DE8506331U1

DE8506331U1 - Vorrichtung zur Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahl-Schneidwerkzeuges

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Publication number: DE8506331U1
Application number: DE19858506331
Authority: DE
Original assignee: BEST MATIC RONNEBY SE AB
Current assignee: BEST MATIC RONNEBY SE AB
Priority date: 1985-03-05
Filing date: 1985-03-05
Publication date: 1985-05-23

Description

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahl-Schneidwerkzeuges, bestehend aus einer elektrisch antreibbaren Pumpenbaugruppe« einem mit dieser verbundenen Druckverstärker und mindestes einer Flüssigkeitszuführleitung, die mit der Pumpenbaugruppe verbunden ist und an einem Ende mit einer Düse versehen ist.

Vorrichtungen dieser Art werden in der Industrie in begrenztem Umfang verwendet, um im allgemeinen gerade Schnitte in Isolationsmaterialien zu erzeugen.

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wobei beispielsweise Wasser als Schneidmedium dient. Der Grund« warum solche vorrichtungen nur in begrenztem Umfang verwendet wurden, besteht hauptsächlich darin« daß kein ausreichender Bedarf an einer Weiterentwicklung dieser Technik bestand.

Ein Industriezweig* in dem sich solche vorrichtungen sehr vorteilhaft änwenuän !aasen« ist die Kraftfahrzeug— Industrie« bei der Subunternehmer benötigt werden« um Zubehörteile« wie z.B. Instrumententafeln« Kühlergitter« Dachverkleidungen« Bodenabdeckungen usw. herzustellen und zu liefern. Bislang wurden solche Zubehörteile mit Hochdruckgußverfahren hergestellt und sodann in einer Matrize angeordnet« in der das Zubehörteil mit Hilfe eines Stanzstempels in die erforderliche Form gebracht wurde« der normalerweise einen sehr komplizierten Aufbau aufweist. Andere Zubehörteile, die sich wegen der besonderen Eigenschaften ihres Materials nicht zum Stanzen eignen, müssen von Hand mit Hilfe eines geeigneten Schneidwerkzeugs, wie z.B. eines Messers« endbearbeitet werden. Beispiele für solche Materialien, die sich nicht zum Stanzen eignen, sind elastische Materialien, wie z.B.Gummi,

Stanzwerkzeuge sind sehr teuer und müssen mit großer Genauigkeit ausgeführt sein. Wenn die verschiedenen Fahrzeugmodelle in großen Stückzahlen hergestellt werden, dann kann man den hohen Investitionskosten der Stanzeinrichtung wirtschaftlich begegnen. Heutzutage besteht aber allgemein die Tendenz, das Modell eines Personenwagens in verhältnismäßig kurzen Abständen zu ändern, wodurch die Wirtschaftlichkeit solcher teuren Bearbeitungswerkzeuge verringert wird.

Mit anderen Worten die Investitionskosten der Stanzeinrichtungen werden unvertretbar hoch, ebenso wie die durch die manuelle Endbearbeitung solcher Zubehörteile bedingten Kosten, die sich nicht zum Stanzen eignen.

Ein anderer Industriezweig, der von einer verbesserten Flüesigkeitsstrahl-ächneiateciinik profitieren könnte, ist die Verpackungsindustrie, die Kunststoffe und Möbelindustrie sowie die Textilindustrie.

Demzufolge liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung mit einem Flüssigkeitsstrahl-Schneidwerkzeug zu schaffen, die sich auf jedem Industriegebiet anwenden läßt, und insbesondere eine Vorrichtung, die Schneidarbeiten unter jedem gewünschten Winkel ermöglicht, um ein Erzeugnis der gewünschten Abmessungen und Form zu erhalten.

Gemäß der Neuerung wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Düse an einem Arm eines elektrisch antreibbaren Roboters bekannter Bauart abgestützt ist, daß der Roboter an der Decke einer Kabine aufgehängt ist, die an mindestens einer Seite ein bewegliches Teil aufweist, das eine Verbindung zum Innenraum der Kabine ermöglicht, daß mindestens zwei Platten vorhanden sind, auf denen die Werkstücke lösbar befestigbar sind und die zu einer synchronisierten Bewegung zwischen einer Werkstück-Beladestellung, einer Werkstück-Bearbeitungsstellung und einer Werkstück-Entladestellung angeordnet sind, wobei das Werkstück in der Bearbeitungs-

Stellung unter dem Roboter ortsfest angeordnet ist, und daß die Platten mit einem Bauteil verbunden sind, das zu einer geradlinigen oder drehenden Bewegung antreibbar ist.

Diese Vorrichtung eröffnet zahlreichenlndustriezweigen die unbestreitbaren Vorteile der Flüssigkeits- «trahl-Schneidtechnik. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine rasche Bearbeitung eines Werkstückes mit sauberen Schnittlinien» wobei das Werkstück saubere und glatte Oberflächen erhält» so daß weitere Bearbeitungevorgänge entbehrlich sind. Die Vorrichtung ist im Gebrauch sehr flexibel und kann zur Bearbeitung einer Vielzahl von Produkten verwendet werden, wobei es lediglich erforderlich ist, den Roboter mit den entsprechenden Arbeitsanweisungen zu programmieren. Demzufolge ist die neuerungsgemäße Vorrichtung wesentlich wirtschaftlicher als eine Stanzvorrichtung, bei der die Investitionskosten für jeden einzelnen Produktionstyp berechnet werden mussen.Wenngleich vorstehend einige bestimmte Industriezweige genannt wurden, die von den Vorteilen der Neuerung profitieren können, so ist für den Fachmann ohne weiteres erkennbar, daß die neuerungsgewässe Schneidvorrichtung auch in anderen Industriezweigen ebenso wirtschaftlich anwendbar ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der feuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Neue- ^! rung,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungs- >

form, und ^!

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Düse zum Schneiden mittels eines Flüssigkeitsstrahles.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein quadratisches oder rechteckiges Gehäuse bezeichnet, das nachfolgend als Kabine bezeichnet wird, die einen quadratischen Querschnitt hat. Die Kabine hat eine Decke 11, Seitenwände 12, ein Inspektionsfenster 13, eine (nicht gezeigte) Türe und einen Boden 14. Die Wände 12, die Decke 11 und der Boden 14 sind gut isoliert, und der Boden ist auf einem geeigneten Fundament 15 abgestützt. Der Boden 14 hat eine innere Schrägfläche 16, die an ihrem unteren Ende in einer Abflußöffnung 17 endet. Die Kabine kann vorteilhafterweise als Einheit auf dem Boden einer Werkstatt angeordnet werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an den gegenüberliegenden Wänden 12 im unteren Bereich derselben vertikal bewegliche isolierte Verschlußdeckel 18 angeordnet, die angeordnet sind und deren untere Teil aus Gummi oder einem plastischen Material hergestellt sind.

Mit der Kabine 10 arbeiten zwei Schlitten 21 zusammen, die jeweils auf einer Seite des Gehäuses angeordnet sind, wobei diese Schlitten durch eine Stange 20 starr miteinander verbunden und durch eine doppelt wirkende Kolben-Zylindereinrichtung 19 zu einer horizontalen Bewegung antreibbar sind.

An der Innenfläche der Decke 11 ist eine Führungsschiene 22 angeordnet, an der ein Roboter 23 bekannter Bauart beweglich aufgehängt ist. Der Roboter kann von
irgendeiner an sich bekannten Bauart sein, beispielsweise ein Roboter, wie er unter der Bezeichnung
ASEA IRB 66 vertrieben wird. Die Funktionsweise und die Arbeitsverfahren eines solchen Roboters sind bekannt
und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung. Der Roboter des gezeigten Ausführungsbeispieles hat sechs
Bewegungs-Freiheitsgrade, und diese Bewegung können
mittels hierfür vorgesehener Elektromotoren ausgeführt werden.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel umfaßt ferner eine allgemein mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnete Hydraulikpumpe, die mit einem (nicht gezeigten)
Wasservorratsbehälter verbunden ist, wobei Wasser hier die bevorzugte Schneidflüssigkeit ist. Über der Pumpe ist ein Druckverstärker 25 angeordnet, der mit einem
Ende einer Flüssigkeitszuführleitung 26 verbunden ist, deren anderes Ende in die Kabine 10 einmündet. Die Pumpe 24 und der Druckverstärker 25 sind in der gezeigten Weise außerhalb der Kabine 10 angeordnet. Die Anordnung der Wasserleitung 26 und die Art ihres Zusammenwirkens mit dem Roboter 23 ist in ihren Einzelheiten in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 1 ist lediglich die Düse mit dem zugeordneten Ventil gezeigt, wobei diese Anordnung allgemein mit dem Bezugszeichen 27 bezeichnet und mit dem freien Ende der Wasserzuführleitung verbunden ist, die in den Arm des Roboters 23 mündet.

Die Einrichtung zum Steuern des Roboters 23 und die Einrichtung zum Steuern der anderen angetriebenen Bauteil

und der Bestandteile der ηeuerungagemäßen vorrichtung können in einem oder mehreren Steuerechränken 28 untergebracht sein, die außerhalb der Kabine 10 angeordnet sind.

Die in Fig. 1 gezeigte Verrichtung arbeitet folgendermaßen: Der Roboter 23 wird zunächst programmiert, um ein Werkstück 29 gemäß einem bestimmten Programm zu bearbeiten. Das Werkstück wird sodann auf dem außerhalb befindlichen Schlitten oder Wagen 21 angeordnet, der bei einem entsprechenden Signal von der doppelt wirkenden Kolben-Zylindereinrichtung 19 in eine bestimmte Position unter dam Roboter 23 in die Kabine 10 hineinbewegt wird, wobei das Einbringen in die Kabine durch Anheben der Verschlußdeckel 18 ermöglicht wird. Gleichzeitig wird der bereits in der Kabine befindliche Schlitten 21 gemäß der Darstellung nach Fig. 1 nach rechts in die mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung 21* bewegt. Wenn dieser Schlitten leer ist, dann wird ein weiteres Werkstück auf demselben angeordnet. Wenn der Roboter 23 sein Bearbeitungsprogramm des in der Kabine 10 angeordneten Werkstücke abgeschlossen hat, dann werden die Schlitten automatisch horizontal bewegt, um das fertiggestellte Werkstück aus der Kabine heraus und ein weiteres Werkstück in die Kabine hinein in eine bestimmte Position unter dem Roboter 23 zu bewegen. Diese synchronisierte Hin- und Herbewegung der Schlitten 21 ermöglicht eine Bearbeitung der Werkstücke in ununterbrochener Reihenfolge.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine zweite Aueführungsform der Neuerung, bei der die Seitenwände 12 genauer gezeigt sind. Diese Ausfuhrungsform unterscheidet eich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß sie Wandelemente 12* aufweist, die an einer drehbaren Welle oder

Säule 50 angeordnet sind, und daß zwei dieser Wandelemente mit anderen wandelementen 12 ständig in Dichtungs-

' berührung stehen. Diese Wandelewente 12' sind rohrartig

ί ausgebildet und haben jeweils einen teleskopisch angeord-

■ neten Arm 52, an dessen einem Ende eine Arbeitsplatte 53,

54 bzw. 55 angeordnet ist. Die Kabine 10 enthält einen oder mehrere Roboter 23, die in der anhand von Pig. I ; erläuterten Weise angeordnet sind. In Fig. 2 sind zwei

solche Roboter 23 schematisch gezeigt. Wenngleich dies nicht gezeigt ist, so ist doch ohne weiteres erkeiJibar, daß die Ausführungsform nach Fig. 2 ebenfalls eine Pumpenbaugruppe, einen Druckverstärker und Flüssigkeiten > zuführleitungen umfaßt. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Zwei (nicht näher gezeigte) Werkstücke werden auf der Platte 54 lösbar befestigt, nachdem der Roboter zur Ausführung eines bestimmten Musters von Bearbeitungeschritten programmiert wurde, wobei diese Platte außerhalb der Kabine angeordnet ist. Sodann wird dia

] Antriebseinrichtung der zentralen Säule 50 in Gang gesetzt, um die Platte 54 und damit das wandelement 12' in die Kabine 10 in eine Position unter den Robotern 23 zu verschwenken. Dabei wird die Platte 55 des gezeigten Ausführungsbeispiels im Uhrzeigersinn in eine Entladestellung außerhalb der Kabine 10 verschwenkt, d.h. sie nimmt eine Position ein, die in der Darstellung nach Fig. 2 die Platte 53 eingenommen hat, die ihrerseits in eine Beladeponition verschwenkt wird, die zuvor die Platte 54 eingenommen hat. pie in Fig. 2 gezeigte Aueführungsform umfaßt daher drei Stationen, nämlich eine erste Station, in der eine Platte ent-

, weder manuell oder automatisch mit einem Werkstück

beladen wird, eine zweite Station, in der ein Werkstück durch die Roboter 23 bearbeitet wird, und eine

> * * * · ♦ * ii Ii

dritte Station, in der die bearbeiteten Produkte von den betreffenden Platten abgenommen werden.

Für den Fachmann ist erkennbar, daß die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen lediglich Beispiele für die mögliche Nutzanwendung der Neuerung darstellen.

In Fig. 3 ist ein Roboter der vorstehend genannten Art gezeigt, bei dem die Flüssigkeitszuführleitung 26 um den oberen Teil des Roboters 23 schraubenlinienförmig herumgewickelt und sodann um ein unteres Drehgelenk des Roboters herumgewickelt ist, von wo aus sich die Zuführleitung schraubenlinienförmig um den freien Arm des Roboters 23 herumerstreckt, und ihr Ende ist mit der Düsenbaugruppe 27 verbunden.

Ergänzend zu den vorstehenden technischen Einzelheiten der Anordnung der Flüssigkeitsleitung ist zu erwähnen, daß deren Schraubenlinienform eine Federwirkung ermöglicht, so daß die Flüssigkeitsleitung den Bewegungen des Roboters gut folgen kann.

Die Hochdruckbaugruppe ist so ausgebildet, daß sie einen Flüssigkeitsstrahl mit einem Druck von ungefähr 3.500 Bar erzeugt, mit dem das Werkstück bearbeitet wird.

Die Düsenöffnung hat einen Durchmesser von ungefähr 0,12 bis 0,25 mm. Bei der Schneidflüssigkeit handelt es sich normalerweise um gefiltertes Wasser, dem wahlweise eine polymere Mischung zugesetzt sein kann, die in einer gesonderten Mischeinrichtung mit dem Wasser vermischt wird.

Vorrichtung zur Bearb^&unVAi-chtiMt^lihcher Werkstoffe mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahl-Schneidwerkzeuges

Bezugszeichenliste :

10	Kabine
11	Decke
12	Seitenwände
12'	Wandelemente
13	Inspektionsfenster
14	Boden
15	Fundament
16	innere Schrägfläche von 14
17	Abflußöffnung
18	Verschlußdeckel
19	doppelt wirkende Kolben-Zylindereinrichtung
20	Stange
21	Schlitten
22	Führungsschiene
23	Roboter
24	Hydraulikpumpe
25	Druckverstärker
26	Flüssigkeitszuführleitung
27	Düs enbaugruppe
28	Steuerschrank
29	Werkstück
50	Säule
52	Teleskoparm

53 Arbeitsplatte

54 Arbeitsplatte

55 Arbeiteplatte

56 Werkstück

57 Werkstück

Claims

1. vorrichtung zur Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe mit Hilfe eines Flüssigkeitsstrahl-Schneidwerkzeuges, bestehend aus einer elektrisch antreibbaren Pumpenbaugruppe, einem mit dieser verbundenen Druckverstärker und mindestens einer Fltissigkeitszuftihrleitung, die mit der Pumpenbaugruppe verbunden ist und an einen Ende mit einer Düse versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (27) an einem Arm eines elektrisch antreibbaren Roboters (23) bekannter Bauart abgestützt ist, daß der Roboter (23) an der Decke einer Kabine (10) aufgehängt ist, die an mindestens einer Seite ein bewegliches Teil (18? 12') aufweist, das eine

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§ Verbindung zum Innenraum der Kabine (10) ermöglicht, daß

I mindestens zwei Platten (21; 54) vorhanden sind« auf de-

ί sea die Werkstücke lösbar befestigbar sind und die zu

ί einer synchronisierten Bewegung zwischen einer Werk-

■ stück-Seladesteilung, einer Werkstück-Bearbeitungsstel-

, lung und einer Werkstück-Entladestellung angeordnet sind,

wobei das Werkstück in der Bearbeitungsstellung unter I dem Roboter (23) ortsfest angeordnet ist, und daß die

Platten (21; 54) mit einem Bauteil (19, 20; 50 52) ; verbunden sind, das zu einer geradlinigen oder drehen-

\ den Bewegung antreibbar ist.

\ 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

f net, daß zumindest ein Teil der Flüssigkeitszuführleitung

\ (26) um bestimmte Teile des Roboters (23) herumgewickelt

I ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zylinder-Kolbeneinheit (19) zum horizontalen * Bewegen eines Werkstücks (29) in eine Bearbeitungsposi-

< tion und zum gleichzeitigen horizontalen Bewegen eines

fertiggestellten Produktes in eine Produktentnahmestation.

, 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet

durch eine drehbare Säule (50), von der mehrere rohrförmige Arme (12*) im wesentlichen radial abstehen, deren Verlängerungen auf gegenüberliegenden Seiten der Sä-ale (50) die Platten (53, 54, 55) teleskopisch abstützen, und daß mindestens einige der freien Arme (12') Wandteile bilden, die an der Kabine (10) dichtend anliegen.