切割装置以及用于切割装置的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1所述的切割装置以及一种根据权利要求9所述的用于切割装置的方法。

背景技术：

用于制造几何工件例如立方体、长方体或棱柱的切割机是已知的。通常由坯件制成多个或许多工件。所述坯件通常构造为长方体形的或形状不规则的。坯件首先被分解或切割成盘形的以用于制造工件。所述盘又被分解或切割成杆。最终，这些杆被分成或切断成更小的元件区段、也就是说所述工件在所述步骤中获得其与进一步加工、例如抛光相对应的长度。

制造所述盘或杆通常借助多片锯进行，这些多片锯在其主轴上具有多个锯片。各单个杆的拆分同样借助所述多片锯进行。

在切削的各工作步骤之间有其它的工作步骤，这些工作步骤用于设置和定向所述盘和杆。因此，例如这些杆单独地通常被手动地加设在保持装置上，该保持装置也可以构造为粘接带。在此，所述杆相对于保持装置的纵向延伸中的纵向方向垂直地设置。

因此，由公开文献us2002/184982a1得知一种切割装置，该切割装置具有两个以锯形式的工具，每个锯分别具有一个主轴，所述锯彼此串联地设置。所述切割装置用于将支架板和半导体剪裁成立方体。该切割装置用于，在没有提高锯的转速的情况下提高制造能力，其中，尤其是两个运输工具彼此平行地设置。

公开文献jph09207124a公开一种具有以锯形式的两个工具的装置，其中，每个工具具有多个锯片。这些工具同样是平行设置的。坯件首先利用第一工具被加工以用于制造矩形工件并且在加工之前利用第二工具旋转90°，从而存在有多个矩形的立方体。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是提供一种用于高效率地制造工件例如立方体、长方体或棱柱的改进的切割装置，以及给出一种用于切割装置的方法。

所述任务按照本发明通过具有权利要求1的特征的一种切割装置得以解决。另一个任务按照本发明通过具有权利要求9的特征的一种方法得以解决。本发明的有利方案以及符合目的的且有意义的进一步改进方案是其它权利要求的主题。

按照本发明的切割装置具有支架，该切割装置构成为在水平地沿其宽度延伸的第一装置轴线的方向上、在垂直于第一装置轴线延伸的第二装置轴线的方向上以及在沿其深度与第一装置轴线和第二装置轴线正交延伸的第三装置轴线的方向上延伸。带有主轴的锯形式的工具容纳在所述支架上，该工具的工作方向沿第一装置轴线的方向。截锯形式的具有第三主轴的另外的工具同样容纳在所述支架上，该另外的工具的工作方向同样沿第一装置轴线的方向。这两种工具用于加工坯件。这些工具沿第一装置轴线的方向串联设置。所述切割装置具有沿第一装置轴线和第二装置轴线可运动地容纳在支架上的支架元件，该支架元件设置用于保持坯件，并且该支架元件能够围绕第二装置轴线转动，并且所述主轴构造成与所述第三主轴正交。

所述“工作方向”在此可以理解为在加工坯件或半成品期间需要的在坯件与工具之间的相对运动。

借助按照本发明的切割装置能够减少用于制造立方体、长方体或棱柱形式的工件的大量方法步骤。用于由所述坯件制造工件的基本加工步骤划分成将栅格状切口引入到坯件中并且横向于该切口切割、切断。由于所述栅格状切口存在有多个杆，这些杆因为栅格状切口不完全穿透坯件因此通过坯件的芯互相连接。通过所述切断，这些杆横向于其延伸方向被切开以制造工件。

按照本发明的切割装置提供如下优点：定位在支架元件上的坯件借助可移动的支架元件可以被从工具传送到工具。换句话说，坯件在加工过程开始时被固定在支架元件上并且在支架元件上可能完全自动化地被输送给工具以进行加工。将坯件或半成品输送给工具与将工具输送给坯件或半成品相比在操作上明显更简单。

因为支架元件能够围绕第二装置轴线旋转，所以存在如下可能性：通过转动支架元件在第一切口之后利用相同的通常构造为多片锯的工具制造栅格状切口。根据需要的工件横截面，所述支架元件可以以任意角度被转动。

另一个优点是，所述坯件相对于工具的工作方向具有精确的定位，因为该坯件借助支架元件容纳在带有工具的支架上。支架元件的定位沿相对于工作方向固定的第一装置轴线和第二装置轴线进行。因此，排除错误定位，例如该错误定位由于在加工步骤之后的手动取出坯件和装入在对于后面加工步骤重要的工具中而产生。这意味着，取消在各加工步骤之间需要的其它方法步骤，例如手动拣选并且固定所述杆和/或盘。

此外，多个坯件也可以设置在支架元件上，从而可以有效地使用工具。

在按照本发明的切割装置的一种实施方案中，为了将支架元件沿所述第一装置轴线的方向运动，在支架上构成第一直线轴，该第一直线轴沿第一装置轴线的方向延伸，并且为了将支架元件沿所述第二装置轴线的方向运动，在支架上构成第二直线轴，该第二直线轴沿第二装置轴线的方向延伸。所述构造在支架上的直线轴的优点是：支架元件沿直线轴的方向的移动是正确定向的、也就是说没有方向偏差。因此，例如在沿第二直线轴移动时，在坯件中形成精确的切口。

在另一种实施方案中，锯形式的带有附加主轴的附加工具容纳在所述支架上。因此，另一个加工步骤可以借助所述附加工具进行。具有杆的坯件首先借助第一直线轴相应地设置，以利用另外的工具加工。而后，该坯件沿第一直线轴移动，以利用在支架上的所述附加工具进一步加工。

在按照本发明的切割装置的另一种实施方案中，所述附加工具具有沿第一装置轴线的方向的工作方向。因为所述附加工具以多片锯的形式构造，所以该附加工具可以直接在所述工具上游或下游串联地设置在支架上。优点是：所述第一切口或第一切口组通过所述工具引入并且紧随其后支承元件与具有第一切口组的坯件一起围绕第二装置轴转动并且被定位在附加工具上以进行加工。借助所述附加工具在坯件中形成横向于第一切口组的第二切口或第二切口组。

所述附加工具的显著优点在于，在工具的多片锯的单个锯片之间存在的第一间距与在附加工具的多片锯的单个锯片之间存在的第二间距不同，并且因此以简单的方式可以在支架上没有更换工具的情况下产生与立方体不同的工件。

在另一种实施方案中，所述支架元件构造成，使得该支架元件具有用于固定地容纳坯件的支架板。优点在于改进的操作，因为所述支架板可以与支架元件无关地装备在切割装置外部。

在另一种实施方案中，容器构造成容纳支架板，其中，在所述容器的下游在支架上固定可被穿流的筛，该筛的穿流开口小于由坯件制成的工件。因此，所制造的工件可以有利地利用冷却剂和润滑剂从工具、尤其是截锯中远离工具并且从中被导出，其中，这些工件收集在所述容器中。然而，借助所述筛，所述冷却剂和润滑剂可以被导出以避免从容器中溢出。

有利地是第二容器的这样的布置，即该第二容器串联地定位在第一容器下游，因为因此在第一容器完全填满时所述第二容器可以从切割装置中被取出并且工件可以掉落到第二容器中。

优选地，所述容器能够与支架耦合。例如如果该容器挂在支架上，则通过简单地取出容器将收集在容器中的工件从切割装置移走。

在另一种实施方案中，所述截锯具有至少两个锯片。优点是：基于所述两个彼此平行设置的锯齿盘，用于制造工件例如棱柱或立方体的方法步骤的数量减半、因此减少。

本发明第二方面涉及一种用于切割装置的方法，其中，该切割装置根据权利要求1至9之一构造，该切割装置构成为在水平地沿切割装置的宽度延伸的第一装置轴线的方向上、在垂直于第一装置轴线延伸的第二装置轴线的方向上以及在沿切割装置的深度与第一装置轴线和第二装置轴线正交延伸的第三装置轴线的方向上延伸，该切割装置包括支架。锯形式的具有主轴的工具容纳在所述支架上，所述工具的工作方向沿第一装置轴线的方向实现。在支架上还容纳形式为带有第三主轴的截锯的另外的工具，该另外的工具的工作方向沿第一装置轴线的方向实现。这两种工具用于加工坯件。这些工具沿第一装置轴线的方向串联设置。所述切割装置具有沿第一装置轴线和第二装置轴线可运动地容纳在支架上的支架元件，坯件固定在该支架元件上，并且该支架元件能够围绕第二装置轴线转动，并且所述主轴构造成与所述第三主轴正交。

加工坯件通过以下方式进行：

(a)在第一定位步骤中，将坯件定位以利用工具(3)加工，

(b)在第一加工步骤中，给所述坯件加设第一切口组，

(c)在第一加工步骤之后在第二定位步骤中，将坯件在切割装置中围绕第二装置轴线转动规定的角度，

(d)在第二加工步骤中，给所述坯件加设第二切口组，该第二切口组构造成横向于第一切口组，

(e)在第二加工步骤之后在第三定位步骤中，将坯件沿第一直线轴移动以进行加工，并且

(f)在第三加工步骤中，截断坯件。

因此，按照本发明的方法具有三个加工步骤，这些加工步骤实现由坯件制造多个工件。相对于现有技术的方法，所述加工步骤减少。在各加工步骤之间有两个定位步骤，所述加工步骤的特征是工具加工坯件。因为所述定位基于在支架上的支架元件沿第一装置轴线和第二装置轴线进行，所以利用相对于工具的仅两个定位步骤可以实现精确的定位。

在所述方法的一种实施方案中，在第一加工步骤和/或第二加工步骤之后并且在第三加工步骤之前，所述第一切口组和第二切口组利用替代材料填充。通过利用替代材料填充以及因此填满切口组，在切断时可以减少工件可能出现的崩裂。因此，可以防止或减少可能的废料，从而可以低地保持制造成本。

在所述方法的另一种实施方案中，如果所述切割装置包括锯形式的带有附加主轴的附加工具，其工作方向构造在第一装置轴线的方向上，则所述第一定位步骤附加地具有将支架元件沿第一直线轴移动。

优选地，用于第二工作步骤和/或第三工作步骤的坯件的定位沿第一直线轴线进行。优点是，不必进行工具更换并且由此显著缩短制造时间。

优选地，坯件由立方氧化锆制成。立方氧化锆的优点是其接近金刚石的特性。尤其是基于其折射率，该立方氧化锆优选被用于宝石，所述宝石借助所述方法可以快速且大量地制造。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节由下面的优选实施例的说明以及借助附图得出。在上文中在说明中提到的特征和特征组合以及在下文中在附图说明中提到的和/或仅在附图中仅示出的特征和特征组合不仅可以以分别给出的组合、而且也能够以其它的组合或者独自地应用，而不脱离本发明的范围。相同的或功能相同的元件配设有相同的附图标记。出于清楚的原因可能的是，这些元件未在所有附图中设有其附图标记，然而不丧失其关联性。其中：

图1示出按照本发明的切割装置的透视图，

图2示出根据图1的切割装置的第一纵剖视图，以及

图3示出根据图1的切割装置的第二纵剖视图。

具体实施方式

按照本发明的切割装置1根据图1构造。所述切割装置1包括支架2，以用于容纳带有第一主轴13的工具3(此外也被称为第一工具3)，以及容纳带有第二主轴14的附加工具4(此外也被称为第二工具4)以及容纳带有第三主轴15的附加工具5(此外也被称为第三工具5)。在所述实施例中，所述第一工具3和第二工具4以多片锯的形式构造。换句话说，所述第一工具3和第二工具4具有多个平行设置的、一样大的锯片6，参见图2。所述第三工具5以截锯的形式构造。所述工具3、4和5借助其主轴13、14和15被驱动。所述第三主轴15设置成与第一主轴13或第二主轴14正交，其中，第一主轴13和第二主轴14彼此平行地设置。

切割装置1具有第一装置轴线7，该切割装置1的宽度b在第一装置轴线的方向上延伸地构造。此外，切割装置1的高度h或深度t在第二装置轴线8和第三装置轴线9的方向上延伸地构造。所述第一装置轴线7、第二装置轴线8和第三装置轴线8彼此正交地定位。为了更好地示出，所述装置轴线7、8和9象征性地以笛卡尔坐标系示出。

支架元件10构造在支架2上，该支架元件能够围绕对应于第二装置轴线8的枢转轴线旋转。所述支架元件10以旋转台的形式设计并且在第一箭头12的方向上能够围绕枢转轴线11转动或枢转。

在目前的实施例中，所述三个工具3、4和5不可运动地固定在支架2上。为了实现定位运动或者说供应运动和进给运动，支架元件10能够在第一装置轴线7和第二装置轴线8的方向上移动，其中，为此支架10具有第一直线轴16或第二直线轴17。所述进给运动沿第一装置轴线7在第二箭头20的方向上进行。所述供应运动在第二箭头20以及第三件头21的方向上沿第一装置轴线7和第二装置轴线8施加。

同样，工具3、4和5也可移动地容纳在支架2上。这将意味着，例如支架元件10虽然构造可实施其偏转运动，不过工具3、4和5除了其切割作用和剪切作用之外还与供应运动和进给运动相关联。

为了实现快速且简单地工具更换，所述三个工具3、4和5利用其主轴13、14和15活动地支承在切割装置1上。所述切割装置1设计成，使得工具3、4和5的转速可以实现远远超过15000u/min。

按照本发明的方法的特征在于，在第一方法步骤中将坯件在支架板18上固定成不能移动的。所述支架板18固定在支架元件10上，从而在支架板18和支架元件10中的相对移动是可能的。

所述支架元件10借助构造用于导致定位运动或供应运动的第一直线轴16和第二直线轴17相对于第一工具3在第一定位步骤中被定位，直到实现需由锯片6获得的向坯件中的侵入深度。所述侵入深度对应于所要求的切口深度。所述第一工具3被激活，其中，锯片6被置入运行中。支架元件10连同坯件沿构造用于进给运动的第一直线轴16在第一加工步骤中被移动到第一工具3中并且穿过第一工具。在第一加工步骤结束时，坯件具有以多个平行设置的凹槽的形式的第一切口组。

所述凹槽或者说切口构造成不完全穿透坯件。因此，坯件具有借助切口或凹槽制成的盘，这些盘通过坯件的芯互相连接。换句话说，因为凹槽不完全穿透坯件，所以构成一个芯，各盘具有该芯。不过因为坯件利用其芯不能移动地容纳在支架板18上，所述构造在坯件的芯上的盘同样不能移动地固定在支架板18上。因此，不需要用于下一加工步骤的进一步固定。

在所述下一方法步骤(第二定位步骤)中，所述支架板18围绕枢转轴线11以确定的角度a被转动，该方法步骤对于进一步切割来说是必需的。如果例如已完成的工件应当构造成矩形的或长方体形的，则需要将支架板18以值为90°的角度a围绕枢转轴线11转动。

紧随其后，支架元件10与具有第一切口组的坯件一起沿第一直线轴16和第二直线轴17相对于第一工具3移动，直到实现需由锯片6获得的向坯件中的侵入深度。所述第二工具4被激活，其中，其锯片6被置入运行中。支架元件10连同坯件沿构造用于进给运动的第一直线轴16在第二加工步骤中被移动到第二工具4中并且穿过第二工具。

现在，所述坯件具有第二切口组。所述第一切口组和第二切口组共同构成切口格珊。换句话说，所述坯件现在呈格栅状地被切割或者说具有格栅状的切口。因为第二切口组沿与第一切口组相同的轴向方向构造在坯件中，存在各杆形的工件元件，这些工件元件通过坯件芯互相连接。

为了将杆形的工件元件与坯件的芯分离，所述支架元件10在下一方法步骤(第三定位步骤)中与现在具有杆组的坯件一起通过第一直线轴16和第二直线轴17定位，以利用第三工具5(截锯)加工。借助第一直线轴16设定相应的进给并且所述杆在第三加工步骤中被切断或截断到规定的长度。

将所制造的以立方体、棱柱或长方体形式的工件借助冷却剂运走，该冷却剂在工具3、4和5的运行期间用于冷却和润滑。所述工件被收集在盆状的、具有用于导出冷却剂的筛的容器19中并且利用所述筛从切割装置1中被取出。

在按照本发明的方法的一种变型方案中，所述坯件在切断之前利用替代材料填充。也就是说，栅格状切口利用替代材料填充。由此，可以防止在切断时崩裂。

同样，坯件也可以在引入第二切口组之前已经利用替代材料填充。

在另一种未进一步示出的实施例中，所述第三工具5以双页截锯的形式构造。因此，利用一个进给位置能够实现两个切口或切断平面。因此缩短制造工件的持续时间。

附图标记列表

1切割装置

2支架

3第一工具

4第二工具

5第三工具

6锯片

7第一装置轴线

8第二装置轴线

9第三装置轴线

10支架元件

11枢转轴线

12第一箭头

13第一主轴

14第二主轴

15第三主轴

16第一直线轴

17第二直线轴

18支架板

19容器

20第二箭头

21第三箭头