AT407722B

AT407722B - Verfahren und vorrichung zum besäumen flächiger werkstoffe mit einer laserstrahlquelle

Info

Publication number: AT407722B
Application number: AT193698A
Authority: AT
Original assignee: Leitner Hans Joachim Ing
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2001-05-25
Also published as: ATA193698A

Description

AT 407 722 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Besäumen flächiger Werkstoffe in Form von gegebenenfalls beschichteten Papier- oder Textilbahnen oder Kunststofffolien mit Hilfe eines auf den zu besäumenden Werkstoff gerichteten Laserstrahls, wobei beim Besäumen anfallende Teilchen des Werkstoffs und Rauchgase durch Absaugen entfernt werden.

Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, mit einer Laserstrahlquelle und mit einer Einrichtung zum Führen des zu besäumenden Werkstoffs.

Aus der EP 618 037 A1 ist es bekannt beim Schneiden von Werkstoffen mit Hilfe eines Laserstrahls, die dabei entstehenden Abfallprodukte durch eine Absaugeinrichtung von der Oberseite des zu schneidenden Werkstoffes abzusaugen.

Die US 4 078 165 A betrifft eine Laserschneidevorrichtung bei der aufgeschmolzene Teilchen von der Unterseite des zu schneidenden Werkstoffes, durch Absaugen entfernt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren und eine Vorrichtung der Eingangs genannten Gattung anzugeben, wobei eine hohe Prozeßsicherheit und eine erhöhte Lebensdauer der eingesetzten Vorrichtung gewährleistet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe, was das Verfahren betrifft dadurch, daß beim Besäumen anfallende Teilchen und Rauchgase sowohl von der Oberseite, als auch von der Unterseite des zu besäumenden Werkstoffs durch Absaugen entfernt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlquelle und eine oberhalb des Werkstoffes angeordnete, obere Führungs- und Absaugeinrichtung an einem Träger mittels einer Zustellvorrichtung quer zur Flächenerstreckung des zu besäumenden Werkstoffe verstellbar angeordnet sind und daß eine unterhalb des zu besäumenden Werkstoffes angeordnete Führungseinrichtung mit einer von unten her an den zu besäumenden Werkstoff anzulegenden Absaugeinrichtung zu einer unteren Führungs- und Absaugeinrichtung kombiniert ist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zum Durchführen desselben vorgeschlagene erfindungsgemäße Vorrichtung stellen sicher, daß beim Besäumen, d.h. dem Abtrennen von schmalen Streifen an beiden Seiten von Papier-, Stoff und Folienbahnen entstehende Teilchen und Rauchgase weder von der Oberseite noch von der Unterseite des Werkstoffes unkontrolliert austreten, sondern es wird sichergestellt, daß diese Teilchen und Rauchgase sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite her abgesaugt werden. Damit ist sichergestellt, daß Verschutzungen der Vorrichtung und gesundheitliche Beeinträchtigungen einer Bedienungsperson, die das erfindungsgemäße Verfahren ausübt oder mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet, hintangehalten sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der auf die angeschlossenen Zeichnungen bezug genommen ist, in denen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt ist.

Es zeigt Fig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 eine Seitenansicht hiezu, Fig. 3 eine obere Führungs- und Absaugeinrichtung, Fig. 4 die Einrichtung von Fig. 3 von rechts der Fig. 3 aus gesehen, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Einrichtung von Fig. 3, Fig. 6 eine untere Führungs- und Absaugeinrichtung in Seitenansicht, Fig. 7 eine Draufsicht auf die Einrichtung von Fig. 6 und Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 6.

Eine in Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung dient zum Besäumen von flächigem Werkstoff 11 in Form bahnförmigen Papier-, Textil- und Kunststofffolien, die gegebenenfalls beschichtet sind, mit Hilfe eines Laserstrahles.

In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist die Vorrichtung eine Trägerkonsole 1, an der ein Bearbeitungskopf 2 angeordnet ist. Der Bearbeitungskopf 2 kann mit Hilfe einer Zustelleinrichtung 3 senkrecht zur Ebene des zu besäumenden Werkstoffes 11 verstellt werden. An dem Bearbeitungskopf 2 ist eine obere Führungs- und Absaugeinrichtung 4 angeordnet. An der Trägerkonsole 1 ist auch eine untere Führungs- und Absaugeinrichtung 5 angeordnet. Die Bauteilgruppe bestehend aus dem Bearbeitungskopf 2 der vertikalen Zustelleinrichtung 3, der Laserstrahlquelle 7 und der oberen Führungs- und Absaugeinrichtung 4, kann mit Hilfe einer horizontalen Zustellein- 2

AT 407 722 B richtung 6 justiert werden.

Ein in der Laserstrahlquelle 7 erzeugter Laserstrahl tritt an einer Eintrittsöffnung 8 in die Besäumvorrichtung ein und gelangt zu dem Bearbeitungskopf 2. In dem Bearbeitungskopf 2 wird der Laserstrahl entsprechend dem Trennvorgang fokussiert und wird weiters mit Schneid- und Spühlgas beaufschlagt. Der Laserstrahl wird mit Vorteil so fokussiert, daß der Bearbeitungspunkt der Laserstrahls an der Unterseite 9 der oberen Führungs- und Absaugeinrichtung 4 und somit an der Oberfläche des zu trennenden Werkstoffes 11 liegt Zur Feineinstellung der Fokussierung des Laserstrahls ist am Bearbeitungskopf 2 eine Feinjustierschraube 10 vorgesehen.

Die obere Absaug- und Führungseinrichtung 4 ist in größeren Einzelheiten in den Fig. 3 bis 5 dargestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die obere Absaug- und Führungseinrichtung 4 aus einem aus verschiedenen Formrohrstücken zusammengesetzten Kanal 4a. Am Ende des Kanals 4a ist seiner Unterseite eine rechteckige Öffnung (in Fig. 5 strichliert dargestelit) vorgesehen. Die Unterseite des freien Endes des Kanals 4a trägt ein Absaug- und Führungsblech 4b mit einer Absaugöffnung 4c. Das Absaug- und Führungsblech 4b an der oberen Führungs- und Absaugeinrichtung 4 besitzt wie Fig. 4 gezeigt von seiner an dem zu besäumenden Werkstoff 11 anzulegenden Fläche 9 weg, schräg nach oben verlaufende Ränder. Es besteht die Möglichkeit für jeden Bearbeitungsprozeß ein speziell geformtes Absaug- und Führungsbiech 4b mit einer auf diesen Bearbeitungsprozeß abgestimmten Absaugöffnung 4c zu verwenden.

Das Absaug- und Führungsblech 4b wird an der Ansaugseite in den Kanal 4a eingehängt und definiert Ansaugöffnung 4c. Zusätzlich ist am freien Ende des Kanals eine Luftansaugdüse 4d vorgesehen. An der der Luftansaugdüse gegenüberliegenden Seite wird das Absaug- und Führungsblech 4b am Kanal 4a mit Hilfe einer Rändelschraube 4e befestigt. Dies hat den Vorteil, daß das Absaug- und Führungsblech 4b auch zur Reinigungs- und Umrüstzwecken rasch austauschbar ist.

Die von unter her am zu bearbeitenden (zu besäumenden) Werkstoff 11 anliegende Absaug-und Führungseinrichtung 5 ist anders als die zuvor beschriebene anhand der Fig. 3 bis 5, gezeigte obere Absaug- und Führungseinrichtung 4 in vertikaler Richtung nicht verstellbar, sondern lediglich um eine zur Trägerkonsole 1 senkrechte Achse verschwenkbar an dieser gelagert.

Zum Einstellen der Besäumstreifenbreite sowie zum Zustellen an das zu bearbeitende Werkstoff 11 dient die erwähnte horizontale Zustelleinrichtung 6, die entweder mit einem Handrad oder motorisch betätigt werden kann. Dabei gleitet der zu besäumende Werkstoff 11 während der Zustellbewegung an den unteren Führungs- und Absaugeinrichtung 5 bis hin zur Schneidposition und wird zu dem von der unteren Führungs- und Absaugeinrichtung 5 vorgespannt und somit für den Besäumungsvorgang stabilisiert.

Die in Einzelheiten in den Fig. 6 bis 8 dargestellte untere Absaug- und Führungseinrichtung 5 besteht aus einem Absaugkopf 5a, an dem ein austauschbarer, eine Düsenöffnung 5e (Absaugöffnung) tragender Bauteil 5b mit Hilfe von Schrauben befestigt ist. Der Absaugkopf 5a ist an einem Rohrkrümmer 5c montiert, der wie erwähnt, an der Trägerkonsole 1 verschwenkbar gelagert ist. Der Absaugkopf 5a ist ein im wesentlichen zylinderförmiger Bauteil. An der Seite, an der der zu besäumende Werkstoff 11 eingeführt wird, weist der Absaugkopf eine Abschrägung und eine Abrundung 5d auf, so daß der zu besäumende Werkstoff 11 beim Zustellvorgang ungehindert über den Absaugkopf 5a gleiten kann.

Der austauschbare, die Absaugöffnung 5e tragende Bauteil 5b ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Kreisringsegment, das aus Kunststoff oder nicht-rostendem Stahl besteht und zu Reinigungszwecken oder zu Umrüstzwecken ausgetauscht werden kann. Die in dem austauschbaren Teil 5b vorgesehene Absaugöffnung 5e kann hinsichtlich Form und Lage dem jeweiligen Besäumprozeß angepaßt werden. ln dem zylinderförmigen Absaugkopf 5a ist weiters eine Bohrung 5f vorgesehen (Fig. 6 und 8) durch die, die über dem Absaugkopf abgesaugten Teilchen oder Rauchgase in den Rohrkrümmer 5c gelangen.

Es besteht auch die Möglichkeit den Absaugteil 5 je nach der Art des zu besäumenden Werkstoffes starr oder um seine Mittelachse 5g drehbar mitlaufend oder angetrieben auszuführen.

Wenn mit der in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Vorrichtung zum Besäumen von flächigem Werkstoff 11 gearbeitet wird, befindet sich der Werkstoff 11 in einem schmalen Spalt zwischen der von unten her am Werkstoff 11 anliegenden, unteren Absaug- und Führungseinrichtung 5 und der ober- 3

Claims

AT 407 722 B halb des Werkstoffes 11 angeordneten oberen Absaug- und Führungseinrichtung 5. Dabei wird der Werkstoff 11 wie erwähnt von der unteren Absaug- und Führungseinrichtung 5 leicht vorgespannt. Die obere Führungs- und Absaugeinrichtung 4 kann zusammen mit dem Bearbeitungskopf 2 mit Hilfe der gegebenenfalls automatischen Zustelleinrichtung 3 an den zu besäumenden Werkstoff 11 und somit auch an die untere Führungs- und Absaugeinrichtung 5 zugestellt werden. Diese Zustelleinrichtung 3 arbeitet wahlweise mit einer pneumatischen oder einer motorisch verstellbaren Linearachsenführungseinrichtung. Die beim Besäumen mit Hilfe eines Laserstrahls entstehenden Rauchgase und festen Abfallprodukte, die prozeßbedingt sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des zu besäumenden Werkstoffes 11 auftreten, werden durch die obere Führungs- und Absaugeinrichtung 4 und durch die unter Führungs- und Absaugeinrichtung 5 aus dem Schneidbereich abgesaugt. Das Absaugen von Abfallprodukten und Rauchgasen erfolgt durch die beschriebenen, speziell geformten Absaugöffnungen 4c und 5e, die hinsichtlich Größe, Form und Lage an den jeweiligen zu besäumenden Werkstoff 11 und an die Bedingungen beim Besäumen angepaßt gewählt werden. Ein Vorteil der oberen und der unteren Führungs- und Absaugeinrichtungen 4 und 5 ist es, daß sie auch eine Schutzvorrichtung bilden, die das Austreten von Laserstrahlen verhindert. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Besäumen flächiger Werkstoffe in Form von gegebenenfalls beschichteten Papier- oder Textilbahnen oder Kunststofffolien mit Hilfe eines auf den zu besäumenden Werkstoff gerichteten Laserstrahls, wobei beim Besäumen anfallende Teilchen des Werkstoffs und Rauchgase durch Absaugen entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß beim Besäumen anfallende Teilchen und Rauchgase sowohl von der Oberseite, als auch von der Unterseite des zu besäumenden Werkstoffs durch Absaugen entfernt werden.
2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Laserstrahlquelle (7) und mit einer Einrichtung (4, 5) zum Führen des zu besäumenden Werkstoffs (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahiquelle (7) und eine oberhalb des Werkstoffes (11) angeordnete, obere Führungs- und Absaugeinrichtung (4) an einem Träger (1) mittels einer Zustellvorrichtung (3) quer zur Flächenerstreckung des zu besäumenden Werkstoffs (11) verstellbar angeordnet sind und daß eine unterhalb des zu besäumenden Werkstoffes (11) angeordnete Führungseinrichtung mit einer von unten her an den zu besäumenden Werkstoff (11) anzulegenden Absaugeinrichtung zu einer unteren Führungs- und Absaugeinrichtung (5) kombiniert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl durch eine Öffnung (8) in der oberen Führungs- und Absaugeinrichtung (4) tritt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der oberen Führungs- und Absaugeinrichtung (4) zugeordnete Zustellvorrichtung (3) pneumatisch oder motorisch senkrecht zur Flächenerstreckung des Werkstoffs (11) verstellbar ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Führungs- und Absaugeinrichtung (5) an dem Träger (1) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Führungs- und Absaugeinrichtung (5) am Träger (1) um eine zur Flächenerstreckung des Werkstoffs (11) senkrechte Achse verschwenkbar befestigt ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Führungs- und Absaugeinrichtung (4) an dem Laserkopf der Laserstrahiquelle (7) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Führungs- und Absaugeinrichtung (4) mit einem austauschbaren, an dem zu besäumenden Werkstoff (11) anzulegenden Absaug- und Führungsblech (4b) ausgerüstet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaug- und Führungsblech (4b) eine dem zu besäumenden Werkstoff (11) zugekehrte Absaugöffnung (4c) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaug- und Führungsblech (4b) von seiner am zu besäumenden Werkstoff (11) anzulegenden Fläche 4 AT 407 722 B weg schräg nach oben verlaufende Ränder aufweist.
11. Vorrichtung nach den Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Absaugöffnung (5e) aufweisende Teil als der unteren Führungs- und Absaugeinrichtung (5) als zylinderförmiger Kopf (5a) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (5d) des zylinderförmigen Kopfes (5a) konisch ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugöffnung (5e) des Absaugkopfes (5a) in einem auswechselbaren Teil (5b) des Absaugkopfes (5a) vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugkopf (5a) an der unteren Führungs- und Absaugeinrichtung (5) um seine Achse drehbar gelagert ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Absaugkopf (5a) ein Drehantrieb zugeordnet ist. HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN 5