机床的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及布置成将能量源和介质中的至少一个通过处理头传输至工件上的机床或其他类型的机械。机床可具体地但并不专有地指代混联机床(hybrid machine tool)。具体地但并不专有地，本发明可涉及一种沉积系统，该沉积系统布置成使用或不使用设置除沉积物料之外的能量源将而将物料沉积到工件的表面上。
[0002]此外，本发明涉及布置成将物料通过处理头而沉积到工件的表面上的机床。
【背景技术】
[0003]过去的机床用于通过加工而从工件移除物料的机床，并且这种机床包括通常由电脑控制或由计算机数控(CNC)的铣床等。随着技术的发展，目前能够使用这种机械来执行其他功能，诸如其他形式的物料移除(超声波、激光等)、焊接和物料沉积(诸如激光沉积、表面硬化、定向能量沉积、增材制造，等)。
[0004]已知提供处理头的布置可被装配至现有的机床，诸如多轴线CNC铣床。然而，这种现有技术的处理头不如期望的方便。
[0005]现有技术中还已知使用机器人(诸如机械臂等)加工物料。事实情况或许是机械臂和机床的领域是合并的，但目前的情况是机械臂和机床的领域有所不同。例如，由于机械臂提供较高程度的移动和柔性，所以机械臂不是刚性的或精确的，通常将其归位重型机械操作的第二选择。
【发明内容】
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种机床，该机床布置成通过处理头将能量源传输到工件上，其中，该机床可具有布置成临时地接收处理头或者其他加工头或处理头的夹持机构。在一些实施方式中，第一方面可涉及机械臂等，而不是机床。
[0007]机床可布置成对工件进行处理。
[0008]通常，夹持机构容纳在主轴头中。此外，机床通常具有一轴线，处理头在连接至夹持机构时穿过该轴线，并且处理头布置成围绕该轴线移动。
[0009]处理头可包括一个或多个导向机构，该导向机构布置成将能量源引导到工件上。
[0010]处理头还可包括对接岐管，该对接岐管布置成连接有在使用中待供应至处理头的一种或多种介质以促进对工件进行处理。
[0011]党处理头连接至夹持机构时，对接岐管允许将一种或多种介质供应至处理头。
[0012]方便地，机床还包括至少一个机构，该机构布置成将供应对接岐管移动成与处理头对接岐管连接和/或断开连接，使得当两个对接岐管连接时将介质或每种介质供应至处理头。
[0013]供应对接岐管可布置成允许能量源传输到处理头中。
[0014]通常，一旦两个岐管连接，实施方式就允许通过处理头对接岐管来传输能量源。这种实施方式的方便之处在于当岐管连接在一起时允许连接至能量源。
[0015]在其它实施方式中，能量源可沿机床的轴线而传输。该轴线可通过夹持机构的轴线来对准。技术人员可理解到，这是沿机床的主轴的轴线并且可包括引导能量源穿过中空主轴。
[0016]实施方式还可具有对接岐管中的管道，该管道布置成供应冷却介质和可处理介质中的至少一种，冷却介质布置成对处理头内的导向机构或每个导向机构进行冷却，可处理介质布置成在使用中由能量源进行处理。方便地，冷却介质、保护介质和可处理介质中的每一种可简化地被称为介质。而且，这种实施方式是方便的，这是因为在使用时一旦岐管连接，就允许方便地供应介质或每一种介质。
[0017]对于本领域的技术人员将认识到，当所选择的物料暴露于能量和/或温度时，期望提供一种惰性环境。这可通过局部地(例如通过处理头)释放保护气体(即，保护介质)而实现。可替换地，可在室中进行这种活动，该室围绕机床或机床的包含真空或可替换的惰性环境的一部分而设置。
[0018]许多实施方式提供了对准机构，该对准机构布置成将介质供应器和能量源中的至少一个与处理头对接岐管内的管道对准。将认识到，能量源通常需要精确地对准以使得其在使用时正确地聚焦，并且提供对准机构确保了在两个岐管连接时而连接的能量源被正确地对准。
[0019]在一些实施方式中，对准机构至少部分地由大致平面的表面所提供。
[0020]方便地，存在连接至供应对接岐管的壳体。该壳体可容纳用于能量源的导向机构。在一个实施方式中，壳体容纳光束扩展器，该光束扩展器布置成对激光束进行扩展。在处理头的外部设置至少一些导向机构有助于确保其设置有与处理头中的环境相比不严酷的环境。技术人员将认识到一些导向机构相对易碎。
[0021]通常，实施方式在使用中布置成将能量源聚焦到与处理头的纵向轴线对齐的区域上。这种布置的方便之处在于由于无需考虑多个轴线中偏移而使机床易于编程，并且由于工作区域无需考虑偏移而使机床更小。技术人员将理解到当能量源的聚焦从轴线偏移时，由于进一步的平移需要考虑偏移，所以需要处理物体工作区显著增加。
[0022]实施方式可提供能量源，该能量源为下列能量源中的至少一种:激光、电子束、电弧、等离子体、微波、激微波、聚焦的电磁辐射或声波(包括超声波)等。电磁辐射可例如为下列中的任一种:x射线、微波、紫外线、红外线等。
[0023]设置在处理头内和/或壳体内的导向机构可包括下列装置中的任一种:一个或多个透镜、镜子、棱镜、衍射光栅、光束扩展器、空间光调制器、光学器件、电親合机构、介质传导路径、感应耦合机构、光束转向部件、光束转向场发生器、微机电系统、微镜装置、保护部件(诸如为包括共轴丝线的电磁干涉(EMI)保护件)等。然而，如果处理头包括更加耐用且较少的部件则也是方便的。
[0024]特别地，在一些实施方式中，处理头可包括透镜和反射件。
[0025]机床在使用中可布置成供应下列介质的至少一种:金属、聚合物或者粉末形式或丝状物形式的陶瓷物料；冷却或处理流体；气体；处理流体等。
[0026]方便地，机床的控制器布置成自动地或至少半自动地令机床更换夹持机构内的处理头。技术人员将认识到，术语机床的控制器布置成覆盖机床内部的控制器以及联网的或以其他方式耦接至机床的控制器。
[0027]将认识到，术语“机床”使用在整个机械加工中。已经描述了能互换的头部，并且常规的铣刀头和加工头(有时是指加工刀具或工具)指的是加工头。如在本申请中公开的可替换的头部，术语“处理头”用于处理工件，该工件可涉及将能量引导至工件的方向或将介质和能量引导至工件的方向，或者涉及将介质应用/沉积到工件上。
[0028]技术人员将认识到，虽然本发明关于机床进行了描述，但是可以设想到，能够使用工件更换器和/或对接站来改变机械臂或其他附加制造装置。一旦这些装置发生改变，则这些改变的装置可被视为与机床类似。
[0029]根据本发明的第二方面，提供了一种套件，该套件包括与供应对接岐管相结合的处理头，其中，处理头布置成在使用中连接至机床的夹持机构等，并且该套件还包括下列装置中的至少一些:
[0030]a) 一个或多个导向机构，该导向机构布置成将能量源聚焦至工件上；
[0031]b)处理头对接岐管，该处理头对接岐管布置成连接有在使用中待供应至处理头的一种或多种介质以促进对工件进行处理；以及
[0032]c)供应对接岐管包括一个机构，该机构布置成将供应对接岐管移动成与处理头对接岐管连接和/或断开连接，使得当两个岐管连接时将介质在使用中供应至处理头。
[0033]实施方式可将对接岐管布置成允许将能量源传输到处理头中，方便地，壳体连接至供应对接岐管。
[0034]通常，实施方式可提供具有管道的处理头对接岐管，该管道布置成供应冷却介质和能量源可处理介质，该冷却介质布置成对在处理头内的导向机构或每个导向机构进行冷却，该能量源可处理介质布置成在使用中由能量源进行处。本文所描述的其他流体和/或介质还可在两个岐管之间被连通。
[0035]在一些实施方式中，除了在处理头中的导向机构还可设置另外的导向机构，该导向机构可与供应对接岐管关联。
[0036]本发明的至少一些实施方式可布置至少一个导向机构(在处理头中的导向机构和/或除了在处理头中的导向机构之外的导向机构)，这样使得能量源可处理介质选择地在处理头内熔化或在处理头外部熔化。
[0037]在可替换的或附加的实施方式中，该套件可包括多个处理头，多个处理头中的每一个都将能量源有区别地聚焦至装置中的其他处理头上。例如，第一处理头可布置成将能量源可处理介质在处理头中熔化。第二处理头可布置成将能量源可处理介质在处理头外部熔化。
[0038]方便地，对接岐管包括对准机构，该对准机构布置成将供应对接岐管中的介质供应器与处理头对接岐管内的管道对准。在一些实施方式中，可设置对接臂，该对接臂布置成将头部连接至夹持机构。该臂进而可被收回到储存位置。
[0039]在一些实施方式中，可存在多个对接臂。此外或可替代地，可设置多个工具更换器。
[0040]通常，对准机构布置成在使用中连接至壳体，该壳体布置成将能量源传输到处理头中。
[0041 ] 壳体可布置成容纳除了容纳在处理头中的导向机构之外的导向机构。
[0042]通常，实施方式布置成将能量源聚焦在与处理头的纵向轴线对齐的点或区域上。
[0043]根据本发明的第三方面，提供了一种连接处理头的方法，该处理头布置成将能量源聚焦到工件上，该方法包括:
[0044]a)使机床等从储存位置选择处理头并将处理头插入到机床的夹持机构中；以及
[0045]b)对一个机构进行致动，该机构布置成将供应对接岐管移动成与处理头对接岐管连接；
[0046]c)其中，供应对接岐管与处理头对接岐管的连接提供了一定量的一种或多种介质以供应至处理头，使得在使用中能供应介质或每一种介质。
[0047]此外，该方法包括替换机床储存区内的处理头的相反处理。
[0048]根据本发明的第四方面，提供了修复部件的方法，该方法包括下列步骤中的至少一个:
[0049]a)令机床选择处理头
[0050]b)令机床将一定量的介质连接至处理头；
[0051]c)令机床执行将物料加入到部件的附加处理步骤；
[0052]d)令机床对储存区域内的处理头进行更换；
[0053]e)令机床从储存区域选择加工头；
[0054]f)令机床从至少为添加至待修复零件的物料中移除物料；以及
[0055]g)选择性地选择可替换的加工头、处理头或检验头(例如接触式检测头)并且检测或处理工件。
[0056]处理头可为本发明的上述方面中任一项的处理头。
[0057]a段和b段中的方法可为本发明的第三方面的方法。
[0058]在一些实施方式中，还可提供连接件以用于处理头与加工头之间的电连接、光连接和机械连接。这些连接件提供用于处理监控传感器和装置的连接