DE3226448A1

DE3226448A1 - Laserschneid-system

Info

Publication number: DE3226448A1
Application number: DE19823226448
Authority: DE
Inventors: Toshio Shizuoka Takahashi
Original assignee: Fuji Tool and Die Co Ltd
Current assignee: Fuji Tool and Die Co Ltd
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1983-02-03
Also published as: FR2509646B3; IT8248850A0; GB2102597B; DE3226448C2; IT1148370B; GB2102597A; FR2509646A1; US4469930A

Description

Fuji Tool & Die Co., Ltd., 20, Matoba, Shimizu-cho, Sunto-gun, Shizuoka-ken, Japan

Laserschneid-System

Die Erfindung betrifft ein Laserschneid-System mittels eines Rückspiel-Verfahrens. Insbesondere betrifft es eine numerisch gesteuerte ("NC") Laservorrichtung zum Schneiden von Werkstücken auf der Grundlage eines dreidimensionalen Profil-NC-Programmes.

Dreidimensionale Werkstücke werden auf der Basis eines zuvor erstellten dreidimensionalen NC-Programmes erstellt. Es ist jedoch sehr schwierig, dreidimensionale NC-Programme direkt von Zeichnungen und dergleichen zu erstellen. Auch wenn die Programme genau erstellt sind, werden die Werkstücke aufgrund verschiedener Faktoren nicht notwendigerweise genau in Überein-

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Stimmung mit den Zeichnungen hergestellt. Es wurde versucht, auf ein Werkstück, Muster usw. eine Markierung bzw. eine Schnittlinie aufzugeben, um die zu bearbeitende Position zu markieren und ein dreidimensionales Profil-NC-Programm durch Abtasten der Markierung mittels eines Industrieroboters zu erstellen und sodann die
Werkstücke auf der Basis dieses Programmes herzustellen. Wegen der unzureichenden Genauigkeit des
Abtastens ist der Fehler derart hergestellter Werkstücke jedoch groß. Die Anwendung von Abtastverfahren mittels eines Industrieroboters ist daher auf Punktschweißen, Plasmaschneiden und ähnliche Verfahren, die eine große Genauigkeit nicht erfordern, beschränkt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
vielseitig verwendbare Vorrichtung zu schaffen, welche mit ausreichender Genauigkeit arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine
dreidimensionale bewegliche Vorrichtung mit einem in
den Richtungen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse beweglichen Hauptkopf, wobei der Hauptkopf mit drei
Köpfen, nämlich einem Laserkopf einem Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf und einen Tastkopf ausgerüstet ist, eine neben der Vorrichtung angeordnete Lasereinheit,
Mittel zur Führung eines Laserstrahles von der Lasereinheit zu einer Düse des Laserkopfes zur Emission
eines Laserstrahles, und eine Recheneinheit mit einer CNC Funktion zum Antrieb des Tastkopfes auf der Basis eines zweidimensionalen NC-Lochstreifens, welcher die Daten bezüglich der Richtungen der X-Achse und der

Y-Achse beinhaltet, und einer CTC Funktion zum Halten der Daten bezüglich der Richtung der Z-Achse durch Abtasten einer Linie auf einem dreidimensionalen Werkstück, Herstellen eines dreidimensionalen NC-Lochstreifens auf der Basis des zweidimensionalen NC-Lochstreifens, wobei die Daten durch Abtasten erhalten wurden, und Antreiben des Laserkopfes mittels eines Rückspielverfahrens auf der Basis des dreidimensionalen NC-Lochstreifens.

Dabei kann die Aufgabe auch gelöst werden durch eine dreidimensional angetriebene Doppelgehäusefräsmaschine mit einem in den Richtungen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse beweglichen Hauptkopf, wobei der Hauptkopf mit drei Köpfen versehen ist, nämlich einem Laserkopf, einem Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf und einem Tastkopf, einer neben der Präsmaschine angeordnete Lasereinheit, Mittel zur Führung eines Laserstrahles von der Lasereinheit zu einer Düse des Laserkopfes zur Emission eines Laserstrahles, und einer Recheneinheit mit einer CNC Funktion zur Steuerung des Abtastkopfes derart, daß eine Linie auf einem Werkstück auf der Basis von zweidimensionalen NC-Daten abgetastet wird, und einer CTC Funktion zur Schaffung von dreidimensionalen NC-Daten auf der Basis der zweidimensionalen NC-Daten, wobei diese Daten durch Abtasten erhalten wurden, und Antreiben des Laserkopfes oder des Hochgeschwindigkeits-Spindelkopfes auf der Basis der dreidimensionalen NC-Daten.

Die Erfindung schafft eine Laser- und vielseitig verwendbare rechnergestützte numerische Steuerung ("CNC")

Vorrichtung, welche eine Kombination aus einer Lasereinheit und einer dreidimensional angetriebenen Herstellungsmaschine darstellt.Das System verwendet eine Vielzweck-Vorrichtung mit verschiedenen Funktionen. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat diese Maschine drei Köpfe für eine Düse zur Emission eines Laserstrahles, einen Abtastfühler und eine Hochgeschwindigkeits-Spindel.

Die Vorrichtung führt ein zweidimensionales oder dreidimensionales CNC Laserschneiden eines Werkstückes mittels seines Laserkopfes aus. In dem Fall eines dreidimensionalen Laserschneidens wird ein zweidimensionaler NC-Lochstreifen von einer MYLAR-Zeichnung eines dreidimensionalen Werkstückes oder einer Flächenansicht eines Musters, d. h., von einem zweidimensionalen Profil bezüglich der Richtungen der X-Achse und Y-Achse, hergestellt. Dann wird das auf einen Tisch der Vorrichtung fixierte Werkstück abgetastet durch Bewegen eines Tastkopfes mittels des zweidimensionalen NC-Lochstreifens um Daten bezüglich der Z-Achse zu erhalten. Ein dreidimensionaler Profil NC-Lochstreifen wird auf der Basis der zweidimensionalen Daten hergestellt, diese Daten entsprechen der Richtung der Z-Achse. Derart erhaltene dreidimensionale Daten werden auf den Laserkopf zurückgespielt, so daß der Laserkopf das dreidimensionale Profil des Werkstückes schneidet. Auf diese Weise ist es möglich, eine zuverlässige Schnittlinie zu erreichen, welche sehr schmal ist, das Werkstück ist auch leicht dreidimensional durch Antrieb des Laserkopfes in der Richtung der Z-Achse zu schneiden.

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Der Tastkopf wird zum Abtasten eines Musters, einer Schablone oder eines Beispieles verwendet sowie zur Herstellung von Daten eines Musters. Die Daten werden auf einen Lochstreifen mittels einer Lochstreifeneinheit gegeben. Der Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf ist mit einer Hochgeschwindigkeits-Spindel (maximal 1800 Umdrehungen pro Minute) verbunden und wird mittels des dreidimensionalen NC-Lochstreifens, welcher von einem CAD/CAM-System hergestellt wird, gesteuert. Die Recheneinheit weist CNC und CTC auf, und diese Systeme geben in Verbindung mit den vorgeschriebenen drei Köpfen die verschiedenen Funktionen.

Bei der dreidimensional angetriebenen Vorrichtung, wie sie erfindungsgemäß verwendet wird, etwa einer konventionellen Fräsmaschine, fährt ein Tisch in der Richtung der X-Achse, eine Querschiene in der Richtung der Y-Achse und jede Säule liegt in Richtung der Z-Achse. Ein Hauptkopf, welcher auf der Querschiene befestigt ist, ist dazu geeignet in jede der Richtungen der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse betrieben zu werden. Der Hauptkopf ist an seiner Frontfläche mit Köpfen für die Düse zur Emission des Laserstrahles, für die Hochgeschwindigkeits-Spindel und den Tastfühler versehen. Diese Köpfe sind einzeln beweglich und mit der Z-Achse parallel. Die Düse zur Emission des Laserstrahles kann durch eine Düse zum Plasmaschneiden oder einer Gasschneiddüse ersetzt werden. Die Hochgeschwindigkeits-Spindel kann mit einem Werkzeug zum Schneiden, Fräsen, Bohren usw. versehen werden.

Im folgenden wird das Laserschneiden beschrieben.

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Ein Laserstrahl ist Licht einer elektromagnetischen Welle mit einer höheren Frequenz als der Maserstrahl, welcher in dem Bereichder Mikrowellen erzeugt wird. Der Laserstrahl ist monochromatisches Licht mit einem engen Spektrum und einer ausgezeichneten Ausrichtung. Mittels einer transparenten Linse kann der Laserstrahl auf einen Punkt fokussiert werden, der so klein ist wie seine Wellenlänge, dieser Fokalpunkt hat eine hohe Energiedichte. Aus diesem Grunde wurde der Laserstrahl zum Schneiden oder Schweißen verschiedener Materialien verwendet.

Die in den letzten Jahren verwendeten Laser sind groß und schaffen einen Strahl mit einer Energie, welche ausreichend ist, um Metallplatten von mehreren Millimetern Dicke zu schneiden. Da der Hauptkörper eines derartig großen Lasers in einer Position fixiert werden muß und das Ende der Düse zur Ausstrahlung des Laserstrahles in einer bestimmten Entfernung (beispielsweise etwa 1 mm) von der Oberfläche des Werkstückes gehalten werden muß, wird bei den konventionellen Vorrichtungen die Düse zur Ausdehnung des Laserstrahles in einer Position fixiert und der Tisch, welcher das Werkstück hält, in Richtung der X-Achse und Y-Achse bewegt. Daher mußte das Werkstück zweidimensional, also etwa wie eine Platte sein, es war schwierig, große und schwere Werkstücke wirksam zu bearbeiten.

Erfindungsgemäß ist die Düse zum Ausdehnen der Laserstrahlen dazu eingerichtet, in den Richtungen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse bewegt zu werden, der er-

zeugte Laserstrahl wird zu der Emissionsdüse durch zwei oder mehr Spiegel geführt, die mit der Emissionsdüse bewegt werden. Auf diese Weise kann die Emissionsdüse dreidimensional in Übereinstimmung mit der Form des Werkstückes bewegt werden, ohne daß der Hauptkörper des Lasers bewegt wird.

Wenn die Emissionsdüse auf ein Werkstück, wie einem Blech oder einer Plastikplatte ausgerichtet wird und ein Laserstrahl ausgesandt wird auf das Werkstück, wird ein Teil dessen von dem Laserstrahl erhitzt. Wenn Hilfsgas auf diesen Punkt zur selben Zeit geblasen wird, wird das Werkstück mit einer exakten Schnittlinie geschnitten. Wenn das Werkstück jedoch eine starke Neigung in bezug auf die Richtung der Z-Achse hat, bewegt sich die von dem ausgesandten Laserstrahl erzeugte Hitze entlang der Neigung und es kann unmöglich sein,' das dem Laserstrahl ausgesetzte Werkstück zu schneiden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird Hilfsgas auf einen Punkt des Werkstückes geblasen, auf den der Laserstrahl gesandt wird, jedoch nicht in der Emissionsrichtung des Laserstrahles, so daß auch bei einer starken Neigung des Werkstückes in bezug auf die Richtung der Z-Achse dieses von dem Laserstrahl exakt geschnitten werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Schneidsystems;

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Fig. 2 eine Frontansicht der in drei Richtungen beweglichen Laser-Vorrichtung, wie sie erfindungsgemäß Verwendung findet;

Fig. 3 eine Seitenansicht der in Figur 2 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 4 eine vergrößerte Frontansicht des Kopfes dieser Laser-Vorrichtung;

Fig. 5 eine Frontansicht eines anderen Ausführungsbeispieles der Laser-Vor r i ch tung;

Fig. 6 eine Seitenansicht der in Figur 5 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 7 einen vergrößert dargestellten Schnitt einer Düse zum Aussenden des Laserstrahles, wie sie erfindungsgemäß verwendet wird;

Fig. 8 einen vergrößert dargestellten Schnitt eines anderen Ausführungsbeispieles einer Düse zum Ausstrahlen eines Laserstrahles;

Fig. 9 ein Blockdiagramm des Schneidens eines Rohlings bei der Herstellung eines Stempels;

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Fig. 10 ein Blockdiagramm des Zurichtens;

Fig. 11 vergrößerte Schnittdarstellungen,

die beide eine zuzurichtende, gezogene Platte zeigen.

Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm, wobei innerhalb der unterbrochenen Linie ein dreidimensionales Laserschneid-System 10 mittels eines Rückspiel-Verfahrens dargestellt ist. Das System 10 beinhaltet eine Recheneinheit 11 mit CNC und CTC Funktionen sowie eine dreidimensional bewegliche Vorrichtung 12, beispielsweise einer Fräsmaschine. Die Recheneinheit 11 stellt einen dreidimensionalen NC-Lochstreifen 24 durch Verbindung eines zweidimensionalen NC-Lochstreifens 13 mit NC-Daten bezüglich der Z-Achse, welche von einem Fühler ermittelt werden/, her, Der zweidimensionale NC-Lochstreifen 13 wird in einen Lochstreifen-Laser 14 eingegeben. Die Recheneinheit 11 analysiert einen Eingang daraus mittels eines Analysators 11a, trennt diesen mittels eines Impu1swandlers 11b auf und liefert zweidimensionale Steuersignale (in der X- und der Y-Richtung), welche einen X-Achsen-DC-Servomotor 15 und einen Y-Achsen-DC-Servomotor 16 betätigen, so daß ein Tastkopf auf der Vorrichtung 12 bewegt wird. Durch den Tastkopf 23 ermittelte Daten bezüglich der Z-Achse werden über einen Tastprüfkreis 18 und einen Z-Achsen-DC-Servomotor 17 zu der Recheneinheit 11 gegeben. Die Recheneinheit 11 verrechnet den Eingang von dem Servomotor 17 mittels eines Schaltkreises 11 c, analysiert den Ausgang des Schaltkreises 11 c und den Ausgang des Impulswandlers 11 b mittels eines Analysators 11 d und zwar unter Bezug auf einen Eingang von dem Toleranz-

einstellkreis 19. Sodann wird der dreidimensionale NC-Lochstreifen 24 von einem Lochstreifenstanzer 20 hergestellt. Der dreidimensionale NC-Lochstreifen 24 wird in einen weiteren Lochstreifen-Laser 25 gegeben, die dabei erhaltenen Daten werden in die Recheneinheit 11 gegeben, mittels eines Analysators 11 e analysiert und mittels eines Impulswandlers 11 f aufgetrennt. Die Recheneinheit 11 liefert nun dreidimensionale Steuersignale (in der X-Richtung, der Y-Richtung und der Z-Richtung), welche einen Laserkopf 11 der Vorrichtung derart antreiben, daß ein dreidimensionales Werkstück 110, welches auf dem Tisch der Vorrichtung liegt, schneidet. Es ist nicht erforderlich zu erklären, daß nach dem Abtasten der Schnittlinie des dreidimensionalen Werkstückes durch den Tastkopf 23, der Laserkopf 21 mit der Querschiene in die Position parallel verschoben wird, in der der Tastkopf 23 war. Wenn statt eines Laserschneidens ein Fräsvorgang vorgenommen werden soll, werden die Ausgänge der X-Achsen-,Y-Achsen-und Z-Achsen-DC-Servomotoren 15, 16, 17 auf einen Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf 22 gegeben.

Zur Erleichterung des Verständnisses zeigt Figur 1 X-Achsen-,Y-Achsen-, und Z-Achsen-DC-Servomotoren sowohl bei dem Verfahrensschritt der Herstellung eines zweidimensionalen NC-Lochstreifens und der Herstellung des dreidimensionalen NC-Lochstreifens. Tatsächlich wird jedoch lediglich ein DC-Servomotor je für die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung verwendet.

Bei der Herstellung eines dreidimensionalen Werk-

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Stückes werden Steuerprogramme zum Bestimmen, Schneiden und Prüfen auf der Basis von Mylar-Zeichnungen oder eines Musters erstellt, wobei diese Anwexsungsprogramme geschrieben werden, die Ausgänge der NC-Software wie die Daten der Ausrichtung des Schneiders bestimmt werden, ein Lochstreifen durch Verbinden dieser Ausgänge mit den Daten eines nachgeschalteten Rechners verbunden werden, ein NC-Lochstreifen mittels einer NC-Formatierung erstellt wird, und dieser NC-Lochstreifen in eine NC-Vorrichtung zum Betreiben von DC-Servomotoren eingegeben wird. Ein derartiges Verfahren ist im wesentlichen bei der vorliegenden Erfindung verwendbar .

Der rechte Teil von Figur 1 verdeutlicht ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Preßstempels durch das erfindungsgemäße System. Ein Muster oder Zeichnungen 26 des Produktes wird mittels eines Digitalisierers 27 gemessen, die gemessenen Werte werden in eine Einheit 28 zur Herstellung eines zweidimensionalen NC-Lochstreifens 13 eingegeben. Die Presse 29 stellt eine gezogene Platte 30 her, diese wird auf den Tisch der dreidimensionalen Laservorrichtung 12 als ein Werkstück 10 gelegt. Der zweidimensionale NC-Lochstreifen 13 wird in den Lochstreifenlaser 14 gelegt - wie oben erwähnt -, die derart ermittelten Daten werden von der Recheneinheit 11, welche CNC und CTC Funktionen aufweist, verrechnet eine Ausrichtungslinie der gezogenen Platte 30 wird mittels des Tastkopfes 23 abgetastet um Daten bezüglich der Z-Richtung zu erhalten, woraufhin ein dreidimensionaler NC-Lochstreifen 24 hergestellt wird.

Der dreidimensionale NC-Lochstreifen 2 4 wird in den Lochstreifenlaser 25 eingegeben, die derart erhaltenen Daten werden von dem Computer 11 verrechnet. Mittels eines Rückspiel-Verfahrens wird der Laserkopf 21 durch die X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-DC-Servomotoren 15, 16, 17 bewegt, um die dreidimensionale gezogene Platte 30 zuzurichten. Auf diese Weise kann auch ein teilweise durchschlagenes Probestück entsprechend der Form des Werkstückes hergestellt werden.

Dann wird das Probestück auf eine andere Presse 32 zum Bördeln oder Richten 33 gelegt. Das gebördelte oder gerichtete Probestück wird einer Prüfung 35 durch eine Probestück-Prüfeinrichtung 3 4 unterworfen, die ermittelten Daten 36 werden auf die Einrichtung 28 zur Erstellung eines Lochstreifens zurückgeführt.

Wenn das Probestück die Prüfung 35 bestanden hat, wird der zweidimensionale NC-Lochstreifen 13 in einen zweidimensionalen NC-Lochstreifen 13a zur Herstellung mittels der Einrichtung 28 zur Herstellung eines Lochstreifens umgewandelt. Durch diesen Lochstreifen 13a wird eine NC-Vorrichtung 37 in der Fabrik betrieben, um Preßstempel zuzurichten. Wenn das Probestück die Prüfung 35 nicht bestanden hat, wird ein Prüfband 39 erstellt und zu dem Digitalisierer 27 gesandt, um eine Korrektur der Daten zu bewirken. Die Daten werden ausgewertet und ein neuer NC-Lochstreifen hergestellt, damit ein Preßstempel erstellt werden kann, der die gewünschten Produkte erzeugen kann.

Figur 2 zeigt eine Frontansicht einer dreidimensionalen

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Laservorrichtung 12 und Figur 3 eine Seitenansicht einer derartigen Vorrichtung. Es handelt sich dabei um eine Fräsvorrichtung mit doppeltem Gehäuse. Ein Tisch 41 ist auf einem Bett 40 montiert, der Tisch bewegt sich longitudinal (in Richtung der X-Achse) mittels des DC-Servomotors 15 hin und her. Ein Paar von vertikalen Ständern 42 sind an beiden Seiten des Bettes 40 angeordnet, ein Querbalken 43 ist an dem oberen Ende der Säulen 42 vorgesehen. Eine vertikal bewegliche Querschiene 4 4 ist zwischen den Frontflächen der Säulen 42 angeordnet, ein Hauptkopf 45 ist an der Querschiene 4 4 angebracht. Der Hauptkopf 45 ist an seiner vorderen Fläche mit drei Köpfen, nämlich dem Laserkopf 21, dem Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf 22 und dem Tastkopf 23 versehen.

Jede der Säulen 42 weist einen vertikalen Schaft '46 auf. Das obere Ende jedes vertikalen Schaftes 46 ist mittels eines Kegelrad- oder Schneckengetriebes mit einem horizontalen Schaft 47 in dem Querbalken 43 verbunden. Der Querbalken 43 ist an seinem oberen Ende mit einem Elektromotor 48 zur Bewegung der Querschiene 4 4 in der vertikalen Richtung (der Richtung der Z-Achse) versehen, wobei der Elektromotor 4 8 mittels einer Transmission 49 mit dem horizontalen Schaft 47 verbunden ist. Da die vertikalen Schäfte 46 mit der Querschiene 44 im Eingriff stehen, kann der Hauptkopf 45 vertikal durch eine vertikale Bewegung der Querschiene 44 durch Betreiben des Elektromotors 48 positioniert werden.

Eine querliegende Gewindestange 5O ist horizontal in

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der Querschiene 44 angeordnet, der Y-Achsen-DC-Servomotor 16 ist an einem Ende der Gewindestange 16 befestigt. Der Hauptkopf 45 kann in die Richtung der Y-Achse durch Betreiben des Y-Achsen-DC-Servomotors bewegt werden. Figur 4 verdeutlicht, daß der Hauptkopf 45 einen Sattel 51, einen großen Schlitten 52 und den Z-Achsen-DC-Servomotor 17, angeordnet oben auf dem Sattel 51, aufweist. Wenn der Servomotor 17 betrieben wird, wird der "Schlitten 52, welcher die drei Köpfe trägt, vertikal über einen Hauptschaft und eine Kupplung 54 bewegt. Der Laserkopf 21 ist an seinem Schlitten 55 mit einer Düse 56 zur Aussendung der Laserstrahlen versehen, und kann, mittels eines Handrades 57, in der Richtung der W1-Achse, die parallel zu der Z-Achse liegt, bewegt werden. Oberhalb der Düse 56 zur Aussendung der Laserstrahlen ist eine konvergierende Linse 58 sowie ein Kühlschlauch 59 und eine Versorgungsleitung 60 für Hilfsgas angeordnet. Oberhalb der konvergierenden Linse 58 ist ein teleskopartiges Schutzrohr 80 angeordnet, welches in der Richtung der Z-Achse zusammenschiebbar beweglich ist. Der Spindelkopf 22 ist auf seinem Schlitten 61 mit einem Elektromotor 62, einer Hochgeschwindigkeits-Spindel 63 und einem Handrad 64 versehen, um den Schlitten 61 in der Richtung der W2-Achse, welche parallel zu der Z-Achse ist, zu bewegen. Die Hochgeschwindigkeits-Spindel 63 ist an ihrem Ende mit einem Schneidwerkzeug wie einem Fräser (nicht gezeigt) versehen. Das Schneidwerkzeug wird mit einer hohen Geschwindigkeit mittels des Elektromotors 62 gedreht, so daß die gewünschte Bearbeitung des Werkstückes erreicht wird.

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Der Tastkopf 23 ist auf seinem Schlitten 47 mit einem Fühler 65 versehen und kann, mittels eines Handrades 66, in Richtung einer W3-Achse, welche parallel zu der Z-Achse liegt, bewegt werden. Der Fühler 65 ist an seinem Ende mit einem Stift 65 a versehen. Wenn der Fühler 65 ein dreidimensionales Werkstück abtastet j werden die vertikalen Bewegungen des Stiftes 65 a als Betrag der Änderungen (beispielsweise mittels eines Differential-Transducers) ermittelt, und zu dem Tastprüfkreis 18 geführt.

Ein Schwingarm 68 ist an dem oberen Teil der Vorrichtung angeordnet, an seinem Ende ist ein Kasten 6 9 zur manuellen Betätigung der Gleichstrom-Servomotoren 15, 16, 17 vorgesehen. Durch Betätigen von Druckknöpfen an der Box 6 9 ist es möglich, manuell die Bewegung des Hauptkopfes 45 in jeder der Richtungen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse zu bestimmen.

Figuren 1 und 2 verdeutlichen, daß das Maschinenbett 40 in einer Ausnehmung 70 installiert ist, und daß ein Rahmen 71 neben dem Bett 40 in der Ausnehmung angeordnet ist. Eine Lasereinheit 72 und ein Strahlverstärker 73 sind auf dem Rahmen 71 befestigt. Die Lasereinheit 72 sendet beispielsweise einen CO₂ Laserstrahl aus, welcher eine Leistung im Bereich von 100 bis 400 W hat. Konsolen 74 sind an den vorderen Teilen der Säulen 42 angebracht, eine Brücke 75 ist zwischen den oberen Kanten der Konsolen 7 4 befestigt. Die Brücke 75 stützt eine Einheit zur Führung der Laserstrahlen, welche drei Schutz-Röhren und drei optischen Einheiten folgendermaßen aufweist:

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Eine erste ineinanderschiebbare Schutzröhre 77 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Z-Achse und ist zwischen dem Strahlverstärker 73 und der Konsole 74 auf der linken Seite in Figur 2 gestützt. Ein zweites ineinanderschiebbares Schutzrohr 7 9 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Y-Achse und wird von Rollenhalterungen 78, welche an der Brücke 75 hängen, gehalten. Das erwähnte dritte teleskopische Rohr erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Z-Achse und ist mit dem Laserkopf 21 verbunden. Eine erste optische Strahleinheit 81 weist einen Reflektor 89 zur Reflektion des Laserstrahles von dem Laser 72 in einem rechten Winkel auf, er ist in dem Zwischenstück zwischen dem Strahlverstärker 73 und dem ersten Schutzrohr 77 angeordnet. Eine zweite optische Einheit 82 ist an dem Zwischenstück zwischen dem oberen Ende des ersten Schutzrohres 77 und dem einen Ende des zweiten Schutzrohres 79 angeordnet. Das andere Ende des zweiten Schutzrohres 79 ist mittels einer kleinen Konsole 84 an dem oberen Ende des Hauptkopfes 54 befestigt, es ist über eine dritte optische Einheit 83 mit dem dritten Schutzrohr 80 verbunden. Ein Reflektor 98 ist in jeder der optischen Einheit in einem Winkel von 45° angebracht, wie dies Figur 4 zeigt. Ein von der Laser-Einheit 72 erzeugter Laserstrahl wird durch den Strahlverstärker 73 verstärkt, mittels der ersten optischen Strahleinheit in das erste Schutzrohr 77 reflektiert und sodann mittels der zweiten optischen Strahleinheit 82 in das zweite Schutzrohr 7 9 reflektiert und schließlich mittels der dritten optischen Strahleinheit 83 in ein drittes Schutzrohr 80 reflektiert,

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welches auf dem Hauptkopf 4 5 vorgesehen ist. Der Laserstrahl passiert sodann eine konvergierende Linse 58 und wird durch die Düse 56 ausgesandt·

Ein dreidimensionales Werkstück 110 wird folgendermaßen mittels der Vorrichtung zugerichtet: Zunächst wird das Werkstück 110 auf einen Tisch 41 aufgebracht. Daten von einem zweidimensionalen NC-Lochstreifen, die unter Zugrundelegung von Mylar-Zeichnungen oder einem Muster hergestellt worden sind, werden in die Recheneinheit 11 gegeben. Der Hauptkopf 45 wird auf einen Referenzpunkt auf dem Werkstück bewegt, der Schlitten 67 wird mittels des Handrades 66 nach unten bewegt, um den Tastkopf 23 in eine geeignete Position zu bringen. Durch Verrechnung der Daten des zweidimensionalen NC-Lochstreifens durch die Recheneinheit 11, wird der Tisch 41 in Richtung der X-Achse mittels des X-Achsen-DC-Servomotors 15 bewegt und der Tastkopf 23 entlang der Querschiene 4 4 in der Richtung der Y-Achse mittels des Y-Achsen-DC-Servomotors 16 derart bewegt, daß der Stift 65 a des Tastkopfes 23 eine Verlagerung in Richtung der Z-Achse erhält. Die Signale der Verlagerung werden in den Tastprüfkreis 18 eingegeben und der Z-Achsen-DC-Servomotor 17 dadurch betätigt. Auf diese Weise folgt der Stift 65 a des Tastfühlkopfes 23 der ganzen Aufrichtlinie. Die derart erhaltenen Daten bezüglich der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse und die von der Einheit 19 zur Einstellung der Toleranz werden von der Recheneinheit 11 verrechnet und ein dreidimensionaler NC-Lochstreifen hergestellt. Sodann wird der Tastkopf in seine Ausgangsposition gehoben. Der Laserkopf 21 wird

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in die Stellung des Prüfkopfes 23 bewegt, die Düse 56 zum Ausstrahlen des Laserstrahles wird in eine Position etwa 1,5 mm von der Oberfläche des Werkstückes mittels eines Handrades 57 gebracht. In diesem Zustand wird die Vorrichtung 12 dreidimensional durch ein Rückspiel-Verfahren mittels des dreidimensionalen NC-Lochstreifens betrieben, die Lasereinheit 72 wird in Betrieb gesetzt. Der von der Lasereinheit 72 erfolgte Laserstrahl passiert den Strahlverstärker 73, die optischen Strahleinheiten 81, 82, 83 und die ineinanderschiebbaren Schutzrohre 77, 79/ 80 sowie die konvergierende Linse 58 und wird schließlich von der Düse 56 ausgesandt. Auf diese Weise schneidet der Laserstrahl das Werkstück entlang einer von dem Tastkopf abgetasteten Linie. Nach dem Ende des Zurichtens wird die Düse 56 zurück in ihre Ausgangsposition mittels des Handrades 57 gebracht.

Wie Figur 7 zeigt, ist die konvergierende Linse in einem Gehäuse der Düse 56 zur Aussendung der Laserstrahlen aufgenommen und die Versorgungsleitung für das Hilfsgas ist darunter mit dem Gehäuse 85 verbunden. Wenn die Düse 56 auf das Werkstück 110 ausgerichtet und der "Laserstrahl 86 und das Hilfsgas daraus ausgesandt werden, wird ein Punkt 87, auf den der Laserstrahl 86 fokussiert ist, geschmolzen und durch die gemeinsame Wirkung des Laserstrahls 86 und des Hilfsgases geschnitten. Während das Werkstück 110, welches in Figur 7 gezeigt wird, horizontal ist, hat ein dreidimensionales Werkstück Erhebungen in Richtung der Z-

Achse. Wenn der Winkel einer Erhebung beispielsweise 45 übersteigt, bewegt sich die von dem Laserstrahl 86 erzeugte Hitze entlang der Neigung und die Temperatur an dem Punkt 87 übersteigt den Schmelzpunkt des Materials möglicherweise nicht.

Bei dem in Figur 8 gezeigten Beispiel kann ein Werkstück, welches in bezug auf die Richtung der Ausstrahlung des Laserstrahles 86 geneigt ist, dieses so exakt geschnitten werden, wie ein Werkstück, welches zu dem Laserstrahl im rechten Winkel ausgerichtet ist. Während in Figur 7 Hilfsgas in exakt derselben Richtung wie der Laserstrahl ausgesandt wird, so daß er sich mit diesem überlagert, wird in Figur 8 das Hilfsgas auf den Punkt 87 auf dem Werkstück 110 aus einer Richtung annähernd senkrecht zu diesem ausgestrahlt und damit anders als die Richtung des Laserstrahls. In Figur 8 weist das Gehäuse 85 der Düse 88 zum Ausstrahlen der Laserstrahlen die konvergierende Linse 58 und eine Versorgungsleitung 89 für das Hilfsgas auf. Eine Düse zur Emission von Hilfsgas ist, getrennt von dem Gehäuse 85, vorgesehen, wobei die Düse das Hilfsgas auf den Punkt 87 emittiert, auf den der Laserstrahl 86 fokussiert ist. Wenn das Werkstück 110 geschnitten ist, wird die Düse 88 zur Ausstrahlung des Laserstrahles auf den Punkt 87 auf dem Werkstück 110 gerichtet und die Düse 90, welche das Hilfsgas emittiert, wird auch auf diesen Punkt 87 ausgerichtet. Ein Teil des auf den Punkt 87 geblasenen Hilfsgases kann von diesem reflektieren und durch die Öffnung in das Gehäuse 85 eindringen. Um das Hilfsgas an dem Eintreten in das Gehäuse 85 zu hindern, wird über die Versorgungsleitung 89 eine ge-

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eignete Gasmenge in das Gehäuse 85 eingeblasen, so daß es aus der Öffnung heraustritt und das Hilfsgas zurückdrängt. So kann auch dann, wenn das Werkstück dreidimensional ist und eine Neigung in bezug auf die Richtung des Laserstrahles hat, das Werkstück genau geschnitten werden, indem Hilfsgas in einer Richtung annähernd senkrecht dazu geblasen wird.

Die Figuren 5 und 6 zeigen ein modifiziertes Beispiel einer in drei Richtungen betriebenen Vorrichtung. Die Vorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel weist keine vertikalen Schäfte in den Säulen oder einen Elektromotor zur vertikalen Bewegung seiner Querschienen auf. Feste vertikale Säulen 91 sind an beiden Seiten des Bettes 40 vorgesehen und eine Querschiene 92 ist auf dem oberen Abschnitt davon befestigt. Die querliegende Gewindestange 50 ist horizontal in der Querschiene 52 gelagert, so daß der Hauptkopf 45 in Richtung der Y-Achse durch Betätigung des Y-Achsen-DC-Servomotors 16 bewegt werden kann. Der X-Achsen-DC-Servomotor 15 ist an dem rückwärtigen Ende des Bettes 40 befestigt. Der Z-Achsen-DC-Servomotor 17 ist an dem oberen rückwärtigen Teil des Hauptkopfes 45 befestigt, der Hauptkopf 45 hat einen größeren Hub als der in den Figuren 2 und 3 dargestellte. Der Hauptkopf 45 hat einen Laserkopf 21, einen Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf 22 und einen Abtastkopf 23. Der Laserstrahl von der Lasereinheit 72 passiert den Strahlverstärker 73 und die ineinanderschiebbaren Schutzrohre 77, 79, 80 und tritt durch die Düse 56 in derselben Weise, wie oben erwähnt. Die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Vorrichtung ist in der Herstellung weniger teuer und leichter dreidimensional

BOEHMERT & BOEHMERT ο ο ο ο ι ι ο

zu steuern mittels der DC-Servomotoren, weil die Maschine keine vertikalen Schäfte in seinen Säulen und den Elektromotor zur vertikalen Bewegung seiner Querschienen hat.

Im folgenden sollen nun Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems dargestellt werden.

I. Schneiden von Blechen zum Pressen (Rohlingen): Wie Figur 9 zeigt, ist ein zweidimensionaler NC-Lochstreifen 100 auf der Grundlage von theoretisch errechneten Daten vorbereitet, ein Blech wird mittels einer Lasermaschine 101 zugeschnitten. Das geschnittene Blech wird mittels einer Presse 103 und sodann mittels einer Prüfeinheit 104 geprüft. Wenn die Schnittlinie nach der Zeichnung oder Form als unrichtig erkannt wird, wird der zweidimensionale NC-Lochstreifen korrigiert, und ein weiteres Prüfstück wird mittels der Laservorrichtung 101 und der Presse 103 hergestellt. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis ein gutes Prüfstück erhalten wird. Wenn ein gutes Prüfstück erhalten ist, wird ein NC-Lochstreifen zur Herstellung der Rohlinge hergestellt auf der Basis der Daten des NC-Lochstreifens, welcher bei der Herstellung des guten Prüfstückes verwendet wurde. Sodann wird der Rohling mittels der NC-Maschine hergestellt.

II. Bestätigung und Korrektur einer Schnittlinie. In Figur 10 wird ein Blech mittels einer Presse 106 gezogen, mittels einer Laservorrichtung 107 geschnitten, mittels einer weiteren Presse 108 begrenzt oder gebördelt

und mittels einer Prüfeinheit 109 geprüft. Bei dem Bördeln wird eine gezogene Kurve 93 gestreckt und derart gebogen, daß sie einen Flansch 94 bildet, wie er in der gestrichelten Linie in Figur 11 gezeigt ist. Die Entfernung 1 zwischen einem Biegepunkt 95 und- einer Schnittlinie 96 muß derart sein, daß der Flansch 94, welcher durch das Bördeln nach dem Schnitt geformt wird, eine geeignete Länge L von den Biegepunkt 95 aufweist. Es ist nicht unmöglich, diese Schnittlinie mittels eines theoretisch arbeitenden Programmes zu erstellen, aber in der Praxis ist dieses schwierig.

Soll - wie es die gestrichelten Linien 97 in Figur 12 zeigen - die durch Richten der ungefähren zentralen Position der gezogenen Kurve 53 erzeugt wurden, muß die Schnittlinie 96 derart sein, daß ein durch das Richten gebildeter Flansch eine richtige Länge von K hat. Es ist jedoch sehr schwierig, die Schnittlinie 56 zu bestimmen.

Zur Bestimmung der richtigen Schnittlinie wurden bisher Mittel verwandt unter ständigem Ändern der Trimmpresse und der Herstellung von Probestücken in Handarbeit. Derartige Verfahren sind jedoch zeit- und kostenaufwendig. Dieses Problem kann durch das erfindungsgemäße System gelöst werden.

Erfindungsgemäß wird ein zweidimensionaler NC-Lochstreifen 13 auf der Grundlage von theoretisch errechneten Daten hergestellt, eine Schnittlinie eines Prüfstückes wird mittels eines Prüfkopfes 23 abgetastet.

BOEHMERT & BOEHMERT 3 2 2 6 U U

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ein dreidimensionaler Lochstreifen 24 wird durch das Rückspiel-Verfahren hergestellt, das Prüfstück mittels der Lasermaschine zugeschnitten, das Prüfstück einem nachfolgenden Prozeß, wie Richten oder Bördeln unterworfen und das Prüfstück sodann geprüft. Wenn das Prüfstück die Prüfung nicht besteht, wird der zweidimensionale NC-Lochstreifen korrigiert und das eben dargestellte Verfahren nochmals durchgeführt. Wenn das Prüfstück die Prüfung besteht, wird ein NC-Lochstreifen zur Herstellung einer Platte auf der Grundlage der Daten des dreidimensionalen NC-Lochstreifens hergestellt, der bei dem Zuschnitt des letzten Prüfstückes verwendet wurde, und eine Schnittplatte wird mittels des NC-Bandes hergestellt.

Es ist zu beachten, daß es möglich ist, die Abtastwerte mittels der Recheneinheit hoch oder tief anzusetzen, und das Laserschneiden auf der Grundlage des skalierten NC-Lochstreifens durchzuführen.

III. Herstellung von Metallpassungen und Prüfen von Befestigungshülsen.

Es ist möglich, mittels eines zweidimensionalen NC-Lochstreifens Metallpassungen durch Laserschneiden herzustellen und Befestigungshülsen für dreidimensionale Werkstücke zu prüfen.

Wenn zunächst ein NC-Lochstreifen nicht hergestellt wurde,

i) wird die Oberfläche eines Modells derart abgetastet, daß der Abschnitt, für den die Passung herzustellen ist, erhalten wird. (Zu diesem,. Zeitpunkt

BOEHMERT & 5OEHMERT noon/ in

3 Z 2 ο 4 4

- «34 -

werden X-Z oder Y-Z Daten in X-Y Daten gewandelt.)

ii) Die erhaltenen Daten werden auf einen NC-Lochstreifen gegeben, der Betrag entsprechend dem Radius des zum Abtasten verwendeten Stiftes wird abgezogen, und

iii) ein Laserschneiden wird mittels des NC-Bandes durchgeführt.

IV. Messen von Modellen und automatische Herstellung von Lochstreifen (Abtasten).

Die Fläche eines Modells wird abgetastet und die erhaltenen Daten auf einen Lochstreifen aufgenommen.

V. NC Erfassung eines Musters.

Die Oberfläche des Musters wird geebnet, konturiert oder profiliert mittels einer Hochgeschwindigkeits-Spindel und dreidimensionale oder zweidimensionale Lochstreifen im voraus erstellt.

VI. Herstellung von laminierten Rohlingen.

VII. Schneiden oder Durchschlagen einer großen Anzahl von gepreßten Tafeln für Testzwecke.

VIII. Profilieren von geschäumtem Styrol für Vollformgießen.

Geschäumtes Styrol für Vollformgießen wird in dem gewünschten Ausmaß durch Verwendung der Skalierungsfunktion des Systems profiliert.

Das erfindungsgemäße System kann auch für viele andere Zwecke verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist die dreidimensionale NC-Vorrichtung also an seinem Hauptkopf mit einem Tastkopf, einer Laserstrahl-Emissionsdüse, einer Hochgeschwindigkeits-Spindel usw. ausgerüstet, seine Recheneinheit beinhaltet einen Rückspiel-Schaltkreis durch welchen ein dreidimensionales Profil-NC-Programm aus einem zweidimensionalen Profil-NC-Programm erstellt wird. Das dreidimensionale Profil-NC-Programm ist dasselbe, wie das originale zweidimensionale Profil-NC-Programm, betreffend die Richtungen der X-Achse und Y-Achse, und entspricht exakt der Form des Werkstückes bezüglich der Richtung der Z-Achse.

Dreidimensionale Werkstücke, wie Preßplatten und Schneidplatten können daher sehr exakt hergestellt werden. Wenn das dreidimensionale Profil-NC-Programm auf der Basis eines Werkstückes hergestellt wird, ist es möglich, das Werkstück sofort ohne dessen Bewegung herzustellen, es wird auf diese Weise eine hohe Effektivität erreicht.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

BOEHMERT & 3OEHMERT 322

Akte: FX 345

BEZUGSZEICHENLISTE

2	System
3	Recheneinheit
4	Analysator
5	Pulswandler
6	Schaltkreis
7	Analysator
8	Analysator
9	Wandler
10	Vorrichtung
11	NC-Lochstreifen
11 a	Lochstreifen-Laser
11 b	Servomotor
11 c	Servomotor
11 d
11 e
11 f
12
13
14
15
16

17	Servomotor
18	Testprüfkreis
19	Toleranz-Einstellkreis
20	Lochstreifen-Stanzer
21	Laser-Kopf
22	Spindel-Kopf
23	Tastkopf
24	NC-Lochstreifen
25	Lochstreifen-Laser
26	Muster oder Zeichnung
27	Digitalisierer
28	Lochstreifen-Schreiber
29	Presse
30

BOKHMERT fk EOEHMERT ο ο ο ρ / /ο

J ZZ ο 4 4ο

31 Probestück	31
32 Presse	32
33	33
34	34
35	35
36	36
37 NC-Maschine	37
33	38
39	39
40 Bett	40
41 Tisch	41
42 Ständer	42
43 Querbalken	43
44 Querschiene	44
45 Hauptkopf	45
46 Schaft	46
47 Schaft	47
45 Elektromotor	48
49 Transmission	49
50 Querliecfende Gewindestanae	• 50
51 Sattel	51
52 Schlitten	52
53	53
54 ...	54
55 Schlitten	55
56 nü-s ρ	56
57 HandTad	57
yü T.itisp	58
59 Kiihl ςρΜ anrh	59
oü vprsnrannrtt;! pt 1-nnq	60
61 Rrhii-f-i-pn	61
52 Elektromotor	62
63 Rninrlpl	63
64 pf-,^^^3^	64
55 Fühler	65

65 a Stift

BOEHMERT & BOEHMERT. ο ο ο c / /ο

DO	Handrad	66
67	Schlitten	67
68	Arm	68
69	Kasten	69
70	Vertiefunq	70
71	Rahmen	71
72	Laser-Einheit	72
73	Strahl-Verstärker	73
74	Konsole	74
75	Brücke	75
76		76
77	Rohr	77
78	Roll en hai t.pningpn	78
79	Rohr	79
80	Rohr	80
81	Strahl-Einheit	81
82	Strahl-Einheit	82
83		83
84¹'		84
85	Gehäuse	85
86	Laser-Strahl	86
87	Punkt	87
88	Düse	88
89	Versorqunqsleitung	89
90	Düse	90
91		91
92		92
93	Kurve	93
94	Flansch	94
95	Biegepunkt	95
96	Schnittlinie	96
97	Linie	97
98		98
99		99
100	NC-Lochstreifen	100

BOFHMERT & BOEHMERT _{o o n} _n , , _n

3 Z Z ο 4 4 8

^01 Laser-Maschine	101
102	102
105 Presse	103
104- Prüfeinheit	104-
105	105
106 Presse	106
107 Laservorrichtung	107
108	108
109	109
110 Werkstück	110
111	111
112	112
115	115
114	114
115	115
116	116
117	117
118	118
119	119
120	120
121	121
122	122
125	125
124-	124-
125	125
126	126
127	127
128	128
129	129
150	150
151	151
152	132
153	133
154	154-
155	135

Claims

Ansprüche

Dreidimensionales Laserschneid-System mittels eines Rückspiel-Verfahrens, gekennzeichnet durch eine dreidimensional bewegliche Vorrichtung (12) mit einem in den Richtungen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse beweglichen Hauptkopf (45) , wobei der Hauptkopf (45) mit drei Köpfen, nämlich einem Laserkopf (21) einem Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf (22) und einen Tastkopf (23) ausgerüstet ist,

eine neben der Vorrichtung (12) angeordnete Lasereinheit (72) ,

Mittel zur Führung eines Laserstrahles von der Lasereinheit (72) zu einer Düse (56) des Laserkopfes (21) zur Emission eines Laserstrahles, und

eine Recheneinheit mit einer CNC Funktion zum Antrieb des Tastkopfes (23) auf der Basis eines zweidimensionalen NC-Lochstreifens (13), welcher die Daten bezüglich der Richtungen der X-Achse und der Y-Achse beinhaltet, und einer CTC Funktion zum Halten der Daten bezüglich der Richtung der Z-Achse durch Abtasten einer Linie auf einem dreidimensionalen Werkstück, Herstellen eines dreidimensionalen NC-Lochstreifens (24) auf der Basis des zweidimensionalen NC-Lochstreifens, wobei die

BOEHMERT & BOBHMERT ' ο ο ο r / / ο

3ζζο448

Daten durch Abtasten erhalten wurden, und Antreiben des Laserkopfes (21) mittels eines Rückspielverfahrens auf der Basis des dreidimensionalen NC-Lochstreifens (24).
2. Dreidimensionales Laserschneid-System mittels eines Rückspiel-Verfahrens, gekennzeichnet durch eine dreidimensional angetriebene Doppelgehäusefräsmaschine mit einem in den Richtungen der X-Achse, Y-Achse und Z-Achse beweglichen Hauptkopf (45), wobei der Hauptkopf mit drei Köpfen versehen ist, nämlich einem Laserkopf (21) einem Hochgeschwindigkeits-Spindelkopf (22) und einem Tastkopf (23),

einer neben der Fräsmaschine angeordnete Lasereinheit (72) ,

Mittel zur Führung eines Laserstrahles von der Lasereinheit (72) zu einer Düse (56) des Laserkopfes (21) zur Emission eines Laserstrahles, und

einer Recheneinheit (11) mit einer CNC Funktion zur Steuerung des Abtastkopfes (2 3) derart, daß eine Linie auf einem Werkstück auf der Basis von zweidimensionalen NC-Daten abgetastet wird, und einer CTC Funktion zur Schaffung von dreidimensionalen NC-Daten auf der Basis der zweidimensionalen NC-Daten, wobei diese Daten durch Abtasten erhalten wurden, und Antreiben des Laserkopfes (21) oder des Hochgeschwindigkeits-Spindelkopfes (22) auf der Basis der dreidimensionalen

BOEHMERT & EOEHMERT 3 2 2 6 A 4

NC-Daten.
3. Ein dreidimensionales Laserschneid-System mittels eines Rückspiel-Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensional angetriebene Vorrichtung (12) aufweist einen Tisch (41), welcher auf einem Bett (4O) derart angeordnet ist, daß er sich longitudinal (in der Richtung der X-Achse) hin- und herbewegt, ein Paar von vertikalen Ständern (42), welche an beiden Seiten des Tisches (41) angeordnet sind, eine Querschiene (44), welche zwischen den oberen Enden der Ständer (42) angeordnet ist, eine querliegenden Gewindestange (50), welche horizontal innerhalb der Querschiene (44) angeordnet ist, wobei der Hauptkopf (45) derart an der Querschiene (44) angebracht ist, daß er transversal (in der Richtung der Y-Achse) mittels der querliegenden Gewindestange (50) beweglich ist und wobei der Hauptkopf (45) an seiner Vorderfläche mit drei Köpfen (21, 22, 23) versehen ist, die jeweils vertikal (in der Richtung der Z-Achse) beweglich ist.
4. Dreidimensionales Laserschneid—System mittels eines Rückspiel-Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnt, daß die dreidimensional angetriebene Vorrichtung (12) versehen ist mit einem X-Achsen DC-Servomotor (15) zur Bewegung des Tisches longitudinal an dem einen Ende des Bettes (40), und an dem Ende der Querschiene (44) mit einem Y-Achsen DC-Servomotor (16) zur Bewegung des Hauptkopfes (45) transversal und an der Oberseite des Hauptkopfes (45) mit einem Z-Achsen DC-Servomotor (17).

BOEHMERT & BOEHMER

3 22 6
5. Dreidimensionales Laserschneid-System mittels eines Rückspiel-Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensional angetriebene Vorrichtung (12) Konsolen (74) aufweist, welche mit den vorderen Abschnitten der Ständer (42) verbunden sind, und eine Brücke (75) , welche zwischen den oberen Abschnitten der Konsolen befestigt ist, wobei die Brücke (75) die Mittel zur Führung des Laserstrahles hält.
6. Dreidimensionales Laserschneid-System mittels eines Rückspiel-Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Führung des Laserstrahles beinhalten ein erstes ineinanderschiebbares Schutzrohr (77), welches in der Richtung der Z-Achse auf der einen Seite der dreidimensional angetriebenen Vorrichtung (12) angeordnet ist, ein zweites ineinanderschiebbares Schutzrohr (79) , welches von der Brücke (75) in der Richtung der Y-Achse hängend angeordnet ist, ein drittes ineinanderschiebbares Schutzrohr (80), welches sich in Richtung der Z-Achse von dem Ende des zweiten ineinanderschiebbaren Schutzrohres (7 9) zu der Düse (56) zur Emission des Laserstrahles erstreckt, eine erste optische Strahlereinheit (81) zwischen dem Strahlenverstärker (73) der Lasereinheit (72) und dem ersten ineinanderschiebbaren Schutzrohr (77), wobei die erste optische Einheit (81) einen Reflektor aufweist, eine zweite optische Einheit (82) zwischen dem ersten ineinanderschiebbaren Schutzrohr (77) und dem zweiten ineinanderschiebbaren Schutzrohr (79) und einer dritten optischen Einheit (83), welche zwischen dem zweiten ineinanderschiebbaren Schutzrohr (79) und dem

dritten ineinanderschiebbaren Schutzrohr (80) angeordnet ist.
7. Dreidimensxonales Laserschneid-System mittels eines Rückspiel-Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensional angetriebene Vorrichtung (12) an dem oberen Abschnitt eines Querbalkens (43) mit einem Elektromotor (48) zur vertikalen Bewegung der Querschiene (44) versehen ist.