喷嘴更换器和具有喷嘴更换器的激光加工机的制作方法

本发明涉及一种用于在喷嘴保持装置上安装和/或拆卸喷嘴的喷嘴更换器以及一种具有这样的喷嘴更换器的激光加工机，所述喷嘴保持装置尤其构造在激光加工机的加工头上。

背景技术：

这些例如为了执行加工过程而安装在激光加工设备的加工头上的喷嘴可能由于与工件碰撞、热负荷、溅起的液体和来自加工过程的有害物质而被污染或损坏。因此，这类喷嘴是由于过程可靠性的原因而应定期更换的磨损件。

在EP 2 589 458 B1中说明了一种喷嘴更换器，在该喷嘴更换器中，多个喷嘴保持单元或喷嘴接收部布置在储存室中固定的位置上。为了安装或者拆卸喷嘴，通过喷嘴保持单元定位激光加工机的加工头。喷嘴保持单元借助于齿带驱动并且被置于绕相应的中轴线的旋转运动中，以便安装或者拆卸在加工头上的喷嘴。对于喷嘴的安装/拆卸所必需的是，加工头在喷嘴保持器的整个支承区域上运动。

在EP 1 602 439 A2也说明了一种用于激光加工机的喷嘴储存室。该喷嘴储存室具有多个喷嘴保持单元，所述喷嘴保持单元布置成一行或多行或者布置成矩阵。喷嘴储存室可以具有防尘的盖板，所述盖板遮盖喷嘴储存室的上侧并且仅仅当更换激光加工机的喷嘴时才打开。

从DE 20 2008 010 577 U1已知，对于喷嘴更换使用喷嘴更换器，在所述喷嘴更换器中，多个喷嘴保持单元安放在喷嘴储存室中。喷嘴储存室可以例如构造为转塔式储存室(Revolvermagazin)并且具有喷嘴保持器承载件，所述喷嘴保持器承载件可借助于驱动马达绕转塔旋转轴线转动，以便在安装/拆卸位置中供给安装在喷嘴保持器承载件上的喷嘴保持单元。为了安装和/或拆卸可旋紧的喷嘴，布置在安装/拆卸位置中的喷嘴保持单元可以 借助于安装/拆卸驱动装置绕其喷嘴保持器旋转轴线转动。

从US 3,818,580已知一种具有自动的工具更换的工具机，其中，该工具机具有转轴、工具保管储存室和工具更换机构，该工具更换机构可以使工具在储存室和转轴之间运动。储存室由环形的或循环的导向轨或行驶轨以及用于沿着导向轨驱动滑座的装置组成，所述导向轨或行驶轨具有一行可在其上移动的滑座，所述滑座每个都可以可松脱地承载工具。

在DD 248 534 A1中已知一种具有由工具构成的环形的或循环的推进环链的工具存储器，所述推进环链由用于工具的接收车构成，所述接收车在导向装置中回转。导向装置的、与第二导向区段连接成旋转单元的线性的导向区段构造成可置换的。在DD 216 601 A3中说明了一种类似的工具存储器，在该工具存储器中，导向装置的一部分同时是其他的工具存储器的组成部分，所述其他的工具存储器具有导向轨的至少两个可替代的部分以接收不同的工具。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种喷嘴更换器以及具有这样的喷嘴更换器的激光加工机，在所述喷嘴更换器和激光加工机中可以节省空间地安装多个喷嘴保持单元。

根据本发明，该任务通过一开始所提到的类型的喷嘴更换器来解决，其包括：用于支承喷嘴的多个喷嘴保持单元、具有用于支承多个喷嘴保持单元的、本身闭合的导向轨的喷嘴储存室，其中，未固定地相互连接的喷嘴保持单元沿着本身闭合的导向轨构成推进环链，所述喷嘴更换器还包括定位驱动装置，所述定位驱动装置用于使喷嘴保持器沿着本身闭合的导向轨运动，以使喷嘴保持单元定位在用于在喷嘴保持装置上安装和/或拆卸喷嘴的移交位置上，所述喷嘴保持装置例如可以构造在激光加工机的加工头上。

根据本发明提出，喷嘴保持单元节省空间地支承在原则上任意地成形的且本身闭合(环形的或循环的)的导向轨中。喷嘴保持单元在导向轨中成行地前后相继地布置，并且相邻的喷嘴保持单元典型地在接触面上相互贴靠，从而大量的喷嘴保持单元可以存放在小的空间上。各个喷嘴保持单 元不是持久地相互连接，但是由于相互的贴靠能够如常规的链的链节那样地运动或滑移，即喷嘴保持单元沿着导向轨的运动引起其他喷嘴保持单元沿着导向轨相应地滑移，从而喷嘴保持单元在沿着导向轨的闭合回路中回转。喷嘴保持单元的这种推进固定的布置也被称作推进环链。必要时可能的是，例如当推进环链的喷嘴保持单元在移交位置上应该被分离时，推进环链的喷嘴保持单元沿着运动轨的一区段与相邻的喷嘴保持单元不接触。然而如果喷嘴保持单元离开运动轨的该区段，则该喷嘴保持单元又贴靠在相邻的喷嘴保持单元上，从而使得该推进环链继续。

此外，松动地相互贴靠的喷嘴保持单元在推进环链中的推进固定的布置能够实现，手动或必要时自动地从导向轨取出各个喷嘴保持单元并且用其他的喷嘴保持单元替换。当不同类型的(具有不同的外部轮廓的)喷嘴应该支承在喷嘴保持单元中并且喷嘴保持单元具有不同的、与相应的喷嘴类型适配的喷嘴接收部或喷嘴保持器时，这可能是必需的。此外，这样松动的布置使分离和定位以及喷嘴保持单元或喷嘴接收部绕其相应的喷嘴保持器旋转轴线的转动变得容易，这对于喷嘴的安装/拆卸是有利的，所述喷嘴应借助于螺旋连接固定在喷嘴保持装置上。

喷嘴保持单元典型地具有圆柱形的基本形状(外部几何形状)，其中，相应的喷嘴典型地沿着喷嘴取出方向从喷嘴接收部中取出或者被放入其中，所述喷嘴取出方向平行于喷嘴保持单元的中轴线或圆柱轴线。为此目的，喷嘴保持装置、更准确地说喷嘴接收部典型地具有向上(向喷嘴取出方向)打开的喷嘴存放室。

在一种实施方式中，喷嘴保持单元具有至少一个(轴向的)导向区段，所述至少一个导向区段具有环绕的、关于喷嘴保持器轴线旋转对称的、尤其圆形的外部轮廓。该环绕的外部轮廓典型地形成相应的喷嘴保持单元的外部轮廓的边界，即喷嘴保持单元在垂直于中轴线或圆柱轴线的方向上不具有向外突出超过环绕的外部轮廓的区域。(轴向的)导向区段可以在喷嘴保持单元的套管的外侧上构造并且例如在那里模制，以环的方式压紧或者以环的方式构造并且通过一轴承、尤其球轴承与喷嘴保持单元的套管或基体处于连接中，即导向区段可以构成球轴承。球轴承的使用能够实现，尤其当定位在移交位置上的喷嘴保持单元绕其喷嘴保持器旋转轴线转动时， 在喷嘴保持单元之间的摩擦或与导向轨的摩擦被很小地保持。环绕的外部轮廓一方面用作用于将喷嘴保持单元以推进固定的方式支撑在相邻喷嘴保持单元上的接触面，并且另一方面可以用于在导向轨中侧面地引导喷嘴保持单元。喷嘴保持单元也可以具有两个或多个轴向的导向区段，所述导向区段在圆柱轴线的方向上或在高度方向上彼此上下相叠地布置并且所述导向区段分别具有环绕的外部轮廓，以改进喷嘴保持单元在导向轨中的支承。外部轮廓典型地圆形地围绕喷嘴保持器轴线回转，所述喷嘴保持器轴线通常沿着喷嘴取出方向延伸。

在另一种实施方式中，喷嘴保持单元具有回转设齿区段。喷嘴保持单元的有齿的(轴向的)区段典型地在径向方向上不突出超过喷嘴保持单元的导向区段的圆形的外部轮廓(支承装置)，或者喷嘴保持单元的有齿的(轴向的)区段相对于导向区段的圆形的外部轮廓向后错位。回转设齿区段可以用于使喷嘴保持单元沿着导向轨运动和/或用于使相应的喷嘴保持单元绕其喷嘴保持器轴线转动。

在一种拓展方案中，为了使喷嘴保持单元沿着导向轨运动，定位驱动装置具有用于配合到回转设齿区段中的齿带。对于使喷嘴保持单元沿着导向轨的运动而言，足够的是，齿带沿着导向轨的区段配合到喷嘴保持单元的相应的设齿区段中，即非强制性需要的是，齿带沿着导向轨的整个长度延伸。

在一种实施方式中，为了使喷嘴保持单元沿着导向轨运动，定位驱动装置具有用于配合到至少两个相邻的喷嘴保持单元的回转设齿区段中的齿条。齿条可以位置固定地布置在导向轨的与齿带相反的侧上，即所述齿条不沿着导向轨运动并且配合到相邻的喷嘴保持单元的至少两个设齿区段中。在喷嘴保持单元借助于齿带沿着导向轨运动时，喷嘴保持单元可以支撑在齿条上，以产生推进力。齿条可以必要时可选地在配合位置和回撤位置之间移动，在所述配合位置中，齿条从侧面伸进导向轨中，在所述回撤位置中，齿条未配合到喷嘴保持器的回转设齿区段中，从而不产生推进力。这对于安装/拆卸可能是有利的，因为在这种情况下布置在移交位置上的那个喷嘴保持器可借助于齿带绕其喷嘴保持器轴线转动，而不沿着导向轨滑移。

在另一种实施方式中，定位驱动装置具有绕旋转轴线可转动的驱动盘，为了使喷嘴保持单元沿着导向轨运动，所述驱动盘配合到相邻的喷嘴保持单元之间。对于到喷嘴保持单元之间的配合，在驱动盘外侧上构造凸处，例如呈齿或者诸如此类形式的凸处，在所述凸处之间构造凹处。在这里，驱动盘典型地这样构造或布置，使得所述凸处或齿至少在导向区段中的至少一个的高度上延伸，在所述导向区段上，喷嘴保持单元具有环绕的、旋转对称或圆形的外部轮廓。通过驱动盘简化喷嘴保持单元借助于定位驱动装置沿着导向轨的移动。对于定位驱动装置的构型而言，在这种情况下存在多种可能性：

在一种实施方式中，驱动盘具有多个在驱动盘的周向上彼此相邻的凹处，所述凹处相应地构造用于接收(在相邻的凸处之间的)喷嘴保持单元中的一个。在这种情况下，驱动盘使用于隔开喷嘴保持单元，即基本上完全接收在凹处中的喷嘴保持单元沿着导向轨的区段不再与相邻的喷嘴保持单元处于接触中，在所述导向轨的区段中，所述喷嘴保持单元实施绕旋转轴线的旋转运动。在这种情况下，定位驱动装置构造为步进驱动装置，因为另外的喷嘴保持单元在该时间间隔内或者至少在该时间间隔的一部分期间不沿着导向轨移动。一旦被接收在凹处中的喷嘴保持单元离开该区段，其重新与相邻的喷嘴保持单元发生接触并且进行喷嘴保持单元的推进运动，直到另外的喷嘴保持单元被推入该区段中并且被隔开。在该实施方式中，移交位置典型地处于导向轨的该区段的区域中，在所述区域中进行分隔。在该实施方式中，驱动盘可以例如星形地或者以马耳他十字方式构造，即驱动盘的凸处或齿具有在周向上显著的伸展，例如经过大于大约有30°的角度。凹处在其几何形状方面不必完全与导向区段的外部轮廓匹配并且能够具有例如基本上三角形的基本形状。

在一种替代的实施方式中，驱动盘具有多个在驱动盘的周向上相邻的凹处，所述凹处分别与喷嘴保持单元的导向区段的环绕的外部轮廓相对应。凹处可以具有凹形地弯曲的、尤其圆形的轮廓，该轮廓的曲率半径与相应的喷嘴保持单元的圆形的外部轮廓的半径相一致。如果喷嘴保持器的相应的导向区段具有旋转对称的(凸形的)外部轮廓，则它与在驱动盘中的相应的(凹形的)凹处的几何形状相一致。在这种实施方式中，相应的喷嘴 保持单元的仅仅一个相对小的、位于径向外部的部分区域布置在驱动盘的凹处中，从而当喷嘴保持单元布置在驱动轮的相邻的凹处中时，这些喷嘴保持单元还处于相互接触中。在这种情况下，定位驱动装置构成一个连续的驱动装置，即驱动盘的旋转运动导致喷嘴保持单元沿着导向轨连续地移动。

喷嘴例如在激光加工机的加工头上的喷嘴保持装置上的固定可以通过螺旋连接(螺旋喷嘴)或者通过插拔式连接(插式喷嘴或者插式喷嘴保持器)进行。如果喷嘴通过插拔式连接固定在例如加工头的喷嘴保持装置上，则在喷嘴更换器中可以省去用于将相应的喷嘴在加工头上旋紧的旋转驱动装置。在这种情况下，在加工头上的喷嘴保持装置具有适合用于固定或装上喷嘴的耦合器装置。

在另一种实施方式中，喷嘴更换器附加地包括安装/拆卸驱动装置，所述安装/拆卸驱动装置构造用于使布置在移交位置上的喷嘴保持单元绕喷嘴保持器轴线转动。如以上进一步说明的那样，旋转驱动装置用于将螺旋喷嘴固定在喷嘴保持装置上或者从该喷嘴保持装置上拆卸喷嘴。安装/拆卸驱动装置可以例如从下侧作用在布置在移交位置上的喷嘴保持单元上，例如其通过这样的方式：其配合在构造在喷嘴保持单元的下侧上的槽中。如果在移交位置中的喷嘴保持单元在相应的导向区段的圆形的外部轮廓上与相邻的喷嘴保持单元处于接触中，则它在旋转运动时可以在相邻的喷嘴保持单元的圆形的外部轮廓上沿着滑动，从而相邻的喷嘴保持单元不绕其相应的喷嘴保持器轴线携同转动。如果导向区段的圆形的外部轮廓构造在球轴承的外环上，则在喷嘴保持单元旋转运动时外环不动并且只有安装在喷嘴保持单元的基体上的内环绕喷嘴保持器旋转轴线转动。但是，也可能的是，邻近于移交位置布置的喷嘴保持单元也绕其相应的喷嘴保持器轴线转动。安装/拆卸驱动装置典型地作用在喷嘴保持器的设齿区段上。

在一种拓展方案中，为了使喷嘴保持装置绕其喷嘴保持器轴线转动，安装/拆卸驱动装置具有齿轮，所述齿轮配合到至少一个喷嘴保持器的设齿区段中。喷嘴保持单元的有齿的(轴向的)区段典型地不在径向的方向上突出超过喷嘴保持单元的导向区段的圆形的外部轮廓或相对于导向区段的圆形的外部轮廓向后错位。不言而喻地，用于配合到设齿区段中的安装/拆 卸驱动装置可以具有例如齿带或者诸如此类的。例如上所述的定位驱动装置的齿带也可以使用于安装/拆卸驱动装置。

在另一种拓展方案中，喷嘴更换器包括用于定位驱动装置和安装/拆卸驱动装置的共同的、典型电动的驱动马达。在该实施方式中，驱动马达可以可选地激活定位驱动装置或者安装/拆卸驱动装置或者必要时同时激活两个驱动装置，以便使喷嘴保持器沿着本身闭合的导向轨移动和/或使布置在移交位置中的喷嘴保持单元(以及必要时另外的喷嘴保持单元)绕其相应的喷嘴保持器轴线转动。驱动马达可以例如构造用于使以上进一步说明的齿带沿着导向轨运动。如果以上进一步说明的齿条配合到喷嘴保持单元的设齿区段中，则齿带的运动引起喷嘴保持单元沿着导向轨的推进。如果齿条从导向轨中运动出来，只要布置在移交位置上的喷嘴保持单元由于止动装置在沿着导向轨的运动上被阻止，则借助于驱动马达使该布置在移交位置上的喷嘴保持单元绕其喷嘴保持器轴线转动。

在另一种拓展方案中，喷嘴更换器包括具有耦合器元件的可切换的耦合器，所述耦合器用于在耦合器元件的第一位置中建立在驱动马达和定位驱动装置之间的驱动连接和用于在耦合器元件的第二位置中建立在驱动马达和安装/拆卸驱动装置之间的驱动连接。典型地，在耦合器元件的第一位置中在驱动马达和安装/拆卸驱动装置之间不存在驱动连接。相应地，在耦合器元件的第二位置中，在驱动马达和定位驱动装置之间不存在驱动连接。但是，也可能的是，在耦合器元件的第一位置中，还获得在驱动马达和安装/拆卸驱动装置之间的驱动连接，从而安装/拆卸驱动装置与耦合器元件是处于第一位置还是第二位置中无关地总是与共同的驱动马达处于驱动连接中。可切换的耦合器可以具有例如呈耦合器盘或诸如此类形式的耦合器元件，所述耦合器元件可借助于切换装置在两个不同的位置之间来回运动，以便与定位驱动装置或者与安装/拆卸驱动装置建立驱动连接。

在一种拓展方案中，定位驱动装置的驱动盘的旋转轴线和安装/拆卸驱动装置的齿轮的旋转轴线相一致。在这种情况下，驱动盘和齿轮同心地彼此上下相叠地布置，其中，典型地，安装/拆卸驱动装置的齿轮具有比定位驱动装置的驱动盘小的从共同的旋转轴线出发的径向伸展。

安装/拆卸驱动装置的齿轮的齿典型地伸进定位驱动装置的驱动盘的 凹处中，以便与相应的喷嘴保持单元的设齿区段发生配合。

在另一种实施方式中，喷嘴更换器附加地包括用于对定位在移交位置上的喷嘴保持单元止动防止其沿着导向轨运动的可切换的止动装置。止动装置可以具有止动驱动装置，通过所述止动驱动装置使例如呈夹子形的构件形式的或者呈一个或多个索引螺栓形式的止动元件运动到止动位置中，在所述止动位置中喷嘴保持单元通过定位驱动装置的推进被阻止。对于止动，例如可以把在驱动马达和驱动盘之间的连接分开。替代地或附加地，布置在移交位置上的喷嘴保持单元可以固定在移交位置上，即在沿着导向轨的运动上被阻止。例如气动或液压的驱动装置可以作为止动驱动装置使用。止动装置典型地数字控制地操作。止动装置的止动元件也可以与可切换的耦合器的耦合器元件和/或与切换元件驱动连接。以此方式，通过止动元件的止动可以在时间上与耦合器元件运动到第二位置中并行地进行，从而当耦合器元件位于第二位置中时，止动装置关闭。

在另一种实施方式中，导向轨由两个平行地延伸的侧边缘限界。喷嘴保持单元、更准确地说导向区段具有这样的宽度或外直径，所述外直径能够实现以在两个边缘之间的小的间隙沿着导向轨引导喷嘴保持单元。

在另一种实施方式中，至少一个喷嘴保持单元、尤其所有的喷嘴保持单元分别具有用于存放至少一个喷嘴的喷嘴接收部(也被称作喷嘴保持器或者喷嘴存放处)。喷嘴保持单元通常具有套管形的基体，喷嘴接收部被接收在所述基体中或可以被接收在所述基体中。喷嘴接收部可以在基体中尤其在旋转轴线的方向上弹动地被支承。此外，在喷嘴接收部和喷嘴保持单元的基体之间可能存在径向的间隙，如这在EP 2 589 458B1中所说明的那样。不言而喻地，喷嘴接收部在径向的方向上不比喷嘴保持单元的基体向外延伸得更远，导向区段构造在所述喷嘴保持单元上，所述导向区段作为到相邻的喷嘴保持单元的接触面使用。在喷嘴接收部中构造喷嘴存放室，所述喷嘴存放室典型地朝向上方的开口扩大并且在所述喷嘴存放室中构造一个或者必要时多个喷嘴存放位置用于存放具有不同的几何形状和/或大小的喷嘴。喷嘴存放位置尤其可以梯级形地相互错开，如这在EP 2 589 458B1中详细说明的那样。在喷嘴存放室中或在喷嘴存放位置上可以构造环绕的接收轮廓，所述接收轮廓能够实现喷嘴的形状锁合的并且因此不相对扭 转的存放。喷嘴存放位置中的一个或多个也可以构造用于接收可插入的喷嘴并且必要时自身可以具有夹紧装置和/或卡锁装置。

在喷嘴更换器的喷嘴保持单元中可以设置不同类型的喷嘴接收部。尤其可以在喷嘴保持单元中的一个中设置盲站(Blindstation)，该盲站在工件加工期间定位在移交位置上，以便挡住脏物颗粒，否则所述脏物颗粒可能到达定位在那里的喷嘴接收部的喷嘴存放室中。为了简化喷嘴更换器，有利的是，在喷嘴更换器中使用的所有喷嘴接收部具有相同的结构形状。但是这不是强制性地必须的，因为也可以通过适当的控制来管理不同类型的喷嘴接收部。

在另一种实施方式中，喷嘴更换器附加地包括至少一个输送装置，所述至少一个输送装置用于将布置在导向轨之外的等待位置上的喷嘴保持单元向输送到沿着导向轨的更换位置上。在更换喷嘴时需要的是，将已装备的、固定在喷嘴保持装置上的喷嘴从喷嘴保持装置上拆卸并且存放在布置在移交位置上的、空的喷嘴接收部中。然后必须使具有应该被固定在喷嘴保持装置上的喷嘴的喷嘴保持单元运动到移交位置上。为了使具有空的喷嘴接收部的喷嘴保持单元和具有待装备的喷嘴的喷嘴保持单元之间的运动路径保持尽可能小并且因此使装备时间最小，首先可以借助于定位驱动装置将在其喷嘴接收部中已经接收待装备的喷嘴的喷嘴保持单元布置在附近、典型地直接与更换位置相邻。如果具有空的喷嘴接收部的喷嘴保持单元定位在等待位置上，则该喷嘴保持单元可以借助于输送装置被运动到更换位置上，从而具有空的喷嘴接收部的喷嘴保持单元和具有待装备的喷嘴的喷嘴保持装置直接相邻地沿着导向轨布置。不言而喻地，在喷嘴保持单元的输送期间，定位驱动装置典型地不是激活的。同样不言而喻地，必要时可以在喷嘴更换器中设置两个或多个输送装置，所述输送装置具有两个或多个所属的更换位置。也可以设置具有在导向轨外部的两个或多个等待位置的输送装置，以便将在那里的喷嘴保持单元可选地输送到同一个更换位置上。输送装置典型地具有抽屉式的喷嘴保持单元接收部，在所述喷嘴保持单元接收部上构造两个或多个分别用于喷嘴保持单元的接收室。接收室可以分别相互邻近地例如在一条线上布置。各个存放室如导向轨的区段那样构造，即存放室具有两个侧边缘，在所述侧边缘之间可以定位恰好一 个喷嘴保持单元并且存放室的侧边缘与导向轨在更换位置外部的边缘相对应。

在一种拓展方案中，输送装置构造用于，在喷嘴保持单元从等待位置输送到更换位置中之前或期间，将布置在更换位置上的喷嘴保持单元输送到在导向轨之外的提取位置或移除位置中。不言而喻地，在喷嘴保持单元从等待位置运动到更换位置之前或期间，布置在更换位置上的喷嘴保持单元必须从导向轨上或从更换位置移除。输送装置可以具有例如驱动马达，该驱动马达使布置在等待位置上的、布置有喷嘴保持单元的存放室从侧面移动到导向轨中，其中，同时另外的、相邻地布置的存放室与存放在那里的喷嘴保持单元一起运动到提取位置上。如果在导向轨之外构造多个等待位置，则在这个例子中一个或必要时多个喷嘴保持单元接收部的多个存放室在侧向上并排地布置并且可以可选地从侧面移动到导向轨中、更准确地说移动到更换位置上。如果输送装置具有两个或多个等待位置，则典型地需要经调节的驱动轴线，以便可选地将相应的存放室从等待位置输送到更换位置上。替代侧向的运动地或者除了侧向的运动之外，也可能的是，使相应的喷嘴保持单元或者布置在更换位置上的存放室在竖直的方向上运动。在两种情况下，喷嘴更换器可以具有另外的喷嘴储存室，所述喷嘴储存室尤其如上所述地构造，即所述喷嘴储存室同样具有闭合的导向轨。对于另外的喷嘴储存室的喷嘴保持单元的运动，可以如用于所述喷嘴储存室那样地使用相同的定位驱动装置和必要时使用相同的驱动马达，尤其当设置合适的耦合器时。在这种情况下，两个或必要时多个喷嘴储存室可以彼此上下相叠地布置。

在喷嘴更换器适宜地设计的情况下以及在喷嘴更换器适宜地定位在激光加工机中的情况下，例如当具有喷嘴保持单元的存放室从激光加工机的护板的侧壁或前壁驶出或移出来，从而可以从外部触及存放在喷嘴保持单元或喷嘴接收部中的喷嘴时，已运动到提取位置中的喷嘴保持单元也可以被用来与主时间或基本工艺时间并行地进行装备。

本发明也涉及一种用于加工工件的激光加工机，其包括：用于固定喷嘴的喷嘴保持装置，优选所述喷嘴保持装置构造在加工头上；以及如上所述的用于在喷嘴保持装置上安装和/或拆卸喷嘴的喷嘴更换器。喷嘴保持装 置可以具有螺纹，以便将喷嘴固定在加工头上，但是也可能的是，喷嘴保持装置具有用于卡锁或夹紧地固定喷嘴的卡锁装置和/或夹紧装置。喷嘴保持装置典型地安装在激光加工机、例如2D激光切割机或者3D激光加工机的加工头上。加工头典型地可沿着三个空间方向运动，从而所述加工头可以定位在移交位置上并且为了安装/拆卸喷嘴可以沿着喷嘴取出方向(典型地，Z方向或重力方向)运动。加工头尤其可以安装在加工机器人上。喷嘴更换器典型地布置在激光加工机的加工室或加工区域的边缘上或者可以借助于输送装置、例如借助于可摆动的臂或者线性轴定位在加工室的边缘上。

附图说明

从说明书和附图中得出本发明的另外的优点。同样，以上所提到的和以下还进一步提及的特征可以各自单独地或者以多个任意组合地使用。所示出的和所说明的实施形式不应理解为最终的列举，而是具有用于描述本发明的示例性的特征。附图示出：

图1以立体图示出具有本身闭合的导向轨和定位驱动装置的喷嘴更换器的第一实施例，所述定位驱动装置具有齿带，

图2沿着导向轨布置的多个喷嘴保持单元的立体图，

图3沿着导向轨构成循环的推进环链的多个喷嘴保持单元的俯视图，

图4以立体视图示出具有定位驱动装置的喷嘴更换器的第二实施例，所述定位驱动装置具有驱动盘，

图5图4的喷嘴更换器的部分切断的视图，

图6具有用于图4和图5的喷嘴更换器的可切换的耦合器的立体截面视图，

图7喷嘴更换器的第三实施例，所述喷嘴更换器具有两个用于分别将喷嘴保持单元从在导向轨之外的等待位置输送到导向轨中的更换位置上的输送装置，

图8与图7类似的、具有在导向轨之外的提取位置上的喷嘴保持单元的示图，

图9图7和图8的、具有驱动盘的喷嘴更换器的细节示图，所述驱动 盘构造用于分隔开在移交位置上的喷嘴保持单元，以及

图10具有加工头和具有喷嘴更换器的激光加工机的示图。

在以下的附图说明中，对于相同的或功能相同的构件使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出喷嘴更换器1，该喷嘴更换器具有向上打开的、盒状的喷嘴储存室2，所述喷嘴储存室具有多个喷嘴保持单元4(在所示出的例子中具有十九个喷嘴保持单元4)。喷嘴保持单元4沿着本身闭合的(环形的或循环的)导向轨3布置，该导向轨构成在喷嘴储存室2中并且该导向轨由喷嘴储存室2的底以及由喷嘴储存室2的内部的侧边缘5a和平行地延伸的外部的侧边缘5b限界，从而导向轨3具有不变的宽度。喷嘴保持单元4具有平的底，通过该平的底，喷嘴保持单元在喷嘴储存室2的底上或沿着导向轨3滑动。

喷嘴保持单元4分别具有上方的和下方的导向区段8a，8b(参见图2)，所述导向区段以金属环形式构造，所述金属环通过相应的球轴承或者球轴承的内环支承在喷嘴保持单元4的套管形的基体9上。两个导向区段8a，8b分别具有圆形的外部轮廓10，所述外部轮廓径向向外地限界相应的喷嘴保持单元4。喷嘴保持单元4的导向区段8a，8b的圆形的外部轮廓10一方面用于沿着本身闭合的导向轨3导向喷嘴保持单元4，并且另一方面作为在相邻的喷嘴保持单元4之间的接触面使用。导向轨3的两个侧边缘5a，5b在竖直方向Z上延伸超过一高度，该高度这样大，使得两个轴向的导向区段8a，8b贴靠在所述侧边缘上。在所示出的例子中，竖直方向Z相当于喷嘴取出方向，沿着所述喷嘴取出方向可以将支承在喷嘴保持装置4的相应的喷嘴接收部6中的喷嘴7从喷嘴接收部6或从喷嘴更换器1中取出。喷嘴接收部6支承在喷嘴保持单元4的套管形的基体9中并且必要时可以借助于适当的止动器件固定以防在取出喷嘴7时从喷嘴保持单元4处无意地松脱。

在上方的导向区段8a和下方的导向区段8b之间，在相应的喷嘴保持单元4的套管形的基体9上构造回转设齿区段11，该区段在从喷嘴保持器 轴线12(中轴线)出发的径向方向上不如导向区段8a，8b那样远地向外延伸。因此，回转设齿区段11的齿相对于导向区段8a，8b的外部轮廓10在径向方向上向后错位。

如在图1中和尤其在图2中可看到的，为使喷嘴保持单元4沿着导向轨3运动，齿带13从侧面配合到喷嘴保持装置4的设齿区段11中。齿带13被未图示示出的驱动马达驱动，该驱动马达的驱动轴配合到适当地匹配的、在图2中示出的、布置在导向轨3之外的驱动小齿轮或驱动轮9a内部中。(未示出的)驱动马达、驱动小齿轮9a和齿带13共同构成定位驱动装置14。如在图3中可看到的，齿带13从侧面不是作用在所有的喷嘴保持单元4的设齿区段11上，而是仅仅作用在喷嘴保持单元4的沿着导向轨3布置的部分上。在这里，齿带13沿着导向轨3的外部的边缘5b的内侧在喷嘴保持单元4的设齿区段11的高度上延伸。

如在图2和图3中也可看到的，在喷嘴储存室2中安装齿条15，所述齿条借助于气动的驱动装置16可以从在图3中示出的回撤位置从侧面穿过在导向轨3的内部的边缘5a中的开口移动到在图2中示出的配合位置中，在所述配合位置中，齿条15的齿从侧面伸进导向轨3中并且配合到两个相邻地布置的喷嘴保持单元4的设齿区段11中。

如果齿条15处于配合位置中，则两个喷嘴保持单元4可以支撑在齿条15上，以便在定位驱动装置被激活的情况下通过驱动小齿轮9a产生喷嘴保持单元4沿着本身闭合的导向轨3的推进，齿条15配合在所述两个喷嘴保持单元的设齿区段11中。在这里，充分利用，喷嘴保持单元4沿着导向轨3构成推进环链，从而喷嘴保持单元4中的一个沿着导向轨3的移动引起所有其它的喷嘴保持单元4沿着导向轨3移动。为了构成推进环链，布置在导向轨3中的、分别相邻的喷嘴保持单元4以其导向区段8a，8b的圆形的外部轮廓10以推进固定的方式相互贴靠，从而它们可以如常规的链的链节那样运动，而不持久地相互连接。因此，借助于定位驱动装置，可以通过驱动小齿轮9a或通过定位驱动装置14使喷嘴保持单元4在沿着导向轨3的闭合的回路中运动，从而每个喷嘴保持单元4都可以沿着导向轨3被带到所希望的位置上。

如果设置用于喷嘴7的安装或者拆卸的喷嘴保持单元4如在图3中所 示出地借助于定位驱动装置14通过驱动小齿轮9a或齿带13沿着导向轨3定位在移交位置UP上，则齿条15首先借助于气动的驱动装置16从在图2中所示出的配合位置移动到在图3中所示出的回撤位置中，在所述回撤位置中，齿条15没有配合到喷嘴保持单元4的设齿区段11中。为了借助于螺纹连接将布置在移交位置UP上的喷嘴保持单元4的喷嘴7安装在(未示出的)喷嘴保持装置上，首先借助于可切换的止动装置17将喷嘴保持单元4固定在移交位置UP上，即禁止喷嘴保持单元4或所有的喷嘴保持单元4沿着导向轨3运动。在所示出的例子中，为此目的，止动装置17具有气动的止动驱动装置18，该止动驱动装置使止动元件19从回撤位置穿过在导向轨3的内部的边缘5a中的开口运动到在图3中所示出的止动位置中。在所示出的实施例中，止动元件19基本上C形地构造并且在止动位置中以其两个侧边贴靠在布置在移交位置UP上的喷嘴保持单元4上、更准确地说贴靠在其两个导向区段8a，8b上。虽然止动元件19阻止喷嘴保持单元4沿着导向轨3运动，但是能够实现喷嘴保持单元4绕其喷嘴保持器轴线12的旋转运动，因为导向区段8a，8b的圆形的外部轮廓10可以在C形的止动元件19的接触面上沿着滑动或导向区段8a，8b构造为例如球轴承。

因此，为了更换喷嘴、更准确地说为了将喷嘴7拧紧在喷嘴保持装置上，借助于定位驱动装置通过驱动轮14将布置在移交位置UP上并且借助于止动元件19在沿着导向轨3的运动上被阻止的喷嘴保持单元4置于绕其喷嘴保持器轴线12的旋转运动中。在这种情况下，即在喷嘴保持单元4在移交位置UP上被止动的情况下，定位驱动装置14作为用于将喷嘴7安装在喷嘴保持装置上的安装/拆卸驱动装置使用。可以理解的是，为了从喷嘴保持装置上拆卸喷嘴7，必须以相反的旋转方向运行定位驱动装置14。

在图1至图3中所示出的喷嘴更换器1通过喷嘴保持单元4沿着导向轨3成行地布置能够实现喷嘴保持单元4的特别节省空间的存放。喷嘴更换器1特别简单地构造并且对于在喷嘴7的定位和安装/拆卸之间转换不需要耦合器。但是在那里所示出的喷嘴更换器1不是容易地可伸缩的，即所述喷嘴更换器不能容易地设计用于存放更多或更少的喷嘴，因为为此目的必须改变齿带13的长度。用于定位驱动装置14的驱动马达(见驱动小齿轮/驱动轮9a)必要时也可以不布置在喷嘴储存室2的被导向轨3的内部的 边缘5a限界的内部的区域之内，因为在那里已经布置有两个气动的驱动装置16，18。

图4至图6示出喷嘴更换器1，在该喷嘴更换器中，定位驱动装置14的驱动马达20在喷嘴储存室2的区域中布置在导向轨3的内部的边缘5a之内。驱动马达20具有与驱动轴不相对转动地连接的(未示出的)齿轮，所述齿轮安装在喷嘴储存室2的下侧上并且所述齿轮与布置在喷嘴储存室2的下侧上的(未示出的)另一个齿轮咬合，以便使定位驱动装置14的驱动轴21绕在喷嘴取出方向Z上延伸的旋转轴线22转动。不言而喻地，从驱动马达20到驱动轴21上的力传递也可以以其它的方式、例如通过齿带或者诸如此类的方式进行。

为使喷嘴保持单元4沿着导向轨3运动或推进，喷嘴更换器1的定位驱动装置14具有驱动盘23，该驱动盘可以借助于驱动马达20绕旋转轴线22转动。驱动盘23构造用于为了喷嘴保持单元4沿着导向轨3的推进而配合在相邻的喷嘴保持单元4之间，从而在驱动盘23转动时，喷嘴保持单元被其携动并且沿着导向轨3移动。为此目的，驱动盘23具有以齿轮的方式构造的外部轮廓。所述外部轮廓具有凹形的凹处24，该凹处与相应的喷嘴保持单元4的导向区段8a，8b的圆形的环绕的外部轮廓10相对应，即具有与导向区段8a，8b的环绕的外部轮廓10相同的曲率半径。在驱动盘23的外部轮廓上，在凹处24之间构造齿25，所述齿分别配合在相邻的喷嘴保持单元4之间。在旋转运动时被驱动盘23携动的喷嘴保持单元4在其导向区段8a，8b上相接触，即所述喷嘴保持单元在绕旋转轴线22转动时不分隔开，从而定位驱动装置14促使喷嘴保持单元4沿着导向轨3循环地运动。

在图4至图6中所示出的喷嘴更换器1中，同样也构造移交位置UP，更确切地说，在盒形的喷嘴储存室2的较短的侧上在沿着导向轨3的区段中构造移交位置，在所述区段中，驱动盘23配合到导向轨3中。在该例子中，喷嘴更换器1也具有止动装置17，以便将喷嘴保持单元4止动在移交位置UP上，即阻止沿着导向轨3的运动。在该例子中，止动装置17具有呈两个索引螺栓19a，19b形式的止动元件，所述止动元件可以从在图6中所示出的回撤位置穿过在驱动盘23的径向内部的区段23a中构成的两个贯通钻孔移动到止动位置中，在所述止动位置中，索引螺栓19a，19b插入到 贯通钻孔中并且阻止驱动盘23绕旋转轴线22的旋转运动。

索引螺栓19a，19b沿着或者反向于喷嘴取出方向Z的运动通过气动的活塞驱动装置18实现，在该活塞驱动装置的在水平方向(X方向)上可移动的活塞条18a上安装H形的中间块26，该中间块用于活塞条18a从X方向到Z方向90°的移动运动的力传递。在H形的中间块26的两个侧边中的每个侧边中构造用于接收相应的索引螺栓19a，19b的上方的区段的空室。在H形的中间块26的相应的侧边的侧壁中构造长形孔27，所述长形孔以大约45°的角度不仅向Z方向而且向X方向延伸并且索引螺栓19a，19b通过两个在其上方的端部上侧向地突出的销钉在该长形孔中被导向。索引螺栓19a，19b在Z方向上延伸穿过水平延伸的、位置固定的板28的贯通钻孔(参见图4)并且在活塞条18a沿着X方向运动时由于以上进一步说明的力转向而在竖直的方向(Z方向)上移动。

如果索引螺栓19a，19b处于止动位置中，则索引螺栓对呈耦合器盘29形式的耦合器元件产生作用，所述耦合器盘是可切换的耦合器30的部分。在止动位置中，耦合器盘29被索引螺栓19a，19b向下压，由此在耦合器盘29的下侧上构成的、径向地延伸的肋配合到齿轮31的径向延伸的肋中，所述齿轮为安装/拆卸驱动装置32的部分。安装/拆卸驱动装置32用于使布置在移交位置UP上的喷嘴保持单元4绕其喷嘴保持器轴线12转动。在这里，齿轮31以在其外侧上构造的、在轴向的方向上延伸的齿配合到这一个喷嘴保持单元4的设齿区段11中，所述喷嘴保持单元被接收在驱动轮23的凹处24中。在所示出的实施例中，所有被接收在驱动轮23的凹处24中的喷嘴保持单元4由于齿轮31的转动而绕其相应的喷嘴保持器轴线12转动。

如果索引螺栓19a，19b处于止动位置中，则可切换的耦合器30的耦合器盘29也布置在下方的第二位置中，在所述下方的第二位置中，耦合器盘29携动安装/拆卸驱动装置32的齿轮31，从而耦合器30建立通往驱动马达20的驱动连接。相反地，如果索引销钉19a，19b回撤到图6中所示出的位置中并且不配合在驱动盘23中的孔中，则耦合器盘29也处于在轴向的方向(Z方向)上处于上方的第一位置中。在该第一位置中，在耦合器盘29的上侧上构成的、径向延伸的肋或齿与在驱动盘23的内部的区段 23的下侧上所构成的、在径向的方向上延伸的肋咬合，从而在耦合器盘29转动时驱动盘23被携动。因此，在耦合器盘29的上方的第一位置中，建立在驱动马达20和驱动盘23或定位驱动装置14之间的驱动连接。

耦合器盘29的上方的第一位置为基本位置，即仅仅当索引螺栓19a，19b将其向下压时才离开耦合器盘29的上方的位置。为了将该耦合器盘29保持在上方的位置中，借助于(未示出的)压力弹簧对耦合器盘在其下侧上加弹性负荷。压力弹簧安装在不相对转动地支承在轴21上的盘33的上侧上。盘33在轴向的方向上固定地支承在轴21上，从而压力弹簧支撑在所述盘上并且向上压紧耦合器盘29。

喷嘴更换器1的在图7至图9中所示出的另一个实施例与在图4至图6中所示出的喷嘴更换器1的不同基本在于，在导向区段3的与移交位置UP相对的区段上构造两个输送装置34a，b，所述输送装置有助于将相应的喷嘴保持单元4从在导向轨3外部的等待位置WP1，WP2输送到导向轨3中的所属的更换位置CH1，CH2中。在图7中，在等待位置WP1，WP2和更换位置CH1，CH2上分别构造抽屉式的喷嘴保持器接收部35a，35b的存放室，在所述存放室上分别可以存放恰好一个喷嘴保持单元4。相应的喷嘴保持单元接收部35a，35b安装在活塞条上并且可以借助于气动的活塞驱动装置36a，36b在X方向上移动，即横向于Y方向移动，导向轨3的区段在两个更换位置CH1，CH2的区域中沿着所述Y方向延伸。如果相应的活塞驱动装置36a，36b的活塞条从在图7中所示出的回撤位置移动到在图8中所示出的对于第二输送装置34b而言被驶出的位置中，则布置在等待位置WP2上的喷嘴保持单元4被带到导向轨3之内的更换位置CH2中。输送装置34a，34b的相应的喷嘴保持单元接收部35a，35b具有两个在X方向上并排布置的、分别用于喷嘴保持单元4的存放室。相应的喷嘴保持单元接收部35a，35b的存放室分别相应于导向轨的一区段，即相应的存放室具有两个平行地延伸的边缘，所述边缘相当于导向轨3在更换位置CH1，CH2的区域中的相应的区段。

在图7和图8中所示出的实施例中，喷嘴保持单元接收部35a，35b的移动横向于导向轨3进行，在该实施例中，与布置在等待位置WP2上的喷嘴保持单元4的输送同时，布置在更换位置CH2上的喷嘴保持单元4被移 动到导向轨3之外的提取位置AS2上。布置在提取位置AS2上的喷嘴保持单元4必要时可以从喷嘴更换器1取出并且被另外的喷嘴保持单元4更换，而同时在喷嘴保持装置上安装处于布置在移交位置UP上的喷嘴保持单元4中的喷嘴7。

在将喷嘴保持单元4换入喷嘴更换器1中或将其从喷嘴更换器1中换出时，可能需要的是，操作者在机器控制装置或者喷嘴更换器控制装置中进行输入：哪个元件被换入，即例如存放在喷嘴保持单元4中或其喷嘴接收部6中的喷嘴具有哪种喷嘴直径。但是，有利地，这种信息也可以在喷嘴或者喷嘴保持单元4上例如以条形码的形式存储，所述条形码可以由在喷嘴更换器1上的合适的读出装置检测。在这种情况下，也可能的是，在机器起动时首先执行存放在喷嘴更换器1中的喷嘴的存货登记，在所述存货登记中相应的喷嘴和其位置在喷嘴更换器1中被检测。

不言而喻地，仅仅当不进行喷嘴保持单元4沿着导向轨3的推进时，输送装置34a，34b才被激活。不同于在图7和图8中所示出的是，喷嘴保持单元接收部35a，35b也具有多于两个、例如三个或多个布置成一行的接收室，可以分别将一个喷嘴保持单元4存放到所述接收室中。以此方式，在一个并且相同的输送装置34a，34b中，两个或多个喷嘴保持单元4可以定位在不同的等待位置WP1，WP2上并且向相应的更换位置CH1，CH2输送。对喷嘴保持器4借助于输送装置34a，34b侧向运动替代地，也可能的是，喷嘴保持单元4或喷嘴保持单元存放部的存放室向竖直的方向(Z方向)或者向其它的方向运动，以便将其带到相应的更换位置CH1，CH2上。喷嘴更换器1也可以具有其他的喷嘴储存室，所述其他喷嘴储存室如上所述的喷嘴储存室2这样构造，即同样也具有闭合的导向轨3。在这种情况下，例如两个或者必要时多个喷嘴储存室可以上下相叠地布置。

图9示出具有定位装置14的驱动盘23的喷嘴更换器1的细节，所述驱动盘与结合图4至图6说明的驱动盘23的不同在于，凹处24在径向的方向上延伸至驱动盘23的内部的区段23a上，以及在于，凹处24在驱动盘23的周向上相互间隔开。在所示出的实施例中，相邻的凹处24分别被驱动盘23的在周向上延伸超过大约50°的角度的、在径向上相对于凹处24突出的凸处分开。在喷嘴保持单元4沿着导向轨3推进时，径向突出的 凸处中的一个的边沿从侧面配合在两个相邻的喷嘴保持单元4之间，从而喷嘴保持单元4中的一个被接收在凹处24中。在图9中所示出的凹处24这样定尺寸，以使得所述凹处可以接收喷嘴保持单元4中的恰好一个并且为此目的在径向的方向上具有伸展部，所述伸展部大约相当于导向轨3的宽度。借助于在图8中所示出的驱动盘23可以将在移交位置UP上的相应的喷嘴保持单元4分隔开。

此外，定位驱动装置14和安装/拆卸驱动装置32与结合图4至图6说明的实施例一致。但是，在图7至图9中所示出的例子中，定位驱动装置14构造为步进驱动装置，因为另外的喷嘴保持单元4至少在相当于驱动轮23的一整转(360°)的持续时间的一部分期间不沿着导向轨3移动。

图10示出在激光加工机37中的喷嘴更换器1，所述激光加工机具有位置固定的机器本体38和加工头39，所述加工头可在三个空间方向X，Y，Z上相对于机器本体38运动。代替位置固定的机器本体，激光加工机37可以具有例如呈机器臂形式的机器本体。喷嘴更换器1位于加工室的边缘区域中或者可以摆到或驶入加工室中。激光加工机37也具有激光射束源40，通过所述激光射束源能够将在图10中所标明的激光射束对准(未示出的)工件。不言而喻地，激光源40在喷嘴更换期间是非激活的。在加工头39的下方的端部上安装有喷嘴保持装置41，在所示出的例子中，所述喷嘴保持装置能够借助于螺旋连接实现喷嘴7的安装。不言而喻地，喷嘴保持装置41可以替代地或者附加地构造用于，例如通过卡锁连接或插拔式连接将喷嘴7固定在加工头39上。