具有冲压装置和激光加工装置的机床及使用该机床加工工件的方法与流程

本发明涉及加工工件、特别是加工金属板的机床，具有冲压装置并且具有激光加工装置，其中冲压装置包括冲压侧定位装置，借助于冲压侧定位装置，冲压工具的冲压工具部件可以被定位在沿着冲压装置的操作行程轴线可限定的位置，并且其中激光加工装置具有激光加工单元和激光器附件单元，并且激光器附件单元可以借助于附件单元定位装置以致动移动定位在可限定的操作位置。

本发明还涉及借助于具有冲压装置和激光加工装置的机床来加工工件、特别是加工金属板的方法，其中冲压装置的冲压工具的冲压工具部件借助于冲压装置的冲压侧定位装置沿着冲压装置操作行程轴线定位在可限定的位置，并且其中还包括激光加工单元的激光加工装置的激光器附件单元借助于附件单元定位装置以致动移动定位在可限定的操作位置。

背景技术：

上述类型的机床和加工方法在de202009013899u1中公开。

构造为结合冲压/激光机械的现有技术的机械具有c形机械机架，机架具有上机架支腿，冲压装置和激光加工装置彼此挨着地设置在上机架支腿的自由端处。冲压装置和激光加工装置用作加工金属板，为了这个目的借助于坐标引导经过在c形机械机架的下机架支腿上的工件台移动。为了对金属板冲压加工，冲压装置的上冲压工具沿着竖直操作行程轴线实现冲压行程。激光加工装置包括作为加工单元的激光加工头和作为附件单元的屏蔽装置。激光加工头可以沿着竖直轴线上升进入远离工件的休息位置，和下降进入靠近工件的操作位置。从位于操作位置的激光加工头，激光加工光束被朝着旨在加工的金属板引导。激光加工装置的屏蔽装置也可以沿竖直方向定位。在靠近工件的操作位置，屏蔽装置用作将激光加工光束的加工位置相对于环境进行屏蔽，激光加工光束由下降到操作位置的激光加工头朝向相关金属板引导，目的特别是防止以这种方式激光辐射从激光加工光束的加工位置进入环境。屏蔽装置的操作位置以这样的方式限定，在设置在操作位置的屏蔽装置的下端和借助于激光加工光束加工的金属板的上端之间，具有优选大约为一毫米左右的间隙宽度的间隙。

技术实现要素：

本发明的目的使用可能最简单的方式，在具有冲压装置和具有包括激光加工单元和激光器附件单元的激光加工装置的机床上实现上述类型的功能。

这个目的按照通过根据专利权利要求1的机床和专利权利要求14的加工方法的发明完成。

在本发明的情况下，冲压侧定位工具还用于限定激光加工装置的激光器附件单元的操作位置，借助于冲压侧定位工具，冲压工具的冲压工具部件沿着操作行程轴线另外定位，并且所述冲压侧定位工具因而适用于实现相对于工件的限定位置。利用冲压侧定位装置，根据本发明同一个功能单元同时在机床的冲压侧和激光加工侧进行推进或定位功能。由于激光器附件单元的附件单元定位装置相应的不必限定激光器附件单元的操作位置，根据本发明简单结构类型的附件单元定位装置足够用于机床。根据本发明以同样的方式作为机床的剩余显著功能性单元，冲压侧定位装置和附件单元定位装置还借助于机床的编程数控控制来控制。

根据本发明按照专利独立权利要求1的机床和根据本发明按照专利独立权利要求14的加工方法的特定实施方式将会从专利从属权利要求2到13理解。

在本发明根据专利权利要求2的实施方式中，激光器附件单元的操作位置以简单的方式限定，在于借助于冲压侧定位装置，沿着冲压装置的操作行程轴线在停止位置定位用于激光器附件单元的止挡件，所述停止位置以如下方式限定，使得在致动移动方向上支撑在止挡件上的激光器附件单元采取所述操作位置。对于激光器附件单元，因此仅要求能够移动激光器附件单元的附件单元定位装置与已借助于冲压侧定位装置定位的止挡件抵靠。

在本发明的另一个优选实施方式中，规定冲压侧定位装置沿着冲压装置的操作行程轴线结合地定位用于激光器附件单元的止挡件和冲压工具的冲压工具部件。当用于激光器附件单元的止挡件和旨在借助于冲压侧定位装置定位的冲压工具部件彼此机械连接时，用于激光器附件单元的止挡件以及冲压工具的冲压工具部件的共同定位是可能的。

激光器附件单元的操作位置可以特别是取决于激光器附件单元的类型和/或其特定应用。例如，如果具有变化厚度的工件借助于通过激光加工单元指向工件的激光加工光束加工，并且如果提供作为激光器附件单元的目的是相对于环境屏蔽激光加工光束的工件侧加工位置的屏蔽装置，并且不考虑加工工件的厚度具有从工件表面恒定距离，按照发明在机床的坐标系统中激光器附件单元的操作位置必须根据工件厚度，并且因此以变化的方式限定。专利权利要求4和5涉及根据本发明其中这样是可能的机床的实施方式。

激光器附件单元的操作位置的精细调整在本发明根据专利权利要求6的机床中是可能的，其中激光器附件单元具有对立止挡件，所述对立止挡件能在其致动移动方向上调整，并且通过所述对立止挡件将激光器附件单元在致动移动方向支撑在止挡件上，所述止挡件是借助于冲压侧定位装置沿着冲压装置的操作行程轴线定位。

根据专利权利要求7，处于简化的目的，调整螺杆被设置为调整装置以用于激光器附件单元的操作位置的精细调整。

根据专利权利要求8，根据本发明的机床在另一个优选实施方式中具有激光器移动单元，其上设置激光加工装置的激光加工单元、激光器附件单元和附件单元定位装置。借助于加工单元定位装置，激光器移动单元能定位在与激光加工单元远离工件的休息位置或与激光加工单元靠近工件的操作位置相关联的位置。设置在激光器移动单元上的附件单元定位装置用于以所述致动移动将激光器附件单元相对于激光器移动单元定位在限定的操作位置。由于使用相互分开的加工单元定位装置和附件单元定位装置，激光加工装置的激光加工单元和激光器附件单元可以以彼此解除耦接的状态定位。这种情况例如明显不同于背景技术的是，在工件的激光加工中，可能对激光加工单元而言必须的是，为了确保在加工工件上激光加工光束恒定的聚焦位置，不得不相对于工件实现补偿移动，而对于针对激光加工光束的工件侧加工位置的屏蔽装置而言，屏蔽装置设置为激光器附件单元，这样的补偿移动是不期望的。另外，在根据专利权利要求8的机床中，设置有激光器附件单元的激光器移动单元的定位移动能用于将激光器附件单元移动到朝向激光器附件单元操作位置定位的位置，其中所述定位移动借助于加工单元定位装置产生。基于激光器附件单元的这种预调整，那么仅需要具有相对微小数值的一个致动移动来移动激光器附件单元到操作位置。激光器附件单元到操作位置的致动移动因此能借助于附件单元定位装置产生，附件单元定位装置是微小的和/或以技术上简单的方式构造。

在本发明的情况下，冲压工具部件(其冲压侧定位装置用于限定激光器附件单元的操作位置)原则上可为通过切割加工工件的冲压工具部件。根据本发明，发明含义中的冲压侧定位装置可相应地还包括机床的冲压装置的冲压驱动器。

根据专利权利要求9，在本发明的情况下优选的是除了冲压驱动器外设置冲压侧定位装置，其中冲压加工单元借助于冲压驱动器并且冲压工具的不同于冲压加工单元的冲压工具部件借助于冲压侧定位装置沿着冲压装置的操作行程轴线移动。冲压加工单元借助于冲压驱动器沿着操作行程轴线以朝着工件定向的操作行程和以反向于操作行程定向的返回行程移动。借助于冲压驱动器产生的冲压加工单元的返回行程用于将激光加工装置的已借助于附件单元定位装置定位在操作位置的激光器附件单元从该操作位置移动到非操作位置。

在根据本发明专利权利要求10的实施方式中，载架设置在冲压驱动器的挺杆上，目的是将激光器附件单元移动到非操作位置。如果激光器附件单元的操作位置借助于能通过冲压侧定位装置定位的止挡件限定，则冲压驱动器挺杆上设置的载架，在与冲压驱动器返回行程相关联的挺杆的缩回移动的情况中，能承载止挡件并且能通过该止挡件将在致动移动方向上支撑在止挡件上的激光器附件单元从操作位置移动到非操作位置。

在本发明的优选实施方式中，另外用于将形式为冲压工具的脱模件的冲压工具部件沿着冲压工具的操作行程轴线进行定位的定位装置被设置为用于限定激光器附件单元的操作位置的冲压侧定位装置(专利权利要求11)。

使用活塞/气缸单元，根据本发明专利权利要求12的机床有利的是，具有结构简单但是操作可靠的定位装置作为附件单元定位装置和/或作为冲压侧定位装置和/或作为加工单元定位装置。

尤其是，激光器附件单元的与实践有关的实施方式设置在根据本发明专利权利要求13的机床上。优选的是能用作屏蔽装置和用作工件压制件的激光器附件单元。

附图说明

参照根据本发明的机床的示例性示意图在下文更加详细的说明本发明。

具体实施方式

附图示出了部分的构造为组合冲压/激光机械的机床1。机床1具有机械机架2，在所述机械机架上承载结构3被垂直于附图平面可移动地引导。承载结构3支撑冲压装置4和激光加工装置5。冲压装置4和激光加工装置5都用于加工在加工操作期间支撑在常规结构类型的工件台上的金属板6，出于简洁的原因所述工件台没有示出。金属板6可以借助于常规坐标引导件在工件台上方沿双箭头7的方向移动以用于加工的目的。

由于承载结构3垂直于附图平面移动并且同时存在金属板6在双箭头7的方向上移动，冲压装置4和激光加工装置5可以被定位在金属板6任何需要的位置。

冲压装置4包括冲压驱动器8，所述冲压驱动器带有未示出的常规结构类型的液压或火电驱动组件和带有借助于驱动组件沿着冲压装置4的操作行程轴线10可以上升和下降的挺杆9。为了对金属板6冲压加工，公知的方式是作为常规构造类型的冲压加工单元的冲压模引入在挺杆9下端的工件接收件11。在附图中，冲压模没示出，并且配合冲压模用于金属板6的冲压加工并且在金属板6下方与冲压模相反的常规底部冲压模也没有示出。冲压模和底部冲压模一起形成有脱模件(stripper)12，其设置为冲压装置4的冲压工具13的另外的冲压工具部件。

同时挺杆9可以借助于冲压驱动器8的驱动组件沿着操作行程轴线10上升和下降，冲压工具13的脱模件12可以借助于冲压侧定位装置14沿着冲压装置4的操作行程轴线10定位在限定位置。冲压驱动器8和冲压侧定位装置14以相同的方式作为机床1的剩余功能单元借助于可编程数控单元控制。

冲压侧定位装置14包括两个结构相同的活塞/气缸单元15，其每个具有连接到机床1的承载结构3的气缸16，和可以在气缸16内沿着操作行程轴线10移动的活塞17。活塞杆18安装到每个活塞17，向下离开相关气缸16并且从活塞17沿着操作行程轴线10延伸。利用远离活塞17的端部，每个活塞/气缸单元15的活塞杆18连接到脱模件12。靠近在各个气缸16的活塞的出口，具有两个相互对立夹爪的液压致动夹紧装置19设置在每个活塞/气缸单元15上。

由于被选定的驱动器配置，冲压工具13的脱模件12和冲压驱动器8的挺杆9可以以相互脱离接合的状态沿着冲压装置4的操作行程轴线10移动，所述挺杆设置有冲压工具13的冲压模(未示出)。

冲压侧定位装置14可以在金属板6的冲压加工期间以两种不同的操作模式操作，即以“主动脱模”的操作模式或以“被动脱模”的操作模式操作。

在冲压操作的开始，冲压驱动器8的挺杆9位于其上死点。脱模件12借助于冲压侧定位装置14移动到其上端位置并且因此与金属板6分离到最大程度。脱模件12的内轴环20竖直分布在挺杆9的外轴环21之上。

在冲压侧定位装置14的“主动脱模”操作模式中，在活塞/气缸单元15上的夹紧装置19持续停用。由于在活塞/气缸单元15的气缸16中于活塞17之上积累的压力，从而脱模件12经由活塞17和活塞杆18，沿着冲压装置4的操作行程轴线10，以内轴环20从上部被压到挺杆9的外轴环21上。在这种情况中脱模件12的下端相对于安装到挺杆9的冲压模在朝向金属板6的方向上突出。

如果，从这些关系出发，冲压驱动器8被致动并且因此冲压模以指向金属板6的操作行程移动，并且如果在冲压侧定位装置14的活塞/气缸单元15的气缸16内的活塞17进一步以压力作用在其上端，挺杆9与位于挺杆9的外轴环21的脱模件12，沿着冲压装置4的操作行程轴线10在朝向金属板6的方向一起下降。在沿着操作行程轴线10结合向下移动期间，初始以相对于冲压模在冲压模操作行程方向上引导的脱模件12，冲击金属板6的上侧，同时无论如何挺杆9和安装其上的冲压模继续向下移动。在现在由挺杆9和冲压模相对于脱模件12实现的下降移动期间，设置在挺杆9上的冲压模与设置在金属板6相对侧的底部冲压模配合地产生在金属板6上冲出的部分。

当冲压模的操作行程已结束并且挺杆9设置在其下死点位置时，在活塞/气缸单元15的气缸16内形成于活塞17之上的气缸腔被切换到无压力状态。如果冲压模现在实现与先前操作行程相反方向的返回行程，并且如果挺杆9因此沿着操作行程轴线10以向上缩回移动来移动，则挺杆9的外轴环21冲击初始仍然位于金属板6上的脱模件12的内轴环20的下侧。如果挺杆9沿着操作行程轴线10的缩回移动继续，则挺杆9承载脱模件12进入其上端位置，在该上端位置处脱模件12的下端重新与金属板6分开到最大程度。

随后可以继续适用于以上述方式实现的另一个金属板6的冲压加工。在冲压侧定位装置14的“主动脱模”操作模式中，脱模件12相应地利用冲压模从上端位置直到其冲击旨在加工的金属板6的每个操作行程与冲压侧定位装置14的持续停用的夹紧装置19下降。

冲压侧定位装置14的“被动脱模”操作模式中的关系是不同的。

同样在冲压侧定位装置14的这个操作模式中，位于上端位置的脱模件12的内轴环20，通过致动冲压侧定位装置的活塞/气缸单元15，并且利用停用的冲压侧定位装置14的夹紧装置，初始沿着操作行程轴线10从上部被压到设置在其上死点位置的挺杆9的外轴环21上。在冲压侧定位装置14的“被动脱模”操作模式中，在这些条件下实现的冲压驱动器8的致动还导致挺杆9和脱模件12开始实现沿着操作行程轴线10的共同下降移动。

然而，在冲压侧定位装置14的“被动脱模”操作模式中，挺杆9和脱模件12的联合下降移动在脱模件12冲击金属板6之前结束。反而，在脱模件12的下端仍然距金属板6接近一毫米的时刻，在冲压侧定位装置14的活塞/气缸单元15上的夹紧装置19致动。脱模件12从而被防止实现沿着操作行程轴线10的持续下降移动。由于夹紧活塞/气缸单元15的活塞杆18，脱模件12不会伴随挺杆9进行进一步的下降移动。而挺杆9进一步下降并且同时安装到挺杆9的冲压模沿着冲压装置4的操作行程轴线10继续它的操作行程，并最终实现对金属板6的冲压加工操作，脱模件12沿着操作行程轴线10保持就位，在该位置它具有与金属板6分开的限定间距。在冲压模的操作行程之后的挺杆9的缩回移动过程中，挺杆9的外轴环21冲击借助于夹紧装置19固定在位置上的脱模件12的内轴环20。如果冲压侧定位装置14的活塞/气缸单元15现在切换到无压力状态并且夹紧装置19被释放，则具有持续缩回移动的挺杆9可以承载脱模件12到其上端位置。

在“被动脱模”操作模式中，在机床1的激光操作期间，机床1的冲压侧定位装置14以附图所示的方式使用来限定激光加工装置5的屏蔽装置22的操作位置，屏蔽装置设置为激光器附件单元。

除了用作激光加工装置5的激光加工单元的激光切割头23，设置屏蔽装置22。屏蔽装置22的功能基本上包括在金属板借助于从激光切割头23引导到金属板6上的激光加工光束加工期间将激光加工光束在金属板6上的加工位置相对于环境屏蔽。在附图中示出在金属板6借助于激光加工光束加工期间的关系，激光加工光束借助于光束轴线24表示。另外，屏蔽装置22还可以用作工件压制件，并且这样防止金属板6在双箭头7的方向上实现的板材移动期间晃动。

屏蔽装置22、激光切割头23和以活塞/气缸25的形式的附件单元定位装置，设置在沿着冲压装置4的操作行程轴线10在机床1的承载结构3的线性导轨27上引导移动的载架26上。构造为活塞/气缸单元28的加工单元定位装置用于沿着线性导轨27移动载架26，加工单元定位装置的气缸在附图中以断开的状态示出并且在附图中不可见的端部连接到机床1的承载结构3。

在金属板6的冲压加工操作期间，激光加工装置5不可操作。借助于活塞/气缸单元28，载架26沿着承载结构3的线性导轨27移动到上端位置，并且装配到载架26的激光切割头23从而移动到远离工件的休息位置，其中以常规方式在激光切割头23的工件侧端设置的激光喷嘴具有远离待加工金属板6相对大的距离。连接到屏蔽装置22的活塞/气缸单元25的活塞杆引入到相关气缸的内部。从而，沿着冲压装置4的操作行程轴线10相对于设置在远离工件的休息位置的激光切割头23，屏蔽装置22采取如下位置，在该位置激光喷嘴在激光切割头23的下端处相对于屏蔽装置22的下侧大致朝向金属板6伸出。

如果对金属板6的冲压操作结束，并且如果相应的设置有冲压模的挺杆9上升到其上死点位置并且冲压工具13的脱模件12上升到其上端位置，使用冲压侧定位装置14准备好金属板6的激光加工。

在冲压侧定位装置14的“被动脱模”操作模式中，为了这个目的，初始利用停用的冲压侧定位装置14的夹紧装置19，挺杆9和以内轴环20定位在挺杆9的外轴环21上的脱模件12沿着冲压装置4的操作行程轴线10一起下降。一旦设置在脱模件12上用于屏蔽装置22的止挡件29沿着操作行程轴线10定位在存储在机床1的数控中的限定停止位置，夹紧装置19致动并且脱模件12的下降移动因此终止。尽管之后挺杆9仍然继续其下降移动，然而随后通过冲压驱动器8在挺杆9上的冲压模仍然明显从金属板6分开的时刻已经关闭来停止。停止的冲压模和金属板6之间的距离可以例如以如下方式设置尺寸，使得在随后激光加工操作的背景下在双箭头7的方向实现的金属板移动期间，金属板6可甚至在成型部分于金属板6上向上突出时经过冲压模。

如果连接到脱模件12的止挡件29借助于冲压侧定位装置14定位在限定停止位置，则设置为加工单元定位装置的活塞/气缸单元28致动，并且激光切割头23从其远离工件的休息位置沿朝向旨在加工的金属板6的方向移动到靠近工件的操作位置，其中激光加工头23可以借助于激光加工光束加工金属板6。由于活塞/气缸单元28与载架26接合并且载架26还同样支撑用作附件单元定位装置的活塞/气缸单元25和屏蔽装置，活塞/气缸单元25和屏蔽装置22进行借助于活塞/气缸单元28产生的激光切割头23的下降移动。

如果激光切割头23定位在靠近工件的操作位置，则屏蔽装置22初始仍然相对于激光切割头23以这样的方式设置，在竖直方向屏蔽装置22的下侧比在激光切割头23下端的激光喷嘴具有距金属板6明显更大的距离。屏蔽装置22因此还不能够进行其目的的屏蔽功能。

为了改变这种情况，活塞/气缸单元25致动。从而，活塞/气缸单元25的活塞杆从相关气缸向下移动，并且屏蔽装置22相对于激光切割头23执行沿朝向金属板6方向的致动移动。一旦设置在屏蔽装置22上的对立止挡件30冲击已经借助于冲压侧定位装置14的活塞/气缸单元15定位在限定停止位置的止挡件29，屏蔽装置22的致动移动结束。止挡件29的停止位置以这样的方式限定，屏蔽装置22在致动移动的方向支撑在止挡件29上，屏蔽装置22的下侧具有从想要加工的金属板6大约一毫米的距离，并且屏蔽装置22因此采用其操作位置，在所述操作位置屏蔽装置22能够将从激光切割头23到金属板6上的激光加工光束加工位置相对于环境进行屏蔽。通过已经借助于冲压侧定位装置14与脱模件12一起沿着冲压装置4的操作行程轴线10定位止挡件29的停止位置，屏蔽装置22的操作位置从而被限定。

设置在屏蔽装置22上对立止挡件30和脱模件12上止挡件29之间并且实例中所示是结构为调整螺杆的调整装置31，使得能够精细调整屏蔽装置22的操作位置。

如果，图中所示的金属板6的位置中，目的是加工更大厚度的金属板，用于屏蔽装置22的止挡件29借助于冲压侧定位装置14、更具体是借助于冲压侧定位装置14的夹紧装置的相应控制被定位到比图中所示停止位置高板厚差的停止位置。在低过板厚差的停止位置，当想要加工比金属板6具有更小厚度的金属板时，止挡件29借助于冲压侧定位装置14定位。