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Die Erfindung betrifft eine Laserschneidanlage, insbesondere eine Laserschneidanlage zum Durchschneiden einer Wand eines dünnen Rohres.
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Laserschneidanlagen werden häufig benutzt, um präzise Schnitte an Werkstücken durchzuführen. Eine wichtige Anwendung hierbei ist, filigrane Strukturen aus dünnen und dünnwandigen Rohren herauszuschneiden. So werden z. B. sogenannte Stents hergestellt, welche in der Medizintechnik verwendet werden, um z. B. Herzarterien von innen zu stützen.
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Um beim Schneiden der Rohrwand saubere und gratfreie Schnitte zu erhalten, kann das Rohr von innen mit Flüssigkeit durchspült werden. Beim Laserschneidvorgang tritt diese aus den Schnittfugen aus und gelangt auf Maschinenteile der Laserschneidanlage, welche sich in der Nähe des Rohres befinden. Flüssigkeitsempfindliche Maschinenteile, vor allem Führungen für bewegliche Maschinenteile, wie z. B. die CNC-Achsen, die in von der austretenden Flüssigkeit erreichbaren Bereichen der Laserschneidanlagen liegen, werden von dieser beschmutzt, strapaziert oder beschädigt. So entstehen z. B. Schäden an den entsprechenden Maschinenantrieben.
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Aus der nicht vorveröffentlichten Druckschrift
WO 2005/102 590 A1 ist eine Laserschneidanlage bekannt, bei der das zu schneidende Rohr über einen Schlitten horizontal verschiebbar an einer Basis gelagert ist. Der Schlitten ist vertikal und horizontal versetzt zu einem Laserschnittort angeordnet, an dem ein von einem Laserschneidkopf bereitgestellter Laserstrahl auf das Rohr trifft. Der Laserschneidkopf ist fest mit der Basis verbunden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die entsprechenden Maschinenteile vor austretender Flüssigkeit zu schützen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Laserschneidanlage gemäß Patentanspruch 1. Die Laserschneidanlage weist ein auf ein in einem Werkstückträger gehaltenes Rohr ausgerichteten Laserschneidkopf zum Durchschneiden einer Wand des Rohres auf, wobei das Rohr mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, welche beim Durchschneiden der Wand aus dem Rohr austritt und in einen verschmutzungsgefährdeten Bereich der Laserschneidanlage gelangt. Der Werkstückträger ist auf einer ersten Führung verschiebbar gelagert. Die erste Führung ist außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches angeordnet.
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Oft findet auch beim Schneidvorgang eine Verschiebung des Werkstückträgers an der ersten Führung statt, weshalb die erste Führung ein verschmutzungsempfindliches Bauteil ist. Durch die Anordnung der ersten Führung außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereichs, ist diese vor der austretenden Flüssigkeit geschützt, da diese nur in den verschmutzungsgefährdeten Bereich, nicht aber darüber hinaus vordringt. Aufwendige teure und wartungsintensive Schutzmaßnahmen, wie flüssigkeitsdichte Abdeckungen, Kapselungen und so weiter für die erste Führung, welche trotz der Flüssigkeitsdichtheit eine Verschiebung des Werkstückträgers auf der ersten Führung zulassen müssen, sind so vermieden. Die Laserschneidanlage kann bezüglich dieser Bauteile in gewohnter Technik hergestellt werden, lediglich die Anordnung der Maschinenteile braucht gegenüber bisherigen Ausführungsformen verschoben zu werden. Da keine beweglichen Teile der Laserschneidanlage verschmutzt werden, ist deren Reinigung vereinfacht und deren Präzision über längere Zeit sichergestellt.
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Der Laserschneidkopf und die erste Führung können auf einem Maschinentisch montiert sein und der Maschinentisch außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches angeordnet sein. Die auf dem Maschinentisch montierten Komponenten der Laserschneidanlage werden zwar bei einem einzelnen Produktionsvorgang bzw. Schneidvorgang an einem Rohr nicht verändert, müssen jedoch eventuell bei sich verändernden Fertigungsbedingungen, neuen Werkstücken, Wartungsarbeiten oder ähnlichem dennoch am Maschinentisch ummontiert werden oder ähnliches. Durch die Anordnung des gesamten Maschinentisches außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereichs ist dieser vor austretender Flüssigkeit geschützt und kann somit nicht verschmutzen, korrodieren, oder in sonstiger Weise beschädigt werden. Die Haltbarkeit der gesamten Laserschneidanlage wird hierdurch verlängert und Wartungsarbeiten am Maschinentisch vereinfacht. Die gesamte Laserschneidanlage wird langlebiger.
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Der Laserschneidkopf ist auf einer zweiten Führung verschiebbar und die zweite Führung ist außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches angeordnet. Für komplexere Fertigungsaufgaben kann es erforderlich sein, dass der Laserschneidkopf während des Bearbeitungsvorgangs eines Rohres auf einer zweiten Führung verfahren wird und diese somit ebenfalls verschmutzungsempfindlich bzw. gefährdet ist. Wird auch diese zweite Führung außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches angeordnet, ist auch diese mit den bereits genannten Vorteilen vor austretender Flüssigkeit geschützt.
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Erste Führung, Maschinentisch oder zweite Führung können seitlich oder oberhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches angeordnet sein. Die austretende, die Laserschneidanlage verschmutzungsgefährdende Flüssigkeit wird stets, bedingt durch die Schwerkraft, die in Schwerkraftrichtung unterhalb des Rohres bzw. des Laserschnittortes befindlichen Bereiche mit Verschmutzung gefährden. Eine Anordnung gefährdeter Maschinenteile seitlich oder oberhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches, also entgegen bzw. senkrecht zur Schwerkraftrichtung bezüglich diesem, führt dazu, dass diese Bereiche nicht von austretender Flüssigkeit erreichbar sind und somit vor Verschmutzung geschützt sind.
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Das Rohr kann ein zu einem Stent zu verarbeitendes dünnes, dünnwandiges Rohr sein. Bei der Herstellung von Stents verbleibt vom ursprünglichen Rohrmaterial nur ein sehr kleiner Bruchteil während der Laserschnittbearbeitung übrig. Das meiste Wandmaterial des Rohres wird durch Laserschnitt herausgetrennt. Bei einem derartigen Rohr als Werkstück sind die umliegenden Bereiche besonders verschmutzungsgefährdet, da sehr viel Flüssigkeit aus dem Inneren der Rohres nach außen tritt. Gerade in diesem Fall sind erste Führung, Maschinentisch oder zweite Führung durch die Anordnung außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches besonders gut zu schützen.
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Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Darstellung,
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1 eine nicht erfindungsgemäße Laserschneidanlage zum Herstellen eines Stents mit seitlich des verschmutzungsgefährdeten Bereiches angeordneter Führung,
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2 das Detail II aus 1 in vergrößerter Darstellung,
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3 die Laserschneidanlage aus 1 und 2 mit einem verschiebbaren Laserschneidkopf und mit oberhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches angeordneten Führungen.
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1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Laserschneidanlage 2, von der lediglich der Maschinentisch 4 und je ein auf diesem montierter Laserschneidkopf 6 und ein Werkstückträger 8 dargestellt sind. Der Laserschneidkopf 6 ist fest auf einem Träger 10 montiert, welcher wiederum am Maschinentisch 4 fest montiert ist. 2 zeigt den Ausschnitt II aus 1 in stark vergrößerter Darstellung.
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Am Maschinentisch 4 ist der Werkstückträger 8 mit seiner ersten Führung 12 fest angebracht. Auf der ersten Führung 12 ist wiederum ein Schlitten 14 auf Lagern 16 in Richtung bzw. Gegenrichtung des Pfeils 18, also senkrecht zur Zeichenebene, linear verschiebbar angebracht. Auf dem Schlitten 14 ist wiederum ein Lagerbock 20 befestigt, an welchem ein um die Achse 22 rotierbares Futter 24 gelagert ist. Im Futter 24 ist ein Rohr 26 eingespannt, dessen Mittellängsachse 28 mit der Achse 22 zusammenfällt. Die Achse 22 und die Mittellängsachse 28 sind parallel zur durch den Pfeil 18 symbolisierten Verschieberichtung des Schlittens 14 auf den Lagern 16. Anstelle des einzigen Lagers 16 kann an dieser Stelle auch z. B. ein in zwei Richtungen verfahrbarer, nicht dargestellter x-y-Tisch auf der ersten Führung 12 montiert sein, der mehrere Freiheitsgrade für die Bewegung des Lagerbocks 20 zulässt.
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Während des Bearbeitungsvorgangs des Rohres 26 wird durch einen vom Laserschneidkopf 6 ausgesandten Laserstrahl 30 aus der Wand 32 des Rohres 26 Wandmaterial herausgeschnitten, so dass das Innere 34 des Rohres 26 mit dem Außenraum 36 verbindende Durchbrechungen 38 in der Wand 32 entstehen.
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Zur Kühlung des Rohres 26 während des Schneidvorganges und zum Abtransport des aus der Rohrwand 32 geschnittenen Wandmaterials ist der Innenraum 34 des Rohres 26 in Richtung des Pfeils 18 von Wasser 40 durchströmt. Durch die Durchbrechungen 38 tritt Wasser 40 in Richtung der Pfeile 42 aus dem Rohr 26 aus. So entsteht in der Umgebung des Rohres 26 ein sich hauptsächlich in der durch den Pfeil 44 angedeuteten Schwerkraftrichtung vom Rohr 26 weg erstreckender durch Wasser 40 verschmutzungsgefährdeter Bereich 46. Das aus dem Rohr 26 austretende Wasser 40 wird in einer am Maschinentisch 4 befestigten, den verschmutzungsgefährdeten Bereich 46 nach unten, also in Schwerkraftrichtung 44 begrenzenden Auffangschale 48 gesammelt und von dort in nicht dargestellter Weise abtransportiert.
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Der verschmutzungsgefährdete Bereich 46 hat auch in Richtung des Pfeils 18 eine gewisse räumliche Ausdehnung, reicht jedoch nicht vom Bereich des Rohres 26 bis zum Futter 24 bzw. dem Lagerbock 20, in welchem das Futter 24 drehbar gelagert ist. Sowohl dieses Drehlager als auch die Lager 16 liegen somit außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches 46 und können nicht mit Wasser 40 in Berührung kommen, weshalb sie vor Verschmutzung, Korrosion, Zerstörung usw. durch Wasser 40 wirksam geschützt sind. Innerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches 46 befinden sich also keinerlei verschmutzungsempfindliche Bauteile, z. B. sich drehende Lager, Führungsschienen oder Ähnliches. Diese sind alle insgesamt außerhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches 46 angeordnet und damit vor austretendem Wasser 40 geschützt.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Laserschneidanlage 2. In 3 ist der Laserschneidkopf 6 auf einer am Träger 10 angebrachten zweiten Führung 50 in Richtung des Pfeils 52 verfahrbar. Auch die zweite Führung 50 kann als nicht dargestellter x-y-Tisch, wie im Zusammenhang mit dem Lager 16 erwähnt, ausgeführt sein. Außerdem ist der Werkstückträger 8 mit seiner ersten Führung 12 nicht direkt am Maschinentisch 4 (bezüglich der durch den Pfeil 44 dargestellten Richtung der Schwerkraft) seitlich des verschmutzungsgefährdeten Bereiches 46, sondern oberhalb dessen, am Träger 10 befestigt.
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Somit sind auch bei dieser Ausführungsform die den Schlitten 14 verschiebbar an der ersten Führung 12 haltenden Lager 16 und die zweite Führung 50 außerhalb, nämlich oberhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches 46 angeordnet. Auch hieraus ergeben sich die im Zusammenhang mit den 1 und 2 genannten Vorteile für die Laserschneidanlage 2. Die Auffangschale 48, welche wiederum unterhalb des verschmutzungsgefährdeten Bereiches 46 angeordnet ist, bzw. diesen nach unten begrenzt, ist wieder am Maschinentisch 4 befestigt.
