用於加工板狀工件、尤其是板材的機械方法及機械裝置的製作方法

2023-05-07 07:03:41

專利名稱：用於加工板狀工件、尤其是板材的機械方法及機械裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於加工板狀工件、尤其是板材的機械方法及機械裝置。該機械方法具有以下方法步驟在加工中在機械裝置的工作區域中從支承在工件支座上的工件分割工件部分，在分割所述工件部分之後，在所述機械裝置的工作區域中使支承在所述工件支座上的工件經受一後續加工並且在此產生一後續加工產品，在所述後續加工之後，將支承在所述工件支座上的工件部分以及支承在所述工件 支座上的後續加工產品與所述工件支座一起從所述機械裝置的工作區域中移除。所述機械裝置包括一工件支座、一分割裝置、一後續加工裝置以及一排出裝置，其中，所述分割裝置在所述機械裝置的工作區域中從支承在所述工件支座上的工 件分割工件部分，其中，在分割所述工件部分之後，所述後續加工裝置在所述機械裝置的工作區域 中使支承在所述工件支座上的工件經受一後續加工並且在此產生一後續加工產品，和其中，所述排出裝置在所述後續加工之後將支承在所述工件支座上的工件部分以 及支承在所述工件支座上的後續加工產品與所述工件支座一起從所述機械裝置的工作區 域中移除。
背景技術：
這種類型的現有技術由EP 1844896A1已知。該文獻公開了一種機械裝置，該機械 裝置具有用於對板材進行雷射切割的加工單元。待加工的工件藉助託盤輸送到雷射切割裝 置的工作區域，所述板材放置在該託盤的柵格狀的工件支座上。在工件加工的範圍中，可以 藉助雷射切割裝置依次產生多個最終部件，這些最終部件分別保留在託盤的工件支座上。 在結束所述加工之後，將所述託盤與支承在所述託盤上的最終部件一起從雷射切割裝置的 工作區域中移除。一種常見結構形式的機械輸送裝置用於使託盤運動。

發明內容
本發明的目的是提供一種機械加工方法以及一種機械裝置，它們也用於加工結果 必須滿足特別的質量要求的加工場合。該目的按照本發明通過如權利要求1的機械方法以及如權利要求8的機械裝置實 現。在本發明的情況下，相應地將一在所述機械裝置的工作區域中通過起分割作用的工件 加工產生的工件部分從工件支座中取出，在一接下來的後續加工的持續時間期間將該工件 部分臨時存放在所述後續加工的位置之外，並且在結束所述後續加工之後將該工件部分放 回到處於所述機械裝置的工作區域中的工件支座上。最後將被放回到所述工件支座上的工 件部分與支承在所述工件支座上的後續加工產品和所述工件支座本身一起從所述機械裝 置的工作區域中移除。由於按本發明使一方面最初產生的工件部分和另一方面所述後續加 工的位置在空間上分離，所述工件部分被保護而免受後續加工的不利影響，例如免受與所述後續加工相關的汙染。就此而言，本發明對以下情況具有特殊意義，其中稍後被臨時存放 的所述工件部分在與起分割作用的工件加工相接的後續加工緊鄰的空間區域中產生。此 外，通過對於所述後續加工的持續時間將最初產生的工件部分從所述工件支座中取出，保 證了所述工件部分不會阻礙所述後續加工。否則可想到的是例如從工件複合體分割出的工 件部分與一用於執行所述後續加工的加工裝置碰撞。這樣的碰撞也對加工結果產生不利的 後果。將待臨時存放的工件部分從機械裝置的工作區域中的工件支座上取出，這有利於方 法流程的加速。因此，按本發明可以省去為了取出所述工件部分將工件支座從機械裝置的 工作區域中移除以及接下來為了執行所述後續加工將工件支座重新輸送到機械裝置的工 作區域中。相應地，在本發明的情況下，在機械裝置的工作區域中的所述後續加工結束時所 述工件部分被放回到工件支座上。如權利要求1的機械方法以及如權利要求8的機械裝置的特殊設施方式由從屬權 利要求2至7和9至13得出。按照權利要求2，在按本發明的方法的一種優選變型的情況中，從所述工件支座中 取出的所述工件部分在所述後續加工期間保留在所述機械裝置的工作區域中。該措施也有 利於在時間上優化所述處理過程。不但在將所述工件部分輸送到其「停放位置」時，而且在 將所述工件部分回送到所述工件支座上時，都僅僅經過短的路程。因此允許快速地執行這 兩個方法步驟。權利要求3涉及對於實踐特別重要的情況，即，最初執行的工件加工和所述後續 加工都是起分割作用的工件加工。作為加工類型優選的是熱切除，尤其是雷射切割。當所述後續加工在第一次加工的殘餘工件上進行時(權利要求4)和/或當加工 電工鋼片形式的板材並且作為工件部分產生轉子疊片和定子疊片時(權利要求5)，按本發 明的構思被證明是特別有利的。尤其地，電工鋼片的雷射切割是比較新的加工方法。該加 工方法因其靈活性主要適合於小批量生產，即適合於這樣的加工場合，在所述加工場合中 起衝壓作用的工件加工由於製造所需的衝壓模具的耗費而是無利可圖的。作為對電工鋼片 的起分割作用的加工的結果所產生的轉子疊片和定子疊片因其用途而必須滿足特別高的 質量要求。附著在單塊板材上的切割殘餘，例如金屬噴濺物，在實際應用中可能在例如為電 機生產的疊片組上導致短路。優選的是，在按本發明的方法的範圍中首先從當前的未加工板材中切割出所述轉 子疊片。接著將該轉子疊片作為第一工件部分從所述工件支座中取出並且對於所述後續加 工的持續時間將該轉子疊片「停放」到所述後續加工的位置之外。在所述後續加工的範圍 中，在第一次加工的殘餘板材上自由切割出可與之前產生的轉子疊片適配的定子疊片。在 產生所述定子疊片時符合目的地這樣選擇切割線的走向，使得自由切割出的定子疊片以空 間適配的方式包圍之前分割出的且暫時從工件支座中取出的轉子疊片，該空間適配對應於 轉子疊片和定子疊片在以後的實際應用中的空間適配。例如在這種情況下，產生具有相互 適配的幾何形狀的最初產生的工件部分和後續加工產品(權利要求6)。所述待加工的工件 被優選地利用。腳料被限制到最小。在結束所述後續加工之後，可以將暫時從所述工件支座中取出的工件部分基本上 以任意的布置放回到工件支座上。就後續的方法步驟而言，也可能有利的是，在所述後續加 工之後將所述臨時存放的工件部分按規定地定位在工件支座上(權利要求7)。這樣的措施在以下情況下是有利的，即工件部分在離開所述機械裝置的工作區域之後自動地、也就是在使用機械裝置的情況下從工件支座卸載。僅在定義的布置的情況下，所述工件部分可以 被機械卸載裝置功能可靠地接收。按本發明的機械裝置的一種優選結構形式具有以下特點一方面所述用於起分割 作用的工件加工的分割裝置以及另一方面一設置用於將最初自由切割出的工件部分從所 述工件支座中取出的取出裝置和/或一設置用於臨時存放暫時地從所述工件支座中取出 的工件部分的保持裝置和/或一設置用於將臨時存放的所述工件部分送回到所述工件支 座上的放置裝置相互運動學地連接(權利要求9，10，11)。由於運動學地耦聯，所述的這些 裝置允許藉助公共的驅動部件來驅動。由此導致整個裝置在設計上簡單且結構緊湊。相應地，在另一種優選的本發明結構形式的情況中規定，至少兩個所述的裝置集 成在輸送裝置的一個操作單元中(權利要求12)。在機械裝置的分割裝置設置於一運動單元上的情況下，有利的是該運動單元用於 將分割裝置運動學地連接到取出裝置上和/或連接到輸送裝置的操作單元上(權利要求 13)。


以下藉助示例性的示意圖詳細闡述本發明。附圖示出圖1示出即將開始對電工鋼片進行切割加工之前的雷射切割設備；圖2示出在切割電工鋼片時在第一加工階段中的按圖1的雷射切割設備；圖3示出在第二加工階段中的按圖1和2的雷射切割設備；圖4示出在第三加工階段中的按圖1至3的雷射切割設備；和圖5示出在第四加工階段中的按圖1至4的雷射切割設備。
具體實施例方式按照圖1至5，在一構造為雷射切割設備1的機械裝置中切割電工鋼片2形式的板 材。該電工鋼片2如常見的那樣由鐵矽合金製成。該電工鋼片由常見結構形式的工件支座 3支承。該工件支座3以及放置在該工件支座上的電工鋼片2設置在雷射切割設備1的工 作室4的內部中並且在那裡設置在雷射切割頭5的工作區域中。也可想到具有多個雷射切 割頭的雷射切割設備。雷射切割頭5的工作區域是工作室4的、雷射切割頭5能到達的那一部分。雷射切割頭能在橋架6上在雙箭頭7的方向上行進。該橋架6能夠與雷射切割頭 5一起垂直於雙箭頭7在雙箭頭8的方向上沿著兩個縱嚮導向裝置9運動。就此而言，橋架 6形成雷射切割頭5的一個運動單元。通過使橋架6沿著縱嚮導向裝置9行進以及使雷射切割頭5沿著橋架6行進，激 光切割頭5可以經過被橋架6跨越的電工鋼片2上的任何一個點。雷射切割頭5的和橋架 6的運動與雷射切割設備1的其它重要功能一樣構造為數字控制的。為此目的設置了一個 概括性地示出的CNC控制裝置10。該CNC控制裝置10尤其是控制一操作單元11，該操作單元11除了設置在雷射切割頭5上之外還設置在橋架6上。操作單元11包括一可控的保持單元，該保持單元設置在 橋架6的下側上並且在圖中被橋架6遮蓋。該操作單元11的保持單元可在豎直方向上(雙 箭頭12)上升和下降。該保持單元幾乎在橋架6的整個長度上延伸。作為保持單元可以想 到電磁保持板，也可以想到其它形式的、例如氣動的或機械的保持機構。與橋架6 —樣，設 置在該橋架上的操作單元11也是輸送裝置13的一部分。雷射切割設備1的工作室4通過工作室分隔裝置14限界。工作室分隔裝置14的 裝載和卸載開口 15可以藉助一分段的滑門16封閉。在圖中，該工作室4的滑門16出於清 楚的考慮在很大程度上是打開的。滑門分段17在裝載和卸載開口 15兩側被推合在一起。 為了工作室4的裝載和卸載，兩個分段組允許相對於圖中所示的位置再繼續向外移位並且 在工作室4的整個寬度上釋放該工作室4。在裝載過程中，工件支座3以及支承在該工件支座上的、尚未加工的電工鋼片2穿 過被滑門16完全釋放的裝載和卸載開口 15輸送到工作室4的內部中。作為裝載和卸載裝 置可以設置常規的地面輸送機具、例如叉車，但是也可以設置對於雷射切割設備常見的其 它裝料裝置。如果工件支座3和待加工的電工鋼片2位於它們的加工位置中(圖1)，則該 工作室分隔裝置14的滑門16關閉。接著使雷射切割頭5運行。在雷射切割頭5沿著橋架6行進的情況下以及在橋架 6同時在雙箭頭8的方向上行進的情況下，從電工鋼片2先後切割出分別作為第一工件部分 的轉子疊片19以及轉子疊片20(圖2)。在使用兩個雷射切割頭的情況下，可以同時地產生 兩個轉子疊片。從電工鋼片2分割的轉子疊片19，20在自由切割之後位於工件支座3上。通過橋架5的行進，設置在該橋架上的操作單元11帶著它的保持單元，例如帶著 它的電磁保持板運動到自由切割出的轉子疊片19，20上方。在使用電磁保持板的情況下， 該電磁保持板下降到轉子疊片19，20上並且通過激活電磁保持板將轉子疊片19，20固定在 該電磁保持板上。接著使電磁保持板與電磁地保持在該電磁保持板上的轉子疊片19，20 — 起上升。以這種方式和方法將這些轉子疊片19，20在雷射切割頭5的工作區域中從所述工 件支座3取出。由此獲得按圖3的狀態。在需要時以相應的方式使用其它形式的保持單元。轉子疊片19，20臨時放置或「停放」在橋架6上。這些轉子疊片在此位於雷射切 割頭5的運動區域以外並且與出現在雷射切割頭5上的雷射切割束具有足夠的間距。不需 要將轉子疊片19，20從雷射切割設備1的工作室4中單獨地排出。因此可行的是，在轉子疊片19，20停放在橋架6上時藉助雷射切割頭5在保留於 工件支座3上的殘餘工件或殘餘板材2』上執行一後續加工。該雷射切割頭5相應地不但 用作分割裝置，而且用作後續加工裝置。
在所述後續加工中，在殘餘板材2』上為每個轉子疊片19，20切割出一個定子疊片 形式的後續加工產品。定子疊片21與轉子疊片19適配，定子疊片22與轉子疊片20適配。 在從工件複合體分割定子疊片21，22時這樣地選擇切割線的走向，使得自由切割出的定子 疊片21，22以空間適配的方式包圍電工鋼片2的或殘餘鋼片2』的通過從工件支座3取出 轉子疊片19，20而釋放的區域，該空間適配對應於轉子疊片19，20以及定子疊片21，22在 它們以後用在電機中時的相對適配。圖4示出在結束所述後續加工之後、即在自由切割出 定子疊片21，22之後雷射切割設備1的運行狀態。到目前為止，轉子疊片19，20仍被臨時存放在橋架6上。該雷射切割頭5被關掉。 通過橋架6的相應行進，現在保持在該橋架下側上的轉子疊片19，20運動到電工 鋼片2或者殘餘板材2』上的之前被轉子疊片釋放的部分上方。接著使操作單元11的保持 單元或者電磁保持板與保持在其上的轉子疊片19，20—起下降。由此將轉子疊片19，20放 回到工件支座3上。總的來說，輸送裝置13的用於轉子疊片19，20的保持單元或操作單元 11起到取出裝置、保持裝置和放置裝置的作用。在對操作單元11的保持單元或電磁保持板去激活並且由此相關地釋放轉子疊片 19，20之後，最終得到按圖5的情況。轉子疊片19，20位於相適配的定子疊片21，22內部。 相互適配的轉子疊片19，20和定子疊片21，22以相對的應有定向定位並且通過在雷射切割 過程中產生的切割間隙相互分開。該切割間隙相當於之後的、在將轉子疊片19，20以及定 子疊片21，22應用在電機中時的空氣間隙。在將轉子疊片19，20放置到工件支座3上之後，通過推移所述滑門分段17完全地 打開工作室分隔裝置14的滑門16。因此，現在用作排出裝置的裝載和卸載裝置可以接近 工件支座3以及放置在工件支座上的最終部件。藉助該裝載和卸載裝置將工件支座3連同 轉子疊片19，20、定子疊片21，22和剩下的殘餘板材2』從雷射切割設備1的工作室4中移 除並且帶到卸載站，在該卸載站將轉子疊片19，20、定子疊片21，22以及剩下的殘餘板材2』 人工地或自動化地從工件支座3上取出。
權利要求
用於加工板狀工件、尤其是板材(2)的機械方法，該機械方法具有以下方法步驟在一加工中在所述機械裝置(1)的工作區域中從支承在工件支座(3)上的工件分割工件部分(19，20)，在分割所述工件部分(19，20)之後，在所述機械裝置(1)的工作區域中使支承在所述工件支座(3)上的所述工件經受一後續加工並且在此產生一後續加工產品(21，22)，在所述後續加工之後，將支承在所述工件支座(3)上的所述工件部分(19，20)以及支承在所述工件支座(3)上的所述後續加工產品(21，22)與所述工件支座(3)一起從所述機械裝置(1)的工作區域中移除，其特徵在於，將在所述機械裝置(1)的工作區域中從所述工件分割之後的所述工件部分(19，20)從所述工件支座(3)取出，在所述工件部分(19，20)從所述工件支座(3)取出的情況下執行所述後續加工，以及在所述後續加工之後將所述工件部分(19，20)放回到處於所述機械裝置(1)的工作區域中的所述工件支座(3)上，然後將支承在所述工件支座(3)上的所述工件部分(19，20)以及支承在所述工件支座(3)上的所述後續加工產品(21，22)與所述工件支座(3)一起從所述機械裝置(1)的工作區域中移除。
2.如權利要求1的機械方法，其特徵在於，在所述後續加工期間將從所述工件支座(3) 取出的所述工件部分(19，20)保留在所述機械裝置(1)的工作區域中。
3.如上述權利要求之一的機械方法，其特徵在於，作為所述後續加工執行起分割作用 的工件加工並且在此通過分割產生作為後續加工產品(21，22)的第二工件部分。
4.如上述權利要求之一的機械方法，其特徵在於，所述後續加工在之前加工的殘餘工 件(2，)上進行。
5.如上述權利要求之一的機械方法，其特徵在於，加工作為板材(2)的電工鋼片，並 且，產生作為工件部分(19，20)的轉子疊片以及作為後續加工產品(21，22)或作為第二工 件部分的定子疊片。
6.如上述權利要求之一的機械方法，其特徵在於，產生具有相互適配的幾何形狀的所 述工件部分(19，20)和所述後續加工產品(21，22)。
7.如上述權利要求之一的機械方法，其特徵在於，在所述後續加工之後將所述工件部 分(19，20)以定義的布置放回到所述工件支座(3)上。
8.用於加工板狀工件、尤其是板材(2)的機械裝置，該機械裝置包括一工件支座(3)、 一分割裝置(3)、一後續加工裝置(5)以及一排出裝置，其中，所述分割裝置(5)在所述機械裝置(1)的工作區域中從支承在所述工件支座(3) 上的工件分割工件部分(19，20)，其中，在分割所述工件部分(19，20)之後，所述後續加工裝置(5)在所述機械裝置(1) 的工作區域中使支承在所述工件支座(3)上的所述工件經受一後續加工並且在此產生一 後續加工產品(21，22)，和其中，所述排出裝置在所述後續加工之後將支承在所述工件支座(3)上的所述工件部 分(19，20)以及支承在所述工件支座(3)上的所述後續加工產品(21，22)與所述工件支座 (3) 一起從所述機械裝置(1)的工作區域中移除，其特徵在於，在所述機械裝置(1)的工作區域中設置有一輸送裝置(13)，所述輸送裝置將在從所述 工件分割之後的所述工件部分(19，20)從所述工件支座(3)取出，在所述工件部分(19，20)從所述工件支座(3)取出的情況下，所述後續加工裝置(5) 執行所述後續加工，以及在所述後續加工之後，所述輸送裝置(13)將所述工件部分(19，20)放回到處於所述 機械裝置(1)的工作區域中的所述工件支座(3)上，然後所述排出裝置將支承在所述工件 支座(3)上的所述工件部分(19，20)以及支承在所述工件支座(3)上的所述後續加工產品 (21，22)與所述工件支座(3) —起從所述機械裝置(1)的工作區域中移除。
9.如權利要求8的機械裝置，其特徵在於，所述分割裝置(5)在起分割作用的工件加工 中相對於所述工件運動，並且，所述輸送裝置(13)具有一與所述分割裝置(5)運動學地連 接的取出裝置(11)，所述取出裝置將在從所述工件分割之後的所述工件部分(19，20)從所 述工件支座(3)取出。
10.如權利要求8或9的機械裝置，其特徵在於，所述分割裝置(5)在起分割作用的工 件加工中相對於所述工件運動，並且，所述輸送裝置(13)具有一與所述分割裝置(5)運動 學地連接的保持裝置(11)，該保持裝置在所述後續加工期間保持從所述工件支座(3)取出 的所述工件部分(19，20)。
11.如權利要求8至10之一的機械裝置，其特徵在於，所述分割裝置(5)在起分割作用 的工件加工中相對於所述工件運動，並且，所述輸送裝置(13)具有一與所述分割裝置(5) 運動學地連接的放置裝置(11)，該放置裝置在所述後續加工之後將所述工件部分(19，20) 放回到所述工件支座(3)上。
12.如權利要求8至11之一的機械裝置，其特徵在於，所述取出裝置(11)、所述保持裝 置(11)和所述放置裝置(11)中的至少兩個裝置由所述輸送裝置(13)的操作單元(11)構 成。
13.如權利要求8至12之一的機械裝置，其特徵在於，所述分割裝置(5)設置在一運動 單元(6)上，該運動單元使所述分割裝置(5)在起分割作用的工件加工中相對於所述工件 運動，並且，所述輸送裝置(13)的所述取出裝置(11)和/或所述保持裝置(11)和/或所 述放置裝置(11)和/或所述操作單元(11)與所述分割裝置(5)的所述運動單元(6)運動 學地連接，優選地設置在所述分割裝置(5)的所述運動單元(6)上。
全文摘要
本發明涉及用於加工板狀工件、尤其是板材的機械方法以及機械裝置。在用於加工板狀工件、尤其是板材(2)的機械方法中，將在機械裝置(1)的工作區域中從工件分割之後的工件部分(19，20)從工件支座(3)中取出。接著在工件部分(19，20)從工件支座(3)取出的情況下執行後續加工。在後續加工之後將工件部分(19，20)放回到處於機械裝置(1)的工作區域中的工件支座(3)上，然後將工件部分與支承在工件支座(3)上的後續加工產品(21，22)以及工件支座(3)一起從機械裝置(1)的工作區域中移除。用於加工板狀工件、尤其是板材(2)的機械裝置(1)具有工件支座(3)、分割裝置(3)、後續加工裝置(5)以及排出裝置。這些裝置為了執行上述的機械方法而相互配合作用。
文檔編號B23K26/00GK101870035SQ20101013589
公開日2010年10月27日 申請日期2010年3月16日 優先權日2009年4月24日
發明者A·胡爾奇, S·格拉爾 申請人:通快薩克森有限公司