射线加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于工件加工的射线加工装置，尤其是激光射线或流体射线加工 装置，包括底座、由底座固定的工件支架和由底座进行支撑且可以相对于工件支架进行移 动的射线刀具。
【背景技术】
[0002] 对于激光设备而言，工件通常不会同许多其他刀具设备一样被固定住，而是松动 地位于工件支架，例如切割支架上。较大质量（例如切割桥超过500kg)的垂直动力移动会 导致设备框架受到激励，该框架会再次通过切割台对切割支架上的钢板形成激励。不期望 出现的钢板移动会导致轮廓精度的降低，并出现波纹切割的现象。为了至少部分降低对切 割质量的负面影响，必须对设备的动力进行限制，进而对产能进行限制。加工时间较长是这 一类加工装置的显著缺点。
[0003] 为了降低工件激励，工件被固定或夹紧在工件支架上。DE102012102820A1公开了 一种用于夹紧钢板部件的夹紧装置。由此可以在加工过程中固定钢板部件。EP2465637A1 公开了一种用于将板状工件固定在刀具设备的工件移动单元上的具有至少两个工件夹紧 元件的工件固定装置。
[0004] 这一类的解决方案尽管允许更好的刀具动力，但存在以下重大缺陷：
[0005] -需要额外的设备部件，例如需要借助规定的执行装置或可调节的夹紧元件将工 件夹紧在工作台上，
[0006] -较难实现工件自动控制，
[0007] -在需要提前拼合的加工过程中其作用降低，
[0008] -工件（例如钢板）需固定在拼合处的末端，
[0009] -由于规定的夹紧区，降低了工件的利用率，
[0010]-因为必须松开末端的夹紧装置，降低了产量。
[0011] 因为工件激励通过底座或设备框架进行，因此设备框架在地面的刚性连接也是可 选解决方案。但较重的设备框架的刚性连接在技术上需要非常高的花费，对地面也提出了 额外的要求。同时，地面的激励会对周围的过程产生负面影响。此外，整个加工装置也对环 境激励更加敏感。
[0012] DE10335043B3公开了一种具有降低机械振动装置的刀具设备或生产设备。对此， 在刀具设备的支架元件中使用控制动感器。
[0013] US2008257667A1公开了一种消除设备刀具和安装在板材上的结构元件（例如供 电电缆、液压部件和阀门）之间振动的装置。
[0014] US2012217229A1公开了一种具有大量支架元件的工件支架，需要加工的装置的支 撑元件插入该工件支架中，用于在加工过程中对工件进行固定以及对剩余部件进行接收。
[0015] EP2626165A1公开了一种借助可移动链条降低支架元件的可能性。由于射线刀具 的移动形成的振动，尤其是沿平行于工具支架的支撑表面形成的振动可以不受阻碍地传递 至工件上。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的在于消除当前技术水平的缺点，并提供一种射线加工装置，该装置 具有较高的加工质量，尤其是在具有较高设备动力的情况下同时具有较高的切割质量。对 此应主要提高加工的轮廓精度，并降低波纹切割的现象。加工时间应尽可能短，此外射线刀 具的动力（速度、加速度等）较高。根据本发明的解决方案应具有简单的结构，且可以以低 廉的价格进行生产，且在一种实施形式中也可以在现有的设备上进行加装。
[0017] 该目的通过一种上述射线加工装置如下加以解决，即在射线刀具和由工件支架确 定的工件支撑面之间的传递振动的连接段上至少安装一个减震元件，优选为多个相互并行 连接的、优选相互间隔一定距离布置的减震元件。该减震元件可以例如布置在射线刀具的 驱动轴和底座之间，也可以布置在底座和刀具支架之间。同时，减震元件可以集成安装在单 独的部件中，例如底座和/或刀具支架中。在任何情况下，减震元件的目的是用于消除射线 刀具或射线刀具的支架或底座和工件支架的支撑面之间的振动。
[0018] 在一种可能的实施形式中，减震元件安装在射线刀具和工件支架之间的传递振动 的连接路径上。通过该方式可以实现发明思想，而不需要对现有的工件支架进行改动。
[0019] 传递振动的连接段是指在射线加工装置中的传递段，通过该传递段，由射线刀具 的动力产生的振动被传递至工件支架或其支撑面（以及最终传递至待加工的工件）。连接 段包括底座部件、支撑件、支架件、工件支架、驱动轴、连接桥和/或连接支架以及单独部件 之间和与射线刀具和/或工件支架之间的连接装置或沿着该部件延伸的部件。
[0020] 表述"并行连接"并非是指空间布置，而是指减震元件的功能布置或连接。
[0021] 这使得射线刀具允许具有较高的动力，而不会使得工件以对其加工过程不利的方 式相对于工件支架产生激励。
[0022] 在一种优选的结构中，通过至少一个减震元件降低振动的减震装置的减震方向 (优选为主要减震方向，也就是说具有最大减震作用的方向）基本上平行于工件支架的支 撑面。由此，可以可靠避免或降低工件沿着（也就是说平行于）其支撑面的偏移。减震元件 在构成时或在安装在射线加工装置中时应使得，减震过程沿着至少一个平行于支撑面的方 向（优选为多个方向）进行实施。也就是说在安装减震元件时应使得可实现减震方向平行 于支撑面的减震作用。通过至少一个减震元件形成的减震作用当然会具有多个方向分量； 表述"通过至少一个减震元件形成的减震的减震方向"是指至少一个减震方向分量平行于 支撑面。
[0023] 在一种优选的实施形式中，减震元件自行集成在工件支架中。
[0024] 在一种实施形式中，工件支架包括边框和支架元件，该支架元件支撑在边框上，并 形成支撑面。减震元件（例如弹簧-减震元件、振动隔绝板、气缸等）可以布置在单独的支 架元件（例如支架板）和边框中，并使得在工件支架的边框和支架元件之间形成减震作用。
[0025] 可替换的方案是，减震元件至少构成工件支架支撑面的一部分。在该情况下，工 件直接置于减震元件上，该减震元件此时优选为（基本上水平放置的）减震板（振动隔绝 板）。
[0026] 常见的实施形式是，至少一个减震元件在布置和/或安装到射线加工装置中时使 得，待加工的由工件支架支撑的工件至少部分消除由于射线刀具相对于工件支架的移动形 成的振动。
[0027] 在本发明一种特别优选的实施形式中，工件支架在底座上的连接装置至少包括一 个减震元件，优选为多个相互间隔一定距离布置的减震元件。减震元件安装在底座和工件 支架之间。工件支架和底座之间的连接装置优选可以进行拆卸，以便工件支架在安放工件 时可以进行移动或移出。
[0028] 通过减震元件，可以实现在任何频率下消除工件支架和底座之间的由于射线刀具 的动力以及和射线刀具同时移动的重物（例如夹具、连接桥、支架和类似装置）在相对于工 件支架移动时产生的振动。本发明遵循的全新观点是，如果工件在加工过程中未被夹紧，可 以提高其加工质量（尤其是是轮廓精度）。同时，可以实现射线刀具较高的动力和较短的加 工时间。
[0029] 根据本发明的工件支架在底座上的连接装置具有将工件支架上的工件激励将至 最低值的突出性能。
[0030] 对此优选平行于工件支架的支撑面进行减震。特别优选的方案是，减震元件在平 行于支撑面的方向达到最大的减震作用。
[0031] 射线刀具在加工过程中通常不和工件接触（而是仅射线，例如激光或流体射线和 工件接触），因此由于其无接触的原理，不会与工件形成直接或间接的联系（不同于环锯或 类似刀具）。因此原则上不排除相对移动的可能性。本发明恰好着眼于此。
[0032] 为了将工件上较高的刀具动力作用降至最小，该减震元件优选为低通滤波元件， 其频率越高，减震效果越好。低通滤波元件可以完全消除设备的动力学作用。此外，低通滤 波元件可以避免对周围环境的工件激励（例如通过相邻安装的设备）。因为射线加工装置 与周围环境关联不大，因此在地面或底座上不需要特殊措施。
[0033] 共振频率在下文中是指第一个（也就是说基于频率最低的）共振曲线明显的最大 值。共振曲线来自于特定空间方向上对相同空间方向上激励的偏移/应答。
[0034] 一种优选的实施形式的特征在于，工件支架在底座上的连接部在整体上（包括减 震元件以及可能的工件支架通过其支撑在底座上的滚轮）被设计为，使得工件支架相对于 底座的共振频率在至少一个平行于支撑面的方向上小于垂直于支撑面的方向上的共振频 率。由此可以对不期望出现的平行于支撑面的工件激励进行考虑。
[0035] 工件支架关于底座的共振频率数值最高为10Hz，优选最高为8Hz。
[0036] 在一种特别优选的实施形式中，工件支架关于底座的共振频率至少以系数1. 5,优 选以系数2低于工件基于工作支架的共振频率。
[0037] 实际上，工件关于工件支架的共振频率以上述比例进行降低。与之对应，附图10 示出了加速度突变传递至工件。对此，在此处说明的"工件曲线"也同时说明了工件支架的 移动（工件支架移动和工件-工件支架相对移动重叠）。"关于工件支架的工件"在上述优 选的实施形式中也可以理解为工件和工件支架之间的联系/相对移动。因此，共振频率也 可以通过工件支架的输入频谱加以说明。
[0038] 虽然被动减震由于其相对于主动减震结构更加简单且费用低廉而成为优选方案。 但也可以使用后者，例如借助可控制的压电元件。
[0039] 在本申请中，底座是指用于固定工件支架并对射线刀具进行直接或间接支撑的任 何结构。射线刀具可以是具有射出喷嘴的激光加工头或流体加工头，且通过附加支架、可移 动连接桥、支架和类似