CN113195147B - 用于在激光切管机中通过切割来对管进行加工的方法以及激光切管机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法以及用于管(2)的切割加工的激光切管机，所述激光切管机具有工件移动装置(7)，所述工件移动装置接收管(2)并且使管相对于支撑管(2)的推进装置(10)移动，管由推进装置(10)的夹爪(34)引导；具有激光加工装置(24)，所述激光加工装置与推进装置(10)相关联并且具有加工头(17)，所述加工头将从加工头(17)射出的激光束(16)定向到管(2)上；具有用于管(2)的机械加工的加工装置(4)的工具(33)，所述工具相对于管(2)在至少一个运动方向上能移动；至少一个反作用架(41)能移动到工作位置(46)中以用于紧靠管(2)，所述反作用架在工具(33)所施加力的方向的相反方向上起作用。

Description

用于在激光切管机中通过切割来对管进行加工的方法以及激 光切管机
技术领域
本发明涉及一种用于在激光切管机中对管进行切割加工的方法以及激光切管机、特别是用于实施该方法的激光切管机。
背景技术
从DE 10 2016 106 067 A1已知激光切管机以及用于在这样的激光切管机中切割管的方法。该激光切管机包括保持待加工的管并使其相对于支撑管的推进装置移动的工件移动装置。激光加工装置被设置为在工作区中邻近于推进装置。激光加工装置包括加工头，激光束通过加工头定向在管上。在邻近于激光加工装置的工作区中，还设置有工具架以容纳用于管的机械加工的工具。该工具沿垂直于管的纵轴线的运动轴线移动，沿着该运动轴线其可相对于推进装置朝向管移动以用于机械加工。在管的加工期间，其由推进装置的夹爪保持。当超过预设夹紧力时，该夹爪具有回弹性，预设夹紧力在激光加工期间不会被超过，因为不会产生必须由推进装置吸收的力。在机械加工期间，会产生超过夹爪的预设夹紧力的更大的力。由于至少一个夹爪的回弹性，这会导致在推进装置中的管的位置偏移，并且影响机械加工或使其不能进行。
EP 2 548 691 A1描述了用于加工管的加工装置。该加工装置包括具有捕捉开口的捕捉杆，捕捉杆在待加工的管的加工期间被插入到管中，并且捕捉杆的捕捉开口位于加工点的下方。
DE 10 2016 104 107 A1在用于管的切割加工的加工机器中提供了位于用于接收和移出管的工件移动装置与推进装置之间的工件支撑件。在CN203621737U中出现有类似的装置。
从DE 10 2016 221 227 A1已知用于夹紧工件的装置，该装置被提供用于工件移动装置，该工件移动装置接收待加工的管并可使待加工的管相对于推进装置移动。
JP 62-173 129 A公开了用于加工管的机器。该夹紧装置具有稳固地夹紧管的卡盘。任何由机械加工引起的横向力由卡盘的夹紧力吸收。在管的机械加工期间，例如在管的外侧上插入螺纹期间，为了提高加工质量，在管的内侧附加地施加振动阻尼装置。
发明内容
本发明基于以下目的：提出一种用于在激光切管机中对管进行加工的方法以及激光切管机，由此除了激光加工之外，使得利用工具对管的附加的机械加工变得可能。
该目的通过用于在激光切管机中对管进行切割加工的方法来实现，其中，除了激光加工之外，还利用工具对管进行机械加工，并且在管的机械加工开始之前，至少一个反作用架(counterholder)跟随工具移动到工作位置以用于与管接触。移动到工作位置中的该反作用架用于对管提供支撑，在机械加工期间抵消由工具引入的力。反作用架可吸收不能由推进装置的夹爪吸收的力。其结果是，借助于激光束对管的切割加工和借助于至少一个工具对管的机械加工都可顺序地在激光切管机中实施。优选地，可执行诸如机加、自攻、开沟、拉削、磨削、刷涂、螺纹切割等加工操作。
此外，至少一个反作用架在工作位置中保持固定。无论由工具施加到管的力如何，在加工期间反作用支撑吸收力而没有回弹。
所述方法的另一个优选实施例提供了：反作用架被转移到工作位置以用于紧靠管的外侧表面。这允许方便地从外侧进给到工作位置并在不使用时移动到休息位置。
此外，用于管的机械加工的工具从外侧相对管进给。因此，在机械加工期间，反作用架以及由工具施加的加工力均从外侧作用在管上。
加工的另外一个优选实施例提供了：在管的激光加工期间，反作用架位于远离管的休息位置，并且在管的机械加工之前跟随工具转移到工作位置以与管接触。这防止了反作用架在激光切割期间受到熔化或焊渣等的污染。
在由加工操作来施加单轴力到管的情况下，至少抵消所施加的单轴力的反作用架优选地移动到工作位置中。管可在加工时没有位置偏移。反作用架可直接吸收管的反作用力。
为了方便控制工具施加到管的力以及由反作用架对反作用力的吸收，反作用架和工具优选地在相同运动轴线上移动。根据优选实施例，该运动轴线垂直于管的纵轴线。
在管的加工期间，在由工具施加双轴力到管的情况下，具有附加地设置在反作用架上的抓取装置的反作用架优选地相对于管移动到工作位置中。反作用架优选地反作用于由工具导致的第一方向力引入力。抓取装置优选地抵消垂直于工具的第一方向引入力的第二方向引入力，由此管通过反作用架和抓取装置免受于两个轴线上的偏转-即免受于第一方向引入力和第二方向引入力。第一施加力的方向和第二施加力的方向优选地垂直于管的纵轴布置。
所述方法的另一个优选实施例提供了：反作用架和/或抓取装置均包括至少一个压力件。以这种方式，在利用工具的机械加工期间，可获得稳定的接触和对反作用力的吸收。
有利地，抓取装置具有两个相对的压力件，该两个相对的压力件沿相反方向朝向彼此移动到工作位置中以用于与管的外侧接触。这使得夹紧功能可作用到管上以确保由推进装置限定的管的最初位置能够用于随后的机械加工。
此外，优选地，在管的机械加工期间、特别是当管位于工作区中的固定加工位置时，压力件具有点状、平面状或滚动的支撑部。可替代地，滚动压力件可被转移至反作用架和/或抓取装置以用于与管接触。特别地，可由滚轮、球、卷轴等形成的这些滚动压力件用于管的机械加工，在管的机械加工中，还叠加管沿着其纵轴线的横动。
以本发明为基础的目的通过用于通过切割对管进行加工的激光切管机来实现，该激光切管机包括工件支撑装置，该工件支撑装置接收管并且相对于支撑管的推进装置移动，该推进装置借助于推进装置的夹爪来引导管，并且该激光切管机包括具有加工头的激光加工装置，该加工头将从加工头射出的激光束定向到管上，并且激光切管机包括用于管的机械加工的至少一个附加工具，该工具相对于管在至少一个运动方向上可移动，并且激光切管机包括可移动到工作位置中以用于紧靠管的至少一个反作用架，该反作用架在工具所施加力的方向的相反方向上起作用。这使得能够在借用工具进行机械加工而引入力到管上期间简单地支撑管。
此外，反作用架优选地具有驱动器，该驱动器将反作用架转移到工作位置中和休息位置中。这允许反作用架按需求定位以接触和支撑管。特别地，在激光切割加工期间，反作用架移动到远离管的休息位置。驱动器可包括气动或液压缸、电动线性致动器等以用于控制横动。驱动器还可包括集成的横向引导件。此外，驱动器可被夹紧或固定到延长位置中。因此反作用架形成固定的、刚性的邻接。
反作用架优选地具有至少一个压力件，该至少一个压力件具有点状、线状、平面状或滚动的支撑部。压力件的设计也可取决于管的几何结构。
优选地，压力件由弹性材料制成。这使得反作用架能够免刮擦地定位于待加工的管上。
根据一个优选实施例，反作用架可附加地具有抓取装置，对比于反作用架吸收第一反作用力，该抓取装置抵消第二反作用力。特别地，在诸如铣削的机械加工期间在施加双轴力的情况下，这使得管能被稳定地保持。在施加双轴力的情况下，第一反作用力可由反作用架抵消，第二反作用力可由抓取装置抵消。
优选地，用于吸收管的第二反作用力的抓取装置垂直于吸收第一反作用力的反作用架而起作用。
为了将抓取装置定位到管上，优选地设置两个相对的压力件，该两个相对的压力件借助于作用在管上的夹紧力而相对于管定位。一方面，这使得方便地适应于不同截面的待加工管。另一方面，可经由抓取装置施加充分的夹紧力而不引起管的变形。
优选地，抓取装置的压力件由驱动器来移动。该驱动器可以是传感器控制的，由此可设置根据管调整的夹紧力。
附图说明
下文参考附图中示出的示例更详细地描述并解释本发明和其他有利实施例以及相关的进一步实施例。根据本发明可单独或以任何组合形式地实施取自附图和说明的特征。示出如下：
图1：激光切管机的立体图，
图2：具有机械工具和反作用架的推进装置的侧面示意图，
图3：根据图2的推进装置的顶部示意图，
图4：图2的反作用架的可替代实施例的侧面示意图，以及
图5：图2的反作用架的另一可替代实施例的侧面示意图。
具体实施方式
图1示出了简化示意的激光切管机1。激光切管机1用于工件2的切割加工，其中，工件2是杆状的、特别是管状的。特别地，然而，剖面也应理解为杆状的。此激光切管机1包括用于将待切割的管2横向地进给到激光切管机1的进给装置3，例如，进给装置3通过装载装置19将待切割的管2横向地进给到激光切管机1。此进给装置3将待切割的管2进给到工作区20。在工作区20中，通过用于管2的激光切割的激光加工装置24和/或用于利用工具33来机械加工的加工装置4来加工管、特别是杆区段或管部分。完成加工的管2、杆区段或管部分由卸载装置5接收并从激光切割机1移出。激光切管机的所有必要功能通过数字控制装置6来控制。
进给装置3包括用作工件移动装置7的旋转和进给装置以及具有导轨9和推进装置10的机床8。工件移动装置7是电机驱动的并且可在导轨9上沿进给方向11移动。待进给的管2由工件移动装置7的夹紧装置12固定，该夹紧装置可在双箭头13的方向上旋转，并且将进给的管从外侧围住并固定地夹紧。在进给到推进装置10期间和/或在管2的加工期间，管2由集成在机床8中的至少一个工件支撑件14来支撑。在加工装置4的区域中，工件2由推进装置10引导和支撑。推进装置10设计为使得被夹紧的管2在进给方向上引导并且不被夹紧在固定位置。管2在推进装置10中关于旋转轴线13可旋转。
激光加工装置24包括用于生成激光束16的激光束源15、加工头17和将激光束16从激光束源15引导到加工头17的光束引导件18。激光束16从加工头17射出并聚焦在工作区20内的加工位置F处的管2的外圆周表面上。
与工作区20相关联和/或邻近于加工头17的是加工装置4的工具架21，该工具架可至少在工作区20内借助于引导件22(图2)而移动，由此在其中夹有工具33的工具架21可移动到加工点F并且转而可从加工点移开。
弹匣25也可被设置在距加工点F一定距离处。该弹匣25可设计为例如线性弹匣或左轮弹匣。诸如钻头、自攻头、攻丝工具或螺纹成型工具的各种工具33可储存在弹匣25中。，工具架21优选地可根据双箭头26所示在Y方向上至少在弹匣25与加工点F之间移动。对于使用弹匣25的情况，工具架21还可在Z方向上移动。可替代地，弹匣25也可在Z方向上移动。
在推进装置10背对机床8的一侧上设置有卸载装置5，该卸载装置将从管2切割下的工件部分或区段以及剩余工件从激光切管机中移出。
图2示出了推进装置10的侧面示意图。推进装置10包括弹性地容纳在推进装置10中的多个夹爪34。例如，设置有四个夹爪34，其成对布置为彼此对立并且彼此偏移90度。夹爪34可对于其夹紧力进行调整。这些夹爪34、优选地具有靠着管2的滚轮35的这些夹爪34，可用来引导用于激光切割加工的管2。
在工作区20中设置有反作用架41。该反作用架41包括驱动器42，反作用架41的压力件43可借助于该驱动器移动到图2中所示的工作位置46中。在此工作位置46中，压力件43抵靠管2的外侧。在未详细示出的休息位置中，压力件43远离管2定位。优选地，通过沿着Y轴线的横动来影响压力件43在工作位置46中和远离其的休息位置中的定位。此横动通过驱动器42来控制。驱动器42可由气动、液压缸来提供。也可设置电动线性致动器等。反作用架41由控制装置6来控制。
根据第一实施例，压力件43可形成为面形或板形。优选地，为了避免压点或划痕，压力件43的接触表面47可由弹性材料形成、特别是由塑料形成。可替代地，压力件43也可在管2的方向上具有弯曲的、圆形的或V形的边缘。
工具33示出在图2中，其正好处于与用于加工的管2接触前的位置。当钻孔后，工具33沿着X轴线朝向管2的外侧移动。这会引起单轴的作用力、特别是在Y方向上的作用力。反作用架41通过第一反作用力抵消该引入的单轴力。其结果是，当由工具33引入大于夹爪34的夹紧力的力时，可通过推进装置10将管2保持在引导位置中。反作用架41可固定地位于工作位置46中。例如，出于此目的，缸可具有集成的夹紧或锁止功能。
图3示出了具有相对管2定位的工具33和反作用架41的推进装置1O的示意图。反作用架41与管2的外侧接触。工具33同样相对管2的外侧进给。这种布置具有以下优势，即在加工管2时，没有对管的长度的限制，诸如由必须位于管内部的支撑杆所设的限制。
图4示出了反作用架41的可替代实施例的侧面示意图。除了抵消第一方向施加力的压力件43之外，此反作用架41还具有抓取装置51。此抓取装置51形成第二反作用力，第二反作用力抵消另外方向的引入力、例如在Z方向上的引入力。在具有双轴引入力的机械加工的情况下、例如在铣削的情况下，可附加地抵消垂直于第一方向引入力的第二方向引入力。
例如，抓取装置51具有两个相对的压力件43。这些相对的止推件43可通过致动器52来朝向彼此移动，以与管2的外侧接触。其结果是，由于压力件43作为反作用支撑件41，在管2上设置有三点支撑。因此，当由工具33施加力时，管2可在Y方向和Z方向上被保持在限定位置。由工具33施加的在X方向上的力可由工件移动装置7吸收，因为管2在压力和张力下是稳定的。
通过抓取装置51的致动器52可控制夹紧功能。作用在管2上的夹紧功能可大于夹爪34的预设夹紧力。为了防止管2的变形，可调整的夹紧力适应于管2的固有刚性。
抓取装置51的压力件43可设计为类似于反作用架41的夹紧片43。
图5示出了具有图4的抓取装置51的反作用架41的可替代实施例。该实施例在压力件43的设计上不同。在根据图5的实施例中，压力件43由可旋转地安装的球或滚轮形成。这具有以下优势，即在由工具33进行的机械加工期间，管2可通过工件移动装置7附加地沿着管2的纵轴移动、特别是沿X方向移动。以这种方式，可获得最小摩擦的引导。可替代地，也可设置为不可滚动的压力件，该压力件具有高滑动特性的材料以用于支撑。

Claims (23)

1.一种用于在激光切管机中通过切割来对管(2)进行加工的方法，
-其中，待加工的管(2)由工件移动装置(7)保持并且在X方向上相对于支撑所述管(2)的推进装置(10)移动，
-其中，所述管(2)由激光加工装置(24)加工，并且在激光加工期间，所述管(2)由所述推进装置(10)的夹爪(34)在Y方向和Z方向上引导并利用夹紧力保持，以及
-其中，利用加工装置(4)的工具(33)来附加地机械加工所述管(2)，所述工具相对于所述管(2)沿至少一个运动轴线移动，
其特征在于，
-在所述管(2)的机械加工开始之前，至少一个反作用架(41)跟随所述工具(33)移动到工作位置(46)中以用于紧靠所述管(2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个反作用架(41)在所述工作位置(46)中保持固定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个反作用架(41)被转移以紧靠所述管(2)的外侧并且占据所述工作位置(46)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述管(2)的机械加工的至少一个工具(33)从外侧相对所述管(2)进给。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述管(2)的激光加工期间，所述至少一个反作用架(41)位于远离所述管(2)的休息位置，并且在利用所述工具(33)进行所述管(2)的机械加工之前，所述至少一个反作用架(41)转移到所述工作位置(46)以用于紧靠所述管(2)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过利用至少一个工具(33)进行机械加工而施加单轴力到所述管(2)的情况下，至少抵消所施加的单轴力的所述反作用架(41)移动到所述工作位置(46)中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反作用架(41)和所述工具(33)沿相同的运动轴线移动，并且各自相对所述管(2)的外侧沿相反的方向移动。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在通过使用至少一个工具(33)进行机械加工而施加双轴力到所述管(2)的情况下，所述反作用架(41)和附加地设置在所述反作用架(41)上的抓取装置(51)相对于所述管(2)移动到所述工作位置(46)中，所述反作用架(41)吸收第一反作用力，所述抓取装置(51)吸收第二反作用力。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反作用架(41)吸收第一反作用力，所述抓取装置(51)吸收垂直于所述反作用架(41)的第一反作用力的第二反作用力。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反作用架(41)和/或所述抓取装置(51)均包括至少一个压力件(43)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述抓取装置(51)包括两个相对的压力件(43)，所述两个相对的压力件沿相反的方向移动到所述工作位置(46)中以用于紧靠所述管(2)的外侧。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在使用所述工具(33)进行所述管(2)的机械加工而施加单轴力或双轴力期间，点状、线状或平面状的压力件(43)被转移以用于紧靠所述管(2)。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述管(2)的机械加工期间，滚动压力件(43)被转移以用于紧靠所述管(2)。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述管(2)沿着所述管(2)的纵轴的横动期间，滚动压力件(43)被转移以用于紧靠所述管(2)。
15.一种用于通过切割来对管(2)进行加工的激光切管机，
-具有工件移动装置(7)，所述工件移动装置接收所述管(2)并且使所述管在X方向上相对于推进装置(10)移动，推进装置(10)支撑所述管(2)，所述管由所述推进装置(10)的夹爪(34)在Y方向和Z方向上引导，
-具有激光加工装置(24)，所述激光加工装置与所述推进装置(10)相关联并且具有加工头(17)，所述加工头将从所述加工头(17)射出的激光束(16)定向到所述管(2)上，
-具有用于所述管(2)的机械加工的加工装置(4)的至少一个工具(33)，所述工具在相对于所述管(2)的至少一个运动方向上能移动，
其特征在于，
-至少一个反作用架(41)能移动到工作位置(46)中以用于紧靠所述管(2)，所述反作用架在所述工具(33)所施加力的方向的相反方向上起作用。
16.根据权利要求15所述的激光切管机，其特征在于，所述反作用架(41)包括驱动器(42)，所述驱动器将所述反作用架(41)转移到所述工作位置(46)中和休息位置中。
17.根据权利要求15所述的激光切管机，其特征在于，所述反作用架(41)由能释放的锁止装置固定在所述工作位置(46)中。
18.根据权利要求15所述的激光切管机，其特征在于，所述反作用架(41)包括具有点状、线状、平面状或滚动的支撑部的至少一个压力件(43)。
19.根据权利要求15所述的激光切管机，其特征在于，所述反作用架包括由弹性材料制成的至少一个压力件。
20.根据权利要求19所述的激光切管机，其特征在于，所述反作用架(41)附加地具有抓取装置(51)，所述抓取装置与所述反作用架(41)的反作用力不同地起作用。
21.根据权利要求20所述的激光切管机，其特征在于，所述抓取装置(51)接收所述管(2)的第二反作用力，第二反作用力垂直于所述反作用架的第一反作用力。
22.根据权利要求20所述的激光切管机，其特征在于，所述抓取装置(51)包括利用夹紧力与所述管(2)接触的至少两个相对的压力件(43)。
23.根据权利要求22所述的激光切管机，其特征在于，所述抓取装置(51)的压力件(43)能由驱动器(52)移动。
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