DE19721330C2 - Vorrichtung zum Zuführen, Aufnehmen und Entladen von Werkstücken, wie Rohren oder Stangen - Google Patents
Vorrichtung zum Zuführen, Aufnehmen und Entladen von Werkstücken, wie Rohren oder StangenInfo
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Description
Die vorstehende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zufüh
ren und Aufnehmen von Werkstücken, wie Rohren oder Stangen, die
zur Bearbeitung mittels Laserstrahls bestimmt sind, und zum Ent
laden derselben nach der Bearbeitung.
Die DE 94 14 501 U1 beschreibt eine Vorrichtung mit einem Laser
schneidkopf als Bearbeitungskopf. Dieser ist an einer Brücke in
Richtung der drei Koordinaten des Raumes beweglich. Die Brücke
ist an einem Maschinengrundrahmen in Längsrichtung eines Werk
stücks in Form eines Profilstabes verfahrbar gehalten. Entlang
des Maschinengrundrahmens, d. h. in Längsrichtung des Profilsta
bes, sind Drehvorrichtungen verfahrbar angeordnet. Sie umfassen
jeweils eine Zentrierung für die zentrierte Aufnahme des zu be
arbeitenden Profilstabes. Ferner ist eine Übergabevorrichtung
vorhanden, die ein noch zu bearbeitendes Werkstück von einem Ab
lagetisch mit umlaufenden Endlosforderbändern übernimmt und in
die Drehvorrichtungen einlegt. Die Profilstäbe werden bei der
Bearbeitung ausschließlich von den Drehvorrichtungen gestützt.
Bei einer in Patent Abstracts of Japan M - 1451, 1993, Vol. 17/
No. 395. JP 5-77078 A beschriebenen Vorrichtung dient eine Rol
lenbahn zur Zuführung eines mittels Laserstrahls zu bearbeiten
den Werkstückes. Diese trägt das Werkstück auch während der Be
arbeitung. Ein portalartiger Rahmen übergreift die Rollenbahn.
An diesem ist wiederum mittels eines Tragrahmens ein Bearbei
tungskopf verstellbar angebracht.
Auf solchen Vorrichtungen, die als Schneidwerkzeug einen Laser
strahl verwenden, werden Rohre oder Stangen bearbeitet, die eine
Länge bis zu 6-7 m aufweisen. Diese Rohre oder Stangen sind,
im Querschitt betrachtet, rund, quadratisch oder rechteckig oder
besitzen andere Querschnittsformen.
Ein Nachteil bei den bekannten mit einem Laserstrahl arbeitenden
Schneidmaschinen ist darin zu sehen, daß eine Verformung des
Werkstückes beispielsweise aufgrund Torsion entlang seiner
Längsachse auftritt. Verformungen führen zu unerwünschten Unge
nauigkeiten während des Bearbeitungsvorganges.
Es ist daher Aufgabe der vorstehenden Erfindung, eine Vorrich
tung vorzuschlagen, mit der in optimaler Weise das Werkstück
auch während der Drehbewegung um seine Längsachse zentriert ge
halten wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum
Zuführen und Aufnehmen von Werkstücken wie Rohren oder Stangen,
die zur Bearbeitung mittels Laserstrahls bestimmt sind, und zum
Entladen derselben nach der Bearbeitung, mit Zentriermitteln,
die das Werkstück für die Bearbeitung mittels Laserstrahl, zen
triert und drehbar lagern, und mit mindestens einer Rollenbahn,
die mit Laufrollen bestückt, und die im Verhältnis zu den Zen
triermitteln heb- und senkbar ist, und mit Steuermitteln, die
ein Heben und Senken der Rollenbahn derart veranlassen, daß die
Rollenbahn bei allen Drehpositionen des durch die Zentriermittel
zentrierten Werkstückes in Kontakt zu dem Werkstück gehalten
ist, gelöst.
Von Vorteil dabei ist, daß das zu bearbeitende Werkstück in je
der Drehposition über seine Länge durch die Rollenbahn gestützt
wird, so daß keine durch Vorformung ausgelöste Ungenauigkeiten
eintreten können.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können
den Unteransprüchen
entnommen werden.
Der Erfindungsgegenstand ist nachfolgend anhand eines Ausfüh
rungsbeispieles, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
ist, genauer beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 die Vorrichtung zum Aufnehmen und Zuführen des
Werkstückes in Vorderansicht, teilweise im
Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 die Vorrichtung nach der Erfindung in einem sche
matischen Längsschnitt und
Fig. 3 in einer Vorderansicht und teilweise im Schnitt
eine Lünette zum Abstützen und Zentrieren des
Werkstückes.
Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist ein selbstzentrierendes
Spannfutter 1 vorgesehen, das koaxial zu einer Lünette 40 ange
ordnet ist.
Über dem Spannfutter 1 ist ein Kopf 2 zur Erzeugung eines Laser
strahles vorgesehen. Das Spannfutter 1 nimmt Werkstücke 3, 4, 5
mit unterschiedlicher Querschnittsform auf.
So kann z. B. das Werkstück 3 quadratische Form mit abgerundeten
Kanten aufweisen, oder das Werkstück 4 kann quadratische Form
mit scharfen Kanten haben, oder aber das Werkstück 5 kann eine
rechteckige Querschnittsform aufweisen.
Aus Gründen der Einfachheit wird die nun folgende Beschreibung
anhand eines Werkstückes 5 mit rechteckiger Querschnittsform
vorgenommen, aber der Gedanke der vorstehenden Erfindung ist
auch auf andere Querschnitte von Rohren oder Profilstangen, z. B.
Rohre mit ovalem Querschnitt, Rohre mit elliptischem Quer
schnitt, Rohre mit dreieckiger Querschnittsform und ähnliche
Querschnittsformen übertragbar.
Unterhalb des Werkstückes 5 ist eine Rollenbahn angeordnet, die
seitliche Begrenzungswände 7 aufweist, um einen Beladeraum zu
definieren und dadurch den Beladevorgang des langen Werkstückes
zu vereinfachen.
Zwischen den Begrenzungswänden 7 ist eine Vielzahl von Laufrol
len 8 vorgesehen, die frei drehbar gelagert sind.
Die gesamte Rollenbahn 9, welche die Laufrollen 8 aufnimmt, ist
unter Zuhilfenahme von Verlängerungen 10 von einer oder mehreren
Führungen aufgenommen, die z. B. mit einer drehbar gelagerten
Scheibe 11 verbunden sind.
Es ist nicht erforderlich, nur eine Rollenbahn 9 zur Aufnahme
der Laufrollen 8 vorzusehen, sondern, wie in Fig. 1 darge
stellt, können auch weitere Rollenbahnen 9' und 9" zur Aufnahme
der Laufrollen 8 vorgesehen sein.
In vorteilhafter Weise sind bei Anordnung mehrerer Rollenbahnen
9, 9', 9" mit Laufrollen 8 diese Einrichtungen sternförmig,
z. B. versetzt um einen Winkel von 120°, vorgesehen, und diese
Einrichtungen sind um einen zentralen Drehpunkt verschwenkbar.
Die Scheibe 11 ist mit Mitnehmerarmen 20 verbunden. Diese Mit
nehmerarme sind mit einer Drehvorrichtung und Positionierein
richtung wirkverbunden.
Die Scheibe 11, die von geeigneten Lagern aufgenommen wird und
drehbar vorgesehen ist, weist ferner eine zentrale Bohrung 21
auf, um den Durchgang einer Antriebseinrichtung, z. B. einer
axial gesteuert betätigbaren Stange mit einem Antriebsgewinde,
aufzunehmen. Diese Vorrichtung wird im Anschluss noch genauer
beschrieben werden.
In Fig. 2 ist eine Rollenbahn 9 dargestellt, die mit Laufrollen
8 ausgerüstet und in einer oberen Ebene positioniert ist.
In Fig. 2 ist das aufzunehmende Werkstück nur schematisch durch
die Längsachse X dargestellt. Auf der Unterseite der Zeichnung
ist eine weitere, mit Laufrollen 8 bestückte Rollenbahn 9 darge
stellt.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, werden die Lagerscheiben 11
von einer hochgenauen Antriebsstange, die mit 30 gekennzeichnet
ist, durchquert.
Die Antriebsstange 30 nimmt kegelförmig ausgebildete Antriebs
teile 31, 32 auf, die gesteuert verschiebbar sind.
Die äußere Fläche 33 bzw. 34 eines jeden kegelförmigen Antriebs
teiles 31, 32 steht mit einer Tasteinrichtung 35, 36, die mit
Kugeln bestückt ist, in Wirkverbindung. Jede Tasteinrichtung 35,
36, ist mit der zugeordneten Rollenbahn 9, welche die Laufrollen
8 aufweist, fest verbunden.
Die Tasteinrichtung und die dazugehörige Einrichtung 9 werden
mit den kegelförmigen Antriebsteilen 31, 32 unter Einsatz einer
vorgespannten Feder 50 in direktem Kontakt gehalten.
Auch die anderen Rollenbahnen 9 weisen eine mit Tastkugeln be
stückte Tasteinrichtung 35 sowie die vorbeschriebenen Federmit
tel 50 auf.
Durch gesteuertes Betätigen der Antriebstange 30 (oder Gewinde
welle) können die kegelförmigen Antriebsteile 31 und 32 gesteu
ert in axialer Richtung verschoben werden, und zwar aus der im
Schnitt dargestellten Lage in eine mit vollen Linien dargestell
te Lage 31' bzw. 32'.
Durch diese Verschiebebewegung der kegelförmig ausgebildeten An
triebsteile 31 und 32 wird es ermöglicht, die Rollenbahn 9, die
mit Laufrollen 8 bestückt ist, um einen genauen, vorbestimmten
Betrag anzuheben bzw. abzusenken. Dies bedeutet, daß sich wäh
rend der Drehbewegung des Werkstückes 5 die Laufrollen 8 stets
in einer Höhenlage befinden, die gewährleistet, daß lediglich
ein Punkt oder eine Linie des Umfanges des sich drehenden Werk
stückes mit den Laufrollen 8 in Kontakt befindet.
Um die Stange 30 mit der notwendigen Präzision verschieben zu
können, eine Präzision, die unbedingt erforderlich ist, um die
kegelförmigen Antriebsteile 31 und 32 in gesteuerter Weise um
den gewünschten Betrag verschieben zu können, erfolgt der An
trieb der Steuerstange 30, z. B. unter Zwischenschaltung einer
bekannten Kugelumlaufspindel 37 und unter Zuhilfenahme einer be
kannten Anzeigevorrichtung, z. B. einem Transduktor oder einem
Encoder. Über diese Geräte kann sowohl die Anzahl der Drehungen
der Kugelumlaufspindel 37 als auch die genaue Winkelstellung der
Kugelumlaufspindel angezeigt werden.
Die vom Transduktor abgegebenen Impulse werden in üblicher Weise
einer NC-Einrichtung übertragen, von der Steuer- und Antriebs
signale an einen an sich bekannten steuerbaren Motor 38, der für
den Antrieb der Kugelumlaufspindel vorgesehen ist, abgegeben
werden.
In vorteilhafter Weise ist der steuerbare Motor als Gleichstrom
motor oder ähnliches, genau steuerbares Antriebsmittel ausgebil
det.
Mit besonderem Vorteil ist der Scheibe 11 ein Antriebsmittel 52
zugeordnet, welches eine Drehung der mit Laufrollen 8 versehenen
Rollenbahnen 9 erlaubt, um das Entladen eines Werkstückes zu er
möglichen.
Die Drehbewegung der Rollenbahn 9 ist in zwei entgegengesetzten
Richtungen und mit 120°-Schritten bei Vorsehung von drei Rollen
bahnen 9 möglich.
Die gesamte, mit Laufrollen 8 bestückte Rollenbahn, zusammen mit
den kegelfoermigen Antriebseinrichtungen und den dazugehörigen
Steuer- und Antriebsvorrichtungen, kann des weiteren eine Bewe
gung entlang einer parallel zum Werkstück verlaufenden Achse ge
genüber der Achse des Laserkopfes durchführen.
Zu diesem Zweck wird eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit
eingesetzt, die von einem Programm der NC-Einrichtung ansteuer
bar ist, um somit auch bei Bedarf das Absondern und Entladen von
Rohrresten, Anfangsabschnitten oder das Durchführen von kom
plexen Schneidvorgängen zu ermöglichen.
Ferner, um zu vermeiden, daß sehr lange Werkstücke, z. B. Rohre
5 mit rechteckigem Querschnitt, eine Verformung oder Verwindung
entlang der Längsachse X erfahren können, wird nach der Erfin
dung vorgeschlagen, wenigstens eine mit 40 gekennzeichnete Lü
nette einzusetzen.
Diese Lünette 40 kann in eine gesteuerte Drehbewegung, z. B. un
ter Verwendung einer Gewindespindel 41 versetzt werden, die Teil
eines steuerbaren Antriebs ist, z. B. eines nicht dargestellten
steuerbaren Gleichstrommotors.
Die Lünette 40 weist Führungsbacken 42, 43 auf und alle Backen
weisen an ihren Ende eine Rolle oder Kugel 44 auf, die von einer
Aufnahme 45 gehalten wird und über ein Federpaket 46 vorgespannt
wird.
Um zu gewährleisten, daß sich die Lünette 40 mit der gleichen
Geschwindigkeit wie das selbstzentrierende Spannfutter, das das
Werkstück in Drehbewegung versetzt, bewegt, sind die Antriebs
mittel für das Spannfutter und die Antriebsmittel für die Lünet
te elektrisch zueinander synchronisiert.
Um weiterhin zu gewährleisten, daß die sich drehende Lünette 40
stets in einer bestimmten, geneigt angeordneten Beladelage, wie
in Fig. 3 dargestellt, arretierbar ist, ist über der Lünette 40
eine Kolben-Zylinder-Einheit 47 vorgesehen, deren zugespitztes
Stangenende 48 mit einer Bezugsbohrung 49 in Wirkverbindung
bringbar ist, die auf dem äußeren Umfang der Lünette vorgesehen
ist.
In Abhängigkeit von dem zuzuführenden Werkstück 5, das einer Be
arbeitung unterzogen werden soll, erfolgt ein Voreinstellen der
Backen 42 und 43.
Aufgrund der Vorsehung einer Lünette 40, die in der mit dem
Pfeil f gekennzeichneten Richtung präzise dreht, d. h. unter
Durchführung einer gesteuerten Drehbewegung antreibbar ist, wird
es ermöglicht, die Lünette 40 mit dem gleichen Drehwinkel wie
das selbstspannende Spannfutter 1 zu bewegen. Deshalb wird auch
bei sehr langen Werkstücken, z. B. Rohren, die zu einer Verfor
mung um ihre Längsachse neigen, eine unerwünschte Verformung des
Werkstückes 5 um die Längsachse X mit Sicherheit vermieden.
Die gesamte, mit Rollenbahnen ausgerüstete Vorrichtung kann in
zwei Richtungen verschwenkt werden, dies unter Zuhilfenahme
eines programmierbaren, elektromechanischen Antriebs. Somit wird
ermöglicht, die abgeschnittenen, auf einer Seite oder auf beiden
Seiten bearbeiteten Werkstücke zu entladen.
Ferner ist die mit Rollenbahnen ausgerüstete Einrichtung in
Axialrichtung gesteuert verschiebbar, um eine Bewegung längs der
Rohrachse, z. B. unter Zuhilfenahme eines hydraulischen Antrie
bes, durchführen zu können. Dies eröffnet die Möglichkeit, die
Einrichtung gesteuert zu verfahren, um den Bereich unterhalb des
Laserschneidkopfes freizugeben.
Um Restrohre oder kurze Werkstücke entladen zu können, ist ein
weiterer Vorteil der beschriebenen Arbeitsweise darin zu sehen,
daß bei Durchführung besonderer Schnittbilder, die überlagernd
oder geneigt gegenüber der Rohrachse angeordnet und mit dieser
Maschine durchführbar sind, durch eine Rücklaufbewegung der Rol
lenbahn die Moeglichkeit geschaffen wird, das abgetrennte Teil
stück des Rohres von dem noch zu schneidenden Rohrstück abzu
trennen und durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung zu entladen,
ohne den weiteren Schneidvorgang zu beeinflussen.
In vorteilhafter Weise kann die Rollenbahn 9 in beiden Richtun
gen verschwenkt werden, um die abgetrennten Werkstücke 5 wahl
weise auf der rechten oder auf der linken Maschinenseite zu ent
laden.
Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die gesamte Rollenbahn 9
unter Einsatz eines Hydraulikkolbens durch eine Längsbewegung
gegenüber dem Schneidkopf verfahren wird.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Zuführen und Aufnehmen von Werkstücken (5),
wie Rohren oder Stangen, die zur Bearbeitung mittels Laser
strahls bestimmt sind, und zum Entladen derselben nach der
Bearbeitung,
mit Zentriermitteln (1, 40), die das Werkstück für die Be arbeitung mittels Laserstrahl zentriert und drehbar lagern, und mit mindestens einer Rollenbahn (9), die mit Laufrollen (8) bestückt, und die im Verhältnis zu den Zentriermitteln (1, 40) heb- und senkbar ist, und
mit Steuermitteln, die ein Heben und Senken der Rollenbahn (9) derart veranlassen, daß die Rollenbahn (9) bei allen Drehpositionen des durch die Zentriermittel zentrierten Werkstückes (5) in Kontakt zu dem Werkstück (5) gehalten ist.
mit Zentriermitteln (1, 40), die das Werkstück für die Be arbeitung mittels Laserstrahl zentriert und drehbar lagern, und mit mindestens einer Rollenbahn (9), die mit Laufrollen (8) bestückt, und die im Verhältnis zu den Zentriermitteln (1, 40) heb- und senkbar ist, und
mit Steuermitteln, die ein Heben und Senken der Rollenbahn (9) derart veranlassen, daß die Rollenbahn (9) bei allen Drehpositionen des durch die Zentriermittel zentrierten Werkstückes (5) in Kontakt zu dem Werkstück (5) gehalten ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Rollenbahn (9) Seitenwände (7) zur Schaffung eines
Belade- oder Entladeraumes für die Werkstücke (3, 4, 5)
aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Rollenbahnen (9) sternförmig angeordnet sind
und um ein gemeinsames Drehzentrum verschwenkbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Rollenbahn (9) mit Kontaktkugeln (35, 36) ausgerü stete Taster aufweist, die an geneigten Flächen kegelförmig (33, 34) ausgebildeter Antriebsteile (31, 32) anliegen und
daß diese kegelförmig ausgebildeten Antriebsteile (31, 32) mit einer Kugelumlaufspindel (30) zur Durchführung einer gesteuerten Bewegung gegenüber den Antriebsteilen (31, 32) verbunden sind.
daß jede Rollenbahn (9) mit Kontaktkugeln (35, 36) ausgerü stete Taster aufweist, die an geneigten Flächen kegelförmig (33, 34) ausgebildeter Antriebsteile (31, 32) anliegen und
daß diese kegelförmig ausgebildeten Antriebsteile (31, 32) mit einer Kugelumlaufspindel (30) zur Durchführung einer gesteuerten Bewegung gegenüber den Antriebsteilen (31, 32) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuermittel mit einem von einer NC-Einrichtung
steuerbaren Motor (52) wirkverbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Zentriermittel für das zu bearbeitende Werkstück
(5) in der Nähe des Schneidkopfes (2) eine Lünette (40)
vorgesehen ist, die in ihrer Position einstellbare Füh
rungsbacken (42, 43) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lünette (40) mit der gleichen Geschwindigkeit wie
ein selbstzentrierendes Spannfutter (1) zur Drehung des
Werkstückes (5) angetrieben wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem sich drehenden Körper der Lünette (40) ein Bezugs
stift (48) zugeordnet ist, der mit einer in den sich dre
henden Körper der Lünette (40) eingebrachten Bohrung (49)
zur genauen Lageanordnung der Lünette während des Belade
vorganges des Werkstückes (5) in Wirkverbindung bringbar
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollenbahn (9) zusätzlich gesteuert in Axialrich
tung verschiebbar ist.
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