DE19721330A1 - Vorrichtung zum Zuführen, Aufnehmen und Entladen von Werkstücken, wie Rohren oder Stangen - Google Patents

Description

Die vorstehende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zufüh­ ren, 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 Schneid­ werkzeug ein Laserstrahl verwendet wird, Rohre oder Stangen zu­ geführt werden, die eine Länge bis zu 6-7 m aufweisen.

Es ist ferner bekannt, daß diese Rohre oder Stangen, im Quer­ schnitt betrachtet, runde Form, quadratische Form oder rechtec­ kige Form sowie andere Querschnittsformen aufweisen können. Wei­ tere 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 Ab­ stand zwischen der Auflageebene und der Werkstückmitte einer kontinuierlichen Änderung unterworfen ist, z. B. dann, wenn die Werkstücke im Querschnitt rechteckige, quadratische oder dreiec­ kige Form aufweisen.

Ein weiterer Nachteil, der in den bekannten mit einem Laser­ strahl arbeitenden Schneidmaschinen auftritt, ist darin zu se­ hen, daß eine Verformung des Werkstückes aufgrund der auftreten­ den Torsion des Werkstückes entlang seiner Längsachse auftritt. Diese Torsion oder Verformung führt zu unerwünschten Ungenauig­ keiten 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 und die Rollenbahn in gesteuerter Weise in einer ver­ tikalen Ebene bewegbar ist und der Umfang des zu bearbeitenden Werkstückes stets gleichbleibenden Abstand vom Kopf für die Er­ zeugung des Laserstrahles einnimmt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der folgenden Beschreibung, den Unteransprüchen sowie den beigefügten Zeich­ nungen entnommen werden.

Der Erfindungsgegenstand wird nun genauer beschrieben und anhand eines Ausführungsbeispieles in den beigefügten Zeichnungen darge­ stellt.

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 da zugehörige 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 kegelförmigen 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 Möglichkeit 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 (8)

1. Vorrichtung zum Zuführen, Aufnehmen und Entladen von Werk­ stücken, wie Rohren oder Stangen, die in einer Bearbei­ tungsmaschine unter Verwendung eines Laserstrahles bearbei­ tet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auflage des zu bearbeitenden Werkstückes (3, 4, 5) eine Rollenbahn (9) vorgesehen ist und die Rollenbahn (9) in gesteuerter Weise in einer vertikalen Ebene bewegbar ist, und der Umfang des zu bearbeitenden Werkstückes (3, 4, 5) stets gleichbleibenden Abstand vom Kopf (2) für die Er­ zeugung eines Laserstrahles einnimmt.

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) vorgesehen und sternförmig angeordnet sind und um ein gemeinsames Drehzentrum ver­ schwenkbar 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Steuervorrichtung mit einem von einer NC-Einrichtung steuerbaren Motor (52) wirkverbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des zu bearbeitenden Werkstückes (5) in der Nä­ he des Schneidkopfes (2) eine Lünette (40) vorgesehen ist, die in ihrer Position einstellbare Führungsbacken (42, 43) aufweist und daß die Lünette (40) mit der gleichen Ge­ schwindigkeit wie das selbstzentrierende Spannfutter (1) zur Drehung des Werkstückes (5) angetrieben wird.

7. 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.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Rollen (8) bestehende Rollenbahn (9) gesteuert in Axialrichtung des Werkstückes (5) verschiebbar ist.