CN109420797A - 带锯机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于锯切金属工件的带锯机，具有：锯机下部；安装在锯机下部上的锯机上部；至少两个支承在锯机上部中的工作轮，其中至少一者是受驱动的；随着切割运动环绕工作轮且通过切割区内的锯带；以及安装于锯机上部的供料装置，用于向锯带供应工件和/或向锯切平面中供应工件，锯带能够在锯切平面中运动以实施锯切进给运动。所述供料装置具有用于可释放地固定工件的活动支座，从而供料装置的所述支座从初始位置出发既能以平移运动也能以旋转运动朝切割区和/或向锯切平面运动。优选锯带沿与其环绕工作轮的方向相同的方向通过切割区，而支座朝向切割区平移运动，以便执行切割进给运动。为此，工件由支座这样转动，使得支座的上侧指向下面。

Description

带锯机

技术领域

本发明涉及一种根据方案1的前序部分所述的用于锯切金属工件的带锯机以及一种根据方案13的前序部分所述的用于将通过金属3D打印法制造的金属件从基板上分离的方法。

据此，这种类型的带锯机包括锯机下部和锯机上部，所述锯机上部通常可移动地连接于锯机下部，但对于具体的应用场合也可能不可移动地连接于锯机下部。锯机上部通常设置在锯机下部的上方，并且如果锯机上部可移动地安装，则所述锯机上部就能够以直线运动的方式或以枢转运动的方式下降到锯机下部上和从锯机下部抬起。但本发明不限于锯机上部设置在锯机下部的上方的情况。

背景技术

在锯机上部中支承至少两个工作轮，其中至少一个工作轮是受驱动的。围绕工作轮布设锯带，所述锯带随着切割运动绕工作轮环绕。通过受驱动的工作轮驱动锯带进行切割运动。在锯机上部中在两个工作轮之间设有切割区，锯带随着其切割运动通过所述切割区，并且在所述切割区中对待锯切的金属工件进行锯切。为此，通常是锯带或一般是整个锯机上部通过锯切进给运动而朝工件运动，所述锯切进给运动的方向与切割方向不同，且通常大致垂直于切割方向。可选地或另外地，可以使工件朝锯带运动，由此同样可以实现锯切进给运动。

在所述类型的带锯机的锯机下部安装有用于进给工件的进料装置。利用所述进料装置能将工件运送到切割区内的锯带和/或运送到锯切平面中，为了执行锯切进给运动，切割区内的锯带能在所述锯切平面中运动。

通常，在现有技术中，工件向锯切平面中进料，其中，进料运动大致垂直于锯切进给运动并且也大致垂直于切割运动实现，就是说，利用进料装置将工件移动到锯切平面中，然后使锯机上部连同环绕的锯带一起下降到工件上，从而在切割区中在锯切平面内锯带被引导地切入工件中并锯断工件。为了精确地定位工件并且在锯切过程中固定工件，进料装置具有用于可释放地固定工件的支座，所述支座通常包括活动的夹紧块。基于此，所述支座特别是可移动的，以便在完成锯切之后移动工件，通常是前移，从而可以实施新的锯切。这种带锯机例如由DE 10 2013 210 573 A1已知。

这种类型的带锯机适于锯切不同的金属件。通常锯切单独或成束的长形材料(即杆件、管件、型材等)，所述长形材料通常在辊道上供应给带锯机并定位在构成锯机下部的上侧的锯切台上，以便进行分离切割。

一种新的应用是将通过金属3D打印法制造的金属件与基板分离，在所述基板上例如用激光烧结法“打印”所述金属件。这种基板通常具有200×200mm²至400×400mm²的尺寸，而在基板上制造的金属件通常有最高200mm或400mm的高度。实际的3D打印通过通常逐层熔化基板上的为点状或线状的金属粉末来进行。这会产生这样的问题，即，在基板上逐层生成的金属件会牢固地焊接在基板上。为了将金属件从基板上分开，在最近一段时间内也使用所述类型的带锯机。

为了利用如由DE 10 2013 210 573 A1已知的带锯机将通过金属3D打印法制造的金属件从其基板上分离，必须将基板夹紧在设计成夹紧块的活动支座中，并且是这样夹紧：使得基板恰好竖直地定向或者位于精确地平行于锯切平面的平面中。在基板上制造的金属件此时沿水平方向或垂直于锯切平面延伸。如果基板已经由夹紧块移动到锯切平面，则通过降低锯机上部来实施必要的锯切，其方式是，沿带有打印的金属件的基板的上侧引导锯带。利用这种锯切将金属件从基板上分离。

但这里有问题的是，基板相对于锯切平面必须非常精确地定向，以便不会无意中锯切到基板中或锯切到金属件中，因为由此会破坏3D打印的结果并产生废品。但常见的基板重约30kg并且连同在其上打印的金属件具有对于在夹紧块中精确定向非常不利的重心。因此，利用传统的带锯机难以确保基板的精确定向并且由此难以确保精确的分离切割。

此外常见的是，在基板上打印不止一个金属件，而是同时打印多个金属件，因此，用唯一的锯切操作将这些金属件从基板上分离。如果现在基板在传统的带锯机中竖直定向并被夹紧且以竖直的锯切平面执行锯切，则首先从基板上分离的金属件会向下掉落到还没有从基板分离的金属件上。尤其是当从基板上分离具有复杂且精细结构的金属件时，这会导致潜在的发生损坏的危险，所述具有复杂和精细结构的金属件的制造通过金属3D打印法才能实现并且金属3D打印法主要就用于制造这种金属件。此外还存在这样的危险，即，锯掉的金属件没有掉落，而是倾斜地挡靠在其他尚未锯掉的金属件上，那么锯带会被卡住。

发明内容

因此本发明的目的是，对前面所述类型的带锯机进行改进，使得带锯机适于特别是与目前为止的带锯机相比更好地适于将通过金属3D打印法制造的金属件与基板分离。本发明的另一目的是，提出一种用于将通过金属3D打印法制造的金属件从基板上分离的方法，所述方法避免了上面列出的问题。

所述目的通过具有方案1的特征的带锯机以及通过具有方案13的特征的方法来实现。根据本发明的带锯机的优选实施方式在方案2至方案12中给出，根据本发明的方法的一个有利的改进方案在方案14中给出。

据此，根据本发明的带锯机的大部分结构以传统的方式设计，即所述带锯机具有：锯机下部；锯机上部，(可移动或不可移动地)安装在锯机下部上方的(所述锯机上部可以但不是必须设置在锯机下部的上方)；至少两个工作轮，支承在锯机上部中，其中至少一个工作轮是受驱动的；锯带，随着切割运动环绕工作轮且通过切割区；以及供料装置，安装在锯机上部，所述供料装置用于向切割区内的锯带供应工件和/或向锯切平面中供应工件，切割区内的锯带能在所述锯切平面中运动，以实施锯切进给运动。

如本身已知的那样，根据本发明的带锯机的所述供料装置具有用于可释放地固定工件的活动支座。但这种传统上通过夹紧块构成的所述活动支座根据本发明与所述带锯机的设定应用相适配。所述支座构造成：使得所述支座从初始位置出发既能以平移运动的方式也能以旋转运动的方式使固定在支座上的工件朝切割区内的锯带和/或朝锯切平面运动，在初始位置中，工件能够拆卸地安装在支座上，例如利用夹子或夹紧装置、但优选通过螺纹连接结构进行所述安装。所述平移运动和旋转运动这里可以前后相继地实施，但或者也可以以相应的合成运动实施。

活动支座的旋转运动将工件最终带入到对工件进行锯切的位置中，这使得带有已通过金属3D打印法在基板上制成的金属件的基板在安装到支座上时不必再在这样的平面中精确地定向，即该平面位于锯切平面中或平行于锯切平面定向。相反的，例如可以将连同位于其上的金属件的基板例如在吊车的辅助下放置到支座上，所述支座在其初始位置中构成平坦的台架。这样，工件不仅能特别简单地放置到支座上，而且还能特别简单地可释放地固定在支座上。通过所述旋转运动，所述支座此时将基板带入这样的定向，在该定向中，基板精确地平行于锯切平面定向或精确地位于锯切平面中。

存在以下情况：根据本发明的带锯机的锯带是以传统的方式和形式通过锯机上部的下降或平移从而在锯切平面中运动以执行锯切进给运动，或者，锯带在锯切操作中保持位置固定(并且仅在进行切割运动时保持位置固定)，而工件在通过锯带定向所限定的锯切平面中朝向锯带运动并且由此实现锯切进给运动。根据存在上述哪种具体情况，根据本发明的支座的平移运动能够确保的是，基板、具体而言是基板的其上打印有金属件的上侧精确地位于锯切平面中，或者，至少平移运动的一个分量能够确保的是，当锯切进给运动不是由锯带执行时，也能够实现这种锯切进给运动。在本发明的范围内也可以设想采用上述基本原理的混合形式。

根据本发明，利用支座的旋转运动，也可以在锯切通过金属3D打印法制造的、包括金属件和基板的工件时消除现有技术的第二个主要缺点：在锯切操作中前后依次锯掉的基板上所打印的多个金属件中，存在已经锯掉的金属件倾斜地靠在尚未锯掉的金属件上的这种危险并会导致故障或损坏时，所述支座可以设计成使得支座通过旋转运动类似于使工件发生回转，即，以这样的定向将工件供应给切割区内的锯带或锯切平面，使得金属件向下定向地设置在基板上，此时，基板优选水平定向。因此，已经锯掉的金属件由于重力会向下掉落，而不会与尚未锯掉的金属件发生接触，由此避免了可能的损坏以及对锯切操作的干扰。

为了确保实现工件、特别是带有的印刷金属件的基板的精确定向，优选设有固定挡块，以限制所述能平移和旋转运动的支座的旋转运动。由此还确保了，在将工件安装在支座上时不必为了例如不会无意中使支座倾斜而特别地小心。另外，所述支座当然也可以设有用于平移运动的固定挡块。

在本发明的范围内特别优选的是，供料装置的支座能平移地朝切割区内的锯带运动并由此执行锯切进给运动。这使得锯机上部可以在锯切期间保持不运动。特别是在锯切通过金属3D打印法制造的工件并且通过支座根据本发明的旋转运动而在不通过供料装置运动的情况下使得工件指向竖直的锯切平面时，得到这样的优点，不必为了锯切进给运动而使锯机上部运动。这是因为此时不必使锯带在切割区的前后发生在已知带锯机中常见的扭转，并且使锯带留在特别是水平的定向中，即锯带环绕工作轮的定向。与锯带必须扭转到锯切平面中的情况相比，由此在运行中使得锯带所受负载进一步减小，并且明显提高了锯带的使用寿命。

当锯带在切割区中基本上水平定向地延伸时，优选的是，供料装置的支座在实施锯切进给运动之前能绕同样基本上水平的旋转轴线转动，并且优选转动180度。对于后面的情况得到了一些优点，这是因为工件、特别是带有印刷金属件的基板此时在支座的初始位置中可以简单地从上面放置到支座上。

在所述类型的带锯机中通常存在的锯机上部的竖直可运动性此时可以用于调整锯切的高度。这出于以下原因是有利的，即，基板可以多次用于金属3D打印。为此，基板的其上打印有金属件的表面在重新打印之前要进行打磨，由此基板的材料厚度总是会略微减小。这样，在这个优选实施形式中，通过相应地补充调整锯机上部，根据本发明的带锯机能够与不同的基板厚度相适配，而不必改变支座和优选利用固定挡块来限制的支座的运动路程。

根据本发明的带锯机的优选设计方案不仅限于精确水平和竖直的定向；锯带更多地也可以与水平方向成一定角度地定向，从而锯切平面相应地改变并且支座的用以执行锯切进给运动的平移运动同样与水平方向成相应角度地延伸，以便保持在锯切平面中。

如果根据本发明能运动的所述支座设定为用于容纳通过金属3D打印法制造的工件，该工件包括基板和在基板上印刷的金属件，并且特别地，支座至少部分地基本上构造成台架，则优选的是，所述支座具有转台，所述转台支承在能基本上平行移动的滑块上。所述滑块负责平移运动，而所述转台实施旋转运动。支座的这个设计方案使得特别是优选的能以简单的方式设置的固定挡块。

利用本发明的另一个方面解决了在锯切通过金属3D打印法制造的工件时出现的问题：

在金属3D打印中、特别是在激光烧结中，通过点状地并且逐层地使预先施加到基板上的金属粉末熔化来制造应在基板上印刷的金属件。3D打印法主要用于制造具有非常规形状的金属件，这种形状利用传统的制造方法不能整体地制成，这特别是因为这种形状具有侧凹。根据侧凹的具体形状和大小，在基板和印刷的金属件之间形成空腔，通过将金属件与基板分离使得所述空腔被打开。此时仍位于空腔内的未熔化的金属粉末被释放。当在基板上用3D打印法制造具有支撑结构的金属件时，也可以观察到相应的效应。这种支撑结构在锯切时也被打开，并且仍位于支撑结构中的金属粉末被释放。

金属3D打印法所使用的金属粉末通常具有40μm的颗粒尺寸。由此会出现很严重的危及操作人员健康的问题，因为这种尺寸的金属粉末可能被吸入，并且尺寸过小，以至于肺部绒毛不能将其重新排出肺部。因此不可缺少的是，在将打印的金属件与其基板分离时，为操作人员提供带有单独的呼吸供气系统的防尘的防护服。

为了解决这个问题，在本发明的范围内建议，给根据本发明的带锯机、即锯机上部和锯机下部连同供料装置设有优选能防尘地关闭的壳体和/或设有优选能防尘地关闭的护罩。另外，可以设置至少一个用于壳体和/或护罩内部的抽吸装置，所述抽吸装置适宜地设置成尽可能靠近切割区并且在释放的现场吸走可能出现的粉尘。

特别是在根据本发明的带有基本上固定的锯机上部的带锯机中可以简单地实现对整个带锯机的封闭。用于将通过金属3D打印法制造的金属件与其基板分离的所述带锯机的优选或设定应用对于封闭带锯机也是有利的，这是因为，此时要锯切的工件不是必须通过辊道供应的长形物，相反通常是单件供应工件，此外，所述工件具有较为紧凑的尺寸，这种尺寸通常不大于具有400至500mm边长的立方体。

尤其是在根据本发明的带锯机用于3D打印的工件的设定应用中优选的是，能防尘地关闭的壳体和/或相应的护罩设有门和/或翻转盖，所述门和/或翻转盖构造为使得能借助于吊车放入和/或取出工件或工件部分。

附图说明

下面参考附图详细说明和解释构成根据本发明的带锯机的实施例、其也构成根据本发明的方法的一个实施例的正常运行，其中：

图1示出根据现有技术的带锯机的示意图；

图2示出根据本发明涉及的带锯机的等轴测视图；

图3至图8示出在锯切操作中处于不同时刻的图2中的带锯机。

具体实施方式

在图1中示意性示出了现有技术中已知的带锯机。该带锯机包括锯机下部1，所述锯机下部1带有安装在其上的用于待锯切的工件3的锯切台2，所述带锯机还包括能相对于锯机下部1移动的锯机上部4，在锯机上部4中锯带5环绕两个工作轮6布置。通过马达8驱动两个工作轮6中的一者，从而使得锯带5实施循环的切割运动。

在切割区7中的锯带5竖直定向，从而使得锯带5处于锯切平面内。为此，锯带在切割区7的始端和末端处通过两个带状导向结构9扭转90°，因为锯带在其余部分是沿水平定向环绕工作轮6。锯机上部4通过柱状导向结构10可移动地安装在锯机下部1上，并且通过降低锯机上部4的方式使得切割区7中的锯带5竖直向下移动，以便实施切割进给运动11。在切割进给运动11的过程中，切割区7中的锯带5在一个平面内部运动，这个平面就是锯切平面。

图2示出构成根据本发明的带锯机的等轴测视图，所述带锯机在四周用壳体12防尘地封闭。操作区13用于允许从壳体12的外部操作所述带锯机。

位于在这里示出的带锯机的内部的元件与在图1中示出的元件的大部分相对应，但锯带5在切割区7中的扭转被取消。相反，锯带5在切割区7中保留其水平的定向，并且锯切进给运动不是通过是锯机上部降低来实现的，而是通过工件3的平移运动来实现的，因此也省去了锯切台2。

在图2中示出的带锯机经由滑移顶盖14和侧门15供料，并且已锯切的工件部分向前经由翻转盖16取出。观察窗17允许进行现场监控，在正面设有两个正门18，以便能对机器进行维护。

在图2中示出的带锯机的封装结构能够防止对健康有害的金属粉尘进入环境中。带状导向结构上连接有抽吸装置(未示出)，以便例如直接吸走在锯切时释放的金属粉尘。

在图3至图7中用另一个视图示出图2的带锯机，其中，为了装载带锯机而将侧面16和滑移顶盖14打开并且能够观察到供料装置。

此外，在图3中可以看到锯机下部1和锯机上部4。同样可以看到锯带5，在此，所述锯带5通过切割区7，一个这里可见的带状导向结构9标志了所述切割区7的一个末端。带状导向结构9设有抽吸装置19。带状导向结构9没有使锯带5扭转到竖直的走向；相反，锯带5保留在水平的定向中，从而锯带5不执行锯切进给运动，而是通过锯机上部4的上下运动仅能调整锯切平面的水平位置。这里，位于壳体12中的工作轮连同马达不可见。

在该实施例中，供料装置包括可移动的支座20和两个轨道21，所述轨道21位置固定地安装在锯机下部1上。支座20又包括转台22，所述转台22具有两排螺纹23，所述转台22能绕水平轴线转动地固定在滑块24上。所述滑块24能沿轨道21前后运动，因此，滑块24能实现朝向锯带5的锯切进给运动。滑块24上的转台22的转动由马达式驱动转动装置25来实现，这种转动运动受到固定挡块限制。

图4至图7用对应于图3的视图示出锯切工件3过程中的不同时刻，所述工件3包括基板26和通过金属3D打印法在基板26上制造的并与基板26焊接的金属件27(这里仅示意性示出)。基板26的上侧28上印刷有金属件27并且需要沿着该上侧28进行锯切，所述上侧28通过加粗的线条示出。由基板26和金属件27构成的工件3在吊车的辅助下放置到转台22上。

基板26在其角部设有螺栓29，所述螺栓29可以旋入成排的螺纹23中，以便将基板26固定在转台22上。因此，工件3能可释放地固定在支座20上。

通过转台22的转动，如在图5中示出的那样，工件3被带到这样的位置，在该位置，基板26水平地定向并且恰好位于锯切平面中，所述锯切平面通过锯带5在切割区7中的定向而限定，并且在所述锯切平面中使金属件27向下定向地悬挂在基板26上(图6)。

在旋转运动之后，支座20进行平移运动，其方式是：使滑块24沿轨道21向前朝向锯带5运动。这个过程由图7示出。此时，锯带5在切割区7中沿所述上侧28切入工件3并将基板26与金属件27分离。

锯掉的金属件向下落入接收盒30中，所述接收盒在图3至图6中以及特别是在图8中可见。图8再次从正面示出根据本发明的带锯机的该实施例，并且处于锯切操作结束后的状态。翻转盖16已打开并且接收盒30在翻转盖16处从壳体12中向前拉出。锯掉的金属件27处于在接收盒30中，从这里可以将金属件取出或可以将金属件连同接收盒30一起运走。

基板26当然保留在支座20上并与支座一起重新移动返回，从而基板在打开侧门15之后可以从转台22的成排的螺纹23上松开并能够取出，以便重新利用。

在图中所示实施例的特殊优点在于，以很少的、基本上仅涉及供料装置的改动就能根据本发明设计根据现有技术的传统带锯机，由此在锯切通过金属3D打印法制造的工件时产生很大的优点。这是因为，如前面已经说明的那样，通过根据本发明的设计方案的带锯机消除了在利用传统带锯机锯切这种工件时出现的问题。

Claims (15)

1.用于锯切金属工件的带锯机，所述带锯机具有：

锯机下部(1)；

锯机上部(4)，安装在所述锯机下部(1)上方；

至少两个工作轮(6)，支承在所述锯机上部(4)中，其中至少一个所述工作轮(6)是受驱动的；

锯带(5)，随着切割运动环绕所述工作轮(6)并且通过切割区(7)；以及

供料装置，安装于所述锯机上部(1)，所述供料装置用于向所述切割区(7)中的所述锯带(5)供应工件(3)和/或向锯切平面中供应所述工件(3)，所述切割区(7)内的所述锯带(5)能够在所述锯切平面中运动以实施锯切进给运动(11)，所述供料装置具有用于可释放地固定所述工件(3)的活动支座(20)，

其特征在于，所述供料装置的所述支座(20)从初始位置出发既能以平移运动的方式也能以旋转运动的方式朝向所述切割区(7)内的锯带(5)运动和/或朝向锯切平面运动。

2.根据权利要求1所述的带锯机，其特征在于，所述供料装置设有用于限制所述支座(20)的旋转运动的固定挡块。

3.根据权利要求1或2所述的带锯机，其特征在于，所述供料装置的所述支座(20)能朝向所述切割区(7)内的所述锯带(5)平移运动，以便执行所述锯切进给运动。

4.根据权利要求3所述的带锯机，其特征在于，所述供料装置的所述支座(20)在所述初始位置中向上定向，以便从上方将所述工件(3)放置到所述支座(20)上或中，并且所述支座(20)在执行所述锯切进给运动之前能绕基本上水平的旋转轴线转动，使得所述支座(20)在所述锯切进给运动中向下定向。

5.根据权利要求3或4所述的带锯机，其特征在于，所述锯带(5)基本上沿与所述锯带(5)环绕所述工作轮(6)的方向相同的方向定向而通过所述切割区(7)。

6.根据权利要求5所述的带锯机，其特征在于，所述锯带(5)在所述切割区(7)中基本上水平定向地延伸，并且所述供料装置的所述支座(20)在执行所述锯切进给运动之前能绕基本上水平的旋转轴线转动，优选转动180度。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的带锯机，其特征在于，所述锯机上部(4)能够相对于所述锯机下部(1)运动以调整切口在所述工件(3)中的位置。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的带锯机，其特征在于，在所述初始位置，所述工件(3)能够从所述支座(20)的上方装载。

9.根据权利要求8所述的带锯机，其特征在于，所述支座(20)设定为用于容纳通过金属3D打印法制造的工件(3)，该工件(3)包括基板(26)和在所述基板(26)上印刷的金属件，并且特别地，所述支座(20)至少部分地基本上构造成台架。

10.根据权利要求9所述的带锯机，其特征在于，所述支座(20)包括转台(22)，所述转台(22)支承在能基本上水平移动的滑块(24)上。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述的带锯机，其特征在于，所述锯机上部(4)和所述锯机下部(1)连同所述供料装置设有优选能防尘地关闭的壳体(12)和/或设有优选能防尘地关闭的护罩。

12.根据权利要求11所述的带锯机，其特征在于，设有至少一个用于所述壳体(12)和/或所述护罩内部的抽吸装置(19)。

13.根据权利要求11或12所述的带锯机，其特征在于，所述壳体(12)和/或所述护罩设有门(15)和/或翻转盖(16)，所述门(15)和/或翻转盖(16)构造为使得能借助于吊车放入和/或取出所述工件(3)或工件部分。

14.使用权利要求1至12中任意一项所述的带锯机将通过金属3D打印法制造的金属件(27)与基板(26)分离的方法，在所述基板的上侧(28)上打印所述金属件(27)，其中，将所述基板(26)可释放地固定在供料装置的支座(20)上，并且使所述支座(20)向切割区(7)内的锯带(5)移动和/或向锯切平面中移动，使得所述锯切平面沿所述基板(26)的所述上侧(28)延伸，其特征在于，将所述基板(26)基本上从上面放置到所述支座(20)上或所述基座(20)中，并固定在所述支座(20)上，然后既以平移运动的方式又以旋转运动的方式使所述支座(20)朝向所述切割区(7)内的所述锯带(5)运动和/或朝向锯切平面运动，从而在锯切操作中保持所述基板(26)竖直，或者，这样保持所述基板(26)使得：所述基板(26)的所述上侧(28)向下定向。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过旋转运动使所述支座(20)连同所述基板(26)旋转180度，并通过平移运动使所述支座(20)连同所述基板(26)朝向所述切割区(7)内的所述锯带(5)运动，从而由此实现锯切进给运动。