WERKSTÜCKS MIT EINEM STRAHLFANGEINRICHTUNG

Beschreibung Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks mittels Laserstrahlung, aufweisend

• einen Arbeitstisch mit einer Auflagefläche für die Aufnahme des Werkstücks,

· eine Laserbearbeitungseinheit mit einem Laserbearbeitungskopf,

• eine Bewegungseinheit mit einem Maschinenportal zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfs in einer Portal-Längsrichtung und einem Querwagen zur Bewegung des Laserbearbeitungskopfs in einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung in einem vorgegebenen Arbeitsabstand zur Oberfläche des Werkstücks, und

• eine mit dem Laserbearbeitungskopf in Längs- und Querrichtung bewegliche Schutzhaube.

Thermische Bearbeitungsvorrichtungen im Sinne der Erfindung werden insbesondere zum Schneiden oder Schweißen von Werkstücken aus Metall mittels eines Laserstrahls eingesetzt. Sie weisen neben einer Lasereinheit mit einem Laser- Schneid- oder Schweißkopf eine Bewegungseinheit auf, die eine mindestens zweidimensionale Bewegung des Laserschneidkopfes über dem Werkstück ermöglicht.

Stand der Technik Bei bekannten Vorrichtungen für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks ist als Bewegungseinheit häufig ein in einer Längsrichtung des Arbeitstisches bewegbares Maschinenportal vorgesehen. Die portalartige Struktur des Maschinenportals weist eine hohe mechanische Stabilität auf, so dass eine exakte und reproduzierbare Bewegung und Positionierung des Laserbearbeitungskopfs ermög- _ .

licht wird. Darüber hinaus ist mit dem Maschinenportal regelmäßig ein Querwagen verbunden, der eine Bewegung in einer senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Querrichtung ermöglicht. Hierdurch kann der Laserbearbeitungskopf mittels der Bewegungseinheit über die gesamte Fläche des Arbeitstisches bewegt wer- den.

Laser, die für die thermische Bearbeitung von metallischen Werkstücken eingesetzt werden, weisen eine hohe Strahlungsleistung auf. Von ihnen geht grundsätzlich eine Gefahr für die Gesundheit des Bedienpersonals, und insbesondere für die Organe Haut und Augen aus. Beim Einsatz von Laser-Strahlung zum Schneiden von Werkstücken sind daher Schutzvorkehrungen zum Schutz des Bedienpersonals zu treffen.

Das Maß der Schutzvorkehrungen ist unter anderem von der Art des eingesetzten Lasers abhängig. Insbesondere beim Einsatz von Faserlasern, die in einem Wellenlängenbereich von 1 .060 nm bis 1 .070 nm emittieren, sind aufwendige

Schutzmaßnahmen notwendig.

Bei bekannten Laser-Bearbeitungsvorrichtungen sind daher häufig Volleinhau- sungen der gesamten Vorrichtung vorgesehen, die alle Seiten der Vorrichtung einschließlich deren Oberseite umgeben. Volleinhausungen haben den Vorteil, dass ein Strahlungs-Austritt weitgehend ausgeschlossen werden kann. Das Vorsehen einer Volleinhausung geht allerdings mit einigen Nachteilen einher. Bei einer Beladung der Vorrichtung muss das Werkstück zunächst in die Volleinhausung verbracht werden. Eine Öffnung der Volleinhausung ist regelmäßig nur bei einem vorübergehenden Stillstand der Maschine möglich. Darüber hinaus kann der gesamte Bearbeitungs- und Maschinenbereich der Vorrichtung nicht unmittelbar, sondern nur über innerhalb der Volleinhausung angeordnete Kameras eingesehen werden.

Um diese Stillstandszeiten der Vorrichtung zu verringern und gleichzeitig einen hohes Maß an Sicherheit zu gewährleisten, wird in der EP 2 468 446 A1 eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der der Laser-Schneidkopf allseitig von einem mit - - dem Laser-Schneidkopf in Längsrichtung mitverfahrbaren äußeren Schutzgehäuse umschlossen ist. Innerhalb des Schutzgehäuses ist ein Schneidwagen angeordnet, der eine Bewegung des Laser-Schneidkopf in Querrichtung ermöglicht. Der Laser-Schneidkopf ist darüber hinaus von einer separaten, zusammen mit dem Schneidwagen beweglichen Schutzabdeckung umgeben.

Aus der EP 0 900 623 A1 ist eine Sicherheitsabschirmvorrichtung für eine Laserschneidanlage mit einem verfahrbaren Maschinenportal bekannt. An dem Maschinenportal ist zur Abschirmung der Laserstrahlung eine Schutzhaube mit mindestens einer Doppelschutzwand angebracht. Um den Austritt von Laserstrahlung zu minimieren, sind an der Schutzhaube ferner höhenverstellbare Strahlfangeinrichtungen vorgesehen, so dass ein möglichst geringer Abstand zwischen

Schutzhaube und Werkstück eingestellt werden kann.

EP 0 962 278 A2 offenbart eine Laserschneidanlage, die ein Maschinenportal, einen Arbeitstisch mit Auflagestegen und eine Schutzhaube umfasst. Um bei ei- nem nicht vollständig mit Werkstücken belegten Arbeitstisch einen Austritt von reflektierter Laserstrahlung durch offene Flächen des Arbeitstisches zu vermeiden, wird in der EP 0 962 278 A2 vorgeschlagen, unterhalb der Auflagestege zusätzliche vertikale Abschirmstege anzubringen.

Technische Aufgabe Der Einsatz eines in Längsrichtung mitverfahrbaren äußeren Schutzgehäuses, das den Laser-Schneidkopf allseitig umgibt, geht mit einem hohen Gewicht einher, das bei einer Bewegung der Bewegungseinheit mitbewegt werden muss; das Gewicht verringert die erzielbare Maschinendynamik und kann darüber hinaus die exakte und reproduzierbare Bewegung des Laser-Schneidkopfes beeinträchtigen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Laserbearbeitungsvorrichtung anzugeben, die eine hohe Maschinendynamik ermöglicht und gleichzeitig ein hohes Maß an Sicherheit für das Bedienpersonal gewährleistet. _ _

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit dem Arbeitstisch zumindest eine mindestens in Querrich- tung verlaufende Strahlfangeinrichtung verbunden ist, die in Bezug auf die Auflagefläche derart verkippbar oder versenkbar ist, dass der Laserbearbeitungskopf über die Strahlfangeinrichtung verfahrbar ist..

Bei bekannten Vorrichtungen für die thermische Bearbeitung eines Werkstücks wird ein Schutz des Bedienpersonals dadurch gewährleistet, dass die Schutzein- richtung zwei Elemente umfasst. Bei diesen Vorrichtungen ist der Laserbearbeitungskopf einerseits mit einer mit dem Querwagen mitbewegbaren inneren

Schutzabdeckung versehen, die andererseits von einem in Längsrichtung mitver- fahrbaren äußeren Schutzgehäuse allseitig umschlossen ist.

Die innere Schutzabdeckung wird bei einer Bewegung zusammen mit dem am Querwagen gehalterten Laserbearbeitungskopf bewegt. Um dabei eine gute Bewegbarkeit des Laserbearbeitungskopfes zu gewährleisten und insbesondere eine Kollision zwischen der inneren Schutzabdeckung und dem Werkstück zu vermeiden, ist es notwendig, dass zwischen der inneren Schutzabdeckung und der Werkstückoberfläche ein gewisser Spalt verbleibt. Da dieser Spalt für Laser-Strahlung durchlässig ist, sind der Laserbearbeitungskopf und die innere Schutzabdeckung in dem äußeren Schutzgehäuse angeordnet. Dieses ist regelmäßig allseitig umschlossen, um ein Austreten von Strahlung möglichst effektiv zu verhindern. Das äußere Schutzgehäuse muss allerdings bei einer Bewegung des Laserbearbeitungskopfes regelmäßig mitbewegt werden. Insbesondere ein äußeres Schutzgehäuse, das den Laserbearbeitungskopf allseitig umschließt, weist ein hohes Gewicht auf, und kann daher die Maschinendynamik beeinträchtigen. _ _

Im Unterschied hierzu sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei Modifikationen vorgesehen, von denen die eine das Vorsehen einer Strahlfangeinrichtung und die andere den Einsatz einer Schutzhaube betrifft, die den Laserbearbeitungskopf umgibt. Die Schutzhaube umgibt den Laserbearbeitungskopf insbeson- dere nach oben und an den Seiten. Dadurch wird unmittelbar am Laserbearbeitungskopf bereits ein Großteil austretender Laserstrahlung abgefangen, so dass etwaige andere Strahlschutzmaßnahmen weniger aufwändig sein müssen, wie etwa eine weitere, die innere Schutzhaube umgebende, äußere Schutzhaube, die gegebenenfalls nach oben offen bleiben kann. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß eine„stationäre" Strahlfangeinrichtung vorgesehen, die mit dem Arbeitstisch verbunden ist, beispielsweise in Form eines Schutzblechs. Unter dem Begriff„stationär" wird in Bezug auf die Strahlfangeinrichtung eine Anordnung derselben verstanden, bei der die Strahlfangeinrichtung bei einer Bewegung der Bewegungseinheit nicht zusammen mit der Bewegungs- einheit bewegt wird. Die„stationäre" Strahlfangeinrichtung ist mindestens an einer Seite mit dem Arbeitstisch mechanisch verbunden und zwar vorzugsweise mit dessen parallel zum Maschinenportal verlaufender Vorderseite. Im einfachsten Fall wird die mechanische Verbindung durch einfachen Kontakt zwischen Strahlfangeinrichtung und Arbeitstisch sichergestellt. Zwar ist es möglich, auch darauf zu verzichten, jedoch ist dies nicht bevorzugt, da gegebenenfalls ein für Laserstrahlung offener Spalt zwischen Strahlfangeinrichtung und Arbeitstisch entsteht.

Die„stationäre" Strahlfangeinrichtung ist demnach mit dem Arbeitstisch so verbunden, dass sich mindestens in Querrichtung erstreckt, vorzugsweise umgibt sie den Arbeitstisch jedoch allseitig und ist besonders bevorzugt auch allseitig mit dem Arbeitstisch verbunden.

Da aus dem Spalt zwischen Schutzhaube und Werkstückoberfläche vor allem reflektierte Laser-Strahlung oder Streustrahlung mit einem - bezogen auf die Werkstückoberfläche - flachen Reflexionswinkel austritt, kann diese Strahlung mittels der Strahlfangeinrichtung im Sinne der Erfindung einfach eingefangen werden. - -

Hierzu ist es notwendig, dass die Strahlfangeinrichtung die Werkstück-Oberfläche beziehungsweise Auflagefläche überragt.

Die Mindesthöhe, in der die Strahlfangeinrichtung die Werkstück-Oberfläche überragen sollte, um eine effektiven Schutz zu gewährleisten ist, lässt sich bei- spielsweise anhand der nachfolgenden Gleichung ermitteln:

Amax, (Laser-SE)

A(Laser-Sp) Dabei ist: h _S E: die Mindesthöhe der Strahlfangeinrichtung,

h _Sp : die Höhe des Spalts zwischen Auflagefläche und

Schutzeinrichtung,

A _max , (Laser-sE) ^' - der maximal einstellbare Abstand zwischen dem Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche und Strahlfangeinrichtung, und

(Laser-sp) der Abstand zwischen dem Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche und dem Spalt zwischen Werkstückoberfläche und Schutzeinrichtung. Der freie Arbeitsabstand ist der kleinste Abstand des Laserbearbeitungskopfes zur Auflagefläche. Bei Einhaltung des freien Arbeitsabstands wird - sofern nicht behindert durch etwaige starre Bestandteile der beweglichen Schutzhaube - eine ungestörte Bewegung des Laserbearbeitungskopfes und der ihn umgebenden Schutzhaube über die gesamte Auflagefläche des Arbeitstisches gewährleistet. Die Höhe der Strahlfangeinrichtung ist größer als der Arbeitsabstand zwischen

Laser-Bearbeitungseinheit und Auflagefläche, so dass das Strahlfangblech einer Bewegung der Bearbeitungseinheit beziehungsweise des Laserbearbeitungskopfes über die Strahlfangeinrichtung entgegensteht. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Strahlfangeinrichtung auf einer Höhe kleiner als der Ar- beitsabstand verkippt oder versenkt werden kann. Im verkippten beziehungsweise versenkten Zustand, weist die Strahlfangeinrichtung bezogen auf die Auflageflä- che eine Höhe auf, die geringer als der Arbeitsabstand zwischen Laser- Bearbeitungseinheit und Auflagefläche ist. Hierdurch wird im verkippten oder versenkten Zustand eine freie Bewegung des Laserbearbeitungskopfes über die gesamte Auflagefläche des Arbeitstisches ermöglicht. Die Strahlfangeinrichtung ist dabei so dimensioniert, dass sie in Bezug auf die Auflagefläche derart verkippbar oder versenkbar ist, dass sie im versenkten oder verkippten Zustand die Auflagefläche in einer Höhe überragt, die geringer ist als der Arbeitsabstand zwischen Laserbearbeitungseinheit und Auflagefläche.

Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die Strahlfangeinrichtung einen mit dem Arbeitstisch verbundenen unteren Endabschnitt und einen den Arbeitstisch überragenden oberen Endabschnitt aufweist, wobei der obere Endabschnitt der Strahlfangeinrichtung um einen Winkel im Bereich von 80° bis 180°, vorzugsweise um einen Winkel von 90°, gegenüber dem unteren Endabschnitt in Richtung auf die Laserbearbeitungseinheit abgewinkelt ist. Die abgewinkelte Strahlfangeinrichtung fängt die darauf auftreffende Strahlung besonders effektiv auf. Bei einer Abwinklung der Strahlfangeinrichtung von weniger als 80° oder mehr als 180° verliert sich deren Effektivität.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Strahlfangeinrichtung ein Y- oder T- förmiges Profil aufweist. Strahlfangeinrichtungen mit einem Y- oder T-förmigen Profil zeigen gute Strahlfangeigenschaften unabhängig von der Seite, von der die Strahlung auf die Strahlfangeinrichtung auftrifft. Die Strahlfangeinrichtungen können an einem Ende des Arbeitstisches oder im Mittenbereich des Arbeitstisches angeordnet sein. Von einer im Mittenbereich des Arbeitstisches angeordneten Strahlfangeinrichtung wird die Auflagefläche des Arbeitstisches grundsätzlich in zwei voneinander getrennte Arbeitsbereiche unterteilt. Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn die im Mittenbereich angeordneten Strahlfangeinrichtungen ein Y- oder T-förmiges Profil aufweisen. Hierdurch wird unabhängig davon, welchem Arbeitsbereich der - -

Laser-Schneidkopf gerade zugeordnet ist, eine ausreichende Funktion der Strahlfangeinrichtungen gewährleistet.

Vorzugsweise ist die Strahlfangeinrichtung aus Stahl oder Aluminium gefertigt und weist eine Dicke im Bereich von 1 mm bis 5 mm auf. Eine aus Stahl oder Aluminium gefertigte Strahlfangeinrichtung weist eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber auftreffender Laserstrahlung auf. Insbesondere die Dicke der Strahlfangeinrichtung beeinflusst deren Widerstandsfähigkeit; sie hat darüber hinaus Einfluss auf die mechanische Stabilität der Strahlfangeinrichtung. Eine Strahlfangeinrichtung mit einer Dicke von weniger als 1 mm weist eine geringe mechanische Stabilität auf und kann der auftreffenden Laser-Strahlung nur begrenzt standhalten. Eine Strahlfangeinrichtung mit einer Dicke von mehr als 5 mm geht mit hohen Herstellungskosten für die Vorrichtung einher.

In einer anderen, bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Abteilung mehrerer Arbeitsbereiche auf der Auflagefläche eine Vielzahl von zueinander beabstandeten Strahlfangeinrichtungen mit dem Arbeitstisch verbunden.

Mehrere Strahlfangeinrichtungen ermöglichen eine Unterteilung der Auflagefläche in mehrere, voneinander getrennte Arbeitsbereiche, die jeweils mit einem Werkstück versehen werden können. Der Arbeitsbereich, dem der Laser-Schneidkopf zugeordnet ist, wird als Bearbeitungsbereich bezeichnet. Durch die Strahlfangeinrichtung und die Schutzhaube wird für jede Zuordnung des Laser-Schneidkopfes zu einem Arbeitsbereich ein so guter Laser-Schutz gewährleistet, dass während einer Bearbeitung eines ersten Werkstücks im Bearbeitungsbereich eine gleichzeitige Beladung der anderen Arbeitsbereiche ermöglicht wird. Es hat sich bewährt, wenn die Strahlfangeinrichtungen parallel zueinander verlaufen, und wenn benachbarte Strahlfangeinrichtungen einen Abstand im Bereich von 4000 mm bis 20000 mm zueinander aufweisen.

Strahlfangeinrichtungen, die parallel zueinander verlaufen, legen einen quadratischen oder rechteckigen Arbeitsbereich auf der Auflagefläche fest; - -

Bei einer anderen bevorzugten Modifikation der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Maschinenportal eine in Querrichtung verlaufende Brücke mit einer dem Querwagen zugewandten und einer dem Querwagen abgewandten Seite umfasst, und dass der Schutzhaube auf der dem Querwagen zugewandten Seite ein sich vollständig in Querrichtung der Auflagefläche erstreckendes Abschirmelement vorgeordnet ist, das mit dem Maschinenportal in Längsrichtung bewegbar ist.

Im Gegensatz zu einer allseitigen Einhausung weist ein Abschirmelement ein geringeres Gewicht auf. Gleichzeitig zeigt ein Abschirmelement eine gute Ab- schirmwirkung für austretende Laserstrahlung und trägt zu einem hohen Maß an Sicherheit für das Bedienpersonal der Vorrichtung bei.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Abschirmelement sich zumindest teilweise senkrecht zur Auflagefläche erstreckt und eine Abwinklung in Richtung der Laserbearbeitungseinheit in einem Winkelbereich von 100° bis 175° aufweist.

Ein abgewinkeltes Abschirmelement zeigt darüber hinaus eine verbesserte Ab- Schirmwirkung gegenüber einem nichtabgewinkelten Abschirmelement. Es hat sich gezeigt, dass eine gute Abschirmwirkung insbesondere mit einer Abwinklung im oben genannten Winkelbereich erzielt werden kann. Die Abwinklung trägt darüber hinaus zu einer mechanischen Stabilisierung des Abschirmelements bei. Um die mechanische Stabilität des Abschirmelementes zu erhöhen, kann das Ab- schirmelement darüber hinaus mit einer Falz oder einer Sicke versehen sein.

Eine weitere Modifikation der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass das Maschinenportal eine in Querrichtung verlaufende Brücke mit einer dem Querwagen zugewandten und einer dem Querwagen abgewandten Seite umfasst, und dass die bewegliche Schutzhaube auf ihrer der Brücke zugewandten Rückseite offen ausgeführt ist, wobei der offenen Rückseite eine sich vollständig in Querrichtung der Auflagefläche erstreckende und parallel zur Brücke verlaufende zusätzliche Schutzwand zugeordnet ist.

Dadurch, dass die Schutzhaube an ihrer Rückseite offen ausgeführt ist, kann das Gewicht der Schutzhaube reduziert werden, das bei einer Bewegung des Quer- - - wagens bewegt werden muss. Hierdurch werden eine hohe Maschinendynamik und eine exakte und reproduzierbare Einstellung des Querwagens ermöglicht. Um gleichzeitig eine ausreichende Abschirmwirkung zu erzielen, ist eine parallel zur Brücke verlaufende zusätzliche Schutzwand vorgesehen, die zusammen mit dem Maschinenportal in Längsrichtung bewegt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Laserbearbeitungseinheit einen Faserlaser mit einer Emissionswellenlänge im Bereich von 1 .060 nm bis 1 .080 nm auf.

Die Grenzwerte für Laserstrahlung im sichtbaren und im NIR-Bereich liegen we- sentlich niedriger als für andere optische Strahlung. Insbesondere beim Einsatz von Faserlasern, die im oben genannten Bereich emittieren, ist ein umfangreicher Strahlungsschutz, wie ihn die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet, notwendig.

Es hat sich bewährt, wenn das Abschirmelement und/oder die Schutzwand an ihrer Unterseite einen Vorhang aufweisen der einen Spalt zur Werkstückoberfläche abdichtet.

Ein Vorhang trägt zur effektiven Abdichtung eines zwischen Werkstückoberfläche und Vorrichtung verbliebenen Spalts bei. Ein solcher Vorhang ist während des Betriebs hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt; es hat sich daher bewährt, wenn der Vorhang eine hohe mechanische Stabilität aufweist. Darüber hinaus muss der Vorhang eine gewisse Flexibilität aufweisen, um eine ausreichende Abdichtung des Spalts zu gewährleisten.

In diesem Zusammenhang hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Vorhang aus einem flexiblen Gewebe gefertigt ist, in das ein an einen Sicherheitskreis an- geschlossener Metalldraht eingearbeitet ist.

Ein Gewebe weist eine hohe mechanische Stabilität und eine gute Flexibilität auf. Allerdings wird auch ein solcher Vorhang mit zunehmender Einsatzdauer stark beansprucht. Um zu vermeiden, dass die Vorrichtung mit einem beschädigten Vorhang betrieben wird, ist in den Vorhang ein Metalldraht eingearbeitet, der an - - einen elektrischen Sicherheitskreis angeschlossen ist. Eine Beschädigung des Gewebes geht regelmäßig mit einer Beschädigung des Metalldrahtes einher. Hierbei wird der Sicherheitskreis unterbrochen, so dass die Beschädigung des Vorhangs einfach detektiert werden kann. Weiterhin hat es sich bewährt, wenn der Vorhang mehrere nebeneinander und seitlich versetzt hintereinander angeordnete Gewebestücke mit jeweils einem an einen Sicherheitskreis angeschlossenen Metalldraht umfasst.

Mehrere nebeneinander und seitlich versetzt hintereinander angeordnete Gewebestücke erhöhen die Sperrwirkung des Vorhangs für auftreffende Strahlung. Dadurch, dass die Gewebestücke jeweils an einen Sicherheitskreis angeschlossen sind, lassen sich auch kleinere Beschädigungen des Vorhangs einfach und schnell detektieren und lokalisieren.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und vier Figu- ren näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt in schematischer Darstellung:

Figur 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks in perspektivischer Ansicht,

Figur 2 die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur

1 in Schnittdarstellung,

Figur 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur thermischen Bearbeitung eines Werkstücks mit mehreren Strahlfangeinrichtungen in Draufsicht,

Figur 4 eine Ausführungsform der Vorhänge, und Figur 5 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. - -

Figur 1 zeigt schematisch eine Laserschneidmaschine, der insgesamt die Bezugsziffer 100 zugeordnet ist. Die Laserschneidmaschine 100 wird zum Schneiden von ebenen Werkstücken aus Metall eingesetzt.

Sie umfasst einen Arbeitstisch mit einer Auflagefläche von (L x B) 4000 mm x 12.000 mm (in Figur 1 durch Linien 101 a, 101 b dargestellt), eine Laserbearbei- tungs-Einheit 102 mit einem Faser-Laser und einem Laser-Schneidkopf 102a sowie ein Maschinenportal 103 mit einem Querwagen 104. Der Laser-Schneidkopf 102a ist mit dem Querwagen 104 verbunden, so dass dieser zusammen mit dem Querwagen 104 bewegt werden kann. Das Maschinenportal 103 mit Querwagen 104 weist eine zweiachsig serielle Verschiebekinematik auf, die eine Bewegung des Laser-Schneidkopfes 102a in Längsrichtung 106 und in der zur Längsrichtung senkrecht verlaufenden Querrichtung 105 ermöglicht. Durch das Maschinenportal 103 und den Querwagen104 kann der Laser-Schneidkopf 102a in einem vorgegebenen Arbeitsabstand zur Oberfläche des Werkstücks bewegt werden. Um während des Schneidprozesses ein Austreten von Laserstrahlung zu vermeiden, weist die Laserschneidmaschine mehrere Strahlungs-Schutzeinrichtungen auf. So ist der Laser-Schneidkopf 102a unterhalb einer Schutzhaube 107 angeordnet. Die Schutzhaube 107 ist an dem Querwagen 104 befestigt; sie wird über das Maschinenportal 103 zusammen mit dem Laser-Schneidkopf 102a in Längs- und Querrichtung 105, 106 bewegt; sie ist aus Aluminium gefertigt und umfasst zwei Seitenbleche 107a, 107b und ein Frontblech 107c. Die Schutzhaube 107 ist 500 mm hoch. Auf der dem Maschinenportal 103 zugewandten Seite ist die Schutzhaube offen.

Um darüber hinaus eine effektive Schutzeinhausung des Laser-Schneidkopfes zu gewährleisten, ist der dem Querwagen abgewandten Seite des Maschinenportals

103 eine zusätzliche Schutzwand (nicht dargestellt; in Figur 2: 201 ) in Form eines mit dem Maschinenportal 103 verbunden Bleches zugeordnet, welches sich in Querrichtung über den Arbeitstisch erstreckt und in Längsrichtung 106 zusammen mit dem Maschinenportal 103 bewegt werden kann. Das Blech weist eine Länge von 5.000 mm bei einer Höhe von 1 .000 mm auf; es ist aus Aluminium gefertigt. - -

Weiterhin ist der Schutzhaube 107 ein Abschirmelement in Form eines Abschirmblechs 108 vorgeordnet, das über Seitenbleche 108c, 108d mit dem Maschinenportal 103 verbunden und zusammen mit diesem in Längsrichtung 106 bewegbar ist. Das Abschirmblech 108 ist aus Aluminium gefertigt und weist eine Bleckstärke von 2 mm auf. Dabei ist das Abschirmblech 108 in einem Winkel von 45 ° abgewinkelt. Das Abschirmblech 108 und die Seitenbleche 108c, 108d können nach oben bewegt werden, um eine einfachen Zugang zum Laser-Schneidkopf 102a zu ermöglichen

Dadurch, dass sowohl die Schutzhaube 107 als auch das Schutzwand-Blech und das Abschirmblech 108 mittels des Maschinenportals 103 über die Oberfläche des Werkstücks bewegt werden können, weisen diese Bauteile in Bezug auf die Auflagefläche regelmäßig einen Abstand auf. Um zu vermeiden, dass aus dem resultierenden Spalt Laserstrahlung austritt, sind die äußeren Bauteile, nämlich das Schutzwand-Blech und das Abschirmblech 108, an ihrer der Werkstückober- fläche zugewandten Unterseite mit einem Vorhang (nicht dargestellt; in Figur 2: 202a, 202b) versehen, der den Spalt abdichtet. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist auch die Schutzhaube an ihrer der Werkstoffoberfläche zugewandten Unterseite mit einem Vorhang versehen.

Besonders wirkungsvoll wird ein unerwünschtes Austreten von Laserstrahlung durch eine mit Arbeitstisch verbundene Strahlfangeinrichtung in Form des Strahlfangblechs 1 10 verhindert. Das Strahlfangblech 1 10 erstreckt sich ausgehend von der Auflagefläche des Arbeitstisches zunächst senkrecht zur Auflagefläche. An diesen Abschnitt schließt sich ein um 90° abgewinkelter Endabschnitt an (nicht dargestellt). Das Strahlfangblech 1 10 erstreckt sich vollständig in Querrichtung 105 der Auflagefläche. Das Strahlfangblech 1 10 weist eine Höhe von 700 mm auf. Um eine einfache und schnelle Bewegung des Laser-Schneidkopfes 102a und des Maschinenportals 103 über das Strahlfangblech 1 10 zu ermöglichen, kann das Strahlfangblech 1 10 zur Auflagefläche entlang der Drehachse 1 1 1 verkippt werden. - -

Die Höhe des Strahlfangblechs 1 10 ist größer als der Arbeitsabstand. Um eine einfache und schnelle Bewegung des Laser-Schneidkopfes 102a und des Maschinenportals 103 über da Strahlfangblech 1 10 zu ermöglichen, kann das Strahlfangblech gegenüber der Auflagefläche alternativ versenkt werden. Das Strahlfangblech 1 10 unterteilt die Auflagefläche in mehrere Arbeitsbereiche, beispielsweise in einen Beladungsbereich und einen Schneidbereich. Es trägt dazu bei, dass eine Beladung des Beladungsbereichs während des Betriebs der Laserschneidvorrichtung 100 vorgenommen werden kann, so dass gleichzeitig kurze Fertigungszeiten und ein effizienter Betrieb der Vorrichtung 100 ermöglicht werden.

Figur 2 zeigt schematisch die Laserschneidmaschine 100 aus Figur 1 in Schnittdarstellung. Die Laserschneidmaschine 100 umfasst einen Arbeitstisch 101 , ein Maschinenportal 103 und eine Laserbearbeitungseinheit 102 mit einem Laserschneidkopf 102a. Der Laserschneidkopf ist in Richtung 203 höhenverstellbar, so dass die Einstellung des Arbeitsabstands e zwischen Laser-Schneidkopf 102a und Werkstückoberfläche ermöglicht wird. Der Laser-Schneidkopf 102a ist von einer Schutzeinhausung umgeben. Diese umfasst die mit dem Laser-Schneidkopf in Querrichtung bewegbare Schutzhaube 107, die Schutzwand 201 , das Abschirmblech 108 und die mit dem Abschirmblech 108 und der Schutzwand 201 verbundenen Vorhänge 202a, 202b.

Der Arbeitstisch 101 weist eine Auflagefläche für das Werkstück 204 auf, die von mehreren Auflagestegen 206 gebildet wird. Die Auflagestege unterscheiden sich in ihrer Steghöhe; sie sind so ausgelegt, dass entweder am Tischgrund 207 re- flektierte Strahlung 205 in die Schutzhaube 107 zurückreflektiert oder absorbiert wird.

Zur Abschirmung aus der Schutzeinhausung austretender Strahlung ist ferner mit dem Arbeitstisch ein Strahlfangblech 1 10 verbunden, das das Werkstück 204 überragt. - -

Das mit„A" bezeichnete Strahlfangblech 1 10 in Figur 2 weist ist um 90°in Richtung der Laserbearbeitungseinheit abgewinkelt. Gute Ergebnisse werden außerdem erzielt, wenn das Strahlfangblech 1 10 eine Abwinklung mit einem anderen Winkel aufweist. Mit den Bezugszeichen B, C, D, E und F sind in Figur 2 alterna- tive Ausführungsformen des Strahlfangblechs im Profil dargestellt. Das mit B bezeichnete Strahlfangblech weist einen Abwinklung mit einem Winkel von 135° auf. C und D zeigen alternative Ausführungsformen des Strahlfangbleches 1 10 mit einem Y- beziehungsweise T-förmigen Profil. Abbildung E zeigt eine alternative Ausführungsform des Strahlfangbleches, das verkippt werden kann. Abbildung F zeigt ein Strahlfangblech im versenkten Zustand.

In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht dargestellt. Der Vorrichtung ist insgesamt die Bezugsziffer 300 zugeordnet.

Die Vorrichtung 300 umfasst einen Arbeitstisch 301 mit einer Auflagefläche für ein oder mehrere Werkstücke. Mit dem Arbeitstisch 301 sind mehrere Strahlfangbleche 302, 303, 304, 305, 306 verbunden. Alle Strahlfangbleche 302-306 weisen die gleiche Höhe auf; sie beträgt 700 mm (von der Auflagefläche aus gemessen). Der Arbeitsabstand zwischen Laser-Schneidkopf und Werkstückoberfläche kann eingestellt werden. Er beträgt mindestens 0,3 mm. Durch die Strahlfangbleche 302-306 wird die Auflagefläche in vier Teilfächen A-D unterteilt, von denen jede einen Arbeitsbereich auf der Auflagefläche festlegt. Die Größe der Auflagefläche beträgt 16.000 mm x 4.000 mm (L x B). Die Teilflächen A-D sind gleich groß; ihre Fläche beträgt jeweils 4.000 mm x 4.000 mm (I x B).

Dadurch, dass mehrere Arbeitsbereiche vorgesehen sind, wird eine Bearbeitung eines Werkstücks in einem ersten Arbeitsbereich, beispielsweise in Teilfläche C, ermöglicht und gleichzeitig eine Beladung einer anderen Teilfläche (beispielsweise A, B oder D) mit einem neuen Werkstück ermöglicht.

Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung ein in Längsrichtung 309 verfahrbares Maschinenportal 307 mit einer Brücke 308 und einem an der Brücke 308 befestig- - - ten in Querwagen 312 zur Bewegung des Laser-Schneidkopfes 310 in Querrichtung 31 1 .

Die Strahlfangbleche 302, 306 weisen ein L-förmiges Profil auf und sind in Richtung auf die Laserbearbeitungseinheit in einem Winkel von 90° abgewinkelt. Die Strahlfangbleche 303, 304, 305 weisen ein T-förmiges Profil auf. Hierdurch wird eine gute Strahlabschirmung unabhängig von der Position des Maschinenportals für jede der Teilflächen A-D gewährleistet.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform eines Vorhangs 400 wie bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 eingesetzt wird. Der Vorhang 400 soll ein Austreten von Laser- Strahlung aus einem Spalt zwischen einem beweglichen Bauteil Vorrichtung 100 und der Werkstückoberfläche verringern.

Der Vorhang 400 ist aus mehreren Gewebestücken 401 a-l aus feuersfestem Gewebe gefertigt. Die einzelnen Gewebestücke 401 a-l sind durch Verweben von nichtleitenden Fäden hergestellt; sie weisen eine gute Flexibilität bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität auf.

Die Gewebstücke 401 a-l sind nebeneinander und in drei Reihen seitlich versetzt hintereinander angeordnet. Hierdurch wird eine möglichst vollständige Strahlungs-Abschirmung ermöglicht. In die Gewebestücke 401 a-l ist jeweils ein Metalldraht 402a-l eingearbeitet, der an einen Sicherheitskreis angeschlossen ist. Zur Vereinfachung sind in Figur 4 nur die Metalldrähte 402a-d eingezeichnet; die Metalldrähte 402e-l sind entsprechend in die Gewebestücke 401 e-l eingearbeitet. Die Metalldrähte 402a-l sind aus Kupfer gefertigt und weist eine Drahtquerschnitt von 0,25 mm ² auf.

Verschleißt das Gewebe, beispielsweise in Folge von mechanischer Beanspru- chung oder Alterung, wird damit auch der Metalldraht beschädigt, so dass der Sicherheitskreis unterbrochen wird. Hierdurch wird eine einfache Detektion eines beschädigten Gewebes ermöglicht.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Laserbearbeitungseinheit, umfassend einen Laser-Schneidkopf 500 und eine - - starre Schutzhaube 501 . An der Schutzhaube 501 ist ein beweglicher Vorhang 502 befestigt. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Arbeitstisch 504 mit einer Auflagefläche für das Werkstück 503.

Um eine gute Bewegbarkeit der Laserbearbeitungseinheit zu gewährleisten, ver- bleibt zwischen dem unteren Ende des Vorhangs und dem Werkstück ein Spalt, durch den Strahlung aus der Schutzhaube austreten kann. Die Höhe des Spalts h _Sp , der Abstand zwischen dem Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Werkstückoberfläche und der Strahlfangeinrichtung A( _La ser-sE) und der Abstand zwischen dem Auftreffpunkt des Laserstrahls und dem Spalt A( _L aser-s ₎ legen die Mindesthöhe der Strahlfangeinrichtung h _S E fest.

Figur 5 zeigt folgendes Beispiel:

Die Arbeitshöhe h _Ar beit, n der Strahlfangeinrichtung ist größer als der freie Arbeitsabstand zwischen Laserbearbeitungseinheit und Auflagefläche (h _Ar beit > h _frei ):

Es gilt: hf _re i = h _max + h _w mit hkipp < hfrei mit hfrei : freier Arbeitsabstand zwischen Laserbearbeitungseinheit und Auflage ^¬ fläche, h _max : freier Abstand zwischen Laserbearbeitungseinheit und Werkstückoberfläche, h _w : Höhe des Werkstücks, wobei hkipp die Höhe der Strahlfangeinrichtung nach dem Verkippen beziehungsweise Versenken derselben darstellt.