CN109070287B - 用于在机器中分割加工板状材料的方法以及相应的机器 - Google Patents

用于在机器中分割加工板状材料的方法以及相应的机器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在机器(2)中分割加工板状材料(8)的方法，该机器包括机器基架(44)中的加工站(5)，该加工站(5)的具有至少一个加工头的加工单元在该加工站中移动用于加工板状材料(8)且加工站配有装物和卸物站(10)，在能在加工站(5)和装物和卸物站(10)之间移动的托板(11)上放置板状材料(8)并将托板(11)驶入到加工站(5)中用于后续加工过程并且在机器基架(44)的托板承载件(46)上定位用于对板状材料(8)的后续加工，其中，在以加工单元(6)进行对板状材料(8)的加工过程开始之前将托板(11)以空气弹簧装置(42)从托板承载件(46)抬起并定位成与托板承载件(46)解耦并且在板状材料(8)的加工过程之后将托板(11)与托板承载件(46)耦合。

Description

用于在机器中分割加工板状材料的方法以及相应的机器
技术领域
本发明涉及一种用于在机器中分割加工板状材料的方法以及一种用于分割加工板状材料、尤其用于执行所述方法的机器。
背景技术
由US 7087858 B2已知一种激光切割机，其包括加工站，该加工站配有装物和卸物站。板状工件被放置在装物和卸物站中的可移动的托板上并驶入到加工站中。接着执行加工过程。在此，在驶入到加工站中的位置中，托板直接支承在托板移入件上。加工站包括多轴***，加工头可在该多轴***上相对于板状工件移动，用于板状工件的加工。在加工头在激光切割机的加工室中加速和减速时，出现由线性轴造成的脉冲式力作用，由此激发出托板以及支承在托板上的板状材料的振动。所述振动可能导致待制造的工件上的不能容忍的轮廓错误。为了减少所述错误，可降低加工头的运动动态性，但机器效率由此降低或者说用于加工板状材料的工作周期的持续时间极大地变长。
由EP 2926941 A1已知一种激光射束或流体射束加工设备，其中，在基架上设有加工装置的可移动地布置的加工头。机器基架接收工件支承件，该工件支承件通过滚轮支承在机器基架上。
为了在高机器动态性的同时提高加工和切割品质，在激光射束或流体射束装置的加工头和工件支承件之间的传递振动的连接路径中设有至少一个阻尼元件。阻尼元件设置在工具支承件的框架的环绕的侧面上和工件支承件的框架的侧面和机架之间。阻尼元件被夹紧在工件支承件的框架的侧面和机器基架之间并且由此获得阻尼作用。此外，工件支承件的滚轮在此支承在机器基架上。
发明内容
本发明的任务是，提出一种用于在机器中分割加工板状材料的方法以及一种用于分割加工板状材料的机器，由此使得能在机器的加工站中将加工站对接收工件的托板的、激起振动的作用力减小。
该任务通过用于在加工机器中分割加工板状材料的方法解决，其中，在加工过程开始之前将驶入到加工机器的加工站中的托板通过空气弹簧装置抬起并定位成与托板承载件解耦。托板承载件可布置在机器的基架或基体处或其上。通过加工头在加工机器中的移动运动产生的、由加工头的加速和减速造成的脉冲式力作用，在托板相对于托板承载件并从而也相对于机器基体抬起和解耦之后被近似完全隔绝。由加工头或单轴或多轴***(加工头在所述***中受引导)造成的这种力作用可在机器主体或在托板承载件上导致数量级为数百分之一毫米的弹性移动。因为空气弹簧装置具有极低的弹簧刚性并且托板与支承的板状材料形成大的惯性质量，所以在托板的解耦状态中仅极小的作用力传递到托板上或甚至完全被隔绝。由此极强地减小工件的会降低精度的弹性移动并从而可进一步提高加工头在加工站内的运动动态性，由此提高生产率。
在板状材料的整个加工过程期间，托板优选保持在抬起位置中并优选在加工过程结束之后又被放置在托板承载件上。然后可移动托板，尤其从加工站移出。
优选将托板通过空气弹簧装置的至少三个空气弹簧模块转移到抬起位置中。由此获得静态确定的三点支承，其足够稳定地构造用于在加工板状材料期间将托板保持在抬起位置中。
在空气弹簧模块激活时，升降缸伸出，该升降缸优选构造为滚动膜片缸。这种以空气加载的升降缸、尤其滚动膜片缸具有的优点是，可产生极大的静态力，但同时具有极小的弹簧刚性，以使得能实现高的振动吸收。由此并不通过这种气动加载的升降缸传递尤其高动态性的运动，该升降缸也称为空气弹簧。在此，升降缸优选作用在托板的托板框架的下侧上。这使得能实现简单的设计构型和托板的可靠抬起。但替代地也可设想，空气弹簧模块布置在托板、尤其托板框架上并且升降缸作用在托板承载件上或直接作用在机器基架上并且托板通过该方式从托板承载件抬起。
托板相对于托板承载件的抬起和解耦优选通过空气弹簧模块的至少一个间距调节装置监控。在此，有利地，升降缸配有间距调节装置。由此可同时保证托板的均匀抬起和/或下降以及托板在抬起状态中的水平取向。
优选使用触觉气动换向阀作为间距调节装置。触觉式换向阀根据其偏移来控制对升降缸的压缩空气供应或排出并与升降缸一起形成调节到固定升降位置的空气弹簧模块。升降缸的抬起和下降通过前置于所述触觉换向阀的另一换向阀进行，该换向阀开启和关断压缩空气供应。
此外优选设置，四个或更多个空气弹簧模块或升降缸形成空气弹簧装置并且被激活用于将托板从在加工站中的驶入或者说支承位置转移到抬起位置中，其中，优选分别有相同数量的升降缸分别配属给机器基架的两个纵向侧。在此，至少三个升降缸实施为经调节的空气弹簧模块，它们这样布置，使得至少一个空气弹簧模块配属给机器基架的第一纵向侧并且至少两个空气弹簧模块配属给机器基架的第二纵向侧，使得形成静定的三点支承。至少一个另外的未经调节的升降缸与经调节的空气弹簧模块的最接近的升降缸并联。由此使得能实现稳定的四点、六点支承等，其中，通过三个直接操控的空气弹簧模块使得能实现托板在相对于托板移入件抬起的状态中的静定支承。空气弹簧模块或升降缸要么布置在托板承载件上要么布置在机器的与托板承载件相邻的基架上。与三个空气弹簧模块中的一个并联的所述至少一个升降缸基于压力平衡通过并联压力加载近似于经力控制的空气弹簧模块起作用。
优选，加工头为了加工板状材料而在机器基架上可移动地引导。通过托板从托板承载件解耦，可取消加工头从机器基架的解耦。
此外，本发明的任务通过用于分割加工板状工件的机器解决，该机器包括加工站，在该加工站中，通过加工头对支承在托板上的工件进行分割加工，加工站配有在加工站之外的装物和卸物站，其中，接收板状工件的托板可在加工站和装物和卸物站之间移动(例如借助驱动链)并且可驶入到加工站中到达设在机器基架上的托板承载件上。托板承载件在此可与机器基架连接或是机器基架的部件。空气弹簧装置将驶入到加工站中的托板从支承在托板承载件上的位置(初始位置)转移到相对于托板承载件抬起的位置中。在加工过程期间，可通过空气弹簧装置将托板与支承在其上的板状材料相对于机器基架抬起并由此物理解耦。由此托板在加工期间相对于机器基架悬置地通过空气弹簧装置保持。这使得能将托板与通过加工头基于其运动动态性产生的振动近似完全隔绝，所述振动也传递到机器基架上。
空气弹簧装置有利地包括至少三个空气弹簧模块，它们设置用于托板在支承在托板承载件上的位置和抬起位置之间的转移。通过这种空气弹簧模块使得能实现托板相对于机器基架的无接触或者说解耦的静定接收或定位。
空气弹簧模块优选包括至少一个升降缸和间距调节装置。由此可直接在抬起点方面通过间距调节装置监控升降缸的工作行程。有利地，所述至少一个升降缸和所述间距调节装置设置在共同的装配板上。这使得能实现这种空气弹簧模块的快速和简化的装配。
间距调节装置优选构造为触觉式换向阀，该换向阀优选控制用于升降缸的气动工作介质。
根据空气弹簧装置的第一实施方式，使用三个空气弹簧模块，由此提供用于托板的静定三点支承。
此外，空气弹簧模块优选安装在托板承载件或机器基架上，并且，各空气弹簧模块的升降缸作用在托板的托板框架的下侧上。由此可仍使用迄今可移动的托板。此外，空气弹簧模块的该布置在设计上和在气动接头方面是很简单的变型方案。替代地也可能的是，空气弹簧模块布置在托板、尤其托板框架上并且升降缸作用在托板承载件上或直接作用在机器基架上，即相对于前面的变型方案沿相反的作用方向。在提到的第二个变型方案中，在机器中必须设置一设备，该设备能使可与托板一起移动的空气弹簧模块耦接到压缩空气供应部上。
空气弹簧模块优选包括升降缸的工作行程，使得在至少部分完成工作行程之后，托板解耦地或无接触地相对于托板承载件并从而相对于机器基架抬起。根据空气弹簧模块相对于托板承载件或者说在机器基架上的装配，可适配工作行程，以在当托板布置在用于执行加工过程的加工位置时保证托板相对于托板承载件并从而相对于机器基架的抬起或解耦。
根据空气弹簧装置的一替代构型，机器基架的每个纵向侧配有至少两个升降缸。升降缸有利地设置在托板的托板框架的角区域附近，使得板状工件的边缘区域在加工期间也可靠地被支撑。通过空气弹簧模块或者说升降缸分别在机器基架的纵向侧上的该定位，其间的区域保持留空，还使得在加工板状材料期间形成的废料、烧损等向下落到机器基架中并且必要时可被输送走。
空气弹簧装置的以至少四个升降缸实现的优选操控设置成：在机器基架的两个纵向侧上分别布置相同数量的升降缸，并且，至少一个空气弹簧模块配给机器基架的第一纵向侧，并且，至少两个空气弹簧模块配给第二纵向侧，这些空气弹簧模块经调节地被加载以用于工作行程的流体，至少一个另外的升降缸与这三个经调节地被加载以流体的空气弹簧模块中的一个并联。通过并联，形成具有两个升降缸的一个空气弹簧模块。通过该方式，即使在四个作用于托板的升降缸的情况下也可又获得静定支承。
附图说明
本发明以及本发明的其他有利实施方式和扩展方案在后面根据在附图中示出的示例详细描述和解释。从说明书和附图中可得到的特征可自身单独使用或在多个特征的情况下以任意组合使用。附图示出:
图1用于加工板状材料的设施的立体图。
图2图1中的设施的加工机器的立体图。
图3在托板从装物和卸物站驶入到加工站的运动期间，所述设施的示意性侧视图。
图4加工机器的加工站的立体俯视图。
图5空气弹簧装置的空气弹簧模块的立体图。
图6空气弹簧模块的第一示意图，托板在支承位置中。
图7空气弹簧模块的另一示意图，托板在支承位置中。
图8空气弹簧模块的示意图，托板在抬起位置中。
具体实施方式
在图1中立体示出用于分割加工例如由金属构成的板状材料8的设施 1。该设施1包括机器2，该机器还会在图2中详细讨论。机器2通过外壳 4包围。在外壳4内设有加工站5，在该加工站中，具有至少一个加工头7 的加工单元6可在水平运动平面中移动。在外壳4外设有装物和卸物站10。所述装物和卸物站包括至少一个可移动的托板11，板状材料8支承在托板上用于加工。优选，装物和卸物站10由所谓的托板更换器13构成，托板 11支承在该托板更换器上。补充且未详细示出地，装物和卸物站10配有操作装置，在托板11运动到加工站5中之前，通过该操作装置将呈未加工形式的板状材料8–即作为毛坯材料–放置到托板11上。托板11通过外壳4 中的开口14驶入。然后进行板状材料8的加工，以制造工件24，尤其是合格件，其中，同时会形成剩余部分和/或剩余格栅25。接着将加工过的板状材料8借助托板11又移动到装物和卸物站10中，使得可将托板11卸物。这尤其可通过操作装置进行。接着将托板11又装以未加工的板状材料8。
设施1例如可构造为激光切割设施，其包括激光切割机作为机器，该激光切割机示例性地在后面在图2中详细描述。此外，机器2也可构造为等离子切割机、冲压-激光机、激光焊接机或冲压机。
在图2中立体地示出作为激光机的机器2。该激光机例如是二氧化碳激光切割机，具有二氧化碳激光源12。由激光源12产生的激光射束21借助射束引导件22通过未详细示出的转向镜引导到激光切割头7并且在激光切割头中聚焦。然后将激光射束21通过切割喷嘴20垂直于板状材料8的表面取向。激光射束21的射束轴线(光学轴线)垂直于板状材料8的表面延伸。激光射束21在过程地点B处与过程气体射束26共同作用于板状材料 8。替代地，激光切割机2可具有固体激光器作为激光源，其辐射借助光缆引导到激光切割头7。
为了激光切割板状材料8，首先以激光射束21在供应过程气体射束26 的情况下刺入。接着将激光射束21运动经过板状材料8，使得形成连贯的切割缝19，激光射束21在该切割缝处将板状材料8割断。由此在剩余格栅 25中形成至少一个切割出的工件24。
在刺入和激光切割期间形成的颗粒和气体可借助吸除装置28从吸除腔 29吸除。
激光切割机2和/或机器1的操控通过机器控制装置31进行。机器控制装置31例如控制刺入过程并且承担激光切割机2的用于形成切割缝19的另外的控制任务。机器控制装置31与激光控制装置32处于信号技术连接中，所述激光控制装置典型地集成在激光源12中。
图3示出设施1的示意性侧视图，其中，托板11为了加工板状材料8 而驶入到加工站5中。
机器2具有空气弹簧装置42，其由多个空气弹簧模块43构成。这些空气弹簧模块43固定在加工站5的机器基架44上。空气弹簧模块43布置在托板承载件46上或与其相邻地布置，托板11可在托板承载件上驶入和驶出加工站5。
在图4所示的加工站5内，例如设有三个空气弹簧模块43，它们总共具有四个升降缸47，其中，在机器基架44的各一纵向侧分别配有两个升降缸47。托板承载件46包括两个相互平行地取向的工作面37。托板11在工作面37上沿着移动。优选，托板11具有滚轮39，滚轮支撑在工作面37上 (见图7和8)。附加地，机器2还可具有用于托板11的侧向引导件。在托板11的驶入到加工站5中的位置中，空气弹簧模块43分别作用于托板11 的纵向侧或横向侧中的一个上。在此，空气弹簧模块43沿着托板11的纵向侧这样相互间隔开，使得它们取向为关于托板11的纵向侧而言与中轴线相比更靠近对应端侧。
在图5中立体地示出空气弹簧模块43。空气弹簧模块43包括气动升降缸47，该升降缸包括可伸出的柱塞48，其中，在柱塞48和壳体49之间设有滚动膜片50。例如示出用于操控升降缸47的接头。
与升降缸47相邻地设有间距调节装置52，该间距调节装置优选构造为触觉气动换向阀，该换向阀根据升降位置与在调节装置52上固定调设的期望位置之间的偏差来控制升降缸47的压力加载并从而与升降缸一起形成位置调节回路。机械地(例如通过滚花螺母)直接在触觉换向阀上调设期望位置。在此，将整个阀体在高度上调节。如果阀滑块在阀体中(不可见) 通过触觉推杆(不可见)偏移，则产生升降缸47的抵抗该偏移的压力加载。替代地，升降缸47的升降位置可通过机器控制器调节。
在图6中示出空气弹簧模块43的第一示意性侧视图，空气弹簧模块借助在机器基架44的支承面58上的装配板55装入。此外，托板11完全驶入到加工站5中。托板11的托板框架62的下侧61与空气弹簧模块43的升降缸47相对置。间距调节装置52同样与托板11的托板框架62的下侧 61相对置地取向。
在图7中稍微更详细地示出驶入到加工站5中的托板11。托板11的滚轮39支承在托板承载件46上。空气弹簧模块43的升降缸47按箭头74并不贴靠在托板框架62上。
为了将驶入到加工站5中的托板11抬起到托板11相对于托板承载件 46并从而相对于机器基架44的抬起位置，将空气弹簧装置42的空气弹簧模块43如图8所示以压缩空气加载，使得空气弹簧模块43的升降缸47按箭头75作用于托板框架62上。借助间距调节装置52感测伸出高度并调节到空气弹簧模块43的工作行程64的预先确定的高度。一直占据按图8的伸出高度，直至支承在托板11上的板状材料8的加工结束为止。接着将托板11从抬起位置又向下降，使得托板11的滚轮39支承在托板承载件46 上。接着可将托板11从加工站5驶出。
用于将托板11从机器基架44抬起和解耦的工作行程64的高度确定成，使得托板11或者说其滚轮39或类似的从托板承载件46的工作面37抬起并且在加工板状材料8期间即使在机器基架44震颤时托板11和托板承载件46之间也不会触碰。

Claims (20)

1.一种用于在机器(2)中分割加工板状材料(8)的方法，该机器包括机器基架(44)中的加工站(5)，该加工站(5)的具有至少一个加工头(7)的加工单元(6)在该加工站中移动，用于加工所述板状材料(8)，并且，该加工站配有装物和卸物站(10)，
其中，在能在所述加工站(5)和所述装物和卸物站(10)之间移动的托板(11)上放置板状材料(8)，并且，
其中，将所述托板(11)驶入到所述加工站(5)中，用于后续加工过程，并且将所述托板在所述机器基架(44)的托板承载件(46)上定位，用于所述板状材料(8)的后续加工，
其特征在于，在以所述加工单元(6)进行的对所述板状材料(8)的加工过程开始之前，将所述托板(11)以空气弹簧装置(42)从所述托板承载件(46)抬起并定位成与所述托板承载件(46)解耦，并且，在所述板状材料(8)的加工过程之后，将所述托板(11)下降并放置在所述托板承载件(46)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述托板(11)在所述板状材料(8)的整个加工期间被保持在抬起位置中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空气弹簧装置(42)包括至少三个空气弹簧模块(43)，所述空气弹簧模块被激活以抬起所述托板(11)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在激活空气弹簧模块(43)时，所述空气弹簧模块(43)的升降缸(47)伸出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述升降缸作用在所述托板(11)的托板框架(62)的下侧(61)上。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过空气弹簧模块(43)的至少一个间距调节装置(52)监控所述托板(11)的抬起位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用触觉式换向阀作为间距调节装置(52)。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，四个或更多个空气弹簧模块(43)的升降缸(47)从缩回位置同时伸出以抬起托板(11)，其中，配属给机器基架(44)的第一纵向侧的至少一个空气弹簧模块(43)和配属给机器基架(44)的第二纵向侧的至少两个空气弹簧模块(43)经调节地被加载以用于工作行程的流体，第四或其他空气弹簧模块(43)的升降缸(47)与经调节地被加载的前三个空气弹簧模块(43)中的一个空气弹簧模块并联。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述升降缸(47)分别以相等的数量分别配属给机器基架(44)的两个纵向侧。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工头(7)在所述机器基架(44)上能移动地引导，用于加工所述板状材料(8)。
11.一种用于分割加工板状材料(8)的机器，该机器具有在机器基架(44)内的加工站(5)，在加工站中通过加工头(7)对支承在托板(11)上的板状材料(8)进行分割加工，其中，所述加工站(5)配有在该加工站(5)之外的装物和卸物站(10)，并且，接收所述板状材料(8)的托板(11)能从所述装物和卸物站(10)驶入到所述加工站(5)中并且在所述加工站(5)中定位在所述机器基架(44)的托板承载件(46)上，其特征在于，在所述加工站(5)中布置有空气弹簧装置(42)，在所述板状材料(8)的加工之前，该空气弹簧装置将驶入到所述加工站(5)中的托板(11)从支承在所述托板承载件(46)上的位置转移到相对于所述托板承载件(46)抬起的位置并定位成与所述托板承载件(46)解耦，并且，在所述板状材料(8)的加工之后，该空气弹簧装置将所述托板转移到支承位置中。
12.根据权利要求11所述的机器，其特征在于，所述空气弹簧装置(42)包括至少三个空气弹簧模块(43)，用于将所述托板(11)在支承在所述托板承载件(46)上的位置和抬起位置之间转移。
13.根据权利要求12所述的机器，其特征在于，空气弹簧模块(43)具有升降缸(47)和间距调节装置(52)。
14.根据权利要求13所述的机器，其特征在于，所述升降缸和所述间距调节装置布置在共同的装配板(55)上。
15.根据权利要求13所述的机器，其特征在于，所述间距调节装置(52)构造为触觉式换向阀，该换向阀控制用于加载所述升降缸(47)的流体。
16.根据权利要求12所述的机器，其特征在于，在所述托板承载件(46)上和/或在所述机器基架(44)上布置有三个空气弹簧模块(43)，用于所述托板(11)的静态三点支承。
17.根据权利要求13所述的机器，其特征在于，所述空气弹簧模块(43)的升降缸(47)作用在所述托板(11)的托板框架(62)的下侧(61)上。
18.根据权利要求13所述的机器，其特征在于，所述空气弹簧模块(43)的升降缸(47)具有工作行程(64)，使得：在至少部分完成所述工作行程之后，所述托板(11)与所述机器基架(44)的托板承载件(46)解耦地被抬起。
19.根据权利要求12所述的机器，其特征在于，所述机器基架(44)的每个纵向侧配有至少两个空气弹簧模块(43)，所述空气弹簧模块(43)分别具有一个升降缸(47)。
20.根据权利要求12所述的机器，其特征在于，所述机器基架(44)的每个纵向侧配有至少两个空气弹簧模块(43)，所述空气弹簧模块(43)分别具有一个升降缸(47)，其中，配给所述机器基架(44)的第一纵向侧的至少一个空气弹簧模块(43)和配给所述机器基架(44)的第二纵向侧的至少两个空气弹簧模块(43)经调节地被加载以用于工作行程的流体，并且，第四或其他空气弹簧模块(43)的升降缸(47)与经调节地被加载的前三个空气弹簧模块(43)中的一个空气弹簧模块并联。
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