CH692607A5 - Vorrichtung zum Zuführen, Aufnehmen und Entladen von Werkstücken, wie Rohren oder Stangen, die in einer mit einem Laserstrahl arbeitenden Schneidemaschine zu bearbeiten sind. - Google Patents

Description

  



  Die vorstehende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen, zum Aufnehmen und zum Entladen von Werkstücken, wie Rohren oder Stangen, die in einer mit einem Laserstrahl arbeitenden Schneidmaschine zu bearbeiten sind. 



  Es ist bekannt, dass den Schneidmaschinen, in denen als Schneidwerkzeug ein Laserstrahl verwendet wird, Rohre oder Stangen zugeführt werden, die eine Länge bis zu 6-7 m aufweisen. 



  Es ist ferner bekannt, dass diese Rohre oder Stangen, im Querschnitt betrachtet, runde Form, quadratische Form oder rechteckige Form sowie andere Querschnittsformen aufweisen können, weitere Sonderformen im Querschnitt der Werkstücke sind möglich. 



  Da in den mit einem Laserstrahl arbeitenden Schneidmaschinen das Werkstück, das erhebliche Länge aufweist, üblicherweise während des Schneidvorganges in Drehbewegung versetzt werden muss, treten technische Schwierigkeiten bei Durchführung der Drehbewegung des Werkstückes auf, besonders, wenn man berücksichtigt, dass der Abstand zwischen der Auflageebene und der Werkstückmitte einer kontinuierlichen Änderung unterworfen ist, z.B. dann, wenn die Werkstücke im Querschnitt rechteckige, quadratische oder dreieckige Form aufweisen. 



  Ein weiterer Nachteil, der in den bekannten, mit einem Laserstrahl arbeitenden Schneidmaschinen auftritt, ist darin zu sehen, dass eine Verformung des Werkstückes auf Grund der auftretenden Torsion des Werkstückes entlang seiner Längsachse auftritt. Diese Torsion oder Verformung führt zu unerwünschten Ungenauigkeiten während des Schneidvorganges. 



  Es ist daher Aufgabe der vorstehenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Vorrichtung zum Zuführen und zum Aufnehmen von Rohren, Stangen oder anderen Werkstücken, die einer mit einem Laserstrahl arbeitenden Schneidmaschine zuzuführen sind, vorzuschlagen, wobei mit der Vorrichtung in optimaler Weise das Werkstück auch während der Drehbewegung um seine Längsachse genau gelagert werden kann, um zu gewährleisten, dass der Abstand zwischen dem Aussenumfang des Werkstückes und dem Ende des Laserschneidkopfes stets gleich bleibt. 



  Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass für die Auflage des zu bearbeitenden Werkstückes eine Rollenbahn vorgesehen ist, und die Rollenbahn in gesteuerter Weise in einer vertikalen Ebene bewegbar ist, und der Umfang des zu bearbeitenden Werkstückes stets gleich bleibenden Abstand vom Kopf für die Erzeugung des Laserstrahles einnimmt. 



  Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der folgenden Beschreibung, den abhängigen Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen entnommen werden. 



  Der Erfindungsgegenstand wird nun genauer beschrieben und anhand eines Ausführungsbeipieles in den beigefügten Zeichnungen dargestellt: 



  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 schematischen 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 angeordnet ist. 



  Über dem Spannfutter 1 ist ein Kopf 2 zur Erzeugung eines Laserstrahles 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 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 Querschnitt, Rohre mit dreieckiger Querschnittsform und ähnliche Querschnittsformen übertragbar. 



  Unterhalb des Werkstückes 5 ist eine Rollenbahn 6 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 Rollen 8 vorgesehen, die frei drehbar gelagert sind. 



  Die gesamte Einrichtung 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 Einrichtung 9 zur Aufnahme der Laufrollen 8 vorzusehen, sondern, wie in Fig. 1 dargestellt, können auch weitere Einrichtung 9 min  und 9 min  min  zur Aufnahme der Laufrollen 8 vorgesehen sein. 



  In vorteilhafter Weise sind bei Anordnung mehrerer Einrichtungen 9, 9 min , 9 min  min  mit Laufrollen 8, diese Einrichtungen sternförmig, z.B. versetzt um einen Winkel von 120 DEG , vorgesehen und diese Einrichtungen sind um einen zentralen Drehpunkt verschwenkbar. 



  Die Scheibe 11 ist mit Mitnehmerarmen 20 verbunden. Diese Mitnehmerarme sind mit einer Drehvorrichtung und Positioniereinrichtung 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 Einrichtung wird im Anschluss noch genauer beschrieben werden. 



  In Fig. 2 ist eine Einrichtung 9 dargestellt, die mit Laufrollen 8 ausgerüstet ist 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 Förderbahn 9 dargestellt. 



  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 Bauteile 31, 32 auf, die gesteuert verschiebbar sind. 



  Die äussere Fläche 33 bzw. 34 eines jeden kegelförmigen Antriebsstückes 31, 32 steht mit einer Tasteinrichtung, die mit Kugeln 35, 36, bestückt ist, in Wirkverbindung. Jede Tasteinrichtung 35, 36, ist mit der zugeordneten Einrichtung 9, welche die Laufrollen 8 aufnimmt, fest verbunden. 



  Der Taster und die dazugehörige Einrichtung 9 werden mit den kegelförmigen Bauteilen 31, 34 in direktem Kontakt, unter Einsatz einer vorgespannten Feder 50, gehalten. 



  Auch die anderen Rollenbahnen 9 weisen eine mit Tastkugeln 35 bestückte Tasteinrichtung sowie die vorbeschriebenen Federmittel 50 auf. 



  Durch gesteuertes Betätigen der Antriebstange 30 (oder Gewindewelle) können die kegelförmigen Bauteile 31 und 32 gesteuert in axialer Richtung verschoben werden, und zwar aus der im Schnitt dargestellten Lage 31 in eine mit vollen Linien dargestellte Lage 31 min  bzw. 32 min . 



  Durch diese Verschiebebewegung der kegelförmig ausgebildeten Bauteile 31 und 32 wird es ermöglicht, die Einrichtung 9, die mit Laufrollen 8 bestückt ist, um einen genauen, vorbestimmten Betrag anzuheben bzw. abzusenken. Dies bedeutet, dass sich während 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 Werkstückes mit den Laufrollen 8 in Kontakt befindet. 



  Um die Stange 30 mit der notwendigen Präzision verschieben zu können, Präzision, die unbedingt erforderlich ist, um die kegelförmigen Bauteile 31 und 32 in gesteuerter Weise um den gewünschten Betrag verschieben zu können, erfolgt der Antrieb der Steuerstange 30, z.B. unter Zwischenschaltung einer bekannten Kugelumlaufspindel 37 und unter Zuhilfenahme einer bekannten Anzeigevorrichtung, z.B. einem Transduktor oder einem Encoder. Über diese Geräte kann sowohl die Anzahl der Drehungen einer 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 Antriebssignale 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 Gleichstrommotor oder ähnliches, genau steuerbares Antriebsmittel ausgebildet. 



  Mit besonderem Vorteil ist der Scheibe 11 ein Antriebsmittel 52 zugeordnet, welches eine Drehung der mit Laufrollen 8 versehenen Einrichtungen 9 erlaubt, um das Entladen eines Werkstückes zu ermöglichen. 



  Die Drehbewegung der Einrichtung 9 ist in zwei entgegengesetzten Richtungen und mit 120 DEG -Schritten, bei Vorsehung von drei Laufrollenbahnen 9, möglich. 



  Die gesamte, mit Laufrollen 9 bestückte Einrichtung, zusammen mit den kegelförmigen Antriebseinrichtungen und den dazugehörigen Steuer- und Antriebsvorrichtungen kann des Weiteren eine Bewegung entlang einer parallel zum Werkstück verlaufenden Achse gegenüber der Achse des Laserkopfes durchführen. 



  Zu diesem Zweck wird eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit 53 eingesetzt, die von einem Programm der NC-Einrichtung ansteuerbar ist, um somit auch bei Bedarf das Absondern und Entladen von Rohrresten, Anfangsabschnitten oder das Durchführen von komplexen 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 Erfindung vorgeschlagen, wenigstens eine mit 40 gekennzeichnete Lünette einzusetzen. 



  Diese Lünette 40 kann in eine gesteuerte Drehbewegung, z.B. unter 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 Antriebsmittel für das Spannfutter und die Antriebsmittel für die Lünette 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-Zylindereinheit 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 Rohrprofil 5, das einer Bearbeitung unterzogen werden soll, erfolgt ein Voreinstellen der Backen 42 und 43. 



  Auf Grund 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 11 zu bewegen. Deshalb wird auch bei sehr langen Rohren, die zu einer Verformung 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 Antriebes, 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 sind und mit dieser Maschine durchführbar sind, durch eine Rücklaufbewegung der Rollenbahn die Möglichkeit geschaffen wird, das abgetrennte Teilstück des Rohres von dem noch zu schneidenden Rohrstück abzutrennen und durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung zu entladen, ohne den weiteren Schneidvorgang zu beeinflussen. 



  In vorteilhafter Weise kann die Einrichtung 11 in beiden Richtungen verschwenkt werden, um die abgetrennten Werkstücke 5 wahlweise auf der rechten oder auf der linken Maschinenseite zu entladen. 



  Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die gesamte Einrichtung 11 unter Einsatz eines Hydraulikkolbens durch eine Längsbewegung gegenüber dem Schneidkopf verfahren wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Zuführen, Aufnehmen und Entladen von Werkstücken, wie Rohren oder Stangen, die in einer Bearbeitungsmaschine unter Verwendung eines Laserstrahles bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass für die Auflage des zu bearbeitenden Werkstückes (3, 4, 5) eine Rollenbahn (8, 9) vorgesehen ist und die Rollenbahn (8, 9) in gesteuerter Weise in einer vertikalen Ebene bewegbar ist, und der Umfang des zu bearbeitenden Werkstückes (3, 4, 5) einen stets gleich bleibenden Abstand von einem Kopf (2) für die Erzeugung eines Laserstrahles einnimmt.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rollenbahn (8, 9) Seitenwände (7) zur Schaffung eines Belade- oder Entladeraumes für die Werkstücke (3, 4, 5) aufweist.

3.

Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rollenbahnen (8, 9) vorgesehen sind, und die Rollenbahnen (8, 9) sternförmig angeordnet sind und um ein gemeinsames Drehzentrum (21) verschwenkbar sind.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rollenbahn (8, 9) mit Kontaktkugeln (35, 36) ausgerüstete Taster aufweist, die an geneigten Flächen kegelförmig (33, 34) ausgebildeter Bauteile (31, 32) anliegen und dass diese kegelförmig ausgebildeten Bauteile (31, 32) mit einer Antriebsstange (30) zur Durchführung einer gesteuerten Bewegung der Antriebsstange (30) gegenüber den Bauteilen (31, 32) verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuervorrichtung mit einem von einer NC-Einrichtung steuerbaren Motor (52) wirkverbunden ist.

6.

Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des zu bearbeitenden Werkstückes (5) in der Nähe eines Schneidkopfes (2) eine Lünette (40) vorgesehen ist, die in ihrer Position einstellbare Führungsbacken (42, 43) aufweist und dass die Lünette (40) mit der gleichen Geschwindigkeit wie das selbstzentrierende Spannfutter (11) zur Drehung des Werkstückes (5) angetrieben ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einem sich drehenden Körper der Lünette (40) ein Bezugsstift (48) zugeordnet ist, der mit einer in den sich drehenden Körper der Lünette (40) eingebrachten Bohrung (49), zur genauen Lageanordnung der Lünette während des Beladevorganges des Werkstückes (5), in Wirkverbindung bringbar ist.

8.

Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung (9) beinhaltet, welche im Wesentlichen aus einer Rollenbahn (8) gebildet wird und welche in Axialrichtung des Werkstückes (5) verschiebbar ist.