DE102016103526A1

DE102016103526A1 - Self-propelled processing device

Info

Publication number: DE102016103526A1
Application number: DE102016103526.2A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2016-02-29
Publication date: 2017-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine autonome, selbstfahrende Bearbeitungsvorrichtung (1) zur Werkstückbearbeitung mittels Laserstrahlung. Um Werkstücke (2) nahezu beliebiger Größe in einem kontinuierlichen Prozess bearbeiten zu können weist die Bearbeitungsvorrichtung (1) ein Fahrwerk (5) mit einem Antrieb (6) auf, das mit einer Plattform (12) zur Einstellung der gewünschten horizontalen Orientierung der Plattform (12) relativ beweglich durch zumindest ein Stellmittel (13) verbunden ist. Die auf diese Weise horizontal ausgerichtete Plattform (12) dient der beweglichen Aufnahme eines Bearbeitungskopfes (3), der mittels eines Tragarmes (15) mit einem in der Ebene der Plattform (12) translatorisch in Richtung X-Achse parallel zu einer Bearbeitungszone (10) beweglichen Schlitten (16) durch einen Antrieb (17) beweglich ist. Hierdurch kann der Vorschubbewegung des Fahrwerkes (5) eine Korrekturbewegung überlagert und der Bearbeitungskopf (3) exakt gegenüber der Bearbeitungszone (10) vertikal ausgerichtet werden.The invention relates to an autonomous, self-propelled processing device (1) for workpiece machining by means of laser radiation. In order to be able to process workpieces (2) of virtually any size in a continuous process, the processing device (1) has a running gear (5) with a drive (6) which is connected to a platform (12) for setting the desired horizontal orientation of the platform (FIG. 12) is relatively movably connected by at least one adjusting means (13). The thus horizontally oriented platform (12) is used for the movable recording of a machining head (3) by means of a support arm (15) with a in the plane of the platform (12) translationally in the X-axis direction parallel to a processing zone (10). movable carriage (16) by a drive (17) is movable. In this way, the feed movement of the chassis (5) superimposed on a correction movement and the machining head (3) exactly opposite the processing zone (10) are aligned vertically.

Description

Die Erfindung betrifft eine autonome, selbstfahrende Bearbeitungsvorrichtung mit zumindest einem Werkzeug zur Bearbeitung eines oder mehrerer Werkstücke mittels thermischer Energie, insbesondere Strahlungsenergie, wobei die Bearbeitungsvorrichtung ein Fahrwerk mit zumindest einem Antrieb zur Übertragung einer Antriebsleistung auf zumindest ein Rad für die Vorschubbewegung der Bearbeitungsvorrichtung gegenüber dem Werkstück sowie einen Bearbeitungskopf aufweist, durch den die thermische Energie auf eine linienförmige Bearbeitungszone auf dem Werkstück lenkbar ist. The invention relates to an autonomous, self-propelled processing device with at least one tool for processing one or more workpieces by means of thermal energy, in particular radiant energy, wherein the processing device a chassis with at least one drive for transmitting a drive power to at least one wheel for the advancing movement of the processing device relative to the workpiece and a machining head, by means of which the thermal energy can be directed onto a linear machining zone on the workpiece.

Die Bearbeitung von Werkstücken mit Laserstrahlung ist seit langem bekannt. Zu den Bearbeitungsverfahren zählen das Schneiden und Schweißen von Werkstücken sowie das Härten von Oberflächen. Kleine Werkstücke, die beispielsweise durch Auftragsschweißen miteinander verbunden werden sollen, werden dabei häufig gegen einen feststehenden Laser bewegt. Hierzu können sie auf einem entsprechenden Tisch eingespannt sein, der zur Durchführung des Schweißvorganges im Raum bewegbar ist. The machining of workpieces with laser radiation has long been known. The machining processes include the cutting and welding of workpieces as well as the hardening of surfaces. Small workpieces, which are to be joined together, for example by build-up welding, are often moved against a stationary laser. For this purpose, they can be clamped on a corresponding table, which is movable in space for carrying out the welding process.

Es sind auch bereits handführbare Bearbeitungsvorrichtungen zur Laserbearbeitung eines Werkstückes mittels eines Laserstrahles, insbesondere zum Laserschweißen, mit einer gegen das Werkstück anlegbaren Führungsrolle bekannt, wobei die Bearbeitungsvorrichtung entweder eine eigene Laserquelle aufweist oder mittels eines flexiblen Lichtwellenleiters mit einer stationären Laserstrahlquelle koppelbar ist. There are already manageable processing devices for laser machining of a workpiece by means of a laser beam, in particular for laser welding, known with an engageable against the workpiece guide roller, the processing device either has its own laser source or by means of a flexible optical waveguide with a stationary laser beam source can be coupled.

Gemäß der DE 198 17 629 A1 sind motorisch antreibbare Rollen vorgesehen, um so eine gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Bearbeitungsvorrichtung von Hand über das Werkstück zu rollen. According to the DE 198 17 629 A1 motor driven rollers are provided so as to achieve a uniform feed rate. On the other hand, it is also possible to roll the processing device by hand over the workpiece.

Die DE 39 06 336 A1 offenbart auch bereits eine Trennvorrichtung mit einer Laserstrahlquelle für insbesondere plattenförmige Werkstücke mit einer Führungsvorrichtung zum Überfahren des Werkstückes. Die Führungsvorrichtung kann mit wenigstens drei Rädern oder Rollen ausgestattet sein, die ihrerseits mit Antriebsmitteln verbunden sind, die einen sicheren Stand der Bearbeitungsvorrichtung erlauben. Weiterhin können Sensoren zur Erfassung der Bewegung der Rollen vorgesehen werden, sodass mittels einer Steuereinheit komplizierte Schnitte auf einfache Weise erfasst und danach automatisch reproduziert werden. The DE 39 06 336 A1 already discloses a separation device with a laser beam source for particular plate-shaped workpieces with a guide device for driving over the workpiece. The guide device may be equipped with at least three wheels or rollers, which in turn are connected to drive means, which allow a secure state of the processing device. Furthermore, sensors for detecting the movement of the rollers can be provided, so that complicated sections are detected in a simple manner by means of a control unit and then automatically reproduced.

Ferner ist durch die DE 195 19 150 A1 auch ein Laserstrahlgerät mit einem von dem Werkstück beaufschlagbaren Abstandhalter bekannt, um so einen bestimmten Mindestabstand zuverlässig einhalten zu können. Furthermore, by the DE 195 19 150 A1 Also known is a laser beam device with a spacer which can be acted upon by the workpiece in order to be able to reliably maintain a specific minimum distance.

Bei der DE 202 16 219 U1 ist eine zusätzliche Führung mit zumindest zwei Freiheitsgraden relativ zu dem Werkstück einstellbar ist, sodass zumindest die Neigung des Laserstrahles und der Abstand zu einer Referenzkontur des Werkstückes oder der Aufnahme in unterschiedlichen Positionen festlegbar sind. Hierdurch kann die Führung in einfacher Weise gegen eine beliebige, insbesondere auch zu der Bearbeitungszone erheblich beabstandete ortsfeste Referenzkontur angelegt werden, sodass die Beschaffenheit des Werkstückes in der Umgebung der Bearbeitungszone keinerlei Einfluss auf die Führung hat. Die Führung weist hierzu beispielsweise ein Gelenk zur Einstellung des Neigungswinkels sowie einen axial verschiebbaren Abschnitt auf. In the DE 202 16 219 U1 an additional guide with at least two degrees of freedom is adjustable relative to the workpiece, so that at least the inclination of the laser beam and the distance to a reference contour of the workpiece or the recording in different positions can be fixed. In this way, the guide can be applied in a simple manner against any, in particular also to the processing zone considerably spaced stationary reference contour, so that the nature of the workpiece in the vicinity of the processing zone has no influence on the leadership. For this purpose, the guide has, for example, a joint for setting the inclination angle and an axially displaceable section.

Für die lasergestützte Verbindungsschweißung von großformatigen Formteilen wie beispielsweise Flügelformen sind Nahtlängen von bis zu 10 m mit in nur in einer Raumrichtung linearem Verlauf zu schweißen. Hierzu kommen Roboter oder mobile Portale zum Einsatz, erfordern aber ein mehrfaches Umsetzen während des Schweißens, da nur Teilstücke geschweißt werden können. For laser-assisted joint welding of large-sized molded parts, such as wing shapes, weld seam lengths of up to 10 m are to be welded with a linear course in only one spatial direction. Robots or mobile gantries are used for this purpose, but require multiple transfers during welding, since only sections can be welded.

Die DE 101 57 890 B4 offenbart bereits eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur flexiblen Bearbeitung auch großer Werkstücke, die einen antreibbaren Laserbearbeitungskopf mit einer Positionierungseinrichtung zur Bearbeitung eines Werkstückbereiches und eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebseinrichtung aufweist. Die Laserbearbeitungsvorrichtung ist als eine mobile, verfahrbare Einheit ausgebildet und weist hierzu ein Fahrwerk mit Rollen oder Walzen mit einem Antrieb auf, wobei wenigstens einige der Rollen oder Räder jeweils lenkbar ausgeführt sein können. Mittels der Steuereinheit kann der Laserstrahl mit vorgegebener Geschwindigkeit entlang einer vorgegebenen Kurve, insbesondere einer Geraden, bewegt werden. The DE 101 57 890 B4 already discloses a laser processing apparatus for flexible processing of large workpieces, which has a drivable laser processing head with a positioning device for processing a workpiece area and a control unit for controlling the drive device. The laser processing device is designed as a mobile, movable unit and has for this purpose a chassis with rollers or rollers with a drive, wherein at least some of the rollers or wheels can be designed each steerable. By means of the control unit, the laser beam at a predetermined speed along a predetermined curve, in particular a straight line, to be moved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur kontinuierlichen thermischen Bearbeitung einer linienförmigen Bearbeitungszone eines Werkstückes insbesondere auch großer Ausdehnung zu schaffen, die weitgehend unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes problemlos einsetzbar ist. The invention has for its object to provide a way for continuous thermal processing of a line-shaped processing zone of a workpiece in particular also large extent, which is largely independent of the surface finish of the workpiece easily used.

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

Erfindungsgemäß ist also eine Bearbeitungsvorrichtung vorgesehen, bei der mit dem Fahrwerk eine Plattform zur Einstellung der Orientierung der Plattform relativ beweglich durch zumindest ein Stellmittel verbunden ist. Hierzu ist die Plattform um zumindest eine, vorzugsweise um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbeweglich ausgeführt, wobei die gewünschte zumindest näherungsweise horizontale Orientierung der Plattform, die während der Vorschubbewegung gegebenenfalls entsprechend der Beschaffenheit der Werkstückoberfläche fortlaufend nachgeführt wird, durch eine Sensorik erfasst und von einem Stellmittel angepasst wird. Dabei ist die Sensorik vorzugsweise an der Bearbeitungsvorrichtung, insbesondere also an der Plattform angeordnet, wobei jedoch auch eine Erfassung der Plattform mittels ortsfester optischer Sensoren, beispielsweise Kameras, erfolgen und entsprechende Korrekturdaten durch Datenfernübertragung an die Bearbeitungsvorrichtung übermittelt werden können. Die horizontal ausgerichtete Plattform dient der beweglichen Aufnahme des Bearbeitungskopfes, der insbesondere mittels eines Schlittens in der Ebene der Plattform translatorisch oder rotatorisch, beispielsweise mittels eines Servos, in Richtung von zwei zueinander senkrechten Raumachsen mittels eines jeweiligen Antriebes beweglich ist. Dadurch erfolgt in Richtung quer zum Verlauf der linienförmigen Bearbeitungszone als Y-Achse sowie als X-Achse parallel zum Verlauf der linienförmigen Bearbeitungszone bzw. zu der Vorschubbewegung in Richtung oder entgegen der Richtung der Vorschubbewegung des Fahrwerkes eine Bewegung des Bearbeitungskopfes ergänzend zu der Vorschubbewegung des Fahrwerkes. Eine weitere Achse senkrecht zu der Ebene der Plattform dient der Höhenanpassung des Bearbeitungskopfes relativ zu der Bearbeitungszone und ermöglicht hierzu mittels eines Antriebes oder durch eine rein mechanische Auslenkung ohne einen zusätzlichen Antrieb eine translatorische Bewegung in vertikaler Richtung. Thus, according to the invention, a processing device is provided in which a platform for adjusting the orientation of the platform is connected to the chassis relatively movably by at least one adjusting means. For this purpose, the platform is designed to be pivotable about at least one, preferably about two mutually perpendicular axes, wherein the desired at least approximately horizontal orientation of the platform, which is continuously updated according to the nature of the workpiece surface during the feed movement, detected by a sensor and adjusted by an adjusting means becomes. In this case, the sensor is preferably arranged on the processing device, in particular on the platform, but also a detection of the platform by means of fixed optical sensors, such as cameras, done and appropriate correction data can be transmitted by remote data transmission to the processing device. The horizontally aligned platform is used for the movable recording of the machining head, which is movable in particular by means of a carriage in the plane of the platform translationally or rotationally, for example by means of a servo, in the direction of two mutually perpendicular spatial axes by means of a respective drive. As a result, in the direction transverse to the course of the linear processing zone as Y-axis and as X-axis parallel to the course of the line-shaped processing zone or to the advancing movement in the direction or against the direction of advancing movement of the chassis, a movement of the machining head in addition to the advancing movement of the chassis , Another axis perpendicular to the plane of the platform is the height adjustment of the machining head relative to the processing zone and allows this by means of a drive or by a purely mechanical deflection without an additional drive a translational movement in the vertical direction.

Durch die zusätzlichen Achsen in der horizontalen Ebene wird der Vorschubbewegung des Fahrwerkes eine Bewegung des Bearbeitungskopfes in Richtung der X-Achse und der Y-Achse auf der Plattform überlagert, welche somit eine Korrekturbewegung der Vorschubbewegung ermöglicht, sodass die Oberflächenbeschaffenheit und Topographie des Werkstückes ohne Einfluss auf die Orientierung sowie den Abstand des Bearbeitungskopfes gegenüber der Bearbeitungszone bleibt. Entgegen dem Vorurteil in der Fachwelt, wonach ein auf dem Werkstück aufliegendes Fahrwerk grundsätzlich zu Fehlereinflüssen führt, wird durch die entkoppelte Bewegung des Bearbeitungskopfes und des Fahrwerkes eine exakte Bearbeitung des Werkstückes entlang der Bearbeitungszone ermöglicht. Im Sinne der Erfindung soll unter dem Begriff des Rades jede Form von Rädern, Rollen, Walzen oder dergleichen auch in Verbindung mit Raupenketten oder Raupenbändern verstanden werden. Due to the additional axes in the horizontal plane of the feed motion of the chassis is superimposed on a movement of the machining head in the X-axis and the Y-axis on the platform, which thus allows a correction movement of the feed motion, so that the surface finish and topography of the workpiece without influence on the orientation and the distance of the machining head relative to the processing zone remains. Contrary to the prejudice in the art, according to which a suspension resting on the workpiece fundamentally leads to faulty influences, the decoupled movement of the machining head and the chassis makes possible an exact machining of the workpiece along the machining zone. For the purposes of the invention, the term wheel is understood to mean any shape of wheels, rollers, rollers or the like in connection with caterpillar tracks or caterpillar tracks.

Zur Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung kann auch ein insbesondere ortsfestes Navigationssystem vorgesehen sein, welches über ein Messsystem, beispielsweise einen Lasertracker oder einen Scanner verfügt. For controlling the processing device, it is also possible to provide an in particular stationary navigation system which has a measuring system, for example a laser tracker or a scanner.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der vertikale Abstand der Plattform gegenüber dem Werkstück mittels eines berührend gegen die Oberfläche des Werkstückes anlegbaren Kontaktgebers selbsttätig einstellbar ist. Hierdurch ist also der Kontaktgeber mit einem geringem seitlichen Abstand von der Bearbeitungszone auf der Werkstückoberfläche abgestützt und ermöglicht so eine direkte Übertragung der Oberflächenkontur auf die Plattform, sodass ein Antrieb in der Z-Achse entfallen kann. Selbstverständlich kann mittels des Kontaktgebers alternativ auch ein Messwert der Höhe erfasst und ein demensprechendes Stellsignal an einen Antrieb der Z-Achse übertragen werden. Unabhängig von dem so während der Bearbeitung erzielbaren konstanten Abstand lässt sich mittels einer hiervon unabhängigen Einrichtung die Fokuslänge variabel einstellen bzw. eine Strahlformung oder Anpassung vornehmen. A particularly advantageous embodiment of the invention is also achieved in that the vertical distance of the platform relative to the workpiece by means of a contact against the surface of the workpiece can be set automatically adjustable contactor. As a result, therefore, the contactor is supported with a small lateral distance from the machining zone on the workpiece surface and thus allows a direct transfer of the surface contour to the platform, so that a drive in the Z-axis can be omitted. Of course, by means of the contactor, alternatively, a measured value of the height can also be detected and a demensprechendes actuating signal can be transmitted to a drive of the Z-axis. Irrespective of the constant distance achievable during processing, the focal length can be set variably by means of a device that is independent of this, or beam shaping or adaptation can be carried out.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Bearbeitungskopf in Richtung der X-Achse zumindest über die vorderen und/oder hinteren Räder hinaus beweglich ist, sodass also die maximale Bewegung in der X-Achse größer ist als der Radstand der äußeren Räder bzw. Radachsen. Dadurch kann der Bearbeitungskopf parallel zur Vorschubbewegung vor den vorderen Rädern bzw. hinter den hinteren Rädern positioniert werden mit dem Vorteil, dass die Bearbeitung an einer Werkstückkante beginnen kann. In solchen Fällen beginnt die thermische Bearbeitung zunächst ohne eine Vorschubbewegung des Fahrwerkes allein durch die Bewegung des Bearbeitungskopfes auf der Plattform ausgehend von ihrer der Bewegungsrichtung abgewandten Endstellung in Richtung der X-Achse. Mit Erreichen einer Position im mittleren Bereich zwischen den Endstellungen beginnt die Vorschubbewegung des Fahrwerkes, sodass die X-Achse anschließend im Wesentlichen zur Korrektur der Vorschubgeschwindigkeit dient. Die Bearbeitung endet in entsprechender Weise mit dem Stillstand des Fahrwerkes, der sich eine weitere Auslenkung der Plattform in Vorschubrichtung bis zur Werkstückkante anschließt. It is particularly advantageous if the machining head is movable in the direction of the X-axis at least beyond the front and / or rear wheels, so that therefore the maximum movement in the X-axis is greater than the wheelbase of the outer wheels or axles. As a result, the machining head can be positioned parallel to the advancing movement in front of the front wheels or behind the rear wheels, with the advantage that machining can begin at a workpiece edge. In such cases, the thermal processing initially begins without an advancing movement of the chassis solely by the movement of the machining head on the platform, starting from its end facing away from the direction of movement in the direction of the X-axis. Upon reaching a position in the middle region between the end positions, the feed movement of the chassis begins, so that the X-axis then essentially serves to correct the feed rate. The processing ends in a similar manner with the stoppage of the chassis, which is followed by a further deflection of the platform in the feed direction to the workpiece edge.

Die Räder des Fahrwerkes könnten zugleich der Übertragung der Höheninformation dienen. Als besonders sinnvoll erweist sich demgegenüber eine Ausgestaltungsform der Erfindung, bei welcher die Räder in zumindest zwei Spuren an dem Fahrwerk angeordnet sind und dass der Kontaktgeber hierzu mit einem seitlichen Abstand zu den Spuren zwischen diesen und der Bearbeitungszone angeordnet ist. Das Fahrwerk kann dadurch mit einem ausreichend großen Abstand von der Bearbeitungszone geführt werden, während demgegenüber der Kontaktgeber in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Bearbeitungszone gegen deren Randbereich auf dem Werkstück anliegt. The wheels of the chassis could also serve to transmit the altitude information. In contrast, an embodiment of the invention in which the wheels are arranged in at least two tracks on the chassis and that the contactor for this purpose proves to be particularly useful is arranged with a lateral distance to the tracks between these and the processing zone. The chassis can be performed with a sufficiently large distance from the processing zone, while the contactor in the immediate vicinity of the processing zone abuts against the edge region on the workpiece.

Vorzugsweise weist der Kontaktgeber zumindest eine Kontaktrolle auf, sodass eine mögliche Höhenänderung in der Oberfläche des Werkstückes durch eine rein mechanische Kraftübertragung von der Kontaktrolle auf den Bearbeitungskopf eingeleitet wird. Preferably, the contactor has at least one contact roller, so that a possible change in height in the surface of the workpiece is initiated by a purely mechanical transmission of force from the contact roller to the machining head.

Selbstverständlich ist die Bearbeitungsvorrichtung nicht auf die Bearbeitung von Bearbeitungszonen mit einem geraden Verlauf beschränkt. Vielmehr können nahezu beliebige Konturen bearbeitet werden. Hierzu weist gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung das Fahrwerk zumindest zwei Räder oder Radpaare auf, die benachbart zu der Bearbeitungszone in einer gemeinsamen ersten Spur parallel zu dieser angeordnet sind, von denen zumindest ein Rad oder Radpaar lenkbar ausgeführt ist. Of course, the processing device is not limited to the processing of processing zones with a straight course. Rather, almost any contours can be edited. For this purpose, according to a particularly preferred embodiment, the chassis at least two wheels or pairs of wheels, which are arranged adjacent to the processing zone in a common first track parallel to this, of which at least one wheel or pair of wheels is designed steerable.

Darüber hinaus ist es aber auch von Vorteil, wenn ein der Bearbeitungszone abgewandtes weiteres Rad in einer zu der ersten Spur seitlich beabstandeten zweiten Spur lenkbar ausgeführt ist, um so das Fahrverhalten der Bearbeitungsvorrichtung bei der Verfolgung eines gebogenen Verlaufes der Bearbeitungszone und die Traktion wesentlich zu verbessern. In addition, however, it is also advantageous if a remote from the processing zone further wheel is designed to be steerable in a laterally spaced second track to the first track, so as to improve the handling of the processing device in pursuit of a curved course of the processing zone and traction significantly ,

Bei einer anderen, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung ist die Plattform mittels eines translatorischen Stellmittels auslenkbar ausgeführt, wobei die horizontale Schwenkachse der Plattform vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene mit der ersten Spur liegt und das Stellmittel hierzu seitlich beabstandet angeordnet ist. Dadurch werden unerwünschte Kippmomente deutlich reduziert und die Stabilität der Bearbeitungsvorrichtung verbessert. In another, also particularly promising embodiment of the present invention, the platform is designed deflectable by means of a translatory actuating means, wherein the horizontal pivot axis of the platform is preferably in a common plane with the first track and the adjusting means is arranged laterally spaced therefrom. As a result, unwanted tilting moments are significantly reduced and improves the stability of the processing device.

Die Neigung der Plattform könnte mittels einer externen Messeinrichtung insbesondere durch Erfassung mehrerer Punkte auf der Plattform erfasst werden. Besonders sinnvoll ist es hingegen, wenn die Bearbeitungsvorrichtung mit Neigungssensoren, Beschleunigungssensoren und/oder einem Gyroskop zur Erfassung der Orientierung der Plattform ausgestattet ist, sodass aufgrund der so erfassten Messwerte mittels einer Steuereinheit eine selbsttätige horizontale Orientierung der Plattform während der Vorschubbewegung des Fahrwerkes eingestellt und fortlaufend geregelt werden kann. The inclination of the platform could be detected by means of an external measuring device, in particular by detecting a plurality of points on the platform. On the other hand, it is particularly useful if the processing device is equipped with inclination sensors, acceleration sensors and / or a gyroscope for detecting the orientation of the platform, so that an automatic horizontal orientation of the platform during the advancing movement of the chassis is adjusted and continuously due to the measured values thus acquired by means of a control unit can be regulated.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Bearbeitungsvorrichtung zur Durchführung einer kontinuierlichen Bearbeitung zwischen einem Startpunkt und einem Endpunkt der Bearbeitungszone unterbrechungsfrei beweglich ist, sodass sich auf diese Weise beispielsweise eine ansatzlosen Schweißnaht realisieren lässt. Gegebenenfalls erforderliche Hilfsmittel oder -stoffe, beispielsweise Schweißzusatzstoffe oder Schutzgase, werden in der Bearbeitungsvorrichtung mitgeführt. Another particularly advantageous embodiment of the invention is also achieved in that the processing device for performing a continuous processing between a starting point and an end point of the processing zone is movable without interruption, so that can be realized in this way, for example, a studless weld. Optionally required auxiliaries or substances, for example welding additives or protective gases, are carried in the processing device.

Die Fahreigenschaften der Bearbeitungsvorrichtung sind maßgeblich durch das Fahrwerk, insbesondere die Art und die Abmessungen der Räder bestimmt, die aus diesem Grunde bevorzugt austauschbar angeordnet sind. Besonders sinnvoll ist es darüber hinaus, wenn mehrere Räder mit einer gemeinsamen Drehachse um eine Pendelachse quer zu der Drehachse beweglich sind, um so die flächige Auflage der Räder auf der Werkstückfläche und deren Traktion zu verbessern. Obwohl eine Federung oder Dämpfung grundsätzlich nicht zwingend erforderlich ist, können diese die Fahreigenschaften je nach Einsatzzweck weiter verbessern. The handling characteristics of the processing device are significantly determined by the chassis, in particular the type and dimensions of the wheels, which are preferably arranged interchangeable for this reason. It is also particularly useful if several wheels are movable with a common axis of rotation about a pendulum axis transverse to the axis of rotation, so as to improve the areal edition of the wheels on the workpiece surface and their traction. Although a suspension or damping is not mandatory in principle, they can further improve the handling characteristics depending on the purpose.

Die Bearbeitungsvorrichtung kann als vollautonomes System aufgrund einer Dateneingabe und gegebenenfalls erfasster Messwerte der gesamten Bearbeitungszone folgen, ohne dass Steuerungseingriffe durch eine Bedienperson erforderlich sind. In der Praxis ist es jedoch von Vorteil, wenn die Steuerung der Bearbeitungsvorrichtung durch zumindest eine Bedienperson vorgenommen wird, wobei insbesondere die horizontale Ausrichtung der Plattform durch die Sensorik der Bearbeitungsvorrichtung erfasst und mittels der Stellmittel automatisch korrigiert wird. Der eigentlichen Spurverfolgung der Bearbeitungszone dient jedoch eine externe Steuerung, wobei die Bearbeitungsvorrichtung mittels einer insbesondere drahtlosen Datenfernübertragung von einer Bedienperson steuerbar ist, insbesondere das Fahrwerk lenkbar ist und/oder zumindest eine Achse des Betätigungskopfes, insbesondere in Richtung der Y-Achse, manuell steuerbar ist. The processing device can follow as a fully autonomous system due to a data input and optionally detected measured values of the entire processing zone, without control intervention by an operator is required. In practice, however, it is advantageous if the control of the processing device is performed by at least one operator, wherein in particular the horizontal orientation of the platform is detected by the sensor of the processing device and automatically corrected by means of the adjusting means. However, the actual tracking of the processing zone is an external control, the processing device is controlled by a particular wireless remote data transmission by an operator, in particular the chassis is steerable and / or at least one axis of the actuating head, in particular in the direction of the Y-axis, manually controllable ,

Darüber hinaus ist nach einer weiteren, besonders bevorzugten Abwandlung die Bearbeitungsvorrichtung mit einem die Bearbeitungszone erfassenden optischen Sensor ausgestattet, dessen Bilddaten an eine ortsfeste oder stationäre Wiedergabevorrichtung insbesondere drahtlos übertragen werden, sodass die Bedienperson eine unmittelbare Kontrolle über die Bearbeitungszone hat. Solche Daten können zudem auch aufgezeichnet werden, sodass eine lückenlose Dokumentation des Bearbeitungsprozesses problemlos möglich ist. In addition, according to a further, particularly preferred modification, the processing device is equipped with an optical sensor detecting the processing zone, the image data of which is transmitted to a stationary or stationary reproduction device, in particular wirelessly, so that the operator has direct control over the processing zone. Such data can also be recorded, so that a complete documentation of the editing process is easily possible.

Die Bearbeitungsvorrichtung ist nicht auf eine bestimmte Materialbearbeitung beschränkt. Bevorzugt wird jedoch die thermische Energie einer Laserstrahlung mittels des Bearbeitungskopfes auf die Bearbeitungszone abgelenkt, um so beispielsweise Laserschweiß- oder Laserlötverfahren durchzuführen oder die Werkstücke in der Bearbeitungszone zu härten. The processing device is not limited to a specific material processing. Preferably, however, the thermal energy of a laser radiation is deflected by means of the processing head to the processing zone, so as to perform laser welding or laser brazing or to harden the workpieces in the processing zone, for example.

Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung in The invention allows for various embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in each case in a schematic representation of the processing device according to the invention in

1 eine Seitenansicht während der Bearbeitung eines Werkstückes; 1 a side view during the machining of a workpiece;

2 eine Draufsicht auf die Bearbeitungsvorrichtung. 2 a plan view of the processing device.

Die erfindungsgemäße selbstfahrende Bearbeitungsvorrichtung 1 wird nachstehend anhand der 1 und 2 näher erläutert, die jeweils die Bearbeitung eines lediglich andeutungsweise dargestellten Werkstückes 2 mit unregelmäßiger Oberflächenbeschaffenheit zeigt. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 hat einen als Strahlkopf ausgeführten Bearbeitungskopf 3 zur Bearbeitung des Werkstückes 2 durch den thermischen Energieeintrag eines Laserstrahles 4. Um Werkstücke 2 nahezu beliebiger Größe in einem kontinuierlichen Prozess bearbeiten zu können, weist die Bearbeitungsvorrichtung 1 ein Fahrwerk 5 mit einem Antrieb 6 auf, durch den die Räder 7 eines ersten Radpaares antreibbar sind, um so eine Vorschubbewegung der Bearbeitungsvorrichtung 1 gegenüber dem Werkstück 2 zu ermöglichen. Zwei Räder 8 eines weiteres Räderpaares sind in Pfeilrichtung 9 lenkbar ausgeführt, um einem gekrümmten Verlauf einer linienförmigen Bearbeitungszone 10 auf dem Werkstück 2 problemlos folgen zu können, wobei zwei Räder 11 eines in einer zweiten Spur angeordneten, ebenfalls lenkbaren Räderpaares die Manövrierbarkeit des Fahrwerkes 5 und die Traktion wesentlich verbessern. The self-propelled processing device according to the invention 1 will be described below on the basis of 1 and 2 explained in more detail, each of the processing of a merely suggestively illustrated workpiece 2 showing with irregular surface texture. The processing device 1 has a processing head designed as a jet head 3 for machining the workpiece 2 by the thermal energy input of a laser beam 4 , To workpieces 2 can process almost any size in a continuous process, has the processing device 1 a suspension 5 with a drive 6 on, through which the wheels 7 a first pair of wheels are driven, so as to a feed movement of the processing device 1 opposite the workpiece 2 to enable. Two wheels 8th another pair of wheels are in the direction of the arrow 9 steered designed to a curved course of a line-shaped processing zone 10 on the workpiece 2 easy to follow, with two wheels 11 arranged in a second track, also steerable pair of wheels, the maneuverability of the chassis 5 and significantly improve traction.

Das Fahrwerk 5 ist mit einer Plattform 12 zur Einstellung der gewünschten horizontalen Orientierung der Plattform 12 relativ beweglich durch zumindest ein Stellmittel 13 verbunden. Hierzu ist die Plattform 12 um eine horizontale Achse 14 in Pfeilrichtung 26 schwenkbar ausgeführt, wobei die gewünschte, zumindest näherungsweise horizontale Orientierung der Plattform 12, die während der Vorschubbewegung gegebenenfalls entsprechend der Beschaffenheit der Werkstückoberfläche fortlaufend nachgeführt wird, durch eine nicht weiter dargestellte Sensorik erfasst und von einem Hubkolben des Stellmittels 13 eingestellt wird. The chassis 5 is with a platform 12 for setting the desired horizontal orientation of the platform 12 relatively movable by at least one actuating means 13 connected. This is the platform 12 around a horizontal axis 14 in the direction of the arrow 26 designed to be pivotable, wherein the desired, at least approximately horizontal orientation of the platform 12 , which is continuously tracked during the feed movement, if appropriate according to the nature of the workpiece surface, detected by a not further shown sensor and a reciprocating piston of the actuating means 13 is set.

Die auf diese Weise horizontal ausgerichtete Plattform 12 dient der beweglichen Aufnahme des Bearbeitungskopfes 3, der mittels eines Tragarmes 15 mit einem in der Ebene der Plattform 12 translatorisch in Richtung X-Achse parallel zu der Bearbeitungszone 10 beweglichen Schlitten 16 durch einen Antrieb 17 beweglich ist. The horizontally oriented platform in this way 12 serves for the movable mounting of the machining head 3 that by means of a support arm 15 with one in the plane of the platform 12 translational in the direction of the X-axis parallel to the machining zone 10 movable carriage 16 by a drive 17 is mobile.

In einem der Plattform 12 abgewandten Bereich ist der Bearbeitungskopf 3 an einem Schlitten 18 in Richtung der Y-Achse mittels eines weiteren Antriebes 19 translatorisch beweglich. In one of the platform 12 remote area is the machining head 3 on a sledge 18 in the direction of the Y-axis by means of another drive 19 translationally movable.

Im Zusammenspiel der beiden Schlitten 16, 18 und ihrer Bewegung in Richtung der X-Achse und der Y-Achse gelingt es, der dem Verlauf der Bearbeitungszone 10 lediglich näherungsweise folgenden Bewegung des Fahrwerkes 5 der Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Korrekturbewegung zu überlagern und dadurch den Bearbeitungskopf 3 exakt über der vorbestimmten Bearbeitungszone 10 zu positionieren und zu der Werkstückoberfläche vertikal auszurichten. In the interplay of the two sleds 16 . 18 and their movement in the direction of the X-axis and the Y-axis succeeds that of the course of the processing zone 10 only approximately following movement of the chassis 5 the processing device 1 to superimpose a correction movement and thereby the machining head 3 exactly above the predetermined processing zone 10 to position and to align vertically to the workpiece surface.

Ein weiterer Freiheitsgrad als Z-Achse senkrecht zu der Ebene der Plattform 12 dient der Höhenanpassung des Bearbeitungskopfes 3 relativ zu der Bearbeitungszone 10 und ermöglicht hierzu durch rein mechanische Auslenkung in einer Gleitführung 20 eine translatorische Bewegung des Bearbeitungskopfes 3 in vertikaler Richtung, indem ein als eine Kontaktrolle ausgeführter Kontaktgeber 21 gegen einen der Bearbeitungszone 10 benachbarten Randbereich 22 des Werkstückes 2 anlegbar ist. Another degree of freedom as a Z-axis perpendicular to the plane of the platform 12 serves to adjust the height of the machining head 3 relative to the machining zone 10 and allows this by purely mechanical deflection in a sliding guide 20 a translational movement of the machining head 3 in the vertical direction by a contactor designed as a contact roller 21 against one of the processing zone 10 adjacent edge area 22 of the workpiece 2 can be applied.

Die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung 1 ermöglicht ein kontinuierliches, unterbrechungsfreies Schweißen des Werkstückes 2. Der auf der Plattform 12 in Richtung der X-Achse bewegliche Schlitten 16 ermöglicht eine Stellbewegung, welche die Länge des Fahrwerkes 5 auf beiden Stirnseiten 23, 24 deutlich überragt. Die Laserbearbeitung kann dadurch kontinuierlich entlang der gesamten Länge der Bearbeitungszone 10 erfolgen, beginnend mit einer Position, in welcher sich das Fahrwerk 5 beim Start mit dem hinteren Rad 7 an der Kante des Werkstückes 2 befindet und der Schlitten 16 darüber hinaus so weit nach hinten entgegen der späteren Vorschubrichtung 25 über die Stirnseite 24 hinaus verlagert ist, dass der Bearbeitungskopf 3 senkrecht über der Werkstückkante ausgerichtet werden kann. The processing device according to the invention 1 allows a continuous, uninterrupted welding of the workpiece 2 , The one on the platform 12 in the direction of the X-axis movable carriage 16 allows an adjusting movement, which determines the length of the chassis 5 on both ends 23 . 24 clearly dominated. The laser processing can thereby be continuous along the entire length of the processing zone 10 take place, starting with a position in which the chassis 5 when starting with the rear wheel 7 at the edge of the workpiece 2 located and the sled 16 beyond that so far back against the later feed direction 25 over the front side 24 It also shifts the machining head 3 can be aligned vertically above the edge of the workpiece.

Die Durchführung der Laserschweißung wird vorzugsweise von zwei Personen gesteuert und überwacht. Eine Person ist für die Steuerung, insbesondere die Lenkbewegungen des Fahrwerkes 5 zuständig und lenkt dieses entlang der Bearbeitungszone 10. Die nicht dargestellte Steuerung regelt automatisch die vorgegebene Geschwindigkeit sowie die Neigung der Plattform 12 nach. Aufgrund eines Signals wird der auf der Plattform 12 bewegliche Schlitten 16 aktiviert, um mit übergangslos konstanter Geschwindigkeit über die Kante des Werkstückes 2 hinaus zu fahren und damit den End- oder Anfangsbereich zu schweißen. The performance of the laser welding is preferably controlled and monitored by two persons. A person is responsible for the steering, in particular the steering movements of the chassis 5 responsible and steers this along the processing zone 10 , The controller, not shown, automatically regulates the predetermined speed and the inclination of the platform 12 to. Because of a Signals will be on the platform 12 movable sledges 16 Activated to work with seamless constant speed over the edge of the workpiece 2 to drive out and thus weld the end or beginning area.

Die zweite Person ist nur für die Kontrolle bzw. Steuerung des Schlittens 18 für die Auslenkung des Bearbeitungskopfes 3 in Richtung der Y-Achse zuständig. Hiermit erfolgt die Feinsteuerung des Laserstrahles 4 zu der Bearbeitungszone 10. Über ein auf einen nicht gezeigten ortsfesten Bildschirm übertragenes, vergrößertes Kamerabild kann der Nutzer den Prozess beobachten und über den Antrieb 19 des Schlittens 18 den Laserstrahl sehr exakt zu der Bearbeitungszone 10 positionieren.The second person is only for the control of the sled 18 for the deflection of the machining head 3 responsible for the Y-axis. This is the fine control of the laser beam 4 to the processing zone 10 , The user can watch the process and the drive via an enlarged camera image transmitted to a fixed screen (not shown) 19 of the sled 18 the laser beam very exactly to the processing zone 10 position.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Bearbeitungsvorrichtung processing device
2 2: Werkstück workpiece
3 3: Bearbeitungskopf processing head
4 4: Laserstrahl laser beam
5 5: Fahrwerk landing gear
6 6: Antrieb drive
7 7: Rad wheel
8 8th: Rad wheel
9 9: Pfeilrichtung arrow
10 10: Bearbeitungszone processing zone
11 11: Radwheel
12 12: Plattform platform
13 13: Stellmittel actuating means
14 14: Achse axis
15 15: Tragarm Beam
16 16: Schlitten carriage
17 17: Antrieb drive
18 18: Schlitten carriage
19 19: Antrieb drive
20 20: Gleitführung slide
21 21: Kontaktgeber contactor
22 22: Randbereich border area
23 23: Stirnseite front
24 24: Stirnseite front
25 25: Vorschubrichtung feed direction
26 26: Pfeilrichtung arrow
: X-Achse X axis
: Y-Achse Y-axis
: Z-Achse Z-axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19817629 A1 [0004] DE 19817629 A1 [0004]
DE 3906336 A1 [0005] DE 3906336 A1 [0005]
DE 19519150 A1 [0006] DE 19519150 A1 [0006]
DE 20216219 U1 [0007] DE 20216219 U1 [0007]
DE 10157890 B4 [0009] DE 10157890 B4 [0009]

Claims

Selbstfahrende Bearbeitungsvorrichtung (1) mit zumindest einem Werkzeug zur Bearbeitung eines oder mehrerer Werkstücke (2) mittels thermischer Energie, insbesondere Strahlungsenergie, wobei die Bearbeitungsvorrichtung (1) ein Fahrwerk (5) mit zumindest einem Antrieb (6) zur Übertragung einer Antriebsleistung auf zumindest ein Rad (7) sowie einen Bearbeitungskopf (3) aufweist, durch den die thermische Energie auf eine Bearbeitungszone (10) auf dem Werkstück (2) lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (5) mit einer Plattform (12) relativ beweglich durch zumindest ein Stellmittel (13) verbunden ist, durch das eine zumindest näherungsweise horizontale Orientierung der Plattform (12) während der Vorschubbewegung einstellbar ist, und dass der Bearbeitungskopf (3) in der Ebene der Plattform (12) insbesondere translatorisch in Richtung von zwei zueinander senkrechten Raumachsen (X-Achse, Y-Achse) mittels eines jeweiligen Antriebes (17, 19) sowie in Richtung einer weitere Achse (Z-Achse) senkrecht zu der Ebene der Plattform (12) insbesondere translatorisch beweglich ist. Self-propelled processing device ( 1 ) with at least one tool for processing one or more workpieces ( 2 ) by means of thermal energy, in particular radiant energy, wherein the processing device ( 1 ) a chassis ( 5 ) with at least one drive ( 6 ) for transmitting a drive power to at least one wheel ( 7 ) as well as a processing head ( 3 ), by which the thermal energy to a processing zone ( 10 ) on the workpiece ( 2 ) is steerable, characterized in that the chassis ( 5 ) with a platform ( 12 ) relatively movable by at least one actuating means ( 13 ), by which an at least approximately horizontal orientation of the platform ( 12 ) is adjustable during the advancing movement, and that the machining head ( 3 ) in the plane of the platform ( 12 ) in particular translationally in the direction of two mutually perpendicular spatial axes (X-axis, Y-axis) by means of a respective drive ( 17 . 19 ) and in the direction of a further axis (Z-axis) perpendicular to the plane of the platform ( 12 ) is in particular translationally movable.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand der Plattform (12) gegenüber dem Werkstück (2) mittels eines berührend gegen die Oberfläche des Werkstückes (2) anlegbaren Kontaktgebers (21) einstellbar ist. Processing device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the vertical distance of the platform ( 12 ) opposite the workpiece ( 2 ) by means of a contact against the surface of the workpiece ( 2 ) contactor ( 21 ) is adjustable.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (3) parallel zu der Vorschubrichtung (25) zumindest über die vorderen und/oder hinteren Räder (7, 8) hinaus beweglich ist. Processing device ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the machining head ( 3 ) parallel to the feed direction ( 25 ) at least over the front and / or rear wheels ( 7 . 8th ) is movable.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (7, 8, 11) in zumindest zwei Spuren an dem Fahrwerk (5) angeordnet sind und dass der Kontaktgeber (21) hierzu mit einem seitlichen Abstand zu den Spuren zwischen diesen und der Bearbeitungszone (10) angeordnet ist. Processing device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wheels ( 7 . 8th . 11 ) in at least two tracks on the chassis ( 5 ) are arranged and that the contactor ( 21 ) with a lateral distance to the tracks between these and the processing zone ( 10 ) is arranged.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (5) zumindest zwei Räder (7, 8) aufweist, die benachbart zu der Bearbeitungszone (10) in einer gemeinsamen ersten Spur parallel zu dieser angeordnet sind, von denen zumindest ein Rad (8) lenkbar ausgeführt ist. Processing device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the chassis ( 5 ) at least two wheels ( 7 . 8th ) adjacent to the processing zone (FIG. 10 ) are arranged in a common first track parallel to this, of which at least one wheel ( 8th ) is designed steerable.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Bearbeitungszone (10) abgewandtes weiteres Rad (11) in einer zu der ersten Spur seitlich beabstandeten zweiten Spur lenkbar ausgeführt ist. Processing device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that one of the processing zones ( 10 ) remote further wheel ( 11 ) is designed to be steerable in a laterally spaced second track to the first track.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattform (12) mittels eines translatorischen Stellmittels (13) auslenkbar ausgeführt ist. Processing device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the platform ( 12 ) by means of a translational actuating means ( 13 ) is designed deflectable.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung (1) mit Neigungssensoren, Beschleunigungssensoren und/oder einem Gyroskop zur Erfassung der Orientierung der Plattform ausgestattet ist. Processing device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the processing device ( 1 ) is equipped with inclination sensors, acceleration sensors and / or a gyroscope for detecting the orientation of the platform.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Räder (7, 8, 11) mit einer gemeinsamen Drehachse um eine Pendelachse quer zu der Drehachse beweglich sind. Processing device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that a plurality of wheels ( 7 . 8th . 11 ) are movable with a common axis of rotation about a pendulum axis transverse to the axis of rotation.

Bearbeitungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsvorrichtung (1) mit einem die Bearbeitungszone (10) erfassenden optischen Sensor ausgestattet ist. Processing device ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the processing device ( 1 ) with a processing zone ( 10 ) is fitted optical sensor.