专利名称：激光加工机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光加工机，具有工件支撑装置；运动单元，所述运动单元能够相对于工件支撑装置移动，且借助于所述运动单元，激光加工头能够至少在工件支撑装置上方移动；开关柜，激光加工机的至少一些控制器件设置在开关柜中。本发明还涉及一种用于机械系统、特别是用于激光加工机的开关柜。
背景技术：
例如从US 5，854，460获知这种激光加工机。其中所述的激光加工机具有激光加工头，所述激光加工头可借助于由电机驱动的运动单元在工件支撑装置上方移动。运动单元包括可移动的横向承载件，所述横向承载件经由线性引导装置在工件支撑装置的两个相对侧支撑在机座件上。激光加工机还具有开关柜，开关柜定位在机座件旁。一种现代的高度自动化的激光加工机具有大量控制器件或模块等。因此，为了使控制器件至少大部分可容纳在开关柜中，开关柜必然通常具有非常大的尺寸。为此，开关柜通常甚至由多个相邻的子开关柜构成。特别地，传统的开关柜有时具有相当占据空间的通气系统，所述通气系统具有通气管道，以选择性地冷却开关柜的内部空间的各个区域。
发明内容
本发明的目的是改进传统的激光加工机和传统的开关柜，以便获得一种具有紧凑结构的相应的激光加工机和开关柜。根据本发明，上述目的通过一种具有权利要求I的特征的激光加工机和一种具有权利要求15的特征的开关柜实现。根据本发明，提供了一种具有特别有利的集成的开关柜的激光加工机。开关柜设置成在开关柜的至少一部分的下方形成自由运动空间，运动单元的至少一部分可设置在所述自由运动空间中。特别地，激光加工头的运动单元的多个部分在运动单元相对于工件支撑装置的每个位置处均设置在开关柜下方的自由运动空间中，且可在沿着工件支撑装置在其整个行进路径上运动的过程中在那个位置以不受阻碍的方式移动。传统的激光加工机中的开关柜所需的底座空间可被节省，同时用于运动单元的多个部分的自由运动空间根据本发明被提供。根据本发明，可移动的运动单元可设置在基部的区域中，且通常固定的开关柜设置在运动单元的至少一部分的上方。特别是在现代激光加工机的情况下，运动单元的支承结构的刚度是重要的。通常，激光加工头的非常高的加速度值可通过现代运动单元实现。为了在激光加工头的高的加速度下仍能够执行足够精确的操作来加工工件，运动单元的支承结构必须也特别是具有足够的刚度。这在根据本发明的激光加工机中容易达到，不管开关柜的集成如何，这是由于运动单元设置在基部附近。而且，根据本发明设置的开关柜也可以由多个相互分离的子开关柜形成。关于根据权利要求15的开关柜，产生一种紧凑的结构形式，其中，通气管道至少部分由型材型结构中的至少一个腔室形成，所述型材型结构沿着开关柜内部空间的至少一侧的至少一部分延伸。根据权利要求I的本发明的有利的改进将从权利要求2-14中理解。在本发明的一个优选的实施例中，运动单元具有激光加工头承载件和管线引导装置，所述管线引导装置可移动地藕联到激光加工头承载件。实际中，已经发现有利的是，例如使运动单元具有成可移动的延伸臂的形式的激光加工头承载件或可移动的横向承载件，所述激光加工头承载件或可移动的横向承载件至少部分在工件支撑装置上方延伸。由于激光加工头支撑在激光加工头承载件上，用于激光加工头的多个供给管线通常经由激光加工头承载件被引导。为了将供给管线从激光加工机的固定构件引导到可移动的激光加工头承载件，提供了一种管线引导装置。管线引导装置优选成能量引导链的形式。管线引导装置一端固定到激光加工头承载件，另一端固定到激光加工机的固定构件。如果激光加工头承载件特别是在工件加工过程中运动，管线引导装置被随之移动。管线引导装置在与激光加工头承载件相关的运动过程中行进经过激光加工机的大部分结构空间。该结构空间至少部·分以节省空间的方式由开关柜下方的自由运动空间形成。管线引导装置优选甚至完全和在其整个行进路径上设置在开关柜下方的自由运动空间中。在根据本发明的激光加工机的另一紧凑结构形式中，激光加工头承载件本身可至少部分设置在开关柜下方的自由运动空间中。优选地，不仅运动单元的一部分、而且运动单元的支承结构的至少一部分设置在开关柜下方。由于运动单元的支承结构通常为机座件的至少一部分，因此，机座件的至少一部分也设置在开关柜下方。本发明的一种特别优选的结构形式的突出特征在于，以简单和紧凑的方式保护的自由运动空间。在这种例子中，运动单元可移动地支撑在至少一个支承结构上，所述至少一个支承结构沿着工件支撑装置的至少一侧延伸。支承结构可例如突出超过工件支撑装置，使得产生一种隔离壁，形成在开关柜下方的自由运动空间的一部分设置在隔离壁之后。设置在自由运动空间中的构件、例如能量引导链受到隔离壁的保护，以阻止限定在工件承载件上方的激光加工机的工作空间侧的辐射。其中开关柜形成激光加工机的侧壁的一部分的本发明的一个实施例的突出特征在于，集成在总机器中的开关柜具有特别好的接近性。激光加工机优选设有罩壳，且开关柜形成罩壳的一部分。这产生一种自立式激光加工机，其中，开关柜在特别的程度上集成在总机器中。开关柜和/或开关柜的承载兀件有利地用于固定机壳或罩壳的构件。其中开关柜在底侧具有承载平台的激光加工机的特征在于，开关柜可实现特别稳定的支承，其中，自由运动空间至少部分形成在承载平台下方。特别地，通过承载平台对开关柜的支撑使得开关柜可以振动解耦的方式被支撑。在本发明的一个优选变型中，开关柜的承载平台在底侧与机座件或运动单元独立地被支撑，以便解耦振动地被支撑。可选地，承载平台也可经由减振元件支撑在机座件或运动单元的支承结构上。其中承载平台可选地在底侧被支撑或支撑在运动单元的承载结构上的本发明的一种结构形式的突出特征在于，在激光加工机的运送过程中是有利的。在运送过程中，激光加工机有时会承受强有力的摇动。在底侧支撑开关柜的承载平台的承载结构可不构造成足够稳定来防止在强有力的摇动的情况下损坏。由于这个原因，开关柜有利地在运送过程中支撑在运动单元的通常明显更稳定的支承结构上。在运送之后，换言之，在安装激光加工机的过程中，承载平台然后可独立地支撑在基部上，以确保振动的有效解耦。如果用于开关柜的承载平台可借助于至少两个支撑装置支撑在底侧上，则在开关柜的下方形成特别大的自由运动空间，所述至少两个支撑装置在端部侧限界形成在开关柜的至少一部分下方的自由运动空间。为开关柜产生了一种桥状承载结构。产生了一种具有特别紧凑的开关柜的激光加工机，其中，用于开关柜的承载平台具有至少一个线缆管道和/或通气管道。在传统的开关柜中必须容纳在开关柜的内部空间中的结构元件从而可以节省空间的方式设置在承载平台中。其中冷却空气的供给通过开关柜的承载平台中的至少一个通气管道实现的本发明的一种结构形式的突出特征在于，特别有效地冷却开关柜内部空间，冷却空气能够通过 底侧处的供给开口、特别是喷嘴状的供给开口供给到开关柜内部空间。供给开口可设置在开关柜内部空间的区域中，所述区域具有需要特别剧烈地冷却的结构元件。所需的总的冷却功率可由于能够如此被优化的冷却空气流而降低。而且，至少各个供给开口可根据需要打开或关闭。设有可控的致动驱动装置的关闭装置优选被提供，以便根据需要以受控的方式打开或关闭各个供给开口。其中开关柜的承载平台具有多个纵向支撑件的一种变型的突出特征在于，具有特别紧凑、同时稳定的结构，纵向支撑件中的至少一个优选形成承载平台的两个纵向通道的隔离壁。因此，纵向支撑件有利地具备双重功能。开关柜的充当承载结构元件的承载平台优选具有至少一个型材件，所述型材件沿承载平台的纵向方向延伸。该型材件以这种方式构造型材件的至少一个纵向表面部分形成同时充当承载平台的两个纵向通道之间的隔离壁的纵向支撑件。这产生了一种特别紧凑且稳定的承载平台，其成型材型结构形式。可以理解，开关柜的上述实施例、特别是上述结构、以及在开关柜的承载平台方面成型材型结构的形式相对于根据本发明的开关柜也是有利的，不需要考虑开关柜在机械系统内的安装状态。
下面，参看附图中给出的示意图解释本发明的优选实施例，附图包括图I是激光加工机的透视图，图2是图I的激光加工机的顶视图，图3是图I的激光加工机的侧视图，图4是图I的激光加工机的剖视图，图5是在罩壳的一部分已经被移除之后的图I的激光加工机的侧视图，图6是图I的激光加工机的内部视图，图7是图I的激光加工机的开关柜的剖视图，包括开关柜的承载平台，以及图8是图7的承载平台的剖视图。
具体实施方式
图I示出了用于切割板状工件、特别是金属板材的激光加工机I。用于激光加工机I的激光加工光束借助于固态激光谐振器产生，且借助于激光光纤线缆(未示出)供给到激光加工机I。出于辐射保护原因，激光加工机I在所有侧面均被成辐射保护罩壳2的形式的机罩包围。特别地，激光加工机I还设有盖3，使得激光加工机I的操作空间4在朝上的方向上也被封闭。激光加工机I还具有工件支撑装置5，所述工件支撑装置5可作为一个单元从激光加工机I推出。图1-3示出了处于被从罩壳2推出的位置处的工件支撑装置5。在该位置，工件支撑装置5特别是可被接近，以将待加工的金属板材放置在工件支撑装置5的支撑肋板7上或移除已被处理的金属板材。激光加工机I的底座空间8的几何形状(不具有被推出的工件支撑装置5)可以从图2示出的俯视图中看出。激光加工机I的底座空间8是矩形的。激光加工机I的突出特·征在于，具有相对较小的底座空间8。小的底座空间8特别是使得激光加工机I的开关柜9以节省空间的方式设置在罩壳2内。图1-3示出了开关柜9实际上在激光加工机I的整个纵向侧10上延伸。它形成激光加工机I的侧壁11的一部分，因此还形成激光加工机I的罩壳2的一部分。而且，开关柜9的一部分突出超过盖3 (图I)。图3是朝激光加工机I的侧壁11的方向观看的侧视图，所述侧壁11部分由开关柜9形成。开关柜9具有三个打开翻转门12。内部空间13在开关柜9的纵向方向14上以连续方式形成。整个内部空间13可被站在激光加工机I旁边的人员以舒服的方式看见，且容易接近。激光加工机I中的开关柜9的有利配置的其他细节下面将参看图4解释。图4是沿着图3中示出的剖面A-A所作的激光加工机I的示意性剖视图。与图1-3中示出的情况不同，工件支撑装置5设置在激光加工机I的罩壳2内。待加工的金属板材16支撑在工件支撑装置5上。工件支撑装置5在工件加工过程中保持不动。为加工工件而使激光加工头17相对于金属板材16所需的相对运动通过可相对于工件支撑装置5移动的运动单元18产生。激光加工头17可借助于运动单元18沿着三个彼此相对垂直延伸的直线运动轴线X、I、z在工件支撑装置5上方移动。激光加工头17支撑在用于沿Z-轴线运动的Z-轴线壳体19上，所述Z-轴线与金属板材16的平面垂直地延伸。Z-轴线壳体19可与激光加工头17—起沿着与金属板材16的平面平行延伸的X-轴线在成横向承载件20的形式的激光加工头承载件上移动。最后，横向承载件20可沿着也与金属板材16的平面平行且与图4的图面垂直延伸的y_轴线带着激光加工头17等移动。可移动的横向承载件20沿着X-轴线在整个工件支撑装置5的上方延伸。横向承载件20的端部21、22分别借助于引导支架23可移位地支撑在引导轨24上。引导轨24设置在支承结构28、29上，所述支撑结构28、29分别沿着工件支撑装置5的纵向侧26、27延伸。支承结构28、29形成激光加工机I的机座件30的一部分。在图4中设置在左侧的支承结构29由封闭刚结构形成。在图4中设置在右侧的支承结构28基本上由纵向承载件32形成，所述纵向承载件32在其端部处支撑在底侧的附加纵向承载件33上。齿轮齿条驱动机构用于沿着y_轴线驱动横向承载件20。齿轮齿条驱动机构的由电机驱动的齿轮(未示出)啮合在侧向固定到支承结构28、29的带齿的齿条34中。用于激光加工头17的运动单元18还具有成能量引导链36的形式的管线引导装置。能量链36借助于承载件37固定到横向承载件20的端部22上。因此，能量引导链36移动性地藕联到横向承载件20。能量引导链36的另一端部以固定的方式装配到支承结构29。能量引导链36用于将供给线、例如电流线缆或数据传输线缆、气体管路或水管路等从固定的支承结构29引导到可移动的横向承载件20。特别地，激光光纤线缆(未示出)借助于能量引导链36供给到横向承载件20，且在那里进一步引导到激光加工头17。激光加工光束可经由激光光纤线缆引导到激光加工头17。根据图4，激光加工机I的大部分控制器件40容纳在激光加工机I的开关柜9中，该开关柜9以在它下方形成自由运动空间41的方式设置。在向外的方向上，自由运动空间41由作为机盖或罩壳2的一部分的盖板42限界。盖板42悬置在开关柜9的承载平台43 上。而且，激光加工机I的盖3的一侧还固定到开关柜9。整个能量引导链36可移动地设置在开关柜9下方的自由运动空间41中。承载件37的一部分和横向承载件20的一个端部22也设置在开关柜9下方的自由运动空间41中。最后，支承结构29的一部分、因此机座件30的一部分设置在开关柜9下方。至少自由运动空间41中的设置能量引导链36的那部分通过支承结构29的一部分与限定在工件支撑装置5上方的激光加工机I的操作空间隔离开。支承结构29形成自由运动空间41的那部分与操作空间4之间的隔离壁。特别地，包括固定到其上的供给线缆的能量引导链36从而得到保护而避免了在工件加工过程中可能出现的放射。图5示出了从与图3相同的观看方向观看的激光加工机I的一部分，在图5中移除了开关柜9下方的盖板42。根据图5，自由运动空间41的至少一部分在开关柜9的整个长度上延伸。能量引导链36、承载件37和横向承载件20的端部22可以在其整个行进路径上在自由运动空间41中以不受阻碍的方式移动。行进路径在图2和5中通过以附图标记44标示的路径表示。由能量引导链36引导的供给管线的一部分沿着图5中示出的路径45延伸到开关柜的内部空间13中。下面，将参看图5更详细地解释开关柜9的特别有利地构造的承载结构50。开关柜9在底侧具有承载平台43，所述承载平台为板状形式，且在开关柜9的整个长度和宽度上延伸。开关柜9在底侧在承载平台43的每个横向侧51处借助于支撑结构52被支撑。支撑结构52在端部侧限界自由运动空间41的一部分。产生桥状承载结构50。在一个替代性变型中，承载平台43也可在底侧沿着激光加工机I的纵向侧10被支撑。然而，激光加工机I的底座空间8会由于这种侧向支撑装置而变得更宽。支撑结构52均由两个部分构成。所述承载平台43直接固定到支撑板53。支撑板53本身支撑在直立件54上。直立件54借助于固定凸耳55固定到支承结构29，以防止侧向滑脱。在承载平台43的每个端部部分区域中在支承结构29与承载平台43之间分别设有两个附加支撑元件56。支撑元件56在支承结构29的上侧被固定成相对于用于横向承载件20的引导轨24沿侧向向外的方向偏置。在端部侧，支撑元件56限界形成在支承结构29与开关柜9的承载平台43之间的自由运动空间41的所述部分。
借助于支撑元件56，承载平台43、因此整个开关柜9可在运送激光加工机I的过程中支撑在支承结构29上。可避免在运输过程中由于摇晃损坏支撑结构52。然而，在安装激光加工机I的过程中，开关柜9以及承载平台43被从支撑元件56抬起，然后仅支撑在支撑结构52上。根据图5，支承结构29在底侧借助于两个直立元件57支撑。开关柜9和支承结构29在底侧的单独支撑使开关柜9与支承结构29、特别是与运动单元18之间产生有效的振动解耦。在一个替代性结构类型中，支撑元件例如具有减振元件，使得也可保护开关柜9使其免受振动，而不需要开关柜9在底侧相对于支承 结构29单独地支撑。图6是横向承载件20的支承结构29和开关柜9 (包括其承载结构50)的内部视图，其中，为了清楚考虑，多个构件已被省去。开关柜9、特别是开关柜9的承载平台43的其他细节将参看图7和8进行解释。图7示出了根据与图4相同的剖面A-A所作的开关柜9及其承载平台43。图8再次单独地示出了放大的承载平台43。通常可想到提供一种开关柜壳体，该开关柜壳体还在底侧包围开关柜9的内部空间13且支撑在承载平台43上。然而，在示出的实施例中，承载平台43有利地本身形成开关柜9的底部或基部。承载平台43主要具有两个型材件60、61，所述型材件在承载平台43的整个长度上延伸。然而，可选地，承载平台43也可以以基本上为整体的方式构造。然而，型材结构具有特别的技术制造优势。成型材结构形式的承载平台43沿着开关柜内部空间13的至少一侧的至少一部分延伸。承载平台43特别是沿着开关柜内部空间13的整个下侧延伸。槽状型材件60形成承载平台43的侧壁62和底部63。内部结构的型材件61设置在第一型材件60中，且形成承载平台43的内部结构。两个型材件60、61均是承载平台43的承载构件。它们焊接在一起，且还借助于固定螺钉64连接到彼此。内部结构的型材件61具有多个纵向表面部分66，所述多个纵向表面部分66通过直角弯折部分65彼此隔开(图8)，且设置成在承载平台43中形成三个腔室，所述三个腔室沿开关柜9的纵向方向14延伸且充当纵向通道67、68、69。两个外侧的纵向通道67、69在所有四个纵向侧均被型材件60、61中的一个包围。那些纵向通道67、69充当通风管道。定位在中心处的纵向通道68向着开关柜内部空间13敞口。它用于接收管线、特别是电缆和数据传输线缆。图7示例性地示出了线缆管道68中的各个线缆70。由内部结构的型材件61形成的纵向通道67、68、69的隔离壁71 (图8)同时构成纵向支撑件，以提高承载平台43的刚性。还设有多个横向支撑件72，所述多个横向支撑件72沿开关柜9的纵向方向14分布，以提高承载平台43的稳定性。两个通气管道67、69在流动学意义上连接到热交换器75和空气循环装置76，所述热交换器75和空气循环装置76分离地容纳在开关柜9的端部部分中(图5)。冷却空气可经由供给开口 77供给到开关柜内部空间13中，所述供给开口沿开关柜9的纵向方向14分布，且开设到内部结构的型材件61的面向内部空间13的纵向表面部分66中。供给开口 77或相对较大数量的供给开口 77设置在特别强烈地期望冷却的开关柜9的区域中。因此，通过相应地选择供给开口 77的位置，开关柜内部空间13中的流动关系可被最优地调节。空气循环在图5中示例性地通过大量流动箭头表示。
在未示出的实施例中，开关柜内部空间13可借助于各个隔离壁被在纵向方向14上分成多个区段。各个区段中的空气冷却强度可借助于设置在其中的供给开口的数 目被最优地调节。为了进一步允许冷却空气循环到热交换器75，隔离壁留出流动通道，所述流动通道在内部空间13的上部分中自由地沿纵向方向I连续4延伸。可以理解，所描述的开关柜9、包括开关柜9的承载结构50、特别是具有承载平台43的开关柜9的结构通常是有利的，特别是还与机械系统中的开关柜9的具体的安装状态无关。
权利要求
1.一种激光加工机，具有工件支撑装置(5);运动单元(18)，所述运动单元能够相对于工件支撑装置(5 )移动，且借助于所述运动单元，激光加工头(17 )能够至少在工件支撑装置(5)上方移动；开关柜(9)，激光加工机(I)的至少一些控制器件(40)设置在开关柜(9)中，其特征在于，开关柜(9)设置成在开关柜(9)的至少一部分下方形成自由运动空间(41)，运动单元(18)的至少一部分能够设置在所述自由运动空间(41)中。
2.如权利要求I所述的激光加工机，其特征在于，运动单元(18)具有激光加工头承载件(20)和管线引导装置(36)、特别是能量引导链，所述管线引导装置可移动地藕联到激光加工头承载件(20)，且被可移动地藕联的管线引导装置(36)能够至少部分设置在自由运动空间(41)中。
3.如权利要求I或2所述的激光加工机，其特征在于，运动单元(18)具有激光加工头承载件(20)，且激光加工头承载件(20)的至少一部分能够设置在开关柜(9)下方的自由运动空间(41)中。
4.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，运动单元(18)可移动地支撑在至少一个支承结构(29)上，支承结构(29)至少部分设置在开关柜(9)下方。
5.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，运动单元(18)可移动地支撑在沿着工件支撑装置(5)的至少一侧(27)延伸的至少一个支承结构(29)上，且支承结构(29)将形成在开关柜(9)下方的自由运动空间(41)的至少一部分与限定在工件支撑装置(5)上方的激光加工机(I)的操作空间(4)隔开。
6.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，开关柜(9)形成激光加工机(I)的侧壁(11)的一部分，特别是激光加工机(I)具有罩壳(2)，且开关柜(9)形成罩壳(2)的一部分。
7.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，开关柜(9)具有承载平台(43)。
8.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，承载平台(43)在底侧被独立地支撑。
9.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，承载平台(43)可选地在底侧被支撑和/或支撑在运动单元(18)的承载结构(29)上。
10.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，开关柜(9)的承载平台(43)能够借助于至少两个支撑装置(52)支撑在底侧上，所述至少两个支撑装置(52)在端部侧限界自由运动空间(41)的至少一部分。
11.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，开关柜(9)的承载平台(43)具有至少一个线缆管道(68)和/或通气管道(67，69)。
12.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，开关柜(9)的承载平台(43)具有至少一个通气管道(67，69)，开关柜(9)的内部空间(13)能够借助于所述通气管道(67，69 )经由供给开口( 77 )被供给冷却空气。
13.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，开关柜(9)的承载平台(43)具有多个纵向支撑件，优选地，纵向支撑件中的至少一个形成承载平台(43)的两个纵向通道(67，68，69)的隔离壁(71)。
14.如前面权利要求中任一所述的激光加工机，其特征在于，开关柜(9)的充当承载结构元件的承载平台(43)具有至少一个型材件(61)，所述型材件沿开关柜(9)的纵向方向(14)延伸，所述型材件的至少一个纵向表面部分(66)形成充当承载平台(43)的两个纵向通道(67，68，69 )之间的隔离壁(71)的纵向支撑件。
15.一种用于机械系统、特别是用于前面权利要求中任一所述的激光加工机(I)的开关柜(9)，具有开关柜内部空间(13)，所述开关柜内部空间被提供用于容纳机械系统的控制器件(40);以及至少一个通气管道(67，69)，冷却空气能够借助于所述通气管道选择性地至少供给到开关柜内部空间(13)的区域，其特征在于，通气管道(67，69)至少部分由型材型结构(43)中的至少一个腔室形式，所述型材型结构(43)沿着开关柜内部空间(13)的至少一侧的一部分延伸。
全文摘要
一种激光加工机(1)具有工件支撑装置(5)；运动单元(18)，所述运动单元能够相对于工件支撑装置(5)移动，且借助于运动单元，激光加工头(17)能至少在工件支撑装置(5)上方移动；开关柜(9)，激光加工机(1)的至少一些控制器件(40)设置在开关柜(9)中。通过将开关柜(9)设置成在开关柜(9)的至少一部分下方形成有自由运动空间(41)以及使运动单元(18)的至少一部分能够设置在所述自由运动空间(41)中，可获得一种紧凑的激光加工机(1)。
文档编号B23K37/04GK102958643SQ201180023359
公开日2013年3月6日 申请日期2011年3月28日 优先权日2010年4月9日
发明者S·施特勒贝尔, P·埃佩林恩 申请人:通快机械格吕施股份公司