NL193239C

NL193239C - Device for performing operations using a laser beam.

Info

Publication number: NL193239C
Application number: NL9400437A
Authority: NL
Original assignee: Famurano Anstalt
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1999-04-02
Also published as: FR2717412B1; FR2717412A1; NL9400437A; NL193239B

Description

1 1932391 193239

Inrichting voor het uitvoeren van bewerkingen met behulp van een laserbundelDevice for performing operations using a laser beam

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van bewerkingen met behulp van een laserbundel, in het bijzonder een C02-iaserbundei, voorzien van eerste verplaatsingsmiddelen (X, 5 Y) en tweede verplaatsingsmiddelen (Z) voor een laserbewerkingskop die de laserbundel concentreert op een brandpunt op het werkstuk.The present invention relates to a device for performing operations using a laser beam, in particular a CO2 laser beam, provided with first displacement means (X, 5 Y) and second displacement means (Z) for a laser processing head which concentrates the laser beam at a focal point on the workpiece.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US-A-4.794.222. In dit Amerikaanse octrooischrift is een laserbron aangebracht in een huis dat vast is verbonden met het frame van de inrichting. Verder zijn focusseringsmiddelen vast verbonden met de bewerkingskop. Deze bewerkingskop 10 wordt gedragen door een schuiforgaan dat in verticale richting beweegbaar is ten opzichte van een zadel, dat in een horizontaal vlak beweegbaar is ten opzichte van het frame van de inrichting. Door middel van verlengbare balgen wordt bij beweging van de bewerkingskop de laserbundel afgeschermd van invloeden van buiten af. Het nadeel van deze constructie is dat de lengte van het optische traject niet onveranderlijk is, maar afhangt van de positie van de bewerkingskop; veranderingen in het optisch traject brengen immers 15 optische fouten met zich mee. De uitvinding beoogt dit nadeel te vermijden.Such a device is known from US patent US-A-4,794,222. In this U.S. patent, a laser source is provided in a housing that is rigidly connected to the frame of the device. Furthermore, focusing means are fixedly connected to the processing head. This processing head 10 is carried by a sliding member which is movable in a vertical direction relative to a saddle, which is movable in a horizontal plane relative to the frame of the device. The laser beam is shielded from external influences during movement of the machining head by means of extendable bellows. The drawback of this construction is that the length of the optical path is not invariable, but depends on the position of the processing head; after all, changes in the optical path involve 15 optical errors. The object of the invention is to avoid this drawback.

Dit doel wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt doordat de laserbron, de laserbewerkingskop en de focusseringsmiddelen voor de laserbundel alle op eenzelfde verplaatsbare ondersteuning zijn gemonteerd, waarbij de totale lengte van het optisch traject tussen de uitgang van de laserbron en de focusseringsmiddelen en dus het brandpunt onveranderd blijft, hoe ook de bewegingen zijn die door de verplaatsingsmid-20 delen (X, Y, Z) worden teweeggebracht.This object is achieved according to the invention in that the laser source, the laser processing head and the focusing means for the laser beam are all mounted on the same movable support, whereby the total length of the optical path between the output of the laser source and the focusing means remains unchanged. , however the movements are caused by the displacement means (X, Y, Z).

Alhoewel het uit de Europese octrooiaanvrage EP-A-0.548.006, in het bijzonder op bladzijde 4, regels 23-25, op zich bekend is om de lengte van het optisch traject tussen de laserbron en de focusseermiddelen constant te houden, is de in deze octrooiaanvrage beschreven laserbewerkingsinrichting niet in de Z-richting verplaatsbaar c.q. verstelbaar.Although it is known per se from European patent application EP-A-0.548.006, in particular on page 4, lines 23-25, to keep the length of the optical path between the laser source and the focusing means constant, the laser processing device described in this patent application cannot be moved or adjusted in the Z direction.

25 In een eerste uitvoeringsvorm heeft de ondersteuning een hoekvormig gedaante met een terugkaats-middel voor de laserbundel op de bewerkingskop, terwijl in een tweede uitvoeringsvorm de ondersteuning een rechtlijnig gedaante heeft, terwijl daarbij de bewerkingskop is geplaatst op de optische as van de laserbundel die de uitgang van de laserbron verlaat.In a first embodiment, the support has an angular shape with a laser beam reflecting means on the processing head, while in a second embodiment, the support has a rectilinear shape, the processing head thereby being placed on the optical axis of the laser beam, which exit from the laser source.

30 Ter verduidelijking van de uitvinding zullen niet beperkende uitvoeringsvoorbeelden worden beschreven onder verwijzing naar de tekening, waarin:To illustrate the invention, non-limiting embodiments will be described with reference to the drawing, in which:

Figuur 1 schematisch en gedeeltelijk in verticale doorsnede, een eerste uitvoeringsvoorbeeld toont van de inrichting volgens de uitvinding; figuur 2 schematisch en gedeeltelijk in verticale doorsnede, een tweede uitvoeringsvoorbeeld toont van 35 de inrichting volgens de uitvinding; figuur 3 schematisch en gedeeltelijk in zijaanzicht een derde uitvoeringsvoorbeeld toont van de inrichting volgens de uitvinding; en figuur 4 schematisch en gedeeltelijk in verticale doorsnede, een vierde uitvoeringsvoorbeeld toont van de inrichting volgens de uitvinding.Figure 1 shows schematically and partly in vertical section, a first exemplary embodiment of the device according to the invention; figure 2 shows schematically and partly in vertical section, a second embodiment of the device according to the invention; figure 3 shows schematically and partly in side view a third embodiment of the device according to the invention; and figure 4 shows schematically and partly in vertical section, a fourth exemplary embodiment of the device according to the invention.

4040

Verwijzend naar figuur 1 omvat de inrichting volgens de uitvinding translatie-verplaatsingsmiddelen volgens twee richtingen X en Y die in hoofdzaak loodrecht op elkaar staan: deze verplaatsingsmiddelen zijn ingericht om een bewerkingskop van bekend type, een tevoren bepaald traject te doen volgen en worden niet in detail beschreven.Referring to Figure 1, the device according to the invention comprises translation displacement means according to two directions X and Y which are substantially perpendicular to each other: these displacement means are arranged to cause a machining head of known type to follow a predetermined path and are not explained in detail. described.

45 Volgens de uitvinding wordt een hoekvormige ondersteuning, bijvoorbeeld met een L-vormige gedaante, door de verplaatsingsmiddelen verplaatst volgens de richtingen X en Y en volgens een traject dat wordt bepaald door het bewerkingscontour van het werkstuk P, zodanig dat de ontwikkelde lengte van het optische traject van de laserbundel tussen de uitgang 2 van de C02-iaserbron 3 en het focusseerpunt F van de bewerkingskop 4 onveranderlijk is.According to the invention, an angular support, for example with an L-shaped shape, is displaced by the displacing means according to the directions X and Y and along a path determined by the machining contour of the workpiece P, such that the developed length of the optical The path of the laser beam between the output 2 of the CO2 laser source 3 and the focusing point F of the processing head 4 is unchangeable.

50 Hiertoe is de laserbron 3 permanent bevestigd aan een zijde 1a van de hoekondersteuning 1 en de bewerkingskop 4 aan de andere zijde 1b van de hoekondersteuning 1, waarbij bij de uitgang 2 van de laserbron 3 een afbuigspiegel M, in dit geval een spiegel die onder 45° is aangebracht ten opzichte van de invallende bundel, voor het afbuigen van de laserbundel in de bewerkingskop 4.50 For this purpose, the laser source 3 is permanently attached to one side 1a of the corner support 1 and the processing head 4 on the other side 1b of the corner support 1, at the output 2 of the laser source 3 a deflecting mirror M, in this case a mirror which is 45 ° to the incident beam, for deflecting the laser beam in the machining head 4.

De bewerkingskop 4 bevat een focusseermiddel 5 zoals een of meer focusseerlenzen 5, die de 55 laserbundel concentreren op een brandpunt F dat zich bij voorkeur bevindt in het midden van de dikte van het werkstuk.The processing head 4 includes a focusing means 5 such as one or more focusing lenses 5, which concentrate the 55 laser beam on a focal point F, which is preferably in the center of the thickness of the workpiece.

In het afgebeelde voorbeeld zijn de ondersteuning 1, de C02-iaserbron 3, de terugkaatsspiegel M en de 193239 2 bewerkingskop 4, voorzien van ten minste een lens 5 of ander focusseermiddel, onderling vast verbonden en verplaatsen zich gezamenlijk volgens de hoofdcomponenten en van de relatieve beweging van de bewerkingskop 4 ten opzichte van het werkstuk P. De ontwikkelde lengte van het optische traject van de laserbundel tussen de uitgang 2 van de C02-Iaserbron 3 en het brandpunt F is gelijk aan de som van 5 respectievelijk de afstanden tussen de uitgang 2 en de weerkaatsspiegel M en tussen de weerkaatsspiegel M en het brandpunt F; hetgeen het gevolg is van de mechanische koppeling van de genoemde elementen en resulteert in de onveranderlijkheid van de genoemde ontwikkelde optische lengte en een constante werking van de laserbundel.In the illustrated example, the support 1, the CO2 laser source 3, the reflecting mirror M and the 193239 2 processing head 4, comprising at least one lens 5 or other focusing means, are interconnected and move jointly according to the main components and the relative movement of the machining head 4 relative to the workpiece P. The developed length of the optical path of the laser beam between the output 2 of the CO2 laser source 3 and the focal point F is equal to the sum of 5 and the distances between the output 2 respectively and the reflecting mirror M and between the reflecting mirror M and the focal point F; which is the result of the mechanical coupling of said elements and results in the immutability of said developed optical length and constant operation of the laser beam.

Volgens figuur 2 omvat een andere inrichting volgens de uitvinding eveneens translatie-10 verplaatsingsmiddelen volgens twee richtingen X en Y, een C02-laserbron 3 voorzien van een laserbundel-uitgang 2, een bewerkingskop 4 voorzien van een focusseerlens 5 met een brandpunt F dat zich in hoofdzaak bevindt in het midden van de dikte van het werkstuk P.According to figure 2, another device according to the invention also comprises translation-displacement means according to two directions X and Y, a CO2 laser source 3 provided with a laser beam output 2, a processing head 4 provided with a focusing lens 5 with a focal point F located in mainly located in the middle of the thickness of the workpiece P.

Volgens de uitvinding is een gemeenschappelijke ondersteuning 10 verschaft voor het onderling bevestigen van de C02-laserbron 3 en de bewerkingskop 4, zodat een onveranderlijke lengte van het 15 optische traject tussen de uitgang 2 van de laserbundel en het brandpunt F wordt verkregen.According to the invention, a common support 10 is provided for mutually attaching the CO2 laser source 3 and the processing head 4, so that an unchanging length of the optical path between the output 2 of the laser beam and the focal point F is obtained.

In dit voorbeeld is de verbindende ondersteuning 10 in hoofdzaak rechtlijnig of voorzien van geschikte middelen voor het uitlijnen van de door de uitgang afgegeven laserbundel met de bewerkingskop 4, voor het verkrijgen van een rechtlijnig optisch traject tussen de uitgang 2 en het brandpunt F.In this example, the connecting support 10 is substantially rectilinear or provided with suitable means for aligning the laser beam emitted from the output with the processing head 4, to obtain a rectilinear optical path between the output 2 and the focal point F.

Deze configuratie die gunstig is voor vlakke werkzaamheden, maakt het mogelijk de laserbron 3 en de 20 bewerkingskop in dezelfde compacte beschermende ruimte onder te brengen.This configuration, which is favorable for flat work, makes it possible to accommodate the laser source 3 and the processing head in the same compact protective space.

Volgens figuur 3 omvat een andere inrichting volgens de uitvinding middelen voor het bewerkstelligen van een verplaatsing in een richting Z, die in hoofdzaak evenwijdig is aan de optische as van de bewerkingskop en ingericht voor het in een lineaire translatiebeweging verplaatsen van een elementaire inrichting van de soort als beschreven onder verwijzing naar figuur 2.According to Figure 3, another device according to the invention comprises means for effecting a displacement in a direction Z, which is substantially parallel to the optical axis of the processing head and arranged for displacing an elementary device of the type in a linear translation movement as described with reference to Figure 2.

25 In het afgebeelde voorbeeld zijn aanvullende middelen aangebracht die het mogelijk maken niet-vlakke voorwerpen te bewerken (bijvoorbeeld het snijden van golfplaat) en waarmee het mogelijk is vlakke voorwerpen te bewerken die echter in de richting Z gemeten in hoofdzaak verschillende niveaus hebben.In the illustrated example, additional means are provided which make it possible to machine non-planar objects (for example cutting corrugated sheet) and with which it is possible to process planar objects which, however, have substantially different levels measured in the direction Z.

Men gebruikt de tafels A en B om de beurt zodanig dat de werkstukken op een tafel kunnen worden geladen en gelost in een loszone terwijl andere voorwerpen die op de andere tafel zijn gefixeerd worden 30 bewerkt: aldus worden in de afgebeelde stap voorwerpen bewerkt die op de tafel A zijn gefixeerd, door de laserbundel te focusseren op een brandpunt Fn, terwijl men de voorwerpen die op de tafel B zijn bewerkt, verwijdert, dan wel in de loszone nieuwe werkstukken op de tafel B fixeert; vervolgens verplaatst men de tafels A en B met respectieve translaties die met de pijlen TA en TB zijn aangegeven, tot aan de met streeplijnen aangegeven posities en met laat het bewerkingssamenstel 3, 4 en 10 neer met behulp van de 35 in de Z-richting verplaatsende middelen tot aan een hoogte die correspondeert met de verplaatsing van het brandpunt Ft naar F2.Tables A and B are used in turn so that the workpieces on one table can be loaded and unloaded in an unloading zone while other objects fixed on the other table are processed: thus, in the illustrated step, objects are processed which are placed on the table A are fixed by focusing the laser beam on a focal point Fn, while removing the objects processed on table B or fixing new workpieces on table B in the unloading zone; then the tables A and B are moved with respective translations indicated by arrows TA and TB, to the positions indicated by dashed lines and with the processing assembly 3, 4 and 10 lowered using the 35 moving in the Z direction means up to a height corresponding to the displacement of the focus Ft to F2.

Bij voorkeur is, zoals afgebeeld, de laad en loszone voor de werkstukken steeds aan dezelfde ten opzichte van de bewerkingszone of de werkzone geplaatst en de twee tafels A en B bevinden zich op verschillende niveaus of hoogten, terwijl de in de Z-richting verplaatsende middelen zijn ingericht voor het 40 verplaatsen over een grotere afstand dan de afstand tussen de tafels A en B of tussen de ondersteunings-vlakken van corresponderende voorwerpen.Preferably, as shown, the loading and unloading zone for the workpieces is always located at the same relative to the machining zone or the working zone and the two tables A and B are at different levels or heights, while the means moving in the Z direction are adapted to move a distance greater than the distance between the tables A and B or between the supporting surfaces of corresponding objects.

Alternatief is het mogelijk de in de Z-richting verplaatsende middelen te laten sturen door numerieke stuurinrichting of door een contour volgende inrichting, zodanig dat deze de vorm kan volgen van voorwerpen met een complex volume, bijvoorbeeld diepgetrokken voorwerpen, waarbij het brandpunt F van de 45 C02-Iaserbundel constant op het werkstuk wordt gehouden door verplaatsingen in Z-richting die continu worden gestuurd door de vorm van het werkstuk.Alternatively, it is possible to have the means moving in the Z direction controlled by numerical control or by a contour following device, such that it can follow the shape of objects of complex volume, for example deep-drawn objects, the focal point F of the 45 CO2 laser beam is kept constant on the workpiece by Z-direction displacements continuously controlled by the shape of the workpiece.

Het is duidelijk dat de uitvinding eveeens toepasbaar is met een willekeurig aantal lineaire verplaatsings-assen of rotatieassen met behulp van portalen of verplaatsingsmiddelen die bij conventionele gereedschapsmachines bekend zijn; als variant kan de uitvinding gebruik maken van een industriële robot van bekend 50 type die programmeerbaar is of nummeriek wordt bestuurd, voor het dragen van het mechanische samenstel, bestaande uit de ondersteuning, de C02-Iaserbron en de bewerkingsmachine, die vast aan de ondersteuning zijn bevestigd, en voor het verplaatsen van het genoemde mechanische samenstel door gerobotiseerde bewegingen volgens gecombineerde assen, die gecoördineerd zijn voor het genereren van het bewerkingstraject.It is clear that the invention is also applicable with any number of linear displacement or rotation axes using gantries or displacement means known in conventional machine tools; as a variant, the invention can use an industrial robot of known type which is programmable or numerically controlled, for carrying the mechanical assembly consisting of the support, the CO2 laser source and the machine tool, which are fixed to the support attached, and for displacing said mechanical assembly by robotic movements along combined axes coordinated to generate the machining path.

55 Dank zij de uitvinding is het aantal optische elementen voor de transmissie van de laserbundel tot een absoluut minimum beperkt; de instellling van het concentratie en brandpunt ten opzichte van het oppervlak van het werkstuk geschiedt automatisch en permanent, waarbij het samenstel, omvattende de C02- 3 193239 laserbron en bewerkingskop, wordt verplaatst met behulp van conventionele verplaatsingsmiddelen. Na tevoren de geometrische positie van het brandpunt F ten opzichte van de gemeenschappelijke ondersteuning te hebben ingesteld tijdens de mechanische assemblage van de inrichting, is dan geen verdere instelling meer noodzakelijk voor het verkrijgen van een constante en onveranderlijke, maximale werkzaam-5 heid van de laserbundel voor de bewerking, ongeacht de afmetingen van de werkstukken en de trajecten en de oriëntatie van de betreffende verplaatsingen.Thanks to the invention, the number of optical elements for the transmission of the laser beam is kept to an absolute minimum; the adjustment of the concentration and focal point relative to the surface of the workpiece is automatic and permanent, the assembly comprising the C02-3 193239 laser source and machining head being displaced using conventional displacement means. After having previously adjusted the geometric position of the focal point F relative to the common support during the mechanical assembly of the device, no further adjustment is then necessary to obtain a constant and unchangeable, maximum activity of the laser beam. for machining, regardless of the dimensions of the workpieces and the trajectories and the orientation of the respective displacements.

In figuur 4 is een andere inrichting volgens de uitvinding aangegeven, waarbij het mogelijk is de oriëntatie van de COz-laserbundel en de invalshoek van de C02-Iaserbundel te wijzigen, zodanig dat de geometrie van de werkzone of bewerkingszone wordt gewijzigd.In figure 4 another device according to the invention is indicated, wherein it is possible to change the orientation of the CO2 laser beam and the angle of incidence of the CO2 laser beam, such that the geometry of the working zone or processing zone is changed.

10 In het afgebeelde voorbeeld zijn de C02-laserbron 11 en de ondersteuning 12 daarvan, verplaatsbaar volgens de drie hoofdcomponenten X, Y, Z van een tweevlak met drie rechte hoeken met behulp van niet afgebeelde verplaatsingsstuurmiddelen en bij de uitgang van de C02-Iaserbundel worden gecombineerde rotatiebewegingen opwekkende middelen gemonteerd, waarvan de rotatieassen in hoofdzaak samenkomen bij het brandpunt F van de laserbundel bij de uitgang van de bewerkingskop; het resultaat is dat de 15 invalshoek of raakhoek van de laserbundel willekeurig kan worden vastgesteld, de invalsrichting kan naar wens worden gekozen volgens een samenstel van radiale richtingen die corresponderen met een bundel van rechte lijnen die door het punt van samenkomst F van de rotatieassen gaan.In the illustrated example, the CO2 laser source 11 and its support 12 are movable according to the three major components X, Y, Z of a dihedral at three right angles using displacement drivers not shown and are output at the output of the CO2 laser beam. mounted rotary movements generating means, the axes of rotation of which mainly converge at the focal point F of the laser beam at the output of the processing head; the result is that the incidence angle or tangent angle of the laser beam can be arbitrarily determined, the incidence direction can be selected as desired according to an assembly of radial directions corresponding to a beam of straight lines passing through the point of junction F of the rotation axes.

Voor dit doel is een eerste beweegbaar samenstel 13 met behulp van legers 13a en 13b roteerbaar gemonteerd op de ondersteuning 12 bij de uitgang S van de C02-Iaserbundel en wordt gestuurd door een 20 motor 14 die een rondsel 15 aandrijft dat al dan niet direct in aangrijping is met een tandwiel 16, zodanig dat de rotatie-as van het roterende samenstel 12 correspondeert met de optische as van de C02-laserbundel; een tweede beweegbare samenstel 17 is roteerbaar gemonteerd op het uiteinde van het eerste beweegbare samenstel 13 met behulp van legers 17a en 17b en wordt gestuurd door een motor 18 die een rondsel aandrijft dat al dan niet direct in aangrijping is met een tandwiel 20, zodanig dat de rotatie-as van 25 het beweegbare samenstel 17 in hoofdzaak samenvalt met de rotatie-as van het roterende samenstel 13 op een focusseermiddelpunt van de C02-Iaserbundel.For this purpose, a first movable assembly 13 is rotatably mounted on the support 12 at the output S of the CO2 laser beam using bearings 13a and 13b and is driven by a motor 14 driving a pinion 15 which may or may not be directly in engages a gear 16 such that the axis of rotation of the rotating assembly 12 corresponds to the optical axis of the CO2 laser beam; a second movable assembly 17 is rotatably mounted on the end of the first movable assembly 13 using bearings 17a and 17b and is controlled by a motor 18 driving a pinion which may or may not directly engage a gear 20 such that the axis of rotation of the movable assembly 17 substantially coincides with the axis of rotation of the rotating assembly 13 at a focusing center of the CO2 laser beam.

Bij voorkeur is de motor 14 een elektromotor die vast is bevestigd op de ondersteuning 12 en volgens XYZ verplaatsbaar is en de motor 18 is een elektromotor die vast is bevestigd op het uiteinde van het eerste beweegbare samenstel 13; deze opstelling reduceert de massa en de traagheid van de bewegende 30 samenstellen ten opzichte van elkaar hetgeen de reactiesnelheden en de verplaatsing van de bewerkingskop met de twee beweegbare samenstellen 13 en 17 maximaal maakt.Preferably, the motor 14 is an electric motor fixedly mounted on the support 12 and movable according to XYZ and the motor 18 is an electric motor fixedly mounted on the end of the first movable assembly 13; this arrangement reduces the mass and inertia of the moving assemblies relative to each other which maximizes the reaction rates and the displacement of the processing head with the two movable assemblies 13 and 17.

De beweegbare samenstellen zijn bij voorkeur hol en buisvormig en hebben een doorgang voor de C02-Iaserbundel.The movable assemblies are preferably hollow and tubular and have a passage for the CO2 laser beam.

Voor het geleiden van de C02-Iaserbundel in hoofdzaak volgens de symmetrie-as van de beweegbare 35 samenstellen 13 en 17, zijn spiegels 21, 22, 23 en 24 aangebracht, welke de C02-Iaserbundel weerkaatsen en ombuigen, waarbij het samenstel van spiegels 21 tot 24 de C02-Iaserbundel naar de focusseeriens 25 leiden die de C02-Iaserstraal concentreert op het brandpunt F dat zich bevindt op het snijpunt van de rotatieassen van het eerste beweegbare samenstel 13 en van het tweede beweegbare samenstel 17.For guiding the CO2 laser beam substantially along the axis of symmetry of the movable assemblies 13 and 17, mirrors 21, 22, 23 and 24 are provided, which reflect and deflect the CO2 laser beam, the assembly of mirrors 21 24 the CO2 laser beam is directed to the focusing beams 25 which concentrates the CO2 laser beam at the focal point F located at the intersection of the rotary axes of the first movable assembly 13 and of the second movable assembly 17.

De laserbundel volgt derhalve het volgende traject: bij het verlaten van de uitgang S van de C02-40 laserbron 11 beweegt de bundel zich volgens de richting van de rotatie-as van het eerste beweegbare samenstel 13 naar de spiegel 21 door welke de bundel wordt weerkaatst en omgebogen naar de spiegel 22 (de spiegels 21 en 22 zijn bij voorkeur beide vast verbonden met het eerste beweegbare samenstel 13 en bevinden zich op een onveranderlijke afstand van de uitgang S van de laserbron 11 gelijk aan de ontwikkelde lengte van het optische traject); de bundel wordt vervolgens door de spiegel 22 weerkaatst en 45 omgebogen naar de binnenruimte van het beweegbare samenstel 17 en treft daar een derde spiegel 23 die weerkaatst en ombuigt naar een vierde spiegel 24 die de bundel weerkaatst en ombuigt naar de focusseeriens 25 (de spiegels 23 en 24 en de focusseeriens 25 zijn bij voorkeur alle vast verbonden met het tweede beweegbare samenstel 17 en bevinden zich op een onveranderlijke afstand van de tweede ombuigspiegel 22 gelijk aan de ontwikkelde lengte van het optische traject).The laser beam therefore follows the following path: when leaving the output S of the CO2 -40 laser source 11, the beam moves in the direction of the axis of rotation of the first movable assembly 13 towards the mirror 21 through which the beam is reflected and bent over to the mirror 22 (the mirrors 21 and 22 are preferably both fixedly connected to the first movable assembly 13 and are an invariable distance from the output S of the laser source 11 equal to the developed length of the optical path); the beam is then reflected by the mirror 22 and bent 45 towards the inner space of the movable assembly 17 and there finds a third mirror 23 which reflects and bends to a fourth mirror 24 which reflects the beam and bends towards the focusers 25 (the mirrors 23 and 24 and the focusers 25 are preferably all fixedly connected to the second movable assembly 17 and are an invariable distance from the second deflecting mirror 22 equal to the developed length of the optical path).

50 Bij de aldus tevoren bepaalde mechanische montage verandert het punt F of het focusseercentrum niet van geometrische positie terwijl men de twee beweegbare samenstellen 13 en 17 in beweging brengt en ; deze om hun assen doet draaien, omdat het punt F zich bevindt bij het snijpunt van de twee rotatie-assen.In the thus predetermined mechanical mounting, the point F or the focusing center does not change its geometric position while the two movable assemblies 13 and 17 are moved and; rotates them about their axes, because point F is at the intersection of the two axes of rotation.

Het resultaat is dat ongeacht de oriëntaties van de genoemde rotaties, de geometrische positie van het punt F volledig bepaald blijft door de drie bekende coördinaten X, Y en Z.The result is that regardless of the orientations of said rotations, the geometric position of the point F remains completely determined by the three known coordinates X, Y and Z.

55 Daarentegen kan door modificatie van de oriëntatie van de C02-Iaserbundei door middel van de twee genoemde rotaties, de invalshoek van de bundel worden ingesteld tussen twee bewerkingsposities door inval in een eerste richting, zoals afgebeeld met getrokken lijnen, en een bewerkingspositie door inval in een55 On the other hand, by modifying the orientation of the CO2 laser beam by means of the two rotations mentioned, the angle of incidence of the beam can be adjusted between two machining positions by incident in a first direction, as shown by solid lines, and a machining position by incident in a

Claims

193239 4 Second direction, as shown by dashed-dotted lines. Thus, according to the invention, the processing paths are fully defined by the three Cartesian coordinates X, Y and Z, while the two said rotations make it possible to control the orientation of the laser beam relative to the plane of the object to be cut; this embodiment is particularly advantageous because it simplifies the programming of the movements of the machining head and allows the electronic command of the device according to the invention to be automatically interpreted in the processor of the coordinates, so that necessary corrections are made and the concentration point of the CO2 laser beam is positioned relative to the surface of the workpiece. In this embodiment, as in the other embodiments described with reference to 1 to 3, the developed optical path length of the CO2 laser beam between the output S and the focal point F remains unchanged despite displacements occurring in the range. Namely, said total developed length is equal to the sum of the segments corresponding to; the distance on the first axis of rotation between the exit S and the center of the mirror 21, the distance 15 between the centers of the mirrors 21 and 22, the distance on the second axis of rotation between the centers of the mirrors 22 and 23 , the distance between the centers of the mirrors 23 and 24, the distance between the centers of the mirror 24 and the lens 25 and the focal length of the lens 25 determining the position of the focal point F. Preferably, one, several or all described embodiments a pipe or cap 26-20 applied to the focusing means 5 or 25 so that a pressurized gas fluid can be injected through a supply tube 27, which gas may be of known type for supporting the operation, protecting the optical elements against released metal vapors or for optimizing another machining process. The invention is not limited to the described exemplary embodiments, but extends to all shape changes and embodiments where the essence of the invention, as defined in the appended claims, is applied. 30

Device for performing laser beam operations, in particular a CO2 laser beam, comprising first displacement means (X, Y) and second displacement means (Z) for a laser processing head which concentrates the laser beam on a focal point on the workpiece characterized in that the laser source (3; 11), the laser processing head (4; 26) and the laser beam focusing means (5, 25) are all on the same movable support (1; 10; 12, 13, 17) mounted, the total length of the optical path between the output (2, 5) of the laser source (3,11) and the focusing means (5, 25) and thus the focal point (F) remaining unchanged, however the movements are are brought about by the displacement means (X, Y, Z).

Device according to claim 1, characterized in that the support (1) has an angular shape 40 with a reflecting means (M) for the laser beam on the processing head (4).

Device according to claim 1, characterized in that the support (10) has a rectilinear shape and the processing head (4) is placed on the optical axis of the laser beam leaving the output (2) of the laser source (3). Hereby 2 sheets drawing