CN101870035B - 用于加工板状工件、尤其是板材的机械方法及机械装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于加工板状工件、尤其是板材的机械方法及机械装置。在用于加工板状工件、尤其是板材(2)的机械方法中，将在机械装置(1)的工作区域中从工件分割之后的工件部分(19，20)从工件支座(3)中取出。接着在工件部分(19，20)从工件支座(3)取出的情况下执行后续加工。在后续加工之后将工件部分(19，20)放回到处于机械装置(1)的工作区域中的工件支座(3)上，然后将工件部分与支承在工件支座(3)上的后续加工产品(21，22)以及工件支座(3)一起从机械装置(1)的工作区域中移除。用于加工板状工件、尤其是板材(2)的机械装置(1)具有工件支座(3)、分割装置(3)、后续加工装置(5)以及排出装置。这些装置为了执行上述的机械方法而相互配合作用。

Description

用于加工板状工件、尤其是板材的机械方法及机械装置
技术领域
本发明涉及一种用于加工板状工件、尤其是板材的机械方法及机械装置。
该机械方法具有以下方法步骤：
在加工中在机械装置的工作区域中从支承在工件支座上的工件分割工件部分，
在分割所述工件部分之后，在所述机械装置的工作区域中使支承在所述工件支座上的工件经受一后续加工并且在此产生一后续加工产品，
在所述后续加工之后，将支承在所述工件支座上的工件部分以及支承在所述工件支座上的后续加工产品与所述工件支座一起从所述机械装置的工作区域中移除。
所述机械装置包括一工件支座、一分割装置、一后续加工装置以及一排出装置，
其中，所述分割装置在所述机械装置的工作区域中从支承在所述工件支座上的工件分割工件部分，
其中，在分割所述工件部分之后，所述后续加工装置在所述机械装置的工作区域中使支承在所述工件支座上的工件经受一后续加工并且在此产生一后续加工产品，和
其中，所述排出装置在所述后续加工之后将支承在所述工件支座上的工件部分以及支承在所述工件支座上的后续加工产品与所述工件支座一起从所述机械装置的工作区域中移除。
背景技术
这种类型的现有技术由EP1844896A1已知。该文献公开了一种机械装置，该机械装置具有用于对板材进行激光切割的加工单元。待加工的工件借助托盘输送到激光切割装置的工作区域，所述板材放置在该托盘的栅格状的工件支座上。在工件加工的范围中，可以借助激光切割装置依次产生多个最终部件，这些最终部件分别保留在托盘的工件支座上。在结束所述加工之后，将所述托盘与支承在所述托盘上的最终部件一起从激光切割装置的工作区域中移除。一种常见结构形式的机械输送装置用于使托盘运动。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械加工方法以及一种机械装置，它们也用于加工结果必须满足特别的质量要求的加工场合。
该目的按照本发明通过通过以下技术方案得以实现，即本发明提出了一种用于加工板状工件的机械方法，该机械方法具有以下方法步骤：
在一加工中在机械装置的工作区域中从支承在工件支座上的工件分割工件部分，
在分割所述工件部分之后，在所述机械装置的工作区域中使支承在所述工件支座上的所述工件经受一后续加工并且在此产生一后续加工产品，
在所述后续加工之后，将支承在所述工件支座上的所述工件部分以及支承在所述工件支座上的所述后续加工产品与所述工件支座一起从所述机械装置的工作区域中移除，
其特征在于，
将在所述机械装置的工作区域中从所述工件分割之后的所述工件部分从所述工件支座取出，
在所述工件部分从所述工件支座取出的情况下执行所述后续加工，以及
在所述后续加工之后将所述工件部分放回到处于所述机械装置的工作区域中的所述工件支座上，然后将支承在所述工件支座上的所述工件部分以及支承在所述工件支座上的所述后续加工产品与所述工件支座一起从所述机械装置的工作区域中移除。
在本发明的情况下，相应地将一在所述机械装置的工作区域中通过起分割作用的工件加工产生的工件部分从工件支座中取出，在一接下来的后续加工的持续时间期间将该工件部分临时存放在所述后续加工的位置之外，并且在结束所述后续加工之后将该工件部分放回到处于所述机械装置的工作区域中的工件支座上。最后将被放回到所述工件支座上的工件部分与支承在所述工件支座上的后续加工产品和所述工件支座本身一起从所述机械装置的工作区域中移除。由于按本发明使一方面最初产生的工件部分和另一方面所述后续加工的位置在空间上分离，所述工件部分被保护而免受后续加工的不利影响，例如免受与所述后续加工相关的污染。就此而言，本发明对以下情况具有特殊意义，其中稍后被临时存放的所述工件部分在与起分割作用的工件加工相接的后续加工紧邻的空间区域中产生。此外，通过对于所述后续加工的持续时间将最初产生的工件部分从所述工件支座中取出，保证了所述工件部分不会阻碍所述后续加工。否则可想到的是例如从工件复合体分割出的工件部分与一用于执行所述后续加工的加工装置碰撞。这样的碰撞也对加工结果产生不利的后果。将待临时存放的工件部分从机械装置的工作区域中的工件支座上取出，这有利于方法流程的加速。因此，按本发明可以省去：为了取出所述工件部分将工件支座从机械装置的工作区域中移除以及接下来为了执行所述后续加工将工件支座重新输送到机械装置的工作区域中。相应地，在本发明的情况下，在机械装置的工作区域中的所述后续加工结束时所述工件部分被放回到工件支座上。
在按本发明的方法的一种优选变型的情况中，从所述工件支座中取出的所述工件部分在所述后续加工期间保留在所述机械装置的工作区域中。该措施也有利于在时间上优化所述处理过程。不但在将所述工件部分输送到其“停放位置”时，而且在将所述工件部分回送到所述工件支座上时，都仅仅经过短的路程。因此允许快速地执行这两个方法步骤。
按本发明的方法的一种优选变型涉及对于实践特别重要的情况，即，最初执行的工件加工和所述后续加工都是起分割作用的工件加工。作为加工类型优选的是热切除，尤其是激光切割。
当所述后续加工在第一次加工的残余工件上进行时和/或当加工电工钢片形式的板材并且作为工件部分产生转子叠片和定子叠片时，按本发明的构思被证明是特别有利的。尤其地，电工钢片的激光切割是比较新的加工方法。该加工方法因其灵活性主要适合于小批量生产，即适合于这样的加工场合，在所述加工场合中起冲压作用的工件加工由于制造所需的冲压模具的耗费而是无利可图的。作为对电工钢片的起分割作用的加工的结果所产生的转子叠片和定子叠片因其用途而必须满足特别高的质量要求。附着在单块板材上的切割残余，例如金属喷溅物，在实际应用中可能在例如为电机生产的叠片组上导致短路。
优选的是，在按本发明的方法的范围中首先从当前的未加工板材中切割出所述转子叠片。接着将该转子叠片作为第一工件部分从所述工件支座中取出并且对于所述后续加工的持续时间将该转子叠片“停放”到所述后续加工的位置之外。在所述后续加工的范围中，在第一次加工的残余板材上自由切割出可与之前产生的转子叠片适配的定子叠片。在产生所述定子叠片时符合目的地这样选择切割线的走向，使得自由切割出的定子叠片以空间适配的方式包围之前分割出的且暂时从工件支座中取出的转子叠片，该空间适配对应于转子叠片和定子叠片在以后的实际应用中的空间适配。例如在这种情况下，产生具有相互适配的几何形状的最初产生的工件部分和后续加工产品。所述待加工的工件被优选地利用。脚料被限制到最小。
在结束所述后续加工之后，可以将暂时从所述工件支座中取出的工件部分基本上以任意的布置放回到工件支座上。就后续的方法步骤而言，也可能有利的是，在所述后续加工之后将所述临时存放的工件部分按规定地定位在工件支座上。这样的措施在以下情况下是有利的，即工件部分在离开所述机械装置的工作区域之后自动地、也就是在使用机械装置的情况下从工件支座卸载。仅在定义的布置的情况下，所述工件部分可以被机械卸载装置功能可靠地接收。
本发明还提出了一种用于加工板状工件的机械装置，该机械装置包括一工件支座、一分割装置、一后续加工装置以及一排出装置，
其中，所述分割装置在所述机械装置的工作区域中从支承在所述工件支座上的工件分割工件部分，
其中，在分割所述工件部分之后，所述后续加工装置在所述机械装置的工作区域中使支承在所述工件支座上的所述工件经受一后续加工并且在此产生一后续加工产品，和
其中，所述排出装置在所述后续加工之后将支承在所述工件支座上的所述工件部分以及支承在所述工件支座上的所述后续加工产品与所述工件支座一起从所述机械装置的工作区域中移除，
其特征在于，
在所述机械装置的工作区域中设置有一输送装置，所述输送装置将在从所述工件分割之后的所述工件部分从所述工件支座取出，
在所述工件部分从所述工件支座取出的情况下，所述后续加工装置执行所述后续加工，以及
在所述后续加工之后，所述输送装置将所述工件部分放回到处于所述机械装置的工作区域中的所述工件支座上，然后所述排出装置将支承在所述工件支座上的所述工件部分以及支承在所述工件支座上的所述后续加工产品与所述工件支座一起从所述机械装置的工作区域中移除。
按本发明的机械装置的一种优选结构形式具有以下特点：一方面所述用于起分割作用的工件加工的分割装置以及另一方面一设置用于将最初自由切割出的工件部分从所述工件支座中取出的取出装置和/或一设置用于临时存放暂时地从所述工件支座中取出的工件部分的保持装置和/或一设置用于将临时存放的所述工件部分送回到所述工件支座上的放置装置相互运动学地连接。由于运动学地耦联，所述的这些装置允许借助公共的驱动部件来驱动。由此导致整个装置在设计上简单且结构紧凑。
相应地，在另一种优选的本发明结构形式的情况中规定，至少两个所述的装置集成在输送装置的一个操作单元中。
在机械装置的分割装置设置于一运动单元上的情况下，有利的是该运动单元用于将分割装置运动学地连接到取出装置上和/或连接到输送装置的操作单元上。
附图说明
以下借助示例性的示意图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出即将开始对电工钢片进行切割加工之前的激光切割设备；
图2示出在切割电工钢片时在第一加工阶段中的按图1的激光切割设备；
图3示出在第二加工阶段中的按图1和2的激光切割设备；
图4示出在第三加工阶段中的按图1至3的激光切割设备；和
图5示出在第四加工阶段中的按图1至4的激光切割设备。
具体实施方式
按照图1至5，在一构造为激光切割设备1的机械装置中切割电工钢片2形式的板材。该电工钢片2如常见的那样由铁硅合金制成。该电工钢片由常见结构形式的工件支座3支承。
该工件支座3以及放置在该工件支座上的电工钢片2设置在激光切割设备1的工作室4的内部中并且在那里设置在激光切割头5的工作区域中。也可想到具有多个激光切割头的激光切割设备。
激光切割头5的工作区域是工作室4的、激光切割头5能到达的那一部分。
激光切割头能在桥架6上在双箭头7的方向上行进。该桥架6能够与激光切割头5一起垂直于双箭头7在双箭头8的方向上沿着两个纵向导向装置9运动。就此而言，桥架6形成激光切割头5的一个运动单元。
通过使桥架6沿着纵向导向装置9行进以及使激光切割头5沿着桥架6行进，激光切割头5可以经过被桥架6跨越的电工钢片2上的任何一个点。激光切割头5的和桥架6的运动与激光切割设备1的其它重要功能一样构造为数字控制的。为此目的设置了一个概括性地示出的CNC控制装置10。
该CNC控制装置10尤其是控制一操作单元11，该操作单元11除了设置在激光切割头5上之外还设置在桥架6上。操作单元11包括一可控的保持单元，该保持单元设置在桥架6的下侧上并且在图中被桥架6遮盖。该操作单元11的保持单元可在竖直方向上（双箭头12）上升和下降。该保持单元几乎在桥架6的整个长度上延伸。作为保持单元可以想到电磁保持板，也可以想到其它形式的、例如气动的或机械的保持机构。与桥架6一样，设置在该桥架上的操作单元11也是输送装置13的一部分。
激光切割设备1的工作室4通过工作室分隔装置14限界。工作室分隔装置14的装载和卸载开口15可以借助一分段的滑门16封闭。在图中，该工作室4的滑门16出于清楚的考虑在很大程度上是打开的。滑门分段17在装载和卸载开口15两侧被推合在一起。为了工作室4的装载和卸载，两个分段组允许相对于图中所示的位置再继续向外移位并且在工作室4的整个宽度上释放该工作室4。
在装载过程中，工件支座3以及支承在该工件支座上的、尚未加工的电工钢片2穿过被滑门16完全释放的装载和卸载开口15输送到工作室4的内部中。作为装载和卸载装置可以设置常规的地面输送机具、例如叉车，但是也可以设置对于激光切割设备常见的其它装料装置。如果工件支座3和待加工的电工钢片2位于它们的加工位置中（图1），则该工作室分隔装置14的滑门16关闭。
接着使激光切割头5运行。在激光切割头5沿着桥架6行进的情况下以及在桥架6同时在双箭头8的方向上行进的情况下，从电工钢片2先后切割出分别作为第一工件部分的转子叠片19以及转子叠片20（图2）。在使用两个激光切割头的情况下，可以同时地产生两个转子叠片。
从电工钢片2分割的转子叠片19，20在自由切割之后位于工件支座3上。
通过桥架5的行进，设置在该桥架上的操作单元11带着它的保持单元，例如带着它的电磁保持板运动到自由切割出的转子叠片19，20上方。在使用电磁保持板的情况下，该电磁保持板下降到转子叠片19，20上并且通过激活电磁保持板将转子叠片19，20固定在该电磁保持板上。接着使电磁保持板与电磁地保持在该电磁保持板上的转子叠片19，20一起上升。以这种方式和方法将这些转子叠片19，20在激光切割头5的工作区域中从所述工件支座3取出。由此获得按图3的状态。在需要时以相应的方式使用其它形式的保持单元。
转子叠片19，20临时放置或“停放”在桥架6上。这些转子叠片在此位于激光切割头5的运动区域以外并且与出现在激光切割头5上的激光切割束具有足够的间距。不需要将转子叠片19，20从激光切割设备1的工作室4中单独地排出。
因此可行的是，在转子叠片19，20停放在桥架6上时借助激光切割头5在保留于工件支座3上的残余工件或残余板材2’上执行一后续加工。该激光切割头5相应地不但用作分割装置，而且用作后续加工装置。
在所述后续加工中，在残余板材2’上为每个转子叠片19，20切割出一个定子叠片形式的后续加工产品。定子叠片21与转子叠片19适配，定子叠片22与转子叠片20适配。在从工件复合体分割定子叠片21，22时这样地选择切割线的走向，使得自由切割出的定子叠片21，22以空间适配的方式包围电工钢片2的或残余钢片2’的通过从工件支座3取出转子叠片19，20而释放的区域，该空间适配对应于转子叠片19，20以及定子叠片21，22在它们以后用在电机中时的相对适配。图4示出在结束所述后续加工之后、即在自由切割出定子叠片21，22之后激光切割设备1的运行状态。到目前为止，转子叠片19，20仍被临时存放在桥架6上。该激光切割头5被关掉。
通过桥架6的相应行进，现在保持在该桥架下侧上的转子叠片19，20运动到电工钢片2或者残余板材2’上的之前被转子叠片释放的部分上方。接着使操作单元11的保持单元或者电磁保持板与保持在其上的转子叠片19，20一起下降。由此将转子叠片19，20放回到工件支座3上。总的来说，输送装置13的用于转子叠片19，20的保持单元或操作单元11起到取出装置、保持装置和放置装置的作用。
在对操作单元11的保持单元或电磁保持板去激活并且由此相关地释放转子叠片19，20之后，最终得到按图5的情况。转子叠片19，20位于相适配的定子叠片21，22内部。相互适配的转子叠片19，20和定子叠片21，22以相对的应有定向定位并且通过在激光切割过程中产生的切割间隙相互分开。该切割间隙相当于之后的、在将转子叠片19，20以及定子叠片21，22应用在电机中时的空气间隙。
在将转子叠片19，20放置到工件支座3上之后，通过推移所述滑门分段17完全地打开工作室分隔装置14的滑门16。因此，现在用作排出装置的装载和卸载装置可以接近工件支座3以及放置在工件支座上的最终部件。借助该装载和卸载装置将工件支座3连同转子叠片19，20、定子叠片21，22和剩下的残余板材2’从激光切割设备1的工作室4中移除并且带到卸载站，在该卸载站将转子叠片19，20、定子叠片21，22以及剩下的残余板材2’人工地或自动化地从工件支座3上取出。

Claims (22)

1.用于加工板状工件的机械方法，该机械方法具有以下方法步骤：
在一加工中在机械装置（1）的工作区域中从支承在工件支座（3）上的工件分割工件部分（19，20），
在分割所述工件部分（19，20）之后，在所述机械装置（1）的工作区域中使支承在所述工件支座（3）上的所述工件经受一后续加工并且在此产生一后续加工产品（21，22），
在所述后续加工之后，将支承在所述工件支座（3）上的所述工件部分（19，20）以及支承在所述工件支座（3）上的所述后续加工产品（21，22）与所述工件支座（3）一起从所述机械装置（1）的工作区域中移除，
其特征在于，
将在所述机械装置（1）的工作区域中从所述工件分割之后的所述工件部分（19，20）从所述工件支座（3）取出，
在所述工件部分（19，20）从所述工件支座（3）取出的情况下执行所述后续加工，以及
在所述后续加工之后将所述工件部分（19，20）放回到处于所述机械装置（1）的工作区域中的所述工件支座（3）上，然后将支承在所述工件支座（3）上的所述工件部分（19，20）以及支承在所述工件支座（3）上的所述后续加工产品（21，22）与所述工件支座（3）一起从所述机械装置（1）的工作区域中移除。
2.如权利要求1的机械方法，其特征在于，在所述后续加工期间将从所述工件支座（3）取出的所述工件部分（19，20）保留在所述机械装置（1）的工作区域中。
3.如上述权利要求1或2的机械方法，其特征在于，作为所述后续加工执行起分割作用的工件加工并且在此通过分割产生作为后续加工产品（21，22）的第二工件部分。
4.如上述权利要求1或2的机械方法，其特征在于，所述后续加工在一个之前加工的残余工件（2’）上进行。
5.如上述权利要求1或2的机械方法，其特征在于，板材（2）作为板状工件被加工。
6.如上述权利要求5的机械方法，其特征在于，加工作为板材（2）的电工钢片，产生作为工件部分（19，20）的转子叠片以及通过所述作为分割的工件加工实施的后续加工产生作为后续加工产品（21，22）的，定子叠片的形式的一个第二工件部分。
7.如上述权利要求1或2的机械方法，其特征在于，产生具有相互适配的几何形状的所述工件部分（19，20）和所述后续加工产品（21，22）。
8.如上述权利要求1或2的机械方法，其特征在于，在所述后续加工之后将所述工件部分（19，20）以定义的布置放回到所述工件支座（3）上。
9.用于加工板状工件的机械装置（1），该机械装置包括一工件支座（3）、一分割装置（5）、一后续加工装置以及一排出装置，
其中，所述分割装置（5）在所述机械装置（1）的工作区域中从支承在所述工件支座（3）上的工件分割工件部分（19，20），
其中，在分割所述工件部分（19，20）之后，所述后续加工装置在所述机械装置（1）的工作区域中使支承在所述工件支座（3）上的所述工件经受一后续加工并且在此产生一后续加工产品（21，22），和
其中，所述排出装置在所述后续加工之后将支承在所述工件支座（3）上的所述工件部分（19，20）以及支承在所述工件支座（3）上的所述后续加工产品（21，22）与所述工件支座（3）一起从所述机械装置（1）的工作区域中移除，
其特征在于，
在所述机械装置（1）的工作区域中设置有一输送装置（13），所述输送装置将在从所述工件分割之后的所述工件部分（19，20）从所述工件支座（3）取出，
在所述工件部分（19，20）从所述工件支座（3）取出的情况下，所述后续加工装置执行所述后续加工，以及
在所述后续加工之后，所述输送装置（13）将所述工件部分（19，20）放回到处于所述机械装置（1）的工作区域中的所述工件支座（3）上，然后所述排出装置将支承在所述工件支座（3）上的所述工件部分（19，20）以及支承在所述工件支座（3）上的所述后续加工产品（21，22）与所述工件支座（3）一起从所述机械装置（1）的工作区域中移除。
10.如权利要求9的机械装置，其特征在于，所述分割装置（5）在起分割作用的工件加工中相对于所述工件运动，并且，所述输送装置（13）具有一与所述分割装置（5）运动学地连接的取出装置，所述取出装置将在从所述工件分割之后的所述工件部分（19，20）从所述工件支座（3）取出。
11.如权利要求9或10的机械装置，其特征在于，所述分割装置（5）在起分割作用的工件加工中相对于所述工件运动，并且，所述输送装置（13）具有一与所述分割装置（5）运动学地连接的保持装置，该保持装置在所述后续加工期间保持从所述工件支座（3）取出的所述工件部分（19，20）。
12.如权利要求9或10之一的机械装置，其特征在于，所述分割装置（5）在起分割作用的工件加工中相对于所述工件运动，并且，所述输送装置（13）具有一与所述分割装置（5）运动学地连接的放置装置，该放置装置在所述后续加工之后将所述工件部分（19，20）放回到所述工件支座（3）上。
13.如权利要求10的机械装置，其特征在于，所述取出装置由所述输送装置（13）的操作单元（11）构成。
14.如权利要求11的机械装置，其特征在于，所述保持装置（11）由所述输送装置（13）的操作单元（11）构成。
15.如权利要求12的机械装置，其特征在于，所述放置装置（11）由所述输送装置（13）的操作单元（11）构成。
16.如权利要求10的机械装置，其特征在于，所述分割装置（5）设置在一运动单元（6）上，该运动单元使所述分割装置（5）在起分割作用的工件加工中相对于所述工件运动，并且，所述取出装置（11）与所述分割装置（5）运动学地连接，其实现的方式是，所述取出装置（11）与所述分割装置（5）的所述运动单元（6）运动学地连接。
17.如权利要求16的机械装置，其特征在于，所述取出装置（11）与所述分割装置（5）的所述运动单元（6）运动学地连接，其实现的方式是，所述取出装置（11）设置在所述分割装置（5）的所述运动单元（6）上。
18.如权利要求11的机械装置，其特征在于，所述分割装置（5）设置在一运动单元（6）上，该运动单元使所述分割装置（5）在起分割作用的工件加工中相对于所述工件运动，并且所述保持装置（11）与所述分割装置（5）运动学地连接，其实现的方式是，所述保持装置（11）与所述分割装置（5）的所述运动单元（6）运动学地连接。
19.如权利要求18的机械装置，其特征在于，所述保持装置（11）与所述分割装置（5）的所述运动单元（6）运动学地连接，其实现的方式是，所述保持装置（11）设置在所述分割装置（5）的所述运动单元（6）上。
20.如权利要求12的机械装置，其特征在于，所述分割装置（5）设置在一运动单元（6）上，该运动单元使所述分割装置（5）在起分割作用的工件加工中相对于所述工件运动，并且所述放置装置（11）与所述分割装置（5）运动学地连接，其实现的方式是，所述放置装置（11）与所述分割装置（5）的所述运动单元（6）运动学地连接。
21.如权利要求20的机械装置，其特征在于，所述放置装置（11）与所述分割装置（5）的所述运动单元（6）运动学地连接，其实现的方式是，所述放置装置（11）设置在所述分割装置（5）的所述运动单元（6）上。
22.如上述权利要求9或10的机械装置，其特征在于，所述机械装置被设置为用于加工板材（2）形式的板状工件。
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