DE20306599U1 - Protective gas device for laser operating units as in motor vehicle body welding has outlet nozzles directed to the laser processing regions - Google Patents
Protective gas device for laser operating units as in motor vehicle body welding has outlet nozzles directed to the laser processing regions Download PDFInfo
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Abstract
Description
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
Die
Bei
der
Die
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:
Der
Laserkopf (
Der
Laserstrahl (
In
der gezeigten Ausführungsform
ist das Werkstück
(
In
der gezeigten Ausführungsform
ist die Werkstückaufnahme
(
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) (
Die
Laserbearbeitungseinrichtung (
Das
Schutzgas wird von einer Schutzgasversorgung (
Im
rechten Teil von
Wie
Die
Schutzgaskammer (
Der
Düsenkörper (
Für die Zufuhr
des Schutzgases kann eine ringförmige
Schutzgasleitung (
Das
Werkstück
(
Wie
Im
Verteilzylinder (
In
beiden Ausführungsformen
weist der Verteilkolben (
Im
Ausführungsbeispiel
der
Die
axialen Abstände
der Kolbenscheiben (
Im
Ausführungsbeispiel
von
Die
Axialbewegung des Verteilkolbens (
Die
axial im Inneren der Kolbenstange (
In
den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
münden
die Schutzgasleitungen (
Abwandlungen
der gezeigten Art und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener
Weise möglich.
Zum einen kann die Zahl, Anordnung und Ausrichtung der Schutzgasdüsen (
Variabel
ist auch die Verteileinrichtung (
Die
Schutzgasvorrichtung (
- 11
- 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
- Strömungsrichtungflow direction
- 1818
- SchutzgasleitungProtective gas line
- 1919
- SchutzgasleitungProtective gas line
- 2020
- SchutzgasleitungProtective gas line
- 2121
- SchutzgasversorgungShielding gas supply
- 2222
- Verteileinrichtungdistributor
- 2323
- Verteilzylinderdistributor cylinder
- 2424
- VerteilkolbenVerteilkolben
- 2525
- Kolbenscheibepiston disc
- 2626
- Kolbenscheibepiston disc
- 2727
- Kolbenstangepiston rod
- 2828
- Gasleitunggas pipe
- 2929
- Antriebdrive
- 3030
- Prozesssteuerung, RobotersteuerungProcess control, robot control
- 3131
- Kammerdüsechamber nozzle
- 3232
- Düsenkörper, AuflagekörperNozzle body, support body
- 3333
- SchutzgaskammerShielding gas chamber
- 3434
- SpannerStretcher
- 3535
- Halter, BügelHolder, hanger
- 3636
- Blendecover
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20306599U DE20306599U1 (en) | 2003-04-29 | 2003-04-29 | Protective gas device for laser operating units as in motor vehicle body welding has outlet nozzles directed to the laser processing regions |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE20306599U1 true DE20306599U1 (en) | 2004-09-16 |
Family
ID=33016510
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE20306599U Expired - Lifetime DE20306599U1 (en) | 2003-04-29 | 2003-04-29 | Protective gas device for laser operating units as in motor vehicle body welding has outlet nozzles directed to the laser processing regions |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: KUKA SYSTEMS GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: KUKA SCHWEISSANLAGEN GMBH, 86165 AUGSBURG, DE Effective date: 20090112 |
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R151 | Term of protection extended to 8 years |
Effective date: 20090414 |
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R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20111101 |