DE102007052945B3

DE102007052945B3 - Laserbearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102007052945B3
Application number: DE102007052945A
Authority: DE
Inventors: Arnd Szelagowski; Florian Sepp
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: KR200467221Y1; DE202008017821U1; CN201856036U; WO2009059776A1; KR20100007741U

Abstract

Eine Laserbearbeitungsmaschine, umfassend Mittel zur Benetzung und/oder Kühlung der Wandfläche (2) eines Werkstücks, insbesondere eines Hohlraums, vor oder während der Laserbearbeitung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine, umfassend Mittel zur Benetzung und/oder Kühlung der Wandfläche eines Werkstücks, insbesondere eines Hohlraums, vor oder während der Laserbearbeitung.
Beim Laserschneiden kommt es vor, dass Spritzer oder Schlacke auf der gegenüberliegenden Seite der Schnittkante anhaften, so dass eine kostenintensive Nacharbeit beispielsweise durch Sandstrahlen erforderlich wird. Diese Probleme treten insbesondere bei Werkstücken aus Edelstahl auf.
Ebenso können Verfärbungen an der gegenüberliegenden Seite der Schnittkante durch den Laserenergieüberschuss beim Einstechen oder Schneiden zu einer kostenintensiven Nacharbeit beispielsweise durch Schleifen oder Polieren führen.
Bei Rohren mit großer Wandstärke und filigranen Konturen kommt es infolge der starken Erwärmung im Material zu Ausbrennungen. Diese Probleme treten insbesondere bei Werkstücken aus Baustahl auf.
Durch die EP 1 454 700 wird eine starre Kühl- und/oder Spüllanze vorgeschlagen. Die Lanze ermöglicht eine Absaugung und Kühlung, indem die Lanze in ein zu bearbeitendes Werkstück eingeführt wird. Ein Gasluftgemisch wird zum Binden der Schlacke innerhalb der Lanze genutzt.
Gattungsgemäße Laserbearbeitungsmaschinen sind offenbart in JP 62 183 985 A , JP 11 090 661 A und DE 92 01 827 U1 .
Gemäß JP 62 183 985 A wird in das Innere eines an seiner Außenseite zu beschichtenden Stahlrohres eine starre Zufuhrleitung für Kühlwasser derart eingeführt, dass das voreilende, abgekrümmte Leitungsende nahe der Rohrinnenwand auf Höhe der Bearbeitungsstelle an der Rohraußenseite zu liegen kommt. JP 11 090 661 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung von Rohren, wobei das Rohrinnere während der Bearbeitung mit einem kühlenden Gas, insbesondere mit kühlender Luft, gespült wird. Das Spülgas wird über einen in das zu bearbeitende Rohr eingeführten Hohlzylinder in das Rohrinnere aufgegeben. DE 92 01 827 U1 betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine zum Schneiden von Werkstücken mittels eines Laserschneidkopfs, der über das zu bearbeitende Werkstück bewegt wird. An der dem Laserschneidkopf gegenüberliegenden Seite des Werkstückes sind längs der Bewegungsbahn des Laserschneidkopfes beidseits stationäre Rohre angeordnet, die ihrerseits Sprühdüsen aufweisen. Über die Sprühdüsen der Rohre wird eine Flüssigkeit auf den an der Werkstückunterseite in der Nähe des von dem Laserschneidkopf erstellten Schnittspaltes liegenden Werkstückbereich aufgegeben.
Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Laserbearbeitungsmaschine bereitzustellen, an welcher die Mittel zur Benetzung und/oder Kühlung der Werkstückwand auf besonders vorteilhafte Art und Weise positioniert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Laserbearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art gelöst, im Falle derer die Mittel zur Benetzung und/oder Kühlung der Wandfläche des zu bearbeitenden Werkstückes durch ein Schlauchsystem ausgebildet sind, dessen flexibler Schlauch mit Hilfe von Druckluft in das zu bearbeitende Werkstück eingeführt und positioniert werden kann. Die Benetzung und/oder Kühlung von Werkstücken ist zu unterschiedlichen Arbeitszeiten der Laserbearbeitungsmaschine und/oder an unterschiedlichen Arbeitsbereichen der Laserbearbeitungsmaschine durchführbar. Mit Hilfe des Schlauchsystems ist es möglich, die Benetzung und/oder Kühlung zum einen in der Bearbeitungsnebenzeit auf der Vorschubstation für Werkstücke oder auf der Beladevorrichtung für Werkstücke und zum anderen während der Laserbearbeitung durchzuführen. Bei einem vor der Laserbearbeitung erfolgenden Besprühen, Benetzen und/oder Kühlen im Bereich der Vorschubstation kann der Sprüh- oder Benetzungsvorgang an beliebigen Positionen erfolgen.
Bei einer Benetzung oder Besprühen während der Laserbearbeitung wird eine Düse kurz vor dem Bearbeitungspunkt positioniert, so dass mithilfe diffuser Besprühung eine direkte Kühlung der Schnittkante und eine Benetzung der Rohrinnenwand erfolgen kann. Der Vorteil besteht darin, dass das Benetzungsmedium in optimal dosierter Menge bestmöglich am Bearbeitungsort eingebracht werden kann. In diesem Fall bleibt die Sprüheinrichtung stationär und das zu bearbeitende Bauteil wird über die Vorschubeinrichtung verfahren. Mit Hilfe der Düse kann das Fluid zu der der Bearbeitungsstelle gegenüberliegenden Seite geführt werden
Das Anhaften von Spritzern insbesondere bei Werkstücken aus Edelstahl (VA) wird verhindert. Bei der Baustahlbearbeitung tritt ein geringerer Wärmeverzug auf und/oder die Schnittqualität wird verbessert. Es ist auch denkbar, dass die Absaugeinheit auf der Vorschubstation entfallen kann, da bei einer parallel zur Laserbearbeitung ablaufenden Benetzung die Prozessrauche gebunden werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Einführen und Positionieren des Schlauches dadurch erreicht, dass am Schlauchende eine Düse mit Mitteln zum Rückstau der Druckluft angeordnet ist.
Wenn die Düse einen Ringspalt für das Fluid aufweist, kann nicht nur der Bereich der Schnittkante sondern auch die gegenüberliegende Seite benetzt werden.
Die doppelwandige Ausbildung des Schlauches ermöglicht es, dass Druckluft und Kühlwasser zur Düse strömen können. Selbstverständlich muss dies nicht zwingend Kühlwasser sein, sondern kann irgendein Fluid sein, wie zum Beispiel Wasser, Wasserölgemisch, Wasser mit Spülmittel und so weiter.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Aufrolleinheit für den Schlauch auf. Der Schlauch kann bevorratet und straff gehalten werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, die Mittel zum Benetzen oder Kühlen an beliebiger Stelle mit der Laserbearbeitungsmaschine zu verbinden. Je nach Einsatzort ergeben sich unterschiedliche Anwendungen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren der Zeichnung nachfolgend beschrieben.
Es zeigt:
1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Benetzung einer Rohrinnenwand mit einem Fluid;
2 einen Längsschnitt durch das Rohr gemäß 1;
3 einen Längsschnitt durch die Düse der Vorrichtung gemäß 1.
Aus der 1 ist ersichtlich, dass eine Vorrichtung 1 zur Benetzung einer Rohrinnenwand 2 mit einem Fluid auf einer Vorschubstation 3 für ein Rohr 4 einer Laserbearbeitungsmaschine angeordnet ist. Das Rohr 4 wird von einer Spannvorrichtung 5 gehalten. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Aufrolleinheit 6 mit einer Trommel für einen Schlauch 7, der in das Rohr 4 eingeführt ist. Die Aufrolleinheit 1 garantiert, dass der Schlauch 7 nicht direkt in Kontakt mit dem aus dem Laserbearbeitungskopf 8 austretenden Laserstrahl kommt. Der Schlauch 7 ist doppelwandig ausgebildet und flexibel und dient der Beförderung von Benetzungs- und/oder Kühlungsmitteln über einen ersten Kanal des Schlauchs 7 in den Bereich der Schneidfront. Der Schlauch 7 kann mit Hilfe von Druckluft in das Rohr 4 geschoben werden, indem beispielsweise an der Laserbearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellte Druckluft innerhalb eines zweiten Kanals in dem Schlauch 7 strömen kann. Die sich am Schlauchende befindende Düse 9 hält durch Rückstau den Schlauch 7 auf Spannung, reguliert den Kühlmittelfluss und bringt das Kühlmittel an den Schnittspalt. Die Vorrichtung 1 ist somit in einer Doppelschlauchausführung vorgesehen. Die Abmessungen der Vorrichtung 1 beziehungsweise des Schlauchsystems (maximaler Außendurchmesser) sind so ausgeführt, dass eine Bearbeitung von kleineren Profildurchmessern (minimaler Innendurchmesser von 10 bis 12 mm) möglich ist. Das Aufrollen beziehungsweise Herausfahren des Schlauchsystems erfolgt über eine motorische Achse 10.
Wie in 2 dargestellt, kühlt ein feiner Wasserstrahl 11 das Rohr 4 und die Schlacke. Der Rückstau hält die Düse 9 auf Position. Die Düse 9 wird kurz vor dem Schneidprozess stationär gehalten und kühlt von dort aus die Schneidfront und die Schlacke. Anhaftungen und Verbrennungen werden vermieden. Mit Hilfe der Vorrichtung 1 kann direkt im Bereich der Laserbearbeitung benetzt oder gekühlt werden.
3 zeigt die Düse 9, die zentrale Einheit der Vorrichtung 1. Die Düse 9 weist einen ersten Ringspalt 12 für Druckluft und einen zweiten Ringspalt 13 für Wasser auf. Der erste Ringspalt 12 und der zweite Ringspalt 13 schließen sich an die Kanäle 14 und 15 für Druckluft und Wasser im Schlauch 7 an. Die Wasserzufuhr dient der Kühlung. Die Druckluftzufuhr befördert die Düse 9 über Rückstoß in das Rohr 4, weil Druckluft entgegen der Einführungsrichtung der Düse 9 austreten kann. Die Düse 9 ist flexibel und kann getauscht werden. Die Ringspaltdüse erzeugt einen konzentrischen Wasserstrahl, welcher sowohl die Schneidfront als auch die gegenüberliegende Seite kühlt. Entsprechend der gewählten Umsetzung können folgende Düsen eingesetzt werden: Düsen für Sprühnebel an der Bearbeitungsposition, Düsen für eine sonstige Benetzung der Innenwände.

Claims

Laserbearbeitungsmaschine, umfassend Mittel zur Benetzung und/oder Kühlung der Wandfläche (2) eines Werkstücks (4), insbesondere eines Hohlraums, vor oder während der Laserbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel durch ein Schlauchsystem zur Benetzung und/oder Kühlung ausgebildet sind, dessen flexibler Schlauch (7) mit Hilfe von Druckluft in das zu bearbeitende Werkstück (4) eingeführt und positioniert werden kann.
Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Schlauchende eine Düse (9) mit Mitteln zum Rückstau der Druckluft angeordnet ist.
Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (9) einen Ringspalt (13) für das Fluid aufweist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (7) doppelwandig mit einem ersten Kanal (14) für Druckluft und einem zweiten Kanal (15) für das Fluid ausgebildet ist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchsystem eine Aufrolleinheit (6) für den Schlauch (7) umfasst.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Vorschubstation (3) für Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Benetzung und/oder Kühlung im Bereich der Vorschubstation angeordnet sind.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Beladestation für Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Benetzung und/oder Kühlung im Bereich der Beladestation angeordnet sind.