专利名称：通过移除材料使得面板或薄板变轻的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从薄的、柔性的和成型的物品上移除材料的机械加工设备，这些物品是诸如面板、板材或者金属薄片，其由铝、钛、或金属化合物或基于有机树脂的轻质合金制成。
背景技术：
在一些工业领域中，例如，在机身涂层的航空领域，需要和使用如下的金属面板:该金属面板具有几个毫米数量级的薄的厚度并且被多样地成型和弯曲，在该金属面板的预成型之后，必须在该金属面板上进行旨在获得凹部(pocket)或凹点(pit)、沉孔(countersink)或者简单地厚度减小以减轻重量的操作,其中既要能够完成减轻重量的操作，还要不影响所述面板的抵抗强度。根据已知的技术，可以通过蚀刻处理(也称为化学铣削)进行这种操作。通过如下的步骤来进行该处理:利用称为“遮蔽物”的保护膜来保护性地遮蔽面板表面，然后仅清洁待处理的区域，留下这些区域不被覆盖。接下来，将所述面板浸泡在或者喷涂能够将金属转化为金属盐的溶液，该金属盐然后通过反应溶液的连续更新而被去掉。然而，这种处理需要多步操作且具有多种缺点。事实上，面板必须进行初步清洁。然后，必须盖上保护膜，并且小心地切割和移除必须进行化学铣削的区域中的膜部分。在化学处理之后，必须冲洗面板以便至少去掉余下的遮蔽用的膜。仅通过一个操作无法实现具有不同深度的区域；此外，使用过的反应溶液将变成待处理的废液源,并且冲洗流体也需要处理。为了克服化学铣削处理的缺点，已经提出了通过铣削刀具、钻孔刀具等类似刀具局部地去除材料的方法来完成对上述类型的薄的、柔性的面板的机械加工。各个面板然后被支撑在各自的固定的或者可移动的支撑件上，以便待加工的一侧的部分能够接近刀具，其中该刀具由具有不同布局的加工刀具的至少一个操作头所承载。但是，在此情况下，刀具推力趋向于使得薄且柔性的面板过度变形，并且不能时时直接控制刀具在工作区域中的切入深度。因此，抵消在工件上的刀具推力的问题出现了，通过使用如下的校对元件来试图解决上述的问题:该校对元件被支靠在面板的工作区域的相对侧，也就是，在另一侧操作的刀具的前面。例如，文件US5, 121，907,W02005/046931和EP1564135B1是相关领域的背景技术。特别地，这些文件中的第一个仅描述了一个旋转工作台，该工作台用于将扁平的板重新布置为弯曲的/具有某种形状的板，并且在加工期间支撑该板，但是没有公开和暗示如何执行操作。其他文件与片状材料的处理方法相关，主要包括使用单独的支撑元件，该支撑元件基本是带有反推头的球形或半球形元件。然而，这限定了基本点状的工件支撑表面，而该支撑表面的尺寸大致等于刀具的推力面，当工件被弯曲时，支撑表面仅仅以相切的方式支靠在待支撑的区域上。因此，对于该支撑元件而言，为了能够一直位于刀具的前侧且有效的实现支撑作用，该支撑元件必须连续地跟进刀具的运动，从而必须同步控制和移动刀具和支撑元件，并且它们的轴线必须彼此对齐。换句话说，支撑元件功能性地且动态地受限于刀具，因为支撑元件必须跟进刀具的每一步移动，并且刀具和支撑元件之间的距离在工作期间必须被连续地测量。
发明内容
本发明的目的是解决上述的问题且消除上述的缺点，从而在用于例如商业飞机制造的面板或薄的、柔性的且成型的板材(在下文中简称为工件)上，更加灵活和有效地机械加工去除材料。本发明的另一个目的是通过工件的数学建模而优化制造品质。因此，在本发明的第一方面，本发明涉及一种用于使薄的、柔性的和成型的工件，诸如面板、板材或片状金属，变轻的设备，所述设备通过从所述工件上机械加工去除材料而使得所述工件变轻，所述设备包括:设有至少一个刀具的移动龙门(portal)加工单元；固定的工作台或者相对于所述加工单元可移动的工作台，所述工作台用于接收和支撑预成型的待加工的工件；以及反推装置(counterthrust means),所述反推装置设计成支靠在与所述刀具所加工的表面部分相反的所述工件的表面部分上，其中:-所述工作台包括相对于所述加工单元支撑所述工件的装置，以及-所述反推装置包括反推板，所述反推板承载面向待加工的工件的多个支撑元件，以及-所述反推板可以沿着多个轴线移动，所述支撑元件能够在靠近所述反推板的称为被动位置的位置和称为主动位置的相对于所述反推板的远端位置之间彼此独立地移动，从而限定与所述反推装置必须支靠的所述工件的表面的形状大致互补的支撑面。优选地，各个支撑元件与相应的气动致动器相关联，其中所述气动致动器控制相对于所述反推板的运动。这里提出的设备相对于现有技术具有显著的改善和优点。实际上，该设备总体上允许优化工作空间，将工作空间限制为不会过分大于待加工的工件的最大尺寸，从而减小了要保持清洁没有切屑的区域，此外，有助于清除切屑并且减小了工作循环的时间。优选地，工作台是静止的并且包括以可变的距离而彼此平行的两个肩部，相对于所述肩部，支撑装置设计成构造可变构型的表面以用于待加工的工件的暂时性支撑，夹紧装置设计成至少夹紧所述工件的侧边并且在加工期间独立于所述支撑装置支撑所述工件。可选地，所述工作台能够至少在待加工的工件的支靠面中平移，或者平行于所述加工单元的操纵面平移。同样地，在此构型下，所述工作台包括待加工的工件的支撑装置和独立的夹紧装置。因此，一般来说，所述工作台由于其构型允许在整个加工周期中一次放置工件，因此减少了对工件操纵的需求，不需要在工作周期中释放工件和重新取回工件，降低了工作失误的风险，并且也可以执行诸如钻孔或其它减轻重量步骤的补充处理。另外，有利地，工作台可以调整以便适应不同尺寸和形状的工件，利用该工作台工件在所有的加工操作中总是牢固地位于相同的水平位置。考虑到支撑和反推板，该反推板具有如下的优点:-根据考虑到待加工的工件表面的形状的控制程序，能够适应工件的表面的各种布局，在与工件自身干涉之前也是如此，
-提供用于更好地支撑工件和抵消工件的推力的大的支靠表面，-功能上能够独立于所述刀具，从而在所述刀具执行处理中的操作时能够保持静止，以及-在支靠在相同的反推板的区域处，能够利用刀具在多个工件部位进行加工操作，-能够根据待执行的操作不时地调整和操纵铣削深度以及刀具运动。可以通过数控单元对所述设备和各个工件的加工循环进行编程和管理。优选地，所述反推装置包括用于所述反推板的各个支撑元件的相应的传感器，以用于探测行程。例如，各个支撑元件与编码器相关联，所述编码器检测由支撑元件为了移位至与待加工的所述工件的表面抵接而完成的行程。优选地，所述支撑元件能够相对于所述反推板平移到上述的近端(被动)位置和远端(主动)位置之间的任何位置，实际上，是在缩回位置和伸长位置之间的任意位置，该位置对应于在正常操作中与工件表面抵接。更优选地，各个支撑元件包括其各自的气动致动器，当致动该致动器时，导致相对于所述反推板的平移。优选地，通过相应的编码器来测量支撑元件的行程，所述编码器产生与检测到的行程值相对应的电信号。由编码器所产生的电信号被设备的特定控制单元采集和处理；该处理过程用于测绘工件的表面，也就是，根据获得的工件表面的点的坐标值来定义工件表面的数学模型。有利地，除了重量减轻操作之外，还可以实现工件表面的测绘操作。换句话说，所述反推板能够与所述刀具一起操作，或者所述反推板单独操作以便仅完成工件表面的测绘工作。因此，用户能够单独地操作所述反推板以用于测绘放置在工作台上的工件的表面的整体或者一部分。一旦工件表面被全部或部分地测绘好，则将经处理的数学模型用于优化与所测绘的表面相反的工件表面的随后的加工处理。例如，经测绘的表面是金属板的下表面，而加工处理是铣削该板的相应的上表面。数学模型可以被采纳作为工件的实际形状的模型。在本发明的第二方面(其独立于第一方面，申请人保留提交分案申请的权利)，本发明涉及一种根据权利要求24的方法，S卩，用于测绘工件表面的方法，所述工件位于用于加工薄的、柔性的和成型的工件的表面的设备中，所述工件诸如为面板、板材或片状金属。特别地，所述方法包括如下的步骤:a)设置一种设备，所述设备包括:-设有至少一个刀具的移动龙门加工单元；固定的工作台或者相对于所述加工单元可移动的工作台，所述工作台设计成支撑待加工的工件；以及反推装置，所述反推装置设计成支靠在所述工件的与所述刀具所加工的表面部分相反的表面部分上，其中，-所述反推装置包括反推板，所述反推板能够沿着至少两个轴线移动，并且承载面向待加工的工件的多个支撑元件，以及其中，-所述支撑元件能够在靠近所述反推板的称为被动位置的位置和称为主动位置的相对于所述反推板的远端位置之间彼此独立地移动，以及b)将所述反推板定位在待测绘的工件的相应部位处；c)相对于所述反推板移动所述支撑元件中的一个或多个，并且将所述支撑元件移位至抵接所述工件的表面；d)探测各个支撑元件为了移位至与所述工件的表面抵接而完成的行程；e)基于所述步骤d)的探测结果，计算支撑元件移位至抵接的所述工件的表面的各个点的坐标；以及f)重复步骤b)至e)，以测绘所述工件的一个或多个表面部分，或者所述工件的整个表面。对于表述“测绘(mapping)”，它是指探测所述工件表面相对于参考坐标系的点坐标。这种探测使得能够定义工件表面的数学模型，例如，可用于优化在工件自身上的加工(例如，对与所测绘的表面相反的工件表面的随后的铣削)的三维模型。一旦已经定义了工件表面的一部分的数学模型，则将这种模型用于优化工件的相反表面的随后的加工，例如，铣削该表面。换句话说，设备的反推板用于测绘工件表面(例如，外表面)的一部分，并且在随即进行的步骤中，在相反表面(内表面)上进行的加工操作中，支撑所述刀具。实际上，所述设备基于经由测绘而定义的数学模型以反馈方式操作。设置在工作台上的工件可能产生的局部变形得以被平衡，所述变形例如是通过挠曲、扭曲、热膨胀等引起的。可以对设备的控制单元编程以将数学模型考虑作为在该时刻工件的实际表面的表示，然后在与所测绘的表面相反的表面上进行的处理中将此数学模型作为参考。这样，能够避免操作失误，例如，避免在与所测绘的表面相反的表面上进行过深的铣削。因此，根据本发明的方法对于优化可以通过前述设备进行的处理的品质是非常有用的。优选地，通过相应的传感器来探测各个支撑元件的行程，所述传感器例如为产生由控制器采集的信号的编码器。通过前述的控制器来处理信号以计算所述方法的步骤e)中的坐标，并且定义上述的数学模型。实际上，如果需要的话，所述支撑元件也能够用作工件表面上的示踪器。这种用途独立于抵消工件推力的用途，并且在抵消工件推力的用途之前。优选地，可以操作反推板以便就在相反表面上进行的工件加工步骤之前执行表面测绘工作。实际上，支撑元件的行程探测使得能够定义工作表面上的相应点的至少一个坐标，例如，沿着与所述反推板正交的Z轴方向上的坐标；所述反推板相对于工作台和相对于竖直线的位置由余下的坐标识别，例如χ，γ。最后，该方法能够处理由支撑元件所探测的工作表面的点的X，Y，Z矩阵坐标。本领域的技术人员可以理解，工件表面的测绘精度越高，则探测的点的数量越多。如上所述，支撑元件能够彼此独立地操作，但是优选地，它们以预定组的形式操作。例如，根据网格来设置支撑元件，并且支撑元件以平行和/或正交排列的形式来操作，或者，以成组的毗邻支撑元件的方式操作，等等。在根据本发明的方法的一个实施例中，工件表面的数学模型的定义总是可以提供所探测坐标的插值；这样，能够最小化为了获得模型而必须探测的点的数量。
另一方面，在以下将参考附图仅作为示例给出的非限制性说明中，对本发明进行更加详细的说明，其中:
-图1示意性地示出了根据本发明的设备的轴测-图1a示出了图1中的设备的俯视-图2示出了图1a中的设备处于工件在工作台之上的定位步骤中的侧视图，
-图3示出了与图2类似的设备视图，但是，工件处于被旁侧夹具夹紧的工作位置中，且反推板处于不同的位置；
-图4示出了沿图3的竖直平面F-F的视-图4a示出了与图4类似的视图，但是刀具和反推板处于不同的操作位置；
-图5仅示出了反推板的透视-图5a、5b和5c分别示出了图5中的反推板的侧视图、俯视图和正视-图6示出了工作台上的支撑元件的竖直剖面；
-图6a示出了图6中的框架部分的展开图；以及
-图7示出了反推板相对于工作刀具的位置，以及所述刀具相对于所述反推板的可能的工作区域；
-图8是如图1所示的设备的细节的透视图。
具体实施方式
根据本发明的设备在图1中总体由附图标记11表示，且该设备11基本上包括数控加工单元12、工作台13和反推装置或反推板14。
特别地，加工单元12可以是如下类型的加工单元:该加工单元具有多轴操作头15，其装配在可沿着轨道17移动的支撑桥体结构16上，且承载至少一个刀具18，该刀具18用于在薄的、柔性的且还预防性弯曲的工件19上进行机械加工作业，其中该工件19的形状例如但不限于是意图覆盖飞行器机身的面板形状。
在附图中示出的实施例中，工作台13是静态的。工作台13设置在加工单元12的轨道17之间，优选地处于静止位置。该工作台13包括两个侧肩20，这两个侧肩20彼此平行且平行于轨道17，并且彼此之间的距离在Y轴的方向上可变(图la)，且两个侧肩20都被横向引导件21支撑且被方便地驱动。在两个侧肩20之间横向地装配有横梁或床身(bed)22，该横梁或床身22都承载至少一排支撑装置23。这些床身22被驱动并且能够独立地平移或者彼此平行地成组地平移，从而能够在X轴方向上(图1a)基于待加工的工件而相互靠近和相互远离。
位于各个床身22上的支撑装置23都处于竖直布置中。各个支撑装置由设有伺服电机25的致动器24构成，其用于控制柄轴26，所述柄轴26的高度能够伸长且在顶部承载带有吸盘27的头部，该吸盘27在任何方向上都是可调的且至少连接到真空源。此外，所述支撑装置23可以固定在各个床身22上，但是优选地，它们被驱动并且能够在Y轴方向上沿着床身22自身选择性地移动。
总体上，被适当地选择、致动和放置在高度上的不同位置的支撑装置23将共同提供具有可变布置的床身或支撑表面，其中该床身或支撑表面与不时地暂时停靠的工件19的纵向和横向形状相对应。
在工作台的侧肩20上，装配有在Y轴方向上定向的夹紧装置28，其中在一个侧肩上的夹紧装置面对位于另一侧肩上的夹紧装置。
特别地，夹紧装置28分别包括一个夹具29，该夹具29装配在杆件30的端部，该杆件30定位在与各个侧肩20相关联的支撑件31上。假如夹紧装置28的支撑件31可以移动，并且这些支撑件能够在X轴上沿着侧肩20定位，但是承载夹具29的杆件30总能够在Y轴上相对于侧肩20移动和定位，且各个夹具29能够在任意方向上被铰接和调整。此外，可以基于待加工的工件的几何形状选择性地致动和定位夹紧装置28，从而:
-当工件19被支靠在工作台13的支撑装置23上时，至少夹紧待加工的工件19的纵向侧边缘，
-在工件的加工期间没有支撑装置的情况下，保持工件的形状且牢固地支持工件，以及
-在由加工单元实施的加工结束的时候，释放支撑装置上的工件。
可选地，工作台13能够相对于地板和/或加工单元12根据已知的方法移动。
反推板14安装在工作台13的肩部20之间，并且能够在肩部20之间移动，优选地该反推板14插入到床身22之间，其中在一侧具有至少一个床身，而剩下的床身22位于床身自身的相对部分(图1至3)。
由本发明的设备完成的操作通常涉及利用加工中心12的刀具18在工件19的至少一个面中局部地获得凹部、凹点、沉孔等，和/或减小厚度，其中该刀具18将在加工区域中施加具有至少一个正交分量的推力，如上所述，该推力需要平衡以避免工件发生变形。
反推板14旨在履行这种功能，在加工局域时时地逆着刀具所加工的工件表面对工件表面提供支靠和适配。如图所示，当所述刀具加工凹陷表面的部分时，反推板14将支靠在工件的凸出表面的部分处，反之亦然。
特别地，反推板14 (图5)包括平坦体部32，该平坦体部32基本是四边形的且具有相对于工件19的表面而言有限的尺寸，但是无论如何都比工件的尺寸大。这种体部32承载多个有序布置的支撑元件33，这些支撑元件33从体部32的面向工件19的表面上升。各个支撑元件33可以设有意图支靠在工件19上的头部34，该头部可以是吸盘形头部34，如附图中所示的示例，或者该头部可以是任何其他形状，但是设置成在每个方向上摆动以便能够适应工件自身的表面。
在本发明的特别适于实现所要求保护的方法的实施例中，支撑元件33的头部34是示踪器(tracer )。
另外，各个支撑元件33 (图6，6a)各自具有致动器35，以便根据支撑元件33所支靠的表面的形状以不同的程度使支撑元件33朝向工件和远离工件进行轴向运动，各个支撑元件33可以设置有制动器或其他的制动设备以稳定所选择的位置。
优选地,致动器35是气动类型,或者致动器35是油动的(oleodynamic)或者磁性的。
承载反推板14的支撑元件33的体部32安装到支撑件36上，该支撑件36继而与沿着柱体38 (图2和图3)在高度方向上可移动的滑动件37相关联，其中该柱体38放置在水平横梁39上，该水平横梁39装配在工作台13的肩部20之间。
更确切地，体部32通过第一水平摆动轴40装配在相应的支撑件36上，并且该体部32连接到设备41上以用于驱动和控制该体部32在所述轴上的摆动。该支撑件36经由与第一轴40正交的第二水平摆动轴42与滑动件37相关联。滑动件37连接到致动装置(未示出)以用于沿着柱体38在Z轴上在高度方向上移动。通过便利装置沿着在工作台13的Y轴方向上定向的横梁39来驱动、控制和移位该柱体38。继而可以在工作台13的Y轴上驱动、控制和移位该横梁39。
因此，反推板14具有一定数量的自由度:实际上，该反推板14既可以在第一轴40上摆动也可以在第二轴42上摆动，除了承载分别具有各自的头部或吸盘34的支撑元件33之外，反推板14还容易在以上限定的X、Y和Z轴上线性移动，其中所述头部或吸盘34也易于摆动。
基于待支撑的工件和/或表面的形状和部分并且根据将由加工单元12在工件上执行的加工，可以不时选择性地程控和管理床身22、支撑装置23和工作台13、以及反推板14和可能的支撑元件33的运动和位置。
对于反推板14上的支撑元件33而言，它们可以成组设置并且被选择性地致动，以避免如果待加工的工件的表面比反推板表面小或者由于特定的工件曲率的原因，使用可能从待加工的工件的表面之外发现的那些支撑元件。
优选地对于各个支撑元件33而言，压力计33和相应的控制电路(未示出)与该支撑元件33相关联。当支撑元件的头部34移位成与工件19的表面抵靠时，在头部34内部发生凹陷，并且相应的控制电路能够马上检测到这种凹陷。在此情况下，致动器35被停止，也就是，停止支撑元件33朝向工件19的推力。这样，避免支撑元件33对工件19造成的推挤，这种推挤将导致工件19自身的不期望的局部变形。
然后，优选地，所有的支撑元件33可以被驱动和管理以便理想地完成在被动位置和主动位置之间的整个行程，从而在完成整个行程之前，一旦支撑元件33利用各自的吸盘碰触到待加工的工件19的外表面，则这些支撑元件33就会马上停止。
然后，由于支撑元件33的吸盘形状的头部34能够不时地使得其位置自动地适应工件表面的形状，所以支撑元件33能够自适应。换句话说，在将反推板14放置在大致垂直的位置并且靠近与待加工的表面相对的工件表面之后，支撑元件33接收脉冲以执行它们的整个行程，但是在完成整个行程之前一旦该支撑元件33通过吸盘形状的头部34碰触到待“获取”的表面，则该支撑元件33就会立即停止。
可选地，在反推板14靠近工件的步骤期间，也就是在吸盘形状的头部34碰触到与待加工的表面相对的工件表面之前，可能已经将支撑元件33设置在完全伸长的位置中。在此情况下，由于支撑元件或者支撑元件的停靠头部34通过反推板的毗邻而适应于工件表面(当然是当反推板与工件表面之间的距离小于各个元件33的致动器的完全伸长的高度)，所以能够完成自适应。实际上，一旦支撑元件33的头部34支撑在工件表面上，则该支撑元件33的致动器35就会由于挤压而部分地缩回，从而不时地使得头部位置符合工件表面的形状。
在一个不同的实施例中，反推板14上的支撑元件33可以配备有预设计的行程并且被操纵，以便甚至在反推板支靠到工件之前或者一旦反推板支靠在工件自身上，就通过各自的支靠头部34形成取决于工件几何形状的“预成型”床身。
当设备位于支靠状态时，加工单元的操作头部15例如被停靠在工作台13的端部，并且反推板14设置在工作台13的另一端部(参考图1和图la)。然后，在开始预成型的工件19的加工周期之前，可以根据工件19的尺寸来调整工作台的肩部20之间的距离，在非工作位置中退出夹紧装置28，并且自动地操纵和定位带有相应的支撑装置23的床身22，以共同形成构造为接收工件的床身或支撑面。然后，在用于其定向的基准装置的可能的协助下，将此工件设置在支撑装置23上(参考图2 )。然后，使夹紧装置28的夹具29首先移动靠近工件19 (例如通过在各自的杆件30上手动作用)，然后这些夹具29被致动以紧固纵向的工件边缘。停止支撑装置23，并将支撑装置23从工件上移开，从而使得工件仅被侧向夹具支撑。然后将带有各自的支撑元件23的床身22移动到分离位置，不与工件的工作区域发生任何干涉，但是留下其中一个床身执行“保持”工件形状的功能(图3)。
此时，在与待减轻重量的区域相对的工件表面紧邻处，通过根据工件自身的几何形状来调整反推板14的高度和定向该反推板14，将反推板14放置在工件下方(靠近再次起作用的可能的床身)，在此之后，将首先回退的支撑元件33启动直至在待加工的表面处贴附至工件表面，但是与待加工的表面相对，也就是说，在将执行操作的刀具的前面。
在此情况下，执行工件的表面部分的测绘并且定义相应的数学模型。
由设备11的控制器使用该数学模型以启动刀具18。在此情况下，不重新定位反推板14，但是该反推板14处于相对于刀具18施加反推力的待命状态。明显地，通过用于稳定该位置并且在刀具推力的作用下不退回的制动或阻止设备来阻止支撑元件的柄轴。
然后设置和支撑工件，以利用加工单元12的操作头15上的刀具18在反推板14处在图7中S所示的反推板14的停靠区域中进行第一操作。在此第一操作之后，将刀具移动到休息位置，停用该反推板14，然后根据程序将该反推板14再次移动和致动至停靠并适应在工件的新的加工区域中的表面(图3)，在该新的加工区域中可以利用刀具执行另外的加工。这样，在不同的工件区域中进一步执行预设的加工。在此情况下，启用该反推板以对工件19的与待加工的表面相对的表面进行测绘。
因此，如上所述，在利用刀具进行加工的过程中，反推板14采用和保持相同的位置，并且对于该反推板14的每一次重新定位而言，该反推板14能够独立于刀具的操作运动而移动。
此外，通过对工件的支撑装置23和夹紧装置28以及反推板14的便利操纵，能够进行工件的其它补充加工和附加加工。
图8示出了单个支撑元件33的透视图。可以看到容纳在元件33自身中的头部34和致动器35。
本发明的第二方面涉及一种测绘工件19的表面的方法，也就是，用于检测工件表面的点的空间坐标的方法。
特别地，所述方法包括使用支撑元件33，因为它们是能够检测工件19的表面上的相应的点相对于设备的参考坐标系的位置的示踪器。
通过为各个支撑元件33设置相应的传感器332来达到该目的，其中所述传感器332用于探测元件33自身的行程。例如，传感器332是光学传感器，或者磁式传感器，电容式编码器等。
实际上，编码器332检测相应的支撑元件33为了移位至与工件表面抵接而完成的行程，其中支撑元件33例如利用相对于反推板14平移的可调节头部34来完成该行程。由用于推算被探测或追踪的点的坐标的控制器来采集和处理由各个被启用的支撑元件33的编码器产生的信号。依此方式，工件19的轮廓以三维方式被数学地定义。
该方法规定支撑元件33可以彼此独立地被致动。实际上，控制器获取由支撑元件13所探测到的工件19的各个点的坐标矩阵。
支撑元件33可以同时被致动，或者在彼此不同的时间点被致动。此外，支撑元件33也可以单独被致动，或者以预定的组例如成排、成区等被致动。
工件19的轮廓的数学模型可以用于优化随后由设备11在工件19的与所测绘的表面相反的工件表面上所进行的加工操作的品质，或者可以用于即时检测到工件19与特定尺寸要求不符合的情况，从而能够在进行不需要的加工操作之前立即拒绝不能修复的工件19。例如，所使用的模型能够优化工件19的上表面的铣削品质。
权利要求
1.一种用于使薄的、柔性的和成型的工件(19)，诸如面板、板材或片状金属，变轻的设备，所述设备通过从所述工件的表面机械加工去除材料而使得所述工件变轻，所述设备包括:设有至少一个刀具(18)的移动龙门加工单元；固定的工作台或者相对于所述加工单元可移动的工作台，所述工作台用于接收和支撑预成型的待加工的工件(19);以及反推装置，所述反推装置设计成支靠在所述工件(19)的与所述刀具(18)所加工的表面部分相反的表面部分上，其特征在于，所述工作台(13)包括:支撑装置(23)，所述支撑装置设计为构造用于待加工的所述工件(19)的暂时性支撑的床身或者可变构型表面；以及夹紧装置(28)，所述夹紧装置设计成在所述工件的加工期间独立于所述支撑装置(23)支撑所述工件，其中，所述反推装置包括反推板(14)，所述反推板承载面向待加工的所述工件(19)的多个支撑元件(33)，其中，所述反推板(14)能沿着多个轴线移动，所述支撑元件(33)能够在相对于所述反推板(14)的近端位置和相对于所述反推板(14)的远端位置之间单独地操作或者成组地操作，从而限定与所述反推装置必须支靠的所述工件(19)的表面的形状基本互补的支撑面。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述工作台(13)还包括两个平行的侧肩(20)，所述两个侧肩(20)能够以可变的距离定位并且与所述支撑装置(23)配合，所述夹紧装置(28)设计成至少夹紧所述工件的纵向侧，并且在所述工件的加工期间独立于所述支撑装置 (23)支撑所述工件。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述工作台(13)相对于所述加工单元(12)固定，所述反推板(14)相对于所述工作台(13)能够移动。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，所述支撑装置(23)位于安装在所述工作台(13)的侧肩(20)之间的床身(22)上，其中，所述夹紧装置(28)面向所述工作台的纵向轴线与所述侧肩(20)相关联，各个支撑装置是大致竖直的且具有可调节的高度，并且所述床身根据所述侧肩(20 )的方向被引导且能够彼此平行地平移，从而所述床身能够根据待加工的工件而彼此靠近和彼此远离。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，各个支撑装置具有致动器(24)，所述致动器(24)带有柄轴(26)的控制伺服电机(25)，所述柄轴(26)能够在高度上伸长且承载带有吸盘(27 )的头部，所述吸盘可在所有方向上调节且至少连接到真空源。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述支撑装置(23)固定到相应的床身(22)上。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述支撑装置(23)是受控的，并且能够在横向上相对于所述工作台(13)沿着所述床身(22)选择性地移动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，各个夹紧装置(28)包括夹具(29)，所述夹具安装在由支撑件(31)所承载的杆件(30)的端部，所述支撑件与所述工作台(13)的相应侧肩(20)相关联。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述夹紧装置(28)的支撑件(31)固定到所述侧肩(20)，并且承载所述夹具(29)的所述杆件(30)能够在相对于所述工作台(13)的横向上定位。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述夹紧装置(28)的支撑件(31)能够沿着所述侧肩(20)移动，并且承载所述夹具(29)的所述杆件(30)在相对于所述工作台的横向上定位。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的设备，其特征在于，各个夹具(29)被铰接，并且能够相对于相应的杆件(30)在各个方向上定向。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述反推板(14)具有与所述工件(19)的整个表面相比有限的尺寸，但是所述反推板(14)截取比工作刀具即刻截取的区域更大的区域。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的设备，其特征在于，在所述刀具不工作时所述反推板(14)被移到支靠所述工件的支靠位置，当所述刀具工作时所述反推板(14)在所述支靠位置保持静止。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的设备，其特征在于，所述反推板(14)能够相对于所述工作台(13)根据三个正交的线性轴线移动，并且所述反推板(14)至少在彼此正交的两个方向上易于摆动/倾斜。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的设备，其特征在于，所述反推板(14)包括平坦体部(32)，所述平坦体部(32)承载有序布置的多个支撑元件(33)，其中，所述支撑元件包括相应的致动器(35)，并且能够借助于所述致动器(35)被致动以及在近端位置和远端位置之间彼此独立地相 对于所述平面移动。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，各个支撑元件(33)设有头部(34)，所述头部(34 )设计成支靠在所述工件(19 )上，并且所述头部能够被定向。
17.根据权利要求15或16所述的设备，其特征在于，所述反推板(14)上的所述支撑元件(33)被控制为通过行进至抵接所述工件(19)的表面本身而自适应所述工件(19)的表面，同时所述支撑元件能够在近端位置和远端位置之间移动，并且一旦所述支撑元件(33)支靠在所述工件(19)的表面上，则所述支撑元件分别在各自的远端位置单独地停止。
18.根据权利要求16和17中任一项所述的设备，其特征在于，所述支撑元件(33)被控制为相对于所述工件的表面自调节，所述元件被定位在相同的远端位置，并且一旦所述支撑元件(33 )通过支靠头部(34 )支靠在所述工件(19 )的表面上，则所述支撑元件(33 )根据所述工件(19)的表面的形状相对于所述远端位置以不同程度退回。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的设备，其特征在于，各个支撑元件(33)能够根据支靠头部(34)必须支靠的所述工件(19)的表面的形状在远端位置和近端位置之间以不同的程度移动，所述致动器(35)包括用于稳定所到达的位置的制动器或其它停止设备。
20.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述反推装置包括用于各个支撑元件(33 )的传感器(332 )，所述传感器(332 )用于探测相应的支撑元件(33 )为了移位至与所述工件(19)的表面抵接而完成的行程。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，各个传感器(332)是产生信号的编码器，所述信号指示相应支撑元件(33)所采取的位置。
22.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述设备包括控制器，所述控制器编程为获取由各个编码器(332 )所产生的信号，并且处理所述信号以限定所述工件(19 )的表面的数学模型。
23.根据权利要求22所述的设备，其特征在于，所述控制器编程为基于所述数学模型运行铣削程序。
24.一种用于测绘薄的、柔性的和成型的工件的表面的至少一部分的方法，所述工件诸如为面板、板材或片状金属，所述方法包括如下的步骤: a)设置根据权利要求1的设备，并且将待加工的工件(19)设置在所述设备(11)的工作台(13)上；以及 b)将所述反推板(14)定位在待测绘的所述工件(19)的相应部分处； c)相对于所述反推板(14)移动所述支撑元件(33)中的一个或多个，并且将所述支撑元件(33)移位至抵接所述工件(19)的表面； d)探测各个支撑元件(33)为了移位至抵接所述工件(19)的表面而完成的行程； e)基于所述步骤d)的探测结果，计算支撑元件(33)移位至抵接的所述工件(19)的表面的各个点的坐标；以及 f)重复步骤b)至e)以用于测绘所述工件(19)的一个或多个表面部分，或者所述工件(19)的整个表面。
25.根据权利要求 24所述的方法，其特征在于，还包括如下的步骤: g)基于所述步骤e)和/或所述步骤f)，定义所述工件(19)的表面的三维数学模型。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括如下的步骤: h)基于所述三维数学模型而致动所述设备(11)，以执行所述工件(19)的加工。
全文摘要
本发明涉及一种用于使薄的、柔性的和成型的工件，诸如面板或片状金属，变轻的设备，所述设备通过在加工单元上从所述工件的表面机械加工去除材料而使得所述工件变轻，所述加工单元具有工作台和反推装置，所述反推装置设计成支靠在所述工件的与所述刀具必须不时加工的表面部分相反的表面部分上。所述工作台(13)包括待加工工件的支撑装置(23)；以及夹紧装置(28)，所述夹紧装置设计成在加工期间独立于所述支撑装置支撑所述工件。所述反推装置由可在多个轴线上移动的反推板(14)构成并且承载多个支撑元件(33)。所述支撑元件(33)能够在拉入位置和伸长位置之间单独地或者成组地平移，从而根据所述反推装置必须支靠的所述工件的表面的形状来限定支撑面。本发明还涉及一种借助于支撑元件测绘所述工件表面的方法。
文档编号B23Q1/03GK103201067SQ201180053186
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月4日 优先权日2010年11月5日
发明者G·佩森蒂, P·阿切蒂 申请人:C.M.S. 有限公司