处理系统的制作方法

处理系统
1.本发明涉及一种用于特别是由可压制材料制成的模制零件的处理系统，以便从压制设备中除去这种零件并将其转移至存放位置并存放在那里。存放位置特别地可以是工件托架。


背景技术：

2.用于从压制设备(特别是粉末压机)中除去并转移模制零件的处理系统或者定位设备是已知的，所述压制设备除去在粉末压机中使用基本上呈粉末状和/或粒状形式的材料压制的模制零件或者粉末压坯，并将它们供应至进一步的处理过程。特别地，粉末压坯被供应至后续的烧结过程，在其中粉末压坯在高温下被烧结以形成均匀致密的模制零件。在压制过程之后，该粉末压坯，也被称为压制件或者坯件，通常放置在压制设备的下部工具或下部冲头装置上并由处理系统的夹钳或者合适元件从那里拾取，接着被运输至存放位置并被放置。粉末压坯通常具有一些复杂的丝状结构并且在这个阶段的特点在于最小化的坚实度或坚固性。因此，尽管也需要特定的动态响应，必须精准地进行处理操作(诸如夹持或拾取、运输和放置粉末压坯)并且具有尽可能小的振动。
3.具有scara机器人或者多轴臂机器人的系统或者还具有连续布置的线性轴的系统已知用于粉末压坯的自动处理。通过多个移动设备的方式进行处理，该多个移动设备被设计为线性轴和/或铰接臂轴和/或被设计为旋转轴，使得能够进行自由度尽量多的平移移动序列和/或旋转移动序列。如果各个线性轴和/或铰接轴互补以形成连续运动系统，由此一个轴通过一个或者多个其他轴来支撑，这增加了要移动的质量。因此，增加了质量惯性以及精度偏差和/或振动。
4.由de10002981已知一种具有水平的y线性轴的用于粉末压坯的处理系统，该粉末压坯被制造于压机中并且由烧结材料或者可压制的陶瓷材料制成，水平布置的x线性轴被可移动地布置在水平y线性轴上，而具有夹钳的臂被布置在x线性轴上，该夹钳还可以在竖向方向上移动。正如其他具有连续布置的线性轴的系统一样，其中第一线性轴被布置在第二线性轴上并且第二线性轴在第三线性轴上并且设置了多个独立线性驱动，导致了不利的质量比，使得即使仅移动一个线性轴也会对特定加速度惯性有影响。因此，常规处理系统中要被加速和减速的质量往往与要被运输的模制零件的质量完全相反。另外，这样的处理系统所需要的装配空间是很大的，这在一些空间有限的粉末压机周围是不利的。此外，例如，好的易维护性和用于托架精准承载的可使用的大存放表面是处理系统的要求。
5.本发明的目的是开发一种用于模制零件的处理系统，该处理系统使得可以精准并且高效地处理(即拾取、运输和放置)不同形状的敏感物体的，同时避免损坏它们。此外，处理系统应当在压制设备(例如粉末压机)的区域内设有夹持和/或处理单元以及最大灵活度的模块化结构，并具有好的易维护性和可穿越的大区域。
6.这些目的通过根据权利要求1所述的处理系统来实现。可以在从属权利要求和说明书中发现这个处理系统的有利的详细内容。


技术实现要素：

7.以下，根据笛卡尔坐标系，x方向被理解为水平方向，在水平方向上模制零件被线性地从拾取位置运输至放置位置。垂直于这个方向，y方向水平地延伸。y方向和x方向覆盖了水平的x-y平面。z方向被指定为竖向方向，该竖向方向垂直于水平的x-y平面延伸。通常，由线性单元指定的是具有线性引导件的驱动线性轴以及可以沿着线性引导件以平移的方式被移动的引导滑动件；或者分别地由旋转轴(例如c轴或者相应的d轴)指定旋转元件。
8.以下将描述根据本发明的处理系统，涉及模制零件或者相应粉末压坯的处理，并且与压制设备相关联，但是其也可以用于其他模制零件或者相应元件的拾取、运输和放置，并且因此不仅可用于与压制设备组合。
9.根据本发明的处理系统基于这样的原理：借助于两个独立的驱动以及与移动传递装置的操作连接，可以在水平方向上和/或竖向方向上进行任意两个轴上的移动。
10.公开了用于从压制设备移除模制零件的处理系统，其包括：控制单元；具有至少一个线性引导件以及第一引导滑动件和第二引导滑动件的线性轴系统，该第一引导滑动件和第二引导滑动件在至少一个线性引导件的方向上是可以相互独立地移动的；以及，可移位地保持在第一引导滑动件和第二引导滑动件上的引导架，该引导架在与至少一个线性引导件的方向形成角度α的方向上是可移动的。
11.在处理系统的实施方案中，第一引导滑动件借助于第一引导装置被可移位地连接至引导架并且第二引导滑动件借助于第二引导装置被可移位地连接至引导架。因此，引导装置包括线性导引部件和在线性导引部件中可线性地移位的导轨。第一引导装置和第二引导装置被布置在相对于至少一个线性引导件的方向的不同定向上。
12.设定根据本发明的处理系统的控制单元，从而以一致的方式控制处理系统的移动，并且也可以通过控制相关联的压制设备来设置。
13.在处理系统的优选实施方案中，线性轴系统包括具有第一引导滑动件的第一线性轴和具有第二引导滑动件的第二线性轴，第一线性轴和第二线性轴被布置为彼此平行。例如，如x线性轴(例如被设计为具有x线性引导件的x线性轴)，每个x线性轴具有一个x引导滑动件，因此以通过控制单元控制的方式，相应的引导滑动件可以在线性引导件的方向上被彼此独立地移动。在所描述的实施方案中，引导架被布置在x-z平面上并且引导架在这个平面内是可移动的，其中该引导架被可移动地保持在平行的线性轴的引导滑动件上。
14.引导滑动件可以同步地移动或者相对彼此地移动，因此在后一种情况下，引导滑动件在线性引导件的方向上被相互偏移地移动。通过引导滑动件沿着线性引导件的方向相对移动，在线性引导件的方向上和垂直于它的方向上(例如在x和z方向上)，通过由此产生的重叠移动的方式，得出被连接至引导滑动件的引导架的定位结果。特别地，由于有利的重量分配，就所移动的引导架以及由此可以在引导架上被拾取的元件的运动而言，在线性轴系统中两个平行独立的线性轴的布置证明是非常有效的。
15.可以想到平行于彼此的两个线性轴的不同布置。平行的线性轴可以被彼此相邻地布置，使得引导滑动件沿着外部线性引导件是可移动的。替代地，平行的线性轴可以被布置为彼此隔开一段距离，使得引导滑动件在相对的内部线性引导件之间是可移动的。
16.在根据本发明的处理系统中，引导架被可滑动地连接至引导滑动件，因此同具有线性轴的引导滑动件一起移动的引导架在由线性引导件的方向(例如x方向和垂直于x方向
的方向，特别是z方向，以及因此在x-z平面上)所覆盖的平面上是可移动的。例如，引导架可以是具有至少一个侧面构件和一个横向构件的框架状构造，因此至少一个侧面构件以合适的方式(例如，通过可在侧面构件上移位的引导装置的方式)被连接至引导滑动件。
17.以这样的方式设计引导装置，使得引导架在如下方向上执行移动，该方向以一角度延伸至由至少一个线性引导件所确定的方向。出于此目的，引导装置包括至少一个线性导引部件，在线性导引部件中导轨以线性地可移位的方式被引导。线性导引部件可以被布置在侧面构件上或布置在相应的引导滑动件上。因此，在线性导引部件中被可滑动地引导的导轨然后被设置在引导滑动件上或者设置在引导架的侧面构件上。
18.为了引导架在由至少一个线性引导件的方向和另一个方向所覆盖的平面(例如x-z平面)上的移动，引导装置有必要相对于彼此被布置在不同定向上，其中该引导装置用于可移动地连接引导架与相应的引导滑动件。因此，例如，引导装置可以被布置用于在z方向上可移位地连接一个引导滑动件与至少一个侧面构件，并且在这个实施方案中，引导装置可以与x线性轴的方向形成90
°
的角度。用于可移位地将其他引导滑动件连接至侧面构件的其他引导装置与x线性轴的方向形成小于90
°
的角度(优选是角度α)。在优选的实施方案中，以这样的方式布置引导装置，使得引导装置与至少一个线性引导件的方向形成相同大小但是不同符号的角度。
19.在具有框架状构造的引导架的实施方案中，通过两个侧面构件，为了引导滑动件中的一个和引导架的侧面构件中的一个的可移位连接的更好稳定性，设置了两个引导装置，这两个引导装置以与线性引导件的方向成一角度地相互平行地定向。
20.在处理系统的实施方案中，控制单元被布置为同步地或者沿着至少一个引导滑动件的方向相对于彼此地将引导滑动件移动至预定位置。
21.如果两个引导滑动件沿着至少一个线性引导件(例如沿着至少一个x线性轴)被同步地移动，在x方向上仅发生被布置在引导滑动件上的引导架的平移移动。例如，这可以对应于从模制零件的移除位置或者拾取位置至存放位置的线性运输路径，由此存放位置是称重工具或用于后续过程的工件托架，在工件托架中模制零件被放在托板上。放在托板上通常需要多个拾取和放置的操作，因此对模制零件重复夹持和放置与高损坏风险相关联并且因此必须被精准地执行，其中模制零件在过程的这个阶段中是易损的。这是通过根据本发明处理系统的轻重量结构和精准控制与之连接的夹持元件的移动来实现的。
22.通过引导滑动件沿着至少一个线性引导件相对移动，例如当引导滑动件被非同步地移动但是在x线性轴的方向上彼此偏移时，被可滑动地连接至引导滑动件的引导架在竖向方向上被移动，用于竖向提升。通过引导滑动件沿着线性引导件的方向相对移动，引导架自身沿着如下方向相对于线性引导件移位(例如在z方向上，即执行竖向提升)，其中该方向通过引导滑动件和引导架之间连接的引导装置的定向可调整，使得引导架是可调整和可定位的。因此，角度α对于竖向提升是决定性的，该角度α可以通过所选择的构造方式在线性引导件的方向和引导装置的定向之间来调整。
23.根据通过处理系统待进行的处理操作，引导架可以以模块化方式与其它线性轴、旋转轴和/或功能装置组合。在优选的实施方案中，c轴可以被容纳在引导架上，该轴在z方向上延伸并且被设定为可旋转地保持功能元件，如下文更详细描述的。因此，功能元件可以围绕z方向被枢转或者旋转。
24.在一个实施方案中，根据本发明的处理系统被设定为可互换地容纳功能元件，例如在c轴上，因此功能元件自身可以具有不同类型并且也可以包括其它线性轴或者旋转轴。相应地，还可以设置d轴，使得可接收的功能元件中的至少一个可以借助于此d轴被旋转，例如，从而可以改变所夹持的模制零件的定向。
25.在一个实施方案中，至少一个可互换的功能元件可以被设计为夹持元件，以例如从粉末压机的冲头组件拾取模制零件。合适的夹持元件可以被设计为具有额外功能以用于旋转、变向或倾斜的真空夹具、吸盘、孔夹或者夹钳。另外，可以设置其它功能元件，这些功能元件能够通过c轴的旋转被带至工作位置。例如，这样的功能元件可以被设计为清洁元件，该清洁元件被设定为在移除粉末压坯或者模制零件之后，清理在粉末压机的冲头装置中用于制造模制零件的模具。
26.优选地，处理系统设定为在拾取位置从压制设备中取出模制零件，从拾取位置将模制零件运输至存放位置并且以定位的方式将它放置在存放位置。因此，存放位置可以是称重工具。替代地，存放位置可以是工件托架。因此，处理系统能够用高度重复、定位和精确顺序来夹持、提升、变向、定位和存放模制零件，因此可以用高循环时间来移动大量不同的零件。
27.根据处理系统的一个实施方案，从x方向上的移动叠加和围绕c轴和/或d轴的旋转对在y轴方向上可移动地安装在处理系统上的功能装置或者至少一个功能元件进行定位。优选地，c轴设定为在拾取位置拾取以任何方式定位的模制零件或者通用零件，并且以合适位置和布置将它们放置在存放位置。此外，d轴可以设定为总体上补偿由c轴导致的模制零件的定向的改变，或者相应地能够在可确定的定向上放置模制零件，并且因此精准地放置在位，例如在托架平板上。
28.优选地，可以设置检测装置或者相应的检测系统用于检测位置，以检测功能装置在x方向和z方向上的位置，例如通过捕获平行线性轴在x方向的位置以及考虑角度α对信号进行处理。这呈现了相对于间接确定引导滑动件位置的优点，其中间接确定引导滑动件的位置通常是不太精确的。
29.根据一个实施方案，处理系统可以包括用于重量补偿的装置。在根据本发明的处理系统的优选实施方案中，在引导滑动件上设置了气动装置或者液压装置用于对放置在引导滑动件上的元件进行重量补偿。因此，对应的装置可以被布置为具有不同取向，例如平行于引导装置和/或平行于线性轴。除了引导滑动件的重量和作用在引导滑动件上的负载重量，也补偿了具有功能装置的引导架的质量，和/或c轴和/或d轴的质量。因此，这些质量不通过线性轴(尤其x线性轴)的驱动来保持。这防止线性轴除了动态驱动力矩之外必须应用连续力矩，这会在不利情况下急剧增加线性轴的驱动功率。
30.对于根据本发明的用于模制零件的处理系统的设计，其包括控制单元和线性轴系统，该线性轴系统包括至少一个线性引导件和两个引导滑动件，该两个引导滑动件可以彼此独立地移动并且也可以相对彼此沿着至少一个线性引导件的方向移动，相关联元件的移动会有助于更动态地执行。由于最大化的灵活度，处理系统的设计仅需要小的装配空间并且可以容易地与其他装备组合。特别地，由于根据本发明的处理系统的紧凑设计，与用于从冲头装置移除模制零件的压制设备相关联的使用被证明是有益的，并且还提供了好的易维护性和可穿越的大区域。
31.对于根据本发明的处理系统，可以在控制单元的控制下在所包括的功能元件的空间方向上协调的平移和/或旋转移动。缺少常规设置的z线性轴不仅提供了在惯性方面的优势，而且在线缆和空间需求方面简化了处理系统的周边设置。特别地，可以避免z线性轴的引导错误，除了x方向和/或y方向的偏差，还可能导致待被定位的功能元件的偏移。
32.可以使用不同驱动单元以驱动线性轴和/或旋转轴。例如，在动态、精度和同步方面，皮带轴对于高行驶速度和长行驶距离、芯轴对于提高的精度以及线性马达轴对于特殊需求均是已知的。使用线性马达能够允许最高的加速度，由此通过多个处理来减小周期时间。
33.引导滑动件可以通过辊子、滚珠导轨或者滑动导轨被可移动地保持在设置于线性轴上的对应的引导轮廓件上。
附图说明
34.通过参考附图在以下不同实施方案的描述中发现本发明的其他优势和细节。
35.图1示出了根据在第一实施方案中的本发明的处理系统的示意透视图；
36.图2示出了根据在第二实施方案中的本发明的处理系统的示意透视图，示出根据本发明的处理系统的前视图。
37.图3示出了根据在第三实施方案中的本发明的处理系统的示意透视图；
38.图4示出了部分地移除元件的根据第三实施方案的本发明的处理系统的示意详细视图。
具体实施方式
39.图1中示出的处理系统1与设备相关联，优选地压制设备或者相应地粉末压机，用于使用上部和下部冲头装置从粉末状和/或粒状可压制材料来制造模制零件。处理系统1包括控制单元(未示出)，该控制单元也可以具有粉末压机。在图1的第一实施方案中，借助于控制单元能够控制线性轴系统，其包括：线性轴10，该线性轴被设计为x线性轴10；和，在x方向延伸的线性引导件12，在线性引导件上布置了第一引导滑动件14和第二引导滑动件16。可以沿着线性引导件12驱动第一引导滑动件14和第二引导滑动件16，第一引导滑动件14和第二引导滑动件16彼此通过控制单元被独立地控制。因此，第一引导滑动件14和第二引导滑动件16可以被同步地移动，即以相同的速度以及距彼此相同的距离d。然而，处理系统1也能够被以这样的方式设定，即，第一引导滑动件14和第二引导滑动件16相对彼此移动或者相应地可驱动至相应的端部位置，其中在x方向上的距离d在第一引导滑动件和第二引导滑动件14、16之间的某个区域是可调整的。
40.在第一引导滑动件14和第二引导滑动件16上，侧面构件20借助于第一引导装置30和第二引导装置40被可滑动地保持。在图1中所示出的实施方案中，第一引导装置30包括被保持在第一引导滑动件14上的线性导引部件32并且在其中滑动地被接收且保持在侧面构件20上的导轨34被布置在z方向上，导轨34在所述方向上可被线性地移动。第二引导装置40包括被保持在第二引导滑动件16上的线性引导件42和在其中被引导的导轨44，该导轨与x方向成角度α并且被支撑在侧面构件20上。
41.侧面构件20是引导架24的元件并且设计为使得一个容纳部50被提供用于c轴60。
这个c轴60与连接元件62处于操作性地连接。功能元件70可以被可互换地被附接至连接元件62，功能元件例如被设计为夹持元件72或者清洁元件74，并且第一引导滑动件14的和第二引导滑动件16借助于c轴60的移动可以被带至期望的位置。c轴60以及功能元件70可以根据需要与处理系统1以模块化的方式被组合。
42.图2中所示出的是处理系统1的第二实施方案的细节，在其中与在图1的第一实施方案中相同或者相当的元件已经被设计使用相同附图标记或者符号。在第二实施方案中，线性轴系统10包括两个线性轴，包括形成第一x线性轴100的具有第一引导滑动件14的第一线性引导件12.1，以及形成第二x线性轴102的具有第二引导滑动件16的第二线性引导件12.2。两个x线性轴100和102被彼此相隔一段距离平行地布置，由此相应的引导滑动件14、16在形成的临时空间中被内部地引导。
43.借助于第一引导装置30或者相应的第二引导装置40，第一侧面构件20.1以可移位的方式被保持在第一引导滑动件上，并且第二侧面构件20.2以可移位的方式被保持在第二引导滑动件上。第一侧面构件20.1和第二侧面构件20.2与至少一个横向构件22形成框架状的引导架24(未示出)，其他轴例如c轴可以被容纳在其中。
44.如图2所示出的，第一引导装置30和第二引导装置40以这样的方式被定位，即它们各自与x方向形成一角度，该角度例如具有量α但具有不同符号。然而，第一引导装置和第二引导装置30、40之间的相应角度可以与x方向形成不同角度。
45.在图3中以示意的方式透视地示出是处理系统1的第三实施方案，该处理系统包括两个平行的x线性轴100、102。还示出了第一引导滑动件14和第二引导滑动件16，在第一线性引导件12.1或者相应的在第二线性引导件12.2中，该第一引导滑动件14和第二引导滑动件16是可沿着x方向移动的。因此，第一引导滑动件14和第二引导滑动件16以可移位的方式被保持在线性引导件12.1或者相应的线性引导件12.2上，并且借助于驱动单元(例如线性马达)是可移动的，所述驱动单元被设置为平行于线性引导件12.1和12.2或者被集成在其中。引导架24通过x线性轴100、102是可移动的。
46.引导架24被设计为一种框架，包括侧面构件20.1、20.2，所述侧面构件彼此平行地设置，并且每个侧面构件借助于引导装置30，40以可滑动的方式被容纳在第一引导滑动件14或者相应的第二引导滑动件16上。因此，引导架24在x-z平面上是可移动的，该引导架与x方向形成角度α。
47.x线性轴100、102的设置可以例如参考沿着线性引导件12.1或者相应的线性引导件12.2的标记进行，所述标记通过扫描头(未示出)来扫描，以便确定平行的独立x线性轴100、102的相应当前位置。替代地，x线性轴100、102的设置可以经由驱动单元间接进行。常规位置控制器可以被用于所有移动轴，即线性轴和旋转轴，以便控制相应的预定的目标位置，从而可以定位与之连接的功能元件。
48.其他线性轴、旋转轴或者功能装置能够被容纳在引导架24上。所示出的是c轴60，其被容纳在容纳部50中，并且借助于连接元件62，其他功能元件可以被可互换地添加，所述功能元件通过c轴60可绕z方向旋转。校正来自功能元件中的一个功能元件的预定移动的偏差，由此平移和旋转的自由度通过相对于合适参考系统的合适测量系统来确定。
49.引导架24基本上沿着x方向移动，但借助于根据本发明的处理系统在z方向上也是可移动的，而不需要单独设置的线性轴。两个平行独立的x线性轴100、102的相对运动或者
可滑动地容纳在其上的第一引导滑动件和第二引导滑动件14、16的相对运动，能够产生侧面构件20.1、20.2的移动，其中侧面构件是通过引导装置30、40(未示出)被可滑动地连接至在引导滑动件上并且沿着相对x方向成角度α的方向与引导架24连接。因此，引导架24能够进行竖向提升，而不需要为此目的设置另外的线性轴z。
50.图4中所示出的是处理系统1的第三实施方案的透视图，为了更好的呈现一些零件已经被省略。图4中所示出的例示基本上对应于图3中的例示，因此一个侧面构件20(即侧面构件20.1)已经被省略，或者仅被示意性地示出，以便示出引导装置30、40的布置。在每个侧面构件20.1、20.2上，两个引导装置30和40各自被相互平行地布置，它们在相对于x方向的每个边上形成大小相同但是相反符号的角度α。第一引导滑动件和第二引导滑动件14、16通过每边的第二引导装置30、40与相应的侧面构件20.1，20.2的连接改进了运动行为，尤其是刚度，并且防止了振动。此外，在每个侧面构件20.1、20.2上设置重量补偿件80以补偿作用在线性轴100、102上的重量。