專利名稱：用于屏蔽加工工件的激光加工機(jī)上的激光束的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于屏蔽在加工工件、特別是板材的激光加工機(jī)上指向到工件上的激光束和/或該激光束在所述工件上的入射部位的屏蔽裝置，所述屏蔽裝置具有屏蔽單元，所述屏蔽單元包括屏蔽機(jī)構(gòu)， 其中，所述屏蔽機(jī)構(gòu)為了屏蔽所述激光束或所述激光束在所述工件上的入射部位能夠運(yùn)動(dòng)到處于工件上的使用位置中，并且 其中，在所述屏蔽機(jī)構(gòu)的自由端部上構(gòu)造有端面，所述端面在所述屏蔽機(jī)構(gòu)的使用位置中面向?qū)?yīng)的工件表面并且在相對(duì)于所述工件表面處于額定定向的情況下基本上平行于該工件表面定向。此外，本發(fā)明還涉及一種用于屏蔽在加工工件、特別是板材的激光加工機(jī)上指向到工件上的激光束和/或該激光束在所述工件上的入射部位的方法， 其中，為了屏蔽所述激光束或所述激光束在所述工件上的入射部位，使屏蔽裝置的屏蔽單元的屏蔽機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到處于工件上的使用位置中， 其中，運(yùn)動(dòng)到使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)以構(gòu)造在該屏蔽機(jī)構(gòu)的自由端部上的端面布置在對(duì)應(yīng)的工件表面的對(duì)面并且在處于額定定向的情況下平行于所述工件表面定向。最后，本發(fā)明還涉及一種具有所述類型的屏蔽裝置的激光加工機(jī)以及用于加工工件、特別是板材的方法，在該方法的范圍內(nèi)執(zhí)行所述類型的屏蔽方法。
背景技術(shù)：
在DE 296 20 304U1中公開了所述類型的現(xiàn)有技術(shù)。在該現(xiàn)有技術(shù)的情況中，在用于借助于激光束或水束加工工件的工具機(jī)的加工頭上設(shè)置屏蔽裝置，該屏蔽裝置具有保護(hù)刷形式的屏蔽機(jī)構(gòu)。所述保護(hù)刷具有多個(gè)鬃毛排，所述鬃毛排與待屏蔽的激光束或水束同心地圍繞它們延伸。所述保護(hù)刷的鬃毛利用工件側(cè)的端部形成環(huán)形的端面。在加工工件期間，保護(hù)刷利用其端面靠置在待加工工件的上側(cè)上。在此，保護(hù)刷借助于預(yù)緊的彈簧壓緊到工件表面上。由于其彈動(dòng)支撐，保護(hù)刷能夠以其端面跟隨待加工工件的變化的表面輪廓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，改善激光束的屏蔽和/或激光束在工件上的入射部位的屏蔽的功能可靠性。根據(jù)本發(fā)明，所述任務(wù)通過如權(quán)利要求1和12所述的屏蔽裝置和屏蔽方法以及通過如權(quán)利要求9和14所述的激光加工機(jī)和加工方法解決。在本發(fā)明的情況下，借助于特意為此設(shè)置的檢測(cè)裝置來(lái)確定處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面相對(duì)于位于該屏蔽機(jī)構(gòu)對(duì)面的工件表面的定向。所述屏蔽機(jī)構(gòu)至少部分地包圍所述激光束或所述激光束在工件上的入射或加工部位。在額定定向的情況下，屏蔽機(jī)構(gòu)的端面平行于配置給它的工件表面延伸。在屏蔽機(jī)構(gòu)的端面的該定向中保證所述激光束或所述激光束在相關(guān)工件表面上的入射部位的最佳屏蔽。屏蔽機(jī)構(gòu)的端面的延伸走向與額定延伸走向的偏離可具有不同的原因?？煽紤]的例如是屏蔽機(jī)構(gòu)的錯(cuò)誤調(diào)節(jié)，但是也可考慮屏蔽機(jī)構(gòu)由于屏蔽單元與待加工工件或與其周圍的機(jī)器部件的碰撞沖突導(dǎo)致的錯(cuò)誤定向。 如果發(fā)現(xiàn)屏蔽機(jī)構(gòu)的端面的定向偏離了額定定向，則按照本發(fā)明能夠以不同的方式和方法做出應(yīng)對(duì)措施。特別是存在下述可能性使激光束源優(yōu)選自動(dòng)地停機(jī)。接著可采取必要的措施來(lái)校正屏蔽機(jī)構(gòu)的端面的定向。由從屬權(quán)利要求2至8、10、11、13和15得出相應(yīng)獨(dú)立權(quán)利要求的裝置和方法的特別的實(shí)施方案。在本發(fā)明的優(yōu)選的構(gòu)型中，處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面相對(duì)于配屬的工件表面的定向不是直接在該端面上而是利用相對(duì)于該端面的空間距離來(lái)檢測(cè)。為了這個(gè)目的，設(shè)置用于所述屏蔽機(jī)構(gòu)的支座以及相對(duì)于所述屏蔽機(jī)構(gòu)的端面以確定的方式定向的、 屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件。所述用于屏蔽機(jī)構(gòu)的支座與所述屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件的相互位置給出所述屏蔽機(jī)構(gòu)的端面與對(duì)應(yīng)的工件表面的相互位置(權(quán)利要求2)。如果對(duì)于與實(shí)際的狀況相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果感興趣，則在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式的情況下提出，為了檢測(cè)用于所述屏蔽機(jī)構(gòu)的支座和所述屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件相互間的定向，設(shè)置可校準(zhǔn)的檢測(cè)裝置(權(quán)利要求幻。檢測(cè)裝置的校準(zhǔn)可以在開始加工工件前不久、理想地在加工工件緊之前進(jìn)行。為了能夠以符合目的要求的方式在發(fā)現(xiàn)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面相對(duì)于對(duì)應(yīng)的工件表面具有錯(cuò)誤調(diào)節(jié)時(shí)做出應(yīng)對(duì)措施，本發(fā)明屏蔽裝置的另一實(shí)施方式具有調(diào)節(jié)裝置，所述屏蔽機(jī)構(gòu)的端面能夠借助于該調(diào)節(jié)裝置在該端面的橫向方向上調(diào)節(jié)并且由此能夠以額定定向布置(權(quán)利要求4)。如果借助于用于屏蔽機(jī)構(gòu)的支座和屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件來(lái)檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面和對(duì)應(yīng)的工件表面相互間的定向，則用于將屏蔽機(jī)構(gòu)的端面以額定定向布置的調(diào)節(jié)裝置符合目的要求地設(shè)置在所述用于屏蔽機(jī)構(gòu)的支座與所述屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件之間(權(quán)利要求5)?？煽紤]不同結(jié)構(gòu)方式的檢測(cè)裝置作為用于檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面相對(duì)于工件表面的定向的檢測(cè)裝置。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選設(shè)置觸覺式檢測(cè)裝置，該觸覺式檢測(cè)裝置具有探測(cè)裝置以及分析處理裝置。借助于所述探測(cè)裝置可以探測(cè)所述工件表面的延伸走向，其方式是，所述探測(cè)裝置能夠在所述工件表面的橫向方向上或在代表所述工件表面的面的橫向方向上運(yùn)動(dòng)并且能夠在一探測(cè)位置中貼靠在所述工件表面或代表所述工件表面的面上。借助于所述分析處理裝置能夠?qū)⒐ぜ砻娴耐ㄟ^該方式和方法探測(cè)到的延伸走向與處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面的延伸走向相比較(權(quán)利要求6、13)。在本發(fā)明的優(yōu)選的構(gòu)型中，將所述屏蔽機(jī)構(gòu)本身用作所述觸覺式檢測(cè)裝置的探測(cè)裝置(權(quán)利要求7)。所述屏蔽機(jī)構(gòu)利用其端面貼靠在所述工件表面上或代表所述工件表面的面上。在權(quán)利要求8中描述了用于所述觸覺式檢測(cè)裝置的分析處理裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地構(gòu)成，但是仍然功能可靠。按照該權(quán)利要求的分析處理裝置具體來(lái)說(shuō)包括帶至少兩個(gè)顯示元件的顯示裝置、參考元件、顯示裝置、位移測(cè)量裝置以及比較裝置。所述觸覺式檢測(cè)裝置的所述至少兩個(gè)顯示元件與其探測(cè)裝置連接，如果探測(cè)裝置與工件表面或與代表工件表面的面彼此間隔距離，則所述顯示元件占據(jù)基本位置。在該基本位置中，顯示元件顯示處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面的延伸走向。在終端位置中，所述顯示裝置的顯示元件給出工件表面的延伸走向。顯示元件在基本位置與終端位置之間所實(shí)施的運(yùn)動(dòng)的量度借助于所述位移測(cè)量裝置來(lái)確定。對(duì)于各個(gè)顯示元件確定的運(yùn)動(dòng)量度借助于所述比較裝置彼此比較。 作為所實(shí)施的比較的結(jié)果，得到所述處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面和對(duì)應(yīng)的工件表面相互間的延伸走向。在本發(fā)明的激光加工機(jī)上，按照本發(fā)明構(gòu)成的用于檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面相對(duì)于工件表面的定向的檢測(cè)裝置集成到機(jī)器控制裝置中(權(quán)利要求10)。所述激光加工機(jī)的相關(guān)的功能單元于是可以根據(jù)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面和對(duì)應(yīng)的工件表面彼此間的檢測(cè)到的定向被控制。如上面已經(jīng)闡述的那樣，特別是存在下述可能性 在發(fā)現(xiàn)屏蔽機(jī)構(gòu)的端面具有錯(cuò)誤定向時(shí)使機(jī)器的激光束源停機(jī)。如果設(shè)置可控的用于相對(duì)于對(duì)應(yīng)的工件表面來(lái)調(diào)節(jié)屏蔽機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)裝置，則可以在發(fā)現(xiàn)屏蔽機(jī)構(gòu)的端面具有錯(cuò)誤定向時(shí)在校正屏蔽機(jī)構(gòu)的定向的意義上控制所述調(diào)節(jié)裝置。根據(jù)權(quán)利要求11，將構(gòu)造為觸覺式檢測(cè)裝置的用于檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面相對(duì)于工件表面的定向的裝置同時(shí)用來(lái)測(cè)量工件厚度。在相關(guān)加工方法的范圍內(nèi)，確定待加工的和/或已加工的工件的厚度，其方式是，使所述觸覺式檢測(cè)裝置的探測(cè)裝置在一探測(cè)位置中貼靠在所述工件表面上并且將所述探測(cè)裝置的探測(cè)位置與一參考位置相比較。借助于所實(shí)施的比較來(lái)確定工件厚度(權(quán)利要求15)。


下面借助于示例性的示意圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖中圖1是用于加工板材的激光加工機(jī)，具有用于激光束的屏蔽裝置，圖2是圖1中的屏蔽裝置的屏蔽單元，圖3是圖2中的屏蔽單元的示意性示出的細(xì)節(jié)，圖4a，4b是用于展示圖1至3中的屏蔽裝置的功能方式的示意圖，圖5a，恥；6a, 6b ；7是圖2至4b中的屏蔽單元在非正常工作狀態(tài)時(shí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1，用于加工板材2的激光加工機(jī)1構(gòu)造為所謂的“組合式機(jī)器”并且配備有激光切割站3以及沖壓站4。所述激光切割站3和沖壓站4位于C形機(jī)架6的上機(jī)架臂 5的自由端上。在所述機(jī)架6的咽喉腔7中安裝有傳統(tǒng)的坐標(biāo)導(dǎo)向裝置8。借助于該坐標(biāo)導(dǎo)向裝置以慣常的方式使板材2為了加工的目的在水平的運(yùn)動(dòng)平面中相對(duì)于激光切割站3 或沖壓站4運(yùn)動(dòng)。沖壓站4具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式。激光切割站3包括激光切割頭9以及屏蔽裝置 10。所述屏蔽裝置10用于將從激光切割頭9指向到待加工板材2上的激光束及其在板材2 上的加工部位相對(duì)于周圍環(huán)境屏蔽。所述屏蔽裝置10在安全技術(shù)上具有特別的意義。出于必要的工作安全的原因，激光切割站3上的激光輻射必須被防止逸出到周圍環(huán)境中。在下述情況下以特別的程度要求該必要性在所述情況中，用于加工板材的激光輻射來(lái)自固體激光器。這種激光輻射可進(jìn)入到眼睛中并且因此特別是具有潛在的危險(xiǎn)。屏蔽裝置10的屏蔽單元11能夠與激光切割頭9無(wú)關(guān)地在豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12的方向上調(diào)節(jié)。對(duì)于激光切割頭9存在相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)可能性。類似于激光加工機(jī)1的其他重要功能地，激光切割頭9和屏蔽單元11的運(yùn)動(dòng)也通過數(shù)字式機(jī)器控制裝置13控制。在圖1 中用χ、y和ζ軸示出所述數(shù)字式機(jī)器控制裝置13的三軸坐標(biāo)系。在圖2中詳細(xì)示出所述屏蔽裝置10的屏蔽單元11。根據(jù)圖2，所述屏蔽單元11包括屏蔽刷14作為屏蔽機(jī)構(gòu)。所述屏蔽刷具有基板 15以及固定在該基板上的鬃毛區(qū)16。所述鬃毛區(qū)16具有圓環(huán)的形狀并且由多個(gè)圓形的鬃毛排構(gòu)成，所述鬃毛排與所述屏蔽單元11的軸線17同心地圍繞該軸線布置。在屏蔽刷14 的基板15中開設(shè)一個(gè)基本上矩形的窗口 18，在裝入屏蔽單元11時(shí)，激光切割站3的激光切割頭9布置的所述窗口內(nèi)部。在激光切割站3工作時(shí)，從所述激光切割頭9指向到待加工板材2上的激光束的射束軸線與屏蔽單元11的軸線17重合。屏蔽刷14位于待加工板材 2的對(duì)面并且具有端面19，該端面由所述鬃毛區(qū)16的鬃毛的工件側(cè)的自由端構(gòu)成并且具有平坦的圓環(huán)面的形狀。所述屏蔽單元11具有承載單元20作為另外的構(gòu)件，所述承載單元具有承載板21 和固定在該承載板上的承載角狀件22。所述屏蔽單元11通過所述承載角狀件22連接在屏蔽裝置10的圖2中示出的定位驅(qū)動(dòng)器23上。所述定位驅(qū)動(dòng)器通過所述數(shù)字式機(jī)器控制裝置13控制并且用于將屏蔽單元11在所述豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12的方向上調(diào)節(jié)到一個(gè)位置中， 在所述位置中，屏蔽刷14占據(jù)其使用位置并且相對(duì)于周圍環(huán)境有效地屏蔽從激光加工頭9 發(fā)出的激光束及其在相關(guān)板材2上的加工部位。所述承載單元20的承載板21設(shè)有用于所述激光加工頭9的缺口 M。承載單元 20上的屏蔽刷14在豎直方向上浮動(dòng)地懸掛在承載板21上。為了這個(gè)目的，在所示的實(shí)例中總共設(shè)置三個(gè)支承部位25。在圖3中以示意性剖視圖示出所述支承部位25之一。其余兩個(gè)支承部位25上的狀況是相同的。根據(jù)圖3，承載板21在每個(gè)支承部位25上設(shè)有支承殼體26。所述支承殼體沈在其內(nèi)部具有殼體空間27，所述殼體空間通過具有蓋穿口四的殼體蓋觀向上限界。所述蓋穿口四具有比所述殼體空間27小的橫截面。在承載板21的附近，在所述殼體空間27的壁上構(gòu)造環(huán)繞的凸肩30。所述凸肩用作用于導(dǎo)向套筒31的支架，所述導(dǎo)向套筒本身對(duì)一個(gè)支承銷32在豎直方向上可運(yùn)動(dòng)地進(jìn)行導(dǎo)向。在此，導(dǎo)向套筒31包圍所述支承銷32的設(shè)有相對(duì)大直徑的軸向區(qū)段33。所述支承銷32的一個(gè)直徑降低的軸向區(qū)段34連接在所述較大直徑的軸向區(qū)段33的上部。所述支承銷32的直徑降低的軸向區(qū)段34在其自由端上設(shè)有外螺紋35，所述外螺紋嚙合到測(cè)量片36的內(nèi)螺紋中并且此外嚙合到安全螺母37的內(nèi)螺紋中，所述安全螺母布置在所述測(cè)量片36的上側(cè)。在所述支承銷32的所述直徑降低的軸向區(qū)段34的自由端的端側(cè)上加工一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)操作工具、例如用于起子或內(nèi)六角扳手的嵌接部38。在所述殼體空間27的內(nèi)部，一個(gè)彈簧39坐置于所述支承銷32的所述直徑降低的軸向區(qū)段34上。該彈簧利用一個(gè)軸向端部支撐在所述殼體蓋觀的蓋穿口四的邊緣上并且利用另一軸向端部支撐在一個(gè)臺(tái)階面40上，所述臺(tái)階面構(gòu)造在所述支承銷32的所述較大直徑的軸向區(qū)段33與所述直徑降低的軸向區(qū)段34之間的過渡部上。所述支承銷32利用其軸向區(qū)段33向著屏蔽刷14穿過承載板21的穿口 41。所述支承銷32的一個(gè)連接在所述較大直徑的軸向區(qū)段33上的下軸向端部區(qū)段42同樣相對(duì)于所述軸向區(qū)段33直徑降低并且設(shè)有外螺紋。支承套筒43旋擰在所述支承銷32的所述下軸向端部區(qū)段42上并且借助于固定螺母44夾緊在該夾緊螺母與所述支承銷32的所述軸向區(qū)段33之間。支承套筒43被一個(gè)同心的支承環(huán)45包圍，所述支承環(huán)本身插入到屏蔽刷14的基板15的支承開口 46中。所述支承套筒43和支承環(huán)45在其彼此面向的側(cè)上設(shè)有月牙凹47、 48，所述月牙凹圍繞所述支承銷32的軸線環(huán)繞并且接收支承滾珠49。所述支承套筒43、支承環(huán)45和支承滾珠49共同形成關(guān)節(jié)軸承50，支承銷32和基板15或屏蔽刷14通過所述關(guān)節(jié)軸承鉸接地支承在彼此上。所述支承銷32與所述屏蔽刷14的基板15之間的連接部位處于一個(gè)平面中，所述平面平行于所述屏蔽刷14的端面19延伸。一個(gè)用于位移傳感器52的保持臂51在所述承載單元20的承載板21的上方從所述支承殼體26向外突出。所述位移傳感器52與支承銷32上的測(cè)量片36相互作用并且與所述測(cè)量片36 —起形成一個(gè)位移測(cè)量系統(tǒng)M的位移測(cè)量裝置53，所述位移測(cè)量系統(tǒng)集成到所述數(shù)字式機(jī)器控制裝置13中。所述位移測(cè)量系統(tǒng)M是觸覺式檢測(cè)系統(tǒng)55的組成部分，借助于所述觸覺式檢測(cè)系統(tǒng)可檢測(cè)屏蔽刷14的端面19相對(duì)于工件表面、即相對(duì)于圖如至7中示出的板材2的表面56的定向。圖如至7應(yīng)僅僅示出所述觸覺式檢測(cè)系統(tǒng)55的基本功能方式。與此相應(yīng)地，圖2 和3中所示的布置結(jié)構(gòu)在圖如至7中僅僅原理性地、即非常簡(jiǎn)化地示出。例如，僅僅示出屏蔽刷14的三個(gè)實(shí)際存在的支承部位25中的兩個(gè)。在進(jìn)行板材加工之前，屏蔽單元11借助于通過數(shù)字式機(jī)器控制裝置13控制的定位驅(qū)動(dòng)器23沿所述豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12的方向運(yùn)動(dòng)到一個(gè)位置中，在該位置中，屏蔽刷14 的端面19與待加工板材2的表面56在豎直方向上間隔一段距離。在所述承載單元20的承載板21上，在每個(gè)支承殼體沈內(nèi)部的用于屏蔽刷14的支承部位25上，在殼體蓋觀與所述支承銷32的臺(tái)階面40之間的彈簧39被稍稍預(yù)加載。由此使得支承銷32被朝板材2 的方向加載并且支承銷32上的測(cè)量片36從上面貼靠到支承殼體沈的殼體蓋觀上。由此在每個(gè)支承部位25上得到圖3中所示的狀況。用作顯示元件的支承銷32在其豎直的運(yùn)動(dòng)方向上占據(jù)一個(gè)基本位置。所述支承銷32的基本位置借助于所述位移測(cè)量系統(tǒng)M檢測(cè)。 為了這個(gè)目的，在每個(gè)支承部位25上測(cè)量所述與承載單元20連接的位移傳感器52與所述與支承銷32連接的測(cè)量片36之間在豎直方向上存在的距離。從圖如中以原理圖示出的工作狀態(tài)出發(fā)，屏蔽單元11借助于數(shù)控的定位驅(qū)動(dòng)器 23在所述豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12的方向上朝所述板材2下降。在此，承載單元20和屏蔽刷14 首先實(shí)施共同的下降運(yùn)動(dòng)。一旦用作探測(cè)裝置的屏蔽刷14利用其端面19靠置在板材2的表面56上，則所述共同的下降運(yùn)動(dòng)就終止。從此刻起，承載單元20的下降運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致承載單元20的承載板21相對(duì)于屏蔽刷14、確切地說(shuō)相對(duì)于屏蔽刷的基板15的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于該相對(duì)運(yùn)動(dòng)，與屏蔽刷14的基板15連接的支承銷32在所述支承部位25上從固定在承載單元20的承載板21上的支承殼體沈中向上移出。支承殼體沈中內(nèi)部的彈簧39被壓縮。 支承銷32上的測(cè)量片36從支承殼體26上抬起并且沿豎直方向離開對(duì)應(yīng)的位移傳感器52。 所述基板15用作屏蔽側(cè)的用于屏蔽刷14的端面19的基準(zhǔn)元件，因?yàn)橛芍С袖N32在基板 15上的支承部位定義的平面平行于所述端面19延伸。承載單元20形成用于屏蔽刷14的支座。
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如果承載單元20到達(dá)其在所述數(shù)字式機(jī)器控制裝置13中儲(chǔ)存的下終端位置，則定位驅(qū)動(dòng)器23就停機(jī)。由此產(chǎn)生在圖4b中以原理圖示出的工作狀態(tài)。用作顯示元件的支承銷32處于其終端位置中。在所有的支承部位25上現(xiàn)在測(cè)量相應(yīng)的位移傳感器52與對(duì)應(yīng)的測(cè)量片36之間在豎直方向上存在的距離。在所述數(shù)字式機(jī)器控制裝置13中的比較裝置中將該測(cè)量結(jié)果與在所述支承銷32的基本位置中實(shí)施的距離測(cè)量的測(cè)量結(jié)果相比較。如果對(duì)于所有的支承部位25都得到相同的距離差，則這表示在屏蔽刷14在豎直方向上與板材2的表面56 間隔距離時(shí)，屏蔽刷的端面19平行于板材2的表面56延伸。對(duì)于隨后的板材加工這意味著通過相應(yīng)地測(cè)量屏蔽單元11的借助于定位驅(qū)動(dòng)器23進(jìn)行的下降運(yùn)動(dòng)，屏蔽刷14可相對(duì)于待加工的板材2運(yùn)動(dòng)到一個(gè)靠近工件的使用位置中，在該使用位置中，屏蔽刷14的端面19以其額定定向以十分之一毫米范圍內(nèi)的距離平行于板材2的表面56延伸。然后屏蔽刷14占據(jù)一個(gè)位置，在該位置中，屏蔽刷將指向到板材2上的激光束以及其在板材2上的加工部位最佳地相對(duì)于周圍環(huán)境屏蔽。排除了激光輻射由于屏蔽刷14的歪斜姿態(tài)導(dǎo)致的逸出ο在圖fe至7中示出一些狀況，在所述狀況中，可能不能確保激光束及其加工部位的功能可靠的屏蔽。根據(jù)圖fe、5b，屏蔽刷14的端面19在該屏蔽刷14與板材2的表面56間隔距離的情況下由于所述屏蔽刷14的錯(cuò)誤調(diào)節(jié)而不平行于板材2的表面56延伸。如果在這種狀況下屏蔽單元11靠置在板材2上，則所述與支承銷32連接的測(cè)量片36與對(duì)應(yīng)的位移傳感器52之間的距離在用于承載單元20的承載板21上的屏蔽刷14的支承部位25上以不同的程度改變(圖恥)。屏蔽刷14的錯(cuò)誤調(diào)節(jié)可被手動(dòng)校正。為了這個(gè)目的，在這個(gè)或這些相關(guān)的支承部位25上首先松脫安全螺母37。接著，相關(guān)的支承銷32借助于作用在嵌接部38上的旋轉(zhuǎn)操作工具旋轉(zhuǎn)并且由此相對(duì)于安置在其上的測(cè)量片36在軸向方向上移位。通過這種方式和方法可調(diào)節(jié)軸向長(zhǎng)度，處于基本位置中的支承銷32在屏蔽刷14與板材2的表面56間隔距離的情況下以所述長(zhǎng)度突出于承載單元20的承載板21的下側(cè)。由此隨之而來(lái)的是，可進(jìn)行這個(gè)或這些相關(guān)的支承銷32的關(guān)節(jié)軸承50沿豎直方向的調(diào)節(jié)并且從而進(jìn)行安置在支承銷32上的屏蔽刷14的端面19平行于板材2的表面56的定向。與此相應(yīng)地，支承銷32 是用于調(diào)整所述屏蔽刷14的端面19的調(diào)節(jié)裝置57的一部分。在符合規(guī)定地調(diào)整了屏蔽刷14之后，相應(yīng)的安全螺母37在這個(gè)或這些支承部位25上又被旋擰到所述支承銷32上并且由此確保所進(jìn)行的調(diào)節(jié)。由此，檢測(cè)裝置55被校準(zhǔn)并且在隨后的板材加工中確保有效地屏蔽激光束。圖6a和6b示出一種情況，在該情況中，屏蔽刷14的端面19的錯(cuò)誤定向歸因于承載單元20的變形。由于承載單元20的碰撞沖突，其承載板21向上彎曲。如果屏蔽刷14 從升高的姿態(tài)(圖6a)放置到板材2的表面56上，則在屏蔽刷14在承載單元20的承載板 21上的支承部位25上又會(huì)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的測(cè)量片36與對(duì)應(yīng)的位移傳感器52之間的距離的不同改變。在該類型的情況下屏蔽刷14的端面19在承載單元20下降時(shí)是否可全面地放置在板材2的表面56上并且是否能夠以上面所述的方式借助于調(diào)節(jié)裝置57校正屏蔽刷14 的錯(cuò)誤調(diào)節(jié)，取決于承載單元20的變形程度。承載板21的輕微的傾斜姿態(tài)可通過沿豎直方向相應(yīng)地調(diào)節(jié)支承銷32來(lái)補(bǔ)償。支承銷32與所述屏蔽刷14的基板15之間的關(guān)節(jié)軸承 50在該情況中允許屏蔽刷14相對(duì)于支承銷32的足夠的運(yùn)動(dòng)并且由此防止軸承銷32在由承載單元20相對(duì)于屏蔽刷14實(shí)施的下降運(yùn)動(dòng)時(shí)卡死在承載單元20上。不僅在激光加工之前而且在激光加工期間都檢測(cè)所述屏蔽刷14的端面19相對(duì)于板材2的表面56的定向。根據(jù)圖7，在激光加工時(shí)設(shè)有非常規(guī)彎角部的板材2相對(duì)于屏蔽刷14運(yùn)動(dòng)。由此，屏蔽刷14不均勻地向上偏轉(zhuǎn)。由此，在用于屏蔽刷14在承載單元20的承載板21上的支承部位25上，安置在相關(guān)支承銷32上的測(cè)量片36與對(duì)應(yīng)的位移傳感器 52之間的距離不統(tǒng)一地改變。所述不統(tǒng)一的距離改變借助于所述位移測(cè)量系統(tǒng)M檢測(cè)并且在超過預(yù)設(shè)定的公差值時(shí)導(dǎo)致用于激光束的射束源的借助于所述數(shù)字式機(jī)器控制裝置 13引起的緊急停機(jī)。工件加工在下述情況下繼續(xù)進(jìn)行，在所述情況下，支承銷32在屏蔽刷14和板材2 的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用下在所有的支承部位25上統(tǒng)一地改變其相對(duì)于承載單元20的位置。在支承銷32的這種統(tǒng)一的豎直運(yùn)動(dòng)中，屏蔽刷14的端面19相對(duì)于板材2的表面56保持平行定向。對(duì)于支承銷32在支承部位25上的稍稍不統(tǒng)一的豎直移位也不作出應(yīng)對(duì)措施。當(dāng)待加工的板材2具有小的不平度時(shí)會(huì)出現(xiàn)支承銷32的這種豎直運(yùn)動(dòng)。由于屏蔽刷14的基板15鉸接地支承在所述支承銷32上，屏蔽刷14由于待加工板材2的這種不平度而相對(duì)于支承銷32實(shí)施補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)。與此相應(yīng)地，支承銷32可以保持其相對(duì)于承載單元20的定向。 避免了支承銷32在承載單元20上的卡死。觸覺式檢測(cè)裝置55也被用來(lái)進(jìn)行板材厚度測(cè)量。為了這個(gè)目的，使用基準(zhǔn)板，所述基準(zhǔn)板的厚度是已知的。借助于定位驅(qū)動(dòng)器23，承載單元20在所述豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12 的方向上從起始姿態(tài)下降到一個(gè)儲(chǔ)存在所述數(shù)字式機(jī)器控制裝置13中的基準(zhǔn)位置中。由此，懸掛在承載單元20上的屏蔽單元11在所述豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12的方向上從一個(gè)起始位置(在該起始位置中屏蔽刷14的端面19與所述基準(zhǔn)板的表面間隔距離)達(dá)到一個(gè)位置中， 在該位置中，屏蔽單元11的屏蔽刷14通過端面19支撐在所述板材表面上。在此，如果在所有的支承部位25上所述與相應(yīng)的支承銷32連接的測(cè)量片36與對(duì)應(yīng)的位移傳感器52之間的距離以均勻的程度改變，則該距離改變作為基準(zhǔn)量存儲(chǔ)在所述機(jī)器控制裝置13中。在不統(tǒng)一的距離改變的情況下，檢測(cè)裝置55以上面所述的方式和方法校準(zhǔn)，而所述距離改變的基準(zhǔn)量通過具有屏蔽刷14的承載單元20的重新下降來(lái)確定。為了測(cè)量在所述基準(zhǔn)板之后放入到激光加工機(jī)1中的板材的厚度，承載單元20沿所述豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12的方向重新下降到其基準(zhǔn)位置中。測(cè)量片36與對(duì)應(yīng)的位移傳感器 52之間的距離在所述屏蔽刷14的支承部位25上的與此相關(guān)的改變被作為實(shí)際值測(cè)量并且與事先求得的基準(zhǔn)值相比較。根據(jù)所述基準(zhǔn)值與測(cè)量到的實(shí)際值之間的差可以推斷所述在基準(zhǔn)板之后放入到激光加工機(jī)1中的板材的厚度。根據(jù)所求得的板材厚度，在機(jī)器控制裝置13中確定下述位置在隨后的板材處理中具有支承在其上的屏蔽刷14的承載單元20 沿所述豎直的運(yùn)動(dòng)軸線12的方向調(diào)節(jié)到該位置中，并且在該位置中，屏蔽刷14占據(jù)其使用位置并且屏蔽刷14的端面19相對(duì)于對(duì)應(yīng)的板材表面以額定定向布置。
權(quán)利要求
1.一種用于屏蔽在用于加工工件、特別是板材O)的激光加工機(jī)(1)上指向到工件上的激光束和/或該激光束在所述工件上的入射部位的屏蔽裝置，具有屏蔽單元(11)，所述屏蔽單元包括屏蔽機(jī)構(gòu)(14)， 其中，所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)為了屏蔽所述激光束或所述激光束在所述工件上的入射部位能夠運(yùn)動(dòng)到處于工件上的使用位置中，并且眷其中，在所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的自由端部上構(gòu)造有端面(19)，所述端面在所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的使用位置中面向?qū)?yīng)的工件表面并且在相對(duì)于所述工件表面處于額定定向的情況下基本上平行于該工件表面定向，其特征在于，設(shè)置檢測(cè)裝置(55)，借助于該檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)相對(duì)于所述工件表面的定向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屏蔽裝置，其特征在于，對(duì)于所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)設(shè)置支座 (20)，所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)在其端面(19)的橫向方向上通過屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件(15)支撐在所述支座上，所述基準(zhǔn)元件本身相對(duì)于所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)具有確定的定向；并且能夠檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)相對(duì)于所述工件表面的定向，其方式是，借助于所述檢測(cè)裝置(55)能夠檢測(cè)用于所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的支座00)和所述屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件(15)相互間的定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的屏蔽裝置，其特征在于，設(shè)置可校準(zhǔn)的檢測(cè)裝置(55)作為用于檢測(cè)所述用于所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的支座00)和所述屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件(15)相互間的定向的檢測(cè)裝置(55)。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屏蔽裝置，其特征在于，設(shè)置調(diào)節(jié)裝置(57)，在處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)的檢測(cè)到的定向偏離額定定向時(shí)，所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)能夠借助于所述調(diào)節(jié)裝置在該端面的橫向方向上調(diào)節(jié)并且由此能夠被以額定定向布置。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屏蔽裝置，其特征在于，設(shè)置調(diào)節(jié)裝置(57)作為用于使所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)以額定定向布置的調(diào)節(jié)裝置(57)，借助于該調(diào)節(jié)裝置能夠使用于所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的支座OO)和所述屏蔽側(cè)的基準(zhǔn)元件(15)在所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)的橫向方向上彼此相對(duì)調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屏蔽裝置，其特征在于，設(shè)置觸覺式檢測(cè)裝置 (55)作為用于檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)相對(duì)于工件表面的定向的檢測(cè)裝置(55)，該觸覺式檢測(cè)裝置具有探測(cè)裝置以及具有分析處理裝置，其中，借助于所述探測(cè)裝置可以探測(cè)所述工件表面的延伸走向，其方式是，所述探測(cè)裝置能夠在所述工件表面或代表所述工件表面的面的橫向方向上運(yùn)動(dòng)并且能夠在一探測(cè)位置中貼靠在所述工件表面或代表所述工件表面的面上，其中，借助于所述分析處理裝置能夠?qū)⒐ぜ砻娴慕柚谒鎏綔y(cè)裝置探測(cè)到的延伸走向與處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)的延伸走向相比較。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屏蔽裝置，其特征在于，設(shè)置所述屏蔽機(jī)構(gòu)(14) 作為所述觸覺式檢測(cè)裝置(5 的探測(cè)裝置。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屏蔽裝置，其特征在于，所述觸覺式檢測(cè)裝置 (55)具有參考元件(20)、顯示裝置、位移測(cè)量裝置(5 以及比較裝置(13)， 其中，所述顯示裝置包括至少兩個(gè)顯示元件(3 ，所述顯示元件與所述探測(cè)裝置連接，所述顯示元件通過探測(cè)裝置配置給工件表面上或代表所述工件表面的面上的兩個(gè)彼此間隔距離的點(diǎn)并且所述顯示元件能夠相對(duì)于所述參考元件00)運(yùn)動(dòng)到一基本位置以及運(yùn)動(dòng)到一終端位置中，其中，在所述顯示元件(3 處于基本位置的情況下，所述探測(cè)裝置與所述工件表面或代表所述工件表面的面間隔距離并且所述顯示元件(3 顯示處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)的延伸走向，其中，在所述顯示元件(32)處于終端位置的情況下，所述探測(cè)裝置占據(jù)所述探測(cè)位置并且所述顯示元件(3 顯示所述工件表面的延伸走向，眷其中，借助于所述位移測(cè)量裝置(5 能夠確定所述顯示元件(32)在相應(yīng)的基本位置與相應(yīng)的終端位置之間的運(yùn)動(dòng)量，眷其中，借助于所述比較裝置(13)能夠?qū)⑺鲲@示元件(32)的借助于所述位移測(cè)量裝置(5 確定的運(yùn)動(dòng)量彼此相比較。
9.用于加工工件、特別是板材O)的激光加工機(jī)，具有根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述地構(gòu)成的屏蔽裝置(10)，所述屏蔽裝置用于屏蔽在該激光加工機(jī)(1)上指向到工件上的激光束。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光加工機(jī)，其特征在于，所述激光加工機(jī)(1)具有機(jī)器控制裝置(13)；用于檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)相對(duì)于工件表面的定向的檢測(cè)裝置(5 構(gòu)成該機(jī)器控制裝置(1 的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的激光加工機(jī)，其特征在于，所述激光加工機(jī)(1)具有用于測(cè)量待加工的和/或已加工的工件的厚度的裝置(用于測(cè)量工件厚度的裝置)；構(gòu)造為觸覺式檢測(cè)裝置(55)的用于檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)相對(duì)于工件表面的定向的檢測(cè)裝置(5 構(gòu)成所述用于測(cè)量工件厚度的裝置的一部分。
12.一種用于屏蔽在用于加工工件、特別是板材(2)的激光加工機(jī)(1)上指向到工件上的激光束和/或該激光束在所述工件上的入射部位的方法， 其中，為了屏蔽所述激光束或所述激光束在所述工件上的入射部位，使屏蔽裝置 (10)的屏蔽單元(11)的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)運(yùn)動(dòng)到處于工件上的使用位置中， 其中，運(yùn)動(dòng)到使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)以構(gòu)造在該屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的自由端部上的端面(19)布置在對(duì)應(yīng)的工件表面的對(duì)面并且在處于額定定向的情況下平行于所述工件表面定向，其特征在于，檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)相對(duì)于所述工件表面的定向。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14) 的端面(19)相對(duì)于所述工件表面的定向， 其方式是，為了探測(cè)所述工件表面的延伸走向，使探測(cè)裝置沿所述工件表面或代表所述工件表面的面的橫向方向運(yùn)動(dòng)并且在一探測(cè)位置中貼靠在所述工件表面或代表所述工件表面的面上，并且 其方式是，將所述工件表面的借助于所述探測(cè)裝置探測(cè)到的延伸走向與處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)的延伸走向相比較。
14.用于借助于激光加工機(jī)(1)加工工件、特別是板材( 的方法，其中，在該激光加工機(jī)(1)上，激光束指向到工件上，其中，指向到工件上的激光束和/或該激光束在工件上的入射部位被按照權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的方法屏蔽。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，確定待加工的和/或已加工的工件的厚度(工件厚度)， 其方式是，為了檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的端面(19)相對(duì)于工件表面的定向，使構(gòu)造為觸覺式檢測(cè)裝置(5 的檢測(cè)裝置(1 的探測(cè)裝置在所述工件表面的橫向方向上運(yùn)動(dòng)并且在一探測(cè)位置中貼靠在所述工件表面上， 其方式是，將所述探測(cè)裝置的探測(cè)位置在所述激光加工機(jī)(1)的參考系中與參考位置相比較，并且 其方式是，借助于所實(shí)施的比較來(lái)確定工件厚度。
全文摘要
用于屏蔽加工工件的激光加工機(jī)上的激光束的裝置和方法。用于屏蔽在加工工件、特別是板材的激光加工機(jī)上指向到工件上的激光束和/或該激光束在工件上的入射部位的屏蔽裝置(10)包括具有屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的屏蔽單元(11)。在屏蔽機(jī)構(gòu)(14)的自由端部上構(gòu)造端面(19)，端面在屏蔽機(jī)構(gòu)的使用位置中面向?qū)?yīng)的工件表面并且在相對(duì)于工件表面處于額定定向的情況下基本上平行于該工件表面定向。借助于檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)處于使用位置中的屏蔽機(jī)構(gòu)的端面相對(duì)于工件表面的定向。相應(yīng)的方法步驟具有用于屏蔽激光束和/或該激光束在工件上的入射部位的方法。激光加工機(jī)配備有所述類型的屏蔽裝置。用于加工工件、特別是板材的方法使用上述屏蔽方法。
文檔編號(hào)B23K26/00GK102554461SQ20111045264
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者D·特綸克萊因 申請(qǐng)人:通快機(jī)床兩合公司