Patent DE-102019003349-A1 (DE)
Title: Vorrichtung zur Laserbearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke und Werkstücke, die auf einem rotationssymmetrischen Werkstückträger montiert sind
Inventor: PFEIFER GERD
IPC: B23K26/08
Filed: 2019-05-09
Abstract: Lasermaschinen zum Gravieren von Werkstückoberflächen und Zerschneiden von plattenförmigen Materialien sind seit längerer Zeit bekannt. Bei der Benutzung der entsprechenden Maschinen fallen Arbeiten des Bedienpersonals wie Einstellarbeiten an der Maschine, manuelles Be- und Entladen der Materialien, Tätigkeiten aus dem Bereich der Logistik und Überwachung des Arbeitsprozesses und der Maschinensicherheit an. Die Zielsetzung der beschriebenen Erfindung, einer Gravier- und Schneidvorrichtung für rotationssymmetrische Werkstücke oder Werkstückträger, betrifft die Minimierung und Vereinfachung der Bedienertätigkeiten und die vereinfachte Einbindung in die Softwareinfrastruktur des Verwenderbetriebes.Die wesentlichen Merkmale der vorgeschlagenen Maschine:Während beim bisher üblichen Verfahren Werkstückträger in der Lasermaschine fest montiert sind und darauf zum Bearbeiten einzelne Werkstücke befestigt werden, werden bei der vorgeschlagenen Maschine genormte Werkstückträger, auf denen Werkstücke befestigt sind (oder auch genormte Werkstücke), automatisch aus einem Magazin geladen und nach der Bearbeitung in einem Magazin abgelegt. Die Werkstücke oder Werkstückträger können von den Bedienern zu jeder Zeit, also auch während die Maschine läuft, in das Magazin eingebracht werden oder die fertigen Teile entnommen werden. Diese asynchrone Arbeitsweise bewirkt eine zeitliche Entkopplung des Bearbeitungsvorgangs vom Beladevorgang und eine Vereinfachung des Arbeitsablaufs.Referenzen auf vorprogrammierte Parametereinstellung der Maschine sind auf den Werkstückträgern gespeichert und müssen vom Bediener nicht beachtet werden.Aktuelle Prozessparameter werden durch die Maschinensoftware überwacht, gespeichert und bei Anomalien werden vorprogrammierte Maßnahmen ergriffen. Auch der Zustand wichtiger Maschinenkomponenten wird überwacht und an das Produktionssteuerungssystem gemeldet.Die Steuerung der Maschine und das Laden von Dateien mit Arbeitsanweisungen geschieht generell über den Netzwerkanschluss. Eingriffe eines Bedieners, die über das Füllen und Leeren des Magazins hinausgehen, sind im Normalbetrieb nicht erforderlich.Ein typisches Anwendungsbeispiel zeigt Figl. Ein Laser 1) emittiert Strahlung im Bereich von 10µm, deren Leistung durch einen Computer gesteuert werden kann. Die Strahlung wird über ein Spiegelsystem 2) und eine Fokussieroptik 5) durch eine Düse 6) auf eine Gummiplatte konzentriert und das Material an der Auftreffstelle verdampft. Das Material ist auf der Oberfläche eines Zylinders 8) befestigt. Durch Bewegung des Zylinders in 2 Koordinaten (Drehung um seine Achse mittels eines Antriebsmotors 9), Verschiebung in Richtung der Achse durch eine Linearführung 10) und geeignete Steuerung der Laserstrahlung wird auf der Gummioberfläche ein Relief erzeugt.Zur Automatisierung des Vorgangs werden im Magazin 12) Zylinder mit darauf befestigten Gummiplatten als Vorrat gelagert. Sie werden automatisch aus dem Magazin 12) entnommen, bearbeitet und im Magazin 13 abgelegt. Eventuell unterschiedliche Materialien auf den Zylindern sind am Zylinder codiert. Die Maschine verwendet dann die für das Material vorgesehenen Parameter und kann über die motorisierte Achse 3) des Bearbeitungskopfes 4) auf den korrekten Fokusabstand eingestellt werden. Der Rahmen 7) symbolisiert eine Arbeitskammer, 11) die Beladeposition, bei der die Motoreinheit 9) die Zylinder aufnimmt und ablegt und 14) deutet eine automatische Kupplung an, mit der die Zylinder an die Antriebseinheit gekoppelt werden. 27) bezeichnet eine Absaugdüse für Dämpfe und Staub.Alle weiteren Nummern beziehen sich auf die Sensorik: 15), 16) Laserleistungssensoren; 17), 18), 19) Temperatursensoren für Strahlengangkomponenten; 20), 21) Sensoren für Kühlwasser und Prozessgas; 22) Partikelsensor zur Staubüberwachung; 23) optischer Sensor zur Überwachung des Plasmaleuchtens im Laserfokus; 24) Gassensor; 25) Temperaturüberwachung der Bearbeitungskammer; 26) optischer Flammsensor.