具有分段的射束导向管的激光加工机的制作方法

专利名称：具有分段的射束导向管的激光加工机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于加工尤其板状的工件、优选金属板的激光加工机，具有激光 射束源、激光加工头以及设置在激光射束源与激光加工头之间的激光射束导向装置，该激 光射束导向装置包括射束导向管，该射束导向管具有多个在激光射束源与激光加工头之间 彼此相继的管段，这些管段中的一个朝向激光射束源设置(射束源侧的管段)并且另一个 朝向激光加工头设置(加工头侧的管段)， 其中，相邻的管段绕着摆动轴可相互相对摆动， 其中，射束源侧的管段在远离其邻近管段的一侧绕着射束源侧的摆动轴可摆 动， 其中，加工头侧的管段在远离其邻近管段的一侧绕着加工头侧的摆动轴可摆 动，并且 其中，这些管段的所述摆动轴横向于运动平面相同方向地延伸，沿着该运动平 面，该激光加工头通过加工头侧管段的加工头侧摆动轴的携动并且通过射束导向管的管段 的、与该携动相关联的相互偏转而可相对于工件运动。
背景技术：
从EP 0548006A2已知这样的机器。该现有技术涉及一种用于加工平面材料的激光切割机。要加工的工件被放置到水 平工件支座上。激光切割头在搭接工件支座的切割桥上沿着第一水平运动轴可移动。该切 割桥本身与在其上导向的激光切割头一起沿着第二水平运动轴运动。这两个运动轴展开激 光切割头的水平运动平面，该运动平面平行于要加工的平面材料的表面延伸。近来用于工件加工的激光射束由激光射束源产生并且从该激光射束源出发通过 激光射束导向装置到达激光切割头。具有两个管段的、可折的激光导向管是激光射束导向 装置的部件。可折的射束导向管的射束源侧管段借助其朝向激光射束源的纵向端部可摆动 地支承在支柱上，该支柱本身邻近已知机器的工件支座被固定地装配。借助对置的纵向端 部，该射束源侧管段铰接在其邻近的、射束导向管的切割头侧管段的纵端部上。最后该切割 头侧管段在其远离射束源侧管段的纵向端部上与激光切割头铰接地连接。该在射束导向管 的或者射束导向管管段的铰接点上构造的摆动轴在垂直的方向上并且因此垂直于激光切 割头的运动表面相同方向地延伸。激光切割头在其运动平面中运动时使切割头侧的射束导向管的、设置在激光切割 头上的铰接点携动。因此，该切割头侧的管段和射束源侧的管段进行相互相对的摆动运动。 因此如果该激光切割头能够扫过机器的整个工作区域并且也能够到达与射束导向管的射 束源侧铰接点最大间隔的加工位置，那么该射束导向管必须总体上具有相应的长度。

发明内容
本发明的任务在于，提供一种相对于现有技术具有提高的功能可靠性的激光加工机。根据本发明，通过根据权利要求1的激光加工机解决该任务。
在本发明的情况下，在射束导向管的射束源侧摆动轴与射束导向管的加工头侧摆 动轴之间设有三个管段。因此，可折叠的射束导向管的、由机器加工区域的大小所决定的总 长度分成三个相对小的部分长度。由于各个管段相对小的长度，动态负荷减小，这些管段 的铰接点在激光加工头运动从而管段摆动时承受这些动态负荷。相应地该情况导致，该与 激光加工头的运动相关联的、在射束导向管上的摆动角变化由于射束导向管分成三部分而 被分配到两个铰节上并且因此分配到两个角上。首先产生动态情况，这些情况由于其可掌 控性而允许在整个组件的功能可靠性不受限制的同时利用刚性壁射束导向管的基本优点 (不变的射束路径长度，相对于波纹管提高的密封性)。与动态负荷的减少相关联的是管段铰接部位自身的减负荷，这例如表现为管段的 铰接连接处出现的磨损减少。此外，进一步避免了在其它情况下令人担心的、射束导向管 上的振动。这样的振动不仅关系到整个系统的不希望的机械应力，而且此外损害在射束导 向管内部的激光射束导向精确性以及激光加工的功能可靠性。射束导向管的或者管段的振 动被传递到在管内部安装的、用于射束导向的光学元件上，例如传递到在那里设置的偏转 镜上。射束导向的不精确性最后导致了从激光加工头指向要加工的工件的激光射束的轴线 位置偏离应有位置从而导致工件加工的不精确性。射束导向管的振动尤其能够导致，从激 光加工头出发的激光加工束具有侧向偏移地沿着其要走过的轨道在相关的工件上运动。因 此，在切割加工工件的情况下代替直的切割棱边产生不希望的波浪形的棱边走向。根据本发明的射束导向管分段具有优点，由于其导致射束导向管所需要的安装空 间的最小化。由于将射束导向管分成三个管区段，产生了各个管段的仅小的伸出部分。与已知的具有两个管段的射束导向管相比，在根据本发明解决方案的情况下，整 个系统自由度的数量提高。因为根据本发明设置了用于控制摆动角的装置，所以仍可提供 一种静态确定的总系统。通过该装置在一定程度上引入强制条件，该装置阻止射束导向管 的非定义的并且可能损害激光加工机功能可靠性的运行状态。根据本发明可考虑控制摆动角中的一个，但也可考虑控制两个摆动角。如果两个 摆动角被控制，那么两个单独控制能够相互去耦或者相互耦合。从从属权利要求2至15中得出本发明的、根据权利要求1和16的特殊实施类型。在根据权利要求2的本发明结构方式的情况下，以简单的方式通过在大小上限制 射束源侧管段与中间管段之间的摆动角和/或通过在大小上限制加工头侧管段与中间管 段之间的摆动角来避免分段的射束导向管的、非定义的或者不合常规的运行状态。根据本 发明用于限制摆动角的装置尤其阻止射束导向管的管段处于伸直状态，在该伸直状态，在 激光加工头所实施的运动的作用下射束导向管的折起会受到妨碍或者根本不可能折起。根据本发明，构造用于通过限制摆动角来控制摆动角的装置的优选可能性可从权 利要求3至6中得出。具有在杆长方向上相对于至少一个管段可运动的铰接点的限制杆 (权利要求4)与长度可变化的活塞_缸单元(权利要求6) —样，其优点在于，在功能可靠 性高的同时结构上尤其简单地构造。活塞-缸单元以特殊的方式提供了该可能性缓冲可 能的、在对摆动角限制作用时出现的碰撞式负荷。通过对铰接点的相应定位和/或相应地 选择根据本发明的限制元件的长度以及通过相应地确定所使用的管段的尺寸能够变化地并且与相应的应用情况相协调地配置可折的射束导向管。原则上，在本发明的意义上可在时间上相互错开地控制、也就是说在大小上影响 射束源侧管段与中间管段之间的摆动角以及加工头侧管段与中间管段之间的摆动角。但根据本发明优选同步控制摆动角。根据权利要求7的本发明构造方式的优点在 于这种同步控制摆动角。由于同时地控制两个摆动角，每个单个摆动角仅以相对小的程度 变化。由此，在管段的每个单个铰接点上出现的动负荷保持很小。该两个单独控制的关联 可以以不同的方式进行。例如可考虑机械的或者电的、通过机器控制而导致的耦合。如果射束源侧管段与中间管段之间的摆动角以及加工头侧管段与中间管段之间 的摆动角被均等地控制(权利要求8)，那么可产生管段铰接点上的动态负荷的一致性。在 激光加工头在其运动平面内运动时，两个摆动角以相同程度变化。因此，所出现的动态总负 荷可以等同地分配到管段的铰接点上。整个系统被一致地加负荷。为了实现同步地控制摆动角，根据本发明设有用于控制射束源侧管段与中间管段 之间的摆动角的控制单元以及用于控制加工头侧管段与中间管段之间的摆动角的控制单 元。同步装置负责使两个控制单元在同步控制两个摆动角的意义上耦合(权利要求9)。该 同步装置同时可用于使两个摆动角控制的控制均勻。本发明所利用的用于结构简单并且还功能可靠地构造用于同步控制射束源侧管 段与中间管段之间的摆动角以及加工头侧管段与中间管段之间的摆动角的装置的可能性 从权利要求10至14中得出。根据权利要求10，在本发明有利的构型中在相互邻近的管段之间设有控制元件， 这些控制元件与两个管段中的每个各通过一个铰接点铰接地连接。配置给中间管段的控制 元件铰接点相对于该管段是可运动的。一个装置用于同步射束源侧管段与中间管段之间的 摆动角的控制和加工头侧管段与中间管段之间的摆动角的控制，该装置使得两个控制元件 的配置给中间管段的铰接点能够相对于该中间管段共同地、也就是说同时地运动。在本发 明优选的构型中，所述控制元件构造为控制杆(权利要求11)。根据本发明也设置了控制元件(如权利要求12所述)，这些控制元件在相应的两 端铰接点之间的长度相互协调地变化。如果长度变化的控制元件的铰接点相对于配置的管 段是固定的，那么控制元件在它们的铰接点相应定位的情况下总是设置在由相邻管段围成 的摆动角的内部。因此，与相应存在的摆动角无关地避免了控制元件在射束导向管的外侧、 也就是说在与被控制的摆动角对置的一侧上的突出。在本发明其他有利的构型中，根据权利要求13活塞-缸单元被设置为长度可变的 控制元件。活塞-缸单元的压力介质供给装置用于同步对各个摆动角的控制，借助该压力 介质供给装置，该两个活塞-缸单元能够同时并且相互协调地伸长或缩短。如果可压缩的 介质、尤其是气体，被用作压力介质，那么活塞-缸单元能够附加地承担减振功能。该减振 功能能够尤其用于确保射束导向管管段的无振动的相对摆动运动。如果活塞-缸单元的压力介质供给装置根据权利要求14来构造，那么可提供一种 封闭的压力介质系统。外部装置、尤其外部压力源在这种情况下变得多余，这些外部装置会 使组件的总体结构变得复杂。由于装配技术的原因，有利的是，将该可折的射束导向管以及用于控制摆动角的 装置设置为激光加工机的一个模块的部件(权利要求15)。可以毫无问题地给已存在的机器补充装备这种模块。尤其是所描述的用于在激光加工机上弓I导激光射束的组件对于发明是重要的。该组件包括根据权利要求1至15之一构造的射束导向管以及根据这些权利要求之一构造的、 用于控制射束导向管上的摆动角的装置。


下面根据举例的示意图详细地解释本发明。附图示出图1激光加工机，具有可折的射束导向管以及为射束导向管设置的、用于控制摆 动角的第一结构类型的装置，图2、3、4根据图1的组件在可折的射束导向管不同的运行状态时的部分示图，图5用于在根据图1的激光加工机上使用的可折的射束导向管，具有用于控制摆 动角的第二结构类型的装置，图6用于说明根据图5的用于控制摆动角的装置的功能方式的原理示意图，图7、8在可折的射束导向管不同的运行状态下，根据图1的激光加工机的部分示 图，该激光加工机具有可折的射束导向管以及根据图5的用于控制摆动角的装置，图9根据图1的激光加工机具有为射束导向管设置的、用于控制摆动角的第三结 构类型的装置，图10根据图1的激光加工机具有为射束导向管设置的、用于控制摆动角的第四结 构类型的装置。
具体实施例方式根据图1，激光加工机1包括位置固定的工件支座2，该激光加工机在示出的例子 中被确定用于加工、尤其用于切割板材，要加工的工件要支承在工件支座上。激光加工机1 的纵向导向装置3、4在水平工件支座2的两侧延伸，跨越工件支座2的桥5在纵向导向装 置上沿着运动轴Y移动。在桥移动运动时，该桥5被常见结构类型的马达驱动装置驱动。该桥5具有垂直于纵向导向装置3、4延伸的横向导向装置6，激光加工头7在横向 导向装置6上沿着轴X被马达驱动地运动。X轴与Y轴一起展开一平行于工件支座2表面 延伸的、激光加工头7的运动平面。在激光加工头7的、远离图1观察者的底侧上，作为加 工刀具使用的激光射束指向相应要加工的工件。为了调节激光加工束相对于要加工的工件 的焦点位置，该激光加工头7可以垂直于其运动平面进给。可折的射束导向管8在激光加工头7上终止，该射束导向管借助其远离激光加工 头7的端部支承在固定的支柱9上。该固定的支柱9通过刚性的射束导向管10与常规结 构类型的激光射束源11连接并且设置在工件支座2的纵侧的中部。该刚性的射束导向管 10如可折的射束导向管8—样构成激光射束导向装置12的一部分，借助该激光射束导向装 置，最后用于工件加工的激光射束在激光射束源11与激光加工头7之间被导向。在该刚性 的射束导向管10中以及在该可折的射束导向管8中，设置有激光射束导向装置12的用于 射束成形以及射束导向、特别是用于偏转由激光射束源11形成的激光射束的光学元件。该可折的射束导向管8总共由三个刚性壁的管段组成，具体由射束源侧的管段 13、中间的管段14和加工头侧的管段15组成。全部的管段13、14、15由碳纤维强化的塑料(CFK)制成。供给及控制线路在分开的线缆中集成在这些管段13、14、15中。射束源侧的管段13在其朝向激光射束源11的端部上通过铰接部位16连接在固 定的支柱9上。在此，该射束源侧的管段13绕着摆动轴17可摆动地被支承。该射束源侧 的管段13在其对置的端部上通过铰接点18与中间的管段14连接。在铰接点18上构成摆 动轴19，该射束源侧的管段13和中间的管段14绕着该摆动轴可相互相对摆动。在朝向桥 5的一侧上，射束源侧的管段13和中间的管段14围成呈内角α形式的摆动角。中间的管段14在其远离射束源侧的管段13的端部上通过铰接点20与加工头侧 的管段15连接。在此，该中间的管段14和加工头侧的管段15能够绕着摆动轴21相互相 对摆动。该中间的管段14和该加工头侧的管段15围成作为摆动角的内角β。在加工头侧管段15的、远离中间管段14的端部上，在铰接点22上形成加工头侧 的管段15与激光加工头7之间的摆动连接。该加工头侧的管段15绕着摆动轴23可摆动 地支承在铰接点22上。该摆动轴23如摆动轴17、19、21 —样也在激光加工头7的运动平 面的横向上延伸。如果该激光加工头7例如为了加工工件沿着其运动平面移动，那么它通过加工头 侧的铰接点22带动该射束导向管8，该射束导向管本身没有驱动。由于该激光加工头7的 运动，管段13、14、15相互相对摆动。为了在此不产生非指定的情况、尤其是不产生不合常 规的情况，为可折的射束导向管8设置用于控制摆动角的装置24。用于控制摆动角的该装 置24负责使得该射束导向管8尽管由于其分段而存在自由度但仍被静态地确定。该射束 导向管8的分段又导致，在激光加工头7运动时在铰接点16、18、20、22上出现的动态负荷 保持相对小。由于可折的射束导向管8和用于控制摆动角的装置24的配置，在激光加工头 7的每个位置，对于中间管段14与射束源侧的管段13或者加工头侧的管段15之间的摆动 角α、β的量值产生尽可能大的值。如从图1没有困难地看出，由于射束导向管8分成三个管段13、14、15，附加地在 射束源侧的铰接点16与加工头侧的铰接点22之间仅产生射束导向管8的相对小的突出部 分。用于控制摆动角的装置24具体包括用于控制射束源侧的管段13与中间管段14 之间的摆动角α的控制单元25、用于控制加工头侧的管段15与中间管段14之间的摆动角 β的控制单元26以及呈中间导向装置27形式的同步装置。控制单元25的基本组成部分是构造为控制杆的控制元件28，该控制元件具有在 射束源侧的管段13上的铰接点29以及具有配置给中间管段14的铰接点30。铰接点29、 30上的摆动轴31、32在激光加工头7的运动平面的横向上延伸。控制元件28的铰接点29相对于射束源侧的管段13位置不变，而控制元件28的 铰接点30能沿着中间导向装置27运动。相应于控制单元25，控制单元26包括实施为控制杆的控制元件33，该控制元件具 有在加工头侧的管段15上的铰接点34以及具有配置给中间管段14的铰接点35。控制元 件33的铰接点34相对于加工头侧的管段15位置不变。控制元件33的铰接点35可以沿 着中间导向装置27运动。铰接点34、35上的摆动轴被配置有附图标记36、37。该中间导向装置27被设置在中间管段14的中部并且包括在图中可看出的导轨38 以及沿着导轨38可运动并且在图中被导轨38遮盖的滑块。在该滑块上既设置了控制元件28的铰接点30又设置了控制元件38的铰接点35。结构情况，尤其是管段13、14、15的长度、管段13、14、15的铰接点16、18、20、22的 位置、控制元件28、33的长度、控制元件28、33的铰接点29、30、34、35的位置以及中间导向 装置27的位置和定向，被这样选择，使得射束源侧的管段13与中间管段14之间的摆动角 α以及加工头侧的管段15与中间管段14之间的摆动角β与激光加工头7的位置无关地 在大小上相互协调。在激光加工头7运动时，摆动角α、β同步地并且相同程度地变化。如果激光加工头7移动，那么激光加工头在加工头侧的管段15的加工头侧铰接点 22上携动该加工头侧的管段15。因此，该加工头侧的管段15相对于中间管段14摆动。由 于加工头侧管段15的摆动运动，控制单元26的控制元件33改变位置。在此，该控制元件 33以它的铰接点35沿着中间导向装置27的导轨38滑移。在此，控制元件33的铰接点35 携动控制单元25的控制元件28的铰接点30。因此，该控制元件28绕着摆动轴31、32摆 动。由于控制元件28的位置改变，射束源侧的管段13和中间管段14之间的摆动角α发 生变化。在图2、3、4中举例地示出可折的射束导向管8以及用于控制摆动角的装置24的、 由于激光加工头7的运动而可产生的运行状态。为了清楚起见，在这些图中没有示出激光 加工头7以及桥5。 在图2中该射束导向管8位于其最大折起状态。在这种情况下，该射束导向管8 也仅有相对小的位置需求。对工件支座2的接近仅很小地受到射束导向管8的限制。根据图3，加工头侧的铰接点22(以及没有示出的激光加工头7)位于激光加工头 7的工作区域右下角上。图4相应地示出当激光加工头7移到其加工区域左下角时的情况。图5示出射束导向组件，具体示出具有用于控制摆动角的装置39的可折的射束导 向管8。与前面描述的装置24不同，用于控制摆动角的装置39包括控制单元40、41，这些 控制单元具有呈活塞-缸单元形式的、长度可变化的控制元件42、43。控制元件42具有配 置给射束源侧管段13的铰接点44以及配置给中间管段14的铰接点45。控制元件43相应 地通过铰接点46与加工头侧的管段15连接并且通过铰接点47与中间管段14连接。控制 元件42、43的铰接点44、46没有直接位于管段13、15上，而是位于垂直的管区段48、49上， 这些管区段与射束源侧管段13的朝向支柱9的端部或者与加工头侧管段15的朝向激光加 工头7的端部连接并且在此与射束源侧管段13的射束源侧摆动轴17同轴设置或者与加工 头侧管段15的加工头侧摆动轴23同轴设置。控制元件42、43的铰接点45、47设置在共同 的支承座50上，该支承座本身与中间管段14固定地连接。由图5同样可看到垂直的管区段51、52，通过这些管区段，射束源侧的管段13与 中间管段14或者加工头侧的管段15与中间管段14绕着摆动轴19、21可摆动地相互连接。 在射束导向管8的内部延伸的、在图中没有示出的激光射束在垂直的管区段48、49、51、52 与射束源侧的管段13、中间管段14以及加工头侧的管段15之间的连接处上以通常的方式 借助偏转镜偏转。支撑杆54、55负责在重力方向上支撑射束导向管8。在图5中可清楚地看出的所示组件的模块特性。射束导向管8以及用于控制摆动 角的装置39 (与在图1至4中示出的用于控制摆动角的装置24 —样)是激光加工机1的 一个独立部件的零部件。用于控制摆动角的装置39的原理结构以及原理功能方式在图6中示出。控制元件42、43相应地是具有缸56、57、活塞58、59以及活塞杆60、61的气动活塞-缸单元。这 些活塞58、59在它们的与活塞杆60、61对置的一侧上设有用于平衡容积的杆62、63。控制 元件42上的缸室64、65交叉地与控制元件43上的缸室66、67连接。通过气动管路68、69 形成该连接。连接管70、71被设置在缸56、57上并且在其内部接收杆62、63的、从缸56、57 伸出的区段。根据图5，控制元件42通过活塞杆60支承在铰接点44上。控制元件42的缸56 通过连接管70在铰接点45上与中间管段14铰接地连接。相应地，控制元件43的活塞杆 61接在铰接点46上并且控制元件43的缸57通过连接管71接在铰接点47上。如果装配在垂直的管区段49的下端部上的激光加工头7从根据图5的情况、即起 先射束导向管8最大折起时的情况出发，被马达驱动地运动，那么激光加工头在其运动时 携动控制元件43的活塞杆61的铰接点46。因此产生与活塞杆61连接的活塞59和控制元 件43的在铰接点47上与中间管段14连接的缸57之间的相对运动。在图6中活塞59在 缸57的内部向左改变位置。由此，空气从缸57的缸室67的被挤出。被挤出的空气通过气 体管路69到达控制元件42的缸56内部的缸室65中。在那里，流入的空气导致活塞58在 图6中同样向左滑移。由于活塞58的运动而被从缸56的缸室64挤出的空气通过气体管 路68流到缸57的缸室68中。因此，通过气体管路68、69产生对控制元件42、43的封闭的 压力介质供给，借助该压力介质供给，使对射束源侧的管段13与中间管段14之间的摆动角 α的控制以及对加工头侧管段15与中间管段14之间的摆动角β的控制相互同步。总而 言之，不仅控制元件42而且控制元件43都伸长。随着控制元件42、43伸长，射束源侧的管 段13与中间管段14之间的摆动角α以及加工头侧的管段15与中间管段14之间的摆动 角β都变大。由于控制元件42、43—致的构造方式，铰接点44、45之间的控制元件42的伸长以 及铰接点46、47之间的控制元件43的伸长在量值上相互一致。由于相应选择的总体结构， 控制元件42、43的在量上相同的伸长导致摆动角α、β在量上相同的变化。在活塞58、59的远离活塞杆60、61的一侧上的杆62、63对于控制元件42、43的一 致伸长具有特别的意义。这些杆62、63具有与活塞杆60、61相同的直径。因此，由于活塞 59的滑移而被从缸57内部的缸室66挤出并流入缸56的被活塞杆60穿过的缸室64中的 空气体积导致活塞58的位置变化，该位置变化与活塞59的滑移在量值上一致。相应地在 缸56的缸室65与缸57的缸室67之间换气时产生等量的活塞运动。图7和图8示出具有用于控制摆动角的装置39的射束导向管8与激光加光机1 的其余部件相组合的情况。在图7中，由射束导向管8和用于控制摆动角的装置39组成的 结构单元处于根据图5的运行状态中。该射束导向管8被最大地折起。在图8中，没有详 细示出的激光加工头7位于其工作区域的或者工件支座2的左下角。活塞杆60、61可被清 楚地看出，这些活塞杆远远地从缸56、57的内部伸出。在激光加工头7处于任何位置时，射 束源侧的管段13与中间管段14之间或者加工头侧的管段15与中间管段14之间的摆动角 α、β相互一致。与激光加工头7在其运动平面中的移动运动相关联的、摆动角α、β的 变化同步地并且相同大小地进行。图9和10示出具有一些装置的射束导向管8，这些装置通过限制摆动角来控制射 束源侧的管段13与中间管段14之间或者加工头侧的管段15与中间管段14之间的摆动角α、β，在此，对两个摆动角的控制相互脱耦地进行。根据图9设有用于控制摆动角的装置72，该装置包括两个作为摆动角限制装置工作的控制单元73、74。控制单元73的构造为刚性限制杆的限制元件75 —方面在铰接点76 上与射束源侧的管段13连接，另一方面具有配置给中间管段14的铰接点77。限制元件75 的铰接点76相对于射束源侧的管段13位置不变。与此不同，限制元件75的铰接点77沿 着纵向导向装置78在受限制的路径长度上相对于中间管段14改变位置。控制单元74的杆式限制元件79相应地具有在加工头侧管段15上的铰接点80以 及配置给中间管段14的铰接点81。限制元件79的铰接点81沿着纵向导向装置82在限制 的路径长度上相对于中间管段14是可运动的。在铰接点76、77、80、81上构造了摆动轴83、84、85、86。在激光加工头7在其运动平面中运动时，射束导向管8上的摆动角α、β相互去 耦地变化。可考虑同时的或者时间上相继的角度变化。摆动角α、β的大小向上受到限 制。相应的最大角以这种方式定义在射束源侧的管段13与中间管段14或者加工头侧的 管段15与中间管段14相对摆动运动时，铰接点77、81碰撞在止挡上，这些止挡为了该目的 设置在纵向导向装置78、82上。为了避免在达到最大的摆动角α、β时射束导向管8的不 希望的振动而设有一些装置，这些装置缓冲铰接点77、81在纵向导向装置78、82的对应止 挡上的碰撞。根据图10，用于控制摆动角的装置87包括摆动角限制装置或者说控制单元88、 89，这些摆动角限制装置或控制单元具有长度可变的限制元件90、91。两个限制元件90、91 构造为活塞_缸单元。限制元件90在活塞杆92上具有铰接点95并且在缸94上具有铰接 点93。该铰接点93相对于射束源侧的管段13是固定的；铰接点95相对于中间管段14位 置不变。控制单元89的限制元件91相应地具有活塞杆96以及缸98，该活塞杆在中间管段 14上具有铰接点99，该缸在加工头侧的管段15上具有铰接点97。在铰接点93、95、97、99 上构造了摆动轴100、101、102、103，这些摆动轴全部横向于激光加工头7的运动平面延伸。 在缸94、98的内部，没有详细示出的活塞被安置在活塞杆92、96上。缸94、98以及相应的 活塞在受限制的路径长度上可相互相对滑移。如果激光加工头7在其运动平面内移动，那么射束源侧的管段13与中间管段14 之间或者加工头侧的管段15与中间管段14之间的摆动角α、β变化。控制单元88、89负 责使产生的摆动角α、β分别不超过最大值。在达到最大角度时，限制元件90、91的缸94、 98内部的活塞分别受缓冲地碰撞在缸侧的止挡上。
权利要求
用于加工尤其是板状的工件、优选板材的激光加工机，具有激光射束源(11)、激光加工头(7)以及设置在激光射束源(11)与激光加工头(7)之间的激光射束导向装置(12)，该激光射束导向装置包括射束导向管(8)，该射束导向管具有多个在激光射束源(11)与激光加工头(7)之间彼此相继的管段(13，14，15)，这些管段中的一个朝向激光射束源(11)设置(射束源侧的管段(13))并且另一个朝向激光加工头(7)设置(加工头侧的管段(15))，其中，相邻的管段(13，14，15)绕着摆动轴(19，21)可相互相对摆动，其中，射束源侧的管段(13)在远离与其邻近的管段(14)的一侧绕着射束源侧的摆动轴(17)可摆动，其中，该加工头侧的管段(15)在远离与其邻近的管段(14)的一侧绕着加工头侧的摆动轴(23)可摆动，并且其中，这些管段(13，14，15)的所述摆动轴(17，19，21，23)横向于运动平面相同方向地延伸，沿着该运动平面，该激光加工头(7)在携动加工头侧管段(15)的加工头侧摆动轴(23)的情况下并且在与该携动相关联的射束导向管(8)的管段(13，14，15)相互偏摆的情况下可相对于工件运动，其特征在于，该射束导向管(8)包括三个在激光射束源(11)与激光加工头(7)之间彼此相继的管段(13，14，15)，其中，在射束源侧管段(13)与加工头侧管段(15)之间设有射束导向管(8)的中间管段(14)作为邻近射束源侧管段(13)和加工头侧管段(15)的管段，并且，设有用于控制摆动角的装置(24，39，72，87)，借助该装置可在大小上控制射束源侧的管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角(α)和/或加工头侧的管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)。
2.根据权利要求1的激光加工机，其特征在于，用于控制摆动角的装置(72，87)包括摆 动角限制装置(73，88)，借助该摆动角限制装置可在大小上限制射束源侧的管段(13)与中 间管段(14)之间的摆动角(α )，和/或包括摆动角限制装置(74，89)，借助该摆动角限制 装置可在大小上限制在加工头侧的管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)。
3.根据权利要求1的激光加工机，其特征在于，用于射束源侧的管段(13)与中间管段 (14)之间的摆动角(α)的摆动角限制装置(73)包括限制元件(75)，该限制元件一方面具 有配置给射束源侧管段(13)的铰接点(76)并且另一方面具有配置给中间管段(14)的铰 接点(77)，和/或用于加工头侧的管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)的摆动角 限制装置(74)包括限制元件(79)，该限制元件一方面具有配置给加工头侧管段(15)的铰 接点(80)并且另一方面具有配置给中间管段(14)的铰接点(81)，其中，在这个或这些限制 元件(75,79)的铰接点(76，77，80，81)上构成的摆动轴(83，84，85，86)横向于激光加工头 (7)的运动平面延伸，并且，至少一个限制元件(75，79)的至少一个铰接点(76，77，80，81) 在所涉及的限制元件(75，79)的摆动轴(83，84，85，86)的连接线的方向上相对于中间管段 (14)和/或相对于射束源侧管段(13)或者加工头侧管段(15)在受限制的路径长度上可运 动。
4.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，具有可运动的铰接点(76，77， 80,81)的至少一个限制元件(75，79)构造为限制杆。
5.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，用于射束源侧管段(13)与中间 管段(14)之间的摆动角(α)的摆动角限制装置(88)包括限制元件(90)，该限制元件一方面具有配置给射束源侧管段(13)的铰接点(93)并且另一方面具有配置给中间管段(14) 的铰接点(95)，和/或用于加工头侧管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)的摆动 角限制装置(89)包括限制元件(91)，该限制元件一方面具有配置给加工头侧管段(15)的 铰接点(97)并且另一方面具有配置给中间管段(14)的铰接点(99)，其中，在这个或这些限 制元件(90，91)的铰接点(93，95，97，99)上构成的摆动轴(100，101，102，103)横向于激光 加工头(7)的运动平面延伸，并且，至少一个限制元件(90，91)在它两侧的铰接点(93，95， 97,99)之间的长度上在受限制的范围内是可变化的。
6.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，至少一个长度可变化的限制元 件(90，91)构造为活塞-缸单元，其中，活塞-缸单元的缸(94，98)具有限制元件(90，91) 的一个铰接点(93，97)，并且活塞-缸单元的活塞杆(92，96)具有限制元件(90，91)的另一 铰接点(95，99)，并且，与活塞杆(92，96)连接的活塞以及活塞-缸单元的缸(94，98)在铰 接点(93,95,97,99)上构成的摆动轴(100，101，102，103)的连接线的方向上在受限制的路 径长度上可相互相对运动。
7.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，借助用于控制摆动角的装置 (24，39)，可同时在大小上控制射束源侧的管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角(α) 以及加工头侧的管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)。
8.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，借助用于控制摆动角的装置 (24，39)，可均等地在大小上控制在射束源侧的管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角 (α)以及加工头侧的管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)。
9.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，用于控制摆动角的装置(24，39)包括用于控制射束源侧管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角(α)的控制单元(25，40)、用于控制加工头侧管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角⑷的控制单元(26,41) 以及用于在同步控制射束源侧的管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角(α)以及加工 头侧管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)的意义上耦合两个控制单元(25，26， 40，41)的同步装置(27，68，69)。
10.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，用于控制射束源侧管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角(α)的控制单元(25)包 括控制元件(28)，该控制元件一方面具有配置给射束源侧管段(13)的铰接点(29)并且另 一方面具有配置给中间管段(14)的铰接点(30)，用于控制加工头侧管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)的控制单元(26)包 括控制元件(33)，该控制元件一方面具有配置给加工头侧管段(13)的铰接点(34)并且另 一方面具有配置给中间管段(14)的铰接点(35)，其中，在这些控制元件(28，33)的铰接点(29，30，34，35)上构成的摆动轴(31，32，36， 37)横向于激光加工头(7)的运动平面延伸，其中，这些控制元件(28，33)的、配置给中间管段(14)的铰接点(30，35)共同地并且 分别在所涉及的控制元件(28，33)的摆动轴(31，32，36，37)的连接线的方向上相对于中间 管段(14)可运动，并且，该同步装置(27)包括一装置，借助该装置，控制元件(28，33)的、 配置给中间管段(14)的这些铰接点(30，35)在控制元件(28，33)相对于中间管段(14)运 动时被共同地导向。
11.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，具有相对于中间管段(14)可 运动的铰接点(30，35)的至少一个控制元件(28，33)构造为控制杆。
12.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，用于控制射束源侧管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角(α)的控制单元(40)包 括控制元件(42)，该控制元件一方面具有配置给射束源侧管段(13)的铰接点(44)以及另 一方面具有配置给中间管段(14)的铰接点(45)，用于控制加工头侧管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)的控制单元(41)包 括控制元件(43)，该控制元件一方面具有配置给加工头侧管段(15)的铰接点(46)以及另 一方面具有配置给中间管段(14)的铰接点(47)，其中，在这些控制元件(42，43)的铰接点(44，45，46，47)上构成的摆动轴横向于激光 加工头(7)的运动平面延伸，并且其中，控制元件(42，43)在相应的两侧铰接点(44，45，46，47)之间的长度可同时地并 且相互协调地变化。
13.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，长度可变的控制元件(42，43) 构造为活塞-缸单元，其中，活塞-缸单元的缸(56，57)分别具有控制元件(42，43)的一铰 接点(45，47)，并且活塞-缸单元的活塞杆(60，61)分别具有控制元件(42，43)的另一铰接 点(44，46)，其中，与这些活塞杆(60，61)连接的活塞(58，59)以及活塞-缸单元的缸(56， 57)分别在所涉及的活塞-缸单元的铰接点(44，45，46，47)上构成的摆动轴的连接线的方 向上可相互相对运动，并且其中，设置一用于这些活塞_缸单元的压力介质供给装置作为 同步装置(68，69)，借助该压力介质供给装置，活塞-缸单元在相应的两侧铰接点(44，45， 46，47)之间的长度可同时地并且相互协调地变化。
14.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，设置一用于这些活塞-缸单元 的压力介质供给装置作为同步装置(68，69)，该压力介质供给装置使在一个活塞-缸单元 的活塞(58，59)的两侧设置的缸室(64，65，66，67)与在另一活塞-缸单元的活塞(58，59) 的两侧设置的缸室(64，65，66，67)交叉地连接。
15.根据上述权利要求之一的激光加工机，其特征在于，该射束导向管(8)以及用于控 制摆动角的装置(24，39，72，87)是该激光加工机(1)的一个模块的部件。
全文摘要
激光加工机(1)在激光射束源(11)与激光加工头(7)之间具有激光射束导向装置(12)，该激光射束导向装置具有可折的射束导向管(8)。该射束导向管(8)包括三个管段(13，14，15)，这些管段绕着摆动轴(17，19，21，23)可相互相对摆动，这些摆动轴本身横向于激光加工头(7)的运动平面延伸。为了避免射束导向管的、非定义的尤其是不合常规的运行状态设置一装置(24)，借助该装置可在大小上控制在射束源侧管段(13)与中间管段(14)之间的摆动角(α)和/或在加工头侧管段(15)与中间管段(14)之间的摆动角(β)。
文档编号B23K26/10GK101888914SQ200880119546
公开日2010年11月17日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年12月6日
发明者M·布施, M·彼得拉, M·黑克尔, P·埃佩林恩 申请人:通快机床两合公司