DE602005001804T2

DE602005001804T2 - Laserbearbeitungsmaschine mit einer Entgrateinrichtung

Info

Publication number: DE602005001804T2
Application number: DE602005001804T
Authority: DE
Inventors: Tsunehiko Yamazaki; Naoomi Miyakawa
Original assignee: Yamazaki Mazak Corp
Current assignee: Yamazaki Mazak Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2025-05-07
Also published as: CN100493810C; EP1602441B1; DE602005001804D1; JP2005334927A; CN1701894A; US20050262684A1; EP1602441A1; US7159294B2

Description

Für die vorliegende Erfindung wird die Priorität der am 25. Mai 2004 eingereichten Japan-Patentanmeldung Nr. 2004-155955 beansprucht.
STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsmaschine mit einer Entgrateinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe beispielsweise die JP-2004/074254 A ), mit welcher whiskerartige Grate entfernt werden, die sich auf der Werkstückoberfläche unter dem Druck von Hilfsgas beim Lochen auf einer Laserbearbeitungsmaschine durch hochgedrückte geschmolzene Teilchen (Spritzer) bilden, um zu verhindern, dass diese Grate mit dem unteren Teil einer Düse in Kontakt kommen und damit eine Fehlfunktion des Profiltasters verursachen, so dass eine Bearbeitung nicht möglich ist.
Beschreibung des Stands der Technik:
Die den am Nächsten kommenden Stand der Technik darstellende JP 2004-074254 A beschreibt eine Schneidmaschine für das Schneiden von Metallen durch einen von einem Brenner beaufschlagten Plasmalichtbogen oder Laser. Um den Brenner herum ist eine Haube angeordnet, die durch eine Betätigungseinrich tung gehoben und gesenkt werden kann. Ein Steuergerät steuert das Absenken der Haube in eine den Brenner abdeckende Position über entsprechende Befehlsgabe an die Betätigungseinrichtung. Die Haube kann beim Lochen, Schneiden oder Ändern der Brennerzufuhr gehoben oder gesenkt werden. Diese Schrift offenbart sämtliche Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Weiter beschreibt die US-A-5 548 890 ein Verfahren zur Herstellung eines Leiterrahmens aus einer metallischen Platte, bei dem die Verbindungsbereiche der Leiter mittels Laser abgeschnitten werden, so dass ein fertiges Leiterrahmenmuster entsteht. Oberflächenfehlstellen werden durch mechanische Oberflächenbearbeitung entfernt.
Die US-A-4 661 680 beschreibt einen Fertigungsautomaten mit einem integrierten Karusselsystem für die wahlweise Armende-Werkzeugbestückung zum Einsatz in einem Laser-Materialverarbeitungssystem an einem Laser-Roboterarbeitsplatz.
In der JP 61-182876 ist eine Schweißmaschine mit einer Schleifvorrichtung zum Bearbeiten der Schweißnaht beschrieben.
Bei der Laser-Bearbeitung eines Werkstücks aus nichtrostendem Stahl oder Aluminium gebildete whiskerartige Grate werden nach dem Anhalten der Maschine je nach Erfordernis über Sichtkontrolle durch eine qualifizierte Bedienungsperson mit vieljähriger Erfahrung manuell entfernt.
Es sind Verfahren bekannt, mit denen der Unterseite eines Werkstücks anhaftende Krätze bei sich fortbewegendem Werkstück mittels einer Rotationsschneid- oder Rotationsschleifvorrichtung entfernt wird (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-266075 und die japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 61-181644 (Patent-Dokumente 1 und 2).
Da es für ungelernte Bedienungsleute schwierig ist zu entscheiden, ob whiskerartige Grate der vorbeschriebenen Art entfernt werden müssen oder nicht, werden von solchen Personen häufig Maschinenabschaltungen, Bearbeitungsfehler usw. verursacht mit dem Ergebnis, dass Arbeiten nicht durchgeführt werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird eine Laserbearbeitungsmaschine gemäß Anspruch 1 bereitgestellt, mit welcher die vorgenannten Probleme gelöst werden können.
Eine erfindungsgemäße Laserbearbeitungsmaschine umfasst als Grundausstattung ein Bett, eine Palette, die auf dem Bett angeordnet ist und ein Werkstück hält, eine Säule, die sich entlang einer X-Achse, d.h. der Längsachse des Betts, bewegt, einen Sattel, der von der Säule getragen wird und entlang einer Y-Achse senkrecht zu der X-Achse bewegt wird, und einen Bearbeitungskopf, der durch den Sattel getragen wird und sich entlang einer Z-Achse senkrecht zu einer Ebene bewegt, die durch die X- und die Y-Achse gebildet wird.
Weiter umfasst sie einen Entgrater, der im Zuge der Laserbearbeitung auf der Oberseite eines Werkstücks (insbesondere aus nichtrostendem Stahl oder Aluminium) gebildete whiskerartige Grate entfernt.
Weiter umfasst die Entgratungsvorrichtung zum Entfernten whiskerartiger Grate einen Bearbeitungskopf, welcher von der/auf die Werkstückoberfläche angehoben bzw. abgesenkt wird, und ein Bearbeitungswerkzeug, das über den Bearbeitungskopf drehend angetrieben wird.
Das Bearbeitungswerkzeug ist ein Schleif- oder Schneidwerkzeug.
Durch die vorliegende Erfindung wird es selbst einem ungelernten Arbeiter ermöglicht, die Maschine zu fahren, so dass ein unbeaufsichtigter Betrieb der Maschine über lange Zeit ohne Abschalten möglich ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer vollständigen erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine;
2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Laserbearbeitungsmaschine;
3 eine Vorderansicht des wesentlichen Teils der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine;
4 eine Perspektivansicht des wesentlichen Teils der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine;
5 eine Seitenansicht des wesentlichen Teils der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine;
6 eine Vorderansicht der Rüststation für Laserbearbeitungswerkzeuge;
7 eine Draufsicht auf die Rüststation für Laserbearbeitungswerkzeuge; und
8 eine dem besseren Verständnis dienende Schemazeichnung einer Vorrichtung zum Entfernen whiskerartiger Grate.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine Perspektivansicht des Gesamtaufbaus einer erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine, 2 eine Draufsicht, 3 eine Vorderansicht, 4 eine Perspektivansicht des relevanten Teils und 5 eine Seitenansicht.
Eine generell mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Laserbearbeitungsmaschine weist eine Palette (einen Tisch) 20 auf, die zur Aufnahme eines plattenartigen Werkstücks W₁ auf einem Bett 10 angeordnet ist. Ein Palettenwechsler 12 ist in der Längsverlängerung des Betts 10 vorgesehen und es befindet sich eine Palette 20a mit einem als Nächstes zu bearbeitenden Werkstück W₂ in Wartestellung.
Ein Führungsschienenpaar 34 ist beiderseits des Betts 10 über die Länge desselben verlaufend angeordnet und es ist eine Säule 30 entlang einer X-Achse bewegbar auf den Führungsschienen 34 montiert.
Eine Einrichtung zum Antrieb der Säule entlang der X-Achse ist beispielsweise in Form eines Linearmotors vorgesehen, der aus einem auf den Führungsschienen 34 montierten Ständer und einem auf einer Linearmotor-Führung 32 angeordneten beweglichen Element besteht.
Eine Führungsschiene 44 ist auf der Säule 30 entlang einer senkrecht zur X-Achse verlaufenden Y-Achse vorgesehen und es ist ein Sattel 40 entlang der Y-Achse bewegbar angeordnet. Der Sattel 40 ist mit einer Längsbewegungsführung 42 ausgestattet, die an der Führungsschiene 44 angreift. Ein Linearmotor wird von der Führungsschiene 44 und der Längsbewegungsführung 42 gebildet.
Der Sattel 40 weist auf eine Führungsschiene, die längs einer Z-Achse senkrecht zu der von der X- und der Y-Achse gebildeten Ebene angeordnet ist, und einen entlang der Z-Achse beweglich angeordneten Bearbeitungskopf 50. Der Bearbeitungskopf 50 trägt ein optisches System, über das ein Laserstrahl aus einem Laseroszillator 72 ausgesandt wird.
Der Bearbeitungskopf 50 ist mit einem auswechselbaren Laserbearbeitungswerkzeug 60 bestückt. Die Bearbeitungszone ist aus Sicherheitsgründen mit einer Abdeckung 90 versehen. Eine Stromversorgung 70 und der Laseroszillator 72 sind neben dem Bett 10 angeordnet. Eine Steuertafel 80 zur Bedienung durch den Maschinenführer zwecks Ausgabe verschiedener Befehle befindet sich an einem Längsende des Betts 10. Eine Rüststation 100 für Laserbearbeitungswerkzeuge ist an dem näher bei der Steuertafel 80 liegenden Ende des Betts 10 vorgesehen.
6 ist eine Vorderansicht der Rüststation 100 für Laserbearbeitungswerkzeuge vom Tisch aus gesehen und 7 eine Draufsicht.
Die Rüststation 100 für Laserbearbeitungswerkzeuge umfasst eine Werkzeugstation 200 und eine Düsenstation 300, wobei die Werkzeugstation 200 mit einem Werkzeugwechselmagazin für Laserbearbeitungswerkzeuge versehen ist, die ihrerseits mit Brenner und Düse bestückt sind, während die Düsenstation 300 ein Düsenwechselmagazin für Düsen der Laserbearbeitungswerkzeuge aufweist.
8 ist eine dem besseren Verständnis dienende Schemazeichnung, die eine in die erfindungsgemäße Laserbearbeitungsmaschine zu integrierende Vorrichtung zum Entfernen whiskerartiger Grate darstellt.
Werden vom Laserbearbeitungswerkzeug 60 beispielsweise Führungslöcher PH in einem auf kegelstiftartigen Trägern K1 gelagerten Werkstück W (aus nichtrostendem Stahl, Aluminium oder dergleichen) hergestellt, so wird von dem Laserbearbeitungswerkzeug 60 Hilfsgas G1 zusammen mit dem Laserstrahl ausgestoßen.
Beispielsweise werden im Falle eines Werkstücks W aus nichtrostendem Stahl bei der Herstellung von Führungslöchern PH whiskerartige Grate Wb auf der Oberseite des Werkstücks gebildet. Diese whiskerartigen Grate Wb stellen sich dar als geschmolzene Teilchen des Nirostahl-Werkstücks W, die unter dem Druck des Hilfsgases G1 nach oben gepresst werden und anschließend abkühlen.
Das Laserbearbeitungswerkzeug 60 wird unter Profilabtastung in einer vorbestimmten Höhenlage über die Oberseite Wa des Werkstücks W über das Werkstück W geführt. Die Profilabtastung erfolgt mittels eines Profilsensors, der die Kapazität zwischen dem Laserbearbeitungswerkzeug 60 und der Oberseite Wa des Werkstücks erfasst.
Das Vorhandensein whiskerartiger Grate Wb auf der Oberseite Wa des Werkstücks W kann zu Fehlfunktionen des Profiltasters und damit zu einer Minderung der Profilgenauigkeit führen.
Die Vorrichtung zum Entfernen whiskerartiger Grate besitzt die Fähigkeit, auf der Oberseite Wa des Werkstücks W gebildete whiskerartige Grate abzutragen.
Diese Vorrichtung 700 zum Entfernen whiskerartiger Grate weist einen Bearbeitungskopf 710 auf, in dem ein Motor angeordnet und der mit einem Bearbeitungswerkzeug 730 bestückt ist.
Der Bearbeitungskopf 710 ist durch einen Zylinder 720 heb- und senkbar angeordnet.
Entstehen whiskerartige Grate Wb auf der Oberseite Wa des Werkstücks W, so wird der Bearbeitungskopf 710 bis unmittelbar oberhalb dieser Grate Wb abgesenkt und werden die whiskerartigen Grate Wb von dem Bearbeitungswerkzeug 730 entfernt.
Ein zylindrischer Schleifstein, ein Schaftfräser oder dergleichen wird als Bearbeitungswerkzeug 730 eingesetzt. Die Vorrichtung 700 zum Entfernen whiskerartiger Grate kann in einem entsprechenden Teil des Bearbeitungskopfs oder Sattels der erfindungsgemäßen Laserbearbeitungsmaschine vorgesehen sein. Wahlweise ist er als von dem Bearbeitungskopf getrennte Einheit auf der Laserbearbeitungsmaschine montierbar.
Das Entfernen whiskerartiger Grate kann stattfinden, während der Bearbeitungskopf einen anderen Abschnitt bearbeitet.
Dementsprechend kann zur Steuerung ein Lochprogramm eingesetzt werden, das aus einem Schachtelprogramm eines CAM-Systems (rechnergestützten Fertigungssystems) oder eines NC-Systems (numerischen Steuersystems) extrahiert wurde.
Alternativ besteht die Möglichkeit, ein dediziertes Programm für das Entfernen whiskerartiger Grate zu benutzen oder mit manueller Steuerung zu arbeiten.
Wenngleich für das vorbeschriebene Beispiel ein Linearmotor als Einrichtung für den Antrieb entlang der X- und der Y-Achse genannte wurde, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung aber auch eine Kugelumlaufspindel einsetzbar.

Claims

Laserbearbeitungsmaschine (1), umfassend ein Bett (10), eine Palette (20), die auf dem Bett (10) angeordnet ist und ein Werkstück (W₁) hält, eine Säule (30), die sich entlang einer X-Achse bewegt, das heißt, einer Längsachse des Bettes (10), einen Sattel (40), der von der Säule (30) getragen wird und sich entlang einer X-Achse senkrecht zu der X-Achse bewegt, und einen Bearbeitungskopf (50), der durch den Sattel (40) getragen wird und sich entlang einer Z-Achse senkrecht zu einer Ebene bewegt, die durch die X-Achse und die Y-Achse aufgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitungsmaschine (1) eine Entgratungsvorrichtung (700) mit einem Entferner für Grate umfaßt, die auf einer oberen Oberfläche eines Werkstücks (W₁) während einer Laserbearbeitung gebildet werden, welche Entgratungsvorrichtung (700) einen Bearbeitungskopf (710) mit einem Zylinder (720) zum Anheben und Absenken des Bearbeitungskopfes (710) von/auf die Werkstück-Oberfläche umfaßt, sowie ein Bearbeitungswerkzeug (730), das zur Drehung durch den Bearbeitungskopf (710) angetrieben wird, welches Bearbeitungswerkzeug (730) ein Schleifwerkzeug oder ein Schneidwerkzeug ist.