DE2933700A1

DE2933700A1 - Werkzeugmaschine mit schmelzschneideinrichtung

Info

Publication number: DE2933700A1
Application number: DE19792933700
Authority: DE
Inventors: Walter 3220 Alfeld Bredow
Original assignee: C Behrens AG
Current assignee: C Behrens AG
Priority date: 1979-08-21
Filing date: 1979-08-21
Publication date: 1981-03-26
Also published as: FR2463658B1; GB2056897A; US4335296A; FR2463658A1; DE2933700C2; GB2056897B

Description

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DIPL.-ING. HORST ROSE 2/ DIPL.-ING. PETE R KOSEL PATENTANWÄLTE

unser, AWen-Nr.: 2904/9 D-3353 Bad Gandersheim, ²⁰· August 1979

C. Behrens AG

Werkzeugmaschine mit Schmelzschneideinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit hin- und hergehendem Arbeitswerkzeug und einer als Laser-Schneideinrichtung ausgebildeten Schmelzschneideinrichtung, die im Betrieb in bezug auf horizontale Bewegung stationär angeordnet sind, wobei das Werkstück in zwei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen auf einem Koordinatenzufuhrtisch relativ zum Arbeitswerkzeug bzw. zur Schmelzschneideinrichtung beweglich ist.

Maschinen dieser Art sind grundsätzlich bekannt. So hat man bereits Stanz- bzw. Nibbelmaschinen für die Bearbeitung plattenförmiger Blechteile, denen das Werkstück mit Hilfe eines in Längs- und Querrichtung beweglichen Koordinatentisches zugeführt wird, mit einer Schmelzschneideinrichtung nach dem Plasma-Arc-Verfahren ausgestattet, unter welcher das Werkstück dann vom gleichen Tisch entlang gewünschter Bahnen verschoben wird und so durch Schmelzschneiden mit beliebigen Konturausschnitten versehen wird.

Bekanntgeworden ist auch eine Werkzeugmaschine in der Kombination der eingangs angegebenen Art, bei der die Schmelzschneideinrichtung in einem Laser-Schneidgerät besteht und dieses Laser-Schneidgerät direkt von dem Werkzeugmaschinenkörper getragen wird und somit an den Arbeitserschütterungen der Maschine teilnimmt. Ein solches Laser-Schneidgerät ist in der Lage, gegenüber den anderen Schmelzschneidverfahren bessere Schnittergebnisse zu liefern. Die besseren Schnittergebnisse liegen

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darin, daß man mit Hilfe des Laser-Schneidverfahrens enge zylindrische Schnitte erzeugen kann, während sich z.B. beim Plasma-Arc-Verfahren eine starke Öffnung der Schnittfugen nach unten ergibt. Während also die Anwendung eines Laser-Schneidgerätes in Verbindung mit ■ einer Stanz- und/oder Nibbelmaschine besonders wünschenswert ist, stellen sich hier in der Praxis andere Probleme, die darin bestehen, daß vor allem die optische Vorrichtung des Laser-Schneidkopfes mit Umlenkspiegel und Sammellinse ständig genau justiert sein muß und von Einflüssen freizuhalten ist, die dem entgegenwirken. Insbesondere ist es für ein einwandfreies Arbeiten schädlich, wenn sich die Arbeitserschütterungen, die naturgemäß bei einer Stanz- und/oder Nibbelmaschine in besonderem Maße auftreten, auf die empfindlichen Teile des Laser-Schneidkopfes, vor allem auf die optischen Vorrichtungen zur Einstellung des Laser-Strahls selbst, übertragen, was bei den bekannten Werkzeugmaschinen unvermeidlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs angegebenen Art, also mit hin- und hergehender Arbeitsbewegung und einer Laser-Schneideinrichtung zu schaffen, bei der die Arbeitserschütterungen der Werkzeugmaschine nicht auf die Laser-Schneideinrichtung und insbesondere auf deren optischen Teile wie Spiegel- und Sammellinse, übertragen werden können oder zumindest weitgehend ausgeschaltet werden.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Laser-Schneideinrichtung, also der gesamte Laser-Schneidkopf mit seinem Spiegel, seiner Sammellinse, seiner Linsenverstellung, seinem Anpreßmechanismus, seiner Düse und etwaigen Kugelrollen, mit den zugehörigen Schutzrohren in einem vom Werkzeugmaschinenkörper unabhängigen Ausleger untergebracht ist, der in Längsa?ich tung der Werkzeugmaschinenkörperachse ohne Verbindung

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zum Werkzeugmaschinenkörper selbst von einer ebenfalls vom Werkzeugmaschinenkörper unabhängigen Stützvorrichtung zur Schneidposition im Maschinenarbeitsbereich verläuft und in dessen vorderem Teil die Laser-Schneideinrichtung noch oberhalb des Werkstückbewegungsbereichs des Koordinatenzuführtisches angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß vom Werkzeugmaschinenkörper aus keinerlei durch den Maschinenbetrieb erzeugte Erschütterungen auf die empfindliche Laser-Schneideinrichtung übertragen und dort zu nachteiligen Verstellungen führen können. Zugleich wird eine einfache und sichere Halterung der Laser-Schneideinrichtung innerhalb der Werkzeugmaschine erzielt.

Bei einer besonders vorteilhaften weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Auslegerarm des Auslegers mit der Laser-Schneideinrichtung sowie dem dazugehörigen Schutzrohr um eine senkrechte Achse um eine Auslegergrundsäule gegenüber dem Maschinenarbeitsbereich nach außen ausschwenkbar. Dadurch wird erreicht, daß das Arbeitswerkzeug bzw. die Arbeitswerkzeuge der Werkzeugmaschine zugänglich gemacht werden können, wenn ein Werkzeugausbau oder -einbau vorgenommen werden soll. Die dann außerhalb des Arbeitsbereichs befindliche Laser-Schneideinrichtung ist in dieser Lage außer Betrieb und entsprechende Sicherheitsschaltungen sorgen dafür, daß sie so lange nicht in Tätigkeit gesetzt werden kann, wie nicht der Auslegerarm in seine Arbeitsstellung zurückgeschwenkt und dort arretiert ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß auch der Koordinatenzuführtisch für das Werkstück sowohl vom Werkzeugmaschinenkörper als auch vom Ausleger für die Laser-Schneideinrichtung gesondert angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt, daß Erschütterungen oder Schwingungen, die sich aus der mit hoher Beschleunigung und Abbremsung erfolgenden Bewegung

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der verschieblichen Tisdhteile mit dem Werkstück ergeben können, von der Laser-Schneideinrichtung ferngehalten werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 eine weitestgehend schematische schaubildliche Ansicht der gesamten Werkzeugmaschine nach der Erfindung und

Fig. 2 in vergrößerter Seitenansicht die an der Werkzeugmaschine nach Fig. 1 angeordnete Laser-Schneideinrichtung.

Neben dem Werkzeugmaschinenkörper 1 der Werkzeugmaschine, die als Schneidpresse mit Einzelwerkzeug oder als Schneidpresse mit Werkzeugmagazin ausgebildet sein kann, ist an einem Ausleger 4, der vollkommen getrennt vom Werkzeugmaschinenkörper 1 und vom Koordinatenzufuhrtisch 16 auf dem Fußboden bzw. Fundament befestigt ist, der allgemein mit 9 bezeichnete Las er-Schneidkopf mit seinem Schutzrohr 3 angeordnet. Der Ausleger 4 besteht aus der senkrecht aufragenden Ausle'gergrundsäule 5 und einem daran im wesentlichen rechtwinklig angeordneten Auslegerarm 6.

Der Laser-Schneidkopf 9 enthält einen unter 45° eingebauten Spiegel 10, der den waagerecht vom Laser-

hindurch

Generator 2durch das Schutzrohr 3^ ankommenden Laser-Strahl um 90° in die Senkrechte umlenkt. Außerdem enthält der Laser-Schneidkopf 9 eine Sammellinse 11, die den Laser-Strahl so fokussiert auf das zu schneidende Werkstück 22 wirft, daß die Laser-Energie optimal ausgenutzt wird. Der fokussierte Laser-Strahl wird durch eine Düse 13 gelenkt, durch die Schneidgas (Sauerstoff oder Preßluft) strömt, das den Schneidvorgang unterstützt. Der Regelmechanismus 12 zur Linsenverstellung ist integrierter Bestandteil des Laser-Schneidkopfes 9.

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Damit der eingestellte Brennpunkt des Laser-Strahls immer optimal zur Oberfläche 22* des Werkstücks 22 bleibt, ist der Laser-Schneidkopf 9 mit einem Anpreßmechanismus 15 versehen, d.h. an der Unterseite sind Kugelrollen 14 angeordnet, die die Düse 13 und die Sammellinse 11 immer im gleichen Abstand von der Werkstückfläche 22' halten. Angepreßt oder zurückgezogen wird der Laser-Schneidkopf 9 durch (nicht dargestellte) pneumatische oder hydraulische Zylinder; es sind auch Anpreßmechanismen auf der Basis von angetriebenen Gewindespindeln möglich.

Der Ausleger 4, der den Laser-Schneidkopf 9 mit dem Schutzrohr 3 trägt, kann starr oder schwenkbar ausgebildet werden; wichtig ist, daß er keine Verbindung zum Werkzeugmaschinenkörper 1 oder zum Untergestell 17 des Koordinatenzuf uhrtisch es 16 hat, damit keine Schwingungen, die von der Werkzeugmaschine bzw. vom Koordinatenzuführtisch ausgehen, das optische System (Spiegel 10, Sammellinse 11) aus der einjustierten Lage bringen können. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Ausleger 4 schwenkbar ausgeführt, um die Zugänglichkeit zu den Arbeitswerkzeugen 24 (im Beispiel ausgebildet als Schneidwerkzeuge) der Werkzeugmaschine (im Beispiel eine Schneidpresse) zu erhalten. Der Ausleger 4 besteht aus einer Auslegergrundsäule 5, um die der Auslegearm 6 in der bevorzugten Ausführungsform geschwenkt werden kann, wobei sich das in der dargestellten Betriebslage geschlossene Schutzrohr 3 z.B. an der angedeuteten Trennfuge teilt. In der Arbeitsstellung, d.h. der Schneidstellung, muß der Auslegerarm 6 fixiert werden; dies kann durch Arretierbolzen oder durch Verspannen gegen einen Anschlag 7 mittels einer Spannschraube 8 geschehen.

Die Verschiebung des Werkstücks 22 auf dem Koordinatenzuführtisch 16 erfolgt in den beiden Koordinaten χ und y mit Hilfe einer (nicht gezeigten) bekannten numerischen Steuerungseinrichtung. Durch geeignete Daten-Vorgabe wird dafür gesorgt, daß beim Betrieb der Laser-Schneideinrichtung der Koordinaten-Nullpunkt unter die Düse 13 des Laser-Schneidkopfes 9 verlegt wird, während

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er sich normalerweise unter der Arbeitswerkzeug-Station 24 befindet. Auch das Ein- und Ausschalten der Laser-Schneideinrichtung erfolgt durch programmierte Befehle aus der numerischen Steuerung in bekannter Weise.

Patentanwälte Dlpl.-lng. Horst Rose D#l.-Ing. Peter Kose}

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Claims

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

unsere Akten-Nr.: 2904/9 D-3353 Bad Gandersheim, 20. August 1979

C. Behrens AG

PATENTANSPRÜCHE

Μ.)Werkzeugmaschine mit hin- und hergehendem Arbeitswerkzeug und einer als Laser-Schneideinrichtung ausgebildeten Schmelzschneideinrichtung, die im Betrieb in bezug auf horizontale Bewegung stationär angeordnet sind, wobei das Werkstück in zwei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenrichtungen auf einem Koordinatenzufuhrtisch relativ zum Arbeitswerkzeug bzw. zur Schmelzschneideinrichtung beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laser-Schneideinrichtung (9 bis 15) mit den zugehörigen Schutzrohren (3) in einem vom Werkzeugmaschinenkörper (1) unabhängigen Ausleger (4) untergebracht ist, der in Längsrichtung der Werkzeugmaschinenkörperachse ohne Verbindung zum Werkzeugmaschinenkörper selbst von einer ebenfalls vom Werkzeugmaschinenkörper unabhängigen Stützvorrichtung zur Schneidposition im Maschinenarbeitsbereich verläuft und in dessen vorderem Teil die Laser-Schneideinrichtung (9 bis 15) noch oberhalb des Werkstückbewegungsbereichs des Koordinatenzuführtisches (23) angeordnet ist.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslegerarm (6) des Auslegers (4) mit der Laser-Schneideinrichtung (9 bis 15) sowie dem dazugehörigem Schutzrohr (3) um eine senkrechte Achse um eine Auslegergrundsäule (5) gegenüber dem Maschinenarbeitsbereich nach außen ausschwenkbar ist.
3. Werkzeugmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Koordinatenzuführtisch (16) für das Werkstück (22) sowohl vom Werkzeugmaschinenkörper als auch vom Ausleger (4) für die Laser-Schneideinrichtung (9 bis 15) gesondert angeordnet ist.

Patentanwälte ,

Dipl.-lng. Horst Rose ^Ro/St

Dipl.-Ing. Peter Kose!

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