DE102017213364A1 - Function unit for a machining head, machining head and functional element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Funktionseinheit (1) für einen Bearbeitungskopf, bevorzugt für einen Laserbearbeitungskopf, umfassend: ein Halteelement (3), das an dem Bearbeitungskopf befestigbar ist, sowie ein Kopplungselement (4), das relativ zu dem Halteelement (3) bewegbar ist, wobei das Kopplungselement (4) zur insbesondere lösbaren Verbindung mit einem Funktionselement (5) ausgebildet ist. Das Halteelement (3) weist einen mit einem Fluid beaufschlagbaren Druckraum (13) auf, an dem Kopplungselement (4) ist eine Kolbenstange (14) angebracht, die in dem Druckraum (13) linear in einer Verschieberichtung (15) bewegbar geführt ist, die Kolbenstange (14) weist einen Hohlraum (19) auf, der über eine Fluid-Verbindung (20) mit dem Druckraum (13) verbunden ist, und in dem Kopplungselement (4) ist mindestens ein Fluidkanal (21) zur Führung des Fluids von dem Hohlraum (19) der Kolbenstange (14) zu einem Fluid-Auslass (28) des Kopplungselements (4) gebildet. Die Erfindung betrifft auch einen Bearbeitungskopf mit einer solchen Funktionseinheit (1) sowie ein Funktionselement (5) für eine solche Funktionseinheit (1).

Figure DE102017213364A1_0000
The invention relates to a functional unit (1) for a machining head, preferably for a laser machining head, comprising: a retaining element (3) which can be fastened to the machining head, and a coupling element (4) which is movable relative to the retaining element (3), wherein the coupling element (4) is designed for the particular releasable connection with a functional element (5). The holding element (3) has a pressure chamber (13) which can be acted upon by a fluid, on the coupling element (4) a piston rod (14) is mounted, which is movably guided in the pressure space (13) linearly in a displacement direction (15) Piston rod (14) has a cavity (19) which is connected via a fluid connection (20) with the pressure chamber (13), and in the coupling element (4) is at least one fluid channel (21) for guiding the fluid of the Cavity (19) of the piston rod (14) to a fluid outlet (28) of the coupling element (4) is formed. The invention also relates to a machining head with such a functional unit (1) and a functional element (5) for such a functional unit (1).
Figure DE102017213364A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Funktionseinheit für einen Bearbeitungskopf, bevorzugt für einen Laserbearbeitungskopf, beispielsweise für einen Laserschneidkopf, umfassend: ein Halteelement, das an dem Bearbeitungskopf - typischerweise an einem Gehäuse des Bearbeitungskopfs - befestigbar ist, sowie ein Kopplungselement, das relativ zu dem Halteelement bewegbar ist, wobei das Kopplungselement zur insbesondere lösbaren Verbindung mit einem Funktionselement ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch einen Bearbeitungskopf, bevorzugt einen Laserbearbeitungskopf, zur insbesondere schneidenden Bearbeitung eines Werkstücks, umfassend: ein Gehäuse, sowie eine Funktionseinheit wie eingangs beschrieben, wobei das Halteelement an dem Gehäuse des Bearbeitungskopfs befestigt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Funktionselement für eine solche Funktionseinheit.The invention relates to a functional unit for a machining head, preferably for a laser machining head, for example for a laser cutting head, comprising: a holding element, which is fastened to the machining head - typically on a housing of the machining head - and a coupling element which is movable relative to the retaining element , wherein the coupling element is designed for particular releasable connection with a functional element. The invention also relates to a machining head, preferably a laser machining head, for machining, in particular, a workpiece, comprising: a housing and a functional unit as described above, wherein the retaining element is fastened to the housing of the machining head. The invention also relates to a functional element for such a functional unit.

Derzeit an Laserbearbeitungsanlagen, insbesondere an Laserschneidanlagen, üblicherweise eingesetzte (Laser-)Bearbeitungsköpfe, insbesondere (Laser-)Schneidköpfe, sind speziell im Hinblick auf eine gute Schneidfunktionalität bei möglichst geringem Gewicht entwickelt worden. Ein geringes Gewicht wird angestrebt, um den Schneidkopf mit hoher Dynamik über die Werkstückoberfläche eines zu bearbeitenden Werkstücks bewegen zu können. Es ist in der Regel nicht vorgesehen, dass mittels des Schneidkopfs zusätzliche Aufgaben mit Hilfe von zusätzlichen Funktionselementen erfüllt werden. Gelegentlich werden an Schneidköpfen zusätzliche Funktionselemente in Form von Gas- oder Wassersprühdüsen verwendet, die zur Zuführung von Schutz- oder Hilfsgas oder zum Kühlen der Werkstückoberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks verwendet werden.Currently (laser) machining heads, in particular (laser) cutting heads currently used on laser machining systems, in particular on laser cutting machines, have been developed especially with regard to a good cutting functionality with the lowest possible weight. A low weight is sought in order to move the cutting head with high dynamics over the workpiece surface of a workpiece to be machined can. As a rule, it is not provided that additional tasks can be fulfilled by means of the cutting head with the aid of additional functional elements. Occasionally, additional functional elements in the form of gas or water spray nozzles are used on cutting heads, which are used for supplying protective or auxiliary gas or for cooling the workpiece surface of the workpiece to be machined.

Beispielsweise ist aus der DE102012217082A1 ein Laserbearbeitungskopf mit einer koaxial zur einer Laserstrahlachse angeordneten Ringdüse zum Einbringen eines Hilfsgases in einen die Bearbeitungszone umgebenden Bereich bekannt. Die Ringdüse ist entlang der Laserstrahlachse verschiebbar an dem Laserbearbeitungskopf gelagert und kann starr mit einem rohrförmigen Abschnitt einer Zuführung für das Hilfsgas verbunden sein, der verschiebbar an dem Laserbearbeitungskopf gelagert ist.For example, is from the DE102012217082A1 a laser processing head with a coaxial with a laser beam axis arranged annular nozzle for introducing an auxiliary gas in an area surrounding the processing zone known. The annular nozzle is slidably mounted along the laser beam axis on the laser processing head and may be rigidly connected to a tubular portion of an auxiliary gas supply slidably mounted on the laser processing head.

Aus der DE 10 2008 047 760 A1 ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bekannt, die eine Bewegungseinrichtung zur Bewegung, insbesondere zur Verschiebung, einer Gasdüse relativ zu einem Laserbearbeitungskopf aufweist. Die Gasdüse kann an einem werkstückseitigen Ende einer Kolbenstange gebildet oder befestigt sein, die eine Axialbohrung zur Gaszuführung an die Gasdüse aufweist.From the DE 10 2008 047 760 A1 For example, a laser processing apparatus is known, which has a movement device for moving, in particular for moving, a gas nozzle relative to a laser processing head. The gas nozzle may be formed or attached to a workpiece-side end of a piston rod having an axial bore for gas supply to the gas nozzle.

Im Stand der Technik wurden darüber hinaus verschiedene andere Funktionselemente vorgeschlagen:In addition, various other functional elements have been proposed in the prior art:

In der DE102009038650B4 ist eine Absaugvorrichtung beschrieben, um insbesondere bei abtragenden Bearbeitungsprozessen entstehende Emissionen oberhalb des Werkstücks abzusaugen. Die Absaugvorrichtung weist eine Saugglocke mit einer Unterschale und mit einer Oberschale auf.In the DE102009038650B4 an extraction device is described in order to suck off emissions arising above the workpiece, in particular during abrasive machining processes. The suction device has a suction cup with a lower shell and with an upper shell.

Aus DE102008041774A1 ist ein Bearbeitungskopf zum Laserschweißen bekannt, in den ein Anpresselement zur gegenseitigen Fixierung der zu schweißenden Werkstücke integriert ist. Das Anpresselement ist an einer ersten Seite über mindestens ein Stellelement beweglich mit einer Halterung verbunden. Aus JP2000202669A1 ist ein Laserschneidkopf bekannt, der ein Anpresselement zum Niederhalten des Werkstücks aufweist. Das Anpresselement ist in vertikaler Richtung frei beweglich an dem Laserschneidkopf angebracht.Out DE102008041774A1 a machining head for laser welding is known in which a contact pressure element for mutual fixation of the workpieces to be welded is integrated. The pressing element is movably connected to a holder on a first side via at least one adjusting element. Out JP2000202669A1 a laser cutting head is known which has a pressing element for holding down the workpiece. The pressing element is mounted in the vertical direction freely movable on the laser cutting head.

Aus JP2013046915A , JPH0459196A und JPH05177376A ist ein Laserschneidkopf bekannt, an dem ein Elektromagnet zum Sammeln freigeschnittener Kleinteile angeordnet ist. In JPH05177376A wird außerdem vorgeschlagen, anstelle des Elektromagneten Sauger einzusetzen.Out JP2013046915A , JPH0459196A and JPH05177376A a laser cutting head is known, on which an electromagnet for collecting cut small parts is arranged. In JPH05177376A is also proposed to use suction instead of the electromagnet.

Außerdem ist es vor allem für Stanz-Laser-Kombinationsmaschinen bekannt, Bürsten als Strahlschutzelemente um die Strahlaustrittsdüse des Laserbearbeitungskopfs herum anzuordnen, wie dies beispielsweise in JPH10137970A oder in EP2468449 A1 beschrieben ist.Moreover, it is known, especially for punch-laser combination machines, to arrange brushes as beam protection elements around the jet exit nozzle of the laser processing head, as described, for example, in JPH10137970A or in US Pat EP2468449 A1 is described.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Funktionseinheit sowie einen Bearbeitungskopf mit einer solchen Funktionseinheit bereitzustellen, welche eine kompakte Bauweise einer vielseitig einsetzbaren Funktionseinheit ermöglichen.It is the object of the present invention to provide a functional unit and a machining head with such a functional unit, which allow a compact design of a versatile functional unit.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Funktionseinheit der eingangs genannten Art, bei der das Halteelement einen mit einem Fluid beaufschlagbaren Druckraum aufweist, bei der an dem Kopplungselement eine Kolbenstange angebracht ist, die in dem Druckraum in einer Verschieberichtung linear bewegbar geführt ist, bei der die Kolbenstange einen Hohlraum aufweist, der über eine Fluid-Verbindung mit dem Druckraum verbunden ist, und bei der in dem Kopplungselement mindestens ein Fluidkanal zur Führung des Fluids von dem Hohlraum der Kolbenstange zu einem zu einem Fluid-Auslass des Kopplungselements gebildet ist.This object is achieved by a functional unit of the type mentioned, in which the holding element has a pressurizable with a fluid pressure chamber, in which on the coupling element, a piston rod is mounted, which is guided linearly movable in the pressure chamber in a displacement direction, in which the Piston rod has a cavity which is connected via a fluid connection with the pressure chamber, and wherein in the coupling element at least one fluid channel for guiding the fluid from the cavity of the piston rod to one formed to a fluid outlet of the coupling element.

Bei der erfindungsgemäßen Funktionseinheit weist die Kolbenstange einen typischerweise durchgehenden Hohlraum auf, der beispielsweise als Axialbohrung ausgebildet sein kann. Der mit dem Fluid beaufschlagbare Druckraum in dem Halteelement kann insbesondere als zylindrische Bohrung ausgebildet sein. Die Fluid-Verbindung zwischen dem Druckraum und dem Hohlraum in der Kolbenstange kann durch eine beispielsweise axiale Bohrung in der Kolbenstange erfolgen, die als Drossel wirkt. Über die Fluid-Verbindung wird bei der Beaufschlagung des Druckraums mit dem Fluid, beispielsweise mit einem Gas, z.B. mit Stickstoff oder mit Druckluft, gezielt ein kleiner Teil des Gasstroms durch den Hohlraum in der Kolbenstange hindurch geleitet und gelangt über den Fluidkanal in dem Kopplungselement zu einem Fluid-Auslass des Kopplungselements, der mit einem Fluid-Anschluss des Funktionselements verbindbar ist. Im Funktionselement kann das Fluid zur Erfüllung der Funktion des Funktionselements, beispielsweise zur Erfüllung einer Saugfunktion, verwendet werden. Das für die pneumatische oder ggf. hydraulische Bewegung des Kopplungselements benötigte Fluid kann somit gleichzeitig zur Erfüllung der Funktion des Funktionselements genutzt werden. Dies ermöglicht eine einfache und kompakte Bauweise der Funktionseinheit, da nur eine einzige Fluid-Zuleitung benötigt wird. Wird der Druckraum nicht mehr mit dem Fluid beaufschlagt, kann die Rückstellung der Kolbenstange in eine Ruhestellung erfolgen, indem auf die Kolbenstange eine Kraft aufgebracht wird, die beispielweise durch eine (Druck-)Feder, durch einen hermetisch gehaltenen Druckraum erzeugt werden kann, oder indem in den Druckraum ein Fluid zugeführt wird, das in entgegen gesetzter Richtung auf die Kolbenstange wirkt. In the functional unit according to the invention, the piston rod has a typically continuous cavity, which may be formed, for example, as an axial bore. The acted upon by the fluid pressure chamber in the holding element may be formed in particular as a cylindrical bore. The fluid connection between the pressure chamber and the cavity in the piston rod can be done by an example axial bore in the piston rod, which acts as a throttle. When the pressure space is exposed to the fluid, for example with a gas, for example nitrogen or compressed air, a small portion of the gas flow is selectively directed through the cavity in the piston rod via the fluid connection and arrives via the fluid channel in the coupling element a fluid outlet of the coupling element, which is connectable to a fluid port of the functional element. In the functional element, the fluid can be used to fulfill the function of the functional element, for example to fulfill a suction function. The fluid required for the pneumatic or optionally hydraulic movement of the coupling element can thus be used simultaneously to fulfill the function of the functional element. This allows a simple and compact design of the functional unit, since only a single fluid supply line is needed. If the pressure chamber is no longer acted upon by the fluid, the return of the piston rod can take place in a rest position by a force is applied to the piston rod, which can be generated for example by a (pressure) spring, by a hermetically held pressure chamber, or by in the pressure chamber, a fluid is supplied, which acts in the opposite direction to the piston rod.

Bei einer Ausführungsform weist die Funktionseinheit ein Anschlagelement zur Begrenzung der Bewegung des Kopplungselements relativ zu dem Halteelement entlang der Verschieberichtung auf einen maximalen Abstand auf, wobei das Anschlagelement bevorzugt zur Veränderung des maximalen Abstands zwischen dem Halteelement und dem Kopplungselement an einem Trägerelement entlang der Verschieberichtung bewegbar und an unterschiedlichen Positionen in Verschieberichtung an dem Trägerelement festlegbar ist. Der maximale Abstand zwischen dem Halteelement und dem Kopplungselement entlang der Verschieberichtung wird durch das Anschlagelement vorgegeben. Das Trägerelement kann als (Gewinde-)Stange ausgebildet sein, die mit dem Kopplungselement oder mit dem Halteelement fest verbunden ist und deren freies Ende in ein Langloch oder dergleichen an dem jeweils anderen Element, d.h. an dem Halteelement oder an dem Kopplungselement, eingreift. Das Trägerelement ist in diesem Fall über das Anschlagelement in dem Langloch geführt und begrenzt den Hub des Kopplungselements, wenn das Anschlagelement das Ende des Langlochs erreicht. Das Anschlagelement kann manuell oder motorisch entlang der Führungsstange verschiebbar sein. Das Anschlagelement kann beispielsweise als Hülse ausgeführt sein, die das Trägerelement umgibt und mittels einer Schraube an dem Trägerelement festlegbar ist. Alternativ kann das Trägerelement als Gewindestange ausgeführt sein, also ein Außengewinde aufweisen, das mit einem Innengewinde des Anschlagelements zusammenwirkt, um das Anschlagelement zu verschieben. Bei einer geeigneten Auslegung des Gewindes ist dieses selbsthemmend, d.h. das Anschlagelement verbleibt in der eingestellten Position und ist dort festgelegt. Auf diese Weise kann der maximale Hub des Kopplungselements verändert und an verschiedene Funktionselemente oder an verschiedene Werkstückdicken angepasst werden.In one embodiment, the functional unit has a stop element for limiting the movement of the coupling element relative to the holding element along the displacement direction to a maximum distance, wherein the stop element preferably for changing the maximum distance between the holding element and the coupling element on a carrier element along the displacement direction movable and can be fixed at different positions in the direction of displacement on the support element. The maximum distance between the holding element and the coupling element along the displacement direction is predetermined by the stop element. The support member may be formed as a (threaded) rod which is fixedly connected to the coupling element or with the holding element and whose free end in a slot or the like to the other element, i. on the holding element or on the coupling element, engages. The carrier element is guided in this case via the stop element in the slot and limits the stroke of the coupling element when the stop element reaches the end of the slot. The stop element can be displaced manually or by a motor along the guide rod. The stop element may for example be designed as a sleeve which surrounds the carrier element and can be fixed by means of a screw on the carrier element. Alternatively, the carrier element may be designed as a threaded rod, that is to say comprise an external thread which cooperates with an internal thread of the stop element in order to displace the stop element. With a suitable design of the thread this is self-locking, i. the stop element remains in the set position and is fixed there. In this way, the maximum stroke of the coupling element can be changed and adapted to different functional elements or to different workpiece thicknesses.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Funktionseinheit mindestens ein Führungselement, insbesondere eine Führungsstange, zur verdrehsicheren Führung des Kopplungselements bei der Bewegung entlang der Verschieberichtung auf. Die Führungsstange und die Kolbenstange verlaufen typischerweise parallel zueinander und sind lateral voneinander beabstandet. Die Führungsstange kann mit dem Halteelement oder mit dem Kopplungselement fest verbunden sein und greift typischerweise in einen (weiteren) Hohlraum am jeweils anderen Element, d.h. an dem Kopplungselement oder an dem Halteelement, ein.In a further embodiment, the functional unit has at least one guide element, in particular a guide rod, for the rotationally secure guidance of the coupling element during the movement along the displacement direction. The guide rod and the piston rod are typically parallel to each other and laterally spaced from each other. The guide rod may be fixedly connected to the holding element or to the coupling element and typically engages in a (further) cavity on the respective other element, i. on the coupling element or on the holding element, a.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Funktionseinheit ein Funktionselement auf, das lösbar mit dem Kopplungselement verbunden ist, wobei das Funktionselement einen bevorzugt als Venturi-Düse ausgebildeten Unterdruckerzeuger aufweist, der zur Erzeugung eines Unterdrucks über einen Fluid-Anschluss mit dem Fluid-Auslass und somit mit dem Fluidkanal des Kopplungselements verbindbar ist. Bei dem Funktionselement kann durch das über den Fluid-Anschluss zugeführte Fluid ein Unterdruck in dem Funktionselement erzeugt werden, d.h. die Funktion der Unterdruckerzeugung ist lokal in dem Funktionselement realisiert. Es ist daher kein externer Vakuumerzeuger und keine Verbindungsleitung zu einem solchen notwendig. Der in der Funktionseinheit erzeugte Unterdruck kann insbesondere dazu genutzt werden, um ein Werkstück bzw. um Werkstückteile anzusaugen.In a further embodiment, the functional unit has a functional element which is detachably connected to the coupling element, wherein the functional element has a vacuum generator which is preferably designed as a Venturi nozzle and which generates a negative pressure via a fluid connection with the fluid outlet and thus with the fluid channel of the coupling element is connectable. In the functional element, a negative pressure can be generated in the functional element by the fluid supplied via the fluid connection, i. the function of the vacuum generation is implemented locally in the functional element. It is therefore no external vacuum generator and no connection line to such a necessary. The negative pressure generated in the functional unit can in particular be used to suck in a workpiece or workpiece parts.

Bei einer Weiterbildung weist das Funktionselement mindestens ein Sauggreifelement auf, das über mindestens eine Saugleitung mit dem Unterdruckerzeuger, insbesondere in Form der Venturi-Düse, verbunden ist. Bei einer Venturi-Düse handelt es sich um ein Rohr mit einer Verengung des Querschnitts, der beispielsweise durch zwei gegeneinander gerichtete konische Rohrabschnitte erzeugt wird, die an der Stelle ihres geringsten Durchmessers vereint sind. An der Stelle mit dem geringsten Durchmesser ist typischerweise die Saugleitung platziert. Wird die Venturi-Düse von einem Fluid, beispielsweise von Druckluft, durchströmt, so wird (wie bei einer Wasserstrahlpumpe) in der Saugleitung ein Unterdruck erzeugt, wenn die Saugseite des bzw. der Sauggreifelemente geschlossen ist. Dies ist der Fall, wenn die Sauggreifelemente mit der Werkstückoberfläche in Kontakt stehen oder wenn diese - als Passivsauger - ein Ventil aufweisen, das automatisch schließt, wenn die Saugseite nicht durch das anzusaugende Werkstückteil belegt ist. Mehrere Sauggreifelemente können über eine gemeinsame Saugleitung mit dem Unterdruckerzeuger in Form der Venturi-Düse verbunden werden. Mit Hilfe eines solchen Funktionselements können auch kleine, filigrane oder Öffnungen aufweisende Werkstückteile angesaugt und anschließend aus dem Restwerkstück entnommen und abtransportiert werden.In a development, the functional element has at least one suction gripping element, which is connected via at least one suction line to the vacuum generator, in particular in the form of the Venturi nozzle. A Venturi nozzle is a tube having a narrowing in cross-section, for example, created by two opposing tapered tube sections that are at their lowest point Diameter are united. At the location with the smallest diameter, the suction line is typically placed. If the Venturi nozzle flows through a fluid, for example compressed air, then a negative pressure is generated in the suction line (as in the case of a water jet pump) when the suction side of the or the suction gripping elements is closed. This is the case when the suction pads are in contact with the workpiece surface or when they have a passive suction valve that automatically closes when the suction side is not occupied by the workpiece part to be sucked. Several suction gripping elements can be connected via a common suction line with the vacuum generator in the form of Venturi nozzle. With the help of such a functional element also small, filigree or openings having workpiece parts can be sucked and then removed from the remainder of the workpiece and removed.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist die in der Einleitung oder in den vorstehenden Absätzen beschriebene Funktionseinheit mindestens zwei Funktionselemente auf, die wahlweise mit dem Kopplungselement lösbar verbindbar sind und die jeweils bevorzugt mindestens ein Kontaktelement zur Kontaktierung eines Werkstücks aufweisen, wobei die mindestens zwei Funktionselemente zur Erfüllung von mindestens zwei unterschiedlichen Funktionen ausgebildet sind. Die Funktionselemente können manuell oder ggf. automatisiert mit dem Kopplungselement verbunden werden. Mehrere (unterschiedliche) Funktionselemente können in einem gemeinsamen Magazin in einer Bearbeitungsmaschine, beispielsweise in einer Laserbearbeitungsmaschine, untergebracht werden, um den Austausch zu vereinfachen, der manuell oder automatisiert, z.B. mittels eines steuerbaren Greifarms, erfolgen kann.In a further embodiment, the functional unit described in the introduction or in the preceding paragraphs has at least two functional elements which can be detachably connected to the coupling element and which preferably each have at least one contact element for contacting a workpiece, wherein the at least two functional elements for fulfilling at least two different functions are formed. The functional elements can be connected to the coupling element manually or, if necessary, automatically. Several (different) functional elements may be accommodated in a common magazine in a processing machine, for example in a laser processing machine, to facilitate the replacement, which may be manual or automated, e.g. by means of a controllable gripper arm, can be done.

Das Kopplungselement der Funktionseinheit, die wie in der Einleitung beschrieben ausgebildet ist, kann mit Hilfe eines z.B. elektrischen Motors relativ zu dem Halteelement bewegt, insbesondere verschoben werden. Es ist aber auch möglich, das Kopplungselement mit Hilfe einer Kolbenstange und einem pneumatischen oder ggf. hydraulischen Antrieb relativ zu dem Halteelement zu verschieben. Das jeweilige Funktionselement kann mit dem Kopplungselement beispielsweise über eine Schraubverbindung lösbar verbunden sein. An dem Kopplungselement können auf einfache Weise verschiedenartige Funktionselemente mit und ohne Saug- oder Blasfunktion angebracht werden. Insbesondere können wahlweise Funktionselemente, die zur Erfüllung ihrer Funktion die Zuführung eines Fluids benötigen, und Funktionselemente, die zur Erfüllung ihrer Funktion keine Zuführung eines Fluids benötigen, lösbar mit dem Kopplungselement verbunden werden.The coupling element of the functional unit, which is designed as described in the introduction, can be adjusted by means of e.g. electric motor moves relative to the holding element, in particular to be moved. But it is also possible to move the coupling element by means of a piston rod and a pneumatic or possibly hydraulic drive relative to the holding element. The respective functional element can be detachably connected to the coupling element, for example via a screw connection. On the coupling element various functional elements can be attached with and without suction or blowing function in a simple manner. In particular, optional functional elements that require the supply of a fluid to fulfill their function, and functional elements that do not require the supply of a fluid to fulfill their function, can be detachably connected to the coupling element.

Bei einer Weiterbildung sind die Kontaktelemente der Funktionselemente ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Sauggreifelement, elastisches Kontaktelement, insbesondere elastisches Kissen oder Bürste, Ausdrückstift, Folienanreißelement und Abschirmelement. Es versteht sich, dass ein- und dasselbe Funktionselement zwei oder mehr Kontaktelemente aufweisen kann, die eine unterschiedliche Funktion erfüllen. An Stelle von Funktionselementen mit einem oder mehreren Kontaktelementen können ggf. auch Funktionselemente verwendet werden, die nicht mit dem Werkstück bzw. mit der Werkstückoberfläche in Kontakt kommen sollen, beispielsweise Funktionselemente, die eine Düse, beispielsweise in Form einer Ringdüse oder dergleichen aufweisen, welche die an dem Bearbeitungskopf angebrachte Düse bzw. deren Düsenöffnung ringförmig umgibt.In a development, the contact elements of the functional elements are selected from the group comprising: suction gripping element, elastic contact element, in particular elastic pad or brush, ejection pin, Folienanreißelement and shielding. It is understood that one and the same functional element may have two or more contact elements that fulfill a different function. Functional elements which are not intended to come into contact with the workpiece or with the workpiece surface may also be used instead of functional elements having one or more contact elements, for example functional elements which have a nozzle, for example in the form of an annular nozzle or the like, which attached to the machining head nozzle or its nozzle opening annularly surrounds.

Die Funktionselemente bzw. deren Kontaktelemente können während oder nach dem Laserbearbeitungsprozess verschiedene Funktionen erfüllen, von denen einige im Folgenden näher beschrieben sind: The functional elements or their contact elements can fulfill various functions during or after the laser processing process, some of which are described in more detail below:

Funktionselement mit Sauggreifelementen für KleinteileFunctional element with suction pads for small parts

Ein mit Sauggreifelementen ausgeführtes Funktionselement kann zum Halten von freigeschnittenen Kleinteilen im Restgitter und zum Entnehmen der Teile nach oben aus der Werkstückebene dienen. Die maximale Größe der Teile, die mit den Sauggreifelementen entnommen werden können, ist durch die Saugkraft begrenzt. Ein jeweiliges mit den Sauggreifelementen angesaugtes Kleinteil kann mit Hilfe der Bewegungsachsen des Bearbeitungskopfs, beispielsweise eines Schneidkopfs, aus der Werkstückebene entnommen, lateral verfahren und beispielsweise als Schüttgut in einen Sammelbehälter fallen gelassen werden.A running with Sauggreifelementen functional element can be used to hold cut small parts in the skeleton and to remove the parts up from the workpiece level. The maximum size of the parts that can be removed with the suction pads is limited by the suction force. A respective sucked with the Sauggreifelementen small part can be removed with the help of the axes of movement of the machining head, such as a cutting head from the workpiece level, moved laterally and dropped, for example as bulk material in a collection.

Funktionselement mit Ausdrückelement(en)Functional element with ejection element (s)

Ein Funktionselement mit einem oder mehreren Ausdrückelement(en), beispielsweise mit einem insbesondere elastischen Kontaktelement, z.B. mit einem Kissen, kann dazu dienen, freigeschnittene kleine Werkstückteile aus dem Restgitter nach unten auszudrücken, wenn diese von alleine nicht fallen. Meist sind diese Werkstückteile zu leicht, verkippen im Restgitter oder drehen sich durch Einwirkung des aus dem (Laser-)Schneidkopf austretenden Schneidgasstrahls aus ihrer Lage. Durch das Ausdrücken dieser Teile wird die Prozesssicherheit der Teileentnahme deutlich erhöht. Alternativ zu einem elastischen Kontaktelement kann als Ausdrückelement ein (nicht federelastischer) Ausdrückstift vorgesehen sein, dessen Krafteinwirkung punktueller ist.A functional element with one or more expressing element (s), for example with a particular elastic contact element, e.g. with a pillow, can serve to express cut small workpiece parts from the skeleton down when they do not fall by themselves. In most cases, these workpiece parts are too light, tilt in the skeletal grid or rotate out of their position by the action of the cutting gas jet emerging from the (laser) cutting head. By expressing these parts, the process reliability of parts removal is significantly increased. As an alternative to an elastic contact element may be provided as a Ausdrückelement a (non-resilient) Ausdrückstift whose force is punctiform.

Funktionselement mit (elastischen) Niederhalte- und Ausschiebeelement(en) Functional element with (elastic) hold-down and push-out element (s)

Beim Laserschneiden können kleine Werkstückteile unerwünscht von der unter der Werkstückauflage angeordneten Absaugvorrichtung erfasst und abgesaugt werden. Außerdem kann es vorkommen, dass das Schneidgas frei werdende Kleinteile im Restgitter verkippt oder durch die Werkstückauflage bzw. die Lasermatrize (an Stanz-Laser-Kombinationsmaschinen) nach unten aus dem Restgitter drückt. Dadurch können die Werkstückteile verschmutzen, beschädigt werden oder im Absaugweg bzw. in den übrigen Prozessreststoffen/Abfallteilen verloren gehen. Ein Funktionselement mit einem als Bürste oder als elastisches Kissen ausgebildeten elastischen Kontaktelement kann eingesetzt werden, um das Gutteil beim Freischneiden in ebener Lage festzuhalten. Das Gutteil verbleibt dadurch im Restgitter, ohne zu verkippen.When laser cutting small workpiece parts can be detected and sucked undesirable from the arranged under the workpiece support suction device. In addition, it may happen that the cutting gas released small parts tilted in the skeleton or pressed by the workpiece support or the laser die (punching laser combination machines) down from the skeleton. As a result, the workpiece parts can become dirty, damaged or lost in the Absaugweg or in the remaining process residues / waste parts. A functional element with a designed as a brush or as an elastic cushion elastic contact element can be used to hold the good part when cutting free in a level position. The good part thus remains in the skeleton, without tipping.

Anschließend kann das Funktionselement, genauer gesagt das elastische Kontaktelement, beispielsweise in Form der Bürste oder des elastischen Kissens, dazu dienen, das freigeschnittene Werkstückteil auf der Werkstückauflage zu verschieben, beispielsweise zu einer in der Werkstückauflage angeordneten Teileklappe. Beim Ausschleusen von Kleinteilen über eine Teileklappe in der Werkstückauflage kann es vorkommen, dass die Teile nicht auf Anhieb fallen, wenn diese leicht sind und der Teileschwerpunkt hinter der Klappenanfangskante liegt. Solche Teile können mit Hilfe des elastischen Kontaktelements verschoben und auf der Teileklappe positioniert werden. Das Teil fällt erst, wenn das elastische Kontaktelement wieder angehoben wird und so das Teil freigibt. Auch auf diese Weise wird die Prozesssicherheit bei der Teileentnahme erhöht.Subsequently, the functional element, more precisely the elastic contact element, for example in the form of the brush or the elastic pad, serve to displace the cut-free workpiece part on the workpiece support, for example to a part flap arranged in the workpiece support. When removing small parts via a partial flap in the workpiece support, it may happen that the parts do not fall off immediately, if they are light and the partial center of gravity lies behind the flap start edge. Such parts can be moved by means of the elastic contact element and positioned on the part flap. The part only falls when the elastic contact element is raised again, thus releasing the part. Also in this way the process reliability is increased at the part removal.

Funktionselement mit Folienanreißer (und Abziehhilfe)Function element with foil marker (and peel-off aid)

Mit einem Funktionselement, welches ein Kontaktelement mit einem oder mehreren Dornen oder Kugeln aufweist, kann die Folie eines foliierten Werkstücks (Blechs) angeritzt und aufgezogen werden. Dies erleichtert das Abziehen der Folie von einem foliierten Werkstück, bevor die Laserbearbeitung erfolgt.With a functional element, which has a contact element with one or more thorns or balls, the foil of a foiled workpiece (sheet) can be scratched and pulled up. This facilitates the removal of the film from a foiled workpiece before the laser processing takes place.

Funktionselement mit AbschirmfunktionFunctional element with shielding function

Wird ein Kontaktelement in Form einer Bürste ringförmig und als blickdichte Einheit aus strahlungsresistenten Borsten aufgebaut, so kann die Bürste (zusätzlich) als Strahlschutzelement genutzt werden, d.h. eine Abschirmfunktion erfüllen.If a contact element in the form of a brush ring-shaped and constructed as opaque unit of radiation-resistant bristles, the brush (in addition) can be used as a beam protection element, i. fulfill a shielding function.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf, bevorzugt einen Laserbearbeitungskopf, insbesondere einen Laserschneidkopf, zur insbesondere schneidenden Bearbeitung eines Werkstücks, umfassend: ein Gehäuse, sowie eine Funktionseinheit, wie sie weiter oben beschrieben ist, wobei das Halteelement der Funktionseinheit an dem Gehäuse des Bearbeitungskopfs befestigt ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, sind Laserbearbeitungsköpfe, insbesondere Laserschneidköpfe, speziell im Hinblick auf eine gute Schneidfunktionalität bei möglichst geringem Gewicht entwickelt worden, um den Schneidkopf mit hoher Dynamik über die Werkstückoberfläche bewegen zu können. Durch die weiter oben beschriebene kompakte Funktionseinheit kann der Bearbeitungskopf, beispielsweise in Form eines Laserschneidkopfs, mindestens eine zusätzliche Funktion übernehmen, ohne dass hierdurch die Dynamik des Schneidkopfs deutlich reduziert wird.Another aspect of the invention relates to a machining head, preferably a laser machining head, in particular a laser cutting head, for the particular cutting machining of a workpiece, comprising: a housing, and a functional unit, as described above, wherein the retaining element of the functional unit on the housing of the machining head is attached. As described above, laser processing heads, in particular laser cutting heads, have been developed especially with regard to good cutting functionality with the lowest possible weight, in order to be able to move the cutting head over the workpiece surface with high dynamics. As a result of the compact functional unit described above, the machining head, for example in the form of a laser cutting head, can assume at least one additional function without significantly reducing the dynamics of the cutting head.

Bei einer Ausführungsform umfasst der Bearbeitungskopf zusätzlich eine Bewegungseinrichtung mit einem insbesondere pneumatischen Antrieb zur Bewegung des Kopplungselements und somit des Funktionselements zwischen einer werkstückfernen Ruhestellung und einer werkstücknahen Funktionsstellung, insbesondere durch Beaufschlagen des Druckraums des Halteelements mit einem Fluid, typischerweise mit einem Gas.In one embodiment, the machining head additionally comprises a movement device with a pneumatic drive, in particular, for moving the coupling element and thus the functional element between a rest position remote from the work piece and a working position close to the work piece, in particular by pressurizing the pressure space of the holding element with a fluid, typically with a gas.

Die Bewegung des Funktionselements, genauer gesagt des mit diesem verbundenen Kopplungselements, kann beispielsweise erfolgen, indem dem weiter oben beschriebenen Druckraum in dem Halteelement ein Fluid zugeführt wird, welches auf die Kolbenstange eine Kraft ausübt, um die Kolbenstange und damit das Funktionselement von der Ruhestellung in die Funktionsstellung zu bewegen, insbesondere linear zu verschieben. Wird das Funktionselement nicht benötigt, kann das Funktionselement zurück in die werkstückferne Ruhestellung bewegt werden. Im einfachsten Fall wird zu diesem Zweck die Zuführung des Fluids zu dem Druckraum gestoppt, beispielsweise indem eine Verbindungsleitung der Bewegungseinrichtung bzw. des pneumatischen Antriebs zwischen dem Druckraum und einem Gas-Reservoir, beispielsweise einem Druckluftkreislauf, mit Hilfe eines steuerbaren Ventils geschlossen wird. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Bewegung der Kolbenstange des Kopplungselements bzw. des Funktionselements von der Funktionsstellung in die Ruhestellung durch eine Rückstellfeder oder dergleichen erfolgen, die beispielsweise in dem Druckraum angeordnet ist und auf die Kolbenstange, genauer gesagt auf eine Kolbenwirkfläche einwirkt. Alternativ kann der Druckraum beispielsweise als doppelt wirkender Pneumatik-Zylinder ausgebildet sein, bei dem die Bewegung der Kolbenstange von der Ruhestellung in die Funktionsstellung und umgekehrt durch die Zuführung eines Fluids in den Druckraum erfolgt. Die Bewegungseinrichtung steuert die Bewegung des Funktionselements in die Ruhestellung, um dieses während des Bearbeitungsprozesses vor Verschmutzungen zu schützen, indem dieses weiter vom Werkstück entfernt angeordnet wird. Typischerweise ist die Funktionsstellung so gewählt, dass das mindestens eine Kontaktelement des Funktionselements in der Funktionsstellung mit dem Werkstück und/oder mit freigeschnittenen Werkstückteilen in Kontakt kommt.The movement of the functional element, more precisely of the coupling element connected thereto, can be effected, for example, by supplying a fluid in the retaining element to the pressure chamber which exerts a force on the piston rod in order to move the piston rod and thus the functional element from the inoperative position to move the functional position, in particular to move linearly. If the functional element is not required, the functional element can be moved back to the workpiece-distant rest position. In the simplest case, the supply of fluid to the pressure chamber is stopped for this purpose, for example by a connecting line of the movement device or the pneumatic drive between the pressure chamber and a gas reservoir, such as a compressed air circuit, is closed by means of a controllable valve. As described above, the movement of the piston rod of the coupling element or the functional element from the functional position to the rest position by a return spring or the like can take place, which is arranged for example in the pressure chamber and acts on the piston rod, more precisely on a piston effective surface. Alternatively, the pressure chamber may be formed, for example, as a double-acting pneumatic cylinder, in which the movement of the piston rod from the rest position to the functional position and vice versa by the supply of a fluid into the pressure chamber. The movement device controls the movement of the functional element in the Rest position to protect it from contamination during the machining process by placing it further away from the workpiece. Typically, the functional position is selected so that the at least one contact element of the functional element in the functional position comes into contact with the workpiece and / or with cut workpiece parts.

Die Erfindung betrifft auch ein Funktionselement für eine Funktionseinheit für einen Bearbeitungskopf, insbesondere für eine erfindungsgemäße Funktionseinheit wie weiter oben beschrieben, umfassend: einen Unterdruckerzeuger sowie mindestens ein Sauggreifelement, das über mindestens eine Saugleitung mit dem Unterdruckerzeuger verbunden ist, wobei das Funktionselement mindestens einen Fluid-Anschluss zur Zuführung eines Fluids zu dem Unterdruckerzeuger zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Saugleitung aufweist, um mittels des mindestens einen Sauggreifers das Werkstück - oder typischerweise vom Werkstück freigeschnittene Werkstückteile - anzusaugen.The invention also relates to a functional element for a functional unit for a machining head, in particular for a functional unit according to the invention as described above, comprising: a vacuum generator and at least one suction gripping element which is connected via at least one suction line to the vacuum generator, wherein the functional element at least one fluid Having a connection for supplying a fluid to the vacuum generator for generating a negative pressure in the suction line in order to suck by means of the at least one suction gripper, the workpiece - or workpiece parts typically cut free from the workpiece.

Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Funktion der Unterdruckerzeugung lokal in dem Funktionselement realisiert, d.h. es ist für die Erzeugung des Unterdrucks lediglich erforderlich, dem Unterdruckerzeuger des Funktionselements über den mindestens einen Fluid-Anschluss ein Fluid zuzuführen.As described above, the vacuum generation function is implemented locally in the functional element, i. it is only necessary for the generation of the negative pressure to supply a fluid to the vacuum generator of the functional element via the at least one fluid connection.

Bei einer Ausführungsform weist der Unterdruckerzeuger eine Venturi-Düse auf, der zur Erzeugung des Unterdrucks in der Saugleitung das Fluid zuführbar ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Venturi-Düse typischerweise als Rohr mit einer Verengung des Querschnitts, beispielsweise in Form eines Doppelkonus, ausgebildet, wobei das Ende der Saugleitung in den verengten Rohrquerschnitt mündet. Das Fluid kann in axialer Richtung in die Venturi-Düse eingeströmt werden, es ist aber auch möglich, dass das Fluid über einen seitlichen Einlass in die Venturi-Düse eingeströmt wird.In one embodiment, the vacuum generator has a Venturi nozzle, to which the fluid can be supplied in order to generate the negative pressure in the suction line. As described above, the Venturi nozzle is typically formed as a tube with a constriction of the cross section, for example in the form of a double cone, wherein the end of the suction line opens into the constricted tube cross section. The fluid can be flowed into the Venturi nozzle in the axial direction, but it is also possible that the fluid is flowed into the Venturi nozzle via a lateral inlet.

Bei einer Ausführungsform ist der Fluid-Anschluss in einem Verbindungsbereich des Funktionselements zur Verbindung des Funktionselements mit dem Kopplungselement gebildet, um den Fluid-Anschluss des Funktionselements mit einer Fluidleitung des Kopplungselements zu verbinden. Um das Funktionselement in dem Verbindungsbereich fluiddicht mit dem Kopplungselement zu verbinden, ist der Verbindungsbereich typischerweise als plane (Anschlag-)Fläche ausgebildet, an der ein entsprechender Verbindungsbereich des Kopplungselements in Form einer planen Fläche in Anschlag gebracht wird. Für die fluiddichte Verbindung kann an dem Kopplungselement am austrittsseitigen Ende der Fluidleitung, d.h. am Fluid-Auslass, ein Dichtelement, beispielsweise in Form eines Dichtrings, angebracht werden. Wird das Funktionselement in dem Verbindungsbereich mit dem Kopplungselement verschraubt, kann auf diese Weise eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Funktionselement hergestellt werden.In one embodiment, the fluid connection is formed in a connection region of the functional element for connecting the functional element to the coupling element in order to connect the fluid connection of the functional element to a fluid line of the coupling element. In order to connect the functional element in the connection region in a fluid-tight manner to the coupling element, the connection region is typically designed as a plane (stop) surface against which a corresponding connection region of the coupling element in the form of a planar surface is brought into abutment. For the fluidtight connection, at the coupling element at the exit end of the fluid conduit, i. be attached to the fluid outlet, a sealing element, for example in the form of a sealing ring. If the functional element is screwed into the connection area with the coupling element, a fluid-tight connection between the coupling element and the functional element can be produced in this way.

Bei der Verbindung eines Kopplungselements mit einem Funktionselement, das keine Zuführung eines Fluids benötigt, ist es typischerweise günstig, den Fluid-Auslass des Kopplungselements fluiddicht zu verschließen, da ansonsten über die Fluid-Verbindung in dem Druckraum zumindest in der Funktionsstellung des Funktionselements permanent Fluid austritt. Funktionselemente, die keine Saugfunktion oder keine andere ein Fluid benötigende Funktion (Düsenfunktion) erfüllen, weisen in dem Verbindungsbereich keinen Fluid-Anschluss auf. Durch die Verwendung einer planen Verbindungsfläche und ein am Fluid-Auslass angebrachtes Dichtungselement, beispielsweise in Form des oben beschriebenen Dichtrings, kann beim Verschrauben des Funktionselements mit dem Kopplungselement die Fluidleitung in dem Kopplungselement dichtend verschlossen werden.When connecting a coupling element to a functional element that does not require the supply of a fluid, it is typically advantageous to close the fluid outlet of the coupling element in a fluid-tight manner, since otherwise fluid permanently escapes via the fluid connection in the pressure chamber at least in the functional position of the functional element , Functional elements that do not fulfill a suction function or any other fluid-requiring function (nozzle function) have no fluid connection in the connection region. By using a plane connecting surface and a sealing element attached to the fluid outlet, for example in the form of the above-described sealing ring, the fluid line in the coupling element can be sealingly closed when the functional element is screwed to the coupling element.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Fluid-Anschluss an dem Funktionselement außerhalb eines Verbindungsbereichs zur Verbindung des Funktionselements mit dem Kopplungselement gebildet. In diesem Fall dient der Fluid-Anschluss zur Verbindung einer (externen) Fluid-Zuleitung, beispielsweise einer Druckluft-Zuleitung, mit dem Unterdruckerzeuger. In diesem Fall wird das Fluid dem Unterdruckerzeuger nicht durch das Kopplungselement zugeführt.In a further embodiment, the fluid connection to the functional element is formed outside a connection region for connecting the functional element to the coupling element. In this case, the fluid connection is used to connect an (external) fluid supply line, for example a compressed air supply line, to the vacuum generator. In this case, the fluid is not supplied to the vacuum generator by the coupling element.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus 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.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and the features listed further can be used individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.

Es zeigen:

  • 1a,b schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels einer Funktionseinheit mit einem Halteelement, einem Kopplungselement und einem Funktionselement, das Kontaktelemente in Form von Sauggreifelementen aufweist,
  • 2a,b schematische Darstellungen eines Bearbeitungskopfs mit einer solchen Funktionseinheit mit dem Funktionselement in einer werkstückfernen Ruhestellung und in einer werkstücknahen Funktionsstellung,
  • 3a,b schematische Darstellungen eines Funktionselements, welches einen Unterdruckerzeuger in Form einer Venturi-Düse und eine Mehrzahl von Sauggreifelementen aufweist,
  • 4a-d schematische Darstellungen von vier Funktionselementen, die jeweils ein Kontaktelement aufweisen, das zur Erfüllung einer jeweils unterschiedlichen Funktion dient, sowie
  • 5a,b Darstellungen von zwei Funktionselementen mit einem Verbindungsbereich ohne bzw. mit einem Fluid-Anschluss.
Show it:
  • 1a, b schematic representations of an embodiment of a functional unit having a holding element, a coupling element and a functional element having contact elements in the form of Saugrreifelementen,
  • 2a, b schematic representations of a machining head with such a functional unit with the functional element in a workpiece distant rest position and in a workpiece-near functional position,
  • 3a, b schematic representations of a functional element, which has a vacuum generator in the form of a Venturi nozzle and a plurality of Sauggreifelementen,
  • 4a-d schematic representations of four functional elements, each having a contact element, which serves to fulfill a respective different function, and
  • 5a, b Representations of two functional elements with a connection area without or with a fluid connection.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference numerals are used for identical or functionally identical components.

1a,b zeigen einen beispielhaften Aufbau einer Funktionseinheit 1 zur Anbringung an einem in 2a,b dargestellten Bearbeitungskopf, der als Laserbearbeitungskopf 2 in Form eines Laserschneidkopfs ausgebildet ist. Die Funktionseinheit 1 weist ein Halteelement 3, ein Kopplungselement 4 und ein Funktionselement 5 auf. Das Halteelement 3 ist an dem Laserbearbeitungskopf 2, genauer gesagt an einem Gehäuse 6 des Laserbearbeitungskopfs 2, über eine Schraubverbindung befestigbar. Entsprechend ist das Halteelement 3 bei der Darstellung von 2a,b an dem Gehäuse 6 des Laserschneidkopfs 2 über eine Schraubverbindung befestigt. 1a, b show an exemplary structure of a functional unit 1 for attachment to an in 2a, b shown processing head, as a laser processing head 2 is formed in the form of a laser cutting head. The functional unit 1 has a retaining element 3 , a coupling element 4 and a functional element 5 on. The holding element 3 is on the laser processing head 2 more precisely on a housing 6 of the laser processing head 2 , attachable via a screw connection. Accordingly, the holding element 3 in the presentation of 2a, b on the housing 6 of the laser cutting head 2 attached via a screw connection.

Der Laserbearbeitungskopf 2 dient zur schneidenden Bearbeitung eines beispielsweise plattenförmigen Werkstücks 7 in Form eines Blechs. Der Laserbearbeitungskopf 2 weist nicht näher dargestellte optische Elemente auf, um einen Laserstrahl entlang einer optischen Achse 8 auf das Werkstück 7 zu führen sowie für die schneidende Bearbeitung dort zu fokussieren. Zur Unterstützung des Schneidprozesses wird über eine an dem Laserbearbeitungskopf 2 befestigte Schneidgasdüse 9 ein Gas in den Bereich einer Bearbeitungsstelle an dem Werkstück 7 eingebracht.The laser processing head 2 is used for the cutting machining of a plate-shaped workpiece, for example 7 in the form of a sheet. The laser processing head 2 not shown optical elements to a laser beam along an optical axis 8th on the workpiece 7 to guide and to focus there for the cutting processing. To assist the cutting process is via a on the laser processing head 2 attached cutting gas nozzle 9 a gas in the region of a processing point on the workpiece 7 brought in.

Das Kopplungselement 4 der Funktionseinheit 1 ist relativ zu dem Halteelement 3 und somit relativ zu dem Laserbearbeitungskopf 2 von einer in 2a dargestellten, von dem zu bearbeitenden Werkstück 7 fernen (werkstückfernen) Ruhestellung R in eine in 2b dargestellte, werkstücknahe Funktionsstellung F bewegbar, beispielsweise linear verschiebbar. In der in 2b gezeigten Funktionsstellung F liegen an dem Funktionselement 5 angebrachte Kontaktelemente in Form von Sauggreifelementen 10 an der Oberseite des Werkstücks 7 an, um das Werkstück 7 und/oder von dem Werkstück 7 freigeschnittene Werkstückteile, anzusaugen.The coupling element 4 the functional unit 1 is relative to the retaining element 3 and thus relative to the laser processing head 2 from one in 2a represented, from the workpiece to be machined 7 distant (workpiece distant) rest position R into an in 2 B shown, workpiece near functional position F movable, for example, linearly displaceable. In the in 2 B shown functional position F are located on the functional element 5 attached contact elements in the form of Sauggreifelementen 10 at the top of the workpiece 7 on to the workpiece 7 and / or from the workpiece 7 cut workpiece parts, to suck.

Für die lineare Verschiebung des Kopplungselements 4 und des an diesem über eine Schraubverbindung lösbar befestigten Funktionselements 5 dient im gezeigten Beispiel eine Bewegungseinheit 11, die in den Laserbearbeitungskopf 2 integriert ist, die aber auch an anderer Stelle in einer nicht näher dargestellten Laserbearbeitungsmaschine angeordnet werden kann. Die Bewegungseinheit 11 weist im gezeigten Beispiel einen Pneumatik-Antrieb 12 auf, der im Wesentlichen dazu dient, die Zuführung eines Fluids, im gezeigten Beispiel in Form von Druckluft, zu einem in dem Halteelement 3 gebildeten Druckraum 13 zu steuern. Der Pneumatik-Antrieb 12 steuert ein steuerbares Ventil an, um die Druckluft aus einem Druckluft-Reservoir über eine nicht bildlich dargestellte Zuführungsleitung dem Gas-Anschluss 14 des Halteelements 3 zuzuführen und in den Druckraum 13 einströmen zu lassen.For the linear displacement of the coupling element 4 and at this via a screw detachably fastened functional element 5 serves in the example shown, a movement unit 11 in the laser processing head 2 is integrated, but which can also be arranged elsewhere in a laser processing machine, not shown. The movement unit 11 has in the example shown a pneumatic drive 12 which essentially serves to supply a fluid, in the example shown in the form of compressed air, to one in the holding element 3 formed pressure chamber 13 to control. The pneumatic drive 12 controls a controllable valve to the compressed air from a compressed air reservoir via a non-illustrated supply line to the gas port 14 of the holding element 3 to feed and into the pressure room 13 to flow in.

Der Druckraum 13 ist bei dem in 1a,b dargestellten Beispiel als zylindrische Bohrung in dem Halteelement 3 ausgebildet. In dem Druckraum 13 des Halteelements 3 ist eine Kolbenstange 14 linear in einer Verschieberichtung 15 bewegbar geführt, wobei die Verschieberichtung 15 im gezeigten Beispiel parallel zur optischen Achse 8 des Laserschneidkopfs 2 verläuft. Ein freies Ende der Kolbenstange 14 ist fest mit dem Kopplungselement 4 verbunden. Durch die Beaufschlagung des stirnseitigen Endes der Kolbenstange 14 mit Druckluft kann die Kolbenstange 14 auf das in 2a,b dargestellte Werkstück 7 zu bewegt werden, bis die Funktionsstellung F erreicht ist.The pressure room 13 is at the in 1a, b illustrated example as a cylindrical bore in the holding element 3 educated. In the pressure room 13 of the holding element 3 is a piston rod 14 linear in one direction 15 movably guided, wherein the direction of displacement 15 in the example shown, parallel to the optical axis 8th of the laser cutting head 2 runs. A free end of the piston rod 14 is fixed to the coupling element 4 connected. By the application of the end face of the piston rod 14 with compressed air, the piston rod 14 on the in 2a, b represented workpiece 7 to be moved until the functional position F is reached.

Für die Bewegung des Funktionselements 5 aus der in 2b gezeigten Funktionsstellung F in die in 2a gezeigte Ruhestellung R wird die Zuführung der Druckluft des Pneumatik-Antriebs 12 abgeschaltet. Eine nicht bildlich dargestellte, in dem Druckraum 13 angebrachte Rückstellfeder dient der Aufbringung einer Kraft auf die Kolbenstange 14 in eine dem Werkstück 7 abgewandte Richtung, um die Kolbenstange 14 und somit das Kopplungselement 4 entlang der Verschieberichtung 15 in die in 2a gezeigte Ruhestellung R zu bewegen, in der das Kopplungselement 4 an dem Halteelement 3 anliegt.For the movement of the functional element 5 from the in 2 B shown functional position F in the in 2a shown rest position R is the supply of compressed air of the pneumatic drive 12 off. A non-pictorial, in the pressure room 13 attached return spring serves to apply a force to the piston rod 14 in a the workpiece 7 opposite direction to the piston rod 14 and thus the coupling element 4 along the direction of displacement 15 in the in 2a shown rest position R to move, in which the coupling element 4 on the holding element 3 is applied.

Um die Hubbewegung des Kopplungselements 4 bzw. des Funktionselements 5 zu begrenzen, weist die Funktionseinheit 1 ein Anschlagelement 16 auf. Das Anschlagelement 16 ist im gezeigten Beispiel an einem Trägerelement in Form einer Gewindestange 17 angebracht, die mit einem Ende fest mit dem Kopplungselement 4 verbunden ist und die mit ihrem freien Ende in ein an dem Halteelement 3 gebildetes Langloch 18 hineinragt, in der das im gezeigten Beispiel kugelförmige Anschlagelement 16 geführt ist. 1b zeigt das Anschlagelement 16 in einer an einem dem Werkstück 7 zugewandten Ende des Langlochs 18 befindlichen Stellung, in der dieses die Bewegung des Kopplungselements 4 und somit des Funktionselements 5 in der Funktionsstellung F auf einen maximalen Abstand AM zu dem Halteelement 3 begrenzt, wie dies auch in 2b dargestellt ist.To the lifting movement of the coupling element 4 or of the functional element 5 to limit, assigns the functional unit 1 a stop element 16 on. The stop element 16 is in the example shown on a support element in the form of a threaded rod 17 attached, with one end fixed to the coupling element 4 is connected and with its free end in a on the holding element 3 formed slot 18 protrudes, in which in the example shown spherical stop element 16 is guided. 1b shows the stop element 16 in a on a the workpiece 7 facing the end of the slot 18 position in which this the movement of the coupling element 4 and thus the functional element 5 in the functional position F to a maximum distance A M to the holding element 3 limited, as well as in 2 B is shown.

Im gezeigten Beispiel kann das Anschlagelement 16 entlang der Gewindestange 17 bewegt und an unterschiedlichen Stellen entlang der Gewindestange 17 festgelegt werden. Die Bewegung des Anschlagelements 16 entlang der Gewindestange 17 kann beispielsweise manuell erfolgen, es ist aber auch möglich, dass zu diesem Zweck ein eigener Antrieb in den Laserbearbeitungskopf 2 oder in die Funktionseinheit 1 integriert ist. Durch die Veränderung der Position des Anschlagelements 16 in Verschieberichtung kann der maximale Abstand AM, der zwischen dem Halteelement 3 und dem Kopplungselement 4 in der Funktionsstellung F eingenommen wird, eingestellt werden. Dies ist günstig, um die Funktionsstellung F bzw. um den maximalen Abstand AM zwischen dem Halteelement 3 und dem Funktionselement 5 an unterschiedliche Arten von Funktionselementen 5, 5a-d (s.u.) sowie an unterschiedliche Dicken des Werkstücks 7 oder Längen der Düse 9 anzupassen.In the example shown, the stop element 16 along the threaded rod 17 moved and in different places along the threaded rod 17 be determined. The movement of the stop element 16 along the threaded rod 17 For example, can be done manually, but it is also possible that for this purpose a separate drive in the laser processing head 2 or in the functional unit 1 is integrated. By changing the position of the stop element 16 in the direction of displacement, the maximum distance A M , between the holding element 3 and the coupling element 4 is taken in the functional position F, can be set. This is favorable to the functional position F or to the maximum distance A M between the holding element 3 and the functional element 5 to different types of functional elements 5 . 5a-d (see below) and to different thicknesses of the workpiece 7 or lengths of the nozzle 9 adapt.

Wie in 1b zu erkennen ist, ist an dem Kopplungselement 4 ein Führungselement in Form einer Führungsstange 17a befestigt, die in eine zugehörige, entlang der Verschieberichtung 15 verlaufende Bohrung in dem Halteelement 3 eingreift. Die Führungsstange 17a weist einen vergleichsweise großen Durchmesser auf, ist zu der Kolbenstange 14 lateral versetzt und ermöglicht somit eine verdrehsichere und spielarme Führung des Kopplungselements 4 bei der Verschiebung entlang der Verschieberichtung 15.As in 1b can be seen, is on the coupling element 4 a guide element in the form of a guide rod 17a attached in an associated, along the direction of displacement 15 extending bore in the retaining element 3 intervenes. The guide rod 17a has a comparatively large diameter is to the piston rod 14 laterally offset and thus enables a torsion-proof and low-backlash guidance of the coupling element 4 during the displacement along the direction of displacement 15 ,

Um dem Funktionselement 5 über das Kopplungselement 4 die in den Druckraum 13 des Halteelements 3 einströmende Druckluft zuführen zu können, weist bei dem in 1a,b und in 2a,b gezeigten Beispiel die Kolbenstange 14 einen Hohlraum 19 in Form einer durchgehenden axialen Bohrung auf. Der Hohlraum 19 ist über eine an der Stirnseite der Kolbenstange 14 gebildete Fluid-Verbindung 20 mit dem Druckraum 13 verbunden. Die Fluid-Verbindung 20 ist im gezeigten Beispiel als stirnseitiger Einsatz in der Kolbenstange 14 ausgebildet und weist eine axiale Bohrung mit einem vergleichsweise kleinen Strömungs-Querschnitt auf, so dass die Fluid-Verbindung 20 als Drossel wirkt. Entsprechend gelangt nur ein vergleichsweise geringer Anteil bzw. Volumenstrom der Druckluft aus dem Druckraum 13 in den Hohlraum 19 der Kolbenstange 14 und von diesem in einen in dem Kopplungselement 4 gebildeten, in 1b angedeuteten Fluidkanal 21 sowie zu einem in 1b angedeuteten Fluid-Auslass 28.To the functional element 5 over the coupling element 4 in the pressure room 13 of the holding element 3 to be able to supply incoming compressed air, has in the 1a, b and in 2a, b shown example, the piston rod 14 a cavity 19 in the form of a continuous axial bore. The cavity 19 is about one on the front side of the piston rod 14 formed fluid connection 20 with the pressure room 13 connected. The fluid connection 20 is in the example shown as an end-face use in the piston rod 14 formed and has an axial bore with a comparatively small flow cross section, so that the fluid connection 20 acts as a throttle. Accordingly, only a comparatively small proportion or volume flow of the compressed air from the pressure chamber 13 in the cavity 19 the piston rod 14 and from this into one in the coupling element 4 educated, in 1b indicated fluid channel 21 as well as to an in 1b indicated fluid outlet 28 ,

3a,b zeigen das Funktionselement 5 von 1a,b und von 2a,b in einer vereinfachten Darstellung, in der die Sauggreifelemente 10 nicht gezeigt sind. In der Schnittdarstellung von 3a ist ein in das Funktionselement 5 integrierter Unterdruckerzeuger in Form einer Venturi-Düse 23 zu erkennen. Die Venturi-Düse 23 weist zwei konische Rohrabschnitte auf, die in einem Bereich mit minimalem Rohrquerschnitt aneinander angrenzen, in den eine Saugleitung 25 mündet. Die Saugleitung 25 verläuft ringförmig innerhalb des im Wesentlichen ringförmigen Grundkörpers 26 des Funktionselements 5, so dass alle an dem ringförmigen Grundkörper 26 angebrachten Sauggreifelemente 10 mit der Saugleitung 25 in Verbindung stehen. 3a, b show the functional element 5 from 1a, b and from 2a, b in a simplified representation, in which the suction pads 10 not shown. In the sectional view of 3a is one in the functional element 5 integrated vacuum generator in the form of a Venturi nozzle 23 to recognize. The venturi nozzle 23 has two conical pipe sections, which adjoin one another in a region with minimal pipe cross-section, in which a suction line 25 empties. The suction line 25 extends annularly within the substantially annular base body 26 of the functional element 5 , so that all on the annular body 26 attached suction gripping elements 10 with the suction line 25 keep in touch.

Wird die Venturi-Düse 23 von einem Fluid durchströmt, wird in der Saugleitung 25 ein Unterdruck erzeugt, sofern die Saugseite an der Unterseite der Sauggreifelemente 10 geschlossen ist. Dies ist der Fall, wenn die Sauggreifelemente 10 mit der Oberfläche des Werkstücks 7 in Kontakt stehen, wie dies in 2b dargestellt ist, oder wenn die Sauggreifelemente 10 - als Passivsauger - mit einem Ventil versehen sind, das automatisch schließt, sofern die Saugseite nicht durch ein anzusaugendes Werkstückteil belegt bzw. verschlossen ist.Will the venturi nozzle 23 flows through a fluid is in the suction line 25 generates a negative pressure, provided the suction side at the bottom of the suction pads 10 closed is. This is the case when the suction pads 10 with the surface of the workpiece 7 be in contact, as in 2 B is shown, or if the suction pads 10 - as a passive vacuum cleaner - are provided with a valve that closes automatically, provided that the suction side is not occupied or closed by a workpiece part to be sucked.

Bei dem in 3a,b gezeigten Beispiel sind am Funktionselement 5 zwei Fluid-Anschlüsse 22a,b gezeigt, um die zwei alternativen Möglichkeiten zu verdeutlichen, durch die ein Fluid - im gezeigten Beispiel ein Gas, z.B. Druckluft - in die Venturi-Düse 23 eingeleitet werden kann. Im Normalfall weist das Funktionselement 5 nur einen der beiden Fluid-Anschlüsse 22a,b auf. Das zugeführte Gas durchströmt die Venturi-Düse 23 und verlässt diese an einem austrittsseitigen Düsenende 24. Wie in 3b zu erkennen ist, ist der erste Fluid-Anschluss 22a in Form einer Bohrung in einem Verbindungsbereich 27 des Funktionselements 5 gebildet, an dem das Funktionselement 5 mit dem Kopplungselement 4 lösbar verbunden wird. Die lösbare Verbindung wird durch eine Schraubverbindung hergestellt, die aus 1a,b ersichtlich und zur Vereinfachung in 3a,b nicht dargestellt ist. Am austrittsseitigen Ende der Fluidleitung 21 (Fluid-Auslass 28, vgl. 1b) des Kopplungselements 4 kann ein Dichtungsring oder dergleichen angebracht sein, um die Fluidleitung 21 fluiddicht mit dem ersten Fluid-Anschluss 22a zu verbinden, so dass das Gas bzw. das Fluid von dem Druckraum 13 des Halteelements 3 über das Kopplungselement 4 in die Venturi-Düse 23 einströmen kann.At the in 3a, b example shown are on the functional element 5 two fluid connections 22a, b to illustrate the two alternative possibilities by which a fluid - in the example shown, a gas, eg compressed air - in the Venturi nozzle 23 can be initiated. Normally, the functional element points 5 only one of the two fluid connections 22a, b on. The supplied gas flows through the Venturi nozzle 23 and leaves it at an exit-side nozzle end 24 , As in 3b it can be seen, is the first fluid connection 22a in the form of a hole in a connection area 27 of the functional element 5 formed on which the functional element 5 with the coupling element 4 is detachably connected. The releasable connection is made by a screw connection, made of 1a, b and for simplicity in 3a, b not shown. At the exit end of the fluid line 21 (Fluid outlet 28 , see. 1b) of the coupling element 4 For example, a sealing ring or the like may be attached to the fluid conduit 21 fluid-tight with the first fluid port 22a connect so that the gas or fluid from the pressure chamber 13 of the holding element 3 over the coupling element 4 into the venturi nozzle 23 can flow in.

Wie in 3a,b gezeigt ist, strömt das in der Fluidleitung 21 des Kopplungselements 4 transportierte Fluid über den ersten Fluid-Anschluss 22a seitlich in die Venturi-Düse 23 ein. Der zweite, alternative Fluid-Anschluss 22b ist außerhalb des Verbindungsbereichs 27 an dem Grundkörper 26 des Funktionselements 5 angebracht und kann mit einer externen Fluid-Zuleitung, beispielsweise mit einer Druckluftleitung, verbunden werden. Durch den zweiten Fluid-Anschluss 22b strömt das Fluid in axialer Richtung in die Venturi-Düse 23 ein, wie dies in 3a dargestellt ist. Der zweite Fluid-Anschluss 22b ist dann vorgesehen, wenn das Funktionselement 5 mit einem Kopplungselement 4 verbunden wird, das keinen Fluidkanal 21 aufweist. Wird das Fluid über den Fluid-Anschluss 22a durch das Kopplungselement 4 zugeführt, so ist der Anschluss 22b nicht vorgesehen oder verschlossen.As in 3a, b is shown flowing in the fluid line 21 of the coupling element 4 transported fluid through the first fluid port 22a laterally in the Venturi nozzle 23 one. The second, alternative fluid port 22b is outside the connection area 27 on the body 26 of functional element 5 attached and can be connected to an external fluid supply line, for example with a compressed air line. Through the second fluid connection 22b the fluid flows in the axial direction into the Venturi nozzle 23 a, like this in 3a is shown. The second fluid connection 22b is then provided when the functional element 5 with a coupling element 4 is connected, no fluid channel 21 having. Is the fluid over the fluid port 22a through the coupling element 4 supplied, so is the connection 22b not intended or closed.

An der in 1a,b gezeigten Funktionseinheit 1 oder an einer Funktionseinheit 1, die wie in 1a,b ein Halteelement 3 und ein Kopplungselement 4 aufweist, die relativ zueinander bewegbar sind, bei denen die Bewegung aber auf andere Weise, beispielswiese mittels eines Elektromotors oder eines Pneumatik-Antriebs mit einer Kolbenstange 14 ohne einen Hohlraum 19 erfolgt, können neben dem in 3a,b dargestellten Funktionselement 5 mit den Sauggreifelementen 10 auch andere Funktionselemente 5a-d lösbar befestigt werden, von denen in 4a-d eine beispielhafte Auswahl gezeigt ist, die jeweils unterschiedliche Kontaktelemente 10a-d zur Erfüllung einer jeweils unterschiedlichen Funktion aufweisen.At the in 1a, b shown functional unit 1 or on a functional unit 1 that like in 1a, b a holding element 3 and a coupling element 4 which are movable relative to each other, in which the movement but in other ways, for example by means of an electric motor or a pneumatic drive with a piston rod 14 without a cavity 19 can be done next to the in 3a, b illustrated functional element 5 with the suction pads 10 also other functional elements 5a-d be releasably secured, of which in 4a-d an exemplary selection is shown, each having different contact elements 10a-d to fulfill a respective different function.

4a zeigt ein Funktionselement 5a, welches ein elastisches Kontaktelement in Form einer Bürste 10a aufweist, die beispielsweise als Niederhalter für das Festhalten eines Gutteils in ebener Lage beim Freischneiden dienen kann, wenn die Bürste 10a gegen das Werkstück 7 bzw. gegen das Werkstückteil drückt. Das als Bürste 10a ausgebildete Kontaktelement ist im gezeigten Beispiel ringförmig und an einem im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper 26 des Funktionselements 5a angebracht. Die Bürste 10a, die im gezeigten Beispiel aus strahlungsresistenten Borsten aufgebaut ist, bildet eine blickdichte Einheit und dient somit gleichzeitig als Abschirmelement bzw. als Strahlungsschutzelement. Die Bürste 10a kann auch zum Ausdrücken von freigeschnittenen kleinen Werkstückteilen aus dem Restgitter nach unten dienen, wenn diese nicht von alleine aus dem Restgitter nach unten fallen. Durch das Ausdrücken von kleinen Werkstückteilen, die ansonsten ggf. in dem Restgitter verhaken könnten, kann die Prozesssicherheit bei der Entnahme von Werkstückteilen aus dem Restgitter erhöht werden. 4a shows a functional element 5a , which is an elastic contact element in the form of a brush 10a has, for example, can serve as hold-down for holding a good part in a flat position during cutting free when the brush 10a against the workpiece 7 or pressed against the workpiece part. That as a brush 10a formed contact element is annular in the example shown and on a substantially annular base body 26 of the functional element 5a appropriate. The brush 10a , which is constructed in the example shown from radiation-resistant bristles, forms an opaque unit and thus simultaneously serves as a shielding or radiation protection element. The brush 10a can also be used for expressing cut-free small workpiece parts from the skeleton grid down, if they do not fall by themselves from the skeleton grid down. By expressing small workpiece parts that might otherwise get caught in the skeleton grid, the process reliability can be increased when removing workpiece parts from the skeleton.

Alternativ zur Verwendung einer Bürste 10a kann für das Ausdrücken auch ein starres Kontaktelement verwendet werden, beispielsweise in Form eines in 4b dargestellten Ausdrückstifts 10b, der an einem weiteren Funktionselement 5b angebracht ist. Der Ausdrückstift 10b ermöglicht eine punktuellere Krafteinwirkung auf das Werkstück 7 als dies bei der in 4a gezeigten Bürste 10a oder bei einem in 4d dargestellten Kontaktelement in Form eines elastischen Kissens 10d der Fall ist, das ebenfalls zum Ausdrücken von Werkstückteilen verwendet werden kann.Alternatively to using a brush 10a can also be used for expressing a rigid contact element, for example in the form of an in 4b illustrated Ausdrückstifts 10b , which is another functional element 5b is appropriate. The ejector pin 10b allows a more punctual force on the workpiece 7 than this at the in 4a shown brush 10a or at a in 4d illustrated contact element in the form of an elastic pad 10d the case is that can also be used to express workpiece parts.

Das in 4d gezeigte elastische Kissen 10d kann ebenso wie die in 4a gezeigte Bürste 10a als Niederhalter verwendet werden, um kleine Werkstückteile beim Freischneiden waagerecht auf der Werkstückauflage zu halten. Sowohl das elastische Kissen 10d als auch die Bürste 10a können auch dazu dienen, freigeschnittene Werkstückteile auf der Werkstückauflage zu verschieben, beispielsweise in den Bereich einer Teileklappe in der Werkstückauflage. Dies ist günstig, sofern ein jeweiliges kleines Werkstückteil nicht von alleine fällt, was insbesondere dann der Fall ist, wenn der Schwerpunkt des Werkstückteils nicht über der Teileklappe liegt. In diesem Fall kann das Werkstückteil mit dem jeweiligen elastischen Kontaktelement 10a, 10d verschoben werden, bis der Schwerpunkt des Werkstückteils über der Teileklappe positioniert ist. Das freigeschnittene Werkstückteil fällt in diesem Fall erst, wenn das elastische Kontaktelement 10a, 10d wieder angehoben wird und das Werkstückteil freigibt. Auch auf diese Weise kann die Prozesssicherheit bei der Entnahme von kleinen Werkstückteilen erhöht werden.This in 4d shown elastic pillows 10d can as well as the in 4a shown brush 10a can be used as hold-down to keep small workpiece parts horizontally on the workpiece support when cutting free. Both the elastic pillow 10d as well as the brush 10a can also serve to move cut workpiece parts on the workpiece support, for example in the range of a part of the flap in the workpiece support. This is favorable, as long as a respective small workpiece part does not fall by itself, which is the case in particular when the center of gravity of the workpiece part does not lie above the partial flap. In this case, the workpiece part with the respective elastic contact element 10a . 10d be moved until the center of gravity of the workpiece part is positioned over the parts flap. The cut workpiece part falls in this case only when the elastic contact element 10a . 10d is raised again and releases the workpiece part. Also in this way the process reliability can be increased when removing small workpiece parts.

4c zeigt ein Funktionselement 5c, das ein Kontaktelement in Form eines Folienanreißelements 10c mit einem Dorn aufweist. Der Dorn oder eine an dem Folienanreißelement 10c angebrachte (nicht gezeigte) Kugel können eine auf die Oberfläche eines Werkstücks 7 aufgebrachte Folie anritzen bzw. diese zumindest teilweise aufziehen. Dies erleichtert das Abziehen der Folie von dem Werkstück 7, bevor in einem nachfolgenden Schritt das Werkstück 7 (ohne die Folie) mit Hilfe des Laserbearbeitungskopfs 2 bearbeitet wird. 4c shows a functional element 5c , which is a contact element in the form of a film-tearing element 10c having a spike. The mandrel or one on the Folienanreißelement 10c attached (not shown) ball on the surface of a workpiece 7 scrape applied film or at least partially raise it. This facilitates the removal of the film from the workpiece 7 before, in a subsequent step, the workpiece 7 (without the foil) with the help of the laser processing head 2 is processed.

5a zeigt das Funktionselement 5a von 4a mit dem Kontaktelement in Form einer Bürste 10a, 5b das in 3a,b gezeigte Funktionselement 5 mit den Kontaktelementen in Form von Sauggreifelementen 10. Wie in 5a zu erkennen ist, weist das dort gezeigte Funktionselement 5a in dem Verbindungsbereich 27 keinen Fluid-Anschluss 22a auf, da das dort gezeigte Funktionselement 5a im Gegensatz zu dem in 5b dargestellten Funktionselement 5 für die Erfüllung seiner Funktion keine Fluidzuführung benötigt. Die in dem Kopplungselement 4 gebildete Fluidleitung 21 endet somit an der planen Verbindungsfläche 27 des Funktionselements 5a. 5a shows the functional element 5a from 4a with the contact element in the form of a brush 10a . 5b this in 3a, b shown functional element 5 with the contact elements in the form of Sauggreifelementen 10 , As in 5a can be seen, has the functional element shown there 5a in the connection area 27 no fluid connection 22a on, because the functional element shown there 5a unlike that in 5b illustrated functional element 5 no fluid supply needed to fulfill its function. The in the coupling element 4 formed fluid line 21 thus ends at the planar interface 27 of the functional element 5a ,

Durch das weiter oben beschriebene Dichtelement, beispielswiese in Form eines Dichtrings, wird beim Verschrauben des Funktionselements 5a, das keine Fluidzuführung benötigt, die Fluidleitung 21 bzw. deren austrittsseitiges Ende (Fluid-Auslass 28) durch die plane Verbindungsfläche 27 des Funktionselements 5a von 5a fluiddicht verschlossen. Auf diese Weise können sowohl Funktionselemente 5, welche eine Fluidzuführung benötigen, als auch Funktionselemente 5a-d, bei denen keine Fluidzuführung erforderlich ist, an ein- und demselben Kontaktelement 4 befestigt werden, wodurch die Flexibilität bei der Verwendung unterschiedlicher Funktionselemente 5, 5a-d erhöht wird.By the sealing element described above, for example in the form of a sealing ring, is when screwing the functional element 5a that does not require fluid supply, the fluid line 21 or the outlet end (fluid outlet 28 ) through the plane connecting surface 27 of the functional element 5a from 5a sealed fluid-tight. In this way, both functional elements 5 , which require a fluid supply, as well as functional elements 5a-d , in which no fluid supply is required, on one and the same contact element 4 be attached, thereby providing flexibility in the use of different functional elements 5 . 5a-d is increased.

In den weiter oben gezeigten Beispielen sind die Funktionselemente 5, 5a-d größtenteils als ringförmige Elemente dargestellt, welche die Schneiddüse 9 des Laserbearbeitungskopfs 2, aus der auch der Laserstrahl austritt, ringförmig umgeben. Eine solche Ausführung, bei der das Funktionselement 5, 5a-d bzw. dessen Grundkörper 26 eine im Wesentlichen ringförmige Geometrie aufweist, ermöglicht eine gleichmäßige Wirkungsweise des jeweiligen Funktionselements 5, 5a-d in der direkten Umgebung der Bearbeitungsstelle an dem Werkstück 7. Alternativ können die Funktionselemente 5, 5a-d bzw. deren Grundkörper aber auch eckig, spitz, U-förmig oder fingerförmig ausgeführt sein, wobei insbesondere auch Kombinationen verschiedener Formen bzw. Geometrien möglich sind. Beispielsweise kann das in 3a,b gezeigte Funktionselement 5 mit den Sauggreifern 10 eine Gabelform bzw. einen gabelförmigen Grundkörper aufweisen. Auch ein Funktionselement 5a, 5d mit einem elastischen Kontaktelement in Form einer Bürste 10a oder eines elastischen Kissens 10d an einem gabelförmigen Grundkörper sind möglich. Auch können an ein- und demselben Funktionselement 5, 5a-d zwei oder mehr Kontaktelemente 10, 10a-d angebracht sein, die jeweils eine unterschiedliche Funktion erfüllen.In the examples shown above, the functional elements are 5 . 5a-d mostly shown as annular elements which the cutting nozzle 9 of the laser processing head 2 from which the laser beam also exits, surrounded annularly. Such an embodiment in which the functional element 5 . 5a-d or its basic body 26 has a substantially annular geometry, allows a uniform operation of the respective functional element 5 . 5a-d in the immediate vicinity of the processing point on the workpiece 7 , Alternatively, the functional elements 5 . 5a-d or their basic body but also be square, pointed, U-shaped or finger-shaped, in particular, combinations of different shapes or geometries are possible. For example, this can be done in 3a, b shown functional element 5 with the suction pads 10 have a fork shape or a fork-shaped body. Also a functional element 5a . 5d with an elastic contact element in the form of a brush 10a or an elastic pillow 10d on a fork-shaped body are possible. Also can on one and the same functional element 5 . 5a-d two or more contact elements 10 . 10a-d be appropriate, each fulfilling a different function.

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  • EP 2468449 A1 [0009]EP 2468449 A1 [0009]

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Funktionseinheit (1) für einen Bearbeitungskopf, bevorzugt für einen Laserbearbeitungskopf (2), umfassend: ein Halteelement (3), das an dem Bearbeitungskopf befestigbar ist, sowie ein Kopplungselement (4), das relativ zu dem Halteelement (3) bewegbar ist, wobei das Kopplungselement (4) zur insbesondere lösbaren Verbindung mit einem Funktionselement (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (3) einen mit einem Fluid beaufschlagbaren Druckraum (13) aufweist, dass an dem Kopplungselement (4) eine Kolbenstange (14) angebracht ist, die in dem Druckraum (13) linear in einer Verschieberichtung (15) bewegbar geführt ist, dass die Kolbenstange (14) einen Hohlraum (19) aufweist, der über eine Fluid-Verbindung (20) mit dem Druckraum (13) verbunden ist, und dass in dem Kopplungselement (4) mindestens ein Fluidkanal (21) zur Führung des Fluids von dem Hohlraum (19) der Kolbenstange (14) zu einem Fluid-Auslass (28) des Kopplungselements (4) gebildet ist.A processing unit (1) for a machining head, preferably for a laser processing head (2), comprising: a holding element (3) attachable to the processing head and a coupling element (4) movable relative to the holding element (3) the coupling element (4) is designed to be in particular releasably connected to a functional element (5), characterized in that the retaining element (3) has a pressure chamber (13) which can be acted upon by a fluid, that a piston rod (14) is attached to the coupling element (4). is mounted, which is in the pressure chamber (13) linearly guided in a direction of displacement (15) movable, that the piston rod (14) has a cavity (19), which via a fluid connection (20) connected to the pressure chamber (13) is, and in that in the coupling element (4) at least one fluid channel (21) for guiding the fluid from the cavity (19) of the piston rod (14) to a fluid outlet (28) of the coupling element (4) is formed. Funktionseinheit nach Anspruch 1, weiter umfassend: ein Anschlagelement (16) zur Begrenzung der Bewegung des Kopplungselements (4) relativ zu dem Halteelement (3) entlang der Verschieberichtung (15) auf einen maximalen Abstand (AM), wobei das Anschlagelement (16) bevorzugt zur Veränderung des maximalen Abstands (AM) zwischen dem Halteelement (3) und dem Kopplungselement (4) an einem Trägerelement (17) entlang der Verschieberichtung (15) bewegbar und an unterschiedlichen Positionen in Verschieberichtung (15) festlegbar ist.Function unit after Claim 1 , further comprising: a stop element (16) for limiting the movement of the coupling element (4) relative to the holding element (3) along the displacement direction (15) to a maximum distance (A M ), wherein the stop element (16) is preferably used to change the maximum distance (A M ) between the holding element (3) and the coupling element (4) on a carrier element (17) along the displacement direction (15) movable and at different positions in the direction of displacement (15) can be fixed. Funktionseinheit nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: mindestens ein Führungselement, insbesondere eine Führungsstange (17a), zur verdrehsicheren Führung des Kopplungselements (4) bei der Bewegung entlang der Verschieberichtung (15).Function unit after Claim 1 or 2 , further comprising: at least one guide element, in particular a guide rod (17a), for the rotationally secure guidance of the coupling element (4) during the movement along the displacement direction (15). Funktionseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: ein Funktionselement (5), das lösbar mit dem Kopplungselement (4) verbunden ist, wobei das Funktionselement (5) einen bevorzugt als Venturi-Düse (23) ausgebildeten Unterdruckerzeuger aufweist, der zur Erzeugung eines Unterdrucks über einen Fluid-Anschluss (22a) mit dem Fluidkanal (21) des Kopplungselements (4) verbindbar ist.Functional unit according to one of the preceding claims, further comprising: a functional element (5) which is detachably connected to the coupling element (4), wherein the functional element (5) has a vacuum generator, preferably designed as a Venturi nozzle (23), which generates a negative pressure via a fluid connection (22a) the fluid channel (21) of the coupling element (4) is connectable. Funktionseinheit nach Anspruch 4, bei der das Funktionselement (5) mindestens ein Sauggreifelement (10) aufweist, das über mindestens eine Saugleitung (25) mit dem Unterdruckerzeuger verbunden ist.Function unit after Claim 4 in which the functional element (5) has at least one suction gripping element (10) which is connected to the vacuum generator via at least one suction line (25). Funktionseinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: mindestens zwei Funktionselemente (5, 5a-d), die wahlweise mit dem Kopplungselement (4) verbindbar sind und die bevorzugt jeweils mindestens ein Kontaktelement (10, 10a-d) zur Kontaktierung eines Werkstücks (7) aufweisen, wobei die mindestens zwei Funktionselemente (5, 5a-d) zur Erfüllung von mindestens zwei unterschiedlichen Funktionen ausgebildet sind.Functional unit according to the preamble of Claim 1 , in particular according to one of the preceding claims, further comprising: at least two functional elements (5, 5a-d) which are selectively connectable to the coupling element (4) and which preferably each at least one contact element (10, 10a-d) for contacting a workpiece (7), wherein the at least two functional elements (5, 5a-d) are designed to fulfill at least two different functions. Funktionseinheit nach Anspruch 6, bei der die Kontaktelemente (10, 10a-d) ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend: Sauggreifelement (10), elastisches Kontaktelement, insbesondere Bürste (10a) oder elastisches Kissen (10d), Ausdrückstift (10b), Folienanreißelement (10c) und Abschirmelement (10a).Function unit after Claim 6 in which the contact elements (10, 10a-d) are selected from the group comprising: suction gripping element (10), elastic contact element, in particular brush (10a) or elastic pad (10d), ejection pin (10b), film-tearing element (10c) and shielding element (10a). Bearbeitungskopf, bevorzugt Laserbearbeitungskopf (2), zur insbesondere schneidenden Bearbeitung eines Werkstücks (7), umfassend: ein Gehäuse (6), sowie eine Funktionseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halteelement (3) an dem Gehäuse (6) des Bearbeitungskopfs befestigt ist.Processing head, preferably laser processing head (2), for the particular cutting machining of a workpiece (7), comprising: a housing (6) and a functional unit (1) according to one of the preceding claims, wherein the retaining element (3) is fastened to the housing (6) of the machining head. Bearbeitungskopf nach Anspruch 8, weiter umfassend: eine Bewegungseinrichtung (11) mit einem insbesondere pneumatischen Antrieb (12) zur Bewegung des Funktionselements (5) zwischen einer werkstückfernen Ruhestellung (R) und einer werkstücknahen Funktionsstellung (F), insbesondere durch Beaufschlagen des Druckraums (13) des Halteelements (3) mit einem Fluid.Machining head after Claim 8 , further comprising: a movement device (11) with an in particular pneumatic drive (12) for moving the functional element (5) between a rest position (R) remote from the work piece and a working position (F) close to the work piece, in particular by acting on the pressure space (13) of the holding element ( 3) with a fluid. Funktionselement (5) zur lösbaren Verbindung mit einem Kopplungselement (4) einer Funktionseinheit (1) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere einer Funktionseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: einen Unterdruckerzeuger (23) sowie mindestens ein Sauggreifelement (10), das über mindestens eine Saugleitung (25) mit dem Unterdruckerzeuger (23) verbunden ist, wobei das Funktionselement (5) mindestens einen Fluid-Anschluss (22a, 22b) zur Zuführung eines Fluids zu dem Unterdruckerzeuger (23) zur Erzeugung eines Unterdrucks in der Saugleitung (25) aufweist.Functional element (5) for detachable connection to a coupling element (4) of a functional unit (1) according to the preamble of Claim 1 , in particular a functional unit (1) according to one of Claims 1 to 7 comprising: a vacuum generator (23) and at least one suction gripping element (10) which is connected via at least one suction line (25) to the vacuum generator (23), wherein the functional element (5) at least one fluid port (22a, 22b) for Supplying a fluid to the vacuum generator (23) for generating a negative pressure in the suction line (25). Funktionselement nach Anspruch 10, bei dem der Unterdruckerzeuger eine Venturi-Düse (23) bildet, der zur Erzeugung des Unterdrucks in der Saugleitung (25) das Fluid zuführbar ist.Function element after Claim 10 in which the vacuum generator forms a Venturi nozzle (23), to which the fluid can be supplied in order to generate the negative pressure in the suction line (25). Funktionselement nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der Fluid-Anschluss (22a) in einem Verbindungsbereich (27) des Funktionselements (5) zur Verbindung des Funktionselements (5) mit dem Kopplungselement (4) gebildet ist, um den Fluid-Anschluss (22a) mit einer Fluidleitung (21) des Kopplungselements (4) zu verbinden.Function element after Claim 10 or 11 in that the fluid connection (22a) is formed in a connection region (27) of the functional element (5) for connecting the functional element (5) to the coupling element (4) in order to connect the fluid connection (22a) to a fluid line (21 ) of the coupling element (4). Funktionselement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei welcher der Fluid-Anschluss (22b) an dem Funktionselement (5) außerhalb eines Verbindungsbereichs (27) zur Verbindung des Funktionselements (5) mit dem Kopplungselement (4) gebildet ist. Function element according to one of Claims 10 to 12 in which the fluid connection (22b) on the functional element (5) is formed outside a connection region (27) for connecting the functional element (5) to the coupling element (4).
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