機床的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及布置成將能量源和介質中的至少一個通過處理頭傳輸至工件上的機床或其他類型的機械。機床可具體地但并不專有地指代混聯機床(hybrid machine tool)。具體地但并不專有地，本發明可涉及一種沉積系統，該沉積系統布置成使用或不使用設置除沉積物料之外的能量源將而將物料沉積到工件的表面上。
[0002]此外，本發明涉及布置成將物料通過處理頭而沉積到工件的表面上的機床。
【背景技術】
[0003]過去的機床用于通過加工而從工件移除物料的機床，并且這種機床包括通常由電腦控制或由計算機數控(CNC)的銑床等。隨著技術的發展，目前能夠使用這種機械來執行其他功能，諸如其他形式的物料移除(超聲波、激光等)、焊接和物料沉積(諸如激光沉積、表面硬化、定向能量沉積、增材制造，等)。
[0004]已知提供處理頭的布置可被裝配至現有的機床，諸如多軸線CNC銑床。然而，這種現有技術的處理頭不如期望的方便。
[0005]現有技術中還已知使用機器人(諸如機械臂等)加工物料。事實情況或許是機械臂和機床的領域是合并的，但目前的情況是機械臂和機床的領域有所不同。例如，由于機械臂提供較高程度的移動和柔性，所以機械臂不是剛性的或精確的，通常將其歸位重型機械操作的第二選擇。
【發明內容】
[0006]根據本發明的第一方面，提供了一種機床，該機床布置成通過處理頭將能量源傳輸到工件上，其中，該機床可具有布置成臨時地接收處理頭或者其他加工頭或處理頭的夾持機構。在一些實施方式中，第一方面可涉及機械臂等，而不是機床。
[0007]機床可布置成對工件進行處理。
[0008]通常，夾持機構容納在主軸頭中。此外，機床通常具有一軸線，處理頭在連接至夾持機構時穿過該軸線，并且處理頭布置成圍繞該軸線移動。
[0009]處理頭可包括一個或多個導向機構，該導向機構布置成將能量源引導到工件上。
[0010]處理頭還可包括對接岐管，該對接岐管布置成連接有在使用中待供應至處理頭的一種或多種介質以促進對工件進行處理。
[0011]黨處理頭連接至夾持機構時，對接岐管允許將一種或多種介質供應至處理頭。
[0012]方便地，機床還包括至少一個機構，該機構布置成將供應對接岐管移動成與處理頭對接岐管連接和/或斷開連接，使得當兩個對接岐管連接時將介質或每種介質供應至處理頭。
[0013]供應對接岐管可布置成允許能量源傳輸到處理頭中。
[0014]通常，一旦兩個岐管連接，實施方式就允許通過處理頭對接岐管來傳輸能量源。這種實施方式的方便之處在于當岐管連接在一起時允許連接至能量源。
[0015]在其它實施方式中，能量源可沿機床的軸線而傳輸。該軸線可通過夾持機構的軸線來對準。技術人員可理解到，這是沿機床的主軸的軸線并且可包括引導能量源穿過中空主軸。
[0016]實施方式還可具有對接岐管中的管道，該管道布置成供應冷卻介質和可處理介質中的至少一種，冷卻介質布置成對處理頭內的導向機構或每個導向機構進行冷卻，可處理介質布置成在使用中由能量源進行處理。方便地，冷卻介質、保護介質和可處理介質中的每一種可簡化地被稱為介質。而且，這種實施方式是方便的，這是因為在使用時一旦岐管連接，就允許方便地供應介質或每一種介質。
[0017]對于本領域的技術人員將認識到，當所選擇的物料暴露于能量和/或溫度時，期望提供一種惰性環境。這可通過局部地(例如通過處理頭)釋放保護氣體(即，保護介質)而實現。可替換地，可在室中進行這種活動，該室圍繞機床或機床的包含真空或可替換的惰性環境的一部分而設置。
[0018]許多實施方式提供了對準機構，該對準機構布置成將介質供應器和能量源中的至少一個與處理頭對接岐管內的管道對準。將認識到，能量源通常需要精確地對準以使得其在使用時正確地聚焦，并且提供對準機構確保了在兩個岐管連接時而連接的能量源被正確地對準。
[0019]在一些實施方式中，對準機構至少部分地由大致平面的表面所提供。
[0020]方便地，存在連接至供應對接岐管的殼體。該殼體可容納用于能量源的導向機構。在一個實施方式中，殼體容納光束擴展器，該光束擴展器布置成對激光束進行擴展。在處理頭的外部設置至少一些導向機構有助于確保其設置有與處理頭中的環境相比不嚴酷的環境。技術人員將認識到一些導向機構相對易碎。
[0021]通常，實施方式在使用中布置成將能量源聚焦到與處理頭的縱向軸線對齊的區域上。這種布置的方便之處在于由于無需考慮多個軸線中偏移而使機床易于編程，并且由于工作區域無需考慮偏移而使機床更小。技術人員將理解到當能量源的聚焦從軸線偏移時，由于進一步的平移需要考慮偏移，所以需要處理物體工作區顯著增加。
[0022]實施方式可提供能量源，該能量源為下列能量源中的至少一種:激光、電子束、電弧、等離子體、微波、激微波、聚焦的電磁輻射或聲波(包括超聲波)等。電磁輻射可例如為下列中的任一種:x射線、微波、紫外線、紅外線等。
[0023]設置在處理頭內和/或殼體內的導向機構可包括下列裝置中的任一種:一個或多個透鏡、鏡子、棱鏡、衍射光柵、光束擴展器、空間光調制器、光學器件、電親合機構、介質傳導路徑、感應耦合機構、光束轉向部件、光束轉向場發生器、微機電系統、微鏡裝置、保護部件(諸如為包括共軸絲線的電磁干涉(EMI)保護件)等。然而，如果處理頭包括更加耐用且較少的部件則也是方便的。
[0024]特別地，在一些實施方式中，處理頭可包括透鏡和反射件。
[0025]機床在使用中可布置成供應下列介質的至少一種:金屬、聚合物或者粉末形式或絲狀物形式的陶瓷物料；冷卻或處理流體；氣體；處理流體等。
[0026]方便地，機床的控制器布置成自動地或至少半自動地令機床更換夾持機構內的處理頭。技術人員將認識到，術語機床的控制器布置成覆蓋機床內部的控制器以及聯網的或以其他方式耦接至機床的控制器。
[0027]將認識到，術語“機床”使用在整個機械加工中。已經描述了能互換的頭部，并且常規的銑刀頭和加工頭(有時是指加工刀具或工具)指的是加工頭。如在本申請中公開的可替換的頭部，術語“處理頭”用于處理工件，該工件可涉及將能量引導至工件的方向或將介質和能量引導至工件的方向，或者涉及將介質應用/沉積到工件上。
[0028]技術人員將認識到，雖然本發明關于機床進行了描述，但是可以設想到，能夠使用工件更換器和/或對接站來改變機械臂或其他附加制造裝置。一旦這些裝置發生改變，則這些改變的裝置可被視為與機床類似。
[0029]根據本發明的第二方面，提供了一種套件，該套件包括與供應對接岐管相結合的處理頭，其中，處理頭布置成在使用中連接至機床的夾持機構等，并且該套件還包括下列裝置中的至少一些:
[0030]a) 一個或多個導向機構，該導向機構布置成將能量源聚焦至工件上；
[0031]b)處理頭對接岐管，該處理頭對接岐管布置成連接有在使用中待供應至處理頭的一種或多種介質以促進對工件進行處理；以及
[0032]c)供應對接岐管包括一個機構，該機構布置成將供應對接岐管移動成與處理頭對接岐管連接和/或斷開連接，使得當兩個岐管連接時將介質在使用中供應至處理頭。
[0033]實施方式可將對接岐管布置成允許將能量源傳輸到處理頭中，方便地，殼體連接至供應對接岐管。
[0034]通常，實施方式可提供具有管道的處理頭對接岐管，該管道布置成供應冷卻介質和能量源可處理介質，該冷卻介質布置成對在處理頭內的導向機構或每個導向機構進行冷卻，該能量源可處理介質布置成在使用中由能量源進行處。本文所描述的其他流體和/或介質還可在兩個岐管之間被連通。
[0035]在一些實施方式中，除了在處理頭中的導向機構還可設置另外的導向機構，該導向機構可與供應對接岐管關聯。
[0036]本發明的至少一些實施方式可布置至少一個導向機構(在處理頭中的導向機構和/或除了在處理頭中的導向機構之外的導向機構)，這樣使得能量源可處理介質選擇地在處理頭內熔化或在處理頭外部熔化。
[0037]在可替換的或附加的實施方式中，該套件可包括多個處理頭，多個處理頭中的每一個都將能量源有區別地聚焦至裝置中的其他處理頭上。例如，第一處理頭可布置成將能量源可處理介質在處理頭中熔化。第二處理頭可布置成將能量源可處理介質在處理頭外部熔化。
[0038]方便地，對接岐管包括對準機構，該對準機構布置成將供應對接岐管中的介質供應器與處理頭對接岐管內的管道對準。在一些實施方式中，可設置對接臂，該對接臂布置成將頭部連接至夾持機構。該臂進而可被收回到儲存位置。
[0039]在一些實施方式中，可存在多個對接臂。此外或可替代地，可設置多個工具更換器。
[0040]通常，對準機構布置成在使用中連接至殼體，該殼體布置成將能量源傳輸到處理頭中。
[0041 ] 殼體可布置成容納除了容納在處理頭中的導向機構之外的導向機構。
[0042]通常，實施方式布置成將能量源聚焦在與處理頭的縱向軸線對齊的點或區域上。
[0043]根據本發明的第三方面，提供了一種連接處理頭的方法，該處理頭布置成將能量源聚焦到工件上，該方法包括:
[0044]a)使機床等從儲存位置選擇處理頭并將處理頭插入到機床的夾持機構中；以及
[0045]b)對一個機構進行致動，該機構布置成將供應對接岐管移動成與處理頭對接岐管連接；
[0046]c)其中，供應對接岐管與處理頭對接岐管的連接提供了一定量的一種或多種介質以供應至處理頭，使得在使用中能供應介質或每一種介質。
[0047]此外，該方法包括替換機床儲存區內的處理頭的相反處理。
[0048]根據本發明的第四方面，提供了修復部件的方法，該方法包括下列步驟中的至少一個:
[0049]a)令機床選擇處理頭
[0050]b)令機床將一定量的介質連接至處理頭；
[0051]c)令機床執行將物料加入到部件的附加處理步驟；
[0052]d)令機床對儲存區域內的處理頭進行更換；
[0053]e)令機床從儲存區域選擇加工頭；
[0054]f)令機床從至少為添加至待修復零件的物料中移除物料；以及
[0055]g)選擇性地選擇可替換的加工頭、處理頭或檢驗頭(例如接觸式檢測頭)并且檢測或處理工件。
[0056]處理頭可為本發明的上述方面中任一項的處理頭。
[0057]a段和b段中的方法可為本發明的第三方面的方法。
[0058]在一些實施方式中，還可提供連接件以用于處理頭與加工頭之間的電連接、光連接和機械連接。這些連接件提供用于處理監控傳感器和裝置的連接