专利名称：铸件机械粗加工和/或精加工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机械地粗加工和/或精加工铸件，例如用于去毛刺和/或去除浇道或冒口的设备，它包括至少一个带至少一个用于加工一个或多个铸件的工具的多轴机器人或机械手，以及包括一个用于一个或多个铸件的夹具以及优选地一个用于多个可替换的工具的工具库。
此外，这种设备应认为是不经济的，因为在一个铸件或工件加工完后出现了将其更换成下一个要加工的铸件时的时间损失。还有，在针对不同的加工可能需要的工具更换时必须保证机器人能绝不错误地进行工作，要不然意味着对于实施工具更换的人员有造成严重伤害的危险或甚至有生命危险。
因此还已知其他类型的尤其用于铸件去毛刺的设备，其中涉及一些复杂的特殊机械，它们有许多被驱动的工具尤其钻杆，工具固定安装并与具体要加工的铸件匹配，所以这些特殊机械只能分别使用于完全确定的工件或铸件。采用这些特殊机械不可能为工件弯曲的或波形的轮廓清洁或去毛刺，因此在需要时必须附加地手工完成。
由DE 296 23 055 U1已知一种立车、立铣和钻床作为加工中心，它在一作为支承装置的水平钻盘上有两个台式加工站，在加工站之间有一个随转盘一起旋转的组合在内的隔板。
尤其是采用这种机器不可能去除浇道或冒口，它们可能有很大的重量和可观的尺寸，此外切下的这种残段可能下落以及会损坏设计为转盘的支承装置。它们还可能掉落在加工站上并在那里使工具难以接近。
由WO83/00828(PCT/GB82/00266)已知一种加工工件的机器人，它们同样可夹紧在水平的台式板上，板本身装在一水平的工作台上，工作台可绕一柱状的中心主柱旋转，在这里仍在两个夹紧位置之间设一隔板。在去除铸件的浇道或冒口时也存在这样的问题，即浇道或冒口下落并损坏位于其下方的表面，以及除此之外工具难以从这一侧接近。因此，此已知的设备也不适用于铸件的粗加工和/或精加工。
为达到此目的，前言所述设备的特征在于，在一公共的支承装置上设至少两个铸件夹具；用于这些夹具的支承装置在使用位置处于一个大体垂直的平面内并可绕一根在夹具之间延伸的轴线回转或旋转。
以此方式可以在加工一个处于加工位置的工件或铸件期间，在此时已从加工区转出的夹具上取下一个在那里的铸件或工件并用下一个要加工的零件代替。在一个铸件加工完成后，支承装置可例如旋转或回转180°，以及在这之后已经实施下一个加工过程。因此实际上没有通过更换要加工的铸件带来任何时间上的损失，因为这样一种要加工铸件的替换总是可以在这样一个铸件的加工过程中完成。此外，要加工的铸件变换到一个位置，这一位置背对加工位置并因而背对机器人和机器人所带的工具，以及通过支承装置和处于支承装置上的夹具屏蔽，所以对于实施更换铸件的操作人员而言，不存在由于铸件与之平行进行的加工而有造成事故的危险。也就是说，在支承装置上的夹具是彼此背对和/或隔开的。
通过垂直布置夹具的支承装置，使夹具以这样一种方式固定和支承，即，在粗加工或精加工时从铸件上切下的部分不可能掉落在支承装置或夹具上。
在这里恰当的是，支承装置与夹具一起可回转或旋转至少180°。因此，每一次转动这一角度使得夹具处在一个一致的位置上，即使这种旋转始终沿同一个方向以及不是变换地沿这一个方向和另一个方向进行也是如此，不过两种可能性都可以。
支承装置可以设计为至少向一侧伸出夹具的尤其透明的板或类似物，它使一个加工位置与一个用于在夹具上更换铸件的位置彼此屏蔽。由此可以防止操作人员或甚至一个未经许可的人员经过夹具进入加工区。
可以进一步改善屏蔽以防止万一无意中掉落的物料，为此将支承装置设计为向多侧或所有侧伸出夹具的板。此设计为支承装置的板向所有侧超过夹具伸出得越多，则在其中设置带工具的机器人的加工区与操作人员在那里在一夹具上将一个未加工铸件替换已加工铸件的位置之间的屏蔽越好。
可以有利的是，用于支承装置旋转或回转的轴线垂直延伸，并尤其通过对置的夹具之间的中心延伸。由此，在支承装置旋转或回转时要运动的质量能良好地保持平衡，这就使得当必要时可能要用于取代借助于驱动电机实施旋转时变得更加容易。
夹具本身可以可旋转地装在支承装置或板上，例如装在一旋转头上。由此改善了设备对不同铸件的适应能力，因为铸件在加工期间也可以改变其相对于机器人的位置并由此使铸件上不同的区域能更好地被机器人及其工具接近。此外，由此可以适应不同铸件以及满足铸件夹紧的要求。相应地此设备可应用于许多方面。
在这里可以有利的是，夹具可相对于支承装置绕一水平轴线旋转地和/或可绕一垂直轴线回转地支承。因此，必要时可使甚至被夹具固持的铸件起先面朝支承装置的后侧区能被工具及机器人接近和达到，无需重新夹紧铸件，即使支承装置在其间实施了旋转，这种重夹在需要的情况下仍可能是必要的。
有利的是，夹具离底部有一定距离地装在支承装置上以及在夹具下面是一个自由空间。这种设计提供可能性也能从下面加工固定在夹具上的工件和/或在夹具下方可设一输送装置，例如传送带，借此能运走从铸件上切下的残段，如浇道或冒口。
夹具可有一垂直的或必要时倾斜和向下的夹紧面。因此夹紧在夹具上的铸件从夹具和从支承装置大体水平地伸出，从而使机器人的一个或多个工具能从各个方面良好接近铸件。相应地，铸件可以经济地和无需或有少量重夹装置地完成粗加工和精加工。
为了能尽可能好和无需重夹铸件地高效加工完全不同的铸件或一个铸件上不同的部位，恰当的是，处于面朝它的夹具的作用距离内的机器人设计成至少六轴的。在此机器人上所带的工具存在相应多个自由度。
机器人在其臂上除了用于一个或多个尤其可更换的工具的安装座外还有至少一个抓具，它可借助机器人朝面朝它的夹具和/或被夹具夹住的铸件移动，并用于抓住和重新夹紧此铸件。也就是说，若借助于机器人应加工的是一个复杂的铸件并在这种情况下要求重新夹紧，则这种重新夹紧可由机器人自己完成，而不是先旋转支承装置和然后实施重新夹紧。因此，采取在机器人臂设一附加的抓具这一措施，改善了整个设备的灵活性和对于差别很大的加工要求的适应性。
本发明的另一项用于提高效率的设计可在于，在机器人的作用距离内设至少两个有用于要加工的铸件或类似工件的夹具的支承装置。因此机器人可先后加工至少两个处于其作用距离内的铸件或工件，无需在此期间旋转或回转支承装置，使操作人员有比较多的时间用于在此期间背对着的那个夹具上更换这种铸件。从而可以提高设备的经济性。
一项附加的或略加修改的设计可能性可在于，一个支承装置在其通过旋转轴线延伸的中面两侧有至少两个夹具，因此总共有至少四个夹具。于是由此也有至少两个夹具并因而也有两个铸件或工件面对一个机器人，机器人可以有时先后有时也可能同时加工这些铸件或工件，在此期间在背对的那一侧可以更换同样多的铸件或工件。
本发明另一项可设想的修改可在于，支承装置在与其旋转轴线成直角延伸的横截面内设计为大体呈星形，并构成三个处于角内尤其处于一个一致的角内的屏蔽装置，所以为了一个夹具的进一步换位支承装置每一次旋转约120°。这种结构当一方面加工时间与另一方面用一个尚应加工的工件更换已加工的工件所需要的时间彼此之间差别或变动很大时是有益的，因此在一个铸件完成加工后肯定可将下一个铸件旋转到机器人所在的区域内。
机器人可在其臂的自由端有一固有安装的轴电动机，用于驱动总是可拆式地装上和可更换的工具。因此，当例如在同一个铸件上必须用不同的工具实施不同的加工，或在一个铸件加工结束后应加工另一个铸件并在此时必须用其他工具时，只需要更换重量较小的工具，而不是更换由工具和驱动装置组成的部件。由此，工具的更换可以合理化和简化。此外可以使用便宜得多的工具。最后，由此还可扩大可使用的工具的多样性。
除此之外，由此提供了采用下列另一项设计的可能性，即，在机器人臂上的轴电动机或驱动电机可有两个从动装置，用于同时安装两个工具。因此有可能在一个铸件上两个工具可以同时或紧接着的先后作用地实施一项精整，无需在此期间实施工具的更换。
驱动电机的主动部分可后移到机器人的臂上，以及从此臂出发的工具驱动装置有一个与驱动电机的安装座相比较小的尺寸和纤细的形状，在其加长段内可安装可更换的工具。这使得真正的恰当地处于工具的同轴延长段内的工具驱动装置有一纤细的形状，所以工具也可以使用于铸件深入或难以接近的区域，不会受体积较大的驱动电机或其外壳的阻碍。必要时从原本的驱动电机出发的工具驱动装置，例如一根主轴，也可以有意识地设计成长的，以便能到达工件或铸件上深入的或隐藏的部位。
尤其在组合上述个别或多个特征与措施时得到一种设备，用于加工铸件或其他类似的工件，如半成品、焊接结构或别的工件，这种设备有高的经济性和效率以及在更换工件时使操作人员与机器人工作区隔离(屏蔽)。与此同时此机器人在结构体积相同时，由于工具的驱动装置固定地安装在它上面，所以可有大的功率并有可能使用众多不同的可更换的工具，这些工具按次序置于一相应的属于此设备的工具库内并可编程序起用，以便逐个更换工具。
因此，工具驱动装置的主轴可与一自动的工具更换夹紧系统组合。
必要时也可以设至少一个机器人或机械手取代夹紧和取下铸件或工件的操作人员，于是在支承装置的两侧相应的机器人或机械手可得到有效的彼此屏蔽。
属于此设备1的有至少一个多轴机器人或机械手2，下面也简称“机器人2”，它在其可沿不同方向运动的臂4的自由端3上，带至少一个未详细表示的工具，用于加工一个或多个铸件。
此外，属于设备1的还有用于夹紧要加工的铸件的夹具5以及在本实施例中用于多个可更换的工具的工具库6，工具可按选择装在机器人2臂4的端部并也可从此端部按编程序的方式自动更换。
由
图1和尤其由图3和4可特别清楚地看出一个用于至少两个夹具5的公共支承装置7，支承装置在使用位置带着这些夹具5处于一个大体垂直的平面内，并可绕一根在夹具5之间延伸的假想的轴线回转或旋转。尤其在同时研究图1和3或2和4时，可以看出支承装置7是如何相对于机架8旋转的，所以夹具5可被置于不同的位置。
在本实施例中，支承装置7与夹具5一起可相对于机架8回转或旋转至少180°，所以其中一个夹具5可被置于另一个夹具的位置和反之，以便在机器人2的位置可加工被一个夹具5固持的铸件和去毛刺，而在另一个夹具5上取下一个已加工好的铸件并夹紧一个还要加工的铸件。
在这里，支承装置7设计为一块至少向一侧尤其向上和向下伸出夹具5的板，它将加工位置亦即机器人2的那一侧与一个用于更换铸件的位置彼此隔开和相互屏蔽。也就是说，用一个未加工的铸件更换一个已加工好的铸件，在一个机器人2不能错误地到达的地方进行。在这种情况下有利的是将支承装置7设计为向多侧或所有侧超出夹具5的尤其透明的板，或设计为透明的塑料平板，或可能恰当的是在夹具5侧面有带窗户的缺口，以便能保持从支承装置7的这一侧瞥见另一侧。
借助图1至4表示，用于旋转或回转支承装置7的轴线垂直延伸，所以旋转可以轻便地和没有值得一提的质量平衡问题地进行。而且支承装置7、夹具5和借助夹具固持的工件的重量也因而能更好地传入机架8或基座内。
为了尽可能好地接近固定在夹具5上的工件或铸件，夹具5本身可相对于支承装置7旋转地设在一旋转头9上，也就是说能绕一水平轴线旋转。但除此以外也还有绕一垂直轴线回转的可能性。
此外在此实施例中规定，夹具5离机架8安置在其上的底部有一定距离地装在支承装置7上并因此在其下方是一个自由空间，所以固定在夹具5上的工件也可以从下方接近以及从工件上切下的部分可以自由下落。此自由空间一方面允许已提及的从下方的可接近性，以及另一方面可以安装例如传动带，以便能顺利运走切下的部分。此外还可看出，在本实施例中夹具5有一垂直的夹紧面，但此夹紧面必要时也可倾斜地延伸。由此使固定在夹紧面上的工件大体水平和悬臂地从夹具5和支承装置7伸出，以及机器人2及其工具能尽可能好地接近。
设置在面朝它的夹具5作用距离内的机器人2在本实施例中设计为六轴的，以便能在相关的铸件上实施完全不同的加工。在这里，按图中没有进一步表示的方式，机器人2在其臂4的自由端3除了用于一个或多个可更换的工具的安装座10外，可有至少一个抓具，它可借助机器人2朝面朝它的那个夹具5和被此夹具固定的铸件方向移动，并能利用来抓住和取下铸件。
图5表示了一种实施例，其中在机器人2的作用距离内设两个有机架8和铸件用的夹具5的支承装置7，所以，尤其比较简单的铸件可以快速和合理地精加工并可在支承装置7旋转后更换。但一个支承装置7在其通过旋转轴线延伸的中面两侧也可以有至少两个夹具5，也就是说总共有四个这种夹具5，以便能取得类似的合理化效果。在这里必要时一个机架8也可以包含两个可旋转的支承装置7。
机器人2在其臂4的自由端3上有一个固定安装的轴电动机或驱动电机11，用于驱动可拆式地装上和可更换的工具。由此可按选择装上非常简单的通用工具，无需也一起更换其驱动装置。必要时处于机器人臂4端部的轴电动机或驱动电机11可有两个例如在其两个彼此反向的端侧的从动装置，用于同时驱动两个工具。
图6中表示的实施例有一个机器人2和一个支承装置7，其中，在将未加工的铸件或工件固定在夹具5上的支承装置7的那一侧设另一个机器人12，而在支承装置7背对的另一侧可由机器人2加工一个铸件。由此也可使工件的更换合理化和机械化。
最后，图7表示在加工侧也可设两个机器人2，以便能精加工复杂的铸件。当然还可设想在此机器人2的所在区设多个支承装置7。取下已完成加工的铸件并用要精加工的此类零件更换可由操作人员进行，但如图7所示仍可通过机器人12实施。
设备1用于机械地粗加工和/或精加工工件，尤其用于铸件去毛刺和/或用于切除或去除这种铸件的浇道和/或冒口，为此它有至少一个多轴机器人2或机械手，机器人带至少一个用于加工一个或多个工件的工具。此外，属于此设备1的还有夹具5，以便能安装要加工的工件或铸件。此外恰当的是存在一个用于多个可更换的工具的工具库6，在这里，在机器人2上的工具的更换优选地可程序控制地进行。在一公共的支承装置7上设至少两个互相背对的夹具5，支承装置5设在一个大体垂直的平面内并可绕一根在这些夹具5之间延伸的轴线回转或旋转，所以在一个工件或铸件的加工过程中可在背对的那一侧夹紧一个新的铸件或工件，以及这一用于工件更换的位置与加工位置隔开和被屏蔽。
权利要求
1.用于机械地粗加工和/或精加工铸件的设备(1)，例如用于铸件或冒口的去毛刺和/或去除，此设备包括至少一个带至少一个用于加工一个或多个铸件的工具的多轴机器人(2)或机械手和包括一个用于一个或多个铸件的夹具(5)以及优选地一个用于多个可替换的工具的工具库(6)，其特征为在一个公共的支承装置(7)上设至少两个铸件用的夹具(5)；用于这些夹具(5)的支承装置(7)在使用位置处于一个大体垂直的平面内并可绕一根在夹具(5)之间延伸的轴线回转或转动。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征为支承装置(7)与夹具(5)一起可回转或转动至少180°。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征为支承装置设计为至少向一侧伸出夹具(5)的尤其透明的板或类似物，它使一个加工位置和一个用于更换在夹具(5)上的铸件的位置彼此屏蔽。
4.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征为支承装置(7)设计为夹具(5)向多侧或所有侧伸出的尤其透明的板或类似物。
5.按照权利要求1至4之一所述的设备，其特征为用于支承装置(7)旋转或回转的轴线垂直延伸。
6.按照权利要求1至5之一所述的设备，其特征为夹具(5)本身可旋转地装在支承装置(7)或板上，例如装在一旋转头上。
7.按照权利要求1至6之一所述的设备，其特征为夹具(5)可相对于支承装置(7)绕一水平轴线旋转地和/或可绕一垂直轴线回转地支承。
8.按照权利要求1至7之一所述的设备，其特征为夹具(5)离底部有一定距离地装在支承装置(7)上，以及在夹具(5)下面是一个自由空间。
9.按照权利要求1至8之一所述的设备，其特征为夹具(5)有一垂直的或必要时斜的或向下的夹紧面。
10.按照权利要求1至9之一所述的设备，其特征为处于面朝它的夹具(5)作用距离内的机器人(2)设计成至少六轴的。
11.按照权利要求1至10之一所述的设备，其特征为机器人(2)在其臂(4)的端部(3)除了用于一个或多个尤其可更换的工具的安装座(10)外还有至少一个抓具，它可借助机器人(2)朝面朝它的夹具(5)和/或被夹具(5)夹住的铸件移动并用于抓住和重新夹紧此铸件。
12.按照权利要求1至11之一所述的设备，其特征为在机器人(2)的作用距离内设至少两个有铸件用的夹具(5)的支承装置(7)。
13.按照权利要求1至12之一所述的设备，其特征为一个支承装置(7)在其通过旋转轴延伸的中面两侧有至少两个夹具(5)，亦即总共有至少四个夹具(5)。
14.按照权利要求1至13之一所述的设备，其特征为支承装置(7)在与其旋转轴线成直角延伸的横截面内设计为大体呈星形，并构成至少三个处于角内尤其处于一个一致的角内的屏蔽装置，铸件的夹具(5)设在屏蔽装置之间，所以为了一个夹具的进一步换位支承装置(7)每一次旋转约120°。
15.按照权利要求1至14之一所述的设备，其特征为机器人(2)在其臂(4)的自由端(3)有一固定安装的驱动电机或轴电动机(11)，用于驱动总是可拆式地装上和可更换的工具。
16.按照权利要求1至15之一所述的设备，其特征为在机器人臂(3)上的轴电动机或驱动电机(11)有两个从动装置，用于同时安装两个工具。
17.按照权利要求1至16之一所述的设备，其特征为驱动电机(11)的主动部分后移到机器人(2)臂(4)的端部(3)上，从此端部出发的工具驱动装置有一个与驱动电机(11)的安装座相比较小的尺寸或纤细的形状，在其加长段内装设可更换的工具。
全文摘要
本发明涉及一种用于机械地粗加工和/或精加工工件尤其用于铸件去毛刺的设备(1)，为此设备有至少一个多轴机器人(2)或机械手，它带至少一个用于加工一个或多个工件的工具。此外，属于此设备(1)的还有夹具(5)，以便能安装要加工的工件或铸件。若存在一个用于多个可更换的工具的工具库(6)也是恰当的，其中在机器人(2)上工具的更换优选地可以程序控制地进行。在一公共的支承装置(7)上设至少两个彼此背对的夹具(5)，其中，支承装置(5)设在一个大体垂直的平面内并可绕一在这些夹具(5)之间延伸的轴线回转或旋转，所以在一个工件或铸件加工时可以在背对的那一侧夹紧一个新的铸件或工件，以及这一用于更换工件的位置与加工位置隔开和被屏蔽。
文档编号B22D31/00GK1426342SQ01808768
公开日2003年6月25日 申请日期2001年3月21日 优先权日2000年4月28日
发明者乔基姆·莱姆普 申请人:莱姆普工程师有限公司