Die Erfindung betrifft eine Brücke für Laserschneidmaschinen, bei welchen ein Laserschneidkopf mittels eines Führungssystems entlang zweier vorzugsweise orthogonaler Achse über eine Werkstückauflage geführt werden kann, wobei die Brücke in Form eines im Wesentlichen geraden und kastenförmigen Profils ausgebildet ist, welches zumindest eine Führung für einen den Laserschneidkopf tragenden Schneidwagen aufweist, wobei aus einer auf die Werkstückauflage lotrechten Richtung gesehen der Schwerpunkt des Laserschneidkopfes immer ne- ben der vertikalen Symmetriefläche der Brücke liegt, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie eine Laserschneidmaschine, bei welcher ein derartiger Laserschneidkopf mittels eines Führungssystems entlang zweier vorzugsweise orthogonaler Achsen über eine Werkstückauflage geführt werden kann, wobei der Laserschneidkopf auf einer in Form eines im Wesentlichen geraden, kastenförmi- gen Profils ausgebildeten Brücke entlang dieser Brücke verschiebbar geführt ist, wobei das Profil zumindest eine Führung für einen den Laserschneidkopf tragenden Schneidwagen aufweist, und wobei aus einer auf die Werkstückauflage lotrechten Richtung gesehen der Schwerpunkt des Laserschneidkopfes immer neben der vertikalen Symmetriefläche der Brücke liegt, gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Bei Laserschneidmaschinen zur Metallbearbeitung, insbesondere zum Schneiden von Werkstücken aus Flachmaterial, ist der Laserschneidkopf längs einer

Schneidbrücke verschiebbar, welche Brücke ihrerseits in Führungen eniang eines das Flachmaterial aufnehmenden Schneidtisches verschiebbar ist. Mit diesem Führungssystem ist der Laserschneidkopf in zwei vorzugsweise orthogonalen Richtungen über jeden Punkt des Bearbeitungsbereiches des Flachmaterials platzierbar. Weiters kann der Laserschneidkopf vorzugsweise auch senkrecht zur Oberfläche des Schneidtisches und damit auch des Flachmaterials angehoben bzw. abgesenkt werden.

Typischerweise ist die Brücke, welche den Laserschneidkopf verschiebbar trägt, wobei auch ein Kabelschlepp mit Versorgungs-, Steuer- und Sensorleitungen entlang der Brücke zum Laserschneidkopf geführt ist, aus einem kastenförmigen, im Querschnitt etwa rechteckigen Profil gefertigt, welches weit unterhalb seines Schwerpunkts geführt wird. Beispiele für derartige, im Wesentlichen rechteckige Profile für die Brücken von Laser-Portal-Maschinen sind in der DE202005014428, der WO2013160392 oder der WO2015086724 zu finden. Derartige Brücken aus rechteckigen Kasten profilen aus Stahlblech haben den

Nachteil des Parallelogramm-Effektes, eines oftmals relativ geringen Steif ig keits- zu-Gewichts-Verhältnises, und der ungünstigen Schwerpunktslage des Schneidwagens mit dem Schneidkopf ausserhalb der Kraftübertragungsstellen an die Stützstruktur. Überdies liegt bei diesen Konstruktionen ein allenfalls vorgesehener Faltenbalg auf der Seite des Schneidkopfes direkt im Bereich der von der Bearbeitungszone ausgehenden Laserreflexionen und Spritzer heissen, geschmolzenen Materials, die den Faltenbalg schwer beschädigen können.

Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brücke anzugeben, welche diese Nachteile vermindert bzw. gar nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe war eine Laserschneidmaschine, bei welcher eine derartige Brücke und deren vorteilhafte Eigenschaften zur weiteren Optimierung der an sich entgegenlaufenden Anforderungen von geringem Gewicht und guten mechanischen Eigenschaften einsetzbar ist.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 gelöst. Weitere Erfindungsmerkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen sowie den Abbildungen hervor. Zur Lösung der ersten Aufgabe ist gemäss der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass zumindest zwei einander in Bezug auf die vertikale Symmetriefläche gegenüberliegende Seitenflächen des Profils zumindest über einen Teil der Höhe des Profils miteinander einen sich in Richtung auf den Bearbeitungsbereich hin öffnenden Winkel ungleich Null und kleiner 180°, vorzugsweise kleiner 90°, ein- schliessen. Dadurch entsteht eine Brücke mit auf den Bearbeitungsbereich hin breiter werdender Trapez- oder Dreiecksform, wodurch der Seher-Effekt (Parallel- logramm-Effekt) eines herkömmlichen Rechteckrohres umgangen wird und die von der Brücke ausgehenden Kräfte optimal in die Trägerstruktur übertragen werden können. Weiter kann so auch der Kraftfluss vom Laserschneidkopf bzw. dem ihn tragenden Schneidwagen über die Führung ideal in die Trägerstruktur geleitet werden. Überdies können insbesondere auf der Seite des Laserschneidkopfes beim Schneidprozess auftretender Staub bzw. Materialspritzer einen allenfalls vorgesehenen Faltenbalg nicht so leicht beschädigen. Bevorzugt ist dabei erfindungsgemäss vorgesehen, dass zumindest die dem

Schneidwagen bzw. dem Bearbeitungskopf zugewandte Seitenfläche des Profils zumindest über einen Teil ihrer Höhe einen Winkel zwischen 10° und 60°, vorzugsweise zwischen 20° und 45°, mit der vertikalen Symmetriefläche einschliesst. Durch diese Neigung an der kräftemässig durch das Gewicht des Schneidwagens und des auskragenden Laserschneidkopfes Seite der Brücke kann trotz leichter Bauweise eine hohe Biegesteifigkeit (sowohl in Längsrichtung der Brücke als auch senkrecht dazu) sowie eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht werden. Ein allfälliger Faltenbalg liegt ausserhalb der Bahn von Laserreflexionen und von Materialspritzern aus der Bearbeitungszone und ist damit gegenüber Beschädungen durch Laserreflexionen und durch Spritzer mit heissem Material weitestgehend geschützt. Bei entsprechendem Verhältnis von Neigung der Seitenfläche und Höhe der Brücke kann der Schwerpunkt der Anordnung von Schneidwagen und Laserschneidkopf auch nach innerhalb der senkrechten Projektion der Kraftübertragungsstellen von der Brücke auf die Stützstruktur versetzt werden.

Eine alternative erfindungsgemässe Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der einander in Bezug auf die vertikale Symmetriefläche gegenüberliegenden Seitenflächen parallel zur vertikalen Symmetriefläche liegt. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher als weiteres Erfindungsmerkmal eine zweite Seitenfläche, welche dem Schneidwagen bzw. dem Bearbeitungskopf bezüglich der vertikalen Symmetriefläche abgewandt liegt, zumindest über einen Teil ihrer Höhe einen Winkel zwischen 10° und 60°, vorzugsweise zwischen 20° und 45°, mit der vertikalen Symmetriefläche einschliesst. Vorzugsweise ist dabei die Oberseite der Brücke als dreiecksförmige Kante gestaltet und die Brücke in ihrer Gesamtheit ist im Wesentlichen als dreiecksförmiges Kastenprofil ausgeführt. Überdies können Laserreflexionen und Materialspritzer nur in geringem Ausmass bis gar nicht auf den Faltenbalg gelangen und diesen beschädigen. Auch Staub setzt sich nicht so leicht darauf ab. Bei komplett drei- ecksförmiger Ausbildung der Oberseite der Brücke können sich Materialspritzer und Staub nicht auf der Oberseite der Brücke absetzen, sondern können entlang der schrägen Flächen abrutschen.

Um eine optimierte Anbringung des Kabelschlepps an der Brücke zu ermögli- chen, ist gemäss einem optionalen Erfindungsmerkmal vorgesehen, dass an der zweiten Seitenfläche in dem dem Bearbeitungsbereich näherliegenden Abschnitt eine Auskragung mit einer im Wesentlichen senkrecht auf den geneigten Abschnitt verlaufenden Oberseite vorgesehen ist. Darauf kann sich das vorzugsweise untere Trum des Kabelschlepps geschützt von beim Schneiden auftretenden Materialspritzern ablegen.

Für die momenten- und schwingungsoptimierte Anbringung des Laserschneidkopfes an der Brücke unter Zwischenschaltung eines Schneidwagens sieht eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform vor, dass zumindest zwei über die Höhe einer Seitenfläche, vorzugsweise einer gegenüber der vertikalen Symmetriefläche geneigten Seitenfläche, beabstandete Führungen für einen den Laserschneidkopf tragenden Schneidwagen vorgesehen sind und eine äussere Begrenzungsfläche auf der Seite des Laserschneidkopfes definieren, wobei diese äussere Begrenzungsfläche mit der vertikalen Symmetriefläche einen Winkel zwi- sehen 10 und 60°, vorzugsweise einen Winkel zwischen 20 und 45°, einschliesst.

Um die Brücke in der gewünschten nahen Distanz doch mit genügend Freiraum zwischen Brücke und Flachmaterial bewegen zu können, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass eine der Werkstückauflagezu- gewandte Seitenfläche des Profils über mehr als 30%, vorzugsweise über mehr als die Hälfte, der Breite des Profils bzw. des Abstützungsabstandes zwischen den beiden Kraftübertragungsstellen, im Wesentlichen eben und parallel zur Werkstückauflage verläuft. Für eine gewichtsoptimierte Bauweise ist das optionale Erfindungsmerkmal vorgesehen, dass das Profil aus miteinander verbundenen abgekanteten Blechen gefertigt ist, vorzugsweise in Form eines Hohlprofils mit zumindest einer inneren Querverstrebung. Eine derartig aufgebaute Brücke ist trotz bester mechanischer sowie schwingungsmässiger Eigenschaftgen im Gegensatz zu bisherigen Brü- cken massenoptimiert aufgebaut. Es wird weniger Material verwendet und es können leichte Stahlkonstruktionen verwendet werden. Diese Brücke ermöglicht weiters eine leichte Montage, da sie nicht gesteckt werden muss, sondern in einem Stück gefertigt, gehandhabt und eingebaut werden kann. Ein eingangs beschriebene Lasermaschine ist zur Lösung der gestellten Aufgaben erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sie unter Verwendung einer Brücke gemäss einem der vorhergehenden Absätze aufgebaut ist.

Bevorzugt ist dabei als weiteres Erfindungsmerkmal vorgesehen, dass die Brücke zumindest an der der Werkstückauflage zugewandten Seite, vorzugsweise an den zwei in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden, gelagert und vorzugsweise orthogonal zur Längserstreckung der Brücke gegenüber der Werkstückauflage verschiebbar gelagert ist. Weiters ist ein bevorzugtes Erfindungsmerkmal, dass die Lagerung der Brücke und/oder deren Führung für die Verschiebung gegenüber der Werkstückauflage unterhalb des Schwerpunktes der Brücke angeordnet ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht weiters vor, dass zumindest jede Kraftübertragsstelle von der Brücke auf deren Trägerstruktur in einem Bereich von +/- 100mm vom Schnittpunkt der Verlängerung einer Begrenzungsfläche mit der Oberkante der Trägerstruktur liegt. Dies ergibt eine optimale Einleitung der Kräfte von der Brücke in die Trägerstruktur. Die Lösung der Aufgabe für eine Maschine, bei welcher der Schneidwagen und/oder der Laserschneidkopf mittels eines Kabelschlepps mit einer Energieversorgung, Laserquelle od. dgl. und/oder einer Auswerteeinheit, einer Steuereinheit od.dgl. verbunden ist, und wobei die Brücke zumindest nach einem der obigen Absätze ausgeführt ist und das untere Trum eines in Längsrichtung der Brücke verlaufenden Abschnittes des Kabelschlepps auf der Oberseite der Auskragung der Brücke abgestützt ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Die Bezugszeichenliste ist Bestandteil der Offenbarung. Die Figuren werden zu- sammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche oder ähnliche Bauteile an.

Es zeigen dabei: ein Querschnitt durch eine herkömmliche Schneidbrücke gemäss dem Stand der Technik, mit rechteckigem Profilquerschnitt, und eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Brücke gemäss der Erfindung, im Querschnitt senkrecht zu ihrer Längserstreckung.

Die in Fig. 1 beispielhaft dargestellte Schneidbrücke B gemäss dem Stand der Technik besteht aus einem im Querschnitt im Wesentlichen rechteckigen Profil 1 mit Führungsschienen 2 für einen Schneidwagen 3. Dieser Schneidwagen ist auf den Führungsschienen 2 entlang der Längserstreckung (in Fig. 1 senkrecht auf die Papierebene) bewegbar und trägt den Laserschneidkopf K. Die Führungsschienen 2 definieren eine äussere Begrenzungsfläche FB der Brücke B, welche Teil des Führungssystems für den Laserschneidkopf K ist, um diesen entlang zweier vorzugsweise orthogonaler Achse über eine Werkstückauflage W (siehe Fig. 2) zu führen.

Die Brücke B, meist in Form eines geraden, kastenförmigen Profils ausgebildet, trägt typischerweise auch noch weitere Bauteile, beispielsweise einen Kabelschlepp 4 mit Versorgungs-, Steuer- und Sensorleitungen zum Laserschneidkopf K. Das Profil 1 der Brücke B ist meist unterhalb des Schwerpunkts in entsprechenden Strukturen 5 geführt bzw. gelagert. Der Schwerpunkt des Laserschneidkopfes K liegt, aus einer auf die Werkstückauflage lotrechten Richtung gesehen, immer neben der vertikalen Symmetriefläche VSE der Brücke B. Die Brücke B selbst und alle damit verbundenen Elemente, insbesondere der Laserschneidkopf K, der Kabelschlepp 4, usw., sind ihrerseits in Führungen 6 en- lang eines das Flachmaterial aufnehmenden Schneidtisches mit der Werkstückauflage W verschiebbar. Die Endstücke 7 der Brücke B sind dazu mit Stützrädern 8 versehen, die sich auf den Führungen 6 abstützen und Krafteinleitungspunkte von der Brücke B in deren Trägerstruktur am Maschinenrahmen definieren. Die Führungen 6 verlaufen dabei vorzugsweise orthogonal zur Längserstreckung der Brücke B. Wie in der schematischen Darstellung der Fig. 2 einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Brücke B zu erkennen ist, schliessen zwei einander in Bezug auf die vertikale Symmetriefläche VSE gegenüberliegende Seitenflächen 10, 11 des Profils 1 miteinander einen sich in Richtung auf den Bearbeitungsbereich (unterhalb des Profils 1 ) mit dem zu bearbeitenden Flachmaterial FL hin öffnenden Winkel α ungleich Null und kleiner 180°, vorzugsweise kleiner 90°, einschliessen. Dadurch entsteht eine Brücke mit auf den Bearbeitungsbereich hin breiter werdender Dreiecksform. Allenfalls kann diese Ausbildung der Seiten 10, 11 auch nur über einen Teil der Höhe des Profils 1 vorgesehen sein. Auch eine Trapezform des Profils 2 wäre möglich, indem sich die Seitenflächen 10, 11 nicht schneiden, sondern durch eine obere Deckfläche miteinander verbunden sind.

Der bevorzugte Winkelbereich für die Seitenfläche 10, an welcher der Schneidwagen 3 und der Laserschneidkopf K angebracht sind, mit der vertikalen Symmetrieebene VSE des Profils 1 liegt bei einem Winkel ß zwischen 0° und 60°, vorzugsweise zwischen 20° und 45°. Die gegenüberliegende Seite 11 , auf welcher sich typischerweise der Kabelschlepp 4 befindet, kann in gleicher Weise um einen Winkel γ geneigt sein, so dass die Brücke B in ihrer Gesamtheit ist im Wesentlichen als dreiecksförmiges Kastenprofil ausgeführt ist. Die Seite 11 könnte aber auch parallel zur vertikalen Symmetriefläche VSE liegen. Um trotz gewichts- optimierter Bauweise und bereits sehr stabiler äusserer Formgebung des Profils 1 eine noch bessere mechanische Stabilität zu erzielen, ist das vorteilhafterweise aus miteinander verbundenen abgekanteten Blechen gefertigte Profil 1 vorzugsweise in Form eines Hohlprofils mit zumindest einer inneren Querverstrebung 14ausgebildet. An der dem Laserschneidkopf K gegenüberliegenden Seite der Brücke B ist die Seitenfläche 1 1 für die optimierte Anbringung des Kabelschlepps 4 mit einer Auskragung 12 versehen. Die Oberseite dieser Auskragung 12 verläuft im Wesentlichen senkrecht auf die Seitenfläche 1 1 bzw. den geneigten Abschnitt davon, und nimmt vorzugsweise das untere Trum des Kabelschlepps 4 auf.

Von besonderer Bedeutung für die momenten- und schwingungsoptimierte Anbringung des Laserschneidkopfes K an der Brücke B ist in jedem Fall die relative Lage der Führungen 2 für den Schneidwagen 3 bzw. den Laserschneidkopf K. Zumindest zwei über die Höhe einer Seitenfläche, vorzugsweise einer gegenüber der vertikalen Symmetriefläche VSE geneigten Seitenfläche 10, beabstandete Führungen 2 für den Schneidwagen 3 definieren ja eine äussere Begrenzungsfläche FB auf der Seite des Laserschneidkopfes K. Diese äussere Begrenzungsfläche FB muss erfindungsgemäss mit der vertikalen Symmetriefläche VSE einen Winkel ß zwischen 10 und 60°, vorzugsweise einen Winkel zwischen 20 und 45°, einschliessen.

Die der Werkstückauflage W zugewandte Seitenfläche des Profils 1 der Brücke B verläuft vorzugsweise über mehr als 30%, vorzugsweise über mehr als die Hälfte, der Breite des Profils 1 im Wesentlichen eben und parallel zur Werkstückauflage W. In bestimmten Anwendungsfällen müssen die oben genannten Bedingungen derart erweitert werden, dass anstelle der Breite des Profils 1 der Abstützungsab- stand a, d.h. die Distanz zwischen den beiden Kraftübertragungsstellen von der Brücke B auf die Trägerstruktur, tritt. Dieser Abstand ist durch die Kontaktstellen der Rollen 8 an den Profilendstücken 7 mit den Führungen 6 definiert.

Bevorzugtes erfolgt die Lagerung der Brücke B und/oder deren Führung für die Verschiebung gegenüber der Werkstückauflage W unterhalb des Schwerpunktes der Brücke B. Dazu sind die Führungen 6 und die Rollen 8 der Brücke B ebenso unterhalb des Schwerpunktes der Brücke B angeordnet.

Genauso wie die Kontaktpunkte der Rollen 8 mit den Führungen 6 reale Kraftübertragungsstellen definieren, können virtuelle Kraftübertragungsstellen an den Schnittpunkten der äusseren Begrenzungsflächen FB (auch an beiden Seiten des Profils 1 ) mit der Trägerstruktur, vorzugsweise ebenfalls den Führungen 6, defi- niert werden. Auf der dem Laserschneidkopf K gegenüberliegenden Seite der Brücke B ist diese Begrenzungsfläche FB gleich der geneigten Seitenfläche 11. Bevorzugt liegt der Abstand d der realen Kraftübertragungsstellen in einem Bereich von +/- 100mm von den virtuellen Kraftübertragungsstellen, d.h. vom

Schnittpunkt der Verlängerung einer Begrenzungsflächen FB, 11 mit der Oberkante der Trägerstruktur.

Wie durch Vergleich der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, ist durch die geneigte Seite der Brücke B auf der Seite, auf welcher der Schneidwagen 3 und der Schneidkopf K angeordnet sind, auch ein die Führungen, Antriebe, usw. abdeckender Faltenbalg gegenüber Materialspritzern aus der Bearbeitungszone des Schneidkopfes K geschützt. Laserreflexionen und Spritzer können bei einer herkömmlichen Konstruktion wie in Fig. 1 dargestellt auf den Faltenbalg treffen und zu Löchern darin führen, was weiter zu Verschmutzungen unterhalb des Faltenbalges führt. Da- durch kann es zu Beschädigungen der Lineraführungen, der Antriebe und der Messysteme kommen. Solche Materialspritzer treten vor allem bei Einstechvorgängen auf, wobei die Brücke B und der Schneidkopf K still stehen. Gemäss der vorliegenden Erfindung mit ihrer geneigten Seitenfläche 10 auf der Seite des Schneidkopfes K ist dies weitestgehend verhindert.

Liste der Bezugszeichen

Profil 1

Führungen Schneidwagen 2

Schneidwagen 3

Kabelschlepp 4

Lagerstruktur 5

Führungen Brücke 6

Endstücke Brücke 7

Stützräder Brücke 8

Seitenfläche zu Schneidkopf 10

Seitenfläche hinten 1 1

Auskragung 12

Unterseite Brücke 13

Querverstrebungen 14

Faltenbalg 15

Laseraustritt 16

Laserreflexion 17

Abstützung Faltenbalg A

Brücke B

Begrenzungsfläche FB

Schneidkopf K

Vertikale Symmentrieebene VSE

Werkstückauflage W

Abstützungsabstand a

Abstand d