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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus einem plattenförmigen Material durch einen Trennvorgang mit einer Trennvorrichtung in einer Werkzeugmaschine.
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Aus der
WO 2007/137613 A1 ist eine 2D-Laserbearbeitungsmaschine bekannt, welche eine Werkstückauflage aufweist, die mehrere parallel zueinander angeordnete Auflageelemente umfasst. Jedes dieser Auflageelemente umfasst in Abständen zueinander angeordnete Tragpunktspitzen, auf welchen das plattenförmige Material aufliegt. Solche Kontaktpunkte zwischen den Tragpunktspitzen und dem plattenförmigen Material können sich beim Schneidprozess negativ auf die Werkstückqualität auswirken, da es zum Verkratzen der aufliegenden Seite des plattenförmigen Materials sowie zum Verbacken mit den Tragpunktspitzen kommen kann. Außerdem erschwert eine statische Auflage des plattenförmigen Materials ein Ausschleusen von Gutteilen aus der Maschine, wofür zwangsläufig Automatisierungskomponenten, wie beispielsweise ein Rechen oder ein Sauggreifer, benötigt werden.
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Alternativ zu solchen Laserbearbeitungsmaschinen sind bereits sogenannte Sheetmover-Hybridanlagen bekannt, bei denen das plattenförmige Material durch Rollen- oder Bürstentische gestützt ist, welche eine Werkstückauflage bilden. Das plattenförmige Material wird durch eine Greifereinheit geklemmt und mit dieser Greifereinheit relativ zum Bearbeitungsbereich der Werkstückauflage bewegt. Solche alternativen Laserbearbeitungsmaschinen vermeiden ein Verkratzen und gegebenenfalls Verbacken der Unterseite des plattenförmigen Materials. Solche Maschinen sind jedoch in der Dynamik begrenzt, da das plattenförmige Material bewegt werden muss.
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Des Weiteren ist aus der
JP 2003290968 A eine Laserbearbeitungsmaschine bekannt, bei der das plattenförmige Material ebenfalls durch eine Klemmvorrichtung geklemmt wird. Das plattenförmige Material liegt auf einer Werkstückauflage auf, welche durch zwei Werkstückauflagetische ausgebildet sind, die jeweils zum Schneidspalt weisenden Umlenkrollen aufweisen, welche in und entgegen der X-Richtung verfahrbar sind. Auf diese Weise braucht der Bearbeitungsbereich innerhalb der Laserbearbeitungsmaschine aufgrund einer Bewegung des Schneidspaltes nicht vergrößert zu werden, sondern umfasst eine konstante Bauraumgröße. Das plattenförmige Material mit den geschnittenen Werkstücken wird über ein Ausschleusband ausgeschleust, welches mit der Ebene der Auflagetische fluchtet. Beim Ausschleusvorgang kann die Gefahr des Verhakens von bereits geschnittenen Werkstücken und Abfallteilen bezüglich des Schneidspaltes beim Darüber-hinweg-Führen bestehen.
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Aus der
JP 2008200701 A ist eine weitere Laserbearbeitungsmaschine bekannt, welche eine Werkstückauflagefläche aus zwei Auflagetischen aufweist. Einer der beiden Auflagetische ist fest am Grundkörper angeordnet. Der zweite Auflagetisch, der an den Schneidspalt angrenzt, kann aus dem Bearbeitungsbereich vollständig in eine Beladezone herausgefahren werden. Ein weiterer Auflagetisch wird während dessen in den Bearbeitungsbereich der Laserschneidmaschine eingefahren, um eine anschließende Bearbeitung des plattenförmigen Materials durchzuführen. Über den zuvor ausgefahrenen Auflagetisch erfolgt eine Entnahme des bearbeiteten plattenförmigen Materials. Eine solche Anordnung erfordert ebenfalls eine Klemmvorrichtung für das plattenförmige Material. Darüber hinaus ist ein hoher apparativer Aufwand zur Ausgestaltung einer solchen Laserbearbeitungsmaschine erforderlich. Gleichzeitig kann beim Abtransport des geschnittenen plattenförmigen Materials ein Verhaken der Werkstücke und Abfallteile mit dem Schneidspalt auftreten.
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Die
WO 2007/003299 A1 beschreibt eine Werkzeugmaschine mit einer Werkstückauflage zur Auflage von plattenförmigen Materialien zur Bearbeitung mit einer Trennvorrichtung. Diese weist einen Bearbeitungskopf auf, der während eines Trennvorganges im plattenförmigen Material zumindest in Y-Richtung verfahrbar ist. Die Werkstückauflage umfasst einen ersten Auflagetisch mit einer ersten Auflagefläche und einen zweiten Auflagetisch mit einer zweiten Auflagefläche, wobei die Auflageflächen zur Bildung eines Spaltes unterhalb des Bearbeitungskopfes zueinander beabstandet sind. Die Lage und Breite des Spaltes können während des Trennvorganges auch im Bearbeitungsbereich der Trennvorrichtung angepasst werden. Die jeweilige Auflagefläche des ersten und zweiten Auflagetisches ist durch zwei Walzen begrenzt, die jeweils unabhängig voneinander in und entgegen der Vorschubrichtung verfahrbar sind.
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Diese bekannte Werkzeugmaschine ist grundsätzlich sehr flexibel zur Bearbeitung einzelner Werkstücke. Diese Flexibilität erfordert jedoch eine aufwändige Mechanik und Ansteuerung zur Aufrechterhaltung der Bandspannung der jeweiligen Auflagetische. Des Weiteren verbleiben die fertig bearbeiteten Werkstücke bei nachfolgenden Bearbeitungen weiterer Werkstücke aus dem plattenförmigen Material auf dem Auflagetisch, wodurch die bewegten Massen erhöht und nur geringere Fahrgeschwindigkeiten angesteuert werden können. Sofern einzelne bearbeitete Werkstücke für einen der beiden Auflagetische abtransportiert werden, ist während diesem Zeitraum der Bearbeitungsprozess unterbrochen.
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Des Weiteren ist aus der
JP 2006192465 A eine Werkzeugmaschine bekannt, bei der das plattenförmige Material durch eine Klemmvorrichtung fixiert gehalten und einem Bearbeitungskopf zugeführt wird. Zum Herstellen von Werkstücken wird zunächst in einem zum Bearbeitungskopf weisenden Randbereich ein Trennschnitt in das plattenförmige Material eingebracht, um das Werkstück vollständig von dem plattenförmigen Material zu trennen. Anschließend wird die Auflagefläche des plattenförmigen Materials abgesenkt, wobei das plattenförmige Material erhaben durch die Klemmvorrichtung gehalten wird, so dass das Werkstück nach unten fallen kann. Dieses Werkstück wird dann abtransportiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mittels eines Trennvorganges durch eine Trennvorrichtung in einer Werkzeugmaschine vorzuschlagen, bei welcher ein prozesssicheres Freischneiden der Werkstücke sowie eine erhöhte Produktivität gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt das plattenförmige Material auf den Auflageflächen von zwei Auflagetischen auf, die unter Bildung eines Schneidspalts zueinander anordenbar sind, der während der Bearbeitung unter dem Bearbeitungskopf positioniert wird. In das plattenförmige Material werden Trennschnitte für Abfallteile und/oder Teile eines Restgitters um Herstellen des zumindest einen Werkstücks eingebracht, so dass zumindest ein letzter Trennschnitt für das beziehungsweise die Werkstücke zum vollständigen Abtrennen von dem plattenförmigen Material verbleibt, wobei die Abfallteile und/oder Teile des Restgitters durch den Schneidspalt entfernt werden. Anschließend erfolgt ein Freischnitt vom plattenförmigen Material für das oder die Werkstücke auf die Weise, dass ein erneutes Überfahren eines geschnittenen Werkstücks über den Schneidspalt unterbleibt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt das Werkstück, welches noch mit dem plattenförmigen Material in Verbindung steht, weitestgehend auf dem zweiten Auflagetisch auf, wenn der letzte Trennschnitt eingebracht wird, so dass das Werkstück nach dem Freischneiden nicht mehr über den Spalt bewegt wird, sondern durch den zweiten Auflagetisch vom Spalt entfernt und abtransportiert wird. Dadurch wird die Prozesssicherheit erhöht, indem das Verhaken und Verkippen der Werkstücke verhindert wird, und eine kontinuierliche Abarbeitung des plattenförmigen Materials in X-Richtung wird ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ein rückwirkungsfreies Trenn- und Freischneiden von Werkstücken sowie eine getrennte Entnahme von Abfall- und Restgitterteilen einerseits und Werkstücken andererseits. Dadurch werden eine hohe Qualität der Werkstücke und eine Reduzierung der Arbeitszyklen zur Herstellung der Werkstücke ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegt das plattenförmige Material auf dem ersten Auflagetisch auf und wird mit einem stirnseitigen Randbereich zum Schneidspalt positioniert, so dass anschließend in dem stirnseitigen Randbereich des plattenförmigen Materials Trennschnitte für Abfallteile und/oder Teile eines Restgitters zur Herstellung des zumindest einen Werkstücks eingebracht werden, so dass zumindest ein letzter Trennschnitt für das beziehungsweise die Werkstücke zum vollständigen Abtrennen von dem plattenförmigen Material verbleibt. Abfallteile und/oder Teile des Restgitters werden durch den Schneidspalt entfernt. Darauf erfolgt der Freischnitt für das oder die Werkstücke, die durch den zweiten Auflagetisch abtransportiert werden. Dadurch kann das plattenförmige Material von einer Seite aus kontinuierlich bearbeitet werden. Darüber hinaus können Abfallteile und/oder Teile des Restgitters einerseits und die Werkstücke andererseits getrennt voneinander aus dem Bearbeitungsbereich herausgeführt werden. Dadurch wird die Gefahr einer Verhakung ineinander vermindert. Darüber hinaus kann bereits ein Sortieren zwischen Abfallteilen und Werkstücken erfolgen. Dieses Verfahren ermöglicht ein hauptzeitparalleles Abtransportieren der Werkstücke über einen der beiden Auflagetische. Nach dem Freischnitt für das oder die Werkstücke erfolgt bevorzugt der Abtransport durch den zweiten Auflagetisch, bevor das plattenförmige Material weiter bearbeitet wird. Dadurch wird die Prozesssicherheit weiter erhöht.
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Des Weiteren können Abfallteile und/oder Teile des Restgitters auch über den zweiten Arbeitstisch getrennt zu den Werkstücken in die Entladezone übergeführt werden. Hierzu wird bevorzugt ein Auflageelement des zweiten Arbeitstisches angetrieben, um die einzelnen Teile des Restgitters und/oder Abfallteils aus dem Bearbeitungsbereich in eine Entladezone überzuführen, wobei das Werkstück mit dem plattenförmigen Material über den Verbindungsabschnitt für den letzten einzubringenden Trennschnitt verbunden bleibt. Dadurch kann ein getrenntes Herausführen der Abfallteile und/oder Teile des Restgitters erfolgen, wobei dies nur für solche Teile gilt, die ohne Hinterschneidung zum Werkstück in X-Richtung ausgebildet sind und abtransportiert werden können. Das plattenförmige Material liegt ruhend auf dem ersten Auflagetisch und wird vorzugsweise an einer Klemmvorrichtung fixiert zum Bearbeitungsbereich gehalten.
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Wenn die Abfallteile und/oder die Teile des Restgitters ausschließlich durch den Schneidspalt zwischen den beiden Auflagetischen nach unten ausgeschleust werden, so weist dies den Vorteil auf, dass die Abfallteile und/oder Teile des Restgitters, die eine Hinterschneidung im Hinblick auf die Abtransportrichtung, also in X-Richtung, gegenüber dem Werkstück aufweisen, in einfacher Weise nach unten ausgeschleust werden. Folglich kann eine Unterscheidung zwischen hinterschneidungsfreien und eine Hinterschneidung aufweisenden Abfallteilen oder Teilen des Restgitters ausbleiben, wenn alle diese Teile nach unten ausgeschleust werden. Darüber hinaus kann eine kontinuierliche Herstellung der Werkstücke ermöglicht werden. Alternativ können kleine Abfallteile nach unten ausgeschleust und große Teile über den weiteren, zweiten Auflagetisch sowie anschließend die Werkstücke über den zweiten Auflagetisch abtransportiert werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Werkstücke innerhalb von streifenförmigen Abschnitten an dem zum Schneidspalt weisenden stirnseitigen Randbereich geschachtelt werden und das plattenförmige Material streifenförmig abgearbeitet wird. Diese Positionierung zur Schachtelung der Werkstücke ermöglicht, dass eine Verfahrbewegung der Auflagetische beziehungsweise des Schneidspaltes zum Bearbeitungskopf erheblich minimiert wird. Dadurch können die Prozesszeiten verkürzt werden.
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Bevorzugt wird die Schachtelung der Werkstücke derart bestimmt, dass ein gemeinsamer letzter Trennschnitt innerhalb einer eingestellten Breite des Schneidspaltes für mehrere Werkstücke eingebracht wird. Dadurch kann eine weitere Optimierung bei den streifenförmigen Abschnitten erzielt werden, wodurch insbesondere der Bearbeitungskopf eine Verfahrbewegung in Y-Richtung durchführt und nacheinander mehrere Werkstücke von dem plattenförmigen Material abtrennen kann, die nacheinander abtransportiert werden. Darüber hinaus kann eine Ansteuerung der Auflagetische verringert werden, indem vorzugsweise eine voreingestellte Größe der Spaltbreite genügt, um einen gemeinsamen Trennschnitt für mehrere Werkstücke durchzuführen.
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Des Weiteren wird bevorzugt bei einem ruhenden im Bearbeitungsraum angeordneten plattenförmigen Material der zweite Auflagetisch in X-Richtung bewegt oder ein Auflageelement des zweiten Auflagetisches so angetrieben, dass eine Bewegung von aufliegenden Werkstücken in X-Richtung erfolgt. Dadurch kann nach dem Freischneiden des Werkstücks vom plattenförmigen Material ein Herausfördern, insbesondere ein zeitlich versetztes Herausfördern, der Werkstücke aus dem Bearbeitungsbereich in eine Entladezone erfolgen. Die einzelnen freigeschnittenen Werkstücke können nach und nach, vorzugsweise durch eine Handhabungseinrichtung, von dem zweiten Auflagetisch kontrolliert entnommen werden.
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In einer Entladezone, die insbesondere an den zweiten Auflagetisch angrenzt, kann eine Handhabungseinrichtung, ein Sammelbehälter oder Stapelbehälter positioniert werden. In Abhängigkeit der weiteren Handhabungsschritte oder Integration in eine automatisierte Montagelinie können die Werkstücke entsprechend gehandhabt werden. Die Handhabungseinrichtung kann die Werkstücke einzeln von dem zweiten Auflagetisch entnehmen und beispielsweise in einem Sammelbehälter ausgerichtet positionieren oder auf ein weiteres Transportband umsetzen, so dass eine nachfolgende weitere Verarbeitung erfolgt. Alternativ können die Werkstücke auch durch einen Universalflächengreifer entnommen oder in einem Stapelbehälter beziehungsweise Sammelbehälter unmittelbar von dem Auflagetisch ausgehend abgelegt werden.
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Das Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus einem plattenförmigen Material durch einen Trennvorgang mit einer Trennvorrichtung einer Werkzeugmaschine wird durch die weitere bevorzugte Ausführungsform gelöst, bei welchem zunächst Trennschnitte für Abfallteile eingebracht werden, die innerhalb des Werkstücks oder an das Werkstück angrenzend liegen, bei dem anschließend diese Abfallteile durch den Schneidspalt zwischen den beiden Auflagetischen nach unten ausgeschleust werden, bei dem nachfolgend der Spalt zwischen den Auflagetischen auf eine Spaltbreite eingestellt wird, der kleiner als die kleinste Teilegröße des Werkstückes ist und bei dem dann die Außenkontur der Werkstücke zumindest teilweise oder vollständig geschnitten wird, wobei die Werkstücke in dem Restgitter verbleiben und gemeinsam mit dem Restgitter aus dem Bearbeitungsbereich herausgeführt werden. Diese alternative Ausführungsform des Verfahrens weist ebenfalls Vorteile in der Durchlaufzeit des plattenförmigen Materials bezüglich der Herstellung der Werkstücke auf, da ein Zerschneiden des Restgitters oder die Herstellung von Teilen des Restgitters zum Ausschleusen nach unten durch den Schneidspalt oder ein separates Abtransportieren nicht erforderlich ist.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Werkstücke, die eine kritische Teilegröße unterschreiten, durch einen Trennschnitt zur Herstellung der Außenkontur der Werkstücke vom plattenförmigen Material derart getrennt werden, dass zumindest ein Mikrojoint verbleibt. Dadurch werden die Werkstücke, die eine kritische Größe unterschreiten, insbesondere die, die eine kleinere Längenausdehnung als 100 mm aufweisen, durch solche Mikrojoints im Restgitter festgehalten und gemeinsam mit dem Restgitter aus dem Bearbeitungsraum heraus gefördert.
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Bevorzugt werden die Mikrojoints zwischen dem Werkstück und dem Restgitter derart positioniert, dass diese an der der Ausschleusrichtung abgewandten Seite des Werkstücks angeordnet sind. Dadurch muss das Werkstück nach dem Freischnitt des Mikrojoints nicht mehr über den Schneidspalt gefördert werden. Nachdem das Werkstück im Wesentlichen über den Schneidspalt in Richtung Entladezone gefördert wurde, wird der Mikrojoint während des Ausschleusvorganges abgetrennt. Dadurch verbleibt das Werkstück lose in dem Restgitter und kann ohne weiteres Überfahren des Spaltes gemeinsam mit dem Restgitter in eine Entladezone verbracht werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das plattenförmige Material mit einer Klemmvorrichtung im Bearbeitungsraum fixiert gehalten wird. Dadurch wird die präzise Bearbeitung der Werkstücke erhöht, insbesondere, wenn mehrere Trennschnitte zur Herstellung eines Werkstückes erforderlich sind.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine,
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2 eine perspektivische Ansicht im Teilschnitt der Werkzeugmaschine gemäß 1,
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3 eine schematisch vergrößerte Ansicht einer Werkstückauflage der Werkzeugmaschine gemäß 1,
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4 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Werkstückauflage zu 3,
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5 eine prinzipielle Ansicht von oben zur Abarbeitung des plattenförmigen Materials nach einer ersten Ausführungsform des Verfahrens,
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6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß 5,
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7a bis 7f einzelne Prozessschritte zur Durchführung des Verfahrens gemäß 5,
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8 eine perspektivische Ansicht im Teilschnitt der Werkzeugmaschine gemäß 1 mit einem teils bearbeiteten plattenförmigen Material gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform des Verfahrens und
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9a bis 9d schematische Ansichten von einzelnen Prozessschritten zur Durchführung eines alternativen Verfahrens zu den 7a bis 7f.
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In 1 ist beispielhaft ein prinzipieller Aufbau einer als Laserschneidmaschine ausgebildeten Werkzeugmaschine 11 dargestellt. Weitere Ausführungsbeispiele sind zum Beispiel eine Laserschweißmaschine oder eine kombinierte Stanz-/Laserschneidmaschine. Die Laserschneidmaschine weist einen CO2-Laser oder Festkörperlaser als Laserstrahlerzeuger 12 auf, der einen Laserstrahl über einen Bearbeitungskopf 13 auf eine Werkstückauflage 14 führt. Auf dieser Werkstückauflage 14 ist ein plattenförmiges Material 15 angeordnet. Durch den Laserstrahlerzeuger 12 wird ein Laserstrahl 16 (3) erzeugt. Dieser Laserstrahl 16 wird mit Hilfe von nicht dargestellten Umlenkspiegeln von dem CO2-Laser oder mit Hilfe eines nicht gezeigten Lichtleitkabels von dem Festkörperlaser zum Bearbeitungskopf 13 geführt. Der Laserstrahl 16 wird mittels einer im Bearbeitungskopf 13 angeordneten Fokussiervorrichtung auf das plattenförmige Material 15 gerichtet. Die Laserbearbeitungsmaschine 11 wird darüber hinaus mit Schneidgasen 17, beispielsweise mit Sauerstoff und Stickstoff, versorgt. Es können alternativ oder zusätzlich auch Druckluft oder anwendungsspezifische Gase vorgesehen sein. Die Verwendung der einzelnen Gase ist von dem Werkstoff des zu bearbeitenden plattenförmigen Materials 15 und von Qualitätsanforderungen an die Schnittkanten abhängig. Weiterhin ist eine Absaugeinrichtung 18, die mit einer Absaugkammer 19, die sich unter der Werkstückauflage 14 befindet (2), verbunden.
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Beim Schneiden eines Werkstücks 21 aus dem plattenförmigen Material 15 unter Verwendung von Sauerstoff als Schneidgas wird das Material des plattenförmigen Materials 15 geschmolzen und größtenteils oxidiert. Bei der Verwendung von Inertgasen, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon, wird das Material lediglich geschmolzen. Die entstandenen Schmelzpartikel werden dann gegebenenfalls zusammen mit den Eisenoxiden ausgeblasen und zusammen mit dem Schneidgas über die Absaugkammer 19 über die Absaugeinrichtung 18 abgesaugt.
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Diese Laserbearbeitungsmaschine 11 wird über eine Steuerung 20 angesteuert. An einem Grundkörper 22 der Laserschneidmaschine 11 angrenzend kann eine Beladezone 24 mit einer Beladeeinrichtung 25 sowie eine Entladezone 26 mit einer Entladeeinrichtung 27 vorgesehen sein.
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In 2 ist eine perspektivische Ansicht der Laserschneidmaschine 11 vergrößert ohne Be- und Entladezone 24, 26 in einem Teilschnitt dargestellt, so dass die in dem Grundkörper 22 angeordneten Komponenten näher ersichtlich sind.
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Bei dieser Ausführungsform sind anstelle von nur einem beispielsweise zwei Bearbeitungsköpfe 13 vorgesehen, die über eine gemeinsame Lineareinrichtung 29 in X-Richtung entlang eines Bearbeitungsbereiches 30 verfahrbar sind. Der Bearbeitungsbereich 30 wird über die Größe des Rahmens des Grundkörpers 22 gebildet beziehungsweise des Verfahrbereiches der Lineareinheit 29 bestimmt. Die Lineareinrichtung 29 weist eine Linearachse auf, um die beiden Bearbeitungsköpfe 13 unabhängig in und entgegen der Y-Richtung zu verfahren.
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Die Werkstückauflage 14 umfasst einen ersten und zweiten Auflagetisch 31, 32, welche unabhängig voneinander in und entgegen der X-Richtung im Grundkörper 22 verfahrbar und auch außerhalb des Grundkörpers 22 positionierbar sind. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, wie dies in 3 dargestellt ist, dass die Auflagetische 31, 32 jeweils zueinander feststehend angeordnete Umlenkwalzen 33, 34 aufweisen, welche ein Endlosband als Auflageelement 35 aufnehmen. Zwischen den Umlenkwalzen 33, 34 wird durch das Auflageelement 35 eine erste Auflagefläche 38 für den ersten Auflagetisch 31 und eine zweite Auflagefläche 39 für den zweiten Auflagetisch 32 gebildet. Die jeweiligen Walzen 33 der Auflagetische 31, 32 sind einander zugeordnet und bilden einen Spalt 36, dessen Spaltbreite 37 aufgrund der unabhängig verfahrbaren Auflagetische 31, 32 in der Breite als auch in der Lage innerhalb des Bearbeitungsbereiches 30 des Grundkörpers 22 einstellbar ist. Eine oder beide Umlenkwalzen 33, 34 ist angetrieben, so dass das Auflageelement 35 wahlweise in und entgegen der X-Richtung angetrieben werden kann.
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Die Auflagetische 31, 32 können alternativ auch Rollen, Walzen oder Bürsten als Auflageelemente 35 aufweisen, welche ebenfalls angetrieben sind.
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Zusätzlich kann ein nicht näher dargestelltes Ausschleuselement vorgesehen sein, welches sich bevorzugt über die Breite des Bearbeitungsbereiches 30 beziehungsweise in der Breite den Auflagetischen 31, 32 erstreckt. Gegebenenfalls ist eine geringere Breite vorgesehen, um das Ausschleuselement innerhalb eines verfahrbaren Rahmens der Auflagetische 31, 32 aufzunehmen, so dass das Ausschleuselement als Auszug zur Verlängerung der Auflagefläche 38, 39 der Auflagetische 31, 32 beispielsweise anordenbar ist, um einerseits vollständig unter den Spalt 36 und andererseits in Richtung Be- und/oder Entladezone 24, 26 verfahrbar zu sein und eine Verlängerung zu bilden. Das Ausschleuselement kann in Analogie zum Auflagetisch 31, 32 ausgebildet sein.
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Unterhalb der Werkstückauflage 14 ist beispielsweise am Boden des Grundkörpers 22 eine Abtransporteinrichtung 47, insbesondere als Längsförderband, vorgesehen, welche sich entlang des Bearbeitungsbereiches 30 erstreckt. Dieses Längsförderband dient dazu, um durch den Schneidspalt 36 hindurch fallende Abfallteile 65 (7 und 9), wie beispielsweise Butzen, Innenkonturen oder sonstige Verschnitte, aufzunehmen. Dabei ist für diesen Fall keine unterhalb des Schneidspaltes 36 mitgeführte und geschlossene Strahlfangvorrichtung vorgesehen.
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Des Weiteren ist unterhalb des Schneidspalts 36 bevorzugt eine mit der Lineareinrichtung 29 gekoppelte Bewegungseinheit vorgesehen, durch welche eine Absaughaube 48 mitgeführt wird. Diese Absaughaube 48, die Teil der Absaugkammer 19 ist oder die Absaugkammer 19 bildet, steht mit der Absaugeinrichtung 18 in Verbindung. Des Weiteren ist am Spalt 36 angrenzend, und insbesondere auf die Lage und/oder Breite des Spaltes 36 einstellbar, zumindest ein Schottblech 50 vorgesehen, durch welches eine Abschirmung des sich an den Spalt 36 nach unten in den Grundkörper 22 erstreckenden Raums gebildet ist, in den der Schneidstrahl 16 eintritt. Dadurch wird ein gezieltes Absaugen von Schneidgas, Abbrand und dergleichen ermöglicht.
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In 3 ist eine schematische Seitenansicht der Werkstückauflage 14 der Werkzeugmaschine 11 prinzipiell dargestellt. Durch ein Verfahren der Auflagetische 31, 32 in und entgegen der X-Richtung kann eine Spaltbreite 37 eingestellt werden, um Abfallteile 65 und/oder Teile des Restgitters 61 nach unten durch den Spalt 36 auszuschleusen. In einem ersten Prozessschritt wird die Spaltbreite 37 des Schneidspaltes 36 derart eingestellt, dass diese Lage und Größe des Spaltes 36 auf den Schneidstrahl 16 für den oder die ersten Trennschnitte abgestimmt wird. Anschließend kann eine veränderte Breite eingestellt werden, um die Abfallteile 65 und/oder Teile des Restgitters 61 nach unten auszuschleusen.
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Über den ersten Auflagetisch 31 wird ein plattenförmiges Material in den Bearbeitungsraum 30 eingeführt. Hierzu kann der Auflagetisch 31 in die Beladezone 24 verfahren werden, damit die Beladeeinrichtung 25 ein plattenförmiges Material auf der Auflagefläche 38 des Auflagetischs 31 ablegt. Anschließend wird der Auflagetisch 31 wieder in den Bearbeitungsraum verfahren. Dabei kann eine Verfahrbewegung des Auflagetisches 31 in X-Richtung und zusätzlich eine Antriebsbewegung des Auflageelementes 35 vorgesehen sein. Im Bearbeitungsbereich 30 wird das plattenförmige Material 15 durch die Klemmeinrichtung 55 ergriffen und fixiert. Zu Beginn eines ersten Arbeitsschrittes für die nachfolgend beschriebenen Verfahren wird ein stirnseitiger Randbereich 40 des plattenförmigen Materials 15 derart zum Schneidspalt 36 positioniert, dass der stirnseitige Randbereich 40 über dem Schneidspalt 36 liegt. Dabei kann eine Stirnkante 41 des stirnseitigen Randbereichs 40 auf dem gegenüberliegenden Auflagetisch 32 aufliegen oder an einem spaltseitigen Rand des Auflagetisches 32 angrenzen, der durch die Umlenkrolle 33 des zweiten Auflagetisches 32 gebildet ist, oder teilweise innerhalb des Schneidspaltes 36 liegen. Ausgehend von dieser Startposition werden die nachfolgend beschriebenen Ausführungsvarianten des Verfahrens zur Herstellung der Werkstücke näher beschrieben. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass durch eine kontinuierliche Zuführbewegung des plattenförmige Material 15 in X-Richtung eine Abarbeitung dieses plattenförmigen Materials 15 erfolgt, so dass ein wiederholtes Überfahren von geschnittenen Werkstücken 11 über den Schneidspalt 36 ausbleibt, um die Prozesssicherheit zu erhöhen, indem das Verhaken und Verkippen der Werkstücke 21 verhindert wird. Die kontinuierliche Zuführbewegung des plattenförmigen Materials 15 kann durch die Klemmvorrichtung 55 erfolgen. Ebenso kann die Klemmvorrichtung 55 ortsfest im Bearbeitungsbereich 30 angeordnet sein, und die Auflagetische wandern unterhalb des plattenförmigen Materials 15 gemeinsam mit dem Bearbeitungskopf 13, so dass darunter liegend der Schneidspalt 36 mitgeführt wird. Darüber hinaus kann auch eine Kombination der beiden vorgenannten Alternativen erfolgen, indem die Klemmvorrichtung 55 nach und nach in X-Richtung verfahren wird und die Auflagetische 31, 32 entsprechend gegenläufig verfahren werden, wobei bevorzugt die Auflageelemente 35 angetrieben werden, um eine Relativbewegung zwischen dem Auflageelement 35, insbesondere des ersten Auflagetisches 31 und dem plattenförmigen Material 15, zu vermeiden.
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In 4 ist eine alternative Ausgestaltung der Auflagetische 31, 32 zu der Ausführungsform in 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind zum Schneidspalt 36 weisend Bandführungselemente 46 vorgesehen, die eine Verengung des Schneidspaltes 36 einerseits ermöglichen, jedoch die Tiefe des Schneidspaltes 36 gegenüber den Umlenkrollen 33 verringern, so dass sich ein vergrößerter Öffnungswinkel α ergibt, und sich der Schneidstrahl 16 ohne eine Beschädigung der Auflageelemente 35 der Auflagetische 31, 32 nach unten ausstrecken kann. Diese Bandführungselemente 46 sind vorzugsweise keilförmig ausgebildet und verjüngen sich zum Schneidspalt 36, so dass diese einen kleinen Krümmungsradius zum Schneidspalt aufweisen. Diese Bandführungselemente 46 dienen ebenfalls zur Umlenkung des insbesondere als Endlosband ausgebildeten Auflageelementes 35.
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In 5 ist eine schematische Ansicht von oben auf ein plattenförmiges Material 15 dargestellt, welches an seinem stirnseitigen Randbereich 40 in einem ersten streifenförmigen Abschnitt 53 bereits bearbeitet ist und bei dem ein zweiter streifenförmiger Abschnitt 54 zur nachfolgenden Bearbeitung ansteht. Die aus dem zweiten streifenförmigen Abschnitt 54 herauszuschneidenden Werkstücke sind beispielsweise strichliniert dargestellt.
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Bei dem in 5 veranschaulichten Verfahren werden die einzelnen Werkstücke 21 getrennt und vereinzelt zueinander von dem verbleibenden plattenförmigen Material 15 über den zweiten Auflagetisch 32 in eine Entladezone 26 abtransportiert und gegenüber dem plattenförmigen Material 15 abgezogen. Die an dem plattenförmigen Material 15 verbleibenden Konturen liegen beispielsweise noch über dem Schneidspalt 36, der strichliniert dargestellt ist.
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Dieses Verfahren zur Herstellung von Werkstücken wird nachfolgend in den 7a bis 7f anhand einzelner Prozessschritte genauer beschrieben. Dieses Verfahren kann auf einer Werkzeugmaschine 11 gemäß den 1 und 2 durchgeführt werden, wobei die Entladeeinrichtung 27 beispielsweise als Sammelbehälter oder Stapelbehälter ausgebildet ist, der die einzelnen Werkstücke 21 aufnimmt.
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Alternativ kann die Werkzeugmaschine 11 gemäß 6 ausgebildet sein. Grundsätzlich entspricht der Aufbau dieser Werkzeugmaschine 11 der Ausführungsform gemäß den 1 und 2. Zusätzlich ist am Ende oder benachbart zum Auflagetisch 32 eine Palette 58 vorgesehen, auf welche die vereinzelten Werkstücke 21 durch eine zusätzliche Handhabungseinrichtung 56, insbesondere durch einen Ein- oder Mehrachsenroboter, von dem Auflagetisch 32 entnommen und auf der Palette 58 aufgelegt werden. Durch das nach und nach erfolgende Herausführen der Werkstücke 21 aus dem Bearbeitungsbereich 30 kann eine sichere Entnahme aller Werkstücke 21 erfolgen. Größere Werkstücke 21, die durch die Handhabungseinrichtung 56 nicht ergriffen werden können, werden über den Auflagetisch 32 auf einem Ablagetisch 60 abgelegt. Dieser Ablagetisch 60 kann einen Scherenhubtisch umfassen, so dass die einzelnen Werkstücke nacheinander darauf geräuscharm gestapelt werden können.
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In den 7a bis 7f werden die einzelnen Prozessschritte zur Herstellung eines Werkstücks 21 gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, bei welchem sowohl die Abfallteile 65 als auch Teile eines Restgitters 61 durch den Schneidspalt 36 nach unten ausgeschleust werden und lediglich das beziehungsweise die Werkstücke 21, wie in 5 dargestellt ist, über den zweiten Auflagetisch 32 abtransportiert werden.
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7a zeigt die Positionierung des unbearbeiteten plattenförmigen Materials 15 in einer Startposition zum Schneidspalt 36, wie dies in 3 beschrieben wurde, wobei die parallelen strichlinierten Linien die Schneidspaltbreite 37 darstellen. Nachdem das plattenförmige Material 15 in dieser Startposition positioniert wurde, wird durch einen Trennschnitt eine erste Kontur 57 gemäß 7b eingebracht, wobei während dem Einbringen der Kontur 57 der Schneidspalt 36 unterhalb des Bearbeitungskopfes 13 durch Bewegen der Auflagetische 31,32 entsprechend verfahren wird. Anschließend werden beispielsweise gemäß 7c weitere Trennschnitte 52 eingebracht, durch welche das Restgitter 61 abgetrennt wird. Gemäß 7d wird im Anschluss daran der Spalt 36 auf die dargestellte Spaltbreite 37 vergrößert, so dass das Restgitter 61 nach unten ausgeschleust werden kann. Anschließend wird die Spaltbreite 37 gemäß 7e wieder verjüngt, und es werden beispielsweise Trennschnitte für das Abfallteil 65 in das herzustellende Werkstück 21 eingebracht. Anschließend wird das Abfallteil 65 ebenfalls durch den Schneidspalt 36 nach unten ausgeschleust, indem eine entsprechende Spaltbreite eingestellt und der Spalt unterhalb des Abfallteils 65 positioniert wird. In einem darauf folgenden Bearbeitungsschritt gemäß 7f wird der Schneidspalt 36 verkleinert und das Werkstück 21 im Wesentlichen über die Breite des Schneidspaltes in X-Richtung hinweg geführt sowie ein letzter Trennschnitt 68 durchgeführt, so dass das Werkstück 21 über den zweiten Auflagetisch 32 transportiert werden kann. Bei diesem Arbeitsschritt gemäß 7f ist vorgesehen, dass die Schneidspaltbreite 37 derart verringert und/oder der Spalt 36 derart positioniert wird, dass die durch Ausschneiden des Abfallteils 65 gebildete Ausnehmung 67 in dem Werkstück 21 auf dem Auflagetisch 32 zum Aufliegen kommt, so dass ein Verhaken mit dem Schneidspalt 36 verhindert wird. Während der Einbringung des letzten Trennschnittes 68 wird bereits das Auflageelement 35 des zweiten Auflagetisches 32 in X-Richtung angetrieben, um das Werkstück 21 aus dem Bearbeitungsbereich 30 des Bearbeitungskopfes 13 herauszuführen. Das Auflageelement 35 führt also eine Bewegung relativ zum plattenförmigen Material 15 aus.
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Eine alternative Ausgestaltung des vorbeschriebenen Verfahrens kann darin bestehen, dass anstelle des Prozessschrittes gemäß 7d, bei dem das Teil oder Teile des Restgitters 61 nach unten ausgeschleust werden, diese nach dem Abtrennen über den zweiten Auflagetisch 32 abtransportiert werden, dessen Auflageelement 35 unmittelbar nach dem Trennen des Restgitters 61 ebenfalls angetrieben ist. Beispielsweise kann eine ergänzende Handhabungseinrichtung vorgesehen sein, die Restgitterteile entfernt oder aber die Restgitterteile in einen Stapelbehälter am Ende des Auflagetisches 32 übergeführt und die Werkstücke 21 über die Handhabungseinrichtung 56 am Auflagetisch 32 entnommen werden.
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Des Weiteren können alternativ zur Handhabungseinrichtung 56 Universalflächengreifer eingesetzt werden, sofern ausschließlich Werkstücke 21 auf den Auflagetisch 32 abtransportiert werden. Durch die nacheinander erfolgende Herausförderung der Werkstücke 21 über den zweiten Auflagetisch 32 ist es des Weiteren vorteilhaft, dass sowohl die Handhabungseinrichtung 56 als auch ein Universalgreifer nicht im selben Teiletakt der Werkstückbearbeitung arbeiten müssen.
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Nachfolgend wird eine weitere alternative Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung von Werkstücken 21 aus einem plattenförmigen Material anhand der 8 und 9 beschrieben, wobei vorgesehen ist, dass diese Werkstücke 21 nach dem vollständigen Freischneiden aus dem plattenförmigen Material 15 in dem dadurch entstehenden Restgitter 61 verbleiben und gemeinsam aus dem Bearbeitungsbereich 30 heraus transportiert werden. Lediglich die Abfallteile 65 werden durch den Schneidspalt 36 nach unten ausgeschleust. Die in dem Restgitter 61 verbleibenden Werkstücke 21 können vollständig freigeschnitten sein oder durch einen Mikrojoint 66 noch mit dem Restgitter 61 verbunden bleiben.
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In 8 ist die Werkzeugmaschine gemäß den 1 und 2 mit einem Verfahrensschritt des nachfolgend beschriebenen alternativen Verfahrens dargestellt, bei welchem ein Teil des plattenförmigen Materials 15 bereits bearbeitet und auf dem zweiten Auflagetisch 32 mit den im Restgitter 61 verbleibenden Werkstücken 21 dargestellt ist.
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In den 9a bis 9c werden die einzelnen Prozessschritte des alternativen Verfahrens näher beschrieben. Das zu bearbeitende plattenförmige Material 15 wird wiederum, wie in 3 dargestellt, in eine Startposition übergeführt. Anschließend werden in dem stirnseitigen Randbereich 40 beispielsweise Abfallteile 65 zur Herstellung von Innenkonturen in einem Werkstück 21 geschnitten. Bevorzugt ist dabei eine streifenförmige Abarbeitung des plattenförmigen Materials vorgesehen, indem zunächst der erste streifenförmige Abschnitt 53 bearbeitet wird. Während dieser Bearbeitung wird der Schneidspalt unterhalb der Kontur 57 verfahren und auf eine solche Breite eingestellt, so dass ein Abfallteil 65 beispielsweise ohne Veränderung der Spaltbreite 37 komplett geschnitten werden kann. Alternativ kann auch vorgesehen sein, insbesondere bei größeren Abfallteilen, dass der Schneidspalt entsprechend dem Trennschnitt zur Herstellung der Kontur mitgeführt wird, so dass einzelne Flächen des Abfallteils wiederum auf dem ersten oder zweiten Auflagetisch 31, 32 gestützt aufliegen. Im Anschluss daran wird gemäß dem Schritt in 9b das Abfallteil 65 nach unten über den Schneidspalt 36 ausgeschleust. Hierzu kann die Spaltbreite entsprechend eingestellt werden, um das Abfallteil 65 beziehungsweise die Abfallteile 65 durch den Spalt nach unten auszuschleusen. Anschließend wird die Spaltbreite wiederum für den nachfolgenden Arbeitsprozess angepasst und reduziert. Gemäß 9c wird eine Kontur des Werkstücks 21 geschnitten, wobei diese Kontur mit Ausnahme des letzten Trennschnitts 68 hergestellt wird. Anschließend wird das plattenförmige Material 15 in X-Richtung gefördert beziehungsweise der Spalt 36 in die entgegengesetzte Richtung verfahren, so dass dieser ausschließlich unterhalb der Kontur für den letzten Trennschnitt 68 liegt. Bevorzugt werden die Werkstücke 21 derart geschachtelt, dass ein gemeinsamer letzter Trennschnitt für mehrere Werkstückteile 21 bei einer Einstellung und Positionierung des Spaltes 36 ermöglicht ist.
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Gemäß einer ersten Variante dieser alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist dann vorgesehen, dass der letzte Trennschnitt 68 durchgeführt wird. Da die Werkstücke 21 bereits im Wesentlichen auf dem zweiten Auflagetisch 32 aufliegen, wird ein Verkippen und Verhaken vermieden. Darüber hinaus werden diese nicht mehr über den Schneidspalt 36 zurückgeführt. Die Trennschnitte können dabei derart eng geführt werden, dass eine verkippungs- und verhakungsfreie Aufnahme der Werkstücke in dem Restgitter 61 möglich ist. Im Anschluss daran wird der benachbarte streifenförmige Abschnitt 54 in Analogie zu den vorbeschriebenen Prozessschritten gemäß den 9a, 9b und 9c bearbeitet, wie dies in 9d dargestellt ist.
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Nachdem das gesamte plattenförmige Material 15 bearbeitet wurde, werden das daraus entstehende Restgitter 61 und die darin verbleibenden Werkstücke 21 über den Auflagetisch 32 aus dem Bearbeitungsbereich 30 herausgefördert. Die Werkstücke 21 können dann wiederum über einen Universalgreifer oder über eine Handhabungseinrichtung 56 aufgenommen werden. Alternativ kann auch eine weitere Sortiereinrichtung vorgesehen sein, um die Werkstücke 21 von dem Restgitter 61 zu trennen, welche in einer Entladeeinrichtung 27 abgelegt werden. Ebenso kann eine gemeinsame Ablage des Restgitters 61 und der verbleibenden Werkstücke 21 auf einem Stapel erfolgen.
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Eine weitere Variante der vorbeschriebenen alternativen Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Prozessschritte gemäß den 9a bis 9c analog durchgeführt werden mit Abwandlung des letzten Trennschnittes 68, der dahingehend erfolgt, dass zumindest ein Mikrojoint 66 zwischen dem Werkstück 21 und dem Restgitter 61 verbleibt. Die Einbringung von Mikrojoints 66 im Restgitter 61 ist insbesondere dann vorgesehen, wenn die Werkstücke eine kritische Größe unterschreiten, um ein vorzeitiges Abkippen in den Schneidspalt zu vermeiden. Die Mikrojoints 66 werden nach dem letzten Arbeitsschritt zur Herstellung der Werkstücke 21 getrennt, sobald sichergestellt ist, dass für die Bearbeitung des streifenförmigen Abschnitts 53 ein Überfahren des Schneidspaltes 36 nicht mehr notwendig ist. So werden in einer letzten Schneidbearbeitung bei einer Positionierung des plattenförmigen Materials 15 gemäß 9c die Mikrojoints 66 getrennt, nachdem die Werkstücke 21 im Wesentlichen auf dem zweiten Auflagetisch 32 liegen und nicht mehr über den Schneidspalt hinweg geführt werden müssen. Bei der Bearbeitung unter Setzen von Mikrojoints 66 können alternativ alle Werkstücke 21 des plattenförmigen Materials 15 so weit durch Trennschnitte bearbeitet werden, dass die Verbindung zum Restgitter 61 ausschließlich durch die Mikrojoints 66 gebildet wird. Anschließend wird der Schneidspalt 36 durch Bewegen der Auflagetische 31, 32 unter dem Restgitter 61 hindurch bewegt, während die Mikrojoints 66 in streifenförmigen Abschnitten 53 durch den Bearbeitungskopf 13 aufgetrennt werden. Direkt nach dem oder den Trennschnitten 52 für die Mikrojoints 66 in einem streifenförmigen Abschnitt 53 werden die Werkstücke 21 dieses Abschnitts 53 mit Hilfe des zweiten Auflagetisches 32 abtransportiert, ohne dass sie noch einmal über den Schneidspalt 36 bewegt werden müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/137613 A1 [0002]
- JP 2003290968 A [0004]
- JP 2008200701 A [0005]
- WO 2007/003299 A1 [0006]
- JP 2006192465 A [0008]
