PL217622B1 - Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych, szczególnie przy użyciu lasera do cięcia i wykrawania blach lub kształtowników.

Z powszechnej wiadomości znane są różne metody obróbki metali, w tym detali metalowych. Rodzaj technologii zależy od konieczności wykonania pewnych operacji mających służyć powstaniu finalnego, gotowego produktu.

Zasadniczo wiadome jest, że do powstania gotowego produktu metalowego konieczne jest kilka etapów począwszy od pobrania surowca, transportu na miejsce obróbki do pokrywania warstwą ochronną na koniec procesu, przy czym właściwymi między operacjami może być np. wycinanie, obcinanie, formowanie, nawiercenie, wytłaczanie, skrawanie, czyszczenie, równanie, galwanizowanie, malowanie, itp. Wiadome jest także, że do niektórych procesów konieczne jest użycie specjalnych, dodatkowych środków lub preparatów, które są nieodzowne dla konkretnej operacji technologicznej, np. użycie chłodziwa, dodatkowej warstwy ściernej w postaci np. pasty, czy też przeciwnie dodanie warstwy poślizgowej. Przy braku takiej konieczności z pewnością występuje jednak pokrycie metalowego surowca wstępną warstwą ochronną najczęściej tłustą, której zadaniem jest zabezpieczenie powierzchni surowca przed uszkodzeniem mechanicznym podczas procesów lub po prostu przed otaczającymi warunkami powodującymi zmiany właściwości chemicznych, np. przed korozją na skutek wilgoci.

Obecnie w dobie postępu w technologii niektóre z dawniejszych kliku procesów wykonywanych na różnych stanowiskach wykonywane są na jednym stanowisku, a mianowicie w cyfrowym centrum obróbczym, jakim jest urządzenie laserowe. Przy wykonywaniu bardzo skomplikowanych gotowych finalnie produktów użycie takiego cyfrowego centrum obróbczego nie jest możliwe do wykonania wszystkich operacji procesu technologicznego, szczególnie dla krótkich serii z rzadka powtarzalnych lub skrajnie nawet pojedynczego skomplikowanego detalu.

Wiadome jest, że laserowa obróbka ze względu na swoje właściwości pozwala uzyskać gładką powierzchnię cięcia, zapewnia wąską szczelinę tegoż cięcia, a także wąską strefę wpływu ciepła pomimo dużej szybkości pracy lasera.

Ze względu na swoją dokładność oraz brak pozostawiania śladów obróbki na krawędziach obrabianych proces nie wymaga dodatkowej obróbki wykańczającej polegającej na wyrównywaniu, czy też szlifowaniu nierówności na liniach lub krawędziach obróbki.

Z tego też powodu mając na uwadze fakt, że najczęściej przed obróbką w urządzeniu laserowym występuje inna obróbka często pozostawiająca niekorzystne ślady w postaci zadziorów, sterczących lub przyklejonych opiłków lub nawet sporych gabarytowo niepożądanych i nieusuniętych zniekształceń, czy też w końcu pozostałego po procesie czynnika nadmiarowego, konieczne jest wykonanie równania, szlifowania, usuwania nadmiarów i wykonanie mycia. Precyzyjna obróbka wymaga gruntownego przygotowania obrabianego detalu w taki sposób, aby nie uszkodzić urządzenia laserowego i aby w pełni móc wykorzystać jego precyzję i właściwości. Najczęściej w chwili obecnej przygotowanie takie odbywa się w sposób ręczny przy użyciu pilników lub innych elementów ściernych, czy też gładzących, przy czym jest to niezależne od koniecznego także w całym procesie mycia detalu z substancji nadmiarowych.

Z publikacji WO98/05472 znane są elementy techniczne do automatycznego usuwania zadziorów z przedmiotów, zwłaszcza z przedmiotów metalowych, które są obarczone ostrymi krawędziami lub zadziorami po wykrawaniu, obcinaniu, formowaniu i/lub obróbce skrawaniem. Przedmioty przemieszcza się pod narzędziem usuwającym zadziory, które omiata powierzchnię tych przedmiotów. Narzędzie usuwające zadziory ma pewną liczbę usuwających zadziory rolek, z których każda jest przymocowana do oddzielnej trzpieniowej osi, która przebiega promieniowo na zewnątrz od napędu. Rolki są obracane wokół trzpieniowych osi oraz wokół osi obrotu, która przebiega prostopadle do trzpieniowych osi, a ponadto usuwające zadziory rolki są również poruszane ruchem posuwistozwrotnym równolegle z powierzchnią przedmiotów w kierunku poprzecznym względem kierunku posuwu przedmiotów.

Możliwy jest także inny znany sposób usuwania z detalu produktu zgorzeliny lub stępienia jego ostrych krawędzi, czy też zmniejszenia chropowatości detalu i przygotowania go do dalszej obróbki.

Możliwe jest to w urządzeniu do obróbki wibrościernej, czyli w wibrującym pojemniku wypełnionym luźnym ścierniwem. Proces obróbki realizowany jest przez umieszczenie przedmiotów w zbiorniku urządzenia obróbczego wraz z odpowiednim medium ściernym o różnym stopniu intensywności obróbki, np. przy użyciu kształtek ceramicznych, metalowych, żywicznych, szklanych, czy też drewnianych.

PL 217 622 B1

Podczas wibracji urządzenia wspomaganej kształtkami polerująco-ściernymi dokonuje się automatyczne usuwanie nadmiaru opiłków, zadziorów, wygładzana jest powierzchnia detalu, a nadmiary obtarte z detalu pozostają jako osad na detalu, co jest niekorzystną cechą urządzenia i procesu.

Z kolei z wynalazku PL193136 znana jest myjka natryskowa do mycia, zwłaszcza oddzielonych od siebie pojedynczych elementów w układzie ciągłym, zwłaszcza obrotowym, składająca się z komory roboczej, zamykanej pokrywą oraz zbiornika cieczy myjącej, obrotnicy o pionowej osi obrotu, pomp wodnych, nagrzewnicy i wentylatora, charakteryzująca się tym, że w części wewnętrznej komory roboczej na płaszczyźnie obrotnicy ma wydzielone przestrzenie technologiczne w postaci stałych kanałów technologicznych, zwłaszcza kanał mycia i kanał suszenia, usytuowanych wokół obrotnicy o pionowej osi, napędzanej mechanizmem napędowym i posadowionej na rolkach podpierających, która ma centrycznie umieszczoną obręcz z zawiesiami, zaś górna pokrywa w części przedniej ma stację załadowczą, a wewnątrz w części górnej, kieszenie przepływu oparów połączone z kanałem zawiasowym z wbudowanym wentylatorem wyciągowym. Wydzielone kanały technologiczne stanowią kolejno występujące po sobie kanał myjący, kanał płukania oraz kanał suszenia, przy czym kanał myjący ma w przekroju poprzecznym powierzchnię zbliżoną do powierzchni przekroju poprzecznego przemieszczanych elementów do mycia i ma co najmniej jedną dyszę natryskową.

Wspomniane konstrukcje tworzą wraz z laserem do cięcia i wykrawania blach lub kształtowników znaną linię technologiczną, przy czym urządzenia te montowane są sekwencyjnie, korzystnie przed laserem do cięcia i wykrawania blach lub kształtowników. Znane linie technologiczne zawierające te urządzenia mogą także być wyposażone w inne moduły do obróbki wycinaniem i/lub obcinaniem, i/lub formowaniem, i/lub nawierceniem, i/lub wytłaczaniem, i/lub skrawaniem, i/lub równaniem, i/lub galwanizowaniem, i/lub malowaniem.

Niestety zapewnienie możliwości gruntownego przygotowania detalu do obróbki w urządzeniu laserowym związane jest z nakładem czasu potrzebnego do wykonania sekwencyjnych zwielokrotnionych operacji takich, jak transport, ładowanie, rozładowywanie, selekcja detali lub też przy jego skróceniu złe przygotowanie detalu do obróbki w urządzeniu laserowym mogące skutkować niedokładnością tej obróbki lub uszkodzeniem samego urządzenia laserowego.

Celem rozwiązania według wynalazku jest konstrukcyjne zestawienie linii technologicznej, która gruntownie przygotowuje obrabiany detal do precyzyjnej obróbki urządzeniem laserowym, aby nie uszkodzić urządzenia laserowego i aby w pełni móc wykorzystać jego precyzję i właściwości, przy czym celem jest, aby przygotowanie odbywało się w sposób mechaniczny korzystnie automatyczny, przy jednoczesnym skróceniu czasu obróbki pomocniczej i/lub zredukowaniu operacji technologicznych.

Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych zawiera źródło zasilania prądowego, źródło zasilania pneumatycznego, programowalne cyfrowe centrum obróbcze w postaci urządzenia laserowego, moduł obróbki wibrościernej, moduł myjki oraz korzystnie moduły do obróbki wycinaniem i/lub obcinaniem, i/lub formowaniem, i/lub nawierceniem, i/lub wytłaczaniem, i/lub skrawaniem, i/lub równaniem, i/lub galwanizowaniem, i/lub malowaniem. Moduł myjki zawiera komorę roboczą zamykaną pokrywą pompę wody, filtr, nagrzewnicę przepływową i korzystnie wentylator wyciągowy, a w części wewnętrznej komory roboczej moduł myjki ma wydzielone przestrzenie technologiczne, zaś jego górna pokrywa korzystnie jest podzielona na części. Linia technologiczna według wynalazku charakteryzuje się tym, że komora robocza modułu myjki osadzona jest poprzez amortyzatory na podstawie i wyposażona w podwieszany silnik wibrujący wprawiający w drżenie komorę roboczą, zawór wlotowy cieczy myjącej i zawór wylotowy cieczy myjącej umieszczony w spodzie komory roboczej przed filtrem. W przestrzeniach technologicznych modułu myjki zamocowane są rozłącznie kosze sitowe i/lub komora robocza posiada zamykany zsyp z separatorem sitowym. W koszach sitowych znajdować się mogą obrabiane detale, przy czym w poszczególnych przedziałach detale mogą mieć równe wymiary, ale różne dla detali z innych przedziałów technologicznych. Całość modułu myjki jest szczelna i korzystnie wyściełana wewnątrz gumą, a pompa wody, nagrzewnica przepływowa, filtr i poprzez zawory wlotowy i wylotowy komora robocza połączone są wężami i stanowią obieg zamknięty cieczy myjącej modułu myjki. Moduł myjki jest jednocześnie modułem obróbki wibrościernej i stanowi z nim moduł myjko-wibrościerny i jako taki umieszczony jest korzystnie przed urządzeniem laserowym, przy czym dowolna jego przegroda technologiczna korzystnie zawiera medium ścierne i korzystnie sygnalizator. Medium ściernym mogą być kształtki ceramiczne i/lub metalowe, i/lub żywiczne, i/lub szklane, i/lub drewniane. Medium ścierne może być różnej wielkości, przy czym korzystnie jest równej wielkości dla tej samej przestrzeni technologicznej. Moduły do obróbki mogą być rozmieszczone w linii technologicznej sekwencyjnie w dowolnej kolejności, przy czym moduł obróbki galwanizowaniem i/lub malowaniem

PL 217 622 B1 umieszczone są w linii technologicznej za urządzeniem laserowym. Pokrywa komory roboczej może mieć dookólną uszczelkę na każdej części, przy czym każda część pokrywy może być otwierana co najmniej jednym siłownikiem korzystnie gazowym. Ilość części jest korzystnie co najwyżej równa ilości przedziałów technologicznych, czyli możliwe jest, że załadunek i wyładunek poszczególnych przestrzeni technologicznych, a co z tym związane otwieranie poszczególnej części pokrywy jest niezależne. Wentylator umieszczony może być nieznacznie poniżej pokrywy komory roboczej lub w pokrywie komory roboczej. Urządzenie laserowe korzystnie jest laserem do cięcia i wykrawania blach i/lub kształtowników jako detali metalowych, a dowolny z modułów linii technologicznej sterowany jest korzystnie co najmniej półautomatycznie, najlepiej zdalnie komputerowo, korzystnie poprzez sieć LAN.

Zaletą linii technologicznej według wynalazku jest dokładny kształt każdego gotowego produktu w postaci detalu metalowego, który jest czysty, pozbawiony w automatyczny sposób substancji nadmiarowych i zadziorów oraz opiłków, a także jest pokryty powłoką ochronną i farbą, przy czym jego przygotowanie jest szybsze, a urządzenie laserowe nie ulega uszkodzeniu.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie Fig. 1 przedstawia moduł myjko-wibrościerny od przodu z uchyloną pokrywą, Fig. 2 przedstawia moduł myjko-wibrościerny od tyłu z uchyloną pokrywą, Fig. 3 przedstawia przykładową linię technologiczną cyfrowej obróbki detali metalowych w schemacie blokowym.

Rozwiązanie przykładowe to linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych. Zawiera źródło zasilania prądowego 1, źródło zasilania pneumatycznego 2, programowalne cyfrowe centrum obróbcze w postaci urządzenia laserowego 3, moduł myjko-wibrościerny 4, moduł do obróbki wytłaczaniem 5, moduł obróbki galwanizowaniem 6 i moduł obróbki malowaniem 7. Moduł myjkowibrościerny 4 zawiera komorę roboczą 8 zamykaną pokrywą 9, pompę wody 10, filtr 11, nagrzewnicę przepływową 12 i wentylator 13. W części wewnętrznej komory roboczej 8 moduł myjko-wibrościerny 4 ma pięć wydzielonych przestrzeni technologicznych 14, zaś jego górna pokrywa jest jednoczęściowa. Komora robocza 8 modułu myjko-wibrościernego 4 osadzona jest poprzez amortyzatory 15 na podstawie 16 i wyposażona w podwieszany silnik wibrujący 17 wprawiający w drżenie komorę roboczą 8, zawór wlotowy 18 cieczy myjącej i zawór wylotowy 19 cieczy myjącej umieszczony w spodzie komory roboczej 8 przed filtrem 11. W dwóch przestrzeniach technologicznych 14 modułu myjkowibrościernego 4 zamocowane są rozłącznie dwa kosze sitowe 20 i jednocześnie komora robocza 8 posiada zamykany zsyp 26 z separatorem sitowym 27. W koszach sitowych 20 mogą znajdować się obrabiane detale, przy czym w poszczególnych przestrzeniach technologicznych 14 detale mogą mieć równe wymiary, ale różne dla detali z innych przestrzeni technologicznych 14. Całość modułu myjkowibrościernego 4 jest szczelna i wyściełana wewnątrz gumą w przestrzeniach technologicznych 14. Pompa wody 10, nagrzewnica przepływowa 12, filtr 11 i poprzez zawory wlotowy 18 i wylotowy 19 komora robocza 8 połączone są wężami 21 i stanowią obieg zamknięty cieczy myjącej modułu myjkowibrościernego 4. Moduł myjko-wibrościerny 4. umieszczony jest przed urządzeniem laserowym 3 i posiada jeden sygnalizator 22. Medium ściernym 23 są kształtki ceramiczne i metalowe. Medium ścierne 23 jest różnej wielkości, przy czym jest równej wielkości dla tej samej przestrzeni technologicznej 14. Moduły do obróbki są rozmieszczone w linii technologicznej sekwencyjnie, przy czym moduł obróbki galwanizowaniem 6 i malowaniem 7 umieszczone są w linii technologicznej za urządzeniem laserowym 3. Pokrywa 9 komory roboczej 8 ma dookólną uszczelkę 24 i jest otwierana dwoma siłownikami gazowymi 25. Wentylator 13 umieszczony jest nieznacznie poniżej pokrywy 9 komory roboczej 8. Urządzenie laserowe 3 jest laserem do cięcia i wykrawania blach i kształtowników jako detali metalowych, a dowolny z modułów linii technologicznej sterowany jest półautomatycznie.

Po wytłaczaniu detale trafiają do modułu myjko-wibrościernego 4. Komora robocza 8 jest wypełniana do 3/4 objętości wodnym roztworem środków myjących. Roztwór jest wprowadzony w obieg przez pompę 10 i ogrzewany przez nagrzewnicę przepływową 12. Z zaworu wylotowego 19 przy dnie komory roboczej 8 wpływa do filtra 11, gdzie separowane są zanieczyszczenia po czyszczeniu. Do komory roboczej 8 ciecz myjąca trafia przez zawór wlotowy 18 znajdujący się na 1/2 wysokości komory roboczej 8. Przestrzenie technologiczne 14 są wypełnione do 3/4 objętości medium ściernym 24 w postaci kształtek ceramicznych i metalowych wielkości 15x15 mm przeznaczonymi do gratowania. Wibrujące kształtki zachowują się podobnie do cieczy i umożliwiają „zanurzenie” detali. Ruch wibrujący kształtek powoduje ich ocieranie się o powierzchnię i krawędzie detali metalowych. To z kolei powoduje usunięcie gratu. Załadunek detali metalowych następuje do koszy sitowych 20 wkładanych z góry oraz luzem do pozostałych przestrzeni technologicznych 14. Po załadunku nastawiamy czas wibrowania oraz działania pompy 10. Po włączeniu wibrująca komora robocza 8 wprawia w drgania

PL 217 622 B1 detale metalowe, ciecz myjącą, oraz kształtki. Zabrudzenia i nieczystości są „otrząsane”. Ruch cieczy myjącej powoduje opłukanie powierzchni detali metalowych. Po upływie zadanego czasu wibracji następuje wyłączenie silnika wibracyjnego 17, pompy 10 i włączenie sygnalizatora 22 informującego o zakończeniu procesu. Wyładunek następuje po otwarciu pokrywy 9 i wyjęciu koszy sitowych 20 oraz po otwarciu zamykanego zsypu 26 i wysypaniu zawartości komory roboczej 8 na separator sitowy 27, który oddziela detale metalowe od kształtek. Następnie detale metalowe trafiają do obróbki na urządzeniu laserowym 3, a potem do modułu galwanizującego 6 i modułu malującego 7.

Claims (9)

1. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych zawierająca źródło zasilania prądowego, źródło zasilania pneumatycznego, programowalne cyfrowe centrum obróbcze w postaci urządzenia laserowego, moduł obróbki wibrościernej, moduł myjki oraz korzystnie moduły do obróbki wycinaniem i/lub obcinaniem, i/lub formowaniem, i/lub nawierceniem, i/lub wytłaczaniem, i/lub skrawaniem, i/lub równaniem, i/lub galwanizowaniem, i/lub malowaniem, gdzie moduł myjki zawiera komorę roboczą zamykaną pokrywą, pompę wody, filtr, nagrzewnicę przepływową i korzystnie wentylator wyciągowy, a w części wewnętrznej komory roboczej moduł myjki ma wydzielone przestrzenie technologiczne, zaś jego górna pokrywa korzystnie jest podzielona na części, znamienna tym, że komora robocza 8 modułu myjki 4' osadzona jest poprzez amortyzatory 15 na podstawie 16 i wyposażona w podwieszany silnik wibrujący 17, zawór wlotowy 18 cieczy myjącej i zawór wylotowy 19 cieczy myjącej umieszczony w spodzie komory roboczej 8 przed filtrem 11, przy czym w przestrzeniach technologicznych 14 modułu myjki 4' zamocowane są rozłącznie kosze sitowe 20 i/lub komora robocza 8 posiada zamykany zsyp 26 z separatorem sitowym 27, zaś całość modułu myjki 4' jest szczelna i korzystnie wyściełana wewnątrz gumą, a pompa wody 10, nagrzewnica przepływowa 12, filtr 11 i poprzez zawory wlotowy 18 i wylotowy 19 komora robocza 8 połączone są wężami 21 i stanowią obieg zamknięty cieczy myjącej modułu myjki 4', który jest jednocześnie modułem obróbki wibrościernej 4” i stanowi z nim moduł myjko-wibrościerny 4 i jako taki umieszczony jest korzystnie przed urządzeniem laserowym 3, przy czym dowolna jego przestrzeń technologiczna 14 korzystnie zawiera medium ścierne 24 i korzystnie sygnalizator 22.

2. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według zastrz. 1, znamienna tym, że medium ściernym 24 są kształtki ceramiczne i/lub metalowe, i/lub żywiczne, i/lub szklane, i/lub drewniane.

3. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według zastrz. 1 lub zastrz. 2, znamienna tym, że medium ścierne 24 jest różnej wielkości, przy czym korzystnie jest równej wielkości dla tej samej przestrzeni technologicznej 14.

4. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według zastrz. 1 lub zastrz. 2, lub zastrz. 3, znamienna tym, że moduły do obróbki są rozmieszczone w linii technologicznej sekwencyjnie w dowolnej kolejności, przy czym moduł obróbki galwanizowaniem 6 i/lub malowaniem 7 umieszczone są w linii technologicznej za urządzeniem laserowym 3.

5. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według dowolnego z zastrz. od 1 do 4, znamienna tym, że pokrywa 9 komory roboczej 8 ma dookólną uszczelkę 24 na każdej części, przy czym każda część pokrywy 9 jest otwierana korzystnie co najmniej jednym siłownikiem 25 korzystnie gazowym, a ilość części jest co najwyżej równa ilości przestrzeni technologicznych 14.

6. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według dowolnego z zastrz. od 1 do 5, znamienna tym, że wentylator 13 umieszczony jest korzystnie nieznacznie poniżej porywy 9 komory roboczej 8 lub w pokrywie 9 komory roboczej 8.

7. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według dowolnego z zastrz. od 1 do 6, znamienna tym, że urządzenie laserowe 3 jest laserem do cięcia i wykrawania blach i/lub kształtowników jako detali metalowych.

8. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według dowolnego z zastrz. od 1 do 7, znamienna tym, że dowolny z modułów linii technologicznej sterowany jest co najmniej półautomatycznie, korzystnie zdalnie.

9. Linia technologiczna cyfrowej obróbki detali metalowych według zastrz. 8, znamienna tym, że sterowanie jest sterowaniem komputerowym, korzystnie poprzez sieć LAN.