專利名稱：具有利用射束的切割頭和聯(lián)接到移動切割頭的移動單元的抽吸管的切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用射束加工工件的工件加工系統(tǒng)，例如激光切割系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在利用射束(例如激光束、火焰等)切割工件例如金屬板的過程中，一般需要從切割區(qū)域清除碎片和塵土。這通常利用抽吸完成，典型的是利用設(shè)置在工件支撐件下方的、靜止的大體積的抽吸腔完成。在JP10137943中已經(jīng)提出提供一種塵土收集裝置定位在工件支撐件下方并且利用單獨(dú)驅(qū)動器的切割頭的切割系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面的特點(diǎn)在于切割機(jī)，所述切割機(jī)包括工件支撐件；具有相關(guān)的驅(qū)動器的移動單元；以及切割頭，其在所述工件支撐件上方安裝在移動單元上并且構(gòu)造成發(fā)出切割射束，例如激光束或火焰切割射束以便加工支撐在所述工件支撐件上的工件。 另外，抽吸管設(shè)置在所述工件支撐件下方并且聯(lián)接到所述移動單元以便在切割操作過程中所述抽吸管與移動單元一起移動，同時抽吸管的開口保持定位在切割頭下方。在一些例子中，抽吸管的特點(diǎn)在于細(xì)長槽，所述細(xì)長槽定位在工件支撐件下方以便在切割射束經(jīng)過工件支撐件之后攔截切割射束。在一些實施例中，所述細(xì)長槽由抽吸管的相對的壁限定，每個壁限定多個隔開的抽吸開口，該多個隔開的抽吸開口與另一壁上的抽吸開口偏離。在一些實施方式中，抽吸管限定抽吸體積，所述抽吸體積位于一對抽吸腔之間，所述一對抽吸腔在抽吸管的一端接合在與抽吸腔相通的輸出腔中。所述輸出腔可以通過構(gòu)造成在所述抽吸槽中移動的輸出管連接到抽吸槽。在一些情況下，設(shè)置密封裝置，所述密封裝置構(gòu)造成在輸出管的移動過程中密封抽吸槽。例如，所述密封裝置可以包括一對風(fēng)箱，每個風(fēng)箱具有兩個端部并且在其一個端部連接到輸出管。在一些例子中，抽吸管的特點(diǎn)在于細(xì)長部件，例如軸，所述軸可樞轉(zhuǎn)以打開連接到軸的排放槽，所述軸構(gòu)造成當(dāng)切割頭操作時吸收從切割射束吸收的能量。在一些情況中，所述軸是中空的并且連接到冷卻劑的液流。優(yōu)選的，所述軸的橫向尺寸選擇成對應(yīng)于切割射束在軸的高度處的寬度。在一些結(jié)構(gòu)中，所述軸可以隨著處于打開位置的排放槽側(cè)向平移， 從而增大排放槽面積。切割機(jī)的一些例子的特點(diǎn)還在于碎屑抽屜，所述碎屑抽屜構(gòu)造成接收從排放槽排放的段和碎屑。在一些場合，切割機(jī)的特點(diǎn)在于定位在所述軸下方的斜坡部件，所述斜坡部件形成將段和碎屑弓I導(dǎo)到碎屑抽屜中的滑動表面。在一些實施方式中，切割機(jī)包括機(jī)架，所述機(jī)架具有設(shè)置在抽吸管下方并且被所述抽吸管防護(hù)而免受射束能量的中心機(jī)架部件。有利的是，所述中心機(jī)架部件可以構(gòu)造成提供整個切割機(jī)可以被提升和移動的提升點(diǎn)。在一些實施方式中，抽吸管通過力限制連接部連接到移動單元，所述力限制連接部允許在移動過程中響應(yīng)于抽吸管遇到障礙而進(jìn)行所述移動單元與所述抽吸管之間的相對移動。切割機(jī)可以包括響應(yīng)于所述抽吸管和移動單元之間的相對移動的關(guān)閉開關(guān)。本發(fā)明的另一方面的特點(diǎn)在于切割工件的方法，所述方法包括從安裝在具有驅(qū)動器的移動單元上的切割頭發(fā)出切割射束到工件的區(qū)域，同時利用所述驅(qū)動單元的驅(qū)動器將抽吸管的開口定位在切割射束下方，并且通過抽吸管的開口施加抽吸。優(yōu)選的，所述抽吸管具有較小的容積，允許利用相對較小的并且廉價的真空單元抽取較強(qiáng)的真空。這里公開的切割系統(tǒng)對在切割操作過程中將塵土和碎片從切割區(qū)域清除的問題可以提供穩(wěn)定的、簡單并且低成本的解決方案，同時還能夠使得機(jī)器部件在射束的投射路徑中的工件支撐件下方。本發(fā)明的一個或多個實施方式的細(xì)節(jié)在下面的附圖和描述中說明。本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從說明書和附圖以及從權(quán)利要求書中變得明顯。


圖1是激光切割系統(tǒng)的前視圖。圖2是沿著線A-A截取的圖1的激光切割系統(tǒng)的橫截面視圖。圖3是圖1的區(qū)域I的放大細(xì)節(jié)視圖。圖4是圖3的一部分的放大視圖。在圖4中，槽部件18在三個不同的位置被示出， 即關(guān)閉位置、轉(zhuǎn)動位置以及轉(zhuǎn)動/移位位置。圖5是圖2的左手側(cè)示出的抽吸槽的放大視圖(圖6的區(qū)域II)。圖6是沿著圖1中線A-A截取的抽吸系統(tǒng)的收集器部分的橫截面圖。圖7是沿著圖2的線D-D截取的抽吸槽的橫截面視圖。圖8和8A是示出了抽吸系統(tǒng)的收集器部分與切割系統(tǒng)的移動單元的連接的細(xì)節(jié)的局部立體圖。相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
具體實施例方式下面更詳細(xì)的描述的激光切割系統(tǒng)包括例如抽吸管的射束攔截單元，所述射束攔截單元構(gòu)造成與所述切割頭的移動配合而至少沿著一個軸線移動，這或者可以通過結(jié)構(gòu)上將所述抽吸管與加工頭系統(tǒng)連接或者通過利用控制為提供必要的移動配合的單獨(dú)驅(qū)動器實現(xiàn)。所述抽吸管或其它射束約束裝置具有相對較小的抽吸體積，因此為了獲得管道和碎片的良好清除并不需要較大的抽吸單元。例如，在一些情況中，抽吸單元可以具有小于 700m3/h，或者甚至小于500m3/h的抽吸能力。在一些實施例中，這允許使用相對低成本的抽吸單元，從而減小了切割系統(tǒng)的總成本而不損害其效果。這種抽吸管也設(shè)計成在切割系統(tǒng)的整個切割區(qū)域都提供均勻的抽吸。另外，所述抽吸管設(shè)計成安全地容納切割射束，允許結(jié)構(gòu)設(shè)置在抽吸管下方。參照圖1，激光切割系統(tǒng)包括機(jī)架1，所述機(jī)架在其前壁和后壁包括槽9。所述激光切割系統(tǒng)包括切割頭5，所述切割頭以傳統(tǒng)方式安裝在移動單元3上，移動單元3從頂梁2支撐。細(xì)長抽吸管7以允許抽吸管7與移動單元3 —起沿著X軸線51移動并且由此與所述切割頭一起移動的方式安裝到移動單元3。因此，僅僅需要一個移動單元驅(qū)動器(例如， 驅(qū)動電機(jī)、相關(guān)聯(lián)的電機(jī)控制器以及適當(dāng)?shù)膭恿鬟f部件)就可以將移動單元3和抽吸管7 都移動。抽吸管7的安裝可以例如通過支撐架6實現(xiàn)，所述支撐架的結(jié)構(gòu)將在下文中詳細(xì)描述。所述激光切割系統(tǒng)還包括支撐板條4(圖3)，所述支撐板條為將被從切割頭5發(fā)射的激光束切割的工件提供支撐?？蛇x擇地，在另一種結(jié)構(gòu)中，每個移動單元3和抽吸管7由各自的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動，所述驅(qū)動系統(tǒng)被控制以便引起配合移動。后面的結(jié)構(gòu)在希望工件支撐結(jié)構(gòu)沿著其側(cè)面連接到機(jī)架的機(jī)器中，以及在提供單獨(dú)的驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的支撐連接機(jī)器中特別有用。現(xiàn)在參照圖2和3，抽吸管7沿著槽9移動，并且，由于其聯(lián)接到移動單元，抽吸管一直定位為其抽吸開口 10和軸19直接在激光束11之下。(注意到，射束11的位置被示出為稍微從其直接與軸19對準(zhǔn)的實際位置偏離)。機(jī)架1包括形成為上部M和基部25 (圖 2)的焊接件的機(jī)架連接部件102。六個加強(qiáng)鋼板31 (圖1)焊接在4米長的連接部件102 中，在其中點(diǎn)附近更緊密地隔開。機(jī)架連接部件102直接定位在切割區(qū)域下方，由于一直包含來自切割頭的射束的抽吸管7的射束約束功能，這是可能的。優(yōu)選地，所述機(jī)架連接部件延伸機(jī)架的長度并且大體居中地定位或者與支撐移動單元和切割頭的頂梁2的邊緣對準(zhǔn)地位于在機(jī)架的端部的副架108、109上，如圖1中所示。所述機(jī)架連接部件大體是三角形橫截面，并且由此限定相對的傾斜表面，三角形的頂點(diǎn)定位為最接近被切割的工件。機(jī)架結(jié)構(gòu)的其它細(xì)節(jié)可以在2009年4月7提交的、與本申請一致的、題目為“工件加工系統(tǒng)”、并且指定的序列號為61/167，298的專利申請中找到，該申請的全部內(nèi)容并入這里。抽吸管7包括由壁112、113(圖4)限定的兩個側(cè)抽吸腔12、13 (圖3、4)。壁112包括抽吸開口 14(圖4、6)，所述抽吸開口 14與相對的壁113中的抽吸開口 15偏離。在切割系統(tǒng)的操作過程中，這些抽吸開口在抽吸腔12、13和設(shè)置在切割區(qū)域下方的中心體積114 之間提供真空聯(lián)通。所述抽吸開口偏離以便接近所有切割位置提供抽吸并且提高切割頭的整個工作區(qū)域上的抽吸均勻性(均勻的空氣速度)。抽吸腔12、13在抽吸管的一端接合到輸出腔16 (圖5-7)。輸出腔16通過輸出管17連接到抽吸槽8，所述抽吸槽8定位在機(jī)架的后部并且自身連接到抽吸單元(未示出)。在切割頭的移動過程中，所述輸出管17沿著抽吸槽8的部件沈的長度移動，同時部件沈保持靜止。為了在該相對移動過程中保持抽吸，左風(fēng)箱27(圖5和圖7)以及右風(fēng)箱觀(圖7)連接到管17的下部以形成密封裝置。左風(fēng)箱和右風(fēng)箱響應(yīng)于移動推一個風(fēng)箱并且拉另一個風(fēng)箱的輸出管17的移動交替膨脹和收縮，以便連續(xù)密封抽吸槽部件沈的開口四。風(fēng)箱優(yōu)選由防火材料或耐火材料形成。在切割頭切割工件的操作過程中，煙霧、碎片和小段落入抽吸管7的開口 10中。煙霧和細(xì)粉塵與氣流一起流動通過偏離的抽吸開口 14、15，并且被抽到抽吸單元中。較大的碎片和小段通過設(shè)置在中心體積114的基部處的碎屑槽或排放槽18排出。碎屑槽可以在如圖4中所示的三個位置之間移動。在其正常的關(guān)閉位置，碎屑槽18與壁112和113的底部密封，防止碎屑和小段流出。碎屑槽18可轉(zhuǎn)動，并且隨后可在兩個步驟中移動到轉(zhuǎn)動/移位位置，在轉(zhuǎn)動/移位位置碎屑和小段可以被從抽吸管排出?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述這種移動。參照圖4，碎屑槽18安裝在軸19上。軸19用作碎屑槽18的樞轉(zhuǎn)軸，并且在切割過程中也吸收激光束能量。軸19是水冷的以便允許其吸收激光能量，并且沒有過熱和由此帶來的損壞。當(dāng)切割加工完成時，移動單元3以及由此使得抽吸管7移動到切割區(qū)域之外到達(dá) “停機(jī)”位置，例如到達(dá)圖1中所示的右手位置。在該位置，約束單元接觸使軸19轉(zhuǎn)動(圖 4中順時針)的固定止擋(未示出)，伸長拉伸彈簧21。拉伸彈簧21在其端部121連接到抽吸管的外表面并且在其相對的端部連接到碎屑槽。因此，當(dāng)槽18打開時彈簧21伸長，并且當(dāng)抽吸管移離停機(jī)位置時彈簧21用作使得槽18回到其正常的關(guān)閉位置的返回彈簧。槽18首先響應(yīng)于軸19的初始轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動90度到其轉(zhuǎn)動位置。移動單元3朝向其行程的端部的進(jìn)一步移動引起軸19的移動(向著圖4中的左側(cè))。軸19和相連接的槽 18因此移開，提供了用于碎屑排放的較大間隙。排放的小段和碎屑通過如上所述的用作滑動表面或斜坡部件的機(jī)架連接部件的上表面M的輔助落入碎屑盒22、23(圖1和圖2)。所述切割系統(tǒng)隨后準(zhǔn)備好用于下一個加
工周期。當(dāng)下一個加工周期開始時，移動單元3移離其停機(jī)位置并且彈簧21關(guān)閉碎屑槽 18。這為抽吸管7在下一個切割周期中接收碎屑和小段做好了準(zhǔn)備、以及將軸19定位為在下一個切割周期中吸收激光束能量。軸19是具有7/8英寸(22mm)外徑和1/8英寸(3mm) 厚度的無縫不銹鋼管，安裝成在每一端在密封安裝座(未示出)的孔道中轉(zhuǎn)動。軸徑選擇為對應(yīng)于當(dāng)激光束接觸軸時的激光束寬度(由于射束發(fā)散而變寬，但是示意性的表示為窄線11)。在激光切割過程中，軸19通過沿著軸流動的蒸餾水冷卻，例如2. 8升每分鐘流量。 例如，水可以是與冷卻機(jī)器的鏡子和其他溫度臨界部件的相同冷卻劑，在其回到水冷卻器的路徑上經(jīng)過軸。作為安全裝置，以防止較長的小片卡在了工件支撐件(板條4)和抽吸管7之間時對切割系統(tǒng)的損害，抽吸管在安裝單元上的安裝優(yōu)選包括斷開裝置。這樣的裝置的一個例子在圖8和圖8A中示出。在本實施例中，將安裝單元3連接到抽吸管7的支架120在每側(cè)與一個緊固件(例如，螺釘或螺栓)122連接。該緊固件裝配在槽124中，并且被保持在足夠的預(yù)加載荷下，所述預(yù)加載荷通過在該緊固件的頭部下方壓縮的一系列貝氏墊圈保持， 以便在正常的操作過程中保持靜止。但是，在互鎖狀態(tài)過程中的沖擊力引起緊固件122在槽中滑動并且啟動開關(guān)126(圖8A)。所述開關(guān)關(guān)閉切割系統(tǒng)，防止災(zāi)難性結(jié)果。已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個實施方式。但是，將會理解，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出多種改變。例如，雖然上面描述了激光切割系統(tǒng)，可以使用其它射束切割頭，例如火焰噴射切割。作為另一種例子，可以使用不同的用于槽18的轉(zhuǎn)動/移動機(jī)構(gòu)。因此，其它實施方式在后面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種切割機(jī)，包括 工件支撐件(4)；移動單元(3)，其具有相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動器；切割頭(5)，其在所述工件支撐件上方安裝在所述移動單元上并且構(gòu)造成發(fā)送切割射束(11)以加工支撐在所述工件支撐件上的工件；和抽吸管(7)，其設(shè)置在所述工件支撐件下方并且聯(lián)接到所述移動單元，以便與所述移動單元一起移動，同時在切割操作過程中，所述抽吸管的開口(10)保持定位在所述切割頭下方。
2.如權(quán)利要求1所述的切割機(jī)，其中，所述抽吸管(7)包括細(xì)長槽(8)，其定位在所述工件支撐件下方以便在所述切割射束經(jīng)過所述工件支撐件之后攔截所述切割射束。
3.如權(quán)利要求2所述的切割機(jī)，其中，所述細(xì)長槽(8)由所述抽吸管的相對的壁(112、 113)限定，每個壁限定多個隔開的抽吸開口(14)，所述抽吸開口(14)與另一個壁上的抽吸開口偏離。
4.如上述權(quán)利要求任意一項所述的切割機(jī)，其中，所述抽吸管限定位于一對抽吸腔 (12,13)之間的抽吸體積(114)，所述一對抽吸腔在所述抽吸管的一端接合到與所述抽吸槽⑶聯(lián)通的輸出腔(16)中。
5.如權(quán)利要求4所述的切割機(jī)，其中，所述輸出腔(16)通過構(gòu)造為在所述抽吸槽中移動的輸出管(17)連接到所述抽吸槽(8)。
6.如權(quán)利要求5所述的切割機(jī)，還包括密封裝置，所述密封裝置構(gòu)造成在所述輸出管(17)的移動過程中密封所述抽吸槽(8)，其中尤其地，所述密封裝置包括一對風(fēng)箱⑶、 觀)，每個風(fēng)箱具有兩端并且在一端連接到所述輸出管。
7.如上述權(quán)利要求任意一項所述的切割機(jī)，其中，所述抽吸管(7)包括細(xì)長部件，所述細(xì)長部件構(gòu)造成當(dāng)所述切割頭(3)操作時吸收來自所述切割射束(11)的能量。
8.如權(quán)利要求7所述的切割機(jī)，其中，所述細(xì)長部件是軸(19)，所述軸可樞轉(zhuǎn)從而打開連接到所述軸的排放槽(18)，其中尤其地，所述軸是中空的并且連接到冷卻劑液流。
9.如權(quán)利要求7或8所述的切割機(jī)，其中，所述軸(19)可隨處于打開位置的所述排放槽(18)側(cè)向平移，從而增大排放槽面積。
10.如權(quán)利要求7到9任一所述的切割機(jī)，還包括構(gòu)造成接收從所述排放槽(18)排放的片段和碎屑的碎屑盒(23)，其中尤其地，所述切割機(jī)還包括定位在所述軸(19)下方的斜坡部件(M)，所述斜坡部件04)形成將片段和碎屑引導(dǎo)到所述碎屑盒中的滑動表面。
11.如上述權(quán)利要求任意一項所述的切割機(jī)，還包括機(jī)架(1)，所述機(jī)架(1)具有被設(shè)置在所述抽吸管(7)下方并且由所述抽吸管防護(hù)免受射束能量的中心機(jī)架部件(102)。
12.如權(quán)利要求11所述的切割機(jī)，其中，所述中心機(jī)架部件(102)提供了提升點(diǎn)，整個機(jī)器可以從所述提升點(diǎn)提升和移動。
13.如上述權(quán)利要求任意一項所述的切割機(jī)，其中，所述抽吸管(7)通過力限制的連接部連接到所述移動單元，所述力限制連接部允許在移動過程中響應(yīng)于所述抽吸管遇到障礙而發(fā)生所述移動單元與所述抽吸管之間的相對移動。
14.如權(quán)利要求13所述的切割機(jī)，還包括響應(yīng)于所述抽吸管和所述移動單元之間的相對移動的關(guān)閉開關(guān)(126)。
15.如上述權(quán)利要求任意一項所述的切割機(jī)，其中，所述切割射速包括激光束或火焰切割射束。
16.一種切割工件的方法，所述方法包括將切割射束(11)從安裝在具有驅(qū)動器的移動單元(3)上的切割頭(5)發(fā)送到工件區(qū)域；同時利用所述移動單元的驅(qū)動器將抽吸管(7)的開口定位在所述切割射束下方；以及通過所述抽吸管的開口施加抽吸。
全文摘要
一種切割機(jī)包括抽吸管(7)，所述抽吸管可以利用共同的驅(qū)動器與切割機(jī)的切割頭(5)一起移動。所述抽吸管(7)設(shè)置在所述工件支撐件(4)下方并且聯(lián)接到支撐切割頭(5)的移動單元(3)，以便與所述移動單元一起移動，同時在切割操作過程中，所述抽吸管的開口(10)保持定位在所述切割頭(5)下訪。所述抽吸管(7)清除切割碎片和塵土，并且保護(hù)下面的機(jī)器部件使它們免受射束的損害。
文檔編號B23K37/02GK102378664SQ201080015087
公開日2012年3月14日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月7日
發(fā)明者L·澤格曼 申請人:通快公司