WO2013178281A1 - Maschine zur thermischen bearbeitung von werkstücken und verfahren zum ersticken eines brandes - Google Patents

Maschine zur thermischen bearbeitung von werkstücken und verfahren zum ersticken eines brandes Download PDF

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Klaus PAREY
David Heisenberg
Martin Petera
Stefan Stroebel
Wolfgang Pfeiffer
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a machine for thermally processing a workpiece, comprising: a machining head for machining the workpiece in a work area, a suction chamber extending below the work area and having at least two sub-chambers each having a movable shutter flap with a common exhaust duct are connected, and an air cleaning device, by means of which contaminated air from the work area via the suction and sucked into at least one
  • the invention also relates to an associated method for suffocation of a fire.
  • thermal processing of workpieces are usually caused by the introduced into the workpiece thermal energy large amounts of smoke, dust, etc., which must be removed from the work area.
  • a high thermal energy is introduced into the metal sheet.
  • the metal sheet melts and / or vaporizes and, depending on the operating conditions, the metal vapor partially oxidises with heavy smoke formation.
  • MAK values maximum workplace concentration
  • Such laser processing machines are in particular for cutting metal sheets by means of a
  • Laser processing beam provided. They have a workpiece support for supporting a metal sheet to be processed and a laser processing head for focusing a laser processing beam. For workpiece machining, the laser processing head and thus also the laser processing beam can be moved by means of a movement unit over almost the entire workpiece support.
  • Workpiece machining can be done by the range of motion of the
  • Laser processing machines provided an air cleaning device in the form of a so-called deduster.
  • the sucked air is guided along a flow path through a filter device, which is placed on a lateral side or longitudinal side of the working area of the machine.
  • An example of such a dedusting plant is shown in WO201 1 / 131539A1.
  • the flue gases formed during thermal processing also contain sparks and slag particles which have high thermal energy. Therefore, there is a possibility that these hot metal particles or sparks cause fire inside the air cleaner.
  • To extinguish such a fire dedusting systems for laser processing machines usually have an extinguishing device, which uses an extinguishing agent for fire fighting.
  • the extinguishing agent is for example a liquid or an extinguishing gas, which is flooded on detection of a fire in the deduster.
  • dedusting plants are known, for example, from JP10244115A, JP1123581A, JP2004202005A, JP2004202415A or JP2009279571A.
  • the transport and the devices for storage and metering of the extinguishing agent can be complex and expensive.
  • Extinguishing gases are typically located in pressure vessels, which must comply with safety regulations and undergo regular maintenance. For different machined materials different extinguishing gases must be used, which can lead to misuse.
  • a dust extractor which has a fire protection device with an intake passage and a spark sensor associated with the intake passage. When a danger signal occurs, the intake duct is closed automatically via a closing flap and thus the air supply to the
  • WO2009 / 068729A1 discloses a vacuum extraction system in which the extracted air is monitored by a fire detector and a fire in the system is extinguished by isolating the fire in a certain part of the system and / or by reducing the fire conditions.
  • Closing device in particular a closable flap, have.
  • the flaps which are connected to one another via a thread of combustible material and held by the thread in an open position are simultaneously closed.
  • the object of the present invention is to provide a simplified fire protection in a machine for the thermal processing of workpieces which has an air cleaning device.
  • the invention also has as its object to provide a method for suffocation of a fire for such a machine. Subject of the invention
  • a machine of the aforementioned type which additionally comprises: at least one fire detector for detecting a fire in the suction channel and / or in the air cleaning device, a shut-off flap for separating the air cleaning device from the ambient air, wherein the shut-off valve is disposed downstream of the P
  • a control device that is programmed or, in the detection of a fire by at least one fire detector the shut-off flap and the shutter flaps (more precisely: all shutter flaps) of the sub-chambers of the To close the suction chamber.
  • movable shutter flaps are used as part of a fire protection device. This is possible because a shut-off flap is mounted on the outlet side of the air-cleaning device (deduster), so that a fire within the deduster or leading to this by closing the machine-side shutter flaps and the dust-trap shut-off
  • Suction can be isolated and suffocated.
  • the control device of the machine according to the invention controls both the movement of the shutter flaps on the suction chamber of the machine during normal workpiece processing and the closing movement of the
  • Machine-side closure flaps and the shut-off flap of the air cleaning device in case of fire. In this way, a common, typically ensures simultaneous closure of the flaps.
  • a common typically ensures simultaneous closure of the flaps.
  • Suction chamber open namely the closure flap of that sub-chamber, over which the machining head is currently positioned to a
  • the other sub-chambers are separated from the common suction channel during workpiece machining by the closed shutter flaps. In this way, the suction power can be concentrated on that part of the chamber in which flue gases and suspended particles are formed by the workpiece processing and it can be kept small the total volume to be sucked.
  • Fire protection device necessary components can be kept low and retrofitting existing machines without opening the exhaust system by simply attaching a shut-off valve at the outlet of the air cleaning device is possible.
  • a shut-off valve at the outlet of the air cleaning device is possible.
  • the term "flap” is understood to mean a device which is movable between an open and a closed position in order to either allow or prevent an air flow between two regions separated by an opening This is not absolutely necessary, however, since the flap can be moved from the open to the closed position by a turning or tilting movement, but it is also possible to move the flap by a linear movement between
  • the drive for the flap can be designed, for example, as a pneumatic drive, which only allows the flap to be moved in the two end positions Delivering the flap in at least one intermediate position zwis allows the two end positions to one
  • control device is designed or
  • Fire detectors turn off a mounted in the air cleaning device fan unit. In this way, it can be prevented that, despite closed shutter flaps or shut-off flap via the blower unit, air continues to be sucked through the suction channel or a negative pressure is generated.
  • the suction chamber typically extends below the entire suction chamber
  • the suction chamber may be divided into a plurality of sub-chambers, each extending over the entire width or length of the work area and the attached via a side of the work area common
  • Suction channel communicate with each other. It is understood that a respective sub-chamber may optionally also be connected to the common suction channel via more than one closure flap.
  • the suction chamber on sub-chambers which are each connected via a movable shutter flap with another common suction channel.
  • the further suction channel can, for example, extend on that side of the working area which corresponds to that described above
  • Suction channel is arranged opposite.
  • Suction channel may open before entering the air cleaning device in a common channel section or a common exhaust. However, it is also possible for the suction channel and the further suction channel to be connected via separate inlet openings to the air cleaning device.
  • each closure flap of the suction chamber is associated with a sensor which detects the passing of the closure flap and / or the reaching of a closed position of the closure flap.
  • the sensor can be designed to detect a movement of the flap past the sensor, which in this case can be, for example, an inductive sensor.
  • the sensor can also be designed as a contact switch (push button), which serves as an end position sensor and which triggers a switching operation when the closed position of the flap is reached.
  • the sensor can also in a lifting device for the linear movement (eg in a
  • the shut-off Kiappe the air cleaning device is associated with a sensor, the passing of the shut-off valve and / or the
  • the one or more sensors of the shut-off flap may be constructed like the sensors of the closure flaps. With the aid of the sensors, which are in signal communication with the control device, the control device can both check whether the flaps are open during normal operation of the machine or open and close, as well as whether they are actually closed when a fire occurs. If it turns out that one of the shutter flaps or shut-off door is still open, the controller may issue an error message on a machine control panel to inform the machine operator that the fire is suffocating by closing the flaps is not possible, so other measures to
  • control device is designed or programmed to perform a functional test of the closure flaps and / or the shut-off flap with the aid of the sensors.
  • the functional test may be in regular
  • the machine has a fire detector in the form of a
  • Smoke detector and / or a spark detector preferably on a
  • the filter device for cleaning contaminated air comprises a filter medium, e.g. in the form of filter mats or the like, which is typically made of a combustible material (e.g., nonwoven) or which contains a combustible material. Since the contaminated air is sucked in via a blower unit, which is usually located in the flow direction downstream of the filter device, the fire medium of the filter medium
  • the smoke detector is typically an optical smoke detector that operates on the basis of a scattered light measurement.
  • the spark detector is typically an infrared spark detector that responds to radiation in the infrared wavelength range such as sparks fly past.
  • the machine may conveniently be a fire detector in the form of a
  • Have heat detector which is preferably mounted in the region of the filter device of the air cleaning device or in the intake passage.
  • the heat detector may be arranged in the region of the filter unit adjacent to the filter medium or in the raw gas region.
  • the heat detector may e.g. be attached to a housing wall of the air cleaning device or the suction and detects the
  • Heat detector typically transmits a signal to the control device when a threshold value of the measured temperature is exceeded. After the fire has been extinguished by closing the flaps, provided that the
  • Control device are transmitted to indicate that the flaps can be opened again. If two or more fire detectors are present, the control device can
  • Control device initially emits a warning message to an operator when responding to a single one of several fire detectors, but not (yet) closes the shut-off flap and the currently open shutter flap.
  • control device is designed or
  • Fire detector to close the closure flaps of the suction chamber and the shut-off flap of the air cleaning device. This is particularly beneficial if the two fire detectors are on different indicators of a fire
  • control device is formed during
  • the machine control panel may be provided on the control device itself, e.g. can be designed as a computer system. Alternatively, the machine control panel may be in signal communication with only the controller, the connection being e.g. wirelessly (via radio), via a computer network or via a conventional cable connection.
  • the connection being e.g. wirelessly (via radio), via a computer network or via a conventional cable connection.
  • Error message informs the operator that at least one of the
  • Fire detectors indicates a fire. As indicated above, this does not necessarily mean that the controller closes all the flaps to stifle the fire.
  • the machine may have an optical and / or audible warning device for warning an operator when detecting a fire by at least one fire detector.
  • the warning is not (or not only) issued on the control panel or control panel, but it is when a fire detector is activated, the warning device, for example in the form of a warning lamp or a siren, is activated.
  • the machine has an actuating device which is designed to close both the closure flaps of the suction chamber and the shut-off flap of the air cleaning device in their manual operation.
  • an operator can trigger the closing of the flaps independently of the detection of a fire by the fire detector (s).
  • the actuator may be in signal communication with the controller to cause the valves to close.
  • the invention also relates to a method for suffocation of a fire in a suction channel and / or in an air cleaning device of a machine for thermally processing a workpiece according to the preamble of claim 1, the method comprising: asphyxiation of the fire by closing the
  • the closing of the flaps or the suffocation of the fire when detecting a fire can be triggered by at least one of the fire detectors.
  • the closing of the flaps may also be initiated by an operator independently of such detection of the fire by the fire detector (s).
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • Fig. 2a, b are schematic representations of a working area under a
  • FIG. 1 arranged suction chamber for contaminated air, which is divided into three or six sub-chambers, as well as
  • Fig. 3 is a schematic representation of an air cleaning device of
  • Machine of Fig. 1. 1 shows a machine for the thermal processing of a workpiece in the form of a laser cutting machine 1. Further examples of machines for thermal processing are laser welding machines or combined punching / laser cutting machines.
  • the laser cutting machine 1 shown in FIG. 1 has a C0 2 laser or a solid-state laser as the beam generator 2, a
  • a laser cutting beam 3 is generated by means of deflection mirrors (not shown) from the serving as a beam generator 2 C0 2 laser or by means of (not shown) Lichtleitiquess serving as a beam generator 2 solid state laser to the laser processing head 4 led.
  • Cutting beam 3 is arranged by means of a machining head 4
  • the laser cutting machine 1 is also supplied with cutting gases 0, for example oxygen and / or nitrogen. Alternatively or additionally, compressed air or application-specific gases may be provided. The use of the individual gases is of the material of the workpiece to be machined 8 and quality requirements of the Cutting edges dependent. Furthermore, an air cleaning device 1 1 is present, which is connected to a suction chamber 13, which is located below the workpiece support 5.
  • oxygen oxygen
  • inert gases such as nitrogen or argon
  • the machining head 4 can be guided along the workpiece 8 to be machined in the one, two or three dimensions x, y, z during the machining process (for example by means of a crosshead 12), for which purpose
  • Linear drives 7a, 7b, 7c may be provided on the laser cutting machine 1.
  • the suction chamber 13 which in the example shown in FIG. 2a is subdivided into three sub-chambers 13a-c by two vertically mounted partition plates 14a, 14b.
  • the sub-chambers 13a-c extend over the entire width of the working area 5 (in the Y-direction).
  • Each sub-chamber 13a-c is connected via a shutter flap 15a-c with a
  • a respective closure flap 15a-c is pneumatically operable (by means of a not shown drive) and can be tilted between an open position and a closed position about a central axis.
  • the shutter flap 5a of that sub-chamber 3a is opened, above which the cutting head 4 is located, in order to produce a kerf 9 in the workpiece 8 (see FIG.
  • the laser cutting machine 1 has a Control device 17 (see Fig. 1).
  • the control device 17 also specifies the contour of the cutting gap 9 by suitably controlling the linear drives 7a-c and the beam generator 2.
  • Each encrypting flap 15a-c is a sensor 18a-c, e.g. assigned in the form of a switch which detects a passing movement of the respectively associated flap 15a-c and which is in signal communication with the control device 17 in order to indicate the opening or closing of the respective closure flap 15a-c.
  • suction chamber 13 also in more or less
  • Partial chambers 13a-c can be divided as shown in Fig. 2a. 2b shows, for example, a suction chamber 13, which is subdivided by means of a further partition plate 14c, so that three further sub-chambers 13d-f are formed in addition to the three sub-chambers 13a-c, which are connected to the suction channel 16,
  • suction channel 16a extends along the side of the working area 5 which lies opposite the suction channel 16.
  • suction channel 16 and the further suction channel 16a can be brought together at a connection point and connected to the air cleaning device 11 via a common channel section.
  • the two suction channels 16, 16a it is also possible for the two suction channels 16, 16a to be separated from one another
  • Work area 5 are formed, open into the air cleaning device 1.
  • the extracted air is conveyed through the central or common suction channel 16 or the further common suction channel 16a into the air.
  • Cleaning device 1 1 passed.
  • the contaminated air is dedusted, as will be explained in more detail with reference to FIG. 3, which shows an air cleaning device 1 1 a in detail, which unlike the air cleaning device shown in Fig. 1 1 1 not laterally on the working area. 5 is arranged, but forms a flow path for the extracted air, which crosses the work area 5 (in the Y direction) in the manner of a cross-over or bridge to the cleaned air via a located at the opposite end of the working area shut-off valve 6 at to give the environment.
  • the air cleaning device 1 1a is in the manner of the above cited WO
  • Cyclone 21 deposited particles, especially coarse dust, on.
  • the sucked air is through a flow channel 23, starting from a
  • Suction opening 20 of the air cleaning device 1 1 a which is connected to the suction channel 16, guided to the cyclone 21.
  • the separated in the cyclone 21 particles can fall through a downpipe 24 into the storage container 22.
  • the cyclone 21 is used for rough cleaning of the air cleaning device 1 1 a supplied contaminated air.
  • the filter device 27 comprises a filter chamber with a plurality of filter mats 29, which divide the filter device 27 into a raw gas chamber and a clean gas chamber.
  • Cyclone 21 flows the pre-cleaned air into the raw gas chamber of the
  • Filter device 27 In the raw gas chamber, the air velocity decreases and larger particles fall directly downwards. The one with the remaining
  • the purified air exits through an outlet channel 35 from the air cleaning device 1 a, in which the (open) shut-off valve 6 is arranged.
  • a blower unit 34 is provided, by means of which the air from the working area 5 and from Suction chamber 13 can be sucked and can be transported through the filter mats 29 to the fan unit 34 and further from the outlet channel 35 at the top of the air cleaning device 1 1 a.
  • the Gebiäseiki 34 has soundproofing devices 36, a rotary motor 37 and a turbine 38.
  • a storage device in the form of a second storage container 40 is arranged for the particles deposited on the filter device 27. To the deposited on the filter device 27 particles the
  • the particle conveyor 42 comprises two metal plates serving as particle chutes 43, which are arranged below the filter device 27.
  • a conveyor trough 44 is provided, into which particles sliding down the particle slides 43 can fall.
  • a rotationally driven by means of a motor 45 screw conveyor 46 is arranged in the horizontally extending conveyor trough 44.
  • the left end section of the conveyor trough 44 is omitted in FIG. Through a rotation of
  • Screw conveyor 46 are deposited on the filter mats 29 and of the
  • the conveyor channel 44 has an opening through which the particles via a funnel 47 in the
  • Storage container 40 may fall.
  • the shut-off flap 6 attached to the outlet channel 35 at the top of the air cleaning device 11 a serves to close the air-cleaning device 11a when the laser processing machine 1 is switched off and in the event of fire.
  • the closing and opening of the shut-off valve 6 is determined by the
  • a sensor 6a e.g. be provided in the form of a switch, the opening state of the shut-off valve 6 (open or closed) or a
  • the control device 7 can be designed to perform a functional test at regular or irregular time intervals or after the start signal of a machine operator Opening and closing the shut-off valve 6 and the shutter flaps 15a-f trigger.
  • the control of the air cleaning device 1 1 a is done with the help of
  • the blower unit 34 can be automatically started when the laser cutting machine 1 executes a processing and automatically stopped when the processing is finished or an error occurs.
  • the control device 17 of the machine 1 based on information stored in the control device 17 of the machine 1
  • Machining programs an estimate of the accumulating during processing amount of air pollution and a demand-driven control of the individual components of the air cleaning device 1 1a done.
  • the control device 17 of the laser cutting machine 1 is also with
  • Fire detector 64, 65 connected to detect a fire in the air cleaning device 11 a. For fire detection different types of
  • Fire detectors 64, 65 are used in different parts of the air cleaning device 1 1 a: A heat detector 65 in the raw gas range or directly to the filter mats 29 and an optical smoke detector 64 in the clean gas area.
  • Heat detector 65 for example, on a housing wall 61 of
  • Raw gas chamber or be mounted in the suction channel 16 of the laser cutting machine 1 and detects the ambient temperature inside the
  • the heat detector 65 is a
  • the optical smoke detector 64 is disposed in the clean gas chamber and operates on the scattered light principle.
  • a light transmitter and a receiver are arranged in a measuring chamber so that the light beam of the transmitter can not hit directly on the receiver. Only the light scattered by suspended particles reaches the receiver and is converted into an electrical signal.
  • the control device 17 is formed, the closing of the shut-off valve 6 and the closing of the closure Flaps 15a-f of the sub-chambers 13a-f, more precisely that shutter flap 15a, which is just opened, trigger in response to one of the detectors 64, 65.
  • control device 17 can only trigger the closing of the flaps 15a-f, 6 if at least two fire detectors 64, 65 independently output a danger signal. It is advantageous if simultaneously with the closing of the flaps 15a, 6 and the blower unit 34 is stopped.
  • Partial chambers 13a-c of the suction chamber 13 connect to the common suction channel 16, in each case a sensor in the form of a switch 18a-c arranged, which detects a passing movement of the respective flap 15a-c.
  • Corresponding sensors 18d-f can also be provided in the region of the flaps 15d-f, via which the three further subchambers 13d-f are in communication with the common further suction channel 16a (compare Fig. 2b).
  • the control device 17 is aware of the position (open or closed) of the individual flaps 15a-c or 15a-f.
  • This arrangement also has the advantage that a functional check of the safety-relevant flaps 15a-c or 15a-f can be carried out continuously, which is part of the
  • Laser cutting machine 1 is a manually operated and with the controller
  • the connected actuator in the form of a switch 63 may be provided by the operation of the operator can directly trigger a closing of the flaps 15a-f, 6.
  • the switch 63 may be protected, for example, by a glass pane against accidental operation.
  • the control device 17 is further designed, upon detection of a fire and possibly thereby triggered closure of all flaps 15 a-f, 6 a
  • an optical and / or acoustic warning device 62 may be used e.g. be provided in the form of a warning lamp or a siren on the air cleaning device 11 a or elsewhere in the laser cutting machine 1 to produce an optical and / or acoustic signal in case of fire.
  • the shutter flaps 15a-f of the suction chamber 13, which during the cutting operation are used to concentrate the
  • Absaug sou serve on a respective sub-chamber 13a-f, in addition to
  • Part used in a fire protection device which makes it possible, together with the shut-off flap 6 of the air-cleaning device 1 1, 1 a to isolate and smother a fire caused by the ignition of a combustible material, for example by igniting a in the air Cleaning device 1 1, 1 1 a provided combustible filter material 29, can be caused.

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Description

Maschine zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken und Verfahren zum
Ersticken eines Brandes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks, umfassend: einen Bearbeitungskopf zur Bearbeitung des Werkstücks in einem Arbeitsbereich, eine Absaugkammer, die sich unter dem Arbeitsbereich erstreckt und die mindestens zwei Teilkammern aufweist, die jeweils über eine bewegbare Verschluss-Klappe mit einem gemeinsamen Absaugkanal verbunden sind, sowie eine Luft-Reinigungsvorrichtung, mittels derer verunreinigte Luft aus dem Arbeitsbereich über den Absaugkanal ansaugbar und in mindestens eine
Partikelabscheideeinrichtung, vorzugsweise eine Filtereinrichtung, der Luft- Reinigungsvorrichtung beförderbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein zugehöriges Verfahren zum Ersticken eines Brandes. Beim thermischen Bearbeiten von Werkstücken entstehen in der Regel durch die in das Werkstück eingebrachte thermische Energie große Mengen an Rauch, Staub usw., die aus dem Arbeitsbereich entfernt werden müssen. Insbesondere beim Schneiden einer Blechtafel mittels eines Laserbearbeitungsstrahls wird eine hohe thermische Energie in die Blechtafel eingebracht. An der Einwirkungsstelle schmilzt und/oder verdampft daher die Blechtafel und je nach Betriebsbedingungen oxidiert der Metalldampf teilweise unter starker Rauchbildung. Damit die Grenzwerte für die maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK-Werte) und technische
Richtkonzentration (TRK-Werte) der entstehenden Emissionen eingehalten werden, wird in der Praxis die mit unterschiedlichen Partikeln verunreinigte Luft mittels einer Luft-Reinigungsvorrichtung aus dem Arbeitsbereich abgesaugt und einer Reinigung unterzogen. Maschinen der eingangs genannten Art stellen beispielsweise die
Laserbearbeitungsmaschinen vom Typ TruLaser® der Firma Trumpf
Werkzeugmaschinen GmbH & Co. KG dar. Solche Laserbearbeitungsmaschinen sind insbesondere zum Schneiden von Blechtafeln mittels eines
Laserbearbeitungsstrahls vorgesehen. Sie weisen eine Werkstückauflage zur Lagerung einer zu bearbeitenden Blechtafel und einen Laserbearbeitungskopf zum Fokussieren eines Laserbearbeitungsstrahls auf. Zur Werkstückbearbeitung ist der Laserbearbeitungskopf und damit auch der Laserbearbeitungsstrahl mittels einer Bewegungseinheit über nahezu die gesamte Werkstückauflage hinweg bewegbar. Der Arbeitsbereich, d. h. der Maschinenbereich, in welchem eine
Werkstückbearbeitung erfolgen kann, ist durch den Bewegungsbereich des
Laserbearbeitungsstrahls bestimmt.
Zur Reinigung der aus dem Arbeitsbereich abgesaugten Luft ist bei diesen
Laserbearbeitungsmaschinen eine Luft-Reinigungsvorrichtung in Form eines sogenannten Entstaubers vorgesehen. Die angesaugte Luft wird entlang eines Strömungspfades durch eine Filtereinrichtung geführt, weiche an einer Querseite oder Längsseite des Arbeitsbereiches der Maschine aufgestellt ist. Ein Beispiel einer solchen Entstaubungsanlage ist in der WO201 1/131539A1 dargestellt. Die bei der thermischen Bearbeitung gebildeten Rauchgase enthalten auch Funken und Schlackepartikel, die eine hohe thermische Energie aufweisen. Daher besteht die Möglichkeit, dass diese heißen Metallpartikel oder Funken einen Brand innerhalb der Luft-Reinigungsvorrichtung auslösen. Zum Löschen eines solchen Brandes weisen Entstaubungsanlagen für Laserbearbeitungsmaschinen üblicherweise eine Löschvorrichtung auf, welche zur Brandbekämpfung ein Löschmittel einsetzt. Das Löschmittel ist beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Löschgas, das bei Detektion eines Brandes in den Entstauber eingeflutet wird. Solche Entstaubungsanlagen sind zum Beispiel aus JP102441 15A, JP1 1 123581A, JP2004202005A, JP2004202415A oder JP2009279571A bekannt. Der Transport und die Vorrichtungen zur Lagerung und Dosierung des Löschmittels können aufwändig und kostenintensiv sein.
Löschgase befinden sich typischerweise in Druckbehältern, bei deren Transport Sicherheitsbestimmungen einzuhalten sind und die regelmäßigen Wartungen unterzogen werden müssen. Für unterschiedliche bearbeitete Materialien müssen unterschiedliche Löschgase eingesetzt werden, was zu Fehlanwendungen führen kann.
Aus EP1 136101A1 ist ein Entstauber bekannt, der eine Brandschutzeinrichtung mit einem Ansaugkanal und einem dem Ansaugkanal zugeordneten Funkensensor aufweist. Bei Auftreten eines Gefahrensignals wird der Ansaugkanal über eine Verschlussklappe automatisch verschlossen und damit die Luftzufuhr zum
Entstauber unterbunden.
Aus WO2009/068729A1 ist ein Vakuum-Absaugsystem bekannt, in dem die abgesaugte Luft durch einen Feuerdetektor überwacht wird und ein Feuer im System durch Isolation des Brandes in einem bestimmten Teil des Systems und/oder durch Verminderung der Brandbedingungen gelöscht wird.
Aus GB2381473A ist ein Fahrzeug-Luftfilter mit einem nicht brennbaren Gehäuse bekannt, dessen Einlass- und Auslass-Öffnungen eine automatische
Schließeinrichtung, insbesondere eine verschließbare Klappe, aufweisen. Bei einem Brand im Luftfilter werden die über einen Faden aus brennbarem Material miteinander verbundenen und durch den Faden in einer geöffneten Stellung gehaltenen Klappen gleichzeitig verschlossen. Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung stellt sich die Aufgabe, bei einer Maschine zur thermischen Bearbeitung von Werkstücken, die eine Luft-Reinigungsvorrichtung aufweist, einen vereinfachten Brandschutz zu ermöglichen. Die Erfindung stellt sich ebenfalls die Aufgabe, ein Verfahren zum Ersticken eines Brandes für eine solche Maschine anzugeben. Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Maschine der eingangs genannten Art, welche zusätzlich aufweist: mindestens einen Branddetektor zur Detektion eines Brandes in dem Absaugkanal und/oder in der Luft-Reinigungsvorrichtung, eine Absperr-Klappe zum Trennen der Luft-Reinigungsvorrichtung von der Umgebungsluft, wobei die Absperr-Klappe stromabwärts der Partikelabscheideeinrichtung angeordnet ist, und eine Steuerungseinrichtung, die ausgebildet bzw. programmiert ist, bei der Detektion eines Brandes durch mindestens einen Branddetektor die Absperr-Klappe sowie die Verschluss-Klappen (genauer: alle Verschluss-Klappen) der Teilkammern der Absaugkammer zu verschließen.
Erfindungsgemäß werden in der Maschine zur Untergliederung der Absaugkammer angeordnete bewegbare Verschluss-Klappen als Teil einer Brandschutzeinrichtung genutzt. Dies ist möglich, weil auf der Auslassseite der Luft-Reinigungsvorrichtung (Entstauber) eine Absperr-Klappe angebracht ist, so dass durch das Schließen der maschinenseitigen Verschluss-Klappen und der entstauberseitigen Absperr-Klappe ein Brandherd innerhalb des Entstaubers bzw. des zu diesem führenden
Absaugkanals isoliert und erstickt werden kann. Die Steuerungseinrichtung der erfindungsgemäßen Maschine steuert sowohl die Bewegung der Verschluss-Klappen an der Absaugkammer der Maschine während der normalen Werkstückbearbeitung als auch die Schließbewegung der
maschinenseitigen Verschluss-Klappen und der Absperr-Klappe der Luft- Reinigungsvorrichtung im Brandfall. Auf diese Weise wird ein gemeinsames, typischer Weise gleichzeitiges Schließen der Klappen sichergestellt. Während der normalen Werkstückbearbeitung ist nur eine der Verschluss-Klappen der
Absaugkammer geöffnet, und zwar die Verschluss-Klappe derjenigen Teilkammer, über welcher der Bearbeitungskopf gerade positioniert ist, um eine
Werkstückbearbeitung vorzunehmen. Die anderen Teilkammern sind während der Werkstückbearbeitung durch die geschlossenen Verschluss-Klappen von dem gemeinsamen Absaugkanal getrennt. Auf diese Weise kann die Absaugleistung auf diejenige Teilkammer konzentriert werden, in der durch die Werkstückbearbeitung Rauchgase und Schwebeteilchen gebildet werden und es kann das insgesamt abzusaugende Volumen klein gehalten werden.
Die erfindungsgemäße Maschine weist den Vorteil auf, dass durch die Nutzung der in der Maschine bereits vorhandenen Verschluss-Klappen die Zahl der für die
Brandschutzeinrichtung notwendigen Bauteile gering gehalten werden kann und eine Nachrüstung bestehender Maschinen ohne Öffnung des Absaugsystems durch einfaches Anbauen einer Absperr-Klappe am Auslass der Luft-Reinigungsvorrichtung möglich ist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Verschluss-Klappen und der Absperr-Klappe kann außerdem sowohl ein Brandschutz im Entstauber als auch im Absaugkanal erreicht werden.
Im Sinne dieser Anmeldung wird unter dem Begriff„Klappe" eine Einrichtung verstanden, welche zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist, um einen Luftstrom zwischen zwei durch eine Öffnung getrennten Bereichen entweder zuzulassen oder zu unterbinden. Eine solche Einrichtung ist vorteilhafter Weise als plattenförmiges Bauteil (d.h. als Klappe im wörtlichen Sinne) ausgebildet, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Die Klappe kann durch eine Dreh- bzw. Kippbewegung von der geöffneten in die geschlossene Stellung verbracht werden, es ist aber auch möglich, die Klappe durch eine Linearbewegung zwischen den beiden Endlagen (geöffnet / geschlossen) hin- und her zu bewegen. Der Antrieb für die Klappe kann z.B. als pneumatischer Antrieb ausgebildet sein, der nur ein Zustellen der Klappe in den beiden Endstellungen ermöglicht. Gegebenenfalls kann auch ein Antrieb vorgesehen werden, der ein Zustellen der Klappe in mindestens einer Zwischenstellung zwischen den beiden Endlagen ermöglicht, um eine
Steuerung des Durchflusses zu ermöglichen. Bei einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet bzw.
programmiert, bei der Detektion eines Brandes durch mindestens einen der
Branddetektoren eine in der Luft-Reinigungsvorrichtung angebrachte Gebläseeinheit abzuschalten. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass trotz geschlossener Verschluss-Klappen bzw. Absperr-Klappe über die Gebläseeinheit weiterhin durch den Absaugkanal Luft angesaugt bzw. ein Unterdruck erzeugt wird.
Die Absaugkammer erstreckt sich typischer Weise unterhalb des gesamten
Arbeitsbereichs. Die Absaugkammer kann in mehrere Teilkammern unterteilt sein, die sich jeweils über die gesamte Breite oder Länge des Arbeitsbereichs erstrecken und die über einen seitlich am Arbeitsbereich angebrachten gemeinsamen
Absaugkanal miteinander in Verbindung stehen. Es versteht sich, dass eine jeweilige Teilkammer gegebenenfalls auch über mehr als eine Verschluss-Klappe mit dem gemeinsamen Absaugkanal verbunden sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Absaugkammer Teilkammern auf, die jeweils über eine bewegbare Verschluss-Klappe mit einem weiteren gemeinsamen Absaugkanal verbunden sind. Der weitere Absaugkanal kann beispielsweise an derjenigen Seite des Arbeitsbereichs verlaufen, die dem oben beschriebenen
Absaugkanal gegenüber angeordnet ist. Der Absaugkanal und der weitere
Absaugkanal können vor dem Eintritt in die Luft-Reinigungsvorrichtung in einen gemeinsamen Kanalabschnitt oder einen gemeinsamen Absaugstutzen einmünden. Es ist aber auch möglich, dass der Absaugkanal und der weitere Absaugkanal über getrennte Einlassöffnungen mit der Luft-Reinigungsvorrichtung in Verbindung stehen.
Eine jeweilige Teilkammer der Absaugkammer kann sowohl mit dem Absaugkanal als auch mit dem weiteren Absaugkanal über jeweils eine Verschluss-Klappe in Verbindung stehen. Es ist aber auch möglich, dass es sich bei den Teilkammern, die mit dem weiteren Absaugkanal verbunden sind, um (weitere) Teilkammern handelt, die nicht mit dem oben beschriebenen Absaugkanal, sondern ausschließlich mit dem weiteren Absaugkanal in Verbindung stehen. In einer weiteren Ausführungsform der Maschine ist jeder Verschluss-Klappe der Absaugkammer ein Sensor zugeordnet, der das Vorbeibewegen der Verschluss- Klappe und/oder das Erreichen einer geschlossenen Stellung der Verschluss-Klappe delektiert. Der Sensor kann ausgebildet sein, eine Bewegung der Klappe am Sensor vorbei zu detektieren, wobei es sich in diesem Fall z.B. um einen induktiven Sensor handeln kann. Insbesondere kann der Sensor auch als Kontaktschalter (Taster) ausgebildet sein, der als Endlagensensor dient und der beim Erreichen der geschlossenen Stellung der Klappe einen Schaltvorgang auslöst. Der Sensor kann auch in einer Hubeinrichtung für die Linearbewegung (z.B. in einem
Pneumatikzylinder) integriert sein.
Bei einer Ausführungsform ist der Absperr-Kiappe der Luft-Reinigungsvorrichtung ein Sensor zugeordnet, der ein Vorbeibewegen der Absperr-Klappe und/oder das
Erreichen einer geschlossenen Stellung der Absperr-Klappe detektiert. Der oder die Sensoren der Absperr-Klappe können wie die Sensoren der Verschluss-Klappen aufgebaut sein. Mit Hilfe der Sensoren, die mit der Steuerungseinrichtung in signaltechnischer Verbindung stehen, kann die Steuerungseinrichtung sowohl überprüfen, ob die Klappen im Normalbetrieb der Maschine geöffnet sind bzw. sich öffnen und schließen, als auch, ob sie beim Auftreten eines Brandes tatsächlich geschlossen werden. Falls sich herausstellt, dass eine der Verschluss-Klappen oder die Absperr-Klappe noch geöffnet ist, kann die Steuereinrichtung eine Fehlermeldung auf einem Maschinen-Bedienpult bzw. Maschinen-Bedienpanel ausgeben, um den Maschinen-Bediener darüber zu informieren, dass das Ersticken des Brandes durch Verschließen der Klappen nicht möglich ist, sodass andere Maßnahmen zum
Löschen des Brandes eingeleitet werden müssen. Durch die kontinuierliche
Überwachung der Klappen im Normalbetrieb der Maschine kann eine Fehlfunktion einer Klappe außerdem bereits entdeckt werden, bevor sie im Brandfall
sicherheitsrelevant wird. Bei einer Weiterbildung ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, mit Hilfe der Sensoren eine Funktionsprüfung der Verschluss-Klappen und/oder der Absperr-Klappe durchzuführen. Die Funktionsprüfung kann in regelmäßigen
Intervallen erfolgen oder es kann jeweils eine Funktionsprüfung durchgeführt werden, bevor die thermische Bearbeitung an einem der Maschine neu zugeführten Werkstück aufgenommen wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein Ansteuern der Klappen durch die Steuerungseinrichtung zum Verschließen der Klappen und damit zum Ersticken des Brandes führt. Vorteilhafter Weise weist die Maschine einen Branddetektor in Form eines
Rauchmelders und/oder eines Funkenmelders auf, der bevorzugt an einer
Reinluftseite der Filtereinrichtung angeordnet ist. Die Filtereinrichtung zur Reinigung von verunreinigter Luft weist ein Filtermedium z.B. in Form von Filtermatten oder dergleichen auf, welches typischer Weise aus einem brennbaren Material (z.B. Vlies) besteht oder welches ein brennbares Material enthält. Da die verunreinigte Luft über eine Gebläseeinheit angesaugt wird, die sich in der Regel in Strömungsrichtung nach der Filtereinrichtung befindet, wird der bei einem Brand des Filtermediums
entstehende Rauch zur Reinluftseite der Filtereinrichtung transportiert, wo er durch den Rauchmelder bzw. Funkenmelder detektiert werden kann. Bei dem Rauchmelder handelt es sich typischer Weise um einen optischen Rauchmelder, der auf Basis einer Streulicht-Messung funktioniert. Bei dem Funkenmelder handelt es sich typischer Weise um einen Infrarot-Funkenmelder, der auf Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich anspricht, wie sie beim Vorüberfliegen von Funken entstehen. Die Maschine kann günstiger Weise einen Branddetektor in Form eines
Wärmemelders aufweisen, der bevorzugt im Bereich der Filtereinrichtung der Luft- Reinigungsvorrichtung oder im Ansaugkanal angebracht ist. Der Wärmemelder kann im Bereich der Filtereinheit benachbart zum Filtermedium oder im Rohgasbereich angeordnet sein. Der Wärmemelder kann z.B. an einer Gehäusewand der Luft- Reinigungsvorrichtung oder des Absaugkanals befestigt sein und erfasst die
Umgebungstemperatur und/oder die Temperatur der Gehäusewand. Der
Wärmemelder übermittelt typischer Weise beim Überschreiten eines Schwellwerts der gemessenen Temperatur ein Signal an die Steuerungseinrichtung. Nachdem der Brand durch das Verschließen der Klappen gelöscht wurde, kann, sofern die
Temperatur wieder unter dem Grenzwert liegt, ggf. ebenfalls ein Signal an die
Steuerungseinrichtung übermittelt werden, um anzuzeigen, dass die Klappen wieder geöffnet werden können. Sind zwei oder mehr Brandmelder vorhanden, kann die Steuereinrichtung die
Klappen bereits in dem Fall verschließen, dass einer der Branddetektoren einen Brand detektiert, Da das Verschließen der Klappen regelmäßig eine Unterbrechung der thermischen Bearbeitung zur Folge hat, kann es günstig sein, wenn die
Steuerungseinrichtung beim Ansprechen eines einzigen von mehreren Brandmeldern zunächst eine Warnmeldung an einen Bediener ausgibt, aber die Absperr-Klappe sowie die gerade geöffnete Verschluss-Klappe (noch) nicht verschließt.
In einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet bzw.
programmiert, nur bei der Detektion eines Brandes durch mindestens zwei
Brandmelder die Verschluss-Klappen der Absaugkammer und die Absperr-Klappe der Luft-Reinigungsvorrichtung zu verschließen. Dies ist insbesondere günstig, wenn die beiden Brandmelder auf unterschiedliche Indikatoren für einen Brand
ansprechen, beispielsweise auf einen Anstieg der Temperatur (Wärmemelder) oder auf Rauch bzw. Funkenflug. Es versteht sich, dass für den Fall, dass drei oder mehr Brandmelder in der Maschine vorhanden sind, ggf. ein Verschließen der Klappen erst in dem Fall erfolgt, wenn alle (drei oder mehr) Brandmelder einen Brand detektieren.
Bei einer Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet, beim
Detektieren eines Brandes durch mindestens einen Branddetektor eine
Fehlermeldung an einem Maschinen-Bedienpanel auszugeben. Das Maschinen- Bedienpanel kann an der Steuerungseinrichtung selbst vorgesehen sein, die z.B. als Computeranlage ausgebildet sein kann. Das Maschinen-Bedienpanel kann alternativ lediglich mit der Steuerungseinrichtung in signaltechnischer Verbindung stehen, wobei die Verbindung z.B. drahtlos (über Funk), über ein Computer-Netzwerk oder über eine herkömmliche Kabelverbindung hergestellt werden kann. Die
Fehlermeldung informiert den Bediener darüber, dass mindestens einer der
Branddetektoren einen Brand anzeigt. Wie weiter oben dargestellt wurde, bedeutet dies nicht zwingend, dass die Steuerungseinrichtung alle Klappen verschließt, um den Brand zu ersticken.
Zusätzlich oder alternativ kann die Maschine eine optische und/oder akustische Warneinrichtung zur Warnung eines Bedieners beim Detektieren eines Brandes durch mindestens einen Branddetektor aufweisen. In diesem Fall wird die Warnung nicht (bzw. nicht nur) am Bedienpanel bzw. Bedienpult ausgegeben, sondern es wird beim Ansprechen eines Branddetektors die Warneinrichtung, beispielsweise in Form einer Warnlampe oder einer Sirene, aktiviert.
Bevorzugt weist die Maschine eine Betätigungseinrichtung auf, die ausgebildet ist, bei deren manueller Betätigung sowohl die Verschluss-Klappen der Absaugkammer als auch die Absperr-Klappe der Luft-Reinigungsvorrichtung zu verschließen. Durch die Betätigungseinrichtung kann ein Bediener das Verschließen der Klappen unabhängig vom Detektieren eines Brandes durch den bzw. die Branddetektoren auslösen. Die Betätigungseinrichtung kann mit der Steuerungseinrichtung in signaltechnischer Verbindung stehen, damit letztere das Verschließen der Klappen auslöst. Alternativ oder zusätzlich ist es ggf. auch möglich, ohne Zwischenschaltung der Steuereinrichtung die Betätigungseinrichtung mit einer eigens zum Schließen der Klappen vorgesehenen Einrichtung zu koppeln, welche ausgebildet ist, die
Verschluss-Klappe(n) sowie die Absperr-Klappe direkt zu verschließen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Ersticken eines Brandes in einem Absaugkanal und/oder in einer Luft-Reinigungsvorrichtung einer Maschine zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 , das Verfahren umfassend: Ersticken des Brandes durch Verschließen der
Verschluss-Klappen der Teilkammern der Absaugkammer und der Absperr-Klappe der Luft-Reinigungsvorrichtung.
Wie weiter oben dargestellt wurde, kann das Verschließen der Klappen bzw. das Ersticken des Brandes beim Detektieren eines Brandes durch mindestens einen der Branddetektoren ausgelöst werden. Alternativ kann das Verschließen der Klappen auch unabhängig von einer solchen Detektion des Brandes durch den bzw. die Branddetektoren durch einen Bediener ausgelöst werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeich- nung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Maschine zur thermischen Bearbeitung
Werkstücks,
Fig. 2a, b schematische Darstellungen einer unter einem Arbeitsbereich der
Maschine von Fig. 1 angeordneten Absaugkammer für verunreinigte Luft, welche in drei bzw. in sechs Teilkammern unterteilt ist, sowie
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Luft-Reinigungsvorrichtung der
Maschine von Fig. 1 . Fig. 1 zeigt eine Maschine zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks in Form einer Laserschneidmaschine 1 . Weitere Beispiele für Maschinen zur thermischen Bearbeitung stellen Laserschweißmaschinen oder kombinierte Stanz- /Laserschneidmaschinen dar. Die in Fig. 1 gezeigte Laserschneidmaschine 1 weist einen C02-Laser oder einen Festkörperlaser als Strahlerzeuger 2, einen
Bearbeitungskopf 4 und eine gitterförmige Werkstückauflage 5 auf, die in Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist und die den Arbeitsbereich der Laserschneidmaschine 1 definiert. Auf der Werkstückauflage 5 ist ein Werkstück 8 angeordnet. Durch den Strahlerzeuger 2 wird ein Laser-Schneidstrahl 3 erzeugt, der mit Hilfe von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln von dem als Strahlerzeuger 2 dienenden C02-Laser oder mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Lichtleitkabels von einem als Strahlerzeuger 2 dienenden Festkörperlaser zu dem Laserbearbeitungskopf 4 geführt. Der
Schneidstrahl 3 wird mittels einer im Bearbeitungskopf 4 angeordneten
Fokussieroptik auf das Werkstück 8 gerichtet. Die Laserschneidmaschine 1 , genauer gesagt der Bearbeitungskopf 4, wird darüber hinaus mit Schneidgasen 0, beispielsweise Sauerstoff und/oder Stickstoff, versorgt. Es können alternativ oder zusätzlich auch Druckluft oder anwendungsspezifische Gase vorgesehen sein. Die Verwendung der einzelnen Gase ist von dem Material des zu bearbeitenden Werkstücks 8 und von Qualitätsanforderungen an die Schnittkanten abhängig. Weiterhin ist eine Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 vorhanden, die mit einer Absaugkammer 13 verbunden ist, die sich unter der Werkstückauflage 5 befindet. Beim Schneiden des Werkstücks 8 unter Verwendung von Sauerstoff als Schneidgas wird das Material des Werkstücks 8 geschmolzen und größtenteils oxidiert. Bei der Verwendung von Inertgasen, wie z.B. Stickstoff oder Argon, wird das Material lediglich geschmolzen. Die entstandenen Schmelzpartikel werden dann, ggf.
zusammen mit den Eisenoxiden, ausgeblasen und zusammen mit dem Schneidgas über die Absaugkammer 3 durch die Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 abgesaugt und die gereinigte Luft wird über eine an der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 angebrachte (geöffnete) Absperr-Klappe 6 an die Umgebung abgegeben.
Um eine Bearbeitung an mehreren Orten eines Werkstücks 8 durchzuführen, kann der Bearbeitungskopf 4 (beispielsweise mittels einer Traverse 12) während des Bearbeitungsvorgangs in ein, zwei oder drei Dimensionen x, y, z an dem zu bearbeitenden Werkstück 8 entlang geführt werden, wozu entsprechende
Linearantriebe 7a, 7b, 7c an der Laserschneidmaschine 1 vorgesehen sein können. Unter dem Arbeitsbereich 5 der Laserschneidmaschine 1 befindet sich, wie in Fig. 2a im Detail gezeigt ist, die Absaugkammer 13, die bei dem in Fig. 2a gezeigten Beispiel durch zwei senkrecht eingehängte Schottbleche 14a, 14b in drei Teilkammern 13a-c unterteilt ist. Die Teilkammern 13a-c erstrecken sich über die gesamte Breite des Arbeitsbereichs 5 (in Y-Richtung).
Jede Teilkammer 13a-c ist über eine Verschluss-Klappe 15a-c mit einem
gemeinsamen Absaugkanal 16 verbunden. Eine jeweilige Verschluss-Klappe 15a-c ist pneumatisch (mittels eines nicht gezeigten Antriebs) betätigbar und lässt sich zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung um eine zentrale Achse verdrehen bzw. verkippen. Während des Schneidbetriebes ist jeweils nur die Verschluss-Klappe 5a derjenigen Teilkammer 3a geöffnet, über der sich der Schneidkopf 4 befindet, um in dem Werkstück 8 einen Schnittspalt 9 (vgl. Fig. 1 ) zu erzeugen. Zur Koordination der Bewegung der Verschluss-Klappen 15a-c mit der Bewegung des Schneidkopfs 4 weist die Laserschneidmaschine 1 eine Steuerungseinrichtung 17 auf (vgl. Fig. 1 ). Die Steuerungseinrichtung 17 gibt auch die Kontur des Schnittspalts 9 vor, indem sie die Linearantriebe 7a-c sowie den Strahlerzeuger 2 geeignet ansteuert.
5 Durch das Öffnen nur einer einzigen Verschluss-Klappe15a wird die Absaugleistung der Luft-Reinigungsvorrichtung 11 auf die dieser Verschluss-Klappe 15a zugehörige Teilkammer 13a konzentriert, in der gerade durch die schneidende Bearbeitung Rauchgase und Schwebeteilchen gebildet werden. Auch wird auf diese Weise das insgesamt abzusaugende Volumen möglichst klein gehalten. Jeder Verschlüssle) Klappe 15a-c ist ein Sensor 18a-c z.B. in Form eines Schalters zugeordnet, der eine Vorbeibewegung der jeweils zugeordneten Klappe 15a-c detektiert und der mit der Steuerungseinrichtung 17 in signaltechnischer Verbindung steht, um das Öffnen bzw. Schließen der jeweiligen Verschluss-Klappe 15a-c anzuzeigen.
15 Es versteht sich, dass die Absaugkammer 13 auch in mehr oder weniger
Teilkammern 13a-c unterteilt werden kann als dies in Fig. 2a gezeigt ist. Fig. 2b zeigt beispielsweise eine Absaugkammer 13, die mittels eines weiteren Schottblechs 14c unterteilt ist, so dass zusätzlich zu den drei Teilkammern 13a-c, welche mit dem Absaugkanal 16 verbunden sind, drei weitere Teilkammern 13d-f gebildet werden,
20 welche über jeweils eine Verschluss-Klappe 15d-f mit einem weiteren gemeinsamen Absaugkanal 16a verbunden sind. Der weitere Absaugkanal 16a erstreckt sich entlang derjenigen Seite des Arbeitsbereichs 5, welche dem Absaugkanal 16 gegenüber liegt.
25 Durch die weitere Unterteilung der Absaugkammer 13 wird das angesaugte Volumen weiter verkleinert. Der Absaugkanal 16 und der weitere Absaugkanal 16a können an einer Verbindungsstelle zusammengeführt werden und über einen gemeinsamen Kanalabschnitt mit der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 verbunden werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die beiden Absaugkanäle 16, 16a getrennt voneinander an
30 jeweiligen Öffnungen, die z.B. an den gegenüberliegenden Seiten des
Arbeitsbereichs 5 gebildet sind, in die Luft-Reinigungsvorrichtung 1 münden.
Zur Reinigung wird die abgesaugte Luft durch den zentralen bzw. gemeinsamen Absaugkanal 16 bzw. den weiteren gemeinsamen Absaugkanal 16a in die Luft- Reinigungsvorrichtung 1 1 geleitet. Dort wird die verunreinigte Luft entstaubt, wie nachfolgend anhand von Fig. 3 näher erläutert wird, welche eine Luft- Reinigungsvorrichtung 1 1 a im Detail zeigt, welche anders als die in Fig. 1 gezeigte Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 nicht seitlich an dem Arbeitsbereich 5 angeordnet ist, sondern einen Strömungspfad für die abgesaugte Luft bildet, der in der Art einer Traverse bzw. einer Brücke den Arbeitsbereich 5 (in Y-Richtung) überquert, um die gereinigte Luft über eine am gegenüberliegenden Ende des Arbeitsbereichs befindliche Absperr-Klappe 6 an die Umgebung abzugeben. Die Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1a ist in der Art der eingangs zitierten WO
2011/131539 A1 ausgebildet und weist eine erste Partikelabscheideeinrichtung in Form eines Zyklonabscheiders 21 und ein Speicherbehältnis 22 für die im
Zyklonabscheider 21 abgeschiedenen Partikel, insbesondere Grobstaub, auf. Die angesaugte Luft wird durch einen Strömungskanal 23 ausgehend von einer
Ansaugöffnung 20 der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 a, die mit dem Absaugkanal 16 verbunden ist, zu dem Zyklonabscheider 21 geführt. Die im Zyklonabscheider 21 abgeschiedenen Partikel können durch ein Fallrohr 24 in das Speicherbehältnis 22 fallen. Der Zyklonabscheider 21 dient zur Grobreinigung der der Luft- Reinigungsvorrichtung 1 1 a zugeführten verunreinigten Luft.
Weiterhin weist die Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 a eine zweite, als Filtereinrichtung 27 ausgebildete Partikelabscheideeinrichtung auf. Die Filtereinrichtung 27 umfasst eine Filterkammer mit mehreren Filtermatten 29, welche die Filtereinrichtung 27 in eine Rohgas- und eine Reingaskammer unterteilen. Ausgehend von dem
Zyklonabscheider 21 strömt die vorgereinigte Luft in die Rohgaskammer der
Filtereinrichtung 27. In der Rohgaskammer nimmt die Luftgeschwindigkeit ab und größere Teilchen fallen daher direkt nach unten. Die mit dem verbleibenden
Feinstaub beladene Luft strömt durch die Filtermatten 29 hindurch in die
Reingaskammer, wobei sich der Feinstaub an den Filtermatten 29 abscheidet. Die gereinigte Luft tritt durch einen Auslasskanal 35 aus der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 a aus, in dem die (geöffnete) Absperr-Klappe 6 angeordnet ist.
Weiterhin ist in der Luft-Reinigungsvorrichtung 11 a eine Gebläseeinheit 34 vorgesehen, mittels derer die Luft aus dem Arbeitsbereich 5 bzw. aus der Absaugkammer 13 angesaugt werden kann und durch die Filtermatten 29 zur Gebläseeinheit 34 und weiter aus dem Auslasskanal 35 an der Oberseite der Luft- Reinigungsvorrichtung 1 1 a befördert werden kann. Die Gebiäseeinheit 34 weist Schallschutzeinrichtungen 36, einen Drehmotor 37 und eine Turbine 38 auf.
Unterhalb der Gebläseeinheit 34 ist eine Speichereinrichtung in Form eines zweiten Speicherbehältnisses 40 für die an der Filtereinrichtung 27 abgeschiedenen Partikel angeordnet. Um die an der Filtereinrichtung 27 abgeschiedenen Partikel dem
Speicherbehältnis 40 zuzuführen, ist eine Partikel-Fördereinrichtung 42 vorgesehen. Die Partikel-Fördereinrichtung 42 umfasst zwei als Partikelrutschen 43 dienende Bleche, welche unterhalb der Filtereinrichtung 27 angeordnet sind.
Des Weiteren ist eine Förderrinne 44 vorgesehen, in welche an den Partikelrutschen 43 herabgleitende Partikel fallen können. In der horizontal verlaufenden Förderrinne 44 ist eine mittels eines Motors 45 drehangetriebene Förderschnecke 46 angeordnet. Damit zumindest ein Abschnitt der Förderschnecke 46 zu sehen ist, ist in Fig. 3 der linke Endabschnitt der Förderrinne 44 weggelassen. Durch eine Rotation der
Förderschnecke 46 sind an den Filtermatten 29 abgeschiedene und von den
Filtermatten 29 herabgefallene Partikel horizontal zu dem Speicherbehältnis 40 transportierbar. An dem nicht gezeigten Endabschnitt weist die Förderinne 44 eine Öffnung auf, durch welche die Partikel über einen Trichter 47 in das
Speicherbehältnis 40 fallen können.
Die an dem Auslasskanal 35 an der Oberseite der Luft-Reinigungsvorrichtung 11 a angebrachte Absperr-Klappe 6 dient dazu, die Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 a bei abgeschalteter Laserbearbeitungsmaschine 1 sowie im Brandfall zu verschließen. Das Schließen und Öffnen der Absperr-Klappe 6 wird durch die
Steuerungseinrichtung 17 der Laserschneidmaschine 1 gesteuert. An der Absperr- Klappe 6 kann ein Sensor 6a z.B. in Form eines Schalters vorgesehen sein, der den Öffnungszustand der Absperr-Klappe 6 (geöffnet oder geschlossen) bzw. ein
Vorbeibewegen der Absperr-Klappe 6 detektiert. Die Steuerungseinrichtung 7 kann dazu ausgebildet sein, in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen oder nach dem Startsignal eines Maschinenbedieners eine Funktionsprüfung durch Öffnen und Schließen der Absperr-Klappe 6 sowie der Verschluss-Klappen 15a-f auszulösen.
Die Steuerung der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 a erfolgt mit Hilfe der
Steuerungseinrichtung 17 der Laserschneidmaschine 1 . Zum einen kann damit die Gebläseeinheit 34 automatisch gestartet werden, wenn die Laserschneidmaschine 1 eine Bearbeitung ausführt, und automatisch gestoppt werden, wenn die Bearbeitung beendet ist bzw. ein Fehler auftritt. Zum anderen kann anhand von Informationen aus in der Steuerungseinrichtung 17 der Maschine 1 hinterlegten
Bearbeitungsprogrammen eine Abschätzung der bei der Bearbeitung anfallenden Menge von Luftverunreinigungen und eine bedarfsgerechte Ansteuerung der einzelnen Komponenten der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1a erfolgen.
Die Steuerungseinrichtung 17 der Laserschneidmaschine 1 ist zudem mit
mindestens einem in der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 a angebrachten
Branddetektor 64, 65 verbunden, um einen Brand in der Luft-Reinigungsvorrichtung 11 a zu delektieren. Zur Branderkennung können verschiedene Typen von
Branddetektoren 64, 65 in unterschiedlichen Teilen der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 a eingesetzt werden: Ein Wärmemelder 65 im Rohgasbereich oder direkt an den Filtermatten 29 sowie ein optischer Rauchmelder 64 im Reingasbereich. Der
Wärmemelder 65 kann beispielsweise an einer Gehäusewand 61 der
Rohgaskammer oder auch im Absaugkanal 16 der Laserschneidmaschine 1 angebracht sein und erfasst die Umgebungstemperatur im Inneren der
Rohgaskammer bzw. dem Absaugkanal 16. Der Wärmemelder 65 gibt ein
elektrisches Signal an die Steuerungseinrichtung 17 aus, wenn der gemessene Temperaturwert einen festgelegten Grenzwert überschreitet.
Der optische Rauchmelder 64 ist in der Reingaskammer angeordnet und arbeitet nach dem Streulicht-Prinzip. Dabei sind ein Lichtsender und ein Empfänger in einer Messkammer so angeordnet, dass das Lichtbündel des Senders nicht direkt auf den Empfänger treffen kann. Erst das an Schwebeteilchen gestreute Licht gelangt zum Empfänger und wird in ein elektrisches Signal umgesetzt. Um einen Brand in der Luft-Reinigungsvorrichtung 11 a oder in dem mit dieser in Verbindung stehenden Absaugkanal 16 (bzw. dem weiteren Absaugkanal 16a) zu löschen, ist die Steuerungseinrichtung 17 ausgebildet, das Schließen der Absperr- Klappe 6 sowie das Schließen der Verschluss-Klappen 15a-f der Teilkammern 13a-f, genauer gesagt derjenigen Verschluss-Klappe 15a, die gerade geöffnet ist, beim Ansprechen eines der Detektoren 64, 65 auszulösen. Auf diese Weise wird das zwischen den Klappen 15a-c, 6 bzw. 15a-f, 6 vorhandene Luft- Volumen von der Umgebung abgeschlossen, Sauerstoff kann somit nicht in ausreichender Menge nachströmen. Der in der Filterkammer vorhandene Sauerstoff wird vom Brand aufgebraucht, d.h. der Sauerstoffgehalt sinkt. Unterschreitet der Sauerstoffgehalt einen physikalischen Grenzwert, so erstickt der Brand in der Filterkammer.
Alternativ kann die Steuerungseinrichtung 17 das Schließen der Klappen 15a-f, 6 nur dann auslösen, wenn mindestens zwei Branddetektoren 64, 65 unabhängig voneinander ein Gefahrensignal ausgeben. Vorteilhaft ist es, wenn gleichzeitig mit dem Schließen der Klappen 15a, 6 auch die Gebläseeinheit 34 angehalten wird.
Wie weiter oben dargestellt wurde, ist an den Klappen 15a-c, welche die
Teilkammern 13a-c der Absaugkammer 13 mit dem gemeinsamen Absaugkanal 16 verbinden, jeweils ein Sensor in Form eines Schalters 18a-c angeordnet, der eine Vorbeibewegung der jeweiligen Klappe 15a-c detektiert. Entsprechende Sensoren 18d-f können auch im Bereich der Klappen 15d-f vorgesehen sein, über welche die drei weiteren Teilkammem 13d-f mit dem gemeinsamen weiteren Absaugkanal 16a in Verbindung stehen (vgl. Fig. 2b).
Durch die Sensoren 18a-f ist der Steuerungseinrichtung 17 die Stellung (offen oder geschlossen) der einzelnen Klappen 15a-c bzw. 15a-f bekannt. Diese Anordnung weist außerdem den Vorteil auf, dass kontinuierlich eine Funktionsüberprüfung der sicherheitsrelevanten Klappen 15a-c bzw. 15a-f erfolgen kann, die Teil der
Brandschutzeinrichtung sind.
Ergänzend kann an der Laserschneidmaschine 1 oder am Bedienpanel der
Laserschneidmaschine 1 eine manuell bedienbare und mit der Steuerung
verbundene Betätigungseinrichtung in Form eines Schalters 63 vorgesehen sein, durch dessen Betätigung der Maschinenbediener direkt ein Schließen der Klappen 15a-f, 6 auslösen kann. Der Schalter 63 kann beispielsweise durch eine Glasscheibe vor ungewollter Betätigung geschützt sein. Die Steuerungseinrichtung 17 ist weiterhin ausgebildet, bei Detektion eines Brandes und ggf. bei dadurch ausgelöstem Verschließen aller Klappen 15a-f, 6 eine
Fehlermeldung auf einem Maschinen-Bedienpanel 17a (vgl. Fig. 1 ) auszugeben, über das der Maschinenbediener auf die Laserschneidmaschine 1 zugreift, so dass der Maschinenbediener sofort über den Fehlerfall informiert wird. Ergänzend kann wie in Fig. 3 gezeigt ist eine optische und/oder akustische Warneinrichtung 62 z.B. in Form einer Warnlampe bzw. einer Sirene an der Luft-Reinigungsvorrichtung 11 a oder an anderer Stelle in der Laserschneidmaschine 1 vorgesehen sein, um im Brandfall ein optisches und/oder akustisches Signal zu erzeugen. Bei der oben beschriebenen Maschine 1 werden die Verschluss-Klappen 15a-f der Absaugkammer 13, die während des Schneidbetriebs zur Konzentration der
Absaugleistung auf eine jeweilige Teilkammer 13a-f dienen, zusätzlich als
Bestandteil einer Brandschutzeinrichtung genutzt, die es ermöglicht, gemeinsam mit der Absperr-Klappe 6 der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 , 1 a einen Brandherd zu isolieren und zu ersticken, der durch das Entzünden eines brennbaren Materials, beispielsweise durch das Entzünden eines in der Luft-Reinigungsvorrichtung 1 1 , 1 1 a vorgesehenen brennbaren Filtermaterials 29, hervorgerufen werden kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Maschine (1 ) zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks (8), umfassend: einen Bearbeitungskopf (4) zur Bearbeitung des Werkstücks (8) in einem
Arbeitsbereich (5),
eine Absaugkammer (13), die sich unter dem Arbeitsbereich (5) erstreckt und die mindestens zwei Teilkammem ( 3a-c) aufweist, die jeweils über eine bewegbare Verschluss-Klappe (15a-c) mit einem gemeinsamen Absaugkanal (16) verbunden sind,
eine Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 1 1 a), mittels derer verunreinigte Luft aus dem Arbeitsbereich (5) über den Absaugkanal (16) ansaugbar und zu mindestens einer Partikelabscheideeinrichtung (21 , 27), vorzugsweise einer Filtereinrichtung (27), der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 11 a) beförderbar ist,
gekennzeichnet durch
mindestens einen Branddetektor (64, 65) zur Detektion eines Brandes in dem
Absaugkanal (16) und/oder in der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 11 a), eine Absperr-Klappe (6) zum Trennen der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 1 1 a) von der Umgebungsluft, wobei die Absperr-Klappe (6) in Strömungsrichtung nach der Partikelabscheideeinrichtung (21 , 27) angeordnet ist, und
eine Steuerungseinrichtung (17), die ausgebildet ist, bei der Detektion eines
Brandes durch mindestens einen Branddetektor (64, 65) die Absperr-Klappe (6) sowie die Verschluss-Klappen (15a-c) der Teilkammern (13a-c) der
Absaugkammer (13) zu verschließen.
2. Maschine nach Anspruch 1 , bei welcher die Steuerungseinrichtung (17)
ausgebildet ist, bei der Detektion eines Brandes durch mindestens einen
Branddetektor (64, 65) eine in der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 1 a) angebrachte Gebläseeinheit (34) abzuschalten.
3. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die
Absaugkammer (13) mindestens zwei Teilkammern (13d-f) aufweist, die jeweils über eine bewegbare Verschluss-Klappe ( 15d-f) mit einem weiteren gemeinsamen Absaugkanal (16a) verbunden sind.
4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder Verschluss- Klappe (15a-f) der Absaugkammer (13) ein Sensor (18a-f) zugeordnet ist, der das Vorbeibewegen der Verschluss-Klappe (15a-f) und/oder das Erreichen einer geschlossenen Stellung der Verschluss-Klappe (15a-f) detektiert.
5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Absperr- Klappe (6) der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 1 1 a) ein Sensor (6a) zugeordnet ist, der ein Vorbeibewegen der Absperr-Klappe (6) und/oder das Erreichen einer geschlossenen Stellung der Absperr-Klappe (6) detektiert.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei welcher die
Steuerungseinrichtung (17) ausgebildet ist, mit Hilfe der Sensoren (15a-f, 6a) eine Funktionsprüfung der Verschluss-Klappen (15a-f) und/oder der Absperr-Klappe (6) durchzuführen.
7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen
Branddetektor in Form eines Rauchmelders (64) oder eines Funkenmelders aufweist, der bevorzugt an einer Reinluftseite der Filtereinrichtung (27)
angeordnet ist.
8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche einen
Branddetektor in Form eines Wärmemelders (65) aufweist, der bevorzugt im Bereich der Filtereinrichtung (27) der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 a) oder im Ansaugkanal (16) angebracht ist.
9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die
Steuerungseinrichtung (17) ausgebildet ist, nur bei der Detektion eines Brandes durch mindestens zwei Branddetektoren (64, 65) die Verschluss-Kiappen (15a-f) der Absaugkammer (13) und die Absperr-Klappe (6) der Luft- Reinigungsvorrichtung ( a) zu verschließen.
10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die
Steuerungseinrichtung (17) ausgebildet ist, beim Detektieren eines Brandes durch mindestens einen Branddetektor (64, 65) eine Fehlermeldung an einem Maschinen-Bedienpanel (17a) auszugeben.
1 1 . Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine optische
und/oder akustische Warneinrichtung (62) zur Warnung eines Bedieners beim Detektieren eines Brandes durch mindestens einen Branddetektor (64, 65) aufweist.
12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Betätigungseinrichtung (63), die ausgebildet ist, bei deren manueller Betätigung sowohl die Verschluss-Klappen (15a-f) der Absaugkammer (13) als auch die Absperr-Klappe (6) der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 1 1 a) zu verschließen.
13. Verfahren zum Ersticken eines Brandes in einem Absaugkanal (16) und/oder in einer Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 11 a) einer Maschine (1 ) zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks (8) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
Ersticken des Brandes durch Verschließen der Verschluss-Klappen (15a-c) der Teilkammern (13a-c) der Absaugkammer (13) und der Absperr-Klappe (6) der Luft-Reinigungsvorrichtung (1 1 , 1 1 a).
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