用于自动化地加工工件的设备和方法与流程

本发明涉及用于对工件、尤其构件或大型构件进行自动化的处理、例如磨削、切割和/或去毛刺的设备以及方法。这种大型构件或构件例如是风能设施的铸造的构件。

背景技术：

构件并且尤其大型构件、即具有例如大于一米直径的非常大的构件通常必须在造型的第一制造过程之后被继续加工，直至所述构件能够用于其最终的用途。例如，大型构件在第一制造步骤中以铸造工艺制成。在此，将液态材料、例如具有或不具有附加物质的铁填入到描绘构件的阴模中。在铸造材料在模具中硬化以及移出模具之后，随后第一制造步骤结束并且制成期望的构件以用于进一步处理。

在制造铸件时，阴模或模具或铸模仅能够在特定的细节限度之内制造，使得例如不能够在模具中描绘小的开口进而在进一步的制造或加工步骤中产生小的开口。此外，阴模通常由多个组合的单独部件组成，所述单独部件通过连接区域或连接面彼此连接。这种连接面能够部分地例如不足够精确地工作，使得铸件在所述连接部位处在硬化之后存在不平坦，例如毛刺。

这种硬化的铸件、即构件或大型构件必须在继续加工之前处理，即例如除毛刺、磨削和\或切割。

对此的实例是风能设施的构件或大型构件，例如转子毂或机器承载件。转子毂形成风能设施的一部分，该部分可转动地支承在轴上、即在所谓的栓上并且在该部分上固定有转子叶片。这种转子毂例如具有多个圆形法兰，在所述圆形法兰上分别固定有转子叶片。对此，需要圆形法兰的平坦的表面，以便确保，转子叶片为了随后的使用和与之关联的空气动力学的前提能够安装在其预先限定的位置中。这样需要的表面仅通过借助模具的铸造过程不能够足够精确地进行仿制进而必需通过磨削构成。

根据现有技术，所提出的其他处理、即例如除毛刺、磨削和/或切割迄今手动地由一个或多个人员实施。然而，尤其在磨削工作中，形成非常精细的粉尘，所述粉尘一方面使观察构件变难，并且另一方面能够在吸气时引起健康危害。此外，在加工时，切下的或磨下的尖棱的部分四处乱飞。此外，在加工时也出现大的噪声。

因此，需要用于维持健康以及用于保护实施加工的人员的措施。这种保护措施例如是防护镜、专用的防护服和听力保护装置。然而这种保护措施使加工变难，因为例如通过保护措施妨碍感官。此外，工作以及保护措施导致非常高的身体负担。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是，简化构件或大型构件、尤其铸件的加工。尤其，应减小执行加工的人员的身体负担。

发明的目的至少是，提出现有技术的替选方案。

所述目的通过根据权利要求1的用于自动化地加工工件的设备以及通过根据权利要求13的用于自动化地加工工件的方法来实现。

对此，根据本发明的设备具有用于加工工件的马达主轴。工件例如是构件或大型构件，例如风能设施的铸件。加工例如包括磨削、切割和/或除毛刺。马达主轴具有工具接口，即工具容纳部，以容纳用于加工的工具。工具接口对此例如集成到马达主轴中。借助马达主轴或借助马达主轴的工具接口，例如能够容纳用于磨削、切割和/或除毛刺的工具。工具例如是磨床、切割盘、打孔机或其他车削工具。

根据本发明，该设备具有机器人，尤其机器人臂，用于保持和引导马达主轴。机器人臂例如是常见的机器人臂，如所述机器人臂在批量生产中、例如在汽车工业中使用。此外，设备具有控制单元，借助所述控制单元能够在没有手动干预的情况下控制马达主轴、工具接口或机器人。即控制单元接管马达主轴与机器人的运动进而将工具引导至构件并且沿着构件引导工具，使得进行自动化的加工。

因此，基于本发明，不再需要使用人员以手动进行工具加工。

根据一个优选的实施方式，具有工具接口的马达主轴构建成，自动化地容纳、放下和/或更换工具。因此，在没有人员在加工步骤之间为更换工具而进行干预的情况下，多个不同的直接依次的加工步骤是可行的。

根据一个实施方式，设备具有移动滑座，所述移动滑座具有行走机构，以在一个或多个车间之内在多个位置之间至少移动马达主轴和机器人。例如能够考虑的是，多个单独的车间或也称作舱室的加工站点通过大门彼此分开。进入到所述车间仅通过所述大门才是可行的。在每个所述车间之内有利地存在要加工的构件。因此，由于移动滑座，马达主轴和机器人在车间中或在车间之间的移动是可能的。

根据另一实施方式，移动滑座是轨道车辆，并且设备具有滑轨或轨道，以用于承载和引导移动滑座。通过移动滑座构成为轨道车辆以及轨道的位置，可限定马达主轴的工作区域，使得所述工作区域同时也对应于危险区域，在所述危险区域中，机器人随机器人主轴运动。因此，在所述区域之外，尤其对于人员而言不存在遇到运动的机器人的危险。由此，在加工时的安全措施提高。

根据另一实施方式，设备包括操作室，所述操作室也称作为操作室，并且所述操作室尤其设置在移动滑座处或其上方。操作室用于容纳至少一个操作者，尤其在操作室之内的座椅上容纳。因此，通过操作者可以进行构件的加工过程，其中操作者能够受保护地停留在操作室之内。

根据另一实施方式，操作室具有入口门。对于操作者而言，仅可以经由所述入口门进入。即室除了入口门之外是关闭的。关闭在本文中表示，仅设有用于输送过滤的空气和用于导出操作室的消耗的空气的送风开口和排风开口，以及用于其他线路、如电线路、气动线路或液压线路的开口。因此，用户在室中可靠地被保护防止粉尘和污物影响。在室中在没有特殊的防护装备的情况下进行工作是可行的。此外，在设置在移动滑座上的操作室的情况下，能够在构件或工件附近观察加工过程，而(也在没有防护服的情况下)不预期健康损害。

根据另一实施方式，操作室、尤其与机器人的运动无关地，可转动地设置在移动滑座上。转动运动的控制例如经由操作者的手动的输入机构是可行的。因此，通过操作者对加工过程更准确的观察是可行的，因为所述观察者能够将操作室沿进行加工的方向定向。此外，因此，操作者的人类工程学的姿态是可行的，因为所述操作者在观察时不会保持其视线方向不变，并且不必持久地将其头部相对于其身体朝向特定的方向转动。

根据另一实施方式，设备具有至少一个紧急开关或紧急断路器，所述紧急开关或所述紧急断路器用于提高安全性，以突然关断设备、尤其加工过程。例如在室之内、在进行加工的车间之内和/或在所述车间之外设置有一个或多个紧急断路器。在车间之前的紧急断路器是有利的，因为车间具有观察窗，进而也可注意在车间之外的紧急情况。

根据另一实施方式，设备具有在室之内的人员存在开关以及用于监控操作室的门接触器。门接触器和人员存在开关用于提高安全性。通过操作者在进入操作室之后关闭门并且操作人员存在开关，因此确保：操作者不再处于工作区域中，而是位于室之内。由于人员存在开关和门接触器，例如在确保操作者位于操作室中并且不再停留在工作区域中之后，例如能够将用于激活加工的信号传送给控制单元。

此外，根据另一实施方式，附加地，设有至少一个大门接触器或车间大门，以便附加地确保，除了操作者之外，没有任何其他人员尤其在加工期间进入车间。门接触器以及大门接触器例如与紧急断路器欧联，使得操作室门以及车间大门的打开引起触发加工过程的突然停止，即设备的突然关断。

根据另一优选的实施方式，设备具有工具柜，所述工具柜尤其设置在移动滑座上。工具柜用于保存一个或多个工具，所述工件能够借助马达主轴的工具接口容纳。工具柜根据一个特殊的实施方式具有自动门，例如卷门，所述自动门或卷门能够借助于控制单元打开和关闭。因此，借助工具柜，保护工具免受污染，并且由于自动门可以自动化地更换、容纳或放下工具。

此外，设备优选具有至少一个激光器，以用于测量机器人的至少一个预先限定的点和工件的至少一个其他点之间的间距。激光器因此支持工件的计量。通过计量，借助控制单元确定工件的准确的位置和情况。因此，借助激光器，能够将机器人和/或马达主轴在计量之后有针对性地引导到工件的预先限定的点上以进行加工。

根据另一实施方式，设备具有至少一个相机，以用于将工件的照片传输给控制单元，所述控制单元尤其牢固地固定在机器人臂上。根据另一实施方式，设有至少一个可设置在机器人上的多个位置中的第二相机，以用于从多个位置将工件的照片传输给控制单元。借助所述相机，尤其也在借助于激光器的情况下，对工件的或要加工的构件进行准确的测量尺寸或计量是可行的，使得在测量尺寸之后(在构件的或工件的位置不变的情况下)在构件或工件上或朝向构件或工件在工具接口中准确地引导工具是可性的。

为了对复杂的构件或工件测量尺寸，在计量过程期间，将可在多个位置中设置的第二相机能够固定在机器人的、即例如机器人臂的、或马达主轴的不同位置中。根据另一实施方式，计量自动地借助于控制单元、激光器和两个相机进行，然而其中，当第二相机必须转移到新的位置上时，自动化的计量例如由此被中断。根据另一实施例，此外也设有在多个位置之间自动移位的第二相机。

根据另一实施方式，设备具有监视器，所述监视器尤其设置在操作室中。监视器为操作者显示借助一个或多个相机记录的照片。因此，通过操作者可以更准确地观察加工过程。

另一有利的实施方式提出，在移动滑座上在马达主轴或机器人的区域中设有用于冷却马达主轴的冷却装置。冷却装置尤其是水冷却装置。有利的是，水冷却装置直接设置在移动滑座的区域中，因为因此冷却液体的准备和输送能够直接在马达主轴的区域中进行。

进行加工的各个车间或车间段据此不必配设有各自的连接件，以输送冷却介质，而是也就是说设备能够自给自足地执行冷却。

根据另一实施方式，设备具有尤其设置在操作室中的输入仪器。输入仪器例如是与输出仪器组合的输入仪器，例如触摸屏。输入仪器用于将手动指令输入给控制单元。对此，输入仪器与控制单元连接。借助输入仪器，例如能够选择或开始一个或多个加工过程。在此，在输入仪器上有利地直接描绘构件，使得各个加工步骤也可视化地示出。

根据另一实施方式，设备具有一个或多个进入要求开关和/或暂停功能开关。所述开关用于要求进入到马达主轴的工作区域中，尤其进入到车间中，在所述车间中加工工件。通过操作进入要求开关或暂停功能装置，处理首先仍继续进行至预先限定的加工步骤，并且然后才在限定的安全状态下停住加工。输出信号，所述信号向操作者或在车间之前等待的人员发出信号，使得现在可以进入工作区域，而不会例如触发紧急停止。

根据另一实施方式，机器人和/或控制单元具有限制电路，所述限制电路将机器人的运动限制到下述区域上，所述区域不包括操作室的区域。因此，在机器人运动的编程存在错误的情况下，保护操作室防止通过机器人臂产生的破坏或损坏。

根据另一特别的实施方式，设备具有可操作的开关和按键，以便将移动滑座在加工之前移动，并且例如将机器人在借助安置在机器人臂上的相机计量工件或构件时移动到一个或多个有利的位置中，所述位置实现计量工件。在由控制单元将例如借助于控制装置或控制单元自动化的计量识别为有错误的情况下，为操作者开放操作机构，使得所述操作机构能够将一个相机或多个相机引导到有利位置中，以便实现对构件或工件重新自动化地进行计量。

根据另一实施方式，设备具有主开关，以用于中断和建立设备的供应能量，其中所述主开关具有保险机构，例如锁，以用于保护主开关安全。因此，在加工之后，设备的供应能量可被中断并且借助锁被保护防止未经授权的再次接通。因此，保护设备防止不具资格的人员的访问，进而尽可能地防止应对通过违反操作章程的使用造成的可能的伤害的措施。

此外，本发明通过提出一种方法实现所基于的目的。根据本发明的方法包括多个用于加工工件的步骤。首先，移动步骤用于将根据上述实施方式中的一个实施方式的设备的移动滑座移动至工件。随后，在计量步骤中，借助至少一个固定的和/或至少一个可在多个位置中定位的相机和/或激光器借助于控制单元计量工件。即在移动步骤之后，尤其具有机器人和马达主轴的移动滑座设置在工件的区域中。从该时刻开始，仅机器人、例如机器人的臂的部件和构件之间的相对运动是可行的，使得在计量构件之后，工件的任意预先限定的点能够由马达主轴或机器人驶过。即这就是说，通过计量为控制单元描绘和/或在控制单元中描绘工件的位置。

此外，根据本发明的方法具有加工步骤，在所述加工步骤中，将工件借助设置在机器人上的马达主轴进行加工，即尤其磨削、切割和/或除毛刺。

根据方法的一个实施方式，所述方法具有在移动步骤之后并且在计量步骤之前的准备步骤，其中设备的设置在移动滑座上的部件准备用于加工。这种准备例如是关闭一个或多个车间大门以及将设备与供电线路连接，例如用于输送压缩气供应。此外，将控制单元在准备步骤中例如与紧急断路器以及车间的大门接触器连接，在所述车间中进行加工。通过准备步骤，尤其将控制单元以及机器人臂和马达主轴与车间并且与在车间中提供的基础结构联合成处理单元。

根据一个实施方式，方法包括监控步骤，所述监控步骤例如能够在整个加工期间进行，并且其中监控操作者在室中的存在和/或进入车间，在所述车间中修整工件或构件。对此，例如使用与控制单元连接的一个或多个车间大门的多个大门接触器。在例如未经授权地进入车间的情况下，因此能够由控制单元发动机器人和马达主轴的紧急停止或紧急停机。此外，监控步骤用于确保：在加工工件开始之前，操作者安全地位于室内。对此，在室中例如设有门接触器和人员存在开关。因此，操作者必须首先进入室或操作室并且关闭门，使得门接触器例如也关闭。随后，在操作人员存在开关之后，由控制单元允许加工的开始。由此，得到用于防止人员伤害的措施。

根据方法的另一实施方式，设有工件选择步骤和/或程序选择步骤。在所述工件选择步骤中，借助输入仪器、例如触摸屏，将一个或多个指令传输给控制单元，使得所述控制单元得到用于加工步骤的预设值。对此，在工件选择步骤中，例如选择多个预先限定的工件中的一个，即应实际加工的工件，使得对于计量步骤而言，简化构件的计量。

借助程序选择步骤，操作者能够选择一个或多个预先限定的加工步骤和/或工件的所属的预先限定的区域，所述区域随后自动化地由控制单元加工。例如，能够选择切割与随后对特定区域的磨削，使得所述切割与随后的磨削在之间没有中断的情况下自动化地实施。

根据方法的另一实施方式，计量步骤具有一个或多个校正步骤，其中开放借助远程操作手动移动机器人，以移动机器人。在自动化的计量未成功的情况下，因此能够由用户借助于远程操作将机器人连同在其上固定的用于计量的相机移动到有利位置中。

根据一个特殊的实施方式，加工步骤具有切割步骤，其中切割工件的一部分，和/或分离步骤，其中分离工件的一部分，和/或磨削步骤，其中磨削工件的一部分。

根据另一实施方式，方法具有工具更换步骤，其中自动化地将工件插入到马达主轴的工具接口中，从工具接口中取出或在工具接口之内更换。对此，根据一个优选的实施方式，工具接口借助机器人例如置于自动打开的工具柜的或工具柜中的工具支架的区域中。因此在没有操作者干预的情况下可以进行工具的更换。

根据另一实施方式，方法具有下述步骤，其中通过操作紧急断路器，设备即刻停留在当前位置中，以便预防伤害。根据另一实施方式，方法具有进入要求步骤，其中借助进入要求开关或暂停功能开关，要求进入设备的工作区域，并且加工不即刻、而是在达到预先限定的处理状态时才停止并且随后例如经由信号开放进入，或随后(在没有触发紧急断路器的情况下)可以进入到工件的加工区域中。

附图说明

下面根据实施例参考附图详细阐述本发明。附图示出：

图1示出设备的实施例的视图；

图2示出具有马达主轴的机器人的实施例的放大图；

图3示出马达主轴的实施例的放大图；

图4示出操作室的实施例的视图；

图5示出工具柜的实施例的视图，并且

图6示出在方法的实施例的加工步骤中的设备的实施例的视图。

具体实施方式

图1示出用于实施根据本发明的方法的实施例的根据本发明的设备10的实施例。设备10包括移动滑座12，在所述移动滑座上设置有设备10的其他部件。尤其，在移动滑座12上设置有具有马达主轴16的机器人14、操作或操作室18和工具柜20。移动滑座12具有没有示出的行走驱动器并且能够在轨道或滑轨22上移动。在沿着滑轨22的移动中，即在移动步骤中，拖曳电缆24借助线缆滚筒26根据运动方向在轨道22上卷起或展开。设备10位于车间28中，所述车间能够通过仅局部示出的大门30进入或离开。通过大门30，设备10能够借助移动滑座12移动到车间28中并且从车间28中移出。借助于轨道22以及移动滑座12，可行的是，将具有马达主轴16的机器人14移动到工件的、例如风能设施的铸造构件的区域中。于是，为了加工工件，机器人14保持进而引导马达主轴16。马达主轴16在加工时例如借助水冷却装置31冷却。

图2示出具有马达主轴16的机器人14的放大图。马达主轴16具有用于容纳工具的工具接口32，所述工具用于加工工件。机器人14具有多个活节，尤其是转动活节34，以便将马达主轴以任意路径在加工过程之前或在加工过程中或者在加工步骤中进行移动或引导。在加工之前，需要借助活节34进行的这种运动，以便在一个或多个计量步骤中计量工件。在对图3的阐述中，对计量进行解释。此外，示出控制单元36，所述控制单元通过控制活节34移动机器人14，使得马达主轴16能够在预先限定的轨道上运动。对此，控制单元36针对一个或多个不同的工件、一个或多个相应的工件的一个或多个不同的区域以及一个或多个相应的区域的一个或多个不同的处理类型进行预先编程。

图3示出图2中的马达主轴16的放大图。在马达主轴16上固定地安装有第一相机38。第二相机40能够设置在马达主轴16的不同位置上，并且对此能够尤其简单地安装和拆卸。第二相机40在此仅在第一位置中示出。此外，激光器42安置在马达主轴16上。

在借助由马达主轴16容纳的工具加工工件之前，测量或计量工件，以便实现对设备10进行精确的加工。为了所述计量，在马达主轴16上安置有相机38、40和激光器42。工件的计量通过下述方式自动化地进行：相机38、40和激光器42将其检测到的信息传输给控制单元36，并且控制单元36中的检测到的所述信息从信息或数据中确定马达主轴16相对于工件的相对位置。此外，相机38、40在加工工件时用于从近处无危险地观察。根据一个实施例，第二相机40具有激光器，所述激光器同样用于计量。第二相机40必须在计量或计量步骤之后拆卸并且在计量之前安装，因为所述第二相机否则在加工工件时就会位于工作区域。根据在此没有示出的实施例，“安装”和“拆卸”通过将第二相机40移动到不同的位置中自动化地进行，使得计量完全自动化地进行。

图4示出操作室或操作室18。操作室具有用于操作者的座椅44以及室门46。室18在加工期间保护操作者或操作者免受灰尘和噪声影响。此外，操作室18具有保护格栅48，以便也保护操作者防止在加工中脱离和四处乱飞的部分影响。在操作室18中存在用于机器的自动运行和手动运行的全部操作元件，包括用于控制和监控的监视器。此外，通过座椅44实现人体工程学有益的位置和保护防止四处乱飞的部分影响。此外，根据一个实施例的操作室18具有保护玻璃板替代传统的玻璃，以便提供防止四处乱飞的部分影响的附加的保护。踏板台阶50实现简单地进入操作室18。借助于没有示出的踏板控制装置，操作室18能够转动直至180°，由此操作者或操作人员能够始终朝向马达主轴16中的工具，而不必以人体工程学不利的方式在座椅44上转动。为了移动滑座12的移动，室18能够沿行驶方向转动。

图5示出工具柜20，所述工具柜包括壳体52。工具柜20在此打开地示出，但是能够在上侧上借助卷门54关闭。因此，在工具柜20中保管工具56，以便保护所述工具免受污染影响，尤其在由工具接口所容纳的部分处进行保护。工具56例如是切割和磨削工具。工具56由机器人14自动化地从工具支架58中提取并且在其中放下。为了所述目的，卷门54自动化地打开和关闭。在工具柜20的下部部分中，安装变频器，所述变频器借助通风装置通风，以便避免通过加热造成的损害。变频器用于控制马达主轴16。

在图6中示出在加工工件60期间的设备10。工件60对此固定在安装在转动和翻转定位器62上，所述转动和翻转定位器也称作操纵器。操纵器62根据一个实施例是设备10的组成部分。机器人14在此沿着工件60的要加工的区域引导马达主轴16以及所容纳的工具56。所述过程在控制单元36预设的情况下自动化地进行。

因此，工件60的基本上自动化的加工在没有必须手动由人实施的磨削或切割的情况下是可行的。因此，在维持高的安全措施和关注人员健康的情况下，对工件进行加工。