借助激光束加工非旋轉(zhuǎn)對稱的工件的方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種方法，利用該方法可以借助激光束加工非旋轉(zhuǎn)對稱的工件，并且考慮到了在加工非旋轉(zhuǎn)對稱的工件時的特殊的技術要求。本發(fā)明還涉及一種用于借助激光束加工非旋轉(zhuǎn)對稱的工件的設備。
【背景技術】
[0002]由現(xiàn)有技術公開了借助激光束加工工件的解決方案，其中，在此僅示例性地列出文獻US 6，335，508 BI。在該文獻中說明了一種用于管的進給設備，其可以在借助激光束加工管時使用。旋轉(zhuǎn)對稱的管借助多個運輸設備來保持并且沿著其縱軸線進行運輸。管繞其縱軸線的額外的受控的旋轉(zhuǎn)允許了管可以借助激光加工頭以不同的切割引導部來加工。
[0003]如果要加工非旋轉(zhuǎn)對稱的工件，則對方法控制和用于激光加工的設備的設計提出了特殊要求。為了能夠控制沿著預定的加工線進行的切割，除了位置外還必須已知工件的準確的空間取向。例如對于加工旋轉(zhuǎn)對稱的工件來說，工件的縱向中軸線處在特定的X-Y平面中就足夠了，但在非旋轉(zhuǎn)對稱的工件的情況下，還必須已知其在X-Y平面中的定向(例如工件的前端或后端的定向)以及工件在Z方向上的取向。
[0004]此外，公知的是，在非旋轉(zhuǎn)對稱的工件上、例如在彎管(例如DE36 19 634 Al)上加工出記號，以便標記出稍后要安設在管上的對象的位置。在此，可以在借助彎曲機對管進行彎曲期間或在其之后加工出記號，只要管還處在彎曲機中并且因此準確地已知彎管的位置和空間取向。稍后再作記號僅當管在已知的路段長度上并且以已知的轉(zhuǎn)動角進行運輸，并且由此進一步地準確地已知非旋轉(zhuǎn)對稱的管(工件)的位置和空間取向的情況下才是可行的。在從彎曲機取出工件后，工件的空間取向以及進而例如加工線的位置和方向只能通過高成本的測量技術(例如3D掃描)來獲知。工件的隨后的進一步的加工因此需要對工件空間取向的高成本、耗時且計算復雜的測定，由此提高了用于加工單個工件所需的生產(chǎn)周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務在于，提出一種加工非旋轉(zhuǎn)對稱的工件的方案，其中，除了能實現(xiàn)低的測量技術成本之外，還能實現(xiàn)短的生產(chǎn)周期。
[0006]這個任務通過借助激光束來加工工件的設備來解決，該設備具有用于將工件進給到第一加工位置的進給裝置；并且具有加工裝置，其具有至少一個用于加工已進給到第一加工位置的工件的加工頭。根據(jù)本發(fā)明的設備的特征在于，進給裝置是帶有抓取設備的抓取機器人，加工頭能以至少三個自由度運動，并且?guī)П３旨奶峁┭b置布置在進給裝置的觸及范圍中，并且保持件的構造和規(guī)格以如下方式來選擇，即，使至少一個保持在保持件中的工件以限定的空間取向和提供位置提供給進給裝置，用于從保持件中取出。該設備的特征還在于，布置有至少一個用于容納通過進給裝置進給的工件的夾緊裝置，其中，通過每個夾緊裝置分別限定出一個加工位置，并且加工頭可以進給到每個加工位置，用以對工件進行加工。
[0007]在本說明書中，工件一般性地理解為待加工的材料，例如像板材、管或型材這樣的原材料，以及半成品和成品。
[0008]在一種簡單的實施方案中，提供裝置通過保持件的布置來形成，這些保持件以如下方式成形和布置，即，使工件僅能以唯一的空間取向置入到保持件中。因為保持件的位置是已知的，所以置入到保持件中的工件的空間取向和提供位置也是唯一確定的。
[0009]提供裝置可以具有一定數(shù)量的可以同時保持多個工件的保持件。保持件也可以被設計成可以保持不同類型的工件。例如當由作為第一工件的半成品通過加工產(chǎn)生一個或多個第二工件，并且這些第二工件隨后應當同樣通過根據(jù)本發(fā)明的設備來加工時，后一種實施方案是有利的。
[0010]在另一實施方案中，保持件也可以被構造成能夠保持不通過加工步驟彼此分開的工件。
[0011]加工頭優(yōu)選與加工裝置的激光源形成連接，并且具有用于光束引導和光束成形的裝置。加工頭可以通過馬達和控制機構受控地運動。在根據(jù)本發(fā)明的設備的另一實施方案中，加工頭能夠以最多6個自由度，亦即沿著笛卡爾坐標系的X軸、Y軸、Z軸運動，并且能夠繞提到的軸轉(zhuǎn)動。也就是說，加工頭可以是能轉(zhuǎn)動且能擺動的。
[0012]進給裝置、特別是抓取設備優(yōu)選能在6個自由度上受控地運動。
[0013]夾緊裝置可以是任意的適用于保持工件的裝置。夾緊裝置例如可以是用于保持工件的夾盤、錐形容納部或者其他力鎖合的(kraftschlUssig)和/或形狀鎖合的(formschlussig)裝置。在根據(jù)本發(fā)明的設備的其他實施方案中可以布置有多個夾緊裝置。在一種優(yōu)選的實施方案中，存在有兩個夾緊裝置。一個或多個夾緊裝置可以是能旋轉(zhuǎn)的，也就是說，夾緊的工件能繞夾緊裝置的至少一個軸線旋轉(zhuǎn)。
[0014]根據(jù)本說明書，加工位置被理解為如下區(qū)域，在該區(qū)域上可以通過加工頭對工件進行加工。例如，對保持在夾緊裝置中的工件的加工可以沿著工件的加工線進行。
[0015]第一加工位置優(yōu)選通過抓取設備的限定的空間取向和位置給出。例如可以通過抓取設備來保持工件，該工件應當通過加工頭沿著加工線進行加工，例如切斷、穿孔、鉆孔或塑形。這些加工線雖然可以與抓取設備相間隔(例如20cm至100cm)，但由于工件相對抓取設備的空間取向和位置是已知的，所以也準確地已知每條加工線的空間取向和位置。
[0016]因此，根據(jù)本發(fā)明的設備的優(yōu)點是，可以取消測量技術裝置，通過該測量技術裝置例如可以在進給期間或者在加工位置處檢測、控制并且在必要時校正工件的空間取向。
[0017]通過根據(jù)本發(fā)明的設備，有利的是為僅一個加工頭提供至少兩個不同的加工位置。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)將加工頭進給到一個加工位置，而通過進給裝置將工件進給到另一加工位置。
[0018]在該設備的適宜的實施方案中，可以存在有輸送裝置，通過該輸送裝置運走加工好的工件。工件可以在設備之外被輸送給后續(xù)的加工。但這些工件也可以通過該設備被再次提供給后續(xù)的加工。
[0019]在該設備的另一實施方案中，也可以存在有多個進給裝置、加工裝置或夾緊裝置以及它們的組合。它們可以彼此并行地運行。但是它們也可以受控地相互作用，從而例如可以通過一個進給裝置將工件進給給多個或者變化的夾緊裝置，或者可以將一個加工頭進給到變化的加工位置。由此，提高了設備的使用靈活度。
[0020]優(yōu)選的是，存在有控制機構，通過該控制機構至少能操控進給裝置和加工裝置。適宜的是，進給裝置和加工裝置的運行狀態(tài)彼此相協(xié)調(diào)，以便在更長的方法執(zhí)行時間段內(nèi)也能確保所有運動和方法步驟的保持不變地高的精確度。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的設備可以用于借助激光束加工非旋轉(zhuǎn)對稱的工件。
[0022]此外，該任務還通過一種借助激光束加工非旋轉(zhuǎn)對稱工件的方法來解決。該方法包含下列步驟:
[0023]a)以限定的空間取向和提供位置提供半成品作為第一工件；
[0024]b)借助進給裝置的抓取設備來抓握第一工件；
[0025]c)借助抓取設備將第一工件進給到第一加工位置，其中，第一工件在空間上保持自由；
[0026]d)將加工裝置的加工頭進給到第一加工位置并對第一工件進行加工，其中，可以多次執(zhí)行步驟c)和步驟d)；
[0027]e)釋放加工好的第一工件；
[0028]f)在限定的空間取向和提供位置中提供至少一個第二工件；
[0029]g)借助抓取設備抓握第二工件并且將第二工件進給到另一加工位置，其中，第二工件借助夾緊裝置保持在另一加工位置處；
[0030]h)將加工頭進給到另一加工位置并對第二工件進行加工