CN101448605A - 用于将特别是平板状的工件容纳于加工装置中并带有可附接到支承元件上的支撑元件的工件支架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将特别是平板状的工件(19)容纳于加工装置(11)中的工件支架，该加工装置使用切割光束、特别是激光束加工工件(19)，其中该工件支架(14)将多个彼此相邻设置的支承元件(22)容纳在框架(21)中，其中一个或多个支撑元件(31)可附接到至少一个支承元件(22)上，工件(19)放置在所述支撑元件上。

Description

用于将特别是平板状的工件容纳于加工装置中并带有可附接到支承元件上的支撑元件的工件支架
技术领域
本发明涉及用于将特别是平板状的工件保持在加工系统中的工件支架，该加工系统使用尤其为激光束的切割光束加工工件。
背景技术
为了在激光加工系统中加工特别是平板状的工件，提供了具有框架的工件支架，所述框架带有优选地彼此平行布置并且待加工工件放置于其上的多个支承元件。支承元件通常具有规则地间隔开的支撑尖顶，并形成一个或多个工件的支承区域。
所述类型的激光加工系统包括激光切割头，为了利用激光束加工放置在支承元件的支撑尖顶上的大体上静止的工件，该切割头可相对于该工件支架移动。在加工期间，激光束经过支撑尖顶时出现问题，例如，由于焊接熔敷物而对支撑尖顶产生损害，由于它们被熔融掉而对支撑尖顶产生损害，以及/或者因为支撑尖顶处的切割条件与相邻支撑尖顶处的切割条件不同，所以产品部件和残余部件之间的不均匀切割导致对支撑尖顶产生损害。
为了减少工件加工中的上述问题，DE 38 03 918 A1描述了一种工件支架，其中在加工过程中，支承元件可以根据激光束的位置而降下。在加工过程中该支承元件位于激光束的冲击区域中的所有情况下，联接到切割头的机构用来降低该支承元件。
类似的设计同样可由JP 59127988 A已知。所述支承带通过凸轮导向件启动，并同时提供降低运动和沿支承元件的纵向方向的位移运动。
在所有两个实例中，在支承元件的整个长度上进行支撑尖顶的降低。这些实例确实具有这样的好处，即支撑尖顶上的焊接熔敷物在切割过程中随着其被横向切割而减少。然而，所述实例会导致不均匀的切割，特别是在工件从工件台上几乎完全被切下、并且所述工件利用其一端放置在已经降下的支撑尖顶上的时候。
JP 2001-259878 A2描述了用于制造电子印刷电路板的激光加工机，其中需要均匀的孔径和孔形。为了进行加工，所述类型的印刷电路板放置在支架上。为了可以以不受工件支架影响的方式进行加工，工件支架具有一系列彼此相邻地布置的平行凹陷，并且支承尖顶设置于其中，以便可以纵向移动。所述支承尖顶根据用于制造印刷电路板的加工数据而移动，从而可以实现不受影响的加工。所述配置具有这样的缺陷，即在加工过程中，被熔掉的部分、熔渣和灰尘以及在孔的加工过程中产生的碎屑污染或堵塞支架尖顶的导向件，并且会因此导致工件支架不可操作。因此，由于高额的清洗费用，使得维护受到妨碍。此外，在印刷电路板的加工过程中，存在这样的问题，即在加工过程之后出现分离的产品部件和残余部件，并且产品部件和残余部件必须在工件支架的完全卸下之前通过支承元件始终稳固地被保持。
发明内容
因此，本发明基于这种目的，即提出一种用于将特别是平板状的工件保持在加工系统中的工件支架，其中支承元件具有长的使用寿命并且分离的产品部件和残余部件均被可靠地保持。
根据本发明，所述目的借助权利要求1的特征而实现。本发明其他有利的实施例和改进在其他的权利要求中进行说明。
在装载一个或多个工件之前，借助于可根据工件中产品部件的交叠(overlapping)而附接(附装)到至少一个支承元件上的一个或多个支撑元件，从而准备好工件支架，以用于即将进行的加工过程。所述支撑元件具有至少一个支承表面，产品部件和/或残余部件放置在其上。在这里，支撑元件通过这种方式附接到一个或多个支承元件上，以使得切割轮廓靠近产品部件的支撑元件的支承表面行进。同时，该支撑元件相对于彼此以这种方式设置在工件支架的支承元件上，从而能够使一个或多个产品部件在切割加工之后被稳固地保持。借助于根据特别是待加工的平板状工件的交叠的支撑元件的所述附接，因为避免了切割光束直接横向切割支承元件并且通过至少一个支撑元件保护了该支承元件，因此形成持久耐用的工件支架。此外，在切割过程中由焊接熔敷物或反射产生的对待加工工件的危害可得以避免。
根据工件支架的一个有利的改进，支撑元件可插在支承元件上，并且特别地设置为可沿支承元件移动。由于支撑元件的所述可插入式布置，可以实现在无需额外的用于将其紧固的辅助工具的情况下，在短时间内进行简单的附接。由于特别的沿支承元件可动的布置，可以实现相对于后续加工过程的交叠的精确定位。
根据该工件支架的一个优选实施例，支承元件设有波纹状或锯齿形结构，支撑元件可通过附接于所述结构上而附接到支承元件上，从而防止被移动。因此可以确保在设定位置之后避免由于工件的装卸造成的至少一个支撑元件的无意位移或移动。所述锯齿形、齿形或波纹状结构还可以实现位置的充分精确的调整。
备选地，该支承元件包括直线状、优选为水平的部分或者多个例如借助于小凹陷相互分隔的直线状部分。特别是，连续水平定位的部分可以实现支承元件的简单几何形状，所述几何形状可以实现支承元件的无级或无网格定位。同时，所述上缘相对于该支承表面是凹入的，从而可以实现低磨损的布置。
根据本发明的第一优选实施例，一个支撑元件包括至少一个用于产品部件的支承尖顶或支承表面，并且被设计为产品部件支撑元件，而另一个支撑元件具有至少一个用于残余部件的支承尖顶或支承表面，并且被设计为残余部件支撑元件，其中产品部件的支承表面或尖顶设置在比残余部件的支承表面或尖顶更高的水平面上。这样，可以在加工过程完成之后，使得产品部件被固定在比一个或多个残余部件更高的水平面上。这可以实现产品部件以及随后残余部件的简单去除。还能实现加工状态的快速直观检查。
根据本发明备选的改进，该支撑元件具有用于产品部件的支承尖顶或支承表面，以及至少与其相邻近的用于残余部件的支承尖顶或支承表面，其中产品部件的支承表面设置在比残余部件的支承表面更高的水平面上。所述布置使得残余部件以及产品部件的切割边缘区域可以采用处于的支承和位置。
优选地，产品部件的支承表面和残余部件的支承表面之间的高度差大于板状材料的厚度。这样，在切割过程之后，可以进行产品部件和残余部件之间的准确分离，并且可以防止各部件相对于彼此卡住。
根据本发明的其他有利的改进，产品部件或者残余部件的支承表面采用电绝缘设计。这样，可以通过测量电势差来检测产品部件是否已经完全从一个或多个残余部件上切下。
根据本发明的一个有利的改进，支撑元件以整体件的形式形成为切割弯曲部件或冲压弯曲部件。这可以实现简化的生产，因此至少部分新的支撑元件可以借助于加工系统本身来制造。
支撑元件优选借助于装卸装置放置在支承元件上，其中考虑到后续加工过程的交叠来选择支撑元件的定位。在这里，考虑到交叠的切割轮廓，为了使用于产品部件和残余部件的支撑元件的支承表面不位于横向切割区域，使产品部件和残余部件相对于支承元件位于升高的水平面上，以便于避免在切割光束经过时损伤支承元件，或者以便于在切割光束横向切割的区域中通过支撑元件保护该支承元件。此外，根据产品部件的几何形状，限定至少三点支撑，以便于提供稳固的保持。
根据本发明的第一实施例，支撑元件具有朝向下方开口的U形横截面，其中设置在支承元件上的至少一个支撑尖顶被支撑元件盖住。该支撑元件优选地同时放置在所述至少一个支撑尖顶上。这样，该支撑元件可以为位于下方的支撑尖顶提供保护。此外，U形横截面具有这样的好处，即可以实现进行简单的插装和拆卸以及沿支承元件的位移。
支撑元件的翼板优选为相对于彼此定位，以抵靠支承元件侧面承受至少轻微的预负载。获得至少轻微的夹持作用，以便于实现可靠的定位，以及在支承元件上提供的支撑元件的低振动或无振动布置。
根据支撑元件的第一实施例的其他有利的改进，保护部分设置为邻近产品部件的支承表面，或者位于产品部件的支承表面和残余部件的支承表面之间，该保护部分盖住至少一个支撑尖顶。所述保护部分位于切割轮廓中切割间隙的下方。这样，支承元件和至少一个位于下方的支撑尖顶得到保护。此外，优选所述保护部分相对于工件的支承表面至少稍微倾斜。这样，可以减少切割加工过程中的回溅或反射，从而产品部件的下侧也具有高质量的表面。
根据支撑元件的备选实施例，所述支撑元件与支承元件上的第一和第二紧固部分接合，该支承元件包括相对于工件的支承平面倾斜的保护带，当切割光束经过时该保护带至少部分地盖住保持带。这样，可以使所述保持带不受由于熔融或材料飞溅等等产生的熔渣及其他影响，从而提供了不易受到污染影响的系统或支撑元件的接合表面，以用于可靠的定位。
该保持带优选地相对于保护带以V形方式设置，并且该保护带设置在工件和保持带之间。该保持带随后合并入竖直定位的支承带中，该支承带优选地固定在工件支架的框架上，并且尤其通过相对于所述框架成直角布置的支撑柱来支撑。
根据所述的优选实施例，该支撑元件具有特别包括至少支撑在保持带上且特别地部分接合在所述保持带的后面的支脚的第一紧固部分，以及特别包括接合在保护带背离工件的侧面上的臂的另一个紧固部分。这样，可以使得该支撑元件的臂和支脚在所有情况下都接合在不易受到杂质影响的支承表面上。这样，可以确保位于支承元件上的支撑元件的支承表面处于均匀接触面中，从而可以实现工件支架上工件的均匀工作条件和精确定位。
在保护带和保持带之间，用于保持支撑元件的支承元件优选具有支脚至少部分地接合于其中的切口。由于盖住保护带的所述配置，支脚以保护方式接合在保持带上，从而，在切割过程中，防止了通过由上方发射的切割光束或通过熔渣、火花及其他飞溅造成支脚熔接到支承元件上或支脚烧固在支承元件上。同样的情况也适用于以支撑方式抵靠保护带下侧的臂。
为了备选实施例中支撑元件的固定和防振保持，使弹簧元件设置在保护带的下侧，在相对于支承元件定位之后该弹簧元件将支撑元件固定在保持位置上，尤其是相对于保持带。在工件或产品部件及残余部件的装卸过程中这还可以提供提高的工艺可靠性。
为了提高相对于支承元件对齐的工件表面的加工质量，在支撑元件上所有沿工件方向指向的自由端表面相对于工件的支承平面倾斜。这样，由于反射造成的反作用可以大大地减少。
如从平面视图中可见的那样，支撑元件的备选实施例优选具有V形的设计或者类似的设计。这样，借助于臂和支脚的设计可以提供简单的装配和拆卸。此外，可以使用吸收高负荷的相对薄的弯曲金属板零件。
附图说明
下面根据附图中所图示的示例详细地描述和说明本发明及其其他有利的实施例和改进。从说明书和附图中集合起来的特征根据本发明可以分别地应用或一起任意组合地应用。在附图中：
图1是加工系统的透视图，
图2示出了带有设置在其上的支撑元件的支承元件的示意性侧视图，
图3示出了根据图2所示的支撑元件的后视图，
图4a到c示出了根据图3所示的支撑元件的示意性侧视图，
图5是放置在工件支架上的已加工工件的切口的透视图，
图6是支撑元件的备选实施例的透视图，并且
图7示出了根据图6所示的支撑元件的示意性侧视图。
具体实施方式
图1显示了加工系统11、尤其是激光加工系统的局部透视图。布置在装卸区域12中的工件支架14用于移动进入加工机，尤其是激光加工机16中，所述加工机的外壳17被部分地示出。在所述激光加工机中，切割头借助于线性系统(并未更详细地示出)在放置于工件支架14上的工件19上方移动，以便形成切割轮廓。
该工件支架14包括框架21，该框架保持多个彼此相邻设置的支承元件22。在第一示例性实施例中，支承元件22包括支承带24和布置在后者上方的支撑尖顶26，所述支撑尖顶包括朝向一点逐渐收缩变尖的支承尖顶。
图2显示了带有支撑元件31的支承元件22的第一实施例的示意性侧视图，所述支撑元件设置在支承元件上并且保持工件19。在加工过程之后，由于切割过程，工件19被分割成产品部件32和残余部件33。
该支撑元件31包括U形主体34(图4a)，该主体在横截面中朝向下方开口并插在支承元件22上，并且在示例性实施例中，该主体接合在三个支撑尖顶26上方并盖住两个支撑尖顶26。为此，提供保护部分37，该保护部分同时用作支撑尖顶26上支撑元件31的停放或支承表面。用于产品部件32的支承表面38设置为邻近保护部分37，该支承表面相对于残余部件33的支承表面39设置在升高的水平面上。在切割工件19之后，残余部件33相对于产品部件32落下，从而可以目视监控，因为产品部件32位于较高位置而残余部件33位于较低位置，并且它们以这种方式同时分离。
支撑元件31通过简单地插在支承元件22上来定位。支撑元件31利用其翼板41在支承元件22的侧面42上进行接合并从而进行固定。这可以实现低振动或无振动的配置。由于这种设计，该支撑元件31还可以布置为使其可沿支承元件22在纵向方向上移动。为了进行可以明确位置的可靠固定，可使支撑元件31、特别是保护部分37具有这样的轮廓，该轮廓接合于支撑尖顶26上并且可以按照预定间距移动，以进入相邻位置。
图4b和图4c中示出了沿图3中所示的剖面线I和II所截取的剖面，并且图4a示出了图3的侧视图。所述附图清楚地示出了支撑元件31设计为优选由一个整体件制成的冲压弯曲部件或切割弯曲部件。支撑元件31的彼此平行的两个翼板41通过连接腹板或环形部43彼此连接。翼板41之间的间隙可以通过弯曲度设置为使其小于支承元件22的宽度，以使得在支撑元件31放置在支承元件22上之后，翼板41以被夹紧的方式承受至少轻微的力载荷。借助于位于一个翼板41上的相对于翼板41成90°或者优选小于90°的成角度部分，保护部分37被设置。支承表面38和39形成为一个翼板41的延长部分。根据图2、3和4a到c的支撑元件31的所述示例性设置可以实现低成本的设计。
图5是工件19切割过程以后的透视图，为清楚起见，产品部件没有示出，所述产品部件在比残余部件33更高的水平面处以另外的方式放置在支撑元件31的支承表面38上。支撑元件31根据切割过程设定的交叠而定位，以这种方式为产品部件提供例如三点支撑，正如从图5中可看到的那样。这为产品部件提供可靠的支撑。同时，支撑元件31可相对于切割轮廓以这种方式定位，以使得保护部分37位于被切割光束横向经过的区域中。因而可以首先使至少一个位于下方的支撑尖顶26得到保护，其次使产品部件以及残余部件33两者都得以保持在边缘区域中或靠近切割轮廓，从而有助于所述两个部件的无倾斜安装。在产品部件的当前几何形状中，各支撑元件31的定位仅仅是示例性的。
在加工过程已经全部进行过之后，支撑元件31可以从支承元件22上提起或移开。这种支撑元件31的装卸可优选地借助于例如用于工件支架14的装卸的装卸装置35进行，例如借助于单轴或多轴线性轴系统或机器手，或者借助于加工机16中的线性轴线系统。类似地，也可以进行手动装载。支撑元件31的定位可以借助于例如为数据投影仪的外部显示装置36来辅助。所述显示装置36例如设置在加工系统11的外壳17上，并且将支撑元件31的各个装载位置投影到工件支架14的一个或多个支承元件22上。
根据图1到4c所示的、并未更详细地示出的支撑元件31的备选实施例仅提供了用于产品部件32或残余部件33的支承表面38、39。此外，可备选地提供设置于支撑元件上相同高度处的用于产品部件32的支承表面38和用于残余部件33的至少一个支承表面39。同样可以提供其它实施例，其中在已经从工件19上切除之后，产品部件32位于比残余部件33更低的位置处。以上给出的描述类似地适用于此处。
图6和7图示了支撑元件31和支承元件22的备选实施例。支承元件22包括配置在保持带52上方的保护带，该保持带相对于保护带51例如布置为V形。保持带52并入到固定在工件支架14的框架21上的优选竖直排列的支承带24中。在保持带52和保护带51之间设有切口54。支撑元件31的支脚56接合在所述切口54上并进入其中。此外，支撑元件31借助于接合在保护带51的下侧上或抵靠其上的臂58固定。借助于支承元件的所述设计和支撑元件的配置，保证了支脚56和臂58的支承表面或接触表面免受污染，因为所述支承表面或接触表面位于保护带51的下方。这使得甚至在所述支承元件22的多次使用之后仍然可以实现支撑元件31的精确配置和定位。保护带51的倾斜还具有这样的优点，即光束反射和材料飞溅偏离切割间隙，因此产品部件的下侧具有高标准的质量。
支脚56和臂58通过支撑部分59彼此连接，用于产品部件32的支承表面38设置在支撑部分59的头部60上。在图6所示的示例性实施例中，用于残余部件33的支承表面39设置为靠近支承表面38。备选实施例将支撑元件31设计为仅仅具有一个或多个支承表面38的产品部件支撑元件，以及仅仅具有一个或多个支承表面39的残余部件支撑元件。
该支撑元件31由金属板部件形成。首先，冲压或切割出轮廓，随后在弯曲过程中形成支撑元件31的V形结构。通过这种方式获得至少具有支承表面38的支撑部分59的强化。
在图7中，弹簧元件61设置在保护带51的下侧，该弹簧元件将支撑元件31固定在位于支承元件22上的保持位置，尤其是将支脚56固定在保持带52上，以便至少部分地接合在后者的后方。
根据图7，弹簧元件61可设计为沿保护带51连续延伸的弹簧元件。备选地，为了获得夹持作用，可以获得其他的设计，例如借助于在支撑元件31的完全定位之后起到夹持作用的偏心轴或夹板或形状配合(form-fitting)连接。
支撑元件31的支承表面38设置在臂58和支脚56的结合点的外侧，或相对于所述结合点偏心地设置。这样，稳定了支撑元件31的位置，并且当产品部件和残余部件32、33放置于其上时，防止了倾斜。
根据上述实施例的支撑元件31由不同材料制成，因此可以实现对于加工工件材料的适应性。
上述所有特征对于本发明的各种情况而言分别是很重要的，并且可以任何需要的方式相互结合。

Claims (21)

1.一种用于将特别是平板状的工件(19)保持在加工系统(11)中的工件支架，所述加工系统使用特别是激光束的切割光束加工工件(19)，所述工件支架(14)将彼此相邻地设置的多个支承元件(22)保持在框架(21)中，其特征在于，一个或多个支撑元件(31)可附接到其上放置工件(19)的至少一个支承元件(22)上。
2.如权利要求1所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)可插在所述支承元件(22)上并且特别地设置为可沿所述支承元件(22)移动。
3.如权利要求1或2所述的工件支架，其特征在于，所述至少一个支承元件(22)具有一个或多个直线状支承部分或者波纹状或锯齿形结构，所述支撑元件(31)通过附接于所述波纹状或锯齿形结构上而附接到所述支承元件(22)上，从而防止被移动。
4.如前述权利要求中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)包括至少一个用于产品部件(32)的支承尖顶或支承表面(38)并被设计为产品部件支撑元件，并且至少一个其他的支撑元件(31)具有至少一个用于残余部件(33)的支承尖顶或支承表面(39)并被设计为残余部件支撑元件，其中产品部件(32)的接触表面(38)设置在与残余部件(33)的接触表面不同、尤其是更高的水平面上。
5.如权利要求1至3中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)具有用于产品部件(32)的支承尖顶或支承表面(38)以及至少相邻的用于残余部件(33)的支承尖顶或支承表面(39)，其中产品部件(32)的支承表面(38)设置在与残余部件(33)的接触表面不同、尤其是更高的水平面上。
6.如权利要求4或5所述的工件支架，其特征在于，所述产品部件(32)的所述支承表面(38)与所述残余部件(33)的所述支承表面(39)之间的高度差大于板状工件(14)的厚度。
7.如权利要求4至6中任一项所述的工件支架，其特征在于，用于所述产品部件(32)的所述支承表面(38)或所述残余部件(33)的所述支承表面(39)采用电绝缘设计。
8.如前述权利要求中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)以整体件的方式形成为金属板部件。
9.如前述权利要求中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)可借助于装卸装置放置到所述支承元件(22)上和从其上去除。
10.如前述权利要求中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)具有朝向下方开口并盖住至少一个支撑尖顶(26)的U形横截面，其设置在所述支承元件(22)上并且优选地放置在所述至少一个支撑尖顶(26)上。
11.如权利要求10所述的工件支架，其特征在于，横截面为U形设计的所述支撑元件(31)的翼板(41)抵靠所述支承元件(22)的侧面(42)承受至少轻微的压力。
12.如权利要求10或11所述的工件支架，其特征在于，邻近产品部件(12)的支承表面(38)或在产品部件(12)的支承表面(38)与残余部件(33)的支承表面(39)之间，所述支撑元件(31)具有保护部分(37)，所述保护部分盖住至少一个支撑尖顶(26)，并优选地布置为相对于所述工件(19)的支承平面稍微倾斜。
13.如权利要求1至9中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支承元件(22)包括相对于工件(19)的支承平面倾斜的保护带(51)，所述保护带(51)至少部分地盖住保持带(52)，其中所述支撑元件(31)的第一紧固部分接合于所述保持带(52)上。
14.如权利要求13所述的工件支架，其特征在于，所述保持带(52)相对于所述保护带(51)设置为V形并且并入竖直定位的支承带(24)中。
15.如权利要求13或14所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)包括至少以支撑方式接合在所述保持带(52)上的特别为支脚(56)的第一紧固部分、接合在所述保护带(51)背离工件(19)的侧面上的特别为臂(58)的第二紧固部分、以及特别是使支脚(56)和臂(58)彼此相连且其头部(60)包括至少一个用于产品部件(32)或残余部件(33)的支承表面(38、39)的支撑部分(59)。
16.如权利要求13至15中任一项所述的工件支架，其特征在于，在所述保护带(51)和所述保持带(52)之间设置切口(54)，所述支撑元件(31)的支脚(56)接合在所述切口(54)中。
17.如权利要求13至16中任一项所述的工件支架，其特征在于，在保护带(59)背离工件(19)的一侧上设置弹簧元件(61)，所述弹簧元件(61)将所述支撑元件(31)在相对于所述支承元件(22)定位之后固定到保持位置上。
18.如权利要求17所述的工件支架，其特征在于，所述弹簧元件(61)接合在所述支撑元件(31)的支脚(56)上，并且固定其中所述支脚(56)至少部分地接合在所述保持带(52)后面的位置。
19.如权利要求13至18中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(31)的指向工件(19)的端面相对于工件(19)的支承平面倾斜。
20.如权利要求13至19中任一项所述的工件支架，其特征在于，所述支撑元件(13)具有从平面视图中看呈V形的设计。
21.一种用于在如前述权利要求1至12或1至9和13至20中任一项所述的工件支架(14)的支承元件(22)上定位的支撑元件。
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