WO2015091262A1 - Maschine zum trennenden bearbeiten von plattenförmigen werkstücken - Google Patents

Maschine zum trennenden bearbeiten von plattenförmigen werkstücken Download PDF

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WO2015091262A1
WO2015091262A1 PCT/EP2014/077562 EP2014077562W WO2015091262A1 WO 2015091262 A1 WO2015091262 A1 WO 2015091262A1 EP 2014077562 W EP2014077562 W EP 2014077562W WO 2015091262 A1 WO2015091262 A1 WO 2015091262A1
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WO
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workpiece
gap
support
width
movement
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PCT/EP2014/077562
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Magnus Deiss
Simon OCKENFUSS
Frank Schmauder
Dennis Wolf
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
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Publication date
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    • B26F1/3806—Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface
    • B26F1/3813—Cutting-out; Stamping-out wherein relative movements of tool head and work during cutting have a component tangential to the work surface wherein the tool head is moved in a plane parallel to the work in a coordinate system fixed with respect to the work
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    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet

Definitions

  • Machine for separating machining of plate-shaped workpieces The present invention relates to a machine, in particular a machine
  • a laser processing machine for separating a plate-shaped workpiece into at least one workpiece part and a remainder workpiece by means of a processing beam, in particular by means of a laser beam comprising: a first movement device for moving the workpiece in a first direction, a second movement device for moving a processing beam on the workpiece Processing head in a second, to the first vertical direction, and two workpiece support surfaces for supporting the workpiece, between which a along the second direction extending gap is formed, which extends below the movement path of the machining head in the second direction.
  • the invention also relates to a method for separating
  • Such a machine for separating machining of plate-shaped workpieces by means of a laser beam in the form of a combined laser and punching machine has become known from JP 5050346A.
  • a hybrid motion guide machine in which the workpiece is moved in a first direction (X direction) and the machining head in a second direction (Y direction), the machining beam is prevented from being damaged
  • the processing beam may be a laser beam, but may include the use of another type of laser beam
  • High energy beam for example in the form of a plasma arc, or a water jet is possible.
  • the gap in the workpiece support has a minimum width, which corresponds to at least one traversing range of the machining head in the X direction.
  • a machine tool in particular a laser processing machine, has become known, which has a workpiece support for receiving plate-shaped materials and a separating device with a machining head, which can be moved at least in the Y direction.
  • Workpiece support has a first support table with a first support surface and a second support table with a second support surface, wherein the
  • Support surfaces to form a gap below the machining head are spaced from each other, and wherein the position of the gap and the width of the gap in the processing region of the separation process by the positioning of the support tables in the X direction is adjustable to each other. It is a control device
  • a gap width is adjustable between the support tables, which is adapted to a size ofParkeusenden by the gap between the support tables workpiece part or waste part.
  • Ausschleusklappe a workpiece support to arrange a cutting plate having a gap with an adjustable gap width, and a to the
  • the gap width may vary depending on the dimensions of
  • Workpiece parts or scrap parts can be adjusted.
  • a support and transport device for flat workpieces which comprises at least one endless conveyor belt, which is guided in the region of a cutting tool via a deflection roller which is mounted on a carriage which is synchronous with the cutting tool in controlled in the longitudinal direction of the machine is movable. In the gap between the conveyor belts, a stable safety bar can be used.
  • a machine for thermally processing workpieces has become known in which a processing head moves in one direction (Y direction) over the workpiece. The machine is only in one
  • Processing head is currently located in its movement in the Y direction, i. the movement of the opening is synchronized with the movement of the machining head in the Y direction.
  • On the workpiece support is in the range of travel of the
  • Processing head arranged in the Y direction a plurality of plate pairs.
  • the plates of a respective pair are moved away from each other to form the opening in the X direction as the processing head moves to the position of a respective pair of plates in the Y direction.
  • JP 63278694 A describes a workpiece table for laser cutting, in which a support plate is motorized pivoted in a horizontal position to prevent an inclination of the workpiece material immediately before cutting.
  • the support plate is provided between the support pins arranged in a raster arrangement, which support the workpiece during the cutting operation.
  • a gap formed between the conveyor belts of the first and second rows forms an opening or path for the passage of the laser beam in the production of a cut.
  • the conveyor belts are slidable in the longitudinal direction of the belt-shaped material to produce a gap corresponding to the profile to be cut by the laser beam on the belt-shaped material.
  • the US 2006/01 18529 A1 describes a machine for laser cutting of strip-shaped materials, which are conveyed along a feed direction of a band.
  • the machine has a laser processing head, which in Feed direction (X direction) and transverse to the feed direction (Y direction) is movable.
  • the machine has two conveyor belts, which are arranged in the feed direction in front of or behind the laser processing head and the
  • JP 2004-050184 A describes a support table mechanism for a workpiece in which two are arranged in approximately the same plane
  • Band surfaces closer together or further from each other can be arranged to support a workpiece or a workpiece part.
  • Band surfaces to form an opening area.
  • the opening and closing of the opening area is controlled by shifting the axial positions of the rollers.
  • the present invention has set itself the task of a machine for the separate machining of plate-shaped workpieces, in particular a
  • Laser processing machine to provide, which allows improved support of workpiece parts during the cutting machining and in particular a simplified discharge of cut workpiece parts.
  • a machine of the type mentioned which has an additional third movement means (additional axis) for moving the machining head in the first direction within the gap and which is formed such that the gap is variable in width.
  • the machine may be designed so that the gap can be varied only over its entire length in the second direction (Y-direction) in its width.
  • the machine can also be designed so that the width of the gap in one or more
  • Partial sections or sections in the Y direction is changeable.
  • the position of a section in the Y-direction, at which the width of the gap is changed, can in In this case, if necessary, be changed synchronously to the movement of the machining head in the Y direction.
  • the gap can be narrowed in a section in the Y direction, which corresponds to the position of the machining head in the Y direction, in order, if required, to provide planar support for a support of the
  • the machine comprises a control device which is designed or programmed to cut the width of the gap to a minimum when free cutting a workpiece part to be supported or tilted
  • the tilting workpiece part may be a workpiece part which does not have sufficient flexural rigidity and / or which is too small
  • the minimum gap width is in particular that for the
  • a minimum gap width in the X-direction which makes this possible, may for example be about 5 mm or less. In a machine in which at least one gap defining device is formed on at least one gap, the minimum gap width may be 0 mm, i. the gap can possibly
  • the minimum gap width should be smaller than the dimensions of a workpiece part to be cut free in the X direction, since only in this case can a surface support of the workpiece part take place.
  • the minimum gap width when cutting free the workpiece part is in particular smaller than the width of the gap when cutting the remaining contour of the workpiece part.
  • Understood workpiece support which is suitable to support the plate-shaped workpiece surface.
  • Such a workpiece support surface does not have to form a continuous surface, but it is sufficient if the workpiece is supported at several (at least three, usually significantly more) points by support elements (possibly only selectively) to store the workpiece in a support plane.
  • Workpiece support surface is formed in this case by the tops of the support elements.
  • the workpiece support surfaces, between which the gap is formed may be formed, for example, in the form of a brush or ball table.
  • the workpiece to be machined is supported in this case during processing by many arranged on or in a table surface support elements in the form of brushes or (rotatable) balls, which together
  • Support elements may be provided for the formation of workpiece support surfaces.
  • the workpiece support surfaces as a circumferential
  • the location of the gap is in the first
  • the gap is by a movement of at least one of the workpiece support surfaces in the first direction (X direction), by a movement of at least one portion of at least one of
  • Workpiece support surfaces in the first direction and / or by a movement of at least one between the workpiece support surfaces in the first direction movable support elements, which has a bearing surface for supporting workpiece parts cut during the cutting process, can be varied in width, wherein preferably the position of the gap in the first direction is variable in synchronism with the movement of the machining head in the first direction.
  • Workpiece support surface (s) and / or the support elements can be carried out with the aid of a control device which is designed or programmed, the width of the gap depending on the size, the contour shape or the outer contour and / or the thickness or bending stiffness of a momentarily intersecting
  • the workpiece support surfaces, the subregions of the workpiece support surfaces and / or the support elements may possibly
  • the two workpiece support surfaces or portions of the workpiece support surfaces e.g. are arranged on both sides of the gap and extend over the entire gap length, be movable in the X direction both against each other and synchronously with each other and synchronously with the movement of the machining head.
  • the width of the gap can be adapted in this way to the size, contour shape and thickness of each workpiece part to be cut: Large and stable or rigid workpiece parts can be cut with a large gap width to avoid contamination of the workpiece support surfaces , While at least for the cutting free of small workpiece parts, the workpiece support surfaces or portions of the workpiece support surfaces for narrowing the gap can be moved towards each other.
  • the support elements may also have a continuous contact surface on their side facing the workpiece, which can be brought into contact with the underside of the workpiece.
  • the support elements may have a plurality of support elements, for example in the form of support pins, balls, brushes or webs, which together form the support surface on which the workpiece or cut-free workpiece parts can rest.
  • the control device is designed or programmed to control the movement of the at least one workpiece support surface, the at least one subregion of the at least one support surface and / or of the at least one support element in such a way that when clearing one
  • the width of the gap is reduced to a minimum gap width, which is smaller than a travel range of the third movement device (additional axis), i. smaller than the width of the movement range of the
  • the gap width is reduced to just enough gap width for the passage of the processing beam.
  • the gap is thus narrowed for the planar support of the workpiece parts and can possibly be carried along with the movement of the machining head in the X direction.
  • the gap on its minimal possible gap width as described above.
  • control device is designed or programmed to control the position of the gap in the first direction so that a cut-free position of the workpiece part to be supported is positioned within the gap having the minimum gap width.
  • the position of the free-cutting position in the X direction can be varied depending on the geometry, the dimensions and the bending stiffness of the workpiece.
  • the gap for the free cutting are completely closed when the cut-free position is positioned within the recess.
  • control device is designed or programmed to control the movement of the at least one workpiece support surface, the at least one subregion of the at least one workpiece support surface and / or the at least one support element such that the gap during cutting of the gap in the first direction covering
  • Workpiece parts has a maximum gap width. Big and rigid
  • the gap limiting components such as the one or more support elements to avoid.
  • the total width of the bearing surfaces of the support elements in the X direction does not completely fill the gap in the X direction, so that the gap width can be changed by a displacement of the support elements in the X direction.
  • Support elements extend over the entire cutting area or over the entire length of the gap. But it is also possible, several such features
  • the support elements can be moved in the X direction during machining of the workpiece synchronously with the movement of the machining head, so that the machining beam is always positioned within a cutting area with a gap width narrowed with respect to the distance between the two workpiece support faces.
  • This gap or narrowed cutting area can be formed either in the X direction between the support elements or between a support element on one side and the lateral, extending in the Y direction edge of a stationary workpiece support surface or possibly a discharge flap.
  • the main part of the plate-shaped workpiece is supported by the fixed workpiece support surfaces and only the narrow support elements are in the X direction between the fixed
  • the support elements are positioned close to each other, so that the remaining gap is as small as possible and assumes its minimum gap width.
  • at least one edge region of a support element facing a workpiece support surface and at least one edge region facing the support element are at least one of the
  • At least one, preferably two or more, of the support elements are made extendable from one of the workpiece support surfaces. In this embodiment, the or
  • Support elements such as drawers from the fixed ones
  • Workpiece support surfaces are extended or the support elements can at least partially in the X direction below a respective
  • the support element (s) may have bristles at least in a subregion which is inserted under the workpiece support surfaces, which rise up during extension, so that their upper side is in line with the workpiece
  • the workpiece support surfaces are flush with each other to support the workpiece.
  • At least one, preferably two or more of the support elements in the second direction (Y-direction) are controlled movable.
  • at least two support elements movable in both the X direction and in the Y direction can be arranged between the workpiece support surfaces.
  • Support elements can be fixed to the same
  • Workpiece support surfaces be attached at least one support element.
  • the support members may be carried in synchronism with the movement of the machining head in both the X direction and the Y direction in this embodiment.
  • the gap formed between the support elements can be narrowed just before the free cutting. Are two each in the X direction and in Y-direction movable support elements attached to each of the two limiting the gap fixed workpiece support surfaces, so can the formed between the support elements opening for the
  • Machining beam are formed highly flexible during the free cutting of a workpiece part by the interaction of the support elements.
  • a recess or a groove may be provided on one or more of the support elements. In this way, it is possible to completely drive the support elements together, so that the gap between the support elements when cutting free is completely closed leaving only a small opening formed by the recess or by two adjacent recesses, through which the machining beam is cut free the workpiece part passes through.
  • the opening between the support elements or the recess follows the movement of the machining head in the X direction and in the Y direction.
  • a groove may also be a recess in the form of a chamfered edge or a rounding formed at a gap facing the corner of an outer edge of one or more of the support elements.
  • the support surface is at least one
  • Removal of cut workpiece parts can in this case by lowering the support elements or their support surfaces and then pivoting the support surfaces down or by fast
  • Workpiece support surfaces arranged gap by pivoting at least a support element between the workpiece support surfaces can be reduced in size, wherein the support member has a support surface for supporting workpiece parts cut during the separating processing.
  • Embodiment are arranged adjacent to the gap formed between the workpiece support surfaces (with maximum gap width) either on both sides or only on one side of one or more pivotable support elements.
  • the gap width can not be reduced continuously by the pivoting in of the support element (s), but only in discrete steps.
  • the gap width in this embodiment is only between a maximum
  • Support elements are generated a gap with a width that lies between the maximum and the minimum gap width.
  • the support elements When cutting large, the gap at its maximum gap width overlapping workpiece parts, the support elements are pivoted out of the cutting area and out of the gap and arranged in the retracted position, for example, below the workpiece support surfaces in which they do not protrude into the gap.
  • the at least one support element is inserted into the gap at least before the cutout
  • the support element has at least one, preferably at an outer edge of the support surface facing the gap several recesses for the passage of the machining beam in
  • the gap width required for the passage of the machining beam at a narrowed gap can be reduced, since the cutting machining, in particular the free cutting of the workpiece part, i. the complete release of the workpiece part from
  • Remaining workpiece can be done within the recess. If the
  • Free cutting position is arranged within the recess, the gap when clearing can be completely closed if necessary.
  • the width of the support surface of the pivotable into the gap support element can be increased and thus the area support of workpiece parts can be improved.
  • a gap is provided on both sides of the gap
  • the recesses are arranged on the outer edges in the Y direction opposite one another, so that they form a common opening in the pivoted into the gap position of the support elements, through which the
  • the recesses may in particular be complementary to each other, i. the opening formed by the recesses has two mirror-symmetrical halves.
  • the recesses may for example have a semicircular, oval or rectangular geometry and together form a circular, oval or rectangular, in particular square opening.
  • Support member a plurality of recesses in a comb-shaped arrangement, that is, the recesses are arranged along the extending in the Y direction outer edge of the support member at equal intervals from each other.
  • the recesses formed on the outer edge may have a different size and possibly a different geometry.
  • the recesses may be semicircular, oval or rectangular, for example.
  • two or more types of recesses may be used different size and / or geometry may be formed on the outer edge, which alternate along the outer edge.
  • recesses may be arranged with an alternately smaller and larger hole size along the outer edge.
  • the range of movement of the support member in the Y direction in this case typically corresponds to the distance between the centers of two
  • Outlet flap attached.
  • the discharge flap typically extends over the entire length of the gap or the travel range of the machining head in the Y direction and may optionally have a plurality of segments in the Y direction, which are individually pivotable.
  • the support element or elements may be mounted on the workpiece support surface adjacent to the discharge flap or on the discharge flap itself. In the latter case, a respective
  • a further aspect of the invention relates to a method for separating a workpiece on a machine as described above, comprising: adjusting the width of the gap as a function of the size, the contour shape and / or thickness of the workpiece part to be cut.
  • the width of the gap to the Support of tilt-prone, typically small or non-rigid workpiece parts are reduced in particular during free cutting.
  • the gap can be opened wider and in particular have its maximum possible width.
  • the gap is moved synchronously with the movement of the machining head in the first direction. In this variant can at the
  • the width of the gap is reduced to a minimum gap width, in particular by moving at least one of the support elements, which is smaller than a travel range of the additional axis or the third movement device.
  • the width of the gap is set to one for the passage of the
  • the width of the gap may be e.g. by swiveling at least one
  • Support element can be reduced in the gap to the minimum gap width. Is one or more support elements between the
  • the gap can be reduced by a displacement of at least one such support element in the X direction to the minimum gap width.
  • the minimum gap width may be a gap width required for the cutting operation that is large enough to prevent fouling or damage by the processing beam and, if desired, slag formed at the lateral edges of the restricted gap .
  • the minimum gap width can also be at 0 mm, provided that at the gap limiting components, in particular at the support elements, at least one recess or opening for the passage of the
  • Processing beam is formed.
  • a further variant is for discharging a cut-free
  • the at least one support element can be moved in the X direction.
  • the movement of the support element is typically faster than, for example, the movement of a discharge flap located adjacent to a workpiece support surface, so that rapid ejection of the discharge element
  • Workpiece part can be done by the widened gap.
  • the gap can be widened by an opposite, in particular synchronous movement of at least two support elements in the first direction (X direction).
  • the movement of the two support elements is typically synchronized, i. with the same amount of acceleration or speed, but in the opposite direction (positive or negative X direction), so that the cut workpiece part in the opposite direction
  • Movement of the two support elements is not moved laterally.
  • Another variant is for discharging the cut-free
  • At least one support element which can be pivoted between the workpiece support surfaces, can be pivoted downwards into a retracted position in order to widen the gap.
  • swivel-mounted support elements mounted on both sides of the gap can also be pivoted downwards in a synchronous movement in order to move the
  • Free cut workpiece part ideally in free fall spalleusen through the gap.
  • support elements or extendable from the workpiece support surfaces support elements or their support surfaces can be designed to pivot down to achieve a quick discharge of cut workpiece parts.
  • Support surfaces are pivoted relative to a main body of the support elements.
  • the support surface is at least one
  • the lowering movement of the support surfaces or the support elements can be carried out in particular before the above-described pivoting movement or be superimposed by this. In this way it can be ensured that workpiece parts can be reliably removed downwards from the skeleton or from the remainder of the workpiece and do not catch on the remainder of the workpiece during removal.
  • the support elements can be lowered synchronously or independently. Alternatively or additionally, the bearing surfaces of the support elements can be lowered relative to a base body of the support elements.
  • the invention also relates to a computer program product, which is for
  • the data processing system may in particular be a
  • Control device of the machine act on which runs a machining program, which consists essentially in a sequence of control commands for coordinating the movements of the workpiece, the machining head and the possibly existing support elements.
  • FIG. 1 is an illustration of an embodiment of a
  • Laser processing machine with two support elements, which reduce the width of a gap formed between the support elements when free cutting a workpiece part to a minimum gap width
  • 2a, b shows representations of two support elements which can be extended from two workpiece support surfaces to set a variable gap width of a gap formed between the support elements
  • Fig. 3 is an illustration of two support elements, each one
  • FIG. 5a, b representations of four support elements adjacent to
  • FIG. 5 a a movement range of the laser beam are arranged (FIG. 5 a) or a gap formed between the support elements for free cutting a workpiece part to a minimum width narrowing (FIG. 5 b),
  • FIG. 6 a representation of one between two workpiece support surfaces
  • FIG. 10 is a view analogous to FIG. 7, in which at the two pivotable support elements
  • Support elements are formed several complementary recesses,
  • Fig. 1 1 is a view analogous to FIG. 9, wherein the recesses in the
  • Support element have a different size
  • Fig. 12 is a view similar to FIG. 10, wherein the recesses in the
  • FIG. 1 shows an exemplary structure of a machine 1 for laser processing, more precisely for laser cutting, of a plate-shaped workpiece 2 shown in dashed lines by means of a laser beam 3.
  • a laser beam 3 For cutting processing of the workpiece 2, instead of the laser beam 3, another type of
  • thermal processing beam for example a plasma torch, or a
  • the workpiece 2 is located on the machining on two workpiece support surfaces 4, 5, which form the tops of two workpiece tables in the example shown and define a support plane (XY plane of an XYZ coordinate system) for supporting the workpiece 2.
  • the workpiece support surfaces 4, 5 which form the tops of two workpiece tables in the example shown and define a support plane (XY plane of an XYZ coordinate system) for supporting the workpiece 2.
  • Workpiece support surfaces 4, 5 can be formed by the table surfaces or by pin-shaped support elements (pins), support tapes, brushes, rollers, balls, air cushions or the like.
  • pins pin-shaped support elements
  • support tapes brushes, rollers, balls, air cushions or the like.
  • a conventional movement and holding device 7 which has a drive and clamping devices 8 in the form of clamping claws for holding the workpiece 2, the workpiece 2 on the workpiece support surfaces 4, 5 in a first direction of movement X (hereinafter: X direction) controlled moved and moved to a predetermined workpiece position X w .
  • X direction a first direction of movement X
  • brushes, balls or rollers may be mounted on the work tables shown in Fig. 1, which form the actual support surfaces 4, 5 for the workpiece 2.
  • moving device for example in the form of a (rotating) conveyor belt, as described in DE 10 201 1 051 170 A1 of the Applicant, or in the form of a workpiece support, as described in JP 06170469.
  • a gap 6 is formed which extends in a second direction (in the following: Y direction) over the entire travel path of a laser cutting head 9 extends, which aligns the laser beam 3 on the workpiece 2 and focused.
  • Laser cutting head 9 is controlled by means of a serving as a moving device driven carriage 1 1, which is guided on a fixed portal 10, within the gap 6 in the Y direction.
  • the laser cutting head 9 is additionally movable in the X direction and can be moved by means of an attached to the carriage 1 1 additional movement means 12,
  • the movement device 12 in this case has a travel range A in the X direction which corresponds at most to the maximum gap width bMAx of the gap 6.
  • Outward transfer of workpiece parts is pivotable downwards, as indicated in Fig. 1 by an arrow.
  • Adjacent to the first workpiece support surface 4 is a first support element 13a and adjacent to the discharge flap 14, a second support element 13b for the workpiece 2 is arranged.
  • Support elements 13a, 13b each extend over the entire length of the gap 6 in the Y direction and limit the gap 6 in the X direction.
  • Support elements 13a, 13b are controlled and independent in the X direction moved from each other.
  • the width b of the gap 6 formed between the support elements 13a, 13b can be varied as shown in FIG. 1 between a minimum gap width biyiN and a maximum gap width bMAx.
  • support elements 13a, 13b which extend over the entire length of the gap 6, a plurality of adjacently disposed in the Y direction support elements may be used or the
  • Supporting elements 13a, 13b may have a plurality of segments arranged side by side in the Y-direction and independently movable in the X-direction.
  • the controlled movement of the support elements 13a, 13b in the X direction can be done, for example, by means of spindle drives, the spindle nut is attached to the respective support member 13a, 13b and the spindle and the drive motor on one of the two workpiece support surfaces 4, 5 are mounted. It is understood that the controlled movement of the
  • Support elements 13a, 13b for changing the width b of the gap 6 can also be realized in a different manner than that described above.
  • the two support elements 13a, 13b have the workpiece support surfaces 4, 5 facing edge portions 16a, 16b, which are formed kammformig and with attached to the first workpiece support surface 4 and on the discharge flap 14, also kammformig formed edge regions 17a, 17b correspond.
  • the corresponding edge regions 16a, 17a or 16b, 17b engage in the X-direction during the movement of the support elements 13a, 13b, so that only small portions of the workpiece move when the support elements 13a, 13b move in the X direction to narrow the gap 6 2 between the first support member 13a and the first
  • the laser cutting head 9 in both the X direction and in the Y direction at a desired cutting head position Xs, Ys within its travel range be positioned, wherein the maximum travel of the laser cutting head 9 in the X direction of the maximum width bMAx of the gap 6 corresponds.
  • the machine 1 For controlling the cutting processing, the machine 1 has a
  • Control device 19 which is used to coordinate the movements of
  • Workpiece 2 the laser cutting head 9 and the support elements 13 a, 13 b is used to a desired workpiece position X W , a desired
  • the maximum width bMAx of the gap 6 is assumed when the comb-shaped edge regions 16a, 16b of the two support elements 13a, 13b are moved so far in the X direction that they extend in the Y direction
  • Support elements 13a, 13b, the top of the discharge flap 14 and the workpiece support surfaces 4, 5 are arranged in the Z direction at the same height.
  • the support elements 13a, 13b can be moved in the gap 6 in each case to a desired position XUA, XUB in the X direction, there to the workpiece 2, more precisely cut from the workpiece 2 or cut during processing workpiece parts 18 by means of a respective support surface 15a To support 15b.
  • the width b of the gap 6 set to a advantageous for the cutting machining of the respective workpiece part 18 width b .
  • the gap width b should be as large as possible during the cutting process in order to avoid contamination of the edges of the support elements 13a, 13b.
  • such workpiece parts can be cut in a gap 6 with maximum gap width bMAx.
  • the width b of the gap 6 should be reduced to a minimum gap width biyiN.
  • the minimum gap width biyiN is determined by the requirement that during the cutting operation no soiling or damage by the laser beam 9 and possibly formed slag should occur at the lateral, mutually facing edges of the support elements 13a, 13b.
  • Slit width biyiN in the X direction which makes this possible, can be about 3 mm. Due to the narrowing of the gap 6 to the minimum gap width biyiN, the workpiece part 18 can be supported flat during the free cutting by the support elements 13a, 13b and thus tilting and in particular a
  • the movement of the support elements 13a, 13b can take place synchronously with the movement of the laser cutting head 9 in the X direction in order to always change the position of the gap 6 in the X direction so that the laser beam 3 moves through the gap 6 during its movement in the X direction meets.
  • the movement of the support elements 13a, 13b in the X direction can take place synchronously, ie the distance between the position XUA of the first support element 13a and the position XUB of the second support element in the X direction and thus the width b of the gap 6 remains during the movement of the laser cutting head 9 - except when cutting free - in the X direction constant.
  • the movement of the first support member 13a in the X direction need not be synchronous with the movement of the second support member 13b in the X direction, that is, the distance between the position XUA of the first support member 13a and the position XUB of the second Support element 13b in the X direction and thus the width b of the gap 6 may change during the movement of the laser cutting head 9 in the X direction.
  • the latter is necessary, for example, to the gap 6 before the
  • Changing the gap width b is understood to shift the position of the gap center in the X direction. As indicated in FIG. 1 by two arrows, the two can
  • Support elements 13a, 13b to a desired position ZUA, ZUB in the Z direction below the workpiece support surfaces 4, 5 are arranged.
  • the controlled movement of the support elements 13a, 13b in the Z-direction takes place with the aid of the control device 19, which typically lowers the support elements 13a, 13b synchronously in the Z direction, so that the position ZUA, ZUB of the support elements 13a, 13b during the movement in Z direction coincides.
  • the support elements 13a, 13b are synchronized in the X direction, i. with the same amount of acceleration or speed, quickly moved in opposite directions, so that the distance in the X direction increases rapidly and that on the
  • Support surfaces 15a, 15b of the support elements 13a, 13b resting
  • Workpiece part 18 ideally can be discharged downwards in free fall, without this being displaced laterally. It is understood that in the manner described here only workpiece parts 18 can be discharged which completely on the support surfaces 15a, 15b of the support elements 13a, 13b but not on the comb-shaped edge regions 17a, 17b of the first
  • Support elements 13a, 13b are also pivoted downwards for the removal of small workpiece parts 18 in order to discharge them through the gap 6 downwards.
  • Fig. 2a, b show a detail of an embodiment of a machine 1, in which, unlike in Fig. 1, two support elements 13a, 13b are provided, which are controlled in both the X-direction and in the Y-direction movable.
  • the first support member 13a is attached to the first workpiece support surface 4 and the second support member 13b is attached to the second workpiece support surface 5.
  • the support elements 13a, 13b or the gap 6 formed between them is carried in this case in both the X direction and in the Y direction synchronously with the movement of the laser cutting head 9, so that the
  • Cutting head position Xs , Ys always remains within the gap 6, that is, the position of the gap 6 is in both the X direction and in the Y direction to the
  • Cutting head position Xs, Ys adapted.
  • the width b of the between the support elements 13a, 13b and the laser cutting head 9 in the X direction and in the Y direction by means of the control device 19.
  • Spacing 6 formed support elements 13a, 13b are selected to be smaller than the movement range A of the additional movement means 12, for example, about a (not shown) workpiece part at one in the gap 6 arranged
  • the travel range A corresponds to the width of a movement region 21 of the laser cutting head 9 or of the laser beam 3 in the X direction.
  • the support elements 13a, 13b can be partially withdrawn below the workpiece support surfaces 4, 5 in the cutting-machining of such a workpiece part 20 in the X-direction.
  • the support surfaces 15a, 15b of the support elements 13a, 13b shown in Fig. 2a, b are divided into two, i. these each have a first portion 22a, 22b made of a radiation-insensitive and hard, for example metallic material, e.g. made of copper, as well as a second portion 23a, 23b on, as
  • the two first subregions 22a, 22b are each arranged directly adjacent to the outer edges of the bearing surfaces 15a, 15b lying opposite each other in the X-direction (cf., Fig. 2a), between which the gap 6 is formed.
  • the first partial regions 22a, 22b each have a horizontally extending surface in order to produce a planar surface when cut-free
  • the second subregions 23a, 23b designed as brush pads have a plurality of brushes shown by way of example in FIG. 2b, which follow from a surface of the second subarea 23a, 23b offset downwards by a brush height h from the top of the first subarea 22a, 22b extend up to support the workpiece part 20. Since the brushes as
  • Brush support trained second portion 23a, 23b are flexible, the second support carriage 13a, 13b partially under the
  • the first portion 22a, 22b may be omitted, i. the support elements 13a, 13b may be completely formed as brush pads. In this case, the
  • Support elements 13a, 13b are completely withdrawn under the workpiece support surfaces 4, 5.
  • the support elements 13a, 13b can be extended out of the workpiece support surfaces 4, 5 for narrowing the gap 6 and moved, for example, into the position shown in FIG. 2a.
  • Fig. 3 shows an embodiment in which analogous to Fig. 2a, b two
  • Support elements 13a, 13b are attached to the two mutually opposite edges of the workpiece support surfaces 4, 5, so that between the support elements 13a, 13b, a gap 6 is formed. Both the first
  • Support element 13a as well as the second support element 13b have in each case in the X-direction opposite outer edges of the support surfaces 15a, 15b each have a semicircular recess 24a, 24b.
  • Recesses 24a, 24b are positioned at the same location in the Y-direction, so that they are at the complete collapse of the two support elements 13a, 13b in the X direction form a substantially circular opening for the passage of the laser beam 3.
  • the two recesses 24a, 24b make it possible to arrange the support elements 13a, 13b directly adjacent to one another during free cutting, so that the minimum width bum of the gap 6 during the cutting
  • Free cutting is 0 mm and a full-scale support of a
  • Control of the two support elements 13a, 13b are simplified. It is understood that in addition to the narrowing or broadening of the gap 6 by the movement of the support elements 13a, 13b in the X direction, the position or the position of the gap 6 in the X direction can be changed. In particular, the position of the opening or the recesses 24a, 24b can be synchronized with the movement of the laser cutting head 9 in the X direction and in the Y direction, so that the laser beam 3 or the cutting head position Xs, Ys always between the recesses 24a, 24b is positioned. 4 shows an exemplary embodiment in which the gap 6 is formed between the outer edges of two support elements 13a, 13b arranged side by side in the Y direction and the first workpiece support surface 4.
  • the movement region 21 of the machining head 9 is positioned adjacent to the first workpiece support surface 4 in the example shown in FIG. 4.
  • the support elements 13a, 13b have a smaller width than the gap formed between the workpiece support surfaces 4, 5.
  • Support elements 13a, 13b therefore have a low mass and can be moved quickly between the workpiece support surfaces 4, 5 in the X direction to support tilting workpiece parts, in particular before the free cutting.
  • Free cutting position FP is in the example shown within an opening, that of two recesses 24a, 24b in the bearing surfaces 15a, 15b of
  • Supporting elements 13a, 13b is limited in the form of chamfered edges, which are formed at mutually adjacent corners of the bearing surfaces 15a, 15b. As described in connection with FIG. 3, the
  • Support elements 13a, 13b are synchronously moved in both the X direction and in the Y direction with the movement of the laser cutting head 9, so that the laser beam 3 is always positioned within the limited by the edges 24a, 24b opening.
  • the support elements 13a, 13b are connected to a drive arranged in the region of the second workpiece support 5 in order to carry out the controlled movement in the X direction and in the Y direction.
  • 5a, b show a machine 1, in which the ones shown in Fig. 3, arranged adjacent in the X direction and on the second workpiece support surface fifth
  • Support elements 13c, 13d are combined at the first
  • Workpiece support surface 4 are mounted. In the example shown are the
  • the adjacently arranged corners of the support surfaces 15a-d of the four support elements 13a-d each have a recess in the form of a chamfered edge 24a-d, wherein the chamfered edge of the first
  • Supporting element 13a is covered by a resting workpiece part 18.
  • the cutting head position Xs, Ys is within an opening delimited by the recesses 24a-d, which is moved in synchronism with the movement of the laser cutting head 9 in the X direction and in the Y direction.
  • Support elements 13a-d, the opening formed between the support elements 13a-d and the recesses 24a-d for the laser beam 3 at the free cutting of a workpiece part 18 by the interaction of the Support elements 13a-d are highly flexibly shaped, as indicated in Fig. 5b, in which a first pair of support members 13a, 13c with respect to a second, adjacent in the Y direction pair of
  • Support elements 13b, 13d is slightly displaced in the X direction. In this way, the travel path of the laser cutting head 9 during free cutting of the workpiece part 18 can be flexibly adapted to the outer contour of the workpiece part 18.
  • Support elements 13a-d at least partially under the
  • a support member 13 is arranged, which in the manner of a rail with two in the Y direction over the entire length of the support surfaces 4, 5 extending rail parts
  • bearing surface 15a, 15b is formed, which form a two-part bearing surface 15a, 15b to support a workpiece. Between the bearing surfaces 15a, 15b is in the
  • the rail-shaped support member 13 a (residual) gap 6 formed with a minimum gap width biyiN.
  • the support member 13 is connected in the example shown via a hinge 30 to the discharge flap 14 and can be moved by means of an actuator 31 in a located below the discharge flap 14 retracted position. In the withdrawn position that stands
  • Support element 13 is not in the X direction via the discharge flap 14, so that between the first workpiece support surface 4 and the discharge flap 14, an enlarged gap 6 is formed whose width bMAx the distance between the first workpiece support surface 4 and the discharge flap 14 in the X direction equivalent.
  • the width b of the gap 6 can be reduced from the maximum gap width bMAx to the minimum gap width biyiN, as shown in FIG.
  • the support member 13 is typically pivoted in the gap 6 before cutting open small, tilt-prone workpiece parts to the
  • Supporting elements 13a, 13b pivoted in order to support by means of their respective bearing surfaces 15a, 15b, a workpiece part during cutting free. As described in FIG. 6, the support elements 13a, 13b can be arranged in a position below the first workpiece support surface 4 or below the discharge flap
  • the support elements 13a, 13b are connected to the first workpiece support surface 4 and to the discharge flap 14 via a respective hinge connection 30a, 30b and can each be pivoted by means of an actuator (not shown) between the pivoted into the gap 6 and the retracted position, wherein the pivot axis extending in the Y direction on the
  • the free-cutting position is selected for small workpiece parts, ie for workpiece parts whose width is smaller than the maximum width b M Ax of the gap 6, that the cut-free
  • Fig. 8 shows a support member 13 in the form of a pivotable arm, of a pivoted into the gap 6 position in which a formed on the end face or edge of the arm support surface 15 to be cut free
  • Supported workpiece part 18, in a dashed lines in FIG. 8, located below the discharge flap 14 located retracted position can be pivoted.
  • the pivoting movement takes place about a pivot axis extending in the Y direction and which is formed on a hinge 30.
  • the edge of the pivoting arm forming the support element 13 has no chamfer, so that the free-cut workpiece part 18 is supported by the edge of the support element 13 forming the support surface 15.
  • Swiveling the arm reduces the width b of the gap 6 from the maximum width biviAx to the minimum gap width biyiN.
  • the workpiece part 18 is in free cutting substantially on the top of the
  • Ausschleusklappe 14 and the free-cutting position FP is located near the outer edge of the discharge flap 14.
  • the serving as a support element 13 swivel arm is pivoted to prevent the freeing the tilting of the workpiece part 18 in the gap 6.
  • the support surface 15 is in contact with the outer edge 26 facing the gap 6
  • Substantially semicircular or oval recesses 24 are formed in a comb-shaped arrangement, i. two adjacent recesses 24 are positioned equidistant from each other in the Y direction.
  • the pivotal movement of the support member 13 is as described in connection with FIG. 6, wherein, in contrast to the support member 13 shown in FIG. 6, the (narrowed) gap 6 between the first workpiece support surface 4 and the comb-like outer edge 26 of the support member 13 is formed.
  • the support member 13 is shortly before the free cutting of a
  • Support element 13 are pivoted into the gap 6, without having to be switched off for this purpose, the laser beam 3. It will be appreciated that in the example shown in FIGS. 6 and 9, the support element 13 may alternatively be hinged to the first workpiece support surface 4 for pivoting into a retracted position below the first workpiece support surface 4.
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment in which, as in FIG. 7, a pivotable support element 13a, 13b is mounted on each side of the gap 6, which pivots into the gap 6 from a position withdrawn under the first workpiece support 4 or under the discharge flap 14 can be.
  • connection to the first workpiece support 4 or to the discharge flap 14 is realized via a respective articulated connection 30a, 30b and the pivoting movement via a respective actuator 31a, 31b.
  • the mutually facing outer edges 26a, 26b of the bearing surfaces 15a, 15b of the two support elements 13a, 13b have substantially semicircular or oval recesses 24 each in a comb-shaped arrangement. In each case two of the recesses 24 are arranged opposite each other in the Y direction, so that an opening is formed between them, in which the laser beam 3 for free cutting a
  • Workpiece part can be positioned. Small workpiece parts, which rest only on the two support surfaces 15a, 15b of the support elements 13a, 13b, can be discharged out of the gap 6 by a synchronous pivoting of the two support elements 13a, 13b in the respective retracted position downwards. It is understood that for discharging smaller
  • FIG. 1 1 shows a pivotable support member 13, which is analogous to Fig. 9 in the region of its gap 6 facing outer edge 26 formed like a comb.
  • the support element 13 is connected to the first support surface 4.
  • recesses 24a, 24b formed with different size, wherein the two types of recesses 24a, 24b alternate in the Y direction.
  • Small workpiece parts resting on the two support elements 13a, 13b during free cutting are typically cut free within the small recesses 24a, while larger workpiece parts resting at least partially on the discharge flap 14 are usually located at one in the large recesses 24b Free cutting position FP
  • the support elements 13, 13a, 13b shown in FIGS. 9 to 12 are designed to be displaceable in the Y direction.
  • the range of motion, i. the possible positions YUA, YUB of the support elements 13, 13a, 13b in the Y direction are typically the distance between the centers of two adjacent recesses 24 and the distance between the centers of two adjacent small recesses 24a and large recesses, respectively 24b limited.
  • Such a range of movement of the support elements 13, 13, 13b is sufficient, since by suitable positioning of the support elements 13, 13a, 13b in the Y direction, a recess 24, 24a, 24b suitable for free cutting is arranged at an arbitrary free cutting position FP in the Y direction can be.
  • Support elements 13, 13a, 13b be designed adjustable in height and / or pivotable.
  • the movement of the support surfaces 15, 15a, 15b takes place in this case on the manner described above in connection with the height-adjustable or pivotable support elements 13, 13a, 13b.
  • the lowering movement and the moving apart of two of the support elements 13a, 13b can also be superimposed to allow a highly dynamic discharge.
  • Processing area can be removed.
  • a discharge flap 14 which extends over the entire length of the gap 6 in the Y direction as described above, a discharge flap segmented in the Y direction or two or more discharge flaps can also be used. It is also possible to discharge cut-free workpiece parts upwards, for example by using suction or magnetic grippers. If the workpiece support surfaces 4, 5 are embodied differently than in FIGS. 1 and 2 in the manner of a conveyor belt, cut-free workpiece parts can also be ejected in the X direction by a movement of such a conveyor belt.
  • one or both workpiece support surfaces 4, 5 may be designed to be displaceable in the X direction.
  • the first workpiece support surfaces 4, 5 may be designed to be displaceable in the X direction.
  • Workpiece support surface (s) 4, 5 may possibly only one adjacent to the gap. 6

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maschine (1) zum trennenden Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks (2) in mindestens ein Werkstückteil (18) und ein Restwerkstück (2a) mittels eines Bearbeitungsstrahls (3), mit: einer ersten Bewegungseinrichtung (7) zur Bewegung des Werkstücks (2) in einer ersten Richtung (X), einer zweiten Bewegungseinrichtung (11) zur Bewegung eines den Bearbeitungsstrahl (3) auf das Werkstück (2) ausrichtenden Bearbeitungskopfs (9) in einer zweiten, zur ersten senkrechten Richtung (Y), sowie zwei Werkstückauflageflächen (4, 5) zur Auflage des Werkstücks (2), zwischen denen ein sich entlang der zweiten Richtung (Y) erstreckender Spalt (6) gebildet ist. Der Spalt (6) ist in seiner Breite (b) veränderbar und die Maschine (1) weist eine zusätzliche Bewegungseinrichtung (12) zur Bewegung des Bearbeitungskopfs (9) in der ersten Richtung (X) innerhalb des Spalts (6) auf. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum trennenden Bearbeiten eines Werkstücks (2) an einer solchen Maschine (1), das Verfahren umfassend: Einstellen der Breite (b) des Spalts (6) in Abhängigkeit von der Größe und/oder der Konturform und/oder der Dicke eines zu schneidenden Werkstückteils (18).

Description

Maschine zum trennenden Bearbeiten von plattenförmiqen Werkstücken Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, insbesondere eine
Laserbearbeitungsmaschine, zum trennenden Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks in mindestens ein Werkstückteil und ein Restwerkstück mittels eines Bearbeitungsstrahls, insbesondere mittels eines Laserstrahls, mit: einer ersten Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Werkstücks in einer ersten Richtung, einer zweiten Bewegungseinrichtung zur Bewegung eines den Bearbeitungsstrahl auf das Werkstück ausrichtenden Bearbeitungskopfs in einer zweiten, zur ersten senkrechten Richtung, sowie zwei Werkstückauflageflächen zur Auflage des Werkstücks, zwischen denen ein sich entlang der zweiten Richtung erstreckender Spalt gebildet ist, der sich unterhalb des Bewegungswegs des Bearbeitungskopfs in der zweiten Richtung erstreckt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum trennenden
Bearbeiten eines Werkstücks mittels einer solchen Maschine. Eine solche Maschine zum trennenden Bearbeiten von plattenformigen Werkstücken mittels eines Laserstrahls in Form einer kombinierten Laser- und Stanzmaschine ist aus der JP 5050346A bekannt geworden. An einer derartigen Maschine mit hybrider Bewegungsführung, bei der das Werkstück in einer ersten Richtung (X-Richtung) und der Bearbeitungskopf in einer zweiten Richtung (Y-Richtung) bewegt werden, ist zur Vermeidung von Beschädigungen durch den Bearbeitungsstrahl die
Werkstückauflage im Verfahrbereich des Bearbeitungskopfs unterbrochen. In der Werkstückauflage erstreckt sich somit zwischen zwei Werkstückauflageflächen bzw. Werkstückauflagen ein Spalt in Y-Richtung. Durch diesen Spalt werden der durch das Werkstück hindurch getretene Bearbeitungsstrahl sowie anfallende Schlacke und Schneidbutzen abgeführt. Bei dem Bearbeitungsstrahl kann es sich um einen Laserstrahl handeln, aber auch die Verwendung einer anderen Art von
Hochenergiestrahl, beispielsweise in Form eines Plasmalichtbogens, oder eines Wasserstrahls ist möglich.
Wenn an einer solchen Laserbearbeitungsmaschine eine Zusatzachse zur
Bewegung des Bearbeitungskopfs in X-Richtung vorgesehen werden soll, ist es vorteilhaft, wenn der Spalt in der Werkstückauflage eine Mindestbreite aufweist, die zumindest einem Verfahrbereich des Bearbeitungskopfs in X-Richtung entspricht. Mittels der Zusatzachse kann der Bearbeitungskopf innerhalb des Spaltes mit hoher Dynamik verfahren werden. Ein breiter Spalt erlaubt außerdem ein freies
Fallenlassen von kleinen bis mittelgroßen Schneidbutzen, Restgitterteilen oder kleineren Werkstückteilen, die beispielsweise mit Hilfe von Teilerutschen
voneinander sowie von der Schlacke getrennt werden können. Auf diese Weise können Kleinteile deutlich schneller aus dem Schneidbereich entfernt werden als durch die Schwenkbewegung einer zu diesem Zweck vorgesehenen
Ausschleusklappe. Eine große Spaltbreite kann sich beim Freischneiden kleinerer Werkstückteile jedoch auch nachteilig auswirken, da kleine Werkstückteile im Spaltbereich nicht
ausreichend unterstützt werden und aufgrund des hohen Gasdrucks des aus der Bearbeitungsdüse am Bearbeitungskopf austretenden und auf die freigeschnittenen Werkstückteile auftreffenden Schneidgases im Spalt verkippen und ggf. am
Restwerkstück verhaken können.
Aus der DE 10 201 1 054 360 A1 ist eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Laserbearbeitungsmaschine, bekannt geworden, die eine Werkstückauflage zur Aufnahme von plattenförmigen Materialien sowie eine Trennvorrichtung mit einem Bearbeitungskopf aufweist, der zumindest in Y-Richtung verfahrbar ist. Die
Werkstückauflage weist einen ersten Auflagetisch mit einer ersten Auflagefläche und einen zweiten Auflagetisch mit einer zweiten Auflagefläche auf, wobei die
Auflageflächen zur Bildung eines Spalts unterhalb des Bearbeitungskopfs zueinander beabstandet sind, und wobei die Lage des Spalts und die Breite des Spalts im Bearbeitungsbereich des Trennvorganges durch die Positionierung der Auflagetische in X-Richtung zueinander einstellbar ist. Es ist eine Steuerungseinrichtung
vorgesehen, welche eine Verfahrbewegung der Auflagetische steuert, so dass eine Spaltbreite zwischen den Auflagetischen einstellbar ist, die an eine Größe eines durch den Spalt zwischen den Auflagetischen nach unten auszuschleusenden Werkstückteils oder Abfallteils angepasst ist.
Aus der JP 2003-245838 A ist es bekannt, bei einer Maschine zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken innerhalb einer offenbaren und schließbaren
Ausschleusklappe einer Werkstückauflage eine Schneidplatte anzuordnen, die einen Spalt mit einer anpassbaren Spaltbreite aufweist, sowie eine sich an die
Schneidplatte anschließende weitere Ausschleusklappe vorzusehen. Die Spaltbreite kann in Abhängigkeit von den Abmessungen von auszuschleusenden
Werkstückteilen bzw. Schrottteilen eingestellt werden.
Aus der DE 36 20 896 A1 ist eine Stütz- und Transportvorrichtung für flächige Werkstücke bekannt geworden, welche mindestens ein endloses Förderband umfasst, das im Bereich eines Schneidwerkzeugs über eine Umlenkrolle geführt ist, die an einem Schlitten gelagert ist, der synchron mit dem Schneidwerkzeug in der Längsrichtung der Maschine gesteuert verfahrbar ist. In den Spalt zwischen den Förderbändern kann eine stabile Sicherheitsleiste eingesetzt werden. Aus der JP 2013-1 19101 A ist eine Maschine zum thermischen Bearbeiten von Werkstücken bekannt geworden, bei der ein Bearbeitungskopf sich in einer Richtung (Y-Richtung) über das Werkstück bewegt. Bei der Maschine wird nur in einem
Bereich der Werkstückauflage eine Öffnung gebildet, an welcher sich der
Bearbeitungskopf bei seiner Bewegung in Y-Richtung momentan befindet, d.h. die Bewegung der Öffnung ist mit der Bewegung des Bearbeitungskopfs in Y-Richtung synchronisiert. An der Werkstückauflage ist im Bereich des Verfahrwegs des
Bearbeitungskopfs in Y-Richtung eine Mehrzahl von Plattenpaaren angeordnet. Die Platten eines jeweiligen Paares werden zur Bildung der Öffnung in X-Richtung voneinander weg bewegt, sobald sich der Bearbeitungskopf an die Position eines jeweiligen Paares von Platten in Y-Richtung bewegt.
Die JP 63278694 A beschreibt einen Werkstücktisch zum Laserschneiden, bei dem eine Unterstützungsplatte motorisiert in eine horizontale Stellung verschwenkt wird, um unmittelbar vor dem Schneiden eine Schrägstellung des Werkstückmaterials zu verhindern. Die Unterstützungsplatte ist zwischen den in einer Rasteranordnung angeordneten Unterstützungsstiften vorgesehen, die das Werkstück bei der schneidenden Bearbeitung unterstützen. Aus der US 2010/0181 165 A1 ist eine Maschine zum Formschneiden eines von einer Rolle geförderten bandförmigen Materials bekannt geworden, bei welcher eine erste Reihe von parallel zueinander ausgerichteten Förderbändern und eine zweite Reihe von parallel zueinander ausgerichteten Förderbändern vorgesehen ist. Ein
Portalsystem mit zwei aufeinander aufbauenden Achsen ermöglicht die Bewegung eines Laserbearbeitungskopfs in zwei Richtungen. Ein zwischen den Förderbändern der ersten und zweiten Reihe gebildeter Spalt bildet eine Öffnung bzw. einen Pfad für den Durchtritt des Laserstrahls bei der Erzeugung eines Schnittes. Die Förderbänder sind in longitudinaler Richtung des bandförmigen Materials verschiebbar, um einen Spalt zu erzeugen, der dem mittels des Laserstrahls an dem bandförmigen Material zu schneidenden Profil entspricht.
Auch die US 2006/01 18529 A1 beschreibt eine Maschine zum Laserschneiden von bandförmigen Materialien, die entlang einer Vorschubrichtung von einem Band gefördert werden. Die Maschine weist einen Laserbearbeitungskopf auf, der in Vorschubrichtung (X-Richtung) und quer zur Vorschubrichtung (Y-Richtung) bewegbar ist. Die Maschine weist zwei Förderbänder auf, die in Vorschubrichtung vor bzw. hinter dem Laserbearbeitungskopf angeordnet sind und die zur
Unterstützung des bandförmigen Materials bzw. zur Unterstützung von von diesem freigeschnittenen Werkstückteilen dienen.
In der JP 2004-050184 A ist ein Unterstützungstisch-Mechanismus für ein Werkstück beschrieben, bei dem zwei in annähernd derselben Ebene angeordnete
Bandoberflächen näher zusammen oder weiter voneinander entfernt angeordnet werden können, um ein Werkstück bzw. ein Werkstückteil zu unterstützen. Es sind Rollen mit beweglichen Achsen vorgesehen, um zwischen den beiden
Bandoberflächen einen Öffnungsbereich zu bilden. Das Öffnen und Schließen des Öffnungsbereichs wird durch Verschieben der axialen Positionen der Rollen gesteuert.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Maschine zur trennenden Bearbeitung plattenförmiger Werkstücke, insbesondere eine
Laserbearbeitungsmaschine, bereitzustellen, die eine verbesserte Unterstützung von Werkstückteilen während der trennenden Bearbeitung und insbesondere ein vereinfachtes Ausschleusen freigeschnittener Werkstückteile ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Maschine der eingangs genannten Art, die eine zusätzliche, dritte Bewegungseinrichtung (Zusatzachse) zur Bewegung des Bearbeitungskopfs in der ersten Richtung innerhalb des Spalts aufweist und die derart ausgebildet ist, dass der Spalt in seiner Breite veränderbar ist. Die Maschine kann so ausgebildet sein, dass der Spalt nur über seine ganze Länge in der zweiten Richtung (Y-Richtung) in seiner Breite veränderbar ist. Die Maschine kann aber auch so ausgebildet sein, dass die Breite des Spalts in einem oder in mehreren
Teilbereichen bzw. Abschnitten in Y-Richtung veränderbar ist. Die Lage eines Abschnitts in Y-Richtung, an dem die Breite des Spalts verändert wird, kann in diesem Fall ggf. synchron zur Bewegung des Bearbeitungskopfs in Y-Richtung verändert werden. Insbesondere kann der Spalt hierbei in einem Abschnitt in Y- Richtung verengt werden, welcher der Position des Bearbeitungskopfs in Y-Richtung entspricht, um falls erforderlich eine flächige Unterstützung eines vom
Bearbeitungsstrahl momentan bearbeiteten Teilbereichs des Werkstücks bzw. eines von diesem freigeschnittenen Werkstückteils zu ermöglichen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Verfahrbereich der dritten Bewegungseinrichtung in X-Richtung höchstens der maximalen Breite des Spalts. Bei einer Ausführungsform umfasst die Maschine eine Steuerungseinrichtung, die ausgebildet bzw. programmiert ist, beim Freischneiden eines zu unterstützenden bzw. kippgefährdeten Werkstückteils die Breite des Spalts auf eine minimale
Spaltbreite zu reduzieren, die kleiner ist als ein Verfahrbereich der dritten
Bewegungseinrichtung in X-Richtung. Bei dieser Ausführungsform wird also die Breite des Spalts auf die minimale Spaltbreite reduziert, bevor die letzte Verbindung zwischen dem Werkstückteil und dem Restwerkstück getrennt wird. Bei dem kippgefährdeten Werkstückteil kann es sich um ein Werkstückteil handeln, welches keine ausreichende Biegesteifigkeit aufweist und/oder welches zu kleine
Abmessungen aufweist, um ohne eine Verringerung der Spaltbreite nach dem Freischneiden den Spalt zu überbrücken.
Bei der minimalen Spaltbreite handelt es sich insbesondere um die für die
schneidende Bearbeitung gerade noch erforderliche Spaltbreite. Diese wird durch das Erfordernis festgelegt, dass bei der schneidenden Bearbeitung keine
Verschmutzung oder Beschädigung durch den Bearbeitungsstrahl und ggf. gebildete Schlacke an den seitlichen Rändern des verengten Spalts auftreten sollen. Eine minimale Spaltbreite in X-Richtung, welche dies ermöglicht, kann beispielsweise bei ca. 5 mm oder darunter liegen. Bei einer Maschine, bei der an mindestens einem den Spalt begrenzenden Bauelement mindestens eine Aussparung bzw. Öffnung gebildet ist, kann die minimale Spaltbreite bei 0 mm liegen, d.h. der Spalt kann ggf.
vollständig geschlossen werden. Es versteht sich, dass die minimale Spaltbreite kleiner als die Abmessungen eines freizuschneidenden Werkstückteils in X-Richtung sein sollte, da nur in diesem Fall eine flächige Unterstützung des Werkstückteils erfolgen kann. Die minimale Spaltbreite beim Freischneiden des Werkstückteils ist insbesondere geringer als die Breite des Spalts beim Schneiden der restlichen Kontur des Werkstückteils.
Unter einer Werkstückauflagefläche wird im Sinne dieser Anmeldung eine
Werkstückauflage verstanden, die geeignet ist, das plattenformige Werkstück flächig zu unterstützen. Eine solche Werkstückauflagefläche muss keine durchgehende Fläche bilden, es genügt vielmehr, wenn das Werkstück an mehreren (mindestens drei, in der Regel deutlich mehr) Stellen durch Auflageelemente (ggf. nur punktuell) unterstützt wird, um das Werkstück in einer Auflageebene zu lagern. Die
Werkstückauflagefläche wird in diesem Fall von den Oberseiten der Auflageelemente gebildet. Die Werkstückauflageflächen, zwischen denen der Spalt gebildet ist, können beispielsweise in Form eines Bürsten- oder Kugeltisches ausgebildet sein. Das zu bearbeitende Werkstück wird in diesem Fall während der Bearbeitung durch viele auf bzw. in einer Tischfläche angeordnete Auflageelemente in Form von Bürsten oder (drehbaren) Kugeln gestützt, die zusammen die
Werkstückauflagefläche bilden. Alternativ können parallel zum Spalt angeordnete, drehbare Rollen, deren Drehachse sich parallel zum Spalt erstreckt, als
Auflageelemente zur Bildung von Werkstückauflageflächen vorgesehen sein.
Außerdem ist es möglich, die Werkstückauflageflächen als umlaufende
Auflagebänder zu gestalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lage des Spalts in der ersten
Richtung synchron zur Bewegung des Bearbeitungskopfs in der ersten Richtung (X- Richtung) veränderbar. Bei der Zusatzachsbewegung des Bearbeitungskopfs in X- Richtung kann so der Spalt mitgeführt bzw. verschoben werden, so dass der Bearbeitungsstrahl stets durch den Spalt hindurch treten kann. Die synchrone Bewegung des Bearbeitungskopfs und des Spalts in X-Richtung ermöglicht es auch, die Lage der Freischneideposition in X-Richtung zu verändern. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Spalt durch eine Bewegung mindestens einer der Werkstückauflageflächen in der ersten Richtung (X-Richtung), durch eine Bewegung mindestens eines Teilbereichs mindestens einer der
Werkstückauflageflächen in der ersten Richtung und/oder durch eine Bewegung von mindestens einem zwischen den Werkstückauflageflächen in der ersten Richtung bewegbaren Unterstützungselemente, das eine Auflagefläche zur Unterstützung von beim trennenden Bearbeiten geschnittenen Werkstückteilen aufweist, in seiner Breite veränderbar, wobei bevorzugt die Lage des Spalts in der ersten Richtung synchron zur Bewegung des Bearbeitungskopfs in der ersten Richtung veränderbar ist. Die Bewegung der Werkstückauflagefläche(n), des bzw. der Teilbereiche der
Werkstückauflagefläche(n) und/oder der Unterstützungselemente kann mit Hilfe einer Steuerungseinrichtung erfolgen, die ausgebildet bzw. programmiert ist, die Breite des Spalts in Abhängigkeit von der Größe, der Konturform bzw. der Außenkontur und/oder der Dicke bzw. Biegesteifigkeit eines momentan zu schneidenden
Werkstückteils einzustellen. Die Werkstückauflageflächen, die Teilbereiche der Werkstückauflageflächen und/oder die Unterstützungselemente können ggf.
zusätzlich in Y-Richtung gesteuert verfahrbar sein.
Beispielsweise können die beiden Werkstückauflageflächen oder Teilbereiche der Werkstückauflageflächen, die z.B. beidseitig des Spalts angeordnet sind und sich über die gesamte Spaltlänge erstrecken, in X-Richtung sowohl gegeneinander als auch synchron zueinander und synchron zur Bewegung des Bearbeitungskopfes verfahrbar sein. Zusätzlich zur Lage des Spalts kann auch die Breite des Spalts auf diese Weise an die Größe, Konturform und Dicke eines jeweiligen zu schneidenden Werkstückteils angepasst werden: Große und stabile bzw. biegesteife Werkstückteile können mit großer Spaltbreite geschnitten werden, um eine Verschmutzung der Werkstückauflageflächen zu vermeiden, während zumindest für das Freischneiden von kleinen Werkstückteilen die Werkstückauflageflächen bzw. Teilbereiche der Werkstückauflageflächen zur Verengung des Spalts aufeinander zu bewegt werden können.
Wie die Werkstückauflageflächen können auch die Unterstützungselemente auf ihrer dem Werkstück zugewandten Seite eine durchgehende Auflagefläche aufweisen, die zur Anlage an die Werkstückunterseite gebracht werden kann. Alternativ können die Unterstützungselemente mehrere Auflageelemente z.B. in Form von Auflagespitzen (Pins), Kugeln, Bürsten oder Stegen aufweisen, die gemeinsam die Auflagefläche bilden, auf der das Werkstück bzw. freigeschnittene Werkstückteile aufliegen können. Bei einer Weiterbildung ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, die Bewegung der mindestens einen Werkstückauflagefläche, des mindestens einen Teilbereichs der mindestens einen Auflagefläche und/oder des mindestens einen Unterstützungselements so zu steuern, dass beim Freischneiden eines zu
unterstützenden Werkstückteils die Breite des Spalts auf eine minimale Spaltbreite reduziert ist, die kleiner ist als ein Verfahrbereich der dritten Bewegungseinrichtung (Zusatzachse), d.h. kleiner als die Breite des Bewegungsbereichs des
Bearbeitungsstrahls in X-Richtung. Insbesondere ist die Spaltbreite auf eine für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls gerade noch ausreichende Spaltbreite reduziert. Beim schneidenden Bearbeiten von kleinen oder dünnen (flexiblen) Werkstückteilen wird also der Spalt zur flächigen Unterstützung der Werkstückteile verengt und kann ggf. mit der Bewegung des Bearbeitungskopfs in X-Richtung mitgeführt werden. Beim Freischnitt kippgefährdeter, kleiner Werkstückteile weist der Spalt wie oben beschrieben seine minimal mögliche Spaltbreite auf.
Bei einer weiteren Weiterbildung ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, die Lage des Spalts in der ersten Richtung so zu steuern, dass eine Freischneideposition des zu unterstützenden Werkstückteils innerhalb des die minimale Spaltbreite aufweisenden Spalts positioniert ist. Auf diese Weise kann die Lage der Freischneideposition in X-Richtung in Abhängigkeit von der Geometrie, den Abmessungen und der Biegesteifigkeit des Werkstücks variiert werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann beim Vorsehen mindestens einer Aussparung in einem den Spalt begrenzenden Bauteil, beispielsweise in einem
Unterstützungselement, der Spalt für das Freischneiden vollständig geschlossen werden, wenn die Freischneideposition innerhalb der Aussparung positioniert ist.
Bei einer weiteren Weiterbildung ist die Steuerungseinrichtung ausgebildet bzw. programmiert, die Bewegung der mindestens einen Werkstückauflagefläche, des mindestens einen Teilbereichs der mindestens einen Werkstückauflagefläche und/oder des mindestens einen Unterstützungselements so zu steuern, dass der Spalt beim Schneiden von den Spalt in der ersten Richtung überdeckenden
Werkstückteilen eine maximale Spaltbreite aufweist. Große und biegesteife
Werkstückteile sollten mit großer, idealer Weise mit maximaler Spaltbreite
geschnitten werden, um eine Verschmutzung der Ränder der den Spalt begrenzenden Bauteile, beispielsweise des bzw. der Unterstützungselemente, zu vermeiden.
In einer Ausführungsform sind in dem ortsfesten Spalt zwischen den feststehend ausgebildeten Werkstückauflageflächen mindestens zwei, insbesondere genau zwei in der ersten Richtung (X-Richtung) verfahrbare Unterstützungselemente
angeordnet. Die Gesamtbreite der Auflageflächen der Unterstützungselemente in X- Richtung füllt den Spalt in X-Richtung nicht vollständig aus, so dass durch eine Verschiebung der Unterstützungselemente in X-Richtung die Spaltbreite verändert werden kann. In Y-Richtung können sich die Auflageflächen der
Unterstützungselemente über den gesamten Schneidbereich bzw. über die gesamte Länge des Spalts erstrecken. Es ist aber auch möglich, mehrere solcher
Unterstützungselemente in Y-Richtung nebeneinander anzuordnen. Die Unterstützungselemente können während der Bearbeitung des Werkstücks synchron zur Bewegung des Bearbeitungskopfs in X-Richtung verfahren werden, so dass der Bearbeitungsstrahl immer innerhalb eines Schneidbereichs mit einer gegenüber dem Abstand zwischen den beiden Werkstückauflageflächen verengten Spaltbreite positioniert ist. Dieser Spalt bzw. dieser verengte Schneidbereich kann entweder in X-Richtung zwischen den Unterstützungselementen oder auch zwischen einem Unterstützungselement auf einer Seite und dem seitlichen, sich in Y-Richtung erstreckenden Rand einer feststehenden Werkstückauflagefläche oder ggf. einer Ausschleusklappe gebildet sein. Bei dieser Ausführungsform wird der Hauptteil des plattenförmigen Werkstücks von den feststehenden Werkstückauflageflächen unterstützt und nur die schmalen Unterstützungselemente werden in X-Richtung zwischen den feststehenden
Werkstückauflageflächen bewegt. Da diese Unterstützungselemente eine geringere Masse aufweisen als die feststehenden Werkstückauflageflächen, ist eine deutlich schnellere Bewegung der Unterstützungselemente möglich. Kurz vor dem
Freischneiden eines Werkstückteils werden die Unterstützungselemente eng nebeneinander positioniert, so dass der verbleibende Spalt so klein wie möglich wird und seine minimale Spaltbreite annimmt. Bei einer Ausführungsform ist mindestens ein einer Werkstückauflagefläche zugewandter Randbereich eines Unterstützungselements und mindestens ein dem Unterstützungselement zugewandter Randbereich mindestens einer der
(feststehenden) Werkstückauflageflächen kammförmig ausgebildet, so dass die Werkstückauflagefläche und das Unterstützungselement bei der Bewegung in X- Richtung ineinander greifen und bei der Bewegung des Unterstützungselements in X-Richtung nur kleine Bereiche des Werkstücks bzw. der geschnittenen
Werkstückteile ohne Unterstützung bleiben. Bei einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eines, bevorzugt sind zwei oder mehr der Unterstützungselemente aus einer der Werkstückauflageflächen ausfahrbar ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform können das bzw. die
Unterstützungselemente wie Schubladen aus den feststehenden
Werkstückauflageflächen ausgefahren werden bzw. die Unterstützungselemente können zumindest teilweise in X-Richtung unter eine jeweilige
Werkstückauflagefläche verfahren werden. Zur Unterstützung des Werkstücks können das bzw. die Unterstützungselemente zumindest in einem Teilbereich, der unter die Werkstückauflageflächen eingeschoben wird, Borsten aufweisen, die sich beim Ausfahren aufrichten, so dass deren Oberseite mit den
Werkstückauflageflächen bündig abschließt, um das Werkstück unterstützen.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eines, bevorzugt sind zwei oder mehr der Unterstützungselemente in der zweiten Richtung (Y-Richtung) gesteuert verfahrbar. Bei dieser Ausführungsform können mindestens zwei sowohl in X- Richtung als auch in Y-Richtung verfahrbare Unterstützungselemente zwischen den Werkstückauflageflächen angeordnet werden. Die mindestens zwei
Unterstützungselemente können an derselben feststehenden
Werkstückauflagefläche angebracht sein. Alternativ kann an jeder der beiden
Werkstückauflageflächen mindestens ein Unterstützungselement angebracht sein.
Die Unterstützungselemente können in dieser Ausführungsform synchron mit der Bewegung des Bearbeitungskopfs sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung mitgeführt werden. Der zwischen den Unterstützungselementen gebildete Spalt kann kurz vor dem Freischneiden verengt werden. Sind jeweils zwei in X-Richtung und in Y-Richtung verfahrbare Unterstützungselemente an jeder der beiden den Spalt begrenzenden feststehenden Werkstückauflageflächen angebracht, so kann die zwischen den Unterstützungselementen gebildete Öffnung für den
Bearbeitungsstrahl beim Freischnitt eines Werkstückteils durch das Zusammenspiel der Unterstützungselemente hochflexibel geformt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist mindestens eines der
Unterstützungselemente an einer dem Spalt bzw. dem Schneidbereich zugewandten Außenkante eine Aussparung in der Auflagefläche auf. Für die Unterstützung von sehr kleinen Werkstückteilen kann eine Aussparung bzw. eine Nut an einem oder mehreren der Unterstützungselemente vorgesehen sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Unterstützungselemente vollständig zusammen zu fahren, so dass der Spalt zwischen den Unterstützungselementen beim Freischneiden vollständig geschlossen wird und nur eine kleine, durch die Aussparung oder durch zwei aneinander angrenzende Aussparungen gebildete Öffnung verbleibt, durch die der Bearbeitungsstrahl beim Freischneiden des Werkstückteils hindurch tritt. Die Öffnung zwischen den Unterstützungselementen bzw. die Aussparung folgt hierbei der Bewegung des Bearbeitungskopfes in X-Richtung und in Y-Richtung. An Stelle einer Nut kann auch eine Aussparung in Form einer abgeschrägten Kante oder einer Verrundung an einer dem Spalt zugewandten Ecke einer Außenkante eines oder mehrerer der Unterstützungselemente gebildet sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Auflagefläche mindestens eines
Unterstützungselements und/oder mindestens eines der Unterstützungselemente selbst in Schwerkraftrichtung verfahrbar und/oder nach unten schwenkbar. Das
Ausschleusen freigeschnittener Werkstückteile kann in diesem Fall durch Absenken der Unterstützungselemente bzw. deren Auflageflächen und anschließendes Schwenken der Auflageflächen nach unten oder durch schnelles
Auseinanderbewegen der Auflageflächen in X-Richtung erfolgen. Alternativ ist auch eine reine Schwenkbewegung der Auflageflächen bzw. der Unterstützungselemente möglich, um Werkstückteile auszuschleusen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Breite des zwischen den
Werkstückauflageflächen angeordneten Spalts durch Einschwenken mindestens eines Unterstützungselements zwischen die Werkstückauflageflächen verkleinerbar, wobei das Unterstützungselement eine Auflagefläche zur Unterstützung von beim trennenden Bearbeiten geschnittenen Werkstückteilen aufweist. Bei dieser
Ausführungsform sind angrenzend an den zwischen den Werkstückauflageflächen gebildeten Spalt (mit maximaler Spaltbreite) entweder beidseitig oder nur auf einer Seite eines oder mehrere verschwenkbare Unterstützungselemente angeordnet. Im Gegensatz zu den meisten der weiter oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Spaltbreite durch das Einschwenken des bzw. der Unterstützungselemente nicht kontinuierlich, sondern nur in diskreten Schritten verkleinert werden. Typischer Weise ist die Spaltbreite bei dieser Ausführungsform nur zwischen einer maximalen
Spaltbreite, bei welcher das bzw. die Unterstützungselemente in einer
zurückgezogenen Stellung angeordnet sind und einer minimalen Spaltbreite veränderbar, bei welcher das bzw. die Unterstützungselemente in den Spalt eingeschwenkt sind. Wenn zwei einschwenkbare Unterstützungselemente vorhanden sind, kann durch das Einschwenken nur eines der
Unterstützungselemente ein Spalt mit einer Breite erzeugt werden, die zwischen der maximalen und der minimalen Spaltbreite liegt.
Beim Schneiden großer, den Spalt bei seiner maximalen Spaltbreite überdeckender Werkstückteile sind die Unterstützungselemente aus dem Schneidbereich bzw. aus dem Spalt heraus geschwenkt und in der zurückgezogenen Stellung beispielsweise unterhalb der Werkstückauflageflächen angeordnet, in der diese nicht in den Spalt hinein ragen. Beim Schneiden kippgefährdeter Werkstückteile wird das mindestens eine Unterstützungselement zumindest vor dem Freischnitt in den Spalt
eingeschwenkt, so dass die Spaltbreite verkleinert und das freizuschneidende
Werkstückteil flächig unterstützt wird. In der in den Spalt eingeschwenkten Stellung ist die Auflagefläche des mindestens einen Unterstützungselements horizontal ausgerichtet und befindet sich auf der Höhe der Werkstückauflageflächen. Beim Freischneiden eines zu unterstützenden, kippgefährdeten Werkstückteils ist der Bearbeitungsstrahl benachbart zu einer in Y-Richtung verlaufenden Kante der
Auflagefläche des bzw. der eingeschwenkten Unterstützungselement(e) positioniert.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Unterstützungselement an einer dem Spalt zugewandten Außenkante der Auflagefläche mindestens eine, bevorzugt mehrere Aussparungen für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls beim
Freischneiden eines Werkstückteils auf. Mit Hilfe der Aussparung(en) kann die für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls bei verengtem Spalt benötigte Spaltbreite verringert werden, da das schneidende Bearbeiten, insbesondere das Freischneiden des Werkstückteils, d.h. das vollständige Lösen des Werkstückteils vom
Restwerkstück, innerhalb der Aussparung erfolgen kann. Wenn die
Freischneideposition innerhalb der Aussparung angeordnet wird, kann der Spalt beim Freischneiden ggf. vollständig geschlossen werden. Auf diese Weise kann die Breite der Auflagefläche des in den Spalt einschwenkbaren Unterstützungselements vergrößert und somit die flächige Unterstützung von Werkstückteilen verbessert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist beidseitig des Spalts jeweils ein
einschwenkbares Unterstützungselement angeordnet, wobei einander zugewandte Außenkanten der Unterstützungselemente jeweils mindestens eine Aussparung für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls aufweisen. Bei dieser Ausführungsform sind die Aussparungen an den Außenkanten in Y-Richtung einander gegenüber liegend angeordnet, so dass diese in der in den Spalt eingeschwenkten Stellung der Unterstützungselemente eine gemeinsame Öffnung bilden, durch die der
Bearbeitungsstrahl hindurchtreten kann. Die Aussparungen können insbesondere zueinander komplementär ausgebildet sein, d.h. die durch die Aussparungen gebildete Öffnung weist zwei spiegelsymmetrische Hälften auf. Die Aussparungen können beispielsweise eine halbkreisförmige, ovale oder rechteckige Geometrie aufweisen und gemeinsam eine kreisförmige, ovale oder rechteckige, insbesondere quadratische Öffnung bilden.
Bei einer Weiterbildung weist mindestens eine Außenkante eines
Unterstützungselements eine Mehrzahl von Aussparungen in einer kammförmigen Anordnung auf, d.h. die Aussparungen sind entlang der sich in Y-Richtung erstreckenden Außenkante des Unterstützungselements in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Die an der Außenkante gebildeten Aussparungen können eine unterschiedliche Größe und ggf. eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Die Aussparungen können beispielsweise halbkreisförmig, oval oder rechteckig ausgebildet sein. Insbesondere können zwei oder mehr Arten von Aussparungen mit unterschiedlicher Größe und/oder Geometrie an der Außenkante gebildet sein, die sich entlang der Außenkante abwechseln. Beispielsweise können Aussparungen mit einer abwechselnd kleineren und größeren Lochgröße entlang der Außenkante angeordnet sein.
Weist das mindestens eine einschwenkbare Unterstützungselement mehrere
Aussparungen auf, ist es günstig, dieses in Y-Richtung verschiebbar auszubilden. Der Bewegungsbereich des Unterstützungselements in Y-Richtung entspricht in diesem Fall typischer Weise dem Abstand zwischen den Mitten von zwei
benachbarten Aussparungen bzw. dem Abstand zwischen den Mitten von zwei benachbarten Aussparungen von gleichem Typ. Ein solcher Bewegungsbereich ist in der Regel ausreichend, um durch eine Verschiebung des bzw. der
Unterstützungselemente in Y-Richtung an jeder Position in Y-Richtung eine für das Freischneiden geeignete Aussparung zu positionieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist benachbart zu mindestens einer der
Werkstückauflageflächen eine verschwenkbare und/oder absenkbare
Ausschleusklappe angebracht. Durch Verschwenken und/oder Absenken der benachbart zu dem Spalt angeordneten Ausschleusklappe können insbesondere biegesteife, den Spalt überdeckende Werkstückteile aus dem Schneidbereich entfernt werden. Die Ausschleusklappe erstreckt sich typischer Weise über die gesamte Länge des Spalts bzw. des Verfahrbereichs des Bearbeitungskopfs in Y- Richtung und kann in Y-Richtung ggf. mehrere Segmente aufweisen, die einzeln verschwenkbar sind. Das bzw. die Unterstützungselemente können an der benachbart zur Ausschleusklappe angebrachten Werkstückauflagefläche oder an der Ausschleusklappe selbst gelagert sein. Im letzteren Fall wird ein jeweiliges
Unterstützungselement gemeinsam mit der Ausschleusklappe verschwenkt bzw. abgesenkt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum trennenden Bearbeiten eines Werkstücks an einer Maschine wie oben beschrieben, umfassend: Einstellen der Breite des Spalts in Abhängigkeit von der Größe, der Konturform und/oder Dicke des zu schneidenden Werkstückteils. Wie weiter oben im Zusammenhang mit der Steuerungseinrichtung beschrieben wurde, kann die Breite des Spalts zur Unterstützung von kippgefährdeten, typischer Weise kleinen bzw. nicht biegesteifen Werkstückteilen insbesondere während des Freischneidens verkleinert werden. Bei der Bearbeitung von nicht kippgefährdeten, größeren und biegesteifen
Werkstückteilen, die typischer Weise den Spalt überbrücken, kann der Spalt weiter geöffnet werden und insbesondere seine maximal mögliche Breite aufweisen.
Bei einer Variante wird der Spalt synchron mit der Bewegung des Bearbeitungskopfs in der ersten Richtung mit bewegt. Bei dieser Variante kann bei der
Zusatzachsbewegung des Bearbeitungskopfs in X-Richtung der Spalt mitgeführt werden, so dass der Bearbeitungsstrahl beim schneidenden Bearbeiten stets durch den Spalt hindurch treten kann.
Bei einer weiteren Variante wird beim Freischneiden eines zu unterstützenden Werkstückteils die Breite des Spalts insbesondere durch Bewegen mindestens eines der Unterstützungselemente auf eine minimale Spaltbreite reduziert, die geringer ist als ein Verfahrbereich der Zusatzachse bzw. der dritten Bewegungseinrichtung. Insbesondere wird die Breite des Spalts auf eine für den Durchtritt des
Bearbeitungsstrahls gerade noch ausreichende minimale Spaltbreite reduziert. Die Breite des Spalts kann z.B. durch das Einschwenken mindestens eines
Unterstützungselements in den Spalt auf die minimale Spaltbreite reduziert werden. Ist eines oder sind mehrere Unterstützungselemente zwischen den
Werkstückauflageflächen angeordnet oder aus den Werkstückauflagen ausfahrbar ausgebildet, kann der Spalt durch eine Verschiebung mindestens eines solchen Unterstützungselements in X-Richtung auf die minimale Spaltbreite verkleinert werden.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann es sich bei der minimalen Spaltbreite um eine für die schneidende Bearbeitung erforderliche Spaltbreite handeln, die groß genug ist, um eine Verschmutzung oder Beschädigung durch den Bearbeitungsstrahl und ggf. an den seitlichen Rändern des verengten Spalts gebildete Schlacke zu verhindern. Die minimale Spaltbreite kann auch bei 0 mm liegen, sofern an den Spalt begrenzenden Bauelementen, insbesondere an den Unterstützungselementen, mindestens eine Aussparung bzw. Öffnung für den Durchtritt des
Bearbeitungsstrahls gebildet ist. In einer weiteren Variante wird zum Ausschleusen eines freigeschnittenen
Werkstückteils der Spalt insbesondere durch Bewegen mindestens eines
Unterstützungselements in X-Richtung verbreitert. Zu diesem Zweck kann das mindestens eine Unterstützungselement in X-Richtung verschoben werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Bewegung des Unterstützungselements aufgrund der geringeren zu bewegenden Masse typischer Weise schneller als beispielsweise die Bewegung einer zu einer Werkstückauflagefläche benachbart angeordneten Ausschleusklappe, so dass ein schnelles Ausschleusen des
Werkstückteils durch den verbreiterten Spalt erfolgen kann.
Insbesondere kann der Spalt durch eine gegenläufige, insbesondere synchrone Bewegung von mindestens zwei Unterstützungselementen in der ersten Richtung (X- Richtung) verbreitert werden. Die Bewegung der beiden Unterstützungselemente erfolgt typischer Weise synchronisiert, d.h. mit gleichem Betrag der Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit, aber in entgegengesetzter Richtung (positive bzw. negative X- Richtung), so dass das freigeschnittene Werkstückteil bei der gegenläufigen
Bewegung der beiden Unterstützungselemente nicht seitlich verschoben wird. Bei einer weiteren Variante wird zum Ausschleusen des freigeschnittenen
Werkstückteils die Auflagefläche mindestens eines Unterstützungselements und/oder das mindestens eine Unterstützungselement selbst nach unten verschwenkt. Bei dieser Variante kann mindestens ein zwischen die Werkstückauflageflächen einschwenkbares Unterstützungselement nach unten in eine zurückgezogene Stellung verschwenkt werden, um den Spalt zu verbreitern. Insbesondere können auch beidseitig des Spalts angebrachte einschwenkbare Unterstützungselemente in einer synchronen Bewegung nach unten verschwenkt werden, um das
freigeschnittene Werkstückteil idealer Weise in freiem Fall durch den Spalt auszuschleusen.
Auch zwischen den Werkstückauflageflächen angeordnete Unterstützungselemente oder aus den Werkstückauflageflächen ausfahrbare Unterstützungselemente bzw. deren Auflageflächen können nach unten verschwenkbar ausgebildet sein, um ein schnelles Ausschleusen von freigeschnittenen Werkstückteilen zu erreichen. Gegebenenfalls können für das Ausschleusen von Werkstückteilen auch die
Auflageflächen relativ zu einem Grundkörper der Unterstützungselemente verschwenkt werden. Bei einer weiteren Variante wird die Auflagefläche mindestens eines
Unterstützungselements und/oder das Unterstützungselement selbst vor dem Ausschleusen oder während des Ausschleusens des freigeschnittenen
Werkstückteils abgesenkt. Die Absenkbewegung der Auflageflächen bzw. der Unterstützungselemente kann insbesondere vor der weiter oben beschriebenen Schwenkbewegung erfolgen oder von dieser überlagert werden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Werkstückteile prozesssicher nach unten aus dem Restgitter bzw. aus dem Restwerkstück entnommen werden können und beim Ausschleusen nicht am Restwerkstück verhaken. Die Unterstützungselemente können synchron oder unabhängig voneinander abgesenkt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Auflageflächen der Unterstützungselemente relativ zu einem Grundkörper der Unterstützungselemente abgesenkt werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt, welches zur
Durchführung aller Schritte des oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage abläuft. Bei der Datenverarbeitungsanlage kann es sich insbesondere um eine
Steuerungseinrichtung der Maschine handeln, auf der ein Bearbeitungsprogramm abläuft, welches im Wesentlichen in einer Abfolge von Steuerungsbefehlen zum Koordinieren der Bewegungen des Werkstücks, des Bearbeitungskopfs sowie der ggf. vorhandenen Unterstützungselemente besteht.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. 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 Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer
Laserbearbeitungsmaschine mit zwei Unterstützungselementen, welche die Breite eines zwischen den Unterstützungselementen gebildeten Spalts beim Freischneiden eines Werkstückteils auf eine minimale Spaltbreite reduzieren,
Fig. 2a, b Darstellungen von zwei Unterstützungselementen, die zur Einstellung einer variablen Spaltbreite eines zwischen den Unterstützungselementen gebildeten Spalts aus zwei Werkstückauflageflächen ausfahrbar sind,
Fig. 3 eine Darstellung von zwei Unterstützungselementen, die jeweils eine
Auflagefläche mit einer Aussparung für den Durchtritt eines Laserstrahls aufweisen,
Fig. 4 Darstellungen von zwei Unterstützungselementen, die benachbart
zueinander zwischen zwei Werkstückauflageflächen angeordnet sind,
Fig. 5a, b Darstellungen von vier Unterstützungselementen, die angrenzend zu
einem Bewegungsbereich des Laserstrahls angeordnet sind (Fig. 5a) bzw. einen zwischen den Unterstützungselementen gebildeten Spalt zum Freischneiden eines Werkstückteils auf eine minimale Breite verengen (Fig. 5b), Fig. 6 eine Darstellung eines zwischen zwei Werkstückauflageflächen
einschwenkbaren Unterstützungselements, in dem ein Spalt gebildet ist, eine Darstellung analog Fig. 6 mit zwei an gegenüberliegenden Seiten des Spalts angebrachten einschwenkbaren Unterstützungselementen, eine Darstellung analog Fig. 6 und Fig. 7 mit einem einschwenkbaren Unterstützungselement in Form eines Schwenkarms, eine Darstellung analog Fig. 6 bis Fig. 8 mit einem einschwenkbaren Unterstützungselement, an dem mehrere Aussparungen für den Durchtritt eines Laserstrahls angebracht sind, Fig. 10 eine Darstellung analog Fig. 7, bei der an den beiden
Unterstützungselementen mehrere komplementäre Aussparungen gebildet sind,
Fig. 1 1 eine Darstellung analog Fig. 9, bei der die Aussparungen in dem
Unterstützungselement eine unterschiedliche Größe aufweisen, und
Fig. 12 eine Darstellung analog Fig. 10, bei der die Aussparungen in den
Unterstützungselementen jeweils eine unterschiedliche Größe aufweisen. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. für funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Maschine 1 zur Laserbearbeitung, genauer gesagt zum Laserschneiden, eines gestrichelt dargestellten plattenformigen Werkstücks 2 mittels eines Laserstrahls 3. Zur schneidenden Bearbeitung des Werkstücks 2 kann an Stelle des Laserstrahls 3 auch eine andere Art von
thermischem Bearbeitungsstrahl, beispielsweise eine Plasmafackel, oder ein
Wasserstrahl eingesetzt werden. Das Werkstück 2 liegt bei der Bearbeitung auf zwei Werkstückauflageflächen 4, 5 auf, die im gezeigten Beispiel die Oberseiten von zwei Werkstücktischen bilden und eine Auflageebene (X- Y-Ebene eines XYZ- Koordinatensystems) zur Auflage des Werkstücks 2 definieren. Die
Werkstückauflageflächen 4, 5 können durch die Tischoberflächen oder durch stiftförmige Auflageelemente (Pins), Auflagebänder, Bürsten, Rollen, Kugeln, Luftpolster oder dergleichen gebildet werden.
Mittels einer herkömmlichen Bewegungs- und Halteeinrichtung 7, welche einen Antrieb sowie Klemmeinrichtungen 8 in Form von Spannpratzen zum Festhalten des Werkstücks 2 aufweist, kann das Werkstück 2 auf den Werkstückauflageflächen 4, 5 in einer ersten Bewegungsrichtung X (im Folgenden: X-Richtung) gesteuert verschoben und an eine vorgegebene Werkstückposition Xw bewegt werden. Um die Bewegung des Werkstücks 2 in X-Richtung zu erleichtern, können auf den in Fig. 1 gezeigten Werkstücktischen Bürsten, Kugeln oder Gleitrollen angebracht sein, welche die eigentlichen Auflageflächen 4, 5 für das Werkstück 2 bilden. Alternativ ist es beispielsweise möglich, zur Bewegung oder zur Unterstützung der Bewegung des Werkstücks 2 in X-Richtung die Werkstückauflageflächen 4, 5 selbst als
Bewegungseinrichtung auszugestalten, beispielsweise in Form eines (umlaufenden) Förderbandes, wie dies in der DE 10 201 1 051 170 A1 der Anmelderin beschrieben ist, oder in Form einer Werkstückauflage, wie sie in der JP 06170469 beschrieben ist.
Zwischen den beiden Werkstückauflageflächen 4, 5, genauer gesagt zwischen zwei zwischen den Werkstückauflageflächen 4, 5 angeordneten Unterstützungselementen 13a, 13b, ist ein Spalt 6 gebildet, der sich in einer zweiten Richtung (im Folgenden: Y-Richtung) über den gesamten Verfahrweg eines Laserschneidkopfs 9 erstreckt, der den Laserstrahl 3 auf das Werkstück 2 ausrichtet und fokussiert. Der
Laserschneidkopf 9 ist mittels eines als Bewegungseinrichtung dienenden angetriebenen Schlittens 1 1 , der an einem fest stehenden Portal 10 geführt ist, innerhalb des Spalts 6 in Y-Richtung gesteuert verfahrbar. Der Laserschneidkopf 9 ist zusätzlich auch in X-Richtung gesteuert verfahrbar und kann mit Hilfe einer an dem Schlitten 1 1 angebrachten zusätzlichen Bewegungseinrichtung 12,
beispielsweise in Form eines Linearantriebs, in X-Richtung gesteuert verfahren werden. Die Bewegungseinrichtung 12 weist dabei einen Verfahrbereich A in X- Richtung auf, der höchstens der maximalen Spaltbreite bMAx des Spalts 6 entspricht.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist angrenzend zur zweiten
Werkstückauflagefläche 5 eine Ausschleusklappe 14 angebracht, die zum
Ausschleusen von Werkstückteilen nach unten verschwenkbar ist, wie in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist. Benachbart zur ersten Werkstückauflagefläche 4 ist ein erstes Unterstützungselement 13a und benachbart zur Ausschleusklappe 14 ist ein zweites Unterstützungselement 13b für das Werkstück 2 angeordnet. Die
Unterstützungselemente 13a, 13b erstrecken sich jeweils über die gesamte Länge des Spalts 6 in Y-Richtung und begrenzen den Spalt 6 in X-Richtung. Die
Unterstützungselemente 13a, 13b sind in X-Richtung gesteuert und unabhängig voneinander verfahrbar. Durch die Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung kann die Breite b des zwischen den Unterstützungselementen 13a, 13b gebildeten Spalts 6 wie in Fig. 1 gezeigt zwischen einer minimalen Spaltbreite biyiN und einer maximalen Spaltbreite bMAx verändert werden. Alternativ zur
Verwendung von Unterstützungselementen 13a, 13b, die sich über die gesamte Länge des Spalts 6 erstrecken, können auch mehrere in Y-Richtung benachbart angeordnete Unterstützungselemente verwendet werden bzw. die
Unterstützungselemente 13a, 13b können mehrere in Y-Richtung nebeneinander angeordnete und unabhängig voneinander in X-Richtung verfahrbare Segmente aufweisen.
Die gesteuerte Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung kann beispielsweise mit Hilfe von Spindelantrieben erfolgen, wobei die Spindelmutter an dem jeweiligen Unterstützungselement 13a, 13b angebracht ist und die Spindel sowie der Antriebsmotor an einer der beiden Werkstückauflageflächen 4, 5 angebracht sind. Es versteht sich, dass die gesteuerte Bewegung der
Unterstützungselemente 13a, 13b zur Veränderung der Breite b des Spalts 6 auch auf eine andere als die oben beschriebene Weise realisiert werden kann. Die beiden Unterstützungselemente 13a, 13b weisen den Werkstückauflageflächen 4, 5 zugewandte Randbereiche 16a, 16b auf, die kammformig ausgebildet sind und die mit an der ersten Werkstückauflagefläche 4 und an der Ausschleusklappe 14 angebrachten, ebenfalls kammformig ausgebildeten Randbereichen 17a, 17b korrespondieren. Die korrespondierenden Randbereiche 16a, 17a bzw. 16b, 17b greifen bei der Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung ineinander, so dass bei der Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b in X- Richtung zur Verengung des Spalts 6 nur kleine Teilbereiche des Werkstücks 2 zwischen dem ersten Unterstützungselement 13a und der ersten
Werkstückauflagefläche 4 bzw. zwischen dem zweiten Unterstützungselement 13b und der Ausschleusklappe 14 nicht unterstützt werden.
Mit Hilfe der aufeinander aufbauenden Bewegungseinrichtungen 1 1 , 12 kann der Laserschneidkopf 9 sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung an einer gewünschten Schneidkopfposition Xs, Ys innerhalb seines Verfahrbereichs positioniert werden, wobei der maximale Verfahrweg des Laserschneidkopfs 9 in X- Richtung der maximalen Breite bMAx des Spalts 6 entspricht. Gegebenenfalls kann der Laserschneidkopf 9 auch entlang einer dritten Bewegungsrichtung Z
(Schwerkraftrichtung, im Folgenden: Z-Richtung) verschoben werden, um einen Abstand zwischen dem Laserschneidkopf 9 und dem plattenförmigen Werkstück 2 einzustellen.
Zur Steuerung der schneidenden Bearbeitung weist die Maschine 1 eine
Steuerungseinrichtung 19 auf, die zur Koordinierung der Bewegungen des
Werkstücks 2, des Laserschneidkopfs 9 sowie der Unterstützungselemente 13a, 13b dient, um eine gewünschte Werkstückposition XW, eine gewünschte
Schneidkopfposition XS, Ys sowie eine gewünschte Position XUA, XUB der
Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung einzustellen, um das Schneiden mit einer vorgegebenen Schnittkontur zu ermöglichen und das Werkstück 2 falls erforderlich bei der schneidenden Bearbeitung zu unterstützen.
Die maximale Breite bMAx des Spalts 6 wird angenommen, wenn die kammförmigen Randbereiche 16a, 16b der beiden Unterstützungselemente 13a, 13b so weit in X- Richtung verfahren werden, dass diese an den in Y-Richtung verlaufenden
Stirnseiten der kammförmigen Randbereiche 17a, 17b der Werkstückauflage 4 bzw. der Ausschleusklappe 14 anliegen. Die Auflageflächen 15a, 15b der
Unterstützungselemente 13a, 13b, die Oberseite der Ausschleusklappe 14 und die Werkstückauflageflächen 4, 5 sind in Z-Richtung auf gleicher Höhe angeordnet. Die Unterstützungselemente 13a, 13b können in dem Spalt 6 jeweils an eine gewünschte Position XUA, XUB in X-Richtung bewegt werden, um dort das Werkstück 2, genauer gesagt von dem Werkstück 2 freizuschneidende bzw. beim Bearbeiten geschnittene Werkstückteile 18 mittels einer jeweiligen Auflagefläche 15a, 15b zu unterstützen. In Abhängigkeit von den Abmessungen, insbesondere der Breite in X- Richtung sowie der Dicke und damit der Biegesteifigkeit eines jeweiligen zu schneidenden Werkstückteils 18 kann die Steuerungseinrichtung 19 die Breite b des Spalts 6 auf eine für die schneidende Bearbeitung des jeweiligen Werkstückteils 18 vorteilhafte Breite b einstellen. Bei verhältnismäßig großen und biegesteifen Werkstückteilen, die den Spalt 6 überdecken, wenn dieser seine maximale Breite bMAx in X-Richtung annimmt, sollte die Spaltbreite b beim schneidenden Bearbeiten möglichst groß gewählt werden, um eine Verschmutzung der Ränder der Unterstützungselemente 13a, 13b zu vermeiden. Insbesondere können solche Werkstückteile in einem Spalt 6 mit maximaler Spaltbreite bMAx geschnitten werden.
Zumindest beim Freischneiden eines in Fig. 1 gezeigten kleinen, nicht biegesteifen Werkstückteils 18 an einer Freischneideposition FP, an welcher die letzte
Verbindung zwischen dem Werkstückteil 18 und dem Restwerkstück 2 getrennt wird, sollte die Breite b des Spalts 6 auf eine minimale Spaltbreite biyiN reduziert werden. Die minimale Spaltbreite biyiN wird durch das Erfordernis festgelegt, dass bei der schneidenden Bearbeitung keine Verschmutzung oder Beschädigung durch den Laserstrahl 9 und ggf. gebildete Schlacke an den seitlichen, einander zugewandten Rändern der Unterstützungselemente 13a, 13b auftreten soll. Eine minimale
Spaltbreite biyiN in X-Richtung, welche dies ermöglicht, kann bei ca. 3 mm liegen. Durch die Verengung des Spalts 6 auf die minimale Spaltbreite biyiN kann das Werkstückteil 18 während des Freischneidens von den Unterstützungselementen 13a, 13b flächig unterstützt werden und so ein Kippen und insbesondere ein
Verhaken des freigeschnittenen Werkstückteils 18 an dem Restwerkstück 2a verhindert werden.
Die Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b kann synchron zur Bewegung des Laserschneidkopfs 9 in X-Richtung erfolgen, um die Lage des Spalts 6 in X- Richtung stets so zu verändern, dass der Laserstrahl 3 bei seiner Bewegung in X- Richtung durch den Spalt 6 trifft. Die Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung kann hierbei synchron erfolgen, d.h. der Abstand zwischen der Position XUA des ersten Unterstützungselements 13a und der Position XUB des zweiten Unterstützungselements in X-Richtung und damit die Breite b des Spalts 6 bleibt während der Bewegung des Laserschneidkopfs 9 - außer beim Freischneiden - in X-Richtung konstant. Die Bewegung des ersten Unterstützungselements 13a in X-Richtung muss nicht synchron zur Bewegung des zweiten Unterstützungselements 13b in X-Richtung erfolgen, d.h. der Abstand zwischen der Position XUA des ersten Unterstützungselements 13a und der Position XUB des zweiten Unterstützungselements 13b in X-Richtung und damit die Breite b des Spalts 6 können sich während der Bewegung des Laserschneidkopfs 9 in X-Richtung verändern. Letzteres ist beispielsweise notwendig, um den Spalt 6 vor dem
Freischneiden eines Werkstückteils 18, d.h. vor dem Trennen der letzten Verbindung zwischen dem Werkstückteil 18 und dem Restwerkstück 2a, zu verengen. Unter einer Veränderung der Lage des Spalts 6 in X-Richtung bei gleichzeitiger
Veränderung der Spaltbreite b wird verstanden, dass sich die Position der Spaltmitte in X-Richtung verschiebt. Wie in Fig. 1 durch zwei Pfeile angedeutet ist, können die beiden
Unterstützungselemente 13a, 13b an eine gewünschte Position ZUA, ZUB in Z- Richtung unterhalb der Werkstückauflageflächen 4, 5 angeordnet werden. Die gesteuerte Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b in Z-Richtung erfolgt mit Hilfe der Steuerungseinrichtung 19, welche die Unterstützungselemente 13a, 13b typischer Weise synchron in Z-Richtung absenkt, so dass die Position ZUA, ZUB der Unterstützungselemente 13a, 13b bei der Bewegung in Z-Richtung übereinstimmt. Sobald die beiden Unterstützungselemente 13a, 13b weit genug unter die
Werkstückauflageflächen 4, 5 bzw. die Werkstückauflagetische abgesenkt worden sind, werden die Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung synchron, d.h. mit gleichem Betrag der Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit, schnell gegenläufig bewegt, so dass der Abstand in X-Richtung rasch zunimmt und das auf den
Auflageflächen 15a, 15b der Unterstützungselemente 13a, 13b aufliegende
Werkstückteil 18 idealer Weise im freien Fall nach unten ausgeschleust werden kann, ohne dass dieses seitlich verschoben wird. Es versteht sich, dass auf die hier beschriebene Weise nur Werkstückteile 18 ausgeschleust werden können, die vollständig auf den Auflageflächen 15a, 15b der Unterstützungselemente 13a, 13b jedoch nicht auf den kammförmigen Randbereichen 17a, 17b der ersten
Werkstückauflagefläche 4 bzw. der Ausschleusklappe 14 aufliegen. Alternativ oder zusätzlich zum Absenken der Unterstützungselemente 13a, 13b können die
Unterstützungselemente 13a, 13b zum Ausschleusen von kleinen Werkstückteilen 18 auch nach unten verschwenkt werden, um diese durch den Spalt 6 nach unten auszuschleusen. Fig. 2a, b zeigen ein Detail eines Ausführungsbeispiels einer Maschine 1 , bei der anders als in Fig. 1 gezeigt ist, zwei Unterstützungselemente 13a, 13b vorgesehen sind, die sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung gesteuert verfahrbar sind. Das erste Unterstützungselement 13a ist an der ersten Werkstückauflagefläche 4 und das zweite Unterstützungselement 13b ist an der zweiten Werkstückauflagefläche 5 angebracht. Die Unterstützungselemente 13a, 13b bzw. der zwischen diesen gebildete Spalt 6 wird in diesem Fall sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung synchron zur Bewegung des Laserschneidkopfs 9 mitgeführt, so dass die
Schneidkopfposition Xs, Ys stets innerhalb des Spalts 6 verbleibt, d.h. die Lage des Spalts 6 wird sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung an die
Schneidkopfposition Xs, Ys angepasst. Die Koordination der Bewegungen der Unterstützungselemente 13a, 13b und des Laserschneidkopfs 9 in X-Richtung sowie in Y-Richtung erfolgt mit Hilfe der Steuerungseinrichtung 19. Wie in Fig. 2a zu erkennen ist, kann die Breite b des zwischen den
Unterstützungselementen 13a, 13b gebildeten Spalts 6 kleiner gewählt werden als der Verfahrbereich A der zusätzlichen Bewegungseinrichtung 12, beispielsweise um ein (nicht gezeigtes) Werkstückteil an einer in dem Spalt 6 angeordneten
Freischneideposition freizuschneiden. Der Verfahrbereich A entspricht der Breite eines Bewegungsbereichs 21 des Laserschneidkopfs 9 bzw. des Laserstrahls 3 in X- Richtung. Bei der schneidenden Bearbeitung von großen Werkstückteilen, welche den zwischen den beiden Werkstückauflageflächen 4, 5 gebildeten Freiraum in X- Richtung vollständig überdecken, ist es günstig, die Unterstützungselemente 13a, 13b möglichst weit vom Bewegungsbereich 21 des Laserstrahls 3 entfernt anzuordnen.
Wie in Fig. 2b zu erkennen ist, können die Unterstützungselemente 13a, 13b beim schneidenden Bearbeiten eines solchen Werkstückteils 20 teilweise in X-Richtung unter die Werkstückauflageflächen 4, 5 zurückgezogen werden. Zu diesem Zweck sind die Auflageflächen 15a, 15b der in Fig. 2a, b gezeigten Unterstützungselemente 13a, 13b zweigeteilt, d.h. diese weisen jeweils einen ersten Teilbereich 22a, 22b aus einem strahlungsunempfindlichen und harten, beispielsweise metallischen Material, z.B. aus Kupfer, sowie einen zweiten Teilbereich 23a, 23b auf, der als
Bürstenauflage ausgebildet ist. Die beiden ersten Teilbereiche 22a, 22b sind jeweils unmittelbar angrenzend zu den einander in X-Richtung gegenüber liegenden Außenkanten der Auflageflächen 15a, 15b angeordnet (vgl. Fig. 2a), zwischen denen der Spalt 6 gebildet ist. Die ersten Teilbereiche 22a, 22b weisen jeweils eine horizontal verlaufende Oberfläche auf, um beim Freischneiden eine flächige
Unterstützung des Werkstückteils 20 zu ermöglichen.
Die als Bürstenauflagen ausgebildeten zweiten Teilbereiche 23a, 23b weisen eine Mehrzahl von in Fig. 2b beispielhaft dargestellten Bürsten auf, die sich ausgehend von einer zur Oberseite des ersten Teilbereichs 22a, 22b um eine Bürstenhöhe h nach unten versetzten Oberfläche des zweiten Teilbereichs 23a, 23b nach oben erstrecken, um das Werkstückteil 20 zu stützen. Da die Bürsten des als
Bürstenauflage ausgebildeten zweiten Teilbereichs 23a, 23b flexibel sind, können die zweiten Unterstützungsschlitten 13a, 13b teilweise unter die
Werkstückauflageflächen 4, 5 verfahren werden.
Voraussetzung hierfür ist, wie in Fig. 2b gezeigt ist, dass die Erstreckung d der plattenförmigen Werkstückauflagen 4, 5 unter die Auflageebene des Werkstücks 2 kleiner ist als die Bürstenhöhe h. Gegebenenfalls kann auf den ersten Teilbereich 22a, 22b verzichtet werden, d.h. die Unterstützungselemente 13a, 13b können vollständig als Bürstenauflagen ausgebildet sein. In diesem Fall können die
Unterstützungselemente 13a, 13b vollständig unter die Werkstückauflageflächen 4, 5 zurückgezogen werden. Auch in diesem Fall können die Unterstützungselemente 13a, 13b zur Verengung des Spalts 6 aus den Werkstückauflageflächen 4, 5 ausgefahren und beispielsweise in die in Fig. 2a gezeigte Stellung bewegt werden.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem analog zu Fig. 2a, b zwei
Unterstützungselemente 13a, 13b an den beiden einander gegenüber liegenden Rändern der Werkstückauflageflächen 4, 5 angebracht sind, so dass zwischen den Unterstützungselementen 13a, 13b ein Spalt 6 gebildet ist. Sowohl das erste
Unterstützungselement 13a als auch das zweite Unterstützungselement 13b weisen an einander in X-Richtung gegenüber liegenden Außenkanten der Auflageflächen 15a, 15b jeweils eine halbkreisförmige Aussparung 24a, 24b auf. Die beiden
Aussparungen 24a, 24b sind an der gleichen Stelle in Y-Richtung positioniert, so dass diese beim vollständigen Zusammenfahren der beiden Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung für den Durchtritt des Laserstrahls 3 bilden. Die beiden Aussparungen 24a, 24b ermöglichen es, die Unterstützungselemente 13a, 13b beim Freischneiden unmittelbar benachbart zueinander anzuordnen, so dass die minimale Breite bum des Spalts 6 beim
Freischneiden bei 0 mm liegt und eine vollflächige Unterstützung eines
Werkstückteils beim Freischneiden gewährleistet ist.
Durch die komplementäre bzw. spiegelsymmetrische Geometrie der Aussparungen 24a, 24b und die zentrische Anordnung des Bewegungsbereichs 21 des
Bearbeitungskopfs 9 zwischen den Werkstückauflageflächen 4, 5 kann die
Steuerung der beiden Unterstützungselemente 13a, 13b vereinfacht werden. Es versteht sich, dass zusätzlich zur Verengung oder Verbreiterung des Spalts 6 durch die Bewegung der Unterstützungselemente 13a, 13b in X-Richtung auch die Lage bzw. die Position des Spalts 6 in X-Richtung verändert werden kann. Insbesondere kann die Position der Öffnung bzw. der Aussparungen 24a, 24b mit der Bewegung des Laserschneidkopfs 9 in X-Richtung und in Y-Richtung synchronisiert werden, so dass der Laserstrahl 3 bzw. die Schneidkopfposition Xs, Ys stets zwischen den Aussparungen 24a, 24b positioniert ist. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Spalt 6 zwischen den Außenkanten von zwei in Y-Richtung nebeneinander angeordneten Unterstützungselementen 13a, 13b und der ersten Werkstückauflagefläche 4 gebildet ist. Der Bewegungsbereich 21 des Bearbeitungskopfs 9 ist bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel benachbart zur ersten Werkstückauflagefläche 4 positioniert. Die Unterstützungselemente 13a, 13b weisen bei dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel eine kleinere Breite als der zwischen den Werkstückauflageflächen 4, 5 gebildete Zwischenraum auf. Die
Unterstützungselemente 13a, 13b weisen daher eine geringe Masse auf und können schnell zwischen den Werkstückauflageflächen 4, 5 in X-Richtung verschoben werden, um kippgefährdete Werkstückteile insbesondere vor dem Freischneiden zu unterstützen.
Fig. 4 zeigt die Position der beiden Unterstützungselemente 13a, 13b kurz vor dem Freischneiden eines Werkstückteils an einer Freischneideposition FP. Die
Freischneideposition FP befindet sich im gezeigten Beispiel innerhalb einer Öffnung, die von zwei Aussparungen 24a, 24b in den Auflageflächen 15a, 15b der
Unterstützungselemente 13a, 13b in Form von abgeschrägten Kanten begrenzt wird, die an zueinander benachbarten Ecken der Auflageflächen 15a, 15b gebildet sind. Wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde, können die
Unterstützungselemente 13a, 13b sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung mit der Bewegung des Laserschneidkopfs 9 synchron verfahren werden, so dass der Laserstrahl 3 stets innerhalb der von den Kanten 24a, 24b begrenzten Öffnung positioniert ist. Die Unterstützungselemente 13a, 13b sind im gezeigten Beispiel mit einem im Bereich der zweiten Werkstückauflage 5 angeordneten Antrieb verbunden, um die gesteuerte Bewegung in X-Richtung sowie in Y-Richtung auszuführen.
Fig. 5a, b zeigen eine Maschine 1 , bei der die in Fig. 3 gezeigten, in X-Richtung benachbart angeordneten und an der zweiten Werkstückauflagefläche 5
angebrachten Unterstützungselemente 13a, 13b mit zwei weiteren
Unterstützungselementen 13c, 13d kombiniert sind, die an der ersten
Werkstückauflagefläche 4 angebracht sind. Im gezeigten Beispiel sind der
Bewegungsbereich 21 des Laserschneidkopfs 9 und auch der Spalt 6 zwischen den einander in X-Richtung gegenüber liegenden Außenkanten der Auflageflächen 15a, 15c eines ersten Paars von Unterstützungselementen 13a, 13c sowie den
Außenkanten der Auflageflächen 15b, 15d des in Y-Richtung benachbart
angeordneten zweiten Paars von Unterstützungselementen 13b, 13d gebildet. Die benachbart zueinander angeordneten Ecken der Auflageflächen 15a-d der vier Unterstützungselemente 13a-d weisen jeweils eine Aussparung in Form einer abgeschrägten Kante 24a-d auf, wobei die abgeschrägte Kante des ersten
Unterstützungselements 13a von einem aufliegenden Werkstückteil 18 verdeckt ist. Wie in Fig. 5a zu erkennen ist, befindet sich die Schneidkopfposition Xs, Ys innerhalb einer von den Aussparungen 24a-d begrenzten Öffnung, die synchron mit der Bewegung des Laserschneidkopfs 9 in X-Richtung und in Y-Richtung mit bewegt wird.
Durch die vier in X-Richtung und in Y-Richtung gesteuert verfahrbaren
Unterstützungselemente 13a-d kann die zwischen den Unterstützungselementen 13a-d bzw. den Aussparungen 24a-d gebildete Öffnung für den Laserstrahl 3 beim Freischnitt eines Werkstückteils 18 durch das Zusammenspiel der Unterstützungselemente 13a-d hochflexibel geformt werden, wie in Fig. 5b angedeutet ist, in der ein erstes Paar von Unterstützungselementen 13a, 13c gegenüber einem zweiten, in Y-Richtung benachbarten Paar von
Unterstützungselementen 13b, 13d in X-Richtung geringfügig verschoben ist. Auf diese Weise kann der Verfahrweg des Laserschneidkopfs 9 beim Freischnitt des Werkstückteils 18 flexibel an die Außenkontur des Werkstückteils 18 angepasst werden.
Bei dem in Fig. 5a, b und dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel können die
Unterstützungselemente 13a-d zumindest teilweise unter die
Werkstückauflageflächen 4, 5 zurückgezogen werden. Es ist aber auch möglich, die Unterstützungselemente 13a-d zwischen den Werkstückauflageflächen 4, 5 anzuordnen, so dass diese nur in dem zwischen den Werkstückauflageflächen 4, 5 gebildeten Zwischenraum bewegt werden können. Es versteht sich, dass bei den in Fig. 2a, b bis Fig. 5a, b gezeigten Beispielen an einer der Werkstückauflageflächen 4, 5 eine Ausschleusklappe angebracht sein kann, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Bewegung der Unterstützungselemente 13a-d findet in diesem Fall zwischen einer der Werkstückauflageflächen 4 und der Ausschleusklappe 14 statt. Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen der ersten
Werkstückauflagefläche 4 und der Ausschleusklappe 14 ein Unterstützungselement 13 angeordnet ist, welches in der Art einer Schiene mit zwei sich in Y-Richtung über die gesamte Länge der Auflageflächen 4, 5 erstreckenden Schienenteilen
ausgebildet ist, die eine zweigeteilte Auflagefläche 15a, 15b zur Unterstützung eines Werkstücks bilden. Zwischen den Auflageflächen 15a, 15b ist in dem
schienenförmigen Unterstützungselement 13 ein (Rest-)Spalt 6 mit einer minimalen Spaltbreite biyiN gebildet. Das Unterstützungselement 13 ist im gezeigten Beispiel über ein Gelenk 30 an der Ausschleusklappe 14 angebunden und kann mittels eines Aktors 31 in eine unter der Ausschleusklappe 14 befindliche zurückgezogene Stellung bewegt werden. In der zurückgezogenen Stellung steht das
Unterstützungselement 13 nicht in X-Richtung über die Ausschleusklappe 14 über, so dass zwischen der ersten Werkstückauflagefläche 4 und der Ausschleusklappe 14 ein vergrößerter Spalt 6 gebildet wird, dessen Breite bMAx dem Abstand zwischen der ersten Werkstückauflagefläche 4 und der Ausschleusklappe 14 in X-Richtung entspricht. Durch das Einschwenken des schienenformigen Unterstützungselements
13 kann die Breite b des Spalts 6 von der maximalen Spaltbreite bMAx auf die minimale Spaltbreite biyiN verkleinert werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Das Unterstützungselement 13 wird typischer Weise vor dem Freischneiden kleiner, kippgefährdeter Werkstückteile in den Spalt 6 geschwenkt, um das
freizuschneidende Werkstückteil möglichst flächig zu unterstützen. Beim Freischnitt eines solchen Werkstückteils ist der Laserstrahl 3 innerhalb des (Rest-)Spalts 6 positioniert. Bei einem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in den Spalt 6 zwischen der ersten Werkstückauflagefläche 4 und der Ausschleusklappe 14 zwei
Unterstützungselemente 13a, 13b eingeschwenkt, um mittels ihrer jeweiligen Auflageflächen 15a, 15b ein Werkstückteil beim Freischneiden zu unterstützen. Wie in Fig. 6 beschrieben wurde, können die Unterstützungselemente 13a, 13b in eine unterhalb der ersten Werkstückauflagefläche 4 bzw. unterhalb der Ausschleusklappe
14 befindliche Position zurückgezogen werden, um einen Spalt 6 mit maximaler Spaltbreite bMAx freizugeben.
Die Unterstützungselemente 13a, 13b sind an der ersten Werkstückauflagefläche 4 bzw. an der Ausschleusklappe 14 über eine jeweilige Gelenkverbindung 30a, 30b angebunden und können jeweils mittels eines (nicht gezeigten) Aktors zwischen der in den Spalt 6 eingeschwenkten und der zurückgezogenen Stellung verschwenkt werden, wobei die in Y-Richtung verlaufende Schwenkachse an der
Gelenkverbindung gebildet ist. Typischer Weise wird die Freischneideposition bei kleinen Werkstückteilen, d.h. bei Werkstückteilen, deren Breite kleiner ist als die maximale Breite bMAx des Spalts 6, so gewählt, dass das freigeschnittene
Werkstückteil auf den Auflageflächen 15a, 15b beider Unterstützungselemente 13a, 13b aber nicht auf der ersten Werkstückauflagefläche 4 oder auf der
Ausschleusklappe 14 aufliegt. Auf diese Weise kann durch ein synchrones
Verschwenken der beiden Unterstützungselemente 13a, 13b in die zurückgezogene Stellung das freigeschnittene Werkstückteil durch den verbreiterten Spalt 6 ausgeschleust werden. Fig. 8 zeigt ein Unterstützungselement 13 in Form eines verschwenkbaren Arms, der von einer in den Spalt 6 eingeschwenkten Stellung, in welcher eine an der Stirnseite bzw. Kante des Arms gebildete Auflagefläche 15 ein freizuschneidendes
Werkstückteil 18 unterstützt, in eine in Fig. 8 gestrichelt dargestellte, unterhalb der Ausschleusklappe 14 befindliche zurückgezogene Stellung verschwenkt werden kann. Wie im Zusammenhang mit Fig. 6 und Fig. 7 beschrieben ist, erfolgt die Schwenkbewegung um eine in Y-Richtung verlaufende Schwenkachse, die an einem Gelenk 30 gebildet ist. Anders als die dem Spalt 6 zugewandte Außenkante der Ausschleusklappe 14 weist die Kante des das Unterstützungselement 13 bildenden Schwenkarms keine Fase auf, so dass das freigeschnittene Werkstückteil 18 von der die Auflagefläche 15 bildenden Kante des Unterstützungselements 13 unterstützt wird. Durch das
Einschwenken des Arms wird die Breite b des Spalts 6 von der maximalen Breite biviAx auf die minimale Spaltbreite biyiN reduziert. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, liegt das Werkstückteil 18 beim Freischnitt im Wesentlichen auf der Oberseite der
Ausschleusklappe 14 auf und die Freischneideposition FP befindet sich in der Nähe der Außenkante der Ausschleusklappe 14. Der als Unterstützungselement 13 dienende Schwenkarm wird eingeschwenkt, um beim Freischneiden das Kippen des Werkstückteils 18 in den Spalt 6 zu verhindern.
An dem in Fig. 9 gezeigten einschwenkbaren Unterstützungselement 13 sind an einer dem Spalt 6 zugewandten Außenkante 26 der Auflagefläche 15 im
Wesentlichen halbkreisförmige bzw. ovale Aussparungen 24 in einer kammförmigen Anordnung gebildet, d.h. jeweils zwei benachbarte Aussparungen 24 sind in Y- Richtung gleich weit voneinander entfernt positioniert. Die Schwenkbewegung des Unterstützungselements 13 erfolgt wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wurde, wobei im Unterschied zu dem in Fig. 6 gezeigten Unterstützungselement 13 der (verengte) Spalt 6 zwischen der ersten Werkstückauflagefläche 4 und der kammartigen Außenkante 26 des Unterstützungselements 13 gebildet ist.
Das Unterstützungselement 13 wird kurz vor dem Freischneiden eines
Werkstückteils zur Verengung des Spalts 6 eingeschwenkt, um das Werkstückteil an einer innerhalb einer der Aussparungen 24 angeordneten Freischneideposition freizuschneiden. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel kann das
Unterstützungselement 13 in den Spalt 6 eingeschwenkt werden, ohne dass zu diesem Zweck der Laserstrahl 3 abgeschaltet werden muss. Es versteht sich, dass das Unterstützungselement 13 bei dem in Fig. 6 und Fig. 9 gezeigten Beispiel alternativ mit der ersten Werkstückauflagefläche 4 gelenkig verbunden werden kann, um in eine unter der ersten Werkstückauflagefläche 4 befindliche zurückgezogene Stellung verschwenkt zu werden.
Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem wie in Fig. 7 an jeder Seite des Spalts 6 ein einschwenkbares Unterstützungselement 13a, 13b angebracht ist, das von einer unter die erste Werkstückauflage 4 bzw. unter die Ausschleusklappe 14 zurückgezogenen Stellung in den Spalt 6 eingeschwenkt werden kann. Die
Anbindung an die erste Werkstückauflage 4 bzw. an die Ausschleusklappe 14 wird über eine jeweilige Gelenkverbindung 30a, 30b und die Schwenkbewegung wird über einen jeweiligen Aktor 31 a, 31 b realisiert. Die einander zugewandten Außenkanten 26a, 26b der Auflageflächen 15a, 15b der beiden Unterstützungselemente 13a, 13b weisen im Wesentlichen halbkreisförmige bzw. ovale Aussparungen 24 jeweils in einer kammförmigen Anordnung auf. Jeweils zwei der Aussparungen 24 sind in Y- Richtung einander gegenüber liegend angeordnet, so dass zwischen diesen eine Öffnung gebildet ist, in welcher der Laserstrahl 3 zum Freischneiden eines
Werkstückteils positioniert werden kann. Kleine Werkstückteile, die nur auf den beiden Auflageflächen 15a, 15b der Unterstützungselemente 13a, 13b aufliegen, können durch ein synchrones Verschwenken der beiden Unterstützungselemente 13a, 13b in die jeweilige zurückgezogene Stellung nach unten aus dem Spalt 6 ausgeschleust werden. Es versteht sich, dass zum Ausschleusen kleiner
Werkstückteile, die nur auf einer der beiden Auflageflächen 15a, 15b aufliegen, gegebenenfalls nur eines der Unterstützungselemente 13a, 13b in die
zurückgezogene Stellung verschwenkt wird. Fig. 1 1 zeigt ein verschwenkbares Unterstützungselement 13, welches analog zu Fig. 9 im Bereich seiner dem Spalt 6 zugewandten Außenkante 26 kammartig ausgebildet ist. Bei dem in Fig. 1 1 gezeigten Beispiel ist das Unterstützungselement 13 an die erste Auflagefläche 4 angebunden. Im Gegensatz zu dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel sind an der Außenkante 26 der Auflagefläche 15 des Unterstützungselements 13 Ausnehmungen 24a, 24b mit unterschiedlicher Größe gebildet, wobei die beiden Arten von Ausnehmungen 24a, 24b sich in Y-Richtung abwechseln. Kleine Werkstückteile, die beim Freischneiden nur auf den beiden Unterstützungselementen 13a, 13b aufliegen, werden typischer Weise innerhalb der kleinen Aussparungen 24a freigeschnitten, während größere Werkstückteile, die zumindest teilweise auf der Ausschleusklappe 14 aufliegen, in der Regel an einer in den großen Aussparungen 24b angeordneten Freischneideposition FP
freigeschnitten werden, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist, welche ein
Ausführungsbeispiel analog zu Fig. 10 zeigt, bei dem zwei Unterstützungselemente 13a, 13b zur Unterstützung eines freizuschneidenden Werkstückteils 20 in den Spalt 6 eingeschwenkt werden können.
Um beim Freischneiden von Werkstückteilen eine größtmögliche Flexibilität zu gewährleisten, sind die in Fig. 9 bis Fig. 12 gezeigten Unterstützungselemente 13, 13a, 13b in Y-Richtung verschiebbar ausgebildet. Der Bewegungsbereich, d.h. die möglichen Positionen YUA, YUB der Unterstützungselemente 13, 13a, 13b in Y- Richtung, ist typischer Weise auf den Abstand zwischen den Mitten von zwei benachbarten Aussparungen 24 bzw. auf den Abstand zwischen den Mitten von zwei benachbarten kleinen Aussparungen 24a bzw. großen Aussparungen 24b begrenzt. Ein solcher Bewegungsbereich der Unterstützungselemente 13, 13, 13b ist ausreichend, da durch eine geeignete Positionierung der Unterstützungselemente 13, 13a, 13b in Y-Richtung eine für das Freischneiden geeignete Aussparung 24, 24a, 24b an einer beliebigen Freischneideposition FP in Y-Richtung angeordnet werden kann.
Zum Ausschleusen eines freigeschnittenen Werkstückteils 18, 20 bestehen zusätzlich zu den weiter oben beschriebenen Möglichkeiten u.a. noch folgende weitere Möglichkeiten: Alternativ oder zusätzlich zur Absenkbewegung bzw. zur Schwenkbewegung der Unterstützungselemente 13, 13a, 13b selbst können deren Auflageflächen 15, 15a, 15b relativ zu einem Grundkörper der
Unterstützungselemente 13, 13a, 13b höhenverstellbar und/oder verschwenkbar ausgebildet sein. Die Bewegung der Auflageflächen 15, 15a, 15b erfolgt in diesem Fall auf die oben im Zusammenhang mit den höhenverstellbaren bzw. schwenkbaren Unterstützungselementen 13, 13a, 13b beschriebene Weise. Die Absenkbewegung und das Auseinanderfahren von zwei der Unterstützungselemente 13a, 13b kann auch überlagert erfolgen, um ein hochdynamisches Ausschleusen zu ermöglichen.
Beim Ausschleusen eines Werkstückteils 20 über die Ausschleusklappe 14 kann diese zunächst abgesenkt werden, um ein Verhaken des freigeschnittenen
Werkstückteils 20 mit dem Restwerkstück 2 zu verhindern. An die vergleichsweise langsame Absenkbewegung der Ausschleusklappe 14 kann sich eine schnellere Kipp- bzw. Schwenkbewegung anschließen, mittels derer zumindest teilweise auf der Ausschleusklappe 14 aufliegende Werkstückteile 20 nach unten aus dem
Bearbeitungsbereich entfernt werden können. Alternativ zu einer Ausschleusklappe 14, die sich wie weiter oben beschrieben in Y-Richtung über die gesamte Länge des Spalts 6 erstreckt, kann auch eine in Y-Richtung segmentierte Ausschleusklappe bzw. zwei oder mehr Ausschleusklappen verwendet werden. Es ist ebenfalls möglich, freigeschnittene Werkstückteile nach oben auszuschleusen, beispielsweise durch die Verwendung von Saug- oder Magnetgreifern. Falls die Werkstückauflageflächen 4, 5 anders als in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt in der Art eines Förderbandes ausgebildet sind, können freigeschnittene Werkstückteile auch durch eine Bewegung eines solchen Förderbandes in X-Richtung ausgeschleust werden.
Alternativ zur Bewegung von Unterstützungselementen 13, 13a, 13b zur
Veränderung der Breite des Spalts 6 bzw. der Lage des Spalts 6 in X-Richtung kann beispielsweise auch eine oder es können beide Werkstückauflageflächen 4, 5 in X- Richtung verschiebbar ausgebildet sein. Beispielsweise kann die erste
Werkstückauflagefläche 4 in Richtung auf die Ausschleusklappe 14 zu bewegt werden, um den Spalt 6 beim Freischneiden zu verengen. In diesem Fall ist es günstig, wenn sich der Schwerpunkt des freizuschneidenden Werkstückteils oberhalb der Ausschleusklappe 14 befindet. An Stelle der gesamten
Werkstückauflagefläche(n) 4, 5 kann ggf. nur ein benachbart zum Spalt 6
angeordneter Teilbereich der Werkstückauflageflächen 4, 5 in X-Richtung
verschoben werden, um die Spaltbreite bzw. die Lage des Spalts 6 in X-Richtung zu verändern. Zusammenfassend kann auf die oben beschriebene Weise während der
schneidenden Bearbeitung, insbesondere beim Freischneiden, eine verbesserte flächige Unterstützung von Werkstückteilen durch eine Reduzierung der Spaltbreite erfolgen. Auch kann durch eine Veränderung der Breite des Spalts ein vereinfachtes Ausschleusen von freigeschnittenen Werkstückteilen realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Maschine (1 ) zum trennenden Bearbeiten eines plattenformigen Werkstücks (2) in mindestens ein Werkstückteil (18) und ein Restwerkstück (2a) mittels eines Bearbeitungsstrahls (3), mit:
einer ersten Bewegungseinrichtung (7) zur Bewegung des Werkstücks (2) in einer ersten Richtung (X),
einer zweiten Bewegungseinrichtung (1 1 ) zur Bewegung eines den
Bearbeitungsstrahl (3) auf das Werkstück (2) ausrichtenden Bearbeitungskopfs
(9) in einer zweiten, zur ersten senkrechten Richtung (Y), sowie
zwei Werkstückauflageflächen (4, 5) zur Auflage des Werkstücks (2), zwischen denen ein sich entlang der zweiten Richtung (Y) erstreckender Spalt (6) gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spalt (6) in seiner Breite (b) veränderbar ist, und
dass die Maschine (1 ) eine zusätzliche, dritte Bewegungseinrichtung (12) zur Bewegung des Bearbeitungskopfs (9) in der ersten Richtung (X) innerhalb des Spalts (6) aufweist.
2. Maschine nach Anspruch 1 , bei welcher ein Verfahrbereich (A) der dritten
Bewegungseinrichtung (12) in der ersten Richtung (X) höchstens der maximalen Breite (bMAx) des Spalts (6) entspricht.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend: eine
Steuerungseinrichtung (19), die ausgebildet ist, beim Freischneiden eines zu unterstützenden Werkstückteils (18) die Breite (b) des Spalts (6) auf eine minimale Spaltbreite (bum) zu reduzieren, die kleiner ist als ein Verfahrbereich (A) der dritten Bewegungseinrichtung (12) in der ersten Richtung (X).
4. Maschine nach Anspruch 3, bei der Steuerungseinrichtung (19) ausgebildet ist, beim Freischneiden eines zu unterstützenden Werkstückteils (18) die Breite (b) des Spalts (6) auf eine minimale für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls (3) notwendige Spaltbreite (bMiN) zu reduzieren.
5. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Lage des
Spalts (6) in der ersten Richtung (X) synchron zur Bewegung des
Bearbeitungskopfs (9) in der ersten Richtung (X) veränderbar ist.
6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Spalt (6) durch eine Bewegung mindestens einer der Werkstückauflageflächen (4, 5) in der ersten Richtung (X), durch eine Bewegung mindestens eines Teilbereichs mindestens einer der Werkstückauflageflächen (4, 5) in der ersten Richtung (X) und/oder durch eine Bewegung von mindestens einem zwischen den
Werkstückauflageflächen (4, 5) in der ersten Richtung (X) bewegbaren
Unterstützungselement (13a-d), das eine Auflagefläche (15a-d) zur Unterstützung von beim trennenden Bearbeiten geschnittenen Werkstückteilen (18) aufweist, in seiner Breite (b) veränderbar ist.
7. Maschine nach Anspruch 6, bei der die Steuerungseinrichtung (19) ausgebildet ist, die Bewegung der mindestens einen Auflagefläche (4, 5), des mindestens eines Teilbereichs mindestens einer der Auflageflächen (4, 5) und/oder des mindestens einen Unterstützungselements (13a-d) so zu steuern, dass beim Freischneiden eines zu unterstützenden Werkstückteils (18) die Breite (b) des Spalts (6) auf eine minimale Spaltbreite (bum) reduziert ist, die kleiner ist als ein Verfahrbereich (A) der dritten Bewegungseinrichtung (12) in der ersten Richtung (X).
8. Maschine nach Anspruch 7, bei der die Steuerungseinrichtung (19) ausgebildet ist, die Lage des Spalts (6) in der ersten Richtung (X) so zu steuern, dass eine Freischneideposition (FP) des zu unterstützenden Werkstückteils (18) innerhalb des seine minimale Spaltbreite (bMiN) aufweisenden Spalts (6) positioniert ist.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Steuerungseinrichtung (19) ausgebildet ist, die Bewegung der mindestens einen Werkstückauflagefläche (4, 5), des mindestens einen Teilbereichs mindestens einer der Werkstückauflageflächen (4, 5) und/oder des mindestens einen Unterstützungselements (13a-d) so zu steuern, dass der Spalt (6) beim
Schneiden von den Spalt (6) in der ersten Richtung (X) überdeckenden
Werkstückteilen (20) eine maximale Spaltbreite (bMAx) aufweist.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welcher mindestens ein einer Werkstückauflagefläche (4) zugewandter Randbereich (16a) eines
Unterstützungselements (13a) und mindestens ein dem Unterstützungselement (13a) zugewandter Randbereich (17a) mindestens einer der
Werkstückauflageflächen (4, 5) kammförmig ausgebildet sind.
1 1 . Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der mindestens ein
Unterstützungselement (13a-d) aus einer der Werkstückauflageflächen (4, 5) ausfahrbar ausgebildet ist.
12. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 1 1 , bei der mindestens ein
Unterstützungselement (13a-d) in der zweiten Richtung (Y) gesteuert verfahrbar ist.
13. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei der mindestens eines der Unterstützungselemente (13a-d) an einer dem Spalt (6) zugewandten
Außenkante der Auflagefläche (15a-d) eine Aussparung (24a-d) für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls (3) aufweist.
14. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 13, bei der die Auflagefläche (15a-d) mindestens eines Unterstützungselements (13a-d) und/oder mindestens eines der Unterstützungselemente (13a-d) selbst in Schwerkraftrichtung (Z) verfahrbar ist.
15. Maschine nach einem der Ansprüche 6 bis 14, bei der die Auflagefläche (15a-d) mindestens eines Unterstützungselements (13a-d) und/oder mindestens eines der Unterstützungselemente (13a-d) selbst nach unten schwenkbar ist.
16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Breite (b) des Spalts (6) durch Einschwenken mindestens eines Unterstützungselements (13; 13a, 13b) zwischen die Werkstückauflageflächen (4, 5) verkleinerbar ist, wobei das
Unterstützungselement (13; 13a, 13b) eine Auflagefläche (15; 15a, 15b) zur Unterstützung von beim trennenden Bearbeiten geschnittenen Werkstückteilen (18) aufweist.
17. Maschine nach Anspruch 16, bei der das Unterstützungselement (13; 13a, 13b) an einer dem Spalt (6) zugewandten Außenkante (26; 26a, 26b) der
Auflagefläche (15, 15a, 15b) mindestens eine Aussparung (24, 24a, 24b) für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls (3) aufweist.
18. Maschine nach Anspruch 16, bei der beidseitig des Spalts (6) jeweils ein
einschwenkbares Unterstützungselement (13a, 13b) angeordnet ist, wobei einander zugewandte Außenkanten (26a, 26b) der Unterstützungselemente (13a, 13b) jeweils mindestens eine Aussparung (24, 24a, 24b) für den Durchtritt des Bearbeitungsstrahls (3) aufweisen.
19. Verfahren zum trennenden Bearbeiten eines Werkstücks (2) an einer Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: Einstellen der Breite (b) des Spalts (6) in Abhängigkeit von der Größe und/oder der Konturform und/oder der Dicke eines zu schneidenden Werkstückteils (18).
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem der Spalt (6) synchron mit der Bewegung des Bearbeitungskopfs (9) in der ersten Richtung (X) mit bewegt wird.
21 . Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem beim Freischneiden eines zu
unterstützenden Werkstückteils (18) die Breite (b) des Spalts (6) insbesondere durch Bewegen mindestens eines der Unterstützungselemente (13, 13a-d) auf eine minimale Spaltbreite (bum) reduziert ist, die kleiner ist als ein Verfahrbereich (A) der dritten Bewegungseinrichtung (12) in der ersten Richtung (X).
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , bei dem zum Ausschleusen eines freigeschnittenen Werkstückteils (18) der Spalt (6) insbesondere durch Bewegen mindestens eines Unterstützungselements (13, 13a-d) verbreitert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem der Spalt (6) durch eine gegenläufige, insbesondere synchrone, Bewegung von mindestens zwei
Unterstützungselementen (13a, 13b; 13c, 13d) in der ersten Richtung (X) verbreitert wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei dem zum Ausschleusen des freigeschnittenen Werkstückteils (18) die Auflagefläche (15, 15a-d) mindestens eines Unterstützungselements (13, 13a-d) und/oder das mindestens eine Unterstützungselement (13, 13a-d) selbst nach unten verschwenkt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, bei dem die Auflagefläche (15, 15a-d) mindestens eines Unterstützungselements (13, 13a-d) und/oder das Unterstützungselement (13,13a-d) selbst vor dem Ausschleusen oder während des Ausschleusens des freigeschnittenen Werkstückteils (18) abgesenkt wird.
26 Computerprogrammprodukt, welches zur Durchführung aller Schritte des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 19 bis 25 ausgebildet ist, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage abläuft.
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