PL220968B1 - Urządzenie laserowe do cięcia metalu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie laserowe do cięcia metalu, zwłaszcza blach metalowych, szczególnie uformowanych w arkusz. Urządzenie laserowe do cięcia metalu wyposażone jest w układ sterujący (1), głowicę laserową (2) i co najmniej jeden stół (3) z rusztem (4) wykonanym z ułożonych w odstępach równolegle kształtowników (5), na których osadzone są kształtowniki poprzeczne (6). Ruszt (4) ma od górnej strony umieszczone wsporniki (7) i przynajmniej na jednym boku pionową burtę lub co najmniej dwa ograniczniki. Kształtowniki (5) i kształtowniki poprzeczne (6) wykonane są z wąskich listew, przy czym kształtowniki poprzeczne (6) mają jednakowo głębokie nacięcia o szerokości zgodnej z szerokością kształtowników (5) i zamocowane są parami na sąsiadujących ze sobą kształtownikach (5), a każda ich para jest połączona mostkiem, na którym umieszczony jest wspornik (7). Wspornikiem (7) jest kulka łożyskowa osadzona w korpusie na trzpieniu korzystnie obrotowym. Pary kształtowników poprzecznych (6) połączonych mostkiem są rozmieszczone na stole (3) zasadniczo gęsto, przy czym góry wsporników jako szczytowe punkty kulek łożyskowych są umieszczone w jednej płaszczyźnie. Nieoczekiwaną zaletą rozwiązania jest możliwość dokonywania obróbki blach rozwijanych z wstęgi, przy czym konieczne jest zamocowanie przystawki służącej do rozwijania blachy z roli.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie laserowe do cięcia metalu, zwłaszcza blach metalowych, szczególnie uformowanych w arkusz.

Z powszechnej wiadomości znane jest, że podczas obróbki skrawaniem konieczne jest zapewnienie trzymania przedmiotu obrabianego w trakcie wykonywania procesu. Małe, często nieregularne elementy montowane są więc punktowo w uchwytach, najczęściej w rodzaju imadło.

Wiadome jest także, że prócz samego uchwycenia nierzadko konieczne jest prowadzenie lub przesuw przedmiotu w okolicy głowicy obrabiarki wzdłuż jednej, dwóch lub trzech wzajemnie prostopadłych do siebie kierunków. Często realizowane jest to zamiennie dzięki przesuwowi głowicy obrabiarki.

Taka konstrukcja mocująca jest jednak niemożliwa do zastosowania w przypadku, gdy przedmiotem obrabianym jest materiał jednocześnie duży powierzchniowo, a cienki w stosunku do tej powierzchni.

Przedmiotem takim jest najczęściej arkusz blachy. Dla arkusza blachy przesuw jej jako przedmiotu obrabianego odbywa się jedynie w dwóch kierunkach na płaszczyźnie. Oczywiście przesuw może być realizowany także poprzez ruch głowicy obrabiarki. Do osadzenia takiego przedmiotu nie nadają się jednak uchwyty punktowe typu imadło, a realizowane jest to najczęściej poprzez stół, na którym arkusz ze względu na swój znaczny ciężar lub gabaryty się wspiera.

W przypadku obróbki takiego przedmiotu laserem, należy także zauważyć, że stół taki nie może być konstrukcją pełną, ponieważ podczas cięcia byłby nacinany lub przecinany strumieniem lasera, czyli niszczony wraz z przedmiotem obrabianym.

Z wynalazku PL163016 znana jest konstrukcja takiego stołu poprzez ujawnione środki techniczne do zadziałania sposobu mocowania i wiercenia blach w pakietach. Blachy do wiercenia układa się w korpusie uchwytu na wąskich poprzecznych listwach umożliwiających swobodny wybieg wiertła i łatwe opasywanie pakietu blach do transportu, arkusz dosuwa się do baz bocznych po czym zakłada się dociski. Po wykonaniu obróbki blachy wyjmuje się w kierunku pionowym.

Ze zgłoszenia wynalazku PL385547 znana jest konstrukcja poprzez ujawnienie środków technicznych do zadziałania sposobu magazynowania i transportu elementów metalowych. Paleta metalowa do magazynowania i transportu długich elementów metalowych ma ruszt złożony z podłużnych kształtowników, połączonych kształtownikami poprzecznymi. Powierzchnia robocza rusztu jest rozsuwana, a podłużne kształtowniki mają od góry pionowe wsporniki stanowiące burty podłużne, zaopatrzone w leżnie. Kształtowniki podłużne połączone są kształtownikami poprzecznymi, które z kolei są połączone w środkowej części wewnętrznymi podłużnymi kształtownikami.

W wynalazku PL172278 znane jest urządzenie do wytwarzania blaszanych części z arkusza blachy przesuwanego przez prasę z zadaniem wykonania co najmniej pierwszej operacji wycinania w celu oddzielenia blaszanych części od arkusza blachy oraz drugiej operacji w celu oddzielenia odpadu. Wspomniana prasa jest prasą otwartą z przestrzenią w którą można wkładać arkusz blachy. Arkusz blachy przemieszcza się pomiędzy operacjami obróbkowymi za pomocą zespołu posuwu wzdłuż określonych współrzędnych i obrabiany jest w kolejnych sekcjach. Przemieszczaniem arkusza blachy steruje się za pomocą programowalnej jednostki sterującej, która steruje również, w razie potrzeby, ruchami narzędzi do obróbki metali.

Przedstawione dwa pierwsze rozwiązania pozwalają na bezpieczne przeprowadzanie operacji cięcia lub magazynowania bez ugięć, a trzecie prasowania, przy czym wszystkie zakładają możliwość przesuwania arkusza. Z ujawnionych konstrukcji wynika jednak, że podczas przesuwu arkusz blachy będzie narażony na uszkodzenia, co szczególnie widoczne będzie po jego spodniej stronie. W obecnie stosowanych urządzeniach laserowych do cięcia arkuszy blach lub wykrawania blach niekorzystna sytuacja jest identyczna. Obróbka laserem jest tym bardziej niekorzystna, ponieważ występują tu znaczne temperatury samej wiązki lasera, która może dodatkowo powodować przetopy niekorzystnie gromadzone pod przedmiotem obrabianym, czyli często na konstrukcji stołu. Również z tego powodu konstrukcja rusztu w laserach tnących jest najczęściej identyczna z przedstawioną w rozwiązaniu PL385547.

Podczas ładowania i precyzyjnego ustalania pozycji ciężkiego arkusza blachy bezsprzecznie niszczona jest powierzchnia arkusza blachy, która po przesunięciu przez ruszt gubi z całą pewnością warstwę ochronną, którą blacha jest powleczona. Ruszt ze względu na swój kształt bądź to podłużnych listew, bądź pionowych ostro zakończonych wsporników jest przyczyną powstawania także

PL 220 968 B1 bruzd, nacięć lub punktowych wgłębień w strukturze arkusza prowadzonej blachy. Rozwiązanie polegające na ominięciu tej niedogodności poprzez idealne precyzyjne ułożenie podczas opuszczania z góry materiału, a po obróbce idealne jego pionowe uniesienie, bez przesuwu po ruszcie jest niemożliwe. Z tego choćby powodu ustalanie pozycji narzędzia nad obrabianą powierzchnią jest mimo wszystko niewystarczające, ponieważ przesuw arkusza blachy jest nieunikniony. Tego typu uszkodzenia powodują szybsze niż dla danego przedmiotu przyjęto rdzewienie i zmianę parametrów fizycznych. Szczególnie w urządzeniach laserowych zależy nam na precyzji obróbki rzędu ułamków milimetra, a wymienione uszkodzenia niszczą bezpowrotnie te starania.

Celem rozwiązania według wynalazku jest umożliwienie dokonywania precyzyjnej obróbki cięciem lub wykrawaniem dzięki urządzeniu o laserowej precyzji przy jednoczesnym uniknięciu uszkodzeń mechanicznych przedmiotu obrabianego spowodowanych jego przesuwem lub ustalaniem precyzyjnej pozycji do procesu. Szczególnie dotyczy to przedmiotów o znacznych gabarytach powierzchniowych, a niewielkiej w stosunku do powierzchni grubości, czyli arkuszy blach. Celem jest także nieuszkodzenie podczas procesu obróbki powierzchni i/lub warstw ochronnych, które posiada taki właśnie arkusz. Celem nadrzędnym nowej technologii jest więc umożliwienie i zachowanie na całości obrabianego przedmiotu, szczególnie arkuszy blach bardzo dużej ich dokładności i precyzji wykonania oraz zachowania jego najwyższej jakości nie tylko w miejscach bezpośredniej obróbki, a na całej jego dwustronnej powierzchni, co do tej pory nie było możliwe.

Urządzenie laserowe do cięcia metalu według wynalazku wyposażone jest w układ sterujący, głowicę laserową i co najmniej jeden stół z rusztem wykonanym z ułożonych w odstępach równolegle kształtowników, na których osadzone są kształtowniki poprzeczne. Ruszt ma od górnej strony umieszczone wsporniki i przynajmniej na jednym boku pionową burtę lub co najmniej dwa ograniczniki. Urządzenie charakteryzuje się tym, że kształtowniki i kształtowniki poprzeczne wykonane są z wąskich listew, przy czym kształtowniki poprzeczne mają jednakowo głębokie nacięcia o szerokości zgodnej z szerokością kształtowników i zamocowane są parami na sąsiadujących ze sobą kształtownikach, a każda ich para jest połączona mostkiem, na którym umieszczony jest wspornik. Wspornikiem jest kulka łożyskowa osadzona w korpusie na trzpieniu korzystnie obrotowym. Pary kształtowników połączonych mostkiem są rozmieszczone na stole zasadniczo gęsto, przy czym góry wsporników jako szczytowe punkty kulek łożyskowych są umieszczone w jednej płaszczyźnie. Korpus wspornika jest korzystnie szerszy od dolnej strony, najlepiej rozszerza się ku dołowi stożkowo i jednocześnie jest korzystnie co najmniej w części szerszy od mostka. Trzpień w pozycji ustalonej ma korzystnie zablokowany ruch w pionie i może być łożyskowany łożyskiem. Kształtowniki poprzeczne połączone mostkiem mogą być zamocowane ze wspornikiem rozłącznie, oraz kształtowniki poprzeczne połączone mostkiem mogą być zamocowane na kształtownikach rozłącznie, jak też kształtowniki poprzeczne mogą być połączone z mostkiem rozłącznie. Kulka łożyskowa może być zamocowana w korpusie rozłącznie, a korpus może być mocowany na trzpieniu rozłącznie. Gęstość osadzenia kształtowników poprzecznych na kształtownikach korzystnie jest zmienna. Dowolny element stołu może być wykonany ze stali lub z miedzi lub z brązu lub z ich stopu, podobnie, co jest bardziej korzystne kula łożyskowana może być wykonana z brązu lub miedzi lub ich stopu miedzi lub stopu brązu z innym metalem. Stół wyposażony może być w co najmniej jeden docisk, korzystnie dwa, na co najmniej jednym boku stołu, korzystnie na dwóch prostopadłych do siebie bokach stołu. Stół korzystnie jest przesuwny do wewnątrz i na zewnątrz urządzenia laserowego w obszar działania głowicy laserowej, a przesuw stołu i/lub głowicy laserowej jest korzystnie sterowany układem sterującym, gdzie układ sterujący może być programowalny, korzystnie komputerowo.

Uprzednio cieńsze blachy, które przyssane były do uchwytu, uginając się opadały na znane ostro zakończone ruszty i zbyt łatwo ze względu na niską wagę uszkadzały się na krawędziach znanych rusztów. Z kolei uprzednio bardo ciężkie i duże blachy, które co prawda sztywniejsze można ułożyć było płasko, nie dawały się przesunąć ze względu na ciężar. Tak więc, zaletą rozwiązania według wynalazku jest łatwość przesuwania przedmiotu /mającego być poddanym obróbce/ w sposób nieporównywalnie łatwiejszy w stosunku do przesuwu na tradycyjnych starych typach rusztów, niezależnie od gabarytów, wagi i grubości arkuszy blach. Zaletą jest także możliwość rozebrania rusztu na komponenty i czyszczenie ich zamiast dokonywania wymiany rusztu na nowy, co do tej pory było częstą koniecznością. Wymiana nadal jest zasadna, jednak co znacznie większy period czasowy. Zaletą jest także możliwość ciecia lub wykrawania arkusza blachy dwustronnie polerowanego, co do tej pory nie było możliwe bez zniszczenia powierzchni polerowanej.

PL 220 968 B1

Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia urządzenie laserowe, Fig. 2 przedstawia stół z rusztem urządzenia laserowego, Fig. 3 przedstawia wspornik wraz jego mocowaniem, Fig. 4 przedstawia wybraną powtarzalną część rusztu.

Przykładowe rozwiązanie to urządzenie laserowe do cięcia metalu wyposażone w układ sterujący 1, głowicę laserową 2 i dwa przesuwne stoły 3, które zamiennie pełnią swą rolę. Stoły 3 mają ruszty 4 wykonane z ułożonych w odstępach równolegle kształtowników 5, na których osadzone są kształtowniki poprzeczne 6. Każdy ruszt 4 ma od górnej strony umieszczone wsporniki 7 i na dwu bokach po dwa ograniczniki 8. Kształtowniki 5 i kształtowniki poprzeczne 6 wykonane są z wąskich stalowych listew, przy czym kształtowniki poprzeczne 6 mają jednakowo głębokie nacięcia 11 o szerokości zgodnej z szerokością kształtowników 5 i zamocowane są parami na sąsiadujących ze sobą kształtownikach 5, a każda ich para jest połączona mostkiem 10, na którym umieszczony jest wspornik 7. Wspornikiem 7 jest kulka łożyskowa 12 osadzona w korpusie 13 na trzpieniu 14 obrotowym. Pary kształtowników poprzecznych 6 połączonych mostkiem 10 są rozmieszczone na stole 3 gęsto co 25 cm, przy czym góry wsporników 7 jako szczytowe punkty 15 kulek łożyskowych 12 są umieszczone w jednej płaszczyźnie. Korpus 13 wspornika 7 jest szerszy od dolnej strony i rozszerza się ku dołowi stożkowo, a także jednocześnie jest korzystnie w części szerszy od mostka 10. Trzpień 14 w pozycji ustalonej ma zablokowany ruch w pionie i jest łożyskowany łożyskiem 16. Kształtowniki poprzeczne 6 połączone mostkiem 10 są zamocowane ze wspornikiem 7 i kształtownikami 5 rozłącznie, jednak połączone są z mostkiem 10 trwale. Kulka łożyskowa 12 zamocowana jest w korpusie 13 zaciskowo, a korpus 13 mocowany jest na trzpieniu 14 trwale. Kula łożyskowana 12 jest wykonana z miedzi. Stół 3 wyposażony jest w dwa dociski 9 na jednym boku stołu 3. Stół 3 jest przesuwny do wewnątrz i na zewnątrz urządzenia laserowego w obszar działania głowicy laserowej 2, a przesuw stołu 3 i głowicy laserowej 2 jest sterowany programowalnym komputerowo układem sterującym 1.

Urządzenie działa w następujący sposób. Jeden ze stołów 3 z konstrukcją rusztu 4 zgodną z wynalazkiem znajduje się na zewnątrz urządzenia laserowego. Na dowolne miejsce stołu 3 od strony pozbawionej ograniczników 9 nakładany jest arkusz blachy, przy czym nie jest ważne to, żeby był on ułożony precyzyjnie. Arkusz blachy jest następnie przesuwany dowolnym sposobem po wspornikach 7 zakończonych kulką łożyskową 12 tak, aby arkusz zetknął się z ogranicznikami 9. W takiej ustalonej pozycji jest unieruchamiany dociskami 9. Stół 3 z arkuszem blachy przesuwany jest w obszar działania głowicy laserowej 2, a kolejny stół 3 jest uprzednio z tego obszaru wysuwany. Stoły 3 działają zamiennie, tzn. podczas ładowania lub rozładowywania jednego z nich, na drugim odbywa się obróbka.

Claims (16)

1. Urządzenie laserowe do cięcia metalu wyposażone w układ sterujący, głowicę laserową, co najmniej jeden stół z rusztem wykonanym z ułożonych w odstępach równolegle kształtowników, na których osadzone są kształtowniki poprzeczne, przy czym ruszt ma od górnej strony umieszczone wsporniki i przynajmniej na jednym boku pionową burtę lub co najmniej dwa ograniczniki, znamienne tym, że kształtowniki 5 i kształtowniki poprzeczne 6 wykonane są z wąskich listew, przy czym kształtowniki poprzeczne 6 mają jednakowo głębokie nacięcia 11 o szerokości zgodnej z szerokością kształtowników 5 i zamocowane są parami na sąsiadujących ze sobą kształtownikach 5, przy czym każda para jest połączona mostkiem 10, na którym umieszczony jest wspornik 7, gdzie wspornikiem 7 jest kulka łożyskowa 12 osadzona w korpusie 13 na trzpieniu 14 korzystnie obrotowym, a pary kształtowników poprzecznych 6 połączonych mostkiem 10 są rozmieszczone na stole 3 zasadniczo gęsto, przy czym góry wsporników 7 jako szczytowe punkty 15 kulek łożyskowych 12 są umieszczone w jednej płaszczyźnie.

2. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według zastrz. 1, znamienne tym, że korpus 13 wspornika 7 jest szerszy od dolnej strony, korzystnie stożkowo i jednocześnie jest korzystnie co najmniej w części szerszy od mostka 10.

3. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według zastrz. 1 lub zastrz. 2, znamienne tym, że trzpień 14 w pozycji ustalonej ma zablokowany ruch w pionie.

4. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według zastrz. 1 lub zastrz. 2, lub zastrz. 3, znamienne tym, że trzpień 14 jest łożyskowany łożyskiem 16.

PL 220 968 B1

5. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienne tym, że kształtowniki poprzeczne 6 połączone mostkiem 10 są zamocowane ze wspornikiem 7 rozłącznie.

6. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 5, znamienne tym, że kształtowniki poprzeczne 6 połączone mostkiem 10 są zamocowane na kształtownikach 5 rozłącznie.

7. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienne tym, że kształtowniki poprzeczne 6 są połączone z mostkiem 10 rozłącznie.

8. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 7, znamienne tym, że kulka łożyskowa 12 jest zamocowana w korpusie 13 rozłącznie.

9. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 8, znamienne tym, że korpus 13 jest mocowany na trzpieniu 14 rozłącznie.

10. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 9, znamienne tym, że gęstość osadzenia kształtowników poprzecznych 6 na kształtownikach 5 jest zmienna.

11. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 10, znamienne tym, że dowolny element stołu 3 jest wykonany ze stali lub z miedzi lub z brązu lub z ich stopu.

12. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 10 znamienne tym, że kula łożyskowana 12 jest wykonana z brązu lub miedzi lub ich stopu miedzi lub stopu brązu z innym metalem.

13. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 12, znamienne tym, że stół 3 wyposażony jest w co najmniej jeden docisk 9, korzystnie dwa, na co najmniej jednym boku stołu 3, korzystnie na dwóch prostopadłych do siebie bokach stołu 3.

14. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 13, znamienne tym, że stół 3 jest przesuwny do wewnątrz i na zewnątrz urządzenia laserowego w obszar działania głowicy laserowej 2.

15. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 14, znamienne tym, że przesuw stołu 3 i/lub głowicy laserowej 2 jest sterowany układem sterującym 1.

16. Urządzenie laserowe do cięcia metalu według dowolnego z zastrz. od 1 do 15, znamienne tym, że układ sterujący 1 jest programowalny, korzystnie komputerowo.