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Die Erfindung betrifft eine Laserkopfvorrichtung für ein
Laserverarbeitungsgerät, mit einer Kugelspindel-Mutter und
einer Kugelspindel-Keilwellenmutter, die drehbar und axial
festgelegt an einem Rahmen von einem Laserverarbeitungsgerät
befestigbar sind, wobei beide Muttern vertikal angeordnet
sind;
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einer rohrförmigen Kugelspindel-Keilwelle, die in beiden
Muttern in einer vertikal bewegbaren und rotierbaren Art und
Weise gehaltert und eingeführt ist, wobei die Kugelspindel-
Keilwelle an ihrem unteren Ende eine Laseröffnung bzw. -düse
trägt, die um eine Achse, die senkrecht auf einer Achse der
Kugelspindel-Keuwelle steht, drehbar aüsgelegt ist, wobei
ein Laserstrahl dort hindurchgeht; und mit
einer rohrförmigen Laseröffnung-Drehwelle zur Rotation der
Laseröffnung.
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Eine derartige Laserkopfvorrichtung ist aus der JP-A-2-179
381 bekannt. Dieses Dokument offenbart eine rohrformige Welle
zur Rotation der Laseröffnung bzw. Laserdüse. Für diesen
Zweck ist diese rohrförmige Welle entweder einem Zahnrad
zugeordnet, oder es wird die untere horizontale Welle mittels
einer Rolle gedreht, wodurchdie Struktur der
Laserkopfvorrichtung kompliziert und störanfällig wird.
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Des weiteren ist es üblich, eine Laserkopfvorrichtung eines
dreidimensionalen Verarbeitungstyps für einen
Laserschneidvorgang zu verwenden, und zwar zum Laserschneiden eines
dreidimensionalen (festen) Werkstückes mittels eines
Laserverarbeitungsgerätes. Die Laserkopfvorrichtung enthält dabei einen
Z-Achsen-Bewegungskörper, der nach oben und nach unten (in
Richtung der Z-Achse) bewegbar ist, einen
A-Achsen-Drehkörper,
der um eine Achse des Z-Achsen-Bewegungskörpers (in
eine A-Achsen-Richtung) drehbar ist, sowie einen B-Achsen-
Rotationskörper, der um eine zu dem A-Achsen-Rotationskörper
(in einer B-Achsen-Richtung) senkrechten Achse drehbar ist
und an seinem unteren Ende ein Öffnung bzw. Düse trägt.
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In einem Mechanismus zum Antreiben des
Z-Achsen-Bewegungskörpers ist der Ausgang eines Z-Achsenmotors bezüglich der
Geschwindigkeit mittels eines Kegelradpaares reduziert und wird
auf ein Ritzel übertragen, in welchem die Rotation des
Ritzels in eine vertikale Linearbewegung einer Zahnstange
umgewandelt wird. Die Zahnstange ist an dem
Z-Achsen-Bewegungskörper fixiert, so daß aufgrund dessen der
Z-Achsen-Bewegungskörper sich in der Z-Achsen-Richtung bewegt, während er
von einer linearen Bewegungsführung geführt wird.
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Des weiteren wird in einem Mechanismus zum Antreiben des B-
Achsen-Rotationskörpers der Ausgang eines B-Achsen-Motors,
der an einem A-Achsen-Rotationskörper angeschlossen ist,
einem Stirnrad übertragen, das an dem B-Achsen-Rotationskörper
angeschlossen ist, so daß aufgrund dessen der
B-Achsen-Rotationskörper in der B-Achsen-Richtung rotiert.
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Um den Z-Achsen-Bewegungskörper der oben angegebenen
bekannten Laserkopfvorrichtung in Z-Achsen-Richtung anzutreiben
oder zu bewegen, wird übrigens die Antriebskraft über drei
Zahnradpaare übertragen, und diese Paare benötigen einen
komplizierten Spielbeseitigungs-Mechanismus, der nur schwierig
zusammengesetzt und gewartet werden kann. Darüber hinaus
benötigt der Z-Achsen-Bewegungskörper aufgrund des hohen
Gewichtes dieses Z-Achsen-Bewegungskörpers eine
Ausgleichseinrichtung, wie z.B. eine Feder.
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Um ein Spiel eines Stimrades und eines Ritzels zum Rotieren
des A-Achsen-Rotationskörpers zu beseitigen, ist das Stirnrad
in Dickenrichtung in zwei Teile aufgespalten, und es sind die
Phasen dieser zwei Teile leicht gegeneinander versetzt,
wodurch einzahn des Ritzels dazwischen eingeklemmt wird.
Darüber hinaus ist der A-Achsen-Rotationskörper darin mit einem
Röhrenkörper ausgestattet, durch welchen die Laserstrahlen
hindurchgehen. Dadurch ist die Struktur dieser Vorrichtung
kompliziert, was die Montage schwierig gestaltet.
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Zusätzlich wird, wie auch für den A-Achsen-Rotationskörper
notwendig, ein Spielbeseitigungsmechanismus zum Rotieren des
B-Achsen-Rotationskörpers benötigt, wodurch der B-Achsen-
Rotationskörper in nachteiliger Art und Weise mit einem
Werkstück in Berührung kommen kann. Äufgrund dieser Struktur kann
darüber hinaus das Stirnrad nicht mit einer vor Staub
schützenden Einrichtung versehen werden, was zur Folge hat, daß
sich Rost oder Spritzer, die während der Laserbearbeitung
erzeugt werden, ansammeln können. Außerdem benötigt das
Stirnrad auch noch Schleifringe zur Übertragung eines Kabels des
B-Ach-senmotors, was zu einem weiteren Anstieg der Kosten
führt.
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Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
verbesserte Laserkopfvorrichtung der eingangs genannten Art
anzugeben, welche einfach, kompakt und ein geringes
Strukturgesamtgewicht aufweisend, zuverlässig und auch einfach zu
bedienen ißt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Laseröffnung-Drehwelle derart in die Kugelspindel-Keilwellen
eingefügt ist, daß die Laseröffnung-Drehwelle und die
Kugelspindel-Keilwelle relativ zueinander rotieren, daß ein
unterer Abschnitt der Laseröffnung-Drehwellen und der
Laseröffnung zum Assozueren aneinander angeschlossen sind, und daß
ein Motor für eine Rotation der Laseröffnung-Drehwellen in
einer relativ drehbaren Art und Weise an einem oberen
Abschnitt der Kugelspindel-Keilwelle angebracht ist, wobei der
Motor an einem oberen Abschnitt der Laseröffnung-Drehwelle
angeschlossen ist, um die Laseröffnung-Drehwelle anzutreiben.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine
Zahnradanordnung vorgesehen zur Übertragung der Rotation der
Laseröffnungs-Drehwelle auf die Laseröffnung, wobei diese
Zahnradanordnung Kegelräder aufweist, die an dieser Laseröffnung-
Drehwelle bzw. an dieser Laseröffnung befestigt sind. Um die
Bewegung in Z-Achsen-Richtung zu verbessern, ist es
vorteilhaft, wenn ein Z-Achsen-Antriebsmotor der Kugelspindel-Mutter
zum Antreiben der Kugelspindel-Keilwelle in vertikaler
Richtung zugeordnet ist, und daß ein A-Achsen-Antriebsmotor der
Kugelspindel-Keilwellenmutter zum drehenden Antreiben der
Kugelspindel-Keilwelle um eine vertikale Achse zugeordnet ist,
wobei es dann vorteilhaft ist, wenn der
Z-Achsen-Antriebsmotor dazu ausgelegt ist, die Kugelspindel-Mutter in
Abhängigkeit von einer Rotation des A-Achsen-Antriebsmotors zu
rotieren, und zwar zur Verhinderung einer Vertikalbewegung der
Kugelspindel-Keilwelle, die durch deren Rotation indiziert
wird.
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Zusätzlich kann der Motor zum Antreiben der Laseröffnungs-
Drehwelle dazu ausgelegt sein, diese in Abhängigkeit von
einer Rotation des A-Achsen-Antriebsmotors zu drehen, um eine
Rotation der Laseröffnung um diese senkrechte Achse, die
durch die Rotation dieser Kugelspindel-Keilwelle induziert
wird, zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist
die Laserkopfvorrichtung mit einer Reflektorvorrichtung
versehen, um den Laserstrahl durch die röhrenförmige
Laseröffnung-Drehwelle sowie durch die Laseröffnung auf ein Werkstück
zu auszurichten.
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Gemäß der Laserkopfvorrichtung der vorliegenden Erfindung
dient die die Öffnung tragende Welle sowohl als eine
Schutzröhre für die Laserstrahlen als auch als eine Drehwelle. Die
Laserkopfvorrichtung wird dadurch einfach, da die die Öffnung
tragende Welle, welche an ihrem unteren Ende die Laseröffnung
trägt, in Form von einer Röhre ausgebildet ist, um
Laserstrahlen zu führen, wobei sie auch noch um ihre Achse drehbar
ist.
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung mit größerer
Genauigkeit bezüglich verschiedener Ausführungsformen in
Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert werden, in
denen:
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Fig.1 eine vertikale Querschnittsansicht ist zur Darstellung
einer Laserkopfvorrichtung für die Erläuterung des
technischen Hintergrundes;
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Fig.2 eine Perspektivansicht ist zur Darstellung einer
Laserkopfvorrichtung einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; und
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Fig.3 eine vertikale Querschnittsansicht der in Fig.2
gezeigten Laserkopfvorrichtung ist.
Die beste Art und Weise, um die Erfindung auszuführen
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Fig.1 zeigt eine Laserkopfvorrichtung zur Darstellung des
technischen Hintergrundes. Ein X-Achsen-Schlitten 1 ist
vorgesehen, der sich in einer Richtung Y (in der zur
Zeichnungsebene senkrechte Richtung) erstreckt. Der X-Achsen-
Schlitten 1 ist in einer Richtung X (in Fig.1 nach rechts und
nach links) bewegbar und beispielsweise an einen X-Achsen-
Rahmen eines Laserverarbeitungsgeräts angeschlossen, die
beide nicht in der Figur gezeigt sind.
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Der X-Achsen-Schlitten 1 ist mit zwei Führungsschienen 3
versehen, die sich in der Richtung Y erstrecken. Ein Y-Achsen-
Bewegungskörper 7, der in der Richtung Y bewegbar ist, ist
über Führungsteile 5 an den Führungsschienen 3 befestigt.
Eine Laserkopfvorrichtung 9 für das Laserverarbeitungsgerdt ist
an dem Y-Achsen-Bewegungskörper 7 montiert.
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Die Laserkopfvorrichtung 9 enthält einen
A-Achsen-Bewegungskörper 11, der sich vertikal erstreckt (in eine Richtung Z)
und auch noch als ein Z-Achsen-Bewegungskörper sowie als eine
Laseröffnungs-Stützwelle dient. Der A-Achsen-Bewegungskörper
11 ist eine sogenannte Hybridstruktur und besteht aus äußeren
und inneren Röhren 11a und 11b, welche ineinandergeschachtelt
sind, um relativ zueinander zu rotieren. Darüber hinaus ist
der A-Achsen-Bewegungskörper 11 über eine Vielzahl von
Nadellagern 13, die mit Kugelbuchsen zusammengefaßt sind,
bezüglich des Y-Achsen-Bewegungskörpers 7 vertikal bewegbar
geführt.
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An einem oberen Ende des A-Achsen-Bewegungskörpers 11 ist
eine Spiegeleinrichtung 17 zur Umlenkung eines Strahles
einschließlich eines Strahlumlenkspiegels 15 an einem
Stützträger 19 befestigt. Die innere Röhre 11b des
A-Achsen-Bewegungskörpers 11 ist an diesem Träger 19 befestigt. Unterhalb
des rechten Abschnitts 19R (Fig.1) des Trägers 19 ist eine
sich vertikal erstreckende Kugelumlaufspindel 23 vorgesehen.
Ein oberes Ende der Kugelumlaufspindel 23 wird dabei über ein
Lager 21 durch den rechten Abschnitt 19R drehbar gelagert,
während ein unteres Ende der Kugelumlaufspindel 23 über ein
Lager 25 von dem Y-Achsen-Bewegungskörper 7 drehbar gelagert
wird.
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Um das untere Ende der Kugelumlaufspindel 23 ist eine
Riemenscheibe 27 befestigt. Diese Riemenscheibe 27 befindet sich
mit einem Z-Achsen-Antriebsmotor (nicht dargestellt) über
einen Synchronriemen sowie einer weiteren Riemenscheibe (nicht
dargestellt) im Eingriff und wird durch diesen angetrieben.
Am oberen Endabschnitt der Kugelumlaufspindel 23 ist eine
Mutter 29 schraubgewindemäßig befestigt. Ein Stützrahmen 33
wird von dem A-Achsen-Bewegungskörper 11 über eine Vielzahl
von Lagern 31 abgestützt, wobei ein rechter Abschnitt (in
Fig.1) des Stützrahmens 33 an der Mutter 29 angeschlossen
ist.
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Zusätzlich ist oberhalb des Stützrahmens 33 eine
Riemenscheibe 35 über der äußeren Röhre 11a des
A-Achsen-Bewegungskörpers 11 befestigt, während ein A-Achsen-Antriebsmotor 37 an
einem rechten Abschnitt des Stützrahmens 33 angeschlossen
ist. Eine Antriebs-Riemenscheibe 39 ist über eine
Abtriebswelle des A-Achsen-Antriebsmotors 37 befestigt. Zwischen der
Antriebs-Riemenscheibe 39 und der Riemenscheibe 35 ist ein
Synchronriemen 41 gespannt.
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Wenn der Z-Achsenmotor (nicht gezeigt) sich in Betrieb
befindet, dann dreht sich demzufolge die Kugelumlaufspindel 23
aufgrund des Antriebs durch die Antriebs-Riemenscheibe 39,
dem Synchronriemen 41 und der Riemenscheibe 35. Die Rotation
der Kugelumlaufspindel 23 bewirkt wegen der Mutter 29 und dem
Stützrahmen 33, daß sich der A-Achsen-Bewegungskörper 11
vertikal bewegt. Wenn.sich der A-Achsen-Antriebsmotor 37 in
Betrieb befindet, wird die äußere Röhre 11a des
A-Achsen-Bewegungskörpers 11 um die entsprechende Achse oder in A-Achsen-
Richtung um einen vorbestimmten Winkel um die innere Röhre
11b mittels des Synchronriemens 41 und der Riemenscheibe 35
gedreht
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Die äußere Röhre 11a des A-Achsen-Bewegungskörpers ist an
ihrem unteren Ende mit einem B-Achsen-Bewegungskörper 45
versehen, an welchem eine Laseröffnung bzw. -düse 43 befestigt
ist. In dem B-Achsen-Bewegungskörper 45 sind Reflektoren
47,49 angeordnet. Zur Rotation des B-Achsen-Bewegungskörpers
ist an dem unteren Ende des A-Achsen-Bewegungskörpers 11 ein
B-Achsen-Motor 51 befestigt. Der B-Achsen-Bewegungskörper
wird um eine zur Achse des A-Achsen-Bewegungskörpers 11
senkrechten Achse oder in einer Richtung B in Drehung versetzt,
beispielsweise über eine Vielzahl von Zahnrädern.
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Auf diese Art und Weise werden die Laserstrahlen LB von dem
Strahlumlenkspiegel 15 gebrochen (refracted), um durch die
Röhren des A-Achsen-Bewegungskörpers 11 hindurchgeleitet und
dann von den in dem B-Achsen-Bewegungskörper angeordneten
Reflektionsspiegeln 47 und 49 gebrochen (refracted) zu werden,
um anschließend nach unten, ausgehend von der Laseröffnung
43, auf ein Werkstück (nicht gezeigt) für eine
Laserverarbeitung projiziert zu werden. Wenn das Werkstück eine
dreidimensionale Figur (Festkörper) ist, kann die Laserverarbeitung
nicht nur durch vertikales Bewegen des
A-Achsen-Bewegungskörpers 11, sondern auch noch durch Rotieren der A-Achsen- und
B-Achsen-Bewegungskörper 11 und 45 in den Richtungen der
A- und der B-Achse einfach durchgeführt werden.
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Darüber hinaus dient der A-Achsen-Bewegungskörper 11 sowohl
als eine Schutzröhre für die Laserstrahlen LB als auch als
eine Drehwelle, wenn er in der A-Achsen-Richtung rotiert
wird. Die Laserkopf-Vorrichtung 9 kann demzufolge leicht und
kompakt werden.
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Ein Beispiel, daß die vorliegende Erfindung aufweist, ist in
den Figuren 2 und 3 dargestellt. In den Zeichnungen erstreckt
sich ein X-Achsen-Schlitten 53 (Fig.3) in einer Richtung Y
(nach rechts und nach links in Fig.2, und zwar in einer
Richtung senkrecht zur Zeichenebene von Fig.3) und ist derart
ausgestattet, daß er in einer Richtung X (nach rechts und
nach links in der Fig.3), beispielsweise sich bezüglich eines
X-Achsen-Rahmens (nicht gezeigt) bewegen kann.
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Zwei zueinander parallele Führungsschienen 55 sind an dem X-
Achsen-Schlitten 53 angeschlossen, wobei ein
Y-Achsen-Bewegungskörper 59 derart an den Führungsschienen über
Führungsteile 57 befestigt ist, daß er sich in einer Richtung Y
bewegt. An dem Y-Achsen-Bewegungskörper 59 ist eine Laserkopf-
Vorrichtung 61 befestigt.
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Genauer gesagt, es ist eine hohle Kugelspindel-Keilwelle 63
einer Laserkopfvorrichtung 61 so ausgestattet, daß sie als
eine Stützwelle für die Laseröffnung bzw. Laserdüse dient.
Die Kugelspindel-Keilwelle 63 erstreckt sich dabei nach oben
sowie auch nach unten (in einer Richtung Z). An der äußeren
Umfangsoberfläche der Kugelspindel-Keilwelle 63 ist eine
äußere Welle angeformt, die eine spiralförmige Kugelspindelnut
63A sowie vertikale Kugelspindel-Nuten 63B aufweist.
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Die Kugelspindelnut 63A befindet sich mit einer Kugelspindel-
Mutter 65 in gewindemäßigem Eingriff, während die
Kugelspindel-Nute 63B sich mit einer Kugelspindel-Keilwellenmutter 67
in Eingriff befinden. Ein A-Achsen-Rotationskörper 69 ist an
einem unteren Abschnitt der Kugelspindel-Keilwelle 63
angeschlossen.
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Eine Z-Achsen-Basis 71 ist einstückig an dem
Y-Achsen-Bewegungskörper 59 montiert, während eine Z-Achsen-Motorbasis 73
sich zwischen dem Y-Achsen-Bewegungskörper 59 und der
Z-Achsen-Basis 71 befindet. Ein Z-Achsen-Antriebsmotor 75 ist an
der Z-Achsen-Motorbasis 73 befestigt. An der Abtriebswelle
des Z-Achsen-Antriebsmotores 75 ist eine
Antriebssriemenscheibe 77 befestigt. Des weiteren befindet sich eine
Riemenscheibe 79 an der äußeren Oberfläche der Kugelspindel-Mutter
65. Zwischen dieser Riemenscheibe 79 und der
Antriebsriemenscheibe 77 ist ein Synchronriemen 81 eingespannt.
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Der Y-Achsen-Bewegungskörper 59 ist mit einem A-Achsen-
Antriebsmotor 83 versehen. über die Abtriebswelle des
Antriebsmotors 83 ist eine Antriebsriemenscheibe 85 gesteckt.
Des weiteren ist eine Riemenscheibe 87 an der äußeren
Umfangsoberfläche der Kugelspindel-Mutter 67 befestigt, wobei
ein Synchronriemen 89 zwischen dieser Riemenscheibe 87 und
der Antriebsriemenscheibe 85 gespannt ist.
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Es ist eine Ref-lektorvorrichtung 93 einschließlich eines
Reflektors 91 am oberen Teil der Z-Achsen-Basis 71 angeordnet.
Die Reflektorvorrichtung 93 ist mit ihrem rechten Ende (in
Fig.3) an einem Laserrohr 95 angeschlossen, welches sich in
einer Richtung X erstreckt und ein Passieren von
Laserstrahlen LB dadurch ermöglicht.
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Auf einem äußeren Umfangsabschnitt eines oberen Abschnitts
der Kugelspindel-Keilwelle 63 ist eine B-Achsen-Motorbasis 97
über eine Vielzahl von Lager drehbar abgestützt. Des weiteren
ist eine Z-Achsen-Basis 71 mit einem Führungsstab 99
ausgestattet, der sich in Z-Achsen-Richtung erstreckt. Ein Paar
von Führungswalzen 101, die von dem Führungsstab 99 zu führen
sind, sind an der B-Achsen-Motorbasis 97 drehbar
angeschlossen.
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Eine röhrenförmig ausgebildete B-Achsen-Welle 103, die sich
in Z-Achsen-Richtung erstreckt, ist an der Kugelspindel-
Keilwelle 63 angeordnet. Um eine äußere Umfangsoberfläche
eines oberen Abschnittes der B-Achsen-Welle 103 ist eine
Riemenscheibe 105 gesteckt, die ebenfalls an einem oberen
Abschnitt der Kugelspindel-Keilwelle 63 angeschlossen ist. Die
B-Achsen-Motorbasis 97 weist an ihrem rechten Abschnitt (in
Fig.3) einen B-Achsen-Antriebsmotor 107 auf, und es ist eine
Antriebsriemenscheibe 109 über eine Abtriebswelle des
B-Achsen-Antriebsmotors 107 gesteckt. Zwischen der
Antriebsriemenscheibe 1Ö9 und dieser Riemenscheibe 105 ist ein
Synchronriemen 111 gespannt.
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An einem unteren Ende der B-Achsen-Welle 103 ist ein Kegelrad
113 angeschlossen, welches sich mit einem anderen Kegelrad
115 im Eingriff befindet, das an einem
B-Achsen-Rotationskörper 117 angeordnet ist. Der B-Achsen-Rotationskörper 117
trägt an seinem unteren Ende eine Laserdüse bzw. -öffnung
119.
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Darüber hinaus sind die A-Achsen- und die
B-Achsen-Rotationskörper 69 und 117 entsprechend mit
Reflektorvorrichtungen 125 und 127 versehen, die entsprechende Reflektoren 121
und 123 zur Brechung (refracting) der Laserstrahlen LB
enthalten.
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Wenn der Z-Achsen-Antriebsmotor 75 sich in Betrieb befindet,
wird in der oben beschriebenen Konfiguration die
Kugelspindel-Mutter 65 durch die Abtriebswelle, der Riemenscheibe 77,
den Synchronriemen 81 und der Riemenscheibe 79 in Rotation
versetzt. Durch die Rotation der Kugelspindel-Mutter 65
bewegen sich die Kugelspindel-Keilwelle 63 und die A- und B-
Achsen-Rotationskörper 69 und 117 nach oben und nach unten.
Daher bewegt sich die Laseröffnung 119 vertikal. Während der
vertikalen Bewegung wird die Düse bzw. Öffnung 119 von der
Führungsstange 99, dem Paar von Führungswalzen 101 sowie der
Kugelspindel-Keilwelle 63 gleichmäßig geführt.
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Um den A-Achsen-Rotationskörper 69 um die Achse der
Kugelspindel-Keilwelle 63 oder in die A-Achsen-Richtung zu
rotieren, wird der A-Achsen-Antriebsmotor 83 aktiviert. Das hat
zur Folge, daß die Kugelspindel-Mutter 67 durch die
Abtriebswelle des Antriebsmotors 83, die Antriebsriemenscheibe 85,
den Synchronriemen 89 sowie der Riemenscheibe 87 in Rotation
versetzt wird. Durch die Rotation der Kugelspindel-Mutter 67
wird die Kugelspindel-Keilwelle 63 in Rotation versetzt.
Darüber hinaus dreht sich der A-Achsen-Rotationskörper 69 in der
A-Achsen-Richtung, da die Kugelspindel-Keilwelle 63 an dem A-
Achsen-Rotationskörper 69 befestigt ist. Außerdem rotiert der
B-Achsen-Rotationskörper 117 auch noch dabei in der A-Achsen-
Richtung, da er an dem A-Achsen-Rotationskörper 69 befestigt
ist.
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Zu diesem Zeitpunkt neigt die Kugelspindel-Keilwelle 63 dazu,
sich nach oben oder nach unten zu bewegen. Allerdings ist die
Aufwärts- oder Abwärts-Bewegung der Kugelspindel-Keilwelle 63
aufgehoben oder verhindert, und zwar beispielsweise durch die
Rotation der Kugelspindel-Mutter 65 in eine Richtung durch
geeignetes Inbetriebnehmen des Z-Achsen-Antriebsmotors 75.
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Zum selben Zeitpunkt neigt der B-Achsen-Rotationskörper 117
dazu, in einer vertikalen Ebene zu rotieren. Allerdings ist
die Rotation des B-Achsen-Rotationskörpers 117 durch das
Antreiben des B-Achsen-Antriebsmotors 107 in eine geeignete
Richtung aufgehoben.
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Um den B-Achsen-Rotationskörper 117 in die B-Achsen-Richtung
zu rotieren, wird der B-Achsen-Antriebsmotor 107 aktiviert.
Das hat zum Ergebnis, daß die B-Achsen-Welle 103 durch die
Abtriebswelle des B-Achsen-Antriebsmotors 107, der
Antriebsriemenscheibe 109, den Synchronriemen 111 sowie der
Riemenscheibe 105 in Rotation versetzt wird. Durch die Rotation
dieser B-Achsen-Welle 103 wird über die Kegelräder 113 und
115 der B-Achsen-Rotationskörper 117 in der B-Achsen-Richtung
rotiert. Der an der Z-Achsen-Basis 71 befestigte Führungsstab
99 sowie das an der B-Achsen-Motorbasis 97 angeschlossene
Paar von Führungswalzen 101 dienen als ein Stopper, um die
Rotation der B-Achsen-Motorbasis 97 zu verhindern, und als
eine Führungseinrichtung, um die B-Achsen-Motorbasis in der
Z-Richtung zu führen.
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Die Laserstrahlen LB, die das Laserrohr 95 durchlaufen haben,
werden von dem Reflektor 91 gebrochen (refracted), um durch
die B-Achsen-Welle 103 hindurchzugelangen, die in der
Kugelspindel-Keilwelle 63 angeordnet ist, und diese Strahlen LB
werden dann von den Reflektoren 121 und 123 gebrochen
(refracted), um dann nach unten aus der Laseröffnung 119
heraus auf ein Werkstück (nicht dargestellt) für eine
Laserverarbeitung projiziert zu werden.
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Wenn das Werkstück eine dreidimensionale Figur oder ein
Festkörper sein sollte, kann die Laserverarbeitung einfach
durchgeführt werden, indem die A- und B-Achsen-Rotationskörper 69
und 117 nicht nur vertikal, sondern auchnoch in die A- und
B-Achsen-Richtungen bewegt werden.
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Wie oben beschrieben, hat die Kugelspindel-Keilwelle 63 als
Stützwelle für die Laseröffnung die Form eines Rohres und
dient daher sowohl als eine Schutzröhre für die Laserstrahlen
LB als auch als eine Drehwelle, wenn der A-Achsen-Drehkörper
69 sich in der A-Achsen-Richtung dreht. Das hat zur Folge,
daß die Laserkopf-Vorrichtung 61, verglichen mit bekannten
Vorrichtungen, leichtgewichtig und auch kompakt ausgestaltet
werden kann.
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Zusätzlich kann durch diese Struktur ein geringeres Gewicht
sowie eine Rationalisierung des Antriebs- und
Führungsmechanismus des Z-Achsen-Bewegungskörpers erzielt werden. Darüber
hinaus sind auf der Laserkopf-Vorrichtung 61 keine Vorsprünge
vorhanden, wodurch ein einfacherer Zugriff auf ein Werkstück
durch die Laserkopf-Vorrichtung gegeben ist. Des weiteren
kann auf übertragende Schleifringe für das Motorkabel
verzichtet werden.
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Da die Kugelspindel-Keilwelle 63, die Kugelspindel-Mutter 65
sowie die Kugelspindel-Keilwellenmutter 67 für den Antrieb
oder für das Bewegen der Laserkopf-Vorrichtung in Z-Achsen-
Richtung verwandt werden, wird zusätzlich das Antriebssystem
einfach und es ermöglicht des weiteren, den Laserkopf schnell
und mit Präzision zu bewegen.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt und kann in einer anderen Art und
Weise mittels geeigneter Modifikationen der Ausführungsbeispiele
ausgeführt werden. In den Ausführungsformen sind
Riemenscheiben und Synchronriemen für die Übertragung des Ausgangs eines
jeden Achsenmotors verwandt worden. Allerdings sind auch
andere Übertragungsmechanismen wie Stirnradgetriebe und Ketten
denkbar. Auch kann der B-Achsen-Motor, der fest an einem
zusätzlichen Rotationskörper befestigt ist, verwandt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
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Die Laserkopf-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann im
Hinblick auf ihre Vorteile verwandt werden, welche sich aus
einem geringen Gewicht sowie der Kompaktheit und auch aus
einer einfachen Struktur ergeben.