beispiel aus Glas, begrenzt und verschlossen sein.The inert gas chamber ( 33 ) is for the laser beam ( 4 ) permeable, so that this is on the processing path ( 6 ) can reach. Such permeability is possible on the one hand through an open chamber design. Alternatively, the protective gas chamber ( 33 ) be delimited and closed at the top by a laser-transparent wall, for example made of glass.
Der
Düsenkörper (32)
kann in einen Spanner (34) oder ein anderes Teil der Spanneinrichtung
(10) integriert sein. In der gezeigten Ausführungsform
von 6 ist der Düsenkörper (32)
mittels eines bügelförmigen Halters
(35) an einem Spanner (34) gelagert. Der Düsenkörper (32)
ist hierbei als Auflagekörper ausgebildet,
der vom Spanner (34) auf die Werkstückoberfläche gedrückt wird.The nozzle body ( 32 ) can be in a tensioner ( 34 ) or another part of the clamping device ( 10 ) be integrated. In the shown embodiment of 6 is the nozzle body ( 32 ) using a bow-shaped holder ( 35 ) on a tensioner ( 34 ) stored. The nozzle body ( 32 ) is designed as a support body that is supported by the tensioner ( 34 ) is pressed onto the workpiece surface.
Für die Zufuhr
des Schutzgases kann eine ringförmige
Schutzgasleitung (18) vorhanden sein, die durch die Bügelarme
des Halters (35) verläuft
und vorzugsweise beidseitig an den axialen Enden der Schutzgaskammer
(33) mündet.
Bei dieser Gestaltung ist eine Spülung mit einem Schutzgasstrom möglich. Alternativ
kann auch nur eine einzelne Schutzgasleitung vorhanden sein, die
für eine
stehende Schutzgasatmosphäre
in der Schutzgaskammer (33) sorgt.An annular protective gas line ( 18 ), which are supported by the bracket arms of the holder ( 35 ) runs and preferably on both sides at the axial ends of the protective gas chamber ( 33 ) flows out. With this design, purging with a protective gas flow is possible. Alternatively, there can also be only a single protective gas line, which is used for a standing protective gas atmosphere in the protective gas chamber ( 33 ) cares.
7 verdeutlicht in einem
Querschnitt des Ausführungsbeispiels
von 6 die Gestaltung
des Düsenkörpers (32)
mit der zentralen innen liegenden Schutzgaskammer (33),
der Schutzgasleitung (18) und dem einfallenden Laserstrahl
(4). 7 zeigt hierbei
auch eine Abwandlung von 6,
bei der die Schutzgaskammer (33) oben von einer Blende
(36) abgedeckt ist, die nur einen schmalen und gegenüber der
Kammerbreite verengten Einfallschlitz für den Laserstrahl (4)
frei lässt.
Die Schutzgasatmosphäre wird
hierdurch besser in der Schutzgaskammer (33) gehalten und
kontrolliert. 7 clarified in a cross section of the embodiment of 6 the design of the nozzle body ( 32 ) with the central internal protective gas chamber ( 33 ), the inert gas line ( 18 ) and the incident laser beam ( 4 ). 7 also shows a modification of 6 , in which the protective gas chamber ( 33 ) at the top of an aperture ( 36 ) is covered, which is only a narrow incident slit for the laser beam that is narrowed in relation to the chamber width ( 4 be) free. The protective gas atmosphere is thereby better in the protective gas chamber ( 33 ) held and controlled.
Das
Werkstück
(9) besteht im Ausführungsbeispiel
von 6 und 7 aus zwei dünnen aufeinander
liegenden Blechen, die mittels des Laserstrahls (4) in
einer Überlappnaht
miteinander verschweißt werden.The workpiece ( 9 ) exists in the embodiment of 6 and 7 from two thin sheets lying on top of each other, which are 4 ) are welded together in an overlap seam.
Wie 3 verdeutlicht, können bei
ein oder mehreren längeren
Bearbeitungsbahnen (6) mehrere Schutzgasdüsen (11,12,13)
entlang der Bearbeitungsbahn (6) verteilt angeordnet sein.
In der gezeigten Ausführungsform
sind insgesamt sechs Schutzgasdüsen
vorhanden. Die Schutzgasdüsen (11,12,13)
werden entsprechend des Bahnvorschubs vom Laserstrahl (4)
selektiv mit Schutzgas über
ihre angeschlossenen Schutzgasleitungen (18,19,20) versorgt.
Die Schutzgasdüsen
(11,12,13) werden hierbei nacheinander
von einer Verteileinrichtung (22) beaufschlagt, wobei die
Beaufschlagung vorzugsweise mit dem Bahnvorschub (7) des
Laserstrahls (4) synchronisiert wird. Zu diesem Zweck ist die
Verteileinrichtung (22) mit der Prozesssteuerung (30)
verbunden und erhält
von dieser die notwendigen Steuersignale. Auf diese Weise werden
gezielt nur diejenigen Schutzgasdüsen (11,12,13)
beaufschlagt, in deren Einflussbereich sich gerade der Laserstrahl
(4) befindet. Hierbei ist ergänzend auch ein Vor- und Nachlauf
benachbarter Schutzgasdüsen möglich, um
ein Vorspülen
oder Nachspülen
zu ermöglichen.
Durch ein rechtzeitiges Beaufschlagen der nächstfolgenden Schutzgasdüse kann
sichergestellt werden, dass sich beim Übergang des Laserstrahls (4)
vom einen in den nächsten
Düsenbereich bereits
die erforderliche Schutzgasatmosphäre im Folgebereich aufgebaut
ist. Die Folgedüsen
brauchen außerdem
eine vorzeitige Beaufschlagung, falls die Düsen und ihre Schutzgasleitungen
leer sind oder mit Umgebungsluft gefüllt sind, um sie rechtzeitig
freizuspülen
und neues Schutzgas bis zur Düsenöffnung zu
führen.
Ein Nachspülen
und eine verlängerte
Beaufschlagung der rückwärtigen Schutzgasdüsen kann
sinnvoll sein, um bei der abkühlenden
Laserschweißnaht
noch eine Zeitlang die Schutzgasatmosphäre aufrecht zu erhalten und
Oxidationserscheinungen oder dergleichen andere Nahtveränderungen
zu vermeiden. Eine verlängerte
Düsenbeaufschlagung
ist auch in denjenigen Fällen
von Vorteil, wo mehrere Laserstrahlen nacheinander entlang der gleichen
oder einer parallelen Bearbeitungsbahn (6) bewegt werden.How 3 clarifies, with one or more longer machining tracks ( 6 ) several inert gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) along the processing path ( 6 ) be distributed. In the embodiment shown, there are a total of six inert gas nozzles. The shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) are emitted by the laser beam according to the path feed ( 4 ) selectively with shielding gas via its connected shielding gas lines ( 18 . 19 . 20 ) provided. The shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) are distributed one after the other by a distribution device ( 22 ) acted upon, the application preferably with the path feed ( 7 ) of the laser beam ( 4 ) is synchronized. For this purpose, the distribution device ( 22 ) with process control ( 30 ) connected and receives the necessary control signals from it. In this way, only those shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) in whose area of influence the laser beam ( 4 ) is located. In addition, it is also possible to run adjacent and inert gas nozzles in order to enable pre-rinsing or rinsing. By acting on the next protective gas nozzle in good time, it can be ensured that (laser beam transition) ( 4 ) from one to the next nozzle area, the required protective gas atmosphere has already been built up in the subsequent area. The subsequent nozzles also need to be acted on prematurely if the nozzles and their shielding gas lines are empty or filled with ambient air in order to flush them out in good time and to lead new shielding gas to the nozzle opening. Rinsing and an extended exposure to the rear shielding gas nozzles can be useful in order to maintain the shielding gas atmosphere for a while with the cooling laser weld seam and to avoid oxidation phenomena or the like other seam changes. An extended nozzle application is also advantageous in those cases where several laser beams are successively along the same or a parallel processing path ( 6 ) are moved.
4 und 5 verdeutlichen konstruktive Ausführungsbeispiele
der Verteileinrichtung (22). Sie besteht in beiden Fällen aus
mindestens einem Verteilzylinder (23), an dessen Zylindermantel
mehrere Schutzgasleitungen (18,19,20)
in Axialrichtung hintereinander verteilt angeschlossen sind. Hierbei
können
die Schutzgasleitungen (18,19,20) untereinander
gleiche oder unterschiedliche Abstände aufweisen. Sie können in
der gleichen Axiallinie verlaufen oder zueinander in Umfangsrichtung
versetzt sein. Die einzelnen Schutzgasleitungen (18,19,20)
können über eine
einzelne Zulaufbohrung im Zylindermantel angeschlossen sein. Alternativ
können
sie auch mehrere miteinander über
einen Ringkanal oder dergleichen verbundene Zulauföffnungen
haben. 4 and 5 illustrate constructive Aus management examples of the distribution device ( 22 ). In both cases it consists of at least one distribution cylinder ( 23 ), on the cylinder jacket of which several protective gas lines ( 18 . 19 . 20 ) are connected one behind the other in the axial direction. The shielding gas lines ( 18 . 19 . 20 ) have the same or different distances from each other. They can run in the same axial line or be offset from one another in the circumferential direction. The individual shielding gas lines ( 18 . 19 . 20 ) can be connected via a single inlet bore in the cylinder jacket. Alternatively, they can also have several inlet openings connected to one another via an annular channel or the like.
Im
Verteilzylinder (23) ist ein Verteilkolben (24)
mit einer Gasleitung (28) beweglich angeordnet. Über die
Stellung des Verteilkolbens (24) wird von der Gasleitung
(28) die jeweils zugeordnete Schutzgasleitung (18,19,20)
beaufschlagt.In the distribution cylinder ( 23 ) is a distribution piston ( 24 ) with a gas pipe ( 28 ) movably arranged. About the position of the distributor piston ( 24 ) is from the gas pipe ( 28 ) the assigned protective gas line ( 18 . 19 . 20 ) acted upon.
In
beiden Ausführungsformen
weist der Verteilkolben (24) zwei axial distanzierte Kolbenscheiben
(25,26) auf, die umfangsseitig dichtend im Verteilzylinder
(23) geführt
sind. Die Gasleitung (28) ist in der Kolbenstange (27)
angeordnet, die einen kleineren Durchmesser als die Kolbenscheiben
(25,26) besitzt. Hierdurch entsteht zwischen den
Kolbenscheiben (25,26) ein ringförmiger Freiraum,
in dem die axiale Gasleitung (28) mit ein oder mehreren
Querauslässen
mündet.In both embodiments, the distribution piston ( 24 ) two axially spaced piston disks ( 25 . 26 ) on the circumferential sealing in the distribution cylinder ( 23 ) are performed. The gas pipe ( 28 ) is in the piston rod ( 27 ) which have a smaller diameter than the piston discs ( 25 . 26 ) has. This creates between the piston discs ( 25 . 26 ) an annular space in which the axial gas line ( 28 ) with one or more cross outlets.
Im
Ausführungsbeispiel
der 4 ist der Axialabstand
der Kolbenscheiben (25,26) so gewählt, dass
bei jeder Axialstellung des Verteilkolbens (24) nur jeweils
eine einzelne in den Freiraum mündende Schutzgasleitung
(19) (fett dargestellt) beaufschlagt ist, durch die das
Schutzgas in Strömungsrichtung (17)
austreten und abfließen
kann. Die anderen Schutzgasleitungen (18,20) sind
durch die Kolbenscheiben (25,26) abgedeckt oder
vom Gasstrom durch die Dichtwirkung zwischen Scheibenrand und Zylindermantel
abgeschlossen.In the embodiment of the 4 is the axial distance between the piston discs ( 25 . 26 ) selected so that each axial position of the distributor piston ( 24 ) only a single shielding gas line opening into the free space ( 19 ) (shown in bold) through which the protective gas flows in the direction of flow ( 17 ) can emerge and flow away. The other shielding gas lines ( 18 . 20 ) are through the piston discs ( 25 . 26 ) covered or sealed off from the gas flow by the sealing effect between the edge of the pane and the cylinder jacket.
5 zeigt hierzu eine Variante
mit einer größeren Distanzierung
der Kolbenscheiben (25,26). In der mit durchgezogenen
Strichen dargestellten Kolbenstellung sind zwei Schutzgasleitungen
(18,19) beaufschlagt. In der gestrichelt dargestellten
Folgestellung ist die untere Schutzgasleitung (18) verschlossen
und nur noch die zweite Schutzgasleitung (19) offen. Durch
diese Gestaltung kann das vorbeschriebene Nachspülen über die verlängerte Beaufschlagung
der rückwärtigen Schutzgasleitung
(18) bzw. der ihr zugeordneten Schutzgasdüse (11)
gegenüber
der Folgedüse
(12) erreicht werden. Bei der weiteren und nicht dargestellten
Kolbenbewegung wird anschließend
die Schutzgasleitung (20) zum Vorspülen geöffnet, während die Schutzgasleitung (19)
immer noch offen ist. In der weiteren Kolbenbewegung wird an der
Schutzgasleitung (19) ein Nachspülen in der vorbeschriebenen
Weise erzielt. 5 shows a variant with a larger spacing of the piston discs ( 25 . 26 ). In the piston position shown with solid lines, two shielding gas lines ( 18 . 19 ) acted upon. In the subsequent position shown in dashed lines, the lower protective gas line ( 18 ) closed and only the second protective gas line ( 19 ) open. With this design, the above-described rinsing can be carried out via the extended exposure to the rear protective gas line ( 18 ) or the associated protective gas nozzle ( 11 ) opposite the following nozzle ( 12 ) can be achieved. When the piston moves further and not shown, the shielding gas line ( 20 ) opened for pre-purging while the protective gas line ( 19 ) is still open. As the piston moves, the shielding gas line ( 19 ) Rinsing is achieved in the manner described above.
Die
axialen Abstände
der Kolbenscheiben (25,26) richten sich in den
vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
nach den axialen Abständen
der Schutzgasleitungen (18,19,20).The axial distances between the piston discs ( 25 . 26 ) in the above-described exemplary embodiments depend on the axial distances between the protective gas lines ( 18 . 19 . 20 ).
Im
Ausführungsbeispiel
von 4 entspricht der
Scheibenabstand im Wesentlichen dem Leitungsabstand, wodurch stets
nur eine Schutzgasleitung (18,19,20)
geöffnet
wird. In der dargestellten Variante von 5 ist der Scheibenabstand größer als der
Leitungsabstand, wodurch zeitweise zwei Schutzgasleitungen (18,19,20)
zum getrennten Vor- und Nachspülen
geöffnet
werden. In einer nicht dargestellten Variante mit noch größerem Scheibenabstand
können
drei oder mehr Schutzgasleitungen (18,19,20)
zeitweise zugleich beaufschlagt werden und ein gleichzeitiges Vor-
und Nachspülen
ermöglichen.In the embodiment of 4 the distance between the panes essentially corresponds to the distance between the lines, which means that only one shielding gas line ( 18 . 19 . 20 ) is opened. In the variant of 5 the distance between the panes is greater than the distance between the lines, which means that two shielding gas lines ( 18 . 19 . 20 ) can be opened for separate pre-rinsing and rinsing. In a variant, not shown, with an even larger pane spacing, three or more protective gas lines ( 18 . 19 . 20 ) are temporarily loaded at the same time and enable simultaneous pre-rinsing and rinsing.
Die
Axialbewegung des Verteilkolbens (24) wird über die
Kolbenstange (27) durch einen geeigneten Antrieb (29)
erreicht, der in 4 schematisch dargestellt
ist. Der Antrieb (29) kann in beliebig geeigneter Weise
ausgebildet sein. Beispielsweise ist er als elektromotorischer Spindelantrieb
ausgebildet. Der Antrieb (29) ist mit der Prozesssteuerung
(30) verbunden. Über
diese Steuerverbindung kann der Verteilkolben (24) synchron
zur Relativbewegung zwischen Laserstrahl (4) und Werkstück (9)
bewegt werden.The axial movement of the distributor piston ( 24 ) is over the piston rod ( 27 ) by a suitable drive ( 29 ) reached in 4 is shown schematically. The drive ( 29 ) can be designed in any suitable manner. For example, it is designed as an electromotive spindle drive. The drive ( 29 ) is with the process control ( 30 ) connected. The distribution piston ( 24 ) synchronous to the relative movement between the laser beam ( 4 ) and workpiece ( 9 ) are moved.
Die
axial im Inneren der Kolbenstange (27) verlegte Gasleitung
(28) ist endseitig in geeigneter Weise aus der Kolbenstange
(27) herausgeführt
und mit der Schutzgasversorgung (21) verbunden.The axially inside the piston rod ( 27 ) installed gas line ( 28 ) is in a suitable manner at the end of the piston rod ( 27 ) and with the protective gas supply ( 21 ) connected.
In
den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
münden
die Schutzgasleitungen (18,19,20) als
offene Rohre oder Leitungen an den Schutzgasdüsen (11,12,13).
In Abwandlung hierzu ist es möglich,
an den Leitungsmündungen
Ventile oder andere steuerbare Verschlüsse anzuordnen. Diese Ventile können von
der Prozesssteuerung (30) beaufschlagt und einzeln ferngesteuert
werden. Alternativ ist es möglich,
die Ventilbetätigung
an die Funktion und Betätigung
der Spanneinrichtung (10) zu koppeln. Mit derartigen endseitigen
an den Leitungsmündungen oder
gegebenenfalls auch in den Schutzgasdüsen (11,12,13)
angeordneten Ventilen oder anderen Verschlussmitteln kann die vorbeschriebene
Verteileinrichtung (22) ergänzt werden. Alternativ ist
auch ein Ersatz der Verteileinrichtung (22) durch diese
Ventile oder Verschlüsse
möglich.In the above-described exemplary embodiments, the protective gas lines ( 18 . 19 . 20 ) as open pipes or lines on the protective gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ). In a modification of this, it is possible to arrange valves or other controllable closures at the line openings. These valves can be used by the process control ( 30 ) acted upon and individually controlled remotely. Alternatively, it is possible to adapt the valve actuation to the function and actuation of the tensioning device ( 10 ) to couple. With such ends on the line mouths or, if appropriate, also in the protective gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) arranged valves or other closure means, the distribution device described above ( 22 ) can be added. Alternatively, a replacement of the distribution device ( 22 ) possible through these valves or closures.
Abwandlungen
der gezeigten Art und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener
Weise möglich.
Zum einen kann die Zahl, Anordnung und Ausrichtung der Schutzgasdüsen (11,12,13)
beliebig variieren. In 1 und 3 sind hierzu rein beispielhafte
und stark schematisierte Anordnungen dargestellt. Die Ausrichtung
der Schutzgasdüsen
(11,12,13) und der emittierten Gasströme (17) ist
außerdem
abhängig
von der Einfallrichtung des Laserstrahls (4). In den gezeigten
einfachen Ausführungsbeispielen
ist der Schutzgasstrom (17) im Wesentlichen parallel zur
Werkstückoberfläche gerichtet,
wobei der Laserstrahl (4) im Wesentlichen senkrecht auf
die Werkstückoberfläche auftrifft.
In Variation hierzu können
die Schutzgasdüsen
(11,12,13) schräg zur Werkstückoberfläche gerichtet
sein. Die Ausrichtung und Lage der Schutzgasdüsen (11,12,13)
richtet sich nach der Lage der Bearbeitungsbahn (6). Diese
kann je nach Stückart
in der Horizontalen und von der X- und Y- Achse aufgespannten Ebene verlaufen.
Die Bearbeitungsbahn (6) kann alternativ auch eine Komponente
in Richtung der Z-Achse haben. Die Bahn (6) kann insbesondere
einen beliebigen räumlichen
Verlauf aufweisen. Dementsprechend räumlich sind die Schutzgasdüsen (11,12,13)
verteilt angeordnet und ausgerichtet.Modifications of the type shown and described embodiments are possible in various ways. For one thing, the number, arrangement and the alignment of the shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) vary as desired. In 1 and 3 purely exemplary and highly schematic arrangements are shown for this purpose. The orientation of the shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) and the emitted gas flows ( 17 ) also depends on the direction of incidence of the laser beam ( 4 ). In the simple exemplary embodiments shown, the protective gas flow ( 17 ) directed essentially parallel to the workpiece surface, the laser beam ( 4 ) strikes the workpiece surface essentially perpendicularly. In variation, the shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) be directed obliquely to the workpiece surface. The orientation and position of the shielding gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) depends on the location of the machining path ( 6 ). Depending on the type of piece, this can run horizontally and on the plane spanned by the X and Y axes. The machining path ( 6 ) can alternatively have a component in the direction of the Z axis. The train ( 6 ) can in particular have any spatial course. The protective gas nozzles ( 11 . 12 . 13 ) distributed and aligned.
Variabel
ist auch die Verteileinrichtung (22). Statt der gezeigten
axialen Linearverstellung ist eine rotatorische Stellung in Verbindung
mit umfangsseitig am Zylindermantel verteilt angeordneten Schutzgasleitungen
(18,19,20) möglich. In diesem Fall ist ein drehbarer
Verteilkolben (24) vorhanden, der am Umfang ein oder mehrere örtlich begrenzte
Schutzgasauslässe
hat, die je nach Kolbendrehstellung die verschiedenen Schutzgasleitungen
(18,19,20) beaufschlagen. Daneben sind
weitere beliebige andere Ausgestaltungen der Verteileinrichtung
(22), ihrer Komponenten und ihrer Funktion möglich.The distribution device is also variable ( 22 ). Instead of the axial linear adjustment shown, a rotary position in connection with shielding gas lines arranged circumferentially on the cylinder jacket ( 18 . 19 . 20 ) possible. In this case, a rotatable distribution piston ( 24 ) is available, which has one or more locally limited shielding gas outlets on the circumference, which, depending on the piston rotation position, the various shielding gas lines ( 18 . 19 . 20 ) act on. In addition, other arbitrary configurations of the distribution device ( 22 ), their components and their function possible.
Die
Schutzgasvorrichtung (1) kann nicht nur in Verbindung mit
Remote-Laserbearbeitungseinrichtungen (2) eingesetzt werden.
Sie lässt
sich auch zusammen mit anderen Laserköpfen einsetzen, die von einer
Handhabungseinrichtung, bzw. einem mehrachsigen Gelenkarmroboter
nahe und in Kontakt am Werkstück
(9) entlang bewegt werden. Der Kontakt kann zum Beispiel
durch Andrückrollen,
Andrückfinger
oder dergleichen realisiert werden. Die gezeigte und im Wesentlichen
stationäre
Schutzgasvorrichtung (1) kann durch eine mit derartigen
Laserköpfen mitbewegte
Schutzgasvorrichtung ergänzt
werden. In weiterer Abwandlung wird bei der eingangs erwähnten Relativbewegung
und Mitführung
des Bauteils (9) durch einen Roboter oder dergleichen die Schutzgasvorrichtung
(1) mitbewegt. Ferner ist es möglich, die gezeigte Schutzgasvorrichtung
(1) in Verbindung mit anderen Bearbeitungseinrichtungen einzusetzen,
zum Beispiel Elektronenstrahlbearbeitungseinrichtungen. Der gewählte Begriff
Laserbearbeitungseinrichtung deckt hierbei alle diese Varianten ab.
Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Varianten im breitesten
Sinne um Strahlbearbeitungseinrichtungen. Eine stationäre Schutzgaseinrichtung
(1) lässt
sich außerdem
in Verbindung mit Lichtbogen-Bearbeitungseinrichtungen einsetzen.The protective gas device ( 1 ) can not only be used in connection with remote laser processing equipment ( 2 ) are used. It can also be used together with other laser heads that are operated by a handling device or a multi-axis articulated arm robot close to and in contact with the workpiece ( 9 ) are moved along. The contact can be realized, for example, by pressure rollers, pressure fingers or the like. The shown and essentially stationary shielding gas device ( 1 ) can be supplemented by a protective gas device moved with such laser heads. In a further modification, the relative movement and entrainment of the component ( 9 ) by a robot or the like the protective gas device ( 1 ) moved. It is also possible to use the shielding gas device shown ( 1 ) in connection with other processing devices, for example electron beam processing devices. The chosen term laser processing device covers all of these variants. These variants are preferably beam processing devices in the broadest sense. A stationary inert gas device ( 1 ) can also be used in conjunction with arc processing equipment.
-
11
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SchutzgasvorrichtungShielding gas device
-
22
-
LaserbearbeitungseinrichtungLaser machining device
-
33
-
Laserkopf,
Remote-LaserkopfLaser head,
Remote laser head
-
44
-
Laserstrahllaser beam
-
55
-
Roboterrobot
-
66
-
Bearbeitungsbahn,
BahnMachining path,
train
-
77
-
Vorschubrichtungfeed direction
-
88th
-
Werkstückaufnahme,
UnterbauWorkpiece holder,
substructure
-
99
-
Werkstück, BauteilWorkpiece, component
-
1010
-
Spanneinrichtungtensioning device
-
1111
-
SchutzgasdüseShield Cup
-
1212
-
SchutzgasdüseShield Cup
-
1313
-
SchutzgasdüseShield Cup
-
1414
-
Flachdüseflat die
-
1515
-
Rohrdüsepipe nozzle
-
1616
-
Lagerung
verstellbarstorage
adjustable
-
1717
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Strömungsrichtungflow direction
-
1818
-
SchutzgasleitungProtective gas line
-
1919
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SchutzgasleitungProtective gas line
-
2020
-
SchutzgasleitungProtective gas line
-
2121
-
SchutzgasversorgungShielding gas supply
-
2222
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Verteileinrichtungdistributor
-
2323
-
Verteilzylinderdistributor cylinder
-
2424
-
VerteilkolbenVerteilkolben
-
2525
-
Kolbenscheibepiston disc
-
2626
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Kolbenscheibepiston disc
-
2727
-
Kolbenstangepiston rod
-
2828
-
Gasleitunggas pipe
-
2929
-
Antriebdrive
-
3030
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Prozesssteuerung,
RobotersteuerungProcess control,
robot control
-
3131
-
Kammerdüsechamber nozzle
-
3232
-
Düsenkörper, AuflagekörperNozzle body, support body
-
3333
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SchutzgaskammerShielding gas chamber
-
3434
-
SpannerStretcher
-
3535
-
Halter,
BügelHolder,
hanger
-
3636
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Blendecover