DE102018121968A1

DE102018121968A1 - Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken

Info

Publication number: DE102018121968A1
Application number: DE102018121968.7A
Authority: DE
Inventors: Simon Ockenfuß; Martin Petera; Walter Thiel; Philip Truckses; Dennis Tränklein
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2018-09-10
Publication date: 2020-03-12
Also published as: CN112739487A; WO2020052848A1; CN112739487B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken (34), insbesondere plattenförmigen Werkstücken , mit einer Werkstückauflage (16), welche eine erste und eine zweite Werkstückauflagefläche (22, 23) aufweist, mit einer Halteeinrichtung (17), welche das zumindest eine Werkstück greift und durch welche das Werkstück (34) relativ zur ersten und zweiten Werkstückauflagefläche (22, 23) verfahrbar ist, mit einer Strahlauffangvorrichtung (24), die zwischen der ersten und zweiten Werkstückauflagefläche (22, 23) vorgesehen ist und sich mit einer Öffnung (25) zwischen der ersten und zweiten Werkstückauflagefläche (22, 23) zumindest teilweise erstreckt, mit einer Laserbearbeitungseinrichtung (15), welche einen Laserschneidkopf (20) aufweist, der oberhalb der Öffnung (25) der Strahlauffangvorrichtung (24) verfahrbar ist, mit einer ersten und einer zweiten eine Öffnung (25) der Strahlauffangvorrichtung (24) begrenzenden Matrize (31, 36), wobei oberhalb einer der beiden Matrizen (31, 36) ein in Richtung der Matrizen (31, 36) ausgerichtetes Niederhalteelement (48) einer Niederhalteeinrichtung (46) vorgesehen ist, welches zumindest im Abstand zur Auflageebene der Matrize (31) einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere plattenförmigen Werkstücken, mit einer Werkstückauflage, welche eine erste und eine zweite Werkstückauflagefläche aufweist und mit einer Halteeinrichtung, welche das zumindest eine Werkstück greift und das Werkstück zumindest in und entgegen einer X-Richtung zur ersten und zweiten Werkstückauflagefläche verfährt, und mit einer Strahlauffangvorrichtung, die zwischen der ersten und zweiten Werkstückauflagefläche vorgesehen ist, und mit einer Laserbearbeitungseinrichtung, welche einen Laserschneidkopf aufweist, der oberhalb der Strahlauffangvorrichtung zumindest in Y-Richtung verfahrbar ist, und mit einer die Öffnung der Strahlauffangvorrichtung begrenzenden ersten und zweiten Matrize.
Aus der DE 10 2016 118 175 A1 ist eine derartige Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken bekannt. Diese Werkzeugmaschine weist des Weiteren ein Stanzwerkzeug auf, um das plattenförmige Werkstück zusätzlich mechanisch zu bearbeiten.
Aus der EP 3 219 429 A1 ist des Weiteren eine Werkzeugmaschine mit einer Stanzvorrichtung und einer Laserbearbeitungsvorrichtung bekannt. Diese Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst einen Laserschneidkopf, durch den ein Laserstrahl in Richtung der Strahlauffangvorrichtung auf ein auf der Werkstückauflage positioniertes Werkstück gerichtet wird. Zur Abschirmung der Bearbeitungsstelle des Laserbearbeitungsstrahls an dem Werkstück ist eine Abschirmungsvorrichtung vorgesehen, welche an dem Laserbearbeitungskopf befestigt ist. Diese Abschirmungsvorrichtung umfasst einen ringförmigen oder rechteckförmigen Rahmen, der sich um den Laserschneidkopf erstreckt. Diese Abschirmungsvorrichtung kann auch eine Niederhaltefunktion umfassen, um ein Flattern des Bleches bei einer Verfahrbewegung entlang der Ebene der Werkstückauflage zu verhindern.
Aus der EP 0 734 304 B1 ist des Weiteren eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Schneiden oder Schweißen von Werkstücken vorgesehen. Diese umfasst einen Laserbearbeitungskopf, der von einem im Wesentlichen gabel- oder ringförmigen Niederhalter umgeben und darin vorzugsweise zentriert angeordnet ist. Zum Schweißen von Werkstücken wird der Niederhalter aktiv gegen das Werkstück gedrückt. Hierfür ist benachbart zum Laserschneidkopf ein Antrieb vorgesehen. Das schneidende Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere das Abtrennen von Kleinstteilen aus einem Restgitter, ist durch eine solche Schweißvorrichtung nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zur Bearbeitung von Werkstücken, insbesondere plattenförmigen Werkstücken, zu schaffen, durch welche Werkstücke, insbesondere Kleinstteile, mit einem Laserstrahl bearbeitet werden und eine hohe Prozesssicherheit ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken gelöst, bei der oberhalb einer oder beiden Matrizen ein in Richtung der Matrize ausgerichtetes Niederhalteelement der Niederhalteeinrichtung vorgesehen ist, welches zumindest im Abstand zur Auflageebene der Matrize einstellbar ist. Dieses zur Matrize ausgerichtete und unmittelbar einer Öffnung der Strahlauffangvorrichtung zugeordnete Niederhalteelement verhindert ein Verkippen der Werkstücke, insbesondere Kleinstteilen. Ein solches Verkippen der Kleinstteile kann aufgrund eines Schneidgasdruckes bei der Bearbeitung der Werkstücke mittels eines Laserstrahls bewirkt werden. Eine solche Verkippung der Kleinstteile kann eine Störung in der Bearbeitungsmaschine verursachen. Auch kann durch einen Schneidgasdruck bei der Laserbearbeitung das Kleinstteil ungewollt durch die Öffnung der Strahlauffangvorrichtung abgeführt werden. Durch die unmittelbare Positionierung des Niederhalteelements oberhalb der Matrize bzw. Matrizen können Niederhalterkräfte auf die Kleinstteile wirken, sodass ein ungewolltes Verkippen reduziert oder verhindert und die Prozesssicherheit erhöht wird.
Bevorzugt ist das Niederhalteelement länglich ausgebildet und parallel zur Öffnung der Strahlauffangvorrichtung ausgerichtet. Allein die Niederhaltefunktion des Niederhalteelementes ohne eine zusätzliche Abschirmfunktion der Bearbeitungsstelle genügt zur Erhöhung der Prozesssicherheit.
Das Niederhalteelement kann eine Länge aufweisen, die gleich groß oder größer als ein Durchmesser des Laserschneidkopfes ist. Auch kann das Niederhalteelement sich nur teilweise entlang der Länge der Matrize oder vollständig entlang der Länge der Matrize erstrecken. Auch ein darüber hinaus stehendes Niederelement über die Enden der Matrize ist möglich.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Werkzeugmaschine sieht vor, dass eine oder beide Matrizen gegenüber der Ebene der Werkstückauflage absenkbar und/oder abklappbar sind. Dadurch kann eine einfache und schnelle Entsorgung von Restteilen und/oder Werkstücken, insbesondere Kleinstteilen, erfolgen. Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine der beiden Matrizen feststehend zur Öffnung der Strahlauffangvorrichtung ausgerichtet ist, wohingegen die gegenüberliegende Matrize absenkbar und/oder abklappbar ist. Diese absenkbare und/oder abklappbare Matrize kann an einer Teileklappe vorgesehen sein.
Bevorzugt ist das Niederhalteelement oberhalb der vorzugsweise abklappbaren und/oder absenkbaren Matrize auf einen Abstand einstellbar, der kleiner als die Dicke des zu bearbeitenden Werkstückes ist. Dadurch kann ein hinreichender Anpressdruck über das Niederhalteelement auf das Werkstück zur verbleibenden Anlage auf der Matrize während der Bearbeitung ermöglicht sein.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Werkzeugmaschine sieht vor, dass das Niederhalteelement eine auf das zu bearbeitende Werkstück wirkende Niederhaltefläche aufweist und mit einer Längsseite der Niederhaltefläche parallel zur Öffnung der Strahlauffangvorrichtung ausgerichtet ist. Dies ermöglicht eine nahe Anordnung des Niederhalteelements zur Öffnung der Strahlauffangvorrichtung und gleichzeitig eine ungestörte Bearbeitung durch den Laserschneidkopf. Dadurch können auch Kleinstteile sicher gehalten werden, deren Abmessung sich beispielsweise von einer Auflageebene der Matrize bis zur Mitte der Öffnung der Strahlauffangvorrichtung erstreckt.
Die Matrize weist bevorzugt eine zur Öffnung der Strahlauffangvorrichtung weisende Matrizenkante auf, welche gegenüber einer in der Auflageebene vorgesehene Auflagefläche der Matrize in Richtung zur Strahlauffangvorrichtung abgelenkt ist, wobei sich zwischen der Auflagefläche der Matrize und der Matrizenkante eine Schrägfläche erstreckt. Die Schrägfläche kann ein einfaches Ausschleusen von Abfallteilen durch die Öffnung der Strahlauffangvorrichtung ermöglichen und verhindert Kollisionen herabhängender Blechteile bei deren Verfahrbewegung. Zwischen der Schrägfläche und der Auflagefläche ist eine Längskante an der Matrize gebildet. Parallel zu dieser beziehungsweise dieser zugeordnet kann eine Längsseite der Niederhaltefläche des Niederhalteelementes ausgerichtet sein. Dadurch wird ein Minimum an Abstand zwischen dem Niederhalteelement und der Bearbeitungsstelle des Laserschneidkopfes erzielt, um auch im Maß kleine Werkstücke oder Teile noch in Anlage auf der Auflagefläche der Matrize zu fixieren. Die Niederhaltefläche kann sich auch über die Matrize hinaus in eine von der Öffnung der Strahlauffangvorrichtung abgewandten Richtung erstrecken.
Alternativ kann die Auflageebene der Matrize durch Kugeln, Rollen, Auflagebleche oder Bürsten gebildet sein. Die Längsseite der Niederhaltefläche des Niederhalteelementes ist zum Hochpunkt der Kugel oder Rolle ausgerichtet oder gegenüber diesem Hochpunkt der Kugel oder der Rolle in Richtung auf den Werkstückauflageabschnitt zurückversetzt. Bei einer solchen alternativen Ausgestaltung der Matrize können dieselben Vorteile wie bei einer leistenförmigen Matrize erzielt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Niederhalteeinrichtung weist diese eine Halterung zur Befestigung des Niederhalteelementes an dem Laserbearbeitungskopf auf. Eine solche Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass das Niederhalteelement gleichzeitig mit dem Laserbearbeitungskopf entlang der Öffnung der Strahlauffangvorrichtung verfahren wird, sodass unmittelbar bei einem Schneidprozess auch die Niederhaltefunktion gegeben ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Laserbearbeitungskopf von einer Abschirmeinrichtung umgeben und innerhalb dieser Abschirmeinrichtung die Niederhalteeinrichtung angeordnet und an der Abschirmeinrichtung oder dem Laserbearbeitungskopf befestigt ist. Solche Abschirmeinrichtungen bilden einen geschlossenen Vorhang, insbesondere aus Bürsten, welche den Laserbearbeitungskopf mit einem größeren Abstand umgeben. Dadurch können Kleinstteile nicht fixiert und zur Matrize positioniert sein. Hierfür ist zusätzlich das Niederhalteelement innerhalb der Abschirmeinrichtung und benachbart zum Laserbearbeitungskopf vorgesehen.
Eine alternative Ausgestaltung der Niederhaltevorrichtung sieht eine Halterung zum Befestigen des Niederhalteelementes an der Matrize oder dem daran angrenzenden Werkstückauflageabschnitt oder an einem Rahmen der Werkzeugmaschine vor. Bei dieser Ausgestaltung erstreckt sich das Niederhalteelement bevorzugt vollständig entlang der gesamten Länge der Matrize. Somit ist das Niederhalteelement einseitig zu einer Öffnung der Strahlauffangvorrichtung positioniert.
Eine weitere alternative Ausgestaltung der Niederhaltevorrichtung sieht eine Halterung zum Befestigen des Niederhalteelements an einer Handhabungseinrichtung vor, welche an einem Maschinenrahmen befestigt oder getrennt zum Maschinenrahmen positioniert ist. Diese Handhabungseinrichtung kann ein oder mehrere Greifelemente, beispielsweise mittels Vakuumsauger, umfassen, um die Werkstücke zu handhaben. An dieser Handhabungseinrichtung kann zusätzlich die Niederhaltevorrichtung angebracht sein.
Die Positionierung der Niederhaltevorrichtung kann mit Hilfe von Achsen der Handhabungseinrichtung erfolgen. Daraus resultiert ein größerer Freiheitsgrad in allen Achsrichtungen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Werkzeugmaschine sieht vor, dass das Niederhalteelement durch eine Positioniereinrichtung oder durch eine Handhabungseinrichtung in der Lage und/oder Höhe zu der Matrize oder den Matrizen anordenbar und/oder einstellbar ist oder sind. Die Positioniereinrichtung kann das Niederhalteelement in der Höhe gegenüber der Matrize verfahren, um das Niederhalteelement auf unterschiedliche Materialstärken des zu bearbeitenden Werkstückes einzustellen. Auch kann die Positioniereinrichtung längs der Matrize eine Veränderung in der Position des Niederhalteelementes durchführen. Eine solche Positioniereinrichtung greift bevorzugt an der Halterung an. Diese Positioniereinrichtung kann zusätzlich an einem Rahmen der Werkzeugmaschine und/oder in einem angrenzenden Bereich an die Werkstückauflage angreifen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Niederhalteelement von einer Handhabungseinrichtung aufgenommen wird. Dies weist insbesondere den Vorteil auf, dass eine anwendungsspezifische Aktivierung erfolgen kann, so dass beispielsweise das Niederhalteelement zur Matrize positioniert wird, sofern Kleinstteile bearbeitet werden. Bei weiteren Bearbeitungen kann die Niederhaltevorrichtung aus dem Arbeitsbereich vollständig entfernt werden. Dies dient auch als Schutz vor verfrühtem Verschleiß. Die gleiche Funktion kann auch die Positioniereinrichtung erfüllen. Sowohl die Positioniereinrichtung als auch die Handhabungseinrichtung können jeweils dazu ausgebildet sein, um das Niederhalteelement auch in eine aktive Arbeitsposition einzuschwenken, in welcher das Niederhalteelement zur Matrize ausgerichtet ist.
Das Niederhalteelement ist bevorzugt aus einem nicht brennbaren und/oder hitzebeständigen und/oder elektrisch nicht leitfähigen und/oder verschleißarmen und/oder flexiblen Material ausgebildet.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Niederhalteeinrichtung sieht das Niederhalteelement als längliches Bürstenelement vor, welches eine Vielzahl von Bürsten, insbesondere Aramidbürsten, umfasst und die freien Enden der Bürsten eine gemeinsame Niederhaltefläche bilden. Solche Bürsten eignen sich im Besonderen, da diese zum einen bei einer Aneinanderreihung eine hinreichende Abschirmung bilden und zum anderen eine Kraftübertragung zur Aufbringung einer Niederhaltekraft auf die Werkstücke oder Kleinstteile ermöglichen.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken,
2 eine schematische Schnittansicht einer Strahlauffangvorrichtung mit einer Niederhalteeinrichtung am Lasersch neid kopf,
3 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform zu 2,
4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 2,
5 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Niederhalteeinrichtung an der Abschirmeinrichtung,
6 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform einer Strahlauffangvorrichtung mit der Niederhalteeinrichtung gemäß 5,
7 eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform der Niederhalteeinrichtung,
8 eine schematische Seitenansicht der Niederhalteeinrichtung gemäß 7 mit einer Positioniereinrichtung, und
9 eine perspektivische Ansicht einer Handlingseinrichtung mit einer daran angeordneten Niederhalteeinrichtung.

In 1 ist perspektivisch eine Bearbeitungsmaschine 11 dargestellt. Diese Bearbeitungsmaschine 11 ist beispielsweise eine Hybridbearbeitungsmaschine. Diese Hybridbearbeitungsmaschine 11 ermöglicht sowohl eine Laserbearbeitung als auch eine Stanzbearbeitung von plattenförmigen Werkstücken. Alternativ kann die Bearbeitungsmaschine 11 auch nur eine Laserschneidbearbeitungsmaschine sein. Diese Bearbeitungsmaschine 11 weist einen geschlossenen Grundkörper 14, insbesondere einen umlaufenden Rahmen, auf, der sich vorzugsweise in Y-Richtung erstreckt. Diesen Rahmen 14 durchquert eine Werkstückauflage 16, welche sich in X-Richtung erstreckt. Der Werkstückauflage 16 ist eine Halteeinrichtung 17 zugeordnet, welche Halteelemente 18, 19 aufweist. Vorzugsweise sind die Halteelemente 18, 19 als Klammern oder Klemmen ausgebildet. Durch diese Halteelemente 18, 19 kann ein zugeschnittenes Werkstück 34, das vorzugsweise als ein plattenförmiges Werkstück ausgebildet ist, gehalten und beispielsweise in X-Richtung der Werkstückebene (X/Y-Ebene) verfahren werden. Zur Bearbeitung eines plattenförmigen Werkstücks 34 kann ein Laserbearbeitungskopf 20 und/oder ein Stanzbearbeitungskopf 21 entlang der Y-Achse innerhalb des Rahmens 14 verfahrbar angesteuert werden. Hierzu sind für den Laserbearbeitungskopf 20 und den Stanzbearbeitungskopf 21 jeweils unabhängig voneinander ansteuerbare und nicht näher dargestellte Linearantriebe vorgesehen.
Die Bearbeitungsmaschine 11 mit einem Laserbearbeitungskopf 20 weist eine Strahlauffangvorrichtung 24 auf, welche sich in Y-Richtung erstreckt und unterhalb der Verfahrachse des Laserbearbeitungskopfes 20 vorgesehen ist.
Sofern die Bearbeitungsmaschine 11 einen Stanzbearbeitungskopf 21 aufweist, ist unterhalb der Werkstückauflage 16 ein Unterwerkzeug, insbesondere eine Stanzmatrize, vorgesehen, welche vorzugsweise entsprechend dem Stanzbearbeitungskopf 21, vorzugsweise in Y-Richtung, verfahrbar ist.
Die Bearbeitungsmaschine 11 weist an einer Stirnseite des Rahmens 14 eine Handlingseinrichtung 26 auf. Diese ist beispielsweise am Rahmen 14 befestigt. Diese Handlingseinrichtung 26 umfasst eine Tragstruktur 27, welche zumindest eine Greifeinrichtung 28 aufnimmt. Durch diese Handlingseinrichtung 26 ist zumindest eine Greifeinrichtung 28 oberhalb der Werkstückauflage 16 verfahrbar vorgesehen, um das Werkstück 34, insbesondere ein plattenförmiges Rohmaterial und/oder den Zuschnitt 34, der Bearbeitungsmaschine 11 zuzuführen und auf der Werkstückauflage 16 aufzulegen.
Die Handlingseinrichtung 26 ermöglicht des Weiteren, bearbeitete Werkstücke aufzunehmen und von der Werkstückauflage 16 zu entnehmen und aus der Bearbeitungsmaschine 11 herauszuführen und diese in einem Magazin, einem Stapel oder Behälter abzulegen.
Die Werkstückauflage 16 weist einen ersten Werkstückauflageabschnitt 22 und einen zweiten Werkstückauflageabschnitt 23 auf, die sich vor und hinter dem Rahmen 14 erstrecken. Zwischen dem ersten und zweiten Werkstückauflageabschnitt 22, 23 ist die Strahlauffangvorrichtung 24 vorgesehen. Diese Strahlauffangvorrichtung 24 erstreckt sich bevorzugt quer zur Transportrichtung der Werkstücke 34. Die Strahlauffangvorrichtung 24 ist in Y-Richtung ausgebildet und erstreckt sich vorteilhafterweise über den gesamten Verfahrbereich des Laserschneidkopfes 20. Die Strahlauffangvorrichtung 24 weist eine Öffnung 25 auf, sodass ein bei der Bearbeitung des Werkstückes 34 unten austretender Laserstrahl durch die Öffnung 25 hindurch in die Strahlauffangvorrichtung 24 hineintritt.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Handlingseinrichtung 26 mittels einer Tragstruktur 27 am Rahmen 14 gehalten. Alternativ kann diese Handlingseinrichtung 26 separat zum Rahmen positioniert und zur Werkstückauflage 16 ausgerichtet sein.
Bei dem zu bearbeitenden Werkstück 34 handelt es sich beispielsweise um ein Werkstückteil, welches aus einem plattenförmigen Material, insbesondere aus einem Rohblech, hergestellt ist. Dieses Werkstück 34 kann dafür vorgesehen sein, um daraus Kleinstteile herzustellen. Dabei können diese Kleinstteile innerhalb des Werkstücks 34 eingebracht werden und beispielsweise durch einen Mikrojoint 54 (5) in einem sich dann ergebenden Restgitter oder Restwerkstück gehalten werden. Auch können vom Werkstückteil 34 unmittelbar Kleinstteile geschnitten werden.
In 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Strahlauffangvorrichtung 24 dargestellt. Die Strahlauffangvorrichtung 24 umfasst eine Öffnung 25, welche durch eine erste Matrize 31 und eine zweite Matrize 36 begrenzt ist.
Die Matrizen 31, 36 sind länglich ausgebildet und erstrecken sich vorteilhafterweise entlang der gesamten Öffnung 25 der Strahlauffangvorrichtung 24. Diese Öffnung 25 erstreckt sich bevorzugt über den gesamten Verfahrbereich des Laserschneidkopfes 20. Bei dieser Ausführungsform der Werkzeugmaschine 11 ist vorgesehen, dass die erste und zweite Matrize 31, 36 feststehend zur Ebene der Werkstückauflage 16 angeordnet sind.
Die Matrize 31 weist eine Auflagefläche 41 auf. In Richtung auf die Öffnung 25 zuweisend schließt sich eine Schrägfläche 42 an, die in einer Matrizenkante 43 endet. Die Matrizenkante 43 ist gegenüber der Auflagefläche 41 nach unten in Richtung Strahlauffangvorrichtung 24 versetzt. Die Matrize 36 weist bevorzugt eine gleiche Querschnittsgeometrie zur Matrize 31 auf und ist spiegelbildlich zur Öffnung 25 der Strahlauffangvorrichtung 24 ausgerichtet.
Am Laserschneidkopf 20 ist eine Niederhaltevorrichtung 46 befestigt. Diese Niederhaltevorrichtung 46 umfasst eine Halterung 47, die an einem Gehäuse des Laserschneidkopfes 20 vorzugsweise lösbar befestigt ist. Gegenüberliegend nimmt diese Halterung 47 ein Niederhalteelement 48 auf. Dieses Niederhalteelement 48 kann in der Höhe einstellbar zur Halterung 47 sein. Alternativ kann die Halterung 47 in der Höhe einstellbar zum Laserschneidkopf 20 fixierbar sein.
Das Niederhalteelement 48 ist bevorzugt der Matrize 31 zugeordnet, welche bevorzugt absenkbar und/oder abklappbar gegenüber der Ebene der Werkstückauflage 16 ausgebildet ist.
Das Niederhalteelement 48 ist bevorzugt länglich ausgebildet, wie dies beispielhaft in 5 hervorgeht. Dieses Niederhalteelement 48 ist gemäß einer ersten Ausführungsform als Bürstenelement ausgebildet. Die freien Enden der Bürsten bilden eine Niederhaltefläche 51. Durch diese Niederhaltefläche 51 wird das Werkstück 34 zur Auflagefläche 41 fixiert. Im Ausführungsbeispiel ist das Werkstück 34 über den Mikrojoint 54 zu einem Restgitter 56 oder zu einem noch zu bearbeitenden Rohblech 57 verbunden. Durch den Laserschneidkopf 20 wird der Mikrojoint 54 abgetrennt. Der Laserstrahl wird von einem Schneidgas umströmt, welches ebenfalls vom Laserschneidkopf 20 in Richtung Strahlauffangvorrichtung 24 wirkt. Durch den Druck des Schneidgases kann eine Kippkraft auf einen sich über der Öffnung 25 der Strahlauffangvorrichtung 24 befindenden Abschnitt des Werkstückes 34 wirken und ein Kippmoment erzeugen. Bei kleinen Werkstücken 34, welche sich beispielsweise nicht über die Matrize 31 hinaus oder nur geringfügig in Richtung auf den zweiten Werkstückauflageabschnitt 23 erstrecken, kann dieser Schneidgasdruck ein Verkippen und Abführen der Werkstücke 34 in die Strahlauffangvorrichtung 24 bewirken. Durch das Niederhalteelement 48, welches im Abstand zur Auflagefläche 41 der Matrize 31 mit einem geringeren Abstand eingestellt wird als die Dicke des Werkstücks 34, kann die Arbeitsposition des Werkstücks 34 aufrechterhalten bleiben. Ein Verkippen des Werkstücks 34 wird verhindert.
Das Niederhalteelement 48 wird bevorzugt mit einer Längsseite 52, die benachbart zur Öffnung 25 ist, derart zur Matrize 31 ausgerichtet, dass diese im Übergangsbereich oder einer Kante zwischen der Schrägfläche 42 und der Auflagefläche 41 der Matrize 31 liegt oder weiter entfernt zur Öffnung 25 positioniert ist.
Die Länge des Niederhalteelements 48 kann beispielsweise im Durchmesser einer Schneidgasdüse des Laserschneidkopfes 20 entsprechen oder auch geringfügig größer sein. Jedenfalls ist das Niederhalteelement 48 bei dieser Ausführungsform um ein Vielfaches kürzer als die Länge der Matrize 31 ausgebildet.
Das Niederhalteelement 46 weist eine Vielzahl von Bürsten auf. Diese Bürsten sind bevorzugt hitzebeständig, nicht brennbar, elektrisch nicht leitend, abdruckfrei, verschleißarm und/oder flexibel. Insbesondere können auch Aramidbürsten eingesetzt werden. Alternativ können für das Niederhalteelement 48 auch Keramiken, sonstige Kunststoffteile oder Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen.
Bei dieser in 2 dargestellten Ausführungsform wird das Niederhalteelement 48 bei einer Verfahrbewegung des Laserschneidkopfes 20 entlang der Öffnung 25 der Strahlauffangvorrichtung 24 gleichzeitig mitgeführt. Dadurch wirkt das Niederhalteelement 48 immer an der Stelle, an der auch die Bearbeitung des Werkstückes 34 erfolgt.
Die 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Werkzeugmaschine 11, bei der beispielsweise die Matrize 36 feststehend zur Ebene der Werkstückauflagefläche 16 angeordnet ist. Die Matrize 31 ist gegenüber der Ebene der Werkstückauflage 16 nach unten absenkbar und/oder abklappbar. Beispielsweise ist eine Absenkeinrichtung 37 vorgesehen, durch welche die Matrize 31 absenkbar und/oder abklappbar ist. Diese Absenkeinrichtung 37 weist wenigstens ein Stellelement 38 auf, welches beispielsweise die Matrize 31 höhenverstellbar aufnimmt. Ein solches Stellelement 38 kann durch einen Hubzylinder, der pneumatisch, hydraulisch oder elektromagnetisch angetrieben ist, ausgebildet sein. Die Absenkeinrichtung 37 weist des Weiteren eine Schwenkanordnung 39 auf, die beispielsweise das zumindest eine Stellelement 38 aufnimmt. Diese Schwenkanordnung 39 umfasst einen Schwenkarm 40, der wiederum durch zumindest ein Stellelement 38 klappbar um beispielsweise eine Schwenkachse 44 betätigt werden kann.
Alternativ kann diese Absenkeinrichtung 37 ausschließlich Stellelemente 38 für die Höhenverstellbarkeit oder ausschließlich eine Schwenkanordnung 39 aufweisen, wodurch die Matrize 31 abklappbar ist.
Die abklappbare Matrize 31 kann auch an einer Teileklappe oder an einem schwenkbaren Tischsegment befestigt sein. Durch das schwenkbare Tischsegment oder die Teileklappe kann das Werkstück 34 an der Strahlauffangvorrichtung 32 vorbei nach unten geführt werden.
In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Werkzeugmaschine 11 zu 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind beide Matrizen 31, 36 gegenüber der Ebene der Werkstückauflage absenkbar und/oder abklappbar. Beispielsweise kann an jeder Matrize 31, 36 eine Absenkeinrichtung 37 vorgesehen sein, welche in 3 beschrieben ist. Auch können die Alternativen vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform können beide Matrizen 31, 36 gleichzeitig bezüglich einer Absenkbewegung und/oder Abklappbewegung angesteuert werden. Auch können die Matrizen 31, 36 aufeinanderfolgend abgesenkt und/oder abgeklappt werden.
Auch ist möglich, dass an der einen Matrize 31, 36 eine Absenkeinrichtung 37 vorgesehen ist, welche lediglich absenkbar ist und an der anderen Matrize 36, 31 eine Absenkeinrichtung 37 vorgesehen ist, welche lediglich abklappbar ist.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform der Niederhaltevorrichtung 46 zu 2 dargestellt. Diese alternative Ausführungsform weicht dahingehend ab, dass das Niederhalteelement 48 über die Halterung 47 an einer Abschirmeinrichtung 61 befestigt ist und nicht unmittelbar am Laserschneidkopf 20. Diese Abschirmeinrichtung 61 kann durch einen runden oder eckigen Rahmen gebildet sein, der den Laserschneidkopf 20 umgibt. An diesem Rahmen sind bevorzugt ebenfalls Bürsten vorgesehen, um die Bearbeitungsstelle nach außen abzuschirmen. Bei dieser Ausführungsform kann die Halterung 47 ohne Höhenverstellung ausgebildet sein, da die Abschirmeinrichtung 61 auf die Höhe des zu bearbeitenden Werkstücks 34 eingestellt wird. Das Niederhalteelement 48 ist innerhalb der Abschirmeinrichtung 61 angeordnet und derart positioniert, dass dieses sich wieder oberhalb der Auflagefläche 41 der Matrize 31 befindet, um das darauf aufliegende Werkstück 34 niederzuhalten und während der Schneidbearbeitung zu fixieren.
Nachdem das Werkstück 34 geschnitten wurde oder der Mikrojoint 54 durchtrennt wurde, kann die Matrize 31 nach unten abgesenkt und/oder abgeklappt werden, so dass das zunächst für den Schneidprozess zwischen dem Niederhalteelement 38 und der Auflagefläche 41 der Matrize 31 eingespannte oder gehaltene Werkstück 34 frei wird und nach unten ausgeschleust werden kann.
In 6 ist eine alternative Ausgestaltung der Strahlauffangvorrichtung 24 zu 3 dargestellt. Die Anordnung der Niederhaltevorrichtung 46 zum Laserschneidkopf 20 entspricht der Ausführungsform gemäß 3.
Die Matrize 31 und die Auflageleiste 36 sind bei dieser Ausführungsform als Rollen oder Kugeln ausgebildet. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Längsseite 52 der Niederhaltefläche 51 des Niederhalteelementes 48 zum Hochpunkt der Rolle oder Kugeln ausgerichtet, sodass sich das Niederhalteelement 48 entgegengesetzt zur Öffnung 25 erstreckt. Auch kann die Längsseite 52 der Niederhaltefläche 51 gegenüber dem jeweiligen Hochpunkt der Matrize 31 und Auflageleiste 36 jeweils in Richtung auf den ersten und zweiten Werkstückauflageabschnitt 22, 23 nach außen versetzt angeordnet sein.
In 7 ist eine alternative Ausgestaltung der Niederhaltevorrichtung zu 2 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich das Niederhalteelement 48 über die gesamte Länge der Matrize 31 beziehungsweise der Öffnung 25 der Strahlauffangvorrichtung 24. Am jeweiligen äußeren Ende des Niederhalteelementes 48 greift die Halterung 47 an, welche an der Strahlauffangvorrichtung 24, der Werkstückauflage 16 oder einem Rahmen 14 befestigt sein kann. Bevorzugt ist die Halterung 47 mit einen Höhenverstellung vorgesehen, um das Niederhalteelement 48 auf die entsprechende Dicke des zu bearbeitenden Werkstücks 34 einzustellen.
Das Niederhalteelement 48 ist somit feststehend zur Strahlauffangvorrichtung 24 bzw. zur Matrize 31 positioniert, wohingegen der Laserschneidkopf 20 verfahrbar zur Strahlauffangvorrichtung 24 ist.
In 8 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist eine ansteuerbare Positioniereinrichtung 64 vorgesehen, welche das Niederhalteelement 48 aufnimmt. Diese Positioniereinrichtung 64 kann beispielsweise ein pneumatischer, hydraulischer und/oder elektromagnetischer Zylinder oder auch ein Linearmotor oder sonstiger ansteuerbarer Stellmotor sein. Diese Positioniereinrichtung 64 kann am Rahmen 14 oder auch an einem separat dazu angeordneten Gestell vorgesehen sein. Durch diese Positioniereinrichtung 64 kann eine Aktivierung des Niederhalteelementes 48 erfolgen, um dieses aus einer entfernt zur Matrize 31 angeordneten Position in eine Arbeitsposition überzuführen. In der Arbeitsposition des Niederhalteelementes 48 hält dieses das Werkstück 34 zur Auflagefläche 41 der Matrize 31 nieder. Analoges kann auch für die Matrize 36 gelten. Durch die Verfahrbewegung des Niederhalteelementes 48 aus der Arbeitsposition in eine nicht aktivierte Position kann auch eine vereinfachte Positionierbewegung des plattenförmigen Materials und/oder der Werkstücke 34 für eine neue Schneidposition erfolgen und bedarfsmäßig das oder die Werkstücke 34 zur Matrize 31 niedergehalten werden.
Durch die Positioniereinrichtung 64 kann auch eine Schwenkbewegung des Niederhalteelementes 48 angesteuert werden, um dieses in die Arbeitsposition überzuführen.
In 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform zur Positionierung der Niederhaltevorrichtung 46 zur Strahlauffangvorrichtung 24 dargestellt. An der Greifeinrichtung 48 kann das Niederhalteelement 48 stirnseitig positioniert sein. Somit kann beispielsweise ein Restgitter durch die Greifeinrichtung 28 fixiert gehalten sein. Die im Restgitter beispielsweise durch zumindest einen Mikrojoint 54 gehaltenen Werkstücke 34 können daraufhin der Öffnung 25 der Strahlauffangvorrichtung 24 zugeführt werden, wobei die Niederhalteelemente 48 wiederum die Funktion ermöglichen, dass kleine Werkstücke 34 während dem Schneidprozess niedergehalten und durch dieses Niederhalteelement 48 während der Bearbeitung durch den Laserstrahl zur Matrize 31 fixiert gehalten werden können.
Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass das zumindest eine Niederhalteelement 48 an der Handlingseinrichtung 26 vorgesehen ist, welche ausschließlich das oder die Niederhalteelemente 48 aufnimmt. Somit kann diese Positionierung der Niederhalteelemente 48 unabhängig von der Handhabung der Werkstücke 34 erfolgen. Dadurch wird die Flexibilität im Einsatz der Niederhalteelemente 48 weitererhöht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016118175 A1 [0002]
EP 3219429 A1 [0003]
EP 0734304 B1 [0004]

Claims

Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken (34), insbesondere plattenförmigen Werkstücken, - mit einer Werkstückauflage (16), welche eine erste und eine zweite Werkstückauflagefläche (22, 23) aufweist, - mit einer Halteeinrichtung (17), welche das zumindest eine Werkstück (34) greift und durch welche das Werkstück (34) relativ zur ersten und zweiten Werkstückauflagefläche (22, 23) verfahrbar ist, - mit einer Strahlauffangvorrichtung (24), die zwischen der ersten und zweiten Werkstückauflagefläche (22, 23) vorgesehen ist und sich mit einer Öffnung (25) zwischen der ersten und zweiten Werkstückauflagefläche (22, 23) zumindest teilweise erstreckt, - mit einer Laserbearbeitungseinrichtung (15), welche einen Laserschneidkopf (20) aufweist, der oberhalb der Öffnung (25) der Strahlauffangvorrichtung (24) verfahrbar ist, - mit einer ersten und einer zweiten eine Öffnung (25) der Strahlauffangvorrichtung (24) begrenzenden Matrize (31, 36), dadurch gekennzeichnet, - dass oberhalb einer der beiden Matrizen (31, 36) ein in Richtung der Matrizen (31, 36) ausgerichtetes Niederhalteelement (48) einer Niederhalteeinrichtung (46) vorgesehen ist, welches zumindest im Abstand zur Auflageebene der Matrize (31) einstellbar ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalteelement (48) länglich ausgebildet ist und parallel zur Öffnung (25) der Strahlauffangvorrichtung (24) ausgerichtet ist.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide Matrizen (31, 36) gegenüber der Ebene der Werkstückauflage (16) absenkbar und/oder abklappbar sind.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalteelement (48) oberhalb der vorzugsweise absenkbaren und/oder abklappbaren Matrizen (31, 36) auf einen Abstand einstellbar ist, der kleiner als die Dicke des zu bearbeitenden Werkstücks (34) ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalteelement (48) eine auf das zu bearbeitende Werkstück (34) wirkende Niederhaltefläche (51) aufweist, wobei eine Längsseite (52) der Niederhaltefläche (51) parallel zur Öffnung (25) der Strahlauffangvorrichtung (24) ausgerichtet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizen (31, 36) eine zur Öffnung weisende Matrizenkante (43) aufweist, welche gegenüber einer in der Auflageebene vorgesehenen Auflagefläche (41) der Matrizen (31, 36) in Richtung auf ein Gehäuse (32) der Strahlauffangvorrichtung (24) abgesenkt ist, wobei zwischen der Auflagefläche (41) und der Matrizenkante (43) eine Schrägfläche (42) vorgesehen ist und die zur Öffnung (25) der Strahlauffangvorrichtung (24) weisende Längsseite (52) der Niederhaltefläche (51) innerhalb der Auflagefläche (41) der oder den Matrizen (31, 36) oder über die Matrizen (31, 36) hinaus in einer von der Öffnung (25) abgewandten Richtung positioniert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (41) der Matrizen (31, 36) durch Kugeln oder zumindest eine Rolle oder durch Auflagebleche oder durch Bürsten gebildet ist und die Längsseite (52) der Niederhaltefläche (51) des Niederhalteelementes (48) zum Hochpunkt der Kugeln oder der zumindest einen Rolle ausgerichtet ist oder gegenüber diesem Hochpunkt der Kugeln oder der zumindest einen Rolle in Richtung auf die erste oder zweite Werkstückauflagefläche (22, 23) zurückversetzt ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalteeinrichtung (46) eine Halterung (47) zur Befestigung des Niederhalteelements (48) an dem Laserschneidkopf (20) oder einer den Laserschneidkopf (20) umgebenden Abschirmeinrichtung (61) aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalteeinrichtung (46) eine Halterung (47) zur Befestigung des Niederhalteelementes (48) an der oder den Matrizen (31, 36) oder dem ersten oder zweiten Werkstückauflageabschnitt (22, 23) oder einem Rahmen (14) der Werkzeugmaschine (11) aufweist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalteeinrichtung (46) eine Halterung (47) zur Befestigung des Niederhalteelementes (48) an einer Handhabungseinrichtung (26) aufweist, welche an einem Rahmen (14) der Werkzeugmaschine (11) befestigt oder getrennt dazu positioniert ist.
Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalteelement (46) durch eine Positioniereinrichtung (64), die vorzugsweise an der Halterung (47) angreift, oder durch die Handhabungseinrichtung (26) in der Lage und/oder Höhe zu der Matrize (31, 36) anordenbar und/oder einstellbar ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalteelement (48) aus einem nicht trennbaren und/oder hitzebeständigen und/oder elektrisch nicht leitfähigen und/oder verschleißarmen und/oder flexiblen Material ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederhalteelement (48) als längliches Bürstenelement ausgebildet ist und die Enden der Bürsten die Niederhaltefläche (51) bilden.