DE19905002A1

DE19905002A1 - Maschinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungsanlage

Info

Publication number: DE19905002A1
Application number: DE1999105002
Authority: DE
Inventors: Ingo Decker; Siegfried Klaeger
Original assignee: Lhtec Ges fur Laser & Hybridt
Current assignee: LTN LASERTECHNIK NORD GMBH, 39179 BARLEBEN, DE
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-08-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Maschinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungsanlage zum Laserstrahlschneiden von verschiednenen ebenen Materialien. Die Lasermaterialbearbeitungsanlage selbst besteht aus einem integrierten Auflagetisch mit Arbeitsfläche, einer Laserstrahlquelle und einer Optik, einem den verfahrbaren Schneidkopf aufnehmenden Bewegungssystem und entsprechenden Ver-/Entsorgungskomponenten. Kennzeichnend ist, daß das Maschinengestell (1) eine Mineralguß-Metall-Verbundkonstruktion ist, die Laserstrahlquelle (5) und die Optik im Maschinengestell (1) angeordnet sind und die Laserstrahlführung innerhalb des Maschinengestells erfolgt sowie der Auflagetisch (2) mit einer Einlegevorrichtung (6) in einer um 45 Grad geneigten Arbeitsposition gegenüber der Horizontalen angeordnet ist. Somit sind die Aufstellfläche und der Verkehrsflächenbedarf dieser Auflage wesentlich geringer. Vorteilhafterweise ist die Lasermaterialbearbeitungsanlage besonders für die Einzelfertigung und für kleine und mittlere Losgrößen wirtschaftlich einsetzbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Maschinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungsanlage zum Laserstrahlschneiden von verschiedenen ebenen Materialien.

Kennzeichnend für die gegenwärtige Entwicklung von Laser materialbearbeitungsanlagen sind die gestiegenen Anforde rungen an die Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Flexibilität solcher Anlagen sowie die spezifischen Auslegungskriterien in bezug höherer Verfahrgeschwindigkeiten und platzsparender Bauweise. Dabei geht der Trend dahin, unterschiedliche Komponenten optimal auszuwählen und sinnvoll für ein gün stiges Preis/Leistungsverhältnis miteinander zu kombinie ren. Eine aus dem Stand der Technik durch DE 41 17 700 A1 bekannte Laserschneidanlage zum Schneiden von Flachmaterial entspricht weitestgehend diesen Anforderungen, in dem die Maschinenkomponenten und Ver-/Entsorgungskomponenten, wel che eine Vielzahl von Bauteilen darstellen, in Modulbau weise ausgeführt sind. Kennzeichnend für diese Laserschneidanlage sind die Hauptmodule Maschinengestell, Versorgungsschrank und Schneidtisch mit entsprechenden Submodulen, die mechanisch, elektrisch sowie ggf. fluidisch miteinander verbunden sind. Der Schneidtisch besteht aus einem Untergestell mit einer auf der Oberseite horizontal angeordneten gitterförmigen Auflage für das zu bearbeitende Flachmaterial, wie beispielsweise Platten. Die ausgeschnit tenen Teile fallen in das Innere des Untergestells, werden gesammelt und von einem Teileförderer herausgefördert.

Diese Modulweise hat aber Nachteile, die im großen Flächen bedarf der Anlage durch die räumliche Aneinanderreihung der einzelnen Module und in der komplizierten Handhabung des Flachmaterials durch den über das Untergestell reichenden Freiarm mit der Schneiddüse bestehen. Eine bessere Hand habung des Flachmaterials für die Bearbeitung soll durch die in EP 05 48 006 A2 beschriebenen Laserbearbeitungsan lage gegeben sein. Um Teile aus einem Flachmaterial auszuschneiden, ist der Schneidkopf längs einer Schneid brücke über einem Bewegungstisch in Längs- und Querrichtung verschiebbar angeordnet. Ebenfalls kann die Schneidbrücke längs durch Querführungen verschoben werden. Das Flachma terial, z. B. Platten, bzw. die Teile liegen horizontal auf einem Stützrost und ein zweiter Stützrost kann während der Bearbeitung mittels einer Vorrichtung entladen und mit einer neuen Platte beschickt werden. Beide Stützroste sol len wahlweise in eine beliebige Stellung gebracht werden können, auch aus dem Bearbeitungstisch. Probleme bezüglich Stabilität und Präzision der Schneidbrücke bei größeren Anlagen sollen vermieden werden, wenn die Brücke aus einem extrudierten Profil, vorzugsweise Leichtmetall besteht. Die Nachteile der durch EP 05 48 006 A2 bekannten Laserbearbei tungsanlage bestehen trotz einfacher Handhabung des Flachmaterials und rationeller Bearbeitung im hohen Flä chenbedarf der Anlage und in den hohen Anlagenkosten zum Erreichen der notwendigen Stabilität und Präzision der Laserbearbeitung.

Deshalb besteht das Problem der Erfindung darin, ein Ma schinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungsanlage zum Laserstrahlschneiden von verschiedenen ebenen Materialien zu entwickeln, das eine platzsparende, kostengünstige Bauweise der Maschinenkomponenten und der Ver-/Entsorgungs komponenten bei entsprechender Stabilität und Präzision der Laserbearbeitung sowie eine platzsparende Handhabung des Materials für den Bearbeitungsprozeß garantiert. Zur Lösung dieses Problems ist das eingangs genannte Maschinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungsanlage durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs (1) weitergebildet. Damit ist der Vorteil erzielbar, daß die Lasermaterialbearbeitungsanlage besonders für die Einzelfertigung und für kleine und mittlere Losgrößen wirtschaftlich einsetzbar ist. Sie basiert auf einer soliden, modular aufgebauten schwingungsarmen Konstruktion aus Mineralguß-Metall-Verbundlementen, die von der Laser strahlquelle bis zur Absaugung sämtliche zum Betrieb notwendigen Komponenten aufnimmt. Die technisch-technologi schen Vorteile des Maschinengestells bestehen darin, daß aufgrund der 45 Grad Umlenkung des Laserstrahles der Zirkulator-Polarisator direkt eingesetzt werden kann und dadurch ein Spiegel in der Strahlführung eingespart wird. Die Laserstrahlführung innerhalb des Maschinengestells er möglicht zudem eine leichtere Justierbarkeit. Durch Anordnung des Arbeitstisches mit einer Einlegevorrichtung in einer um 45 Grad geneigten Arbeitsposition gegenüber der Horizontalen ist die Aufstellfläche und der Verkehrs flächenbedarf der Lasermaterialbearbeitungsanlage wesent lich geringer. Die Arbeitsposition ist ausschließlich nur in 45 Grad Schräglage anzuordnen. Andere Winkellagen des Arbeitstisches haben einen negativen Einfluß auf die Polarisation und somit auf die Laserstrahlfocussierung. Bekannte "Schrägbettausführungen" bei spanenden Werkzeug maschinen, insbesondere bei Drehmaschinen, haben dagegen das Ziel einer schnelleren Späneabfuhr, um damit die thermische Verformung des Maschinenbettes zu reduzieren. Die Lasermaterialbearbeitungsanlage ist optimal in ein Handlingssystem integrierbar, bei dem alle zu schneidenden ebenen Materialien, wie Platten aus verschiedenen Werk stoffen, stehend transportiert und platzsparend gelagert werden. Demgemäß bildet die Einlegevorrichtung mit dem Auflagetisch eine gemeinsame Baugruppe und ist an der dem Fußboden zugewandten Seite des Auflagetisches angeordnet. Die Einlegevorrichtung besteht aus einem Rollensystem und einer schwenkbaren Gabel mit mehreren Zinken. Ein exaktes und leichteres Bestücken der Anlage ist dadurch gegeben, indem die Platten senkrecht auf die Einlegevorrichtung gestellt, zum Anschlag gerollt und dann durch die Zinken der schwenkbaren Gabel auf den Auflagetisch abgekippt werden. Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Fig. 1 ein Maschinengestell für eine Lasermaterial bearbeitungsanlage in der Seitenansicht,

Fig. 2 die Ansicht von Fig. 1 in x-Richtung.

In Fig. 1 ist das Maschinengestell 1 für eine Laserma terialbearbeitungsanlage in der Seitenansicht dargestellt. Erkennbar ist, daß die Einlegevorrichtung 6 am bodensei tigen Ende des Auflagetisches 2 und die Laserstrahlquelle 5 und die nicht dargestellte Optik im Maschinengestell 1 angeordnet sind. Damit ist eine sichere Laserstrahlführung (gestrichelte Linie) innnerhalb des Maschinengestells garantiert.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Maschinengestell 1 in der Ansicht von Fig. 1 in x-Richtung. Das Maschinengestell 1 ist als mehrteilige Mineralguß-Metall-Verbundkonstruktion ausgeführt, wobei die Arbeitsfläche des Auflagetisches 2 in 45 Grad Schräglage angeordnet ist. Die für das Maschinen gestell 1 gewählte mehrteilige Mineralguß-Metall-Verbund konstruktion ist kostengünstig herstellbar und erfüllt die an Lasermaterialbearbeitungsanlagen gestellten Anforde rungen hinsichtlich Stabilität und Genauigkeit, unabhängig von der Größe der Anlage. Ebenfalls in Schrägposition ist über dem Auflagetisch 2 das den verfahrbaren Schneidkopf 4 aufnehmbare Bewegungssystem 3 angeordnet. Die Einlegevor richtung 6 besteht aus einem Rollensystem 7 und einer schwenkbaren Gabel 8 mit mehreren Zinken 9. Die Laserma terialbearbeitungsanlage kann somit Verfahrgeschwindig keiten des Schneidkopfes 4 (als sogenannte "fliegende Optik" ausgebildet) von 10 m/min mit einer Positionierge nauigkeit von < 0,2 mm realisieren. Zum Laserstrahl schneiden einer Blechtafel wird diese zunächst von einem Stapelmagazin senkrecht auf die Einlegevorrichtung 6 gesetzt. Jetzt kann die vom Rollensystem 7 und durch die Zinken 9 der Gabel 8 gehaltene Blechtafel manuell bzw. automatisiert bis zu einem Anschlag bewegt und dann durch Schwenken der Gabel 8 in die um 45 Grad geneigte Arbeitsposition auf den Arbeitstisch 2 gelegt werden. Die auf dem Arbeitstisch 2 positionierte Blechtafel kann dann durch bekannte Mittel gespannt und fest in der Lage gehalten werden. Mittels einer CNC-Steuerung erfolgt die Laserbearbeitung der Blechtafel, wobei die beim Schneid prozeß entstehenden Emissionen konventionell abgesaugt werden. Die ausgeschnittenen Werkstücke fallen durch das Restgitter in einen parallel zum Arbeitstisch 2 tiefer liegenden Auffangraum, in dem sich die Werkstücke boden seitig durch die Neigung sammeln und manuell bzw. mechanisch entnommen werden können.

Bezugszeichenliste

1

Maschinengestell

2

Auflagetisch

3

Bewegungssystem

4

Schneidkopf

5

Laserquelle

6

Einlegevorrichtung

7

Rollensystem

8

Gabel

9

Zinken

Claims

1. Maschinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungsan lage zum Laserstrahlschneiden von verschiedenen ebenen Materialien, bestehend aus einem integrierten Auflagetisch mit Arbeitsfläche, einer Laserstrahlquelle und einer Optik, einem den verfahrbaren Schneidkopf aufnehmenden Bewegungssystem und entsprechenden Ver-/Entsorgungskompo nenten, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Maschinengestell (1) eine Mineralguß-Metall-Ver bundkonstruktion ist,
- die Laserstrahlquelle (5) und die Optik im Maschinen gestell (1) angeordnet sind und die Laserstrahlfüh rung innerhalb des Maschinengestells erfolgt sowie
- der Auflagetisch (2) mit einer Einlegevorrichtung (6) in einer um 45 Grad geneigten Arbeitsposition gegen über der Horizontalen angeordnet ist.

2. Maschinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungs anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einlegevorrichtung (6) mit dem Auflagetisch (2) eine gemeinsame Baugruppe bildet und an der dem Fußboden zugewandten Seite des Auflagetisches (2) angeordnet ist.

3. Maschinengestell für eine Lasermaterialbearbeitungs anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einlegevorrichtung (6) aus einem Rollensystem (7) und einer schwenkbaren Gabel (8) mit mehreren Zinken (9) besteht.