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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum thermischen Trennen eines Werkstücks mit einer Reststoffentfernungsvorrichtung. Die Maschine kann eine Schneidmaschine für plattenförmige Werkstücke und/oder eine Schneidstrahl-Bearbeitungsmaschine und/oder eine Laserschneidmaschine sein. Die Reststoffe umfassen Gase, Schlacke und Kleinteile und entstehen beim thermischen Trennen des Werkstücks.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kleinteilewagen für die erfindungsgemäße Maschine.
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Bei thermischen Trennprozessen von metallischen Werkstücken entstehen neben den Gutteilen auch Rauch, Staub, Schlacke und kleine Restteile des Werkstücks. Diese Prozessreststoffe müssen aus der Bearbeitungsmaschine entfernt werden, da sie sonst zur Verschmutzung der Maschine sowie der Werkstücke führen und den Bearbeitungsprozess beeinträchtigen können. Gegenwärtig verfügen Plasma- oder Laserschneidmaschinen dazu im Allgemeinen über eine unter der Werkstückauflage angeordnete Absaugkammer, entlang deren Seitenwand sich ein Absaugkanal erstreckt, der an eine Absauganlage angeschlossen ist. Um das abzusaugende Volumen zu verkleinern, wird die Absaugkammer üblicherweise durch Trennbleche (Schottbleche) in einzelne Teilkammern unterteilt, wobei die Teilkammern über einzeln ansteuerbare Verschluss-Klappen mit dem Absaugkanal verbunden sind. Während der Bearbeitung wird die Klappe zu derjenigen Teilkammer geöffnet, über der sich der Bearbeitungskopf gerade befindet.
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Mit Hilfe der Absauganlage werden Rauch, Staub und kleine Werkstückteile aus der Bearbeitungsmaschine abgesaugt. Größere Werkstückteile fallen aufgrund ihres Gewichts auf den Boden der Absaugkammer. Um diese Rest- oder auch Gutteile aus der Maschine zu entfernen, ist es bekannt, den Boden der Absaugkammer in regelmäßigen Abständen abzukehren. Alternativ kann am Boden der Absaugkammer ein Förderband angeordnet sein, das diese Teile aus der Maschine transportiert. Ein solches Förderband bedingt jedoch eine erhöhte Komplexität der Bearbeitungsmaschine.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum thermischen Trennen plattenförmiger Werkstücke vorzuschlagen, die eine einfache Vorrichtung zur Entfernung von nicht-absaugbaren Restteilen aus der Maschine bei gleichzeitig hoher Absaugleistung in der Absaugkammer bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Maschine zum thermischen Trennen eines Werkstücks mit einem Bearbeitungskopf gelöst, die einen Maschinengrundkörper umfasst, in dem ein Arbeitsbereich angeordnet ist, unter dem sich eine Absaugkammer befindet, die – vorzugsweise durch Trennbleche – in mindestens zwei Teilkammern unterteilt ist, wobei die Teilkammern jeweils eine (offene) Grundfläche aufweisen und über eine bewegliche Klappe mit einem Absaugkanal in Verbindung stehen. Der Absaugkanal ist an eine Absaugvorrichtung angeschlossen. Erfindungsgemäß weist die Maschine mindestens einen beweglichen Kleinteilewagen auf, der aus der Maschine entfernbar ist und der so unter der Absaugkammer anordenbar ist, dass durch den Kleinteilewagen die Luftströmung durch die Grundfläche von zumindest einer der Teilkammern vermindert wird.
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Vorzugsweise sind mehrere Kleinteilewagen unter dem Arbeitsbereich der Maschine angeordnet und dienen auf diese Weise als untere Abschlussfläche der Absaug-Teilkammern. Sie schließen die Teilkammern nach unten möglichst dicht ab, so dass keine Umgebungsluft durch die Grundflächen der Teilkammern angesaugt wird. Die Kleinteilewagen nehmen Schlacke und kleinere Werkstückteile auf, die aus dem Arbeitsbereich der Maschine herabfallen und zu schwer oder zu groß sind, um durch den Absaugkanal aus der Maschine entfernt zu werden. In der erfindungsgemäßen Maschine erfüllen die Kleinteilewagen also zwei Funktionen: Sie ermöglichen die einfache Entnahme von Restteilen aus der Maschine und verschließen die unter dem Arbeitsbereich angeordnete Absaugkammer so, dass in den Teilkammern eine ausreichend hohe Absaugleistung gewährleistet ist.
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Vorzugsweise sind die Kleinteilewagen in der erfindungsgemäßen Maschine mit einem Abstand zum Fußboden unter der Maschine angeordnet, um ihre verschließende Funktion auch bei einem unebenen Fußboden in der Produktionsstätte zu gewährleisten. Dazu kann die Maschine am Maschinengrundkörper angebrachte Querstreben aufweisen, die sich über die Breite des Arbeitsbereichs erstrecken und an denen rampenförmige Führungsschienen für die Kleinteilewagen angebracht sind, d. h. Führungsschienen, die ausgehend von der Seite der Maschine, an der die Kleinteilewagen eingeschoben werden, zunächst ansteigen und dann im Wesentlichen parallel zur Werkstückauflagefläche der Maschine verlaufen. Die Kleinteilewagen weisen vorzugsweise Rollen auf, die auf den rampenförmigen Führungsschienen der Maschine so bewegbar sind, dass die Kleinteilewagen beim Einschieben in die Maschine vom Fußboden abgehoben werden. Damit die Kleinteilewagen beim Einschieben in die Maschine nicht am Maschinengrundkörper anschlagen, können am Maschinengrundkörper elastische Anschläge angebracht sein, gegen die die Kleinteilewagen geschoben werden und die den Bewegungsweg der Kleinteilewagen begrenzen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren auch durch einen Kleinteilewagen für eine Maschine zum thermischen Trennen eines Werkstücks gelöst, der einen kastenförmigen Auffangbehälter für Schlacke und Werkstückteile mit einer Bodenfläche sowie zwei ersten, kürzeren Seitenflächen und zwei zweiten, längeren Seitenflächen umfasst, wobei der Kleinteilewagen mindestens drei erste drehbar gelagerte Rollen zur Bewegung des Kleinteilewagens über den Fußboden der Produktionsstätte sowie an den zweiten Seitenflächen des Auffangbehälters jeweils mindestens eine weitere drehbar gelagerte Rolle aufweist, deren Drehachse parallel zur Bodenfläche des Auffangbehälters verläuft. Die weiteren drehbar gelagerten Rollen sind zur Bewegung des Kleinteilewagens auf den rampenförmigen Führungsschienen der erfindungsgemäßen Maschine vorgesehen.
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Vorzugsweise weisen die Auflageflächen der weiteren Rollen einen Abstand zum Fußboden auf, so dass sie bei der Bewegung des Kleinteilewagens über den Fußboden der Produktionsstätte nicht auf dem Fußboden rollen. Dies vermindert Reibungskräfte bei der Bewegung des Kleinteilewagens.
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Die mindestens drei ersten Rollen des Kleinteilewagens sind mit relativ großem Durchmesser ausgeführt, um eine stabile, gleichmäßige Bewegung des Kleinteilewagens auch bei unebenem Fußboden zu gewährleisten. Die weiteren Rollen können einen kleineren Durchmesser aufweisen als die ersten Rollen, um den Platzbedarf in der Maschine zu verringern.
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Besonders bevorzugt ist an den beiden ersten, kürzeren Seitenflächen des Auffangbehälters jeweils ein Auflagewinkel angeordnet (d. h. einstückig verbunden oder lösbar befestigt), dessen Höhe geringer ist als die Höhe der Seitenfläche und an dessen Unterseite jeweils zwei erste Rollen drehbar gelagert sind. Ein Auflagewinkel erstreckt sich also in der Höhe jeweils von der Oberkante einer kürzeren Seitenfläche bis etwa zur Mitte der Seitenfläche. Die Auflagefläche der an der Unterseite des Auflagewinkels drehbar gelagerten ersten Rollen ist auf diese Weise nur wenig tiefer als die Bodenfläche des Auffangbehälters angeordnet, was eine stabile Lage des Auffangbehälters auf dem Fußboden bewirkt.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kleinteilewagens ist an den zweiten, längeren Seitenflächen des Auffangbehälters und/oder an den Auflagewinkeln jeweils mindestens eine Führungsrolle drehbar gelagert ist, deren Drehachse senkrecht zur Bodenfläche des Auffangbehälters verläuft. Diese Führungsrollen rollen beim Einschieben des Kleinteilewagens in die Maschine an den Querstreben entlang und zentrieren so den Kleinteilewagen an der gewünschten Position innerhalb der Maschine. Dies erleichtert das Einschieben des Kleinteilewagens, da ein Verkanten des Wagens in der Maschine verhindert wird.
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Im Auffangbehälter des Kleinteilewagens können ein oder mehrere Einsatzkästen entnehmbar angeordnet sein. Die Einsatzkästen weisen eine kleinere Grundfläche als der Auffangbehälter auf und können so im gefüllten Zustand einfacher von Hand oder per Hebezeug entnommen und entleert werden. Vorzugsweise entspricht die Summe der Grundflächen der Einsatzkästen insgesamt der Bodenfläche des Auffangbehälters, um die gesamte Fläche des Auffangbehälters zum Auffangen von Schlacke und Kleinteilen zu nutzen. Die Einsatzkästen können einfach aus Blech herstellbar sein, so dass sie im Ersatzfall auf der Bearbeitungsmaschine selbst hergestellt (geschnitten) werden können. Das zugehörige Schneidprogramm kann auf der Maschine installiert sein.
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Der Kleinteilewagen kann außerdem mindestens ein entfernbares, parallel zu den zweiten Seitenflächen des Auffangbehälters verlaufendes Trennblech aufweisen, um den Auffangbehälter in Längsrichtung zu unterteilen. Das Trennblech ist dazu vorgesehen, sich in der Maschine an ein Schottblech zwischen zwei Absaug-Teilkammern anzuschließen, wenn der Kleinteilewagen in die Maschine eingeschoben ist. Das Trennblech kann daher variabel im Auffangbehälter positioniert werden, um den Kleinteilewagen an unterschiedliche Anordnungen der Schottbleche in der Maschine anzupassen. Zur Befestigung im Kleinteilewagen weist das Trennblech vorzugsweise schlitzförmige Öffnungen auf, die auf Seitenflächen der Einsatzkästen aufgeschoben werden können. Hinweisschilder weisen den Bediener auf die richtige Positionierung der Trennbleche hin.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Maschine zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks,
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2 eine schematische Darstellung einer unter einem Arbeitsbereich der Maschine von 1 angeordneten Absaugkammer für verunreinigte Luft,
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3 eine schematische Darstellung von unter der Absaugkammer angeordneten Kleinteilewagen, sowie
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4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kleinteilewagens.
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1 zeigt eine Maschine zum thermischen Trennen eines Werkstücks in Form einer Laserschneidmaschine 1. Weitere Beispiele für Maschinen zum thermischen Trennen stellen Plasmaschneidmaschinen oder kombinierte Stanz-/Laserschneidmaschinen dar. Die in 1 gezeigte Laserschneidmaschine 1 weist einen Maschinengrundkörper 1a, einen CO2-Laser oder einen Festkörperlaser als Strahlerzeuger 2, einen Bearbeitungskopf 4 und eine gitterförmige Werkstückauflage 5 auf, die in 1 nur schematisch dargestellt ist und die dem Arbeitsbereich der Laserschneidmaschine 1 entspricht. Auf der Werkstückauflage 5 ist ein Werkstück 8 angeordnet. Durch den Strahlerzeuger 2 wird ein Laser-Schneidstrahl 3 erzeugt, der mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln von dem als Strahlerzeuger 2 dienenden CO2-Laser oder mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Lichtleitkabels von einem als Strahlerzeuger 2 dienenden Festkörperlaser zu dem Laserbearbeitungskopf 4 geführt wird. Der Schneidstrahl 3 wird mittels einer im Bearbeitungskopf 4 angeordneten Fokussieroptik auf das Werkstück 8 gerichtet.
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Die Laserschneidmaschine 1, genauer gesagt der Bearbeitungskopf 4, wird darüber hinaus mit Schneidgasen 10, beispielsweise Sauerstoff und/oder Stickstoff, versorgt. Es können alternativ oder zusätzlich auch Druckluft oder anwendungsspezifische Gase vorgesehen sein. Die Verwendung der einzelnen Gase ist von dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks 8 und von Qualitätsanforderungen an die Schnittkanten abhängig. Weiterhin ist eine Absaugvorrichtung 11 vorhanden, die mit einer Absaugkammer 13 verbunden ist, die sich unter der Werkstückauflage 5 befindet.
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Beim Schneiden des Werkstücks 8 unter Verwendung von Sauerstoff als Schneidgas wird das Material des Werkstücks 8 geschmolzen und größtenteils oxidiert. Bei der Verwendung von Inertgasen, wie z. B. Stickstoff oder Argon, wird das Material lediglich geschmolzen. Die entstandenen Schmelzpartikel werden dann, z. B. zusammen mit Eisenoxiden, ausgeblasen und zusammen mit dem Schneidgas über die Absaugkammer 13 durch die Absaugvorrichtung 11 abgesaugt und die in der Absaugvorrichtung 11 gereinigte Luft wird an die Umgebung abgegeben.
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Um eine Bearbeitung an mehreren Orten eines Werkstücks 8 durchzuführen, kann der Bearbeitungskopf 4 (beispielsweise mittels einer Traverse 12) während des Bearbeitungsvorgangs in ein, zwei oder drei Dimensionen x, y, z an dem zu bearbeitenden Werkstück 8 entlang geführt werden, wozu entsprechende Linearantriebe 7a, 7b, 7c an der Laserschneidmaschine 1 vorgesehen sein können.
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Unter dem Arbeitsbereich 5 der Laserschneidmaschine 1 befindet sich, wie in 2 im Detail gezeigt ist, die Absaugkammer 13, die bei dem in 2 gezeigten Beispiel durch zwei senkrecht eingehängte Schottbleche 14a, 14b in drei Teilkammern 13a–c unterteilt ist. Die Teilkammern 13a–c erstrecken sich über die gesamte Breite des Arbeitsbereichs 5 (in Y-Richtung) und weisen jeweils eine (offene) Grundfläche 19a–c auf.
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Jede Teilkammer 13a–c ist über eine Verschluss-Klappe 15a–c mit einem gemeinsamen Absaugkanal 16 verbunden. Eine jeweilige Verschluss-Klappe 15a–c ist pneumatisch (mittels eines nicht gezeigten Antriebs) betätigbar und lässt sich zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung um eine zentrale Achse verdrehen bzw. verkippen. Während des Schneidbetriebes ist jeweils nur die Verschluss-Klappe 15a derjenigen Teilkammer 13a geöffnet, über der sich der Schneidkopf 4 befindet, um in dem Werkstück 8 einen Schnittspalt 9 (vgl. 1) zu erzeugen. Zur Koordination der Bewegung der Verschluss-Klappen 15a–c mit der Bewegung des Schneidkopfs 4 weist die Laserschneidmaschine 1 eine Steuerungseinrichtung 17 auf (vgl. 1). Die Steuerungseinrichtung 17 gibt auch die Kontur des Schnittspalts 9 vor, indem sie die Linearantriebe 7a–c sowie den Strahlerzeuger 2 geeignet ansteuert.
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Durch das Öffnen nur einer einzigen Verschluss-Klappe 15a wird die Absaugleistung der Luft-Reinigungsvorrichtung 11 auf die dieser Verschluss-Klappe 15a zugehörige Teilkammer 13a konzentriert, in der gerade durch die schneidende Bearbeitung Rauchgase und Schlacke gebildet werden. Auf diese Weise wird das insgesamt abzusaugende Volumen möglichst klein gehalten und die Absaugleistung dadurch erhöht.
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Es versteht sich, dass die Absaugkammer 13 auch in mehr oder weniger Teilkammern 13a–c unterteilt werden kann als dies in 2 gezeigt ist. Außerdem kann zusätzlich zum Absaugkanal 16 ein weiterer Absaugkanal vorgesehen sein, der sich entlang derjenigen Seite des Arbeitsbereichs 5 erstrecht, welche dem Absaugkanal 16 gegenüber liegt. Durch die weitere Unterteilung der Absaugkammer 13 wird das angesaugte Volumen weiter verkleinert. Der Absaugkanal 16 und der weitere Absaugkanal können an einer Verbindungsstelle zusammengeführt werden und über einen gemeinsamen Kanalabschnitt mit der Absaugvorrichtung 11 verbunden werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die beiden Absaugkanäle getrennt voneinander an jeweiligen Öffnungen, die z. B. an den gegenüberliegenden Seiten des Arbeitsbereichs 5 gebildet sind, in die Absaugvorrichtung 11 münden.
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Unter der Absaugkammer 13 der erfindungsgemäßen Laserschneidmaschine 1 befinden sich, wie in 3 im Detail gezeigt ist, mehrere Kleinteilewagen 20. In die Kleinteilewagen 20 fallen Gutteile und Abfallteile des Werkstücks 8, die beim Trennprozess entstehen und die zu klein sind, um auf der Werkstückauflage 5 liegen zu bleiben, jedoch zu groß, um durch den Absaugkanal 16 abgesaugt zu werden.
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Die Kleinteilewagen 20 weisen jeweils, wie in 4 im Detail gezeigt ist, einen kastenförmigen Auffangbehälter 21 für Schlacke und Werkstückkleinteile auf. Der kastenförmige Auffangbehälter 21 wird durch eine Bodenfläche 22 sowie zwei erste, kürzere Seitenflächen 23a, 23b und zwei zweite, längere Seitenflächen (Längsseiten) 24a, 24b gebildet. An einer der ersten Seitenflächen 23a des Auffangbehälters 21 ist ein Griff 25 befestigt, mit dessen Hilfe der Kleinteilewagen 20 manuell bewegt werden kann. Am Auffangbehälter 21 ist jeweils an der Oberkante der beiden kürzeren Seitenflächen 23a, 23b ein Auflagewinkel 26a, 26b angeordnet, wobei sich die Auflagewinkel 26a, 26b in der Länge jeweils über die gesamte Seitenfläche 23a, 23b erstrecken, aber eine geringere Höhe als die Seitenflächen 23a, 23b aufweisen. An der Unterseite der Auflagewinkel 26a, 26b sind jeweils zwei Rollen 27 befestigt, so dass der Kleinteilewagen 20 insgesamt vier Rollen 27 aufweist. Auf diesen Rollen 27 kann der Kleinteilewagen 20 über den Fußboden der Produktionsstätte bewegt werden. Da die Auflagewinkel 26a, 26b sich nur über die obere Hälfte der Seitenflächen 23a, 23b des Auffangbehälters 21 erstrecken, können relativ große Rollen 27 eingesetzt werden, ohne dass der Abstand des Auffangbehälters 21 zum Boden groß wird. Auf diese Weise wird die Stabilität des Kleinteilewagens 20 erhöht.
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An den längeren Seitenflächen (Längsseiten) 24a, 24b des Auffangbehälters 21 sind jeweils zwei weitere Rollen 28 angebracht, so dass der Kleinteilewagen 20 insgesamt vier weitere Rollen 28 aufweist, deren Drehachsen D1 sich parallel zur Bodenfläche 22 des Auffangbehälters 21 erstrecken. Beim Einschieben des Kleinteilewagens 20 in die Laserschneidmaschine 1 laufen diese Rollen 28 auf Führungsschienen 29, die beidseitig an Querstreben 30 des Maschinengrundkörpers 1a der Laserschneidmaschine 1 angebracht sind (siehe 3). Die Führungsschienen 29 sind rampenförmig ausgeführt, d. h. sie steigen von der Seite der Laserschneidmaschine 1, an der die Kleinteilewagen 20 eingeschoben werden, zunächst an und verlaufen dann im Wesentlichen parallel zur Werkstückauflage 5. Auf diese Weise werden die Kleinteilewagen 20 beim Einschieben in die Maschine 1 vom Boden abgehoben. Im eingeschobenen Zustand der Kleinteilewagen 20 liegen die Rollen 28 auf den Führungsschienen 29 auf, und die Bodenfläche 22 des Auffangbehälters 21 ist in einem vorgegebenen Abstand zum Fußboden der Produktionsstätte angeordnet. Dies hat zur Folge, dass auch bei unebenem Fußboden der Produktionsstätte die Kleinteilewagen 20 parallel und in definiertem Abstand zur Werkstückauflage 5 der Laserschneidmaschine 1 ausgerichtet sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass durch die Auffangbehälter 21 die Grundflächen 19a–c einzelnen Absaug-Teilkammern 13a–c nach unten weitgehend verschlossen werden, so dass ein Ansaugen von Umgebungsluft durch die Grundflächen 19a–c verhindert wird. Am Grundkörper der Laserschneidmaschine 1 sind elastische Anschläge 36 vorgesehen, gegen die die Kleinteilewagen 20 geschoben werden und die einen Anschlag für die Bewegung der Kleinteilewagen 20 bilden.
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Um das korrekte Positionieren der Kleinteilewagen 20 gegenüber den Führungsschienen 29 zu erleichtern, weisen die Kleinteilewagen Führungsrollen 31 auf. Jeweils zwei Führungsrollen 31 sind an einer Längsseite des Auffangbehälters 21 (d. h. an den längeren Seitenflächen 24a, 24b und/oder an den Auflagewinkeln 26a, 26b) so angebracht, dass die Drehachsen D2 der Führungsrollen 31 senkrecht zur Bodenfläche 22 des Auffangbehälters 21 verlaufen. Beim Einschieben der Kleinteilewagen 20 in die Laserschneidmaschine 1 rollen die Führungsrollen 31 entlang der Querstreben 30 des Maschinengrundkörpers, an denen die Führungsschienen 29 angebracht sind, und erleichtern auf diese Weise die richtige Ausrichtung der Kleinteilewagen 20.
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Um das Entladen der Kleinteilewagen 20 zu vereinfachen, sind in den Kleinteilewagen 20 mehrere Einsatzkästen 32 angeordnet, deren summierte Grundfläche der Bodenfläche 22 des Auffangbehälters 21 entspricht. Die Einsätze 32 können mit Hilfe von Griffen 37 aus dem Auffangbehälter 21 gehoben und anschließend entleert werden. Das Gewicht eines gefüllten Einsatzkastens 32 ist geringer als das des gefüllten Auffangbehälters 21, so dass das manuelle Entladen erleichtert wird.
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Die Kleinteilewagen 20 können außerdem einsetzbare, parallel zu den längeren Seitenflächen 24a, 24b verlaufende Trennbleche (Schottbleche) 34 aufweisen. Diese Schottbleche 34 schließen sich im eingeschobenen Zustand der Kleinteilewagen an die Schottbleche 14a, 14b an, die die Absaugkammer 13 der Maschine 1 in die Absaug-Teilkammern 13a–c unterteilen. Die Schottbleche 34 können variabel im Auffangbehälter 21 eines Kleinteilewagens 20 positioniert werden, um die Kleinteilewagen an unterschiedliche Anordnungen der Schottbleche 14a, 14b in der Maschine 1 anzupassen. Zur Befestigung der Schottbleche im Kleinteilewagen 20 weisen die Schottbleche 34 schlitzförmige Öffnungen 35 auf, die auf Seitenflächen der Einsätze 32 aufgeschoben werden können.
