專利名稱：具有分段的射束導(dǎo)向管的激光加工機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于加工尤其板狀的工件、優(yōu)選金屬板的激光加工機，具有激光 射束源、激光加工頭以及設(shè)置在激光射束源與激光加工頭之間的激光射束導(dǎo)向裝置，該激 光射束導(dǎo)向裝置包括射束導(dǎo)向管，該射束導(dǎo)向管具有多個在激光射束源與激光加工頭之間 彼此相繼的管段，這些管段中的一個朝向激光射束源設(shè)置(射束源側(cè)的管段)并且另一個 朝向激光加工頭設(shè)置(加工頭側(cè)的管段)， 其中，相鄰的管段繞著擺動軸可相互相對擺動， 其中，射束源側(cè)的管段在遠(yuǎn)離其鄰近管段的一側(cè)繞著射束源側(cè)的擺動軸可擺 動， 其中，加工頭側(cè)的管段在遠(yuǎn)離其鄰近管段的一側(cè)繞著加工頭側(cè)的擺動軸可擺 動，并且 其中，這些管段的所述擺動軸橫向于運動平面相同方向地延伸，沿著該運動平 面，該激光加工頭通過加工頭側(cè)管段的加工頭側(cè)擺動軸的攜動并且通過射束導(dǎo)向管的管段 的、與該攜動相關(guān)聯(lián)的相互偏轉(zhuǎn)而可相對于工件運動。
背景技術(shù)：
從EP 0548006A2已知這樣的機器。該現(xiàn)有技術(shù)涉及一種用于加工平面材料的激光切割機。要加工的工件被放置到水 平工件支座上。激光切割頭在搭接工件支座的切割橋上沿著第一水平運動軸可移動。該切 割橋本身與在其上導(dǎo)向的激光切割頭一起沿著第二水平運動軸運動。這兩個運動軸展開激 光切割頭的水平運動平面，該運動平面平行于要加工的平面材料的表面延伸。近來用于工件加工的激光射束由激光射束源產(chǎn)生并且從該激光射束源出發(fā)通過 激光射束導(dǎo)向裝置到達(dá)激光切割頭。具有兩個管段的、可折的激光導(dǎo)向管是激光射束導(dǎo)向 裝置的部件?？烧鄣纳涫鴮?dǎo)向管的射束源側(cè)管段借助其朝向激光射束源的縱向端部可擺動 地支承在支柱上，該支柱本身鄰近已知機器的工件支座被固定地裝配。借助對置的縱向端 部，該射束源側(cè)管段鉸接在其鄰近的、射束導(dǎo)向管的切割頭側(cè)管段的縱端部上。最后該切割 頭側(cè)管段在其遠(yuǎn)離射束源側(cè)管段的縱向端部上與激光切割頭鉸接地連接。該在射束導(dǎo)向管 的或者射束導(dǎo)向管管段的鉸接點上構(gòu)造的擺動軸在垂直的方向上并且因此垂直于激光切 割頭的運動表面相同方向地延伸。激光切割頭在其運動平面中運動時使切割頭側(cè)的射束導(dǎo)向管的、設(shè)置在激光切割 頭上的鉸接點攜動。因此，該切割頭側(cè)的管段和射束源側(cè)的管段進(jìn)行相互相對的擺動運動。 因此如果該激光切割頭能夠掃過機器的整個工作區(qū)域并且也能夠到達(dá)與射束導(dǎo)向管的射 束源側(cè)鉸接點最大間隔的加工位置，那么該射束導(dǎo)向管必須總體上具有相應(yīng)的長度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種相對于現(xiàn)有技術(shù)具有提高的功能可靠性的激光加工機。根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工機解決該任務(wù)。
在本發(fā)明的情況下，在射束導(dǎo)向管的射束源側(cè)擺動軸與射束導(dǎo)向管的加工頭側(cè)擺 動軸之間設(shè)有三個管段。因此，可折疊的射束導(dǎo)向管的、由機器加工區(qū)域的大小所決定的總 長度分成三個相對小的部分長度。由于各個管段相對小的長度，動態(tài)負(fù)荷減小，這些管段 的鉸接點在激光加工頭運動從而管段擺動時承受這些動態(tài)負(fù)荷。相應(yīng)地該情況導(dǎo)致，該與 激光加工頭的運動相關(guān)聯(lián)的、在射束導(dǎo)向管上的擺動角變化由于射束導(dǎo)向管分成三部分而 被分配到兩個鉸節(jié)上并且因此分配到兩個角上。首先產(chǎn)生動態(tài)情況，這些情況由于其可掌 控性而允許在整個組件的功能可靠性不受限制的同時利用剛性壁射束導(dǎo)向管的基本優(yōu)點 (不變的射束路徑長度，相對于波紋管提高的密封性)。與動態(tài)負(fù)荷的減少相關(guān)聯(lián)的是管段鉸接部位自身的減負(fù)荷，這例如表現(xiàn)為管段的 鉸接連接處出現(xiàn)的磨損減少。此外，進(jìn)一步避免了在其它情況下令人擔(dān)心的、射束導(dǎo)向管 上的振動。這樣的振動不僅關(guān)系到整個系統(tǒng)的不希望的機械應(yīng)力，而且此外損害在射束導(dǎo) 向管內(nèi)部的激光射束導(dǎo)向精確性以及激光加工的功能可靠性。射束導(dǎo)向管的或者管段的振 動被傳遞到在管內(nèi)部安裝的、用于射束導(dǎo)向的光學(xué)元件上，例如傳遞到在那里設(shè)置的偏轉(zhuǎn) 鏡上。射束導(dǎo)向的不精確性最后導(dǎo)致了從激光加工頭指向要加工的工件的激光射束的軸線 位置偏離應(yīng)有位置從而導(dǎo)致工件加工的不精確性。射束導(dǎo)向管的振動尤其能夠?qū)е?，從?光加工頭出發(fā)的激光加工束具有側(cè)向偏移地沿著其要走過的軌道在相關(guān)的工件上運動。因 此，在切割加工工件的情況下代替直的切割棱邊產(chǎn)生不希望的波浪形的棱邊走向。根據(jù)本發(fā)明的射束導(dǎo)向管分段具有優(yōu)點，由于其導(dǎo)致射束導(dǎo)向管所需要的安裝空 間的最小化。由于將射束導(dǎo)向管分成三個管區(qū)段，產(chǎn)生了各個管段的僅小的伸出部分。與已知的具有兩個管段的射束導(dǎo)向管相比，在根據(jù)本發(fā)明解決方案的情況下，整 個系統(tǒng)自由度的數(shù)量提高。因為根據(jù)本發(fā)明設(shè)置了用于控制擺動角的裝置，所以仍可提供 一種靜態(tài)確定的總系統(tǒng)。通過該裝置在一定程度上引入強制條件，該裝置阻止射束導(dǎo)向管 的非定義的并且可能損害激光加工機功能可靠性的運行狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明可考慮控制擺動角中的一個，但也可考慮控制兩個擺動角。如果兩個 擺動角被控制，那么兩個單獨控制能夠相互去耦或者相互耦合。從從屬權(quán)利要求2至15中得出本發(fā)明的、根據(jù)權(quán)利要求1和16的特殊實施類型。在根據(jù)權(quán)利要求2的本發(fā)明結(jié)構(gòu)方式的情況下，以簡單的方式通過在大小上限制 射束源側(cè)管段與中間管段之間的擺動角和/或通過在大小上限制加工頭側(cè)管段與中間管 段之間的擺動角來避免分段的射束導(dǎo)向管的、非定義的或者不合常規(guī)的運行狀態(tài)。根據(jù)本 發(fā)明用于限制擺動角的裝置尤其阻止射束導(dǎo)向管的管段處于伸直狀態(tài)，在該伸直狀態(tài)，在 激光加工頭所實施的運動的作用下射束導(dǎo)向管的折起會受到妨礙或者根本不可能折起。根據(jù)本發(fā)明，構(gòu)造用于通過限制擺動角來控制擺動角的裝置的優(yōu)選可能性可從權(quán) 利要求3至6中得出。具有在桿長方向上相對于至少一個管段可運動的鉸接點的限制桿 (權(quán)利要求4)與長度可變化的活塞_缸單元(權(quán)利要求6) —樣，其優(yōu)點在于，在功能可靠 性高的同時結(jié)構(gòu)上尤其簡單地構(gòu)造。活塞-缸單元以特殊的方式提供了該可能性緩沖可 能的、在對擺動角限制作用時出現(xiàn)的碰撞式負(fù)荷。通過對鉸接點的相應(yīng)定位和/或相應(yīng)地 選擇根據(jù)本發(fā)明的限制元件的長度以及通過相應(yīng)地確定所使用的管段的尺寸能夠變化地并且與相應(yīng)的應(yīng)用情況相協(xié)調(diào)地配置可折的射束導(dǎo)向管。原則上，在本發(fā)明的意義上可在時間上相互錯開地控制、也就是說在大小上影響 射束源側(cè)管段與中間管段之間的擺動角以及加工頭側(cè)管段與中間管段之間的擺動角。但根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選同步控制擺動角。根據(jù)權(quán)利要求7的本發(fā)明構(gòu)造方式的優(yōu)點在 于這種同步控制擺動角。由于同時地控制兩個擺動角，每個單個擺動角僅以相對小的程度 變化。由此，在管段的每個單個鉸接點上出現(xiàn)的動負(fù)荷保持很小。該兩個單獨控制的關(guān)聯(lián) 可以以不同的方式進(jìn)行。例如可考慮機械的或者電的、通過機器控制而導(dǎo)致的耦合。如果射束源側(cè)管段與中間管段之間的擺動角以及加工頭側(cè)管段與中間管段之間 的擺動角被均等地控制(權(quán)利要求8)，那么可產(chǎn)生管段鉸接點上的動態(tài)負(fù)荷的一致性。在 激光加工頭在其運動平面內(nèi)運動時，兩個擺動角以相同程度變化。因此，所出現(xiàn)的動態(tài)總負(fù) 荷可以等同地分配到管段的鉸接點上。整個系統(tǒng)被一致地加負(fù)荷。為了實現(xiàn)同步地控制擺動角，根據(jù)本發(fā)明設(shè)有用于控制射束源側(cè)管段與中間管段 之間的擺動角的控制單元以及用于控制加工頭側(cè)管段與中間管段之間的擺動角的控制單 元。同步裝置負(fù)責(zé)使兩個控制單元在同步控制兩個擺動角的意義上耦合(權(quán)利要求9)。該 同步裝置同時可用于使兩個擺動角控制的控制均勻。本發(fā)明所利用的用于結(jié)構(gòu)簡單并且還功能可靠地構(gòu)造用于同步控制射束源側(cè)管 段與中間管段之間的擺動角以及加工頭側(cè)管段與中間管段之間的擺動角的裝置的可能性 從權(quán)利要求10至14中得出。根據(jù)權(quán)利要求10，在本發(fā)明有利的構(gòu)型中在相互鄰近的管段之間設(shè)有控制元件， 這些控制元件與兩個管段中的每個各通過一個鉸接點鉸接地連接。配置給中間管段的控制 元件鉸接點相對于該管段是可運動的。一個裝置用于同步射束源側(cè)管段與中間管段之間的 擺動角的控制和加工頭側(cè)管段與中間管段之間的擺動角的控制，該裝置使得兩個控制元件 的配置給中間管段的鉸接點能夠相對于該中間管段共同地、也就是說同時地運動。在本發(fā) 明優(yōu)選的構(gòu)型中，所述控制元件構(gòu)造為控制桿(權(quán)利要求11)。根據(jù)本發(fā)明也設(shè)置了控制元件(如權(quán)利要求12所述)，這些控制元件在相應(yīng)的兩 端鉸接點之間的長度相互協(xié)調(diào)地變化。如果長度變化的控制元件的鉸接點相對于配置的管 段是固定的，那么控制元件在它們的鉸接點相應(yīng)定位的情況下總是設(shè)置在由相鄰管段圍成 的擺動角的內(nèi)部。因此，與相應(yīng)存在的擺動角無關(guān)地避免了控制元件在射束導(dǎo)向管的外側(cè)、 也就是說在與被控制的擺動角對置的一側(cè)上的突出。在本發(fā)明其他有利的構(gòu)型中，根據(jù)權(quán)利要求13活塞-缸單元被設(shè)置為長度可變的 控制元件?；钊?缸單元的壓力介質(zhì)供給裝置用于同步對各個擺動角的控制，借助該壓力 介質(zhì)供給裝置，該兩個活塞-缸單元能夠同時并且相互協(xié)調(diào)地伸長或縮短。如果可壓縮的 介質(zhì)、尤其是氣體，被用作壓力介質(zhì)，那么活塞-缸單元能夠附加地承擔(dān)減振功能。該減振 功能能夠尤其用于確保射束導(dǎo)向管管段的無振動的相對擺動運動。如果活塞-缸單元的壓力介質(zhì)供給裝置根據(jù)權(quán)利要求14來構(gòu)造，那么可提供一種 封閉的壓力介質(zhì)系統(tǒng)。外部裝置、尤其外部壓力源在這種情況下變得多余，這些外部裝置會 使組件的總體結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。由于裝配技術(shù)的原因，有利的是，將該可折的射束導(dǎo)向管以及用于控制擺動角的 裝置設(shè)置為激光加工機的一個模塊的部件(權(quán)利要求15)?？梢院翢o問題地給已存在的機器補充裝備這種模塊。尤其是所描述的用于在激光加工機上弓I導(dǎo)激光射束的組件對于發(fā)明是重要的。該組件包括根據(jù)權(quán)利要求1至15之一構(gòu)造的射束導(dǎo)向管以及根據(jù)這些權(quán)利要求之一構(gòu)造的、 用于控制射束導(dǎo)向管上的擺動角的裝置。


下面根據(jù)舉例的示意圖詳細(xì)地解釋本發(fā)明。附圖示出圖1激光加工機，具有可折的射束導(dǎo)向管以及為射束導(dǎo)向管設(shè)置的、用于控制擺 動角的第一結(jié)構(gòu)類型的裝置，圖2、3、4根據(jù)圖1的組件在可折的射束導(dǎo)向管不同的運行狀態(tài)時的部分示圖，圖5用于在根據(jù)圖1的激光加工機上使用的可折的射束導(dǎo)向管，具有用于控制擺 動角的第二結(jié)構(gòu)類型的裝置，圖6用于說明根據(jù)圖5的用于控制擺動角的裝置的功能方式的原理示意圖，圖7、8在可折的射束導(dǎo)向管不同的運行狀態(tài)下，根據(jù)圖1的激光加工機的部分示 圖，該激光加工機具有可折的射束導(dǎo)向管以及根據(jù)圖5的用于控制擺動角的裝置，圖9根據(jù)圖1的激光加工機具有為射束導(dǎo)向管設(shè)置的、用于控制擺動角的第三結(jié) 構(gòu)類型的裝置，圖10根據(jù)圖1的激光加工機具有為射束導(dǎo)向管設(shè)置的、用于控制擺動角的第四結(jié) 構(gòu)類型的裝置。
具體實施例方式根據(jù)圖1，激光加工機1包括位置固定的工件支座2，該激光加工機在示出的例子 中被確定用于加工、尤其用于切割板材，要加工的工件要支承在工件支座上。激光加工機1 的縱向?qū)蜓b置3、4在水平工件支座2的兩側(cè)延伸，跨越工件支座2的橋5在縱向?qū)蜓b 置上沿著運動軸Y移動。在橋移動運動時，該橋5被常見結(jié)構(gòu)類型的馬達(dá)驅(qū)動裝置驅(qū)動。該橋5具有垂直于縱向?qū)蜓b置3、4延伸的橫向?qū)蜓b置6，激光加工頭7在橫向 導(dǎo)向裝置6上沿著軸X被馬達(dá)驅(qū)動地運動。X軸與Y軸一起展開一平行于工件支座2表面 延伸的、激光加工頭7的運動平面。在激光加工頭7的、遠(yuǎn)離圖1觀察者的底側(cè)上，作為加 工刀具使用的激光射束指向相應(yīng)要加工的工件。為了調(diào)節(jié)激光加工束相對于要加工的工件 的焦點位置，該激光加工頭7可以垂直于其運動平面進(jìn)給?？烧鄣纳涫鴮?dǎo)向管8在激光加工頭7上終止，該射束導(dǎo)向管借助其遠(yuǎn)離激光加工 頭7的端部支承在固定的支柱9上。該固定的支柱9通過剛性的射束導(dǎo)向管10與常規(guī)結(jié) 構(gòu)類型的激光射束源11連接并且設(shè)置在工件支座2的縱側(cè)的中部。該剛性的射束導(dǎo)向管 10如可折的射束導(dǎo)向管8—樣構(gòu)成激光射束導(dǎo)向裝置12的一部分，借助該激光射束導(dǎo)向裝 置，最后用于工件加工的激光射束在激光射束源11與激光加工頭7之間被導(dǎo)向。在該剛性 的射束導(dǎo)向管10中以及在該可折的射束導(dǎo)向管8中，設(shè)置有激光射束導(dǎo)向裝置12的用于 射束成形以及射束導(dǎo)向、特別是用于偏轉(zhuǎn)由激光射束源11形成的激光射束的光學(xué)元件。該可折的射束導(dǎo)向管8總共由三個剛性壁的管段組成，具體由射束源側(cè)的管段 13、中間的管段14和加工頭側(cè)的管段15組成。全部的管段13、14、15由碳纖維強化的塑料(CFK)制成。供給及控制線路在分開的線纜中集成在這些管段13、14、15中。射束源側(cè)的管段13在其朝向激光射束源11的端部上通過鉸接部位16連接在固 定的支柱9上。在此，該射束源側(cè)的管段13繞著擺動軸17可擺動地被支承。該射束源側(cè) 的管段13在其對置的端部上通過鉸接點18與中間的管段14連接。在鉸接點18上構(gòu)成擺 動軸19，該射束源側(cè)的管段13和中間的管段14繞著該擺動軸可相互相對擺動。在朝向橋 5的一側(cè)上，射束源側(cè)的管段13和中間的管段14圍成呈內(nèi)角α形式的擺動角。中間的管段14在其遠(yuǎn)離射束源側(cè)的管段13的端部上通過鉸接點20與加工頭側(cè) 的管段15連接。在此，該中間的管段14和加工頭側(cè)的管段15能夠繞著擺動軸21相互相 對擺動。該中間的管段14和該加工頭側(cè)的管段15圍成作為擺動角的內(nèi)角β。在加工頭側(cè)管段15的、遠(yuǎn)離中間管段14的端部上，在鉸接點22上形成加工頭側(cè) 的管段15與激光加工頭7之間的擺動連接。該加工頭側(cè)的管段15繞著擺動軸23可擺動 地支承在鉸接點22上。該擺動軸23如擺動軸17、19、21 —樣也在激光加工頭7的運動平 面的橫向上延伸。如果該激光加工頭7例如為了加工工件沿著其運動平面移動，那么它通過加工頭 側(cè)的鉸接點22帶動該射束導(dǎo)向管8，該射束導(dǎo)向管本身沒有驅(qū)動。由于該激光加工頭7的 運動，管段13、14、15相互相對擺動。為了在此不產(chǎn)生非指定的情況、尤其是不產(chǎn)生不合常 規(guī)的情況，為可折的射束導(dǎo)向管8設(shè)置用于控制擺動角的裝置24。用于控制擺動角的該裝 置24負(fù)責(zé)使得該射束導(dǎo)向管8盡管由于其分段而存在自由度但仍被靜態(tài)地確定。該射束 導(dǎo)向管8的分段又導(dǎo)致，在激光加工頭7運動時在鉸接點16、18、20、22上出現(xiàn)的動態(tài)負(fù)荷 保持相對小。由于可折的射束導(dǎo)向管8和用于控制擺動角的裝置24的配置，在激光加工頭 7的每個位置，對于中間管段14與射束源側(cè)的管段13或者加工頭側(cè)的管段15之間的擺動 角α、β的量值產(chǎn)生盡可能大的值。如從圖1沒有困難地看出，由于射束導(dǎo)向管8分成三個管段13、14、15，附加地在 射束源側(cè)的鉸接點16與加工頭側(cè)的鉸接點22之間僅產(chǎn)生射束導(dǎo)向管8的相對小的突出部 分。用于控制擺動角的裝置24具體包括用于控制射束源側(cè)的管段13與中間管段14 之間的擺動角α的控制單元25、用于控制加工頭側(cè)的管段15與中間管段14之間的擺動角 β的控制單元26以及呈中間導(dǎo)向裝置27形式的同步裝置?？刂茊卧?5的基本組成部分是構(gòu)造為控制桿的控制元件28，該控制元件具有在 射束源側(cè)的管段13上的鉸接點29以及具有配置給中間管段14的鉸接點30。鉸接點29、 30上的擺動軸31、32在激光加工頭7的運動平面的橫向上延伸?？刂圃?8的鉸接點29相對于射束源側(cè)的管段13位置不變，而控制元件28的 鉸接點30能沿著中間導(dǎo)向裝置27運動。相應(yīng)于控制單元25，控制單元26包括實施為控制桿的控制元件33，該控制元件具 有在加工頭側(cè)的管段15上的鉸接點34以及具有配置給中間管段14的鉸接點35?？刂圃?件33的鉸接點34相對于加工頭側(cè)的管段15位置不變?？刂圃?3的鉸接點35可以沿 著中間導(dǎo)向裝置27運動。鉸接點34、35上的擺動軸被配置有附圖標(biāo)記36、37。該中間導(dǎo)向裝置27被設(shè)置在中間管段14的中部并且包括在圖中可看出的導(dǎo)軌38 以及沿著導(dǎo)軌38可運動并且在圖中被導(dǎo)軌38遮蓋的滑塊。在該滑塊上既設(shè)置了控制元件28的鉸接點30又設(shè)置了控制元件38的鉸接點35。結(jié)構(gòu)情況，尤其是管段13、14、15的長度、管段13、14、15的鉸接點16、18、20、22的 位置、控制元件28、33的長度、控制元件28、33的鉸接點29、30、34、35的位置以及中間導(dǎo)向 裝置27的位置和定向，被這樣選擇，使得射束源側(cè)的管段13與中間管段14之間的擺動角 α以及加工頭側(cè)的管段15與中間管段14之間的擺動角β與激光加工頭7的位置無關(guān)地 在大小上相互協(xié)調(diào)。在激光加工頭7運動時，擺動角α、β同步地并且相同程度地變化。如果激光加工頭7移動，那么激光加工頭在加工頭側(cè)的管段15的加工頭側(cè)鉸接點 22上攜動該加工頭側(cè)的管段15。因此，該加工頭側(cè)的管段15相對于中間管段14擺動。由 于加工頭側(cè)管段15的擺動運動，控制單元26的控制元件33改變位置。在此，該控制元件 33以它的鉸接點35沿著中間導(dǎo)向裝置27的導(dǎo)軌38滑移。在此，控制元件33的鉸接點35 攜動控制單元25的控制元件28的鉸接點30。因此，該控制元件28繞著擺動軸31、32擺 動。由于控制元件28的位置改變，射束源側(cè)的管段13和中間管段14之間的擺動角α發(fā) 生變化。在圖2、3、4中舉例地示出可折的射束導(dǎo)向管8以及用于控制擺動角的裝置24的、 由于激光加工頭7的運動而可產(chǎn)生的運行狀態(tài)。為了清楚起見，在這些圖中沒有示出激光 加工頭7以及橋5。 在圖2中該射束導(dǎo)向管8位于其最大折起狀態(tài)。在這種情況下，該射束導(dǎo)向管8 也僅有相對小的位置需求。對工件支座2的接近僅很小地受到射束導(dǎo)向管8的限制。根據(jù)圖3，加工頭側(cè)的鉸接點22(以及沒有示出的激光加工頭7)位于激光加工頭 7的工作區(qū)域右下角上。圖4相應(yīng)地示出當(dāng)激光加工頭7移到其加工區(qū)域左下角時的情況。圖5示出射束導(dǎo)向組件，具體示出具有用于控制擺動角的裝置39的可折的射束導(dǎo) 向管8。與前面描述的裝置24不同，用于控制擺動角的裝置39包括控制單元40、41，這些 控制單元具有呈活塞-缸單元形式的、長度可變化的控制元件42、43?？刂圃?2具有配 置給射束源側(cè)管段13的鉸接點44以及配置給中間管段14的鉸接點45?？刂圃?3相應(yīng) 地通過鉸接點46與加工頭側(cè)的管段15連接并且通過鉸接點47與中間管段14連接?？刂?元件42、43的鉸接點44、46沒有直接位于管段13、15上，而是位于垂直的管區(qū)段48、49上， 這些管區(qū)段與射束源側(cè)管段13的朝向支柱9的端部或者與加工頭側(cè)管段15的朝向激光加 工頭7的端部連接并且在此與射束源側(cè)管段13的射束源側(cè)擺動軸17同軸設(shè)置或者與加工 頭側(cè)管段15的加工頭側(cè)擺動軸23同軸設(shè)置?？刂圃?2、43的鉸接點45、47設(shè)置在共同 的支承座50上，該支承座本身與中間管段14固定地連接。由圖5同樣可看到垂直的管區(qū)段51、52，通過這些管區(qū)段，射束源側(cè)的管段13與 中間管段14或者加工頭側(cè)的管段15與中間管段14繞著擺動軸19、21可擺動地相互連接。 在射束導(dǎo)向管8的內(nèi)部延伸的、在圖中沒有示出的激光射束在垂直的管區(qū)段48、49、51、52 與射束源側(cè)的管段13、中間管段14以及加工頭側(cè)的管段15之間的連接處上以通常的方式 借助偏轉(zhuǎn)鏡偏轉(zhuǎn)。支撐桿54、55負(fù)責(zé)在重力方向上支撐射束導(dǎo)向管8。在圖5中可清楚地看出的所示組件的模塊特性。射束導(dǎo)向管8以及用于控制擺動 角的裝置39 (與在圖1至4中示出的用于控制擺動角的裝置24 —樣)是激光加工機1的 一個獨立部件的零部件。用于控制擺動角的裝置39的原理結(jié)構(gòu)以及原理功能方式在圖6中示出?？刂圃?2、43相應(yīng)地是具有缸56、57、活塞58、59以及活塞桿60、61的氣動活塞-缸單元。這 些活塞58、59在它們的與活塞桿60、61對置的一側(cè)上設(shè)有用于平衡容積的桿62、63。控制 元件42上的缸室64、65交叉地與控制元件43上的缸室66、67連接。通過氣動管路68、69 形成該連接。連接管70、71被設(shè)置在缸56、57上并且在其內(nèi)部接收桿62、63的、從缸56、57 伸出的區(qū)段。根據(jù)圖5，控制元件42通過活塞桿60支承在鉸接點44上?？刂圃?2的缸56 通過連接管70在鉸接點45上與中間管段14鉸接地連接。相應(yīng)地，控制元件43的活塞桿 61接在鉸接點46上并且控制元件43的缸57通過連接管71接在鉸接點47上。如果裝配在垂直的管區(qū)段49的下端部上的激光加工頭7從根據(jù)圖5的情況、即起 先射束導(dǎo)向管8最大折起時的情況出發(fā)，被馬達(dá)驅(qū)動地運動，那么激光加工頭在其運動時 攜動控制元件43的活塞桿61的鉸接點46。因此產(chǎn)生與活塞桿61連接的活塞59和控制元 件43的在鉸接點47上與中間管段14連接的缸57之間的相對運動。在圖6中活塞59在 缸57的內(nèi)部向左改變位置。由此，空氣從缸57的缸室67的被擠出。被擠出的空氣通過氣 體管路69到達(dá)控制元件42的缸56內(nèi)部的缸室65中。在那里，流入的空氣導(dǎo)致活塞58在 圖6中同樣向左滑移。由于活塞58的運動而被從缸56的缸室64擠出的空氣通過氣體管 路68流到缸57的缸室68中。因此，通過氣體管路68、69產(chǎn)生對控制元件42、43的封閉的 壓力介質(zhì)供給，借助該壓力介質(zhì)供給，使對射束源側(cè)的管段13與中間管段14之間的擺動角 α的控制以及對加工頭側(cè)管段15與中間管段14之間的擺動角β的控制相互同步?？偠?言之，不僅控制元件42而且控制元件43都伸長。隨著控制元件42、43伸長，射束源側(cè)的管 段13與中間管段14之間的擺動角α以及加工頭側(cè)的管段15與中間管段14之間的擺動 角β都變大。由于控制元件42、43—致的構(gòu)造方式，鉸接點44、45之間的控制元件42的伸長以 及鉸接點46、47之間的控制元件43的伸長在量值上相互一致。由于相應(yīng)選擇的總體結(jié)構(gòu)， 控制元件42、43的在量上相同的伸長導(dǎo)致擺動角α、β在量上相同的變化。在活塞58、59的遠(yuǎn)離活塞桿60、61的一側(cè)上的桿62、63對于控制元件42、43的一 致伸長具有特別的意義。這些桿62、63具有與活塞桿60、61相同的直徑。因此，由于活塞 59的滑移而被從缸57內(nèi)部的缸室66擠出并流入缸56的被活塞桿60穿過的缸室64中的 空氣體積導(dǎo)致活塞58的位置變化，該位置變化與活塞59的滑移在量值上一致。相應(yīng)地在 缸56的缸室65與缸57的缸室67之間換氣時產(chǎn)生等量的活塞運動。圖7和圖8示出具有用于控制擺動角的裝置39的射束導(dǎo)向管8與激光加光機1 的其余部件相組合的情況。在圖7中，由射束導(dǎo)向管8和用于控制擺動角的裝置39組成的 結(jié)構(gòu)單元處于根據(jù)圖5的運行狀態(tài)中。該射束導(dǎo)向管8被最大地折起。在圖8中，沒有詳 細(xì)示出的激光加工頭7位于其工作區(qū)域的或者工件支座2的左下角?；钊麠U60、61可被清 楚地看出，這些活塞桿遠(yuǎn)遠(yuǎn)地從缸56、57的內(nèi)部伸出。在激光加工頭7處于任何位置時，射 束源側(cè)的管段13與中間管段14之間或者加工頭側(cè)的管段15與中間管段14之間的擺動角 α、β相互一致。與激光加工頭7在其運動平面中的移動運動相關(guān)聯(lián)的、擺動角α、β的 變化同步地并且相同大小地進(jìn)行。圖9和10示出具有一些裝置的射束導(dǎo)向管8，這些裝置通過限制擺動角來控制射 束源側(cè)的管段13與中間管段14之間或者加工頭側(cè)的管段15與中間管段14之間的擺動角α、β，在此，對兩個擺動角的控制相互脫耦地進(jìn)行。根據(jù)圖9設(shè)有用于控制擺動角的裝置72，該裝置包括兩個作為擺動角限制裝置工作的控制單元73、74?？刂茊卧?3的構(gòu)造為剛性限制桿的限制元件75 —方面在鉸接點76 上與射束源側(cè)的管段13連接，另一方面具有配置給中間管段14的鉸接點77。限制元件75 的鉸接點76相對于射束源側(cè)的管段13位置不變。與此不同，限制元件75的鉸接點77沿 著縱向?qū)蜓b置78在受限制的路徑長度上相對于中間管段14改變位置。控制單元74的桿式限制元件79相應(yīng)地具有在加工頭側(cè)管段15上的鉸接點80以 及配置給中間管段14的鉸接點81。限制元件79的鉸接點81沿著縱向?qū)蜓b置82在限制 的路徑長度上相對于中間管段14是可運動的。在鉸接點76、77、80、81上構(gòu)造了擺動軸83、84、85、86。在激光加工頭7在其運動平面中運動時，射束導(dǎo)向管8上的擺動角α、β相互去 耦地變化?？煽紤]同時的或者時間上相繼的角度變化。擺動角α、β的大小向上受到限 制。相應(yīng)的最大角以這種方式定義在射束源側(cè)的管段13與中間管段14或者加工頭側(cè)的 管段15與中間管段14相對擺動運動時，鉸接點77、81碰撞在止擋上，這些止擋為了該目的 設(shè)置在縱向?qū)蜓b置78、82上。為了避免在達(dá)到最大的擺動角α、β時射束導(dǎo)向管8的不 希望的振動而設(shè)有一些裝置，這些裝置緩沖鉸接點77、81在縱向?qū)蜓b置78、82的對應(yīng)止 擋上的碰撞。根據(jù)圖10，用于控制擺動角的裝置87包括擺動角限制裝置或者說控制單元88、 89，這些擺動角限制裝置或控制單元具有長度可變的限制元件90、91。兩個限制元件90、91 構(gòu)造為活塞_缸單元。限制元件90在活塞桿92上具有鉸接點95并且在缸94上具有鉸接 點93。該鉸接點93相對于射束源側(cè)的管段13是固定的；鉸接點95相對于中間管段14位 置不變?？刂茊卧?9的限制元件91相應(yīng)地具有活塞桿96以及缸98，該活塞桿在中間管段 14上具有鉸接點99，該缸在加工頭側(cè)的管段15上具有鉸接點97。在鉸接點93、95、97、99 上構(gòu)造了擺動軸100、101、102、103，這些擺動軸全部橫向于激光加工頭7的運動平面延伸。 在缸94、98的內(nèi)部，沒有詳細(xì)示出的活塞被安置在活塞桿92、96上。缸94、98以及相應(yīng)的 活塞在受限制的路徑長度上可相互相對滑移。如果激光加工頭7在其運動平面內(nèi)移動，那么射束源側(cè)的管段13與中間管段14 之間或者加工頭側(cè)的管段15與中間管段14之間的擺動角α、β變化?？刂茊卧?8、89負(fù) 責(zé)使產(chǎn)生的擺動角α、β分別不超過最大值。在達(dá)到最大角度時，限制元件90、91的缸94、 98內(nèi)部的活塞分別受緩沖地碰撞在缸側(cè)的止擋上。
權(quán)利要求
用于加工尤其是板狀的工件、優(yōu)選板材的激光加工機，具有激光射束源(11)、激光加工頭(7)以及設(shè)置在激光射束源(11)與激光加工頭(7)之間的激光射束導(dǎo)向裝置(12)，該激光射束導(dǎo)向裝置包括射束導(dǎo)向管(8)，該射束導(dǎo)向管具有多個在激光射束源(11)與激光加工頭(7)之間彼此相繼的管段(13，14，15)，這些管段中的一個朝向激光射束源(11)設(shè)置(射束源側(cè)的管段(13))并且另一個朝向激光加工頭(7)設(shè)置(加工頭側(cè)的管段(15))，其中，相鄰的管段(13，14，15)繞著擺動軸(19，21)可相互相對擺動，其中，射束源側(cè)的管段(13)在遠(yuǎn)離與其鄰近的管段(14)的一側(cè)繞著射束源側(cè)的擺動軸(17)可擺動，其中，該加工頭側(cè)的管段(15)在遠(yuǎn)離與其鄰近的管段(14)的一側(cè)繞著加工頭側(cè)的擺動軸(23)可擺動，并且其中，這些管段(13，14，15)的所述擺動軸(17，19，21，23)橫向于運動平面相同方向地延伸，沿著該運動平面，該激光加工頭(7)在攜動加工頭側(cè)管段(15)的加工頭側(cè)擺動軸(23)的情況下并且在與該攜動相關(guān)聯(lián)的射束導(dǎo)向管(8)的管段(13，14，15)相互偏擺的情況下可相對于工件運動，其特征在于，該射束導(dǎo)向管(8)包括三個在激光射束源(11)與激光加工頭(7)之間彼此相繼的管段(13，14，15)，其中，在射束源側(cè)管段(13)與加工頭側(cè)管段(15)之間設(shè)有射束導(dǎo)向管(8)的中間管段(14)作為鄰近射束源側(cè)管段(13)和加工頭側(cè)管段(15)的管段，并且，設(shè)有用于控制擺動角的裝置(24，39，72，87)，借助該裝置可在大小上控制射束源側(cè)的管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角(α)和/或加工頭側(cè)的管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工機，其特征在于，用于控制擺動角的裝置(72，87)包括擺 動角限制裝置(73，88)，借助該擺動角限制裝置可在大小上限制射束源側(cè)的管段(13)與中 間管段(14)之間的擺動角(α )，和/或包括擺動角限制裝置(74，89)，借助該擺動角限制 裝置可在大小上限制在加工頭側(cè)的管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的激光加工機，其特征在于，用于射束源側(cè)的管段(13)與中間管段 (14)之間的擺動角(α)的擺動角限制裝置(73)包括限制元件(75)，該限制元件一方面具 有配置給射束源側(cè)管段(13)的鉸接點(76)并且另一方面具有配置給中間管段(14)的鉸 接點(77)，和/或用于加工頭側(cè)的管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)的擺動角 限制裝置(74)包括限制元件(79)，該限制元件一方面具有配置給加工頭側(cè)管段(15)的鉸 接點(80)并且另一方面具有配置給中間管段(14)的鉸接點(81)，其中，在這個或這些限制 元件(75,79)的鉸接點(76，77，80，81)上構(gòu)成的擺動軸(83，84，85，86)橫向于激光加工頭 (7)的運動平面延伸，并且，至少一個限制元件(75，79)的至少一個鉸接點(76，77，80，81) 在所涉及的限制元件(75，79)的擺動軸(83，84，85，86)的連接線的方向上相對于中間管段 (14)和/或相對于射束源側(cè)管段(13)或者加工頭側(cè)管段(15)在受限制的路徑長度上可運 動。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，具有可運動的鉸接點(76，77， 80,81)的至少一個限制元件(75，79)構(gòu)造為限制桿。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，用于射束源側(cè)管段(13)與中間 管段(14)之間的擺動角(α)的擺動角限制裝置(88)包括限制元件(90)，該限制元件一方面具有配置給射束源側(cè)管段(13)的鉸接點(93)并且另一方面具有配置給中間管段(14) 的鉸接點(95)，和/或用于加工頭側(cè)管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)的擺動 角限制裝置(89)包括限制元件(91)，該限制元件一方面具有配置給加工頭側(cè)管段(15)的 鉸接點(97)并且另一方面具有配置給中間管段(14)的鉸接點(99)，其中，在這個或這些限 制元件(90，91)的鉸接點(93，95，97，99)上構(gòu)成的擺動軸(100，101，102，103)橫向于激光 加工頭(7)的運動平面延伸，并且，至少一個限制元件(90，91)在它兩側(cè)的鉸接點(93，95， 97,99)之間的長度上在受限制的范圍內(nèi)是可變化的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，至少一個長度可變化的限制元 件(90，91)構(gòu)造為活塞-缸單元，其中，活塞-缸單元的缸(94，98)具有限制元件(90，91) 的一個鉸接點(93，97)，并且活塞-缸單元的活塞桿(92，96)具有限制元件(90，91)的另一 鉸接點(95，99)，并且，與活塞桿(92，96)連接的活塞以及活塞-缸單元的缸(94，98)在鉸 接點(93,95,97,99)上構(gòu)成的擺動軸(100，101，102，103)的連接線的方向上在受限制的路 徑長度上可相互相對運動。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，借助用于控制擺動角的裝置 (24，39)，可同時在大小上控制射束源側(cè)的管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角(α) 以及加工頭側(cè)的管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，借助用于控制擺動角的裝置 (24，39)，可均等地在大小上控制在射束源側(cè)的管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角 (α)以及加工頭側(cè)的管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，用于控制擺動角的裝置(24，39)包括用于控制射束源側(cè)管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角(α)的控制單元(25，40)、用于控制加工頭側(cè)管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角⑷的控制單元(26,41) 以及用于在同步控制射束源側(cè)的管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角(α)以及加工 頭側(cè)管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)的意義上耦合兩個控制單元(25，26， 40，41)的同步裝置(27，68，69)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，用于控制射束源側(cè)管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角(α)的控制單元(25)包 括控制元件(28)，該控制元件一方面具有配置給射束源側(cè)管段(13)的鉸接點(29)并且另 一方面具有配置給中間管段(14)的鉸接點(30)，用于控制加工頭側(cè)管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)的控制單元(26)包 括控制元件(33)，該控制元件一方面具有配置給加工頭側(cè)管段(13)的鉸接點(34)并且另 一方面具有配置給中間管段(14)的鉸接點(35)，其中，在這些控制元件(28，33)的鉸接點(29，30，34，35)上構(gòu)成的擺動軸(31，32，36， 37)橫向于激光加工頭(7)的運動平面延伸，其中，這些控制元件(28，33)的、配置給中間管段(14)的鉸接點(30，35)共同地并且 分別在所涉及的控制元件(28，33)的擺動軸(31，32，36，37)的連接線的方向上相對于中間 管段(14)可運動，并且，該同步裝置(27)包括一裝置，借助該裝置，控制元件(28，33)的、 配置給中間管段(14)的這些鉸接點(30，35)在控制元件(28，33)相對于中間管段(14)運 動時被共同地導(dǎo)向。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，具有相對于中間管段(14)可 運動的鉸接點(30，35)的至少一個控制元件(28，33)構(gòu)造為控制桿。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，用于控制射束源側(cè)管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角(α)的控制單元(40)包 括控制元件(42)，該控制元件一方面具有配置給射束源側(cè)管段(13)的鉸接點(44)以及另 一方面具有配置給中間管段(14)的鉸接點(45)，用于控制加工頭側(cè)管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)的控制單元(41)包 括控制元件(43)，該控制元件一方面具有配置給加工頭側(cè)管段(15)的鉸接點(46)以及另 一方面具有配置給中間管段(14)的鉸接點(47)，其中，在這些控制元件(42，43)的鉸接點(44，45，46，47)上構(gòu)成的擺動軸橫向于激光 加工頭(7)的運動平面延伸，并且其中，控制元件(42，43)在相應(yīng)的兩側(cè)鉸接點(44，45，46，47)之間的長度可同時地并 且相互協(xié)調(diào)地變化。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，長度可變的控制元件(42，43) 構(gòu)造為活塞-缸單元，其中，活塞-缸單元的缸(56，57)分別具有控制元件(42，43)的一鉸 接點(45，47)，并且活塞-缸單元的活塞桿(60，61)分別具有控制元件(42，43)的另一鉸接 點(44，46)，其中，與這些活塞桿(60，61)連接的活塞(58，59)以及活塞-缸單元的缸(56， 57)分別在所涉及的活塞-缸單元的鉸接點(44，45，46，47)上構(gòu)成的擺動軸的連接線的方 向上可相互相對運動，并且其中，設(shè)置一用于這些活塞_缸單元的壓力介質(zhì)供給裝置作為 同步裝置(68，69)，借助該壓力介質(zhì)供給裝置，活塞-缸單元在相應(yīng)的兩側(cè)鉸接點(44，45， 46，47)之間的長度可同時地并且相互協(xié)調(diào)地變化。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，設(shè)置一用于這些活塞-缸單元 的壓力介質(zhì)供給裝置作為同步裝置(68，69)，該壓力介質(zhì)供給裝置使在一個活塞-缸單元 的活塞(58，59)的兩側(cè)設(shè)置的缸室(64，65，66，67)與在另一活塞-缸單元的活塞(58，59) 的兩側(cè)設(shè)置的缸室(64，65，66，67)交叉地連接。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的激光加工機，其特征在于，該射束導(dǎo)向管(8)以及用于控 制擺動角的裝置(24，39，72，87)是該激光加工機(1)的一個模塊的部件。
全文摘要
激光加工機(1)在激光射束源(11)與激光加工頭(7)之間具有激光射束導(dǎo)向裝置(12)，該激光射束導(dǎo)向裝置具有可折的射束導(dǎo)向管(8)。該射束導(dǎo)向管(8)包括三個管段(13，14，15)，這些管段繞著擺動軸(17，19，21，23)可相互相對擺動，這些擺動軸本身橫向于激光加工頭(7)的運動平面延伸。為了避免射束導(dǎo)向管的、非定義的尤其是不合常規(guī)的運行狀態(tài)設(shè)置一裝置(24)，借助該裝置可在大小上控制在射束源側(cè)管段(13)與中間管段(14)之間的擺動角(α)和/或在加工頭側(cè)管段(15)與中間管段(14)之間的擺動角(β)。
文檔編號B23K26/10GK101888914SQ200880119546
公開日2010年11月17日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月6日
發(fā)明者M·布施, M·彼得拉, M·黑克爾, P·埃佩林恩 申請人:通快機床兩合公司