DE19851661C1 - Positioniertisch für eine Laserschneidanlage und zugehörige Absaugeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Positioniertisch für eine Laserschneidanlage mit einem Bewegungssystem zum Positionieren und Besäumen von dünnen quadratischen oder rechteckigen Werkstücken unterschiedlicher Größe aus Kunststoff, wie beispielsweise aus Acryl, und eine zugehörige Absaugeinrichtung. Für den Positioniertisch ist kennzeichnend, daß der Schlitten (1) mittels Motor (14) und Transportspindel (15) als CNC-Achse angetriebener Schlittentisch angeordnet ist und so innerhalb der Fläche des Auflagetisches (2) diagonal verschoben wird. Damit ist der Vorteil erzielbar, daß Kunststoffwerkstücke mit einem geringen anlagentechnischen Aufwand, insbesondere mit einer einfachen Antriebseinrichtung bei vollständiger Absaugung der Emissionen verschoben, positioniert und besäumt werden (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Positioniertisch für eine Laser­ strahl-Schneidanlage mit einem Bewegungssystem zum Positio­ nieren und Besäumen von dünnen quadratischen oder rechteckigen Werkstücken unterschiedlicher Größe aus Kunststoff, wie beispielsweise aus Acryl.

Aus dem Stand der Technik sind Laserstrahl-Schneidanlagen für die Blech-, Kunststoff- und Holzbearbeitung bekannt, die aus einer schwingungsarmen Stahlkonstruktion für das Maschinenge­ stell, einem darin integrierten CO₂-Laser sowie einem Absaug- und Filtersystem für die beim Schmelzprozeß entstehenden Emissionen bestehen. Die Emissionen werden über eine Absaug­ glocke und den Schneidtisch sowohl oberhalb als auch unter­ halb des Bearbeitungsprozesses abgesaugt, wobei das Absaugsystem und die Filterkonfigurationen, welche mehrere Filterstufen sowie Aktivkohlefilter umfassen, den zu schnei­ denden Werkstoffen anpassbar sein sollen. Als Positioniertisch kommt ein Koordinatentisch zum Einsatz, der mit wartungs­ freien Motoren und Inkrementalgebern ausgestattet ist. Die Größe des Bearbeitungsbereiches kann bei feststehendem Laser­ strahl und bewegtem Werkstück unterschiedlich sein. Das Bewegungssystem soll auch in Hybridanordnung (Bewegung des Schneidkopfes in einer Achse, Bewegung des Werkstücks in der zweiten Achse) oder als sogenannte "fliegende Optik" (Reali­ sierung beider Bewegungsachsen bei feststehendem Werkstück) durchführbar sein. Es sind Verfahrgeschwindigkeiten bis zu 10 m/min und eine Positioniergenauigkeit von < 0,05 mm bei einer Wiederholbarkeit < 0,02 mm möglich. Höhere Verfahrge­ schwindigkeiten bis 60 m/min sowie hohe Beschleunigungen und Verzögerungen sollen mit einer YAG-Festkörperlaserstrahl­ schneidananlage erreichbar sein (DE-Z: Jan L. C. Wijers "Nach CO₂ nun Nd: YAG-Laser für Blechbearbeitung" in TR-Transfer (1996) Nr. 1/2, S. 20 bis 23). Die Führungen für die X/Y-Bewegung der Brücke befinden sich außerhalb der Bearbeitungszone und sind beidseitig abgeschirmt. Der Strahlkopf bewegt sich während des Trennens auf einer festen Höhe über dem feststehenden Werkstück. Die zu bearbeitende Blechtafel oder ein unbesäum­ tes rechteckiges Werkstück aus einem Kunststoff liegen in der gewünschten Position auf einem Streifenraster des Tisches und können mit handelsüblichen Spannmitteln befestigt werden. Der Laserstrahl arbeitet innerhalb der Tischfläche in einem gekapselten Arbeitsraum nach dem vorgegebenen NC-Programm. Die beim Trennvorgang freiwerdenden Dämpfe und Staubpartikel sollen von einer integrierten Absauganlage abgeleitet werden können. Beim Schneiden von Kunststoffwerkstücken entstehen besonders starke Emissionen, die eine leistungsstarke Absaugtechnik er­ fordern. Die ausfallenden Teile werden durch einen separat angetriebenen, mit dem Schneidkopf synchron mitfahrenden Be­ hälter aufgefangen. Der Nachteil dieser Laserstrahl-Schneidan­ lagen zum Besäumen von dünnen quadratischen oder rechteckigen Werkstücken aus Kunststoff besteht im hohen Aufwand für das Absaugen der beim Schneidprozeß entstehenden Emissionen. Dies kann auch einen höheren Platzbedarf für die Laserstrahl- Schneidanlage zur Folge haben. Die durch den Laserstrahl- Schneidprozeß bewirkten intensiven Emissionen sollen auch durch ortsnahe Einrichtungen absaugbar sein. Beispielsweise ist in JP-PS 63-93 495 A eine von einer Rauchabsaugeinrichtung einge­ hauste Laserstrahl-Schneiddüse dargestellt. Die Absaugung besteht aus einer die Schneiddüse ummantelnen Trennwand, die zwischen einem Turm und dem Werkstück drehbar angeordnet ist sowie werkstückseitig am unteren Ende über den gesamten Umfang ein offenes Segment als Rauchsammler hat. Nachteilig ist, dass durch die vertikale Wirkung des Schneidstrahles unterhalb des Werkstückes Rauch entsteht, der nicht vollständig abgesaugt wird.

Durch DE 31 41 301 A1 ist weiterhin eine Maschine zum Schneiden blattförmigen Materials mittels eines Laserstrahles bekannt, wobei zum Positionieren des zu bearbeitenden Materials innerhalb der Fläche eines Auflagetisches ein behälterartiger, auswechselbarer Schlitten auf Rollenkugeln diagonal verschieb­ bar angeordnet ist. Das Verschieben des Schlittens ist durch zwei in X- und Y-Richtung wirkende Antriebe, z. B. Motoren, die einem Längswagen und einem auf dem Längswagen positionierten Querwagen zugeordnet sind, möglich. Der Querwagen ist mit Zangen zum Halten des Werkstückträgers versehen, welcher einen geneigten doppelten Boden mit einer Rohreinmündung für eine Absaugung aufweist. Das zu schneidende Blatt oder Blech ent­ spricht der Form des Schlittens und wird von einem den Umfang des Blattes oder Bleches umgebenen Rahmen gehalten. Beim Schneiden sollen die abgeschnittenen Teile oder große Abfälle von einem im Schlitten angeordneten Rost gehalten werden. Nachteilig ist aber der hohe anlagentechnische Aufwand für das Bewegungssytem, insbesondere für die Antriebseinrichtung.

Der Erfindung liegt deshalb das Problem zugrunde, einen Posi­ tioniertisch für eine Laserstrahl-Schneidanlage mit einem Bewegungssystem zum Positionieren und Besäumen von dünnen qua­ dratischen oder rechteckigen Werkstücken unterschiedlicher Größe aus Kunststoff, wie beispielsweise aus Acryl, zu schaf­ fen, der ein Besäumen der Kunststoffwerkstücke mit einem niedrigen anlagentechnischen Aufwand und ohne zusätzlichen Platzbedarf garantiert.

Zur Lösung dieses Problems weist die Laserstrahl-Schneidanlage die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Die Schneidanlage wird durch die Merkmale der nachgeordneten Ansprüche 2-5 weitergebildet. Mit der Erfindung ist der Vorteil erzielbar, dass die Kunststoffwerkstücke durch eine einfache Antriebseinrichtung mit einem Schlittentisch innerhalb der Auflagefläche eines Auflagetisches verschoben und positioniert werden. Zu dem ist der Posisioniertisch vorteilhafterweise so gestaltet, dass die Emissionen mit einem geringen technischen Aufwand platzsparend und ortsnah vollständig abgesaugt werden.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher beschrie­ ben werden.

Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Fig. 1: eine schematische Darstellung des Positionier­ tisches

Fig. 2: die Anordnung des Schlittentisches zum Auflagetisch

Fig. 3: die Anordnung der Absaugeinrichtung

In Fig. 1 ist der Positioniertisch zum Besäumen von dünnen quadratischen oder rechteckigen Werkstücken unterschiedlicher Größe aus Kunststoff dargestellt. Sie zeigt, dass der Schlit­ tentisch 1 mittels Motor 14 und Transportspindel 15 als CNC- Achse angetriebener Schlittentisch diagonal verschiebbar ange­ ordnet ist. Zur leichteren Positionierung des unbearbeiteten Werkstückes 12 sind in der Auflagefläche des Auflagetisches 2 im Abstand mehrere Strahl-Luftdüsen 3 zum berührungslosen Ver­ schieben angeordnet. Das unbearbeitete Werkstück 12 wird so während des Verschiebens durch ein erzeugtes Luftpolster an den über den Schlittentisch 1 ragenden Werkstückseiten angehoben und nach dem Positioniervorgang von den in der Fläche des Schlittentisches 1 angeordneten Saug-Luftdüsen 4 fixiert und fest in der Lage gehalten.

In Fig. 2 ist die Anordnung des Schlittentisches 1 mit einem unbearbeiteten Werkstück 12 zum Auflagetisch 2 dargestellt. Erkennbar ist, dass die Auflagefläche des Schlittentisches 1 in Bezug zur Auflageläche des Auflagetisches 2 mindestens 2 mm höher angeordnet ist. Dadurch wird das berührungslose Verschie­ ben unterstützt und es ist ein leichteres Positionieren des Werkstückes 12 garantiert.

Fig. 3 zeigt die Anordnung der Absaugeinrichtung in der Art, dass ein außerhalb der Auflagefläche des Schlittentisches 1 im Abstand a angeordneter rohrförmiger, horizontal verstellbarer Kragarm 10 zentrisch in der Schneidkopfachse c am Schneidkopf 9 befestigt und drehbar gelagert ist. Der Abstand a wird vom Durchmesser des Kragarmes 10 bestimmt und ist mindestens 4 mm größer festzulegen. Durch die ausgekragte Bauweise und ho­ rizontale Verstellmöglichkeit des Kragarmes 10 bis in Nähe der Schneidstelle ist eine optimale Saugwirkung gegeben. Beim Wechsel der Schnittrichtung dreht sich der Kragarm 10 um den gleichen Winkel, so dass Kollisionen des Kragarmes 10 mit den Werkstückreststreifen 11 ausgeschlossen sind.

Zum Besäumen eines dünnen quadratischen oder rechteckigen Werkstückes 12 aus Acryl wird der Schlittentisch 1 mittels Motor 14 und Transportspindel 15 diagonal in der W-Achse in eine Ecklage des Auflagetisches 2 verschoben, das unbearbei­ tete Werkstück 12 in dieser Ecklage positioniert und dann durch die Saug-Luftdüsen 4 des Schlittentisches 1 in der Lage gehalten. Nach einem NC-Programm werden dann die Werkstück­ seiten 5; 6 durch den Laserstrahl-Schneidkopf 9 geschnitten. Während der Bearbeitung ist durch den direkt unterhalb der Schneidstelle angeordneten Kragarm 10 eine vollständige Absaugung der Emissionen gegeben. Nach der Bearbeitung der Werkstückseiten 5; 6 werden die Strahl-Luftdüsen 3 unmittelbar am Schlittentisch 1 je nach Größe der Auflagefläche des Werkstücks 12 zonenweise aktiviert. Das unbearbeitete Werkstück 12 ragt über den Rand des Schlittentisches 1 und wird berüh­ rungslos diagonal in der W-Achse in die andere Ecklage des Auflagetisches 2 mit entsprechender Geschwindigkeit verschoben und positioniert. Die Geschwindigkeit zum Verschieben des Schlittentisches 1 ist regelbar. Gleichzeitig bewegt sich der Schneidkopf 9 im Leerlauf am Rand des Positioniertisches zu dieser Ecklage und bearbeitet jetzt die Werkstückseiten 8; 7. Während der Bearbeitung sind die Strahl-Luftdüsen 3 geschlos­ sen. Nach der Bearbeitung des Werkstückes 13 werden die Saug- Luftdüsen 4 geöffnet. Das Werkstück 13 kann ungehindert vom Schlittentisch 1 des Positioniertisches entfernt werden.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Schlittentisch

2

Auflagetisch

3

Strahl-Luftdüse zum berührungslosen Verschieben

4

Saug-Luftdüse zur Lagefixierung

5

Werkstückseite

6

Werkstückseite

7

Werkstückseite

8

Werkstückseite

9

Schneidkopf

10

Kragarm

11

Werkstückreststreifen

12

unbearbeitetes Werkstück

13

bearbeitetes Werkstück

14

Motor

15

Transportspindel

Claims (5)

1. Laserstrahl-Schneidanlage mit einem Schneidkopf und einem Auflagetisch, der ein Bewegungssystem zum Positionieren und Be­ säumen von dünnen quadratischen oder rechteckigen Werkstücken unterschiedlicher Größe aus Kunststoff, wie Acryl aufweist, bestehend aus einem innerhalb der Auflagefläche des Auflage­ tisches längs einer W-Achse diagonal verschiebbaren Schlitten­ tisch für die Positionierung des Werkstücks und einer Antrieb­ seinrichtung für den Schlittentisch, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit für den Schlittentisch (1) einen einzigen Motor (14) und eine einzige Transportspindel (15) aufweist.

2. Laserstrahl-Schneidanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Auflagefläche des Schlittentisches (1) in Bezug zur Auflagefläche des Auflagetisches (2) mindestens 2 mm höher angeordnet ist.

3. Laserstrahl-Schneidanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein außerhalb der Auflagefläche des Schlittentisches (1) angeordneter rohrförmiger, horizontal verstellbarer Kragarm (10) zentrisch in der Schneidkopfachse c am Schneidkopf (9) befestigt und drehbar gelagert ist.

4. Laserstrahl-Schneidanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auflagefläche des Aufla­ getisches (2) mehrere Strahl-Luftdüsen (3) fest angeordnet sind.

5. Laserstrahl-Schneidanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auflagefläche des Schlit­ tentisches (1) mehrere Saug-Luftdüsen (4) fest angeordnet sind.