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      用于加工工件的方法和裝置的制作方法

      文檔序號:4406780閱讀:158來源:國知局
      專利名稱:用于加工工件的方法和裝置的制作方法
      技術領域
      本發(fā)明涉及一種通過激光射線加工工件的方法,其中將工件固定,接著將工件至少局部地暴露在激光射線下面。此外本發(fā)明還涉及一種加工工件的裝置,該裝置具有一個激光源、一個由下壓板構(gòu)成的工件支承和一個由上壓板構(gòu)成的透穿射線的在加工期間用于固定工件的位于工件上的上壓板。
      背景技術
      通常已知這種通過激光射線進行塑料焊接的方法并且也稱為透射焊接。對于這種塑料焊接方法重要的是,在焊接過程中將工件相互夾緊,因為對于通過激光射線進行良好塑料焊接的一個重要前提是,不僅是能量配量,而且在兩個要被相互連接的表面之間是清潔的機械接觸。為此已知不同的方法和裝置,它們尤其對于平面部件能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的頂壓力。
      原則上通過激光射線不僅能夠?qū)崿F(xiàn)這些部件的相互焊接而且也進行其它加工過程,例如在相關的歐洲專利02 001 768.7中所描述的那樣。
      補償下壓板和上壓板與位于其間的工件之間的壓力差和部件誤差,這對于具有必要精度的加工是必需的,為此要使每個部件具有相同的頂壓條件。

      發(fā)明內(nèi)容
      因此本發(fā)明要解決的技術問題是,在這里提出一種方法,通過它能夠快速而經(jīng)濟地加工這種高度精密的部件,其中能夠同時補償壓力差和部件誤差。
      上述技術問題按照本發(fā)明由一種具有權利要求1特征的方法以及一種具有獨立權利要求9特征的裝置得到解決。其它有利的改進結(jié)構(gòu)由那些相關從屬權利要求給出。
      按照本方法在第一工作步驟中將多個要被加工的工件放置到一個支座上,該支座由具有至少在垂直方向上可移動的支承段的下壓板構(gòu)成。為此將各個工件分別放到支承段上,由此使所有部件同時定位并且也可以至少局部地固定。在下一工作步驟中透穿射線的板例如由玻璃制成的板作為上壓板與工件接觸。這一點根據(jù)按照本發(fā)明方法的改進結(jié)構(gòu)只通過放置實現(xiàn),即,使上壓板移動到上工件或者使工件從下面向上移動到上壓板實現(xiàn)。接著使下壓板和上壓板以給定的頂壓力向一起頂壓。在此在垂直方向上可移動的支承段與上壓板的距離是調(diào)整變化的,因此補償工件誤差,盡管所有工件以相同的頂壓力加載。在此夾緊可以這樣實現(xiàn),或者只有下壓板的各個支承段有選擇地通過正要被加工的工件夾緊在上壓板與那個支承段之間并暴露在激光射線下面,或者所有支承段同時以所需的頂壓力加載。因此在有選擇頂壓時只對兩個工件進行可靠地頂壓然后對那些正被激光射線照射的工件進行頂壓。所有其余的位于下壓板上的工件僅輕輕地夾緊并只有在加工的瞬間才被壓緊在上壓板與那個支承段之間。
      這種方法具有適用于生產(chǎn)更大量工件的優(yōu)點。例如可以配備可更換的料箱,由此減少生產(chǎn)時間。盡管工件在高度上可能產(chǎn)生變化但是通過各個部件的夾緊也能夠以足夠的焊縫精度質(zhì)量加工這些部件。
      按照本方法的另一有利改進結(jié)構(gòu),以相應給定的頂壓力相對于工件頂壓支座部件的各個分段。這些各個分段例如可以機械地、氣動地、液動地、伺服馬達地或電磁地通過各個針銷、輥子、銷釘、板等來確定。這些各個分段的結(jié)構(gòu)根據(jù)應用形式和要被加工的工件進行調(diào)整。在例如各個支座部件使用針銷時可以向一起頂壓工件,這些工件在面對下壓板的一面不平地、例如具有輪廓地構(gòu)成。
      按照本方法的另一結(jié)構(gòu),各支承段在垂直方向上通過第一頂壓力一直移動到與上壓板接觸并相對于上壓板頂壓,然后接著在激光射線加工期間通過更高的第二頂壓力加載。當然也可以是多個支承段同時這樣動作。其優(yōu)點在于,由此在結(jié)構(gòu)上簡單地實現(xiàn)在激光射線加工完畢后由已經(jīng)配備好的第二下壓板更換所述下壓板。這種更換料箱的方法明顯提高焊接裝置上的加工量。
      為此下壓板最好在底面配有一個壓縮空氣接頭并且設置在一個具有一個壓縮空氣配合件的底板上,并且所述下壓板相對于底板以作用力頂壓,該作用力由相對于上壓板的更高的第二頂壓力產(chǎn)生,并由此密封壓縮空氣連接。
      按照本方法的另一改進結(jié)構(gòu)在上壓板與工件之間加入一個透穿射線的彈性塑料薄膜作為補償元件。以便能夠補償向一起頂壓時可能產(chǎn)生的頂壓差和工件誤差。這種塑料膜的插入還可以在可移動支承的支承段或一個剛性的下壓板條件下實現(xiàn)。
      一種用于加工工件的裝置具有一個下壓板,它具有多個在垂直方向上相對于下壓板可移動支承的支承段,其與上壓板的距離在相同的頂壓力下可以調(diào)整變化。支承段的大小基本對應于要被加工或要被焊接的工件的大小。移動性可以通過一個彈性的支承起作用,使每個支承段能夠適配于可能的加工誤差。為了最佳地適配工件尺寸每個支承段可以在垂直方向上通過壓力發(fā)生裝置單獨地或也可以成組地相互控制并在垂直方向上可移動地構(gòu)成。因此對于每個工件副調(diào)整配合部件(支承段和上壓板)之間的相應距離。
      按照另一改進結(jié)構(gòu)本裝置具有支承段,它具有獨立的在垂直方向上移動的部件。這些部件又可以由較小的銷釘、針銷、輥子、具有相應支承面的活塞或類似部件構(gòu)成。這種布置的優(yōu)點在于,能夠?qū)崿F(xiàn)針銷對使用情況的確定的適配性。
      如果只在焊接瞬間向一起頂壓工件,則一個相應的控制裝置要保證,那個支承段正好壓緊工件,激光射線照射在這些工件上。
      按照本發(fā)明裝置的一個優(yōu)選改進結(jié)構(gòu)下壓板由以壓縮空氣加載的壓力室構(gòu)成,該壓力室具有一個或多個在垂直方向上移動的工件支承,例如具有大支承面的活塞、銷釘、針銷等。工件支承可以單個地、相互分開地控制。但是也可以,下壓板具有單獨彈性支承的工件支承并且壓板在垂直方向上可以移動。
      在另一改進結(jié)構(gòu)中裝置配有下壓板,下壓板由最好用于壓縮空氣的壓力室構(gòu)成,所述裝置配有至少兩個這種下壓板,它們作為交換料箱交替地與上壓板處于壓力接觸。下壓板最好在底面上具有一個壓縮空氣開孔,該開孔與設置在其下面的壓板上的相應開孔對準。
      下壓板上的壓縮空氣開孔最好由通孔構(gòu)成而底板上的壓縮空氣開孔由具有用于容納密封件的沉孔的開孔構(gòu)成。這一點能夠沒有附加管道或閥門地實現(xiàn)特別簡單的密封。設置在沉孔里的密封件通過下壓板的重量被擠壓在一起,并由此以較小壓力密封。但是這個壓力足以使在垂直方向上移動的支承段相對于上壓板移動。當接著增加頂壓力時下壓板通過這個增加的頂壓力相對于底板頂壓,使得由此也保證增加密封性。
      下面借助于實施形式結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明。


      圖1以截面圖表示具有移動支承段的簡要原理布置,圖2以立體俯視圖表示具有支承段和獨立分段的下壓板,圖3為一個具有剛性下壓板和一個在上壓板與工件之間的附加薄膜的實施形式,圖4為具有壓力室的下壓板工作原理圖,圖5以立體圖和截面圖表示具有兩個容納工件支承段的壓縮空氣室的下壓板,圖6為下壓板在配有用于交換料箱的壓縮空氣接頭的底板上的截面圖,圖7為配有銷釘?shù)南聣喊宓暮喕Ⅲw圖和具有工件和上壓板的截面圖。
      具體實施例方式
      圖1示出位于工件4和5上的由石英玻璃制成的上壓板3,其中上工件4和上壓板3可以透穿一個源自激光源的未示出的激光射線。激光射線2以公知的方式和方法通過適當?shù)墓鈱W機構(gòu)這樣成形,使激光射線垂直地位于要被加工范圍上面并在這個范圍上面移動。這一點可以通過相應的偏轉(zhuǎn)鏡、激光源本身或支承臺的移動產(chǎn)生。激光射線穿過上壓板3和上工件4,使得激光射線加熱位于兩個工件之間拼接處的材料并對于這個實施形式由此起到使兩個工件4和5焊接的作用。為了選擇被焊接的部位在上壓板3上可以存在一個相應的掩模。兩個工件4和5設置在一個下壓板9的支承段8上。不僅上壓板而且下壓板都可以例如通過一個通常的活塞/缸體結(jié)構(gòu)液壓地或氣壓地移動。在所示實施形式中上壓板3固定不動,而下壓板9如圖所示,在工件4和5安置在那些支承段8上之后通過確定的壓力相對于上壓板頂壓上工件4的上表面。在下壓板9上移動支承的支承段8同樣可以例如通過通常的活塞/缸體結(jié)構(gòu)、一般稱為壓力發(fā)生裝置10在垂直方向上氣動地控制。
      根據(jù)結(jié)構(gòu)壓力發(fā)生裝置在需要時可以這樣控制,只對支承段8以比其它支承段8’,8”高的相應頂壓力加載,激光射線2正好射在該支承段上。一旦激光射線2移動到下一支承段8’,則對支承段8卸載并相應地對支承段8’以更高的壓力加載。因此對于本實施形式保證,工件只在加工瞬間置于高頂壓力下,例如對于微和毫微結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求頂壓力在加工瞬間是必需的,因此不可能實現(xiàn)尺寸準確和精確的加工。在按照圖1的實施形式中在下壓板9通過壓力發(fā)生裝置10接近上壓板3之后,對支承段8’,8”以壓縮空氣加載。通過壓力室15各壓力活塞16在垂直方向上移動支承段8’,8”并可以適配于不同的工件4,5厚度,其中頂壓力對于所有工件是相同的。在這里不發(fā)生對各支承段的控制選擇。
      圖2示出具有獨立支承段8的下壓板9的立體圖,其中支承段不象圖1所示那樣構(gòu)成平面支承面,而用點支承代替平面支承面。這一點可以通過各個分段,即更小的、平面支承面11和通過銷釘或針銷12點狀地實現(xiàn)。平面分段11也可以通過滾子或其它適當?shù)牟考崿F(xiàn),其中對于本附圖所示的實施形式各分段,不管是平面形狀(標記符號11)還是銷釘或針銷12都同樣可以單獨地以頂壓力加載。這一點可以通過如圖1所示的壓力室15實現(xiàn),但是壓力室對于每個分段11可以獨立地控制。
      在按照圖3的實施形式中在上壓板3與上工件4之間插入一個用于透穿激光射線的厚度為約0.2至1mm的薄膜14,通過它在工件4,5可靠地頂壓在一起之后在上壓板3之間實現(xiàn)誤差和壓力補償,使得在加工時所需的頂壓力可以作用到所有的工件。因此也可能省去在圖1至3中所示在垂直方向上移動的支承段的補償。在附圖中盡管采用如圖1所述的移動支承段仍附加地使用薄膜14。
      圖4示出一個裝置的三個不同運行狀態(tài),該裝置具有一個具有壓力室15的下壓板9。壓力室15例如具有三個在垂直方向上突進壓力室的壓力活塞16,其上端面17用來作為加工支承面。下壓板9仍然通過缸體28在垂直方向上移動,如圖所示,這個缸體在垂直方向具有更大的行程。在附圖中未示出工件。圖4A示出靜止位置布置的高度為h1。在圖4B中缸體28以壓力氣動或液動地加載,使下壓板9已經(jīng)接近上壓板3移動到高度h2。然后在圖4C中對壓力室15以壓力加載并使活塞16從壓力室15在垂直方向上移動。壓力活塞16的行程獨立地取決于支承在端面17上的工件厚度。因此可以補償工件誤差,使得總保證所需的頂壓力。
      圖5以放大的立體圖(圖5A)和側(cè)視圖(圖5B)只示出具有壓力室15和兩個壓力活塞16的下壓板9,在活塞上一個工件支承設置在端面17上。要被焊接的工件4,5位于工件支承18上。在這個示例中壓縮空氣接頭19位于側(cè)面。在圖5B中可以看出,壓力活塞16在壓力室15中通過密封20這樣導引,使得也能夠?qū)崿F(xiàn)微小的角度適配性。
      圖6A在截面圖中以另一種改進結(jié)構(gòu)示出底板21上的壓板9。在圖6B中以立體圖示出底板21而在圖6C中示出細節(jié)C。下壓板9仍然包括具有活塞16的壓力室15,活塞支承一個工件支承18。工件4,5位于工件支承上,工件相對于透明的上壓板3被頂壓。下壓板9具有一個通向壓力室15的通孔19并以平面底面23頂靠在底板21上。這個底板具有一個壓縮空氣通道24,它通到圓柱形沉孔25的表面。如圖6B和C所示這個沉孔用于容納一個密封環(huán)26。這個密封環(huán)使相互頂靠的下壓板9和底板21的表面相互密封。
      這種布置能夠以最有利和更簡單的方式和方法使用多個下壓板9作為工件料箱,它們可以互換并且立刻連接到壓縮空氣發(fā)生裝置上。
      最后圖7示出銷釘29形式的支承段,它們單獨地在壓力室15中在垂直方向上移動地導引并且如上所述,同樣以壓縮空氣加載。圖7A示出一個單個的銷釘29,圖7B示出具有多個銷釘29的下壓板9而圖7C以截面圖示出銷釘對于下工件5的布置,下工件具有面對銷釘29的輪廓。因此具有結(jié)構(gòu)化表面的工件也可以在一個面上被精確的頂壓。
      權利要求
      1.一種用于通過激光射線加工工件的方法,其中將工件固定,接著將工件至少局部地暴露在激光射線下,其特征在于,在第一工作步驟中多個要被加工的工件(4,5)被放置到一個具有在垂直方向上可移動的支承段(8)的下壓板(9)上,在第二工作步驟中使工件(4)頂面與構(gòu)成上壓板(3)的透穿射線的板處于接觸,以給定頂壓力使下壓板與上壓板向一起頂壓,其中支承段(8)到上壓板之間的距離可以調(diào)整變化,接著使在上壓板(3)與下壓板(9)之間的要被加工的工件(4,5)暴露在通過上壓板(3)透穿的激光射線(2)下。
      2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述工件支承有選擇地相對于上壓板被頂壓并只有這個工件支承暴露在激光射線(2)下。
      3.如上述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述各支承段(8,8’,8”)在垂直方向上對應于所期望的頂壓力相對于工件(4,5)被頂壓。
      4.如上述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述支承段采用各個在垂直方向上可移動的分段(11,12),它們相應地以給定頂壓力相對于工件(4,5)被頂壓。
      5.如上述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,所述各支承段(8,8’,8”)在垂直方向上以第一頂壓力一直移動到與上壓板(3)接觸并相對于上壓板(3)被頂壓然后接著在激光射線加工過程中以非常高的第二頂壓力加載。
      6.如上述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,在激光射線加工完畢后由已配備好的第二下壓板替換所述下壓板。
      7.如權利要求5和6中所述的方法,其特征在于,所述下壓板在底面配有一個壓縮空氣接頭并設置在一個具有壓縮空氣配合件的底板上,并且所述下壓板相對于底板以這樣一個作用力頂壓,該作用力由相對于上壓板(3)的更高的第二頂壓力產(chǎn)生,并由此密封壓縮空氣連接。
      8.如上述權利要求中任一項所述的方法,其特征在于,在所述上壓板(3)與工件(4,5)之間加入一個透穿射線的彈性塑料膜(14)作為可移動支承的支承段(8)或剛性下壓板的補償元件。
      9.一種用于通過激光射線加工工件的裝置,具有一個激光源(1)、一個作為下壓板(9)的工件(4,5)支座和一個透穿射線的在加工期間用于固定工件的位于工件上的上壓板(3)以及一個壓力發(fā)生裝置(10),它作用于至少一個頂壓板(3,9),其特征在于,所述下壓板(9)具有多個用于容納要被加工工件的工件支承,它們可以在垂直方向上相對于下壓板移動并且其與上壓板的距離在相同的頂壓力下可以調(diào)整變化。
      10.如權利要求9所述的裝置,其特征在于,所述下壓板(9)由以壓縮空氣加載的壓力室(15)構(gòu)成,它具有一個或多個在垂直方向上可移動的工件支承(16,18)。
      11.如權利要求9所述的裝置,其特征在于,所述下壓板(9)具有單個的、可以相互獨立控制的工件支承(12,16,18)。
      12.如權利要求9所述的裝置,其特征在于,所述下壓板(9)具有單個彈性支承的工件支承并且下壓板(9)可以在垂直方向上移動。
      13.如權利要求9至12中任一項或幾項所述的裝置,其特征在于,具有至少兩個這種下壓板(9),它們可以交替地與上壓板(3)處于壓力接觸。
      14.如權利要求13所述的裝置,其特征在于,所述下壓板(9)在底面(23)上具有一個壓縮空氣孔(22),它與一個設置在其下面的底板(21)上的相應壓縮空氣孔(24)對準。
      15.如權利要求14所述的裝置,其特征在于,所述壓縮空氣孔(22)在下壓板(9)上由一個通孔構(gòu)成而所述壓縮空氣孔(24)在底板上由一個帶有沉孔(25)的孔構(gòu)成,該沉孔用于容納一個密封件(26)。
      全文摘要
      一種用于通過激光射線加工工件的方法,其中將工件固定,接著將工件至少局部地暴露在激光射線下,其中在第一工作步驟中將多個要被加工的工件放置到一個支座上,該支座由具有可移動支承的支承段的下壓板構(gòu)成,在第二工作步驟中將一個作為上壓板的透穿射線的板放置到工件上,接著有選擇地將正要被加工的工件夾緊在上壓板與那個支承段之間并暴露在激光射線下。本裝置具有一個帶有可移動支承的支承段的下壓板,支承段在垂直方向上可以分別移動。通過這個裝置和這種方法能夠經(jīng)濟地生產(chǎn)更大量的工件,因為通過采用多個料箱可以同時更換多個工件,料箱立刻連接在用于產(chǎn)生頂壓力的壓縮空氣發(fā)生裝置上。同時由于考慮到工件加工誤差而保證對于所有工件所需的頂壓力。
      文檔編號B29C65/00GK1496778SQ0313266
      公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權日2002年10月2日
      發(fā)明者陳杰偉, A·尼德爾伯格, 露 申請人:萊斯特加工技術公司
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