DE3829930C2 - Kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung, bestehend aus einer Stanzmaschine, einer Laserbearbeitungseinrichtung mit Laseroszillator, Laserstrahlführungsrohr und Laserkopf und einem Werkstück-Auflagetisch, wobei die Stanzmaschine an einem ersten Rahmen und der Werkstück- Auflagetisch an einem separaten zweiten Rahmen verschiebbar angeordnet sind.

Aus der US-Re 31 042 geht eine derartige kombinierte Werkstück- Bearbeitungsvorrichtung hervor, bei der die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung vom Hauptrahmen der Stanzmaschine abgesondert ist, damit sich die von der Stanzmaschine hervorgerufenen Schwingungen nicht auf den Laseroszillator der Laserstrahlbearbeitungseinrichtung übertragen können. Die vom Laseroszillator erzeugten Laserstrahlen werden über ein Führungsrohr zu einem Laserstrahlkopf geführt, der in der Nähe des Stanzkopfes vertikal beweglich an einem Flansch des Hauptrahmens angeordnet ist. Da somit der Laserstrahlkopf mit dem Hauptrahmen der Stanzmaschine in Verbindung steht, werden die beim Betrieb der Stanzmaschine erzeugten Erschütterungen auf den Laserstrahlkopf übertragen, was zu dessen Beschädigung führen kann. Ferner ist die Einjustierung des Abstandes des Laserstrahlkopfes bezüglich der Werkstückoberfläche schwierig durchführbar.

Aus der DE 29 33 700 A1 ist es bekannt, den Laserstrahlkopf im Bereich der Stanzmaschine mit Hilfe eines von der Stanzmaschine getrennten zusätzlichen Auslegers abzustützen. Dieser Ausleger besteht aus einer senkrechten Auslegergrundsäule, um die ein horizontal verlaufender Auslegerarm unter Trennung des Laserstrahlführungsrohres geschwenkt werden kann. Die Verschwenkung des Auslegerarmes ist erforderlich, um die Zugänglichkeit zu den Arbeitswerkzeugen der Stanzmaschine zu gestatten. Diese Lagerung des Laserstrahlkopfes erfordert somit eine Reihe von schwierig durchzuführenden Justiervorgängen und einen hohen technischen Aufwand.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Einwirkung von Schwingungen infolge des Stanzvorganges auf die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung reduziert und trotzdem eine rasche Einjustierung des Laserstrahlkopfes bei einfachem Aufbau erzielt werden kann.

Die vorstehende Aufgabe wird bei einer Werkstück-Bearbeitungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung auf dem zweiten Rahmen angeordnet ist und daß der Laseroszillator und der Laserstrahlkopf in eine erste Stellung, bei der beide elastisch am zweiten Rahmen abgestützt sind, und eine zweite Stellung, bei der beide eine ortsfeste Lage bezüglich des zweiten Rahmens einnehmen, bringbar sind.

Gemäß der vorgeschlagenen Erfindung kann die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung einerseits während der Stanzvorgänge elastisch aufgehängt und andererseits zur Durchführung von Arbeitsvorgängen in eine definierte ortsfeste Position gebracht werden.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung in Draufsicht und

Fig. 2 in Seitenansicht;

Fig. 3 einen Laseroszillator in Draufsicht;

Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Laserstrahlkopfes und

Fig. 6 eine Seitenansicht des unteren Endes des Laserstrahlkopfes im Längsschnitt.

Die Fig. 1 und 2 stellen eine Draufsicht bzw. Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer kombinierten Werkstück-Bearbeitungseinrichtung dar. Rahmen 3 und 4 für eine Lochstanze 1 bzw. einen beweglichen Werkstück- Auflagetisch 2 sind einander gegenüberliegend montiert. Beide Rahmen 3 und 4 sind nahe beieinander angeordnet, jedoch voneinander getrennt, so daß Schwingungen des einen Rahmens nicht auf den anderen Rahmen übertragen werden können.

Die Lochstanze 1 besteht aus dem Rahmen 3, einer Anzahl von Lochwerkzeugen, die im Rahmen 3 befestigt sind, einem oberen und einem unteren Revolverkopf 5, in denen jeweils ein Werkzeug (Matrize) aufgenommen ist, einer Revolverkopfabdeckung 6 sowie einer numerischen Steuereinrichtung 28. Ferner ist ein Stanzkopf 7 vorgesehen.

Der Werkstück-Auflagetisch 2 lagert ein plattenförmiges Werkstück W in einer solchen Ebene, daß eine bestimmte Stelle des plattenförmigen Werkstücks W zur Position des Stanzkopfes 7 und der des Laserstrahlkopfes 8 gebracht werden kann.

Im einzelnen besteht der Werkstück-Auflagetisch 2 aus einem linken Tisch 9 und einem rechten Tisch 10, die gemäß Fig. 1 in X-Richtung bewegt werden können, einem stationären Tisch 11, der zwischen dem linken und rechten Tisch 9 bzw. 10 vorgesehen ist, einem Schlittenteil 12, der sich in X-Richtung zusammen mit dem rechten und linken Tisch 9 bzw. 10 bewegen kann, und Werkstückhaltern 13, die am Schlittenteil 12 vorgesehen sind und in Y-Richtung bewegbar sind. Ferner ist ein Motor 14 vorgesehen, der die Werkstückhalter 13 über ein nicht gezeigtes Schraubengewinde bewegt. Das Werkstück W wird auf einer Seite mit Hilfe der Werkstückhalter 13 gehalten und auf den Tischen 9, 10 und 11 quer und vertikal bewegt. Um eine stoßfreie Bewegung des Werkstücks W auf den Tischen 9 und 10 zu ermöglichen, sind Rollkugeln 15 vorgesehen. Für die Verlegung von Kabeln, die der Zuführung von elektrischer Energie, Signalen und dergleichen zum Werkstück-Auflagetisch 2 dienen, ist ein Kabelkanal 16 vorgesehen.

Ein Laseroszillator 17 ist auf dem gleichen Rahmen 4 wie der Werkstück-Auflagetisch 2 angeordnet, so daß ein Laserstrahl, der vom Laseroszillator 17 ausgesandt wird, durch ein Führungsrohr 18 hindurchverläuft und dann den in der Nähe des Stanzkopfes 7 vorgesehenen Laserstrahlkopf 8 erreicht, wo dieser mittels einer Linse 31 (Fig. 6) konzentriert auf das plattenförmige Werkstück W auftrifft. Ein Laserrahmen 19, der den Laserstrahlkopf 8 abstützt und in dem das Führungsrohr 18 untergebracht ist, steht überhaupt nicht mit dem Rahmen 3 der Stanzmaschine 1 in Berührung. Der Laserstrahlkopf 8 und der Stanzkopf 7 sind auf der gleichen Linie in Y-Richtung angeordnet.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 eine Vorrichtung zum Befestigen des Laseroszillators 17 am Rahmen 4 des Werkstück- Auflagetisches 2 beschrieben.

Vier Schäfte 20 ragen von der unteren Fläche des Laseroszillators 17 senkrecht nach unten und sind in Linearlager 21 auf- und abbewegbar eingesetzt, die am Rahmen 4 vorgesehen sind. Ein Flanschteil 22, das an dem dem Laseroszillator 17 zugewandten Endteil des Schaftes 20 angebracht ist, und eine obere Stirnfläche 23 des Linearlagers 21 weisen eine exakte Ebene auf, so daß, wenn das Flanschteil und die Stirnfläche 23 in innigem Kontakt stehen, der Laseroszillator 17 eine genaue horizontale Stellung einnimmt.

Auf einer Seite des Schafts 20 ist zwischen der Bodenfläche des Laseroszillators 17 und dem Rahmen 4 eine Luftfeder 24, die sich durch Zufuhr von Luft ausdehnen und durch Ablassen von Luft zusammenziehen kann, und auf der anderen Seite des Schafts 20 ein Hydraulikzylinder 27 vorgesehen, dessen Kolbenstange 25 sich durch den Rahmen 4 hindurcherstreckt. Am freien Ende der Kolbenstange 25 ist ein Flansch 26 ausgebildet. Wird die Kolbenstange 25 des Hydraulikzylinders 27 ausgefahren und der Luftfeder 24 von einer nicht dargestellten Luftquelle Druckluft zugeführt, so dehnt sich die Luftfeder 24 aus, wodurch der Laseroszillator 17 erschütterungsfrei angehoben und das Flanschteil 22 am Ende des Schafts 20 von der oberen Stirnfläche 23 weg bewegt wird. Wird andererseits Luft aus der Luftfeder 24 abgelassen, wodurch diese sich zusammenzieht, und die Kolbenstange 25 in den Hydraulikzylinder 27 eingezogen, so kommt der Flansch 26 am Ende der Kolbenstange 25 in festen Eingriff mit der unteren Fläche des Rahmens 4, wodurch der Laseroszillator 17 in eine ortsfeste Lage bezüglich des Rahmens 4 gebracht wird.

Wie oben beschrieben, ist der Laseroszillator 17 am Rahmen 4 mit Hilfe des Linearlagers 21, der Luftfeder 24 und dergleichen befestigt, so daß demzufolge die Schwingung des Werkstück-Auflagetisches 2 nicht auf den Laseroszillator 17 übertragen wird.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 der Laserstrahlkopf 8 beschrieben.

Der Laserstrahlkopf 8 besteht aus einem senkrechten Führungsrohr 30, das den mittels eines am vorderen Ende des Führungsrohrs 18 vorgesehenen Spiegels 29 um 90° gebrochen und nach unten abgelenkten Laserstrahl in vertikaler Richtung führt, einer Fokussiereinrichtung 32, die die Linse 31 am unteren Ende des senkrechten Führungsrohrs 30 aufnimmt, und einer Abstützeinrichtung 33, die Außenteile der Fokussiereinrichtung 32, des senkrechten Führungsrohrs 30 und des Führungsrohrs 18 senkrecht beweglich abstützt.

Die Abstützeinrichtung 33 besteht aus einem Abstützrahmen 35, der an den Stellen 34 sowohl mit dem waagrechten Führungsrohr 18 als auch mit dem senkrechten Führungsrohr 30 in Verbindung steht, einer Führungswelle 37, die senkrecht durch eine Hülse 36 verläuft, die vom Abstützrahmen 35 seitwärts wegragt, einer Feder 38, die auf das obere Ende der Führungswelle 37 aufgesetzt ist und den Abstützrahmen 35 leicht nach unten drückt, und einem Luftzylinder 41 zum Anheben des Abstützrahmens 35, der eine Kolbenstange 40 aufweist, die mit einem Blockteil 39 verbunden ist, das von der Rückseite des Abstützrahmens 35 wegragt, so daß eine nach unten gerichtete Kraftkomponente, die man durch Addition der Vorspannkraft der Feder 38 zum eigenen Gewicht des vertikalen Rohrs 30 und der Fokussiereinrichtung 32 erhält, mit einer nach oben gerichteten Kraftkomponente ausbalanciert wird, die vom Luftzylinder 41 hervorgerufen wird, um somit sowohl die Führungsrohre 18 und 30 als auch die Fokussiereinrichtung 32 im Raum elastisch abzustützen. Die Führungswelle 37 ist mittels eines Trägers 42 am Laserrahmen 19 gesichert. An der Rückseite des Trägers 42 ist der Körper des Luftzylinders 41 befestigt.

In die rückwärtige Platte des Trägers 42 ist ein vertikaler Schlitz 43 gebohrt. Das Blockteil 39 erstreckt sich durch den Schlitz 43 nach hinten, wobei die untere Fläche des Blockteils 39 und die Bodenfläche des Schlitzes 43 als präzis gearbeitete Kontaktfläche ausgebildet sind, so daß beim Einziehen der Kolbenstange 40 des Luftzylinders 41 die beiden vorerwähnten Kontaktflächen getrennt und die Führungsrohre 18 und 30 sowie die Fokussiereinrichtung 32, wie vorstehend ausgeführt, elastisch im Raum abgestützt werden. Wird die Kolbenstange 40 des Luftzylinders 41 hingegen eingezogen, so werden die beiden Kontaktflächen miteinander in engen Kontakt gebracht und die Führungsrohre 18 und 30 und die Fokussiereinrichtung 32 bezüglich des Laserrahmens 19 an einer ortsfesten Position angeordnet.

Als nächstes wird mit Bezug auf die Fig. 6 die Fokussiereinrichtung 32 beschrieben.

Ein einen großen Durchmesser aufweisendes Gewindeloch 47 ist an einem Block 46 ausgebildet, der am unteren Ende des Laserstrahlkopfes 8 eine Düse 44 und einen einstellbar am Block 46 befestigten Düsenhalter 45 aufweist. In das Gewindeloch 47 ist ein Linsenhalter 48 mit der daran befestigten Linse 31 eingeschraubt. Soll die Linse 31 gesäubert oder überprüft werden, so kann dies durch Entfernen des Linsenhalters von der Oberseite her erfolgen, ohne daß dazu die Düse 44 und der Düsenhalter 45 entfernt werden müssen. In einem Flanschteil des Düsenhalters 45 ist ein Hilfsgas-Einführloch 49 ausgebildet, das schräg nach oben zur Oberfläche der Linse 31 gerichtet ist. Wird ein Gas in dieses Loch 49 eingeführt, so trifft das Gas zuerst auf die Oberfläche der Linse 31 auf und strömt dann von der Düse 44 auf das plattenförmige Werkstück W. Ein mit dem Werkstück W in Kontakt bringbare Kontaktplatte 50 ist mittels Lager 51, 52 auf- und abbeweglich am Block 46 befestigt. Ferner ist eine Kugel 53 vorgesehen, die in Kontakt mit der Oberfläche des plattenförmigen Werkstücks W rollt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, sind bei der kombinierten Werkstück-Bearbeitungseinrichtung die Stanzmaschine und der Laseroszillator auf getrennten Rahmen angeordnet, so daß, selbst dann, wenn eine dicke Platte gestanzt wird, eine heftige Erschütterung nicht auf den Laseroszillator übertragen wird. Da ferner sowohl der Laserstrahlkopf als auch das Laserstrahlführungsrohr auf dem gleichen Rahmen wie der Werkstück-Auflagetisch angeordnet sind, ist eine mühsame Arbeit, wie z. B. eine Feineinstellung bei der Installation des laseroptischen Systems, wie z. B. des Laserstrahlführungsrohrs, des Laserstrahlkopfes und dergleichen überhaupt nicht erforderlich.

Claims (5)

1. Kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung, bestehend aus

• - einer Stanzmaschine (1),
• - einer Laserbearbeitungseinrichtung mit Laseroszillator (17), Laserstrahlführungsrohr (18) und Laserstrahlkopf (8) und
• - einem Werkstück-Auflagetisch (2),
• - wobei die Stanzmaschine (1) an einem ersten Rahmen (3) und der Werkstück-Auflagetisch (2) an einem separaten zweiten Rahmen (4) verschiebbar angeordnet sind,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung (8, 17, 18) auf dem zweiten Rahmen (4) angeordnet ist und
• - daß der Laseroszillator (17) und der Laserstrahlkopf (8) in eine erste Stellung, bei der beide elastisch am zweiten Rahmen (4) abgestützt sind, und eine zweite Stellung, bei der beide eine ortsfeste Lage bezüglich des zweiten Rahmens (4) einnehmen, bringbar sind.

2. Kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken (W) der Werkstück-Auflagetisch (2) aus zwei in Richtung zur Stanzmaschine (1) verschiebbaren Tischen (9, 10) und einem zwischen den beiden verschiebbaren Tischen (9, 10) angeordneten stationären Tisch (11) besteht, daß der Laserstrahlkopf (8) und ein Stanzkopf (7) der Stanzmaschine (1) auf einer Linie in der Verschieberichtung des Werkstück-Auflagetisches (2) angeordnet sind, so daß eine bestimmte Bearbeitungsstelle des plattenförmigen Werkstücks (W) in die Bearbeitungsposition des Stanzkopfes (7) und in die Bearbeitungsposition des Laserstrahlkopfes (8) bewegt werden kann, und daß ein gemeinsam mit den beiden verschiebbaren Tischen (9, 10) verschiebbarer Schlittenteil (12) Werkstückhalter (13) trägt, die senkrecht zur Verschieberichtung des Schlittenteils (12) verschiebbar sind.

3. Kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Laseroszillator (17) eine Vielzahl von von der unteren Fläche des Laseroszillators (17) senkrecht nach unten ragenden Schäften (20) befestigt ist, die in am zweiten Rahmen (4) befestigten Linearlagern (21) gleitend geführt sind, daß zwischen dem Laseroszillator (17) und dem zweiten Rahmen (4) eine Vielzahl von mit Luft beaufschlagbaren Luftfedern (24) vorgesehen ist und daß am Laseroszillator (17) eine Vielzahl von Hydraulikzylindern (27) befestigt sind, deren Kolbenstangen (25) durch den zweiten Rahmen (4) hindurchgeführt sind, wobei am freien Ende jeder Kolbenstange (25) ein Flansch (26) vorgesehen ist, der gegen die untere Fläche des zweiten Rahmens (4) anlegbar ist.

4. Kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Laseroszillator (17) zugekehrten Ende eines jeden Schaftes (20) ein Flanschteil (22) ausgebildet ist, der mit den oberen Flächen der Linearlager (21) in Anlage bringbar ist, um den Laseroszillator (17) in eine exakte horizontale Lage auszurichten.

5. Kombinierte Werkstück-Bearbeitungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahlkopf (8) am Endteil eines Laserrahmens (19) befestigt ist, der sich vom zweiten Rahmen (4) zur Stanzmaschine (1) erstreckt und das Laserstrahlführungsrohr (18) aufweist, und daß der Laserstrahlkopf (8) ein senkrechtes Führungsrohr (30), eine Fokussiereinrichtung (32) und eine am Laserrahmen (19) starr befestigte Abstützeinrichtung (33) aufweist, wobei das senkrechte Führungsrohr (30) durch einen am vorderen Ende des Laserstrahlführungsrohres (18) vorgesehenen Spiegel (29) einen reflektierten Lichtstrahl in vertikaler Richtung führt, wobei die Fokussiereinrichtung (32) am unteren Ende des senkrechten Führungsrohres (30) eine Linse (31) aufnimmt und wobei die Abstützeinrichtung (33) die Fokussiereinrichtung (32), das senkrechte Führungsrohr (30) und das Laserstrahlführungsrohr (18) senkrecht beweglich und arretierbar abstützt.