SE521840C2 - Metod och anordning för att avlägsna små utskurna detaljer vid laserskärning - Google Patents

Description

521 s4o*läå _ 2 _ 20 bar, varvid det högre trycket används främst vid skär- ning med passiv gas, medan det lägre trycket används vid skärning med aktiv gas. Dysans munstycke har oftast en öppning som ligger kring 1 mm diameter. Runt kring skär- stället kommer därför arbetsstycket (plåten) att utsättas för en kraft som ligger i storleksordningen 2N vid 20 bars tryck. Ett gasflöde av det här slaget är nödvändigt för att blåsa bort smält, överflödigt material runt skärpunk- ten så att snittytorna blir rena och fina.

Då en bricka skärs ut ur arbetsstycket kommer emellertid uppskattningsvis hälften av den nämnda kraften att hamna på brickan och bidra till att brickan kastas iväg okon- trollerat. Det koaxiella gasflödet gör det därför svårare att ta hand om de utskurna detaljerna.

På grund av att de utskurna detaljerna är små och lätt kan fastna eller försvinna på svåråtkomliga ställen inses att man inte kan uppnå någon högre grad av reproducerbarhet med manuell hantering eller någon typ av robotiserad bort- plockning.

Avsikten med denna uppfinning är att åstadkomma en metod och en anordning för att på ett säkert sätt ta hand om de brickor och små utskurna detaljer som blir kvar vid ut- skärningen så att de inte faller ner och hamnar i den fär- diga produkten och där orsakar funktionsstörningar.

En ytterligare avsikt med uppfinningen är att åstadkomma en metod och anordning som är enkel men ändå har en mycket god reproducerbarhet med avseende på hanteringen av de små utskurna detaljerna och som inte stör varken laseroptiken eller det koaxiella gasflödet.

Metoden enligt uppfinningen kännetecknas av att en sugande kraft appliceras ovanför den detalj som skärs ut av laser- strålen, att kraften appliceras asymmetriskt i förhållande till laserstrålen och att skärningen av en detalj utförs 10 15 20 25 30 35 521 e4o _ 3 _ så att då den avslutas så täcks i huvudsak hela den då ut- skurna detaljen av den sugande kraften.

Enligt en fördelaktig utföringsform kännetecknas metoden av att den sugande kraften appliceras så i förhållande till den skärande laserstrålen att laserstrålens skärpunkt under ett skärförlopp placeras nära randen (i periferin) hos den kontur (sugyta) som den sugande kraften bildar mot arbetsstycket.

Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas av att en suganordning är anbringad ovanför den detalj som skärs ut i arbetsstycket av laserstrålen och placerad asymmetriskt i förhållande till den skärande laserstrålen. Detta bety- der att suganordningen är anbringad vid sidan av skärdysan så att skärpunkten under ett skärförlopp är placerad nära randen (i periferin) hos den kontur (sugyta) som suganord- ningens munstycke bildar mot underlaget.

Enligt en fördelaktig utföringsform har suganordningen en urtagning för skärdysans munstycke så att den följer med i skärdysans rörelse relativt arbetsstycket under ett ut- skärningsförlopp.

Enligt ytterligare en utföringsform är en metalldetektor anordnad i anslutning till suganordningen för att känna av att den utskurna detaljen verkligen har sugits upp.

I det följande skall uppfinningen närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningar som visar ett exempel på uppfinningen, varvid figur 1 visar en skärdysa för laserskärning i ett arbets- stycke, figur 2 visar skärdysan tillsammans med en suganordning enligt uppfinningen, och 10 15 20 25 30 35 521 sm _ 4 _ figur 3 visar förloppet vid utskärning av en rund bricka.

I figur 1 visas schematiskt en skärdysa 4 för laserskär- ning i ett arbetsstycke 2, exempelvis en del av plåtkaros- sen till ett fordon. Genom skärdysan fokuseras en inkom- mande laserstråle l mot arbetsstycket 2 med hjälp av en lins 3 eller en spegel. Den fokuserade laserstrålen träf- far arbetsstycket i en skärpunkt 7 och genom att förflytta skärdysan relativt arbetsstycket 2 kan detaljer med önskad geometri skäras ut ur plåten. I figuren visas ett skär- snitt 8 efter en transversell förflyttning mellan arbets- stycke och skärdysa. Ofta rör det sig om utskärning av små s.k. varianthål i ett sent skede av tillverkningen av ett fordon, varvid den utskurna detaljen har formen av en bricka som kan vara av storleksordningen 1 cmz. Det är spe- ciellt viktigt i detta skede av tillverkningen att inga lösa, ovidkommande detaljer hamnar i den färdiga produkten och där orsakar funktionsstörningar.

Skärdysan har en inloppskanal 10 för anslutning till en gaskälla för att bilda ett gasflöde som är koaxiellt med laserstrålen och mynnar ut genom skärdysans munstycke 9.

Som nämnts inledningsvis har gasen i dysan ett visst tryck som ligger mellan 3-20 bar beroende på vilken gas som an- vänds. Skärdysans munstycke 9 har i detta fall en öppning som ligger kring l mm diameter. Runt kring skärstället kommer därför arbetsstycket (plåten) att utsättas för en kraft som ligger i storleksordningen 2N vid 20 bars tryck.

Då en bricka skärs ut av laserstrålen kommer uppskatt- ningsvis hälften av kraften att hamna på brickan och hälf- ten på grundmaterialet. Som nämnts inledningsvis bidrar därmed denna kraft till att brickan kan kastas iväg okon- trollerat.

Enligt uppfinningen appliceras en suganordning 5 ovanför den utskurna detaljen i anslutning till skärdysan 4 så att en kraft med motsatt tecken påverkar arbetsstycket 2. Sug- anordningen illustreras schematiskt i figur 2 med en sned- 10 15 20 25 30 35 521 840 _ 5 _ ställd sugslang vars sugande munstycke eller öppning 6 är placerad i nära anslutningoch parallellt med arbetsstycket så att endast en smal spalt bildas mellan sugytan och ar- betsstycket för att erforderligt undertryck skall kunna upprätthållas i suganordningen. Spalten har därför en bredd på 1 mm eller mindre. Den verksamma sugytan hos sug- öppningen skall vara så stor att den täcker den utskurna detaljen. Sugslangen har företrädesvis ett cirkulärt tvär- snitt varvid diametern är något större än diametern hos den bricka eller annan detalj som skall sugas upp av slangen, dvs i storleksordningen 1 eller några cmz. På grund av snedställningen bildar munstyckets projektion på underlaget (arbetsstycket) en ellipsformad kontur 6", som närmare visas i figur 3. Med enkla medel är det möjligt att nå ett undertryck på cza 0,5 bar i en suganordning av det här slaget. Då brickan är av storleksordningen 1 cm2, blir den sugande kraften i storleksordningen 5N. Den su- gande kraften kommer alltså att vara ungefär 5 ggr så stor som den tryckande kraften från gasflödet. Ett krav för att detta skall fungera är att suganordningen placeras osymme- triskt i förhållande till laserstrålen så att den sugande kraften kan upprätthållas på brickan tillräckligt länge för att flytta brickan från inverkan av det koaxiella gas- flödet.

Som framgår av figur 2 är därför suganordningen 5 anbring- ad vid sidan av skärdysan 4 på så vis att skärpunkten 7 är placerad nära randen på suganordningens munstycke 6. Detta åstadkoms genom en urtagning ll för skärdysans munstycke 9 i sugslangens vägg. Sett i förhållande till arbetsstycket 2 ligger således skärpunkten 7 i periferin till den kontur 6' som det sugande munstycket bildar på underlaget (ar- betsstycket). För att bibehålla erforderligt undertryck i sugslangen är urtagningen tätad mot skärdysan. Urtagningen storlek och läge beror för övrigt på sugslangens sned- ställning och tillgängligt utrymme i anslutning till skär- dysan. 10 15 20 25 30 35 521 840 _ 5 _ Genom att suganordningen är fast monterad på skärdysan 4 så följer den med i skärdysans rörelse relativt underla- get. I figur 3 visas ett skärförlopp vid utskärning av en cirkulär bricka varvid såväl sugmunstyckets kontur 6' som skärdysans kontur 9' är markerade. I figur 3A har utskär- ning av brickan just börjat och skärsnittet 8 har fullbor- dats ett kvarts varv. I figur 3B är skärningen utförd till hälften och i figur 3C är skärningen nästan fullbordad. I detta senare läge täcks den utskurna brickan till fullo av det sugande munstycket. Enligt uppfinningen utförs alltså skärningen så att den avslutas när brickan helt täcks av det sugande munstycket. Genomförda försök visar att man med denna teknik kan uppnå en mycket god reproducerbarhet när det gäller att suga upp brickorna från skärningen.

För att detektera att brickan verkligen har sugits upp kan anordningen förses med en metalldetektor längs sugslangen.

Alternativt kan en skrammeldetektor anordnas i suganord- ningens uppsamlingskärl. Den sugande anordningen är gjord i ett icke ledande material, exempelvis i plast eller ke- ramik, för att möjliggöra användande av kapacitiv höjd- hållning av skäroptiken.

Uppfinningen är inte begränsad till det som exempel visade utförandet utan kan varieras inom ramen för de efterföl- jande patentkraven.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 521 840 P.ans. 9803329-3 PATENTKRAV

1. l. Metod för att avlägsna små utskurna detaljer vid ut- skärning av hål och andra mindre öppningar i ett arbets- stycke medelst en skärande laserstråle n a d a v att en sugande kraft appliceras ovanför den detalj som skärs ut av laserstrålen, att kraften applice- ras asymmetriskt i förhållande till den skärande laser- strålen så att laserstrålens skärpunkt under ett skärför- lopp placeras nära randen (i periferin) hos den kontur (sugyta) som den sugande kraften bildar mot arbetsstycket och att skärningen av en detalj utföres så att då den av- slutas så täcks i huvudsak hela den då utskurna detaljen av den sugande kraften.

2. Anordning för att avlägsna små utskurna detaljer vid utskärning av hål och andra mindre öppningar i ett arbets- stycke (2) medelst en skärande laserstråle (1), varvid ett gasflöde är anbringat koaxiellt med laserstrålen genom en skärdysa (4) k ä n n e t e c k n a d a v att en sugan- ordning (5) är anbringad ovanför den detalj som skärs ut i arbetsstycket av laserstrålen och placerad asymmetriskt i förhållande till den skärande laserstrålen på så vis att laserstrålens skärpunkt (7) under ett skärförlopp är pla- cerad nära randen (i periferin) hos den kontur (sugyta) som suganordningens munstycke (6) bildar mot arbetsstyck- et.

3. Anordning enligt patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a d a v att suganordningens munstycke (6) via en sugslang står i förbindelse med ett uppsamlingskärl för de utskurna detaljerna.

4. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att suganordningen har en urtagning för skärdysans k ä n n e t e c k- 10 15 25 30 35 521 840 X munstycke (9) och följer med i skärdysans (4) rörelse re- lativt arbetsstycket (2) under utskärningsförloppet.

5. Anordning enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d a v att suganordningen (5) har ett undertryck av stor- leksordningen 0,5 bar.

6. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att en metalldetektor är anordnad i anslutning till suganordningen (5) för att känna av att den utskurna de- taljen (brickan) verkligen sugits upp.

7. Anordning enligt patentkrav 3 k ä n n e t e c k n a d a v att en skrammeldetektor är anordnad i suganordningens (5) uppsamlingskärl för att känna av att den utskurna de- taljen (brickan) verkligen sugits upp.

8. Anordning enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d a v att suganordningens munstycke (6) är placerat på li- tet avstånd över arbetsstycket (2) med sugytan i huvudsak parallell med arbetsstycket och anordnad att i huvudsak helt täcka den utskurna detaljen när utskärningen av den är fullbordad.