WO2021019050A1 - Verfahren zur bearbeitung eines werkstücks mit einem laserstrahl sowie laserbearbeitungsmaschine - Google Patents

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WO2021019050A1
WO2021019050A1 PCT/EP2020/071589 EP2020071589W WO2021019050A1 WO 2021019050 A1 WO2021019050 A1 WO 2021019050A1 EP 2020071589 W EP2020071589 W EP 2020071589W WO 2021019050 A1 WO2021019050 A1 WO 2021019050A1
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WO
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supply line
laser
cutting gas
processing head
processing
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Application number
PCT/EP2020/071589
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English (en)
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Inventor
Jeremy Meyer
Frieder REICHENZER
Payam PARVARESH
Original Assignee
Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1435—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means
    • B23K26/1436—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor involving specially adapted flow control means for pressure control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire
    • B23K26/147—Features outside the nozzle for feeding the fluid stream towards the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting

Definitions

  • the invention relates to a method and a laser processing machine for processing a workpiece with a laser beam.
  • the laser processing machine comprises a beam source and a beam guide that extends between the laser source and a processing head.
  • a laser beam is directed onto a tool to be processed via the processing head.
  • This laser processing machine includes a multi-axis processing head to direct the laser beam onto the workpiece from different directions.
  • This laser processing machine can be used for laser welding of two workpieces.
  • Such a laser processing machine can also be provided for cutting and separating segments from a workpiece.
  • the invention is based on the object of proposing a method and a laser processing machine for processing a workpiece with a laser beam in order to improve the quality of the processing of the workpiece.
  • This object is achieved by a method for processing a workpiece with a laser beam, in which the working pressure of the cutting gas is controlled as a function of a path speed of the processing head during its movement.
  • the working pressure of the cutting gas is controlled as a function of a path speed of the processing head during its movement.
  • an additional cutting gas is fed to the supply line via a feed line at a feed point in front of a chamber of the machining head.
  • a pressure increase can be achieved within a short time, so that it is possible to react quickly to a change in the web speed.
  • the supply of the additional cutting gas in front of the chamber of the machining head has the advantage that the pressure increase is also transmitted directly in the chamber of the machining head.
  • the supply line is opened and additional cutting gas is supplied to increase the working pressure in the processing head. This enables the additional cutting gas to be supplied directly and an immediate increase in pressure in the chamber of the processing head.
  • the threshold value is preferably adjustable. This allows adaptation to various process conditions.
  • a preferably switchable valve is activated to control the supply line.
  • a solenoid valve is provided. This has the advantage that the switching states can be adopted quickly, that is to say that there are short reaction times until the additional cutting gas pressure takes effect in the chamber of the machining head.
  • a 2/2-way solenoid valve is advantageously provided. As a result, the feed line is either blocked or opened. Switching times of less than 50 ms (milliseconds) can be achieved using 2/2-way solenoid valves.
  • the feed line is subjected to a predetermined input pressure of the cutting gas.
  • the inlet pressure can be in a range from 15 bar to 20 bar.
  • this cutting gas pressure also acts on a base pressure of the cutting gas, which is made available via the supply line.
  • the base pressure in the supply line is advantageously controlled with a control valve.
  • the control can take place via a control device of the laser processing machine as a function of the material to be processed, the thickness of the material and / or the desired quality.
  • the base pressure of the cutting gas in the supply line can be controlled in a range between 5 to 20 bar.
  • the object on which the invention is based is also achieved by a laser processing machine in which a working pressure of the cutting gas in the processing head can be controlled as a function of a path speed of the processing head. This has the advantage that a targeted application of the cutting gas pressure for the production of the respective component or workpiece is made possible. This can also result in savings in the consumption of the cutting gas, since with a constant supply of the cutting gas the maximum working pressure is always provided, which in the worst case must be given for a machining condition.
  • a feed point for a supply line for additional cutting gas is advantageously provided in the supply line in front of the chamber of the machining head.
  • the feed point can be formed by a Y-plug valve. This enables a simple and space-saving connection to the machining head.
  • the feed line comprises a preferably switchable valve, which is in particular a 2/2-way solenoid valve.
  • the control takes place electronically via the control device of the laser processing machine, whereby the 2/2-way solenoid valve opens or closes at an adjustable threshold value of the Bruge speed.
  • a check valve is advantageously provided in the supply line and / or the feed line upstream of the feed point. This enables the pressure increase due to the additional cutting gas to act exclusively in the direction of the chamber of the machining head.
  • the feed point of the supply line can be provided between the chamber of the machining head and a rotation transmission device on the machining head.
  • a rotation transmission device on the machining head.
  • Such a rotary reworking device is given in a multi-axis, in particular five-axis, movement device, so that the machining head multiple times can be driven to rotate through 360 °.
  • this rotation transmission device can be designed as before, without this having to be adapted to increased working pressures.
  • a base pressure in the supply line can be set by a control valve.
  • a basic supply of the cutting gas can be provided at the processing head. If an increased working pressure of the cutting gas is required, a rapid pressure increase can be achieved by connecting it via the supply line.
  • a so-called boost function is achieved by switching on the additional cutting gas via the feed line to increase the working pressure.
  • Figure 1 is a perspective view of a laser processing system
  • FIG. 2 shows a perspective view of a handling device for controlling a processing head
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement of the lines for feeding the cutting gas to the machining head.
  • FIG. 1 a laser processing system 1 with a Laserbearbei processing machine 3 for processing a workpiece 24 is shown.
  • the laser processing system 1 is operated via a control panel 5, for example via the creation and setting of NC programs programs that define specific workflows for workpieces 24 and their processing.
  • a switchgear cabinet 8 arranged, for example, at the rear of the laser processing system 1, as part of a control system for the laser processing machine 1, records the associated machine control 31, an electrical supply for drives and logic and power components.
  • This laser processing machine 3 comprises a laser source 6 which is used to generate laser beams.
  • a gas laser such as a CO2 laser
  • a laser beam can be guided from the laser source 6 to the workpiece 24 via a beam guide 22 (FIG. 2).
  • a cooling unit 9 can be provided for the laser source 6, which is used for cooling optical components, such as deflection or collimation mirrors and the switchgear cabinet 8.
  • a protective cabin 11 is used to shield laser radiation from the outside. In Figure 1, the roof lining of the protective cabin 11 is not shown for inspection.
  • a rotary changer 13 for holding the workpieces to be processed and for easy removal of workpieces to be processed, a compact dust extractor 15 for extracting smoke gases and suspended particles from the interior, a scrap conveyor 17 as well as integrated, not shown Elements for pneumatics and for central lubrication.
  • a cutting gas supply 18, 20 is provided in order to supply the machining head 7 with cutting gas.
  • a light grid 19 can delimit an external access area to the rotary changer 13.
  • FIG. 2 schematically shows the structure of the laser processing machine 3 in the interior of the protective cabin 11.
  • the processing head 7 is moved by a movement device 25.
  • This movement device 25 can, for example, comprise a linear axis system with X, Y and Z slides 26, 27, 28 and swivel joints 29, 30 for moving the machining head 7 relative to the workpiece 24.
  • bellows 34, 35, 36 can cover corresponding lines and mechanical components.
  • a multi-axis robot can also be provided as the movement device 25.
  • a combined configuration for a movement device 25 is also possible.
  • the workpiece 24 is mounted in a stationary manner on a workpiece support 23 due to a clamping technique, so that machining can take place from above.
  • the workpiece 24 can also or only the workpiece 24 can be moved in space.
  • This laser processing machine 3 is suitable for processing both flat metal sheets and three-dimensional, variably shaped workpieces 24, such as, for example, reshaped metal sheets, by cutting, welding or heating.
  • FIG 3 a schematic sectional view of the machining head 7 is shown.
  • the laser beam 21 is coupled into a housing 16 of the machining head 7 via the beam guide 22.
  • the collimation optics 51 can adapt the supplied beam profile of the laser beam 21 to the processing conditions.
  • the collimation optics 51 preferably lie in a main axis 56 of the laser processing head 7.
  • a supply line 71 extends from the cutting gas supply 18 to the machining head 7.
  • a control valve 72 is provided through which the base pressure for the cutting gas to be supplied can be adjusted.
  • the machine control 31 can set this base pressure and also variably change during the machining of the workpiece 24.
  • Downstream of the Regelven valve 72 is a rotation transmission device 73 through which the applied base pressure in the downstream section of the supply line 71 is transferred.
  • Such rotary transmission devices 73 are provided when a part of the machining head 7 can be rotated several times through 360 °.
  • a check valve 74 is then provided.
  • a feed point 76 for a feed line 77 is provided between the chamber 65 and the check valve 74. This feed point 76 is provided close to the machining head 7 or on the machining head 7.
  • a filter 78 can be provided between the feed point 76 and the chamber 65 of the machining head 7.
  • the feed point 76 is preferably designed as a Y-plug valve.
  • the supply line 71 extends from the cutting gas supply 20 to the feed point 76.
  • a valve 81 in particular a solenoid valve, is provided in the supply line 77.
  • a further check valve 83 is provided between the valve 81 and the feed point 76.
  • additional cutting gas is provided with an input pressure from a cutting gas supply 20.
  • the additional cutting gas is fed to the supply line 71 in order to achieve an increased working pressure in the chamber 65 of the machining head 7.
  • the inlet pressure of the cutting gas in the supply line 77 is preferably fixed. This can for example be in a range between 15 and 20 bar.
  • the valve 81 is preferably designed as a solenoid valve, in particular as a 2/2-way valve. Thus, the supply of the cutting gas can be blocked or opened with an inlet pressure.
  • a switching valve 81 has switching speeds of less than 50 ms.
  • the machine control 31 can control the valve 81 can be controlled by opening it.
  • the base pressure in the supply line 71 is increased by the input pressure in the supply line 77 and forms a working pressure which is supplied to the chamber 65 and output via the machining head 7. Due to the check valves 74, 83, a pressure build-up in the direction of the respective cutting gas supply 18, 20 is blocked.
  • the increase in the working pressure of the cutting gas in the machining head 7 can take place when the path speed of the machining head 7 is reduced. This is the case, for example, with a travel path with narrow radii. In the case of slightly curved or straight routes, an increased path speed can be controlled. In this case, it is not necessary to switch on a cutting gas with an input pressure via the supply line 77. In these cases, the control valve 72 in the supply line 71 can even be closed so that no cutting gas is fed to the machining head 7.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Laserbearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks (24) mit einem Laserstrahl (21), der von einer Laserquelle (6) mit einer Strahlführung (22) einem Bearbeitungskopf (7) zugeführt wird und auf das Werkstück (24) ausgerichtet wird, bei dem der Bearbeitungskopf (7) relativ zum Werkstück (24) mit einer Bewegungseinrichtung (25) verfahren wird, bei dem ein Schneidgas über eine Versorgungsleitung (71) einer Kammer (65) des Bearbeitungskopfes (7) zugeführt wird, welche zusammen mit dem Laserstrahl (21) aus dem Bearbeitungskopf (7) austritt, wobei ein Arbeitsdruck des Schneidgases im Bearbeitungskopf (7) in Abhängigkeit einer Bahngeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes (7) während dessen durch die Bewegungseinrichtung (65) erzeugte Verfahrbewegung angesteuert wird.

Description

Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Laserstrahl sowie Laserbearbeitungsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Laserbearbeitungsma schine zum Bearbeiten eines Werkstücks mit einem Laserstrahl.
Aus der DE 10 2016 118 189 Al ist ein Verfahren und eine Laserbearbei tungsmaschine zum Bearbeiten von einem Werkstück bekannt. Die La serbearbeitungsmaschine umfasst eine Strahlquelle und eine Strahlfüh rung, die sich zwischen der Laserquelle und einem Bearbeitungskopf er streckt. Über den Bearbeitungskopf wird ein Laserstrahl auf ein zu bear beitendes Werkzeug gerichtet. Diese Laserbearbeitungsmaschine um fasst einen mehrachsigen Bearbeitungskopf, um aus verschiedenen Rich tungen den Laserstrahl auf das Werkstück zu richten. Diese Laserbearbeitungsmaschine kann zum Laserschweißen von zwei Werkstücken eingesetzt werden. Auch kann eine solche Laserbearbei tungsmaschine zum Schneiden und Trennen von Segmenten aus einem Werkstück vorgesehen sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Laser bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem La serstrahl vorzuschlagen, um die Qualität in der Bearbeitung des Werk stücks zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werk stücks mit einem Laserstrahl gelöst, bei dem der Arbeitsdruck des Schneidgases in Abhängigkeit einer Bahngeschwindigkeit des Bearbei tungskopfes während dessen Verfahrbewegung angesteuert wird. Durch die Anpassung des Arbeitsdrucks des Schneidgases beim Laserschneiden in Abhängigkeit der Verfahrgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes kann eine hohe Qualität eines Schnittes erzielt werden. Insbesondere bei geringen Bahngeschwindigkeiten kann ein höherer Schneidgasdruck als bei hohen Bahngeschwindigkeiten des Bearbeitungskopfes angesteuert werden, so dass bei der geringen Bahngeschwindigkeit eine verbesserte Kühlung und Abführung von Abbrand, Schmauch oder gleichen ermög licht wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass vor einer Kammer des Bearbeitungskop fes an einer Einspeisstelle ein zusätzliches Schneidgas über eine Zuführ leitung der Versorgungsleitung zugeführt wird. Durch das zusätzliche Zu führen von Schneidgas über die Zuführleitung in die Versorgungsleitung kann innerhalb kurzer Zeit eine Druckerhöhung erzielt werden, so dass auf eine Veränderung der Bahngeschwindigkeit schnell reagiert werden kann. Zudem weist die Zuführung des zusätzlichen Schneidgases vor der Kammer des Bearbeitungskopfes den Vorteil auf, dass die Druckerhö hung unmittelbar auch in der Kammer des Bearbeitungskopfes übertra gen wird. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass bei einer Verringerung der Bahngeschwindigkeit innerhalb eines Schwellwertes die Zuführleitung geöffnet und zusätzliches Schneidgas zur Erhöhung des Arbeitsdruckes in dem Bearbeitungskopf zugeführt wird. Dadurch kann eine direkte Zu führung des zusätzlichen Schneidgases und eine unmittelbare Drucker höhung in der Kammer des Bearbeitungskopfes ermöglicht sein. Bevor zugt ist der Schwellwert einstellbar. Dadurch kann eine Anpassung an verschiedene Verfahrensbedingungen erfolgen.
Zur Ansteuerung der Zuführleitung wird ein vorzugsweise schaltbares Ventil angesteuert. Insbesondere ist ein Magnetventil vorgesehen. Dies weist den Vorteil auf, dass die Schaltzustände schnell eingenommen werden können, das heißt, dass kurze Reaktionszeiten bestehen, bis der zusätzliche Schneidgasdruck in der Kammer des Bearbeitungskopfes wirkt. Vorteilhafterweise ist ein 2/2-Wege-Magnetventil vorgesehen. Dadurch ist die Zuführleitung entweder gesperrt oder geöffnet. Durch 2/2-Wege-Magnetventile können Schaltzeiten von weniger als 50 ms (Millisekunden) realisiert werden.
Vorteilhafterweise wird die Zuführleitung mit einem vorbestimmten Ein gangsdruck des Schneidgases beaufschlagt. Beispielsweise kann der Ein gangsdruck in einem Bereich von 15 bar bis 20 bar liegen. Nach Öffnen des Ventils in der Zuführleitung wirkt dieser Schneidgasdruck zusätzlich auf einen Basisdruck des Schneidgases, der über die Versorgungsleitung bereitgestellt wird.
Vorteilhafterweise wird der Basisdruck in der Versorgungsleitung mit ei nem Regelventil angesteuert. Dabei kann die Ansteuerung über eine Steuerungseinrichtung der Laserbearbeitungsmaschine in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Materials, der Dicke des Materials und/oder der gewünschten Qualität erfolgen.
Der Basisdruck des Schneidgases in der Versorgungsleitung kann in ei nem Bereich zwischen 5 bis 20 bar angesteuert sein. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Laserbearbeitungsmaschine gelöst, bei der ein Arbeitsdruck des Schneidgases im Bearbeitungskopf in Abhängigkeit einer Bahngeschwin digkeit des Bearbeitungskopfes ansteuerbar ist. Dies weist den Vorteil auf, dass eine gezielte Beaufschlagung des Schneidgasdruckes für die Herstellung des jeweiligen Bauteils oder Werkstücks ermöglicht ist. Dadurch kann auch eine Einsparung im Verbrauch des Schneidgases ge geben sein, da bei einer konstanten Zuführung des Schneidgases immer der maximale Arbeitsdruck bereitgestellt wird, der in einem schlechtes ten Fall für eine Bearbeitungsbedingung gegeben sein muss.
Vorteilhafterweise ist vor der Kammer des Bearbeitungskopfes eine Ein speisstelle für eine Zuführleitung für zusätzliches Schneidgas in die Ver sorgungsleitung vorgesehen. In einem Ausführungsbeispiel kann die Ein speisstelle durch ein Y-Steckventil ausgebildet sein. Dies ermöglicht ei nen einfachen und bauraumsparenden Anschluss am Bearbeitungskopf.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Zuführleitung ein vor zugsweise schaltbares Ventil umfasst, welches insbesondere ein 2/2- Wege-Magnetventil ist. Die Ansteuerung erfolgt dabei elektronisch über die Steuerungseinrichtung der Laserbearbeitungsmaschine, wobei das 2/2-Wege-Magnetventil bei einem einstellbaren Schwellwert der Bahnge schwindigkeit öffnet oder schließt.
Vorteilhafterweise ist in der Versorgungsleitung und/oder der Zuführlei tung stromauf zur Einspeisstelle ein Rückschlagventil vorgesehen. Dies ermöglicht, dass die Druckerhöhung durch das zusätzliche Schneidgas sich ausschließlich in Richtung auf die Kammer des Bearbeitungskopfes auswirkt.
Des Weiteren kann die Einspeisstelle der Zuführleitung zwischen der Kammer des Bearbeitungskopfes und einer Drehübertragungseinrichtung am Bearbeitungskopf vorgesehen sein. Eine solche Drehüberarbeitungs vorrichtung ist bei einer mehrachsigen, insbesondere fünfachsigen, Be wegungseinrichtung gegeben, so dass der Bearbeitungskopf mehrfach um 360° rotierend angetrieben werden kann. Dadurch kann diese Dreh übertragungseinrichtung wie bislang ausgelegt sein, ohne dass diese an erhöhte Arbeitsdrücke anzupassen ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass ein Basisdruck in der Versorgungsleitung durch ein Regelventil einstellbar ist. Dadurch kann dem Grunde nach eine Grundversorgung des Schneidgases am Be arbeitungskopf bereitgestellt werden. Sofern ein erhöhter Arbeitsdruck des Schneidgases erforderlich ist, kann durch die Zuschaltung über die Zuführleitung eine schnelle Druckerhöhung erzielt werden. Durch die Zu schaltung des weiteren Schneidgases über die Zuführleitung zur Erhö hung des Arbeitsdruckes wird eine sogenannte Boost-Funktion erzielt.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter bildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnun gen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Be schreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungs gemäß angewandt werden. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf eine Laserbearbei tungsanlage,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Handhabungsein richtung zur Ansteuerung eines Bearbeitungskopfes, und
Figur 3 eine schematische Anordnung der Leitungen zur Zu führung des Schneidgases zum Bearbeitungskopf.
In Figur 1 ist eine Laserbearbeitungsanlage 1 mit einer Laserbearbei tungsmaschine 3 für die Bearbeitung eines Werkstücks 24 dargestellt.
Die Bedienung der Laserbearbeitungsanlage 1 erfolgt über ein Bedien pult 5, beispielsweise über die Erstellung und Einstellung von NC-Pro- grammen, die spezifisch auf Werkstücke 24 und deren Bearbeitung ab gestimmte Arbeitsabläufe festlegen. Ein zum Beispiel rückseitig der La serbearbeitungsanlage 1 angeordneter Schaltschrank 8 erfasst als Teil einer Steuerung der Laserbearbeitungsmaschine 1 die dazugehörige Ma schinensteuerung 31, eine elektrische Versorgung von Antrieben sowie Logik- und Leistungsteile auf.
Diese Laserbearbeitungsmaschine 3 umfasst eine Laserquelle 6, welche zur Erzeugung von Laserstrahlen dient. Vorteilhafterweise ist ein Gasla ser, wie beispielsweise ein CO2-Laser vorgesehen. Über eine Strahlfüh rung 22 (Figur 2) kann ein Laserstrahl von der Laserquelle 6 zum Werk stück 24 geführt werden. Beispielsweise kann dies über Laserlichtkabel und/oder Spiegel erfolgen. Des Weiteren kann ein Kühlaggregat 9 für die Laserquelle 6 vorgesehen sein, welche für die Kühlung optischer Bauele mente, wie Umlenk- oder Kollimationsspiegel und des Schaltschrankes 8, dient. Eine Schutzkabine 11 dient der Abschirmung von Laserstrahlung nach außen. In Figur 1 ist zur Einsichtnahme die Dachverkleidung der Schutzkabine 11 nicht dargestellt.
Weitere Komponenten der Laserbearbeitungsanlage 1 umfassen bei spielsweise einen Rotationswechsler 13 zum Halten von zu bearbeiten den Werkstücken und zum leichten Entnehmen von zu bearbeitenden Werkstücken, einen Kompaktentstauber 15 zur Absaugung von Rauchga sen und Schwebteilen aus dem Innenraum, einen Schrottförderer 17 so wie integrierte, nicht gezeigte Elemente für die Pneumatik sowie für die Zentralschmierung. Des Weiteren ist eine Schneidgasversorgung 18, 20 vorgesehen, um den Bearbeitungskopf 7 mit Schneidgas zu versorgen. Ferner kann ein Lichtgitter 19 an einen externen Zugangsbereich zum Rotationswechsler 13 abgrenzen.
Ein durch die Maschinensteuerung 31 kontrollierter Arbeitsablauf erlaubt die Bearbeitung des Werkstücks 24 auf eine vorbestimmte Art und Weise unter Zusammenwirkung der verschiedensten Komponenten dieser La serbearbeitungsmaschine 3. Die Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau der Laserbearbeitungsma schine 3 im Innenraum der Schutzkabine 11. Der Bearbeitungskopf 7 wird durch eine Bewegungseinrichtung 25 verfahren. Diese Bewegungs einrichtung 25 kann beispielsweise ein Linearachsensystem mit X-, Y- und Z-Schlitten 26, 27, 28 und Drehgelenken 29, 30 zur Bewegung des Bearbeitungskopfes 7 relativ zum Werkstück 24 umfassen. Des Weiteren können Faltenbälge 34, 35, 36 entsprechende Leitungen und mechani sche Komponenten abdecken. Alternativ kann als Bewegungseinrichtung 25 auch ein mehrachsiger Roboter vorgesehen sein. Auch eine kombi nierte Ausgestaltung für eine Bewegungseinrichtung 25 ist möglich.
Das Werkstück 24 ist in der Ausführung gemäß Figur 2 aufgrund einer Spanntechnik ortsfest auf einer Werkstückauflage 23 gelagert, so dass die Bearbeitung von oben erfolgen kann. In alternativen Ausführungsfor men kann das Werkstück 24 ebenfalls oder nur das Werkstück 24 im Raum bewegbar sein. Diese Laserbearbeitungsmaschine 3 ist geeignet, sowohl ebene Bleche wie auch dreidimensionale, variabel geformte Werkstücke 24, wie beispielsweise umgeformte Bleche, schneidend, schweißend oder erwärmend zu bearbeiten.
In Figur 3 ist eine schematische Schnittansicht des Bearbeitungskopfes 7 dargestellt. Über die Strahlführung 22 wird der Laserstrahl 21 in ein Ge häuse 16 des Bearbeitungskopfes 7 eingekoppelt. Die Kollimationsoptik 51 kann das zugeführte Strahlprofil des Laserstrahls 21 an die Bearbei tungsbedingungen anpassen. Die Kollimationsoptik 51 liegt bevorzugt in einer Hauptachse 56 des Laserbearbeitungskopfes 7.
Des Weiteren ist eine schematische Ansicht von Versorgungsleitungen 71, 77 für das Schneidgas vorgesehen, welches einer Kammer 65 des Bearbeitungskopfes 7 zugeführt wird. Eine Versorgungsleitung 71 er streckt sich von der Schneidgasversorgung 18 bis zum Bearbeitungskopf 7. Zur Regelung eines Basisdruckes des Schneidgases in der Versor gungsleitung 71 ist ein Regelventil 72 vorgesehen, durch welches der Basisdruck für das zuzuführende Schneidgas einstellbar ist. Die Maschi nensteuerung 31 kann diesen Basisdruck variabel einstellen und auch während der Bearbeitung des Werkstücks 24 verändern. Dem Regelven til 72 nachgeschaltet ist eine Drehübertragungseinrichtung 73, durch welche der angelegte Basisdruck im nachgeschaltenen Abschnitt der Ver sorgungsleitung 71 übergeführt wird. Solche Drehübertragungseinrich tungen 73 sind dann vorgesehen, wenn ein Teil des Bearbeitungskopfes 7 mehrfach um 360° drehbar ist. Darauffolgend ist ein Rückschlagventil 74 vorgesehen. Zwischen der Kammer 65 und dem Rückschlagventil 74 ist eine Einspeisstelle 76 für eine Zuführleitung 77 vorgesehen. Diese Einspeisstelle 76 ist nahe am Bearbeitungskopf 7 oder am Bearbeitungs kopf 7 vorgesehen. Zwischen der Einspeisstelle 76 und der Kammer 65 des Bearbeitungskopfes 7 kann ein Filter 78 vorgesehen sein. Die Ein speisstelle 76 ist bevorzugt als Y-Steckventil ausgebildet. Die Versor gungsleitung 71 erstreckt sich von der Schneidgasversorgung 20 bis zur Einspeisstelle 76.
In der Zuführleitung 77 ist ein Ventil 81, insbesondere ein Magnetventil, vorgesehen. Zwischen dem Ventil 81 und der Einspeisstelle 76 ist ein weiteres Rückschlagventil 83 vorgesehen.
In der Zuführleitung 77 wird zusätzliches Schneidgas mit einem Ein gangsdruck von einer Schneidgasversorgung 20 bereitgestellt. Das zu sätzliche Schneidgas wird der Versorgungsleitung 71 zugeführt, um ei nen erhöhten Arbeitsdruck in der Kammer 65 des Bearbeitungskopfes 7 zu erzielen. Der Eingangsdruck des Schneidgases in der Zuführleitung 77 ist vorzugsweise fest eingestellt. Dieser kann beispielsweise in einem Be reich zwischen 15 und 20 bar liegen.
Das Ventil 81 ist bevorzugt als Magnetventil, insbesondere als ein 2/2- Wege-Ventil ausgestaltet. Somit kann die Zuführung des Schneidgases mit einem Eingangsdruck gesperrt oder geöffnet sein. Ein solches Schalt ventil 81 weist Schaltgeschwindigkeiten von weniger als 50 ms auf.
Sofern durch die Maschinensteuerung 31 erfasst wird, dass die Bahnge schwindigkeit des Bearbeitungskopfes 7 unter einen vorgegebenen Schwellwert absinkt, kann durch die Maschinensteuerung 31 das Ventil 81 angesteuert werden, indem dieses öffnet. Dadurch wird in der Ver sorgungsleitung 71 der Basisdruck um den Eingangsdruck in der Zuführ leitung 77 erhöht und bildet einen Arbeitsdruck, welcher der Kammer 65 zugeführt und über den Bearbeitungskopf 7 ausgegeben wird. Aufgrund der Rückschlagventile 74, 83 wird ein Druckaufbau in Richtung auf die jeweilige Schneidgasversorgung 18, 20 gesperrt.
Die Erhöhung des Arbeitsdruckes des Schneidgases im Bearbeitungskopf 7 kann dann erfolgen, wenn die Bahngeschwindigkeit des Bearbeitungs kopfes 7 reduziert wird. Dies ist beispielsweise bei einem Verfahrweg mit engen Radien der Fall. Bei leicht gekrümmten oder geradlinigen Fahr strecken kann eine erhöhte Bahngeschwindigkeit angesteuert werden. In diesem Fall ist eine Zuschaltung eines Schneidgases mit einem Ein gangsdruck über die Zuführleitung 77 nicht erforderlich. In diesen Fällen kann sogar das Regelventil 72 in der Versorgungsleitung 71 geschlossen werden, so dass kein Schneidgas dem Bearbeitungskopf 7 zugeführt wird.

Claims

io Ansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks (24) mit einem Laser strahl (21), der von einer Laserquelle (6) mit einer Strahlführung (22) einem Bearbeitungskopf (7) zugeführt wird und auf das Werk stück (24) ausgerichtet wird, bei dem der Bearbeitungskopf (7) relativ zum Werkstück (24) mit einer Bewegungseinrichtung (25) verfahren wird, bei dem ein Schneidgas über eine Versorgungsleitung (71) einer Kammer (65) des Bearbeitungskopfes (7) zugeführt wird, wel che zusammen mit dem Laserstrahl (21) aus dem Bearbei tungskopf (7) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsdruck des Schneidgases im Bearbeitungskopf (7) in Abhängigkeit einer Bahngeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes (7) während dessen durch die Bewegungs einrichtung (65) erzeugte Verfahrbewegung angesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Kammer (65) des Bearbeitungskopfes (7) an einer Einspeisstelle (76) ein zusätzliches Schneidgas zur Erhöhung des Arbeitsdruckes über eine Zuführleitung (77) der Versorgungsleitung (71) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Verringerung der Bahngeschwindigkeit des Bearbeitungs kopfes (7) unterhalb eines vorzugsweise einstellbaren Schwellwer tes die Zuführleitung (77) geöffnet und ein zusätzliches Schneidgas zur Erhöhung des Arbeitsdruckes im Bearbeitungskopf (7) zuge führt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zuführleitung (77) durch ein schaltbares Ventil (81), insbesondere ein 2/2-Wege-Magnetventil angesteuert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (81) in der Zuführleitung (77) mit einer Schaltgeschwindig keit von kleiner als 50 ms geöffnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (77) mit einem vorbestimmten Eingangsdruck des Schneidgases, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 15 und 20 bar, beaufschlagt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Basisdruck des Schneidgases in der Versor gungsleitung (71) mit einem Regelventil (72) angesteuert wird und vorzugsweise in einem Bereich zwischen 5 bis 20 bar angesteuert wird.
8. Laserbearbeitungsmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Laserquelle
(6) und einer Strahlführung (22), die sich von der Laserquelle (6) zum Bearbeitungskopf (7) erstreckt, der einen Laserstrahl (21) auf ein Werkstück (24) richtet, mit einer Bewegungseinrichtung (25), durch welche der Bearbeitungskopf (7) relativ zum Werkstück (24) verfahrbar ist und mit einer Versorgungsleitung (71) zum Zuführen eines Schneidgases in eine Kammer (65) des Bearbeitungskopfes
(7), welches gemeinsam mit dem Laserstrahl (21) aus dem Bear beitungskopf (7) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ar beitsdruck des Schneidgases in der Kammer (65) des Bearbei tungskopfes (7) in Abhängigkeit einer Bahngeschwindigkeit des Be arbeitungskopfes (7) während dessen Verfahrbewegung ansteuer bar ist.
9. Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass vor der Kammer (65) des Bearbeitungskopfes (7) eine Einspeisstelle (76) für eine Zuführleitung (77) für zusätzliches Schneidgas in die Versorgungsleitung (71) vorgesehen ist, welche vorzugsweise als ein Y-Steckventil ausgebildet ist.
10. Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass in der Zuführleitung (77) ein schaltbares Ventil (81), insbesondere ein 2/2-Wege-Magnetventil, vorgesehen ist.
11. Laserbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Versorgungsleitung (71) und/oder Zuführleitung (77) stromauf zur Einspeisstelle (76) ein Rückschlagventil (74, 83) vorgesehen ist.
12. Laserbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisstelle (76) der Zuführlei tung (77) zwischen der Kammer (65) des Bearbeitungskopfes (7) und einer Drehübertragungseinrichtung (73) der Bewegungsein richtung (25) vorgesehen ist.
13. Laserbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Basisdruck in der Versorgungs leitung (71) durch ein Regelventil (72) einstellbar ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150172A (ja) * 1999-11-22 2001-06-05 Koike Sanso Kogyo Co Ltd レーザ切断装置
EP2163339A1 (de) * 2008-09-11 2010-03-17 Bystronic Laser AG Laserschneidanlage zum Schneiden eines Werkstücks mit einem Laserstrahl mit einer variablen Schneidgeschwindigkeit
DE102016118189A1 (de) 2016-09-27 2018-03-29 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Laserbearbeitungsmaschine zum Laserschweißen eines ersten und eines zweiten Werkstückabschnitts

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3927451C1 (en) * 1989-08-19 1990-07-26 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De Device for processing workpieces by laser radiation - uses turbine wheel to circulate gas at high speed, and optically monitors outlet valve
DE4240189A1 (de) * 1992-11-30 1994-06-01 Linde Ag Verfahren zum Schweißen von Werkstücken mittels eines Laserstrahles und Laserschweißdüse
CA2785930C (en) * 2011-04-19 2014-08-12 Gega Lotz Gmbh Wear detection system for a cutting nozzle on a cutting torch for cutting steel workpieces

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001150172A (ja) * 1999-11-22 2001-06-05 Koike Sanso Kogyo Co Ltd レーザ切断装置
EP2163339A1 (de) * 2008-09-11 2010-03-17 Bystronic Laser AG Laserschneidanlage zum Schneiden eines Werkstücks mit einem Laserstrahl mit einer variablen Schneidgeschwindigkeit
DE102016118189A1 (de) 2016-09-27 2018-03-29 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Laserbearbeitungsmaschine zum Laserschweißen eines ersten und eines zweiten Werkstückabschnitts

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