CN215356706U - 火花分离装置、空气净化设备以及激光加工机床 - Google Patents

火花分离装置、空气净化设备以及激光加工机床 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种火花分离装置、空气净化设备以及激光加工机床，所述火花分离装置用于分离被污染的空气中的火花和/或金属颗粒，被污染的空气产生于加工机床(1)中，特别是用于通过切割射束(3)加工工件(8)的激光加工机床中，壳体(55)预设有空气入口(52)和空气出口(53)，并且在空气入口(52)和空气出口(53)之间预设有包括至少一个用于形成流动路径的分离设备(61)的分离腔室。通过火花分离装置，将由被污染的空气从抽吸腔室中带出的火花和/或炽热金属颗粒从被污染的空气中分离，使得只有不含火花和/或受热的金属颗粒的被污染的空气被供应至空气净化设备。由此可以使起火的风险或者其它损坏的风险最小化。

Description

火花分离装置、空气净化设备以及激光加工机床
技术领域
本申请涉及一种用于在被污染的空气中分离火花的火花分离装置，以及一种用于加工机床，特别是激光加工机床的包括火花分离装置的空气净化设备，以及一种用于加工工件的、包括空气净化设备的激光加工机床。
背景技术
根据WO 2013/178281 A1，已知了一种用于加工板形工件的激光加工机床。该激光加工机床包括用于支承板形工件的工件容纳部，其中用切割射束加工板形工件，而切割射束借助于加工头指向板形材料并可相对于其移动。在工件支承件下方预设有抽吸腔室，以抽吸在切割过程中产生的被污染的空气。抽吸腔室经由抽吸通道与空气净化设备相连接。在已净化的空气经由排气通道被排放到外部环境中之前，被污染的空气在空气净化设备中被供应至颗粒分离装置并且紧接着供应至过滤装置。
根据JPH 09-174276A，已知了一种激光切割机床，其中在切割过程中产生的被污染的空气经由抽吸通道，被供应至预滤器。该预滤器由多孔的陶瓷板以及前置的用于分离切割颗粒的保护格网组成。
在用激光束加工工件的过程中，可能会形成火花或出现受热的金属颗粒。这些可能会损坏过滤装置中的过滤板。
实用新型内容
本申请的目的在于，提出一种简单且低成本的火花分离装置和一种包括这种火花分离装置的空气净化设备以及一种包括这种空气净化设备的激光加工机床。
该目的通过一种火花分离装置得以实现，该火花分离装置具有包括空气入口和空气出口的壳体，其中在空气入口和空气出口之间预设有包括至少一个用于形成流动路径的分离装置的分离腔室。该火花分离装置可以简单地定位在附设于加工机床的工件支承件或者说工件夹紧装置的抽吸腔室与空气净化设备之间，从而在供应在加工过程中产生的被污染的空气时，防止火花侵入空气净化设备。通过火花分离装置，由被污染的空气从抽吸腔室中带出的火花和/或炽热金属颗粒被火花分离装置从被污染的空气中分离，使得只有不含火花和/或受热的金属颗粒的被污染的空气被供应至空气净化设备。由此可以使起火的风险或者其它损坏的风险最小化。
优选地预设，火花分离装置在分离腔室中在空气入口和空气出口之间具有转向段，流动路径在该转向段中至少有一次至少45°的转向。由此可以实现被污染的空气的流动速度降低，并由此实现从被污染的空气的流动中分离火花和/或炽热金属颗粒。
有利地，至少一个火花分离装置在分离腔室中包括至少一个挡板和/或转向件和/或旋风分离器，其被预设在被污染的空气的流动路径上或至少部分地使被污染的空气的流动路径发生转向。分离腔室的简单构造可以通过挡板或转向件形成为分离设备。
此外，分离设备可以包括格网，其可以让被污染的空气通过，但会挡住火花和/或金属颗粒。格网优选地横向于被污染的空气的流动路径。
此外，优选地在火花分离装置的分离腔室下方，收集器可连接至壳体。由此可以简单地清除由被污染的空气中所分离出来的火花和/或金属部分。
优选地，在分离腔室内，为空气入口附设有第一挡板，被污染的空气的流动路径可通过其向下转向至少45°，并且垂直于空气入口的流动路径，优选地紧邻第一挡板，预设有至少一个第二挡板，所述流动路径通过其朝着附设于分离腔室的壳体开口的收集器的方向转向。紧接着，流动路径再发生至少一次另外的至少60°的转向，使得被污染的空气流经空气出口前端的格网。由此，不仅可以安全地分离火花，也可以分选出金属部分。
收集器优选地可以气密地连接至附设于分离腔室的壳体开口。这使得可以维持被污染的空气的流动，以使其通过火花分离装置。
有利地，收集器可通过快速闭合机构，相对于分离腔室可拆卸地固定和/或收集器可以在滚轮上相对于壳体中的分离腔室移动。由此可以快速清空收集器。
此外，本申请所基于的目的还通过一种空气净化设备得以实现，其适合于用于在工件支承件上加工板形工件的加工机床，特别是激光加工机床，该空气净化设备包括带有进气开口的除尘装置，附设于加工机床的工件支承件的抽吸腔室的抽吸通道可连接至该进气开口，其中预设了根据上文中描述的实施方案中任一种所述的火花分离装置，其可连接至除尘装置的进气开口，并且被污染的空气在进入除尘装置前流经火花分离装置。这种布置使得可以降低或防止起火风险和/或空气净化设备中的损坏风险。
此外，优选地在除尘装置的壳体上预设有进气开口，该进气开口形成接口，该接口可与火花分离装置的被设计为互补接口的空气出口相连接。这使得火花分离装置可以简单地装配到除尘装置上。另外，如果用户想将其生产改为由于形成火花而包含较高的起火风险的切割加工过程，特别是激光加工过程，则可以轻松地对火花分离装置进行改造。另外，空气净化设备的运输也可以简化，因为除尘装置和火花分离装置可以分开运输且随后可以简单地相互连接。
此外，除尘装置的进气开口优选地可以通过闭合元件闭合，优选地通过可拆卸的紧固件。这使得空气净化设备可以单单作为除尘装置运行或简单地被准备用于与火花分离装置的连接。
空气净化设备优选地在进气开口之后具有至少一个用于流动路径的至少45°，优选至少90°的转向件。由此可以通过从被污染的空气中分选火花和/或金属颗粒，进一步提高过程可靠性。
此外，本申请所基于的目的还通过一种用于加工工件的激光加工机床得以实现，该激光加工机床包括用于容纳板形工件的工件支承件，以及至少一个加工头，用于加工工件的切割射束由该加工头引导并指向工件，并且包括附设于工件支承件的抽吸腔室，与加工头相对地相对于工件支承件预设该抽吸腔室，用于被污染的空气的抽吸通道从该抽吸腔室通向空气净化设备，其中空气净化设备是根据上文中描述的实施方案中的任一种所述的空气净化设备。工件支承件可以在此例如通过格栅支承件、球型支承件或刷型支承件形成或者设计为用于工件的夹紧装置。也就是说，空气净化设备可以配备或不配备火花分离装置，并且通过将火花分离装置连接到用于被污染的空气的抽吸通道，可以特别地在激光切割过程中，通过在火花分离装置中分离火花和/或炽热金属颗粒，实现更高的安全性。
附图说明
在下文中，借助附图中显示的实施例，详细地描述并阐明本申请以及其它有利的实施方案和改进方案。根据本申请，可以单独地或以任意组合多个地应用得自说明书和附图的特征。图中示出：
图1示出了激光加工机床的一种实施方案的示意性图示，
图2示出了激光加工机床的空气净化设备的立体视图，
图3示出了根据图2所述的空气净化设备的示意性剖视图。
具体实施方式
图1中示意性地显示了用于工件8的热加工的加工机床1。图1示例性地示出了激光切割机床。用于热加工的机床的其它示例有激光焊接机或组合式冲压-激光切割机床。激光切割机床1包括作为射束发生器2的CO2激光器或固体激光器以及加工头4和优选格网状的工件支承件5，其中仅示意性地显示了工件支承件。该工件支承件5定义激光切割机床1的工作区域。在工件支承件5上布置有工件8。由射束发生器2产生激光切割射束，借助用作射束发生器2的CO2激光器的(未示出的)平面转向镜或借助用作射束发生器2的固体激光器的(未示出的)光导线缆，将该激光切割射束引导至加工头4。切割射束3利用布置在加工头4内的聚焦透镜指向工件8。
另外，为加工头4供给切割气体10，例如氧气和/或氮气。替代地或附加地，也可以预设压缩空气或针对特定应用的气体。各个气体的使用取决于待加工的工件8的材料和对切割棱边的品质要求。进一步地，预设了与抽吸腔室13连接的空气净化设备11。该抽吸腔室位于工件支承件5下方。
在应用氧气作为切割气体切割工件8的情况下，工件8的材料会熔融并且大部分被氧化。在应用例如氮气或氩气等惰性气体时，材料只会熔融。所产生的熔融颗粒随后在必要时与氧化铁一起被向下吹出，并且与切割气体一起作为被污染的空气经由抽吸腔室13被抽走，并且经由空气通道18 被供应至空气净化设备11。被污染的空气在通过空气净化设备11后被作为已净化的空气，经由排气通道6排放到外部环境中。
为了在工件8的多个位置上进行加工，加工头4可以(例如借助横梁 12)在加工过程期间在一个维度、两个维度或三个维度上，也就是X轴方向、Y轴方向或Z轴方向，顺着待加工的工件8导向。为此，可以在激光切割机床1上预设线性驱动装置7a、7b、7c。
位于激光切割机床1的工作区域5下方的抽吸腔室13可以由未详细显示的隔板划分成多个区域或者多个分腔。在抽吸腔室13内预设有一个或多个成列布置的闭合闸板15，其通向空气通道18。这些闭合闸板15也可以分别配属于分腔或分区。优选地，分别只开启接下来配属于切割过程的闭合闸板15。通过控制装置17，操控闭合闸板15的运动与切割头4的运动的协作。通过其对应地操控线性驱动装置7a至7c以及射束发生器2，该控制装置17也预先给定了切割间隙9的轮廓。
通过只开启一个闭合闸板15，空气净化设备11的抽吸性能集中于该闭合闸板15所属的分腔，在该分腔中直接通过切割加工形成了烟气和悬浮颗粒，例如金属颗粒和/或火花。通过这种方式，也可以把待抽出的总体积保持得较小。被污染的空气经由空气导向通道18，从抽吸腔室13被引导至空气净化设备11。
图2中示意性地放大显示了空气净化设备11。该空气净化设备11包括除尘装置21以及火花分离装置51。空气导向通道18被连接至火花分离装置51的空气入口52。所供应的被污染的空气流经火花分离装置51，并经由空气出口53到达除尘装置21的进气开口22。在于除尘装置21中净化了被污染的空气后，已净化的空气经由排出口23被排放到外部环境中。
为了将火花分离装置51连接至除尘装置21，预设了接口25，该接口一方面由进气开口22形成，另一方面由空气出口53形成。由此，火花分离装置51可以简单地，优选地通过可拆卸的紧固件，与除尘装置21相连接。在需要时，可以围绕火花分离装置51扩展除尘装置21。如果未预设火花分离装置51或者其是非必需的，空气导向通道18可以直接连接至除尘装置21的进气开口22。为此，优选地预设有覆盖元件，其一方面封闭除尘装置21的进气开口22，另一方面允许接通空气导向通道18。所述通道的横截面优选地比火花分离装置51的空气排出口53更小，以连接到除尘装置21上。
火花分离装置51包括壳体55。在壳体55的下侧壳体开口56上，针对被火花分离装置51所分离出来的火花、灰尘微粒、金属微粒或其它颗粒预设有收集器57。收集器57优选地可通过壳体55上未详细显示的快速闭合布置进行固定。收集器47优选地与壳体55的壳体开口56气密地连接。为简单地清除所分离出的颗粒，收集器57可以包括用于行驶运动的滚轮或者被可移动地布置在配备有滚轮的小车上。
图3中显示了根据图2的空气净化设备11的示意性剖视图。火花分离装置51在空气入口52和空气出口53之间具有分离腔室59。该分离腔室 59下方附设有收集器57。在分离腔室59中预设有分离设备61。在该实施方案中，作为分离设备61，首先预设有第一挡板62和第二挡板63以及格网64。这只代表了分离设备61的多种示例性实施方案中的一种。无关于分离设备61的设计方案和布置还有数量，分离腔室59针对被污染的空气都包括至少45°转向的流动路径。
第一挡板62优选地相对于空气入口52以45°角定向。第二挡板53连接至第一挡板62并且将空气入口52与空气出口53之间的直接通道隔开。通过第一挡板62和第二挡板63的相互连接，流动路径朝着收集器57的方向发生90°的转向。紧接着，流动路径发生再一次至少45°，优选60°或 90°的转向，使得流动路径再次指向上方。格网64连接至第二挡板63，该格网例如相对于空气出口53以45°角定向。被污染的空气中所携带的颗粒和/或火花由此被截住并因重力落入收集器57中。
优选地预设有第三导向板65，该导向板连接至第二导向板63，使得被污染的空气完全被供应至空气出口53并且可以从那里流入除尘装置21。
除尘装置21优选地具有转向模块27。该转向模块27包括至少一次沿用于被污染的空气的流动路径的90°的转向。该转向可以由分离设备61形成。由此可以进一步提高过程可靠性。紧接着，被污染的空气进入过滤装置31。该过滤装置31可以包括原始气体腔和净气体腔。也可以只预设一个腔室。在一个或多个腔室中预设有过滤垫32，通过该过滤垫过滤灰尘颗粒。更粗的颗粒可以再次经由颗粒滑道33向下排出且收集在收集器34中。被污染的空气可以经由涡轮38被过滤装置31吸入并在随后的净化后经由排出口23排放到外部环境中。在进入外部环境中之前，还可以在排出口23 中预设精细过滤器39和/或冷却段。
除尘装置21也可以具有如WO 2013/178281 A1中，特别是图3中所描述的设计方案。完全参照该实施方案。该除尘装置在过滤装置上游包括颗粒分离设备并且可以如前文中描述地与火花分离装置51相连。根据WO 2013/178281A1的图3的实施方案的除尘装置的进气开口可以在横截面上适应于火花分离装置51的空气出口53，反之亦然。替代地，也可以在其间预设连接件。

Claims (18)

1.一种火花分离装置，所述火花分离装置用于分离被污染的空气中的火花和/或金属颗粒，被污染的所述空气产生于用于通过切割射束(3)加工工件(8)的加工机床(1)中，其特征在于，壳体(55)预设有空气入口(52)和空气出口(53)，并且在所述空气入口(52)和所述空气出口(53)之间预设有分离腔室(59)，所述分离腔室包括至少一个用于形成流动路径的分离设备(61)。
2.根据权利要求1所述的火花分离装置，其特征在于，通过至少一个所述分离设备(61)，在所述空气入口(52)和所述空气出口(53)之间形成转向段，被污染的所述空气的流动路径在所述转向段中发生至少一次至少45°的转向。
3.根据权利要求1或2所述的火花分离装置，其特征在于，所述分离设备(61)包括至少一个挡板(62、63)和/或至少一个转向件和/或至少一个导向板(65)和/或至少一个旋风分离器。
4.根据权利要求1或2所述的火花分离装置，其特征在于，所述分离设备(61)包括横向于被污染的所述空气的流动路径的格网(64)。
5.根据权利要求1或2所述的火花分离装置，其特征在于，在所述分离腔室(59)下方，收集器(57)能够连接至所述壳体(55)。
6.根据权利要求5所述的火花分离装置，其特征在于，在所述分离腔室(59)中，为所述壳体(55)的空气入口(52)附设有第一挡板(62)，所述流动路径通过所述第一挡板向下朝着所述收集器(57)的方向发生至少45°的转向，并且为所述第一挡板(62)附设有至少一个垂直于所述空气入口(52)的流动路径的第二挡板(63)。
7.根据权利要求6所述的火花分离装置，其特征在于，所述第二挡板(63)连接至所述第一挡板(62)，并且在所述空气出口(53)上游预设有至少一个格网(64)。
8.根据权利要求5所述的火花分离装置，其特征在于，所述收集器(57)能够气密地连接至所述壳体(55)的壳体开口(56)。
9.根据权利要求5所述的火花分离装置，其特征在于，所述收集器(57)通过快速闭合机构能拆卸地固定在所述壳体(55)上。
10.根据权利要求5所述的火花分离装置，其特征在于，所述收集器(57)被预设在能相对于所述壳体(55)移动的滚轮上。
11.根据权利要求1所述的火花分离装置，其特征在于，所述火花分离装置被预设用于用来加工工件的激光加工机床。
12.一种空气净化设备，所述空气净化设备适合于用于在工件支承件(5)上加工工件(8)的加工机床(1)，所述空气净化设备包括：
除尘装置(21)，所述除尘装置在其壳体中具有进气开口(22)，空气导向通道(18)能从附设于所述工件支承件(5)的抽吸腔室(13)连接至所述进气开口，
颗粒分离装置(29)和/或过滤装置(31)，被污染的所述空气能经由所述进气开口(22)吸入通过所述颗粒分离装置和/或所述过滤装置，并且净化的所述空气被供应至排出口(23)并且被排放到外部环境中，
其特征在于，
预设有根据权利要求1到11中任意一项所述的火花分离装置(51)，所述火花分离装置能连接至所述除尘装置(21)的进气开口(22)，并且来自所述抽吸腔室(13)的被污染的所述空气在进入所述除尘装置(21)前流经所述火花分离装置(51)。
13.根据权利要求12所述的空气净化设备，其特征在于，所述进气开口(22)在所述除尘装置(21)的壳体上形成接口(25)，所述接口能与作为互补接口的所述火花分离装置(51)的壳体(55)的空气出口(53)相连接。
14.根据权利要求12或13所述的空气净化设备，其特征在于，能通过闭合元件闭合所述除尘装置(21)的进气开口(22)。
15.根据权利要求12所述的空气净化设备，其特征在于，在所述除尘装置(21)上游连接有转向模块(27)，所述火花分离装置(51)能连接至所述转向模块，并且所述转向模块(27)包括被污染的所述空气的流动路径的至少一次至少45°的转向。
16.根据权利要求12所述的空气净化设备，其特征在于，所述空气净化设备被预设用于激光切割机床。
17.根据权利要求12或13所述的空气净化设备，其特征在于，能通过能拆卸的紧固元件闭合所述除尘装置(21)的进气开口(22)。
18.一种激光加工机床，用于加工工件(8)，所述激光加工机床包括：
用于容纳所述工件(8)的工件支承件(5)，
至少一个加工头(4)，用于加工所述工件(8)的切割射束(3)由所述加工头引导并且指向所述工件(8)，
布置在所述工件支承件(5)下方的抽吸腔室(13)，空气导向通道(18)将被污染的空气从所述抽吸腔室供应至空气净化设备(11)，
其特征在于，
所述空气净化设备(11)是根据权利要求12到17中任一项所述的空气净化设备。
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