CN102015191B - 具有扩展的工作空间的激光加工机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光加工机(10)，其具有承载结构(13)以及工件保持装置和/或工件支架(11)，在所述承载结构的至少一个侧上设置至少一个激光加工头(17，18)，其中，所述激光加工头(17，18)和工件保持装置和/或工件支架(11)能够彼此相对运动，在所述承载结构(13)的两个相反对置的侧上设置至少一个激光加工头(17，18)，并且设置射束转辙器，通过该射束转辙器能够使激光束在所述激光加工头之间转换。由此可使工作区域增大。

Description

具有扩展的工作空间的激光加工机

技术领域

本发明涉及一种激光加工机，其具有承载结构以及工件保持装置和/或工件支架，在所述承载结构的一个侧上设置至少一个激光加工头，其中，所述激光加工头和工件保持装置和/或工件支架可彼此相对运动。

背景技术

激光加工机例如由JP 03-138092A公开，其中，待加工的工件被放置在工件支架上。在工件支架上方可在工件的纵向方向上设置龙门。在该龙门上可在一个侧上设置一个激光加工头，该激光加工头可通过所述龙门的运动相对于工件运动。借助于该激光加工头可加工工件。用激光加工机的所述公开的构型只能加工比激光加工机的底面小得多的工件。通过所述龙门的宽度产生一个区域，该区域对于工具来说不能接近并且从而不能进行加工。

由DE 196 20 391 A1公开了一种用于加工扁平物体的装置，所述扁平物体由非金属材料例如纸、纸板、塑料或类似物构成，所述装置具有加工平面，在该加工平面中设置待加工的物体，所述装置还具有臂，该臂跨接所述加工平面并且该臂在整个加工平面上在一个方向上可移动地被导向，所述装置还具有用于加工所述物体的加工头，其中，该加工头在所述臂上可相对于其运动方向成直角移动地被导向。在所述臂上特别是可设置多个加工头。所述加工头可被构造用于对所述非金属载体材料进行绘画、裁切或开槽。

由DE 36 04 470 A1公开了一种具有加工单元的材料加工站，该加工单元可沿着三个彼此垂直的轴定位。一个立柱为此通常竖直设置并且设有水平延伸的、用于滑块的丝杠驱动装置，该滑块本身又装备有丝杠驱动装置并且可垂直于地面移动。该滑块接收所述加工单元，该加工单元本身可垂直于所述立柱的平面移动。

由WO 2005/099979 A1公开了一种装置，其中，在一个共同的滑块上设置两个激光束加工头。

DE 203 06 581 U1公开了一种用于焊接机动车车身的激光焊接装置，其由多个构造为远程遥控激光器并且距构件有距离地设置的激光焊接头构成。

由DE 100 06 516 A1公开了一种用于借助于多个激光束加工工件的方法，其中，多个激光束通过射束复合器汇合并且通过共同的射束导向装置引导到工件上。

DE 10 2005 025 506 A1公开了一种激光加工机，其被设置用于通过加工台与激光瞄准和定位装置的相对运动加工固定在加工台上的板状工件并且通过所述板状工件沿纵向方向的重复运动将下一个待加工的区域固定在加工台上，如果一个待加工的区域的加工结束的话。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种激光加工机，其具有更大的工作空间，从而可加工更大的工件或者降低该加工机的空间需求。

根据本发明，所述任务通过开头所述类型的加工机解决，其中，在所述承载结构的两个相反对置的侧上设置至少一个激光加工头，其中，设置射束转辙器，通过该射束转辙器能够使射束产生器的激光束在所述激光加工头之间转换。相反对置的激光加工头的工作区域现在重叠并且无空隙地彼此补充。由此，机器底面与基本上通过激光加工头沿X和Y方向的可移动性定义的区域几乎重合。由此可要么使工作区域增大从而可加工更大的工件，要么可降低空间需求、特别是激光加工机的底面需求。制造技术上的优点是，像以前那样可制造仅仅在承载结构的一个侧上具有激光加工头的机器并且客户可以以后才决定他是否期望/需要在相反对置的侧上设置激光加工头。

射束转辙器可被控制并且能够可运动地设置，从而可根据需求将激光束转向到其中一个或另一个激光加工头上。

特别有利的是，在所述承载结构的两个侧上设置至少两个激光加工头。通过激光加工头的倍增可特别良好地利用工作区域。激光加工机的底面与所述激光加工头的工作区域基本上相同。此外，工件可以在多个部位上被同时加工，从而可实施更高的同步。

特别有利的是，所述激光加工头能够沿着所述承载结构运动。由此，工件的几乎所有区域都可通过激光加工头接近。使激光加工头沿着承载结构运动可能比让工件相对于承载结构运动更简单，因为由此必须使更高的质量运动。

根据一个进一步构型提出，在所述承载结构的同一侧上的激光加工头能够彼此无关地或者耦合地运动。在加工工件期间可以在适当的部位上从所述一个激光加工头转换到另一个激光加工头。

但是，从一个激光加工头向另一个激光加工头的转换也能够以其他的轴向方向进行，即，从一个设置在承载结构第一侧上的激光加工头转换到一个设置在承载结构相反侧上的激光加工头。设置在承载结构不同侧上的激光加工头可以要么耦合地要么彼此无关地沿着该承载结构移动。

特别优选的是，至少一个激光加工头具有一个附加轴。由此可局部限制地实施高动态的工件加工。

根据本发明的一个构型提出，所述承载结构能够相对于工件支架运动。由此能够更好地利用所述工作空间。

在加工工件时得到的另外的可能性是，在一个共同的滑块上设置多个激光加工头。由此可使所述激光加工头在所述共同的滑块上共同地相对于承载结构运动。

根据一个进一步方案提出，至少一个激光加工头能够相对于滑块运动，特别是直线地运动。由此可改变同一滑块上的其中一个激光加工头相对于另一个激光加工头的相对位置。此外，可进行高动态的工件加工。

此外提出，所述激光加工头能够彼此无关地或者耦合地相对于滑块运动，特别是直线地运动。

如果设置至少两个激光加工头，则根据待加工的工件得到不同的功率适配可能性。

特别有利的是，设置至少两个射束产生器。特别是可以设置与激光加工头的数量相同的光束产生器。可进行所述射束产生器与一个激光加工头的固定匹配。通过建立两个射束产生器，通过同类工件的适当嵌套可同时加工两个工件。此外可想到的是，将一个射束产生器的功率在适当的部位上分出并且转向到两个激光加工头上。为此目的，有利的是，设置射束分配模块。

为了对各个工件进行功率特别强的加工，可将两个射束产生器的射束在适当的部位上汇合为一个能量束。为此目的可设置射束耦合器。该射束耦合器又可以与一个射束转辙器连接或者只能移动，从而该射束耦合器又可用作转辙器并且可将能量束供应给不同的激光加工头。

在本发明的一个特别有利的构型中，可以设置分隔壁，从而可以在该分隔壁的一侧实施工件加工，而在该分隔壁的另一侧可装载或卸载工件。如果将分隔壁去掉，则可以加工更大的工件。

本发明的另外的特征和优点从下面借助附图对本发明实施例的描述和权利要求中得出，所述附图示出对于本发明重要的细节。各个特征可单个地或者以任意的组合多个地在本发明的变型方案中实现。

附图说明

在附图中示意性示出本发明的优选实施例，下面参照附图进行详细阐述。在图中：

图1是本发明激光加工机的第一实施方式的俯视图；

图2是具有四个激光加工头的激光加工机的示意性俯视图；

图3是具有多个设置在一个滑块上的激光加工头的激光加工机的俯视图；

图4a，4b是具有射束转辙器的激光加工机；

图5是具有两个射束产生器的激光加工机；

图6a，6b是具有射束耦合模块的激光加工机；

图7a-7c是具有射束导向模块的激光加工机；

图8是具有分隔壁的激光加工机。

具体实施方式

图1示出一个具有工件支架11的激光加工机10，工件12设置在所述工件支架上。在工件12上方设置一个龙门形式的承载结构13。该承载结构13可在双箭头方向14上沿着导向装置15、16运动。在此，该承载结构13通过直线驱动装置驱动。引起所述在双箭头方向14上的运动的装置被称为(工具)轴。在所述承载结构13的两侧上设置激光加工头17、18。所述激光加工头可在双箭头方向19上相对于所述承载结构13运动。引起所述在双箭头方向19上的运动的装置同样被称为(工具)轴。由于所述激光加工头17、18设置在所述承载结构的两侧上，因此实现了最大的工作区域。特别是可加工下述工件，所述工件基本上具有导向装置15、16的长度并且其宽度几乎等于导向装置15、16的间距。

在所述激光加工机10周围还设置有附加的装置，例如操作台20、开关柜21、抽吸装置22、冷却器具23、功率供给装置24、液压器具25以及用于装载和卸载工件的的换板器26。

在按照图2的激光加工机30的构型中，在所述承载结构31上总共设置四个激光加工头32至35，其中，在所述承载结构31的一侧上分别设置两个激光加工头32、35或33、34。所述激光加工头32至35分别设置在滑块36至39上。所述滑块36至39可在双箭头方向Y1或Y2上运动并且整个承载结构31可在双箭头方向X上运动。这意味着，通过面40表示的工作区域或工作空间可通过所述激光加工机30加工。所述工作区域40几乎等于所述激光加工机30的底面41。通过所述承载结构31的宽度不产生与所述承载架构31的宽度相应的、在其中不能进行加工的区域。

所述激光加工头32至35可以要么位置固定地、例如设置在滑块36至39的中间，要么所述激光加工头可以坐置于小的附加轴上，从而允许所述激光加工头32至35相对于所述滑块36至39的高动态运动。

在图3的激光加工机50中，在每个滑块51至53上分别设置两个激光加工头55至62。所述激光加工头55至62可位置固定地设置在所述滑块51至54上或者可耦合地或可彼此无关运动地设置在所述滑块上。工作区域通过参考标号63表示并且所述激光加工机50的底面用参考标号64表示。

在图4a、4b中示意性示出两个激光加工头55、66之间的功率转换。在射束产生器67中产生射束并且该射束通过射束转辙器68供应给激光加工头65(图4a)或激光加工头66(图4b)。由此在加工工件期间可在适当的部位上从激光加工头65转换到激光加工头66。为此目的，可使射束转辙器68可运动地设置并且通过控制装置进行控制。

然而也可以如在图5中所示地设置多个射束产生器69、70，它们分别于配属的激光加工头71、72相互作用。

但是如从图6a、6b可得出地，在使用多个射束产生器73、74的情况下也存在另外的功率适配可能性。射束产生器73、74的射束可被引导至射束耦合模块75上，激光功率在那里至少部分地相加并且接着被转移给所述激光加工头76、77中的一个。在此，可使所述射束耦合模块75可运动地设置，从而能够可选地将激光功率转移给激光加工头76(图6a)或77(图6b)。通过所述射束耦合模块75也可以仅将耦合功率的一部分转移给激光加工头76、77。

根据本发明的图7a至7c所示的构型，可借助于射束产生器80产生激光功率并且将该激光功率通过射束分配模块81转移给第一激光加工头82或第二激光加工头83。在图7a、7b中，所述射束分配模块是被动式的。这意味着，所述射束产生器80的激光功率要么被转移给所述激光加工头82(图7a)要么被转移给所述激光加工头83(图7b)。在图7c中，所述射束分配模块是主动式的。这意味着，所述射束产生器80的激光功率被划分并且所产生激光功率的一部分可被转移给两个激光加工头82、83。

在图4至7中示出了不同的射束引导可能性。这已经示例性地借助于两个在一承载结构上相反对置的激光加工头示出。可以理解的是，这些方案也可以转用于多个在一承载结构上相反对置的激光加工头。此外可想到的是，将所述射束引导方案应用于两个或更多位于一承载结构的同一侧上的激光加工头。

在图8中示出激光加工机90的一个构型，其具有分隔壁91。由此，在使用分隔壁91的情况下可在一侧92上实施工件加工并且在另一侧93上装载或卸载工件94。因为具有激光加工头的承载结构可从两侧向着分隔壁紧挨地移动，所以在该加工模式中几乎不产生附加的面需求。当在右侧92的工件加工结束时，承载结构95可以转移到左侧93，从而可在那里进行工件加工，而在右侧92加工过的工件96可被取走并且装载新工件。也可以想到的是，取消分隔壁91并且加工在所述两个侧92、93上延伸的工件。

Claims (16)

1.一种激光加工机（10，30，50，90），其具有承载结构（13，31，95）以及工件保持装置（11），在所述承载结构的一个侧上设置至少一个激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83），其中，所述激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83）和工件保持装置（11）能够彼此相对运动，其特征在于，所述承载结构（13，31，95）是细长的承载结构并且具有纵向轴线和相对于所述纵向轴线的两个相反对置的侧，在所述承载结构（13，31，95）的两个相反对置的侧上设置至少一个激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83），使得所述承载结构（13，31，95）的纵向轴线位于在所述两个相反对置的侧上的至少一个激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83）之间，其中，设置射束转辙器（68），通过该射束转辙器能够使射束产生器（67）的激光束在所述激光加工头（65，66）之间转换。

2.如权利要求1所述的激光加工机，其特征在于，在所述承载结构（13，31，95）的两个侧上设置至少两个激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83）。

3.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，所述激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83）能够沿着所述承载结构（13，31，95，105）运动。

4.如权利要求3所述的激光加工机，其特征在于，在所述承载结构（13，31，95）的同一侧上的激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83）能够彼此无关地或者耦合地运动。

5.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，至少一个激光加工头（17，18，32-35，55-62，65，66，71，82，83）具有一个附加轴。

6.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，所述承载结构（13，31，95）能够相对于工件保持装置（11）运动。

7.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，在一个共同的滑块（51-54）上设置多个激光加工头（55-62）。

8.如权利要求7所述的激光加工机，其特征在于，至少一个激光加工头（55-62）能够相对于滑块（51-54）运动。

9.如权利要求7所述的激光加工机，其特征在于，所述激光加工头（55-62）能够彼此无关地或者耦合地相对于所述滑块（51-54）运动。

10.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，设置至少两个射束产生器（69，70，73，74）。

11.如权利要求10所述的激光加工机，其特征在于，设置射束耦合器（75），该射束耦合器将两个射束产生器（73，74）的激光束耦合并且供应给激光加工头。

12.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，设置射束分配模块（81）。

13.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，设置分隔壁（91）。

14.如权利要求1或2所述的激光加工机，其特征在于，所述工件保持装置是工件支架。

15.如权利要求8所述的激光加工机，其特征在于，所述至少一个激光加工头（55-62）能够相对于所述滑块（51-54）直线地运动。

16.如权利要求9所述的激光加工机，其特征在于，所述激光加工头（55-62）能够彼此无关地或者耦合地相对于所述滑块（51-54）直线地运动。