DE4130162A1

DE4130162A1 - Laser cutting appts., - includes suction openings in cross beams under work-table to remove gases generated during cutting process

Info

Publication number: DE4130162A1
Application number: DE4130162A
Authority: DE
Inventors: Manfred Toeller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-09-11
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2011-09-12
Also published as: DE4130162C2

Abstract

Appts. comprises a machine base (10) supporting a work top (10) with several cross-supports (16,18) made of hollow section with gas openings (20) arranged along their length and at one end connected to a gas collection channel (24). The gas openings are pref. arranged on the two undersides of a prismatic profile whose edge (26) points upwards. The ends of each profile in contact with the collection channel (24) are fitted with a valve to selectively suck the gases from areas near the mobile cutting laser head (14). USE/ADVANTAGE - The cost of removing gas generated during cutting is reduced with minimal suction power.

Description

Die Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a laser processing device according to the preamble of claim 1.

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung benutzt den Laserstrahl als Schneidwerkzeug, um z. B. aus überwiegend plattenför migen Materialien beliebige Formen präzise und rationell auszuschneiden. Von einem ortsfesten Laseraggregat wird ein Laserstrahl über Spiegel zu einem Bearbeitungskopf geführt, der in drei Achsen verfahrbar ist. Eine Bewegung in x- und y-Richtung, also parallel zum Werkstück, erfolgt mittels eines verfahrbaren Portals, während in z-Richtung, also senkrecht zum Werkstück, der Bearbeitungs kopf selbst in einer Führung gegenüber dem Portal verfah ren wird. Das Abfahren der geometrischen Konturen wird durch eine numerische Steuerung gesteuert, die die Laserleistung der Schneidgeschwindigkeit anpaßt.A laser processing device uses the laser beam as a cutting tool to z. B. from mostly platfor materials of any shape precisely and efficiently cut out. From a stationary laser unit a laser beam over mirrors to a machining head guided, which can be moved in three axes. A movement in the x and y direction, i.e. parallel to the workpiece, takes place by means of a movable portal, while in z direction, i.e. perpendicular to the workpiece, the machining head himself in a guided tour opposite the portal will. The tracing of the geometric contours will controlled by a numerical control that the Adapts laser power to the cutting speed.

Beim Schneidvorgang verdampft der vom Laserstrahl getrof fene Bereich des Werkstückes. Das entstehende Materialgas ist gesundheitsschädlich für das Bedienungspersonal und gefährdet zudem empfindliche Teile der Laserbearbeitungs vorrichtung, wenn es sich als Kondensat auf diesen nie derschlägt. Es ist deshalb erforderlich, das Materialgas zu entfernen.During the cutting process, the one hit by the laser beam evaporates open area of the workpiece. The resulting material gas is harmful to the health of the operating personnel and also endangers sensitive parts of laser processing device if there is never condensate on it strikes. It is therefore necessary to use the material gas to remove.

Eine Beseitigung des Materialgases wäre durch eine Absaugvorrichtung möglich, bei der sich ein Ansaugtrich ter ständig unterhalb des Bearbeitungskopfes befindet. Dieser Ansaugtrichter könnte dort stationär angeordnet sein, wenn der Bearbeitungskopf ebenfalls stationär ist und das Abfahren der geometrischen Konturen durch Verfah ren des Bearbeitungstisches vorgenommen wird.The material gas would be eliminated by a Suction device possible, where there is a suction screed ter is constantly below the processing head. This suction funnel could be arranged stationary there if the machining head is also stationary and traversing the geometric contours by means of a process ren of the processing table is made.

Eine solche Ausgestaltung hätte aber den Nachteil, daß das Maschinenbett mehr als die vierfache Grundfläche des Bearbeitungstisches einnehmen müßte, damit alle Bereiche des Bearbeitungstisches unterhalb des Bearbeitungskopfes positionierbar wären.Such a configuration would have the disadvantage that the machine bed more than four times the area of the Machining tables would have to occupy all areas the machining table below the machining head would be positionable.

Im Falle eines dreidimensional verfahrbaren Bearbeitungskopfes müßte auch der Ansaugtrichter synchron in x- und y-Richtung mitverfahren werden. Dazu wäre ein zusätzlicher zweidimensionaler Antrieb erforderlich, der unterhalb des gesamten Bearbeitungstisches verfahrbar sein müßte und bei großen Spannweiten auch besondere Sta bilisierungsmaßnahmen nötig hätte.In the case of a three-dimensionally movable Processing head would also have to be synchronized with the suction funnel be traversed in the x and y directions. This would be a additional two-dimensional drive required, the movable below the entire processing table should be and with large spans also special Sta accounting measures would have been necessary.

Eine weitere Variante, die lediglich eine zusätzliche einachsige Verfahreinrichtung bedingt, erfordert wiederum eine erhöhte Leistung des Absaugaggregates.Another variant that is just an additional one uniaxial traversing device requires, again an increased performance of the suction unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laserbear beitungsvorrichtung zu schaffen, die bei geringem Aufwand eine wirksame Beseitigung des beim Schneidvorgang entste henden Materialgases bei minimaler Absaugleistung ermög licht.The invention has for its object a laser bear to create processing device with little effort an effective elimination of the cutting process material gas with minimal extraction power light.

Diese Aufgabe wird bei einer Laserbearbeitungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kenn zeichen angegebenen Merkmale gelöst.This task is accomplished with a laser processing device according to the preamble of claim 1 by the in the characteristic Character specified characteristics solved.

Die Grundüberlegung der Erfindung besteht darin, auf zusätzliche Teile und aufwendige Antriebe zu verzichten und statt dessen ohnehin erforderliche Versteifungsele mente des Maschinenbettes so auszugestalten und anzuord nen, daß sie die Leitung abzusaugender Materialgase mit übernehmen können.The basic idea behind the invention is based on to dispense with additional parts and expensive drives and instead stiffening elements that are required anyway Design and arrange elements of the machine bed in this way NEN that they have the line of material gases to be extracted can take over.

Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung nach der Erfindung erweisen sich Querträger als besonders geeignet, die im Maschinenbett unterhalb des Bearbeitungstisches angeord net sind. Sie dienen dazu, die Parallelität zweier seit licher Rahmenteile des Maschinenbettes sicherzustellen. Um eine hohe Steifigkeit zu erzielen, sind mehrere derar tiger Querträger vorhanden.In the laser processing device according to the invention cross beams prove to be particularly suitable, which in Machine bed arranged below the processing table are not. They serve to parallel two sides ensure the frame parts of the machine bed. In order to achieve high rigidity, several are such tiger cross member available.

Werden nun in diesen, als Hohlprofil ausgebildeten Quer trägern Gaseintrittsöffnungen angeordnet, so wird unter halb des Bearbeitungstisches eine praktisch flächen deckende Absaugung der Materialgase erzielt. Durch entsprechende Auslegung der Saugleistung wird eine die Materialgase mitreißende Luftströmung auch in den zwischen zwei benachbarten Querträgern liegenden Berei chen erzeugt.Are now in this cross, designed as a hollow profile carrier gas inlet openings arranged, so is under a practical surface half of the processing table Covering suction of the material gases achieved. By appropriate interpretation of the suction power is a Sweeping air flow also in the material gases area lying between two adjacent cross beams Chen generated.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Gaseintrittsöffnungen an der Unterseite der Querträ ger angeordnet.In an advantageous embodiment of the invention the gas inlet openings on the underside of the cross beam ger arranged.

Die Gaseintrittsöffnungen befinden sich in einem Bereich des Maschinenbettes, in dem die größte Konzentration der Materialgase auftritt. Diese werden nämlich durch Zufüh rung von Bearbeitungsgas nach unten gespült und verblei ben daher nicht in unmittelbarer Nähe des Werkstückes. Als weiterer Vorteil wird eine Verunreinigung des Innenraums der Querträger vermieden, da herabfallende Teile, z. B. beim Umrüsten der Vorrichtung, nicht in die Gaseintrittsöffnungen gelangen können.The gas inlet openings are located in one area the machine bed in which the greatest concentration of the Material gases occur. These are namely by feed processing gas is flushed down and remains therefore do not work in the immediate vicinity of the workpiece. Another advantage is contamination of the Avoid the interior of the crossmember because it falls Parts, e.g. B. when converting the device, not in the Gas inlet openings can reach.

Vorzugsweise sind die Gaseintrittsöffnungen auf der gesamten Länge der Querträger gleichmäßig verteilt angeordnet.The gas inlet openings are preferably on the evenly distributed over the entire length of the crossmember arranged.

Es wird auf diese Weise ein gleichmäßiger Luftstrom erzeugt, so daß eine einwandfreie Beseitigung der Materi algase in jeder möglichen Position des Bearbeitungskopfes gewährleistet ist.In this way it becomes an even air flow generated so that a perfect removal of materi Algae in every possible position of the processing head is guaranteed.

Bei einer praktischen Ausgestaltung besitzen die Querträ ger ein prismatisches Hohlprofil, das mit einer Kante nach oben weisend im Maschinenbett ausgerichtet ist.In a practical embodiment, the cross beams eng a prismatic hollow profile that with an edge is oriented upwards in the machine bed.

Ein derartiges Profil läßt sich einfach herstellen und besitzt zudem den Vorteil, daß sich bei der vorgenommenen Ausrichtung einerseits keine Verunreinigungen auf dem Querträger ablagern können und andererseits das aus der Schneidfuge ausgeblasene Materialgas wie auch der Laser strahl selbst bei einer Position des Schneidkopfes ober halb eines der Querträger seitlich abgelenkt wird und nicht durch den Querträger reflektiert und an die Unterseite des Werkstückes zurückgeworfen wird.Such a profile can be easily manufactured and also has the advantage that when the Alignment on the one hand, no contamination on the Can store cross beams and the other hand from the Kerf blown out material gas as well as the laser even when the cutting head is in the upper position half of the cross member is deflected laterally and not reflected by the cross member and to the Underside of the workpiece is thrown back.

Gemäß einer Weiterbildung sind die Gaseintrittsöffnungen jeweils in beiden unteren Flächen der Querträger angeord net.According to a further development, the gas inlet openings are arranged in each of the two lower surfaces of the cross member net.

Es wird so eine Saugströmung mit einer seitlichen Kompo nente erzielt, die einmal einen größeren Flächenbereich abdeckt und zum anderen in Kombination mit den Gasein trittsöffnungen des benachbarten Querträgers auch eine die Materialgase mitreißende Luftströmung zwischen den Querträgern erzeugt.It becomes a suction flow with a side compo achieves a larger area covers and on the other hand in combination with the gas openings of the adjacent cross member also a sweeping air flow between the material gases Cross beams generated.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die in dem Gas sammelkanal mündenden Enden der Querträger mit Ventilen versehen.In a preferred embodiment, they are in the gas ends of the crossmember with valves Mistake.

Es ist dadurch möglich, weit außerhalb des Arbeitsberei ches liegende Querträger zu verschließen und damit die Saugleistung der übrigen Querträger zu erhöhen. Auf diese Weise wird auch mit einem Lüfteraggregat geringerer Leistung eine wirksame Beseitigung der Materialdämpfe ermöglicht.This makes it possible to work far outside the work area to close the horizontal crossmember and thus the Increase suction power of the other cross members. To this Way is also reduced with a fan unit Effective removal of material fumes enables.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der eine Steuervorrichtung die Ventile in Abhängigkeit der Position des Bearbeitungskopfes automatisch öffnet und verschließt.An embodiment in which a control device depending on the valves Position of the processing head opens automatically and closes.

Der die Materialgase absaugende Luftstrom kann auf diese Weise auf den tatsächlichen Arbeitsbereich, der der Posi tion des Bearbeitungskopfes entspricht, konzentriert und beschränkt werden. Dadurch wird eine Optimierung in der Beseitigung des Materialgases und der dazu aufzuwendenden Saugleistung des Lüfters erreicht. Zweckmäßig wird das Ventil nur eines Querträgers geöffnet, wenn sich der Bearbeitungskopf gerade über diesem Träger befindet oder es werden die Ventile zweier benachbarter Querträger geöffnet, wenn sich der Bearbeitungskopf zwischen zwei Querträgern befindet.The air flow that sucks off the material gases can act on them Way to the actual work area that the Posi tion of the machining head corresponds, concentrated and be restricted. This will optimize the Elimination of the material gas and the costs to be used for this Suction power of the fan reached. It will be useful Valve of only one cross member open when the Machining head is located just above this carrier or it becomes the valves of two adjacent cross members opened when the machining head is between two Cross members located.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der weiteren Beschreibung und der Zeichnung, anhand der die Erfindung erläutert wird.Further developments and advantageous refinements of Invention result from the claims, the others Description and the drawing, based on the invention is explained.

Die Zeichnung zeigt eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Laserbearbeitungsvorrichtung und beschränkt sich im wesentlichen auf die Wiedergabe eines Maschinenbettes 10. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde ein Bearbeitungskopf 14 nicht vollständig mit sei ner Positioniervorrichtung gezeichnet.The drawing shows a simplified perspective illustration of a laser processing device and is essentially limited to the reproduction of a machine bed 10 . For the sake of clarity, a machining head 14 has not been completely drawn with its positioning device.

Auf der Oberseite des Maschinenbettes 10 befindet sich ein Bearbeitungstisch 12 zur Aufnahme eines Werkstückes. Zum Maschinenbett 10 gehören zwei seitliche Rahmenteile 28, 30 und zwei querliegende Rahmenteile 32, 34. Auf den seitlichen Rahmenteilen 28, 30 sind hier nicht darge stellte Schienen eines Linearantriebs angeordnet, auf denen ein den Bearbeitungskopf 14 tragendes Portal läuft. Zur Gewährleistung einer hohen Schneidqualität der Laser bearbeitungsvorrichtung ist es erforderlich, für eine präzise Einhaltung der Parallelität der beiden seitlichen Rahmenteile 28, 30 des Maschinenbettes 10 zu sorgen. Dazu sind die Rahmenteile 28, 30 durch mehrere Querträger 16, 18 miteinander verbunden.A processing table 12 for receiving a workpiece is located on the top of the machine bed 10 . The machine bed 10 includes two lateral frame parts 28 , 30 and two transverse frame parts 32 , 34 . On the side frame parts 28 , 30 , rails of a linear drive, not shown, are arranged here, on which a portal 14 carrying the machining head runs. To ensure a high cutting quality of the laser processing device, it is necessary to ensure precise compliance with the parallelism of the two side frame parts 28 , 30 of the machine bed 10 . For this purpose, the frame parts 28 , 30 are connected to one another by a plurality of cross members 16 , 18 .

Sie befinden sich unterhalb des Bearbeitungstisches 12, sind als Hohlprofil ausgebildet und besitzen einen prismatischen, hier rautenförmigen Querschnitt. Die Querträger 16, 18 sind so ausgerichtet, daß eine Kante 26 nach oben weist. In den beiden unteren Flächen der Quer träger 16, 18, von denen in der Zeichnung lediglich die eine Fläche sichtbar ist, sind Gaseintrittsöffnungen 20 angeordnet. Diese Gaseintrittsöffnungen 20 mit kreis förmigem Querschnitt sind gleichmäßig über die gesamte Länge der Querträger 16, 18 verteilt.They are located below the processing table 12 , are designed as a hollow profile and have a prismatic, here diamond-shaped cross section. The cross members 16 , 18 are aligned so that an edge 26 faces upward. In the two lower surfaces of the cross member 16 , 18 , of which only one surface is visible in the drawing, gas inlet openings 20 are arranged. These gas inlet openings 20 with a circular cross section are evenly distributed over the entire length of the cross member 16 , 18 .

Zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips beschränkt sich die Darstellung auf lediglich zwei Querträger 16, 18. In der Praxis werden jedoch in Abhängigkeit der Fläche des Bearbeitungstisches 12 meist mehr Querträger vorgesehen. Dies ist einmal für die Stabilität des Maschinenbettes 10 zweckmäßig als auch im Hinblick einer flächendeckenden, gleichmäßigen Verteilung der Gasein trittsöffnungen 20 in Längsrichtung zu den seitlichen Rahmenteilen 28, 30.To illustrate the functional principle, the illustration is limited to only two cross members 16 , 18 . In practice, however, depending on the surface of the processing table 12 , more cross members are usually provided. This is useful for the stability of the machine bed 10 as well as in view of an area-wide, uniform distribution of the gas inlet openings 20 in the longitudinal direction to the side frame parts 28 , 30th

Die Querträger 16, 18 münden an einem Ende 22, hier an dem dem Betrachter abgewandten Ende, in einen Gassammel kanal 24, der als rechteckiges Hohlprofil ausgebildet ist, wie in der Zeichnung links zu erkennen ist. Der Gas sammelkanal 24 ist seinerseits an ein hier nicht darge stelltes Lüfteraggregat angeschlossen. The cross member 16 , 18 open at one end 22 , here at the end facing away from the viewer, in a gas collection channel 24 , which is designed as a rectangular hollow profile, as can be seen in the drawing on the left. The gas collecting duct 24 is in turn connected to a fan unit, not shown here.

Die Enden 22 der Querträger 16, 18 sind mit hier nicht erkennbaren Ventilen versehen, die wahlweise eine Öffnung oder Schließung der Verbindung zwischen dem Innenraum des Querträgers 16, 18 und dem Gassammelkanal 24 ermöglichen. Diese Ventile können mittels einer Steuervorrichtung automatisch geöffnet und geschlossen werden, wobei die Steuervorrichtung mit der Steuervorrichtung zur Positio nierung des Bearbeitungskopfes 14 synchronisiert ist oder einen Teil dieser Steuervorrichtung bildet. Auf diese Weise ist es möglich, daß jeweils nur der oder die Quer träger 16, 18 Materialgas absaugen, oberhalb der oder zwischen denen sich gerade der Bearbeitungskopf 14 befin det. Die Saugleistung des Lüfteraggregats wird so auf nur einen oder zwei Querträger 16, 18 konzentriert, während die übrigen außerhalb des Arbeitsbereiches liegenden Querträger geschlossen sind und somit keine die Sauglei stung verringernde Nebenluft ziehen.The ends 22 of the crossbeams 16 , 18 are provided with valves which cannot be seen here and which optionally allow the connection between the interior of the crossbeam 16 , 18 and the gas collection duct 24 to be opened or closed. These valves can be opened and closed automatically by means of a control device, the control device being synchronized with the control device for positioning the machining head 14 or forming part of this control device. In this way, it is possible that only the one or more cross members 16 , 18 suck material gas above or between which the processing head 14 is just det. The suction power of the fan unit is thus concentrated on only one or two cross members 16 , 18 , while the remaining cross members outside the working area are closed and thus do not draw any secondary air reducing the suction performance.

Die erfindungsgemäße Laserbearbeitungsvorrichtung ermög licht so eine wirksame Beseitigung des Materialgases an allen möglichen Positionen des Bearbeitungskopfes 14, ohne daß hierfür Ansaugtrichter oder ähnliche Zusatzteile synchron zum Bearbeitungskopf mitverfahren werden müssen.The laser machining device according to the invention thus enables light to effectively remove the material gas at all possible positions of the machining head 14 without the need for suction funnels or similar additional parts to be moved in synchronism with the machining head.

Claims

1. Laser processing device, which comprises a processing table ( 12 ) arranged on a machine bed ( 10 ) for receiving a workpiece and a three-dimensionally movable processing head ( 14 ), characterized in that the machine bed ( 10 ) several below half of the processing table ( 12 ) Querträ ger ( 16 , 18 ) comprises a hollow profile, the gas inlet openings ( 20 ) and at least one of their ends ( 22 ) open into a gas collection channel ( 24 ), which in turn is connected to a fan unit.

2. Laser processing apparatus according to claim 1, characterized in that the gas inlet openings ( 20 ) on the underside of the cross member ( 16 , 18 ) are arranged.

3. Laser processing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the gas inlet openings gene ( 20 ) over the entire length of the cross member ( 16 , 18 ) are arranged evenly distributed.

4. Laser processing device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the cross members ( 16 , 18 ) have a prismatic hollow profile which is aligned with an edge ( 26 ) pointing upward in the machine bed ( 10 ).

5. Laser processing device according to claim 4, characterized in that the gas inlet openings gene ( 20 ) in each two lower surfaces of the Querträ ger ( 16 , 18 ) are arranged.

6. Laser processing device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the ends ( 22 ) of the crossmember ( 16 , 18 ) opening into the gas collection channel ( 24 ) are provided with valves.

7. Laser processing device according to claim 6, characterized in that a control device is provided, by means of which the valves can be opened and closed automatically depending on the position of the processing head ( 14 ).