СТАНОК
MACHINE

Изобретение относится к станку для обработки или для механической обработки детали, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Известный из уровня техники станок имеет для этого по меньшей мере одно содержащее рабочий инструмент средство для обработки, передвигающееся во время обработки или механической обработки детали относительно приспособления для зажима детали. Этим средством для обработки может быть, например, шпиндель сверлильно-расточного станка, штамп пресса, а также червяк экструдера. Само средство для обработки может быть предусмотрено в станке, в частности, подвижным и оснащенным одним или несколькими рабочими инструментами. Хотя средство для обработки может быть образовано исключительно самим рабочим инструментом.
Изобретение может быть использовано совместно со всеми станками, которые перемещают во время обработки конструктивный элемент как часть движущихся средств обработки, с помощью любой приводной техники. Это могут быть станки с линейно передвигающимися конструктивными элементами или также станки с вращающимися конструктивными элементами. В частности, эти станки для обработки резанием, например, токарные станки, фрезеровальные машины, строгальные станки, шлифовальные станки, сверлильно-расточные станки или подобные машины. Изобретение применимо также в отношении машин для литья под давлением, в которых, например, передвигается червяк. В конечном счете, область применения изобретения ограничена только такими машинами, которые имеют во время эксплуатации передвигающийся конструктивный элемент, который можно использовать согласно изобретению способом.
Деталями могут быть, согласно изобретению, все возможные формы и варианты их исполнения: металлические конструктивные элементы, конструктивные элементы из полимерного материала или также пищевые продукты. Для возможного применения изобретения может служить, например, станок, выполненный в виде устройства для прессования для пластической деформации названных деталей. Такое устройство для прессования имеет по меньшей мере одну поверхность опорной части и по меньшей мере один штамп пресса, с возможностью его подведения при возвратно-поступательном движении к поверхности опорной части.
Устройства для прессования этого типа известны из документа ЕР 1 988 781 A1. Это известное устройство для прессования используют для прессования пищевых форм, причем применимость данного изобретения не ограничена конструкцией и конфигурацией детали. Сначала штамп пресса подводят при возвратно-поступательном движении во время рабочего такта к опорной части. Вследствие этого деталь прижимается к полости пресс-формы, которая может быть расположена в опорной части и/или в штампе пресса и формируется. Затем штамп пресса снова отходит назад и сформированную деталь извлекают.
В частности, для манипуляции с не обработанными или готовыми деталями часто используют захваты, присоски, эжекторы или другие средства для манипуляции деталями, приводимые в действие повышенным или пониженным давлением, которые обычно подключаются, как правило, к существующему в зоне промышленного предприятия контуру сжатого воздуха. Наряду с этими средствами для манипуляции деталями с помощью сжатого воздуха могут быть также реализованы другие конструктивные элементы или их функционирование. Однако, во всех случаях необходимо снабжение сжатым воздухом или пониженное давление.
В частности, на небольших предприятиях, или на предприятиях, где используют только один или немного промышленных станков, как правило, отсутствует обычно имеющаяся на больших предприятиях инфраструктура. Именно для обработки деталей, которые не изготавливают в классической, крупномасштабной промышленной среде, часто отсутствует инфраструктура, обеспечивающая подачу сжатого воздуха. В таких случаях либо отказываются от применения компонентов, приводимых в действие пневматически или гидравлически, либо с большими затратами дооснащают инфраструктуру.
Из документа ЕР 2 774 750 A1 известен пресс, имеющий напорный контур, имеющий накопитель энергии, соединенный по потоку через напорный трубопровод с насосным устройством и выход давления. На выходе давления можно отводить по трубопроводу подачи сжатого воздуха имеющуюся в накопителе энергии разницу давления с давлением внешней среды. При этом насосное устройство соединено по потоку с напорным трубопроводом и имеет перемещающийся возвратно-поступательно, приводимый в действие механически насосный элемент для всасывания или откачивания рабочей среды.
В этом варианте исполнения насосное устройство используется для создания дополнительного гидравлического давления с помощью отдельного, приводимого в действие двигателем насоса в качестве гидравлического двигателя. Это дополнительное давление прикладывают для преодоления пиковых усилий дополнительно к собственному усилию деформации пресса к его штампу пресса. Правда, гидравлическое давление создают с помощью отдельного насоса, что соответственно означает большие конструктивные издержки.
Из документа DE 10 2011 001 955 A1 известен рабочий инструмент, имеющий верхний рабочий инструмент и нижний рабочий инструмент, причем обе детали рабочего инструмента подвижны относительно друг друга, а при обработке, вследствие относительной подвижности, создается потенциальная энергия. В последующем ее можно снова снимать и использовать для приведения в действие дополнительного рабочего инструмента.
Однако этот рабочий инструмент не обеспечивает также предоставление и использование потенциальной энергии вне рабочего инструмента. Похожее решение раскрыто в документе DE 198 30825A1.
Задача изобретения - создать станок, обеспечивающий рабочее давление, с наименьшими требованиями к средствам оснащения, касающимся здания.
Эта задача решается с помощью станка согласно пункту 1 формулы изобретения.
Согласно изобретению, насосный элемент соединен теперь механически непосредственно или опосредовано со средством обработки так, что при обработке или механической обработке детали с помощью сопутствующего движения средства для обработки передвигается насосный элемент. Имеющееся в любом случае вследствие эксплуатации станка движение средства для обработки используется для перемещения насосного элемента. Это обеспечивает также простую конструкцию генератора повышенного давления или генератора в окружающем станок пространстве, в котором отсутствуют источники сжатого воздуха или пониженного давления.
Согласно изобретению, станок характеризуется, в частности, тем, что используемый в качестве аккумулятора давления пневматический накопитель энергии находится не в рабочем инструменте и предпочтительно не перемещается также вместе с рабочим инструментом, а расположен стационарно в неподвижных деталях станка. Благодаря этому, он может использоваться для снятия энергии в виде сжатого воздуха или пониженного давления для самых различных целей. Это могут быть рабочие инструменты с резким приводом, эжекторы или захваты, или также пневмопистолеты, используемые оператором станка.
Насосный элемент насосного устройства передвигается, согласно изобретению, при эксплуатации согласно назначению станка с помощью двигающегося вместе с ним конструктивного элемента станка, причем он соединен механически так, что передвигаемый станком конструктивный элемент является насосным элементом или приводит его в движение, а остальное насосное устройство выполнено, как отдельное от рабочего инструмента и является неподвижным. В частности, оно не перемещается вместе с рабочим инструментом и соединено с также не перемещающимся вместе накопителем энергии гидравлически. В качестве альтернативы насосный элемент также может быть фиксированным, в то время как камера, в которой насосный элемент подвижен, соединена со средством для обработки так, что она передвигается.
Теперь, согласно изобретению, становится возможно, что станок сам создает требующуюся от него или в его непосредственной близости необходимую пневматическую или также гидравлическую инфраструктуру. С одной стороны, некоторым станкам самим требуется гидравлическое давление или пневматическое давление для осуществления функционирования. С другой стороны, такая потребность может существовать, однако, в ближайшем окружении, например, при извлечении деталей из держателя, в котором обрабатывалась деталь или при перестановке детали из одной рабочей позиции в другую, или на конвейерную ленту. Очистка участка обработки сжатым воздухом также может обеспечиваться, например, согласно изобретению, независимо от локальной инфраструктуры.
По существу, изобретение можно применять не только в сочетании со станками, имеющими линейно перемещающийся конструктивный элемент для приведения в движение насосного устройства, но и с приводимыми в действие вращающимися конструктивными элементами. Для этого с помощью обычных передач вращательное движение преобразуется в поступательное или вращающийся конструктивный элемент используют также для создания гидравлического или прагматичного давления. В этой взаимосвязи может использоваться, например, конструкция, похожая на двигатель Ванкеля, где в полом цилиндре установлен с вращением поршень насосного устройства.
Однако особенно просто изобретение можно реализовать со станками, в которых используется поступательное движение конструктивного элемента станка. Это может быть, например, уже названное прежде устройство для прессования. В последующем приводится описание изобретения в сочетании с таким устройством для прессования, причем названные признаки распространяются, однако, и на другие, указанные прежде устройства. Изобретение можно применять даже в сочетании с роботами или логистическими устройствами.
Соединение с передвигающимся конструктивным элементом можно осуществлять непосредственно или посредством рычажной передачи. Также возможно промежуточное включение передаточного механизма, например, для более быстрого или более медленного, чем подвижный конструктивный элемент, перемещения насосного элемента. Даже сам конструктивный элемент может быть насосным элементом насосного устройства.
В предпочтительном варианте применения изобретение используют для создания пневматического повышенного или пониженного давления. Тогда в этом случае газообразной рабочей средой, используемой для создания повышенного или пониженного давления, может быть воздух, окружающий производственный участок. Однако, по существу, может найти применение замкнутая система с другой, с возможностью сжатия рабочей средой.
Кроме того, в другом предпочтительном варианте, в качестве насосного устройства используют также гидравлическое решение, в этом случае станок имеет замкнутый контур жидкости, в котором предусмотрено насосное устройство и который подходящим способом может преобразовывать, например, скорость потока в давление воздуха или в пониженное давление. Естественно, что протекающую жидкость и ее давление потока можно использовать также по-другому. При применении гидравлического решения естественно создают сжимающее давление гидравлического давления. Правда, в этом случае насосное устройство накапливает потенциальную энергию, например, посредством напряжения пружинных средств, поднятия грузов или подобных мероприятий, которую можно использовать затем для получения гидравлического давления.
Однако существенным для применения изобретения является применение пневматического насосного устройства, создающего легко и просто повышенное давление и направляющего его в напорный трубопровод. Этот напорный трубопровод соединен по потоку с пневматическим накопителем энергии, причем предвключенный перед накопителем энергии регулирующий клапан, в частности, снабженный стравливающим отверстием, обеспечивает в основном постоянное давление в пневматическом накопителе энергии.
От пневматического накопителя энергии, в свою очередь, проходит трубопровод подачи сжатого воздуха, либо к точке передачи, в которой через подходящее место соединения можно отводить сжатый воздух, либо пониженное давление, или - непосредственно к одному или нескольким пневматическим потребителям. Пневматическими потребителями могут быть в этой связи все средства, приводимые в действие пониженным давлением или сжатым воздухом. Ими могут быть, например, уже названные захваты, эжекторы, присоски или прочие средства управления потоком материала или функционированием станка. Созданное повышенное давление можно использовать также только в целях очистки, например, для выдувания полости пресс-формы устройства для прессования или для очистки пути, через который проходит деталь после обработки.
В напорном трубопроводе предусмотрены необходимые клапаны, обеспечивающие в случае использующегося как компрессор насосного устройства такую передачу повышенного давления в направлении пневматического накопителя энергии, во время которой при цикле всасывания компрессора клапан закрывается и, например, засасывается наружный воздух. Это всасывающее отверстие для наружного воздуха снова может снова закрываться также клапаном, самостоятельно закрывающимся при появлении повышенного давления в напорном трубопроводе и открываться при возникающем всасывающем давлении. Если насосное устройство является всасывающим устройством, эти клапаны будут работать естественно точно в противоположном направлении.
В предпочтительном варианте исполнения изобретения в качестве насосного устройства используют цилиндропоршневой блок. Он может иметь, например, поршень, соединенный непосредственно или посредством вспомогательного средства опосредовано со штампом пресса устройства для прессования. В частности, поршень передвигается синхронно и попеременно со штампом пресса. В случае различной длины хода штампа пресса и поршня можно использовать передачу, учитывающую это обстоятельство.
В возможном варианте исполнения изобретения сам подъемный шток штампа также может образовывать цилиндр цилиндропоршневого блока. В этом случае цилиндр перемещается попеременно, а поршень, в частности, фиксируется, например, посредством крепления в неподвижном конструктивном элементе устройства для прессования, и в результате движения цилиндра происходит необходимое уменьшение или увеличение рабочего пространства вверху или внизу поршня. И, наоборот, в случае отдельного цилиндропоршневого блока скорее будет перемещаться поршень.
По существу, первый возможный вариант исполнения изобретения имеет контур напорного трубопровода. Он может питаться от одного или также от нескольких насосных устройств. Несколько насосных устройств предлагаются, в частности, тогда, когда устройство для прессования имеет несколько отдельных подъемных штоков. Однако, возможно, если вокруг одного единственного подъемного штока располагаются несколько насосных устройств. Кроме того, контур напорного трубопровода имеет напорный трубопровод, а также необходимые клапаны, регулирующий клапан, пневматический накопитель энергии, а также трубопровод подачи сжатого воздуха с необходимыми подключениями и местами соединения. Используемые конкретные места соединения и конструктивные элементы зависят, по существу, от потребности пользователя.
Другой вариант исполнения изобретения может иметь также два или большее количество контуров напорного трубопровода. В частности, первый контур напорного трубопровода может использоваться, например, для создания повышенного давления, в то время как другой контур напорного трубопровода - для создания пониженного давления. Также могут создаваться разное повышенное давление, в этих случаях для каждого контура напорного трубопровода предусматривают отдельный пневматический накопитель энергии.
В другом варианте исполнения изобретения, который может использоваться также в сочетании с прежде описанным созданием разных величин давления, пневматический накопитель энергии питается с помощью нескольких насосных устройств. Так, например, посредством подходящей передачи одно из двух насосных устройств может функционировать, например, с отсрочкой по времени с другим насосным устройством. Тогда, благодаря перекрывающейся, синусоидально проходящей подаче давления, можно достигать гармонизации функционирования.
Кроме того, в предпочтительном варианте исполнения изобретения, используется насосное устройство для питания двух напорных трубопроводов. В этом варианте исполнения используется первое рабочее пространство выше поршня цилиндропоршневого блока, в то время как участок ниже этого поршня используется как второе рабочее пространство. Каждое рабочее пространство соединено соответственно с другим напорным трубопроводом. Хотя у этого варианта есть, в частности, недостаток в том, что создаваемое действием насоса противодействие должно обеспечиваться силой прижима устройства для прессования, что допустимо, однако, во многих применениях. И наоборот, преимущество состоит в том, что используется один цилиндр для реализации двух насосных устройств.
Комбинация двух насосных устройств в одном цилиндре может использоваться также, как применение независимых насосных устройств для питания либо одного общего напорного трубопровода, либо двух пневматических накопителей энергии. В зависимости от варианта исполнения напорных контуров такое функционирование могло бы предлагаться теоретически также альтернативно, для этого нужно предусмотреть соответствующие соединения напорных трубопроводов и необходимые клапаны.
Другие области применения, признаки и преимущества изобретения следуют из дальнейшего описания в качестве примера примеров исполнения станка со ссылкой на чертежи. При этом дальнейшее описание этих предпочтительных примеров исполнения, а также предыдущее описание изобретения нужно понимать таким образом, что они служат только для иллюстрации основных принципов изобретения, однако, не ограничивают область применения и объем данного изобретения.
На чертежах представлено следующее:
фиг. 1 - схематический вид первого варианта исполнения выполненного в виде устройства для прессования станка с насосным устройством для создания повышенного давления;
фиг. 2 - участок насосного устройства подобного варианту исполнения согласно фиг. 1, причем насосное устройство используется для создания пониженного давления;
фиг. 3 - вариант выполненного в виде устройства для прессования станка с напорным контуром, причем, используются оба движения для создания избыточного давления;
фиг. 4 - вариант выполненного в виде устройства для прессования станка с двумя напорными контурами и двумя накопителями энергии;
фиг. 5 - участок обработки станка, выполненного в виде сверлильно-расточного станка, с преобразованием вращательного движения участка обработки в поступательное еще движение насосного элемента;
фиг. 6 - схематический вид другого варианта исполнения станка, выполненного в виде устройства для прессования с интегрированным в штамп пресса насосным устройством.
На фиг. 1 изображен в схематическом виде первый возможный вариант исполнения устройства для прессования. Это устройство для прессования имеет подъемный шток 4, на котором в нижнем участке предусмотрен штамп 1 пресса. Штамп 1 пресса установлен напротив поверхности 2 опорной части, в которой в данном случае расположена полость 3 пресс-формы для формирования детали.
В показанном варианте исполнения, ниже поверхности 2 опорной части предусмотрен пневматический потребитель в виде выталкиваемого стержня 11. Для возможности его приведения в действие даже без отдельного подвода сжатого воздуха, станок выполнен автономным и имеет для этого собственную систему подготовки сжатого воздуха. Сжатый воздух создается насосным устройством 5, выполненным в данном случае в виде цилинропоршневого блока.
Цилиндропоршневой блок имеет фиксированный цилиндр, в котором возвратно поступательно передвигается подвижный поршень, причем поршень опирается нижним концом своего поршневого штока, образующего насосное устройство 5, на поверхность штампа 1 пресса. Посредством этого соединения со штампом 1 пресса поршень, или поднимается, или опускается, и передвигается, благодаря этому синхронно со штампом 1 пресса. Изображенное соединение и его геометрию нужно понимать только, схематически, в данном случае могут использоваться все другие виды соединений.
Цилиндро-поршневой блок имеет, как выше образующего насосный элемент 6 днища поршня первое рабочее пространство 15, так и ниже днища поршня имеет не используемое в данном случае, в противоположность фиг. 3, второе рабочее пространство 16. В верхнем участке изображена возможность всасывания наружного воздуха, осуществляемого через впускной клапан.
От насосного устройства 5 продолжаются напорные трубопроводы 8 к пневматическому накопителю 7 энергии. Для предотвращения больших колебаний давления в пневматическом накопителе 7 энергии, непосредственно перед пневматическим накопителем 7 энергии в напорном трубопроводе 8, предусмотрен регулирующий клапан 14. Напорные клапаны 12,13 регулируют функцию передачи этого повышенного давления в случае повышенного давления в рабочем пространстве 15,16 насосного устройства 5 в пневматический накопитель 7 энергии, в то время как при пониженном давлении, вследствие противоположного движения поршня, закрывается соответствующий напорный клапан 12, 13, а вследствие этого предотвращается отсасывание воздуха.
Пневматический накопитель энергии в показанном примере исполнения соединен, в свою очередь, через имеющий переключающий клапан трубопровод 10 подачи сжатого воздуха с пневматическим потребителем 9. Этот пневматический потребитель 9 также является цилинропоршневым устройством, использующим повышенное давление в трубопроводе 10 подачи сжатого воздуха для движения выталкиваемого стержня 11. Возвращение этого стержня в исходное положение может осуществляться, например, с помощью пружины. С пневматическим потребителем 9 соединен соответствующий переключающий клапан, посредством которого может сбрасываться повышенное давление для возвращения выталкиваемого стержня. Это происходит под действием веса находящейся в полости пресс-формы 3 следующей детали, давления штампа 1 пресса, веса поршня или, если этого недостаточно, посредством (не изображенной на чертеже) возвратной пружины.
На фиг. 2 изображен вариант показанного на фиг. 1, выполненного в виде устройства для прессования станка. В отличие от нее, насосное устройство 5 используют в данном случае для создания пониженного давления, поэтому напорный клапан 12 закрывается при подъеме теперь используемого как насосный элемент 6 поршня насосного устройства 5, и открывается при опущенном поршне, поэтому из накопителя 7 энергии откачивается газообразная рабочая среда.
На фиг. 3 показан другой вариант исполнения изобретения. На ней насосное устройство 5 выполнено так, что используются оба движения насосного элемента 6, как вперед, так и в направленном назад направлении для создания в данном случае повышенного давления. Для этого, как в верхнем участке поршня, так и в нижнем участке поршня предусмотрен выпуск давления, находящийся в гидравлическом соединении через напорный клапан 12,13 с напорным трубопроводом 8.
На фиг. 4 представлен вариант изобретения с двумя напорными контурами и двумя накопителями 7, 7' энергии. В частности, в данном случае предусмотрен второй пневматический накопитель 7' энергии, причем в данном случае насосное устройство 5 имеет также два рабочих пространства 15, 16. Однако в противоположность изображенному на фиг. 3 варианту исполнения изобретения оба рабочих пространства 15, 16 подключены в данном случае к двум разным напорным контурам. Через напорный трубопровод 8 нижнее рабочее пространство 16 соединено с пневматическим накопителем 7 энергии, также имеющим в данном случае регулирующий клапан 14. В этом отношении функционирование не отличается от функционирования по фиг. 1.
И напротив, верхнее рабочее пространство 15 взаимодействует с другим напорным контуром, соединенным со вторым пневматическим накопителем 7' энергии, причем также и в этом случае находит применение регулирующий клапан 14. Напорный клапан 12 предусмотрен в данном случае для образования насоса пониженного давления, поэтому поршень насосного элемента 6, создающий пониженное давление во втором рабочем пространстве 15 при движении вниз, высасывает воздух из напорного трубопровода 8 этого второго напорного контура.
Затем, при повторном подъеме поршня, воздух в поршне выталкивается после закрывания напорного клапана 12 через не изображенное на чертеже выпускное отверстие, закрывающееся с помощью клапана, не работающего встречно к напорному клапану 12. Естественно, что это выпускное отверстие может также соединяться в свою очередь с первым напорным контуром трубопровода, поэтому то же самое рабочее пространство 15 может использоваться, с одной стороны, как всасывающая камера, а, с другой стороны, как создающая повышенное давление камера. Это, естественно, относится также к находящейся напротив стороне днища поршня, на участке расположенного там рабочего пространства 16 в случае показанного на фиг. 3 варианта.
В качестве примера второй пневматический накопитель энергии 7' будет здесь вместе с всасывающим средством, которое может использоваться в качестве захвата, как пневматический потребитель 9' для детали и перемещается, например, с помощью роботизированного рычага. Вариант исполнения первого напорного контура и его соединение с первым пневматическим потребителем 9 не отличаются от варианта, описанного со ссылкой на фиг. 1.
На фиг. 5 изображен вариант станка, выполненного в виде сверлильно-расточного станка или сверлильного станка со сверлильным инструментом 17. На ней изображен только участок обрабатывающего средства, насосного устройства 5 и накопителя 7 энергии. За насосным устройством 5 предусмотрены напорный трубопровод 8, а также накопитель 7 энергии с описанным уже выше клапанным средством. Этот участок не отличается от описанных ранее вариантов. В этом варианте исполнения изобретения создается повышенное давление, во всяком случае, можно так же хорошо реализовать изображенный на фиг. 2 вариант создания пониженного давления во взаимосвязи с этим станком.
На фигуре представлено, что в рамках приведенной в качестве примера конструкции шпиндель обрабатывающего средства станка имеет внешние зубья, входящие в зацепление со схематически изображенным зубчатым колесом. Вследствие этого, это зубчатое колесо приводится во вращение, преобразующееся с помощью изображенной ниже рычажной передачи в поступательно движение насосного элемента 6.
На фиг. 6 показан другой вариант станка, выполненного в данном случае также в виде устройства для прессования. На ней насосное устройство 5 интегрировано в подъемный шток 4, образующий штамп пресса. Насосный элемент 6 проходит, в свою очередь, через пустотелый цилиндрический участок подъемного штока 4 вверх и вместе с неподвижным подъемным штоком 4 участком станка. Изображенный вариант исполнения изобретения следует понимать только, как один из примеров, в данном случае возможны многие варианты. Так, как в этом варианте исполнения насосное устройство 5 перемещается вместе с рабочим инструментом, в частности, с подъемным штоком 4, передний участок напорного трубопровода 8 выполнен перед напорным клапаном 12 по меньшей мере на некоторых участках в виде эластичного трубопровода, поэтому выпуск давления из насосного устройства 5 может перемещаться вместе с рабочим инструментом.