DE102011082721B4 - System aus einer Laserschneidmaschine und einer Universaldüse sowie ein Verfahren zum Betreiben des Systems - Google Patents

System aus einer Laserschneidmaschine und einer Universaldüse sowie ein Verfahren zum Betreiben des Systems Download PDF

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Abstract

System aus einer Laserschneidmaschine (1) und einer Universaldüse (16), die Universaldüse aufweisend: einen Düsenkörper (17), der eine Aufnahmeeinrichtung (18) zur Aufnahme der Universaldüse (16) in einen Schneidkopf (3) der Laserschneidmaschine (1), eine Durchtrittsöffnung (21) mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt (33) und einer Achse (19), und eine Düsenscheibe (20), in der mehrere Düsenbohrungen (22) mit jeweils verschiedenen Durchmessern (d) vorgesehen sind, und die um eine Drehachse (24) drehbar gelagert ist, wobei die Düsenbohrungen (22) jeweils eine Düsenachse (27) aufweisen, die auf einem Kreis, der konzentrisch um die Drehachse (24) ist, angeordnet sind, aufweist; die Laserschneidmaschine (1) umfassend: den Schneidkopf (3), mindestens zwei Linearachsen (10, 11, 12), durch die der Schneidkopf (3) verfahrbar ist, und eine Betätigungsvorrichtung (13), die ausgebildet ist, die Düsenscheibe (20) zu verstellen, wobei die Düsenscheibe in ihrem äußeren Umfang außerhalb des Düsenkörpers (17) Einrichtungen zur Kraftübertragung für ein Verdrehen der Düsenscheibe (20) aufweist, und wobei die Düsenscheibe (20) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie sowohl von Hand als auch automatisch mittels der Betätigungsvorrichtung (13) verstellbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine System aus einer Laserschneidmaschine und einer Universaldüse sowie ein Verfahren zum Betreibern des Systems. Insbesondere betrifft die Erfindung das System mit der Universaldüse eines Schneidkopfs, durch die sowohl ein Laserstrahl als auch ein Schneidgas zu einer Bearbeitungsstelle geleitet werden.
  • Beim Laserschneiden tritt sowohl das Schneidgas als auch der Laserstrahl durch eine Düsenbohrung einer Düse in dem Schneidkopf aus. Durch den Durchmesser der Düsenbohrung werden die Gasmenge und die Form des Gasstromes bestimmt. Beim Schneiden von dünnen Blechen ist es ausreichend, um Metallschmelze und -schlacke aus dem Spalt zu blasen, einen feinen Gasstrahl bereitzustellen. Bei einer zunehmenden Dicke des zu bearbeitenden Materials muss auch der Durchmesser des Gasstrahls größer sein.
  • Aus diesem Grund werden verschiedene Düsen eingesetzt, die jeweils unterschiedliche Durchmesser ihrer Düsenbohrungen aufweisen. Durch die Düsen können sowohl Stickstoff zum Schmelzschneiden als auch Sauerstoff zum Brennschneiden geleitet werden.
  • Derzeit ist es üblich, bei Bedarf, eine Düse mit einem ersten Durchmesser gegen eine Düse mit einem zweiten Durchmesser auszuwechseln, indem von Hand die Düse aus dem Schneidkopf herausgeschraubt wird, und die für den nachfolgenden Arbeitsgang geeignete Düse in den Schneidkopf eingeschraubt wird. Bei einem automatischen Ablauf eines Bearbeitungsvorgangs ist es auch möglich, einen automatischen Düsenwechsel durchzuführen, indem ein automatischer Düsenwechsler die vorhandene Düse aus dem Schneidkopf herausschraubt, eine nachfolgend erforderliche Düse aus einem Düsenmagazin holt, und diese wieder in den Schneidkopf schraubt.
  • Eine Anwendung hierfür ist beispielsweise, dass auf einer Palette mehrere kleine Blechtafeln mit unterschiedlicher Dicke liegen, aus denen jeweils Teile geschnitten werden sollen. Für alle Bleckdicken kann dazu der gleiche Schneidkopf verwendet werden, wobei aber die Düse ausgetauscht werden muss, um für verschiedene Schneidaufgaben jeweils eine Düse mit einem geeigneten Durchmesser zu haben.
  • Der Austausch bedeutet aber in jedem Fall eine Unterbrechung des Arbeitsflusses durch Rüstzeiten, Stillstandszeiten und Düsenhandling. Des Weiteren ergibt sich ein Problem des Verschleißes des Gewindes bei einem häufigen Wechsel der Düsen.
  • Druckschrift JP 05-305 475 A zeigt eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine, die einen Düsenhalter mit einer veränderlichen Düse aufweist, wobei die veränderliche Düse durch eine drehbare Scheibe mit unterschiedlichen Bohrungen realisiert wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb einer Laserschneidmaschine durch Reduzieren von Rüst-, Stillstands- und Handlingszeiten bei einer Qualitätsverbesserung des Bearbeitungsergebnisses zu optimieren sowie die Herstellkosten von Laserschneidmaschinen durch Wegfall von aufwendigen Handlingseinrichtungen zu minimieren.
  • Die Aufgabe wird durch ein System gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 18 gelöst.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es möglich, eine Düsenbohrung einer Universaldüse zu verändern, ohne die Universaldüse auszuwechseln. Durch ein Lagern einer Düsenscheibe, in der mehrere Düsenbohrungen mit verschiedenen Durchmessern vorgesehen sind, so dass sie in der Universaldüse drehbar ist, ist es einfach, ohne zusätzlichen Platzbedarf für mehrere Düsen den Durchmesser der Universaldüse zu verändern. Es ist nicht erforderlich, ein größeres Magazin für verschiedene Düsen vorzusehen sowie einen speziellen automatischen Düsenwechsler bereitzustellen. Des Weiteren reduzieren sich die Rüstzeiten, da die Düse durch einfaches Drehen der Düsenscheibe im Arbeitsbereich der Maschine auf einen anderen Durchmesser umgestellt werden kann. Dabei ist es möglich, die Universaldüse aus einer bestehenden Seriendüse zu fertigen.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.
  • Insbesondere zeigt:
  • 1 eine Laserschneidmaschine, in der eine Universaldüse eingesetzt werden kann,
  • 2 eine perspektivische Ansicht einer Universaldüse in einer ersten Ausführungsform,
  • 3 eine Schnittansicht durch eine Universaldüse gemäß 2,
  • 4 eine weitere Ausführungsform der Universaldüse mit einem gefederten Druckstück als Feststellmittel,
  • 5 eine Düsenscheibe der Ausführungsformen gemäß den 2 bis 4,
  • 6 eine Schnittansicht der Düsenscheibe aus 5 mit zwei in die Schnittebene gedrehten Düsenbohrungen,
  • 7 eine perspektivische Ansicht einer Universaldüse gemäß einer weiteren Ausführungsform,
  • 8 eine Schnittansicht der in 7 gezeigten Universaldüse,
  • 9 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der in 7 und 8 gezeigten Universaldüse mit einem gefederten Druckstück als Feststellmittel,
  • 10 eine Schnittansicht der Düsenscheibe der Universaldüse gemäß 9 mit zwei in die Schnittebene gedrehten Düsenbohrungen, und
  • 11 eine perspektivische Ansicht der Düsenscheibe aus 10.
  • 1 zeigt den Aufbau einer Laserschneidmaschine 1, in der eine Universaldüse eingebaut werden kann. Die Laserbearbeitungsmaschine 1 weist hier einen CO2-Laser als einen Laserstrahlerzeuger 2, einen Schneidkopf 3 und eine Werkstückauflage 4 auf. Durch den Laserstrahlerzeuger 2 wird ein Laserstrahl 5 erzeugt. Auf der Werkstückauflage 4 ist ein Werkstück 6 in Form eines Blechs angeordnet. Der Laserstrahl 5 wird mit Hilfe von nicht gezeigten Umlenkspiegeln von dem Laserstrahlerzeuger 2 in einem Strahlführungssystem zu dem Schneidkopf 3 geführt und auf das Werkstück 6 gerichtet. Die Laserschneidmaschine 1 wird darüber hinaus mit Schneidgasen 7, hier Sauerstoff und Stickstoff, versorgt. Es können alternativ oder zusätzlich auch Druckluft oder anwendungsspezifische Gase vorgesehen sein. Die Verwendung der einzelnen Gase ist von einem Material des zu bearbeitenden Werkstücks 6 und von Qualitätsanforderungen an Schnittkanten abhängig.
  • Im Betrieb wird beim Schneiden des Werkstücks 6 in Abhängigkeit von dem verwendeten Schneidgas, z. B. bei der Verwendung von Sauerstoff, das Material geschmolzen und größtenteils oxidiert, oder bei der Verwendung von Inertgasen, wie z. B. Stickstoff oder Argon, das Material lediglich geschmolzen. Die entstandenen Schmelzpartikel werden dann, ggf. mit den Eisenoxiden, durch das Schneidgas ausgeblasen und zusammen mit dem Schneidgas durch eine Absaugeinrichtung 8 über eine Absaugkammer 9 abgesaugt.
  • Der Schneidkopf 3 wird mit Hilfe von Linearantrieben 10, 11, 12 verfahren, die es ermöglichen, den Schneidkopf 3 in den drei Raumachsen zu bewegen.
  • In der Laserschneidmaschine 1 ist weiterhin eine Betätigungsvorrichtung 13 zum Einstellen eines vorbestimmten Düsendurchmessers einer Universaldüse vorgesehen. Diese Betätigungsvorrichtung 13 kann in Form einer Zahnstange, eines Stifts oder durch ein sonstiges formschlüssig eingreifendes oder kraftschlüssig angreifendes Element gebildet werden. Die Betätigungsvorrichtung 13 kann ggf. in einer alternativen Ausführungsform mit z. B. einem Pneumatikzylinder in eine Betriebsposition gefahren werden, und dann wieder in eine Parkposition zurückfahren.
  • Die Laserschneidmaschine 1 kann in der Schneidgaszuführung einen Drucksensor 14 aufweisen, mit dem der Druck innerhalb der Universaldüse erfassbar ist. Für den mit dem Drucksensor 14 erfassten Druck können für Bezugspunkte von Drücken effektive Düsenöffnungen zugeordnet hinterlegt werden. Der mit dem Drucksensor 14 erfasste Druck kann je nach Bearbeitungsmodus in einer Auswerteeinrichtung 15 so verarbeitet werden, dass eine Düsenöffnung, also ein Durchmesser einer Düsenbohrung, in dem Schneidkopf 3 angezeigt werden kann. Alternativ kann in einem Automatikmodus auch über die vorbestimmte Zuordnung ein eingestellter aktiver Durchmesser der Universaldüse zu dem Druck innerhalb der Universaldüse überprüft werden.
  • 2 zeigt eine isometrische Darstellung einer Universaldüse 16, die in den Schneidkopf 3 der Laserschneidmaschine 1 (1) aufnehmbar ist. Die Universaldüse 16 weist einen Düsenkörper 17 auf. Der Düsenkörper 17 ist kegelstumpfartig ausgebildet und weist eine Achse 19 auf. Am oberen Ende des Düsenkörpers 17 ist eine Aufnahmeeinrichtung 18 angeordnet, mit der die Universaldüse 16 in den Schneidkopf 3 der Laserschneidmaschine 1 aufnehmbar ist.
  • Die Abmessungen des Düsenkörpers 17 und der Aufnahmeeinrichtung 18 entsprechen denen einer konventionellen Düse mit einem festen Durchmesser einer Düsenbohrung. Dadurch ist es möglich, auch ohne eine Veränderung einer vorhandenen Laserschneidmaschine 1, alternativ zu einer konventionellen Düse mit einem festen Düsendurchmesser, auch die Universaldüse zu verwenden. Da die Abmessungen der Universaldüse denen der konventionellen Düse entsprechen, ist es ebenfalls möglich, wenn die Universaldüse 16 als Nachrüstbauteil in eine vorhandene Laserschneidmaschine 1 eingebaut wird, einen gegebenenfalls vorhandenen automatischen Düsenwechsler zu nutzen. Dabei bleibt auch ein irrtümliches Verwenden der Universaldüse anstelle der konventionellen Düse ohne mechanischen Einfluss.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht der Universaldüse 16. In dem Düsenkörper 17 ist axial eine Durchtrittsöffnung 21 vorgesehen, durch die der Laserstrahl 5 und die Schneidgase 7 (1) durchtreten können. Die Durchtrittsöffnung 21 weist an dem der Aufnahmeeinrichtung 18 zugewandten Ende einen zylindrischen Abschnitt 32 auf. Zwischen dem zylindrischen Abschnitt 32 und einem Freiraum 34 des Düsenkörpers 17 weist die Durchtrittsöffnung 21 einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 33 auf. Ein Abschnitt 35 der Durchtrittsöffnung 21 zwischen dem Freiraum 34 und dem der Aufnahmeeinrichtung 18 gegenüberliegenden Ende des Düsenkörpers 17 ist wieder zylindrisch geformt. In dem Freiraum 34 weist die Universaldüse 16 eine Düsenscheibe 20 auf. Die Düsenscheibe 20 ist somit zwischen dem kegelstumpfförmigen Abschnitt 33 und dem zylindrischen Abschnitt 35 angeordnet.
  • Der Durchmesser der Universaldüse 16 wird durch einen Durchmesser d einer Düsenbohrung 22 festgelegt, die in der Düsenscheibe 20 angeordnet ist. Der Durchmesser d entspricht dem Durchmesser der Düsenbohrung 22 auf der der Aufnahmeeinrichtung 18 abgewandten Seite der Düsenscheibe 20, an der der Laserstrahl 5 und die Schneidgase 7 aus der Düsenbohrung 22 austreten. Wie später gezeigt, sind mehrere Düsenbohrungen 22 in der Düsenscheibe 20 angeordnet. Die Düsenscheibe 20 ist mittels einer Welle 23 um eine Drehachse 24 in dem Düsenkörper 17 drehbar gelagert. Die Drehachse 24 ist in dieser Ausführungsform parallel zur Achse 19 angeordnet, schließt also einen Winkel von 0° damit ein und weist einen vorbestimmten Abstand dazu auf. Die Düsenscheibe 20 ist, z. B. durch eine Reibkraft, feststellbar, so dass sie sich nicht um die Drehachse 24 dreht, wobei die Einstellung der Düsenscheibe 20 über später gezeigte Markierungen erfolgt.
  • In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Universaldüse 16 gezeigt, die gegenüber der in 3 gezeigten Ausführungsform ein Feststellmittel 25 für die Düsenscheibe 20 aufweist. Das Feststellmittel 25 wird in dieser Ausführungsform durch ein gefedertes Druckstück gebildet, das im Düsenkörper 17 so angeordnet ist, dass das Druckstück auf die Düsenscheibe 20 drückt, kann aber auch in einer alternativen Ausführungsform andersartig, beispielsweise als eine Kerbe, ausgeführt sein.
  • Die Düsenscheibe 20 weist eine Feststelleinrichtung 26 auf, die hier in Form von Kerben am Umfang der Düsenscheibe 20 ausgebildet ist. Das gefederte Druckstück 25 greift in die Feststelleinrichtung 26 ein, so dass eine später gezeigte Düsenachse mit der Achse 19 des Düsenkörpers 17 fluchtet. Dabei rastet die Düsenscheibe 20 ein, so dass gewährleistet ist, dass sich die Düsenscheibe im Betrieb nicht verdrehen kann. In einer alternativen Ausführungsform kann die Feststelleinrichtung andersartig, beispielsweise als ein Vorsprung, ausgeführt sein.
  • In 5 ist die Düsenscheibe 20 schräg von unten gezeigt. Hier ist zu sehen, dass die Düsenscheibe 20 mit den Düsenbohrungen 22 mit verschiedenen Durchmessern d versehen ist. Die Anzahl der Düsenbohrungen 22 beträgt hier sieben. Die Düsenscheibe 20 kann jedoch auch mit einer anderen geeigneten Anzahl von Düsenbohrungen 22 versehen sein. Die Durchmesser d der Düsenbohrungen 22 liegen zwischen 0,5 mm und 3 mm. Hier betragen die Durchmesser d: 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,4 mm, 1,7 mm, 2,3 mm und 2,7 mm. Jeder Düsenbohrung 22 ist am Umfang der Düsenscheibe 20 eine der Feststelleinrichtungen 26 zugeordnet. Die Feststelleinrichtungen 26 liegen auf demselben Umfangswinkel wie die Düsenbohrungen 22. Die Düsenscheibe 20 ist weiterhin mit Angaben über den Durchmesser d der Düsenbohrungen 22 versehen. Die jeweilige Angabe liegt bezüglich der Drehachse 24 der Düsenscheibe 20 gegenüber, wobei der Düsenkörper 17 (siehe 2) so angepasst ist, z. B. mit einer Markierung versehen ist, dass der derzeit eingestellte Durchmesser d der Düsenbohrung 22 erkennbar ist.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht der Düsenscheibe 20, wobei zwei der Düsenbohrungen 22 in die Schnittebene gedreht sind. Die Düsenbohrungen 22 weisen jeweils eine Düsenachse 27 auf. Die Düsenachse 27 der Düsenbohrungen 22 ist jeweils parallel zu der Drehachse 24 angeordnet. Ein Abstand 1 zwischen den Düsenachsen 27 und der Drehachse 24 ist für sämtliche Düsenbohrungen 22 in der Düsenscheibe 20 identisch und entspricht dem vorbestimmten Abstand zwischen der Drehachse 24 und der Achse 19 (siehe 3).
  • Eine weitere Ausführungsform der Universaldüse 16 ist in 7 dargestellt. Die Universaldüse 16 weist ebenfalls einen Düsenkörper 17 und die Aufnahmeeinrichtung 18 auf. Der Unterschied zu den zuvor gezeigten Ausführungsformen liegt in der Form und der Anordnung der Düsenscheibe 20.
  • In 8 ist ein Schnitt durch die in 7 gezeigten Achse 19 dargestellt. Die wesentlichen Unterschiede zu den zuvor gezeigten Ausführungsformen liegt darin, dass die Drehachse 24 nicht parallel zur Achse 19 der Universaldüse 16 angeordnet ist, sondern einen Winkel α dazu einschließt, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. In einer alternativen Ausführungsform beträgt der Winkel α zwischen 25° und 35°. In dieser Ausführungsform beträgt der Winkel α 30°, so dass sich die Düsenscheibe 20 mit 30° zur Blechebene dreht. Daraus ergibt sich auch, dass die Düsenachsen 27 nicht parallel zu der Drehachse 24 sind, sondern dass sie auch den Winkel α einschließen.
  • Die Düsenscheibe 20 ist in dieser Ausführungsform nicht durch eine Welle 23 gelagert, sondern durch eine Passschraube 28. Es sind alternativ auch andere geeignete Lagerungen, beispielsweise eine Schraube mit einer Lagerbuchse, möglich.
  • Weiterhin ist zu sehen, dass die Düsenscheibe 20 nicht wie in 3 gezeigt, in der Durchtrittsöffnung 21 innerhalb des Düsenkörpers 17 angeordnet ist, sondern den Abschluss der Durchtrittsöffnung 21 bildet. Der Durchmesser d der dem Werkstück zugewandten sowie der Durchmesser der dem Werkstück abgewandten Seite der Düsenbohrung 22 geben den Konus der Düsenbohrung 22 weitestgehend vor. Der Durchmesser der dem Werkstück abgewandten Seite sollte dem düsenscheibenseitigen Durchmesser der Durchtrittsöffnung 21 entsprechen. Bevorzugt werden die Konuswinkel der Durchtrittsöffnung 21 sowie der Düsenbohrung 22 so aufeinander abgestimmt, dass sich über den Bereich der auf der Düsenscheibe 20 befindlichen Düsenbohrungen 22 insgesamt möglichst laminare Strömungsverhältnisse einstellen.
  • In 9 ist eine weitere Ausführungsform der Universaldüse 16 gezeigt, die gegenüber der in 8 gezeigten Ausführungsform das Feststellmittel 25 für die Düsenscheibe 20 aufweist. Das Feststellmittel 25 wird auch in dieser Ausführungsform durch das gefederte Druckstück gebildet, das im Düsenkörper 17 so angeordnet ist, so dass das Druckstück auf die Düsenscheibe 20 drückt.
  • Die Düsenscheibe 20 weist auch eine Feststelleinrichtung 26 auf, die hier in Form von Kerben am Umfang der Düsenscheibe 20 ausgebildet ist. Das gefederte Druckstück 25 greift wie in einer der vorangehenden Ausführungsformen in die Feststelleinrichtung 26 ein, so dass die Düsenachse 27 mit der Achse 19 des Düsenkörpers 17 fluchtet. Dabei rastet die Düsenscheibe 20 ein, so dass gewährleistet ist, dass sich die Düsenscheibe im Betrieb nicht verdrehen kann.
  • Wie bereits vorangehend beschrieben, können das Feststellmittel 25 und die Feststelleinrichtung 26 in alternativen Ausführungsformen auch hier andersartig gestaltet sein.
  • Wie in 10 dargestellt, bestehen die Düsenbohrungen 22 in der Düsenscheibe 20 aus einem Kegelanteil 29 und einem Düsenmund 30, die gemeinsam in der Düsenscheibe 20 vereint sind, und damit strömungsseitig wie die jeweilige, einzelne „Festdüse” wirken. Es steht immer der vorbestimmte Durchmesser mit der optimalen Düsengeometrie für die Schneidaufgabe bereit. Der Durchmesser des Düsenmunds 30 entspricht dem Durchmesser d der Düsenbohrung 22. Der Düsenmund 30 kann sich in die Düsenscheibe 20 hinein in einer vorbestimmten Höhe erstrecken, wodurch der Steigungswinkel des Kegelanteils 29 in Verbindung mit den vorgegebenen Durchmessern festlegbar ist. Der Kegelanteil 29 ist so geformt, dass sich am Düsenmund 30 keine Wirbelzonen oder turbulent pulsierenden Druckwellen ausbilden, die den Schneidprozess unruhig werden lassen. Das Schneidgas wird somit dem Schneidprozess laminar zugeführt, was äquivalent zu konventionellen Schneiddüsen ist.
  • Dies trägt zu einer Verhinderung der Gradentstehung beim Schneiden bei. Aus diesem Grund ist auch die Düsenscheibe 20 in der Ausführungsform nicht in der Durchtrittsöffnung 21 innerhalb des Düsenköpers 17 angeordnet, sondern bildet das der Aufnahmeeinrichtung 18 gegenüberliegende Ende der Durchtrittsöffnung 21, so dass sich die optimalen Verhältnisse an der Bearbeitungsstelle einstellen können. Die Unterkante der Düse, also die Fläche der Düsenscheibe 20 jeweils um die Düsenbohrung 22 herum, liegt bei der Bearbeitung genau 1 mm über dem Blech 6.
  • In 11 ist die Düsenscheibe 20 der Ausführungsform von 7 in einer isometrischen Darstellung gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die Düsenscheibe 20 in ihrem äußeren Umfang ein Zahnprofil 31 aufweist. Das Zahnprofil 31 ist so ausgebildet, dass es mit der in 1 gezeigten Betätigungsvorrichtung 13 in Eingriff kommen kann, wobei die Düsenscheibe 20 so verdreht werden kann, dass die entsprechende Düsenbohrung 22 mit dem vorbestimmten Durchmesser in die Durchtrittsöffnung 21 der Universaldüse 16 gedreht wird. Mit Hilfe des Zahnprofils 31 und durch die Positionierung des Zahnprofils 31 außerhalb des Düsenkörpers 17 ist auch eine manuelle Verstellung der Düsenscheibe 20 möglich.
  • Alternativ zu dem Zahnprofil 31 können auch andere formschlüssige Einrichtungen, z. B. Mulden, oder eine für einen Kraftschluss geeignete Oberfläche vorgesehen sein.
  • Die Düsenscheibe 20 ist hier ohne die Markierungen für die Durchmesserangaben dargestellt, jedoch können auch in einer alternativen Ausführungsform diese Angaben analog zu 5 vorhanden sein.
  • Die in 5 gezeigte Düsenscheibe 20 ist ohne ein Zahnprofil dargestellt. Jedoch kann auch diese Düsenscheibe 20 mit einem Zahnprofil oder der geeigneten Einrichtung versehen sein, um die Einstellung des Düsendurchmessers d sowohl manuell als auch automatisch durchzuführen.
  • Im Betrieb wird die Universaldüse 16 entweder manuell oder automatisch so eingestellt, dass der vorbestimmte Düsendurchmesser d verwendet wird.
  • Dabei wird bei der manuellen Einstellung die Düsenscheibe 20 einfach von Hand verdreht, bis die Angabe des vorbestimmten Durchmessers auf der Düsenscheibe 20 an einer entsprechenden Stelle des Düsenkörpers 17 liegt. Es ist dabei nicht nötig, eine komplette Düse auszuwechseln oder zu bewegen. Gegebenenfalls rasten dabei das Feststellmittel 25 und die Feststelleinrichtung 26 ein.
  • Bei der mechanischen Einstellung wird der Schneidkopf 3 mit Hilfe der Linearantriebe 10, 11, 12 so verfahren, dass die Betätigungsvorrichtung 13 in das Zahnprofil 31 eingreifen kann. Der Schneidkopf 3 mit der Universaldüse 16 wird dann entlang der Betätigungsvorrichtung 13 bewegt und die Düsenscheibe 20 wird so verdreht, dass die die Düsenachse 27 der Düsenbohrung 22 mit dem vorbestimmten Durchmesser eingestellt wird. Die Düsenscheibe 20 ist dann entweder durch eine Reibung zwischen der Düsenscheibe 20 und dem Düsenkörper 17 oder der Welle 23 in ihrer Position festgelegt, oder sie wird durch die Feststelleinrichtung 26 und das Feststellmittel 25 durch Einrasten oder durch eine kraftschlüssige Verbindung festgehalten. Danach wird in konventioneller Weise ein Schneidvorgang durchgeführt. Bei einer Veränderung der Bearbeitungsbedingungen wird dann entweder wieder manuell oder mechanisch die Düsenscheibe 20 verdreht, so dass wieder die optimale Düsenbohrung 22 verwendet wird.

Claims (18)

  1. System aus einer Laserschneidmaschine (1) und einer Universaldüse (16), die Universaldüse aufweisend: einen Düsenkörper (17), der eine Aufnahmeeinrichtung (18) zur Aufnahme der Universaldüse (16) in einen Schneidkopf (3) der Laserschneidmaschine (1), eine Durchtrittsöffnung (21) mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt (33) und einer Achse (19), und eine Düsenscheibe (20), in der mehrere Düsenbohrungen (22) mit jeweils verschiedenen Durchmessern (d) vorgesehen sind, und die um eine Drehachse (24) drehbar gelagert ist, wobei die Düsenbohrungen (22) jeweils eine Düsenachse (27) aufweisen, die auf einem Kreis, der konzentrisch um die Drehachse (24) ist, angeordnet sind, aufweist; die Laserschneidmaschine (1) umfassend: den Schneidkopf (3), mindestens zwei Linearachsen (10, 11, 12), durch die der Schneidkopf (3) verfahrbar ist, und eine Betätigungsvorrichtung (13), die ausgebildet ist, die Düsenscheibe (20) zu verstellen, wobei die Düsenscheibe in ihrem äußeren Umfang außerhalb des Düsenkörpers (17) Einrichtungen zur Kraftübertragung für ein Verdrehen der Düsenscheibe (20) aufweist, und wobei die Düsenscheibe (20) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie sowohl von Hand als auch automatisch mittels der Betätigungsvorrichtung (13) verstellbar ist.
  2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe (20) zumindest eine Feststelleinrichtung (26) aufweist und in dem Düsenkörper (17) zumindest ein Feststellmittel (25) vorgesehen ist, so dass die Düsenscheibe (20) so feststellbar ist, dass eine der Düsenachsen (22) mit der Achse (19) des Düsenkörpers (17) fluchtet.
  3. System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (26) eine Kerbe ist, und das Feststellmittel (25) ein gefedertes Druckstück ist.
  4. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser (d) der Düsenbohrungen (22) in der Düsenscheibe (20) in einem Bereich von 0,5 bis 3 mm liegen.
  5. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenachse (27) zu der Drehachse (24) einen Winkel (α) einschließt, der größer oder gleich 0° und kleiner 90° ist.
  6. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (24) zu der Achse (19) einen Winkel (α) von 0° aufweist und die Drehachse (24) von der Achse (19) des Düsenkörpers (17) beabstandet ist.
  7. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Düsenscheibe (20) eine Angabe über den Durchmesser (d) der jeweiligen Düsenbohrung (22) zugeordnet vorgesehen ist und der Düsenkörper (17) so angepasst ist, dass der derzeit eingestellte Durchmesser (d) der Düsenbohrung (22) erkennbar ist.
  8. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbohrungen (22) in der Düsenscheibe (20) einen Kegelanteil (29) und einen Düsenmund (30) aufweisen, wobei der Durchmesser (d) des Düsenmunds (30) dem Durchmesser (d) der jeweiligen Düsenbohrung (22) entspricht.
  9. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Düsenachse (27) und der Drehachse (24) größer als 0° ist.
  10. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Düsenachse (27) und der Drehachse (24) zwischen 25° und 35° liegt.
  11. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Düsenachse (27) und der Drehachse (24) 30° beträgt.
  12. System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe (20) zwischen dem kegelstumpfförmigen Abschnitt (33) und einem zylindrischen Abschnitt (35) angeordnet ist.
  13. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe (20) den Abschluss der Durchtrittsöffnung (21) bildet.
  14. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (13) eine Zahnstange ist.
  15. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneidmaschine (1) einen Drucksensor (14) in einer Schneidgaszuführung so vorgesehen hat, dass ein Druck innerhalb der Universaldüse (16) erfassbar ist.
  16. System gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneidmaschine (1) eine Auswerteeinrichtung (15) aufweist, die ausgebildet ist, über den Druck den eingestellten aktiven Durchmesser (d) der Universaldüse (16) anzuzeigen.
  17. System gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneidmaschine (1) eine Auswerteeinrichtung (15) aufweist, die ausgebildet ist, in einem Automatikbetrieb, in dem die Düsenscheibe (20) mittels der Betätigungsvorrichtung (13) verstellbar ist, der Laserschneidmaschine (1) eine vorbestimmte Zuordnung zwischen einem eingestelltem aktiven Durchmesser (d) der Universaldüse (16) und dem Druck innerhalb der Universaldüse (16) zu erfassen.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Systems gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Bewegen des Schneidkopfs (3) mittels mindestens einer der Linearachsen (10, 11, 12) zu der Betätigungsvorrichtung (13); – Bewegen des Schneidkopfs (3) mittels mindestens einer der Linearachsen (10, 11, 12) entlang der Betätigungsvorrichtung (13), so dass die Düsenscheibe (20) so gedreht wird, dass der vorbestimmte Durchmesser (d) eingestellt wird; – Bewegen des Schneidkopfs (3) mittels mindestens einer der Linearachsen (10, 11, 12) weg von der Betätigungsvorrichtung (13) in eine Arbeitsposition.
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