CN111183021B - 机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工或者处理工件的具有至少一个工具的机床，在所述工件和工具之间具有至少一个相对运动。已知的机床的弊端在于，对于作为辅助设备的压力驱动的耗能器件需要单独的压缩空气输入装置。本发明对此如下进行改善，即机床具有至少一个压力管路回路，所述压力管路回路具有至少一个泵设备(5)和至少一个通过压力管路(8)与所述泵设备(5)处于流体连接中的蓄能器(7)，其中，所述泵设备(5)具有至少一个机械地驱动的用于吸入或者抽出介质的泵元件(6)并且与压力管路(8)处于流体连接中，并且所述泵元件(6)与机床的在按规定地运行所述机床时共同运动的构件相耦连，使得由机床移动的构件驱动泵元件(6)。

Description

机床

本发明涉及一种用于加工或者处理工件的机床。

按照本发明类型的机床为此具有包括至少一个工具的处理器件，所述处理器件在加工或者处理工件期间相对于工件夹具移动。该处理器件例如可以是镗床的主轴、压力机的冲头或者挤塑机的螺杆。所述处理器件自身尤其可以可运动地设置在机械上并且安装一个或者多个工具。所述处理器件也可以仅由工具自身构成。

本发明原则上能够结合在处理期间将作为移动的处理器件的一部分的构件通过任意的驱动技术移动的所有机械使用。这可以是具有线性地运动的构件的机械或者也可以是具有旋转的构件的机械。这尤其可以是用于切削加工的机床、例如车床、铣床、刨床、磨床、镗床或者类似的机械。本发明也可以结合注塑机使用，例如螺杆在所述注塑机中移动。总之本发明的使用范围仅局限于在运行期间具有移动的、能够以按照本发明的方式使用的构件的机械中。

与本发明相关地，工件可以是具有所有可能的形状和造型的工件，无论是金属构件、塑料构件还是食品。本发明的一种可行的应用例如可以是机床，所述机床构造为用于成型式挤压所述工件的挤压装置。这种挤压装置具有至少一个支座面和至少一个能够在往复运动中朝向所述支座面调节移动的挤压冲头。

这种类型的挤压装置由专利文献EP 1988 781 A1已知。该已知的挤压装置用于挤压食品形状，其中，本发明的适用性不局限于工件的类型和造型。在一个工作行程内的往复运动中，挤压冲头首先朝向支座调节移动。由此使工件挤压入模具槽中并且变形，所述模具槽可以布置在支座中和/或挤压冲头中。接着重新将挤压冲头移回并且将成形的工件取下。

通常尤其是为了搬运未处理的或者已完成的工件使用用于搬运工件的抓具、吸盘、顶出装置或者其它超压或者负压地操作的器件，所述器件通常连接在位于制造设备的区域中的压缩空气回路中。除了这些用于搬运工件的器件之外也可以通过压缩空气实现其它的构件或者功能。然而在所有情况下都必须提供压缩空气或者负压。

尤其是在小型的车间或者使用仅一个或者少量的工业机械的车间中通常不具备存在于更大型的车间中的基础设施。特别是在处理不是在经典的大规模工业环境中制造的工件时，通常没有提供压缩空气的基础设施。在这些情况下，必须放弃使用气压的或液压驱动的组件，或者必须耗费地对基础设施进行改装。

由专利文献EP 2 774 750 A1已知一种压力机，所述压力机具有压力管路回路，所述压力管路回路具有泵设备、通过压力管路与所述泵设备处于流体连接的蓄能器和压力出口。存在于蓄能器中的相对于环境压力的压力差能够经由压力供给管路作用在压力出口处。泵设备在此与压力管路处于流体连接并且具有能够往复运动的、机械地驱动的用于吸入和抽出介质的泵元件。

在这种设计方案中，泵设备用于通过作为液压马达的单独的、马达驱动的泵产生附加的液压压力。该附加的压力用于克服施加在压机的挤压冲头上的、除了所述压机的真正的变形力之外的力峰值。然而液压压力通过单独的泵产生，这意味着在设计方面相应较高的耗费。

由专利文献DE 10 2011 001 955 A1已知一种工具，其具有上部工具和下部工具，其中，两个工具部分能够相对移动并且由于进行加工而通过相对移动形成势能。所述势能接下来则能够重新被消耗用于操作附加工具。

该工具无法实现的是，在所述工具之外提供并且使用势能。专利文献DE 198 30825 A1展示了相似的解决方案。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够提供工作压力的装置，所述装置具有更低的对设施方面的设备器件的需求。

按照本发明，泵元件直接地或者间接地机械地与处理器件耦连，使得泵元件随着处理器件在加工或者处理工件时进行的运动共同运动。即处理器件的原本由于运行机床而具有的运动用于移动泵元件。这使得即使在不存在压缩空气或负压源的机械环境中也能够容易地构造过度发生装置或发生装置。

按照本发明的机床的特点尤其在于，用作蓄压器的气压的蓄能器不是位于工具上并且优选也不与所述工具共同移动，而是静止地布置在机床的不移动的部件上。所述蓄能器由此可以用于将存储的能量以压缩空气或者负压的形式用于不同的用途。这可能是突然被驱动的工具、推出装置或者抓具或者由机器的操作员使用的压缩空气喷枪。

泵设备的泵元件按照本发明通过机床的在按照规定地运行所述机床时共同移动的构件移动，其中，所述泵设备在机械上这样耦连，使得被机床移动的构件是所述泵元件或者驱动所述泵元件，其余的泵设备独立于工具静止地设置。即所述其余的泵设备不与工具共同移动并且与同样不共同移动的蓄能器在流体技术上连接。所述泵元件备选地自然也可以是固定的，而腔室(泵元件能够在所述腔室中移动)与处理器件耦连，使得所述腔室移动。

通过本发明实现了，机床自身产生其所需的或者在其附近所需的气压的或者液压的基础设施。一方面，一些工厂机械本身需要液压或气压才能执行功能。另一方面，在附近的周围环境中也可能存在这样的需求，与之相关的例如是从其中处理工件的夹具中取出工件或者将工件从一个处理站向其它处理站或者传送带转移。本发明还使得例如能够与当地的基础设施无关地用压缩空气清洁处理区域。

原则上，本发明不仅可以与具有用于驱动泵设备的线性地运动的部件的机床结合，而且还可以与旋转地驱动的部件结合。为此能够通过常见的传动装置将旋转运动转化为线性的运动或者也能够将旋转的构件用于产生液压的或者实际的压力。在这种背景下，例如可以使用与汪克尔发动机(Wankel-Motor)类似的设计，从而将泵设备的活塞旋转地支承在空心圆柱体中。

然而本发明可以特别简单地结合机床实现，在所述机床中能够利用机械的构件的线性运动。这例如可以是开篇已经描述的挤压装置。以下结合这种挤压装置描述本发明，其中，所述特征也可以适用于上述其它的装置。本发明甚至可以与机器人或物流设备结合使用。

与移动的构件的连接可以直接地或者通过杠杆传动装置实现。也可以居间连接传动机构，以便例如使泵元件比运动的构件更快或者更慢地运动。也可以是泵设备的泵元件构件本身。

在一种优选的应用中，本发明用于提供气压的超压或者负压。在这种情况下，用于产生超压或者负压的气态的介质可以是包围制造区域的空气。然而原则上也可以使用具有其它可压缩的介质的封闭的系统。

此外，在另一种优选的应用中，也可以利用液压的解决方案作为泵送单元，在这种情况下，机械具有闭合的液体的回路，泵设备设置在所述回路中，并且所述回路例如能够将流动速度以适宜的方式转化为气压或者在压力下转化。自然也可以在其它方面使用流动的液体和所述液体的流动压力。在使用液压的解决方案时，自然可以提供液压压力的压缩的生成压。然而泵设备在此例如可以通过张紧弹簧器件、抬高重物或者类似的措施产生势能，所述势能随即能够用于产生液压压力。

然而本发明的主要应用是使用气压的泵设备，所述泵设备能够以容易并且简单的方式产生超压并且导引至压力管路中。该压力管路与气压的蓄能器处于流体连接，其中，连接在蓄能器上游的、尤其是配设有减压开口的压力控制阀用于使气压的蓄能器中的压力在很大程度上保持恒定。

从气压的蓄能器中又延伸出压力供给管路，所述压力管路或者延伸向传递点或者直接延伸向一个或者多个气压的耗能器件，压缩空气或者负压能够通过适宜的接口在所述传递点处被获取。与之相关地，气压的耗能器件可以是能够通过负压或者通过压缩空气运行的任意器件。这例如可以是上述抓具、推出装置、吸盘或者其它用于控制物料流或者机械的功能的器件。也可以将产生的超压用于清洁用途、例如用于吹空挤压装置的模具槽或者用于清洁工件在处理之后所经过的路程。

在压力管路中设置有适宜的阀门，所述阀门用于在将泵设备用作压缩装置的情况下将超压沿着气压的蓄能器的方向传导，而在压缩装置的抽吸运行中所述阀门关闭并且例如吸入环境空气。该用于环境空气的吸入开口又同样可以通过阀门关闭，所述阀门在压力管路中出现超压时自动关闭并且在出现抽吸压力时打开。如果泵设备是抽吸设备，则这些阀门自然以恰恰相反的方向工作。

本发明的一种优选的设计方案将活塞/气缸单元用作泵设备。所述活塞/气缸单元例如可以具有活塞，所述活塞直接地或者通过辅助器件间接地与挤压装置的挤压冲头连接。所述活塞以此方式与挤压冲头同步地并且交替地运动。如果挤压冲头和活塞的移动路径不同，则可以在此使用传动装置来应对该情况。

在本发明的一种可行的设计方案中，也可以由挤压工具的升降杆本身构成活塞/气缸单元的气缸。在这种情况下气缸交替地运动，从而例如通过固定在压紧装置的固定部件上来固定活塞，并且通过气缸的移动产生活塞上方或下方工作空间的必要的减小或者增大。而在单独的活塞/气缸单元的情况下则是活塞进行运动。

原则上，本发明的设计方案的第一种可行方案具有压力管路回路。所述压力管路回路可以由一个或者多个泵设备供给。如果挤压装置具有多个单独的升降杆，则尤其可提供多个泵设备。也可行的是，围绕单独的升降杆布置多个泵设备。此外，压力管路回路具有压力管路以及必要的阀门、压力控制阀、气压的蓄能器以及具有必要的接头和接口的压力供给管路。具体使用哪种接口和构件基本上取决于使用者的需求。

本发明的另一种设计方案也可以具有两个或者更多个压力管路回路。因此例如可以将第一压力管路回路用于产生超压，而将其它压力管路回路用于产生负压。因此也能够产生不同的超压。在这些情况下为每个压力管路回路设置单独的气压的蓄能器。

本发明的其它能够与上述不同的压力值的产生结合地使用的设计方案通过多个泵设备供给气压的蓄能器。因此例如可以通过适宜的传动装置使两个泵设备的其中之一与另一个泵设备在时间上错开地运行。随即通过重叠的、正弦式地运行的压力供给能够实现功能的协调。

本发明的另一种有利的设计方案仅使用一个泵设备来供给两个压力管路。在该设计方案中，在活塞/气缸单元的活塞上方使用第一工作空间，而将该活塞下方的区域用作第二工作空间。每个工作空间分别与不同的压力管路连接。然而这具有的缺点在于，通过泵送作用产生的反作用力必须由挤压装置的挤压力提供，然而这在多种应用中是可接受的。而优点在于，能够使用单独的气缸来实现两个泵设备。

可以如使用独立的泵设备那样在一个气缸中使用两个泵设备的组合，以便供给共同的压力管路或者两个气压的蓄能器。根据压力管路回路的设计在理论上可以备选地提供这种功能，为此必须设置相应地连接压力管路并且设置必要的阀门。

本发明的其它的应用领域、特征和优点由以下根据附图对机床的示例性的实施例的说明中得出以下对这些优选的实施例的描述和本发明的以上描述应以如下方式理解，即它们仅用于说明本发明的基本构思，而不限制本发明使用范围和保护范围。

在附图中：

图1示出了机床的第一设计方案的示意性视图，所述机床设计为具有用于产生超压的泵设备的挤压装置，

图2示出了与按照图1的设计方案相似的泵设备的区域，所述泵设备旋转以产生负压，

图3示出了构造为挤压装置的机床的具有压力回路的变型方案，然而其中，两个运动均用于产生过压，

图4示出了构造为挤压装置的机床的具有两个压力回路和两个蓄能器的变型方案，

图5示出了构造为镗床的机床的加工区域，所述机床具有将加工区域的旋转运动转换成泵元件的平移运动的转换装置，并且

图6示出了构造为压机的机床的另一种设计方案的示意性视图图，在所述设计方案中泵设备集成在挤压冲头中。

图1在示意性的视图中示出了挤压装置的第一种可行的设计方案。所述挤压装置具有升降杆4，在所述升降杆上在下部的区域中设置有挤压冲头1。所述挤压冲头1朝向支座面2调节移动，在此在所述支座面中布置有用于成形未示出的工件的模具槽3。

在所示的设计方案中，在支座面2下方设置有形式为推出销11的气压的耗能器件。为了能够在没有单独的压缩空气接头的情况下运行所述推出销，机械自给地构造并且为此具有自身的压缩空气产生装置。压缩空气由泵设备5产生，所述泵设备在此构造为活塞/气缸单元。

所述活塞/气缸单元具有固定的气缸，可移动的活塞在所述气缸中往复运动，其中，所述活塞通过其活塞杆的下部的端部支承在挤压冲头1的表面上，所述活塞杆构成泵设备5。活塞通过与挤压冲头1的该连接被推高或者被拉低并且由此与所述挤压冲头1同步地移动。所示的连接和几何结构自然应当仅示意性地理解，在此可以使用任何其它类型的连接。

活塞/气缸单元既在构成泵元件6的活塞底部的上方具有第一工作空间15，也在所述活塞底部下方具有不同于图3的在此未使用的第二工作空间16。在上部的区域中示出了用于环境空气的吸入装置，所述吸入装置通过进气阀实现。

压力管路8从泵设备5向气压的蓄能器7延伸。为了避免气压的蓄能器7中更大的压力波动直接在气压的蓄能器7的上游将压力控制阀14设置在压力管路8中。调节压力阀12、13的功能为，在泵设备5的工作空间15、16中存在超压的情况下将所述超压传导至气压的蓄能器7中，而在通过活塞相反的运动产生负压的情况下将相应的压力阀12、13关闭并且由此避免吸回空气。

气压的蓄能器又通过具有切换阀的压力供给管路10在所示的实施例中与气压的耗能器件9连接。该气压的耗能器件9同样是活塞/气缸单元，其将压力供给管路10中的超压用于移动推出销。该销的复位例如可以是弹簧驱动的。切换阀配属于气压的耗能器件9，通过所述切换阀能够释放超压以便将推出销复位。这需要通过位于模具槽3中的下一个工件的载荷、挤压冲头1的压力、活塞的重量或者在这些不足够时通过(在此未示出的)复位弹簧。

图2示出了由图1所述的、构造为挤压装置的机床的变型方案。在此，以不同的方式将泵设备5用于产生负压，从而在泵设备5的仍用作泵元件6的活塞升高时使压力阀12关闭，并且在活塞下降时打开，从而能够将气态的介质从储能器7中吸出。

图3示出了本发明的另一种变型方案。泵设备5在此构造为，能够利用泵元件6的沿着向前和向后定向的方向的两种运动来产生超压。为此不仅在活塞的上部区域中也在活塞的下部区域中设置压力出口，所述压力出口通过压力阀12、13与压力管路8处于流体连接。

图4示出了本发明的具有两个压力回路和两个蓄能器7、7′的变型方案。在此设置有第二气压的蓄能器7′，其中，所述泵设备5在此同样具有两个工作空间15、16。然而与本发明在图3中所示的设计方案不同的是，两个工作空间15、16在此连接在不同的压力管路回路中。下部的工作空间16通过压力管路8与气压的蓄能器7连接，所述气压的蓄能器在此也具有压力控制阀14。就此而言，该功能与图1所示的功能没有不同。

而上部的工作空间15与其它的与第二气压的蓄能器7′连接的压力管路回路共同作用，其中，在此也使用压力控制阀14。压力阀12在此设置用于形成负压泵，从而在向下移动时在第二工作空间16中产生负压的泵元件6的活塞从该第二压力管路回路的压力管路8中吸出空气。

如果活塞再次向上移动，则活塞中的空气在压力阀12关闭之后通过此处未示出的排出开口排出，所述排出开口通过在与压力阀12反向时不工作的阀关闭。所述排出开口自然也可以重新与第一压力管路回路连接，从而相同的工作空间15能够一方面用作抽吸腔室并且另一方面用作产生超压的腔室。在图3所示的变型方案的情况下，在布置在活塞底部的工作空间16的区域中，这自然也适用于活塞底部的对置的一侧。

作为示例，第二气压的蓄能器7′与抽吸器件结合，所述抽吸器件可以作为抓具作为用于工件的气压的耗能器件9′并且例如可以通过机械臂状的臂移动。第一压力管路回路的设计方案及其与第一气压的耗能器件9的结合与结合图1描述的变型方案并无不同。

图5中示出了机床的变型方案，所述机床构造为具有钻具17的镗床或者钻床。在此金实处了处理器件、泵设备5和讯能够器7的区域。在泵设备5之后设置有压力管路8以及具有上文已经描述的阀门器件的蓄能器7。该区域与前文描述的变型方案并无不同。在所示的实施方式中产生超压，然而同样能够实现将图2所示的用于产生负压的变型方案良好地与该机床结合。

在此可以看出的是，在示例性的设计的范畴中，机床的处理器件的主轴具有外齿，所述外齿与布置在其旁边的示意性地示出的齿轮啮合。由此使所述齿轮转动，所述转动通过下方示出的杠杆传动装置转化为泵元件6的线性运动。

在图6中示出了机床的另一种变型方案，所述机床同样构造为挤压装置。泵设备5在此集成在升降杆4中，所述升降杆构成压机的冲头。泵元件6在此向上导引通过升降杆4的空心圆柱形的区域并且具有机床的不与所述升降杆4共同移动的区域。所示的实施方式在此理解为示例，在此可能有多种变型方案。由于在该设计方案中泵设备5与工具、即升降杆4共同移动，因此压力管路8在压力阀12之前的前部区域至少区段性地构造为弹性的管路，从而来自泵设备5的压力出口能够与工具共同移动。

附图标记列表

1 挤压冲头

2 支座面

3 模具槽

4 升降杆

5 泵设备

6 泵元件

7、7′ 气压的蓄能器

8 压力管路

9、9′ 气压的耗能器件

10 压力供给管路

11 推出销

12 压力阀

13 压力阀

14 压力控制阀

15 工作空间

16 工作空间

17 钻具

Claims (17)

1.一种用于制造、加工或者处理工件的机床，所述机床具有

-至少一个工具，所述工具在加工或者处理工件期间相对于工件移动，

-至少一个压力管路回路，其具有至少一个泵设备(5)和至少一个通过压力管路(8)与所述泵设备(5)处于流体连接中的蓄能器(7)，在所述蓄能器处、存在于所述蓄能器(7)中的相对于环境压力的压力差能够通过压力供给管路(10)获取，

其中，所述泵设备(5)具有至少一个能够往复运动的、机械地驱动的用于吸入或者抽出介质的泵元件(6)并且与压力管路(8)处于流体连接中，其特征在于，

所述机床具有用于在没有单独的压缩空气接头的情况下运行气压的耗能器件的自身的压缩空气产生装置，其中，压缩空气由泵元件(6)产生，所述泵元件(6)直接地或者间接地与机床的在按规定地运行所述机床时共同运动的构件相耦连，使得由机床移动的构件驱动泵设备(5)。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述泵设备(5)具有用于产生气压的超压的压缩装置，所述压缩装置能够吸入气态的介质并且在压缩的状态中压入压力管路(8)中，其中，构造为气压的蓄压器的蓄能器(7)具有压力容器，所述压力容器具有相对于环境压力升高的内压。

3.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，至少一个泵设备(5)构造为用于产生气压的负压的抽吸设备，所述抽吸设备能够从压力管路(8)中抽出气态的介质，其中，气压的蓄能器具有压力容器，所述压力容器具有相对于环境压力降低的内压。

4.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，至少一个泵设备(5)具有用于产生液压的压力的泵，所述泵能够吸入流体并且压入压力管路(8)中，其中，所述蓄能器(7)是用于存储势能的存储器，所述存储器具有将液压的压力转化为势能或者将势能转化为液压的压力的装置。

5.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床构造为用于成形地挤压工件的挤压装置并且所述挤压装置具有两个单独的压力管路回路，所述压力管路回路分别具有至少一个蓄能器(7)和压力管路(8)。

6.根据权利要求5所述的机床，其特征在于，其中一个压力管路回路构造为具有作为泵设备(5)的压缩装置的导引超压的压力管路回路，并且其中一个压力管路回路构造为具有作为泵设备(5)的抽吸设备的导引负压的压力管路回路。

7.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床构造为用于成形地挤压工件的挤压装置并且被挤压装置移动的构件在处理工件期间在相互的升降运动中移动。

8.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床构造为用于成形地挤压工件的挤压装置并且被挤压装置移动的构件在处理工件期间在旋转运动中移动，其中，所述泵设备(5)具有在相互的升降运动中移动的泵元件(6)，所述泵元件通过传动装置被由挤压装置移动的构件驱动，所述传动装置用于将旋转运动转化为线性的往复运动。

9.根据权利要求7所述的机床，其特征在于，所述泵设备(5)是活塞/气缸单元，其中，所述泵设备(5)是所述活塞/气缸单元的与挤压装置的移动的构件的升降运动耦连的活塞，并且所述活塞/气缸单元具有布置在活塞的一侧上的工作空间，所述工作空间与具有压力阀(12、13)的压力管路(8)处于流体连接中，其中，所述压力阀(12、13)在泵设备(5)构造为压缩装置的情况下允许从活塞/气缸单元向气压的蓄能器(7)的流动、并且能够沿着相反的方向自动地封闭，或者在泵设备(5)构造为抽吸设备的情况下允许从气压的蓄能器(7)向所述活塞/气缸单元流动并且能够沿着相反的方向自动地封闭。

10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，所述活塞/气缸单元在活塞的两侧分别具有工作空间，其中第一工作空间(15)与导引负压或者导引超压的第一压力管路回路处于流体连接中，并且布置在活塞的对置的一侧上的第二工作空间(16)与导引超压或者导引负压的第二压力管路回路处于流体连接中。

11.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床具有至少一个液压地或者气压地加载的耗能器件，所述耗能器件通过具有能控制的调节阀的压力供给管路(10)与蓄能器(7)处于流体连接中。

12.根据权利要求11所述的机床，其特征在于，液压地或者气压地驱动的耗能器件是作为工件搬运装置的一部分的、通过超压运行的推出销(11)或者通过负压运行的吸盘。

13.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床构造为注塑机或者用于进行切削处理的机械。

14.根据权利要求13所述的机床，其特征在于，用于进行切削处理的机械是钻床、铣床、车床、刨床或者锯床。

15.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述机床构造为用于成形地挤压工件的挤压装置并且具有至少一个支座面(2)、至少一个能够在升降运动中朝向所述支座面(2)调节移动的挤压冲头(1)，其中，所述移动的构件是所述挤压冲头(1)或者挤压装置的与所述挤压冲头(1)连接的构件。

16.根据权利要求15所述的机床，其特征在于，与所述挤压冲头(1)连接的构件是所述挤压冲头(1)的升降杆(4)。

17.根据权利要求16所述的机床，其特征在于，所述升降杆(4)至少区段性地空心圆柱状地构造并且构成活塞/气缸单元的气缸。

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