DE69300568T2

DE69300568T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Laserschneiden paketierter Metallfolien.

Info

Publication number: DE69300568T2
Application number: DE69300568T
Authority: DE
Inventors: John J Burgardt; Donald J Hoffman; Robert R Lopez; Theodore R Weeks
Original assignee: AMADA Ltd US
Current assignee: AMADA Ltd US
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2013-02-24
Also published as: CA2090243A1; US5227606A; EP0557942A1; MX9301064A; DE69300568D1; EP0557942B1

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Maschinen zum Laserschneiden und spezieller auf das Laserschneiden mehrerer gestapelter Werkstückbleche.
Maschinen zum Laserschneiden unter Verwendung eines fokussierten CO&sub2; Laserbündels zum Schneiden durch ein Metallblech-Werkstück hindurch sind in der Technik wohlbekannt. Bei derartigen Maschinen handelt es sich üblicherweise um die Bauart mit feststehendem Bündel, wobei das Werkstückblech relativ zu dem Bündel über einen Arbeitstisch vom Laufkugeltyp mittels eines Schlittens bewegt wird, der geeignete Klemmeinrichtungen aufweist, die am Werkstückblech längs eines Seitenrandes desselben angreifen. Bei anderen Anordnungen kann das Werkstückblech unmittelbar auf einem Arbeitstisch vom Nadel- oder Schneidentyp festgespannt werden, welcher seinerseits in seiner Gesamtheit relativ zum Laserbündel bewegt werden kann. Die JP-A-63-97390 offenbart eine Maschine dieser Art, bei der ein ferromagnetisches Werkstückblech längs seiner Ränder am tragenden Rand des Werktisches vom Nadeltyp mittels magnetischer Anziehungskräfte festgelegt wird, die durch Elektromagnete erzeugt werden. Numerisch rechnergesteuerte (CNC) Systeme sind üblicherweise vorgesehen, um die Bewegung des Werkstückbleches längs der X- und Y- Achsen selbsttätig zu steuern und auch die Bewegung des Laserschneidkopfes längs der Z-Achse gegen das Werkstückblech hin und von diesem weg zu steuern. Ein geeignetes Absaugsystem kann ebenfalls vorgesehen sein, um Gase und Teilchenmaterial abzuführen, die während des Schneidens erzeugt werden.
Das Laserbündel ist gewöhnlich an der oberen Oberfläche des Metallblechs fokussiert, um die Schneidwirkung des Lasers zu maximieren und den saubersten und genauesten Schnitt zu erzielen. (Unter bestimmten Umständen kann es jedoch vorteilhaft sein, das Laserbündel entweder etwas oberhalb oder etwas unterhalb der Oberfläche zu fokussieren). Das fokussierte Laserbündel hat die Form eines umgekehrten Kegels, dessen Spitze der Brennpunkt ist. Da die Leistungsdichte des Laserbündels sich umgekehrt zu seinem Durchmesser verhält, würde jede Aufwärtsbewegung des Werkstückbleches im fokussierten Bündel den Strahlfleckdurchmesser des Bündelprofiles an der Oberfläche des Bleches vergrößern, mit einer entsprechenden Abnahme der Leistungsdichte. Dies würde zu einer Verbreiterung des Schnittspaltes und einer Verringerung der konzentrierten Wärmeentwicklung führen. Folglich würde weniger Metall verdampft und mehr Grus und Schlacke gebildet.
Um das Bündelprofil oder den Durchmesser des Laserfleckes konstant zu halten, wenn das Werkstückblech relativ zum Bündel bewegt wird, kann ein Sensorsystem vorgesehen sein, das die Stellung des Laserkopfes selbsttätig längs der Z-Achse in Abhängigkeit von Unregelmäßigkeiten oder Unebenheiten der Oberfläche des Werkstückbleches einstellt. Bei einigen Maschinen ist der Laserkopf oberhalb des Werkstückbleches angeordnet, und ein sogenannter "Löffel"-Sensor, der von dem Kopf getragen ist, berührt und schleift über die Oberfläche des Werkstückbleches.
Unregelmäßigkeiten oder Unebenheit der Oberfläche des Werkstückbleches, die durch den "Löffel"-Sensor abgefühlt werden, werden auf die CNC übertragen, die die Stellung des Kopfes über einen geeigneten Steuermechanismus selbsttätig einstellt, um den richtigen Brennpunkt beizubehalten. Bei anderen Maschinen kann der Kopf selbst so ausgelegt sein, daß er die Oberfläche des Werkstückbleches mittels Laufkugeln leicht berührt, die an seiner Unterseite angeordnet sind. Bei solchen Anordnungen ist der Kopf so ausgelegt, daß er einen "Schwimmbereich" von etwa 19mm (0,75 Zoll) besitzt, wo er sich frei längs der Z-Achse gegen eine Federvorspannung nach oben und unten bewegen kann, so daß er selbsteinstellend ist.
Das Laserschneiden von Metallblech-Werkstücken wird üblicherweise entweder bei Anwesenheit von reaktiven Gasen (exothermisches Schneiden) oder von inerten Gasen (endothermes Schneiden) durchgeführt, welche unter einem Druck von mehreren hundert PSI stehen können. Beim exothermen Schneiden werden die reaktiven Gase (z.B. O&sub2;, Luft) durch das Laserbündel gezündet, um eine Temperatur und einen Druck zu erreichen, die ausreichend sind, um durch das Metall zu schneiden. Andererseits schneidet beim endothermen Schneiden das Laserbündel selbst durch das Metall, während die inerten Gase (z.B. N, He) die Funktion haben, die Schlacke auszublasen und die geschmolzenen Kanten des Blechs einzuhüllen, um eine Oxidbildung zu verhindern. Die letztgenannte Funktion ist bei sogenannten "Reinschnitt"- Arbeiten besonders vorteilhaft, wo es erwünscht ist, schweißfertige Kanten zu erhalten, die frei von Oxiden und Grus sind und keine teure Nachbearbeitung erfordern. Um derartige, den Schneidvorgang unterstützende Druckgase koaxial zum Laserbündel gegen das Werkstückblech zu richten, sind Hochgeschwindigkeits-Schneiddüsen vorgesehen.
Die oben beschriebenen Laser-Schneidmaschinen haben sich beim Schneiden von einzelnen Metallblech-Werkstücken bis zu einer Stärke von 12,7mm (0,5 Zoll) als wirksam erwiesen. Versuche, durch zwei oder mehrere aufeinander gestapelte Werkstückbleche hindurch zu schneiden, haben sich bislang jedoch nicht als erfolgreich erwiesen. Unter solchen Umständen neigen die das Schneiden unterstützenden, unter Druck stehenden Gase dazu, zwischen die Bleche zu strömen, diese voneinander zu trennen und dadurch zu bewirken, daß sich das obere Blech(e) nach oben gegen den Laserkopf bewegt. Diese Erscheinung führt zu einer Anzahl unerwünschter Ergebnisse.
Gemäß der Erfindung wurde ermittelt, daß, wenn der Druck der Schneid- Hilfsgase zwischen gestapelten Werkstückblechen bewirkt, daß das obere Blech(e) sich nach oben in das Laserbündel hinein bewegt, die Schnittspaltbreite zunimmt und der Schnitt zu schlechter Güte neigt, mit unannehmbaren Mengen von daran gebildetem Grus. Selbst bei Maschinen, bei welchen der Laserkopf selbsttätig längs der Z-Achse in Abhängigkeit von abgefühlten Unregelmäßigkeiten oder Unebenheit der Oberfläche des Werkstückbleches einstellbar ist, verändert die Änderung des Brennpunkts in Abhängigkeit von der Aufwärtsbewegung des obersten Bleches notwendigerweise den Abstand zwischen dem Brennpunkt und dem unteren Blech(en). Eine solche Änderung führt natürlich zu einer Veränderung der Leistungsdichte des Laserbündels relativ zum unteren Blech(en), wodurch der darin gebildete Schnitt(e) ungünstig beeinflußt wird. Ferner, wenn eine Separierung benachbarter Bleche auftritt, dann neigt Schlacke, welche durch das obere Blech hindurch vom Schnitt weggeblasen wird, dazu, sich über dem unteren Blech nach außen auszubreiten, anstatt sauber durch den geschnittenen Stapel hindurchgeblasen zu werden, wie dies der Fall wäre, wenn keine Trennung der Bleche stattfindet.
Bei Kugel-Transfermaschinen mit rückseitiger Steuerung werden die Bleche lediglich an einem ihrer Ränder gespannt und längs der X- und Y-Achse mittels eines Schlittens bewegt, der an der Rückseite der Maschine angeordnet ist. Demzufolge ist, je weiter der Schnitt vom gespannten Rand entfernt ist, desto größer die Neigung der gestapelten Bleche, sich voneinander abzuheben. Das gleiche Problem tritt bei anderen Typen von Maschinen auf, beispielsweise Maschinen mit Nadel- oder Schneidentisch. Selbst wenn die Bleche an mehr als einem Rand am Tisch festgespannt sind, können sich die oberen Bleche während des Schneidens "Ausbeulen", insbesondere in der Nähe der Zentralbereiche größerer Bleche.
Es ist daher ein erstrangiges Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Laserschneiden von mehreren, gestapelten Metallblech-Werkstücken zur Verfügung zu stellen.
Genauer gesagt, ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Laserschneiden mehrerer gestapelter Metallblech-Werkstücke zur Verfügung zu stellen, wobei unter Druck stehende Schneid-Hilfsgase nicht bewirken, daß das obere Blech(e) sich nach oben in das Laserbündel bewegt und dadurch die Güte des Schnittes ungünstig beeinflußt würde.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Laserschneiden mehrerer gestapelter Metallblech-Werkstücke zur Verfügung zu stellen, wobei die Kanten der Werkstückbleche genau geschnitten werden und die Ausbildung von Grus auf ein Mindestmaß herabgesetzt ist.

ABRIß DER ERFINDUNG

Wie in den Ansprüchen 1 und 5 angegeben, werden die vorstehenden und weitere Ziele erfindungsgemäß erreicht, indem benachbarte Bleche in dem zu dem Laserbündel nächstgelegenen Bereich während des gesamten Schneidvorganges in enger, sich berührender Lageanordnung aneinandergehalten werden. Dies wird bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung einer Maschine vom Kugeltransfer-Typ erreicht, indem man Laufkugeln an der Unterseite des Schneidkopfes vorsieht und den Kopf gegen die gestapelten Werkstückbleche mit ausreichendem Druck nach unten preßt, um die Bleche in enger, sich berührender Lageanordnung während des Schneidvorganges zu halten, während der Stapel relativ zum Laserbündel frei bewegt werden kann. Die Laufkugeln an der Unterseite des Schneidkopfes sind in einem kreisrunden Muster angeordnet und dazu eingerichtet, mit einem entsprechenden Kreis von Laufkugeln zusammenzuwirken, die in dem Arbeitstisch sitzen. Die gestapelten Werkstückbleche sind dazwischen angeordnet und werden durch die oberen und unteren Kreise der Laufkugeln zusammengepreßt. Obgleich der Laserkopf trotzdem einen gewissen "Schwimmbereich" haben kann, um starke Unregelmäßigkeiten oder Unebenheit in der Oberfläche des oberen Bleches aufzunehmen, ist die über den Laserkopf auf die gestapelten Bleche ausgeübte Druckkraft so groß, daß der "Schwimmbereich" in dem Kopf größtenteils, wenn nicht vollständig, aufgenommen ist. Vorzugsweise ist der "Schwimmbereich" kleiner als 6,35mm (0,25 Zoll).
Bei anderen Arten von Maschinen zum Laserschneiden, welche bewegliche Nadel-, Schneiden-, oder Waben-Trägertische besitzen, werden die gestapelten Werkstückbleche gewöhnlich entweder an den Tischen längs eines Randes derselben festgespannt oder einfach flach auf den Tisch gelegt. Wegen des relativ großen Zwischenraumes zwischen den Nadeln oder Schneiden ist es jedoch nicht möglich, den Laserkopf nach unten gegen den Stapel zu pressen, weil dies zu einem Einkerben der Bleche führen könnte. In ähnlicher Weise sind Waben-Trägertische, die in erster Linie für Folienbahnen verwendet werden, nicht fest genug, um der Druckkraft eines Laserkopfes zu widerstehen, der gegen den Stapel gepreßt wird. Gemäß der Erfindung wurde jedoch gefunden, daß eine Separierung der Bleche auf solchen Trägertischen verhindert werden kann, indem die Bleche mit einer geeigneten viskosen Flüssigkeit beschichtet werden, um so die Wirkung der Oberflächenspannung zu erhöhen und dadurch Adhäsionskräfte zwischen benachbarten Blechen zu erzeugen, die ausreichend sind, um den Gasdrücken zu widerstehen, die ansonsten eine Separierung der Bleche bewirken würden.
Es wurde gefunden daß zwischen zwei und sechs Bleche wirksam unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung dieser Erfindung geschnitten werden können. In Betracht zu ziehen ist jedoch, daß mehr als sechs Bleche geschnitten werden könnten. Es wurde ferner festgestellt, daß die Stärke des Stapels, der wirksam geschnitten werden kann, sich umgekehrt zur Anzahl der Bleche im Stapel verändert. Beispielsweise können zwei Bleche aus Flußstahl, rostfreiem Stahl, Stahllegierung, Aluminium, Messing oder Kupfer mit einer Gesamtstärke von nicht mehr als 9,5mm (0,375 Zoll) wirksam geschnitten werden. Bei sechs Blechen in dem Stapel soll die Gesamtstärke 4,57mm (0,18 Zoll) nicht übersteigen. Natürlich variiert die Anzahl der Bleche und die Gesamtstärke in Abhängigkeit vom speziellen Werkstoff, der geschnitten wird, der Leistungsdichte und anderen Parametern.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen, die nachfolgende detaillierte Beschreibung derselben sowie die beigefügten Ansprüche näher ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Laserschneiden gemäß der Erfindung und zeigt den Laserschneidkopf, der oberhalb eines Laufkugel-Arbeitstisches angeordnet ist.
Fig. 2 ist eine unvollständige perspektivische Ansicht des Laserkopfes der Erfindung, wobei ein Teil des Gehäuses entfernt ist, um Einzelheiten des Aufbaus des Kopfes zu zeigen.
Fig. 3 ist eine fragmentarische Schnittansicht zweier gestapelter Werk stückbleche, die durch einen Laser geschnitten werden, und zeigt, daß die Bleche unter dem Druck von Schneidgasen voneinander separiert sind.
Fig. 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht des Laserkopfes der Erfindung und zeigt zwei gestapelte Werkstückbleche, die zwischen dem Laserkopf und dem Trägertisch geklemmt sind.
Fig. 5 ist eine fragmentarische, perspektivische Ansicht eines Trägertisches vom Nadeltyp.
Fig. 6 ist eine fragmentarische, perspektivische Ansicht eines Trägertisches vom Schneidentyp.
Fig. 7 ist eine fragmentarische, perspektivische Ansicht eines Waben- Trägertisches.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es wird nun im einzelnen auf die Zeichnungen Bezug genommen, wo in Fig. 1 die Maschine zum Laserschneiden gemäß der Erfindung dargestellt und als Ganzes mit der Bezugszahl 10 bezeichnet ist. Die Maschine 10 weist einen Fußteil 12 auf, auf dem ein Arbeitstisch 14 vom Kugel-Transfertyp angeordnet ist. Der Arbeitstisch 14 weist eine Mehrzahl von Laukugeln 16 auf, die in ihm auf übliche Weise angeordnet sind und dazu dienen, ein Werkstückblech (nicht gezeigt) abzustützen. Die Maschine 10 weist ferner einen Schlitten 18 auf, der ein Paar hydraulisch oder pneumatisch betätigter, an ihm angeordneter Klammern 20 aufweist. Die Klammern 20 sind dazu eingerichtet, ein Werkstückblech längs seinem einen Seitenrand zu ergreifen und es über den Arbeitstisch 14 zu bewegen. Der Schlitten 18 ist mittels eines üblichen numerischen Steuerungssystems längs der Y-Achse der Maschine beweglich, während die Klammern 20 relativ zum Schlitten 18 längs der X-Achse der Maschine beweglich sind.
Die Maschine 10 zum Laserschneiden beinhaltet ferner einen Laserresonator 22, ein Rechnersystem 24 für numerische Steuerung (CNC), ein auskragendes Übertragungsgehäuse 26 für ein Laserbündel sowie einen von diesem nach unten hängenden Laserkopf 28 in fester Lagebeziehung zu den X-und Y-Achsen. Der Laserkopf 28 ist jedoch vertikal längs der Z-Achse gegen den Arbeitstisch 14 hin und von diesem weg unter selbsttätiger Steuerung des CNC-Systems 24 beweglich, oder manuell mittels Steuerorganen 30, die an einem Laserkopfgehäuse 32 angeordnet sind, das am Ende des Laserbündel-Übertragungsgehäuses 26 angebracht ist. Beim Laserresonator 22 handelt es sich vorzugsweise um einen zweizügigen CO&sub2; Resonator mit schneller Axial- Strömung, der eine Ausgangsleistung von 1000-2500 Watt bei einer Wellenlänge von 10,6 Mikron im fernen Infrarot besitzt. Das Laserbündel kann ein Dauerstrich sein oder gepulst sein, je nach dem Material des Werkstückblechs, seiner Stärke und anderer Schneidparameter. Das Laserbündel wird horizontal vom Laserresonator 22 über das Übertragungsgehäuse 26 auf einen Ablenkspiegel 34 geworfen, wo es nach unten in den Laserkopf 28 hinein reflektiert wird. Der Laserkopf 28 beinhaltet eine geeignete Linse 35 (Fig. 4), um das Laserbündel B auf dem Werkstückblech zu fokussieren.
Wie am deutlichsten aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist der Laserkopf 28 in geeigneter Weise innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet und dazu eingerichtet, um vertikal längs der Z-Achse mittels einer hydraulischen Betätigungseinrichtung 36 entweder manuell, oder von dem CNC-System 24 gesteuert, bewegt zu werden. Der Laserkopf 28 weist auch eine fokussierende Linsenanordnung 38 auf, welche die Linse 35 (Fig. 4) beinhaltet. Ein Tubus 40 erstreckt sich vom Ablenkspiegel 34 zum Laserkopf 28, um das Laserbündel zu der Linsenanordnung 38 durchzulassen. Schneidhilfsgase, beispielsweise Sauerstoff oder Luft, oder inerte Gase, wie Stickstoff oder Helium, können koaxial zum Laserbündel durch den Tubus 40 hindurch zugeführt und durch eine Schneiddüse 41 (Fig. 4) hindurch, die am Laserkopf 28 angebracht ist, unter hohem Druck auf das Werkstückblech geblasen werden.
Um das (nicht gezeigte) Werkstückblech fixiert zu halten, während die Stellung der Klammern 20 relativ zu ihm eingestellt wird, weist das Laserkopfgehäuse 32 zwei pneumatisch betätigte Greifer 42 auf, die betätigbar sind, um nach unten gegen das Werkstückblech zu drücken und dieses gegen erhöhte Vorsprünge 44 festzuklemmen, die am Arbeitstisch 14 ausgebildet sind. Nachdem die Klammern 20 längs des Randes des Werkstückblechs neu eingestellt sind, werden die Greifer 42 gelöst, so daß die Klammern 20 und der Schlitten 18 das Werkstückblech relativ zum Laserkopf 28 bewegen können.
Wie auch aus Fig. 2 zu ersehen ist, weist der Arbeitstisch 14 eine untere Werkstück-Abstützanordnung 46 auf, die unterhalb des Laserkopfes 28 angeordnet ist. Die Abstützanordnung 46 weist eine Öffnung 48 auf, die mit einem geeigneten Abzugssystem (nicht gezeigt) in Verbindung ist, um Gase und Teilchenmaterial zu entfernen, die während des Schneidvorganges entstehen. Die Abstützanordnung 46 ist an einer Rutsche oder Klappe 50 angebracht, die am Arbeitstisch 14 ausgebildet ist. Die Klappe 50 kann abgesenkt werden, um Abfall und/oder fertiggestellte Werkstücke von der Oberfläche des Arbeitstisches 14 abzuführen.
Nunmehr auf Fig. 3 übergehend, ist zu ersehen, daß, wenn zwei Werkstückbleche W&sub1; und W&sub2; auf einem Arbeitstisch unterhalb eines Laserkopfes aufeinandergestapelt sind, der Druck der Schneidhilfsgase dazu neigt, eine Separierung der Werkstückbleche um einen Abstand D hervorzurufen, wodurch der Schnitt sowohl im oberen als auch unteren Blech ungünstig beeinfluß wird, wie oben besprochen wurde. Schlacke S, die vom oberen Blech W&sub1; abgeblasen wird, breitet sich über dem unteren Blech W&sub2; aus. Zusätzlich wird der Schnittspalt K breiter, weil sich das obere Blech W&sub1; nach oben in das Laserbündel B hinein bewegt hat. Zudem weitet sich aufgrund des Abstandes zwischen den Blechen das Bündel B auf, bevor es auf das untere Blech W&sub2; auftrifft, wodurch seine Leistungsdichte verringert wird. Es wurde jedoch gemäß dieser Erfindung festgestellt, daß diese nachteiligen Folgen vermieden werden können, indem - man die Bleche zusammenpreßt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, weist der Laserkopf 28 eine Reihe von Laufkugeln 52 auf, die in einem kreisrunden Muster an seiner Unterseite 54 angeordnet sind. Die Laufkugeln 52 sind in zueinander gegenüberliegender Lagebeziehung zu einer entsprechenden Reihe von Laufkugeln 56 angeordnet, die in der Abstützanordnung 46 unterhalb der Werkstückbleche W&sub2; und W&sub2; angeordnet sind.
Im Betrieb wird der Laserkopf 28 mittels des CNC Systems 24 oder der manuellen Steuerorgane 30 nach unten gegen die gestapelten Werkstückbleche W&sub1;, W&sub2; gedrückt, so daß wenig oder gar kein "Schwimmbereich" am Laserkopf 28 verbleibt. Obgleich der Laserkopf 28 eine Federanordnung 58 aufweist, die genügend Nachgiebigkeit zur Verfügung stellt, um dem Kopf zu ermöglichen, grobe Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche der Werkstückbleche zu überlaufen, ist es vorzuziehen, daß der "Schwimmbereich" nicht mehr als 6,35mm (0,25 Zoll) beträgt. Es wurde gefunden, daß unter solchen Bedingungen der Druck des Laserkopfes 28 ausreicht, um die Werkstückbleche W&sub1; und W&sub2; in enger, sich berührender Lagebeziehung während des Laserschneidvorganges zu halten, um dem Druck der Schneidhilfsgase gegen eine Separierung der Werkstückbleche zu widerstehen. Jedoch darf die aufgebrachte Druckkraft nicht zu groß sein, sonst wird die Bewegung der gestapelten Werkstückbleche relativ zum Laserbündel behindert oder es wird die Oberflächengüte des oberen Werkstückbleches beeinträchtigt.
Es wird nun auf Fig. 5, 6 und 7 Bezug genommen, wo alternative Typen von abstützenden Arbeitstischen dargestellt sind, auf denen es nicht praktikabel ist, den Laserkopf 28 gegen die Werkstückbleche nach unten zu pressen. Fig. 5 zeigt einen Arbeitstisch vom Nadeltyp mit Schienen 62, auf denen Nadeln 64 angebracht sind. Wegen des Abstandes zwischen den Nadeln 64 kann vom Laserkopf 28 nach unten gegen die aufgelegten Werkstückbleche gerichtete Druckkraft eine Einkerbung der Werkstückbleche bewirken. Das gleiche Problem besteht bei Arbeitstischen vom Schneidentyp. Wie in Fig. 6 gezeigt, weist ein typischer Arbeitstisch 66 vom Schneidentyp im Abstand voneinander verlaufende Schneiden oder Leisten 68 auf, auf denen die Werkstückbleche abgestützt sind.
Fig. 7 zeigt einen abstützenden Arbeitstisch vom Wabentyp, der als Ganzes mit der Bezugszahl 70 bezeichnet ist. Waben-Arbeitstische, die dazu bestimmt sind, Folienbahnen abzustützen, sind aus sehr dünnem Werkstoff aufgebaut, typischerweise 0,05-0,127mm (0,002-0,005 Zoll) und werden selbst leicht eingekerbt. Demzufolge ist es, wenn es gewünscht wird, einen Stapel aus mehreren Blechfolien auf einem Waben-Arbeitstisch zu schneiden, nicht praktikabel, die Bleche in enger, sich berührender Lagebeziehung zu halten, indem man mit dem Laserkopf nach unten drückt.
Demgemäß wurde gemäß dieser Erfindung ermittelt, daß beim Laserschneiden mehrerer gestapelter Bleche auf Arbeitstischen, wie sie in Fig. 5, 6 und 7 dargestellt sind, die gestapelten Bleche in enger, sich berührender Lagebeziehung während des Schneidvorganges gehalten werden können, indem man die Bleche zuerst mit einer geeigneten viskosen Flüssigkeit beschichtet, wie Lauföl oder anderen Typen leichten Schmieröls, um die Wirkungen der Oberflächenspannung zu verstärken und dadurch zwischen benachbarten Blechen Adhäsionskräfte zu erzeugen, die ausreichend sind, um dem Gasdruck zu widerstehen, der ansonsten eine Separierung der Bleche während des Schneidens bewirken würde.
Es wurde gefunden, daß bis zu sechs gestapelte Werkstückbleche gleichzeitig lasergeschnitten werden können, indem das Verfahren und die Vorrichtung gemäß dieser Erfindung benutzt werden. Jedoch ist es theoretisch möglich, mehr als sechs Werkstückbleche gleichzeitig zu schneiden. Die Gesamtstärke eines solchen Stapels sollte jedoch vorzugsweise 4,57mm (0,18 Zoll) nicht übersteigen. Wenn weniger als sechs Bleche gleichzeitig geschnitten werden, kann die individuelle Stärke jedes Bleches vergrößert werden.
Es sollte daher ersichtlich sein, daß gemäß dieser Erfindung ein neuartiges Verfahren und eine Vorrichtung für gleichzeitiges Laserschneiden mehrerer gestapelter Metallblech-Werkstücke zur Verfügung gestellt werden. Verschiedene Metalle, beispielsweise kaltgewalzter Stahl, rostfreier Stahl, Aluminium, Kupfer oder Titan, können wirksam mit einer Kante hoher Güte geschnitten werden, die schweißfertig ist. Die Erfindung erhöht den Wirkungsgrad und die Produktivität sämtlicher Laserschneidmaschinen, einschließlich Einzelmaschinen und kombinierter Laser-Stanzmaschinen.
Obgleich lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung hier speziell dargestellt und beschrieben sind, versteht es sich, daß verschiedene andere Abwandlungen vorgenommen werden könnten, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Laserschneiden von Metallblech-Werkstücken (W&sub1;, W&sub2;), mit einem Arbeitstisch (14), einer Einrichtung (46) zum Abstützen der Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) auf dem Arbeitstisch (14), einem Laserkopf (28), der in zu dem Arbeitstisch (14) gegenüberliegender Lage gehalten ist, einer Einrichtung (20) zum Bewegen der Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) relativ zu dem genannten Laserkopf (28), einer Einrichtung (40), uni ein fokussiertes Laserbündel (B) durch den genannten Laserkopf (28) hindurch zu senden, uni die Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) zu schneiden, einer Einrichtung (41), uni Schneidgase koaxial zu dem genannten Laserbündel (B) zuzuführen, gekennzeichnet durch eine in enger Nachbarschaft zu dem genannten Laserkopf (28) angeordnete Einrichtung (52, 56), um mehrere gestapelte Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) in enger, sich berührender Lageanordnung aneinander zu halten, uni eine Separierung derselben durch die genannten Gase während des Schneidvorganges zu verhindern.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der der genannte Arbeitstisch (14) ein Laufkugeltisch ist, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung zum Aneinanderhalten ein Mittel (52, 56) beinhaltet, um die gestapelten Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) zwischen dem genannten Laserkopf (28) und dem genannten Laufkugeltisch (14) zusammenzupressen.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung zum Zusammenpressen eine Gruppe von Laufkugeln (52) beinhaltet, die im Boden des genannten Laserkopfes (28) angebracht und so angeordnet sind, daß sie einer Gruppe von Laufkugeln (56) gegenüberliegen, die in dem genannten Arbeitstisch (14) angebracht sind.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Laserkopf (28) federnd angebracht und dazu eingerichtet ist, sich axial längs der Z-Achse in Abhängigkeit von Unregelmäßigkeiten der Oberfläche der Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) um eine 6,35mm nicht übersteigende Strecke zu bewegen.

5. Verfahren zum Laserschneiden von Metallblech-Werkstücken (W&sub1;, W&sub2;), welches die Schritte beinhaltet:

a) Vorsehen eines Arbeitsstisches zum Abstützen der Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;);

b) Erzeugen eines fokussierten Laserbündels (B);

c) Zuführen von unter Druck stehenden Schneidgasen koaxial zu dem Laserbündel (B);

d) Schneiden der Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) durch Bewegen derselben unter dem fokussierten Laserbündel (B);

gekennzeichnet durch die Schritte:

e) Auflegen einer Mehrzahl der Metallblech-Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) in aufeinander gestapelter Lagebeziehung auf den genannten Arbeitstisch und

f) Aneinanderhalten der gestapelten Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) in einander eng berührender Lagebeziehung und in enger Nachbarschaft zu dem fokussierten Laserbündel (B), um ein Separieren derselben durch die genannten Schneidgase während des Schneidvorganges zu verh indern.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt des Aneinanderhaltens der gestapelten Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) in enger, berührender Lagebeziehung in prnssender Weise durchgeführt wird, indem sie federnd zusammengedrückt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) auf einen Arbeitstisch in Form eines Nadeltisches (64), eines Schneidentisches (68) oder eines Wabentisches (70) aufgelegt werden und bei welchem der Schritt des Aneinanderhaltens der gestapelten Werkstücke (W&sub1;, W&sub2;) in enger, berührender Lagebeziehung durchgeführt wird, indem die Werkstücke mit einer viskosen Flüssigkeit beschichtet werden, um ihre Adhäsion zu begünstigen.