射線加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于工件加工的射線加工裝置，尤其是激光射線或流體射線加工 裝置，包括底座、由底座固定的工件支架和由底座進(jìn)行支撐且可以相對(duì)于工件支架進(jìn)行移 動(dòng)的射線刀具。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于激光設(shè)備而言，工件通常不會(huì)同許多其他刀具設(shè)備一樣被固定住，而是松動(dòng) 地位于工件支架，例如切割支架上。較大質(zhì)量（例如切割橋超過500kg)的垂直動(dòng)力移動(dòng)會(huì) 導(dǎo)致設(shè)備框架受到激勵(lì)，該框架會(huì)再次通過切割臺(tái)對(duì)切割支架上的鋼板形成激勵(lì)。不期望 出現(xiàn)的鋼板移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致輪廓精度的降低，并出現(xiàn)波紋切割的現(xiàn)象。為了至少部分降低對(duì)切 割質(zhì)量的負(fù)面影響，必須對(duì)設(shè)備的動(dòng)力進(jìn)行限制，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)能進(jìn)行限制。加工時(shí)間較長是這 一類加工裝置的顯著缺點(diǎn)。
[0003] 為了降低工件激勵(lì)，工件被固定或夾緊在工件支架上。DE102012102820A1公開了 一種用于夾緊鋼板部件的夾緊裝置。由此可以在加工過程中固定鋼板部件。EP2465637A1 公開了一種用于將板狀工件固定在刀具設(shè)備的工件移動(dòng)單元上的具有至少兩個(gè)工件夾緊 元件的工件固定裝置。
[0004] 這一類的解決方案盡管允許更好的刀具動(dòng)力，但存在以下重大缺陷：
[0005] -需要額外的設(shè)備部件，例如需要借助規(guī)定的執(zhí)行裝置或可調(diào)節(jié)的夾緊元件將工 件夾緊在工作臺(tái)上，
[0006] -較難實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)控制，
[0007] -在需要提前拼合的加工過程中其作用降低，
[0008] -工件（例如鋼板）需固定在拼合處的末端，
[0009] -由于規(guī)定的夾緊區(qū)，降低了工件的利用率，
[0010]-因?yàn)楸仨毸砷_末端的夾緊裝置，降低了產(chǎn)量。
[0011] 因?yàn)楣ぜ?lì)通過底座或設(shè)備框架進(jìn)行，因此設(shè)備框架在地面的剛性連接也是可 選解決方案。但較重的設(shè)備框架的剛性連接在技術(shù)上需要非常高的花費(fèi)，對(duì)地面也提出了 額外的要求。同時(shí)，地面的激勵(lì)會(huì)對(duì)周圍的過程產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，整個(gè)加工裝置也對(duì)環(huán) 境激勵(lì)更加敏感。
[0012] DE10335043B3公開了一種具有降低機(jī)械振動(dòng)裝置的刀具設(shè)備或生產(chǎn)設(shè)備。對(duì)此， 在刀具設(shè)備的支架元件中使用控制動(dòng)感器。
[0013] US2008257667A1公開了一種消除設(shè)備刀具和安裝在板材上的結(jié)構(gòu)元件（例如供 電電纜、液壓部件和閥門）之間振動(dòng)的裝置。
[0014] US2012217229A1公開了一種具有大量支架元件的工件支架，需要加工的裝置的支 撐元件插入該工件支架中，用于在加工過程中對(duì)工件進(jìn)行固定以及對(duì)剩余部件進(jìn)行接收。
[0015] EP2626165A1公開了一種借助可移動(dòng)鏈條降低支架元件的可能性。由于射線刀具 的移動(dòng)形成的振動(dòng)，尤其是沿平行于工具支架的支撐表面形成的振動(dòng)可以不受阻礙地傳遞 至工件上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的在于消除當(dāng)前技術(shù)水平的缺點(diǎn)，并提供一種射線加工裝置，該裝置 具有較高的加工質(zhì)量，尤其是在具有較高設(shè)備動(dòng)力的情況下同時(shí)具有較高的切割質(zhì)量。對(duì) 此應(yīng)主要提高加工的輪廓精度，并降低波紋切割的現(xiàn)象。加工時(shí)間應(yīng)盡可能短，此外射線刀 具的動(dòng)力（速度、加速度等）較高。根據(jù)本發(fā)明的解決方案應(yīng)具有簡單的結(jié)構(gòu)，且可以以低 廉的價(jià)格進(jìn)行生產(chǎn)，且在一種實(shí)施形式中也可以在現(xiàn)有的設(shè)備上進(jìn)行加裝。
[0017] 該目的通過一種上述射線加工裝置如下加以解決，即在射線刀具和由工件支架確 定的工件支撐面之間的傳遞振動(dòng)的連接段上至少安裝一個(gè)減震元件，優(yōu)選為多個(gè)相互并行 連接的、優(yōu)選相互間隔一定距離布置的減震元件。該減震元件可以例如布置在射線刀具的 驅(qū)動(dòng)軸和底座之間，也可以布置在底座和刀具支架之間。同時(shí)，減震元件可以集成安裝在單 獨(dú)的部件中，例如底座和/或刀具支架中。在任何情況下，減震元件的目的是用于消除射線 刀具或射線刀具的支架或底座和工件支架的支撐面之間的振動(dòng)。
[0018] 在一種可能的實(shí)施形式中，減震元件安裝在射線刀具和工件支架之間的傳遞振動(dòng) 的連接路徑上。通過該方式可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明思想，而不需要對(duì)現(xiàn)有的工件支架進(jìn)行改動(dòng)。
[0019] 傳遞振動(dòng)的連接段是指在射線加工裝置中的傳遞段，通過該傳遞段，由射線刀具 的動(dòng)力產(chǎn)生的振動(dòng)被傳遞至工件支架或其支撐面（以及最終傳遞至待加工的工件）。連接 段包括底座部件、支撐件、支架件、工件支架、驅(qū)動(dòng)軸、連接橋和/或連接支架以及單獨(dú)部件 之間和與射線刀具和/或工件支架之間的連接裝置或沿著該部件延伸的部件。
[0020] 表述"并行連接"并非是指空間布置，而是指減震元件的功能布置或連接。
[0021] 這使得射線刀具允許具有較高的動(dòng)力，而不會(huì)使得工件以對(duì)其加工過程不利的方 式相對(duì)于工件支架產(chǎn)生激勵(lì)。
[0022] 在一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，通過至少一個(gè)減震元件降低振動(dòng)的減震裝置的減震方向 (優(yōu)選為主要減震方向，也就是說具有最大減震作用的方向）基本上平行于工件支架的支 撐面。由此，可以可靠避免或降低工件沿著（也就是說平行于）其支撐面的偏移。減震元件 在構(gòu)成時(shí)或在安裝在射線加工裝置中時(shí)應(yīng)使得，減震過程沿著至少一個(gè)平行于支撐面的方 向（優(yōu)選為多個(gè)方向）進(jìn)行實(shí)施。也就是說在安裝減震元件時(shí)應(yīng)使得可實(shí)現(xiàn)減震方向平行 于支撐面的減震作用。通過至少一個(gè)減震元件形成的減震作用當(dāng)然會(huì)具有多個(gè)方向分量； 表述"通過至少一個(gè)減震元件形成的減震的減震方向"是指至少一個(gè)減震方向分量平行于 支撐面。
[0023] 在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，減震元件自行集成在工件支架中。
[0024] 在一種實(shí)施形式中，工件支架包括邊框和支架元件，該支架元件支撐在邊框上，并 形成支撐面。減震元件（例如彈簧-減震元件、振動(dòng)隔絕板、氣缸等）可以布置在單獨(dú)的支 架元件（例如支架板）和邊框中，并使得在工件支架的邊框和支架元件之間形成減震作用。
[0025] 可替換的方案是，減震元件至少構(gòu)成工件支架支撐面的一部分。在該情況下，工 件直接置于減震元件上，該減震元件此時(shí)優(yōu)選為（基本上水平放置的）減震板（振動(dòng)隔絕 板）。
[0026] 常見的實(shí)施形式是，至少一個(gè)減震元件在布置和/或安裝到射線加工裝置中時(shí)使 得，待加工的由工件支架支撐的工件至少部分消除由于射線刀具相對(duì)于工件支架的移動(dòng)形 成的振動(dòng)。
[0027] 在本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，工件支架在底座上的連接裝置至少包括一 個(gè)減震元件，優(yōu)選為多個(gè)相互間隔一定距離布置的減震元件。減震元件安裝在底座和工件 支架之間。工件支架和底座之間的連接裝置優(yōu)選可以進(jìn)行拆卸，以便工件支架在安放工件 時(shí)可以進(jìn)行移動(dòng)或移出。
[0028] 通過減震元件，可以實(shí)現(xiàn)在任何頻率下消除工件支架和底座之間的由于射線刀具 的動(dòng)力以及和射線刀具同時(shí)移動(dòng)的重物（例如夾具、連接橋、支架和類似裝置）在相對(duì)于工 件支架移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。本發(fā)明遵循的全新觀點(diǎn)是，如果工件在加工過程中未被夾緊，可 以提高其加工質(zhì)量（尤其是是輪廓精度）。同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)射線刀具較高的動(dòng)力和較短的加 工時(shí)間。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的工件支架在底座上的連接裝置具有將工件支架上的工件激勵(lì)將至 最低值的突出性能。
[0030] 對(duì)此優(yōu)選平行于工件支架的支撐面進(jìn)行減震。特別優(yōu)選的方案是，減震元件在平 行于支撐面的方向達(dá)到最大的減震作用。
[0031] 射線刀具在加工過程中通常不和工件接觸（而是僅射線，例如激光或流體射線和 工件接觸），因此由于其無接觸的原理，不會(huì)與工件形成直接或間接的聯(lián)系（不同于環(huán)鋸或 類似刀具）。因此原則上不排除相對(duì)移動(dòng)的可能性。本發(fā)明恰好著眼于此。
[0032] 為了將工件上較高的刀具動(dòng)力作用降至最小，該減震元件優(yōu)選為低通濾波元件， 其頻率越高，減震效果越好。低通濾波元件可以完全消除設(shè)備的動(dòng)力學(xué)作用。此外，低通濾 波元件可以避免對(duì)周圍環(huán)境的工件激勵(lì)（例如通過相鄰安裝的設(shè)備）。因?yàn)樯渚€加工裝置 與周圍環(huán)境關(guān)聯(lián)不大，因此在地面或底座上不需要特殊措施。
[0033] 共振頻率在下文中是指第一個(gè)（也就是說基于頻率最低的）共振曲線明顯的最大 值。共振曲線來自于特定空間方向上對(duì)相同空間方向上激勵(lì)的偏移/應(yīng)答。
[0034] 一種優(yōu)選的實(shí)施形式的特征在于，工件支架在底座上的連接部在整體上（包括減 震元件以及可能的工件支架通過其支撐在底座上的滾輪）被設(shè)計(jì)為，使得工件支架相對(duì)于 底座的共振頻率在至少一個(gè)平行于支撐面的方向上小于垂直于支撐面的方向上的共振頻 率。由此可以對(duì)不期望出現(xiàn)的平行于支撐面的工件激勵(lì)進(jìn)行考慮。
[0035] 工件支架關(guān)于底座的共振頻率數(shù)值最高為10Hz，優(yōu)選最高為8Hz。
[0036] 在一種特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，工件支架關(guān)于底座的共振頻率至少以系數(shù)1. 5,優(yōu) 選以系數(shù)2低于工件基于工作支架的共振頻率。
[0037] 實(shí)際上，工件關(guān)于工件支架的共振頻率以上述比例進(jìn)行降低。與之對(duì)應(yīng)，附圖10 示出了加速度突變傳遞至工件。對(duì)此，在此處說明的"工件曲線"也同時(shí)說明了工件支架的 移動(dòng)（工件支架移動(dòng)和工件-工件支架相對(duì)移動(dòng)重疊）。"關(guān)于工件支架的工件"在上述優(yōu) 選的實(shí)施形式中也可以理解為工件和工件支架之間的聯(lián)系/相對(duì)移動(dòng)。因此，共振頻率也 可以通過工件支架的輸入頻譜加以說明。
[0038] 雖然被動(dòng)減震由于其相對(duì)于主動(dòng)減震結(jié)構(gòu)更加簡單且費(fèi)用低廉而成為優(yōu)選方案。 但也可以使用后者，例如借助可控制的壓電元件。
[0039] 在本申請(qǐng)中，底座是指用于固定工件支架并對(duì)射線刀具進(jìn)行直接或間接支撐的任 何結(jié)構(gòu)。射線刀具可以是具有射出噴嘴的激光加工頭或流體加工頭，且通過附加支架、可移 動(dòng)連接橋、支架和類似