专利名称：装拆激光喷嘴的机械设备及具有这种设备的激光加工机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将激光喷嘴安装到用于加工工件(尤其是金属板 材)的激光加工机械的喷嘴固定器上和/或将激光喷嘴从其上面拆卸下来的 机械设备，
具有喷嘴箱，该喷嘴箱具有喷嘴保持件支架，
具有用于激光喷嘴的喷嘴保持件，该喷嘴保持件被支承在喷嘴箱的 喷嘴保持件支架上，和
具有支架定位驱动器，借助于该支架定位驱动器，喷嘴保持件支架 可以在支架定位方向上与喷嘴保持件一起定位。
本发明还涉及一种用于加工工件(尤其是金属板材)的激光加工机械， 其中所述激光加工机械具有上述类型的机械设备。
背景技术：
从JP 06 023580 A中已知了与权利要求1的前序部分一致的现有技术。 该文件公开了一种机械喷嘴更换设备，其安装在水平工作台的上侧处的激 光加工机械上。喷嘴更换设备的喷嘴箱(处于转塔箱的形式)包括箱转塔， 其可以围绕垂直的转塔旋转轴线被旋转。在围绕转塔旋转轴线的旋转方向 上相互间隔开的多个喷嘴保持件被支承在箱转塔上。所述喷嘴保持件各用 来将使用类型的激光喷嘴保持在现有已知机械的激光加工头上。
为了更换激光加工头上的喷嘴，在水平方向上彼此相对地移动激光加 工机械的工件台和激光加工头，直到具有将被更换的激光喷嘴的激光加工 头位于喷嘴更换设备的喷嘴箱的空喷嘴保持件上方。然后，朝向喷嘴更换 设备降下激光加工头。在所述过程中，将被拆卸的激光喷嘴进入到前述的 空喷嘴保持件的内部。通过喷嘴保持件的适当旋转运动，然后将激光喷嘴 从激光加工头的喷嘴固定器上拧出。在拆卸掉使用过的激光喷嘴的操作之后，相对彼此移动喷嘴更换设备的箱转塔和现有技术中己知机械的激光加 工头，直到喷嘴箱的喷嘴保持件与激光加工头上的喷嘴固定器垂直相对， 所述喷嘴箱的喷嘴保持件被将被安装的激光喷嘴占据。由于激光加工头被 降下，然后将新的激光喷嘴拧到激光加工头上的喷嘴固定器内。
发明内容
出自所描述的现有技术，本发明的目的是提供一种用于安装和/或拆卸 激光喷嘴(就其布置方面，其很灵活)的设备和一种装备有所述设备的激 光加工机械。
通过按照专利权利要求1的机械设备和通过按照专利权利要求9的激 光加工机械来获得根据本发明的目的。
根据本发明的安装和/或拆卸设备提供了 (例如，当替换喷嘴时)在相 互垂直延伸的两个方向上定位喷嘴保持件的可能性。可以相对于激光加工 机械的喷嘴固定器来在两个方向上定位设备的喷嘴保持件。由于喷嘴保持 件的可定位性，可以按灵活方式来选择根据本发明的用于安装和/或拆卸激 光喷嘴的设备的安装位置，而不会对喷嘴保持件和装配到机械上的喷嘴固 定器的相互可接近性产生任何不利影响，这对于激光喷嘴的安装和/或拆卸 是必需的。 一方面借助于所要求的支架定位驱动器，另一方面借助于根据 本发明的提升设备来实现喷嘴保持件的运动。支架定位驱动器在支架定位 方向来定位喷嘴保持件支架和支承在其上面的喷嘴保持件。提升设备用来 在垂直于支架定位方向的方向上相对于喷嘴保持件支架来移动喷嘴保持 件。
从属专利权利要求2到8明显地表示了根据专利权利要求1和9的本 发明的特殊实施例。
专利权利要求2到5涉及本发明的形式，其是以用于喷嘴保持件的提 升设备的构造简单且操作可靠的结构而卓越的。
按照专利权利要求6，本发明的优选实施例提供，当在定位提升方向上 相对于喷嘴保持件支架被提升时，喷嘴保持件能够执行安装或者拆卸的旋 转运动并且从而能够(特别是)将激光喷嘴拧入激光加工机械的喷嘴固定 器或从其上面拧出。在本发明优选实施例中，如专利权利要求7所述，用于喷嘴保持件的 提升设备的提升元件被用作旋转驱动器的传输元件，当被定位在定位提升 方向上吋，借助于该传输元件可以在安装旋转方向和/或在拆卸旋转方向上 驱动喷嘴保持件。
在本发明进一步的优选实施例的情况中，用于安装和/或拆卸激光喷嘴 的机械设备的喷嘴箱处于转塔箱的形式，在其上面，箱转塔支承喷嘴保持
件(专利权利要求8)。本发明的所述形式以特别紧凑的结构而卓越。
以下将参照示例性的简图来描述本发明，其中
图1显示了具有为转塔箱形式的喷嘴箱的机械喷嘴更换设备，其箱转
塔处于第一旋转位置，
图2显示了图1中所示的布置，具有箱转塔的第二旋转位置，
图3显示了如图2所示的布置，具有从箱转塔中提升起的喷嘴保持件，
图4是具有如图1所示的机械喷嘴更换设备的激光加工机械的非常简
略的示意图，
图5显示了如图4所示的布置，具有如图2所示的机械喷嘴更换设备，
禾口
图6显示了如图5所示的布置，具有如图3所示的机械喷嘴更换设备。
具体实施例方式
图中所图解的喷嘴更换设备1用作用于将激光喷嘴2安装到喷嘴固定 器3上和/或从其上面拆卸下来的机械设备，该固定器依次被设置在激光加 工机械5的激光加工头4上。如图4所示，在正常操作中，借助于激光切 割束7在激光加工机5上切割金属板6。
喷嘴更换设备1包括处于转塔箱8形式的喷嘴箱。用作喷嘴保持件支 架的箱转塔9被支承成在喷嘴更换设备1的外壳10上围绕转塔的旋转轴线 ll可旋转。
将多个喷嘴保持件12插入到箱转塔9中。各喷嘴保持件12上附着有 杆形提升元件13，该提升元件向下突出超过箱转塔9并且具有与圆形不同
6的横截面。在箱转塔9的上侧，每个行星齿轮14被支承成可围绕各自的齿 轮旋转轴线15旋转。齿轮旋转轴15同时形成喷嘴保持件的旋转轴。
行星齿轮14各具有内开口 16，相应的喷嘴保持件12的杆状提升元件 13在垂直方向上穿过所述内开口。
除了喷嘴保持件12之外，在转塔箱8的箱转塔9上设置所谓的"虚拟 站"17，其具有中空圆筒形状的通道18。为简单起见，在图1到3中，所 有的喷嘴保持件12显示为空的，即没有激光喷嘴2。在激光加工机械5上 的喷嘴更换设备1的操作使用中，至少一个喷嘴保持件12被将要安装到激 光加工头4上的激光喷嘴2所占据。
借助于支架定位或者转塔定位驱动器19，箱转塔9可以围绕转塔旋转 轴线11被移动到由双向箭头20所指示的在支架定位或者转塔定位方向上 的不同旋转位置。转塔定位驱动器19的重要部件是电动转塔定位马达21， 借助于图1到3所示的数字驱动控制器22来控制所述马达。当使用喷嘴更 换设备1时，在其CNC控制中，所述数字驱动控制器22被集成为激光加工 机械5的部件。
除了具有转塔定位驱动器19之外，喷嘴更换设备1具有气动提升驱动 器23，就其而言，气动提升驱动器23包括固定到喷嘴更换设备1的外壳 10上的提升缸24，并且其同样由驱动控制器22来控制。
在提升缸24的内部，引导活塞(在图中不可见)在垂直方向上移动。 气动提升驱动器23的活塞被连接到(未插入活塞杆)中间零件25上，该 中间零件25依次作用在处于提升板26形式的提升元件上。引导提升板26 在垂直的定位提升方向(双向箭头28)上沿喷嘴更换设备1的外壳10的引 导杆27移动。在引导杆27之间和提升板26上设置杆接收元件29，该杆接 收元件在转塔定位方向20上打开，用于接收附着到喷嘴保持件12上的杆 形提升元件13的自由端。如同气动提升驱动器23，提升板26和提升元件 13形成用于喷嘴保持件12的提升设备30的一部分。
图1中所图解的用于喷嘴更换设备1的工作状态与激光加工机械5的 正常操作有关。在喷嘴更换设备1上，虚拟站17被定位成中空圆筒状通道 18在杆接收元件29的上方，杆接收元件29设置在提升设备30的提升板 26上。喷嘴更换设备1被布置在激光加工机械5上，如图4到6所示，布置 在激光加工机械5的工件支架31的下侧上。
在激光加工机械5的正常切割操作中，并且因此在图1所图解的喷嘴 更换设备l的工作状态中，如图4所示，虚拟站17 (更确切地说，其中空 的圆筒形通道18)位于工件支架31中的通道开口 32的下面。污染颗粒， 尤其是在通过切割的金属板材6的加工期间产生的渣和金属飞溅物，能够 靠重力通过虚拟站17的中空的圆筒形通道18来穿过喷嘴更换设备1，同时 保护转塔箱8的喷嘴保持件12在远离工件支架31的通道开口 32的位置上 免受不期望的污染。
如果安装在激光加工机械5的激光加工头4上的激光喷嘴2被另一个 激光喷嘴2交换，例如由于改变待加工的材料或者因为污垢，在激光加工 机械5的正常切割操作的暂停期间，设置在激光加工机械5的工件支架31 处的排出翼板33首先从图4所示的关闭位置被打开。然后， 一方面激光加 工头4和另一方面工件支架31与喷嘴更换设备1 一起在水平方向上被彼此 相对地移动，直到具有将被更换的激光喷嘴2的激光加工头4到达工件支 架31中的通道开口 32的上方。同时利用激光加工头4与工件支架31和喷 嘴更换设备1的所述相对运动，来致动喷嘴更换设备1的转塔定位马达21。 在驱动控制器22的控制下，转塔定位马达21在转塔定位方向20上将喷嘴 更换设备1的箱转塔9移动过规定的旋转角。在该操作期间，箱转塔9借 助于未详细图示的可转换离合器被可驱动地连接到转塔定位马达21上。
一旦空的喷嘴保持件12到达图2所示的提升准备位置，则箱转塔9的 定位运动结束，所述空喷嘴保持件12在旋转方向上跟随虚拟站17。在所述 的提升准备位置中，空喷嘴保持件12位于提升设备30的提升板26上的杆 接收元件29的上方。设置在空喷嘴保持件12上的杆状提升元件13已经通 过其自由的下端进入提升板26上的杆接收元件29而运行，并且被从后面 由远离喷嘴保持件12的端部处的提升板26接合。
可以从图5中看到在图2所图解的喷嘴更换设备1的处于操作状态中 的激光加工机械5处得到的状况。
因此，空的喷嘴保持件12位于工件支架31中的通道开口 32的下面， 并且在定位提升方向28上，与将被拆卸的激光喷嘴2相对。从该状况开始，在驱动控制器22的控制下致动提升驱动器23。提升设 备30的提升板26向上移动，并且在这样做的情况下，借助于杆状提升元 件13将空的喷嘴保持件12提升出其在转塔箱8的箱转塔9上的就位位置。 作为空喷嘴保持件12的向上运动的结果，激光加工头4上的激光喷嘴2进 入喷嘴保持件12的内部。因此，得到了图6中所图解的状况。喷嘴更换设 备1处于图3所示的操作状态中。在图3中，例如，不同于图1和2中， 行星齿轮14设有盖子。在图3和6所示的操作状态中，己经通过未详细图 示的离合器装置将转塔的定位马达21从箱转塔9上分开。
使转塔定位马达21运转并且借助于安装在马达轴34上的中心齿轮35 来围绕齿轮旋转轴15驱动行星齿轮14，行星齿轮14被可旋转地支承在箱 转塔9上，现在固定箱转塔9防止转动。特别是，还驱动行星齿轮14旋转， 已经被向上提升的喷嘴保持件12上的杆状提升元件13经过所述行星齿轮 14。由于一方面行星齿轮14的内部开口 16和另一方面向上移动的提升元 件13的横截面的相应几何结构，所以提升元件13被行星齿轮14在其旋转 方向上一起携带。
利用转塔定位马达21的适当的旋转方向，经由相关联的行星齿轮14 和附着到其上面的杆状提升元件13在拆卸的旋转方向来驱动布置在将被拆 卸的激光喷嘴2处的喷嘴保持件12。喷嘴保持件12在拆卸旋转方向上带着 其已经接收到的激光喷嘴2，并且将安装在激光加工头4上的激光喷嘴2从 激光加工头4的喷嘴固定器3上拧出来。当借助于喷嘴保持件12被弹性地 支承时，激光喷嘴2能够在拧出操作期间向下沉下。转塔定位马达21 (当 从箱转塔9上分开时)和中心齿轮35、相应的行星齿轮14和由后者驱动的 杆状提升元件13形成了用于喷嘴保持件12的旋转驱动器36。
一旦已经将要被更换的激光喷嘴2拆卸掉，则再次致动喷嘴更换设备1 的提升驱动器23。提升设备30的提升板26在定位提升方向28上被降下到 其开始位置上。然后装有已使用过的激光喷嘴2的喷嘴保持件12再次就位 于转塔箱8的箱转塔9上。
此外在喷嘴更换设备1被布置在工件支架31下面的情况中，提升设备 30允许在激光加工机械5上进行喷嘴更换。对于所述程度，提升设备30提 供了对于喷嘴更换设备1的安装位置的特别灵活的选择。一旦已经将具有已使用过的激光喷嘴2的喷嘴保持件12下降到箱转塔 9内并且已经再次将转塔定位马达21连接到箱转塔9上，则致动所述转塔 定位马达21，并且结果是，箱转塔9被定位在转塔定位方向20上，直到包 含将被安装到激光加工头4上的激光喷嘴2的喷嘴保持件12到达提升准备 位置上。利用再次将转塔的定位马达21从箱转塔9上分开，再次致动所述 提升驱动器23。借助于提升板26，在定位提升方向28上升起装备有将被 安装的激光喷嘴2的喷嘴保持件12，直到通过喷嘴固定器3的螺纹前端上 的螺纹将要被安装的激光喷嘴2配置到激光加工头4上。在该操作期间， 在靠着喷嘴固定器3的边缘的弹簧偏压下，新的激光喷嘴2被在垂直方向 上支承在激光加工头4上。当然后在适当的旋转方向上驱动转塔定位马达 21时，通过中心齿轮35和相应的行星齿轮14在安装旋转方向上移动被升 起的其中定位有激光喷嘴2的喷嘴保持件12，并从而将激光喷嘴2拧到激 光加工头4的喷嘴支架3内。
当已经完成所述拧入操作时，再次致动提升驱动器23，并且将然后空 的喷嘴保持件12朝着箱转塔9降下，因此获得相当于图5中所图示的状态。
一旦箱转塔9已经被重新连接到转塔定位马达21上，则通过转塔定位 马达21的致动，具有中空的圆筒形通道18的虚拟站17被转到提升设备30 的提升板26上的杆接收元件29的上方。在排出翼板33关闭后并且在激光 加工头4和工件支架31的适当的相对运动后，再次产生了图4所示的状况。 然后，喷嘴更换设备1再次处于图1所示的操作状态中。可以在激光加工 机械5上重新开始常规的切割操作。
权利要求
1.一种用于将激光喷嘴(2)安装到激光加工机械(5)的喷嘴固定器(3)上和/或用于将激光喷嘴(2)从其上面拆卸下来的机械设备，该激光加工机械(5)用于加工工件，特别是金属板材(6)，具有喷嘴箱(8)，该喷嘴箱具有喷嘴保持件支架(9)，具有用于激光喷嘴(2)的喷嘴保持件(12)，该喷嘴保持件(12)被支承在所述喷嘴箱(8)的喷嘴保持件支架(9)上，以及具有支架定位驱动器(19)，借助于该支架定位驱动器，可在支架定位方向(20)上将喷嘴保持件支架(9)与喷嘴保持件(12)一起定位，其特征在于，设置提升设备(30)，当在支架定位方向(20)上在提升准备位置中定位时，借助于该提升设备，可以在垂直于所述支架定位方向(20)延伸的定位提升方向(28)上相对于所述喷嘴保持件支架(9)来定位所述喷嘴保持件(12)。
2. 根据权利要求1所述的机械设备，其特征在于，所述提升设备(30) 包括提升元件(13)，通过该提升元件，可以将所述喷嘴保持件(12)从其 在喷嘴保持件支架(9)上的就位位置上提升起来，并且借助于所述提升设 备(30)的提升驱动器(23)，可以在所述定位提升方向(28)上将所述喷 嘴保持件(12)定位。
3. 根据前述任一项权利要求所述的机械设备，其特征在于，所述提升 元件(13)为杆状结构。
4. 根据前述任何一项权利要求所述的机械设备，其特征在于，所述提 升元件(13)被连接到所述喷嘴保持件(12)上。
5. 根据前述任何一项权利要求所述的机械设备，其特征在于，所述提 升设备(30)包括提升元件(26)，该提升元件在后面接合定位在所述提升准备位置中的喷嘴保持件(12)，并且借助于所述提升设备(30)的提升驱 动器(23)，可以在所述定位提升方向(28)上使该提升元件与定位在所述 提升准备位置中的喷嘴保持件(12) —起定位。
6. 根据前述任何一项权利要求所述的机械设备，其特征在于，可以借 助于旋转驱动器(36)，在安装旋转方向和/或拆卸旋转方向上围绕喷嘴保 持件旋转轴线(15)来驱动定位在所述定位提升方向(28)上的喷嘴保持 件(12)。
7. 根据前述任何一项权利要求所述的机械设备，其特征在于，可以借 助于所述旋转驱动器(36)，在安装旋转方向或者在拆卸旋转方向上，通过 所述提升设备(30)的提升元件(13)来围绕所述喷嘴保持件旋转轴线(15) 驱动定位在所述定位提升方向(28)上的喷嘴保持件(12)。
8. 根据前述任何一项权利要求所述的机械设备，其特征在于，所述喷 嘴箱(8)处于转塔箱的形式，并且同样地，具有处于箱转塔形式的喷嘴保 持件支架(9)，借助于所述支架定位驱动器(19)可以在所述支架定位方 向(20)上围绕转塔旋转轴线(11)将该喷嘴保持件支架与支承在所述箱 转塔上的喷嘴保持件(12) —起定位。
9. 一种激光加工机械，用于加工工件，特别是金属板材(6)，其具有 用于激光喷嘴(2)的喷嘴固定器(3)，其特征在于，有根据权利要求l到 8中的任何一项所述的机械设备(1)，其用于将激光喷嘴(2)安装到所述 喷嘴固定器(3)上和/或将激光喷嘴(2)从其上面拆卸下来。
全文摘要
本发明公开一种用于将激光喷嘴安装到用于加工工件，特别是金属板材的激光加工机械的喷嘴固定器上和/或用于将激光喷嘴从其上面拆卸下来的机械设备(1)，包括具有喷嘴保持件支架(9)的喷嘴箱(8)，在喷嘴保持件支架上支承用于激光喷嘴的喷嘴保持件(12)。另外机械设备(1)具有支架定位驱动器(19)，借助该支架定位驱动器，可在支架定位方向(20)上将喷嘴保持件支架与喷嘴保持件一起定位。机械设备(1)的提升设备(30)用于，当在支架定位方向上在提升准备位置中定位时，在垂直于支架定位方向延伸的定位提升方向(28)上相对于喷嘴保持件支架来定位喷嘴保持件。本发明还公开了一种具有所提及种类的机械设备(1)的激光加工机械。
文档编号B23K26/14GK101524807SQ200910002068
公开日2009年9月9日 申请日期2009年1月12日 优先权日2008年1月12日
发明者A·费尔伯, F·施毛德, R·耶德翁, W·埃伦迈尔 申请人:通快机械股份公司