CN106563947A - 包括冲压装置和激光加工装置的机床 - Google Patents

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Abstract

用于加工工件、尤其金属板(10)的机床包括支承结构(3)、及安装在支承结构(3)上的冲压装置和激光加工装置(5)。为防止激光加工装置(5)由于冲压装置的操作被激励而非期望地移动，悬置装置(16)设置在冲压装置和激光加工装置(5)之间。悬置装置(16)具有能借助于激光定位装置(25)调整的弹簧刚度。借助激光定位装置(25)，激光加工装置(5)能相对于工件移动，以执行到功用位置和到远离功用位置的位置中的激活运动。悬置装置(16)的弹簧刚度借助于激光定位装置(25)被调整，以使得相比于被分配到激光加工装置(5)的远离功用位置的位置的弹簧刚度，激光加工装置(5)的功用位置被分配到更高的弹簧刚度。

Description

包括冲压装置和激光加工装置的机床
技术领域
本发明涉及用于加工工件、尤其是金属板的机床，其
·包括支承结构，
·包括冲压装置，冲压装置安装在支承结构上且工件能够借助于冲压装置被冲压，
·包括激光加工装置，激光加工装置安装在支承结构上且工件能够借助于激光加工装置被激光加工，且激光加工装置借助于支承结构连接到冲压装置，以使得冲压装置的操作能够激励所述加工装置移动，
·包括激光定位装置，为了激光加工装置相对于工件定位，借助于激光定位装置，激光加工装置能够通过激活运动移动到功用位置中和远离功用位置的位置中，工件能够借助于定位在功用位置中的激光加工装置被激光加工，以及
·包括悬置装置，悬置装置设置在冲压装置和激光加工装置之间且具有弹簧刚度(spring rate)，且激光加工装置能够借助于悬置装置支承在支承结构上，以便减小由操作冲压装置引起的激励。
背景技术
在前述类型的冲压/激光组合机器上，工件的冲压和激光加工相继执行。在冲压操作期间，激光加工装置借助于激光定位装置移动到远离冲压工件的驻停位置中。为了激光加工所述工件，激光加工装置借助于激光定位装置转移到接近工件的功用位置中。
由于冲压装置和激光加工装置都紧固到机架，存在这样的风险：在机床的冲压操作期间发生的震动和冲击将转移到设置在驻停位置中的激光加工装置。为了防止激光加工装置被冲压所述工件影响，在现有技术中采用特定设计的警告。
在由TRUMPF(地址：Johann-Maus-Straβe 2，71254Ditzingen，德国)以名称“6000fiber”提供的通用机床上，激光加工装置与激光定位装置一起安装在基板上，所述基板继而在激光加工装置的驻停位置中弹性安装在也配备有冲压装置的机架上。所述悬置确保与机器的冲压操作关联的震动和冲击不会未经过滤地转移到激光加工装置。如果工件被激光加工，且激光加工装置因此定位在接近工件的功用位置中，则配备有激光加工装置的基板的弹性安装借助于单独为此目的设置的装置被解除激活，且激光加工装置借助于基板刚性地连接到通用机床的机架。由于激光加工装置刚性连接到机架，工件能够以所需精确度被激光加工。
发明内容
由本发明处理的问题是简化通用现有技术的设计。
所述问题依据本发明由根据如下所述的机床解决。
在本发明的情况下，激光定位装置不仅用于将激光加工装置转移到功用位置和远离功用位置的位置中，而且用于使激光加工装置安装在支承结构上适于可变的操作情况，所述远离功用位置的位置尤其为远离工件的位置，例如驻停位置。如果激光加工装置在功用位置中且如果激光加工装置旨在用于激光加工所述工件，则激光定位装置确保悬置装置的高弹簧刚度，激光加工装置借助于悬置装置连接到根据本发明的机床的支承结构。优选的，转移到功用位置中的激光加工装置能够借助于激光定位装置刚性地连接到支承结构。由于悬置装置的增加的弹簧刚度，例如激光切割或激光焊接相关工件的激光加工能够以高精确度执行。如果激光加工装置不用于加工工件且根据本发明的机床在冲压模式下，则悬置装置的弹簧刚度借助于激光定位装置减小。因此，悬置装置能够吸收由于冲压操作发生的震动和冲击，且由此防止冲压操作对激光加工装置的负面影响。因此，由激光定位装置执行的双重功能导致根据本发明的机床的简单结构设计。
根据本发明的具体实施方式能够在如下发明内容及具体实施方式中找到。
如能够从以下内容看见的，在根据本发明的机床的优选设计中，设置用于安装激光加工装置的悬置装置的弹簧刚度通过激光定位装置改变悬置装置的弹簧的长度而被修改。在合适的弹簧设计中，这种措施提供用于改变激光加工装置安装在根据本发明的机床的支承结构上的“刚性”的简单选项。可能的弹簧设计是例如螺旋弹簧、叶片弹簧和盘簧，但是也可以是弹性体弹簧和气动弹簧。
以下内容涉及根据本发明的用于激光加工装置在功用位置中的最刚性可能安装的优选设计选项。根据本发明的机床的支承结构侧装置止动件确保激光加工装置在激活运动的方向上移动到功用位置的中的基本零反冲(zero-backlash)支承。在相反方向上，激光加工装置借助于悬置装置的弹簧被支承在支承结构上，悬置装置的弹簧借助于激光定位装置被压缩。整体上，这导致激光加工装置在激光加工装置的激活运动的方向和相反方向上的基本刚性安装，因为对于执行工件的高精度激光加工而言这是必须的。
以下内容涉及根据前述安装概念的详细结构实施方案。所要求的实施方式的激光定位装置包括被分配到机床的支承结构的支承结构侧驱动元件、和被连接以移动到激光加工装置的装置侧驱动元件，装置侧驱动元件能够相对于支承结构移动。当激光加工装置在远离功用位置的位置中时，激光定位装置的支承结构侧驱动元件在与激光加工装置的激活运动相反的方向上被支承在根据本发明的机床的支承结构上，且因此在所述方向上弹性安装。支承结构侧驱动元件的弹性安装引起与支承结构侧驱动元件相互作用的装置侧驱动元件的相应弹性安装，且经由所述装置侧驱动元件，也引起被连接以移动到装置侧驱动元件的激光加工装置的相应弹性安装。由于装置侧驱动元件相对于支承结构侧驱动元件的移动，从远离功用位置的位置前进，激光加工装置借助于激活运动被转移到功用位置中。在功用位置中，激光加工装置借助于支承结构侧装置止动件被支承在激活运动的方向上，且因此被防止在激活运动的方向上进一步移动。激光定位装置的持续致动现在导致支承结构侧驱动元件在与激光加工装置的驱动移动相反的方向上相对于装置侧驱动元件移位，且悬置装置的弹簧因此压缩以及悬置装置的弹簧刚度增加，所述悬置装置被设置用于在与激光加工装置的激活运动相反的方向上支承激光加工装置。
激光定位装置的装置侧驱动元件和支承结构侧驱动元件沿激光定位轴线的线性移动能够利用具有特定简单设计的装置实现。
各种设计可被构想以用于根据本发明的机床的激光定位装置。如能够从以下内容看见的，优选设置为活塞筒单元的激光定位装置。在这种情况下，活塞筒单元的筒被设置为装置侧驱动元件，且活塞筒单元的活塞被设置为激光定位装置的支承结构侧驱动元件。
形式为气动活塞筒单元的激光定位装置是特别有利的。由于存在于气动活塞筒单元的筒中的压缩空气的可压缩性，活塞能够在筒内侧弹性移动。以与用于激光加工装置的悬置装置的弹簧结合的方式，气动活塞筒单元形成弹簧阻尼器***。
在根据以下内容的实施方式中，激光加工装置在激活运动的方向和与激活运动相反的方向上被弹性安装在根据本发明的机床的支承结构上。与之关联的是全面防护激光加工装置，以免被在机床的冲压操作期间发生的震动和冲击所损伤。
为了具有特别简单设计的结构，在根据以下内容的根据本发明的机床的情况下设置这样的构件，所述构件在激活运动的方向上支承定位在功用位置中的激光加工装置且在相反方向上支承用于激光加工装置的悬置装置的弹簧。
以下内容涉及根据本发明的机床的尤其实用的实施方式。在其上安装机床的冲压装置和激光加工装置两者的支承结构能够在激活运动的横向方向上(尤其在垂直于激光定位轴线的方向上)与冲压装置和激光加工装置结合地移动。这种类型的移位移动不但能够用于相对于待加工的工件定位冲压装置和/或激光加工装置，而且能够执行为工作移动。在任何情况下，同一驱动能够用于既产生冲压装置的移动又产生激光加工装置的移动。因此，根据本发明的机床的这种设计特别节能和节约成本。
附图说明
在下文中相对于通过示例给出的示意图更加详细地描述本发明，其中：
图1是包括在共用支承结构上的冲压装置和激光加工装置在内的冲压-激光组合机器的部分视图，
图2示出根据图1的激光加工装置，所述激光加工装置处于在支承结构上的驻停位置且包括在支承结构和激光加工装置之间的功用悬置装置，
图3示出在悬置装置是功用性时根据图1和图2的激光加工装置，所述激光加工装置处于支承结构上的功用位置，以及
图4示出在悬置装置被解除激活时根据图1至3的激光加工装置，所述激光加工装置处于支承结构上的功用位置。
具体实施方式
根据图1，设计为冲压-激光组合机器的机床1包括机架2。支承结构3能够在机架2上垂直于图1的视图平面移动。支承结构3安装有冲压装置4和形式为激光切割头5的激光加工装置。冲压装置4和激光切割头5都按传统设计。
冲压装置4一般包括具有工具保持器7的冲头6，冲压能够被引入所述冲头中。借助于驱动装置(未详细示出)，冲头6能够与工具保持器7和引入到工具保持器7中的冲压一起通过工作冲程和工作冲程之后的返回冲程沿冲压冲程轴线8移动，且能够围绕冲压冲程轴线8旋转地调整。激光切割头5能够以在下文中更详细描述的方式沿激光定位轴线9定位。机床1的冲压装置4和激光切割头5都用于加工在图1、3和4中表示且在加工期间通过传统工件支承件(出于简化原因未示出)支承的金属板10。
在图1中，激光切割头5沿激光定位轴线9移动到接近于工件的功用位置中。如果激光切割头5在功用位置中，金属板10能够由从激光切割头5指引到金属板10上的激光束切割。将被执行用于切割金属板的激光切割头5和金属板10的相对移动在一方面通过安装有激光切割头5的支承结构3在垂直于图1的视图平面上的移动产生，且另一方面通过金属板10的与支承结构3的移动垂直的水平移动产生，在两个轴向方向上执行重叠位置的移动是可以的。为了金属板10能够以所需精确度被切割，定位在功用位置中的激光切割头5必须尽可能刚性地连接到支承结构3，所述支承结构继而在机架2上被引导，以便具有零反冲。
冲压装置4在机床1的切割操作期间被停机。在这种情况下，如能够在图1中看见的，冲头6与工具保持器7一起沿冲压冲程轴线8从金属板10撤出。
相反的，在机床1的冲压操作期间，激光切割头5借助于相对于金属板10的撤回移动而相对于图1中示出的激光切割头的功用位置沿激光定位轴线9升起且到驻停位置。激光切割头5的撤回移动的方向在图1中由箭头11示出。图2示出在远离工件的驻停位置中的激光切割头5。金属板10在图2中未被示出。定位在驻停位置中的激光切割头5和金属板10的顶部之间存在间隙，所述间隙尺寸化为使得金属板10能够执行冲压所需的移动而不与激光切割头5碰撞。
当移动到驻停位置和功用位置中时，激光切割头5借助于线性引导件12沿激光定位轴线9在刚性地连接到支承结构3的基板13上被引导。为此目的，线性引导件12包括在基板13上的导轨14和在激光切割头5上的导向托架15，所述导向托架设置在导轨14上。
在机床1的冲压操作期间发生从冲压装置4经由支承结构3和基板13移位到激光切割头5的冲击和震动。
为了防止激光切割头5被冲压金属板10和与之关联的震动和冲击影响，悬置装置16设置在冲压装置4和激光切割头5之间，尤其在基板13和激光切割头5之间。
根据图2，悬置装置16包括下部弹簧17和上部弹簧18。在示出的示例中，下部弹簧17和上部弹簧18二者被设计为螺旋弹簧。悬置装置16的上部弹簧18的弹簧刚度被选择为使得上部弹簧18在重力方向上加载所述弹簧的质量作用下仅被部分压缩。
弹簧17、18都被定位在活塞杆19上，下部弹簧17在连接到活塞杆19的下部弹簧支柱20和角撑架22的水平腿部21的较低面之间被预先张紧，且上部弹簧18在活塞杆19上的上部弹簧支柱23和角撑架22的水平腿部21的较高面之间被预先张紧。角撑架22的竖直腿部24刚性地连接到基板13。活塞杆19穿过角撑架22的水平腿部21，以使得活塞杆19相对于角撑架22的纵向移动是可能的。
活塞杆19是设置为激光定位装置的活塞筒单元25的一部分，所述单元在示出的示例中由压缩空气操作。活塞筒单元25还包括与激光切割头5关联的作为装置侧驱动元件的筒26，所述筒如同活塞杆19一样平行于激光定位轴线9延伸且在筒内侧上沿激光定位轴线9引导活塞，所述活塞附连到活塞杆19且在图中被隐藏。活塞筒单元25的活塞形成与支承结构3关联的支承结构侧驱动元件。
活塞筒单元25的筒26借助于连接杆27刚性地连接到激光切割头5。在连接杆27的基部附近，激光切割头5配备有当在图2处看去时朝向观察者突伸的定位止动件28。
在图2中，悬置装置16处于激光切割头5在驻停位置中的初始状态。下部弹簧17和上部弹簧18都具有相对低的弹簧刚度。从冲压装置4传递到附连到基板13的角撑架22的、在机床1的冲压操作期间发生的震动和冲击因此借助于支承在角撑架22的水平腿部21上的弹簧17、18沿激光定位轴线9相对平滑地转移到活塞筒单元25的活塞杆19。由于存在于活塞筒单元25的筒26内侧的压缩空气能够被压缩，活塞筒单元25能够以震动吸收器的方式减弱由于冲压操作发生的弹簧17、18的振荡。加工引起的震动和冲击因此在激光切割头5处以高度过滤的方式达到最多，所述激光切割头可选地执行沿激光定位轴线9的互补性移动，在这期间激光切割头5借助于与激光切割头5谐振的导向托架15且借助于固定到支承结构的线性引导件12的导轨14在基板13上被引导。尤其是，对激光切割头5的损伤和/或设置在激光切割头5上的光学元件的非期望移位以这种方式通过悬置装置16被有效地防止。
如果冲压过程已经结束且金属板10旨在借助于激光切割头5切割，则冲压装置4从金属板10退出到根据图1的位置中，且激光切割头借助于活塞筒单元25通过沿激光定位轴线9的激活运动从根据图2的驻停位置下降到功用位置中。激光切割头5的激活运动的方向在图2中由箭头29示出。
如果活塞筒单元25被致动以产生激光切割头5的激活运动，则活塞筒单元25的筒26相对于活塞杆19和在筒26内侧沿激光定位轴线9被引导的活塞向下移动。与筒26一起，连接到所述筒的激光切割头5借助于沿激光定位轴线9的激活运动下降。悬置装置16最初维持在初始状态。在激活运动期间，激光切割头5也由线性引导件12沿激光定位轴线9引导。
只要附连到激光切割头5的定位止动件28撞到起作用为支承结构侧装置止动件的角撑架22、尤其撞到角撑架的水平腿部21，激光切割头5的激活运动就结束且到达激光切割头5的功用位置，且因此根据图3的状况形成。激光切割头5借助于悬置装置16的下部弹簧17在与激光切割头5的激活运动相反的方向(由箭头11示出)上仍被弹性支承在用作支承结构侧弹簧支柱的角撑架22上，且因此被弹性支承在机床1的支承结构3上。
由于通过在激活运动的方向29上起作用的角撑架22支承激光切割头5，活塞筒单元25的持续致动不导致激光切割头5的进一步下降，而是，通过将激光切割头5维持在功用位置中，活塞筒单元的持续致动导致活塞杆19进一步进入到活塞筒单元25的筒26中，且活塞在筒26内侧相对于所述筒在与激光切割头5的激活运动相反的方向11上相应地移动。因此，一方面在角撑架22的水平腿部21的较低面和另一方面在活塞杆19上的下部弹簧支柱20之间预先张紧的下部弹簧17被压缩，直到下部弹簧17的线圈以一个在另一个之上紧密挤压的方式定位，且因此形成沿激光定位轴线9是刚性的本体(图4)。
激光切割头5因此安装在角撑架22上，以便沿激光定位轴线9具有零反冲，且借助于所述角撑架和基板13，激光切割头被安装在机床1的支承结构3和机架2上。因此，金属板10现在能够利用激光切割头5以极度精确的方式被切割。
如果已经完成切割金属板且如果跟随的是进一步冲压，则活塞筒单元25被致动以使得在筒26与激光切割头5一起沿活塞杆19向上移动、且因此将激光切割头5转移到远离工件的驻停位置中之前(图2)，首先第一活塞杆19移出保持沿激光定位轴线的位置的筒26，下部弹簧17因此被延伸(图3)。

Claims (10)

1.一种用于加工工件、尤其是金属板(2)的机床，
·包括支承结构(3)，
·包括冲压装置(4)，冲压装置安装在支承结构(3)上且工件能够借助于所述冲压装置被冲压，
·包括激光加工装置(5)，激光加工装置安装在支承结构(3)上且工件能够借助于激光加工装置被激光加工，且激光加工装置借助于支承结构(3)连接到冲压装置(4)，以使得冲压装置(4)的操作能够激励所述加工装置移动，
·包括激光定位装置(25)，为了激光加工装置相对于工件定位，借助于激光定位装置，激光加工装置(5)能够通过激活运动移动到功用位置和远离功用位置的位置中，工件能够借助于定位在功用位置中的激光加工装置(5)被激光加工，且
·包括悬置装置(16)，悬置装置设置在冲压装置(4)和激光加工装置(5)之间且具有弹簧刚度，且激光加工装置(5)能够借助于悬置装置被支承在支承结构(3)上，以便减小通过冲压装置(4)的操作的激励，
其特征在于
激光定位装置(25)被设置为用于悬置装置(16)的调整装置，且借助于激光定位装置(25)，悬置装置(16)的弹簧刚度能够被调整，以使得相比于被分配到激光加工装置(5)的远离功用位置的位置的弹簧刚度，激光加工装置(5)的功用位置被分配更高的弹簧刚度。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，设置在冲压装置(4)和激光加工装置(5)之间的悬置装置(16)包括弹簧(17)，激光加工装置(5)借助于所述弹簧被支承在支承结构(3)上，且所述弹簧具有在激光加工装置(5)的支承方向上的弹簧长度，且悬置装置(16)的弹簧刚度能够借助于激光定位装置(25)被调整，是在于悬置装置(16)的弹簧(17)的弹簧长度能够借助于激光定位装置(25)被改变，以使得与在激光加工装置(5)的远离功用位置的位置中的弹簧长度相比，弹簧长度在激光加工装置(5)的功用位置中被减小，且因此悬置装置(16)的弹簧(17)在激光加工装置(5)的功用位置中被压缩。
3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，在激活运动的方向(29)上起作用的支承结构侧装置止动件(22)为激光加工装置(5)所设，定位在功用位置中的激光加工装置(5)在激活运动的方向(29)上被支承在所述止动件上，激光加工装置(5)借助于悬置装置(16)的弹簧(17)在与激活运动相反的方向(11)上被支承在支承结构侧弹簧支柱上，且当激光加工装置(5)在功用位置中在激活运动的方向(29)上被支承在支承结构侧装置止动件(22)上时，悬置装置(16)的弹簧(17)借助于激光定位装置(25)被压缩。
4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于，激光定位装置(25)包括被分配到支承结构(3)的支承结构侧驱动元件、和被连接以移动到激光加工装置(5)的装置侧驱动元件(26)，装置侧驱动元件能够被驱动且与支承结构侧驱动元件相互作用，
·激光定位装置(25)的装置侧驱动元件(26)能够相对于激光定位装置(25)的支承结构侧驱动元件移动，且激光加工装置(5)因此能够移动以执行激活运动，
·激光定位装置(25)的支承结构侧驱动元件以及借助于该元件，装置侧驱动元件(26)和激光加工装置(5)通过悬置装置(16)的弹簧(17)在与激光加工装置(5)的激活运动相反的方向(11)上被支承在支承结构(3)上，
·通过激光加工装置(5)在功用位置中在激活运动的方向(29)上被支承在支承结构侧装置止动件(22)上，能够相对于装置侧驱动元件(26)在与激活运动相反的方向(11)上移动支承结构侧驱动元件，以便压缩悬置装置(16)的弹簧(17)。
5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于，激光加工装置(5)能够通过激活运动借助于激光定位装置(25)沿激光定位轴线(9)移动到功用位置中，且还在与激活运动相反的方向(11)上移动到远离功用位置的位置中，
·激光定位装置(25)的装置侧驱动元件(26)能够沿激光定位轴线(9)相对于激光定位装置(25)的支承结构侧驱动元件移动，
·支承结构侧驱动元件以及借助于该元件，装置侧驱动元件(26)和激光加工装置(5)通过悬置装置(16)的弹簧(17)在与激光加工装置(5)的激活运动相反的方向(11)上沿激光定位轴线(9)被支承在支承结构(3)上，且
·通过激光加工装置(5)在功用位置中在激活运动的方向(29)上沿激光定位轴线(9)被支承在支承结构侧装置止动件(22)上，能够相对于装置侧驱动元件(26)沿激光定位轴线(9)在与激活运动相反的方向(11)上移动支承结构侧驱动元件，以便压缩悬置装置(16)的弹簧(17)。
6.根据权利要求5所述的机床，其特征在于，活塞筒单元被设置为激光定位装置(25)，且活塞筒单元的沿激光定位轴线(9)延伸的筒被设置为装置侧驱动元件(26)，且活塞筒单元的在筒中沿激光定位轴线(9)被可移动地引导的活塞被设置为活塞筒单元的支承结构侧驱动元件。
7.根据权利要求6所述的机床，其特征在于，活塞筒单元被设计为气动活塞筒单元。
8.根据权利要求4至7中任一所述的机床，其特征在于，支承结构侧驱动元件以及借助于该元件，装置侧驱动元件(26)和激光加工装置(5)通过悬置装置(6)的附加弹簧(18)在激光加工装置(5)的激活运动的方向(29)上被支承在支承结构(3)上。
9.根据权利要求3至8中任一所述的机床，其特征在于，在远离激光加工装置(5)的支承侧的一侧上用于激光加工装置(5)的支承结构侧装置止动件(22)形成支承结构侧弹簧支柱，在所述支承结构侧弹簧支柱上，悬置装置(16)的弹簧(17)在与激光加工装置(5)的激活运动相反的方向(11)上被支承。
10.根据前述权利要求任一所述的机床，其特征在于，支承结构(3)能够与冲压装置(4)和激光加工装置(5)在机床的机架(2)上在与激光加工装置(5)的激活运动的方向(29)横向的方向上结合地移动。
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