DE102009046100B4

DE102009046100B4 - Laserbearbeitungsmaschine mit geteiltem Ausleger

Info

Publication number: DE102009046100B4
Application number: DE102009046100.0A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Sauter; Dominik Widmann
Original assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Current assignee: Trumpf Laser und Systemtechnik GmbH
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: DE102009046100A1; CN202087922U; KR20110004432U; KR200476970Y1

Abstract

Laserbearbeitungsmaschine (1) mit einem Maschinenkörper (2) und einem daran befestigten Ausleger (3), der über den Maschinenkörper (2) vorsteht und eine längs des Auslegers (3) verlaufende, insbesondere horizontale Linearführung (5) aufweist, in der eine Bearbeitungseinheit (7) der Laserbearbeitungsmaschine (1) verschiebbar geführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ausleger (3) durch ein über den Maschinenkörper (2) vorstehendes Grundauslegerteil (3a), welches am Maschinenkörper (2) befestigt ist, und ein separates Verlängerungsauslegerteil (3b) gebildet ist, welches am freien Ende des Grundauslegerteils (3a) lösbar befestigt oder schwenkbar angelenkt ist,
dass die Linearführung (5) durch eine am Grundauslegerteil (3a) vorgesehene Linearteilführung (5a) und eine am Verlängerungsauslegerteil (3b) vorgesehene Linearteilführung (5b) gebildet ist, und
dass die Trennebene zwischen Grundauslegerteil (3a) und Verlängerungsauslegerteil (3b) derart gewählt ist, dass das Verlängerungsauslegerteil (3b) keine optischen Elemente aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine mit einem Maschinenkörper und einem am Maschinenkörper befestigten Ausleger, der über den Maschinenkörper vorsteht und eine längs des Auslegers verlaufende, insbesondere horizontale Linearführung aufweist, in der eine Bearbeitungseinheit der Laserbearbeitungsmaschine verschiebbar geführt ist.
Eine derartige Laserbearbeitungsmaschine ist beispielsweise durch die EP 0 943 391 A2 bekannt geworden.
Werkzeugmaschinen mit großen Arbeitsbereichen müssen zum Transport demontiert werden. Die Montage einer Maschine beim Kunden ist aufwendig, da die Maschinengenauigkeiten wieder hergestellt werden müssen und dazu aufwendige Montage-, Mess- und Einstellarbeiten notwendig sind. So ist das Aufsetzen eines demontierten Auslegers schwierig, da beim Kunden häufig nicht geeignetes Hebemittel zur Verfügung steht bzw. die Kundenhallen häufig zu klein sind, um mit einem Kran arbeiten zu können. Nachdem der Ausleger montiert ist, sind insbesondere bei einer Laserbearbeitungsmaschine umfangreiche Mess- und Einstellarbeiten, notwendig um die Achs- und Strahlgeometrie wiederherzustellen. So müssen die Winkligkeiten der X-Y- und der X-Z-Achsen überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden. Außerdem muss der längs des Auslegers verlaufende Laserstrahl parallel zu den Linearachsen mit hohem Justieraufwand ausgerichtet werden.
Aus der EP 0 943 391 A2 ist eine Laserbearbeitungsanlage mit einem verschiebbar bzw. schwenkbar gelagerten Ausleger bekannt, der in einer Transportstellung über das Gelenk einen spitzen Winkel mit dem Maschinengrundkörper bildet.
Weiterhin ist aus der DE 43 30 022 A1 ein Werkzeugträger mit einem Klapparm mit teleskopartigem Tragarm bekannt. Dieser modulare Aufbau dient der Realisierung gewünschter Maschinenabmessungen im Betrieb bei reduzierter Transportgröße.
DE 73 39 804 U1 offenbart einen Portalkran für Schiffe mit einem über einen Brückenträger bewegbaren Hubgerät. Der Brückenträger weist dabei an seinen Enden Verlängerungen auf, die aus einer Ruhestellung in eine Arbeitslage um bis zu 180° um ein Gelenk schwenkbar sind.
Weiter offenbart die DE 10 2008 015 316 A1 eine Werkzeugmaschine mit einem separat transportierten Verlängerungsbauteil zum vereinfachten Transport. Die Führungen werden in den Koordinatenrichtungen sowohl durch Führungsabschnitte auf dem Verlängerungsbauteil als auch auf dem den Grundkörper darstellenden Bearbeitungsabschnitt gebildet. Im Bereich des Verlängerungsabschnitts findet keine Bearbeitung mehr statt, so dass die Genauigkeit der dortigen Führungsschienen geringer ausfällt.
Aus der US 4 677 920 A ist schließlich noch eine Werkzeugmaschine mit anflanschbaren Verlängerungen bekannt, die an einen über einen Maschinenkörper hinausstehenden Ausleger befestigt werden. Ein Schlitten ist entlang einer Führung verfahrbar, die sich sowohl über den Grundkörper als auch über die Verlängerungen des auskregenden Maschinentisches erstreckt.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Laserbearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art einerseits große Maschinenbreiten bei kleinen Transportbreiten zu ermöglichen und andererseits den optischen Montage- und Justageaufwand, der nach dem Transport bei der Montage erforderlich ist, zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Laserbearbeitungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die Maschine so konstruiert, dass zum Transport nur ein bestimmter Teil (Verlängerungsauslegerteil) demontiert bzw. weggeschwenkt wird, das sich mit einfachen Mitteln an das Grundauslegerteil montieren lässt. Dadurch werden durch die Demontage weniger Maschinengenauigkeiten beeinflusst, als wenn der Ausleger komplett demontiert werden würde.
Der Ausleger besteht aus einem Grundauslegerteil und einem daran angeflanschten oder angelenkten Verlängerungsauslegerteil. Die Teilung zwischen Grundauslegerteil und Verlängerungsauslegerteil ist so gewählt, dass das Grundauslegerteil zum Transport, unter Einhaltung einer kostengünstigen Transportbreite von beispielsweise 3000 mm, am Maschinenkörper montiert bleibt. Demontiert wird nur das Verlängerungsauslegerteil des Auslegers. Die Y-Führung des Auslegers ist als Linearteilführung jeweils am Grundauslegerteil und am Verlängerungsauslegerteil vorgesehen. Durch eine geschickte Wahl der Trennebene zwischen Ausleger und Verlängerung wird erreicht, dass die Zuordnung der X-Y- und X-Z-Winkel erhalten bleibt. Dadurch entfallen aufwendige Mess- und Einstellarbeiten.
Die Anzahl der Verlängerungsauslegerteile ist prinzipiell nicht beschränkt, so dass sich ggf. nicht nur ein Verlängerungsauslegerteil an dem Grundauslegerteil angeordnet ist, sondern sich an das Verlängerungsauslegerteil auch weitere anschließen können.
Besonders bevorzugt enden die Linearteilführungen nicht bündig mit der Trennebene von Ausleger und Verlängerung, sondern erstrecken sich zur Trennebene hin gerichtet auf der einen Seite des Auslegerteils, insbesondere auf der Seite des Verlängerungsauslegerteils, über dessen Ende hinaus, während sie auf der anderen Seite, insbesondere auf der Seite des Grundauslegerteils, rückversetzt sind. Somit ist die Trennebene der Führungen versetzt zur Trennebene der Auslegerteile angeordnet. Hierdurch werden die Flanschflächen bzw. Anschlag- und Fixierflächen, wie bspw. Anschraubflächen, an dem Grundauslegerteil und dem Verlängerungsauslegerteil sowie die Anschraub- und/oder Anschlagflächen für Führungen durch die Führungsschienen in Verbindung mit hierfür vorgesehenen Führungs- und/oder Fixierelementen, wie Anschlägen, Anschlagskanten, Führungsnuten und/oder Passstiften, genau in Übereinstimmung gebracht. Bei der Demontage des Verlängerungsauslegerteils (zum Transport) bleiben die Führungen hierzu jeweils an Grundauslegerteil und Verlängerungsauslegerteil montiert. Dies hat den Vorteil, dass die Geradheiten und Parallelitäten der Y-Führungen ohne Einstell-, Mess- und Ausrichtarbeiten wieder hergestellt werden, wodurch wiederum der Zeitaufwand für die Montage beim Kunden reduziert wird und sicher ohne Spezialwerkzeug erfolgen kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen geteilten Auslegers ergibt sich daraus, daß sich durch Adaption individueller Verlängerungsauslegerteile, mit demselben Grundauslegerteil, unterschiedliche Verfahrwege realisieren lassen. Durch diese Modularität des Auslegers kann die Maschine flexibel während der Montage oder im Feld auf einen anderen Verfahrweg umgerüstet werden. Damit kann flexibel auf sich ändernde Kundenwünsche reagiert werden. Der wesentliche Vorteil liegt aber darin, daß die Montage beim Kunde mit stark reduziertem Zeitaufwand, sicherer und ohne Spezialwerkzeug erfolgen kann.
Das Grundauslegerteil und das Verlängerungsauslegerteil sind bevorzugt in einer gemeinsamen Aufspannung, d. h. gepaart, gefertigt. Alternativ zu dieser gepaarten Fertigung können die beiden Auslegerteile auch komplett getrennt voneinander gefertigt sein.
Bei einer Laserbearbeitungsmaschine bleibt ein am Grundauslegerteil angeordneter Umlenkspiegel von der Teilung des Auslegers unbeeinflusst, wodurch die justierte Parallelität des Laserstrahls zu den Linearachsen erhalten bleibt und ansonsten erforderliche aufwendige Mess- und Einstellarbeiten entfallen.
Die Erfindung kann neben der Nutzung in Laserbearbeitungsmaschinen mit einem Ausleger auch für Laserbearbeitungsmaschinen in Portalbauweise verwendet werden. In einem solchen Fall stellt der Ausleger den Querträger des Portals dar, wobei das Grundauslegerteil die der Strahleinführungsseite zugewandte Seite des Querträgers bildet, während das Verlängerungsauslegerteil an der Strahleinführungsseite abgewandten Seite des Querträgers angeordnet ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
1a–1c ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine mit einem geteilten Ausleger im zusammengebauten Zustand (1a), im nicht zusammengebauten Zustand (1b) und in einer Detailansicht (1c) gemäß Ic in 1b;
2 die Transportabmessung der Laserbearbeitungsmaschine von 1; und
3a, 3b ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine mit einem geteilten Ausleger im zusammengebauten Zustand (3a) und im nicht zusammengebauten Zustand (3b).
Die in 1a gezeigte Laserbearbeitungsmaschine 1 umfasst einen Maschinenkörper 2 und einen daran befestigten horizontalen Ausleger 3, der seitlich über den Maschinenkörper 2 vorsteht und in einer horizontalen Linearführung 4 des Maschinenkörpers 2 in der X-Achse verfahrbar geführt ist. In einer rechtwinklig zur X-Achse verlaufenden Linearführung 5 des Auslegers 3 ist ein Y-Schlitten 6 in der Y-Achse verfahrbar geführt, an dem wiederum eine Bearbeitungseinheit in Form eines in Verlängerung einer Pinole 14 angeordneten Laserbearbeitungskopfes 7 in Z-Richtung verfahrbar geführt ist. Der Achsverfahrweg des Y-Schlittens 6 beträgt beispielsweise 2000 mm. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Linearführung 5 des Auslegers 3 durch zwei Führungsschienen gebildet.
Der Ausleger 3 ist zweiteilig ausgebildet und weist ein Grundauslegerteil 3a, das am Maschinenkörper 2 befestigt und entlang der horizontalen Linearführung 4 bewegbar ist, und ein separates Verlängerungsauslegerteil 3b auf, das, wie in 1a gezeigt, am freien Ende des Grundauslegerteils 3a lösbar befestigt, z. B. angeschraubt ist. Die Linearführung 5 ist dabei sowohl durch eine am Grundauslegerteil 3a vorgesehene Linearteilführung 5a als auch eine am Verlängerungsauslegerteil 3b vorgesehene Linearteilführung 5b gebildet. Die Linearteilführung 5b kann sich über die gesamte Länge des Verlängerungsauslegerteil 3b oder auch darüber hinaus erstrecken oder, wie in den Figuren gezeigt, nur über eine Teillänge des Verlängerungsauslegerteil 3b erstrecken.
Wie in 1b gezeigt, weisen die beiden Auslegerteile 3a, 3b jeweils plane Flanschflächen bzw. Stirnseiten 8a, 8b auf, mit denen sie stirnseitig aneinander anliegen und aneinander über die in 1a schematisch angedeutete Schraubverbindungen 9 angeflanscht sind. Wie in 1a gezeigt, weist das Grundauslegerteil 3a im Bereich seines am Maschinenkörper 2 befestigten Auslegerendes einen Umlenkspiegel 10 zur Umlenkung des in Richtung der X-Achse zugeführten Laserstrahls 11 in Richtung der Y-Achse zum Y-Schlitten 6, an dem der Laserstrahl über einen weiteren Umlenkspiegel (nicht gezeigt) in Richtung der Z-Achse zum Laserbearbeitungskopf 7 umgelenkt wird.
Wie in 1c gezeigt, enden die Linearteilführungen 5a, 5b nicht bündig mit der Trennebene von Grundauslegerteil 3a und Verlängerungsauslegerteil 3b, sondern erstrecken sich auf der einen Seite des Verlängerungsauslegerteils 3b über dessen Ende hinaus, während sie auf der Seite des Grundauslegerteils 3a rückversetzt sind. Somit ist die Trennebene der Linearteilführungen 5a, 5b versetzt zur Trennebene der Auslegerteile angeordnet.
Die Stirnseiten 8a, 8b der beiden Auslegerteile 3a, 3b werden auf einer Fräsmaschine jeweils plan bearbeitet und entsprechende Bohrungen und Gewinde für die Schraubverbindungen 9 eingebracht. Anschließend werden die beiden Auslegerteile 3a, 3b zusammengeschraubt und im montierten Zustand auf der Fräsmaschine gemeinsam bearbeitet, um so die Anschlag- und Anschraubflächen für die beiden Linearteilführungen 4a, 4b in einer Aufspannung zu fertigen und zueinander auszurichten.
Wie in 2 gezeigt, ist die Teilung zwischen Grundauslegerteil 3a und Verlängerungsauslegerteil 3b so gewählt, daß das Grundauslegerteil 3a zum Transport, unter Einhaltung einer maximalen Transportbreite B von 3000 mm, am Maschinenkörper 2 montiert bleibt. Für den Transport ist also nur das Verlängerungsauslegerteil 3b demontiert, das z. B. eine Länge zwischen ca. 500 mm und ca. 1500 mm aufweist. Das Grundauslegerteil 3a mit einem Achsverfahrweg von beispielsweise 1500 mm kann zum Transport mit dem Lkw am Maschinenkörper 2 montiert bleiben und so die kostengünstige Transportbreite von 3000 mm eingehalten werden. Bei Überschreiten der Transportbreite von 3000 mm würden hohe Aufwände in Bezug auf Kosten und Logistik entstehen.
Durch eine geschickte Wahl der Trennebene zwischen Grundauslegerteil 3a und Verlängerungsauslegerteil 3b wird erreicht, dass die Parallelität und die Geradheiten der Y-Führungen erhalten bleiben. Der am Grundauslegerteil 3a angeordnete Umlenkspiegel 10 bleibt von der Teilung unbeeinflusst, wodurch die Parallelität des Laserstrahls 11 zu den Linearachsen erhalten bleibt und ansonsten erforderliche aufwendige Mess- und Einstellarbeiten entfallen. Durch Adaption individueller Auslegerverlängerungen des Verlängerungsauslegerteils 3b lassen sich mit demselben Grundauslegerteil 3a unterschiedliche Verfahrwege realisieren. Dadurch kann die Laserbearbeitungsmaschine 1 flexibel während der Montage oder im Feld auf einen anderen Verfahrweg umgerüstet werden. Aufgrund dieser Modularität des Auslegers kann der Achsverfahrweg flexibel auf sich ändernde Kundenwünsche angepasst werden. Außerdem kann die Montage des Verlängerungsauslegerteils 3b beim Kunden mit stark reduziertem Zeitaufwand, sicherer und ohne Spezialwerkzeug erfolgen, so dass auch der Schulungsaufwand der Monteure wesentlich geringer ist.
3a, 3b zeigen eine andere Ausführungsform eines zweigeteilten Auslegers 3, bei dem das Verlängerungsauslegerteil 3b mittels einer schematisch angedeuteten Gelenkverbindung 12 am Grundauslegerteil 3a schwenkbar um eine hier parallel zur Z-Achse verlaufende Schwenkachse 13 befestigt ist. Alternativ ist auch eine Schwenkachse parallel zur X-Achse denkbar. Wie in 3a gezeigt, liegen im montierten Zustand die beiden Auslegerteile 3a, 3b aneinander an und sind in dieser Position z. B. über eine nicht gezeigte Schraubverbindungen fixiert. Zum Transport wird das Verlängerungsauslegerteil 3 dann, wie in 3b gezeigt, umgeklappt, um die Transportbreite zu verringern.

Claims

Laserbearbeitungsmaschine (1) mit einem Maschinenkörper (2) und einem daran befestigten Ausleger (3), der über den Maschinenkörper (2) vorsteht und eine längs des Auslegers (3) verlaufende, insbesondere horizontale Linearführung (5) aufweist, in der eine Bearbeitungseinheit (7) der Laserbearbeitungsmaschine (1) verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (3) durch ein über den Maschinenkörper (2) vorstehendes Grundauslegerteil (3a), welches am Maschinenkörper (2) befestigt ist, und ein separates Verlängerungsauslegerteil (3b) gebildet ist, welches am freien Ende des Grundauslegerteils (3a) lösbar befestigt oder schwenkbar angelenkt ist, dass die Linearführung (5) durch eine am Grundauslegerteil (3a) vorgesehene Linearteilführung (5a) und eine am Verlängerungsauslegerteil (3b) vorgesehene Linearteilführung (5b) gebildet ist, und dass die Trennebene zwischen Grundauslegerteil (3a) und Verlängerungsauslegerteil (3b) derart gewählt ist, dass das Verlängerungsauslegerteil (3b) keine optischen Elemente aufweist.
Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenkörper (2) samt Grundauslegerteil (3a) eine Transportbreite (B) von höchstens 3000 mm aufweist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlängerungsauslegerteil (3b) eine Länge zwischen ca. 500 mm und ca. 1500 mm aufweist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennebene der Linearteilführungen (5a, 5b) versetzt zur Trennebene zwischen Grundauslegerteil (3a) und Verlängerungsauslegerteil (3b) angeordnet ist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundauslegerteil (3a) und das Verlängerungsauslegerteil (3b) jeweils mit planen Flanschflächen (8a, 8b) stirnseitig aneinander anliegen, die insbesondere miteinander verschraubbar sind.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlängerungsauslegerteil (3b) mittels einer Gelenkverbindung (12) am Grundauslegerteil (3a) schwenkbar befestigt ist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im aneinander befestigten Zustand von Grundauslegerteil (3a) und Verlängerungsauslegerteil (3b) die am Grundauslegerteil (3a) vorgesehene Linearteilführung (5a) und die am Verlängerungsauslegerteil (3b) vorgesehene Linearteilführung (5b) zueinander ausgerichtet sind.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenkörper (2) eine rechtwinklig zur Linearführung (5) des Auslegers (3) verlaufende, insbesondere horizontale Linearführung (4) aufweist, in der der Ausleger (3) verschiebbar geführt ist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundauslegerteil (3a) im Bereich seines am Maschinenkörper (2) befestigten Auslegerendes einen Umlenkspiegel (10) zur Umlenkung eines Laserstrahls (11) in Richtung zu einer am Ausleger (3) verfahrbar geführten Laserbearbeitungseinheit (7) der Laserbearbeitungsmaschine (1) aufweist.
Laserbearbeitungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlängerungsauslegerteil (3b) an seinem dem Grundauslegerteil (3a) abgewandten Ende in einer rechtwinklig zur Linearführung (5) des Auslegers (3) verlaufenden, insbesondere horizontalen Linearführung verschiebbar geführt ist.