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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Maschine sowie eine Maschine zum Bearbeiten eines auf einer Palette aufliegenden plattenförmigen Materials, bei dem nach dem Bearbeiten des plattenförmigen Materials in einer Bearbeitungsstation die Palette aus der Bearbeitungsstation in eine Be- und Entladestation, insbesondere durch eine Öffnung in einer Umhausung der Bearbeitungsstation, verfahren wird.
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Aus der
US 7 087 858 B2 ist eine Laserschneidmaschine bekannt, die eine Bearbeitungsstation umfasst, welche von einer Umhausung umgeben ist. Zum Ausschleusen bearbeiteter Teile werden diese durch die Öffnung der Umhausung hindurchgeführt. Die Öffnung der Umhausung wird durch einen Luftvorhang geschlossen, der senkrecht von oben nach unten strömt und in der Ebene der Wand der Umhausung liegt. Dieser Luftvorhang dient dazu, das Innere der Laserbearbeitungsmaschine vor eindringendem Staub zu schützen.
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Beim Trennen von plattenförmigem Material mit Hilfe eines Bearbeitungsstrahls, z.B. Laserstrahls, zur Herstellung von Werkstücken, insbesondere bei dünnen Werkstücken, deren Plattenstärke geringer als 5 mm ist, kann es durch den einwirkenden Schneidgasdruck des Schneidstrahls dazu kommen, dass die freigeschnittenen Werkstückteile aus dem Restgitter des plattenförmigen Materials auf die Oberfläche des Restgitters gedrückt werden. Solche freigeschnittenen Werkstücke sind für den weiteren Prozessablauf, insbesondere ein störungsfreies Entladen der Werkstücke und/oder des Restgitters, in einer Be- und Entladestation störend. Beispielsweise kann es beim Aufnehmen von Werkstücken durch eine Saug-Greifeinrichtung zu Ansaugfehlern kommen. Außerdem können sich solche kleinen Werkstücke zwischen anderen abgestapelten Werkstücken verklemmen und/oder mit den Werkstücken, insbesondere Gutteilen, an eine nachfolgende Bearbeitungsstation transportiert werden, wodurch der nachfolgende Prozessablauf beeinträchtigt wäre.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Maschine sowie eine Maschine zum Trennen plattenförmiger Materialien vorzuschlagen, um die Prozesssicherheit beim automatisierten Entladen von einem bearbeiteten plattenförmigen Material nach dem Herausführen aus einer Bearbeitungsstation der Maschine in einer Be- und Entladestation zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird durch die Bildung eines Luftvorhangs gelöst, der während einer Ausfahrbewegung der Palette mit dem bearbeiteten plattenförmigen metallischen Material von einer Bearbeitungsstation in eine Be- und Entladestation, insbesondere durch eine Öffnung in einer Umhausung der Bearbeitungsstation, auf das bearbeitete plattenförmige Material zu gerichtet ist und in Richtung der Bearbeitungsstation, insbesondere in den Innenraum der Umhausung, weist. Dieser wird von oben geneigt auf die Oberfläche des bearbeiteten plattenförmigen Materials gerichtet und zumindest während einer Verfahrbewegung der Palette aus der Bearbeitungsstation der Laserschneidmaschine in eine Be- und Entladestation angesteuert und zugeführt. Werkstücke, insbesondere Gutteile oder Restteile, die aus dem unbearbeiteten Material geschnitten werden und aufgrund des Schneidprozesses auf die Oberfläche des bearbeiteten plattenförmigen Materials gelangen oder verkippt dazu aufliegen, werden durch den Luftvorhang entlang der Oberfläche des bearbeiteten plattenförmigen Materials in die Bearbeitungsstation und dabei insbesondere in den Innenraum der Umhausung hineingeblasen, so dass diese nicht aus Bearbeitungsstation herausgeführt werden und in die Be- und Entladestation gelangen. Die in die Bearbeitungsstation, insbesondere den Innenraum der Umhausung, hineingeblasenen Werkstücke, insbesondere Gut- und/oder Restteile, können in einem Auffangraum aufgenommen werden oder auf einem Förderband aufliegen. Somit wird sichergestellt, dass auf der Palette das bearbeitete plattenförmige Material, also das Restgitter und/oder Gutteile und/oder Restteile, in einer gemeinsamen Restgitter-Ebene auf der Werkstückauflagefläche der Palette aufliegen, so dass in der Be- und Entladestation ein gezieltes und sicheres Entladen der Palette ermöglicht wird.
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Die Richtung und der Druck der den Luftvorhang bildenden Luftströmung werden vorzugsweise so gewählt, dass Gut- oder Restteile, die auf der Oberfläche des plattenförmigen Materials aufliegen, während der Ausfahrbewegung der Palette gegenüber dem plattenförmigen Material bewegt und dadurch schließlich vom plattenförmigen Material herunter geblasen werden. Werkstückteile, die sich in der Restgitter-Ebene des plattenförmigen Materials befinden, insbesondere noch vom Restgitter umschlossen sind, werden dagegen nicht beeinflusst, insbesondere nicht nach unten aus dem Restgitter herausgedrückt.
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Bevorzugt wird der Luftvorhang durch eine Düsenvorrichtung mit zumindest einer Luftdüse gebildet, aus welcher eine Luftströmung austritt. Dadurch kann eine gezielte Beaufschlagung der auf dem bearbeiteten plattenförmigen Material aufliegenden Gut- und/oder Restteile mit dem Luftstrom erfolgen.
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Der Luftvorhang wird bevorzugt durch eine Vielzahl von aneinandergereihten Einzeldüsen und/oder durch zumindest eine Schlitzdüse gebildet. Dadurch kann in einfacher Weise ein geschlossener, auf das bearbeitete plattenförmige Material auftreffender Luftvorhang gebildet werden.
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Bevorzugt wird ein Luftvorhang gebildet, der sich zumindest entlang einer Erstreckungsrichtung quer zur Ausfahrbewegung der Palette über die gesamte Palettenbreite erstreckt. Dadurch kann mittels eines Luftvorhangs die komplette Breite der Palette beziehungsweise Erstreckungsrichtung quer zur Ausfahrbewegung gleichzeitig beaufschlagt und sichergestellt werden, so dass bei einer Ausfahrbewegung ein komplettes Abblasen von gegebenenfalls auf dem bearbeiteten plattenförmigen Material aufliegenden Gut- und/oder Restteilen erfolgt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass der Luftvorhang gebildet wird, sobald eine Verfahrbewegung der Palette aus der Bearbeitungsstation in die Be- und Entladestation gestartet wird. Dadurch ist der Luftvorhang rechtzeitig und vollständig aufgebaut, bevor eine erste in Ausfahrrichtung vorauseilende Stirnseite des bearbeiteten plattenförmigen Materials durch den Luftvorhang bzw. durch die Öffnung der Umhausung hindurchtritt.
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Bevorzugt erfolgt die Ansteuerung des Luftvorhangs durch die verfahrbare Palette mittels eines mechanischen und/oder kontaktlosen Schalters, an dem die Palette vorbei bewegt wird. Alternativ kann, zeitgleich mit dem Startsignal zur Einleitung der Verfahrbewegung der Palette aus der Bearbeitungsstation heraus, von der Steuerung der Maschine ein Signal an die Düsenvorrichtung ausgegeben werden.
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Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass bei einer Maschine mit Umhausung die Bildung des Luftvorhangs durch ein Signal zum Öffnen eines die Durchtrittsöffnung in der Umhausung schließenden Verschlusselementes angesteuert wird.
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Des Weiteren wird die Luftströmung des Luftvorhangs bevorzugt unter einem Winkel zwischen 50° und 85° auf eine Oberfläche des plattenförmigen Materials in die Bearbeitungsstation weisend ausgerichtet. Dadurch wird sichergestellt, dass die auf dem bearbeiteten plattenförmigen Material aufliegenden Werkstücke, insbesondere Gut- und/oder Restteile, in der Bearbeitungsstation bzw. innerhalb der Umhausung verbleiben und auf dem plattenförmigen Material entlang gleiten, bis dieses vollständig aus der Bearbeitungsstation bzw. der Umhausung herausgefahren wird.
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Zur Bildung des Luftvorhangs wird die Luftströmung mit einem Druck von bis zu 6 bar in der Düsenvorrichtung ausgebildet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass einerseits die auf dem bearbeiteten plattenförmigen Material aufliegenden Gut- oder Restteile sich von der Oberfläche des plattenförmigen Materials lösen und der Bearbeitungsstation bzw. im Innenraum der Umhausung verbleiben und andererseits diese Gut- und/oder Restteile nicht unkontrolliert bewegt werden.
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Die den Luftvorhang bildende Luftströmung kann kontinuierlich ausgebildet sein. Bevorzugt wird eine gepulste Luftströmung zur Bildung des Luftvorhangs angesteuert. Insbesondere bei größeren Gut- und/oder Restteilen die eine gepulste Luftströmung verwendet, um die durch das Aufliegen auf dem plattenförmigen Material erzeugte Haftreibung zu überwinden.
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Die Aufgabe wird insbesondere durch ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Laserschneidmaschine eines auf einer verfahrbaren Palette angeordneten plattenförmigen Materials nach einer Bearbeitung durch einen Laserschneidprozess gelöst, bei dem nach dem Bearbeiten des plattenförmigen Materials in einer Bearbeitungsstation innerhalb einer Umhausung der Laserschneidmaschine die Palette aus der Bearbeitungsstation in eine außerhalb der Umhausung angeordnete Be- und Entladestation durch eine Öffnung in einer Wand der Umhausung in die Be- und Entladestation verfahren wird und zumindest während der Ausfahrbewegung der Palette durch die Öffnung der Umhausung ein auf das palettenförmige Material zu gerichteter und in den Innenraum der Umhausung weisender Luftvorhang gebildet wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Maschine zur trennenden Bearbeitung von plattenförmigen metallischen Materialien in einer Bearbeitungsstation gelöst, bei der eine Düsenvorrichtung vorgesehen ist, welche eine Luftströmung zur Bildung eines Luftvorhangs ausgibt, wobei die Luftströmung von oben geneigt auf die Oberfläche des plattenförmigen Materials und in Richtung der Bearbeitungsstation oder in einen Innenraum einer Umhausung der Bearbeitungsstation ausgerichtet ist. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass auf dem bearbeiteten plattenförmigen Material aufliegende Werkstücke, insbesondere Gut- und/oder Restteile, durch die Luftausströmung in die Bearbeitungsstation bzw. den Innenraum hineingeblasen oder zumindest durch den gebildeten Luftvorhang vor einem Austritt mit dem bearbeiteten plattenförmigen Material aus der Umhausung gehindert werden. Im letzteren Fall wird durch den gebildeten Luftvorhang das zumindest eine auf dem bearbeiteten plattenförmigen Material aufliegende Gut- und/oder Restteil quasi stationär gehalten, während das bearbeitete plattenförmige Material darunter liegend aus der Umhausung herausgeführt wird. Nach dem Herausführen der Palette mit dem bearbeiteten plattenförmigen Material können die durch den Luftvorhang gehaltenen Gut- und/oder Restteile in einen Auffangraum oder auf ein Förderband fallen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Maschine sieht vor, dass die Luftströmung durch eine Steuerung der Maschine bei einer Ausfahrbewegung der Palette aus der Bearbeitungsstation in die Be- und Entladestation angesteuert ist. Dadurch kann in einfacher Weise die Ansteuerung des Luftvorhangs erfolgen.
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Zur Bildung des Luftvorhangs ist bevorzugt eine Düsenvorrichtung vorgesehen, welche zumindest eine Lavalle-Düse und/oder eine Nebenstromdüse und/oder eine Schlitzdüse aufweist. Diese ermöglichen, dass hohe Strömungsgeschwindigkeiten mit geringem Druck erzeugt werden können, was den Luftverbrauch minimiert.
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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:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Laserschneidanlage,
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2 eine perspektivische Ansicht einer Laserschneidmaschine und
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3 eine schematische Seitenansicht der Laserschneidanlage während einer Ausfahrbewegung einer Palette aus einer Bearbeitungsstation in eine Be- und Entladestation der Laserschneidanlage.
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In 1 ist perspektivisch eine Maschine 1 zur trennenden Bearbeitung plattenförmiger Materialien dargestellt, die aus Metall bestehen. Diese umfasst im gezeigten Beispiel eine Laserschneidmaschine 2, welche in 2 im Detail noch erörtert wird. Die Maschine 1 könnte alternativ auch eine Plasmaschneidmaschine oder Stanz-Laser-Kombinationsmaschine umfassen. Die Laserschneidmaschine 2 wird durch eine Umhausung 4 umgeben. Innerhalb der Umhausung 4 ist eine Bearbeitungsstation 5 vorgesehen, in der eine Schneideinheit 6 mit zumindest einem Laserschneidkopf 7 (2) innerhalb einer horizontalen Bewegungsebene verfahrbar ist. Außerhalb der Umhausung 4 ist eine Be- und Entladestation 10 vorgesehen. Diese umfasst wenigstens eine verfahrbare Palette 11. Vorzugsweise ist diese Be- und Entladestation 10 durch einen sogenannten Palettenwechsler gebildet. Ergänzend und nicht näher dargestellt ist eine Handlingsvorrichtung der Be- und Entladestation 10 zugeordnet, durch welche ein plattenförmiges Material 8 in unbearbeiteter Form – also als Rohmaterial – auf die Palette 11 aufgelegt wird, bevor die Palette 11 in die Bearbeitungsstation 5 bewegt wird. Danach erfolgt eine Bearbeitung des plattenförmigen Materials 8, um Werkstücke 24, insbesondere Gutteile, herzustellen, wobei gleichzeitig auch Restteile und/oder ein Restgitter 25 entstehen. Anschließend wird das bearbeitete plattenförmige Material 8 mittels der Palette 11 wieder in die Be- und Entladestation 10 verfahren, so dass durch die Handlingseinrichtung das bearbeitete plattenförmige Material 8 bzw. die Werkstücke 24 und das Restgitter 25 von der Palette 11 entnommen werden können. Darauffolgend wird die Palette 11 mit einem unbearbeiteten plattenförmigen Material 8 wieder bestückt.
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Die Palette 11 wird durch eine Öffnung 14 in der Umhausung 4 ein- und ausgefahren. Die Öffnung 14 kann durch ein nicht näher dargestelltes Verschlusselement 15, wie beispielsweise eine Tür oder eine Klappe, verschlossen sein und wird während der Verfahrbewegung der Palette 11 geöffnet.
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An einer Außenseite der Umhausung 4, d.h. an einer Wand der Umhausung 4, ist oberhalb der Öffnung 14 eine Düsenvorrichtung 17 vorgesehen, welche sich vorzugsweise entlang der gesamten Breite der Öffnung 14, zumindest entlang der Breite der Palette 11, erstreckt. Alternativ kann diese Düsenvorrichtung 17 auch durch ein eigenständiges Traggerüst der Öffnung 14 zugeordnet sein. Ebenso kann die Düsenvorrichtung 17 auch an einer Innenseite der Wand 15 angeordnet sein. Die Funktions- und Wirkungsweise der Düsenvorrichtung 17 wird nachfolgend in 3 beschrieben.
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In 2 ist perspektivisch die Laserschneidmaschine 2 dargestellt. Diese ist beispielsweise eine CO2-Laserschneidmaschine mit einer CO2-Laserquelle 12. Ein von der Laserquelle 12 erzeugter Laserstrahl 21 wird mittels einer Strahlführung 22 von nicht näher dargestellten Umlenkspiegeln zum Laserschneidkopf 7 geführt und in diesem fokussiert. Danach wird der Laserstrahl 21 durch eine Schneiddüse 20 senkrecht zur Oberfläche eines plattenförmigen Materials 8 ausgerichtet. Die Strahlachse (optische Achse) des Laserstrahls 21 verläuft senkrecht zur Oberfläche des plattenförmigen Materials 8. Der Laserstrahl 21 wirkt am Prozessort B gemeinsam mit einem Prozessgasstrahl 26 auf das plattenförmige Material 8 ein. Alternativ kann die Laserschneidmaschine 2 einen Festkörperlaser als Laserquelle aufweisen, dessen Strahlung mit Hilfe eines Lichtleitkabels zum Laserschneidkopf 7 geführt wird.
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Zum Laserschneiden des plattenförmigen Materials 8 wird mit dem Laserstrahl 21 unter Zuführung von einem Prozessgas 26 zunächst eingestochen. Nachfolgend wird der Laserstrahl 21 über das plattenförmige Material 8 bewegt, so dass ein durchgängiger Schnittspalt 19 entsteht, an dem der Laserstrahl 21 das plattenförmige Material 8 durchtrennt. Dadurch entsteht zumindest ein freigeschnittenes Werkstück 24 im Restgitter 25.
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Die während dem Einstechen und Laserschneiden stehenden Partikel und Gase können mit Hilfe einer Absaugeinrichtung 28 aus einer Absaugkammer 29 abgesaugt werden.
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Die Ansteuerung der Laserschneidmaschine 2 und/oder der Maschine 1 erfolgt über eine Maschinen-Steuerungseinrichtung 31. Die Maschinen-Steuerungseinrichtung 31 steuert beispielsweise den Einstechvorgang und übernimmt die weiteren Steueraufgaben der Laserschneidmaschine 2 zur Bildung des Schnittspalts 19. Die Maschinen-Steuerungseinrichtung 31 steht mit einer Laser-Steuerungseinrichtung 32 in signaltechnischer Verbindung, die typischerweise in der Laserquelle 12 integriert ist.
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Die 3 zeigt eine schematische Seitenansicht der Maschine 1, bei welcher die Palette 11 nach dem Bearbeiten des plattenförmigen Materials 8 in der Bearbeitungsstation 5 aus der Umhausung 4 der Laserschneidmaschine 2 herausgefahren wird, um in die Be- und Entladestation 10 zu gelangen. Oberhalb der Öffnung 14 in der Umhausung 4, durch welche die Palette 11 ausgefahren wird, ist die Düsenvorrichtung 17 angeordnet. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Leiste mit mehreren punkt- oder schlitzförmigen Öffnungen oder Düsen handeln, durch welche ein gasförmiger Massenstrom, insbesondere eine Luftströmung, zur Bildung eines Luftvorhangs 41 austritt. Die Austrittsrichtung der Luftströmung zur Bildung des Luftvorhanges 41 ist unter einem Winkel zwischen 50° und 85° geneigt zur Oberfläche 9 des plattenförmigen Materials 8 und in den Innenraum der Umhausung 4 geneigt ausgerichtet. Ein gegebenenfalls auf dem Restgitter 25 aufliegendes Werkstück 27 oder ein zum Restgitter 25 verkippt angeordnetes und teilweise auf dem Restgitter 25 aufliegendes Werkstück 27 wird dadurch mit einem Impuls beaufschlagt, durch welchen dieses Werkstück 27 unmittelbar vor dem Luftvorhang 41 innerhalb der Umhausung 4 gehalten oder in Richtung auf den Innenraum geblasen und verfahren wird.
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Diese Vorrichtung 17 wird mit einem gasförmigen Medium versorgt. Als gasförmiges Medium zur Bildung des Luftvorhangs 41 kann Luft, insbesondere Druckluft, eingesetzt werden. Die Druckluft kann durch eine stationäre Druckluftversorgung bereitgestellt werden. Alternativ kann auch ein Speicherbehälter zur Druckluftversorgung vorgesehen sein, der mittels eines Kompressors mit Druckluft befüllt wird. Ebenso können auch Gase, wie beispielsweise Stickstoff, oder Gasgemische, zur Bildung des Luftvorhangs 41 eingesetzt werden. Zur Bildung des Luftvorhangs 41 wird die Düsenvorrichtung 17 mit einem Luftdruck von bis zu 6 bar beaufschlagt. Bevorzugt umfasst die Düsenvorrichtung 17 mehrere Lavalle-Düsen oder Nebenstromdüsen.
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Zur Ansteuerung der Düsenvorrichtung 17 mit einer Luftströmung zur Bildung des Luftvorhangs 41 ist zumindest ein (nicht näher dargestelltes) Steuerventil vorgesehen, welches durch die Maschinen-Steuerungseinrichtung 31 angesteuert wird. Es kann ein mechanischer und/oder kontaktloser Schalter vorgesehen sein, der durch die vorbeibewegte Palette 11 betätigt wird und dadurch ein Signal zur Ansteuerung der Luftströmung ausgibt.
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Die Ausbildung des Luftvorhangs 41 erfolgt zumindest während einer Verfahrbewegung der Palette 11 aus der Bearbeitungsstation 5 in die Be- und Entladestation 10. Der Luftvorhang 41 wird spätestens dann gebildet, sobald die Luftströmung des Luftvorhangs 41 eine Transportebene des plattenförmigen Materials 8 oder eine Oberfläche 9 des plattenförmigen Materials 8 kreuzt, so dass sichergestellt ist, dass eine ausfahrseitige Stirnseite des bearbeiteten plattenförmigen Materials 8 von der die Luftströmung des Luftvorhangs 41 erfasst wird.
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Der Luftvorhang 41 wird solange aufrechterhalten, bis die Palette 11 die Öffnung der Umhausung 4 verlassen hat. Spätestens nachdem die Palette 11 die Be- und Entladestation 12 erreicht hat, wird das Ventil zur Ansteuerung der Düsenvorrichtung 17 geschlossen. Die Ausbildung des Luftvorhangs 41 kann bereits dann beendet werden, nachdem die der Ausfahrbewegung nacheilende Stirnkante des bearbeiteten plattenförmigen Materials 8 durch die Öffnung 14 hindurchgeführt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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