CN100560268C - 用激光切割钢板的方法以及实施该方法的激光切割机 - Google Patents

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Abstract

涉及一种用激光切割钢板(1)的方法，其中，为了加工而沿着进给方向V逐渐地把钢板(1)推入激光切割机切割区域(2)中的确定位置中。在该方法中，在可加工区域中，可以在全部或部分可加工区域中对钢板(1)进行加工，该可加工区域的宽度与切割区域(2)相符。其中，钢板(1)的已加工部分(8)与未加工部分(9)还可以拥有重叠区域(10)。已制成部分与剩余栅格同样借助激光切割从钢板(1)上分离。此外还存在自动取出装置。这一方法可以在多个加工步骤中重复，直到钢板(1)被彻底加工，其中，对于每个加工步骤来讲应同时顾及之前的加工步骤的结果。优点之一在于，即使利用小型激光加工机也能实现对钢板(1)的最佳利用。

Description

用激光切割钢板的方法以及实施该方法的激光切割机
技术领域
本发明涉及一种激光切割钢板的方法以及一种用来实施该方法的激光切割机。
具体地讲，本发明涉及利用一种激光切割机对钢板进行激光切割的一种方法，激光切割机拥有沿水平平面可移动的激光切割头，其中，为了加工而沿着进给方向V逐渐地把钢板推入激光切割机切割区域中的确定位置中。在渐行的加工之下会随之形成一个工序，其中，一块大的矩形金属板(这里也叫钢板)始终被逐渐地推入到激光切割机的切割区域中，以便在那里按照一定的加工步骤进行加工。
背景技术
尽管现如今在工业领域中已经存在这种能够按照唯一流程对所述类型的大块钢板进行加工的激光切割机。但是，这种机器因此也苛求非常大的地盘，因为包括应有的加工区域在内、连同装载以及卸载区域一起占据了非常大的空间。此外，所有的部分在原理上都必须针对相对较大的载荷做出设计。因此，像这样工作的、拥有这般大小的机器原则上会非常昂贵并正如提到的那样具有极大的地盘需要。
因此而形成一种需要，即提供一种较小的并且无论如何能节省地盘的、用来加工钢板料(金属片或钢板)激光切割机。
在较早的对较薄钢板料进行激光加工的领域中公开了一些方案，其中，原材料以轧辊的形式存在。这样的方案例如在US-6515256中有所公开。其中，金属条被引入激光加工机，借助激光加工制造出来自于金属条的多个部分。最后把制成的部分从剩余金属条上分离。类似的方案在US-6183064中也有所展示。在这里，轧辊的材料是一种复合条，制成的部分借助激光被“分开”。虽然在这些方案中原材料始终被逐渐地推入到激光切割机的切割区域中，但是这种方法仅仅适用于轧辊的材料而不适用于不太柔韧或不柔韧钢板。
US-4782208也示出了另一个隶属范畴的方案。US-4782208示出了一种方法以及一种用来切开金属条的装置。原材料在这里也是作为轧辊形式的金属条存在。从金属条中借助激光切割切出的部分金属条同样被再次卷起。用来切出部分金属条的切割线虽然基本上平行于进给方向分布，但是，单个的切出的部分金属条在横截于进给方向的方向上拥有重叠。这有助于下述目的，即原材料尽可能好地得到了利用，并且尽可能大量地切出同类型的部分。
在对非轧辊形的原材料进行激光加工的领域中，JP-05-318156(来自Amada)公开了一种用来加工钢板的方法以及一种激光/冲裁组合机。鉴于加工步骤的次序而从该公开中获悉，借助激光切割切出的部分在激光加工之后借助冲裁工具从钢板上分离。
JP-2000-061752(来自Amada)同样示出一种用来加工钢板的方法以及钢板加工机器。就这里公开的加工次序来说，首先要获得原始板料的一部分，其中，这一部分要率先以较高的精确度从剩余的原始板料上分离。
最后，在因特网中示有其它的公开，给出了激光切割设备的制造者，他们提供了地盘需求或安装面积与特殊要求相配的器械。
例如公司“Trumpf”(见www.trumpf.com)给出了一种需要较小安装面积的、标号为TRUMATIC L 2510的用于自动激光切割的二维激光切割设备。TRUMATIC L 2510应用一种线性通过方案，其中，装载装置、加工站、卸载装置以一种线性方法设置。在这种机器中，卸载装置在部分加工之后驶入机器的工作区域，利用卸载刮条把制成的部分连同剩余栅格一起从工作区域中取出。与此同时，机器的装载区域可以被下一块钢板装载。
公司Axel(www.lvdgroup.com)的激光加工中心(Laser processingcenter)示出了一种类似却实施起来略有不同的加工方案。在这里也是由于紧凑的设计而只需要较小的安装面积。与前面描述的Trump的机器相反，在这里，机器的装载在装载方向的前方得到实施，与此同时在后方却沿着相同的方向实施机器的卸载。
这两种机器以及前述的关于用激光加工钢板的方法的公开中均没有示出下述内容，即用来加工大而且长的钢板的加工方法，其中，为了加工，钢板始终被逐渐地推入激光切割机切割区域中的确定位置中。对于加工钢板来说，流程式的加工方法从根本上使得应用更小的激光加工机成为可能，因为切割架或加工架的尺寸不再非要与原材料的全部尺寸相符了。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种用激光切割钢板的方法以及一种用来实施这一方法的激光切割机，其中，为了加工，钢板始终被逐渐地推入激光切割机切割区域中的确定的位置中，其中可以带有较大灵活性地实施单独的处理步骤，以便获得对钢板的最佳利用。
该任务通过一种利用激光切割机对钢板进行激光切割的方法得以解决。其中激光切割机拥有在水平平面中可移动的激光切割头，并且其中为了加工而把钢板沿着进给方向V逐渐地推入到激光切割机切割区域中的确定的位置中。其中，在第一加工步骤中钢板处于一个可加工区域中，该区域的宽度与切割区域相符，钢板被借助激光切割而在全部可加工区域中或在部分可加工区域中得到加工；借助激光切割已制成的部分与剩余栅格同样被借助激光切割而从钢板分离；接下来，借助自动取出装置将借助激光切割已制成的部分与剩余栅格一起从激光切割机的切割区域中去除；并且其中，在一个或多个进一步的加工步骤中，该方法能够在把已制成部分与剩余栅格从激光切割机的切割区域中取出之后以相同的方式得到重复，直到钢板被完全地加工，其中，在每一个重复的加工步骤中均要一并考虑之前加工步骤的结果。其中，在借助激光切割制成部分之后、以及在把钢板的已加工部分和钢板的未加工部分分离之后，上面置有已制成部分与剩余栅格的切割台被降低，以便在任何情况下、当然肯定也在存在重叠区域的情况下能够把钢板的已加工部分和钢板的未加工部分分离；取出架被驶入切割台中并驶入到被放置在切割台上的已制成部分和剩余栅格的下方；上面置有已制成部分与剩余栅格的切割台被降低，从而使得已制成部分与剩余栅格被放置在取出架上；并且，取出架与此刻被置于取出架上的已制成部分和剩余栅格被借助自动取出装置沿着取出方向E从激光切割机的切割区域中移出。
该任务还通过一种用来实施上述方法的激光切割机得以实现，其中，激光切割机拥有下述组件：在高度H可移动的切割台；在切割台上方的水平平面中且能够在切割区域中移动的激光切割头；钢板前移装置，用来把待加工的钢板沿进给方向V从支承台推入激光切割机切割区域中，并且用来在激光切割机切割区域中对钢板进行定位；属于自动取出装置且能够驶入或驶出切割台的卸载架；控制装置，用来依赖于利用激光切割机实施的在钢板上的加工过程而控制激光切割机加工过程以及装载与取出过程。
该任务的解决方案由下述内容组成，即在每一道工序中都可以在可加工区域中借助激光切割让钢板在全部可加工区域中或只在部分可加工区域中得到加工，可加工区域的宽度与激光切割机的切割区域相符，从而得到多个排列有序的这种工序，并且对于每个新的或重复的加工步骤来说都要一并考虑之前加工步骤的结果或者说让之前加工步骤的结果能够被考虑到。
在这个前提下可以实现的是，尽管具有流程式的加工方法，仍然可以使得钢板钢板的材料利用得到最佳的设计。其中关于优化大多所期望的首先是鉴于最大地利用面积(可由钢板制成的部分的最大数量)。这类优化大多只在下述情况下才有可能，即在单个部分的设置中沿着所有的方向允许具有重叠。在许多情况下通过下述可能性可以精确对照这一点进行重要的改善，即在每一道工序中都让钢板只在一个区域中得到加工，该区域的宽度与激光切割机切割区域的单独的一部分相符。(例如当具有近似L形部分的情况下，其主宽度差不多获得激光切割机切割区域的尺寸。)在按照发明的方法中，重叠可以毫无问题地甚至是沿着任意的方向延伸，即不但可以纵截于钢板的进给方向也可以横截于钢板的进给方向。
在具有这类重叠的情况下，为了能够在钢板的已加工部分和钢板的未加工部分之间进行毫无问题的分离(在加工之后)，将切割台设到一个可以调节的高度，已制成部分与剩余栅格被放置在切割台上。优选按照下述方法实施高度的调节，即除了本来的工作高度(处于加工位置的切割台)还具有处于工作高度之下的(用来将已制成部分与剩余栅格递送到卸载架上的)第一平面、以及进一步处于工作高度之下的第二平面。然后通过把降低切割台降低到第一平面上而实施所述的分离，进一步把切割台降低到第二平面上从而使得已制成部分与剩余栅格按计划被递送到卸载架上。
最后，通过原则上的物流设置(取出方向优选垂直于进给方向)能够实现的是，可以将取出区域紧邻切割区域进行设置，从而使得机器操作员能够非常容易接近及观察取出区域。除此以外，就像在实施例的视图中看到的那样，利用这种方法同样可以非常紧凑且节省空间地架设激光加工机。
附图说明
下面借助原理图进一步描述按照发明的方法，其中：
图1钢板被安置到激光切割机切割区域中之后的俯视图，
图2a其中一个加工步骤的原理图，其中，钢板的全部可加工部分得到加工，
图2b其中一个加工步骤的原理图，只是钢板的一部分可加工区域得到加工；
图3在按照图2b的加工步骤之后的已制成部分以及剩余栅格，
图4符合下述描述的俯视图，即在按照图2b的第一道加工步骤之后为了下一个加工步骤而将钢板重新放置到激光切割机切割区域中，
图5按照发明的激光切割机的三个视图，以及
图6按照发明的、将已制成部分与剩余栅格从激光切割机取出的取出过程的示意性视图。
具体实施方式
图1示出的是安置到激光切割机切割区域2中之后的钢板1的俯视图。这个安置的位置理所当然始终是一个在激光切割机工作空间中的固定位置，激光切割机在图中被简化地展示，并且钢板1的前边3例如对齐切割区域2的靠前的边缘。钢板的可加工区域4的宽度与激光切割机的切割区域2相符。为了在切割区域2中实施安置而将钢板1沿着进给方向V推入到激光切割机的切割区域2中。然后将钢板1平放在切割台5上激光切割机的切割区域2中，切割台被设为升降台(见图6)。在实施激光加工之后，把已制成部分6以及剩余栅格7(见图3)沿着水平的、优选与进给方向V成直角设置的取出方向E从激光切割机的工作空间中取出。
现在就可以在整个可加工区域4中或只是部分可加工区域4中按照加工步骤对钢板1加工了。为了方便说明，给钢板的各个已加工部分8设置了水平的阴影线，给钢板的各个未加工部分9设置了垂直的阴影线。
图2a示出的是加工步骤的原理图，其中，钢板1的全部可加工的部分4得到加工。
图2b示出的是加工步骤的原理图，其中只是钢板1的一部分可加工区域4得到加工。在这种情况下也可以在钢板1的已加工部分8与钢板1的未加工部分9之间存在一个或多个重叠区域10。在这一示意性的视图中，重叠区域10沿着平行于进给方向V的方向延伸，当然，重叠区域也可以横截于进给方向V存在。
在这两种情况下，每一个加工步骤都可以在钢板1的已加工部分8中借助激光切割来割除一定数量的部分。这些部分轮廓的形状与(优化的)设置确定了重叠区域10是否是必要或有意义的。在通常情况下，这类优化总归被由专业人士已知且通用的软件来实施。在这两种情况下，最终要沿着分割线T使钢板1的已加工部分8与钢板1的未加工部分9分离。其中可以存在应用了优化工序的部分，在激光加工的时候，对分割线T部分或待制部分轮廓的部分进行切割。尤其在按照图2b的制造工序中，分割线T的部分与待制部分轮廓的部分只可能在重叠区域10内相符，因此，分割线T部分会首先得到切割。
图3示出的是按照图2b实施的第一个加工步骤之后的已制成部分6以及剩余栅格7。这一举例是纯示意性的，在现实中，它当然可以呈现出许多更为复杂的形状。但是无论如何都要在实施激光加工之后将已制成部分6始终连同剩余栅格7一起从激光切割机的切割区域2中去除。
图4示出的是按照图2b实施的第一个加工步骤之后的剩余的钢板的俯视图，其中，剩余的钢板1被重新定位在激光切割机切割区域2中用于另外的加工步骤。即使在这里也应实施的是，在又一次推入钢板或剩余钢板后首先将它们再次定位到激光切割机工作空间内的确定的位置上、并又一次通过再次在切割区域2的靠前的边缘上对齐的钢板1前边3对此进行简单的展示。当然，在这一加工步骤中必须顾及之前加工步骤的结果，因为在重叠区域中缺少材料；并且必须在顾及这一事实的情况下设置部分轮廓。
钢板1的可加工区域4的部分加工的可能性总体上可以实现的是，可以使单独的加工步骤具有更大灵活性地得到实施、并且即使钢板具有全部初始的宽度也能最优地使用钢板。所以，借助在第一个用于加工钢板全部初始宽度的加工步骤开始之前就已经通过优化软件预知的待制部分能够产生优化工序，并且预先确定出优化所需的、沿着分割线T的切边模的数量。
因此，按照发明的方法的特征在于，以一种方法对在每一个另外的加工步骤中加工的钢板部分进行材料的利用，在钢板的剩余的未加工部分的前边上切出一条至少部分地与进给方向V垂直延伸的分割线，该分割线优选不含有另外在进给方向V上伸出的部分。其中，在每个加工工序中都可以使得钢板的前边3被再一次准确地定位。
按照发明的方法的灵活性基本上以潜在的重叠区域10为基础。
在具有这类重叠区域10的情况下，为了在钢板1的已加工部分8与钢板1的未加工部分9之间能够(在加工之后)毫无问题地分离，设置切割台5的高度为H并可以调节(关于已制成部分6以及剩余栅格的取出工序的描述请见图6以及相关的描述)，其中已制成部分6和剩余栅格7放置在该切割台上。
图5示出了按照发明的激光切割机的一种可能的配置的三幅视图。其中一幅视图从上方展示了取出装置的卸载架15以及被设为升降台的切割台5的设置。通过支承台16在进给方向V上实施钢板1的装料。具有激光切割头18的控制装置17位于切割台5一旁的上方。其中，激光切割头18在导向托架上移动，导向托架处于切割台5上方的一个水平平面中。在支承台旁边具有用来抽气与冷却的联合作业机具19。现存的保护装置20与21只是被简要示出。两个侧视图还另外示出了钢板进给及夹紧装置22以及引导单元23的设置。
为了更好地理解还因此划分出了切割区域A、托架系统的停放位置B、装料区域C以及用于(钢板)板块进给的停放位置D。
最后，图6示意性地展示了按照发明把已制成部分6与剩余栅格7从激光切割机中取出的工序。
首先，也就是在利用第一个加工步骤对钢板1进行加工期间以及在加工之后，切割台5具有工作高度Ea。已制成部分6以及剩余栅格7仍然位于切割台5上，借助先前提到的沿着分割线T的切边模已经使得它们与钢板1的剩余部分分离。
然后，切割台5与尚且位于其之上的已制成部分6和剩余栅格7下降到第一平面E1的高度。当重叠区域10中具有重叠的时候，这会使得已制成部分6与剩余栅格7能够从钢板1的剩余的部分中分离出来。现在让卸载架15驶入切割机5并让其驶入到已制成部分6和剩余栅格7的下方。不言而喻的是，升降台5与卸载架15必须相符地构成，也就是说相互啮合的部分必须足够“细密”，从而使最小的已制成部分6也能够安全地被放置。对应的以及常见的结构对于专业人士来说肯定是已知的。
然后，切割台5会被降低到第二平面E2的高度。这会使得已制成部分6与剩余栅格7从现在起不再位于切割台5上、而是位于卸载架15上。现在就可以使得带有已制成部分6与剩余栅格7的卸载架15沿取出方向E驶出了。
当不具有重叠区域10的时候(例如图2a的情况)，不需要单为了在钢板的已加工部分8与钢板的未加工部分9之间实现分离的目的而降低切割台。在这种情况下可以因此而省去这种中间步骤。
当然，在为了下一加工步骤而借助钢板进给装置22将钢板1重新拉入之后，必须把切割台5再次提升到工作高度Ea，以便把钢板1的可加工区域4置于切割台5上、并使得只是被部分地加工了的部分也能够得到正确的保护。
附图标记
1钢板
2激光切割机的切割区域
3钢板的前边
4钢板的可加工区域
5切割台
6已制成部分
7剩余栅格
8钢板的已加工部分
9钢板的未加工部分
10重叠区域
11-14(未应用)
15卸载架
16(位于装料区域中的)支承台
17控制装置
18激光切割头
19联合作业机具
20保护装置
21保护装置
22钢板进给及夹紧装置
23引导单元
V进给方向
E取出方向
H高度
T分割线
Ea工作高度
E1第一平面
E2第二平面
A切割区域
B托架系统的停放位置
C装料区域
D板块进给的停放位置

Claims (10)

1.利用激光切割机对钢板(1)进行激光切割的方法，其中，激光切割机拥有在水平平面中可移动的激光切割头(18)，并且为了加工而把钢板(1)沿着进给方向V逐渐地推入到激光切割机切割区域(2)中的确定的位置中，其中，在第一加工步骤中，
-钢板(1)处于一个可加工区域(4)中，该区域的宽度与切割区域(2)相符，钢板(1)被借助激光切割而在全部可加工区域中或在部分可加工区域中得到加工，
-借助激光切割已制成的部分(6)与剩余栅格(7)同样被借助激光切割而从钢板(1)分离，
-接下来，借助自动取出装置将借助激光切割已制成的部分(6)与剩余栅格(7)一起从激光切割机的切割区域(2)中去除，
其特征在于，
在一个或多个进一步的加工步骤中，该方法能够在把已制成部分(6)与剩余栅格(7)从激光切割机的切割区域(2)中取出之后以相同的方式得到重复，直到钢板(1)被完全地加工，其中，在每一个重复的加工步骤中均要一并考虑之前加工步骤的结果，其中，
在借助激光切割制成部分之后、以及在把钢板(1)的已加工部分(8)和钢板(1)的未加工部分(9)分离之后，
-上面置有已制成部分(6)与剩余栅格(7)的切割台(5)被降低，以便在任何情况下、当然肯定也在存在重叠区域(10)的情况下能够把钢板(1)的已加工部分(8)和钢板(1)的未加工部分(9)分离，
-取出架(15)被驶入切割台(5)中并驶入到被放置在切割台(5)上的已制成部分(6)和剩余栅格(7)的下方，
-上面置有已制成部分(6)与剩余栅格(7)的切割台(5)被降低，从而使得已制成部分(6)与剩余栅格(7)被放置在取出架(15)上，并且，
-取出架(15)与此刻被置于取出架(15)上的已制成部分(6)和剩余栅格(7)被借助自动取出装置沿着取出方向E从激光切割机的切割区域(2)中移出。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，钢板(1)以及在每一个加工步骤中的钢板(1)的已加工部分(8)按照一种方式得到加工，使得钢板(1)的材料利用能够被尽可能最优地实施。
3.按照权利要求2所述的方法，其中，对于在每一道另外的加工步骤中得到钢板(1)的已加工部分(8)进行材料利用，使得钢板(1)的剩余未加工部分(9)的前边(3)上被切出一条至少部分垂直于进给方向V分布的分割线T，分割线T不具有其它沿进给方向V伸出的部分。
4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中，在钢板(1)的已加工部分(8)与钢板(1)的未加工部分(9)之间存在重叠区域(10)，其中，重叠区域(10)能够沿着平行于或横截于进给方向V的方向延伸。
5.按照权利要求1所述的方法，其中，已制成部分(6)以及剩余栅格(7)的取出应沿着垂直于进给方向V的水平取出方向E实施。
6.用来实施按照权利要求1所述方法的激光切割机，其中，激光切割机拥有下述组件，
-在高度H可移动的切割台(5)，
-在切割台(5)上方的水平平面中且能够在切割区域(2)中移动的激光切割头(18)，
-钢板前移装置(22)，用来把待加工的钢板(1)沿进给方向V从支承台(16)推入激光切割机切割区域(2)中，并且用来在激光切割机切割区域(2)中对钢板(1)进行定位，
-属于自动取出装置且能够驶入或驶出切割台(5)的卸载架(15)，
-控制装置(17)，用来依赖于利用激光切割机实施的在钢板(1)上的加工过程而控制激光切割机加工过程以及装载与取出过程。
7.按照权利要求6所述的激光切割机，其特征在于，高度可调的切割台(5)能够从工作高度Ea移入在此高度之下的第一平面E1，或者移入第一平面E1并进一步移入位于E1之下的第二平面E2。
8.按照权利要求7所述的激光切割机，其中，借助自动取出装置并且借助能够驶入或驶出切割台的卸载架(15)，能够以工作高度Ea或在第一平面E1的高度递送置于切割台(5)上的已制成部分(6)与剩余栅格(7)。
9.按照权利要求8所述的激光切割机，其中，有关以工作高度Ea实施递送还是以第一平面E1高度实施递送的选择依赖于钢板(1)的已加工和未加工部分(8，9)之间是否存在重叠区域(10)而自动地得到实施。
10.按照权利要求6至9之一所述的激光切割机，其中，卸载架(15)能够沿着垂直于进给方向V设置的取出方向E驶入或驶出切割台(5)。
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