CN102218599A - 激光加工机和改装该激光加工机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光加工机(1)、特别是激光平板机，用于任选地加工板状或管状工件，包括：移位装置(8)，在该移位装置上可固定用于支承板状工件的工件台(7)，以使工件台(7)运动到激光加工机(1)的加工区域(2)中及从该加工区域运动出来；以及操作装置(3，4，5，6)，用于当在加工区域中加工管状工件(22)时操作管状工件(22)，其中，所述操作装置具有至少一个支撑装置(4，5，6)用以在加工中支撑管状工件(22)。支撑装置(5)可在管状工件(22)的纵向方向(X)上至少在加工区域(2)的20％上、优选至少在一半加工区域上受控地运动并且优选地可固定在用于工件支座(7)的移位装置(8)或者用于激光加工头的移位装置上。本发明也涉及一种将用于加工板状工件的激光加工机(1)改装来加工管状工件(22)的方法。

Description

激光加工机和改装该激光加工机的方法
技术领域
本发明涉及一种激光加工机、特别是激光平板机(Flachbettmaschine)，用于任选地加工板状或管状工件，包括：移位装置，在该移位装置上可固定用于支承板状工件的工件台，以使工件台运动到激光加工机的加工区域中及从该加工区域运动出来；以及操作装置，用于当在加工区域中加工管状工件时操作管状工件，其中，所述操作装置具有至少一个支撑装置用以在加工中支撑管状工件。本发明也涉及一种将用于加工板状工件的激光加工机改装来加工管状工件的方法。
背景技术
为了能够通过激光加工机在工件上切割出一个轮廓，激光束和工件必须相互执行相对运动。为此在加工期间或者激光切割头或者工件或者二者都运动。该运动可以分别在一个或多个轴上进行，视加工板状工件还是加工三维工件而定。
激光加工机的实施方案确定能够切割的工件范围。被加工的工件材料可以是扁平板材、管和型材或预成形的三维工件。扁平板材、管和型材作为半成品以大量材料类型和材料厚度的方式获得并且以标准尺寸供货。
激光最常用于由平的板材切割出部件。对于二维部件而言在一个平面中运动就足以驶近板材上的所有点。所谓的平板激光切割设备为此目的是最常见的。在这种设备中，在加工中工件支承在加工台上并且激光加工头在一个(X-Y)平面中在激光加工机的预确定的加工区域内部在工件上方移动，以到达板材上的所有待加工点。加工区域在这里与这样一个区域相一致，在该区域中激光加工头为了工件加工能够在(X-Y)平面中运动。
激光平板机可以用圆形轴扩展，以便能够加工管和型廓化的工件。为此目的，将用于平板的工件支承件(所谓的“托盘”，通常是支撑栅板)从激光加工机的加工区域移出。然后将一个附加的操作装置装入加工区域中，该附加的操作装置具有可旋转的夹紧卡盘，该夹紧卡盘构成附加的圆形轴，该圆形轴-与机器轴连接-能够在自转的工件上实现加工。这种激光加工机在EP0548006 A2中已经描述，其中，尾座用于工件的导向，该尾座可固定在工件的与夹紧卡盘相对的端部上。
一种相似的装置由申请人以名称“RotoLas”作为激光平板机的选项提供。附加于圆形轴(旋转卡盘)，在加工区域中装配一个或多个(至多三个)支座，这些支座负责在靠近加工部位中对管可靠地导向。该/这些支座可通过作为驱动器的气动缸(共同地)在管纵向方向上移位，然而相对于约3000mm的加工区域仅可移动相对小的约220mm的范围，以便能够甚至在死点区域中加工工件，死点区域否则可以在例如矩形管的加工中通过在支座上的盘状支承形成。
上述装置的缺点是，用于加工板状工件的加工运行向管/型材加工运行的改装与比较高的耗费相连。此外，如果支座完全能够移位的话，支座的定位也是不灵活的。
发明内容
本发明的任务是，进一步改进开头所述类型的激光加工机和相应的用于改装激光加工机的方法，以至提高管加工时的灵活性。
该任务根据本发明通过开头所述类型的激光加工机解决，在该激光加工机中支撑装置可在管状工件的纵向方向上至少在加工区域的20％上、优选至少在一半加工区域上受控地运动。
根据本发明提出，给支撑装置配设驱动装置，该驱动装置能够使支撑装置在管纵向方向上在加工区域上自动地且受控地移动，其中，该移动至少应该在这样一个长度上是可行的，该长度对应于加工区域的至少20％以及以典型的方式对应于加工区域的总长度的最高约80％至90％。加工区域与待加工工件的大小有关并且例如对于板材而言在所谓的小板材的形式中为1000mm×2000mm、在所谓的中板材情况下为约1250mm×2500mm以及在所谓的大板材情况下为约1500mm×3000mm。支撑装置可在纵向方向上受控地运动的长度与在管状工件的纵向方向上设有多少支撑装置有关。已被证明有利的是，支撑装置至少可在加工区域的约50％的长度上受控地运动。
特别地，在这里支撑装置的运动和激光加工头的运动可以协同作用地实现，使得支撑装置可以始终在对于加工优化的部位上支撑管状工件。显然，在本申请的意义上管状工件也被理解为型廓化的工件，这些工件能够被夹紧到操作装置的可旋转的夹紧卡盘中并且为了加工可以围绕由夹紧卡盘构成的旋转轴被置入旋转之中。
在一种优选的实施形式中，支撑装置可固定在用于工件台的移位装置上或者可固定在用于激光加工头的移位装置上。用于工件台的移位装置允许工件台在加工区域的纵向方向上移位，该纵向方向也构成管状工件的纵向方向。因此，用于在管加工中不需要的工件台的移位装置的驱动器能够以有利的方式用于使支撑装置在工件纵向方向上运动。
变换地也可行的是，将用于使激光加工头(在纵向方向上)运动的移位装置用来使支撑装置在管状工件的纵向方向上受控地运动。在这种情况下，支撑装置例如可以固定在形式为可在管纵向方向上移位的横梁的移位单元上，激光加工头(在横向方向上可移动地)安置在该横梁上。在支撑装置刚性地耦合到用于激光加工头的移位装置上的情况下，在管纵向方向上在激光加工头的运动和支撑装置的运动之间存在机械的强制耦合，即在激光加工头的运动中激光加工头和支撑装置以恒定的距离相对彼此布置。
与此相反，支撑装置的借助用于工件台的移位装置的驱动器的运动允许支撑装置的运动与激光加工头的运动无机械强制耦合地协同作用，因为两个驱动器可以相互无关地被控制。显然，作为上述可能性的变换，也可以在激光加工机上设置用于使支撑装置运动的附加驱动器。
在一种实施形式中，用于使工件台运动和/或用于使激光加工头运动的移位装置具有链式驱动器。链式驱动器尤其是对于工件台的移位已经被证明是有利的，因为借助链式驱动器在工作过程中不仅能够将第一工件台从加工区域带到加工区域外部的装载和卸载位置中，而且能够使第二工件台从装载和卸载位置运动到加工区域中。
在一种扩展构型中，链式驱动器具有一个设有至少一个携动件的链条，在携动件上可固定支撑装置。携动件可以配合到支撑装置上的携动件接收部中，以便将支撑装置固定在移位装置上。为此目的，可以使用也用于固定工件台的同一携动件，或者可以在链条上设置用于支撑装置的附加携动件。
在另一种实施形式中，为了固定在所述链式驱动器的链条上，所述支撑装置具有与链条钩住的耦合装置。钩住的耦合装置直接地作用到链条的链节上并且由此可以固定在链条上的任意位置上。特别地，在该实施形式中也可以不在链条上设置应当用于支撑装置的耦合的附加携动件。为了保证在链条和耦合装置之间的特别简单的耦合，耦合装置可以具有棘爪，该棘爪能够使配合在链节之间的钩子抬起或降下，以使耦合装置与链条钩住或解除钩住。
在另一种实施形式中，激光加工机具有用于在加工区域内部移位时对支撑装置导向的导向装置。该导向装置可以例如以在管纵向方向上延伸的导轨形式构成，支撑装置可以例如通过导向滑板安装在导轨上。以该方式能够以大的精度在管纵向方向上运动支撑装置。
在另一种实施形式中，支撑装置构成用于管状工件的支座。该支座用于在加工中支承管状工件。显然，对于不同地型廓化的管状工件必须使用不同类型的支座。因此有利的是，支座形式的支撑装置至少分成两部分并且具有一个基本支架以及一个工件支架，该基本支架可与移位装置及必要时与导向装置连接，该工件支架可与基本支架连接并且与各个待加工的管状工件适配。
在一种变换的实施形式中，支撑装置构成用于管状工件的穿通卡盘(Durchschiebefutter)。该穿通卡盘具有多个(以典型方式具有四个或更多)卡爪，这些卡爪设有滚子并且与使用支座的情况相反具有以下优点：穿通卡盘参与工件的旋转，使得不必进行与管状工件的相应横截面几何形状的个性化适配。因此，可以取消使用如在用于接收具有不同直径的圆管的支座的情况下必需的间隔件。同样可以取消与矩形管的管尺寸适配的基盘和固定盘的制造，这些基盘和固定盘必须环绕管状工件固定。
典型方式地，激光加工设备还包括用于在加工中夹紧管状工件的可旋转的夹紧卡盘。该夹紧卡盘构成用于加工管状工件的旋转轴，工件在加工中能够围绕该旋转轴旋转。管状工件能够穿过可旋转的夹紧卡盘从装料设备伸入并且被带入到加工区域中。夹紧卡盘可以持久地、即在板状工件的加工期间也安装在激光加工设备上。变换地也可行的是，当应该进行管状工件的加工时才将夹紧卡盘安装在激光加工机中。
在另一种实施形式中，激光加工机还包括可在加工区域内部运动的激光加工头。典型方式地，激光加工头在加工区域中不仅可在纵向方向(X轴)上而且可在横向方向(Y轴)上移位(所谓的悬伸的(fliegend)光学装置)。加工区域在这里通过激光加工头在XY平面中对于激光加工能驶近的所有位置限定。激光加工头可以在这里设置在一个可在纵向方向(X方向)上移位的桥架上并且可沿着桥架在横向方向(Y方向)上移位。
在另一种实施形式中，激光加工机包括一个用于使激光加工头的运动与支撑装置的运动在管状工件的纵向方向上协同的控制装置。当支撑装置和激光加工头能够各自地通过两个可分开控制的驱动器控制时，例如当支撑装置固定在用于工件台的移位装置上时，这样的协同运动是有利的。通过协同运动始终可以驶近用于支撑工件的优化位置。该优化位置一方面尽可能靠近激光加工头，以实现尽可能大的精度(管状工件通常不是完全直的并且通常在管纵向方向上具有稍微改变的直径)，另一方面该优化位置距离切割头这么远，使得能够避免支撑装置和切割轮廓之间的碰撞。
本发明的另一个方面涉及一种将用于加工板状工件的激光加工机改装来加工管状工件的方法，包括：将用于支撑管状工件的支撑装置固定在激光加工机的移位装置上，以使支撑装置在管状工件的纵向方向上至少在加工区域的20％上、优选至少在一半加工区域上受控地运动。通过支撑装置的受控运动能够提高在管状工件的加工中的灵活性。
在该方法的一种有利变型中，将支撑装置固定在用于工件支承件的移位装置上或者固定在用于激光加工头的移位装置上。以这种方式能够将相应的移位装置的驱动器用于使支撑装置运动或移位。
附图说明
本发明的其它优点由说明书和附图给出。上述的和有待进一步说明的特征同样可以逐个地使用或者多个成任意组合地使用。所示的和所述的实施形式不应理解为穷尽性列举，而是更多地具有用于说明本发明的示例特性。其中：
图1示出根据本发明的用于任选地加工板状或管状工件的激光加工机的一种实施形式的示意图；
图2示出用于支撑管状工件的支座的示意图，该支座固定在用于使工件台运动的移位装置的链条上；
图3a、b示出图2的设有多个携动件的链条的两个细部视图；
图4示出对应于图3b的视图，其中一个携动件接收部配合到链条的一个携动件上，以将工件台带入加工区域中；以及
图5示出管状工件的示意图，该管状工件在激光加工中被穿通卡盘支撑。
具体实施方式
图1示出呈激光平板机形式的、用于任选地加工板状或管状工件的激光加工机1的框架。在图1的视图中，激光加工机1准备好用于加工管状工件。为此目的，在激光加工机1的作为框架示出的、矩形的加工区域2的边缘上安装可旋转的夹紧卡盘3，穿过该夹紧卡盘能够将管状工件22伸入到加工区域2中。可旋转的夹紧卡盘3限定了一个旋转轴，管状工件22在加工中能够围绕该旋转轴旋转。在纵向方向(X方向)上沿着加工区域2设有三个支座4、5、6，这些支座在加工中用于支撑管状工件22并且这样地定位，使得管状工件22的中心轴线在纵向或X方向上取向，即水平地且平行于激光加工机1的侧壁取向。加工区域2在当前情况中具有3000mm的长度和1500mm的宽度并且用于加工大型的板材。
在图1中也示出了在加工区域2外部的装载和卸载位置中的工件台7的框架，在该装载和卸载位置上可以装载和卸载板状工件或工件部分。为了加工支承在工件台上的板状工件，该工件台7能够借助用作移位装置的链式驱动器8在纵向方向(X方向)从装载和卸载位置被带到加工区域2内的加工位置中，这将进一步在下面详细说明。
链式驱动器8对于管状工件的加工而言原则上是不需要的。但链式驱动器8也可以在管加工中用于移动这些支座4、5、6中的一个或多个。该过程在下面借助在图2中详细示出的中间支座5详细说明。
中间支座5具有基本支架9，基本支架固定夹紧在可移位地支承于导轨10上的滑板11上，以便在X方向上对支座5导向。附加地，支座5固定在链式驱动器8的链条14上，为此基本支架9首先在X方向上运动期望位置中。在基本支架9上固定夹紧或锁紧一个工件支架12，在该工件支架上安设有滚子13，管状工件22在加工中支承在这些滚子上。
在图2中所示的例子中，支座5具有棘爪15，该棘爪用于抬起和降下钩子16，该钩子能够在任意部位钩入链式驱动器8的链条14中。支座5通过钩子16固定在链条14上并且可以借助链式驱动器8在纵向方向(X方向)受控地运动。
因为链式驱动器8与用于使激光加工头运动的(未示出的)驱动器无关，该中间支座5可以借助一个在图1中示出的控制装置17独立于激光加工头运动。两个运动在这里可以这样地协同作用，使得支座5始终在X方向上被带到一个对于确定的工件(类型)的加工或支撑优化的位置上。该位置一方面尽可能靠近激光加工头，以便实现尽可能大的精度，另一方面该优选位置离开切割头这么远，从而能够避免支座5和切割轮廓之间的碰撞。支座5的移动范围在此超过加工区域2在纵向方向(X方向)上的长度的约50％并且通过其它(位置固定的)支座4、6限制。如果如在图1中所示所有的支座4、5、6固定在链式驱动器8的链条14上并且共同地移位，那么支座4、5、6的移动区域的最大长度与支座4、5、6的相互距离有关。但是支座4、5、6的移动区域应该达到加工区域2的总长度的最少20％，以便在支撑管状工件22时具有足够柔性。
作为借助棘爪15或钩子16将支座5耦合到链条14上的变换或附加，支座5也可以固定在图3a、b中示出的携动件18上，这些携动件安装在链条14上并且用于带动工件台7。为此目的，支座5可以具有(未示出的)携动件接收部，链条14的这些携动件18中的一个或多个能够配合到这些携动件接收部中，以将支座5固定到链条5上。
这种携动件接收部以工件台7的携动件板条的形式在图4中示出。如上所示，链式驱动器8用于使工件台7从在图1中所示的装载和卸载位置运动到加工区域2中，反之亦然。在装载和卸载位置中，工件台7固定在固定单元25上，以阻止从装载和卸载位置中不期望地移位。为了将工件台7带入到加工区域2中，该工件台被固定单元25释放并且首先被抬升到携动位置中，在该携动位置中链条14的携动件18配合到工件台7上的携动件接收部19中。
通过链条14的驱动，工件台7被拉入到加工区域2中或者从加工区域拉出。如果到达期望的位置，则可以重新离开携动位置，即工件台7可以被降下或者抬起。为了将设置在装载和卸载位置上的第一工件台7更换成(未示出的)第二工件台，链条14的各一个携动件18配合到工件台的携动件接收部中。在未示出的第二工件台从加工区域2被拉出时，第一工件台7被拉入到工作位置或加工区域2中。这是可行的，因为链条14的上半部分和下半部分沿相反方向运动。
作为将构成为支座5的支撑装置固定在链式驱动器8的链条14上的变换，也可行的是，将支撑装置固定激光加工机1的其它移位装置、例如可在X方向上移位的横梁20(桥架)上，在其上激光加工机1的激光加工头21可在横向方向(Y方向)上移位地被支承，如在图5中所示。在这种情况下穿通卡盘23用于支撑管状工件22，该穿通卡盘借助基本支架24固定在横梁20上并且与激光加工头21保持恒定距离。穿通卡盘23具有多个带滚子的卡爪，以便跟随工件22的旋转。
在图5中描述的例子中，穿通卡盘23和横梁20之间的距离D是恒定的并且在管状工件22的加工期间不可改变。但是在这种情况下通过使用不同长度的基本支架24也可以在加工之前使距离D适配于相应的工件类型。必要时基本支架24也可以构造为伸缩式的，以便也能够在加工期间实现距离D的适配。
显然，在穿通卡盘23的部位上，一个支座5也可以与横梁20连接，或者变换地可以将穿通卡盘23固定在链式驱动器8的链条14上。在任何情况下，通过上述措施可以提供一个同步的管支撑装置，该管支撑装置能够在用于任选地加工板状或管状工件的激光加工机中优化管切割或管加工。

Claims (13)

1.激光加工机(1)、特别是激光平板机，用于任选地加工板状或管状工件(22)，包括：
移位装置(8)，在该移位装置上可固定用于支承板状工件的工件台(7)，以使工件台(7)运动到激光加工机(1)的加工区域(2)中及从该加工区域运动出来，以及
操作装置(3，4，5，6，23)，用于当在加工区域(2)中加工管状工件(22)时操作管状工件(22)，
其中，所述操作装置具有至少一个支撑装置(4，5，6，23)用以在加工中支撑管状工件(22)，
其特征在于，
所述支撑装置(5，23)可在管状工件(22)的纵向方向(X)上至少在加工区域(2)的20％上、优选至少在一半加工区域(2)上受控地运动。
2.根据权利要求1的激光加工机，其中，所述支撑装置(5，23)可固定在用于工件台(7)的移位装置(8)上或者可固定在用于激光加工头(21)的移位装置(20)上。
3.根据权利要求2的激光加工机，其中，所述移位装置具有链式驱动器(8)。
4.根据权利要求3的激光加工机，其中，所述链式驱动器(8)具有一个设有至少一个携动件(18)的链条(14)，在所述携动件上可固定所述支撑装置(5)。
5.根据权利要求3或4的激光加工装置，其中，为了固定在所述链式驱动器(8)的链条(14)上，所述支撑装置(5)具有与所述链条(14)钩住的耦合装置(15，16)。
6.根据以上权利要求之一的激光加工装置，还包括导向装置(10，11)，用于在加工区域(2)内部移位时对所述支撑装置(5)导向。
7.根据以上权利要求之一的激光加工装置，其中，所述支撑装置构成用于管状工件(22)的支座(5)。
8.根据权利要求1至7之一的激光加工机，其中，所述支撑装置构成用于管状工件(22)的穿通卡盘(23)。
9.根据以上权利要求之一的激光加工机，还包括可旋转的夹紧卡盘(3)作为管状工件(22)的旋转轴。
10.根据以上权利要求之一的激光加工机，还包括可在加工区域(2)内部运动的激光加工头(21)。
11.根据权利要求10的激光加工机，还包括控制装置(17)，用于使激光加工头(21)和支撑装置(5，23)在管状工件(22)的纵向方向(X)上的运动相耦合。
12.将用于加工板状工件的激光加工机(1)改装来加工管状工件(22)的方法，包括：
将用于支撑管状工件(22)的支撑装置(5，23)固定在激光加工机(1)的移位装置(8，20)上，以使支撑装置(5，23)在管状工件(22)的纵向方向(X)上至少在加工区域(2)的20％上、优选至少在一半加工区域(2)上受控地运动。
13.根据权利要求12的方法，其中，将支撑装置(5，23)固定在用于工件支承件(7)的移位装置(8)上或者固定在用于激光加工头(21)的移位装置(20)上。
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