CN107949452A - 通过激光切割制造金属板材坯件的方法和装置 - Google Patents

通过激光切割制造金属板材坯件的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通过激光切割制造金属板材坯件(9)的装置，包括：激光切割装置，其具有沿传送方向(T)和垂直于传送方向(T)的y方向延伸的来回可移动的激光切割头(12)；拉伸装置(6)，其用于拉伸容纳在激光切割装置中的金属板材(1)，所述拉伸装置包括第一夹紧装置(16)、第二夹紧装置以及机构(17)，第一夹紧装置(16)设置在激光切割装置(7)的上游，用于夹紧地夹持金属板材(1)的第一部分，第二夹紧装置设置在激光切割装置(7)的上游，用于夹紧地夹持金属板材(1)的第二部分，机构(17)用于改变第一夹紧装置(16)和第二夹紧装置之间的距离，这样，在用所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置夹紧地夹持的金属板材(1)上施加拉张应力。

Description

通过激光切割制造金属板材坯件的方法和装置
本发明涉及一种通过激光切割制造金属板材坯件的方法和装置。
从EP 1 586 407 A1已知一种通过激光切割制造金属板材坯件的方法。在该文献中，将金属板材带料沿传送方向供给到激光切割装置，该激光切割装置具有激光切割头，该切割头沿传送方向和垂直于传送方向延伸的y方向来回可移动。通过辊式矫直机在上游矫直金属板材带料。在辊式矫直机和激光切割装置之间设置有环状凹坑(loop pit)。在实践中，通过辊式矫直机矫直的金属板材带料有时具有波痕。这可能意味着激光切割头与金属板材带料接触并可能会改变金属板材带料的位置。这导致在切割过程中偏离预定的切割路径。除此之外，波状面区域的切割边缘不是垂直切割的，而是倾斜切割的。最后，当对金属板材进行辊式矫直时，没有消除包含在所述板材中的应力。因此，通过激光切割装置进行切割可能会导致应力的释放，由此可能导致切割出的金属板材坯件翘曲或变形。
文献DE 100 42 197 A1公开了一种通过激光切割制造金属板材坯件的方法和装置。该装置具有两个夹爪，用于夹紧金属板材件。该装置适用于将金属板材件插入到装置中并且适用于通过夹紧装置保持金属板材件。夹紧装置也适用于拉伸所容纳的金属板材件以及接着松开它。在执行拉伸工艺期间或之后，通过激光切割装置沿着预定的切割路径移动激光切割头，可以从金属板材切割出金属板材坯件。
本发明的目的是克服现有技术的缺点。具体地说，描述了一种方法和装置，利用该方法和装置可以制造具有改善的平坦度的金属板材坯件。根据本发明的另一个目的，按照预定的轮廓尽可能精确地制造金属板材坯件。
该目的通过权利要求1和5的特征来实现。根据从属权利要求的特征，本发明的适宜的实施例将变得清楚。
根据本发明，提出了一种通过激光切割制造金属板材坯件的方法，包括以下步骤：
将金属板材沿传送方向供给到激光切割装置，所述激光切割装置具有激光切割头，所述激光切割头沿传送方向和垂直于传送方向延伸的y方向来回可移动，
通过第一夹紧装置在所述激光切割装置的上游夹紧地夹持所述金属板材的第一部分，并通过第二夹紧装置在所述激光切割装置的下游夹紧地夹持所述金属板材的第二部分，
通过在所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置之间夹紧地保持的金属板材上产生拉张应力来拉伸容纳在所述激光切割装置中的金属板材，
松开所述金属板材，和
通过沿着预定的切割路径移动所述激光切割头，从所述金属板材切下所述金属板材坯件。
所提出的方法使得能够快速地制造金属板材坯件。这些金属板材坯件的特点是轮廓精度高、平坦度得到改善。由于金属板材仅在其被容纳在激光切割装置中时被拉伸，因此可以省去将金属板材传送到拉伸装置中的步骤以及将拉伸的金属板材进一步传送到激光切割装置的步骤。所提出方法的执行需要特别小的空间。除此之外，由于前阶段的拉伸步骤，从金属板材带料切下的金属板材坯件基本无应力。特别是，这些金属板材坯件不扭曲。这有助于在后续处理步骤中进一步处理金属板材坯件。
术语“拉伸”在本发明的意义上理解为，意指借助于单轴且无扭矩拉伸载荷的冷成形。选择拉伸载荷使得超过形成金属板材的金属的屈服点，从而使金属板材塑性变形。
有利地，在切割期间至多通过夹紧装置中的一个保持金属板材。换句话说，在松开金属板材之后，松开夹紧装置中的一个的夹紧连接。也可以在金属板材的切割期间松开两个夹紧装置的夹紧连接。因此确保了金属板材在切割期间不受拉张应力。
根据本发明的另一个实施例，金属板材是金属板材带料，金属板材带料从卷料连续地退绕，并被引导通过第一夹紧装置上游的环状凹坑。这使得能够有利地以时控方式将金属板材供给到激光切割装置。为了进一步改善金属板材的平坦度，可以通过辊式矫直机在环状凹坑的上游矫直金属板材带料。
金属板材也可以由金属板构成，金属板例如通过机械手，以时控方式连续地供给到激光切割装置。所切割的金属板材坯件也可以通过机械手移走，或者通过合适的传输装置传送走。
根据本发明的另一事实(provision)，提出了一种通过激光切割制造金属板材坯件的装置，包括：
激光切割装置，所述激光切割装置具有激光切割头，所述激光切割头沿传送方向和垂直于所述传送方向延伸的y方向来回可移动，和
拉伸装置，所述拉伸装置用于拉伸容纳在激光切割装置中的金属板材，所述拉伸装置包括第一夹紧装置、第二夹紧装置以及机构，所述第一夹紧装置设置在所述激光切割装置的上游，用于夹紧地夹持所述金属板材的第一部分，所述第二夹紧装置设置在所述激光切割装置的下游，用于夹紧地夹持所述金属板材的第二部分，所述机构用于改变第一夹紧装置和第二夹紧装置之间的距离，这样，在用第一夹紧装置和第二夹紧装置夹紧地夹持的金属板材上施加拉张应力。
所提出的装置能够快速地制造金属板材坯件。这些金属板材坯件的特点是轮廓精度高、平坦度得到改善。所提出的装置特别节省空间。
根据一个有利的实施例，所述拉伸装置包括由沿传送方向延伸的两个纵向撑件形成的框架、容纳所述第一夹紧装置并沿y方向延伸的第一拉伸横向构件、以及容纳所述第二夹紧装置并沿y方向延伸的第二拉伸横向构件。两个纵向撑件设置在激光切割装置的两侧。拉伸横向构件沿y方向延伸超过金属板材的宽度直至纵向撑件。
有利地，在平面图下，所述激光切割装置布置在所述框架内。例如，可以在纵向撑件的区域中设置液压装置，作为用于改变第一夹紧装置和第二夹紧装置之间的距离的机构，通过该液压装置，两个拉伸横向构件中的至少一个可以沿传送方向来回移动。
根据另一个实施例，所述装置包括供给装置，所述供给装置用于将所述金属板材沿所述传送方向供给到所述激光切割装置。该供给装置可以是设置在第一夹紧装置上游的机械手或一对传送辊。
适宜地，金属板材是容纳在卷料上的金属板材带料。供给装置的上游可以设置有环状凹坑。这使得可以从卷料连续地退绕金属板材。通过该供给装置，金属板材适宜地以时控方式供给到所述激光切割装置。
为了排出切割的金属板材带料，可以设置排出装置。排出装置可以是设置在第二夹紧装置下游的机械手或另一对传送辊。
下面将参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例，在附图中：
图1示出了激光切割线的示意性侧视图；
图2示出了图1中的组合式拉伸和激光切割装置的示意性侧视图；
图3示出了根据图2的平面图；以及，
图4示出了根据图2的主视图。
在图1所示的激光切割线的情况下，金属板材带料1从卷料2上退绕，并沿传送方向T被引导通过辊式矫直机3。辊式矫直机3的下游设置有环状凹坑4，附图标记5表示供给装置，该供给装置用于将金属板材带料1供给到组合式拉伸和激光切割装置，该供给装置例如由两个相互对置的夹紧辊形成。拉伸装置由附图标记6表示，激光切割装置由附图标记7表示。组合式拉伸和激光切割装置的下游设置有用于将切割的金属板材坯件9传送走的传送带8。
图2至图4示出了根据图1的组合式拉伸和激光切割装置的视图。
激光切割装置7包括沿传送方向T延伸的两个导轨10，桥接件11悬挂在导轨上并且可沿传送方向T来回移动。桥接件11上安装有激光切割头12，以便激光切割头沿垂直于传送方向T的y方向来回可移动。激光切割头12可以由控制器沿y方向和传送方向T任意地控制。激光切割头通过控制器沿预定的切割路径移动。预定的切割路径对应于待生产的金属板材坯件9的所期望的外部轮廓。
拉伸装置6包括两个纵向撑件13，这两个纵向撑件13在激光切割装置7的平面图中在两个导轨10的两侧沿传送方向T延伸。附图标记14表示第一拉伸横向构件，该第一拉伸横向构件布置在激光切割装置7的上游。附图标记15表示第二拉伸横向构件，该第二拉伸横向构件布置在激光切割装置7的下游。第一拉伸横向构件14上容纳有第一夹紧装置16，且第一夹紧装置16包括相互对置的上夹爪和下夹爪。上下夹爪可以相对于彼此移动以便夹紧金属板材带料1。适宜地引导上下夹爪，使得在拉伸所夹持的金属板材部分时，夹爪施加到金属板材部分上的夹紧力增加。同样在第二拉伸横向构件15处——类似于第一拉伸横向构件14，容纳有第二夹紧装置，该第二夹紧装置具有上夹爪和下夹爪(这里未示出)。
附图标记17表示液压装置，通过该液压装置，第二拉伸横向构件15相对于第一拉伸横向构件14沿传送方向T来回可移动。当然，也可以是设置在激光切割装置7下游的第二拉伸横向构件15被固定，且设置在激光切割装置7上游的第一拉伸横向构件14相对于第二拉伸横向构件15逆着传送方向来回可移动。此外，还可以是第一拉伸横向构件14和第二拉伸横向构件15都沿传送方向来回可移动。
该装置的功能如下：
通过辊式矫直机3将从卷料2退绕的金属板材带料1矫直。环状凹坑4用作从卷料2连续退绕的金属板材带料1的存储部。金属板材带料通过供给装置5以时控方式供给到组合式拉伸和激光切割装置。一旦预定的金属板材部分已被供给到组合式拉伸和激光切割装置，则通过设置在第一拉伸横向构件14和第二拉伸横向构件15处的夹紧装置16在上游和下游夹紧地夹持该金属板材部分。然后第二拉伸横向构件15通过液压装置17沿传送方向T移动，以便对保持在拉伸横向构件14、15之间的金属板材部分进行拉伸。然后放开该金属板材部分。打开设置在第二拉伸横向构件处的第二夹紧装置。也可以通过设置在第一拉伸横向构件14的第一夹紧装置16夹紧地保持该金属板材部分。
然后通过激光切割装置7从拉伸的金属板材部分切下具有预定轮廓的金属板材坯件9。一旦金属板材坯件9从金属板材部分完全切出，通过合适的传送装置(此处未示出)，所切割的金属板材部分与金属板材坯件9一起沿着传送方向T从组合式拉伸和激光切割装置输出。
虽然在附图中未示出，但是组合式拉伸和激光切割装置也可以装载金属板而不是金属板材带料1。
激光切割装置7还可以包括多个彼此独立可移动的激光切割头12。
附图标记列表
1 金属板材带料
2 卷料
3 辊式矫直机
4 环状凹坑
5 供给装置
6 拉伸装置
7 激光切割装置
8 传送带
9 金属板材坯件
10 导轨
11 桥接件
12 激光切割头
13 纵向撑件
14 第一拉伸横向构件
15 第二拉伸横向构件
16 第一夹紧装置
17 液压装置
T 传送方向

Claims (11)

1.一种通过激光切割制造金属板材坯件(9)的方法，包括以下步骤：
将金属板材(1)沿传送方向(T)供给到激光切割装置(7)，所述激光切割装置具有激光切割头(12)，所述激光切割头沿传送方向(T)和垂直于所述传送方向(T)延伸的y方向来回可移动，
通过第一夹紧装置(16)在所述激光切割装置(7)的上游夹紧地夹持所述金属板材(1)的第一部分，并且通过第二夹紧装置在所述激光切割装置(7)的下游夹紧地夹持所述金属板材(1)的第二部分，
通过在所述第一夹紧装置(16)与所述第二夹紧装置之间夹紧地保持的金属板材(1)上产生拉张应力来拉伸容纳在所述激光切割装置(7)中的金属板材(1)，
松开所述金属板材(1)，和
通过沿着预定的切割路径移动所述激光切割头(12)，从所述金属板材(1)切下所述金属板材坯件(9)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属板材(1)在切割期间至多由所述夹紧装置(16)中的一个保持。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属板材(1)以时控方式被供给到所述激光切割装置(7)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述金属板材(1)是金属板材带料，所述金属板材带料从卷料(2)连续退绕，并被引导通过所述第一夹紧装置(16)上游的环状凹坑(4)。
5.一种通过激光切割制造金属板材坯件(9)的装置，包括：
激光切割装置(7)，所述激光切割装置具有激光切割头(12)，所述激光切割头沿传送方向(T)和垂直于所述传送方向(T)延伸的y方向来回可移动，和
拉伸装置(6)，所述拉伸装置用于拉伸容纳在所述激光切割装置中的金属板材(1)，所述拉伸装置包括第一夹紧装置(16)、第二夹紧装置和机构(17)，所述第一夹紧装置(16)设置在所述激光切割装置(7)的上游，用于夹紧地夹持所述金属板材(1)的第一部分，所述第二夹紧装置设置在所述激光切割装置(7)的下游，用于夹紧地夹持所述金属板材(1)的第二部分，所述机构(17)用于改变所述第一夹紧装置(16)和所述第二夹紧装置之间的距离，这样，在用所述第一夹紧装置和所述第二夹紧装置夹紧地夹持的金属板材(1)上施加拉张应力。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述拉伸装置(6)包括由沿所述传送方向(T)延伸的两个纵向撑件(13)形成的框架、容纳所述第一夹紧装置(16)并沿y方向延伸的第一拉伸横向构件(14)、以及容纳所述第二夹紧装置并沿y方向延伸的第二拉伸横向构件(15)。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，在平面图下，所述激光切割装置(7)布置在所述框架内。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，还包括供给装置(5)，所述供给装置用于将所述金属板材(1)沿所述传送方向(T)供给到所述激光切割装置(7)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的装置，其中，所述金属板材(1)是容纳在卷料(2)上的金属板材带料。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的装置，其中，所述供给装置(5)的上游设置有环状凹坑(4)。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的装置，其中，所述金属板材(1)能够通过所述供给装置(5)以时控方式供给到所述激光切割装置(7)。
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