CN109070273B - 切割装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改善的切割装置和改善的切割方法，特别是用于处理和切割刚性材料比如纸板等的片材，其中片材沿着第一方向以稳定的方式被供应和移动，并且激光切割单元(或至少所得激光束)沿着基本上垂直的第二方向移动，其中通过协调两个移动，期望的切割在片材中得到执行。

Description

切割装置和方法

技术领域

本发明涉及用于处理(瓦楞)纸板和/或其它材料等刚性材料的片材的改善的激光切割机器。本发明进一步涉及用于切割瓦楞纸板和/或其它材料等刚性材料的片材的改善的方法。特别地，本发明涉及用于制备包装或包封产品更特别是所谓的二级或三级包装的装置和方法。

背景技术

历史上，行业和服务提供越来越多的可能性来用于包装和包裹的(家庭)递送。为此目的，常常必须使用预定格式的包裹，因为不可能在制作和/或发送包裹的每个位置(例如邮局)处理大量格式的包裹。因此，大多数情况下只存在有限数量的格式，并且因此根据包裹中的内容，它们占用的空间比必要的多得多。申请人在这方面注意到在许多商用情形中，包裹递送车辆的货物空间的大约40％并未被有效地使用，这从经济观点来说当然是不期望的，就效率而言也如此(可能的延迟和相关的成本，比递送包装所需的多的骑行，用于比严格所需的大的包装的较高成本，...)。因此，该问题的解决方案是提供更多数量的包装格式。这在一方面可能是极大的投资，而不确定这些格式将全部实际上被使用，并且在实践中，在大多数情况下，仍然将必须做出选择来提供基本(可能在一定程度上较大)的格式。因此更实用的解决方案看起来是允许原位定制创建期望的包装格式。作为结果，这需要存在一种切割机器，其能被编程以从刚性材料比如纸板或其它材料的片材切割大范围的形态。

公知系统的一个示例已经在US 7,045,740中被描述，其中激光切割系统被描述为具有适于沿着运送方向在运送方向的两个方向上运送材料的运送路径，以及能够处理输送带上的材料的激光切割单元。然而，该发明具有若干缺点，比如安全性、实际应用性、适当提供材料以在激光切割单元处进行切割等。

公知系统的第二示例已经在EP 0,224,113中被描述。然而，该文献描述更工业性的应用，并且绝不能安装在公共房间中。另外，该文献的发明专注于复合材料的切割，并且这种装置绝不旨在用于安装在办公室或公共房间中。

根据US 2015/148940的第三示例描述了一种用于以激光束处理纸板的高速装置，其中两个或更多个激光束被用于处理以恒定速度移动经过输送带的纸板，并且其中每个激光束被引导到特定加工区域。在这方面中，应该指出的是，这涉及呈巨大版本的用于重工业应用的系统，并且所述装置完全是不动的，因为实用问题以及涉及到安全性和健康(粉尘、烟气、...)，考虑到能量消耗，激光的大功率，输送带在没有极端缺点的情况下只能用于重工业环境中。另外，该应用将将总是需要复杂的输送带，考虑到它们被运送的高速度，通常在输送带处进行抽吸(抽真空)以保持纸板就位。另外，在该环境中，至关重要的是以片材被移动的恒定速度工作，这在实践中，对激光切割系统提出了极高的要求(还有非常高的速度和非常高的功率)，以便能够执行期望的处理。

在US 2007/199648中，也描述了公知的系统和方法来用于以激光切割系统处理纸板片材，然而，切割的优化再次仅以有限的方式被纳入考量，使用了明显地通用的输送带。

最后，文献DE 103 28 868涉及一种切割装置，其具有另一类型的运送系统，即在两侧夹紧纸板的辊。然而，这里相应的切割器是机械的(旋转刀具)，这是夹紧运送的原因，简单地是为了在以刀具系统进行处理期间保持片材。该文献的刀具系统还具有若干其它缺点，即非常高的磨损、较长的处理时间、不纯的处理操作(片材可能在边界处被损坏)等。

这些系统和其它公知系统中的许多存在的问题是，它们是广阔和大型的设备，其常常也只具有有限的适用性(它们仅可处理一些格式)。由于可能期望的是在大量位置例如邮局提供这种系统，因此必须提供在经济上可行的替代物，其更能以可靠的(公共健康、安全等)方式放置在这种公共位置中。然而，公知系统(其中纸板的片材被放置在激光切割刀片上，然后一个或更多个激光器根据设定或输入的指令处理片材)是失败的，因为它们既大型又昂贵，并且更适于工业环境，其中已经施加了更严格的安全条件，其难以在每个公共房间(邮局)中以实用的方式实施。

公知系统失败的第二方面是应对不同材料的灵活性。一些片材是较厚的、较薄的或具有局部不规则性(瓦楞纸板)，从而导致另一切割效果。因为重要的是限制激光器的能量消耗，所以至关重要的是确保片材在焦点中被激光束切割(因此其中待切割的片材被大致放置在激光束的焦点上)。由于它涉及紧凑的系统，与激光源的距离上的小波动就会造成到片材的转移功率的大变化，作为其结果，激光器可能在只应该弱化片材从而仅蚀刻掉一个层的地方切割片材，并且反之亦然。

上述问题是在公共房间中以存在人的健康或不危及其它用途的方式安装这些系统。激光切割机器的使用一方面造成不期望的(有毒)气体，而且还造成烟气、粉尘(在处理纸板特别是瓦楞纸板时肯定如此)。因此应该在工人必须在其中例如度过一整天的繁忙房间中避免这种情形。该问题的解决方案可以是在分离的通风房间中安装激光切割机器，但这由于缺乏空间而常常是困难的，在市区(这里难以牺牲办公室空间来用于技术房间)中肯定如此。

本发明旨在找到用于至少一些上述问题的解决方案。

需要一种改善的切割装置和切割方法，其既是紧凑的，并且其又能以安全的方式在(办公室)工作环境或公共房间中使用，并且这优选地没有过高的附加成本。

发明内容

本发明在第一方面涉及一种用于切割刚性材料比如纸板特别是瓦楞纸板等的片材的改善的装置。该装置包括以下部分：

a.运送系统，用于控制片材沿着运送方向从输入端向输出端的移动，其中所述片材处于平行于所述运送方向的运送平面中，优选地其中所述运送系统适于以受控方式沿所述运送方向的两个指向移动所述片材；

b.切割系统，用于处理所述片材，其中所述切割系统包括用于生成一个或更多个激光束的一个或更多个激光器，并且包括用于控制所述激光束中的一个或更多个的一个或更多个光学系统，使得所述激光束中的一个或更多个的至少一部分沿着束方向切割所述运送平面，其中所述光学系统中的至少一个适于沿着切割方向移动切割所述运送平面的所述一个或更多个激光束，其中所述切割方向处于垂直于所述运送方向的平面中并且平行于所述运送平面；

其中，所述运送系统适于在移动期间在至少两个夹持点或夹持区域处优选在4个或更多个夹持点或夹持区域处通过夹紧它们来夹持所述片材，使得在所述片材上沿着所述束方向相对于所述切割系统在所述片材的位置上存在最小的波动，其中所述束方向优选基本上垂直于所述运送平面。

上述装置的第一优点是，它能以非常紧凑的方式制得，因为激光器(或光学系统)应该仅能够在一个维度上移动，其进一步能以非常简单的方式得到执行，相反于在两个维度上移动的部件。然而，因为片材相对于激光器(或光学系统)在其上移动的维度而言沿着第二维度被引导和移动，所以不再需要具有在两个维度上移动的激光器(或光学系统)以便使片材(或其它材料)的整个表面得到处理。以这种方式，有可能在有限的空间中安装装置，因为操作仅在非常有限的条带上被有效地执行，并且片材能往复移动。由于激光束的切割部分只能沿一个方向移动从而处于一个平面中，因此容易在这些位置在运送平面的两侧为运送系统提供开口，因此激光束能自由地切割。

相反于来自技术现状的许多系统，本发明使用激光器来进行切割。考虑到激光处理，这一方面减少了被释放的粉尘以及废物，并且实际上破坏非常有限的区域，同时相邻部分经受非常少的影响，相反于机械切割系统，其中刀具和锯子(或其它切割零件)负责切割并且对待处理的区域的相邻部分造成很大的张力和/或应力。这不仅生成废物和粉尘，而且从审美观点来说还造成产品更粗糙，其中产品还可能由于所引起的张力所造成的小(微)裂纹而被进一步弱化，其在进一步原因的情况下，能放大并导致产品失效。另外，激光器的使用还允许更精细的操作，比如以非常精细的图案切开或配合，并且能在片材中轻松地做出中心开口，这在大多数替代切割系统中是非常更加困难的。激光器可例如为CO₂激光器(优选地在铝壳体中，其中它还可适用于其它类型的激光器)，但它肯定并不局限于此。其它可能性是例如所谓的Nd:YAG激光器或纤维激光器。所使用的激光器优选地具有40瓦特、更优选为50瓦特、55瓦特、60瓦特、65瓦特的最小功率，比如为75瓦特、85瓦特、100瓦特或更高。然而，注意的是激光器的功率优选地最大为120瓦特，并且最小为40瓦特。如有必要，激光器将设置有冷却，比如流体冷却，比如水冷却。优选地，还为装置提供保护帽，特别是用以保护激光器，更优选地使得当打开保护帽和/或暴露激光器时，装置自动地停止。优选地，切割系统的移动部件由步进电机驱动。

注意在以上描述中，有可能将激光器(在实践中为激光头)提供为沿着切割方向独立地移动(其中光学系统(例如用于聚焦)在实践中于是与激光器(激光头)一起移动)。用于该移动的部件在图3和4中示出，尽管存在其它选项。在图3和图4中，抽吸帽明显示出为围绕激光头。

如所述，运送系统适于在移动片材时夹紧片材。这一方面确保片材在运送平面中的确切定位，使得期望操作能如指示地以激光器得到执行，并且以非常高的精确进行。夹紧进一步还旨在用于避免或至少最小化片材在束方向上(或在垂直于运送平面的方向上)的偏差。因此，例如确保了片材得到伸展并且不存在局部隆起、褶皱或其它不期望的情形。在激光切割系统中，从片材到激光器的距离也可能是重要因素，如果有时不期望完全地切割片材而是仅弱化或蚀刻它时肯定如此。将期望的是保持激光束到片材的距离基本上恒定，使得对于激光束的强度不必进行校正(功率调节)。

所述装置的再一优点是，运送系统移动片材的速度能被轻松地调整，并且通常在处理过程期间也是强烈可变的，因为期望的是在同一个线上执行必需的操作。然而，在许多可获得的设施中，工作是以特别高的速度执行的，其不能或很难被调整，并且因此，激光系统被选择为具有非常更高的功率，使整个装置变大、变笨重和不可移动(不仅因为这种切割系统自身更庞大和沉重，而且还因为它们造成由于安全性考虑导致的非常多的附加问题)。然而，在本文献的发明中，提供了紧凑且甚至可移动的装置，通过特意选择不那么庞大的装置，其非常更加倾向于办公室环境，或者甚至是移动装置，其能例如被携带在厢式车中。在一优选实施例中，系统甚至能被一个人携带，并且包括可塌缩的片材(优选地在两侧)，用于在引入片材和/或排出处理后的片材时支撑片材。

优选地，运送系统构造为使得在运送平面的相对侧相对于激光器移动夹持元件(或辊)被配置为使得它们允许相对于运送平面的不同相互偏差，以最佳地补偿变化的厚度。以这种方式，夹持元件(辊)中的两个或更多个被枢转地连接到彼此，以确保通过夹紧片材来夹持片材。另外，在侧面具有较多数量的这种夹持元件的情况下，还可做出交叉连接。更详细的示例可在图中找到。

另外，还应该考虑到的是可相对于切割系统在片材的相对侧包括保护元件，以抓住穿透片材的激光束，从而避免对装置的损坏。在这方面的一个可能性是提供中空的、深色的优选为黑色的圆柱体(在图5和7中部分地示出)，其在壳体中具有一个或更多个开口，通常施加在侧面(在激光束从下方或上方的入射处以及从沿着圆柱体的纵向轴线的透视)。该圆柱体定位为抓住穿刺的激光束(传播经过运送平面)，并且基本上吸收并部分地漫射它们。壳体中的开口被做出为进一步改善通风以避免热量的发展。更优选地，通风(抽吸和/或鼓风机)可被提供来中和圆柱体的发热，以及用以移除烟气和/或其它污染。作为一个替代方案，中空圆柱体还可在其中设置有供激光束入射的开口，其中相对于开口在相对侧处的内部，相对于入射光束在不垂直角部下方存在平坦的突出部，以便将之反射回去。

在一可能实施例中，切割系统可附加地或替代地适于相对于片材在其上移动的运送平面还在不垂直位置下引导一个或更多个激光束(分开地)。该角部可优选地在装置的工作期间(因此在处理/蚀刻/切割片材期间)被动态地调整。相对于激光束的垂直入射的偏差优选地最大为20°，更优选为最大15°，并且最优选地最大为12°，以确保漂亮的产品并且还不会不必要地延长处理时间(不垂直的入射角造成每个表面实体的较低功率)。注意，垂直入射的偏差发生的方向通常沿随运送方向(换言之，其中激光束基本上处于平行于运送平面的垂线且平行于运送方向的平面中)。在仍更优选的实施例中，偏差为最大11°、10°、9°、8°、7°、6°、5°、4°、3°、2°、1°或甚至0°。

在一优选实施例中，切割系统定位在运送平面下方。注意，这里(并且还进一步在文本中)，从操作情形描述实施例。换言之，切割系统从下方切割到片材中，其中运送系统基本上安装在切割系统上方。这里，运送系统包括第一组(至少一个但优选为至少两个，即在切割区域的两侧，在平面的上方和下方--或甚至是四个或更多个)夹持元件和第二组(至少一个但优选为至少两个，或甚至是四个或更多个)夹持元件，以在夹持点或夹持区域处以组合的方式夹持片材。这里，第一组夹持元件定位在被切割系统基本上所在的运送平面分离的半部空间中，并且第二组夹持元件在另一半部空间中。注意，这些夹持元件适于使片材可移动，并且优选地用以通过自身沿着运送方向引导该移动，并且在这方面甚至基本上使它们相对于运送平面中的位置保持固定。第一组夹持元件由此适于进一步也在切割期间保持基本上固定位置，从而以这种方式确保切割系统切割片材，使得激光束的焦点(或焦点区域)基本上与片材重叠。由此，确实应该考虑到的是甚至在复杂的激光系统中，激光束仅在有限的焦点区域内保持平行，并且它们仍然将发散。因为期望的是激光束在激光束最佳地聚焦的短区域中切割片材，因此非常重要的是片材被输送在正确的位置处(因此在垂直于运送平面的方向上没有或具有最小的波动)。换言之，通过提供相对于切割系统固定的第一组辊，确保了该焦点区域对应于切割(或更一般而言处理)片材的区域所在的位置。在这方面中，应该指出的是，这以被动方式发生，第一组夹持元件确实通常被简单地固定放置，相反于在许多其它系统中用于定位它的主动引导。

由此，第二组夹持元件被定位成使得它们能沿着垂直于运送平面的方向移动。以这种方式，具有变化厚度的片材能被轻松地夹持，并且到激光器的距离能被保持恒定，目标在于使激光束的焦点区域与片材重叠。另一优点是夹持变得更容易，因为影响第二组夹持元件的重力已经自动地确保一定程度的夹紧。再次，这允许借助于基本上被动的构造确保对片材的夹紧和夹持。附加地，也可提供主动致动器来最佳化夹持，换言之用以确保在不损坏片材的情况下进行夹紧。在一可能实施例中，第一和第二组的夹持元件连接到彼此(通常一对一)，并且适于在片材上致动以沿着运送方向输送它们。以这种方式，夹持元件可通过引导它们或经由所连接的机械连接件来得到控制，以提供同一个影响(例如在作为处于两侧的夹持元件的一个或更多个辊的情况下，连接它们以施加相同的旋转速度)。

然而以上描述并不意味着相反的构造也属于可能性，即对于在运送平面“上方”的切割系统，其中第一组夹持元件也定位在运送平面上方，并且也是固定的以保证片材的最佳处理，即通过沿着运送平面在激光束的焦点区域中移动它们。

在一可能实施例中，系统包括用于制备两个分离的激光束的两个分离的可移动激光器(特别地实际上是激光束生成部件)，且有相伴的光学系统。注意，这可通过提供两个分离的激光头作为激光束生成部件来实现，所述两个分离的激光头各自适于提供激光束，但两者实际上在相同的激光装置上操作。以这种方式，处理速度能有可能加倍。由此，能进一步有可能改变激光器和/或光学系统的取向，使得激光束以不垂直的角度落到运送平面上，并且片材能被完全地处理。

在其再一实施例中，沿着两个相互大致平行但是分离的轴线控制激光束的两个激光器和/或光学系统独立于彼此移动，使得激光器和/或光学系统能沿着彼此在切割方向上(在两个指向上)移动，两者均优选处于平行于运送平面的同一平面中。

本发明的光学系统可包括若干元件。然而，优选地，它包括用于聚一个焦激光束(多个激光束)的透镜，使得它们在一个束(多个束)沿厚度尺寸切割片材的高度处具有焦点区域(具有束-束腰的最小直径的区域，或至少环绕区域，其中束的直径保持有限，例如在束腰的两侧的整个所谓瑞利长度上)，或至少使得片材的截面基本上与该焦点区域重合。这是指示片材相对于激光器的非常精确定位的重要性的再一方面，因为这优选地定位成使得它不能或只能沿着切割方向移动(并且因此对于相对于期望运送平面的距离而言是固定的)。在一典型实施例中，激光器与片材(运送平面)之间的距离在2.0cm到10.0cm之间，优选地在大约3.0cm到8.0cm之间。该距离的上限和下限的可能示例为例如78mm、76mm、74mm、72mm、70mm、68mm、66mm、64mm、62mm、60mm、58mm、56mm、54mm、52mm、50mm、48mm、46mm、44mm、42mm、40mm、38mm、36mm、34mm、32mm。

注意，激光器与片材之间的所述距离实际上是指片材与作为光学系统的一部分(并且并非必须是激光器的壳体或其它部分)的聚焦透镜之间的距离。

通过以高度的确定性保证激光束的焦点区域落入片材的厚度中，确保了对片材的高效处理，其中功率被最大限度地使用(在尽可能小的表面处)。另外，这还确保了更好的终制，因为将存在较少的由于激光束的低能量发展造成的烧焦条纹。

对透镜的适当选择能进一步用于满足特定应用。以这种方式，具有通常较短焦点区域的更球形透镜可用于蚀刻操作(因为每表面单位的激光束的最大功率仅在有限深度内是必需的或甚至期望的)，而通常具有较长焦点区域的不太球形的透镜可用于切割。在一优选实施例中，光学系统的部分(例如透镜)可根据应用而是否自动地改变。

在一优选实施例中，所述运送系统适于通过在所述夹持点或夹持区域中在所述运送平面的两侧夹紧片材来夹持片材，其中所述夹持点或夹持区域在所述一个或更多个激光器所在的一侧相对于所述光学系统在其上移动的轴线定位在固定距离处。

在再一优选实施例中，所述运送系统在所述夹持点或夹持区域中在所述运送平面的两侧包括至少两个夹持元件，并且适于沿着所述运送方向以受控方式移动所述片材，并且其中所述夹持元件在所述运送平面的定位有所述一个或更多个激光器的第一侧相对于所述光学系统在其上移动的轴线定位在固定距离处，优选地其中所述夹持元件在所述运送平面的第二侧可移动地定位以通过夹紧所述片材来夹持所述片材。

在再一实施例中，装置包括用于抽吸杂质比如粉尘和/或烟气的抽吸系统。抽吸系统由此定位成使得抽吸系统定位为比一个或更多个激光器更靠近运送系统。在一优选实施例中，抽吸系统包括管道或管路，其中管道或管路在装置的外侧具有输出口，用于移除来自装置的粉尘并且用于避免可能的技术问题，以及用于安全原因(起火的危险)。抽吸系统优选包括至少一个帽和一个或更多个过滤器。一可能的过滤器由此为碳过滤器(活性炭过滤器)。在一优选实施例中，抽吸系统被提供为靠近切割到片材中以尽快地移除所生成的粉尘和/或烟气的位置。通常，这种抽吸系统是激光切割系统的一部分，并且以这种方式被自动地引导靠近期望放置或被引导到期望放置。

通过提供抽吸系统，能立即移除气体和/或粉尘的不期望的发展，而不是被释放而对人类、动物或环境产生可能有毒的影响(污染、污渍或类似者)。如所述，办公室环境或公共房间中的该空气污染(以及正常污染)肯定应该被避免，因为工人有可能必须长期存在于不健康条件中，而没有任何设备，其被提供(或是期望的，因为想法不是让邮政官员坐在柜台处戴着气体或粉尘面罩或安全护目镜)。在工业环境中，在这方面中存在更大的灵活性，因为房间更大，并且已经存在其它安全规程，或者对于通风等存在更严格的通用要求，然而本发明涉及能放置在各处的系统。因为切割系统只能沿着一个轴线(切割方向)以有限的方式移动，所以有可能的是使抽吸系统或抽吸帽非常靠近片材(运送平面)，而不妨碍操作。以这种方式，所有杂质都能以非常高效的方式被抽吸走。优选地，空气被吹送到装置的光学系统(其至少一部分)，以便保持引导激光的光学系统基本上无粉尘，因为如果粉尘部分保持在那里，则那里可能发生火灾的痕迹。附加地(或替代地)，空气还被吹送到靠近激光器的焦点(被有效地切割的点)的区域，从而与抽吸系统组合而确保最佳的通风和抽吸。

在再一实施例中，运送系统包括辊系统。辊系统包括第一组辊和第二组辊，其中第一组辊和第二组辊被放置和调整成使得它们能在第一组辊与第二组辊之间夹持沿着运送系统移动的片材，并且以这种方式能沿着运送方向优选地在运送方向的两个指向上移动被夹紧的片材。优选地，第一和第二组辊被调整成使得第一组的每个辊被调节为通过与第二组的辊一起夹紧物体来夹持物体(或反之亦然，第二组的每个辊被调节为通过与第一组的辊一起夹紧物体来夹持物体)。更优选地，辊设置有耐磨涂层或包层，其在材料比如纸板(瓦楞或其它)上具有夹持力。

使用辊来夹紧片材并沿着运送方向移动片材允许简单地并且在运送方向的两个指向上以高精度执行它。辊可例如由一个或更多个步进电机驱动，用于非常准确地定位和移动片材。这种借助于夹紧进行的夹持可例如通过一个或两个辊组与弹簧(比如例如气体弹簧或其它)一起来得到执行，使得辊能夹持具有变化厚度的物体，即通过夹紧它们。替代地，一个或两个组的一个或更多个辊可包括弹性(可压缩)材料，其以这种方式调节适于辊之间的物体的厚度和/或形态。替代地，带或类似物体也可伸展经过若干辊，从而以这种方式延伸经过辊之间的物体的更大表面。

能以所述方法得到处理的片材的可能厚度优选在0.1mm到2.5mm之间，通常在0.3到1.5mm之间，或例如以0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm作为上限或下限。然而更高或者更低的厚度也是可能的。

替代地，运送系统可包括用于移动片材的若干机械臂，并且它也可使用其它方法。

在再一实施例中，装置包括控制系统，用于操作运送系统和用于操作切割系统。借助于两个系统的精确协调，有可能借助于本发明的装置在紧凑的房间中做出切割。优选地，控制系统适于借助于用于一个或更多个切割形态的一个或更多个指令将若干片材上的任务划分到片材上，使得基于片材的长度和宽度(还可能为厚度)，能最佳地利用片材。这避免了低效利用可获得的材料的情况下的不必要的浪费，并且避免了由对于可在较少片材上执行的指令使用过多的片材而造成的浪费。优选地，控制系统基于一个或更多个指令从具有更公知的格式的若干片材中选择。

在再一实施例中，光学系统中的至少一个包括一个或更多个反射镜，其中所述反射镜适于操控一个或更多个激光束，其中所述一个或更多个激光束被至少部分地偏转，使得被偏转的激光束沿着所述束方向与所述运送平面相交。光学系统还可设置有辐射分割器，以从一个激光束形成数个激光束，并且因此用于进行数个切割。分割出的激光束于是可被单独地控制(反射镜和其它光学部件)。优选地，一个或更多个激光器固定地安装，并且光学系统被可移动地安装，以便沿着切割方向移动所得激光束。

在仍再一实施例中，所述反射镜中的一个或更多个沿着所述切割方向相对于所述运送系统可移动地安装，使得一个或更多个被偏转的激光束能沿着所述切割方向移动，并且其中被偏转的激光束基本上不能改变方向。优点是运送系统和切割系统可被轻松地调谐适于彼此以做出切割图案，因为它们均能仅沿着分离的轴线或方向移动。以这种方式，能更容易地协调两个系统的移动。替代地，被偏转的激光束可改变方向，使得改变后的方向平行于延伸穿过切割方向和运送平面上的垂线的平面。优选地，激光束可在该情况下在延伸穿过切割方向和运送平面上的垂线的平面中具有更多方向。

优选地，激光器(考虑为激光头)和光学系统被集成到彼此中，并且两者均沿着切割方向在轴线上移动。这还确保了所得激光束在片材处的正确聚焦。

在再一实施例中，切割系统和运送系统被调节适于彼此，使得对片材的处理根据预定设计得以执行，即通过沿着运送方向移动片材并且沿着切割方向移动与运送平面相交的一个或更多个激光束的部分。优选地，移动与运送平面相交的一个或更多个激光束的部分是通过沿着切割方向移动一个或更多个光学系统的一个或更多个部分来致动的，更优选地使得激光器(激光源)保持固定。由于激光器(或激光源)是脆弱的和昂贵的，所以优选的是固定地安装它们，并且仅移动操控(聚焦、偏转、分割、反射等，不管是否完全地)所得激光束的光学系统，以便调节激光束的路径。

在再一实施例中，第一组辊包括至少两组辊。第一组的至少两组辊沿着运送方向彼此分离，使得一个或更多个激光束的切割运送平面的部分能在第一组的分离的辊组之间沿着切割方向移动。由此，第一组辊安装在运送平面的安装激光器的那侧。

在一替代实施例中，第二组辊包括至少两组辊。第二组的至少两组辊沿着运送方向彼此分离，使得一个或更多个激光束的切割运送平面的部分能在第二组的分离的辊组之间沿着切割方向移动。第二组辊安装在运送平面的安装激光器的那侧的相反侧。

在一优选实施例中，第一组辊包括至少两组辊，并且第二组辊包括至少两组辊。第一组的至少两组辊沿着运送方向彼此分离，使得一个或更多个激光束的切割运送平面的部分能在第一组的分离的辊组之间沿着切割方向移动。第二组的至少两组辊沿着运送方向彼此分离，使得一个或更多个激光束的切割运送平面的部分能在第二组的分离的辊组之间沿着切割方向移动。

上述实施例的优点是有可能独立于运送系统执行切割系统的移动，而没有激光束可接触运送系统的部分或可作为其结果被阻断的任何风险。另外，还有可能的是使切割系统的一部分(光学系统或激光器自身)非常近地接近运送平面，而不与运送系统相互作用。以这种方式，通过最小化路径长度而最佳地利用激光器。

在再一实施例中，所述一个或更多个激光器被调节为使得所述激光束具有可调节的功率和/或可调节的工作机制。例如有可能通过根据片材的厚度(或材料的种类)调节功率来以适当的方式处理具有变化的但是已知的厚度等的片材。更进一步，可期望的是做出完整的切割，但是具有弱化或具有周期性的切割，使得待切割的图案可从片材的其余部分被轻松地移除(压出)。

在再一实施例中，所述装置适于被安装成使得一个或更多个激光束的切割所述运送平面的部分从下方传播到上方，优选地其中通过夹紧片材来夹持片材是在重力的影响下执行的。以这种方式，可通过简单地使上方夹持元件在重力的影响下移动，从上方以数个夹持元件例如辊夹紧片材，使得它们通过夹紧片材而自动地夹持片材。因为激光束来自片材下方，因此它们不与上方的夹持元件相互作用，作为其结果，它们可例如被做得更大以沿着上侧夹持尽可能多的片材表面。

在再一实施例中，所述装置适于被安装成使得所述运送平面基本上垂直于在所述装置的操作期间供所述装置放置到其上的基座。该构造允许占据有限的表面，并且因此在可用空间很小的位置使用装置，或做出移动版本的装置。

在一替代实施例中，所述装置适于被安装成使得所述运送平面基本上平行于在所述装置的操作期间供所述装置放置到其上的基座。在众多因素中，优点是辊(或其它运送系统)能使用重力来在片材上具有更大的夹持力。另外，这能允许更安全的构造，其中存在用于装置的大的(稳定)支撑表面。另外，有可能以这种方式提供容易的供应和/或排出系统，以输送片材和/或移除处理后的片材。

在再一实施例中，装置适于被安装成使得运送平面和供装置放置到其上的基座在操作期间成一定角度。该角度可在0°到90°之间，比如为10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°。

在再一实施例中，所述装置包括用于至少部分地支撑所述片材的支撑表面，优选地其中所述支撑表面能至少在所述支撑表面的一侧被折出，并且更优选地其中所述支撑表面能在所述装置的输入端处和/或输出端处被折出。以这种方式，更容易运送所述装置，并且所述装置甚至能被携带至不同位置，而不占据运送器件中的过多空间。另外，支撑表面的存在使装置更用户友好，比如有可能自动地装订完成的片材，或放置用于处理的片材源，其可优选被自动地选取并在装置中得到处理。

在再一实施例中，所述运送系统包括用于移动所述片材使得所述片材能在所述运送平面中转动的数个球，优选地其中气流被提供来支撑所述球，更优选地其中所述球是空气轴承。该扩展可在众多因素中是高效的，以便能够以流畅的方式切割弯曲的形态。另外，空气轴承允许携带大重量而没有造成太多磨损的摩擦力。

在再一实施例中，运送平面被分离成两个半部空间，其中第一组辊定位在第一半部空间中，并且第二组辊定位在第二半部空间中。第一组辊定位在运送表面与一个或更多个激光器之间。通过扩展，第二组辊定位成使得运送平面定位在第二组辊与一个或更多个激光器之间。由此，第一组辊被适配为使得第一组辊能移动去到和始于第二组辊。替代地，第二组辊被适配为使得第二组辊能移动去到和始于第一组辊。替代地，第一组辊和第二组辊两者进一步均能移动去到和始于彼此。这一方面确保了更好的夹紧，以及有可能确保在片材的变化轮廓处的良好夹持。进一步开发这些实施例的可能性是例如为一个或两个组的辊提供具有一个或更多个弹簧的悬架，如图中所示。

在另外的再一实施例中，第二组辊被适配成使得第二组辊能相对于所述切割系统沿着束方向移动，并且其中第一组辊相对于所述切割系统固定地安装，使得第二组辊能通过抵靠固定的第一组辊夹紧所述片材来夹持所述片材，并且其中所述切割系统从第一半部空间处理所述片材，使得沿着所述束方向的基本上相同的距离能被维持在切割系统(从而一个或更多个激光器)与被夹紧的片材之间。该构造确保了片材被有效地切割之处的位置总是处于基本上相同的距离。以这种方式，能确保一个激光束(或多个激光束)在那里具有焦点，从而以激光器的最小功率执行切割。另外，在这方面不必移动切割系统来维持相同距离。

相反地，第一组辊可相对于固定的第二组辊沿着束方向移动。由此，切割系统优选适于与第一组辊一起发散，使得能在切割系统与被夹紧的片材之间沿着束方向维持基本上相同的距离。以这种方式，能确保一个激光束(或多个激光束)在那里具有焦点，从而以激光器的最小功率执行切割。

在再一实施例中，所述装置设置有发光元件，其优选地沿着(在上方和/或下方，可能部分地在装置内部，并且因此辐射到外部)装置的开口(纸板的片材能沿着其被引入)纵向地延伸。相同发光元件可设置在处理后的片材沿着其被移除的开口处。该元件不仅清楚地指示输入端和输出端定位在何处，并且警告用户关于比如障碍、阻挡等的问题。发光元件可进一步被控制为指示指令或操作的完成程度(清楚地借助于百分比，或随着完成接近而充满的条或物体，或颜色变化，例如从红色到绿色或蓝色)。优选地，发光元件是LED元件。注意，所述实施例也可适用于在本文献中描述的方法。

在再一实施例中，所述装置包括定位机构，其适于接收片材并在正确取向上引导片材。该定位机构可在众多因素中包括一个或更多个阻断机构，其允许片材的引入在装置处理一个或更多个片材之前仅到达一定深度，因此当引入片材时，其中正确的取向优选被自动地给予片材(例如直伸屏障，其能正确地限制片材的侧面)。一旦对片材的处理将开始时，阻断机构可例如自动地塌缩。替代地或附加地，还可提供一个或更多个传感器(例如红外)来监测片材的正确定位。

在第二方面中，本发明涉及一种用于切割刚性材料的片材(比如纸板特别是瓦楞纸板或其它材料的片材)的方法，包括以下步骤：

a.以受控方式沿着运送方向移动一个或更多个片材，其中所述片材处于基本上平行于所述运送方向的运送平面中；

b.以受控方式沿着切割方向移动一个或更多个可控激光束，其中一个或更多个激光束沿着所述束方向与所述运送平面相交，其中所述切割方向平行于所述运送平面，其中所述一个或更多个激光束适于处理所述片材，优选地用于切割所述片材，并且其中优选地所述切割方向基本上垂直于所述运送方向；

由此，当移动一个或更多个激光束时，所述一个或更多个激光束在一个或更多个片材的一个点上对一个或更多个片材做出一次或更多次切割，其中一个或更多个片材的受控移动被执行为使得片材在沿着沿着束方向的方向的位置上经历最小的波动。

其优点已经在本文献中描述，其中之一是激光束的聚焦将总是以相同的距离得到执行，并且以这种方式，激光器的功率一定不会或很难如公知系统中那样由于到片材的变化距离而被调节。

在再一实施例中，所述一个或更多个激光束由一个或更多个激光器和一个或更多个光学系统生成和引导，其中所述激光器和/或所述光学系统沿着所述切割方向可移动地安装，其中在所述一个或更多个片材的受控移动期间通过夹紧所述片材而在所述运送平面的两侧通过至少两个夹持元件夹持所述一个或更多个片材，其中所述片材的供所述激光束落到其上的一侧处的夹持元件相对于所述光学系统能在其上移动的轴线固定地定位。

在再一实施例中，至少两个激光束用于切割或处理片材，其中激光束被提供并且沿着切割方向单独地移动。一方面，激光束可由沿着切割方向在相同轴线上移动(并且由此可选地使激光束以特定角度落上)的两个激光器(和光学系统)提供，另一方面，激光器(和光学系统)可在两个分离的平行轴线上移动，以便覆盖片材的全长。

在再一实施例中，所述方法包括以下步骤，其中以下步骤与一次或更多次切割的执行实质上同时地执行：

抽吸由通过一个或更多个激光束执行对所述一个或更多个片材的一次或更多次切割所造成的杂质。

在再一实施例中，通过一个或更多个光学系统处理所述激光束使得所述激光束与所述运送平面相交，其中所述光学系统沿着所述束方向可移动地安装，使得当执行切割时，对于所述一个或更多个片材的最接近侧维持沿着所述束方向的恒定的预定距离。这已经关于装置在文献中描述，其中所述方法可进一步以逻辑方式完成。

在再一实施例中，所述方法以如在本文献中描述的装置或根据在本文献中描述的不同实施例的组合得到执行，具有相应的优点。

附图说明

图1示出了用于切割刚性材料的片材的装置的截面，垂直于运送方向并且沿着运送平面。

图2示出了装置的沿着运送方向的前视图。

图3示出了光学系统(激光头)和装置的用于沿着切割方向移动它的一部分的可能实施例的透视图。

图4和5示出了用于根据本发明的运送系统的一组辊特别是可移动的辊组的可能实施例的两个端部的透视图。

图6示出了根据本发明的装置的一部分的可能实施例的分解视图。

图7示出了作为用于本发明的光学系统的一部分的束头的可能实施例。

图8示出了装置的垂直于运送方向并且沿着运送平面的侧视图。

图9示出了根据一个优选实施例的用于切割刚性材料的片材的装置的截面，垂直于运送方向并且沿着运送平面。

具体实施方式

除非另有说明，在本发明的描述中使用的全部术语(包括技术和科学术语)均应具有如它们被本发明的技术领域中的人员通常所理解的意义。为了更好地理解本发明的描述，以下术语被特别地说明。

“一”、“一个”和“该”在本文献中指代单数和复数形式两者，除非在上下文中有明确的不同理解。例如“一部段”意指一个或多余一个的部段。

当“近似”或“大约”或“基本上相等/垂直/平行/相同”在本文献中与可计量的数量、参数、周期或时刻等一起使用时，意味着的是所引证的值有+/-20％或更小、优选+/-10％或更小、更优选+/-5％或更小、还更优选+/-1％或更小、并且甚至还更优选+/-0.1％或更小的波动，只要这种波动适用于所描述的发明即可。然而，将清楚地理解的是，对其使用了术语“近似”或“大约”的数量的值是所指定的其本身。

术语“包括”、“包括有”、“组成”、“构成”、“设置有”、“含”、“含有”、“包含”、“包含有”是同义词并且包括开放性术语，其表明存在所跟随的内容，并且其不排除或阻止存在从现有技术公知或在现有技术中描述过的其它部件、特性、元件、构件、步骤。

术语“运送方向”涉及这样的方向，刚性材料的片材沿着其被运送系统移动。注意在这方面没有指示移动的指向。

术语“切割方向”涉及平行于运送平面的方向，沿着其在运送系统上的刚性材料的片材中已经做出切口，并且沿着其移动切割系统的一个或更多个部分，以生成一个激光束或多个激光束来处理刚性材料的片材。优选地，该切割方向垂直于运送方向。注意在这方面没有指示移动的指向。

术语“束方向”涉及激光束的切割运送平面并且对片材执行处理的部分的路径。实际上，束方向将常常基本上垂直于运送平面，但它并不局限于此。

当在本文献中的可移动背景中使用“激光”时，它首先是指束头或其它光学元件，其适于生成通常在管中作为输出激光束生成的激光束。管(激光束最初在其中生成)将通常相对于装置在一定程度上是不动的，仅生成所得输出激光束的一个部件(或多个部件)将被可移动地安装(联接元件也如此)。相应的激光头在这种意义上也可被视为如文本中所述的光学元件。

本文献是从一种构思描述的，其中所述三个方向垂直于彼此并且因此形成三维坐标系。然而应该指出的是，这些方向并非必须垂直于彼此，但它们也可相对于彼此以一定角度放置(然而不平行)。

借助于端点对数字区间的引用包括端点之间的所有整数、分数和/或实数，包括这些端点。

在根据本文献的装置的再一实施例中，装置包括装载系统，例如自动镶嵌台，用于以正确方式自动地供应片材(或其它材料)到运送系统(使得片材可被直立供应，或以期望角度供应)。这可例如包括一个或更多个机械臂。

在装置的再一实施例中，装置包括用于卸载处理后的片材的卸载系统、和/或用于折叠处理后的片材的折叠系统。

在再一实施例中，装置包括扫描系统或另一识别系统，用于识别片材的参数，例如材料的尺寸、类型或种类。这可借助于对片材(例如条形码、QR代码)的视觉识别来执行，或基于对参数的有效分析来识别。

在再一实施例中，装置包括一个或更多个传感器，用于分析片材(或其它材料)(的特性)。这些传感器能够满足以下功能中的至少一个或更多个：分析片材(或其它材料)在运送系统上并且更确切地说在激光束与运送平面相交(并且切口被做出)的区域处的存在；确定所存在片材(材料)的厚度；确定所存在的片材(材料)(在切割区域处沿着切割方向)的宽度；分析片材(材料)超过激光束的切割区域的存在；确定激光器或光学系统的能沿着切割方向移位的部分的位置(也用于校准切割系统并防止由不可能的移动造成的过载)；确定紧急停止是否必要(例如保护帽的打开、过载和其它)；确定片材(材料)是否在运送系统上滑移(在运送系统试图启动移动时不移动或移动不充分，例如由于阻挡、夹紧或其它)。优选地，没有传感器接触片材(材料)以避免磨损。

在再一实施例中，装置适于经由无线和/或有线网络得到操作(在众多因素中，用以接收和执行更多指令，不管是否在用户的授权之后)。这也可通过直接联接用户设备与装置来实现(例如用于智能电话、平板电脑或其它连接件比如USB的驳接台架，与PC或膝上型电脑或其它)。优选地，控制系统为这样使得用户能给予指令和配置创作，用于直接在装置上处理片材，优选地经由屏幕(可选地触摸屏)或经由不管是否内置的迷你计算机。

在再一实施例中，装置可适于借助于一组尺寸经由简单的选择做出外盒和/或内盒。以这种方式，基于所述一组尺寸，可做出第一箱，并且随后可例如做出选择以建立适当的外盒和/或内盒，可选地其中可为外盒/内盒设定游隙。

在再一实施例中，装置适于评估片材是否具有必需的尺寸来执行指令。换言之，例如片材是否为正确的材料，是否足够长、宽和/或厚以便能够实现切割图案。优选地，装置适于警告用户或适于在装置上指示根据以上条件已经选取了错误的片材，和/或适于选取另一片材并评估该另一片材是否满足。

在再一实施例中，装置是可动的，优选地，装置包括具有轮(2、3、4或更多个)的支撑件或底盘以及夹紧轮的可能性，优选地使得夹紧可在一个单次动作中执行。

在再一实施例中，装置包括网络摄像头或类似视觉捕获系统来允许远程监测。

在再一方面中，本发明涉及用于控制用于经由(移动)应用切割刚性材料比如纸板或任何其它材料的片材的装置的方法，优选地，该装置为如本文献中描述的装置。由此，(移动)应用旨在用于与装置联接(不管是经由无线网络还是直接地)，以给予指令来处理一个或更多个片材。在(移动)应用中，用户可做出他自己的创作或上传已经存在的创作(例如下载其它用途的创作)。为了做出自己的创作，可设定创作的尺寸，以及优选的材料(厚度、类型、尺寸、颜色和其它)，可使用(或自由地绘制)可调节的几何图形或形态，可做出材料选择，副本的数量和其它。

在一可能实施例中，(移动)应用将用于指令(和在众多因素中的以上选择)的数据发送到装置，在其中可执行指令。还可以有可能的是本地地保存创作(在具有(移动)应用的设备上)或在装置上。

优选地，(移动)应用被适配为使得一个人能搜索设定为可获得的装置。反之，装置优选地被适配为使得它们能被提供在有线和/或无线网络中以便借助于应用由消费者使用。在应用中，一个人可随后从可获得的装置列表中选择，并且可给予指令，排队列表中的图形显示在运行应用的设备上。更优选地，用户还能看见哪些片材是可获得的(尺寸、材料、颜色和/或其它)。

在一可能实施例中，装置被提供有多种设置，其中一个或更多个主用户可登陆到装置中(经由移动应用，直接地在装置上，经由迷你计算机、膝上型电脑、平板电脑、PC或其它)，并且获得权项以访问大量设置，例如是否使相应的装置可获得，并且可选地还有比如“开放时间”等，在其中装置可被使用(如果未设置，则装置可在装置连接到因特网或连接到其它网络时是可获得的)。

在再一方面中，本发明涉及用于在用于三维结构的二维片材上构成切割形态的计算机实施方法，其中切割形态被保存为一种文件格式，其适于被上传到用于切割刚性材料比如(瓦楞)纸板等的片材的装置和/或被该装置读取。该切割形态可在移动设备上的(移动)应用构成，如上所述。

注意，还有可能的是将切割形态保存在外部，例如在云端中，其中用于切割的装置可连接到云端或因特网，以打开外部文件或者上传它们。优选地，用户可创建并上传这种文件到装置，并将它们保存在装置的内存中，使得切割形态可被再次使用。具有切割形态的文件可经由因特网、蓝牙、经由有线连接、经由USB或其它连接从一设备转移到所述装置。优选地，具有切割形态的文件可被轻松地调节，例如在装置自身上。

在一优选实施例中，用于在用于三维结构的二维片材上构成切割形态的上述计算机实施方法使用如在本文献中描述的用于切割片材的装置。

与用于激光切割的紧凑且轻松可控的装置结合的用于构成切割形态上述方法的优点将是清楚的，并且已经在装置自身的优点中被描述。它们能被轻松地安装在公共房间比如邮局中而没有任何不便，并且可在那里创建为用户量身定制的必需产品，即借助于简单的控制，其需要很少的用户先备知识。

在一优选实施例中，束方向基本上垂直于运送平面，优选地相对于与所述运送平面垂直的垂直位置具有20°的最大偏差，更优选地具有15°的最大偏差，并且还更优选地具有12°的最大偏差。在仍更优选的实施例中，偏差为最大11°、10°、9°、8°、7°、6°、5°、4°、3°、2°、1°或甚至0°。

在再一方面中，本发明涉及用于基于三维结构的尺寸并且基于一个或更多个预定切割形态在用于三维结构的二维片材上构成和实现切割图案的计算机实施方法，其包括以下步骤：

a.接收所述三维结构的尺寸；

b.从一个或更多个预定切割图案中选择切割形态；

c.基于所述尺寸和所选的切割形态构成所述切割图案；

d.可选地，选择和/或设定用于二维片材的材料种类，并基于所选择和/或所设定的材料种类调节所述切割图案；

e.将指令设定给用于以所设定的切割图案切割刚性材料的装置。

三维结构的尺寸可例如简单地是长度、宽度和高度，但也可描述更复杂的形态，比如数个实体图形的组合(例如用于包装花瓶的截顶圆锥或立方体)，对其而言于是可经由适当的程序来设定尺寸和形态。

其优点已经在本文献中被描述，并且在众多因素中包括装置自身的优点，其可被简单地使用并且在大量情形和位置中使用。

在再一实施例中，所述方法包括一步骤，其中在刚性材料中切割一个或更多个附加的切割图案，其中所述附加的切割图案适于在三维组装之后随后包封所述三维结构，或者随后被所述三维结构包封，并且其中包封或被包封以基本上紧密配合的方式进行。优选地，切割图案被组装在已经包封的状态中，以允许更紧密的包封，这是相比于先前单独地组装的三维结构必须在之后组装(这里将需要更大的游隙或公差)的情况而言。以这种方式，做出了一种俄罗斯套娃结构，其中多个结构以基本上紧密配合的方式配合到彼此中(因此结构之间的空间尽可能小，优选地几乎没有)，使得它们可基本上被视为具有作为壁的数个层的一个盒或结构，从而具有改善的强度和阻力。优选地，该方法可被可选地指示(例如，通过滴答声或咔嗒声)。优选地，切割图案被实现为使得三维结构以小于1.0cm、优选小于0.5cm、更优选小于0.25cm或甚至0.2cm或0.1cm的游隙被包封在接续三维结构的侧壁之间。最优选地，在接续三维结构的侧壁之间不存在游隙。这允许以简单的方式构造具有较高强度的盒和其它容器(或其它元件)，而不必给予新图形和尺寸。该方法可从先前切割图案在已知晓所使用刚性材料的厚度的情况下自动地推断新切割图案。

在再一优选实施例中，用于在用于三维结构的二维片材上构成和实现切割图案的计算机实施方法，装置是适于识别二维片材的尺寸的用于切割的装置，其中用于切割的装置适于接收用于切割预定切割图案的数个指令，并且其中用于切割的装置自动地执行最佳地结合用于基于二维片材的尺寸切割预定切割图案的数个指令的步骤，以便能最佳地利用二维片材。该措施确保进一步节省所使用片材的数量。数个切割图案在一个单一片材上的组合可借助于特定算法得到最佳化。

在再一优选实施例中，用于在用于三维结构的二维片材上构成和实现切割图案的上述计算机实施方法使用如在本文献中描述的用于在刚性材料比如(瓦楞)纸板中切割片材的装置。

在下文中，本发明将借助于说明本发明的非限制性示例得到描述，并且并不旨在解释为限制本发明的范围。

示例1：

在附图(图1、2和8)中，以简化形式示出了装置的一可能实施例的来自不同视角的截面或视图。分离系统之间的机械连接可通过大量的方式提供，并且因此不在没有必要的地方进一步讨论。这里，运送平面(6)被示出，其在图1和图8中的投射也与运送方向重合。在该情况下，运送平面(6)在两侧处被一组辊(2a、2b)环绕，其被一起集成在运送系统(2)中(与控制装置例如步进电机一起)。运送系统(2)可沿着运送方向在两个指向上移动片材，因此例如在图1中从左到右。这里，应该指出的是，第一组辊(2a)相对于切割系统沿着束方向(或相对于运送平面)固定安装。第二组辊(2b)可沿着垂直于运送平面的方向移动，使得具有不同厚度的片材可被夹持在第一组的辊(2a)与第二组的辊(2b)之间，其在较厚片材(或较厚材料)的情况下进一步发散。在该实施例中，第二组的辊(2b)借助于弹簧部件(3)相对于固定支撑件安装，所述固定支撑件在该构造中未示出，但其可被简单地提供。该固定支撑件也是用于切割系统(8)的固定基准，沿着它切割系统(8)(的部件)只能沿着切割方向(9)移动。在所述组的辊(2a、2b)之间，片材(或任何类型的材料)移动以便被切割系统(8)处理。切割系统(8)包括一个或更多个光学系统和激光器(1)。光学系统适于沿着束方向(7)引导激光器(1)的激光束，并且将它们聚焦在运送平面(6)上的片材上。切割系统(8)被适配为使得沿着束方向(7)延伸的激光束可在整个切割方向(9)上移动，以便能够在运送平面(6)的整个宽度上切割。在该实施例中，激光器(1)自身可移动地安装在切割方向(9)上方，在其它可能实施例中，激光器固定安装并且沿着切割方向(9)移位光学系统(的一部分)，这将激光器的束引导和/或聚焦到运送平面(6)上的片材。

在再一实施例中，可存在抽吸系统，其有利地安装为使得它至少部分地(或至少以其支座)定位在激光器和/或光学系统与运送平面(6)之间。

示例2：

在下一示例中，提出了所谓的俄罗斯套娃系统，其中制作出数个箱(或其它物体，箱在这里仅用作易于呈现的物体)，其适于装配到彼此中，并且因此用作单个增强的箱。因此，4mm厚的纸板片可用作第一箱和第二箱，它的期望尺寸已经被给予(对其而言甚至切割图案已经被给予)。通过勾选“俄罗斯套娃”选项，指令被自动地给予装置以对于第二箱执行第二切割图案，其适于在组装之后包封第一组装的切割图案。替代地，可执行第二切割图案，其适于在组装之后被包封在第一组装的切割图案中。这可简单地通过调节切割图案的尺寸来完成(增加或减小，取决于它应该是包封还是被包封的事实)，且裕度为4mm(或8mm，取决于相应的尺寸)，使得组装后的切割图案密切地配合。

示例3：

在图9中示出的优选实施例的特定构造中，相对于激光头(1)自身(和/或操作激光束的光学系统)固定定位的夹持元件(2a)以及激光头(1)(和光学系统)两者均在操作状态中在装置处定位在运送平面(6)下方。上方的夹持元件(2b)，在该特定示例中例如为但不限于辊，可例如经由弹簧部件(3)通过夹紧来确保夹持。替代地，该夹紧也可简单地在重力对上方夹持元件(2b)的影响下得到执行，作为其结果，固定的夹持元件(2a)与可移动的夹持元件(2b)之间的片材通过夹紧它们而被夹持。激光头(1)和光学系统由此也定位在运送平面(6)下方，以确保一方面的激光头(1)和/或光学系统(并且在该情况下呈可构建到激光器中的透镜的形式)与另一方面的片材的被处理的最接近侧之间的距离保持基本上恒定。

示例4：

图3示出了适于引导激光束的可移动光学系统或激光头(10)的特定构造，其中它可借助于电机或其它驱动器件沿着切割方向移动，所述电机或其它驱动器件移动具有光学系统(10)的平台(1)，并且其经由能量链或线缆履带(12)接线。由此，部分封装帽(11)也可围绕激光头(10)被看见，其适于从激光头(10)抽吸走(和/或吹走)烟气、粉尘和热。注意，在再一些实施例中，存在可能性来可移动地安装束，使得激光束可相对于运送平面以不垂直的角度设置。因此，激光头(10)可被倾斜，其中它可以一定角度优选在平行于运送方向并与运送平面为垂线的平面中被放置。替代地或附加地，激光头(10)也可在平行于切割方向并与运送平面为垂线的平面中被倾斜。如所述，所得激光束与运送平面上的垂线做出的角度优选为最大20°，更优选为最大15°或甚至12°或更小。图7最终示出了适于在根据本发明的装置或方法中引导激光束的束头的可能实施例。

示例5：

图4和5示出了用于一组辊的可能结构。特别地，所教示的实施例极度适合作为可移动组的辊(优选在最优选实施例中为上组，其中激光束从下方在片材中切割)，这是考虑到其灵活的定位可能性。因为辊组可被推压抵靠片材，所以它们将自动地沿随片材的释放，因为它们可在一定程度上被相互地枢转。因此，两个辊对(2c、2d和2e、2f)的每个辊对中的辊可经由辊连接件(14a、14b)(具有悬架结构的辊连接件的中心连接点，它们可围绕其被枢转)相对于彼此被枢转。注意，辊连接件(14a、14b)不刚性地连接到彼此。然而，也存在连接辊对(2c、2d和2e、2f)的交叉连接件(经由悬架结构)。该交叉连接件进一步设置有作为动力传送装置的弹簧(15)，使得以这种方式，辊对推压彼此抵靠片材以进行处理，更加如此的是在辊对中的一个从运送平面进一步发散(例如由于片材的释放)时。最后，还存在保护元件(16)，其是圆柱形物体，其在辊之间居中地延伸，并且定位成使得切割片材的激光束被引导到此。该保护元件(16)适于实质上吸收穿破激光束并移除所得热(通常是通过保护元件的中空内部，可能设置有确保空气通路的通风系统，此外可在保护元件的整个长度上设置开口以进一步移除温暖的空气、烟气或粉尘)。此外，可在保护元件(16)的端部处设置排出口(17)，以经由穿过保护元件(16)的所得气流移除热(和/或粉尘、烟气、...)。

应该明白的是，本发明并不局限于以上描述的实施例，并且一些调整或变化可增加到所描述的示例，而不改变所附权利要求书的范围。例如已经参考切割刚性材料比如纸板等的片材以制作包装而描述了本发明，但将清楚的是，本发明也可用于例如处理、打孔、雕刻或蚀刻纸板或其它材料以实现其它目的，和/或可应用于其它类型的基础材料比如板、片和其它材料，或者其它种类的材料，例如纸张、木材、金属、碳、玻璃、塑料和其它。

Claims (23)

1.一种用于切割纸板或瓦楞材料的片材的装置，包括：

运送系统，用于控制片材沿着运送方向从输入端向输出端的移动，其中所述片材处于平行于所述运送方向的运送平面中，其中所述运送系统适于以受控方式在所述运送平面内移动所述片材；和

切割系统，用于处理所述片材，所述切割系统包括用于生成至少一个激光束的至少一个激光器，并且包括用于控制所述激光束中的至少一个的至少一个光学系统，使得所述至少一个激光束的至少一部分沿着激光束方向切割所述运送平面，其中所述光学系统中的至少一个适于沿着切割方向移动切割所述运送平面的至少一个激光束，其中所述切割方向处于垂直于所述运送方向的平面中并且平行于所述运送平面；

其中，所述运送系统适于在移动期间在至少两个夹持区域处通过在所述夹持区域处夹紧所述片材来夹持所述片材，使得沿着所述激光束方向相对于所述切割系统在所述片材的位置上存在最小的波动，其中所述激光束方向基本上垂直于所述运送平面，

其中所述运送系统包括：第一组夹持元件，其位于所述运送平面的第一侧；和第二组夹持元件，其位于所述运送平面的第二侧，该第二侧与所述运送平面的第一侧相反，并且

其中所述至少一个激光器位于所述运送平面的第一侧或位于所述运送平面的第二侧，并且

其中位于所述运送平面的与所述至少一个激光器相同一侧的那组夹持元件相对于所述至少一个激光器固定，并且位于所述运送平面的与所述至少一个激光器相反一侧的那组夹持元件定位成使得它们能够被动地沿着与所述运送平面垂直的方向移动。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述运送系统被构造为通过在所述夹持区域中在所述运送平面的两侧夹紧所述片材来夹持所述片材，其中所述夹持区域在一个或更多个激光器所在的一侧相对于所述至少一个光学系统在其上移动的轴线定位在固定距离处。

3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述夹持元件适于通过在所述运送平面的两侧在所述夹持区域中夹紧所述片材来夹持所述片材，并且适于沿着所述运送方向以受控方式移动所述片材，并且其中所述夹持元件在所述运送平面的定位有至少一个激光器的第一侧相对于所述至少一个光学系统在其上移动的轴线定位在固定距离处，其中所述夹持元件在所述运送平面的第二侧可移动地定位以通过夹紧所述片材来夹持所述片材。

4.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述运送系统包括辊系统，其中所述辊系统包括第一组辊和第二组辊，使得所述第一组辊和第二组辊能通过在所述第一组辊与所述第二组辊之间夹紧所述片材来夹持所述片材，并且能沿着所述运送方向并且在所述运送平面内移动被夹紧的片材。

5.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置包括用于控制所述运送系统和所述切割系统的控制系统，其中所述控制系统适于从用于所述片材上的一个或更多个切割形态的一个或更多个指令中选择指令，使得基于所述片材的长度和宽度，能对所述片材进行最佳利用。

6.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述光学系统中的至少一个包括构造为操控至少一个激光束的一个或更多个反射镜，其中所述至少一个激光束被至少部分地偏转，使得至少一个被偏转的激光束沿着所述激光束方向与所述运送平面相交。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述反射镜中的至少一个沿着所述切割方向相对于所述运送系统可移动地安装，使得至少一个被偏转的激光束能沿着所述切割方向移动，并且由此所述至少一个被偏转的激光束不改变方向。

8.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述切割系统和所述运送系统相对于彼此被调节成使得对所述片材的处理根据预定设计得以执行，即通过沿着所述运送方向移动所述片材并且沿着所述切割方向移动与所述运送平面相交的至少一个激光束，其中沿着所述切割方向移动与所述运送平面相交的至少一个激光束是通过沿着所述切割方向移动所述光学系统中的至少一个来致动的。

9.如权利要求4所述的装置，其中，所述第一组辊包括至少两组辊，其中第一组的至少两组辊沿着所述运送方向彼此分离，使得在第一组的分离的辊组之间与所述运送平面相交的至少一个激光束能沿着所述切割方向移动，并且其中所述第二组辊包括至少两组辊，其中第二组的至少两组辊沿着所述运送方向彼此分离，使得在第二组的分离的辊组之间与所述运送平面相交的至少一个激光束能沿着所述切割方向移动。

10.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置适于被安装成使得所述运送平面基本上平行于在所述装置的操作期间供所述装置放置到其上的基座。

11.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置适于被安装成使得所述运送平面与在所述装置的操作期间供所述装置放置到其上的基座成一定角度。

12.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置包括用于至少部分地支撑所述片材的支撑表面，其中所述支撑表面能至少在所述装置的一侧被折出，并且其中所述支撑表面能在所述装置的输入端处和输出端处被折出。

13.如权利要求4所述的装置，其中，所述运送平面分离两个半部空间，其中第一组辊定位在第一分离半部空间中，并且第二组辊定位在第二分离半部空间中，其中第二半部空间不同于第一半部空间，并且第一组辊定位在所述运送平面与一个或更多个激光器之间，并且其中第一组辊能移动去到和始于第二组辊。

14.如权利要求13所述的装置，其中，第二组辊被适配成使得第二组辊能相对于所述切割系统沿着所述激光束方向移动，并且其中第一组辊相对于所述切割系统固定地安装，使得第二组辊能通过抵靠固定的第一组辊夹紧所述片材来夹持所述片材，并且其中所述切割系统从第一半部空间处理所述片材，使得沿着所述激光束方向的基本上相同的距离被维持在所述一个或更多个激光器与被夹紧的片材之间。

15.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述激光束方向基本上垂直于所述运送平面，相对于与所述运送平面垂直的位置具有20°的最大偏差。

16.一种用于切割纸板或瓦楞材料的片材的方法，包括以下步骤：

以受控方式沿着运送系统的运送方向移动纸板或瓦楞材料的至少一个片材，其中所述片材处于基本上平行于所述运送方向的运送平面中；以及

以受控方式沿着切割方向移动来自至少一个激光器的至少一个可控的激光束，其中至少一个激光束沿着激光束方向与所述运送平面相交，其中所述切割方向平行于所述运送平面，并且其中所述至少一个激光束被构造用于处理所述片材，并且用于切割所述至少一个片材，并且所述切割方向基本上垂直于所述运送方向；

其中，当移动所述至少一个激光束时，一个或更多个激光束执行对所述至少一个片材的至少一个切割；并且

其中，执行对所述至少一个片材的受控移动，由此所述片材沿着一沿着所述激光束方向的方向在位置上经历最小的波动，

其中所述运送系统包括：第一组夹持元件，其位于所述运送平面的第一侧；和第二组夹持元件，其位于所述运送平面的第二侧，该第二侧与所述运送平面的第一侧相反，并且

其中所述至少一个激光器位于所述运送平面的第一侧或位于所述运送平面的第二侧，并且

其中位于所述运送平面的与所述至少一个激光器相同一侧的那组夹持元件相对于所述至少一个激光器固定，并且位于所述运送平面的与所述至少一个激光器相反一侧的那组夹持元件定位成使得它们能够被动地沿着与所述运送平面垂直的方向移动。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述至少一个激光束由至少一个激光器和至少一个光学系统生成和引导，其中所述激光器和所述光学系统沿着所述切割方向可移动地安装，其中在至少一个片材的受控移动期间通过夹紧所述片材而在所述运送平面的两侧通过至少两个夹持元件夹持所述至少一个片材，其中所述至少一个片材的供所述至少一个激光束落到其上的一侧上的夹持元件相对于所述光学系统能在其上移动的轴线固定地定位。

18.如权利要求16或17所述的方法，其中，通过至少一个光学系统处理所述至少一个激光束使得所述至少一个激光束与所述运送平面相交，其中所述至少一个光学系统沿着所述激光束方向可移动地安装，使得当执行切割时，对于所述至少一个片材的最接近侧维持沿着所述激光束方向的恒定的预定距离。

19.如权利要求16或17所述的方法，其中，所述激光束方向基本上垂直于所述运送平面，相对于与所述运送平面垂直的位置具有20°的最大偏差。

20.如权利要求16或17所述的方法，其中，所述片材由纸板、瓦楞纸板及其组合所组成的组中的至少一个形成。

21.如权利要求16或17所述的方法，其中，所述方法是计算机实现的，用于基于三维结构的尺寸并且基于一个或更多个预定切割形态在用于三维结构的纸板或瓦楞材料的二维片材上构成并实现切割图案，其中所述方法包括以下步骤：

接收所述三维结构的尺寸；

从一个或更多个预定切割图案中选择切割形态；

基于所述尺寸和所选的切割形态构成所述切割图案；以及

将指令发送到用于将纸板或瓦楞材料切割为所构成的切割图案的装置。

22.如权利要求21所述的方法，其中，在纸板或瓦楞材料的片材中切割至少一个附加的切割图案，其中所述附加的切割图案适于在三维组装之后以紧密配合的方式包封所述三维结构，或者被所述三维结构包封。

23.如权利要求21所述的方法，其中，用于切割的装置被构造为用于确定至少一个片材的尺寸，用于接收用于切割所构成的切割图案的指令，并且用于切割所构成的切割图案，以基于所述至少一个片材的尺寸对所述至少一个片材进行最佳利用。

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