DE102011051171A1

DE102011051171A1 - Auflagekomponente, Auffangvorrichtung und Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE102011051171A1
Application number: DE102011051171A
Authority: DE
Inventors: Georg Meincke
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-18
Also published as: DE102011051171B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auflagekomponente (12) für eine Werkstückauflage (4), wobei die Auflagekomponente (12) ein Auflagesegment (14), mindestens ein Stützteil (15) und mindestens ein Hubbegrenzungsteil (33) aufweist, wobei das Auflagesegment (14) mittels des Stützteils (15) und/oder des Hubbegrenzungsteils (33) kipp- oder taumelbar an einer Grundplatte (10) der Werkstückauflage (4) befestigbar ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Bearbeitungsmaschine (1), die eine Auffangvorrichtung (20) umfasst, die ausschließlich oder zumindest überwiegend unterhalb einer Auflageebene (48) einer Werkstückauflage (4) angeordnet und gegenüber der Werkstückauflage (4) verschiebbar ist, wobei die Bearbeitungsmaschine (1) eine oder mehrere erfindungsgemäße Auflagekomponenten (12) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auflagekomponente für eine Werkstückauflage, wobei die Auflagekomponente mindestens ein Auflagesegment, mindestens ein Stützteil und mindestens ein Hubbegrenzungsteil aufweist.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Bearbeitungsmaschine, die eine Auffangvorrichtung umfasst, die ausschließlich oder zumindest überwiegend unterhalb einer Auflageebene einer Werkstückauflage angeordnet und gegenüber der Werkstückauflage verschiebbar ist.
Die WO2009/065617 beschreibt eine Bearbeitungsmaschine mit einem Auflagetisch aus Stabelementen, in dessen Auflagefläche eine Auffangvorrichtung für Schneidstrahlen bewegt werden kann. Um am veränderlichen Aufenthaltsort der Auffangvorrichtung Platz zu schaffen, werden Stabelemente, die sich im Bereich der Auffangvorrichtung befinden, abgesenkt und nach einem "Weiterwandern" der Auffangvorrichtung wieder angehoben.
Diese bekannte Werkstückauflage ist komplex und in der Herstellung sehr aufwendig.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auflagekomponente für eine Werkstückauflage zu schaffen, die mit geringerem Herstellungsaufwand herstellbar ist sowie den Einsatz einer Auffangvorrichtung für einen Bearbeitungsstrahl ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Auflagesegment der Auflagekomponente, welches mit weiteren Auflagekomponenten die Werkstückauflage bildet, mittels des Stützteils und/oder des Hubbegrenzungsteils kipp- oder taumelbar an einer Grundplatte befestigbar ist. Neben der kostengünstigen Herstellbarkeit wird hiermit auch für das zu bearbeitende Werkstück eine näherungsweise durchgängige Auflagefläche geschaffen, die der Auffangvorrichtung die Inanspruchnahme eines Raums zwischen den Auflagesegmenten und dem Werkstück erlaubt und das Werkstück nicht durch punktförmige Belastung beschädigt.
Das Stützteil stützt das Auflagesegment der Auflagekomponente auf der Grundplatte ab. Im Betrieb der Bearbeitungsmaschine stützt das Stützteil das auf dem Auflagesegment liegende Werkstück. Der Hub des Stützteils wird durch das Hubbegrenzungsteil begrenzt. Um zu erreichen, dass das Auflagesegment seinen Ort in X- und Y-Richtung im Wesentlichen beibehält, ist es mittels des Hubbegrenzungsteils an der Grundplatte gelagert.
Das Stützteil kann eine Druckfeder, insbesondere eine Schraubendruckfeder, eine Evolutfeder, eine Kegelstumpffeder oder ein unter Druck stehender Pressluftzylinder, sein. Damit ist eine rein mechanische Realisierung ohne Zuführung elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Energie möglich. Das mindestens eine Hubbegrenzungsteil kann eine Stange, eine Teleskopstange, ein Seil, einen Draht, eine Feder oder eine Kette umfassen. Hierdurch ist eine kostengünstige Bereitstellung der Hubbegrenzungsfunktion möglich.
Die Auflagekomponente kann bevorzugt ein Führungsteil aufweisen. Das Führungsteil kann die Gefahr eines Ineinanderverhakens benachbarter Auflagesegmente verringern oder ausschließen, indem es auf das Auflagesegment ein Kippmoment ausübt, das versucht, das Auflagesegment parallel zur Auflagefläche auszurichten.
Insbesondere und/oder alternativ kann das Stützteil mit dem Führungsteil vorteilhafterweise identisch sein. Das Stützteil kann mit dem Hubbegrenzungsteil identisch sein.
Das Führungsteil kann bevorzugt mit dem Hubbegrenzungsteil identisch sein. Durch jede der drei vorgenannten Maßnahmen ist eine Verringerung der Teilezahl möglich.
Das mindestens eine Hubbegrenzungsteil kann in der Grundplatte verschiebbar gelagert sein. Weil sich das Hubbegrenzungsteil dann beim Zusammendrücken der Auflagekomponente in die Grundplatte oder sogar durch die Grundplatte hindurch verschiebt, kann als Hubbegrenzungsteil eine starre Stange verwendet werden.
Das mindestens eine Hubbegrenzungsteil kann von dem mindestens einen Stützteil umschlossen sein. Das mindestens eine Stützteil kann von dem mindestens einen Hubbegrenzungsteil umschlossen sein. Durch die zwei vorgenannten Merkmale ist ein raumsparender Aufbau der Auflagekomponente möglich.
Das Stützteil ist bevorzugt in einer Anschlagstellung des Hubbegrenzungsteils vorgespannt. Hiermit kann im Ruhezustand der Auflagekomponente unter Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen und unterschiedlichen Umgebungsbedingungen ein einheitlicher Hub des Auflagesegments erreicht werden. Da die Stützteile den Zweck haben, ein Werkstück abzustützen, sollte der Hub des Auflagesegments auch bei einer Belastung mit einem Werkstück, dessen Flächengewicht eine vorbestimmte Druckgrenze nicht überschreitet, einheitlich sein. Vorzugsweise befindet sich das Stützteil auch dann noch in der Anschlagstellung. Dann stimmt der Hub (bei Belastung) für alle Werkstücke mit einem Flächengewicht unterhalb der vorbestimmten Druckgrenze mit dem Hub des Auflagesegments im Ruhezustand (Leerlauf) überein. Die Auffangvorrichtung und/oder eine ihr zugeordnete Kulisse für eine Absenkbewegung des betreffenden Auflagesegmentes muss dann (dort, wo sie sich befindet) eine zusätzliche Kraft aufbringen, um die Gesamtkraft auf das Stützteil über die vorbestimmte Druckgrenze hinaus soweit zu erhöhen, dass das Stützteil eine Hubbewegung ausführt, die zur Freigabe eines Raums für die Auffangvorrichtung erforderlich ist.
Die Auflagekomponente weist beispielsweise ein erstes Reibungsverringerungselement auf. Hiermit kann eine Verringerung von Verschleiß an dem Hubbegrenzungsteil oder an der Kulisse und/oder eine Einsparung von Energie für das Hin- und Herschieben der Auffangvorrichtung erzielt werden.
Das Auflagesegment kann in einer Ausführungsform plattenförmig sein. Hierdurch ist ein kompakter, leichter und kostengünstiger Aufbau der Auflagekomponente möglich.
Das Auflagesegment kann ein Abschnitt eines Ausrichtbleches, Ausrichtnetzes, Ausrichtgitters oder Ausrichtgewebes sein. Hiermit kann auf kostengünstige Weise eine Ausrichtfunktion für die Auflagesegmente realisiert werden.
Zumindest eine Oberkante einer Auflagefläche des Auflagesegments umfasst bevorzugt eine Fase. Hierdurch kann beim Hin- und Herfahren einer Auffangvorrichtung ein zuverlässiges Zusammenwirken mit der Auffangvorrichtung erreicht werden.
Die Aufgabe wird des Weiteren durch eine Bearbeitungsmaschine mit einer Auffangvorrichtung für den Bearbeitungsstrahl gelöst, bei der die Werkstückauflage eine oder mehrere erfindungsgemäße Auflagekomponenten aufweist. Hierdurch werden die erwähnten Vorteile der erfindungsgemäßen Auflagekomponente in der Bearbeitungsmaschine nutzbar.
Vorzugsweise umfasst die Auffangvorrichtung der Bearbeitungsmaschine ein Gehäuse, welches in und entgegen einer Verfahrrichtung der Auffangvorrichtung an mindestens einer Oberkante des Gehäuses einen spitzen Winkel (β) aufweist. Dadurch ist die Auffangvorrichtung geeignet, mit der Werkstückauflage zusammenzuwirken, welche die erfindungsgemäßen Auflagekomponenten umfasst. Hierdurch kann beim Hin- und Herfahren der Auffangvorrichtung ein zuverlässiges Zusammenwirken mit den Auflagekomponenten erreicht werden. Insbesondere ist die Oberkante mit einem Winkel von höchstens 60°, bevorzugt höchstens 45°, insbesondere bevorzugt höchstens 30°, ausgebildet.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht ein Reibungsverringerungselement am Gehäuse vor oder ist diesem zugeordnet. Das Reibungsverringerungselement kann mindestens eine Rolle oder ein Kettenlaufwerk umfassen. Durch diese Maßnahme kann ein Energieverbrauch verringert werden.
Die Bearbeitungsmaschine kann ein Steuerelement zur Absenkung des jeweiligen Auflagesegments beim Überfahren des jeweiligen Auflagesegments durch die Auffangvorrichtung umfassen. Hierdurch kann eine weniger massive und somit raumsparendere Auffangvorrichtung verwendet werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
1 schematisch in perspektivischer Ansicht den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Laserbearbeitungsmaschine,
2 schematisch in perspektivischer Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Werkstückauflage,
3 schematisch in Seitenansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage,
4 schematisch in Seitenansicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage,
5 schematisch in Schnittansicht den Aufbau eines Rollen- oder Kugelpendellagers für eine Schubstange der Auflagekomponente einer Werkstückauflage,
6 schematisch in perspektivischer Ansicht ein viertes Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage,
7 schematisch in Seitenansicht das vierte Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage,
8 schematisch in Seitenansicht ein fünftes Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage und
9 schematisch in Seitenansicht ein sechstes Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage.
1 zeigt den Aufbau einer Laserschneidmaschine als Ausführungsbeispiel einer Bearbeitungsmaschine 1. Weitere Ausführungsbeispiele sind zum Beispiel eine Laserschweißmaschine oder eine kombinierte Stanz-/Laserschneidmaschine. Die Bearbeitungsmaschine 1 weist einen CO₂-Laser oder Festkörperlaser als Strahlerzeuger 2, einen Bearbeitungskopf 3 und eine Werkstückauflage 4 auf, die in der Figur nur schematisch dargestellt sind. Auf der Werkstückauflage 4 ist ein Werkstück 6 angeordnet. Durch den Laser 2 wird ein Schneidstrahl 5 erzeugt. Der Schneidstrahl 5 wird mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln von dem CO₂-Laser oder mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Lichtleitkabels von dem Festkörperlaser zu dem Laserbearbeitungskopf 3 geführt. Der Schneidstrahl 5 wird mittels einer im Bearbeitungskopf 3 angeordneten Fokussieroptik auf das Werkstück 6 gerichtet. Die Bearbeitungsmaschine 1 wird darüber hinaus mit Schneidgasen 7, beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff, versorgt. Es können alternativ oder zusätzlich auch Druckluft oder anwendungsspezifische Gase vorgesehen sein. Die Verwendung der einzelnen Gase ist von dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks 6 und von Qualitätsanforderungen an die Schnittkanten abhängig. Weiterhin ist eine Absaugeinrichtung 8 vorhanden, die mit einer Absaugkammer 9, die sich unter der Werkstückauflage 4 befindet, verbunden ist.
Beim Schneiden des Werkstücks 6 unter Verwendung von Sauerstoff als Schneidgas wird das Material des Werkstücks 6 geschmolzen und größtenteils oxidiert. Bei der Verwendung von Inertgasen, wie zum Beispiel Stickstoff oder Argon, wird das Material lediglich geschmolzen. Die entstandenen Schmelzpartikel werden dann, gegebenenfalls zusammen mit den Eisenoxiden, ausgeblasen und zusammen mit dem Schneidgas über die Absaugkammer 9 durch die Absaugeinrichtung 8 abgesaugt.
Um eine Bearbeitung an mehren Orten eines Werkstücks 6 durchzuführen, kann der Bearbeitungskopf 3 (beispielsweise mittels einer Traverse) während des Bearbeitungsvorgangs in ein, zwei oder drei Dimensionen x, y, z an dem zu bearbeitenden Werkstück 6 entlang geführt werden.
Das in 2 als Ausschnitt gezeigte erste Ausführungsbeispiel der Werkstoffauflage 4 umfasst eine Grundplatte 10 und eine Vielzahl von Auflagekomponenten 12. Jede Auflagekomponente 12 umfasst ein Auflagesegment 14, das mittels mindestens eines Stützteils 15 an der Grundplatte 10 abgestützt ist. Um zu erreichen, dass das Auflagesegment 14 seinen Ort in X- und Y-Richtung im Wesentlichen beibehält, ist es mittels eines Hubbegrenzungsteils 33 in der Grundplatte 10 gelagert. Das Hubbegrenzungsteil 33 kann eine Stange, eine Teleskopstange, ein Seil, ein Draht oder eine Feder mit einer ausreichenden Biegesteifigkeit sein. Um zu erreichen, dass die Auflagekomponente 12 bestrebt sind, das Auflagesegment 14 parallel zur Grundplatte und damit parallel zu einer Werkstückauflagefläche 18 auszurichten, umfasst das Auflagesegment 14 mindestens ein Führungsteil 17.
Das Stützteil 15 kann ein elastisches Kraftspeicherelement, insbesondere eine Feder, eine Teleskop-Federstange oder ein Pressluftzylinder, sein.
In den Ausführungsformen der 3, 4 und 6 bis 9 ist das Stützteil 15 eine Druckfeder, insbesondere eine Schraubenfeder oder eine Evolutfeder. Eine Ausbildung der Schraubenfeder oder Evolutfeder als Kegelstumpffeder ermöglicht eine hohe mechanische Energiedichte und damit eine besonderes kompakte Bauweise.
Die 2 zeigt eine wabenförmige Segmentierung der Werkstückauflagefläche 18 mit plattenförmigen Auflagesegmenten 14, die einen sechseckigen Grundriss aufweisen. Abhängig vom technischen Optimierungsziel kann eine andere Segmentierung der Werkstückauflagefläche 18 von Vorteil sein. Wenn sich eine Auffangvorrichtung 20 (siehe 3) für den Laserstrahl 5 über eine gesamte Bearbeitungsbreite Y der Werkstückauflage 4 erstreckt, ist die Auffangvorrichtung 20 nur in einer Dimension (X-Richtung) hin und her zu bewegen. Dann kann sich jedes einzelne Auflagesegment 14 über die gesamte Bearbeitungsbreite Y erstrecken und hat dann typischerweise einen rechteckigen Grundriss. Auch eine Segmentierung in Dreiecke, Rauten, Trapeze, Quadrate oder Kreise ist möglich. Jedes einzelne Auflagesegment 14 kann durch ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Stützteile 15 abgestützt sein, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Stützteile 15 in den Ecken der Grundrisse der Auflagesegmente 14 angeordnet sind. Auch kann es zweckmäßig sein, ein Stützteil 15 nur oder zusätzlich im Schwerpunkt 22 des Auflagesegments 14 anzuordnen. Soweit für das zu bearbeitende Werkstück 6 auf eine vollflächige Auflage verzichtet werden kann, ist es auch möglich, benachbarte Auflagesegmente 14 so zu beabstanden, dass im Ruhezustand Schlitze 24 zwischen benachbarten Auflagesegmenten 14 verbleiben. Damit wird eine Gefahr verringert, dass sich die Auflagesegmente 14 an ihren Rändern 26 ineinander verhaken.
Statt einer Mehrzahl von Auflagekomponenten kann die Werkstückauflage 4 alternativ nur eine Auflagekomponente 12 mit einer Grundplatte 10 und einem Auflagesegment 14 aufweisen, wenn das Auflagesegment 14 in Form eines dünnen, durchgehenden Blechs ausgestaltet ist. Bei einer solchen Ausführungsform werden die Stützteile 15 zusammengedrückt und in horizontaler Richtung ausgelenkt, wenn die Auffangvorrichtung 20 über die Auflagekomponente 12 bewegt wird.
Die 3 zeigt, wie mittels eines Gelenks 27 jedes Auflagesegment 14 kippbar oder taumelbar an einem Hubbegrenzungsteil 33 befestigt werden kann, das in der Grundplatte 10 geführt ist. Zur Bereitstellung einer Taumelbarkeit des Auflagesegments 14 kann ein Kugelgelenk, ein Kardangelenk, ein Rollenpendel- oder ein Drehpendelgelenk verwendet werden. Das Kardangelenk hat den Vorteil, dass es eine Rotation des Auflagesegments 14 um dessen Hauptachse 29 verhindert. Wenn das Auflagesegment 14 keinen kreisförmigen Grundriss aufweist, ist eine Rotation um dessen Hauptachse 29 unerwünscht, wenn sich dadurch Ecken benachbarter Auflagesegmente 14 verhaken könnten. Wenn nur Kippbarkeit erforderlich ist, reicht ein Drehgelenk aus.
Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage 4 zeigt die Werkstückauflage 4 in einem Betriebszustand, in dem von einer Auffangvorrichtung 20 zwei Auflagesegmente 14 entgegen einer Federkraft der Stützfedern 15 in Richtung der Grundplatte 10 gedrückt werden. Vorzugsweise läuft ein diametraler Seitenquerschnitt 19 eines Gehäuses 19 der Auffangvorrichtung 20 an mindestens einem Paar gegenüberliegender Oberkanten 28 der Auffangvorrichtung 20 mit einem spitzen Winkel • zu. Die 3 zeigt eine dazu passende Ausführungsvariante eines Auflagesegments 14. Die Oberkante 21 des Auflagesegments 14 weist hier eine Fase 25 auf. Im Zusammenwirken mit dem im spitzen Winkel • zulaufenden Seitenquerschnitt des Gehäuses 19 oder eines daran angeordneten Führungselementes gewährleistet die Fase 25, dass die Auffangvorrichtung 20 bei Annäherung an das nächstbenachbarte Auflagesegment 14 mit ihrer Oberkante 28 auf das Auflagesegment 14 auffährt, statt das Auflagesegment 14 zur Seite zu drücken oder es zu unterfahren. So wird das Auflagesegment 14 durch die Auffangvorrichtung 20 nach unten gedrückt.
Damit wird das Gehäuse 19 bei einer Verfahrbewegung der Auffangvorrichtung 20 in X- oder Y-Richtung zuverlässig über benachbarte Auflagesegmente 14 geführt. Hierdurch wird am Bearbeitungsort 30 folgende Schichtungsreihenfolge sichergestellt: Werkstück 6, Auffangvorrichtung 20, Auflagesegment 14. Eine oberste Position 31 oder ein Hub 32 der Auflagesegmente 14 ist mittels eines Hubbegrenzungsteils 33 festgelegt.
Die Auffangvorrichtung 20 und/oder das Auflagesegment 14 kann ein Reibungsverringerungselement 66 wie eine Rolle, eine Kugel oder ein Kettenlaufwerk umfassen, mit dem ein Reibungswiderstand zwischen der Auffangvorrichtung 20 und dem Auflagesegment 14 verringert wird.
Das Hubbegrenzungsteil 33 besteht aus einem Seil, einem Draht, einer Kette oder einer Stange. Das Hubbegrenzungsteil 33 ist mit seinem einem Ende 34 an dem Auflagesegment 14 befestigt. Das andere Ende 35 des Hubbegrenzungsteils 33 ist gegen ein Trennen von der Grundplatte 10 gesichert. Dafür ist das Hubbegrenzungsteil 33 mit seinem anderen Ende 35 durch eine Öffnung 36 der Grundplatte 10 hindurchgeführt und auf der anderen Seite 38 mittels eines Sperrkörpers 40 gegen Herausrutschen aus der Öffnung 36 gesichert.
Die im Verhältnis zur Grundplatte 10 senkrechte Ausrichtung der Stützfedern 15 und parallele Ausrichtung der Auflagesegmente 14 im nichtgedrückten Ruhezustand ist durch eine Auswahl von Stützfedern 15 mit einer ausreichenden Eigensteifigkeit nach dem Flexicoil-Prinzip erreichbar. Um für die Ausrichtung der Auflagesegmente 14 ein ausreichend großes Drehmoment zu erzeugen, ist es zweckmäßig, wenn im Bereich des Gelenks 27 diametral gegenüberliegende Auflagepunkte der Stützfeder 15 einen Abstand von mindestens 30 %, jedoch bevorzugt mindestens 50 %, eines Durchmessers des Auflagesegments 14 haben.
In den Ausführungsformen der 3, 4, 8 und 9 ist für das einzelne Auflagesegment 14 nur ein zentrales Hubbegrenzungsteil 33 vorgesehen und nur eine Schraubenfeder 15 oder Evolutfeder 15, die das Hubbegrenzungsteil 33 umgibt. Dadurch wird eine selbständige Aufrichtung in den Ausgangszustand ermöglicht.
Bei Verwendung einer Stange als Hubbegrenzungsteil 33 kann es von Vorteil sein, für das Hubbegrenzungsteil 33 in der Grundplatte 10 ein Schublager 37 vorzusehen, so dass das Hubbegrenzungsteil 33 ein horizontales Ausweichen des Auflagesegments 14 in X- oder Y-Richtung aus seiner Ruheposition verhindert (siehe 3, 4, 5, 7). Dazu ist es zweckmäßig, das Auflagesegment 14 an dem Hubbegrenzungsteil 33 mittels eines Gelenks 27 anzulenken, wenn die Auffangvorrichtung 20 nur in einer Dimension (beispielsweise nur in X-Richtung) in der Werkstückauflage 4 hin und her bewegt wird. Wenn die Auffangvorrichtung 20 in zwei Dimensionen (X- und Y-Richtung) in der Werkstückauflage 4 hin und her bewegt wird, ist es zweckmäßig, das Auflagesegment 14 mittels eines Kardan- oder mittels eines Kugelgelenks 27 an dem Hubbegrenzungsteil 33 zu befestigen.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine Aus- und/oder Aufrichtung der Auflagesegmente 14 mittels Abstandshalter oder mittels eines Ausrichtbleches, eines Ausrichtgitters, einer Ausrichtfolie, eines Ausrichtgewebes oder eines Ausrichtnetzes 42 zu fördern, wie es im Ausführungsbeispiel der 2 angedeutet ist.
Bei Verwendung einer Stange als Hubbegrenzungsteil 33 kann statt oder zusätzlich zu der Stützfeder 15 auf der Oberseite 44 der Grundplatte 10 auch eine (in den Figuren nicht dargestellte) Zugfeder zwischen der Unterseite 38 der Grundplatte 10 und dem Sperrkörper 40 eingespreizt sein. Damit kann eine Verschmutzung und/oder eine Gefahr einer Beschädigung der Federn verringert werden. Dies kann auch erreicht werden, wenn eine (in den Figuren nicht dargestellte) Druckfeder zwischen einer weiteren Grundplatte unterhalb des Sperrkörpers 40 und dem Sperrkörper 40 eingespreizt ist.
Unterhalb der Grundplatte 10 kann eine Kulisse 46 angeordnet sein, die mit dem Bearbeitungskopf 3 mechanisch oder über eine Steuerung verbunden ist, so dass sie beim Bearbeiten mit dem Bearbeitungskopf 3 für Komponenten von Bewegungsrichtungen X, Y des Bearbeitungskopfes 3, die parallel zur Werkstückauflagefläche 18 verlaufen, mit dem Bearbeitungskopf 3 synchron mitgeführt wird. Die Kulisse 46 weist mindestens zwei gegenüberliegenden Oberkanten 50 auf, mit denen sie bei ihrer Seitwärtsbewegung X benachbarte, in Bewegungsrichtung liegende Sperrkörper 40 auffädelt oder aufliest beziehungsweise entlässt. So kann die Kulisse 46 das Herunterdrücken der Auflagesegmente 14 durch Zugkräfte auf Hubbegrenzungsteile 33 unterstützen, die unter Auflagesegmenten 14 im Bereich des Bearbeitungskopfes 3 angeordnet sind.
Für eine Minimierung von Reibungskräften kann es von Vorteil sein, wenn die Sperrkörper 40 als Kugeln oder Rollen ausgebildet sind. Zur Minimierung von Reibungskräften sieht eine Ausführungsvariante vor, dass zwischen der Kulisse 46 und der Grundplatte 10 Gleitvorrichtungen 52 (beispielsweise Rollen, Kugeln oder ein Kettenlaufwerk) angeordnet sind. Eine Ausführungsvariante sieht vor, dass ein Abstand zwischen den Oberkanten 50 der Kulisse 46 größer ist als ein Abstand zwischen den Oberkanten der Auffangvorrichtung 20, so dass die Auflagesegmente 14 bei horizontaler Bewegung der Kulisse 46 zuerst von der Kulisse 46 heruntergezogen werden, bevor sie mit der Auffangvorrichtung 20 in Berührung kommen.
Es ist auch möglich, für die Auffangvorrichtung 20 im Verhältnis zur Kulisse 46 einen kleineren Seitenquerschnitt zu wählen, so dass es aufgrund des Herunterziehens der Auflagesegmente 14 mittels der Kulisse 46 zu keiner Berührung zwischen der Auffangvorrichtung 20 und den Auflagesegmenten 14 kommt.
4 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht den Aufbau eines dritten Ausführungsbeispiels einer Werkstückauflage 4. Hierbei ist das Auflagesegment 14 unbeweglich an dem Hubbegrenzungsteil 33 befestigt und das Hubbegrenzungsteil 33 mittels eines Gelenks 27 an der Grundplatte 10 gelagert, wobei das Gelenk 27 auch hier wieder als Drehgelenk, Kugelgelenk, Kardangelenk, Rollen- oder Drehpendelgelenk ausgebildet ist.
Das Hubbegrenzungsteil 33 ist konzentrisch von einer Schraubenfeder oder Evolutfeder 15 umgeben. Das Hubbegrenzungsteil 33 ist eine Stange, die mit dem Auflagesegment 14 fest verbunden ist. Damit sich eine Neigung der Oberfläche 54 des Auflagesegments 14 an die Neigung der Unterseite 56 der Auflagevorrichtung 20 anpassen kann, wirkt die Schraubenfeder 15 beziehungsweise die Evolutfeder 15 nach dem Flexicoil-Prinzip. Damit die Flexicoils 15 in ihrer Position bleiben, sind auf der Oberseite 44 der Grundplatte 10 und an den Unterseiten 58 der Auflagesegmente 14 Positionierungsteile 60 befestigt. Außerdem ist das Hubbegrenzungsteil 33 in der Grundplatte 10 kippbar gelagert. Im eindimensionalen Fall kann dazu eine in der Grundplatte 10 des Hubbegrenzungsteils 33 drehbar gelagerte Schubhülse vorgesehen sein. Im zweidimensionalen Fall kann für eine Taumelbewegung des Hubbegrenzungsteils 33 in der Grundplatte 10 eine Schubhülse vorgesehen sein, die in einem Kardangelenk 27 oder in einem Pendellager 27 gelagert ist. Wenn unter Berücksichtigung des Segmentierungsschemas und der Beabstandung benachbarter Auflageelemente 14 ein Verhaken benachbarter Auflageelemente 14 sonst nicht ausgeschlossen werden kann, können die Schublager 37 eine Rippe, eine Nut oder ein Profil aufweisen, das mit einem entsprechenden komplementären Element des Hubbegrenzungsteils 33 zusammenwirkt und mit der beziehungsweise mit dem eine Verdrehung des Auflagesegments 14 um die Hauptlängsachse 29 des Hubbegrenzungsteils 33 verhindert wird.
In dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Werkstückauflage 4 werden Kegel- oder Topffedern 15 verwendet. Durch die schräge, seitliche Abstützung des taumelbaren Befestigungspunktes 68 des Auflagesegments 14 wird auf den Befestigungspunkt 68 eine Differenzkraft nach dem Flexicoil-Prinzip vermittelt, die in optimaler Weise im Ruhezustand eine Aufrichtung des Hubbegrenzungsteils 33 in seine Ruheposition bewirkt. Außerdem ermöglicht die hohe mechanische Energiedichte eines Kegel- oder Topffederaufbaus eine besonders kompakte Bauweise. Deshalb hat das Stützteil 15 hier (wie auch bei den Ausführungsformen der 3, 8 und 9) zugleich die Funktion des Führungsteils 17.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Gelenk 27 als Rollenpendelgelenk oder Drehpendelgelenk – so wie in 5 dargestellt – ausgebildet ist, wobei eine Abrollfläche 70 der Lagerkomponente 72 mit dem größeren Krümmungsradius 74 konvex ist.
In 6 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Werkstückauflage 4 dargestellt, die eine zu 2 beschriebene Ausführungsform näher darstellt. Die beispielsweise quadratisch ausgebildeten Auflagesegmente 14 sind jeweils durch vier bevorzugt im Eckbereich angeordnete Stützteile 15 und Hubbegrenzungsteile 33 ausgebildet. Dabei ist das Stützteil 15 als Schraub- oder Spiralfeder ausgebildet und das Hubbegrenzungsteil 33 als Seil. Anstelle dieser vier an der Auflagekomponente 12 angreifenden Stützteile 15 und Hubbegrenzungsteile 33 können auch nur ein einziges Stützteil 15 und Hubbegrenzungsteil 33 zentral im Flächenschwerpunkt der Auflagekomponente 12 angeordnet sein, wobei das Stützteil 15 das Hubbegrenzungsteil 33 umgibt. Alternativ kann das Hubbegrenzungsteil 33 auch außerhalb positioniert sein. Des Weiteren kann die Anzahl der Stützteile 15 und Hubbegrenzungsteile 33 entsprechend an die Grundform der Auflagekomponente 12 und/oder der aufzunehmenden Belastung angepasst sein. Die Nebenzeichnung in 6 zeigt eine Draufsicht.
Das Stützelement 15 kann dabei unmittelbar an der Grundplatte einerseits als auch an dem Auflageelement 14 andererseits angeordnet sein. Aufgrund der beispielhaften Ausgestaltung des Stützteils 15 mittels einer Druckfeder und der Ausgestaltung des Hubbegrenzungsteils 33 als Seil oder Draht kann dennoch die Kipp- und Taumelbewegung vollumfänglich eingeleitet und durchgeführt werden.
In 7 ist eine schematische Seitenansicht der Werkstückauflage 4 gemäß 6 im Einsatz während der Bearbeitung eines Werkstückes 6 durch einen Schneidstrahl 5 dargestellt. Der an einer Unterseite des Werkstücks 6 austretende Schneidstrahl 5 wird durch die Auffangvorrichtung 20 aufgefangen, welche mit dem Schneidstrahl 5 mitbewegt wird. Das Absenken der Auflagesegmente 14 und die Funktion der Auffangvorrichtung 20 und/oder der Kulisse 46 sind bereits in den 3 und 4 beschrieben, worauf Bezug genommen wird. Das in 7 dargestellte Ausführungsbeispiel weicht von der Werkstückauflage 4 gemäß 6 noch dahingehend ab, dass anstelle des als Draht oder Seil ausgebildeten Hubbegrenzungsteils 33 eine Zugstange vorgesehen ist, welche über das Gelenk 27 mit dem Auflagesegment 14 gelenkig verbunden ist.
Die 8 und 9 stellen Alternativen zu den 3 und 4 dar. Anstelle der in den 3 und 4 vorgesehenen Gelenke 27 sind bei den 8 und 9 elastisch verbiegbare Hubbegrenzungsteile 33 vorgesehen. Im Übrigen kann bezüglich den Ausführungsformen und Vorteilen als auch der Funktionsweisen auf die 3 und 4 Bezug genommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/065617 [0003]

Claims

Auflagekomponente (12) für eine Werkstückauflage (4), wobei die Auflagekomponente (12) ein Auflagesegment (14), mindestens ein Stützteil (15) und mindestens ein Hubbegrenzungsteil (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflagesegment (14) mittels des Stützteils (15) und/oder des Hubbegrenzungsteils (33) kipp- oder taumelbar an einer Grundplatte (10) der Werkstückauflage (4) befestigbar ist.
Auflagekomponente (12) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagekomponente (12) ein Führungsteil (17) aufweist.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (15) mit dem Führungsteil (17) oder mit dem Hubbegrenzungsteil (33) identisch ist.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (17) mit dem Hubbegrenzungsteil (33) identisch ist.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hubbegrenzungsteil (33) in der Grundplatte (10) verschiebbar gelagert ist.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Hubbegrenzungsteil (33) von dem mindestens einen Stützteil (15) umschlossen ist oder umgekehrt.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (15) in einer Anschlagstellung (31) des Hubbegrenzungsteils (33) vorgespannt ist.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagekomponente (12) ein erstes Reibungsverringerungselement (40) umfasst.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflagesegment (14) plattenförmig ist.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflagesegment (14) einen Abschnitt eines Ausrichtbleches, Ausrichtnetzes (42), Ausrichtgitters oder Ausrichtgewebes bildet.
Auflagekomponente (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberkante (21) einer Auflagefläche (18) des Auflagesegments (14) eine Fase (25) aufweist.
Bearbeitungsmaschine (1), die eine Auffangvorrichtung (20) für einen Bearbeitungsstrahl (5) umfasst, die ausschließlich oder zumindest überwiegend unterhalb einer Auflageebene (48) einer Werkstückauflage (4) der Bearbeitungsmaschine (1) angeordnet und gegenüber der Werkstückauflage (4) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückauflage (4) eine oder mehrere Auflagekomponenten (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangvorrichtung (20) ein Gehäuse (19) umfasst, welches zumindest in und entgegen einer Verfahrrichtung der Auffangvorrichtung (20) an mindestens einer Oberkante (28) einen spitzen Winkel (•) aufweist.
Bearbeitungsmaschine (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (19) der Auffangvorrichtung (20) ein zweites Reibungsverringerungselement (66) vorgesehen ist.
Bearbeitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bearbeitungsmaschine (1) ein Steuerelement (46) zur Absenkung des jeweiligen Auflagesegments (14) beim Überfahren des jeweiligen Auflagesegments (14) durch die Auffangvorrichtung (20) vorgesehen ist.