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CN102581481B - 处理设备 - Google Patents

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CN102581481B
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Abstract

本发明涉及一种处理设备。一种用于处理工件的设备，所述处理尤其是涂覆，所述工件优选地至少某些部分由木材、木质材料、塑料等构成，所述设备具有：辐射装置，该辐射装置用于产生和/或传输辐射，所述辐射优选地是激光束；以及轴单元，所述轴单元具有在轴支承部分(2)内可旋转的轴(4)以及用于容纳处理工具和/或处理单元的保持器(5)；所述设备的特征在于，所述轴(4)和/或被附接到所述轴的单元(10)在至少某些部分中具有腔(4b、9a、2b)，并且所述辐射装置被布置成使得所述辐射的至少某些部分在所述腔内传送。

Description

处理设备
技术领域
本发明涉及一种处理设备。一般的处理设备例如被用于处理例如家具和结构构件工业中的工件，所述工件至少某些部分由木材、木质材料、塑料、金属(例如，金属配件)或它们的组合构成。
背景技术
辐射(尤其是激光辐射)日益用于各种生产过程中，例如切削、接合或雕刻。在该情况下，辐射所产生的热量被特别地用于执行相应的作业步骤。
然而，将光束引导装置整合在已知的处理机中且因此通过另一类型的处理来扩大这种处理机的使用范围始终是成问题的。关于将光束引导装置整合在已知的处理机中的考虑常常导致这样的缺陷，诸如，额外的用于使处理设备适于不同的生产任务的设计工作。这导致成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有光束引导装置的处理设备，其中以最佳的方式将所述光束引导装置整合在所述机器中而可能不会影响该机器的功能性。
本发明基于以下构思，即，在处理机内部设置光束引导装置，使得这不需要任何显著的修改或新的结构。因此，目的在于通过所述处理机中的接口提供能量引入，其中通过所述处理机能够进行常规处理，例如仿形切割，其中，能量(尤其是，辐射能量)的传输在所述设备内部运行，至少某些部分中通过轴的腔和/或被附接到该轴的单元内部的腔运行。
应当指出的是，与此相关，术语“辐射”在本申请含义内应以宽泛的方式来解释。在本申请中仅通过实施例来提及激光辐射。然而，还包括微波辐射、UV辐射、红外辐射、热辐射等。因此，“辐射”在本申请含义内应被理解为从发生器源传输到处理区域的能量。
因此，根据本发明提供一种设备，该设备具有：辐射装置，该辐射装置用于产生和/或传输辐射，所述辐射装置优选地为激光束；以及轴单元，该轴单元具有在轴支承部分内可旋转的轴以及用于容纳处理工具和/或处理单元的保持器。
该新颖的设备的特征在于，所述轴和/或所述轴支承部分在至少某些部分中具有腔并且所述辐射装置被布置成使得所述辐射的至少某些部分在所述腔内传送。
在优选的实施方式中，至少某些部分在所述轴和/或所述轴支承部分内延伸的所述腔终止于用于容纳处理工具和/或处理单元的所述保持器附近或终止于被连接到该轴的单元中。所述单元例如可构造为卡盘。如果因此将所述辐射引导通过所述腔，那么所述辐射最终到达出口区域并且能够从该出口区域被传输到特定处理单元，例如胶粘单元。
此外，在一个实施方式中设置成，所述腔沿所述轴的轴向延伸通过整个轴。因此，所述轴本身能够被用作用于辐射的传导部分。还可设置成，所述腔延伸通过卡紧工具，该卡紧工具贯穿所述轴。这种卡紧工具例如可以是拉杆，所述卡盘例如通过所述拉杆可移除地附接到所述轴。因此，辐射在根据本发明的所述设备内部的传输尤其有利地被整合。
还可设置成，所述轴单元能够在至少一个方向上来回移动，优选地能够在三个不同的方向上来回移动。所述轴单元另选地或另外地可绕至少一条轴线枢转。所述轴单元作为5轴单元(至少三条平移轴线以及两条旋转轴线)的构造是尤其优选的。
所述辐射单元还可被直接或间接接合到所述轴单元，或甚至可以随所述轴单元可来回移动。如果所述辐射单元被间接连接到所述轴单元，那么可以设置成，所述辐射单元利用辐射服务多个设备。
还可以构想出不同的变型，在该变型中，被连接到所述轴的处理单元(优选地，胶粘单元)是可旋转的。在一个变型中，通过使所述轴以及附接到该轴的所述处理单元旋转，能够实现所述处理单元的旋转以及因此实现出射的激光束的旋转。在另一变型中，所述处理单元相对于所述轴被以可旋转的方式支承。在又一变型中，被附接在所述轴和所述处理单元之间的卡盘能够代替所述轴旋转。
在具体实施方式中，所述处理单元被构造为所谓的固定单元。这可用来将涂覆材料施加到工件。在该情况下，通过根据本发明的所述设备供应的辐射被用于激活、优选地加热所述工件和/或所述涂覆材料(可以利用所述工件和所述涂覆材料之间的相互作用)，使得所述涂覆材料因此能够被随后施加到所述工件。
在另一实施方式中，所述处理单元能够被插入到所述轴的所述保持器内或插入到被连接到该轴的所述单元(卡盘)内，并且能够从所述保持器或所述单元移除。结果，根据本发明的所述设备是尤其灵活的，因为能够插入不同类型的处理单元，由此被供应到所述设备的所述辐射能够部分地用于进行处理。
附图说明
图1示出了本发明的第一优选实施方式的剖面图。
图2示出了本发明的第二优选实施方式的剖面图。
图3示出了本发明的第三优选实施方式的剖面图。
图4示出了本发明的一个可能变型的从上方看的视图。
具体实施方式
将参照相关联的附图在下文中详细地描述本发明的优选实施方式。
第一实施方式
图1以侧视图示出了本发明的第一实施方式。如从图1可看到的，轴支承部分2设置在处理设备1(未详细示出)的内部。容纳有轴4的腔2a设置在轴支承部分2的内部。轴4相对于轴支承部分2通过轴承3a、3b被可旋转地支承，并且能够通过未示出的驱动单元被可旋转地驱动。
在轴4的一个端部，存在能够附接各种处理单元的连接部分5，如果没有单元被附接到该轴的话，则该端部被暴露。在本实施例中，胶粘单元6被直接附接到轴4的连接部分5。
沿轴4的纵向轴线4a延伸的腔4b设置在该轴4内部。同样在胶粘单元6上形成沿轴4的纵向延伸的相应的腔6a，使得腔4b和腔6a在轴的纵向轴线附近的区域中彼此连接。
准直仪7在轴4的与所述连接部分5相反的一端处被附接到轴支承部分2上，准直仪7通过纤维光缆7a被接合到未示出的光束产生装置，在该情况下，该光束产生装置是激光器。另选地，光束产生装置还可以被直接附接到轴支承部分2或附接到处理设备1。
在本实施例中，准直仪7使通过纤维光缆7a供应的激光束L被投射到轴4的腔4b内，然后所述激光束沿轴4的纵向轴线4a在腔4b内继续前进并且通过设置在胶粘单元6上的腔6a进入胶粘单元6。光学器件8(具体是镜和/或棱镜)设置在胶粘单元内部，以便将投射的激光束L偏转到胶粘单元6内。稍后将说明能够通过被如此投射的激光束来进行的各种类型的处理。在这一点上，应当提及的是，在胶粘单元内部可以设置更多的镜，使得激光束L被偏转到处理区域。
在该情况下，根据图1的第一实施方式具体地具有这样的优势，除了设置用于投射激光辐射的接口以外，仅必须在轴4中设置一个腔4b。当存在单元的转换时，其它处理单元(诸如铣刀)的附接也不受中空轴的设置的影响。
第二实施方式
图2示出了本发明的第二实施方式。为了更加清楚，与先前的第一实施方式所示的那些相同的附图标记被用于相应的部件和元件。
本发明的第二实施方式与第一实施方式的基本不同之处在于，卡盘10借助于卡紧工具(拉杆)9被附接到轴4。如在第一实施方式中的那样，沿轴的纵向轴线传导激光束。然而，在轴4内部容纳有卡紧工具9。然而，卡紧工具9沿纵向具有腔9a，由准直仪7投射的辐射通过该腔9a被发送通过轴4，并且该辐射在卡紧工具9的端部处被发送到卡盘10内，该辐射从卡盘10被进一步引导到胶粘单元6内。在该情况下，根据本发明的第二实施方式，胶粘单元6借助于轴承6b被可旋转地附接到卡盘10。
因此，激光束L能够通过轴4和卡盘10被引导到胶粘单元6内，胶粘单元6能够在处理期间绕卡盘10旋转。
另选地，如在第一实施方式中的那样，还可省略轴承6b，由此，轴4、卡盘10和胶粘单元6以旋转固定的方式彼此接合。如果希望激光束L沿不同方向旋转，那么轴4如第一实施方式中那样旋转。
在又一替代变型中，还可省略轴承6b，由此，卡盘10和胶粘单元6以旋转固定的方式彼此接合。在该情况下，将可以引起卡盘10和轴4之间的旋转运动。因此，包括卡盘10的单元和胶粘单元6将能结合在一起旋转。
同样地，可以以扭转固定的方式布置轴4并且可以仅使卡盘10可旋转，该卡盘于是可充当“轴”。
第三实施方式
图3示出了本发明的第三实施方式，其表示第二实施方式的变型。在该情况下，激光束L不是被沿轴4的纵向轴线引导，而是沿与纵向轴线大致垂直的方向被投射到卡盘10内，然后被传输到胶粘单元6。
为此，在该第三实施方式中准直仪7未被同轴地附接到轴4的纵向轴线，而是被附接在轴支承部分的不同区域中或者甚至附接在处理机的不同区域中。激光束L被准直仪7投射到轴支承部分2的腔2b内，并且被沿腔2b引导。在本实施方式中，该腔2b平行于轴4的纵向轴线4a延伸。然而，在附接相应的光学器件时，还可以在轴支承部分2内部设置不同的光束引导装置。
光学器件11(例如，镜和/或棱镜等)设置在腔2b内部，以在激光束L进入到轴支承部分2的腔2b中之后使该激光束L偏转。如已经被描述的那样，这使得激光束L沿与轴4的纵向轴线4a垂直的方向被引导到卡盘10内。另一光学器件12设置在卡盘10内，该另一光学器件12使激光束L沿与轴4的纵向轴线4a同轴或相同的方向偏转。
根据图3的实施方式还由于较大的安装空间而使得能够使用具有较差的光束质量的激光。
其他变型
在本实施方式中，我们讨论引导激光束。然而，本发明还包括其他类型的能量及其传输。除了激光辐射之外，还应提及例如红外光或微波辐射。还可想到在本设备中引导不同的辐射，例如热能。
本处理设备涉及具有贯穿进给(throughfeed)能力的处理设备并且还涉及CNC处理机。CNC处理机可能以悬臂或龙门架设计配置，尤其是配置有移动龙门架。还可以将本处理设备用于具有并联运动的机器中或者用于机器人等中。在该情况下，虽然通过实施例在上文描述了封边单元，但是能够使用多数各种各样的单元。
因此，该单元还可构造成可用于刀架中的调聚装置(尤其是光学器件)的形式。例如，通过这种装置，可以利用由辐射装置供应的辐射在工件上直接进行处理。
如已经说明的，辐射装置(或通常而言，能量产生装置)能够被设置用于具体的处理设备或甚至用于多个处理设备。在用于多个处理设备的情况下，例如将必须设置分配器，该分配器例如可通过中央控制装置来操作，以便将辐射装置所产生的激光辐射引导到合适的处理设备。
此外，除了辐射装置以外，还可以设置其他能源以及必要的话可以设置不同的能源，例如以预加热待被接合的一个或多个相关部件。
在图4中从上方观看的视图中示意性地示出了本发明的另一变型，该变型能够有利地结合上述的全部实施方式。图4示出了固定单元6的改进，该固定单元用于将涂覆材料附着到工件W。在该情况下，涂覆材料通过供应通道26被通过单元6供给并且在出口孔26a处露出，然后借助于加压辊24被压到工件W上。
在本实施方式中，涂覆单元6具有偏转镜8，所供应的辐射(例如，激光辐射)能够借助于该偏转镜8被朝向辐射阱22偏转到涂覆材料上。因此，在本实施方式中辐射以偏离90°的角度射到该涂覆材料上，由此，取决于涂覆材料和辐射类型而可发生反射。
在这个背景下，本实施方式中的涂覆单元6具有辐射反射装置，在本实施方式中，该辐射反射装置形成为型面20。该表面被布置并设置成使得，涂覆材料所反射的辐射反射回到该涂覆材料上。在该情况下，这些型面被形成为使得射到这些型面上的辐射不能逃逸或仅能够在有限程度上从出口孔26a逸出，使得该辐射远离该出口孔26a。
除了如图4所示的光束反射装置20的改进和布置以外，还可构想到大量的其他构造，这些构造适于将涂覆材料所反射的辐射反射到该涂覆材料上。

Claims (23)

1.一种用于处理工件的设备，所述设备具有：
辐射装置，该辐射装置用于产生和/或传输辐射；以及
轴单元，所述轴单元具有在轴支承部分(2)内可旋转的轴(4)以及用于容纳处理工具和/或处理单元的保持器(5)；
所述设备的特征在于，
所述轴(4)和/或被附接到所述轴的附接单元(10)至少在某些部分中具有腔(4b、9a、2b)；并且
所述辐射装置被布置成使得所述辐射的至少某些部分在所述腔内行进，
所述设备还具有作为处理单元(6)的用于将涂覆材料附着到工件的固定单元。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述腔终止于用于容纳处理工具和/或处理单元的所述保持器(5)附近或终止于被连接到所述轴(4)的所述附接单元(10)中。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述腔沿所述轴(4)的轴向延伸通过整个轴(4)。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述腔(9a)延伸通过卡紧工具(9)，所述卡紧工具(9)延伸通过所述轴(4)。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个轴单元可在至少一个方向上来回移动。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个辐射单元被直接或间接接合到所述轴单元。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还具有用于辐射的第一传输单元(7a)，所述第一传输单元配置成将所述辐射单元所产生的辐射传输到所述轴的所述腔。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还具有用于辐射的第二传输单元，所述第二传输单元配置成将离开所述轴的所述腔的辐射传输到处理区域。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，至少一个传输单元具有至少一个辐射引导装置，所述辐射引导装置选自反射光学器件或透射光学器件。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理单元(6)能够被插入到所述轴(4)的所述保持器(5)中或者被插入到被连接到所述轴(4)的所述附接单元(10)中，并且能够被从所述保持器(5)或所述附接单元(10)移除。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理单元(6)被支承，以便能够相对于所述轴(4)进行旋转。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，其中，所述轴(4)、所述附接单元(10)和/或被附接到所述轴(4)或附接单元(10)的所述处理单元(6)能够以可旋转的方式被驱动。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还具有辐射反射装置(20)，所述辐射反射装置(20)配置并布置成将由涂覆材料反射的辐射反射到该涂覆材料上。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述辐射反射装置(20)具有型面，
由此，所述型面形成为使得射到所述型面上的所述辐射远离所述涂覆材料的出口孔(26a)。
15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述处理是涂覆。
16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述工件至少某些部分由木材或塑料构成。
17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辐射是激光束。
18.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，至少一个轴单元可在三个不同的方向上来回移动。
19.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，至少一个辐射单元可随所述轴单元来回移动。
20.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述处理区域是工件或待被接合到该工件的部件。
21.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述反射光学器件或透射光学器件选自包括纤维光缆、反射镜、透镜和棱镜的组。
22.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述型面是波纹面。
23.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述卡紧工具(9)沿所述轴(4)的轴向延伸并且被配置成容纳所述附接单元(10)。
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