射線加工裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于工件加工的射線加工裝置，尤其是激光射線或流體射線加工 裝置，包括底座、由底座固定的工件支架和由底座進行支撐且可以相對于工件支架進行移 動的射線刀具。
【背景技術】
[0002] 對于激光設備而言，工件通常不會同許多其他刀具設備一樣被固定住，而是松動 地位于工件支架，例如切割支架上。較大質量（例如切割橋超過500kg)的垂直動力移動會 導致設備框架受到激勵，該框架會再次通過切割臺對切割支架上的鋼板形成激勵。不期望 出現(xiàn)的鋼板移動會導致輪廓精度的降低，并出現(xiàn)波紋切割的現(xiàn)象。為了至少部分降低對切 割質量的負面影響，必須對設備的動力進行限制，進而對產能進行限制。加工時間較長是這 一類加工裝置的顯著缺點。
[0003] 為了降低工件激勵，工件被固定或夾緊在工件支架上。DE102012102820A1公開了 一種用于夾緊鋼板部件的夾緊裝置。由此可以在加工過程中固定鋼板部件。EP2465637A1 公開了一種用于將板狀工件固定在刀具設備的工件移動單元上的具有至少兩個工件夾緊 元件的工件固定裝置。
[0004] 這一類的解決方案盡管允許更好的刀具動力，但存在以下重大缺陷：
[0005] -需要額外的設備部件，例如需要借助規(guī)定的執(zhí)行裝置或可調節(jié)的夾緊元件將工 件夾緊在工作臺上，
[0006] -較難實現(xiàn)工件自動控制，
[0007] -在需要提前拼合的加工過程中其作用降低，
[0008] -工件（例如鋼板）需固定在拼合處的末端，
[0009] -由于規(guī)定的夾緊區(qū)，降低了工件的利用率，
[0010]-因為必須松開末端的夾緊裝置，降低了產量。
[0011] 因為工件激勵通過底座或設備框架進行，因此設備框架在地面的剛性連接也是可 選解決方案。但較重的設備框架的剛性連接在技術上需要非常高的花費，對地面也提出了 額外的要求。同時，地面的激勵會對周圍的過程產生負面影響。此外，整個加工裝置也對環(huán) 境激勵更加敏感。
[0012] DE10335043B3公開了一種具有降低機械振動裝置的刀具設備或生產設備。對此， 在刀具設備的支架元件中使用控制動感器。
[0013] US2008257667A1公開了一種消除設備刀具和安裝在板材上的結構元件（例如供 電電纜、液壓部件和閥門）之間振動的裝置。
[0014] US2012217229A1公開了一種具有大量支架元件的工件支架，需要加工的裝置的支 撐元件插入該工件支架中，用于在加工過程中對工件進行固定以及對剩余部件進行接收。
[0015] EP2626165A1公開了一種借助可移動鏈條降低支架元件的可能性。由于射線刀具 的移動形成的振動，尤其是沿平行于工具支架的支撐表面形成的振動可以不受阻礙地傳遞 至工件上。

【發(fā)明內容】

[0016] 本發(fā)明的目的在于消除當前技術水平的缺點，并提供一種射線加工裝置，該裝置 具有較高的加工質量，尤其是在具有較高設備動力的情況下同時具有較高的切割質量。對 此應主要提高加工的輪廓精度，并降低波紋切割的現(xiàn)象。加工時間應盡可能短，此外射線刀 具的動力（速度、加速度等）較高。根據(jù)本發(fā)明的解決方案應具有簡單的結構，且可以以低 廉的價格進行生產，且在一種實施形式中也可以在現(xiàn)有的設備上進行加裝。
[0017] 該目的通過一種上述射線加工裝置如下加以解決，即在射線刀具和由工件支架確 定的工件支撐面之間的傳遞振動的連接段上至少安裝一個減震元件，優(yōu)選為多個相互并行 連接的、優(yōu)選相互間隔一定距離布置的減震元件。該減震元件可以例如布置在射線刀具的 驅動軸和底座之間，也可以布置在底座和刀具支架之間。同時，減震元件可以集成安裝在單 獨的部件中，例如底座和/或刀具支架中。在任何情況下，減震元件的目的是用于消除射線 刀具或射線刀具的支架或底座和工件支架的支撐面之間的振動。
[0018] 在一種可能的實施形式中，減震元件安裝在射線刀具和工件支架之間的傳遞振動 的連接路徑上。通過該方式可以實現(xiàn)發(fā)明思想，而不需要對現(xiàn)有的工件支架進行改動。
[0019] 傳遞振動的連接段是指在射線加工裝置中的傳遞段，通過該傳遞段，由射線刀具 的動力產生的振動被傳遞至工件支架或其支撐面（以及最終傳遞至待加工的工件）。連接 段包括底座部件、支撐件、支架件、工件支架、驅動軸、連接橋和/或連接支架以及單獨部件 之間和與射線刀具和/或工件支架之間的連接裝置或沿著該部件延伸的部件。
[0020] 表述"并行連接"并非是指空間布置，而是指減震元件的功能布置或連接。
[0021] 這使得射線刀具允許具有較高的動力，而不會使得工件以對其加工過程不利的方 式相對于工件支架產生激勵。
[0022] 在一種優(yōu)選的結構中，通過至少一個減震元件降低振動的減震裝置的減震方向 (優(yōu)選為主要減震方向，也就是說具有最大減震作用的方向）基本上平行于工件支架的支 撐面。由此，可以可靠避免或降低工件沿著（也就是說平行于）其支撐面的偏移。減震元件 在構成時或在安裝在射線加工裝置中時應使得，減震過程沿著至少一個平行于支撐面的方 向（優(yōu)選為多個方向）進行實施。也就是說在安裝減震元件時應使得可實現(xiàn)減震方向平行 于支撐面的減震作用。通過至少一個減震元件形成的減震作用當然會具有多個方向分量； 表述"通過至少一個減震元件形成的減震的減震方向"是指至少一個減震方向分量平行于 支撐面。
[0023] 在一種優(yōu)選的實施形式中，減震元件自行集成在工件支架中。
[0024] 在一種實施形式中，工件支架包括邊框和支架元件，該支架元件支撐在邊框上，并 形成支撐面。減震元件（例如彈簧-減震元件、振動隔絕板、氣缸等）可以布置在單獨的支 架元件（例如支架板）和邊框中，并使得在工件支架的邊框和支架元件之間形成減震作用。
[0025] 可替換的方案是，減震元件至少構成工件支架支撐面的一部分。在該情況下，工 件直接置于減震元件上，該減震元件此時優(yōu)選為（基本上水平放置的）減震板（振動隔絕 板）。
[0026] 常見的實施形式是，至少一個減震元件在布置和/或安裝到射線加工裝置中時使 得，待加工的由工件支架支撐的工件至少部分消除由于射線刀具相對于工件支架的移動形 成的振動。
[0027] 在本發(fā)明一種特別優(yōu)選的實施形式中，工件支架在底座上的連接裝置至少包括一 個減震元件，優(yōu)選為多個相互間隔一定距離布置的減震元件。減震元件安裝在底座和工件 支架之間。工件支架和底座之間的連接裝置優(yōu)選可以進行拆卸，以便工件支架在安放工件 時可以進行移動或移出。
[0028] 通過減震元件，可以實現(xiàn)在任何頻率下消除工件支架和底座之間的由于射線刀具 的動力以及和射線刀具同時移動的重物（例如夾具、連接橋、支架和類似裝置）在相對于工 件支架移動時產生的振動。本發(fā)明遵循的全新觀點是，如果工件在加工過程中未被夾緊，可 以提高其加工質量（尤其是是輪廓精度）。同時，可以實現(xiàn)射線刀具較高的動力和較短的加 工時間。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的工件支架在底座上的連接裝置具有將工件支架上的工件激勵將至 最低值的突出性能。
[0030] 對此優(yōu)選平行于工件支架的支撐面進行減震。特別優(yōu)選的方案是，減震元件在平 行于支撐面的方向達到最大的減震作用。
[0031] 射線刀具在加工過程中通常不和工件接觸（而是僅射線，例如激光或流體射線和 工件接觸），因此由于其無接觸的原理，不會與工件形成直接或間接的聯(lián)系（不同于環(huán)鋸或 類似刀具）。因此原則上不排除相對移動的可能性。本發(fā)明恰好著眼于此。
[0032] 為了將工件上較高的刀具動力作用降至最小，該減震元件優(yōu)選為低通濾波元件， 其頻率越高，減震效果越好。低通濾波元件可以完全消除設備的動力學作用。此外，低通濾 波元件可以避免對周圍環(huán)境的工件激勵（例如通過相鄰安裝的設備）。因為射線加工裝置 與周圍環(huán)境關聯(lián)不大，因此在地面或底座上不需要特殊措施。
[0033] 共振頻率在下文中是指第一個（也就是說基于頻率最低的）共振曲線明顯的最大 值。共振曲線來自于特定空間方向上對相同空間方向上激勵的偏移/應答。
[0034] 一種優(yōu)選的實施形式的特征在于，工件支架在底座上的連接部在整體上（包括減 震元件以及可能的工件支架通過其支撐在底座上的滾輪）被設計為，使得工件支架相對于 底座的共振頻率在至少一個平行于支撐面的方向上小于垂直于支撐面的方向上的共振頻 率。由此可以對不期望出現(xiàn)的平行于支撐面的工件激勵進行考慮。
[0035] 工件支架關于底座的共振頻率數(shù)值最高為10Hz，優(yōu)選最高為8Hz。
[0036] 在一種特別優(yōu)選的實施形式中，工件支架關于底座的共振頻率至少以系數(shù)1. 5,優(yōu) 選以系數(shù)2低于工件基于工作支架的共振頻率。
[0037] 實際上，工件關于工件支架的共振頻率以上述比例進行降低。與之對應，附圖10 示出了加速度突變傳遞至工件。對此，在此處說明的"工件曲線"也同時說明了工件支架的 移動（工件支架移動和工件-工件支架相對移動重疊）。"關于工件支架的工件"在上述優(yōu) 選的實施形式中也可以理解為工件和工件支架之間的聯(lián)系/相對移動。因此，共振頻率也 可以通過工件支架的輸入頻譜加以說明。
[0038] 雖然被動減震由于其相對于主動減震結構更加簡單且費用低廉而成為優(yōu)選方案。 但也可以使用后者，例如借助可控制的壓電元件。
[0039] 在本申請中，底座是指用于固定工件支架并對射線刀具進行直接或間接支撐的任 何結構。射線刀具可以是具有射出噴嘴的激光加工頭或流體加工頭，且通過附加支架、可移 動連接橋、支架和類似