Die vorstehende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen, 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 Schneidwerkzeug ein Laserstrahl verwendet wird, Rohre oder Stangen zugeführt werden, die eine Länge bis zu 6-7 m aufweisen.
Es ist ferner bekannt, dass diese Rohre oder Stangen, im Querschnitt betrachtet, runde Form, quadratische Form oder rechteckige Form sowie andere Querschnittsformen aufweisen können, weitere 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 Abstand zwischen der Auflageebene und der Werkstückmitte einer kontinuierlichen Änderung unterworfen ist, z.B. dann, wenn die Werkstücke im Querschnitt rechteckige, quadratische oder dreieckige Form aufweisen.
Ein weiterer Nachteil, der in den bekannten, mit einem Laserstrahl arbeitenden Schneidmaschinen auftritt, ist darin zu sehen, dass eine Verformung des Werkstückes auf Grund der auftretenden Torsion des Werkstückes entlang seiner Längsachse auftritt. Diese Torsion oder Verformung führt zu unerwünschten Ungenauigkeiten 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 ist, und die Rollenbahn in gesteuerter Weise in einer vertikalen Ebene bewegbar ist, und der Umfang des zu bearbeitenden Werkstückes stets gleich bleibenden Abstand vom Kopf für die Erzeugung des Laserstrahles einnimmt.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der folgenden Beschreibung, den abhängigen Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen entnommen werden.
Der Erfindungsgegenstand wird nun genauer beschrieben und anhand eines Ausführungsbeipieles in den beigefügten Zeichnungen dargestellt:
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 schematischen 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 angeordnet ist.
Über dem Spannfutter 1 ist ein Kopf 2 zur Erzeugung eines Laserstrahles 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 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 Querschnitt, Rohre mit dreieckiger Querschnittsform und ähnliche Querschnittsformen übertragbar.
Unterhalb des Werkstückes 5 ist eine Rollenbahn 6 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 Rollen 8 vorgesehen, die frei drehbar gelagert sind.
Die gesamte Einrichtung 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 Einrichtung 9 zur Aufnahme der Laufrollen 8 vorzusehen, sondern, wie in Fig. 1 dargestellt, können auch weitere Einrichtung 9 min und 9 min min zur Aufnahme der Laufrollen 8 vorgesehen sein.
In vorteilhafter Weise sind bei Anordnung mehrerer Einrichtungen 9, 9 min , 9 min min mit Laufrollen 8, diese Einrichtungen sternförmig, z.B. versetzt um einen Winkel von 120 DEG , vorgesehen und diese Einrichtungen sind um einen zentralen Drehpunkt verschwenkbar.
Die Scheibe 11 ist mit Mitnehmerarmen 20 verbunden. Diese Mitnehmerarme sind mit einer Drehvorrichtung und Positioniereinrichtung 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 Einrichtung wird im Anschluss noch genauer beschrieben werden.
In Fig. 2 ist eine Einrichtung 9 dargestellt, die mit Laufrollen 8 ausgerüstet ist 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 Förderbahn 9 dargestellt.
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 Bauteile 31, 32 auf, die gesteuert verschiebbar sind.
Die äussere Fläche 33 bzw. 34 eines jeden kegelförmigen Antriebsstückes 31, 32 steht mit einer Tasteinrichtung, die mit Kugeln 35, 36, bestückt ist, in Wirkverbindung. Jede Tasteinrichtung 35, 36, ist mit der zugeordneten Einrichtung 9, welche die Laufrollen 8 aufnimmt, fest verbunden.
Der Taster und die dazugehörige Einrichtung 9 werden mit den kegelförmigen Bauteilen 31, 34 in direktem Kontakt, unter Einsatz einer vorgespannten Feder 50, gehalten.
Auch die anderen Rollenbahnen 9 weisen eine mit Tastkugeln 35 bestückte Tasteinrichtung sowie die vorbeschriebenen Federmittel 50 auf.
Durch gesteuertes Betätigen der Antriebstange 30 (oder Gewindewelle) können die kegelförmigen Bauteile 31 und 32 gesteuert in axialer Richtung verschoben werden, und zwar aus der im Schnitt dargestellten Lage 31 in eine mit vollen Linien dargestellte Lage 31 min bzw. 32 min .
Durch diese Verschiebebewegung der kegelförmig ausgebildeten Bauteile 31 und 32 wird es ermöglicht, die Einrichtung 9, die mit Laufrollen 8 bestückt ist, um einen genauen, vorbestimmten Betrag anzuheben bzw. abzusenken. Dies bedeutet, dass sich während 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 Werkstückes mit den Laufrollen 8 in Kontakt befindet.
Um die Stange 30 mit der notwendigen Präzision verschieben zu können, Präzision, die unbedingt erforderlich ist, um die kegelförmigen Bauteile 31 und 32 in gesteuerter Weise um den gewünschten Betrag verschieben zu können, erfolgt der Antrieb der Steuerstange 30, z.B. unter Zwischenschaltung einer bekannten Kugelumlaufspindel 37 und unter Zuhilfenahme einer bekannten Anzeigevorrichtung, z.B. einem Transduktor oder einem Encoder. Über diese Geräte kann sowohl die Anzahl der Drehungen einer 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 Antriebssignale 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 Gleichstrommotor oder ähnliches, genau steuerbares Antriebsmittel ausgebildet.
Mit besonderem Vorteil ist der Scheibe 11 ein Antriebsmittel 52 zugeordnet, welches eine Drehung der mit Laufrollen 8 versehenen Einrichtungen 9 erlaubt, um das Entladen eines Werkstückes zu ermöglichen.
Die Drehbewegung der Einrichtung 9 ist in zwei entgegengesetzten Richtungen und mit 120 DEG -Schritten, bei Vorsehung von drei Laufrollenbahnen 9, möglich.
Die gesamte, mit Laufrollen 9 bestückte Einrichtung, zusammen mit den kegelförmigen Antriebseinrichtungen und den dazugehörigen Steuer- und Antriebsvorrichtungen kann des Weiteren eine Bewegung entlang einer parallel zum Werkstück verlaufenden Achse gegenüber der Achse des Laserkopfes durchführen.
Zu diesem Zweck wird eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit 53 eingesetzt, die von einem Programm der NC-Einrichtung ansteuerbar ist, um somit auch bei Bedarf das Absondern und Entladen von Rohrresten, Anfangsabschnitten oder das Durchführen von komplexen 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 Erfindung vorgeschlagen, wenigstens eine mit 40 gekennzeichnete Lünette einzusetzen.
Diese Lünette 40 kann in eine gesteuerte Drehbewegung, z.B. unter 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 Antriebsmittel für das Spannfutter und die Antriebsmittel für die Lünette 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-Zylindereinheit 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 Rohrprofil 5, das einer Bearbeitung unterzogen werden soll, erfolgt ein Voreinstellen der Backen 42 und 43.
Auf Grund 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 11 zu bewegen. Deshalb wird auch bei sehr langen Rohren, die zu einer Verformung 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 Antriebes, 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 sind und mit dieser Maschine durchführbar sind, durch eine Rücklaufbewegung der Rollenbahn die Möglichkeit geschaffen wird, das abgetrennte Teilstück des Rohres von dem noch zu schneidenden Rohrstück abzutrennen und durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung zu entladen, ohne den weiteren Schneidvorgang zu beeinflussen.
In vorteilhafter Weise kann die Einrichtung 11 in beiden Richtungen verschwenkt werden, um die abgetrennten Werkstücke 5 wahlweise auf der rechten oder auf der linken Maschinenseite zu entladen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die gesamte Einrichtung 11 unter Einsatz eines Hydraulikkolbens durch eine Längsbewegung gegenüber dem Schneidkopf verfahren wird.
The above invention relates to a device for feeding, receiving and unloading workpieces, such as tubes or bars, which are to be processed in a cutting machine which works with a laser beam.
It is known that the cutting machines, in which a laser beam is used as the cutting tool, are supplied with pipes or rods which are up to 6-7 m long.
It is also known that, viewed in cross-section, these tubes or rods can have a round shape, square shape or rectangular shape and other cross-sectional shapes; further special shapes in the cross-section of the workpieces are possible.
Since in the cutting machines working with a laser beam the workpiece, which has a considerable length, usually has to be set in rotation during the cutting process, technical difficulties arise when carrying out the rotation of the workpiece, especially when one takes into account that the distance between the support plane and the center of the workpiece is subject to continuous change, e.g. when the workpieces have a rectangular, square or triangular shape in cross section.
Another disadvantage that occurs in the known cutting machines that work with a laser beam is that a deformation of the workpiece occurs due to the torsion of the workpiece along its longitudinal axis. This torsion or deformation leads to undesirable inaccuracies during the cutting process.
It is therefore an object of the above invention to avoid the disadvantages of the prior art and to propose a device for feeding and receiving pipes, rods or other workpieces which are to be fed to a cutting machine working with a laser beam, the device being used in an optimal manner Way, the workpiece can be stored precisely during its rotational movement about its longitudinal axis, in order to ensure that the distance between the outer circumference of the workpiece and the end of the laser cutting head always remains the same.
According to the invention this object is achieved in that a roller conveyor is provided for the support of the workpiece to be machined, and the roller conveyor can be moved in a controlled manner in a vertical plane, and the circumference of the workpiece to be machined is always a constant distance from the head for the Generation of the laser beam takes.
Further advantages and features of the invention can be found in the following description, the dependent claims and the accompanying drawings.
The subject of the invention will now be described in more detail and illustrated by means of an exemplary embodiment in the accompanying drawings:
Show it:
Figure 1 shows the device for receiving and feeding the workpiece in front view, partly in section along the line I-I of Fig. 2.
Figure 2 shows the device according to the invention in a schematic longitudinal section. and
Fig. 3 in a front view and partially in section a steady rest for supporting and centering the workpiece.
As can be seen from FIG. 1, a self-centering chuck 1 is provided which is arranged coaxially with a steady rest 40.
A head 2 is provided above the chuck 1 for generating a laser beam. The chuck 1 receives workpieces 3, 4, 5 with different cross-sectional shapes.
For example, the workpiece 3 may have a square shape with rounded edges, or the workpiece 4 may have a square shape with sharp edges, or the workpiece 5 may have a rectangular cross-sectional shape.
For the sake of simplicity, the following description is made on a workpiece 5 with a rectangular cross-sectional shape, but the idea of the above invention is also applicable to other cross-sections of pipes or profile bars, e.g. Tubes with oval cross-section, tubes with elliptical cross-section, tubes with triangular cross-sectional shape and similar cross-sectional shapes can be transferred.
A roller conveyor 6 is arranged below the workpiece 5 and has lateral boundary walls 7 in order to define a loading space and thereby to simplify the loading process of the long workpiece.
A large number of rollers 8 are provided between the boundary walls 7 and are freely rotatable.
The entire device 9, which receives the rollers 8, is accommodated with the aid of extensions 10 by one or more guides, which e.g. are connected to a rotatably mounted disc 11.
It is not necessary to provide only one device 9 for receiving the rollers 8, but, as shown in FIG. 1, further devices 9 minutes and 9 minutes may also be provided for receiving the rollers 8.
Advantageously, if several devices are arranged 9, 9 min, 9 min min with rollers 8, these devices are star-shaped, e.g. offset by an angle of 120 °, and these devices can be pivoted about a central pivot point.
The disc 11 is connected to driver arms 20. These driver arms are operatively connected to a rotating device and positioning device.
The disc 11, which is received by suitable bearings and is rotatably provided, furthermore has a central bore 21 for the passage of a drive device, e.g. an axially controlled rod with a drive thread to record. This facility will be described in more detail below.
In Fig. 2, a device 9 is shown, which is equipped with rollers 8 and is positioned in an upper level.
In Fig. 2 the workpiece to be picked up is shown only schematically by the longitudinal axis X. On the underside of the drawing, another conveyor track 9 equipped with rollers 8 is shown.
As can be seen in FIG. 2, the bearing disks 11 are traversed by a high-precision drive rod, which is identified by 30.
The drive rod 30 receives conical components 31, 32 which are displaceable in a controlled manner.
The outer surface 33 or 34 of each conical drive piece 31, 32 is operatively connected to a feeler device which is equipped with balls 35, 36. Each sensing device 35, 36 is firmly connected to the associated device 9, which receives the rollers 8.
The button and the associated device 9 are held in direct contact with the conical components 31, 34 using a prestressed spring 50.
The other roller conveyors 9 also have a probe device equipped with probe balls 35 and the spring means 50 described above.
By controlled actuation of the drive rod 30 (or threaded shaft), the conical components 31 and 32 can be shifted in a controlled manner in the axial direction, namely from the position 31 shown in section into a position 31 min or 32 min shown with solid lines.
This displacement movement of the conical components 31 and 32 makes it possible to raise or lower the device 9, which is equipped with rollers 8, by an exact, predetermined amount. This means that during the rotational movement of the workpiece 5, the rollers 8 are always at a height which ensures that only one point or a line of the circumference of the rotating workpiece is in contact with the rollers 8.
In order to be able to move the rod 30 with the necessary precision, precision which is absolutely necessary in order to be able to move the conical components 31 and 32 in a controlled manner by the desired amount, the control rod 30 is driven, e.g. with the interposition of a known ball screw 37 and with the aid of a known display device, e.g. a transducer or an encoder. These devices can be used to display the number of rotations of a ball screw 37 as well as the exact angular position of the ball screw.
The pulses emitted by the transducer are transmitted in the usual way to an NC device, from which control and drive signals are sent to a controllable motor 38, which is known per se and which is provided for driving the ball screw.
The controllable motor is advantageously designed as a DC motor or similar, precisely controllable drive means.
A drive means 52, which allows the devices 9 provided with rollers 8 to rotate in order to enable the unloading of a workpiece, is associated with the disk 11 with particular advantage.
The rotational movement of the device 9 is possible in two opposite directions and with 120 ° steps, provided three roller tracks 9 are provided.
The entire device equipped with rollers 9, together with the conical drive devices and the associated control and drive devices, can furthermore perform a movement along an axis running parallel to the workpiece relative to the axis of the laser head.
For this purpose, a hydraulic piston-cylinder unit 53 is used, which can be controlled by a program of the NC device, in order to enable the separation and unloading of pipe residues, initial sections or the implementation of complex cutting processes, if required.
Furthermore, to avoid very long workpieces, e.g. Tubes 5 with a rectangular cross-section, which can experience deformation or twisting along the longitudinal axis X, are proposed according to the invention to use at least one bezel identified by 40.
This bezel 40 can be rotated in a controlled manner, e.g. using a lead screw 41 which is part of a controllable drive, e.g. a controllable DC motor, not shown.
The bezel 40 has guide jaws 42, 43 and all jaws have a roller or ball 44 at their end, which is held by a receptacle 45 and is preloaded via a spring assembly 46.
In order to ensure that the bezel 40 moves at the same speed as the self-centering chuck, which rotates the workpiece, the drive means for the chuck and the drive means for the bezel are electrically synchronized with each other.
In order to further ensure that the rotating bezel 40 can always be locked in a certain, inclined loading position, as shown in FIG. 3, a piston-cylinder unit 47 is provided above the bezel 40, the tapered rod end 48 of which has a reference bore 49 can be brought into operative connection, which is provided on the outer circumference of the bezel.
The jaws 42 and 43 are preset as a function of the pipe profile 5 to be fed, which is to be subjected to machining.
Due to the provision of a bezel 40 which rotates precisely in the direction indicated by arrow (f), i.e. by performing a controlled rotary movement, it is possible to move the bezel 40 with the same angle of rotation as the self-clamping chuck 11. Therefore, even in the case of very long tubes which tend to deform about their longitudinal axis, undesired deformation of the workpiece 5 about the longitudinal axis (X) is reliably avoided.
The entire device equipped with roller conveyors can be swiveled in two directions, with the aid of a programmable, electromechanical drive. This makes it possible to unload the cut workpieces machined on one side or on both sides.
Furthermore, the device equipped with roller conveyors can be displaced in a controlled manner in the axial direction in order to move along the tube axis, e.g. with the help of a hydraulic drive. This opens up the possibility of moving the device in a controlled manner in order to expose the area below the laser cutting head.
In order to be able to unload residual pipes or short workpieces, a further advantage of the described method of operation can be seen in the fact that, when performing special sectional images that are superimposed or inclined with respect to the pipe axis and can be carried out with this machine, a return movement of the roller conveyor creates the possibility is to separate the separated section of the pipe from the pipe section still to be cut and to unload it by a rotating or swiveling movement without influencing the further cutting process.
Advantageously, the device 11 can be pivoted in both directions in order to unload the separated workpieces 5 either on the right or on the left side of the machine.
Furthermore, it can be provided that the entire device 11 is moved with a hydraulic piston by means of a longitudinal movement relative to the cutting head.