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WO2008141603A1 - Device for changing a laser machining nozzle on a laser machining head - Google Patents

Device for changing a laser machining nozzle on a laser machining head Download PDF

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Publication number
WO2008141603A1
WO2008141603A1 PCT/DE2008/000687 DE2008000687W WO2008141603A1 WO 2008141603 A1 WO2008141603 A1 WO 2008141603A1 DE 2008000687 W DE2008000687 W DE 2008000687W WO 2008141603 A1 WO2008141603 A1 WO 2008141603A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle
laser
laser cutting
laser processing
laser machining
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/000687
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nicolai Speker
Carsten Stegemann
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co. Kg filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2008141603A1 publication Critical patent/WO2008141603A1/en

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1482—Detachable nozzles, e.g. exchangeable or provided with breakaway lines

Definitions

  • the invention relates to a device for changing a laser processing nozzle on a laser processing head.
  • the replacement of laser processing nozzles on a laser processing head of a laser processing machine is a repetitive activity.
  • the laser cutting head and therefore also the cutting nozzle have a special feature
  • Nozzle recognition is a useful addition to the fully automated operation of the laser processing machine. By a wrong assembly of the
  • Nozzle magazine during unmanned operation of the laser processing machine it can lead to significant expenses due to miscuts. It is generally customary to screw in laser processing nozzles in a laser processing head. But rotational movements lead to a higher cost, which makes automation difficult.
  • the Applicant has set itself the task to provide a simple and secure basis for an automatable laser machining nozzle change.
  • the process gas for laser processing is also used for actuating the component for the pneumatic locking and unlocking of the laser processing nozzle.
  • the process gas has a dual function. It is not necessary to use a separate gas for pneumatic actuation.
  • the ejection of the nozzle from the pneumatically unlocked mechanism also takes place by a pressure pulse of the process gas in the boiler chamber of the cutting head, whereby a manual nozzle change outside the automated system operation continues to be possible without tools.
  • Damage to the mechanism due to lateral collision can be caused by a sheet thickness-dependent depth limitation of the Z dimension.
  • the limitation can occur during the calibration of the distance sensor.
  • Fig. 1 is a perspective view of a laser system
  • Fig. 2 is a side view of a device for changing a laser cutting nozzle on a laser cutting head of
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of the device according to FIG. 2 according to III-III in FIG. 2;
  • Fig. 4 is a longitudinal section of the device of Figure 2 according to IV-IV in
  • FIGS. 5a, b the locking mechanism of the laser cutting nozzle
  • FIGS. FIG. 6a-c shows the reception of a laser cutting nozzle from a magazine
  • FIG. FIGS. 7a-c the inclusion of another laser cutting nozzle from a magazine
  • a laser processing system 1 for laser cutting with a CO 2 laser 2, a control device 3, a laser processing head 4 and a workpiece support 5 can be seen.
  • a generated laser beam 6 is guided by means of deflecting mirrors to the laser processing head 4 and directed to a workpiece 8.
  • Both piercing and laser cutting are assisted by the addition of a gas.
  • a gas As cutting gases 9 oxygen, nitrogen, compressed air and / or application-specific gases can be used. Which gas is ultimately used depends on which materials are cut and what quality requirements are placed on the workpiece.
  • the laser cutting head 4 comprises a device 13 according to FIG. 2.
  • the device 13 for changing the laser cutting nozzle 12 can be attached by means of a union nut 14 to the laser cutting head 4 according to FIG.
  • In the device 13 is a dielectric 15 for a known Distance control integrated.
  • the mechanism for changing the laser cutting nozzle is covered by an outer housing 16.
  • a first gas connection 17 and a second gas connection 18 for a pneumatic actuation of the mechanism for changing the laser cutting nozzle 12 can be seen in FIG. 2.
  • the operation of the locking and unlocking of the laser cutting nozzle 12 is pneumatically via the already available at the laser cutting head 4 process gas or auxiliary gas.
  • the dielectric member 15 can be using the nut 14 on a not shown in the figure 3 component of
  • the laser cutting nozzle 12 is releasably secured to a ball cage 20 so that the laser cutting nozzle 12 can be exchanged and automatically changed by machine.
  • Locking or unlocking takes place via the interaction between a sliding according to the double arrow 21 in the axial direction
  • FIGS. 5a, 5b A molding surface 19 on the lifting cylinder 22 pushes the balls with a corresponding axial movement of the lifting cylinder 22 in a radial
  • the displacement of the lifting cylinder 22 in the direction of the laser cutting nozzle 12 is effected by activation of the second gas port 18.
  • a channel 27 is formed to direct the process gas into a pressure chamber 28 and pressurize a top 29 of the lifting cylinder 22.
  • the pressure in the pressure chamber 28 is regulated by means of a valve on the gas connection 18, so that the pressure chamber 28 can be aerated or vented to move the lifting cylinder 22 in the axial direction.
  • the displacement of the lifting cylinder 22 in the direction of the union nut 14 is effected by activation of the first gas connection 17.
  • a bottom 30 of the lifting cylinder 22 can be pressurized by 17 gas is guided by means of the channel 31 and the further gas connection ,
  • FIGS. 5a and 5b show the mechanism for locking and unlocking the laser cutting nozzle 12 by means of the device 13. For the sake of clarity, only the components essential to the mechanism are shown: laser cutting nozzle 12, lifting cylinder 22, ball 23. The picking process takes place in three phases :
  • the storage of the nozzle 12 is designed so that the shaft center has a defined position. As a result, the receiving device has a defined starting position.
  • the ball cage 20 and the nozzle 12 have a conical inner surface C and an outer surface 24, whereby the nozzle 12 if necessary something is erected when retracting the receiving device (Figure 5b).
  • the ball cage 20 moves over the bale B until the chamfer C rests on the centering bevel D. Tilting the nozzle is not possible due to the geometry and the chosen game.
  • FIGS. 6a to 6c the reception of a laser cutting nozzle 34 with a spherical nozzle tip 35 can be seen.
  • a nozzle magazine 36 with a bore 37 for supporting the laser cutting nozzle 34 is indicated.
  • FIG. 6a shows the optimum vertical alignment of the laser cutting nozzle for the recording. Due to the spherical nozzle tip 35, whose radius center is in the middle of the upper shaft end, the laser cutting nozzle 34 does not have to be aligned exactly perpendicular when the laser cutting nozzle 34 is received, as shown in Figures 6b and 6c.
  • FIGS. 7a to 7c the receptacle of a laser cutting nozzle 38 with a conical nozzle tip 39 can be seen.
  • a nozzle magazine 40 having a bore 41 for supporting the laser cutting nozzle 38.
  • FIG. 7a shows the optimum vertical alignment of the laser cutting nozzle 38 for the recording.
  • FIGS. 7b and 7c show a tilted laser cutting nozzle 38.
  • the quantity important for the recording process is the positional deviation of the nozzle shaft center M.
  • the deviation of the nozzle shaft center M is smallest when the center perpendicular H of the cone flank 39 intersects the nozzle shaft center M.
  • D / 2 of the bore 41 must be as large as the distance from point K to the center line of the nozzle.
  • the distance KM must be as long as possible, at least 1.5 times D. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

The invention relates to a device (13) for replacing a laser machining nozzle (12) on a laser machining head. A component (22) is pneumatically displaceable for locking and unlocking the laser machining nozzle (12).

Description

17.04.2008 17/04/2008
B E SC H R E I B U N GDESCRIPTION
Einrichtung zum Wechseln einer Laserbearbeitungsdüse an einemDevice for changing a laser processing nozzle on a
LaserbearbeitungskopfLaser processing head
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Wechseln einer Laserbearbeitungsdüse an einem Laserbearbeitungskopf.The invention relates to a device for changing a laser processing nozzle on a laser processing head.
Das Wechseln von Laserbearbeitungsdüsen an einem Laserbearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine, beispielsweise an einem Laserschweißkopf oder an einem Laserschneidkopf, stellt eine sich wiederholende Tätigkeit dar.The replacement of laser processing nozzles on a laser processing head of a laser processing machine, for example on a laser welding head or on a laser cutting head, is a repetitive activity.
Speziell bei einer 2D-Laserschneidanlage für Bleche kommt dem Laserschneidkopf und somit auch der Schneiddüse eine besondereEspecially in a 2D laser cutting machine for sheet metal, the laser cutting head and therefore also the cutting nozzle have a special feature
Bedeutung zu. Um ein optimales Schneidergebnis bei verschiedenenMeaning too. For an optimal cutting result at different
Blechdicken zu erreichen, müssen unterschiedliche Düsen verwendet werden. Bei den bisherigen Laserschneidanlagen können mithilfe automatischer Beladeeinrichtungen Bleche unterschiedlicher Dicke auf die Maschine zur Bearbeitung gelegt werden. Ein Wechsel der Schneiddüse wird mithilfe so genannter Düsenwechsler durchgeführt. Die Vorstufe für einen vollautomatisierten Düsenwechsel ist es, die Erkennung derTo achieve sheet thicknesses, different nozzles must be used. In previous laser cutting machines, sheets of different thickness can be placed on the machine for processing by means of automatic loading devices. A change of the cutting nozzle is carried out by means of so-called nozzle changer. The precursor for a fully automated nozzle change is the detection of the
Laserbearbeitungsdüse durchzuführen. Eine sicherere automatischePerform laser processing nozzle. A safer automatic
Düsenerkennung ist eine sinnvolle Ergänzung für den vollautomatisierten Betrieb der Laserbearbeitungsmaschine. Durch eine falsche Bestückung desNozzle recognition is a useful addition to the fully automated operation of the laser processing machine. By a wrong assembly of the
Düsenmagazins beim mannlosen Betrieb der Laserbearbeitungsmaschine kann es zu erheblichen Unkosten durch Fehlschnitte kommen. Allgemein üblich ist es, Laserbearbeitungsdüsen in einem Laserbearbeitungskopf einzuschrauben. Rotationsbewegungen führen aber zu einem höheren Aufwand, welcher eine Automatisierung erschwert.Nozzle magazine during unmanned operation of the laser processing machine, it can lead to significant expenses due to miscuts. It is generally customary to screw in laser processing nozzles in a laser processing head. But rotational movements lead to a higher cost, which makes automation difficult.
Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache und sichere Basis für einen automatisierbaren Laserbearbeitungsdüsenwechsel bereit zu stellen.The Applicant has set itself the task to provide a simple and secure basis for an automatable laser machining nozzle change.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by a device according to claim 1. Advantageous developments of the invention are described in the further claims.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Prozessgas zur Laserbearbeitung auch zur Betätigung des Bauteils zur pneumatischen Verriegelung und Entriegelung der Laserbearbeitungsdüse verwendet. Dem Prozessgas kommt eine Doppelfunktion zu. Es ist nicht erforderlich, ein separates Gas zur pneumatischen Betätigung einzusetzen. Der Ausstoß der Düse aus dem pneumatisch entriegelten Mechanismus erfolgt ebenfalls durch einen Druckimpuls des Prozessgases im Kesselraum des Schneidkopfs, wodurch ein manueller Düsenwechsel ausserhalb des automatisierten Anlagenbetriebs weiterhin werkzeuglos möglich ist.In a preferred embodiment of the invention, the process gas for laser processing is also used for actuating the component for the pneumatic locking and unlocking of the laser processing nozzle. The process gas has a dual function. It is not necessary to use a separate gas for pneumatic actuation. The ejection of the nozzle from the pneumatically unlocked mechanism also takes place by a pressure pulse of the process gas in the boiler chamber of the cutting head, whereby a manual nozzle change outside the automated system operation continues to be possible without tools.
Um die Mechanik an bestehende Schneidanlagen zu adaptieren, ist lediglich ein Tausch des "Keramikteils" im Schneidkopf gegen das Wechslermodul sowie der Anbau eines Pneumatikventils mit der zugehörigen Versorgungsleitung zum Modul notwendig. Das Düsenmagazin muss entweder in Reichweite des Schneidkopfes angeordnet werden oder einschwenken können. Außer diesem ggf. erforderlichen Einschwenkmechanismus gibt es am Düsenmagazin keine Aktorik.In order to adapt the mechanism to existing cutting systems, only an exchange of the "ceramic part" in the cutting head against the changer module and the installation of a pneumatic valve with the associated supply line to the module is necessary. The nozzle magazine must either be placed in the reach of the cutting head or can swing in. Apart from this possibly required pivoting mechanism, there are no actuators on the nozzle magazine.
Eine Beschädigung der Mechanik durch seitliche Kollision kann durch eine blechdickenabhängige Tiefenbegrenzung des Z-Maßes erfolgen. Die Begrenzung kann bei der Kalibrierung der Abstandssensorik erfolgen.Damage to the mechanism due to lateral collision can be caused by a sheet thickness-dependent depth limitation of the Z dimension. The limitation can occur during the calibration of the distance sensor.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zur Figur der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt im Einzelnen:An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and will be explained below with reference to the figure of the drawing. It shows in detail:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Laseranlage;Fig. 1 is a perspective view of a laser system;
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Einrichtung zum Wechseln einer Laserschneiddüse an einem Laserschneidkopf derFig. 2 is a side view of a device for changing a laser cutting nozzle on a laser cutting head of
Laserschneidanlage;Laser cutting machine;
Fig. 3 einen Längsschnitt der Einrichtung nach Figur 2 gemäß III-III in Fig. 2;3 shows a longitudinal section of the device according to FIG. 2 according to III-III in FIG. 2;
Fig. 4 einen Längsschnitt der Einrichtung nach Figur 2 gemäß IV-IV inFig. 4 is a longitudinal section of the device of Figure 2 according to IV-IV in
Fig. 2;Fig. 2;
Fign. 5a,b den Verriegelungsmechanismus der Laserschneiddüse;FIGS. 5a, b the locking mechanism of the laser cutting nozzle;
Fign. 6a-c die Aufnahme einer Laserschneiddüse aus einem Magazin; Fign. 7a-c die Aufnahme einer weiteren Laserschneiddüse aus einem Magazin;FIGS. FIG. 6a-c shows the reception of a laser cutting nozzle from a magazine; FIG. FIGS. 7a-c, the inclusion of another laser cutting nozzle from a magazine;
Aus der Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Laserbearbeitungsanlage 1 zum Laserschneiden mit einem Cθ2-Laser 2, einer Steuereinrichtung 3, einem Laserbearbeitungskopf 4 und einer Werkstückauflage 5 ersichtlich. Ein erzeugter Laserstrahl 6 wird mithilfe von Umlenkspiegeln zum Laserbearbeitungskopf 4 geführt und auf ein Werkstück 8 gerichtet.From Fig. 1, the basic structure of a laser processing system 1 for laser cutting with a CO 2 laser 2, a control device 3, a laser processing head 4 and a workpiece support 5 can be seen. A generated laser beam 6 is guided by means of deflecting mirrors to the laser processing head 4 and directed to a workpiece 8.
Sowohl das Einstechen als auch das Laserschneiden werden durch Hinzufügen eines Gases unterstützt. Als Schneidgase 9 können Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft und/oder anwendungsspezifische Gase eingesetzt werden. Welches Gas letztendlich verwendet wird, ist davon abhängig, welche Materialien geschnitten und welche Qualitätsansprüche an das Werkstück gestellt werden.Both piercing and laser cutting are assisted by the addition of a gas. As cutting gases 9 oxygen, nitrogen, compressed air and / or application-specific gases can be used. Which gas is ultimately used depends on which materials are cut and what quality requirements are placed on the workpiece.
Beim Schneiden wird in der Regel mit einem Gasdruck von bis zu 20 bar gearbeitet. Dort, wo der Laserstrahl 6 auf das Blech 8 auftrifft, wird das Material geschmolzen und / oder oxidiert. Die entstandene Schmelze wird zusammen mit den Eisenoxiden ausgeblasen. Entstehende Partikel und Gase können mithilfe einer Absaugvorrichtung IO aus einer Absaugkammer 11 abgesaugt werden.When cutting is usually carried out with a gas pressure of up to 20 bar. Where the laser beam 6 impinges on the sheet 8, the material is melted and / or oxidized. The resulting melt is blown out together with the iron oxides. Resulting particles and gases can be sucked out of a suction chamber 11 by means of a suction device IO.
Zum Wechseln einer Laserschneiddüse 12 an dem Laserschneidkopf 4 umfasst der Laserschneidkopf 4 eine Einrichtung 13 gemäß Fig. 2. Die Einrichtung 13 zum Wechseln der Laserschneiddüse 12 kann mithilfe einer Überwurfmutter 14 an dem Laserschneidkopf 4 gemäß Fig. 1 angebracht werden. In die Einrichtung 13 ist ein Dielektrikum 15 für eine bekannte Abstandsregelung integriert. Der Mechanismus zum Wechseln der Laserschneiddüse ist durch ein Außengehäuse 16 abgedeckt. Weiterhin sind in der Fig. 2 ein erster Gasanschluss 17 und ein zweiter Gasanschluss 18 für eine pneumatische Betätigung des Mechanismus zum Wechseln der Laserschneiddüse 12 zu erkennen. Die Betätigung der Ver- und Entriegelung der Laserschneiddüse 12 erfolgt pneumatisch über das ohnehin am Laserschneidkopf 4 verfügbare Prozessgas oder Hilfsgas.To change a laser cutting nozzle 12 on the laser cutting head 4, the laser cutting head 4 comprises a device 13 according to FIG. 2. The device 13 for changing the laser cutting nozzle 12 can be attached by means of a union nut 14 to the laser cutting head 4 according to FIG. In the device 13 is a dielectric 15 for a known Distance control integrated. The mechanism for changing the laser cutting nozzle is covered by an outer housing 16. Furthermore, a first gas connection 17 and a second gas connection 18 for a pneumatic actuation of the mechanism for changing the laser cutting nozzle 12 can be seen in FIG. 2. The operation of the locking and unlocking of the laser cutting nozzle 12 is pneumatically via the already available at the laser cutting head 4 process gas or auxiliary gas.
Wie in Fig. 3 dargestellt, lässt sich das dielektrische Bauteil 15 mithilfe der Überwurfmutter 14 an einer in der Figur 3 nicht gezeigten Komponente desAs shown in Fig. 3, the dielectric member 15 can be using the nut 14 on a not shown in the figure 3 component of
Laserschneidkopfs lösbar befestigen. Die Laserschneiddüse 12 wird an einem Kugelkäfig 20 lösbar befestigt, so dass die Laserschneiddüse 12 ausgetauscht und automatisch maschinell gewechselt werden kann. DieSecurely fasten laser cutting head. The laser cutting nozzle 12 is releasably secured to a ball cage 20 so that the laser cutting nozzle 12 can be exchanged and automatically changed by machine. The
Verriegelung bzw. Entriegelung erfolgt über das Zusammenspiel zwischen einem gemäß dem Doppelpfeil 21 in axialer Richtung verschiebbarenLocking or unlocking takes place via the interaction between a sliding according to the double arrow 21 in the axial direction
Hubzylinder 22 und in radialer Richtung verschiebbaren Kugeln 23 (sieheLifting cylinder 22 and radially displaceable balls 23 (see
Fign. 5a, 5b). Eine Formfläche 19 an dem Hubzylinder 22 drückt die Kugeln bei entsprechender axialer Bewegung des Hubzylinders 22 in eine radialeFIGS. 5a, 5b). A molding surface 19 on the lifting cylinder 22 pushes the balls with a corresponding axial movement of the lifting cylinder 22 in a radial
Führung an dem Kugelkäfig 20 und anschließend in eine Ringnut 32 an einem Schaft 25 der Laserschneiddüse 12. Die Betätigung des HubzylindersGuide on the ball cage 20 and then in an annular groove 32 on a shaft 25 of the laser cutting nozzle 12. The actuation of the lifting cylinder
22 wird über eine Druckbeaufschlagung mit einem Prozessgas durchgeführt.22 is carried out via pressurization with a process gas.
Die Verschiebung des Hubzylinders 22 in Richtung der Laserschneiddüse 12 erfolgt durch Aktivierung des zweiten Gasanschlusses 18. In dem Kugelkäfig 20 ist ein Kanal 27 ausgebildet, um das Prozessgas in eine Druckkammer 28 zu leiten und eine Oberseite 29 des Hubzylinders 22 druckzubeaufschlagen. Der Druck in der Druckkammer 28 wird mithilfe eines Ventils an dem Gasanschluss 18 geregelt, so dass die Druckkammer 28 be- oder entlüftet werden kann, um den Hubzylinder 22 in axialer Richtung zu verschieben.The displacement of the lifting cylinder 22 in the direction of the laser cutting nozzle 12 is effected by activation of the second gas port 18. In the ball cage 20, a channel 27 is formed to direct the process gas into a pressure chamber 28 and pressurize a top 29 of the lifting cylinder 22. The pressure in the pressure chamber 28 is regulated by means of a valve on the gas connection 18, so that the pressure chamber 28 can be aerated or vented to move the lifting cylinder 22 in the axial direction.
Die Verschiebung des Hubzylinders 22 in Richtung der Überwurfmutter 14 erfolgt durch Aktivierung des ersten Gasanschlusses 17. Wie in Fig. 4 dargestellt, kann auch eine Unterseite 30 des Hubzylinders 22 druckbeaufschlagt werden, indem mithilfe des Kanals 31 und des weiteren Gasanschlusses 17 Gas dorthin geführt wird.The displacement of the lifting cylinder 22 in the direction of the union nut 14 is effected by activation of the first gas connection 17. As shown in Fig. 4, also a bottom 30 of the lifting cylinder 22 can be pressurized by 17 gas is guided by means of the channel 31 and the further gas connection ,
Aus den Figuren 5a und 5b ergibt sich der Mechanismus zum Verriegeln und Entriegeln der Laserschneiddüse 12 mithilfe der Einrichtung 13. Der Übersichtlichkeit halber sind nur die für den Mechanismus wesentlichen Bauteile dargestellt: Laserschneiddüse 12, Hubzylinder 22, Kugel 23. Der Aufnahmevorgang erfolgt in drei Phasen:FIGS. 5a and 5b show the mechanism for locking and unlocking the laser cutting nozzle 12 by means of the device 13. For the sake of clarity, only the components essential to the mechanism are shown: laser cutting nozzle 12, lifting cylinder 22, ball 23. The picking process takes place in three phases :
1. Die Lagerung der Düse 12 ist so gestaltet, dass der Schaftmittelpunkt eine definierte Lage hat. Dadurch hat die Aufnahmevorrichtung eine definierte Anfahrposition. Der Kugelkäfig 20 und die Düse 12 weisen eine konische Innenfläche C und eine Außenfläche 24 auf, wodurch die Düse 12 beim Einfahren der Aufnahmevorrichtung ggfs. etwas aufgerichtet wird (Figur 5b).1. The storage of the nozzle 12 is designed so that the shaft center has a defined position. As a result, the receiving device has a defined starting position. The ball cage 20 and the nozzle 12 have a conical inner surface C and an outer surface 24, whereby the nozzle 12 if necessary something is erected when retracting the receiving device (Figure 5b).
2. Im weiteren Aufnahmeprozess fährt der Kugelkäfig 20 über den Ballen B bis die Fase C auf der Zentrierfase D aufliegt. Ein Verkanten der Düse ist aufgrund der Geometrie und des gewählten Spiels nicht möglich.2. In the further recording process, the ball cage 20 moves over the bale B until the chamfer C rests on the centering bevel D. Tilting the nozzle is not possible due to the geometry and the chosen game.
3. Durch Druckbeaufschlagung der Unterseite des Hubzylinders 22 wird der Hubzylinder 22 entgegen der Strahlrichtung bewegt, wobei die im Kugelkäfig 20 gelagerten Kugeln 23 in die Ringnut 32 am Düsenschaft 25 gepresst werden. Durch Aufbringen einer radial nach innen wirkenden Kraft wird die Düse 12 zentriert und durch eine axial und radial verspannt (Figur 5a)nach oben wirkende Kraft formschlüssig über die Fasen C und D eingezogen..3. By pressurizing the underside of the lifting cylinder 22, the lifting cylinder 22 is moved counter to the jet direction, wherein the ball cage 20 mounted in the balls 23 in the annular groove 32 on the nozzle shaft 25 are pressed. By applying a radially inwardly acting force, the nozzle 12 is centered and pulled by an axially and radially clamped (Figure 5a) upwardly acting force positively over the chamfers C and D.
In der Abfolge gemäß den Figuren 6a bis 6c ist die Aufnahme einer Laserschneiddüse 34 mit balliger Düsenspitze 35 ersichtlich. Angedeutet ist ein Düsenmagazin 36 mit einer Bohrung 37 zur Lagerung der Laserschneiddüse 34. Figur 6a zeigt die optimale senkrechte Ausrichtung der Laserschneiddüse für die Aufnahme. Aufgrund der balligen Düsenspitze 35, deren Radiusmittelpunkt in der Mitte des oberen Schaftendes liegt, muss die Laserschneiddüse 34 nicht genau senkrecht ausgerichtet werden, wenn die Laserschneiddüse 34 aufgenommen wird, wie in den Figuren 6b und 6c gezeigt.In the sequence according to FIGS. 6a to 6c, the reception of a laser cutting nozzle 34 with a spherical nozzle tip 35 can be seen. A nozzle magazine 36 with a bore 37 for supporting the laser cutting nozzle 34 is indicated. FIG. 6a shows the optimum vertical alignment of the laser cutting nozzle for the recording. Due to the spherical nozzle tip 35, whose radius center is in the middle of the upper shaft end, the laser cutting nozzle 34 does not have to be aligned exactly perpendicular when the laser cutting nozzle 34 is received, as shown in Figures 6b and 6c.
In der Abfolge gemäß den Figuren 7a bis 7c ist die Aufnahme einer Laserschneiddüse 38 mit kegelförmiger Düsenspitze 39 ersichtlich. Angedeutet ist wiederum ein Düsenmagazin 40 mit einer Bohrung 41 zur Lagerung der Laserschneiddüse 38. Figur 7a zeigt die optimale senkrechte Ausrichtung der Laserschneiddüse 38 für die Aufnahme. Figur 7b und 7c zeigen eine verkippt stehende Laserschneiddüse 38. Die für den Aufnahmeprozess wichtige Größe ist die Ortsabweichung der Düsenschaftmitte M. Die Ortsabweichung der Düsenschaftmitte M ist dann am geringsten, wenn die Mittensenkrechte H der Kegelflanke 39 die Düsenschaftmitte M schneidet. Zur optimalen Ausrichtung der Laserschneiddüse 38 muss D/2 der Bohrung 41 so groß sein wie der Abstand von Punkt K zur Mittellinie der Düse. Die Strecke K-M muss möglichst lang sein, mindestens 1,5 mal D. BEZUGSZEICHENLISTEIn the sequence according to FIGS. 7a to 7c, the receptacle of a laser cutting nozzle 38 with a conical nozzle tip 39 can be seen. Again indicated is a nozzle magazine 40 having a bore 41 for supporting the laser cutting nozzle 38. FIG. 7a shows the optimum vertical alignment of the laser cutting nozzle 38 for the recording. FIGS. 7b and 7c show a tilted laser cutting nozzle 38. The quantity important for the recording process is the positional deviation of the nozzle shaft center M. The deviation of the nozzle shaft center M is smallest when the center perpendicular H of the cone flank 39 intersects the nozzle shaft center M. For optimal alignment of the laser cutting nozzle 38 D / 2 of the bore 41 must be as large as the distance from point K to the center line of the nozzle. The distance KM must be as long as possible, at least 1.5 times D. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Laserbearbeitungsanlage1 laser processing system
2 Laser2 lasers
3 Steuereinrichtung3 control device
4 Laserbearbeitungskopf4 laser processing head
5 Werkstückauflage5 workpiece support
6 Laserstrahl6 laser beam
77
8 Werkstück8 workpiece
9 Schneidgas9 cutting gas
10 Absaugkammer10 suction chamber
11 Absaugeinrichtung11 suction device
12 Laserschneiddüse12 laser cutting nozzle
13 Einrichtung zum Wechseln der Laserschneiddüse13 Device for changing the laser cutting nozzle
14 Überwurfmutter14 union nut
15 Dielektrikum15 dielectric
16 Außengehäuse16 outer casing
17 Gasanschluss17 gas connection
18 Gasanschluss18 gas connection
19 Kontaktstecker19 contact plug
20 Kugelkäfig20 ball cage
21 Doppelpfeil21 double arrow
22 Hubzylinder22 lifting cylinders
23 Kugel23 ball
24 Schrägfläche24 inclined surface
25 Schaft25 shaft
26 26 ' Fase26 26 ' chamfer
27 Kanal27 channel
28 Druckkammer28 pressure chamber
29 Oberseite29 top
30 Unterseite30 bottom
31 Kanal31 channel
32 Ringnut32 ring groove
3333
34 Düse34 nozzle
35 Düsenspitze35 nozzle tip
36 Düsenmagazin36 nozzle magazine
37 Bohrung37 bore
38 Düse38 nozzle
39 Düsenspitze39 nozzle tip
40 Düsenmagazin40 nozzle magazine
41 Bohrung 41 bore

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Einrichtung (13) zum Wechseln einer Laserbearbeitungsdüse (12) an einem Laserbearbeitungskopf, dadurch gekennzeichnet, dass ein pneumatisch verschiebbares Bauteil (22) zur Verriegelung und Entriegelung der Laserbearbeitungsdüse (12) vorgesehen ist.1. Device (13) for changing a laser processing nozzle (12) on a laser processing head, characterized in that a pneumatically displaceable component (22) for locking and unlocking the laser processing nozzle (12) is provided.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Verwendung eines Prozessgases für die Laserbearbeitung zur pneumatischen Betätigung des Bauteils (22) vorgesehen sind.2. Device according to claim 1, characterized in that means for using a process gas for laser processing for the pneumatic actuation of the component (22) are provided.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch einen ersten Gasanschluss (17) und einen zweiten Gasanschluss (18) zur Druckbeaufschlagung der Oberseite oder der3. Device according to claim 2, characterized in that the means by a first gas connection (17) and a second gas connection (18) for pressurizing the upper side or the
Unterseite des Bauteils (22) ausgebildet sind.Bottom of the component (22) are formed.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (22) durch einen Hubzylinder ausgebildet ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the component (22) is formed by a lifting cylinder.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bauteil (22) eine Formfläche 19 zur Bewegung der Kugeln 23 ausgebildet ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the component (22) is formed a shaping surface 19 for moving the balls 23.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Schaft 25 einer Laserbearbeitungsdüse (12). eine Ringnut 32 zur Aufnahme der Kugeln 23 ausgebildet ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on a shaft 25 a Laser processing nozzle (12). an annular groove 32 is formed for receiving the balls 23.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft der Laserbearbeitungsdüse (12) eine Einführfase (24), eine Ringnut (32), einen Ballen (B) und eine Zentrierfase (D) aufweist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft of the laser machining nozzle (12) has a Einführfase (24), an annular groove (32), a bale (B) and a Zentrierfase (D).
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bauteil der Einrichtung für eine dielektrische Entkopplung des Düsenwechslers vom Laserbearbeitungskopf vorgesehen ist. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a component of the device for a dielectric decoupling of the nozzle changer is provided by the laser processing head.
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