EA038768B1 - Device for six-sided processing of workpieces - Google Patents

Device for six-sided processing of workpieces Download PDF

Info

Publication number
EA038768B1
EA038768B1 EA201992580A EA201992580A EA038768B1 EA 038768 B1 EA038768 B1 EA 038768B1 EA 201992580 A EA201992580 A EA 201992580A EA 201992580 A EA201992580 A EA 201992580A EA 038768 B1 EA038768 B1 EA 038768B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
axis
rotation
tool
extension
axes
Prior art date
Application number
EA201992580A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201992580A1 (en
Inventor
Георги Кирилов БАХАРЕВ
Original Assignee
Киберис Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киберис Лтд. filed Critical Киберис Лтд.
Publication of EA201992580A1 publication Critical patent/EA201992580A1/en
Publication of EA038768B1 publication Critical patent/EA038768B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00Welding or cutting by means of a plasma
    • B23K10/003Scarfing, desurfacing or deburring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K10/00Welding or cutting by means of a plasma
    • B23K10/02Plasma welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20Bonding
    • B23K26/21Bonding by welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0211Carriages for supporting the welding or cutting element travelling on a guide member, e.g. rail, track
    • B23K37/0235Carriages for supporting the welding or cutting element travelling on a guide member, e.g. rail, track the guide member forming part of a portal
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/02Carriages for supporting the welding or cutting element
    • B23K37/0241Attachments between the welding or cutting element and the carriage
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/54Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only
    • B23Q1/5406Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • B23Q1/5412Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism two rotating pairs only a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair followed perpendicularly by a single rotating pair
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2220/00Machine tool components
    • B23Q2220/006Spindle heads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Milling Processes (AREA)

Abstract

The invention finds application in the design of CNC metal processing machines of oxy-fuel, plasma and laser cutting, welding, spraying, painting, grinding and polishing. The essence of the invention is a device, which involves providing three translational movements and simultaneously providing three rotational movements of a tool, wherein the first axis of rotation U and the third axis of rotation W are parallel and are displaced at a distance 1, and the tool center axis E2 is displaced at a distance 2 from the second axis of rotation V. The device is implemented according to the kinematic scheme, which comprises a rotating module, which consists of a housing body (4) provided with two neighboring motors (2) and (3) parallel to each other and engaged separately with two coaxial shafts, the first of which is hollow. To the housing body (4) a shoulder body (5) is fastened, which terminates with a quick connection (6) and by means of which an extension (7) is coupled, which terminates with a rotary device (8) to which the tool (10) is attached.

Description

Область техники, к которой относится настоящее изобретениеThe technical field to which the present invention relates

Изобретение относится к устройству для шестисторонней обработки заготовок, и в частности имеющих форму куба, которая может включать в себя резку, покраску, шлифовку и другие операции, связанные с обработкой материалов, допускающих обработку разных стенок и сторон заготовки в фиксированном положении, а также снятие фаски или наклонную резку с произвольным углом, с использованием в качестве инструмента кислородного резака, плазменного резака или лазерной головки. Применение изобретения находится в области кислородной, плазменной и лазерной резки или сварки металлических заготовок. Изобретение можно использовать в качестве модуля при создании станков с ЧПУ для обработки заготовок.The invention relates to a device for six-sided processing of workpieces, and in particular those having the shape of a cube, which may include cutting, painting, grinding and other operations associated with the processing of materials that allow processing of different walls and sides of the workpiece in a fixed position, as well as chamfering or bevel cutting at an arbitrary angle using an oxy-fuel cutter, plasma cutter, or laser head as a tool. The application of the invention is in the field of oxygen, plasma and laser cutting or welding of metal workpieces. The invention can be used as a module in the creation of CNC machines for processing workpieces.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретенияPrior art of the present invention

Широко известен станок для обработки металлических заготовок, который обеспечивает поступательное перемещение рабочего инструмента по трем осям координат - X, Y, Z и поворот по двум осям поворота. Станок состоит из портала, движущегося по направляющим рельсам, движение которого обеспечивает поступательное перемещение вдоль оси X, в сочетании с перемещением вдоль поперечной балки портала за счет приведения в действие каретки на рельсах, встроенных в балку портала, обеспечивая поступательное перемещение вдоль оси Y. Расположенная вертикально балка подвижно прикреплена к каретке, обеспечивая поступательное перемещение вдоль оси Z. В нижней своей части вертикальная балка имеет двигатель и редуктор, который обеспечивает вращательное движение в плоскости XY с помощью опорного вала, перпендикулярно которому прикреплена вторая ось, которая обеспечивает второе вращательное движение рабочего инструмента в плоскости ZX. Заявка РСТ WO 2016/061645.A well-known machine for processing metal workpieces, which provides translational movement of the working tool along three axes of coordinates - X, Y, Z and rotation along two axes of rotation. The machine consists of a gantry moving along guide rails, the movement of which provides translational movement along the X-axis, in combination with movement along the transverse girder of the gantry due to the actuation of a carriage on rails embedded in the gantry girder, providing translational movement along the Y-axis. the beam is movably attached to the carriage, providing translational movement along the Z axis.In its lower part, the vertical beam has a motor and a gearbox, which provides rotational movement in the XY plane using a support shaft, perpendicular to which the second axis is attached, which provides a second rotational movement of the working tool in the ZX plane. PCT Application WO 2016/061645.

Недостаток станка состоит в том, что все эти движения передаются в кинематической схеме в обычном порядке, одно за другим. Это приводит к длинной кинематической схеме, которая на практике делает установку очень большой, требующей большого пространства для обеспечения всех вращательных движений, а также с большой массой компонентов. Большая масса компонентов приводит к большей инерции при разных движениях рабочего инструмента, в результате чего требуется более высокая выходная мощность. Кроме того, количество сторон заготовки, которые можно обрабатывать, ограничено как по количеству, так и по степени достижимости.The disadvantage of the machine is that all these movements are transmitted in the kinematic scheme in the usual order, one after the other. This results in a long kinematic diagram, which in practice makes the installation very large, requiring a lot of space to accommodate all rotational movements, and also with a large mass of components. Greater component mass results in more inertia with different tool movements, resulting in higher power output required. In addition, the number of sides of a workpiece that can be machined is limited in both the number and the degree of reachability.

Известны способ и устройство для плазменной резки, например, для углового позиционирования и управления положением резки плазменного резака, который состоит в обеспечении поступательного перемещения плазменного инструмента по трем осям х, у, z координат в трех плоскостях ZX, ZY и XY, и в то же время в обеспечении двух вращательных движений инструмента, вокруг двух пересекающихся осей, перпендикулярных друг к другу, в результате чего центральная ось Е инструмента проходит через пересечение двух осей I и II поворота в точке Н. Таким образом, три оси пересекаются в одной точке. Первое вращательное движение кинематической цепи осуществляется в плоскости, параллельной плоскости ZY станка. Второе вращательное движение происходит в плоскости, которая перпендикулярна плоскости, в которой происходит первое вращательное движение. Наряду с этим, ось плазменного резака расположена в этой плоскости. Таким образом, две оси поворота и центральная ось инструмента имеют одну общую точку пересечения. Заявка США US 2012/0298632 (А1).A known method and device for plasma cutting, for example, for angular positioning and control of the cutting position of a plasma cutter, which consists in ensuring the translational movement of the plasma tool along three axes x, y, z coordinates in three planes ZX, ZY and XY, and at the same time in providing two rotational movements of the tool, around two intersecting axes perpendicular to each other, as a result of which the central axis E of the tool passes through the intersection of two axes I and II of rotation at point H. Thus, the three axes intersect at one point. The first rotary movement of the kinematic chain is carried out in a plane parallel to the ZY plane of the machine. The second rotary motion occurs in a plane that is perpendicular to the plane in which the first rotary motion occurs. Along with this, the axis of the plasma cutter is located in this plane. Thus, the two pivot axes and the center axis of the tool have one common point of intersection. US application US 2012/0298632 (A1).

Недостатком устройства и способа его реализации является ограниченное количество обрабатываемых сторон заготовки, например, прямоугольного параллелепипеда. Таким образом, только три стороны, а именно верхнюю, левую и правую стороны, прямоугольного параллелепипеда из шести в общей сложности можно обрабатывать без изменения положения заготовки. Переднюю и заднюю стороны, а также нижнюю сторону заготовки в этой системе можно обрабатывать только после поворота и изменения положения заготовки. При таком изменении положения можно сместить исходную базу, что вызывает неточность выполнения программы, и, кроме того, это требует времени и в очень большой степени снижает производительность. В известной системе обработки другие три стороны нельзя обрабатывать в одном положении заготовки, так как коммуникации (механическое соединение проводов инструмента и резака) препятствуют одному из двух вращательных движений.The disadvantage of the device and method of its implementation is the limited number of processed sides of the workpiece, for example, a rectangular parallelepiped. Thus, only three sides, namely the top, left and right sides of a rectangular parallelepiped out of six in total, can be processed without changing the position of the workpiece. The front and back sides as well as the bottom side of the workpiece can only be machined in this system after turning and changing the position of the workpiece. With such a change in position, the original base can be shifted, which causes inaccurate program execution, and, moreover, it takes time and greatly reduces performance. In the known machining system, the other three sides cannot be machined in the same position of the workpiece, since the communications (mechanical connection of the tool and cutter wires) impede one of the two rotational movements.

Целью изобретения является создание способа и устройства для реализации способа точного перемещения сварочного или режущего инструмента, в частности для плазменной резки, с возможностью шестисторонней обработки заготовки, например, в форме куба, в одном положении и способным достигать любой точки на поверхности заготовки в форме куба при произвольном угле наклона инструмента к поверхности, равном углу между осью инструмента и соответствующей поверхностью. В то же время устройство является компактным и работает на более низких уровнях мощности. Устройство имеет интерфейс для быстроразъемного соединения с целью замены функциональных модулей, что обеспечивает гибкость. Эта гибкость необходима для того, чтобы увеличить количество и/или функциональный уровень обработки сторон заготовки в соответствии с назначением работы и технологическими потребностями конкретного процесса.The aim of the invention is to provide a method and device for implementing a method for precise movement of a welding or cutting tool, in particular for plasma cutting, with the possibility of six-sided processing of the workpiece, for example, in the form of a cube, in one position and capable of reaching any point on the surface of the workpiece in the form of a cube when an arbitrary angle of inclination of the tool to the surface, equal to the angle between the axis of the tool and the corresponding surface. At the same time, the device is compact and operates at lower power levels. The device has a quick-disconnect interface for replacing functional modules, which provides flexibility. This flexibility is necessary in order to increase the number and / or functional level of processing the sides of the workpiece in accordance with the purpose of the work and the technological needs of a particular process.

Краткое раскрытие настоящего изобретенияBrief disclosure of the present invention

Задача изобретения решается с помощью устройства шестисторонней обработки заготовки, которая заключается в обеспечении трех вращательных движений по трем взаимно перпендикулярным осям U, V и W, за счет чего третья ось W поворота смещается на расстояние Δ1 от первой оси U поворота, а цен- 1 038768 тральная ось Е2 инструмента смещается на расстояние Δ2 от второй оси V поворота.The problem of the invention is solved with the help of a device for six-sided processing of the workpiece, which consists in providing three rotational movements along three mutually perpendicular axes U, V and W, due to which the third axis W of rotation is displaced by a distance Δ1 from the first axis of rotation U, and the center - 1 038768 The traverse axis E2 of the tool is displaced by a distance Δ2 from the second axis of rotation V.

Вращающийся модуль состоит из корпуса, который оснащен двумя двигателями. Два двигателя размещены в корпусе двигателя и по отдельности соединены с двумя концентричными валами, первый из которых является полым, а второй расположен в центре полого вала, при этом валы через зубчатую систему передают вращение на оси U и V.The rotating module consists of a body that is equipped with two motors. The two motors are housed in the motor housing and are individually connected to two concentric shafts, the first of which is hollow, and the second is located in the center of the hollow shaft, while the shafts transmit rotation on the U and V axes through a gear system.

Первый двигатель вращающегося модуля сцеплен с полым валом через пары цилиндрических и конических шестерней. Посредством первого двигателя и сцепленного с ним полого вала обеспечивается первый поворот рабочего инструмента вокруг оси U. Плечевой элемент прикреплен к выходному валу первого поворота, причем в плечевом элементе установлен редуктор с конической зубчатой передачей, заканчивающийся быстроразъемным соединением.The first motor of the rotating module is coupled to the hollow shaft through pairs of cylindrical and bevel gears. By means of the first motor and the hollow shaft coupled to it, the first rotation of the working tool about the U axis is provided. The shoulder element is attached to the output shaft of the first rotation, and a gearbox with a bevel gear is installed in the shoulder element, ending with a quick-release connection.

Второй двигатель вращающегося модуля установлен непосредственно рядом с первым и посредством пары шестерен, основной пары цилиндрических шестерен и дополнительной пары конических шестерен соединен с внутренним соосным валом, проходящим через центр оси U поворота (первое вращение), в то время как другой его конец соединен с конической шестерней, расположенной в плечевом элементе, который, в свою очередь, образует вторую ось поворота вокруг оси V. Удлинитель соединен с быстроразъемным соединением на конце плечевого элемента, который заканчивается вращающимся устройством, к которому прикреплен инструмент, посредством чего вращающееся устройство обеспечивает поворот вокруг третьей оси W поворота. Таким образом, плечевой элемент с быстроразъемным соединением вместе с удлинителем продолжается в виде плеча, которое обеспечивает расстояние Δ1 в диапазоне от 50 до 1000 мм между первой осью U поворота и третьей осью W поворота. Третий двигатель установлен в корпусе удлинителя и посредством соединения конических шестерней выполняет поворот вокруг третьей оси W. В зависимости от конструкции удлинителя с устройством поворота и его положения относительно плечевого элемента, смещение Δ2 оси Е2 рабочего инструмента относительно второй оси V поворота, находится в диапазоне 0-250 мм.The second motor of the rotating module is installed directly next to the first and, through a pair of gears, a main pair of cylindrical gears and an additional pair of bevel gears, is connected to an internal coaxial shaft passing through the center of the U-axis of the rotation (first rotation), while its other end is connected to the bevel a gear located in the shoulder element, which in turn forms a second pivot about the V axis. The extension is connected to a quick-release coupling at the end of the shoulder element, which ends in a rotating device to which the tool is attached, whereby the rotating device rotates about a third axis W turn. Thus, the quick-release shoulder member with the extension extends in the form of a shoulder, which provides a distance Δ1 in the range of 50 to 1000 mm between the first pivot axis U and the third pivot axis W. The third motor is installed in the housing of the extension and, by connecting the bevel gears, rotates around the third axis W. Depending on the design of the extension with a rotation device and its position relative to the shoulder element, the displacement Δ2 of the axis E2 of the working tool relative to the second axis of rotation V is in the range 0- 250 mm.

Отдельный случай конструкции - когда инструмент непосредственно присоединен к быстроразъемному соединению плечевого элемента и нет никакого третьего вращательного движения с третьей осью W поворота, за счет чего расстояние Δ1 определяется как расстояние между первой осью U поворота и осью Е2 рабочего инструмента и зависит от конструкции плечевого элемента с быстроразъемным соединением. В этом случае инструмент соединяют непосредственно с концом оси V с помощью быстроразъемного соединения 6. Кроме того, расстояние Δ2 равно 0. В этом случае остается только два поворота, а центральная ось Е2 рабочего инструмента пересекает вторую ось V поворота, и две оси лежат в образованной ими плоскости (фиг. 1).A separate case of design is when the tool is directly connected to the quick-release connection of the shoulder element and there is no third rotary movement with the third axis of rotation W, due to which the distance Δ1 is determined as the distance between the first axis U of rotation and the axis E2 of the working tool and depends on the design of the shoulder element with quick disconnect connection. In this case, the tool is connected directly to the end of the V-axis using a quick-release connection 6. In addition, the distance Δ2 is 0. In this case, only two rotations remain, and the central axis E2 of the working tool crosses the second axis of rotation V, and the two axes lie in the formed them to the plane (Fig. 1).

Преимущества устройства заключаются в том, что оно обеспечивает поворот вокруг осей U, V, а при наличии оси W, для шестисторонней обработки заготовки, например, в форме куба, с одним расположением заготовки. В то же время устройство является компактным и приводится в действие маломощными двигателями с низким энергопотреблением. Кинематическая схема является компактной, поэтому компактным является и устройство, несмотря на большие технологические возможности для обработки заготовок со всех сторон. Благодаря быстроразъемному соединению, рабочее плечо инструмента можно увеличить путем добавления третьей оси поворота или уменьшить, что обеспечивает технологическую гибкость.The advantages of the device are that it provides rotation around the U, V axes, and in the presence of the W axis, for six-sided machining of a workpiece, for example, in the form of a cube, with one workpiece position. At the same time, the device is compact and driven by low power, low power consumption motors. The kinematic diagram is compact, therefore the device is also compact, despite the large technological capabilities for processing workpieces from all sides. Thanks to the quick-release connection, the working arm of the tool can be increased by adding a third pivot axis or reduced, which provides technological flexibility.

Краткое описание фигурBrief description of the figures

На фиг. 1 иллюстративный вариант осуществления устройства с удлинителем и с непосредственно соединенным инструментом, без удлинителя.FIG. 1 is an illustrative embodiment of a device with an extension and with a directly connected tool, without an extension.

На фиг. 2 представлено устройство для шестисторонней обработки с тремя осями поворота, установленными на портальной системе для резки металла или сварки, с показом пространственного положения устройства поворота относительно осей поступательного перемещения.FIG. 2 shows a device for six-sided processing with three pivot axes mounted on a gantry system for metal cutting or welding, showing the spatial position of the pivot device relative to the axes of translational movement.

На фиг. 3 представлено устройство для шестисторонней обработки заготовки, смонтированное в системе координат перемещения консольного типа для резки металла с вращающимся модулем с двумя осями поворота и непосредственным присоединением резаки к выходному валу второй оси поворота.FIG. 3 shows a device for six-sided processing of a workpiece, mounted in a cantilever-type movement coordinate system for cutting metal with a rotating module with two pivot axes and direct connection of the cutter to the output shaft of the second pivot axis.

Подробное раскрытие настоящего изобретенияDetailed Disclosure of the Present Invention

Вариант осуществления 1.Embodiment 1

В этом варианте осуществления представлено устройство для шестисторонней обработки заготовки, например, в форме куба. Оно содержит вращающийся модуль 1, который установлен на несущей балке 25 портальной системы перемещения. Портальная система (фиг. 2) представляет собой две параллельные направляющие балки 20, на обеих из которых установлены подвижные каретки 21, к которым прикреплена поперечная балка 22. Движение кареток вдоль направляющих обеспечивает первое поступательное перемещение вдоль оси X координат. Направляющие 23 установлены на поперечной балке 22 в плоскости, перпендикулярной плоскости первого поступательного перемещения. На направляющих 23 поперечной балки 22 установлен подвижный модуль 24, причем этот модуль обеспечивает второе поступательное перемещение вдоль оси Y координат. Несущая балка 25 установлена на подвижном модуле 24, причем несущая балка имеет возможность линейного перемещения вдоль оси Z координат.In this embodiment, a device is provided for processing a workpiece on six sides, for example in the form of a cube. It contains a rotating module 1, which is installed on the carrier beam 25 of the portal movement system. The portal system (Fig. 2) consists of two parallel guide beams 20, on both of which there are movable carriages 21, to which the transverse beam 22 is attached. The movement of the carriages along the guides provides the first translational movement along the X axis. The guides 23 are mounted on the transverse beam 22 in a plane perpendicular to the plane of the first translational movement. A movable module 24 is mounted on the guides 23 of the transverse beam 22, this module providing a second translational movement along the Y-axis. The carrier beam 25 is mounted on a movable module 24, the carrier beam being able to move linearly along the Z-axis.

- 2 038768- 2 038768

Вращающийся модуль 1, который установлен на несущей балке 25, состоит из корпуса 4, в котором размещены два двигателя - 2 и 3. Два двигателя отдельно соединены с двумя концентричными валами, первый из которых является полым, а второй размещен в центре полого вала, причем валы передают вращение через систему цилиндрических и конических шестерней на осях U и V.The rotating module 1, which is installed on the carrier beam 25, consists of a housing 4, in which two motors are located - 2 and 3. Two motors are separately connected to two concentric shafts, the first of which is hollow, and the second is located in the center of the hollow shaft, and shafts transmit rotation through a system of cylindrical and bevel gears on the U and V axes.

Первый двигатель 2 в корпусе 4 сцеплен с полым валом через коническую шестерню, что обеспечивает поворот рабочего инструмента вдоль оси U, заканчивающегося быстроразъемным соединением 6.The first motor 2 in the housing 4 is coupled to the hollow shaft through a bevel gear, which ensures the rotation of the working tool along the U axis, ending with a quick-release connection 6.

Второй двигатель 3 вращающегося модуля 1 сцеплен конической шестерней со вторым валом, который проходит через первый полый вал, и на его конце второй вал сцеплен через коническую зубчатую пару под углом 90° с осью V, которая обеспечивает второе вращение. Соединение между вторым валом и осью V обеспечивается с помощью конической зубчатой передачи, приводящей в действие входной вал редуктора, размещенный в плечевом элементе 5. Удлинитель 7 соединен с быстроразъемным соединением 6, причем удлинитель заканчивается вращающимся устройством. 8, к которому прикреплен инструмент 10, посредством чего устройство 8 обеспечивает поворот третьей оси W поворота. Таким образом, плечевой элемент 5 с быстроразъемным соединением 6 с удлинителем 7 образуют плечо, которое обеспечивает расстояние Δ1, равное 500 мм между первой осью U поворота и третьей осью W поворота. В удлинителе 7 установлен третий двигатель 9, который поворачивает третью ось W с помощью конической шестерни. В зависимости от конструкции удлинителя 7 с вращающимся устройством 8 смещение Δ2 центральной оси Е2 инструмента 10 относительно оси V второго поворота находится в диапазоне 0250 мм. В конкретном варианте осуществления центральная ось Е2 рабочего инструмента смещена от второй оси V поворота на расстояние Δ2=50 мм.The second motor 3 of the rotating module 1 is engaged by a bevel gear with a second shaft that passes through the first hollow shaft, and at its end, the second shaft is engaged through a bevel gear pair at an angle of 90 ° with the V axis, which provides the second rotation. The connection between the second shaft and the V-axis is provided by a bevel gear driving the gearbox input shaft located in the shoulder member 5. The extension 7 is connected to a quick coupler 6, the extension ending in a rotating device. 8, to which the tool 10 is attached, whereby the device 8 pivots the third pivot axis W. Thus, the shoulder element 5 with the quick coupling 6 and the extension 7 form a shoulder that provides a distance Δ1 of 500 mm between the first pivot axis U and the third pivot axis W. A third motor 9 is installed in the extension 7, which turns the third W axis with the help of a bevel gear. Depending on the design of the extension 7 with the rotating device 8, the displacement Δ2 of the central axis E2 of the tool 10 relative to the axis V of the second rotation is in the range of 0250 mm. In a particular embodiment, the center axis E2 of the tool is offset from the second pivot axis V by a distance Δ2 = 50 mm.

Работа устройства согласно изобретению состоит в следующем: позиционирование заготовки в пределах диапазона работы устройства. Оператор запускает программу с помощью специального программного обеспечения, которое включает в себя последовательные инструкции по количеству и типу движений, необходимых для позиционирования инструмента, линейных и вращательных, в соответствии с каждой требуемой операцией. Согласно заданной программе резак обрабатывает заготовку со всех сторон, выполняя операции, указанные в программе, в которой, за счет трех осей поступательного перемещения и трех осей поворота в сочетании со смещениями Δ1 и Δ2, рабочий инструмент может подходить ко всем сторонам заготовки под любым углом без необходимости ее повторной установки.The operation of the device according to the invention consists in the following: positioning the workpiece within the operating range of the device. The operator starts the program using special software, which includes sequential instructions on the number and type of movements required to position the tool, linear and rotary, in accordance with each required operation. According to a given program, the cutter processes the workpiece from all sides, performing the operations indicated in the program, in which, due to three axes of translational movement and three axes of rotation in combination with displacements Δ1 and Δ2, the working tool can approach all sides of the workpiece at any angle without the need to reinstall it.

Вариант осуществления 2.Embodiment 2

В этом варианте осуществления устройство, обеспечивающее работу в способе, представляет собой вращающийся модуль 1, который отличается от описанного выше варианта осуществления 1 тем, что не содержит в кинематической цепи удлинителя 7 с вращающимся устройством 8, который обеспечивает третью ось W поворота (фиг. 2). Инструмент 10 непосредственно соединен с быстроразъемным соединением 6 на конце плечевого элемента 5 и таким образом, что расстояние Δ1=50 мм.In this embodiment, the device providing operation in the method is a rotating module 1, which differs from the above-described embodiment 1 in that it does not include in the kinematic chain an extension 7 with a rotating device 8, which provides a third pivot axis W (Fig. 2 ). The tool 10 is directly connected to the quick-release coupling 6 at the end of the shoulder element 5 and in such a way that the distance Δ1 = 50 mm.

Устройство содержит пару параллельных направляющих 20 (фиг. 3) и установленную на нем опорную стойку 26. Это обеспечивает первое поступательное перемещение вдоль оси X координат. К опорной стойке 26 прикреплена консольная балка 27, на которой установлены направляющие 23. На направляющих 23 консольной балки 27 установлен подвижный модуль 24, который обеспечивает второе поступательное перемещение вдоль оси Y координат. Подвижная балка 25 установлена на подвижном модуле 24 таким образом, чтобы обеспечить линейное движение подвижной балки вдоль оси Z координат.The device contains a pair of parallel guides 20 (Fig. 3) and a support post 26 mounted on it. This provides the first translational movement along the X-axis of coordinates. A cantilever beam 27 is attached to the support post 26, on which guides 23 are installed. On the guides 23 of the cantilever beam 27, a movable module 24 is installed, which provides a second translational movement along the Y axis. The movable beam 25 is mounted on the movable module 24 in such a way as to ensure the linear movement of the movable beam along the Z axis.

Вращающийся модуль 1 прикреплен к опорной балке 25 и оснащен двумя двигателями 2 и 3, которые по отдельности сцеплены с двумя валами (фиг. 3), первый из которых выполнен полым, а второй расположен внутри полого вала. Первый двигатель 2 вращающегося модуля 1 сцеплен с помощью конической шестерни с полым валом, тем самым обеспечивая вращение рабочего инструмента вокруг оси U. Плечевой элемент 5 установлен в корпусе 4 и содержит коническую шестерню и редуктор, установленный таким образом, что плечевой элемент 5 оканчивается быстроразъемным соединением 6. Вторая ось V поворота передает вращение от выходного фланца редуктора в плечевом элементе 5. Второй двигатель 3 вращающегося модуля 1 сцеплен через коническую шестерню со вторым валом, который проходит через полый вал и соединен под прямым углом с плечевым элементом 5, на конце которого находится вторая ось V поворота. Соединение между вторым валом и второй осью V поворота обеспечивается с помощью шестерни, приводимой в действие конической зубчатой передачей, размещенной в плечевом элементе 5. В данном случае рабочим инструментом 10 является резак для резки металлов. Длина плечевого элемента 5 вместе с быстроразъемным соединением 6 обеспечивает расстояние Δ1 между первой осью U поворота и центральной осью рабочего инструмента Е2.The rotating module 1 is attached to the support beam 25 and is equipped with two motors 2 and 3, which are separately coupled to two shafts (Fig. 3), the first of which is hollow and the second is located inside the hollow shaft. The first motor 2 of the rotating module 1 is coupled by means of a bevel gear with a hollow shaft, thereby ensuring the rotation of the working tool around the U axis. The shoulder element 5 is installed in the housing 4 and contains a bevel gear and a gearbox installed in such a way that the shoulder element 5 ends with a quick-release connection 6. The second pivot axis V transmits rotation from the output flange of the gearbox in the shoulder element 5. The second motor 3 of the rotating module 1 is coupled through a bevel gear with a second shaft that passes through the hollow shaft and is connected at right angles to the shoulder element 5, at the end of which there is second pivot axis V. The connection between the second shaft and the second pivot axis V is provided by a pinion driven by a bevel gear located in the shoulder member 5. In this case, the work tool 10 is a metal cutter. The length of the shoulder element 5, together with the quick-release coupling 6, provides a distance Δ1 between the first pivot axis U and the central axis of the working tool E2.

Система работает следующим образом: когда оператор запускает программу, консольная балка 27, подвижная каретка 24 и несущая балка 25 двигают вращающийся модуль 1 вдоль соответствующих осей X координат, Y и оси Z в зависимости от положения заготовки. В то же время двигатель 2 вращающегося модуля 1 посредством полого вала поворачивается вокруг оси U корпуса 4 на угол, заданный в программе, и в то же время двигатель 3 через концентричный вал и ось V поворачивает рабочий инструмент на заданный угол. Резку или другую обработку заготовки, подлежащей обработке, запускают в соответствии с программируемыми командами, изменяя положение инструмента, который задает поступательноеThe system works as follows: when the operator starts the program, the cantilever beam 27, the movable carriage 24 and the carrier beam 25 move the rotating module 1 along the corresponding axes X, Y and Z, depending on the position of the workpiece. At the same time, the motor 2 of the rotating module 1 by means of the hollow shaft rotates around the U-axis of the housing 4 by an angle specified in the program, and at the same time, the motor 3 rotates the working tool through a concentric shaft and the V-axis by a predetermined angle. Cutting or other processing of the workpiece to be machined is started in accordance with programmable commands by changing the position of the tool that sets the translational

- 3 038768 перемещение с координатами X, Y и Z, а также координаты поворота по осям U и V. Плечевой элемент 5, который обеспечивает расстояние Δ1, обеспечивает прохождение инструмента через серию поступательных перемещений по трем линейным осям и поворот по двум осям поворота под заготовкой, не мешая коммуникациям, которые обеспечены для инструмента (воздух, питание, охлаждение), что было бы невозможно в случае пересечения двух осей поворота и оси Е2 инструмента в одной точке или нахождения очень близко друг к другу.- 3 038768 movement with coordinates X, Y and Z, as well as rotation coordinates along the U and V axes. Shoulder element 5, which provides the distance Δ1, ensures the passage of the tool through a series of translational movements along three linear axes and rotation along two rotation axes under the workpiece without interfering with the communications that are provided for the tool (air, power, cooling), which would be impossible in the case of intersection of two axes of rotation and the E2 axis of the tool at one point or being very close to each other.

Применение изобретенияApplication of the invention

Изобретение может найти применение при обработке заготовок, закрепленных в одном положении, причем обработка может состоять из операций резания, покраски, шлифования и других операций, связанных с обработкой материала, а также для образования фаски или наклонной резки под определенным углом с помощью кислородного резака, плазменного резка или лазерной головки. Изобретение находит применение в области плазменной и лазерной резки или сварки металлических заготовок. Изобретение можно использовать при создании станков с ЧПУ для обработки заготовок с помощью кислородной, плазменной и лазерной резки, сварки, напыления, покраски, шлифования и полировки.The invention can find application in the processing of workpieces fixed in one position, and the processing can consist of cutting, painting, grinding and other operations related to material processing, as well as for the formation of a chamfer or oblique cutting at a certain angle using an oxygen cutter, plasma cutting or laser head. The invention finds application in the field of plasma and laser cutting or welding of metal blanks. The invention can be used to create CNC machines for processing workpieces using oxygen, plasma and laser cutting, welding, spraying, painting, grinding and polishing.

Литература:Literature:

1) Патентная заявка на изобретение - US 2012/0298632 (А1).1) Patent application for invention - US 2012/0298632 (A1).

2) Заявка РСТ WO 2016/061645.2) PCT Application WO 2016/061645.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Устройство для шестисторонней обработки заготовок, которое содержит вращающийся модуль, который одновременно обеспечивает два вращательных движения вокруг двух осей, перпендикулярных друг другу, снабженный двумя двигателями для каждого поворота, отдельно сцепленными с двумя соосными валами, причем первый из них является полым, а второй расположен в центре полого вала, причем валы передают вращение через систему шестерней на две оси поворота, отличающееся тем, что двигатели (2) и (3) установлены рядом друг с другом и соединены с корпусом подшипника (4), с которым непосредственно соединен корпус плечевого элемента (5), причем корпус удлинителя (7) соединен с концом корпуса плечевого элемента (5) посредством быстроразъемного соединения (6), а удлинитель (7) заканчивается вращающимся устройством (8), ось которого обеспечивает поворот вокруг третьей оси W поворота и к которому прикреплен инструмент (10), посредством чего плечевой элемент (5) с быстроразъемным соединением (6) вместе с удлинителем (7) образуют плечо, которое определяет расстояние Δ1 в диапазоне от 50 до 1000 мм между первой осью U поворота и третьей осью W поворота, причем третий двигатель (9) установлен в удлинителе (7), а смещение Δ2 центральной оси Е2 рабочего инструмента (10) относительно второй оси V поворота в диапазоне от 0 до 250 мм обеспечивается за счет расположения при сборке удлинителя (7) относительно плечевого элемента (5) и за счет конструкции удлинителя (7) вместе с конструкцией вращающегося устройства (8).A device for six-sided processing of workpieces, which contains a rotating module, which simultaneously provides two rotational movements around two axes perpendicular to each other, equipped with two motors for each rotation, separately coupled to two coaxial shafts, the first of which is hollow, and the second is located in the center of the hollow shaft, and the shafts transmit rotation through the gear system to two pivot axes, characterized in that the motors (2) and (3) are installed next to each other and are connected to the bearing housing (4), to which the shoulder element housing is directly connected ( 5), and the body of the extension (7) is connected to the end of the body of the shoulder element (5) by means of a quick-release connection (6), and the extension (7) ends with a rotating device (8), the axis of which provides rotation about the third axis of rotation W and to which it is attached tool (10), whereby the shoulder element (5) with the quick coupling (6) together with the extension body (7) form a shoulder, which determines the distance Δ1 in the range from 50 to 1000 mm between the first axis U of rotation and the third axis W of rotation, and the third motor (9) is installed in the extension (7), and the displacement Δ2 of the central axis E2 of the working tool (10) relative to the second pivot axis V in the range from 0 to 250 mm is provided due to the location during assembly of the extension (7) relative to the shoulder element (5) and due to the design of the extension (7) together with the design of the rotating device (8).
EA201992580A 2017-05-25 2017-08-25 Device for six-sided processing of workpieces EA038768B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112510A BG67419B1 (en) 2017-05-25 2017-05-25 Device for six-sided processing of objects
PCT/BG2017/000019 WO2018213898A1 (en) 2017-05-25 2017-08-25 Method and device for six-sided processing of workpieces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201992580A1 EA201992580A1 (en) 2020-04-16
EA038768B1 true EA038768B1 (en) 2021-10-15

Family

ID=60191049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201992580A EA038768B1 (en) 2017-05-25 2017-08-25 Device for six-sided processing of workpieces

Country Status (3)

Country Link
BG (1) BG67419B1 (en)
EA (1) EA038768B1 (en)
WO (1) WO2018213898A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109702320B (en) * 2019-01-08 2021-02-19 大族激光科技产业集团股份有限公司 Glass laser marking system
EP4331770A1 (en) 2022-09-01 2024-03-06 elumatec AG Operating head and method for machining profiled bars

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59174278A (en) * 1983-03-22 1984-10-02 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd Wrist mechanism for industrial robot
DE4417398A1 (en) * 1994-05-18 1995-11-30 Kolb Hermann Maschf Machining module for vertical and horizontal machining centres
EP0820841A1 (en) * 1996-07-25 1998-01-28 Georg Geiss Maschinenfabrik Apparatus for three-dimensional cutting of a thin-walled moulded article
DE19933796A1 (en) * 1999-07-19 2001-02-01 Huber & Grimme Bearbeitungssys Machine tool guidance system or multi-axis robot for a large number of tools
DE20204365U1 (en) * 2002-03-19 2002-05-29 Deckel Maho Pfronten Gmbh Spindle head for a universal milling machine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8946583B2 (en) 2011-05-26 2015-02-03 Retro Systems, LLC Angled cut height control system for a plasma arch torch
BG2292U1 (en) 2014-10-20 2016-10-31 "Ред Стиил" ЕООД Machine for processing of volumetric metal objects

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59174278A (en) * 1983-03-22 1984-10-02 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd Wrist mechanism for industrial robot
DE4417398A1 (en) * 1994-05-18 1995-11-30 Kolb Hermann Maschf Machining module for vertical and horizontal machining centres
EP0820841A1 (en) * 1996-07-25 1998-01-28 Georg Geiss Maschinenfabrik Apparatus for three-dimensional cutting of a thin-walled moulded article
DE19933796A1 (en) * 1999-07-19 2001-02-01 Huber & Grimme Bearbeitungssys Machine tool guidance system or multi-axis robot for a large number of tools
DE20204365U1 (en) * 2002-03-19 2002-05-29 Deckel Maho Pfronten Gmbh Spindle head for a universal milling machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018213898A1 (en) 2018-11-29
EA201992580A1 (en) 2020-04-16
BG67419B1 (en) 2022-02-28
BG112510A (en) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102540188B1 (en) Multi-axis machine tools and how to control them
US8921734B2 (en) Laser cutting machine
US8820203B2 (en) Method of controlling a robot for small shape generation
RU2703665C2 (en) Machine for processing of three-dimensional metal objects
JP5496290B2 (en) Drilling method and machine tool
TWI745612B (en) High-speed grooving processing method
SK288259B6 (en) CNC plasma cutting machine, oxygen and water jet cutting as a tool for auto-adjusting the exact position of the cutting tool in the cutting head autocalibration and how such a setup
EA038768B1 (en) Device for six-sided processing of workpieces
JPWO2015114861A1 (en) Machining method and machine tool control device
CN103878635A (en) Machine tool control system
US9566648B2 (en) Lathe control system
CN110480762B (en) Modular three-degree-of-freedom machining robot
JP4347374B2 (en) Lens processing equipment
JP2013210926A (en) Groove forming method
KR20110053398A (en) Robot
CN104801988A (en) Novel numerical control machine tool with multi-axial machining function
RU164382U1 (en) LASER TECHNOLOGICAL INSTALLATION FOR DIMENSIONAL PROCESSING
CN204565908U (en) Robot and system of processing
EP3556509A1 (en) Combined processing machine and laser beam splitter thereof
JP2011251401A (en) Machining method for machining workpiece surface
CN113231674A (en) Plunge milling device for processing special-shaped inner and outer vertical walls
RU2446034C1 (en) Method of cutting article with complex profile surface by multifunctional program-control hardware
JP2013082042A (en) Robot and robot line
CN204566139U (en) Robot and system of processing
KR20030030153A (en) X-axle sliding cover structure of Y-axle CNC lathe