JP2015503455A - 長尺形状部分の端部のための機械加工装置およびそのための位置決定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、長尺形状部分（２）のための機械加工装置（１）であって、長尺形状部分（２）を位置が安定するように固定可能である、把持装置（４）と、固定された長尺形状部分（２）を機械加工可能である、機械加工工具（６）とを含み、中央要素（５）であって、機械加工工具（６）のための少なくとも１つの一体化された第１のガイド（７）と、把持装置（４）のための少なくとも１つの一体化された第２のガイド（１０，１１）とを有する中央要素（５）が設けられる機械加工装置（１）に関する。

Description

本発明は、請求項１の前提部に従う機械加工装置、および請求項８に従う位置決定装置に関する。

長尺形状部分のための機械加工装置が、先行技術において、たとえばＤＥ１４６３２２６Ａから知られている。

パイプ部分のための既知の機械加工装置は、把持装置と、機械加工工具とを有し、それらはともに別個の要素の形態で設計されている。複数部品・オープンデザインのために、要素には、応力下で相互に対して遊びがある。この遊びは、長尺形状部分の高精度機械加工には大きすぎる。

したがって、本発明の目的は、先行技術と比較して、より高精度である、長尺形状部分のための機械加工装置、および把持された長尺形状部分の位置の十分な精密決定を可能にする位置決定装置を提供することである。

本目的は、請求項１の特徴を有する機械加工装置による第１の態様において達成される。

この場合、長尺形状部分は、ある長さに切断された長尺形状物の部分であると理解される。長尺形状物は、所望の断面を有する中実または中空形状物であり、特に管でもあると理解される。長尺形状物は、金属から、このましくは鋼から完全に製造されることが好ましい。

本発明に従う機械加工装置は、長尺形状部分を把持するための把持装置と、特に長尺形状部分の端部を機械加工するための機械加工工具とを有する。本発明に従えば、機械加工工具のための少なくとも１つの一体化された第１のガイドと、把持装置のための少なくとも１つの一体化された第２のガイドとを有する中央要素が設けられる。

好ましくは一体設計され、要素に一体化された複数のガイドを有する中央要素による機械加工装置のよりコンパクトかつより剛性のある設計のために、機械加工工具および把持装置は、上述の先行技術と比較して、有意に大きな精度で相互に向かって移動可能である。

本発明の好適な実施形態において、少なくとも１つのガイドは中央要素の第１の壁に一体的に形成され、少なくとも１つの第２のガイドは中央要素の第２の壁に一体的に形成される。この場合、第１および第２の壁は、相互に対してある角度で、好ましくは直角に配置されてもよい。用語「一体」は、この場合、ガイドが、たとえばワイヤエロージョンによって中央要素の材料で形成され、ガイドおよび該要素が一体形成されると理解されるべきである。一体要素の壁のガイドの一体設計の結果、応力下であってさえガイドが相互に対して適所に安定し、２つの工具、把持装置および機械加工工具は、高い精度で相互に対して移動可能である。

少なくとも１つの第１のガイドは、ポジティブロッキング（positive locking）によるさねはぎ係合の形態で設計されることが好ましい。溝を、中央要素の長手方向全長にわたって、中央要素の第１の壁に沿って形成することが有利である。溝は、長手方向に直角な断面において、矩形状にされてもよいが、台形状または他の形状にされてもよい。溝はワイヤエロージョン処理で製造可能である。機械加工工具から突出し、好ましくは同様に機械加工工具の下側に、その長手方向全長にわたって延び、たとえば同様にワイヤエロージョンによって高い精度で形成される隆起部が、溝に係合する。機械加工工具はガイドに長手方向に移動可能なように設けられるけれども、遊びは設けられないので、機械加工工具は、長尺形状部分の機械加工中でさえ、中央要素に対して適所に安定して設けられたままである。

本発明のさらに好適な実施形態において、少なくとも１つの第２のガイドは、逆方向に移動可能な２つの支持体を有する。２つの支持体は、それぞれの１つのアームを介して、それぞれの１つの把持ジョーに接続可能であり、把持ジョーの相互作用によって、長尺形状部分を強固に把持して、機械加工工具による機械加工のために搬送することができる。

２つの支持体は、対向する外壁上に、２つの支持体間に設けられ、対応する歯のセットを有する歯車と協働する鋸刃形状を有することが好ましい。回転によって、歯車は、歯の係合を介して反対方向に２つの支持体を駆動可能である。この場合、回転方向に応じて、一方の支持体は移動方向に移動すると同時に、他方の支持体は移動方向とは逆方向に移動し、逆もまた同様である。これらの支持体は、歯車の駆動によって相互に対して高い精度で移動可能である。

移動方向における案内の安定性を高めるために、各支持体の外壁が波形形状を有して第２のガイドとの接触面を増加させることが有利である。この場合、波形形状は、たとえば移動方向に直角な断面においてジグザグ形状の形態で、移動方向に向けられる。波形形状は、支持体のすべての外壁または幾つかの外壁だけに設けられてもよい。支持体は、好ましくは移動方向の長さ全長にわたって、移動方向に直角な断面において矩形状または正方形状にされる。第２のガイドは、その内壁上に対応する波形形状を有する。

第１および第２のガイドは、好ましくは、中央要素の各壁の長さ全長にわたって延びる。結果として、ガイドを、特に金属製要素の壁へのワイヤエロージョンによって形成することができる。

２つの支持体のそれぞれには、把持ジョーを有するアームが設けられることが有利であり、その協働によって、ある長さに切断された長尺形状部分が、機械加工のために、正確な位置で機械加工工具の前に配置可能である。

第２の態様において、本目的を達成するために、請求項８に従う距離センサを有する位置決定装置が提供される。

位置決定装置は、特に、上記機械加工装置のいずれか１つにおける取付け、好ましくは二重取付けを対象としている。位置決定装置は、各支持体に近接して設けられ、移動方向における支持体の正確な位置を決定することを目的としている。

位置決定装置は、測定方向に向けられ、移動方向において傾斜した測定面に向かって向けられた走査ビームを備える距離センサを有し、支持体は、好ましくは測定方向に直角に横切って移動可能であり、移動方向において傾斜する滑らかな測定面を有する。長尺形状部分の把持または解放中、支持体は移動方向に移動し、測定面は、移動方向に沿って、距離センサの走査ビームを通過する。測定面は走査ビームに対して傾斜して配置されるので、測定面上の測定点と距離センサとの間で移動方向に沿う支持体の位置に応じて、距離が変化する。結論として、距離センサと測定面上の測定点との間の変化する距離から、移動方向における支持体の正確な位置を導き出すことができる。ある長さに切断された管部分の位置の正確な決定によって、機械加工工具を各機械加工中、高い精度で決定することができ、長尺形状部分の端部の高精度機械加工をたとえばベベリングによって実行することができる。
本発明は、４つの図面の実施形態を参照して説明される。

機械加工工具および把持装置を備える本発明に従う機械加工装置の斜視図である。 図１の位置決定装置を備える機械加工装置の把持装置の部分を後方から見た斜視図である。 図２の位置決定装置を備える機械加工装置の把持装置の部分の背面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図である。

図面は正確な縮尺ではない。図１は、管のこ盤の一部としての機械加工装置１を示す。管のこ盤自体は図示されていない。管のこ盤は、特に長尺形状物の特別な形態として、金属製管から複数の部分を切り出すことを可能にし、次いで、切り出された管部分２は、ここで請求された機械加工装置１において、その端部３がさらに機械加工されてもよい。このさらなる機械加工は、たとえばある長さに切断された管部分２の面に沿うベベリングであってもよい。管部分２は、μｍ範囲での適切な精度で機械加工されなければならない。

管部分端部３のこの精密機械加工を達成するために、管部分２は、把持装置４によって高い精度で把持されなければならず、機械加工工具６は、把持された管部分２に向かって高い精度で把持装置４に対して移動されなければならない。本発明に従う機械加工装置１は、機械加工工具６の第１のガイド７と把持装置４の２つのガイド１０，１１とが、好ましくは金属ブロック５の形態で設計される同じ中央要素に一体的に形成されるということにおいて、高い精度を達成する。しかしながら、他の材料も可能である。

この場合、金属ブロック５は、側方開口部１２を有する立方体状にされ、この場合、長手方向Ｌに直角な断面において矩形状にされ、壁１４の長手方向Ｌにわたって延び、ガイド７の形態で設計される溝が、上壁１４に一体的に形成される。ガイド７は、把持装置４に近接する部分において狭くされ、すなわち、機械加工工具６の幅の１／３未満である。

図１の右前面、すなわち機械加工中、把持された管部分２に対向する金属ブロック５の壁１５には、移動方向Ｖに延び、第１のガイド７に直角に、かつ第１のガイド７の左右に配置される２つの第２のガイド１０，１１が、長手方向Ｌに延びる第１のガイド７に直角に設けられる。２つのガイド１０，１１は、把持工具４の前に対向する金属ブロック５の前壁１５に形成される。２つの第２のガイドには、内側に、その案内壁に沿って移動方向Ｖに向けられた内側形状が設けられる。移動方向Ｖに向けられた内側形状は、移動方向Ｖに直角な断面において波形にされる。２つの第２のガイドの内側形状は、２つの第２のガイド１０，１１と、２つのガイド１０，１１に形成され、同様に対応するように形成される波形が設けられる支持体１６，１７との間の接触面を増大させるように機能する。

２つの支持体１６，１７は、切り出された金属製管部分２を把持するために、同時に逆方向に移動する。それぞれ１つの把持ジョー２１，２２を備える左側および右側の把持アーム１８，１９は、２つの支持体１６，１７のそれぞれから延びる。図１の左側の支持体１６は、把持状態において、ある長さに切断された管部分２の下方、すなわち地面側に設けられる把持ジョー２１を有し、図１の右側の支持体１７は、ある長さに切断された管部分２の上方に配置される把持ジョー２２を有する。２つの把持ジョー２１，２２は、支持体１６，１７から延びる２つの左側および右側の把持アーム１８，１９の端部に配置され、応力下であってさえ、支持体１６，１７に対してその相対位置を保持する。

機械加工工具６は、移動方向Ｖに直角な長手方向Ｌに往復移動可能であり、ベベリング工具（図示せず）のためのアタッチメント２３を有する。機械加工工具６は、回転運動を行う。ある長さに切断された管部分２は、把持ジョー２１，２２によって機械加工工具６の前方にセンタリングされて保持され、次いで、機械加工工具６は、ある長さに切断された管部分２に対して、高い精度で第１のガイド７に沿って長手方向Ｌに移動可能である。

図２は、図１の把持装置４を、金属ブロック５および２つの把持アーム１８，１９のない別の図面で示す。この目的のために、２つの支持体１６，１７は、第２のガイド１０，１１から除去されているが、図１に示されるように、相互に対してその相対位置を保持する。２つの支持体１６，１７は、それぞれ、左側のシリンダ３６および右側のシリンダ３７によって、駆動される。２つの支持体１６，１７は、それぞれ、移動方向Ｖに沿って、他方の支持体１６，１７に対向する、支持体１６，１７の内側壁に設けられる、棒状の鋸刃形状２６，２７を有する。２つの鋸刃形状２６，２７は、２つの支持体１６，１７間に回転可能に配置される歯車２０の歯と協働する。歯車２０は、２つの支持体１６，１７を案内し、それらの相対位置を正確に規定する。

図２において、管部分２は、シリンダ３６，３７の駆動によって、把持ジョー２１，２２を含む２つの把持アーム１８，１９が、２つの把持ジョー２１，２２が管部分２の外面に固定的に静止するまで相互に移動して、把持される。把持された管部分２の端部３は、機械加工工具６によって機械加工される。２つの支持体１６，１７は、シリンダ３６，３７の逆方向への駆動によって再び相互に離反して移動し、すなわち左側の支持体１６は上方に移動し、右側の支持体１７は下方に移動し、２つの把持ジョー２１，２２は相互に離反して移動し、機械加工された管部分２は解放され、さらに搬送される。

また、２つの構造的に類似する、本発明に従う位置決定装置３０，３１が図２に示される。図１の金属ブロック５には、それぞれ１つの距離センサ３２，３３を備える関連する位置決定装置３０，３１が、２つの支持体１６，１７のそれぞれに設けられる。その測定方向が長手方向Ｌに向けられた状態で、左側の距離センサ３２は、左側の支持体１６の左側の測定面３４に向けられる。左側の距離センサ３２は、μｍ範囲以下の精度で、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの測定方向における測定範囲を有する。このことは、右側にも同様に適用される。

２つの支持体１６，１７のそれぞれは、支持体１６，１７の移動方向Ｖにおいて傾斜して設けられ、移動方向Ｖへの移動中、２つの距離センサ３２，３３のそれぞれの測定領域を通って移動する測定面３４，３５を有する。測定面３４，３５の傾斜配置の結果として、距離センサ３２，３３と各測定面３４，３５上の測定点との間の距離は、移動方向Ｖにおける支持体１６，１７の位置に応じて変化する。結論として、距離を参照すると、移動方向１６，１７に沿う２つの支持体１６，１７のそれぞれの正確な位置を導き出すことができる。この場合、距離センサ３２，３３は、誘導測定センサである。

図３および図４は、位置決定装置３０，３１の配置を、再び模式的に、図１における後方から左に見た正確な背面図で示す。図２に示される左側の支持体１６は、金属ブロック５に完全に導入され、図２の右側の支持体１７は、金属ブロック５から最大限引き出されている。２つの支持体１６，１７は、歯車２０によって、その相対位置が高い精度で、すなわちμｍ範囲で決定されるように案内される。２つの支持体１６，１７は、それらに関連するシリンダ３６，３７によって駆動される。右側の支持体１７は右側のシリンダ３７によって駆動され、左側の支持体１６は左側のシリンダ１６によって駆動される（用語「右」および「左」は、この場合、図１に示されるような図を再び参照する）。

図２および図１に従う位置において、把持装置４は解放され、ある長さに切断された管部分２を受け入れる状態にある。管部分２を把持するために、２つの支持体１６，１７は移動方向Ｖまたは移動方向Ｖとは逆方向に移動する。支持体１６は移動方向Ｖに上方に移動し、支持体１７は移動方向Ｖとは逆方向に下方に移動する。結果として、２つの把持ジョー２１，２２（図示せず）は相互に向かって移動し、ある長さに切断された管部分２が把持される。

位置決定装置３０，３１は、傾斜した測定面３４，３５に向けられる。

図４は、図３の配置を線ＩＶ−ＩＶに沿う断面で示す。移動方向Ｖに対して傾斜した測定面３４に注目すべきである。距離センサ３２は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの測定範囲を有し、測定面３４の傾斜は、対応するように形成される。

１ 機械加工装置
２ 切り出された管部分
３ 管部分端部
４ 把持装置
５ 金属ブロック、中央要素
６ 機械加工工具
７ 第１のガイド
１０ 第２のガイド
１１ 第２のガイド
１２ 開口部
１４ 上壁
１５ 前壁
１６ 左側の支持体
１７ 右側の支持体
１８ 左側の把持アーム
１９ 右側の把持アーム
２０ 歯車
２１ 把持ジョー
２２ 把持ジョー
２３ アタッチメント
２６ 鋸刃形状
２７ 鋸刃形状
３０ 左側の位置決定装置
３１ 右側の位置決定装置
３２ 左側の距離センサ
３３ 右側の距離センサ
３４ 左側の測定面
３５ 右側の測定面
３６ 左側のシリンダ
３７ 右側のシリンダ
Ｌ 長手方向
Ｖ 移動方向

Claims (9)

1. 長尺形状部分（２）のための機械加工装置（１）であって、
   長尺形状部分（２）を適所に安定するように固定可能である、把持装置（４）と、
   固定された長尺形状部分（２）を機械加工可能である、機械加工工具（６）とを含む機械加工装置（１）において、
   中央要素（５）であって、
   機械加工工具（６）のための少なくとも１つの一体化された第１のガイド（７）と、
   把持装置（４）のための少なくとも１つの一体化された第２のガイド（１０，１１）とを有する中央要素（５）を含むことを特徴とする機械加工装置（１）。
2. 中央要素（５）は一体設計され、少なくとも１つのガイド（７）は該要素（５）の第１の壁（１４）に一体的に形成され、少なくとも１つの第２のガイド（１０，１１）は該要素（５）の第２の壁（１５）に一体的に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の機械加工装置（１）。
3. 少なくとも１つの第１のガイド（７）は、ポジティブロッキング（positive locking）によるさねはぎ係合の形態で設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の機械加工装置（１）。
4. 第２のガイド（１０，１１）は、逆方向に移動可能な２つの支持体（１６，１７）を含むことを特徴とする、請求項１，２または３に記載の機械加工装置（１）。
5. ２つの支持体（１６，１７）に対向する外壁は、２つの支持体（１６，１７）間に配置される歯車（２０）と協働し、回転の結果として、歯の係合を介して２つの支持体（１６，１７）を案内する鋸刃形状（２６，２７）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の機械加工装置（１）。
6. 支持体（１６，１７）の外壁は、少なくとも１つの第２のガイド（１０，１１）との接触面を増大させるための波形形状を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機械加工装置（１）。
7. ２つの支持体（１６，１７）のそれぞれには、把持ジョー（２１，２２）が設けられ、把持ジョーの協働によって、長尺形状部分（２）が機械加工工具（６）による機械加工のために正確な位置に固定可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の機械加工装置（１）。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の機械加工装置のための位置決定装置（３０，３１）であって、測定面（３４，３５）に向かう測定方向に向けられる距離センサ（３２，３３）と、移動方向（Ｖ）において測定方向に対して横切って移動可能な支持体（１６，１７）とを含み、測定面（３４，３５）は、移動方向（Ｖ）において傾斜するように設計されることを特徴とする位置決定装置（３０，３１）。
9. 移動方向（Ｖ）における支持体（１６，１７）の別の位置に応じて、別の距離がそれぞれ、距離センサ（３２，３３）と測定面（３４，３５）との間に見出すことができることを特徴とする、請求項８に記載の位置決定装置（３０，３１）。

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