CH695722A5 - Verfahren für das Laser- und/oder Plasmaschneiden von Band, besonders von Metall in Coils, und diesbezügliche Anlage zum kontinuierlichen Schneiden. - Google Patents

Description

  [0001] Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren für das Laserschneiden von Band zum Gegenstand, besonders von Metall in Coils und eine diesbezügliche Anlage zum kontinuierlichen Schneiden von Band. Die Erfindung findet besondere, wenn auch nicht ausschliessliche, Anwendung auf dem Gebiet der Metallverarbeitung.

Einleitung

[0002] Anlagen für das Laser- oder Plasmaschneiden von Blech sind bekannt, sei es zum Schneiden Blech in Form von Tafeln oder kontinuierlich vom Band abgewickelt.

   Besagte Anlagen sind in der Industrie weitverbreitet, für die präzise Herstellung einer Vielzahl grosser und kleiner Stücke und Einzelteile.

Stand der Technik

[0003] Die bekannten Anlagen besitzen der Schneidgruppe einen festen oder beweglichen Fokussierungskopf, der mittels eines präzisen Zentriersystems (Autofocus) in geringem Abstand vom Blech gehalten wird und einen lotrechten Laserstrahl abgibt, der in eine gewisse Tiefe einschneidet, um dann den vollständigen Schnitt des Materials durchzuführen. 

[0004] Besagte Anlagen müssen im Bereich unmittelbar unter dem Fokussierungskopf mit geeigneter Ausrüstung ausgestattet sein.

   Diese muss einerseits, zum Beispiel mittels einer besonderen Form ihrer Oberfläche das Blech halten, während sie andererseits den Abzug des toxischen Rauchs und der geschmolzenen Teilchen erleichtert.

[0005] Ein typisches Beispiel besteht aus einer genügend grossen Schneidebene, die mindestens die Masse des zu bearbeitenden Bleches aufweist und eine gitterförmige oder kammartige Struktur hat. Eines der Merkmale der Schneidebene besteht darin, dass sich auf der Blechhalteseite eine Vielzahl planar vorspringender Körper befindet, die oben abgerundet sind, in der Art von Nägeln. Diese Nägel ermöglichen es, das Blech in einem bestimmten Abstand vom Gitter zu halten, so dass die Ausführung des Schneidprozesses begünstigt wird. Zweck des Gitters ist auch die Schnittreste zwecks Wiederverwertung abzusieben.

   Diese fallen durch das Gitter hindurch in einen darunterliegenden Trichter, wo sie gesammelt werden.

[0006] Die obengenannte Ausrüstung arbeitet ständig mit der darüberliegenden Schneidebene zusammen, mit mechanischen Mitteln zur Abfuhr der Bearbeitungsreste und passenden Elektropumpen für das Absaugen der geschmolzenen Teilchen und des toxischen Rauchs, welche von jeder Art von Schneidkopf unweigerlich erzeugt werden.

[0007] Der Fokussierungskopf der Schneidgruppe ist derzeit in zwei Typen erhältlich.

[0008] Eine erste Lösung sieht vor, dass der Fokussierungskopf im Wesentlichen statisch ist. In diesem Fall wird unterhalb desselben ein Blech bewegt, das entlang seines Umfangs von passenden Greifern gehalten und getragen wird.

   Eine logische Einheit, angemessen programmiert, sorgt für die Abstimmung zwischen den Greifern und dem Fokussierungskopf, so dass die Greifer koordiniert bewegt werden und so das Blech in die gewünschte Richtung verschieben.

[0009] Beim zweiten Typ ist der Fokussierungskopf im Wesentlichen beweglich. In diesem Fall läuft das Blech oder das Metallband unter dem Fokussierungskopf schrittweise durch, geschoben von geeigneten Translationsmitteln. Angesichts der Tatsache, dass die Schneidgruppe entlang zweier Achse (x, y) beweglich ist, leuchtet es ein, dass das Blech jeweils bei seiner Längsverschiebung an einem bestimmten Punkt angehalten wird, um die Ausführung des Schnitts gemäss der vorgegebenen Zeichnung zu ermöglichen. Nach dem Schnitt wird das Blech wieder weitergeführt.

   Es entsteht das Endprodukt, und die Bearbeitungsreste werden von der darunterliegenden Abfuhrausrüstung gesammelt. Auch in diesem Fall ist eine logische Einheit vorgesehen, zur Abstimmung zwischen den vorausbestimmten Bewegungen der Schneidgruppe und dem Vorwärtsbewegungssystem des Bandes oder des Blechs. Letzteres wird gemäss der bekannten technischen Lehre nur dann aktiviert, wenn die Zustimmung seitens der logischen Einheit kommt, die den Abschluss der einzelnen Schnittphase feststellt.

Nachteile

[0010] Die obengenannten Lösungen weisen einige technische Nachteile auf.

   An erster Stelle zeigt es sich bei beiden obengenannten Lösungen, dass nach dem Schneiden der Endprodukte, wenn auch durch Greifer zurückgehalten diese aufgrund der Beanspruchung seitens der darunterliegenden Ebene, auf der das Halbzeug liegt, und insbesondere der vorspringenden Nägel, auf die darunterliegende Fläche fallen können. Da dies häufig vorkommt, führt dies zu einer Ansammlung, wenn nicht gar zum Verlust der Endprodukte in der unter der Schneidebene liegenden Ausrüstung, die die Schnittreste aufnimmt und abführt. Auch die Funktion der Apparaturen für die Absaugung des toxischen Rauchs wird gestört. Diese Situation schafft nicht wenige Probleme für Sammlung und Absaugung, mit einer deutlichen Reduktion der Wirksamkeit der Entsorgung.

   Auch wird eine aufwendige Wartung notwendig.

[0011] Ausserdem besteht kein Zweifel, dass unter dem Gesichtspunkt der Ausführungstechnik die Herstellung besagter Ausrüstung kompliziert und mühevoll ist, was einschneidende Auswirkungen auf die Gesamtkosten einer solchen Anlage hat.

[0012] Zusätzlich gibt es auch einen erheblichen Platzbedarf. Die Dimensionen der Schneidebene ist abhängig von der Grösse des Bleches oder des Bandes. Sie weist also eine grosse Arbeitsfläche auf, so dass jedes Blech darauf Platz hat. Bei Verarbeitung von Band muss für die Dimensionierung der genannten Apparaturen ausser der maximalen Breite des Bandes auch eine maximale Länge der Schneidebene berücksichtigt werden, je nach Bedarf für die Bearbeitung in Längsrichtung.

   Daraus folgt, dass für das Schneiden von grossen Gegenständen die Fläche der Schneidebene den Ausmassen der Gegenstände entsprechen muss. Dies erfordert ausreichend Platz, damit die Anlage den Normen entspricht.

[0013] Ein weiterer Nachteil der derzeitigen Anlagen ist, dass die Bearbeitung in Längsrichtung des Bandes begrenzt ist, abhängig von der Dimensionierung der Apparatur. Es ist daher mit den bekannten Anlagen nicht möglich, Stücke oder Einzelteile von unbegrenzter Länge zu schneiden, beziehungsweise von einer Länge, die gleich der Gesamtlänge des aufgewickelten Bandes ist.

[0014] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die obengenannten Probleme zu lösen.

Zusammenfassung der Erfindung

[0015] Dieses und andere Ziele werden mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erreicht, gemäss den Merkmalen der Patentansprüche.

   Die dargestellten Probleme werden gelöst mittels eines erfindungsgemässen Verfahrens für das Laser- oder Plasmaschneiden von Band, besonders von Metall in Coils, und einer diesbezüglichen Anlage zum kontinuierlichen Schneiden von Metallband. Die Abwicklung eines Metallbands auf einen von einer passenden Haspel getragenen Coil ist vor der Schneidelinie vorgesehen, wobei das Band zuerst gerade ausgerichtet wird, um dann mittels eines Transportmittels auf eine Stützfläche gefördert zu werden, die von der Bewegung eines darüber befindlichen Fokussierungskopfs örtlich betroffen ist, als Teil der Laser- oder Plasmaschneidgruppe. Der besagte Fokussierungskopf bewegt sich während der Schnittphase ausschliesslich in einer Achse quer zur Längsrichtung der Vorwärtsbewegung des Bandes.

   Besagtes Band läuft weiter über eine Abfuhrfläche, oberhalb der sowohl die Schnittreste als auch die fertigen Stücke oder Einzelteile zeitweise koplanar bleiben, um danach getrennt zu werden.

Vorteile

[0016] Auf diese Art und Weise werden mehrere Vorteile erreicht. Ein erster Vorteil besteht in der bei keiner anderen Anlage bestehenden Möglichkeit, Stücke oder Einzelteile von unbegrenzer Länge beziehungsweise der gesamten Länge des Bandes zu schneiden.

[0017] Ein zweiter Vorteil besteht darin, dass all jene Ausrüstungen und zumeist komplexen Systeme unter der Schneideebene vermieden werden, und dass die Fläche der Schneideebene verringert wird, wobei letztere nur der Absaugung der geschmolzenen Teilchen und des toxischen Rauchs dient und mit der Transportachse des Fokussierungskopfes übereinstimmt.

   Dank des Wegfalls der sich unter dem Fokussierungskopf befindenden Ausrüstung zur mechanischen Rückgewinnung der Bearbeitungsreste entfällt die ebenfalls aufwendige Wartung und die Gefahr, dass während der Verarbeitung zusammen mit den Bearbeitungsresten auch die fertigen Stücke hindurchfallen, vor allem wenn diese klein sind. Es besteht also keine Gefahr mehr, sie zu verlieren.

[0018] Ein weiterer Vorteil betrifft die Tatsache, dass die Dimensionen und der Verbrauch der Anlage, gering gehalten werden, mit einer gleichzeitigen hohen Flexibilität, da man auch sehr kleine Mengen herstellen kann, und einer hohen Produktivität dank der Verfügbarkeit aller eingegebenen Schneideparameter.

   Ausserdem erhält man eine Optimierung der Schneidanlage, eine gute Variierbarkeit der Leistung, und vor allem ist das Material immer auf der Anlage ohne jeden Zeitverlust wegen eines Wechsels der Bearbeitung, der sehr schnell durchgeführt werden kann. Noch ein Zweck besteht darin eine zuverlässigen Apparatur zu bescheidenem Preis, mit geringen Unterhaltungskosten und minimalem Wartungsbedarf, zur Verfügung zu stellen.

[0019] Diese und andere Vorteile gehen aus der folgenden, detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiel hervor, das mit Hilfe von schematischen Zeichnungen erläutert wird.

[0020] Die Einzelheiten der gezeigten Ausführungsform sind nicht einschränkend zu verstehen, sondern nur als illustrierendes Beispiel.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0021] 
<tb>Fig.

   1<sep>zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen kontinuierlichen Laser- oder Plasma-Schneide-Anlage von auf Coils voraufgewickeltem Metallband.


  <tb>Fig. 2<sep>zeigt einen Grundriss eines Ausschnittes eines Metallbandes in einer Schneidephase in einer Station mit einem quer zur Längsachse des Bandes beweglichen Fokussierungskopf. Schliesslich zeigt


  <tb>Fig. 3<sep>eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Sammeln der geschmolzenen Teilchen und zur Absaugung der Verbrennungsgase angeordnet quer zur Vorwärtsbewegungsrichtung des Bandes, und zusammenfallend mit dem darüberliegenden Fokussierungskopf.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

[0022] Eine Anlage A für das kontinuierliche Laserschneiden von Metallen besteht ablaufmässig im Wesentlichen aus vier Stationen.

[0023] Eine erste Station sieht eine Haspel 1 zum Abrollen des Blechbandes 2 in Coils 21 vor.

   Besagte Haspel 1 wickelt das Blech 2 auf kontrollierte Weise ab, damit dieses in einer darauffolgenden Station 3 gerade ausgerichtet wird, mittels Durchgang durch eine Reihe von Ausrichtrollen 31 die abwechselnd oberhalb und unterhalb des Blechs angeordnet in einer Reihe liegen.

[0024] Zwischen der Ausrichtstation 3 und für der Schneidgruppe liegt eine Station 4, die für den sowohl schnellen als auch mikrometergenauen Transport des Blechbandes 2 entlang der Achse der Längsvorwärtsbewegung (x) sorgt. Im Einzelnen besteht besagte Station 4 aus einem Paar entgegengesetzten rotierender Zylinder 41 durch die das Blechband 2 läuft. Besagtes rotierendes Zylinderpaar 41 wird in die eine oder die andere Richtung gedreht, damit das Blechband 2 in Richtung der darauffolgenden nachgeschalteten Station geschoben oder davon zurückgezogen werden kann.

   Diese Bewegung, die, mit variabler Geschwindigkeit durch Rotationsgeschwindigkeit durch Steuern der Rotationsgeschwindigkeit der Zylinder 41, ständig wiederholt wird, wird erreicht durch einen Dialog der Station 4 mit der Schneidgruppe 5, 6, deren Bewegungen und Arbeitsbedingungen von einer entsprechenden logischen Einheit koordiniert werden, die zuvor vom Bediener programmiert wird.

[0025] Um einen kontinuierlichen Hin- und Hertransport zu ermöglichen, ohne jedesmal das Blech 2 von der Haspel 21 zwischen der Transportstation 4 und der Geraderichtungsstation 3 abzuwickeln, ist ein Sammelbereich (p) vorgesehen.

   In diesem festgelegten Bereich (p) kann sich das Blech 2 frei mehr oder weniger stark nach unten durchbiegen, so dass es während der folgenden Bearbeitung in hängenden Zustand ist, nicht gespannt, sondern innerhalb der elastischen Grenzen des Materials.

[0026] Das so durch die Station 4 bewegte Blechband 2 erfährt eine ähnliche Ortsverändung an der Schneidgruppe 5, 6 die aus einer Bank 5 mit Förderfläche 51 besteht, und aus einem darüber befindlichen Fokussierungskopf 6. Ein Merkmal der Bank 5 ist, dass quer zur Achse (x) der Längsvorwärtsbewegung des Bandes 2 und zur Vorwärtsbewegungsebene 51 angeordnet eine Aufnahmekammer 7 aufweist.

   Besagte Kammer 7 besitzt mindestens entlang der Breitseite eine Längsöffnung 71 durch die der Laserstrahl 61 der von dem darüber befindlichen Fokussierungskopf 6 abgegeben wird, während seiner Bewegung entlang der Achse (y) hindurchgeht, um anschliessend in der Kammer gestreut zu werden. Die Kammer (7) ist mit passenden Ansaugmitteln für die geschmolzenen Teilchen und den toxischen Rauch mit möglicher Rückgewinnung der Wärme verbunden.

[0027] Der Fokussierungskopf 6 bewegt sich während des Schneidens des Bleches 2 nur entlang der Achse (y) senkrecht zur Längsachse (x) der Vorwärtsbewegung des Blechbandes 2, wobei er mit den Transportmitteln 41 der vorgeschalteten Station 4 synchron zusammenarbeitet.

[0028] Nach dem Schneiden der Produkte (f) werden diese koplanar zu den Schnittresten weitergeleitet, um anschliessend getrennt zu werden, ohne jegliche Mischung.

Claims (9)

1. Verfahren für das Laser- oder Plasmaschneiden von Band besonders von Metall in Coils, wobei vor einer Schneideanlage ein Metallband (2) hergerichtet wird und von einer Spule (21) abläuft, die von einer passenden Haspel (1) getragen wird; wobei das Band (2) zuerst gerade ausgerichtet wird (3, 31), um dann mittels Transportmitteln (4, 41) zu einer Schneidestation (5, 6) gefördert zu werden, die eine Stützfläche (5) umfasst, auf der das Band (2) vorwärtsläuft und welche örtlich von der Bewegung eines darüber befindlichen Fokussierungskopfs (6) einer Laser- oder Plasmaschneidgruppe betroffen ist, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Fokussierungskopf (6) sich während des Schneidens von Stücken oder Einzelteilen (f) aus dem Band (2) ausschliesslich auf einer Achse (y) senkrecht zu einer Längsachse (x) einer kontinuierlichen Vorwärtsbewegung des Bandes (2) bewegt wird.

2. Verfahren für das Laser- oder Plasmaschneiden von Band nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transport des Bandes (2) direkt vor der Schneidestation (5, 6) mittels einer Station (4) erfolgt, die mindestens ein Paar Zylinder (41) umfasst, welche rotieren und in die eine Richtung oder in die andere Richtung gedreht werden, damit das Blechband (2) in Richtung der darauffolgenden Station (5, 6) geschoben oder entlang der Längsachse (x) zurückgezogen werden kann.

3. Verfahren für das Laser- oder Plasmaschneiden von Band nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Bandes (2) entlang der Längsachse (x) ständig wiederholt wird, mit variabler Geschwindigkeit durch Einwirkung auf eine Rotationsgeschwindigkeit der Zylinder (41); und dass die Bewegung durch einen Dialog derselben Station (4) mit der Schneidgruppe (5, 6) entsteht, deren Bewegungen und Arbeitsbedingungen von einer passenden logischen Einheit koordiniert werden, die zuvor von einem Bediener programmiert wird.

4. Verfahren für das Laser- oder Plasmaschneiden von Band nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fokussierungskopf (6) während des Schneidens des Blechbandes (2) nur entlang der Achse (y), senkrecht zur Längsachse (x) der Vorwärtsbewegung des Blechbandes (2) bewegt, wobei er mit den Transportmitteln (41) der vorgeschalteten Station (4) synchron zusammenarbeitet.

5. Verfahren für das Laser- oder Plasmaschneiden von Band nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Produkte (f) nach dem Schneiden, der Schneidestation (5, 6) nachgeschaltet, koplanar zu den Schnittresten gefördert werden, um anschliessend getrennt zu werden.

6. Anlage zum kontinuierlichen Schneiden von Band mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage der Reihe nach mindestens vier Stationen umfasst, davon: - mindestens eine Haspel (1) zum Abrollen des Blechbandes (2) von Coils (21); - mindestens eine Ausrichtestation (3); - mindestens eine Station (4), die für den Transport des Blechbandes (2) entlang der Längsvorwärtsbewegungs-Achse (x) sorgt; und - eine Schneidegruppe (5, 6), mindestens zusammengesetzt aus einer Bank (5) mit Förderfläche (51) und einem darüber befindlichen Fokussierungskopf (6), der entlang der Achse (y) quer zur Längsvorwärtsbewegungs-Achse (x) des Bandes (2) beweglich ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bank (5) senkrecht zur Längsvorwärtsbewegungs-Achse (x) des Bandes (2) eine Aufnahmekammer (7) aufweist, die mindestens entlang einer der Förderfläche (51) zugewandten oberen Seite mit einer Längsöffnung (71) versehen ist, die ein Laserstrahl (61), der vom sich darüber befindlichen Fokussierungskopf (6) abgegeben wird, bei seiner Bewegung entlang der Achse (y) durchquert.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass besagte Kammer (7) mit Ansaugmitteln für geschmolzene Teilchen und toxischen Rauch und Mitteln für die mögliche Rückgewinnung der Wärme verbunden ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Transportstation (4) und der Ausrichtestation (3) ein Wartebereich (p) vorgesehen ist, in dem sich das Blech (2) frei nach unten durchbiegen kann, so dass es während der nachgeschalteten Bearbeitung in einem hängenden Zustand ist, nicht gespannt, und immer innerhalb der Elastizitätsgrenzen des Blechs (2).