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Anordnung zur Erkennung einer Laserbearbeitungsdüse beim

Einsetzen der Laserbearbeitungsdüse in einen Laserbearbeitungskopf

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erkennung einer Laserbearbeitungsdüse beim Einsetzen der Laserbearbeitungsdüse in einen Laserbearbeitungskopf.

Die Erfindung kann bevorzugt eingesetzt werden, wenn Laserbearbeitungsdüsen mithilfe eines Düsenwechslers ausgetauscht werden. Eine Düsenerkennung kann aber auch ohne einen Düsenwechsler sinnvoll sein. Die Erfindung betrifft daher eine Düsenerkennung im allgemeinen.

Das Wechseln von Laserbearbeitungsdüsen an einem Laserbearbeitungskopf einer Laserbearbeitungsmaschine, beispielsweise an einem Laserschweißkopf oder an einem Laserschneidkopf, stellt eine sich wiederholende Tätigkeit dar.

Speziell bei einer 2D-Laserschneidanlage für Bleche kommt dem Laserschneidkopf und somit auch der Schneiddüse eine ^' besondere Bedeutung zu. Um ein optimales Schneidergebnis bei verschiedenen Blechdicken zu erreichen, müssen unterschiedliche Düsen verwendet werden. Bei den bisherigen Laserschneidanlagen können mithilfe automatischer Beladeeinrichtungen Bleche unterschiedlicher Dicke auf die

Maschine zur Bearbeitung gelegt werden. Ein Wechsel der Schneiddüse wird mithilfe so genannter Düsenwechsler durchgeführt. Die Vorstufe für einen vollautomatisierten Düsenwechsel ist es, die Erkennung der Laserbearbeitungsdüse durchzuführen. Ein sicherere automatische Düsenerkennung ist eine sinnvolle Ergänzung für den vollautomatisierten Betrieb der Laserbearbeitungsmaschine. Durch eine falsche Bestückung des Düsenmagazins beim mannlosen Betrieb der Laserbearbeitungsmaschine kann es zu erheblichen Unkosten durch Fehlschnitte kommen.

Der Anmelder hat sich die Aufgabe gestellt, eine einfache und sichere Erkennung der montierten Laserbearbeitungsdüse für einen automatisierbaren Laserbearbeitungsdüsenwechsel zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen beschrieben.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Kodierung bei der mechanischen Fertigung der Laserbearbeitungsdüse, wie beispielsweise die Laserschneiddüse, als Kontur in die Laserschneiddüse eingebracht werden kann. Die Kodierung kann ohne elektrische und elektronische Komponenten in der Laserschneiddüse arbeiten. Die erfindungsgemäße Kodierung ist besonders einfach zu fertigen und damit besonders kostengünstig. Die Erfassungseinheit kann entweder im Laserbearbeitungskopf oder in einem Düsenmagazin untergebracht sein. Die Erfindung arbeitet störungsunanfällig komplett ohne elektronische Schaltkreise. Kontaktstifte der Anordnung können einzeln ersetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend mit Bezug zur Figur der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt im Einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Laserschneidanlage;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Einrichtung zum Wechseln einer

Laserschneiddüse an einem Laserschneidkopf der Laserschneidanlage;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Einrichtung nach Figur 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt der Laserschneiddüse;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Anordnung zur

Erkennung der Laserschneiddüse;

Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt der Anordnung gemäß Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht der Laserschneiddüse.

Aus der Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau einer Laserbearbeitungsanlage 1 zum Laserschneiden mit einem CO ₂ -Laser 2, einer Steuereinrichtung 3, einem Laserbearbeitungskopf 4 und einer Werkstückauflage 5 ersichtlich. Ein erzeugter Laserstrahl 6 wird mithilfe von Umlenkspiegeln zum Laserbearbeitungskopf 4 geführt und auf ein Werkstück 8 gerichtet.

Sowohl das Einstechen als auch das Laserschneiden werden durch Hinzufügen eines Gases unterstützt. Als Schneidgase 9 können Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft und/oder anwendungsspezifische Gase eingesetzt werden. Welches Gas letztendlich verwendet wird, ist davon abhängig, welche Materialien geschnitten und welche Qualitätsansprüche an das Werkstück gestellt werden.

Beim Schneiden wird in der Regel mit einem Gasdruck von bis zu 20 bar gearbeitet. Dort, wo der Laserstrahl 6 auf das Blech 8 auftrifft, wird das Material geschmolzen und/oder oxidiert. Die entstandene Schmelze wird zusammen mit den Eisenoxiden ausgeblasen. Entstehende Partikel und Gase können mithilfe einer Absaugeinrichtung IO aus einer Absaugkammer 11 abgesaugt werden.

Zum Wechseln einer Laserschneiddüse 12 an dem Laserschneidkopf 4 umfasst der Laserschneidkopf 4 eine Einrichtung 13 gemäß Fig. 2. Die Einrichtung 13 zum Wechseln der Laserschneiddüse 12 kann mithilfe einer überwurfmutter 14 an dem Laserschneidkopf 4 gemäß Fig. 1 angebracht werden. In die Einrichtung 13 ist ein Dielektrikum 15 für eine bekannte Abstandsregelung integriert. Der Mechanismus zum Wechseln der Laserschneiddüse ist durch ein Außengehäuse 16 abgedeckt. Weiterhin sind in der Fig. 2 ein erster Gasanschluss 17 und ein zweiter Gasanschluss 18 für eine pneumatische Betätigung des Mechanismus zum Wechseln der Laserschneiddüse 12 zu erkennen. Die Betätigung der Ver- und Entriegelung der Laserschneiddüse 12 erfolgt pneumatisch über das ohnehin am Laserschneidkopf 4 verfügbare Prozessgas.

über den Kontaktstecker 19 können die Kontaktstifte 28 (Fig. 2) mit der Maschinensteuerung verbunden werden. Alternativ dazu sind Kontaktflächen an der Außenseite der Düsenaufnahme denkbar.

Wie in Fig. 3 dargestellt, umfasst die Einrichtung 13 eine überwurfmutter 14 zur lösbaren Befestigung der Einrichtung 13 an einem Laserschneidkopf,

ein Dielektrikum 15 für eine Abstandsregelung, einen Kugelkäfig 20 und einen Hubzylinder 21 für einen Wechsel der Laserschneiddüse 12, ein Außengehäuse 16 sowie zusätzlich eine Platine 22 für eine Erkennung der Laserschneiddüse 12. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung zur Erkennung einer bestimmten Laserschneiddüse 12. Daher wird nur diese Anordnung detailliert beschrieben.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Laserschneiddüse 12 einen flachen Düsenkörper 23 und einen Schaft 24 besitzt. An der einem Werkstück bzw dem Prozess abgewandten abgewandten Oberseite 25 sind der Kodierung entsprechende Absätze und Nuten angeordnet (im abgebildeten Beispiel: drei umlaufende Absätze 26, welche durch Nuten 27 voneinander getrennt sind). Die umlaufende Anordnung der Kodierung ist fertigungstechnisch besonders günstig. Es ist auch sinnvoll, die Kodierung auf der vom Laserbearbeitungsprozess abgewandten Seite anzubringen. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Kodierung durch die Laserbearbeitung nicht verschmutzt und auch nach einigen Betriebsstunden noch abtastbar ist

Fig. 5 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Anordnung zur Erkennung der Laserschneiddüse 12. Der übersichtlichkeit halber sind die Platine 22 und die Oberseite 25 der Laserschneiddüse 12 stark beabstandet dargestellt. Im Betriebszustand besitzen die Kontaktstifte 28 einen Kontakt zu den Absätzen 26, damit die Abtastung der Absätze 26 und der Nuten 27 durchgeführt werden kann. Eine derartige Abtastung ist in der Fig. 6 für einen Kontaktstift 28 beispielhaft gezeigt. Der Kontaktstift 28 ist in einer Hülse 29 federnd gelagert. Beim Einsetzen der Laserschneiddüse 12 in die Einrichtung 13 werden die Absätze 26 gegen die Kontaktstifte 28 gedrückt. Ein derartiger Kontakt löst ein Signal aus, dass an die Steuereinrichtung 3 gemäß Figur 1 übertragen wird. Die Anzahl der Absätze 26 und der Nuten 27 ergibt eine Kodierung. Durch die rotationssymmetrische Ausbildung der Kodierung ist eine definierte Einbaulage der Laserschneiddüse 12 nicht erforderlich. Die Anzahl der Absätze 26 und der Nuten 27 ergibt die Zahl der Kodiermöglichkeiten. Die Kodierung kann einer bestimmten Laserschneiddüse 12 zugeordnet werden. Daraus resultiert die Anzahl der erkennbaren Laserschneiddüsen 12. Beispielsweise können 16 verschiedene Kodiermöglichkeiten erzielt werden, wenn vier Absätze 26 ausgebildet werden.

Die Auswertung eines Kontaktes erfolgt mithilfe der Steuereinrichtung 3. Eine Plausibilitätsabfrage des Signals ist möglich.

Wie aus Fig. 7 zu erkennen ist, sind insgesamt vier Kontaktstifte 28 der Art versetzt angeordnet, so dass konzentrisch zueinander angeordnete Absätze 26 und Nuten 27 erkannt werden können.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Laserbearbeitungsanlage

2 Laser

3 Steuereinrichtung

4 Laserbearbeitungskopf

5 Werkstückauflage

6 Laserstrahl

8 Werkstück

9 Schneidgas

10 Absaugkammer

11 Absaugeinrichtung

12 Laserschneiddüse

13 Einrichtung zum Wechseln der Laserschneiddüse

14 überwurfmutter

15 Dielektrikum

16 Außengehäuse

17 Gasanschluss

18 Gasanschluss

19 Kontaktstecker

20 Kugelkäfig

21 Hubzylinder

22 Platine

23 Düsenkörper

24 Schaft

25 Oberseite

26 Absatz

27 Nut

28 Kontaktstift

29 Hülse