Verfahren zum Reinigen von zumindest einem Auflageelement einer Werkstückauflage für eine Bearbeitungsmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von zumindest einem Auflageelement einer Werkstückauflage für eine Bearbeitungsmaschine zum thermischen Schneiden von Werkstücken, insbesondere einer Laserbearbeitungsmaschine.

Zur Bearbeitung von insbesondere tafelförmigen Werkstücken in Bearbeitungsanlagen wie Laserbearbeitungsanlagen ist eine Werkstückauflage vorgesehen, die einen Rahmen mit mehreren, vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Auflageelementen aufweist, auf denen das zu bearbeitende Werkstück aufliegt. Die Auflageelemente weisen zumeist in regelmäßigen Abständen Tragpunktspitzen auf und bilden ein Auflagefeld für das oder die Werkstücke.

Solche Laserbearbeitungsanlagen umfassen einen relativ zur Werkstückauflage bewegbaren Schneidkopf, um mit einem Laserstrahl ein weitgehend ruhendes Werkstück, das auf den Tragpunktspitzen der Auflageelemente aufliegt, zu bearbeiten. Während dem Bearbeiten kann es durch die Schπeidarbeit zu Aufschweißungen an den Tragpuπktspitzen kommen. Des Weiteren lagern sich Reaktionsprodukte des Schneidprozesses als auch aus dem Schneidspalt ausgetriebenes Material des Werkstückes an den Auflageelementen an. Diese Verunreinigungen der Auflageelemente werden nachfolgend mit Ablagerungen bezeichnet, wobei auch nur eine einzige Ablagerung darunter verstanden werden kann.

Zur Herstellung von Werkstücken mit gleichbleibender Qualität ist erforderlich, dass die Ablagerunen von den Auflageelementen in regelmäßigen Abständen entfernt wird oder die Auflageelemente ausgetauscht werden, um ungleichmäßige Schnitte zwischen dem Gut- und Restteil zu vermeiden.

Das Austauschen der Auflageelemente einer Werkstückauflage ist sehr kostenintensiv. Um die Lebensdauer der Auflageelemente zu verlängern wird durch die WO 2004/0436368 Al eine Reinigungsvorrichtung vorgeschlagen, durch welche die Ablagerungen mechanisch von den Auflageelementen abgetrennt werden. Solche mechanischen Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass deren Reinigungswerkzeuge aufgrund eines mechanischen Abtragens stumpf werden. Das Erneuern der Reinigungswerkzeuge ist zeit- und kostenintensiv. Darüber hinaus können nur die Seitenflächen der Auflageelemente bearbeitet werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgaben zugrunde, ein Verfahren zum Reinigen von zumindest einem Auflageelement einer Werkstückauflage für eine Bearbeituπgsmaschine zum thermischen Schneiden von Werkstücken, insbesondere einer Laserbearbeitungsmaschine, vorzuschlagen, welche die Lebensdauer solcher Auflageelemente in kostengünstiger Weise verlängert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ermöglicht, dass die Bearbeitungsmaschine ohne zusätzliche Hilfsmittel einen Schneid- Reinigungslauf durchführt und dabei die mit Ablagerungen belegten Auflageelemente freischneidet. Dabei wird ein Schneidstrahl von einem Schneidkopf der Bearbeitungsmaschine derart geführt, dass die ursprüngliche Kontur der Auflageelemente erhalten bleibt und die Verschmutzungen entfernt werden. Solche Schneid-Reinigungsläufe können routinemäßig nach einer vorbestimmten Betriebsdauer der Bearbeitungsmaschine oder auf Anforderungen eines Maschinenbedieners durchgeführt werden.

Zur Durchführung der Reinigung ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der Schneidkopf oberhalb eines Auflageelementes und entlang einer in Längsrichtung sich erstreckenden Seitenfläche, sowie außerhalb einer Stirnfläche des Auflageelementes verfahren wird und der Schneidstrahl in einer ersten Fokusebene einjustiert wird, die unterhalb einer Fokusebene für den Schneidprozess eines auf der Werkstückauflage aufliegenden Werkstückes liegt. Durch diese Ausrichtung des Schneidkopfes zum Auflageelement wird ermöglicht, dass die seitliche an den Seitenflächen anhaftenden Ablagerungen entfernt werden und die ursprünglichen Körperkanten der Auflageelemente, insbesondere die der Tragpunktspitzen wieder freigeschnitten werden. Durch die Veränderung der Fokusebene kann ein gezieltes Reinigen beziehungsweise Freischneiden von Ablagerungen an den Seitenflächen der Auflageelemente in unterschiedlicher Höhe, sowohl im Bereich der Tragpunktspitzen als auch im Bereich der dazwischenliegenden Stegabschnitte ermöglicht werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schneidstrahl an eine zum Werkstück weisende Stirnfläche des Auflageelementes angrenzt und in Längsrichtung des Auflageelementes verfahren wird und die übergangskontur zwischen der Stirnfläche und den Seitenflächen des Auflageelementes mit dem Schneidstrahl nachgefahren wird. Dadurch kann die übergangskontur zwischen Stirnfläche und Seitenfläche des Auflageelementes gezielt bearbeitet werden.

Zur Bearbeitung der Seitenflächen ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass der Schneidstrahl mehrmals zumindest abschnittsweise entlang einer Seitenfläche des Auflageelementes verfahren wird und mit jeder Verfahrstrecke der Abstand des Schneidstrahles zur Seitenfläche des Auflageelementes verringert wird. Dadurch kann ein systematisches Abtragen von Ablagerungen erfolgen, wobei eine schrittweise Annäherung des Schneidstrahles zur Reinigung der Auflageelemente an deren Seitenfläche der Spurbreite des Schneidstrahles entspricht oder eine überlappung der Spurbreiten vorgesehen ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Schneidstrahl mehrmals zumindest abschnittsweise entlang einer Seitenfläche des Auflageelementes verfahren wird und mit jeder Verfahrstrecke die Lage der Fokusebene des Schneidstrahles verändert wird. Die Veränderung der Fokusebene folgt von der Tragpunktspitze aus schrittweise nach unten zur Auflageebene der Auflageelemente im Rahmen der Werktstückaufnahme. Dadurch können schrittweise die Ablagerungen, die im Bereich der Tragpunktspitzen am größten sind, abgetragen werden. Die Annäherung des Schneidstrahles mit jeder Verfahrstrecke zur Seitenfläche der Auflageelemente als auch die Veränderung der Fokusebene von den Tragpunktspitzen zur Unterseite oder Auflageebene der Auflageelemente kann wahlweise miteinander kombiniert werden.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass auf einer Stirnfläche des Auflageelementes anhaftende Ablagerungen mit einem Schneidstrahl freigeschnitten wird, dessen Fokusebene oberhalb der Stirnfläche des Auflageelementes liegt, so dass beim überfahren der Stirnfläche der Auflageelemente eine Beschädigung der Tragpunktspitzen vermieden wird und eine Reinigung jeder Funktionsfläche an dem Auflageelement ermöglicht ist.

Zur schnellen Durchführung eines Schneid-Reinigungslaufes ist bevorzugt vorgesehen, dass vor dem Start des Schneid-Reinigungslaufs zur Bearbeitung der Ablagerungen durch den vom Schneidkopf geführten Schneidstrahl die Auflageelemente mit einem Sensor abgescannt wer-

den, um das Vorhandensein von Ablagerungen zu erfassen. Dadurch kann eine Verfahrstrecke des Schneid-Reiniguπgslaufs auf die erfassten Ablagerungen angepasst werden, so dass spezifisch nur die Bereiche einem Schneid-Reinigungslauf unterzogen werden, welche tatsächlich Verunreinigungen aufweisen. Hierbei kann es sich auch um solche Verunreinigungen handeln, die erst ab einem gewissen Ausmaß oder Umfang als Verunreinigungen erkannt werden und durch einen Schneid- Reinigungsverlauf freizuschneiden sind.

Während dem Abscannen des zumindest einen Auflageelementes mit einem Sensor wird bevorzugt ein Abstand des Schneidkopfes zu den Ablagerungen erfasst. Hierfür ist insbesondere ein optischer Sensor vorgesehen, wie beispielsweise ein Einstechsensor oder ein Reflexsensor.

Zur Durchführung der Reinigung ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens eine Verfahrstrategie vorgesehen, bei der der Schneidstrahl zumindest einmal in eine Verfahrrichtung zumindest abschnittsweise entlang einer ersten Seitenfläche des Auflageelementes geführt wird und anschließend in entgegengesetzter Richtung entlang derselben oder einer gegenüberliegenden Seitenfläche desselben Auflageelementes zumindest abschnittsweise geführt wird. Dadurch kann ein Auflageelement vollständig und zeitoptimiert gereinigt werden bevor das benachbarte Auflageelement in Bearbeitung genommen wird.

Eine alternative Strategie für einen Schneid-Reinigungslauf der Auflageelemente sieht vor, dass der Schneidstrahl zumindest einmal in eine Verfahrrichtung zumindest abschnittsweise entlang einer ersten Seitenfläche des Auflageelementes geführt und anschließend in entgegengesetzter Verfahrrichtung entlang einer Seitenfläche eines benachbarten Auflageelementes zumindest abschnittsweise geführt wird. Dadurch kann zusätzlich erzielt werden, dass die Freiräume zwischen zwei benachbarten Auflageelemeπteπ gereinigt werden, bevor der weitere benachbarte Zwischenraum gereinigt wird.

Beim Reinigungsverfahren wird bevorzugt als Schneidgas Druckluft eingesetzt. Dadurch ist eine kostengünstige Ausgestaltung eines Schneid- Reinigungslaufs ermöglicht.

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 erfindungs- gernäß angewandt werden. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht auf eine Werkstückauflage mit Gut- und Restteilen,

Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie II - II in Figur 1,

Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines verschmutzten Auflageelementes,

Figur 4 eine schematische Stirnseitenansicht eines Auflage- elemeπtes mit seitlichen Ablagerungen,

Figur 5 eine schematische Seitenansicht eines Auflageelementes mit einer auf einer Stirnfläche sich befindenden Ablagerung und

Figur 6 eine perspektivische Darstellung eines alternativen

Auflageelementes mit Ablagerungen.

In Figur 1 ist eine schematische Ansicht von oben auf eine Werkstückauflage 11 einer nicht näher dargestellten Bearbeitungsmaschine, insbesondere Laserbearbeitungsmaschine dargestellt. Diese Werkstückauflage 11 umfasst einen Rahmen 12, der zur Aufnahme von einer Vielzahl von insbesondere parallel zueinander ausgerichteten Auflageelemente 14 vorgesehen ist. Die Auflageelemente 14 werden von rechtwinklig zu den

Aufiageelementeπ 14 angeordneten Trägerelementen 16 getragen. Diese Auflageelemente 14 sind auswechselbar von den Trägerelementen 16 gehalten. Die Auflageelemente 14 umfassen in regelmäßigen Abständen Tragpunktspitzeπ 18, die ein Auflagefeld für eine Werkstücktafel 19 bilden. Diese Werkstücktafel 19 wurde gemäß Figur 1 bereits einer Bearbeitung unterzogen, wobei mittels eines Schneidstrahles aus der Werkstücktafel 19 Gutteile 21 herausgeschnitten wurden, wobei gemäß dem Ausführungsbeispiel ein Restteil 22 verbleibt.

Eine solche Bearbeitung ist in einer Seitenansicht gemäß Figur 2 näher dargestellt. über einen nur teilweise dargestellten Schneidkopf 24 wird ein Schneidstrahl 26 von oben auf die Werkstücktafel 19 gerichtet, so dass ein Schneidspalt 28 erzeugt wird, der das Gutteil 21 von dem Restteil 22 trennt. Gleichzeitig tritt während der Schneidstrahlbearbeitung auf der Unterseite des Werkstückes 19 der Schneidstrahl 26 aus und trifft beim überfahren der Auflageelemente 14 teilweise auf diese auf. Die nach unten austretende noch heiße Schlacke haftet an den Auflageelementen 14 an und bildet Ablagerungen 29 an einer Stirnfläche 31 und einer Seitenfläche 32 am Auflageelement 14.

Benachbart zu dem sich in der Bearbeitung befindende Schneidspalt 28 ist beispielsweise zuvor ein weiterer Schneidspalt 28 in die Werkstücktafel 19 eingebracht worden, wobei dieser Schneidspalt 28 eine Tragpunktspitze 18 überquert. In einem solchen Bearbeitungsfall können sich Ablagerungen 29 an der Stirnfläche 31 entlang der Tragpunktspitze 18 ablagern.

In Figur 3 ist perspektivisch ein Auflageelemeπt 14 angeordnet, welches verschiedene Beispiele für Ablagerungen 29 am Auflageelement 14 darstellt. Eine Ablagerung 29' ist beispielhaft ausschließlich auf der Stirnfläche 31 des Auflageelementes 14. Eine Ablagerung 29" ist an einer Seitenfläche 32 im Bereich der Tragpunktspitze 18. Eine weitere Ablagerung 29'" befindet sich zwischen zwei Tragpunktspitzen 18 an der Seitenfläche 32 des Auflageelementes 14 und eine weitere Ablagerung 29"" ist sowohl an einer Stirnfläche 31 und einer Seitenfläche 32 der Tragpunktspitze 18. Bei einer längeren Bearbeitungsdauer von mehreren Werk-

stücktafeln 19 sind zumeist keine einzelnen Ablagerungen 29 an den Auflageelemeπten 14, sondern die Stirn- und Seitenflächen 31, 32 nahezu vollständig mit Ablagerungen 29 überdeckt.

Zur Reinigung von mit Ablagerungen 29 verschmutzen Auflagestegeπ 14 ist ein Schneid-Reinigungslauf vorgesehen, bei welchem der Schneidstrahl 26 der Bearbeitungsmaschine für die Verlängerung der Lebensdauer der Auflageelemente 14 eingesetzt wird. Bei diesem Schneid- Reinigungslauf schneidet die Bearbeitungsmaschine die mit Ablagerungen 29 versehenen Auflageelemente 14 selbst wieder frei.

Vor Beginn eines Schneid-Reinigungslaufes werden das oder die Auflageelemente 14 abgescannt, um beispielsweise die einzelnen Ablagerungen 29' bis 29"" zu erfassen, so dass der Schneid-Reinigungslauf nur spezifisch für die verschmutzen Bereiche vorgesehen wird. Während dem Abscannen der Auflageelemente 14 wird gleichzeitig ein Abstand zwischen dem Sensor und den Ablagerungen 29 erfasst. Dadurch kann gleichzeitig mit der Schneid-Reinigungsstrategie eine Fokusebene des Schneidstrahles 26 eingestellt werden, um eine hohe Reinigungswirkung zu erzielen und gleichzeitig die ursprüngliche Kontur der Auflageeiemen- te 14 zu erhalten.

Bei der in Figur 4 dargestellten Ablagerung 29"' wird beispielsweise eine Reinigungsstrategie gewählt, bei der zunächst der höchste Punkt der Ablagerung 29"' durch eine Verfahrstrecke des Schneidstrahles 26 parallel zur Längserstreckung des Auflageelementes 14 abgetragen wird. Sobald eine gegenüber der Tragpunktspitze 18 vertiefte Ebene erreicht wird, kann zusätzlich die Ablagerung 29'" von außen schrittweise zur Seitenfläche 32 hin abgetragen werden, um nach dem Schneid- Reinigungslauf eine plane Seitenfläche 32 zu erhalten.

In Figur 5 ist eine Reinigungsstrategie dargestellt, bei der die Ablagerung 29' auf der Stirnfläche 31 der Auflageelemente 14 entfernt wird. Beispielsweise wird der Schneidstrahl 26 mit einer Fokusebene eingestellt, die oberhalb der Stirnfläche 31 liegt. Der Schneidstrahl 26 wird zwischen zwei benachbarten Trag punktspitzen 18 hin und her verfahren,

wobei mit jedem Verfahrweg eine zusätzliche Absenkung der Fokusebene auf die Stirnfläche 31 des Aufiageelementes 14 vorgesehen ist.

Sobald die Stirnflächen 31 und Seitenflächen 32 des Auflageelementes 14 abgearbeitet wurden, kann ein weiterer Reinigungsschritt vorgenommen werden, bei dem die gemeinsame Körperkante der Stirnfläche 31 und Seitenfläche 32 abgefahren wird. Ebenso kann zusätzlich das Dach beziehungsweise die Tragpunktspitze 18 selbst durch ein oberhalb der Körperkante beziehungsweise der Spitze liegenden Fokusebene bearbeitet werden.

In Figur 6 ist eine alternative Ausführungsform eines Auflageelementes 14 zu Figur 3 dargestellt. Dieses Auflageelement 14 ist zweiteilig ausgebildet, wobei ein Grundkörper 36 zumeist aus einem Stahl hergestellt ist und die Tragpunktspitzen 18, die als dünne Stangen, Rohre oder Stäbe senkrecht nach oben stehen, zumeist aus einem besonders beständigen Material wie Wolfram, Molybdän, Titan, Keramik oder dergleichen hergestellt sind. Solche Geometrien der Auflageelemente 14 können durch die Veränderung der Fokuslage und durch Entlangfahren der Kontur der Auf- lageelemeπte 14 beziehungsweise deren Tragpunktspitzen 18 von Ablagerungen 29 beseitigt werden.

Zum Reinigen der Auflageelemente 14 einer Werkstückauflage 11 kann gemäß einer weiteren Strategie eines Schneid-Reinigungslaufs vorgesehen sein, dass der Schneidkopf 24 zeilenförmig entlang jedem Auflageelement 14 verfahren wird, wie dies in Figur 1 beispielhaft durch die Pfeile der oberen beiden Auflageelemente 14 dargestellt ist. Dabei kann sowohl die Seitenfläche 32 als auch die Stirnfläche 31 beim zeilenmäßigen Abfahren mitumfasst sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass nicht die gesamte Länge der Auflageelemente 14 in einer Richtung und anschließend in die andere Richtung durch ein Verfahren des Schneidkopfes 24 bearbeitet wird, sondern dass die Auflageelemente 14 in zwei oder mehrere Sektionen unterteilt werden und nacheinander alle Sektionen einer Seitenfläche 32 des Auflageelementes 14 abgearbeitet werden, bevor zur benachbarten Seitenfläche 32 des Auflageelementes

14 verfahren und anschließend zum benachbarten Auflageelement 14 verfahren wird.

In Figur 1 ist gemäß den Pfeilen der unteren zwei Auflageelemente 14 eine alternative Verfahrstrategie für den Schneid-Reinigungslauf dargestellt. Eine solche in sich geschachtelte Verfahrstrategie ermöglicht e- benfalls ein aufeinanderfolgendes Abarbeiten von zwei oder mehreren zueinander benachbarten Auflageelemente 14, wobei ebenfalls eine sektionsweise Bearbeitung integriert sein kann.

Alle vorgenannten Merkmale sind jeweils für sich erfindungswesentlich und können beliebig miteinander kombiniert werden.