DE102005052431C5

DE102005052431C5 - Machining robot for laser machining of workpieces

Info

Publication number: DE102005052431C5
Application number: DE200510052431
Authority: DE
Inventors: Stefan Maier; Thomas Wechs
Original assignee: ROBOT TECHNOLOGY GmbH; ROBOT-TECHNOLOGY GmbH
Current assignee: ROBOT TECHNOLOGY GmbH; ROBOT-TECHNOLOGY GmbH
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2025-11-01
Also published as: DE102005052431A1; DE102005052431B4

Abstract

Bearbeitungsroboter (1) zur Laserbearbeitung von Werkstücken, wobei ein Laserstrahl eines ortsfesten Lasers, der außerhalb des Roboters angeordnet ist, über Spiegelmittel im wesentlichen entlang einer Längsachse (2) eines angelenkten, im wesentlichen länglichen und starren Kopplungsmittels (3) in einen Eintritt (4) in eine mittlere Bearbeitungsroboterachse (5) zu leiten ist, wobei der Eintritt (4) des Kopplungsmittels (3) auf der Oberseite (6), an einer Flankenseite (7) oder an der Rückseite (8) der mittleren Bearbeitungsroboterachse (5) so angeordnet ist, dass das Kopplungsmittel (3) durch die Bewegung des Roboterarms nur eine geringe Bewegung erfährt, wobei der Eintritt (4) des Kopplungsmittels (3) nahe an dem Beginn der Roboterachse (5) angeordnet ist, insbesondere im Ellbogenbereich eines Knickarmroboters, wobei ein zentrales Kopplungsstück (14) des Kopplungsmittels (3) längenveränderlich insbesondere teleskopierbar ausgebildet ist und der Bearbeitungslaser (16) ein CO2-Laser ist und eine Laserleistung zwischen etwa 300 W und etwa 600 W aufweist oder eine Leistung zwischen etwa 600 W und etwa 8 kW hat.A machining robot (1) for laser machining of workpieces, wherein a laser beam of a stationary laser, which is arranged outside the robot, via mirror means substantially along a longitudinal axis (2) of a hinged, substantially elongated and rigid coupling means (3) in an inlet (4 ) in an average processing robot axis (5), wherein the inlet (4) of the coupling means (3) on the upper side (6), on a flank side (7) or on the back (8) of the central processing robot axis (5) so is arranged such that the coupling means (3) by the movement of the robot arm experiences only a small movement, wherein the inlet (4) of the coupling means (3) close to the beginning of the robot axis (5) is arranged, in particular in the elbow region of a articulated robot, wherein a central coupling piece (14) of the coupling means (3) variable in length, in particular telescopic and the processing laser (16) is a CO2-L aser and has a laser power between about 300 W and about 600 W or has a power between about 600 W and about 8 kW.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungsroboter zur Laserbearbeitung von Werkstücken.The invention relates to a processing robot for laser processing of workpieces.

EP 0 237 987 B1 zeigt einen Laserroboter, wobei eine ortsfeste Laserquelle einen Laserstrahl aussendet, der in die ebenfalls starre Basis des Roboters eingeleitet wird. EP 0 237 987 B1 shows a laser robot, wherein a stationary laser source emits a laser beam, which is introduced into the likewise rigid base of the robot.

DE 690 12 307 T2 zeigt einen Apparat zum Schweissen von Kraftfahrzeugkarosserien mit einem Laserstrahl, wobei jedoch eine aufwendige Leitung des Laserstrahls an der gesamten Außenseite des Roboters über Spiegel bis zur Roboterhand erfolgt. DE 690 12 307 T2 shows an apparatus for welding motor vehicle bodies with a laser beam, but a costly conduction of the laser beam on the entire outside of the robot via mirrors to the robot hand takes place.

Bekannt sind Roboter mit einer Strahlführung über Lichtleitkabel, beispielsweise mit einem Disc-Laser oder einem NDYAG-Laser, deren Laserstrahlung mittels der Lichtleiterkabel an den Roboterkopf geführt wird. Hier bestehen jedoch starke Einschränkungen im Hinblick auf die Werkstückzugänglichkeit sowie der Belastung der Lichtleitfaser. Zudem können nur niedrige Bewegungsgeschwindigkeiten realisiert werden.Robots are known with a beam guide via fiber optic cable, for example with a disc laser or an NDYAG laser whose laser radiation is guided by means of the optical fiber cable to the robot head. Here, however, there are strong limitations in terms of workpiece accessibility and the load on the optical fiber. In addition, only low movement speeds can be realized.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Bearbeitungsroboter bereitzustellen, wobei die Bewegung des Roboters nahezu ungehindert durch die Einleitung des Lasers stattfinden kann und auch eine Bearbeitung von Werkstücken möglich ist, die eine hohe Laserleitung voraussetzt.Object of the present invention is therefore to provide a processing robot, wherein the movement of the robot can take place almost unhindered by the introduction of the laser and also a machining of workpieces is possible, which requires a high laser line.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Bearbeitungsroboter zur Laserbearbeitung von Werkstücken nach Anspruch 1.The object is achieved by a machining robot for laser machining of workpieces according to claim 1.

Der Laserstrahl wird über die Spiegelmittel entlang eines Kopplungsmittels geleitet, wodurch zum einen die geometrische Relation der Spiegelmittel zum Leiten des Laserstrahls vorab sicher festgelegt werden kann und eine einfache und stabile Weiterleitung auch von Laserstrahlen mit hohen Leistungen möglich ist, da aufgrund der Leiterfreiheit keine Lichtleitkabel vorausgesetzt werden. Das Kopplungsmittel ist hierzu im wesentlichen starr ausgebildert und bildet somit eine mechanische Kopplung der Bewegung des Roboters mit dem Ausgang des Lasers. Darüberhinaus wird das Kopplungsmittel vorzugsweise als Hohlleitung ausgebildet. Auf diese Weise wird der Laserstrahl innerhalb des Kopplungsmittels geleitet und befindet sich somit in einem allseitigen Schutz, so dass der Laserstrahl nicht austreten kann. Das Kopplungsmittel hat somit eine Dopplfunktion als mechanische Kopplung und als Schutz. Vorzugsweise weist das Kopplungsmittel eine gelenkige Anflanschung auf, wobei ausgleichende Gelenkmittel eingesetzt werden, so dass auch komplexere schnelle Drehbewegungen und/oder beispielsweise ein Kippen ausgeführt werden kann. Der Eintritt des Laserstrahls, der durch das Kopplungsmittels geleitet wird, befindet sich an der mittleren Bearbeitungsroboterachse, wodurch lediglich eine sehr geringe Bewegung des Roboters an das Kopplungsmittel weitergegeben wird.The laser beam is guided via the mirror means along a coupling means, whereby on the one hand, the geometric relation of the mirror means for guiding the laser beam can be determined in advance safely and a simple and stable transmission of laser beams with high power is possible, as provided by the conductor freedom no optical fiber become. The coupling means is designed to be substantially rigid and thus forms a mechanical coupling of the movement of the robot with the output of the laser. Moreover, the coupling means is preferably formed as a hollow conduit. In this way, the laser beam is guided within the coupling means and thus is in an all-round protection, so that the laser beam can not escape. The coupling means thus has a Dopplfunktion as a mechanical coupling and protection. Preferably, the coupling means has an articulated flange, wherein compensating hinge means are used, so that more complex fast rotational movements and / or, for example, a tilting can be performed. The entrance of the laser beam, which is passed through the coupling means, is located on the central processing robot axis, whereby only a very small movement of the robot is passed to the coupling means.

Die Länge des Kopplungsmittels kann auf einfache Weise an die räumlichen Voraussetzungen angepasst werden, falls beispielsweise der Laser wegen seiner Größe oder seines Gewichts, insbesondere bei Hochleistungslasern, außerhalb einer Kabine um den Roboter angebracht wird.The length of the coupling means can be easily adapted to the spatial conditions, for example, if the laser is mounted because of its size or weight, especially in high-power lasers, outside a car around the robot.

Mit den durch den Bearbeitungsroboter geleiteten Laserstrahlen kann beispielsweise Schweißen und Schneiden von Bauteilen durchgeführt werden, aber auch eine Oberflächenbearbeitung zur Vergütung oder Reinigung. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass hohe Leistungen übertragen werden können, mit denen auch sehr dicke Bauteile oder harte Materialien bearbeitet werden können. Zugleich behält der Bearbeitungsroboter seine Beweglichkeit und erhält eine sehr gute Bauteilzugänglichkeit.With the guided by the processing robot laser beams, for example, welding and cutting of components can be performed, but also a surface treatment for remuneration or cleaning. It is advantageous, in particular, that high powers can be transmitted with which even very thick components or hard materials can be processed. At the same time, the processing robot retains its mobility and receives a very good component accessibility.

Eine geringe Bewegung des Kopplungsmittels im Eintrittsbereich wird erreicht, wenn die mittlere Roboterachse eine dritte oder vierte Roboterachse ist. In diesem Bereich führt der Roboter lediglich sehr kleine Bewegungen aus, da sich die Hauptbewegung im wesentlich auf die vorderen Roboterachsen, die Handachsen konzentriert.A slight movement of the coupling means in the entry region is achieved if the central robot axis is a third or fourth robot axis. In this area, the robot executes only very small movements, since the main movement concentrates essentially on the front robot axes, the hand axes.

Vorteilhaft ist es, wenn die mittlere Roboterachse eine Unterarmachse eines Knickarmroboters ist.It is advantageous if the central robot axis is a lower arm axis of a articulated robot.

Je nach geometrischen Voraussetzungen, insbesondere dem Ort des Lasers und/oder der Werkstückanordnung ist vorgesehen, dass der Eintritt des Kopplungsmittels auf der Oberseite, an einer Flankenseite oder an der Rückseite der mittleren Bearbeitungsroboterachse so angeordnet ist, dass das Kopplungsmittel durch die Bewegung des Roboterarms nur eine geringe Bewegung erfährt. Wenn der Eintritt an der Rückseite der mittleren Roboterachse liegt, findet dort nahezu keine Bewegung im Vergleich zu den Handbewegungen des Roboters statt.Depending on the geometric prerequisites, in particular the location of the laser and / or the workpiece arrangement, it is provided that the entry of the coupling means is arranged on the upper side, on a side of the flank or on the rear side of the central processing robot axis, such that the coupling means only by the movement of the robot arm undergoes a slight movement. When the entrance is at the back of the central robot axis, there is almost no movement compared to the hand movements of the robot.

Wenn der Eintritt des Kopplungsmittels nahe an dem Beginn der Roboterachse angeordnet ist, kann er insbesondere in die dritte Achse, in den Ellbogenbereich eines Knickarmroboters erfolgen.If the entrance of the coupling means is arranged close to the beginning of the robot axis, it can in particular take place in the third axis, in the elbow area of an articulated robot.

Auch Laser mit sehr hohen Leistungen können mittels des Bearbeitungsroboters angekoppelt und die Strahlung nach dem Eintritt in den Roboterarm bis zum Austritt in der Roboterhand geführt werden, wenn der Strahldurchführungsquerschnitt in der Roboterachse nach dem Eintritt bis zu etwa 50 bis etwa 60 mm beträgt.Even lasers with very high powers can be coupled by means of the processing robot and the radiation can be guided to the exit in the robot hand after entering the robot arm, if the beam feed-through cross section in the robot axis after entry is up to about 50 to about 60 mm.

Eine einfache und gut reproduzierbare Positionierung insbesondere des Spiegelmittels ist möglich, wenn das achseitige Ende des Kopplungsmittels an eine Strahljustagebank innerhalb der Bearbeitungsroboterachse angebracht ist. A simple and easily reproducible positioning, in particular of the mirror means, is possible when the axis-side end of the coupling means is attached to a beam adjustment bench within the processing robot axis.

Ein geringer Justageaufwand fällt an, bei zugleich sehr hoher Genauigkeit wenn nach dem Eintritt des Laserstrahls bis zum Austritt aus der Austrittsdüse im Roboterkopf zwei Spiegel zur Umleitung des Laserstrahls vorgesehen sind.A low adjustment effort is incurred, at the same time very high accuracy when two mirrors are provided for redirecting the laser beam after the entry of the laser beam to the exit from the exit nozzle in the robot head.

Eine einfache und zugleich mechanisch stabile Kopplung des Kopplungsmittels ist auch bei Kippbewegungen oder weiten Drehbewegungen des Roboters gegeben, wenn eine zentrales Kopplungsstück des Kopplungsmittels längenveränderlich, insbesondere teleskopierbar ausgebildet ist.A simple and mechanically stable coupling of the coupling means is also given in tilting or wide rotational movements of the robot when a central coupling piece of the coupling means variable in length, in particular telescopically formed.

Ein sicherer Schutz gegen einen Austritt des Laserstrahls liegt vor, wenn das zentrale Kopplungsstück als Rohr ausgebildet ist.A reliable protection against leakage of the laser beam is present when the central coupling piece is formed as a tube.

Eine gute Beweglichkeit des Kopplungsmittels liegt vor, wenn das Kopplungsmittel an den Enden zum Anschluss an den Laser bzw. die Roboterachse Distanzstücke aufweist.Good mobility of the coupling means is when the coupling means at the ends for connection to the laser or the robot axis spacers.

Vorteilhaft ist es, wenn an dem laserseitigen Ende des Kopplungsmittels ein Spiegel/ein Spiegelpaar und an dem achsenseitigen Ende des Kopplungsmittels ein Spiegel/ein Spiegelpaar vorgesehen ist. Hierdurch sind die Spiegel gut zugänglich und einfach zu justieren. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform aufgrund einer geringen Spiegelzahl und zugleich großer Justiergenauigkeit liegt vor, wenn von einem Laser ein Kopplungsmittel mit insgesamt vier Spiegeln ausgeht, wobei es an der Rückseite in die mittlere Roboterachse eintritt und der Laserstrahl anschließend über zwei weitere Spiegel bis zur Austrittsdüse umgelenkt wird.It is advantageous if a mirror / mirror pair is provided at the laser-side end of the coupling means and a mirror / mirror pair is provided at the axis-side end of the coupling means. This makes the mirrors easily accessible and easy to adjust. A particularly advantageous embodiment due to a low number of mirrors and at the same time great adjustment accuracy is when a coupling means with four mirrors emanates from a laser, wherein it enters the central robot axis at the back and the laser beam is then deflected over two further mirrors to the outlet nozzle ,

Vorteilhaft ist es, wenn Gelenke, insbesondere Drehgelenke zwischen dem zentralen Kopplungsstück und den Distanzstücken angebracht sind. Hierdurch sind die wesentlichen zur Bewegung des Roboters notwendigen Drehfreiheitsgrade ermöglicht und zugleich bleibt die Relation der Spiegel zueinander so erhalten, dass der Laserstrahl nahezu zentral durch das Kopplungsmittel zuleiten ist.It is advantageous if joints, in particular pivot joints between the central coupling piece and the spacers are mounted. As a result, the essential rotational degrees of freedom necessary for the movement of the robot are made possible, and at the same time the relation of the mirrors to each other is maintained so that the laser beam is guided almost centrally through the coupling means.

Eine Anpassung des Kopplungsmittels an den Eintritt und/oder den Laserausgang ist flexibel möglich, wenn ein Distanzstück mit dem äußeren Spiegel um jeweils eine Querachse drehbar ist.An adaptation of the coupling means to the inlet and / or the laser output is flexibly possible if a spacer with the outer mirror is rotatable about a respective transverse axis.

Eine einfache und sicher wiederholbare Einrichtung des Laserwegs ist gegeben, wenn ein Spiegel am achsenseitigen Ende des Kopplungsmittels mittels der Strahljustagebank zu verstellen ist. An dem laserseitigen Ausgang kann beispielsweise vorteilhaft eine Justage des Lasers über eine Justagebank vorgesehen werden.A simple and safely repeatable device of the laser path is given if a mirror on the axis-side end of the coupling means is to be adjusted by means of the beam adjustment bank. For example, an adjustment of the laser via an adjustment bench can advantageously be provided at the laser-side output.

Eine lange Lebensdauer der Spiegel auch bei sehr hohen Laserleitungen ist gesichert, wenn eine Spiegelkühlung mittels Wasser und/oder Luft vorgesehen ist.A long service life of the mirrors even with very high laser cables is ensured if a mirror cooling by means of water and / or air is provided.

Geringe Leitungswege sind notwendig, wenn der Spiegel/das Spiegelpaar am laserseitigen Ende des Kopplungsmittels ausgehend vom Bearbeitungslaser zu kühlen ist. Zudem kann hierdurch die starke Kühlung des Lasers mit verwendet werden, so dass der Spiegel immer ausreichend gekühlt ist.Low conduction paths are necessary if the mirror / pair of mirrors at the laser-side end of the coupling means starting from the processing laser is to be cooled. In addition, this can be used with the strong cooling of the laser, so that the mirror is always sufficiently cooled.

Geringe Leitungswege sind ebenfalls notwendig, wenn das Spiegelpaar am achsenseitigen Ende des Kopplungsmittels ausgehend von der Roboterachse zu kühlen ist.Low conduction paths are also necessary if the pair of mirrors at the axis-side end of the coupling means is to be cooled starting from the robot axis.

Eine große Bandbreite an Laserleistungen kann zur Verwendung mit dem beschriebenen Bearbeitungsroboter eingesetzt werden. Vorraussetzung ist im wesentlichen eine Anpassung der Spiegelauswahl und Spiegelkühlung an die gewählte Laserleistung. Vorteilhaft ist eine Verwendung von Niedrig- bis zu Hochleistungslasern, wobei der Bearbeitungslaser eine Laserleistung zwischen etwa 300 W und etwa 600 W aufweist oder eine Leistung zwischen etwa 600 W und etwa 8 kW hat. Für einen Laser mit einer Leistung zwischen 300 W und 600 W kann dann ein kleiner Roboter eingesetzt werden.A wide range of laser powers can be used for use with the described processing robot. Prerequisite is essentially an adjustment of the mirror selection and mirror cooling to the selected laser power. Advantageous is a use of low to high power lasers, wherein the processing laser has a laser power between about 300 W and about 600 W or has a power between about 600 W and about 8 kW. For a laser with a power between 300 W and 600 W, a small robot can be used.

Gute Bearbeitungsmöglichkeiten des Werkstücks liegen vor, wenn der Bearbeitungslaser ein CO2-Laser ist. Vorzugsweis hat der Laser eine Leistung von 600 W bis 8 kW.Good machining possibilities of the workpiece are present when the processing laser is a CO2 laser. Preferably, the laser has a power of 600 W to 8 kW.

Vorteilhaft ist die Erfindung insbesondere, wenn der Laser als ortsfester Laser, insbesondere außerhalb des Roboters angeordnet ist. Mittels des Koppelmittels kann der Laserstrahl auch bei sehr schweren und großen Hochleistungslasern auf einfache Weise bis in den Bearbeitungsroboter und dann zu dessen Roboterhand geleitet werden.The invention is particularly advantageous if the laser is arranged as a fixed laser, in particular outside the robot. By means of the coupling means, the laser beam can be passed even in very heavy and large high-power lasers in a simple way to the processing robot and then to the robot's hand.

Eine sichere und einfache Anbringung auch sehr großer und schwerer Hochleistungslaser ist möglich, wenn der Bearbeitungslaser an und/oder auf einer Aufbaukabine angebracht ist, die um den Bearbeitungsroboter angebracht ist, wobei das Kopplungsmittel insbesondere durch die Aufbaukabinenwand hindurchgeführt ist. Hierbei ist insbesondere eine allseitige Abschirmung des Laserstrahlweges durch ein röhrenförmiges Kopplungsmittel aus laserundurchläsigem Material vorteilhaft, um ein Austreten des Laserstrahls zu verhindern.A safe and simple attachment of very large and heavy high-power laser is possible when the processing laser is attached to and / or on a bodywork mounted around the processing robot, wherein the coupling means is in particular passed through the body wall cabinets. Here, in particular, an all-round shielding of the laser beam path by a tubular coupling means of laserundurchläsigem material advantageous to prevent leakage of the laser beam.

Insbesondere wenn eine Aufbaukabine mit einem Laser im oberen Bereich vorgesehen ist, ist es vorteilhaft zur Minimierung der Leitungswege, wenn der Laser auf der Oberseite der Aufbaukabine vorgesehen ist. In particular, when a build cabin is provided with a laser in the upper area, it is advantageous to minimize the conduction paths when the laser is provided on top of the bodywork.

Eine Bearbeitung auch sehr komplexer Strukturen des Werkstücks mittels insbesondere eines Hochleistungslasers ist möglich, wenn im Kopfbereich des Bearbeitungsroboters ein Scanner, insbesondere Hochleistungsscanner eingesetzt ist.It is also possible to machine very complex structures of the workpiece by means of a high-power laser, in particular, if a scanner, in particular a high-performance scanner, is used in the head region of the processing robot.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind.Further features and advantages of the invention will become apparent from the claims and the following description in which embodiments of the subject invention in conjunction with the drawings are explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

1a eine Aufbaukabine mit einem Bearbeitungsroboter, 1a an assembly cabin with a processing robot,

1b eine Aufsicht auf die Aufbaukabine aus 1a, 1b a view of the bodywork 1a .

2 ein Kopplungsmittel in perspektivischer Ansicht, 2 a coupling agent in perspective view,

3 ein Kopplungsmittel in perspektivischer Ansicht und 3 a coupling means in perspective view and

4 ein Kopplungsstück eines Kopplungsmittels. 4 a coupling piece of a coupling agent.

1a zeigt eine Aufbaukabine 24 mit einem Bearbeitungsroboter 1 und 1b zeigt eine Aufsicht auf die Oberseite 25 der Aufbaukabine 24 aus 1a. Der Bearbeitungsroboter 1 besitzt fünf Roboterachsen, wobei an einer mittleren Roboterachse, in diesem Fall an einer dritten Roboterachse 5 an einer Rückseite 8 ein Kopplungsmittel 3 eine Verbindung zu einem Bearbeitungslaser 16 herstellt, der auf der Oberseite 25 der Aufbaukabine 24 aufgesetzt ist. Der Eintritt 4 kann jedoch beispielsweise auch an einer Oberseite 6 oder einer Flankenseite 7 angebracht sein. 1a shows a body cabin 24 with a processing robot 1 and 1b shows a top view 25 the bodywork cabin 24 out 1a , The machining robot 1 has five robot axes, where on a central robot axis, in this case on a third robot axis 5 on a backside 8th a coupling agent 3 a connection to a processing laser 16 that is on the top 25 the bodywork cabin 24 is attached. The entry 4 However, for example, on an upper side 6 or a flank side 7 to be appropriate.

Das Kopplungsmittel 3 ist, wie in 2 näher dargestellt, im wesentlichen starr aufgebaut, weist ein, wie in 4 dargestelltes, teleskopierbares, zentrales Kopplungsstück 14 entlang einer Längsachse 2, wie in 2 dargestellt, auf, das in diesem Fall rohrförmig ausgebildet ist und weiterhin an diesem einem achsseitigen Ende 11 und einem laserseitigen Ende 13 angebrachte Distanzstücke 15. Zwischen dem zentralen Kopplungsstück 14 und den Distanzstücken 15 sind Drehgelenke 21 angebracht, so dass eine sehr gute Beweglichkeit des Kopplungsmittels 3 gegeben ist. Die Drehung der Distanzstücke kann mittels der Drehgelenke um zu der Längsachse 2 quer ausgebildete Querachsen 22 erfolgen.The coupling agent 3 is how in 2 shown in more detail, constructed substantially rigidly, has, as in 4 illustrated, telescopic, central coupling piece 14 along a longitudinal axis 2 , as in 2 shown on, which is tubular in this case and further at this one achsseitigen end 11 and a laser-side end 13 attached spacers 15 , Between the central coupling piece 14 and the spacers 15 are swivels 21 attached so that a very good mobility of the coupling agent 3 given is. The rotation of the spacers can by means of the hinges to the longitudinal axis 2 transversely formed transverse axes 22 respectively.

Im Inneren des Kopplungsmittels 3 sind vier Spiegel 17, 18, 19, 20 für die Strahlführung innerhalb des Kopplungsmittels 3 vorgesehen. Zwei weitere, nicht dargestellte Spiegel werden für den Weg des Laserstrahls bis zum Austritt aus dem Roboterkopf 10 an der Austrittsdüse 12 benötigt. Hierdurch können eine schnelle Bewegung des Roboters und große Umorientierungen sicher und einfach erreicht werden. Weiter ist eine gute Werkstückzugänglichkeit gewährleistet. Die Kühlung der Spiegel ist von einem achsseitigen Ende 11 und von einem laserseitigen Ende 13 sehr einfach möglich. Die Justage erfolgt im Fall des achsseitigen Endes 11 über das Robotergehäuse. Das achsnahe Gelenk wird auf einer Inneren der Roboterachse 5 eingerichtete Strahlenbank aufgebaut. Hohe Laserleistungen stellen somit kein Problem dar. Die Gewichtsbelastung des Roboters ist sehr gering.Inside the coupling agent 3 are four mirrors 17 . 18 . 19 . 20 for the beam guidance within the coupling means 3 intended. Two further, not shown mirrors are for the path of the laser beam to the exit from the robot head 10 at the outlet nozzle 12 needed. As a result, a fast movement of the robot and large reorientations can be achieved safely and easily. Furthermore, good workpiece accessibility is ensured. The cooling of the mirror is from an axle-side end 11 and from a laser-side end 13 very easy. The adjustment takes place in the case of the axle-side end 11 over the robot housing. The axis-near joint is on an interior of the robot axis 5 established radiation bank built. High laser powers are therefore no problem. The weight load of the robot is very low.

Der Eintritt 4 für die Laserstrahlung ist an der Rückseite 8 der Roboterachse 5 eingerichtet. Die der Roboterachse 5 nachfolgenden Achsen können mit einem größeren freien Innenquerschnitt ausgeführt werden, so dass Strahldurchgänge von Laserstrahlen mit einem Querschnitt von bis etwa 50 und 60 mm realisiert werden können. Vorteilhaft ist es, dass die Spiegel mittels einer Spiegelkühlung 23 auch über Wasser und Luft gekühlt werden können. Insbesondere ist es sehr einfach, die beiden Spiegel 17, 18 an einem laserseitigen Ende 13 in der Nähe eines Bearbeitungslasers 16 vom laserseitigen Ende 13 aus zu kühlen und die beiden achsnahen Spiegel 19, 20 von dem achsseitigen Ende 11 an der Roboterachse 5. Die weiteren Spiegel im Bereich des Roboterkopfes 10 werden durch den Roboter hindurch gekühlt. Hierbei sind insbesondere zwei Spiegel in der/den Achse/n 9 vorgesehen.The entry 4 for the laser radiation is at the back 8th the robot axis 5 set up. The robot axis 5 subsequent axes can be made with a larger free inner cross-section, so that beam passages of laser beams with a cross section of up to about 50 and 60 mm can be realized. It is advantageous that the mirror by means of a mirror cooling 23 can also be cooled by water and air. In particular, it is very easy to use the two mirrors 17 . 18 at a laser-side end 13 near a processing laser 16 from the laser-side end 13 to cool off and the two near-axis mirror 19 . 20 from the axle end 11 at the robot axis 5 , The other mirrors in the area of the robot head 10 are cooled by the robot. In this case, in particular two mirrors in the / the axis / n 9 intended.

Das Kopplungsmittel 3 ist mit zwei Drehgelenken 21, die nicht angetrieben sind, und mit einer Teleskopführung im Bereich des zentralen Kopplungsstücks 14 ausgeführt. Auf diese Weise kann/können die dem Eintritt 4 nachfolgende/n Kopfachse/n ohne Einschränkung frei bewegt werden. Die Bewegungen des Roboters können mit hohen Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Da keine Laserleitungen oder andere Bauteile im Bereich des Roboterkopfes eingesetzt werden, ist eine gute Werkstückzugänglichkeit gegeben. Der Eintritt 4 des Kopplungsmittels 3 im Bereich der Roboterachse 5, an dem die Strahleinkoppelung erfolgt, bewegt sich sehr wenig, da dieser an einem bewegungsarmen Punkt am Übergang von der zweiten Roboterachse zur dritten Roboterachse liegt. Auch bei großen Umorientierungen der Kopfachse oder dem Abfangen von großen Bauteilen, bewegt sich dieser Punkt relativ dazu gesehen sehr wenig. Der Bearbeitungslaser 16 kann so auf einer Oberseite 25 der Aufbaukabine 24 aufgebaut werden, steht fest und muss nicht mitbewegt werden.The coupling agent 3 is with two swivel joints 21 , which are not driven, and with a telescopic guide in the region of the central coupling piece 14 executed. In this way, the / can the entrance 4 subsequent head axes can be freely moved without restriction. The movements of the robot can be performed at high speeds. Since no laser cables or other components are used in the area of the robot head, a good workpiece accessibility is given. The entry 4 of the coupling agent 3 in the area of the robot axis 5 , at which the beam coupling takes place, moves very little, since this is located at a low-motion point at the transition from the second robot axis to the third robot axis. Even with large reorientations of the head axis or the interception of large components, this point moves relatively little seen. The processing laser 16 can be so on top 25 the bodywork cabin 24 be set up, is fixed and does not have to be moved.

3 zeigt ein Kopplungsmittel 3 in perspektivischer Ansicht. In diesem Fall ist nahezu kein zentrales Kopplungsmittel dargestellt, sondern es überwiegen die Distanzstücke 15 mit den Spiegeln. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn der Laser sehr nahe am Roboter angebracht ist, so dass keine weiten Entfernungen überbrückt werden müssen. 3 shows a coupling agent 3 in perspective view. In this case, almost no central coupling means is shown, but it outweigh the spacers 15 with the mirrors. This embodiment is advantageous when the laser is mounted very close to the robot, so that no long distances must be bridged.

4 zeigt ein zentrales Kopplungsstück 14 eines Kopplungsmittels 3, wobei die Teleskopierbarkeit durch ineinander verschiebbare Rohrabschnitte dargestellt wird. 4 shows a central coupling piece 14 a coupling agent 3 , wherein the telescoping is represented by telescoping pipe sections.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Bearbeitungsroboterprocessing robot
22: Längsachselongitudinal axis
33: Kopplungsmittelcoupling agent
44: Eintrittentry
55: Roboterachserobot axis
66: Oberseitetop
77: Flankenseiteflank side
88th: Rückseiteback
99: Achseaxis
1010: Roboterkopfrobot head
1111: achsseitiges Endeaxle end
1212: Austrittsdüseexhaust nozzle
1313: laserseitiges Endelaser-sided end
1414: zentrales Kopplungsstückcentral coupling piece
1515: Distanzstückespacers
1616: Bearbeitungslaserlaser processing
1717: Spiegelmirror
1818: Spiegelmirror
1919: Spiegelmirror
2020: Spiegelmirror
2121: Drehgelenkswivel
2222: Querachsetransverse axis
2323: Spiegelkühlungmirror cooling
2424: Aufbaukabineconstruction cabin
2525: Oberseitetop

Claims

Machining robot ( 1 ) for laser machining of workpieces, wherein a laser beam of a stationary laser, which is arranged outside the robot, via mirror means substantially along a longitudinal axis ( 2 ) of a hinged, substantially elongated and rigid coupling means ( 3 ) into an entrance ( 4 ) in a middle processing robot axis ( 5 ), the entry ( 4 ) of the coupling agent ( 3 ) on the top ( 6 ), on one flank side ( 7 ) or on the back ( 8th ) of the middle processing robot axis ( 5 ) is arranged so that the coupling agent ( 3 ) undergoes little movement by the movement of the robot arm, the entrance ( 4 ) of the coupling agent ( 3 ) near the beginning of the robot axis ( 5 ) is arranged, in particular in the elbow region of a articulated robot, wherein a central coupling piece ( 14 ) of the coupling agent ( 3 ) variable in length, in particular telescopic and the processing laser ( 16 ) is a CO2 laser and has a laser power between about 300 W and about 600 W, or has a power between about 600 W and about 8 kW.

Machining robot according to claim 1, characterized in that the central robot axis ( 5 ) is a third or fourth robot axis.

Machining robot according to claim 1 or 2, characterized in that the central robot axis ( 5 ) is a forearm axis of an articulated robot.

Machining robot according to one of claims 1 to 3, characterized in that the laser beam after the entrance ( 4 ) into the robot axis ( 5 ) by mirroring through subsequent axes ( 9 ) to a robot head ( 10 ).

Machining robot according to one of claims 1 to 4, characterized in that the beam feedthrough cross section in the robot axis ( 5 ) after entry ( 4 ) is up to about 50 to about 60 mm.

Machining robot according to one of claims 1 to 5, characterized in that the axial end ( 11 ) of the coupling agent ( 3 ) to a beam adjustment bench within the processing robot axis ( 5 ) is attached.

Machining robot according to one of claims 4 to 6, characterized in that after entry ( 4 ) of the laser beam until it leaves the outlet nozzle ( 12 ) are provided in the robot head two mirrors for redirecting the laser beam.

Machining robot according to one of claims 1 to 7, characterized in that the central coupling piece ( 14 ) is designed as a tube.

Processing robot according to one of claims 1 to 8, characterized in that the coupling means ( 3 ) on both sides at an axle-side end ( 11 ) at the entrance ( 4 ) and a laser-side end ( 13 ) is articulated.

Processing robot according to one of claims 1 to 9, characterized in that coupling means ( 3 ) at the ends for connection to the laser ( 16 ) or the robot axis spacers ( 15 ) having.

Machining robot according to one of claims 1 to 10, characterized in that at the laser-side end ( 13 ) of the coupling agent ( 3 ) a mirror / mirror pair ( 17 . 18 ) and at the axle-side end ( 11 ) of the coupling agent ( 3 ) a mirror / mirror pair ( 19 . 20 ) is provided.

Processing robot according to one of claims 10 to 11, characterized in that joints, in particular swivel joints ( 21 ) between the central coupling piece ( 13 ) and the spacers ( 15 ) are mounted.

Machining robot according to one of claims 10 to 12, characterized in that a spacer ( 15 ) with the outer mirror about a respective transverse axis ( 22 ) is rotatable.

Machining robot according to one of claims 10 to 13, characterized in that a mirror at the axis end ( 11 ) of the coupling agent ( 3 ) is to be adjusted by means of the beam adjustment bank.

Machining robot according to one of claims 7 to 14, characterized in that a mirror cooling ( 23 ) is provided by means of water and / or air.

Machining robot according to one of claims 11 to 15, characterized in that the pair of mirrors ( 17 . 18 ) at the laser-side end ( 13 ) of the coupling agent ( 3 ) starting from the processing laser ( 16 ) is to cool.

Machining robot according to one of claims 11 to 16, characterized in that the pair of mirrors ( 19 . 20 ) at the axle-side end ( 11 ) of the coupling agent ( 3 ) starting from the robot axis ( 5 ) is to cool.

Machining robot according to one of claims 1 to 17, characterized in that the processing laser ( 16 ) and / or on a bodywork ( 24 ) attached to the processing robot ( 1 ), the coupling agent ( 3 ) is passed in particular through the body wall cabinets.

Machining robot according to claim 18, characterized in that the laser ( 16 ) on the top ( 25 ) of the body ( 24 ) is provided.

Machining robot according to one of claims 1 to 19, characterized in that in the head region of the processing robot ( 16 ) a scanner, in particular high performance scanner is used.