DE20315114U1

DE20315114U1 - Supporting arrangement for connecting laser heads using hand of robot comprises cantilever for back-displaced arrangement for laser head extending from assembly site by hand towards rear against hand axle

Info

Publication number: DE20315114U1
Application number: DE20315114U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Schweissanlagen GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2013-09-30

Abstract

Supporting arrangement comprises a cantilever (4) for a back-displaced arrangement for a laser head (3) extending from an assembly site by a hand (7) towards the rear against the hand axle. An independent claim is also included for a laser processing device containing the supporting arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung zur Verbindung von Laserköpfen mit der Hand von mehrachsigen Manipulatoren, insbesondere mehrachsigen Robotern. Sie betrifft ferner eine mit einer solchen Tragvorrichtung ausgerüstete Laserbearbeitungsvorrichtung.The The invention relates to a support device for connecting laser heads the hand of multi-axis manipulators, especially multi-axis Robots. It further relates to a with such a support device equipped Laser processing device.

Aus der Praxis ist es bekannt, einen Laserkopf bei der Laserbearbeitung, insbesondere beim Laserstrahlschneiden, direkt an der Hand eines mehrachsigen Gelenkarmroboters zu befestigen und mit dem Roboter zu führen. Bei Laserbearbeitungsaufgaben, insbesondere beim Laserstrahlschneiden, sind sowohl hohe Arbeitsgeschwindigkeiten, wie auch große Präzision gefragt. Wenn der Roboter den Laserkopf gegenüber einem ruhenden Bauteil führt, sind an der Führungsbewegung mehrere Roboterachsen beteiligt. Dies führt zu Konflikten zwischen Geschwindigkeit und Präzision. Bei gesteigerter Geschwindigkeit sinkt die Präzision. Umgekehrt zwingen höhere Präzisionsanforderungen den Roboter zu langsameren Achsbewegungen. Hierbei kann es bei manchen Aufgaben zu Problemen mit der vorgegebenen Taktzeit kommen. Besonders kritisch sind die Umstände, wenn an einem Bauteil mehrere relativ kleine Konturen geschnitten werden müssen.Out In practice it is known to use a laser head in laser processing, especially when laser cutting, directly at the hand of a multi-axis Articulating robot to attach and guide with the robot. at Laser processing tasks, especially in laser beam cutting, are both high working speeds, as well as great precision asked. If the robot the laser head against a dormant component leads are at the leadership movement involved several robot axes. This leads to conflicts between speed and precision. Increased speed reduces precision. Conversely, higher precision requirements force the robot to slower axis movements. This may be the case with some Tasks come to problems with the given tact time. Especially critical are the circumstances if several relatively small contours are cut on a component Need to become.

In der Praxis ist auch eine andere kinematische Anordnung bekannt, bei welcher der Laserkopf an einer zusätzlichen mehrachsigen Schlitteneinheit, z.B. einem Kreuzschlitten, angeordnet ist. Die Schlitteneinheit ist mit der Roboterhand verbunden. Der Roboter hält die Schlitteneinheit stationär an der gewünschten Position, wobei die Schneidkontur mit dem Laserkopf durch die Schlittenbewegung abgefahren wird.In In practice, another kinematic arrangement is known, in which the laser head is attached to an additional multiaxial carriage unit, e.g. a cross slide, is arranged. The carriage unit is with connected to the robot hand. The robot holds the carriage unit stationary at the desired Position, wherein the cutting contour with the laser head by the carriage movement is traversed.

In einer dritten Variante wird der Laserkopf von einem stationären Gestell oder dgl. relativ ortfest gehalten, während das Bauteil durch eine entsprechende Aufnahme, z.B. einen x/y-Tisch oder -Schlitten in ein oder zwei Achsen relativ zum Laserkopf bewegt wird. Diese Schlittenvarianten haben zwar Vorteile für den Arbeitsbereich und sorgen auch durch die einfacheren translatorischen Achsen für eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit und Präzision. Auf der anderen Seite steigt aber der Bauaufwand. Außerdem müssen in der dritten Variante bei großen Bauteilen entsprechend große Massen bewegt werden, was sich mindernd auf die Schnelligkeit und Präzision auswirkt.In a third variant, the laser head of a stationary frame or the like. Held relatively stationary while the component by a corresponding intake, e.g. an x / y table or sled in one or two axes is moved relative to the laser head. These sled variants Although have advantages for the work area and also take care of the simpler translatory Axes for a higher one Working speed and precision. On the other hand, however, the construction costs increase. In addition, in the third variant at large Components correspondingly large Masses are moved, which reduces the speed and precision effect.

Die DE 100 00 103 A1 zeigt eine an einem Roboterarm montierbare Einrichtung zum Spannen und Laserschweißen von Blechen. An der Roboterhand wird hierfür ein zweiarmiges Gestell angeflanscht, an dem einerseits ein Spanner und andererseits ein Laserschweißkopf montiert sind. Der Laserschweißkopf ist auf die Spannstelle des Spannwerkzeugs und auf hier eingespannte Blechflansche gerichtet. Durch die Gabelform des Gestells ist der Laserkopf seitlich versetzt zur Roboterhand angeordnet und ausgerichtet. Das Gestell erstreckt sich von der Roboterhand ausgehend nach vorn in Richtung der Roboter-Abtriebsachse VI.The DE 100 00 103 A1 shows a mounted on a robot arm device for clamping and laser welding of sheets. For this purpose, a two-arm frame is flange-mounted on the robot hand, to which a tensioner and a laser welding head are mounted on the one hand. The laser welding head is aimed at the clamping point of the clamping tool and on here clamped sheet metal flanges. Due to the fork shape of the frame, the laser head is arranged laterally offset from the robot hand and aligned. The frame extends from the robot hand starting forward in the direction of the robot output axis VI.

Aus der DE 94 01 081 U1 ist eine Schweißdrahtzuführung für einen Festkörperlaser bekannt, der mittels eines Gestells an einer Roboterhand angeflanscht ist. Der Laser ist an der Frontseite der Roboterhand angeordnet und dabei schräg zur Handabtriebsachse VI nach vorn ausgerichtet.From the DE 94 01 081 U1 a welding wire feed for a solid state laser is known, which is flanged by means of a frame on a robot hand. The laser is arranged on the front side of the robot hand and aligned obliquely to the manual output shaft VI forward.

Die US-A-5,489,758 zeigt ebenfalls einen Schweißroboter mit einem Laserkopf, der mittels eines Gestells seitlich versetzt an der Roboterhand angeordnet und dabei längs der Handabtriebsachse VI nach vorn ausgerichtet ist.The US-A-5,489,758 also shows a welding robot with a laser head, the laterally offset by means of a frame on the robot hand arranged and along it the manual output shaft VI is aligned forward.

Die JP 11 254 173 A befasst sich mit dem Laserschweißen von Rohren. An der Roboterhand ist ein Laserkopf mittels eines abgewinkelten und mehrachsig verstellbaren Gestells angeordnet. Der Laserkopf befindet sich frontal mit Abstand vor der Roboterhand und ist quer Handabtriebsachse VI ausgerichtet. Durch diese Konstruktion des Gestells mit Ausleger soll ein Positionieren der Roboterhand vor dem Rohrende und eine Anordnung des Laserkopfs mit Abstand dazu im hinteren Rohrbereich ermöglicht werden.The JP 11 254 173 A deals with the laser welding of pipes. On the robot hand, a laser head is arranged by means of an angled and multi-axially adjustable frame. The laser head is located frontally at a distance in front of the robot hand and is aligned transversely to the manual output axis VI. By this construction of the frame with boom, a positioning of the robot hand in front of the tube end and an arrangement of the laser head at a distance to the rear tube area to be made possible.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Möglichkeit zur Verbindung von Geschwindigkeit und Präzision bei der Laserbearbeitung, insbesondere beim Laserstrahlschneiden, aufzuzeigen.It Object of the present invention, a better way for combining speed and precision in laser processing, especially when laser cutting, show.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.The Invention solves this task with the features in the main claim.

Durch die beanspruchte auslegerartige Tragvorrichtung und die versetzte Anordnung des Laserkopfs an der Roboter- oder Manipulatorhand ist es möglich, den Laserkopf durch eine Roboterbewegung mit hoher Geschwindigkeit und Präzision relativ zum Bauteil zu führen. Durch den Ausleger ist es möglich, für die Führungsbewegung vor allem die in der Achsreihenfolge letzten Handachsen des Manipulators oder Roboters heranzuziehen. Durch den als Hebel funktionierenden Ausleger genügen kleine Achsbewegungen zur Erzeugung der gewünschten Konturen, wobei diese Achsbewegungen schnell und mit hoher Präzision ausgeführt werden können. Hierbei sind außerdem in vorteilhafter Weise die zu bewegenden Massen begrenzt, was sich ebenfalls günstig auf Geschwindigkeit und Präzision auswirkt.By the claimed cantilevered support device and the staggered Arrangement of the laser head on the robot or manipulator hand, it is possible, the Laser head by a robot movement at high speed and precision to lead relative to the component. By the boom it is possible for the guiding movement especially the last in the Achsreihenfolge hand axes of the manipulator or robot. By acting as a lever Boom suffice small axis movements to produce the desired contours, these Axis movements are carried out quickly and with high precision can. Here are also advantageously limits the masses to be moved, resulting in also cheap on speed and precision effect.

Vorzugsweise sind bei einem üblichen sechsachsigen Gelenkarmroboter die beiden letzten Handachsen V und VI an der Führung des Laserkopfes beteiligt. Hierfür ist es vorteilhaft, den Laserkopf mit der Wirkachse seines Laserstrahls quer zur letzten Handachse VI auszurichten. Der Ausleger hat hierfür eine Montageplatte für die Handbefestigung, die im rechten Winkel zu einer Halterung für die Laserkopfbefestigung angeordnet ist. Durch die beanspruchte Konstruktion des Auslegers ist eine hohe Präzision sichergestellt. Hierfür ist es insbesondere günstig, wenn der Seitenarm von der Montageplatte ausgehend schräg nach hinten sich entgegen der letzten Handachse VI erstreckt. Durch die entsprechend rückversetzte Anordnung des Laserkopfes lässt sich erreichen, dass die Wirkachse des Laserstrahls den Kreuzungspunkt der letzten Handachsen V und VI kreuzt. Hierdurch kann der Laserkopf bei einer Bewegung um beide Handachsen V, VI sich auf einer Kugelfläche rund um den Kreuzungspunkt bzw. die Handwurzel bewegen. Dies sorgt für vereinfachte Verhältnisse in der Kinematik und in der Steuerung der Handachsen.Preferably, in a conventional six-axis articulated arm robot the last two hand axes V and VI involved in the leadership of the laser head. For this purpose, it is advantageous to align the laser head with the effective axis of its laser beam transversely to the last axis of the hand VI. The boom has for this purpose a mounting plate for the hand mounting, which is arranged at right angles to a holder for the laser head mounting. The claimed construction of the boom ensures high precision. For this purpose, it is particularly advantageous if the side arm extending from the mounting plate obliquely rearwards against the last hand axis VI. By correspondingly set back position of the laser head can be achieved that the axis of action of the laser beam crosses the intersection of the last hand axes V and VI. As a result, the laser head can move on a spherical surface around the point of intersection or the wrist at a movement about both hand axes V, VI. This ensures simplified conditions in the kinematics and in the control of the hand axes.

Die beanspruchte Tragvorrichtung kann an konventionellen Manipulatoren oder Robotern nachgerüstet und angebaut werden. Sie lässt sich auch bei Bedarf gegen eine andere Ausführung austauschen. Die im Weiteren beanspruchte Laserbearbeitungsvorrichtung besteht aus dem Manipulator bzw. Roboter und der Tragvorrichtung nebst Laserkopf.The claimed carrying device may be on conventional manipulators or robots retrofitted and grown. She lets to exchange for another version if necessary. The below claimed laser processing device consists of the manipulator or robot and the carrying device together with laser head.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims are further advantageous embodiments of the invention indicated.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:The The invention is for example and schematically in the drawings shown. In detail show:

1 Eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem Roboter, einer Tragvorrichtung, einem Laserkopf und einem Bauteil und 1 A laser processing apparatus comprising a robot, a supporting device, a laser head and a component and

2 eine vergrößerte Darstellung der Tragvorrichtung mit dem Laserkopf sowie der Roboterhand in verschiedenen Betriebsstellungen und abgebrochener Seitenansicht. 2 an enlarged view of the support device with the laser head and the robot hand in different operating positions and aborted side view.

Die Erfindung betrifft eine Tragvorrichtung (1) für ein oder mehrere Laserköpfe (3) und eine damit ausgerüstete Laserbearbeitungsvorrichtung (2). Der Laserkopf (3) kann in beliebig geeigneter Weise ausgebildet und für beliebige Laserbearbeitungsprozesse eingesetzt werden. In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um einen Laserschneidkopf (3) und eine Laserschneidvorrichtung (2) zum Laserstrahlschneiden von Bauteilen (14).The invention relates to a carrying device ( 1 ) for one or more laser heads ( 3 ) and a laser processing apparatus equipped therewith ( 2 ). The laser head ( 3 ) can be formed in any suitable manner and used for any laser processing processes. In the preferred embodiment, it is a laser cutting head ( 3 ) and a laser cutting device ( 2 ) for laser beam cutting of components ( 14 ).

1 zeigt die Laserbearbeitungsvorrichtung (2) in Seitenansicht. Sie besteht aus einem mehrachsigen Manipulator (5), der in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein kann. Im gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen mehrachsigen Gelenkarmroboter, der z.B. sechs oder mehr Achsen hat. In der gezeigten Variante besteht der Roboter (5) aus einem stationären Gestell, auf dem ein Karussell um eine erste vertikale Roboterachse drehbar gelagert ist. Am Karussell ist eine Schwinge um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagert. Am oberen Ende der Schwinge ist ein Roboterarm (6) um eine zweite horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagert. Am Ende trägt der Roboterarm (6) eine mehrachsige Roboterhand, die im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Handachsen IV, V und VI aufweist. Der Abtrieb erfolgt über einen Abtriebsflansch (8) der Hand (7), der um die letzte Roboterachse oder Handachse VI drehen kann. Der Abtriebsflansch (8) ist seinerseits im Handgehäuse (10) um die quer liegende Roboterachse V schwenkbar gelagert. Das Handgehäuse (10) kann um Roboterachse IV gegenüber dem Roboterarm (6) drehen. Zumindest die letzten Handachsen V,VI schneiden sich in einem Kreuzungspunkt (9), durch den vorzugsweise auch die Handachse IV verläuft. 1 shows the laser processing device ( 2 ) in side view. It consists of a multi-axis manipulator ( 5 ), which may be formed in any suitable manner. In the illustrated and preferred embodiment, it is a multi-axis articulated arm robot, for example, has six or more axes. In the variant shown, the robot consists of 5 ) From a stationary frame on which a carousel is rotatably mounted about a first vertical robot axis. At the carousel, a rocker is pivotally mounted about a horizontal pivot axis. At the upper end of the rocker is a robot arm ( 6 ) mounted pivotably about a second horizontal pivot axis. In the end, the robotic arm ( 6 ) A multi-axis robot hand, which has three hand axes IV, V and VI in the illustrated embodiment. The output takes place via an output flange ( 8th ) of the hand ( 7 ), which can rotate around the last robot axis or hand axis VI. The output flange ( 8th ) is in turn in the hand housing ( 10 ) is pivotally mounted about the transverse robot axis V. The hand case ( 10 ) can be about robot axis IV relative to the robot arm ( 6 ) rotate. At least the last hand axes V, VI intersect at a crossing point ( 9 ), preferably through the hand axis IV passes.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung (2) umfasst ferner die vorerwähnte Tragvorrichtung (1) und den Laserkopf (3). Die Tragvorrichtung (1) ist in 2 näher dargestellt. Sie ist als Ausleger (4) ausgebildet, der für eine seitlich versetzte Anordnung des Laserkopfs (3) an der Roboterhand (7) sorgt. Hierbei ist der Laserkopf (3) vorzugsweise quer zur Hand (7) bzw. zur Handachse VI ausgerichtet. Hierfür weist der Ausleger (4) eine Montageplatte (15) zur Befestigung am Abtriebsflansch (8) der Hand (7) auf. Der Ausleger (4) besitzt ferner eine Halterung (17) für den Laserkopf (2), die quer und im rechten Winkel zur Montageplatte (15) ausgerichtet ist. Die Montageplatte (15) und die Halterung (17) befinden sich an den gegenüber liegenden Enden des Auslegers (4) und sind durch mindestens einen distanzierenden Seitenarm (16) miteinander verbunden. Der Seitenarm (16) hat eine entsprechend zugeschnittene Form mit quer zueinander stehenden Endkanten, in deren Bereich die Montageplatte (15) und die Halterung (17) befestigt sind.The laser processing device ( 2 ) further comprises the aforesaid supporting device ( 1 ) and the laser head ( 3 ). The carrying device ( 1 ) is in 2 shown in more detail. It is as a boom ( 4 ) formed for a laterally offset arrangement of the laser head ( 3 ) on the robot hand ( 7 ). Here, the laser head ( 3 ) preferably transversely to the hand ( 7 ) or aligned to the hand axis VI. For this purpose, the boom ( 4 ) a mounting plate ( 15 ) for attachment to the output flange ( 8th ) of the hand ( 7 ) on. The boom ( 4 ) also has a holder ( 17 ) for the laser head ( 2 ) transversely and at right angles to the mounting plate ( 15 ) is aligned. The mounting plate ( 15 ) and the bracket ( 17 ) are located at the opposite ends of the boom ( 4 ) and by at least one distancing side arm ( 16 ) connected with each other. The side arm ( 16 ) has a correspondingly tailored shape with mutually transverse end edges, in the region of the mounting plate ( 15 ) and the bracket ( 17 ) are attached.

Der Ausleger (4) ist vorzugsweise als rahmenartiges Gehäuse ausgebildet und besitzt mindestens zwei Seitenarme (16). In der bevorzugten Ausführungsform sind diese Seitenarme (16) parallel zueinander und mit einem solchen Abstand angeordnet, dass sie die Hand (7) und den Laserkopf (3) zumindest bereichsweise seitlich umgeben.The boom ( 4 ) is preferably formed as a frame-like housing and has at least two side arms ( 16 ). In the preferred embodiment, these side arms are ( 16 ) parallel to each other and arranged at such a distance that they are the hand ( 7 ) and the laser head ( 3 ) At least partially surrounded laterally.

Außerdem sind die Seitenarme (16) durch ein oder mehrere querliegende Zwischenplatten (18) miteinander verbunden. Diese sind in 2 gestrichelt dargestellt.In addition, the side arms ( 16 ) by one or more transverse intermediate plates ( 18 ) connected with each other. These are in 2 shown in dashed lines.

Der Ausleger (4) bzw. der oder die Seitenarme (16) erstrecken sich von der Montageplatte (15) ausgehend schräg nach hinten gegen die letzte Handachse VI. Hierdurch wird der Laserkopf (3) vom Abtriebsflansch (8) nach hinten versetzt angeordnet. Die Abmessungen des Auslegers (4) werden dabei so gewählt, dass der Laserkopf (3) in Querrichtung fluchtend unter oder neben dem Kreuzungspunkt (9) der Handachsen V, VI angeordnet ist. Der Kreuzungspunkt (9) wird auch als Handwurzelpunkt bezeichnet. Der Laserkopf (3) ist dabei derart ausgerichtet, dass die Wirkachse des austretenden Laserstrahls (12) den Kreuzungspunkt (9) schneidet. Bei einer Bewegung der Handachsen V und VI führt der Laserkopf (3) eine Bewegung auf einer Kugelfläche aus, deren Mittelpunkt im Kreuzungspunkt (9) liegt. Durch diese achssymmetrische Anordnung können die Bewegungen des Laserkopfs (3) über die Handachsenbewegungen unmittelbar und ohne Berücksichtigung von Versatzfehlern gesteuert werden. Die Steuerung der Handachsenbewegungen erfolgt in üblicher Weise durch die Robotersteuerung. Wie 1 verdeutlicht, kann der Laserkopfs (3) eine Fokussieroptik oder eine ähnliche Einrichtung zur Bündelung des Laserstrahls aufweisen. Der Laserstrahl wird von einer Laserstrahlquelle (11) generiert, die z.B. extern angeordnet sein kann und die den Laserstrahl (12) über eine Laserstrahlführung (13), z.B. ein Lichtleitfaserkabel, dem Laserkopf (3) zuführt. Die Laserstrahlquelle (11) kann hierbei über Strahlweichen oder Umschalteinrichtungen bzw. Strahlteiler mehrere Laserköpfe (3) gleichzeitig oder nacheinander beaufschlagen. In weiterer Abwandlung ist es möglich, eine kleinere Laserstrahlquelle (11) am Ausleger (4) oder an anderer Stelle am Roboter (5) unterzubringen und mitzubewegen.The boom ( 4 ) or the Seitenar me ( 16 ) extend from the mounting plate ( 15 ) starting obliquely backwards against the last hand axis VI. As a result, the laser head ( 3 ) from the output flange ( 8th ) arranged offset to the rear. The dimensions of the boom ( 4 ) are chosen so that the laser head ( 3 ) transversely aligned below or adjacent to the crossing point ( 9 ) of the hand axes V, VI is arranged. The crossing point ( 9 ) is also called the wrist point. The laser head ( 3 ) is aligned in such a way that the axis of action of the exiting laser beam ( 12 ) the crossing point ( 9 ) cuts. With a movement of the hand axes V and VI, the laser head ( 3 ) a movement on a spherical surface whose center in the crossing point ( 9 ) lies. Through this axisymmetric arrangement, the movements of the laser head ( 3 ) are controlled via the hand axis movements directly and without consideration of offset errors. The control of the hand axis movements in the usual way by the robot controller. As 1 clarifies, the laser head ( 3 ) have a focusing optics or similar means for focusing the laser beam. The laser beam is generated by a laser beam source ( 11 ), which may for example be arranged externally and the laser beam ( 12 ) via a laser beam guide ( 13 ), eg an optical fiber cable, the laser head ( 3 ) feeds. The laser beam source ( 11 ) can here via beam switches or switching devices or beam splitter multiple laser heads ( 3 ) simultaneously or successively. In a further modification, it is possible to use a smaller laser beam source ( 11 ) on the boom ( 4 ) or elsewhere on the robot ( 5 ) and move along.

1 zeigt die Laserschneidvorrichtung (2) in Arbeitsstellung, wobei vom Laserkopf (3) an mehreren Stellen des Bauteils (14) kleinere oder größere Konturen mit offener oder geschlossener Form geschnitten werden. Kleine Bewegungen, z.B. kleinere Kreise, Polygone oder dergleichen andere beliebige Konturen können über eine Bewegung der Handachsen V, VI präzise und schnell geschnitten werden. Die anderen Roboterachsen können hierbei in Ruhe sein. 1 shows the laser cutting device ( 2 ) in working position, wherein the laser head ( 3 ) at several points of the component ( 14 ) smaller or larger contours with open or closed shape are cut. Small movements, eg smaller circles, polygons or other arbitrary contours can be cut precisely and quickly via a movement of the hand axes V, VI. The other robot axes can be at rest here.

Für größere Konturen und auch einen Versatz des Laserkopfs (3) zwischen verschiedenen Arbeitsstellen können auch die anderen Roboterachsen an der Bewegung beteiligt sein. Ein solcher Einsatzfall könnte z.B. das Ausschneiden von mehreren kleineren kreisförmigen oder prismatischen Scheiben aus einem tafelförmigen Bauteil (14) insbesondere einem Tafelblech sein. Außerdem können die anderen Roboterachsen herangezogen werden um eine Schrägstellung des Laserstrahls (12) durch die Bewegung um die Handachsen V,VI auszugleichen. In vielen Fällen ist dies jedoch nicht erforderlich und die Schrägstellung kann toleriert werden.For larger contours and also an offset of the laser head ( 3 ) between different workstations, the other robot axes can also be involved in the movement. Such an application could, for example, be the cutting out of several smaller circular or prismatic disks from a tabular component ( 14 ) in particular a panel sheet. In addition, the other robot axes can be used to an inclination of the laser beam ( 12 ) by the movement around the hand axes V, VI. However, in many cases this is not required and skew can be tolerated.

Wenn der Laserkopf (3) sich auf einer Kugelfläche um den Kreuzungspunkt (9) bewegen soll, empfiehlt es sich, die letzte Handachse VI parallel zum Bauteil (14) auszurichten. Bei Dreh- und Schwenkbewegungen des Laserkopfes (3) und seines emittierten Laserstrahls (12) um den Kreuzungspunkt (9) entstehen Höhenabweichungen ds des Laserkopfs (3) und des Laserstrahlfokus in der z-Achse quer zum Bauteil (14). Diese Höhenabweichungen oder Höhenfehler ds sind umso größer, je größer der Auslenkwinkel α ist.When the laser head ( 3 ) on a spherical surface around the crossing point ( 9 ), it is recommended that the last hand axis VI parallel to the component ( 14 ). For turning and pivoting movements of the laser head ( 3 ) and its emitted laser beam ( 12 ) around the crossing point ( 9 ) arise height deviations ds of the laser head ( 3 ) and the laser beam focus in the z-axis transverse to the component ( 14 ). These height deviations or height errors ds are greater, the greater the deflection angle α.

Die Höhenfehler ds können durch eine automatische Einrichtung zur Höhenverstellung oder Fokusnachführung kompensiert werden, wobei diese Einrichtung in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel des Auslegers (4) oder vom realen Abstand des Laserkopfs (3) vom Bauteil (14) gesteuert ist. Dies kann zum Beispiel durch einen Abstandssensor am unteren Ende des Laserkopfes (3) geschehen, der z.B. eine in den Laserkopf (3) integrierte Fokusnachführung entsprechend bei Abstandsänderungen nachsteuert und damit die Fokuslage regelt. Die Fokusnachführung kann intern durch Veränderung des optischen Systems oder extern, z.B. durch eine lineare Fahrachse der Fokuseinheit geschehen. Alternativ kann die Fokusnachführung über ein oder mehrere andere Achsen des Roboters (5) unter Messung und Auswertung des Auslenkwinkels α geschehen.The height errors ds can be compensated by an automatic device for height adjustment or focus tracking, this device depending on the pivot angle of the boom ( 4 ) or from the real distance of the laser head ( 3 ) of the component ( 14 ) is controlled. This can be done for example by a distance sensor at the lower end of the laser head ( 3 ) happen, for example, one in the laser head ( 3 ) adjusts integrated focus tracking according to distance changes and thus regulates the focus position. The focus tracking can be done internally by changing the optical system or externally, eg by a linear axis of the focus unit. Alternatively, focus tracking can be performed via one or more other axes of the robot ( 5 ) done under measurement and evaluation of the deflection angle α.

Die Größe des Auslegers (4) ist beliebig wählbar und kann die Aufgabenstellungen angepasst werden. Hierbei kann insbesondere der Arbeitsabstand S zwischen der letzten Handachse VI und der Oberfläche des Bauteils (14) verändert werden. In der Praxis sind Arbeitsabstände S zwischen 250 und 400 mm nützlich. Vorzugsweise beträgt der Arbeitsabstand S ca. 350 mm. 2 zeigt in der Seitenansicht, wie eine Schwenkbewegung des Auslegers (4) um die querliegende Handachse V zu einer Auslenkung r des Laserkopfes (3) führt. Bei einem Arbeitsabstand S von 350 mm führt ein Auslenkwinkel α von 1° zu einer Auslenkung r von 6,11 mm. Ein Auslenkwinkel α von 4° bewirkt eine Auslenkung r von 24,47 mm. Die dabei entstehenden Höhenabweichungen ds bewegen sich zwischen 0,05 und 0,85 mm. Entsprechendes gilt bei einer Drehbewegung des Auslegers (4) und des Laserkopfes (3) quer zur Zeichnungsebene um die letzte Handachse VI.The size of the boom ( 4 ) is arbitrary and the tasks can be adjusted. In this case, in particular the working distance S between the last hand axis VI and the surface of the component ( 14 ) to be changed. In practice, working distances S between 250 and 400 mm are useful. Preferably, the working distance S is about 350 mm. 2 shows in side view how a pivoting movement of the boom ( 4 ) about the transverse axis of the hand V to a deflection r of the laser head ( 3 ) leads. At a working distance S of 350 mm, a deflection angle α of 1 ° leads to a deflection r of 6.11 mm. A deflection angle α of 4 ° causes a deflection r of 24.47 mm. The resulting height deviations ds vary between 0.05 and 0.85 mm. The same applies to a rotary movement of the boom ( 4 ) and the laser head ( 3 ) across the plane of the drawing around the last hand axis VI.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsform sind in verschiedener Weise möglich. Dies betrifft sowohl die konstruktive Gestaltung der Tragvorrichtung (1) und des Auslegers (4), wie auch Zahl und Anordnung sowie Ausbildung der Laserköpfe (3). An einem Ausleger (4) können mehrere Laserköpfe (3) angeordnet sein. Zudem kann ein Laserkopf (3) mehrere Laserstrahlen (12) emittieren, was z.B. über einen Strahlteiler möglich ist. Anstelle eines Laserstrahlschneidprozesses können auch andere Prozesse, wie Laserstrahlschweißen, Laserlöten, Bauteilerwärmung mit Laserstrahl, Oberflächenbearbeitung mit Laserstrahl, z.B. Gravieren oder dergleichen ausgeführt werden.Modifications of the embodiment shown are possible in various ways. This concerns both the structural design of the support device ( 1 ) and the jib ( 4 ), as well as the number and arrangement and design of the laser heads ( 3 ). On a boom ( 4 ), several laser heads ( 3 ) can be arranged. In addition, a laser head ( 3 ) several laser beams ( 12 ), which is possible, for example, via a beam splitter. Instead of a laser beam cutting process, other Pro such as laser beam welding, laser soldering, component heating with a laser beam, surface treatment with a laser beam, eg engraving or the like.

11: Tragvorrichtungcarrying device
22: Laserbearbeitungsvorrichtung, LaserschneidvorrichtungLaser processing device Laser cutting device
33: Laserkopflaser head
44: Auslegerboom
55: Manipulator, RoboterManipulator, robot
66: Roboterarmrobot arm
77: Hand, RoboterhandHand, robot hand
88th: Abtriebsflanschoutput flange
99: Kreuzungspunkt Handachsenintersection hand axes
1010: Handgehäusehand housing
1111: Laserstrahlquellelaser beam source
1212: Laserstrahl, WirkachseLaser beam, effective axis
1313: Laserstrahlführung, LichtleitfaserkabelLaser beam guidance, optical fiber cable
1414: Bauteilcomponent
1515: Montageplattemounting plate
1616: Seitenarmsidearm
1717: Halterungbracket
1818: Zwischenplatteintermediate plate
IVIV: Handachse, DrehachseHand axis, axis of rotation
VV: Handachse, SchwenkachseHand axis, swivel axis
VIVI: Handachse, DrehachseHand axis, axis of rotation
SS: Arbeitsabstand Handachse VIworking distance Hand axis VI
αα: Auslenkwinkelangle of deflection
rr: Auslenkungdeflection
dsds: Höhenabweichung, HöhenfehlerHeight deviation, height error

Claims

Carrying device for connecting laser heads ( 3 ) with the hand ( 7 ) of multi-axis manipulators ( 5 ), in particular multi-axis robots, wherein the carrying device ( 1 ) as a boom ( 4 ) to the laterally offset arrangement of the laser head ( 3 ) on the hand ( 7 ), characterized in that the boom ( 4 ) for a recessed arrangement of the laser head ( 3 ) from the mounting point on the hand ( 7 ) extending backwards against the last hand axis VI.

Carrying device according to claim 1, characterized in that the boom ( 4 ) a mounting plate ( 15 ) for attachment to the output flange ( 8th ) of the hand ( 7 ) and a holder ( 17 ) for the laser head ( 2 ), which by at least one distancing side arm ( 16 ) are interconnected.

Carrying device according to claim 1 or 2, characterized in that the mounting plate ( 15 ) and the bracket ( 17 ) are aligned transversely to each other.

Carrying device according to claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the side arm ( 16 ) from the mounting plate ( 15 ) extending obliquely backwards against the last hand axis VI.

Carrying device according to one of the preceding claims, characterized in that the boom ( 4 ) is designed as a frame-like housing and at least two side arms ( 16 ) having.

Carrying device according to one of the preceding claims, characterized in that the boom ( 4 ) two parallel side arms ( 16 ), which is the hand ( 6 ) and the laser head ( 3 ) at least partially surrounded laterally and by one or more intermediate plates ( 18 ) are interconnected.

Laser processing apparatus for processing, in particular cutting components ( 14 ), consisting of a multi-axis manipulator ( 5 ), in particular a robot, with an end-side hand ( 7 ) and at least one by hand ( 7 ) connectable laser head ( 3 ) for the emission of at least one laser beam ( 12 ), wherein the laser head ( 3 ) by a carrying device ( 1 ) with a boom ( 4 ) offset laterally on the hand ( 7 ), characterized in that the laser head ( 3 ) by the boom ( 4 ) opposite the mounting point on the hand ( 7 ) is arranged backward against the last hand axis VI backwards.

Laser processing device according to claim 7, characterized in that the laser head ( 3 ) across the hand ( 7 ) is aligned.

Laser processing apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the hand ( 7 ) one or more transversely aligned axes V, VI, wherein the laser head ( 3 ) transversely aligned below or adjacent to the crossing point ( 9 ) of the hand axes V, VI is arranged.

Laser processing apparatus according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the laser head ( 3 ) is arranged such that the axis of action of the laser beam ( 12 ) the crossing point ( 9 ) cuts.

Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the arm ( 4 ) is designed according to one of claims 2 to 6.

Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the laser head ( 3 ) has an automatic device for height adjustment or focus tracking.

Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the device for height adjustment or focus tracking in dependence on the pivot angle of the boom ( 4 ) or from the distance of the laser head ( 3 ) of the component ( 14 ) is controlled.

Laser processing device according to one of the preceding claims, characterized in that the working distance S of the hand axis VI from the point of action of the laser beam ( 12 ) is about 250 to 400 mm, preferably 350 mm.

Laser processing device according to one of the preceding Claims, characterized in that the deflection angle α about the hand axis V and / or VI about 1 ° to 5 °.