专利名称：用于给将要进行机加工的半成品零件定心的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如独立权利要求1前序部分所述的用于给将要进行机加工的半成品零件定心的方法。本发明还涉及一种根据以上提到的方法操作的定心设备。
背景技术：
本发明详细的，但非单独的，在将要进行机加工例如车削或其他表面精加工操作的半成品零件定心的具体的技术领域内，将零件相对于一般在传统加工中心中具有的用于固定零件的夹具的旋转几何轴线定心。虽然本发明可以被用于需要给大体上轴向几何对称的半成品产品定心的任何类型的加工中心，其已经具体的参考轻合金特别是铝合金的半成品车轮详细的设计，该术语″轮″被用于表示全部的轮缘和轮结构，其通常作为一半成品铸件被获得，该铸件随后进行后续的车削和表面精加工的机加工操作。
出于此目的半成品零件的定心被需求，一通常通过一具有三个装有爪的以120度间隔设置的定心元件的三点定心设备执行的操作沿着相对于该设备的几何轴径向导向运动，在一定心位置锁紧该半成品。一有代表性的已知的申请将三个爪规定为自定心的，即通过齿轮彼此连接以至于它们沿着所述方向的运动为同步的(具有同样的往返于该设备轴线的运动)，并且从而相对于定心设备的几何轴的中心的位置锁紧该零件。
发明内容
本发明的一个主要目的在于获得用于给半成品定心的一有效的方法和设备，该方法和设备为半成品零件的中心定位提供了更大的适应性，例如使不同大小和尺寸的零件在不需要更换定心元件的情况下能够被定心，同时提供了速度、可靠性以及在零件中心定位中的准确性。
本发明的另一个目的是定义一方法和一定心设备其使以圆形为特征的半成品在定心点被测量以至于如果测量值超过一预先建立的公差阈值该零件可能被报废。
还有另一个目的是产生一定心的方法和设备，一旦零件被放置在同轴位置其能够改善零件的可进入性，促进并加快了在机加工的后续步骤中需要的所有操作。
这些以及其它的将要在下面被更清楚显示的目的通过根据所附权利要求产生的用于给半成品零件定心的一方法和一设备达到。
本发明的特征和优点将从下列优选的实施例的详细说明中变得清楚，该优选的实施例仅仅通过非限制性的例子提供，参照附图，其中图1是根据由本发明公开的方法操作的定心设备的主视图；图2是图1中的设备的俯视图；图3是图1中由箭头A标记的前面图中细节的放大图。
具体实施例方式
参考所引用的附图，编号1表示用于给将要进行后续机加工的半成品零件定心的整个的设备，该设备按照本发明公开的方法操作。本方法特别参考轻合金尤其是铝合金的半成品车轮2在下面进行描述，可以理解的是本申请表示了一优选的非限制性的选择，本发明实际上适用于要求将具有轴向对称的几何形状的零件定位的所有场合。
此外，术语“轮”在目前的上下文中用于表示车辆的轮和轮缘的完整构造，一般地具有准备被钻削(规定用于将轮连接到车辆轮毂的通孔)的前部3，从前部3上升起具有相对的边缘5a、5b的圆柱形壁4，这些边缘是环形的并沿径向突出以形成用于将轮胎装配到轮上的表面。
设备1包括具有支承结构6的框架，在其上安装有具有中心通孔8的板7。同样许多支承元件9从板7升起，用来构成轮2的底座，这将在下面的描述中变得清楚。支承元件9以规则的倾斜角沿圆周方向设置并且沿相对于附图中以X表示的该装置几何中心轴的径向以可调节的方式移动。这样，用于在支架上的轮2的底座点是可调的用来限制径向移动。该支架的可调整性使不同直径的半成品在一个预选的直径范围内能被容纳在该设备中。更详细地说，各支承元件9包括第一部分9a以及第二部分9b，其中该第一部分在板7上导向并通过例如螺钉的方式被固定到板7上，，该第二部分从第一部分9a以直角升起并且在自由端包括用于与轮2相接触的头部10，特别地为轮的前部3在接近于边缘5a的环状面提供底座。
一个优选的选择提供六个以规定的角间距装配在板7上的支承元件9的布置。头部10因此形成轮2的底座面，该底座面总体上形成了一个假想的底座平面，在该底座平面中该轮具有有限的运动自由度。
设备1还具有三个定心元件，全部用编号11表示，彼此间隔120度设置并且每个定心元件包括各自的相对于X轴径向导向的滑板12。定心元件11的该径向方向在图2种用轴Y表示，该方向便利地相对于支承元件9的径向移动方向偏移一角度以避免当该设备操作时发生干涉。
定心单元1结构相同，因此在下面仅详细描述其中的一个。
滑板12包括在其端部的具有延伸部的突起13以便由于滑板的径向移动靠在轮的边缘5a上并且该滑板因此能够拉动轮远离轴X。突起13可以方便的构成可拆卸地连接到滑板12的小的块部14。
为了各滑板12的运动，分别设置一个与各个传动装置相联的电机15(各电机彼此独立的操作)，该传送装置能够将电机25的旋转运动转化为滑板12的直线运动。各滑板12还具有用于测量其位置的装置(未示出)，例如用于测量作为电机旋转运动的函数的移动的距离的编码器类型的装置。
更详细地说，规定各电机15驱动丝杠16旋转，该丝杠与制造在与滑板12整体形成的套筒构造17内部的内螺纹适当的接合。以这样的方式，由于电机15(以及轴16)的预置角位移，套筒17(以及滑板12)的相应的直线运动沿着相应的径向Y产生。
此外，在滑板12上设有用于锁紧被定心零件的装置18，该装置包括连接到在21处铰接到滑板12的臂20上的锁紧爪19。同样安装在滑板12上的动力油缸(jack)的操作轴23在22处被铰接到臂20上。通过在铰接点21和22之间形成的杠杆臂，锁紧爪19远离或向着工作位置移动，在工作位置中锁紧爪在边缘5a处被压在轮2上为轮2提供相应的锁紧。
根据本发明的定心方法是把半成品轮2最初支持在支承元件9上，其中头部10与轮的前部3彼此接触。在这一步骤中定心元件11相对于轴X以相同的径向位置向轴X缩回，但突起13位于轴X和轮的周边5之间。
应当注意到，在这一步骤中半成品轮2仅通过底座被放置在支架9上，轴X和轮的轮对称的几何轴之间或许存在一偏移量，轮的定心在下面交代的后续步骤中获得。
在后续的步骤中，规定三个定心单元11通过各自的电机15的操作彼此同步的沿着各自的径向方向Y远离轴X移动。优选地选择的电机为可控的运动类型，以至于电机15的旋转和因此导致的各自滑板12与之相关联的直线运动可以被精确的控制和调整。
通过本发明公开的该方法同样为测量各定心元件11在初始非工作状态和突起13靠在轮边缘5a的状态之间径向运动时各电机15产生的扭矩做好规定，直到轮到达中心的位置。
假设该零件位于定心状态，由于轴对称和相应的定心单元的布置，三个电机产生的扭矩必须基本上相等，由于该系统的一般对称性，在定心元件到达的该位置轮相对于几何轴X定心。
根据本发明，规定预置一个定义为一个阈值的扭矩值，当该值在相应的定心装置11的所有三个电机15中到达(或超过)时表示已经到达定心状态。以上提到的阈值的预选值必须清楚地考虑并且被设定为大于那些用于克服在移动轮直到到达定心位置的过程中定心单元11遇到的摩擦力和惯性所必需的扭矩值(或值范围)。
在这一步骤中，可能发生一或两个定心单元11先到达并靠在轮上相对于其他单元移动。在这种情况下，由这些定心单元11产生的抵抗转矩在任何情况下小于预选阈值因此定心单元11的运动进一步地继续直到所有三个定心元件在各自的定心位置靠在轮上，并且由电机15产生的抵抗转矩增加直到预置的阈值达到(和或超过)。当该状态到达时，定心单元11的运动被停止并且锁紧装置18当各爪19摆动到轮2上时被启动，以预定的与由支承元件9施加的反动力相反的压力(由动力油缸24产生)靠在轮上。
根据本发明，仍然可以测量三个定心单元到达各自的移动量的位置距离(通过上述测量装置)并且检查是否该计算出的误差落在预定的公差范围之内。如果上述步骤被进行，加工循环可以照常继续或者可以在轮的不同方向上重复，或轮可能被报废，正如下面交代的那样。
规定可能同时被用来以预选的时间或距离的间隔测量在各定心元件运动过程由电机15产生的扭矩值直到达到定心状态在该状态中所有测得的扭矩值等于或大于预先建立的阈值。就此而论，一个电子单元可以便利地被布置用于接收相当于在三个电机上测得的扭矩值的信号，用预选的阈值与这些信号比较并且必要时依靠比较结果产生信号停止定心单元。
在该方法的另一个步骤中，其中适当的发明了除以上提到的主要步骤之外的步骤，规定可能被用来停止定心单元，将这些返回到初始的非操作状态(接近于X轴)并在轮2已经给定通过预定的角度旋转轮得到的关于其几何轴的不同的方向之后重复该定心步骤。当由于半成品中痕迹的变形定心位置不能到达在定心元件的允许的径向运动范围时，该方法能被方便的使用。这是因为可能发生两个定心元件到达并靠在轮上，而第三个假设存在轮的痕迹变形而不能在两个上述定心元件到达允许的径向运动的限制位置之前靠在轮上。在这种情况下，规定可能被用来允许第三定心元件运动到另外的预置量(取决于该容许公差)，并当该值到达时与之相关联的抵抗转矩被再一次测量。依靠该扭矩值的测量，定心可能被采纳或者，即使不被采纳，该轮被给定新的方向或者由于不能接受的变形或圆的损坏而被报废。
这样的结果是新的轮的角度方向(通过预选的关于轮轴的旋转)可以为半成品提供一个不同的、更精确的定心位置。如果由于特殊的存在于半成品中的变形(在浇铸过程中产生的)定心很难在一单个位置完成尝试，定心步骤被重复，进一步轮方向的改变可以被尝试。
应当指出，定心设备如何根据由本发明公开的方法操作可以建立能够保证半成品的充分的可进入性的尺寸，特别是轮的前部3穿过支承架6的定心孔8。如果必须在轮的边缘5a上钻孔用于将前部3装配到轮的圆柱体上(壁4和边缘5a、5b)其中这些部件最初为独立的结构在后来被组合到一起，该可进入性同样被证明是有利的。
因此该易于进入性使在零件的机加工中执行连续的步骤成为可能，在该步骤中零件具有一定的速度并且对半成品的进一步定位没有要求。
因此本发明完成了提出的目的，与已知的解决方式相比提供了许多的优点。
一个主要优点在于如下事实，即根据本发明的该定心方法和设备在定心半成品的操作中获得了改善了的灵活性和适应性，特别是即使存在相对的零件之间大小和尺寸的误差(如具有不同直径的轮)的情况下获得的在中心的位置放置零件的速度和准确度。
另一个优点在于，改善了半成品零件的可进入性，该可进入性由使之成为可能的本发明提供，其中，在轮由两部分生产的情况下在法兰的周边区域(在接近前部的边缘)执行钻削制造出连接孔。
另一个优点仍然在于由于从零件不同方向开始快速重复定心零件中的步骤的可能性导致的在定心零件中获得的改善了的准确度，因此完成较高的总精度。
权利要求
1.一种用于给将要进行机加工的半成品零件(2)定心的方法，包括以下步骤准备定心设备(1)，该定心设备包括三个以规定的节距有角度地间隔开的定心元件(11)，该元件能够接触到半成品零件(2)以将半成品移动到定心位置，每个所述定心元件(11)沿着预置的径向方向(Y)运动，所述径向方向在用于定心该零件的几何轴(X)处彼此相交，其特征在于，其为以下步骤做好准备沿着相应的径向方向(Y)移动各定心元件(11)，通过各定心装置相对于其它定心装置的可控和独立的运动，依靠与各自的运动传动装置(16、17)相联的各自的驱动装置(15)，该运动传动装置能够将各驱动装置(15)的旋转运动转化为相应定心元件(11)的直线运动；以及调整各定心装置(11)的位置作为由各驱动装置(15)产生的扭矩的函数，直到达到定心状态，在该状态中由相应定心元件的驱动装置产生的全部扭力大于或等于预置的阈值，该阈值表示零件(2)相对于定心设备的几何轴(X)的期望的定心位置已经达到。
2.根据权利要求1中的定心方法，其中所述定心元件(11)沿着所述各自的径向方向(Y)移动远离该设备的几何轴(X)向着一个位置移动，在该位置定心元件靠在半成品零件(2)上以沿着各自的径向方向移动零件直到到达定心位置。
3.根据权利要求1或2的方法，其中定心元件(11)被同步的沿着各自的径向方向远离几何轴移动，以至于相同的径向运动沿着各自的方向同时产生。
4.根据权利要求3的方法，其中规定在定心元件操作运动期间测量在各驱动装置(15)处产生的与各定心元件(11)相关的扭矩的步骤，以及将测量扭矩值与所述阈值比较的步骤，以至于在出现所有三个扭矩测量值均等于或大于预置的阈值的状态时停止定心元件(11)的运动。
5.根据前述一个或多个权利要求的方法，其中规定在定心装置(11)没有由所有三个定心装置在预选的时间间隔内到达预置的阈值的状态下停止定心元件(11)的运动的步骤，以及规定零件(2)首先关于其主轴由预选的角度有角度地旋转之后重复定心元件动作顺序的步骤。
6.根据前述一个或多个权利要求的方法，其中在定心元件(11)的运动之前规定使零件(2)在多个支承元件(9)上支持的步骤，该元件(9)被设置为允许在垂直于该设备几何轴线的平面内限制零件(2)的运动自由度。
7.根据权利要求6的方法，其中所述支承元件(9)相对于定心元件(11)的角位置有角度地隔开。
8.根据权利要求6的方法，其中规定一旦到达期望的定心位置在各定心元件和零件的接触区域通过沿与支承元件反作用相反的方向施加的锁紧力锁紧零件的步骤。
9.一种用于给将要进行机加工的半成品零件定心的设备，该设备包括按照前述一个或多个权利要求的方法操作的三个定心元件(11)。
10.一种用于给将要进行机加工的半成品零件定心的设备，该设备包括三个定心元件(11)，这些元件以规则的节距有角度地设置并且沿着各自的预先定义的在零件中心的几何轴(X)相交的径向方向(Y)移动；与所述互相能独立运动的定心元件(11)中每个相关联的驱动装置(15)；与各驱动装置(15)相关联的传动装置(16、17)，用于将驱动装置的旋转运动转换为定心元件(11)的直线运动；测量由各自驱动装置随着相应的定心元件(11)与零件接触产生的扭矩的装置；以及将测得的扭矩值与预置的阈值比较的装置，用于控制定心元件(11)的运动作为测得的扭矩值的函数并在定心元件到达期望的定心状态时停止定心元件。
11.根据权利要求10的设备，进一步包括用于测量由各定心单元在沿着各自径向方向的运动中覆盖的位置距离的装置。
12.根据权利要求10或11的设备，其中所述定心元件(11)各包括一个沿着相应的径向方向(Y)导向的滑板(12)，至少一个突起(13)被设置在各滑板(12)上，其能够靠在零件(2)的边缘部分上以便在定心元件(11)的运动期间移动零件远离该装置的几何轴(X)直到到达零件的定心状态。
13.根据权利要求10到12之一的设备，其中所述传动装置包括在一丝杠(16)和与如螺杆驱动的轴相啮合的套筒结构(17)之间的螺钉-螺母连接，所述丝杠和套筒与所述各自的驱动装置(15)和定心元件的滑板的(12)的一个和另一个形成整体将电机的旋转运动转化为滑板的直线运动。
14.根据权利要求12的设备，包括各滑板(12)上的锁紧零件的装置，该装置包括铰接到各自滑板(12)上的一锁紧爪(19)并能够远离和向着零件(2)被锁紧的位置摆动。
15.根据权利要求14的设备，其中动力油缸操作装置(24)被提供，作用于各锁紧爪(19)上以摆动爪远离和向着零件(2)的锁紧位置。
全文摘要
描述一种用于给将要进行机加工的半成品零件(2)定心的方法，该方法包括准备一定心设备(1)的步骤，该定心设备包括三个以规定的节距有角度地间隔开的定心元件(11)，每一元件能够接触到半成品零件(2)以将其移动到中心的位置，每个所述定心元件(11)沿着预置的径向方向(Y)运动，这些径向方向在零件中心的几何轴(X)处相交。该方法进一步为沿相应的径向方向(Y)移动各定心元件(11)的步骤做好准备，通过各定心元件相对于其它定心元件的可控和独立的运动，依靠与各自的运动传动装置(16、17)相联的各自的驱动装置(15)，该运动传动装置能够将各驱动装置(15)的旋转运动转化为相应定心元件(11)的直线运动，并且能够调整每个定心单元(11)的位置作为由各自驱动装置(15)产生的扭矩的函数，直到达到定心状态，在该状态中由相应定心元件的驱动装置产生的全部扭力大于或等于一预置的阈值，该阈值表示零件(2)相对于定心设备的几何轴(X)的期望的定心位置已经达到。同样描述一种根据上述方法操作的定心设备。
文档编号B23Q17/22GK1938123SQ200480042679
公开日2007年3月28日 申请日期2004年4月8日 优先权日2004年4月8日
发明者罗伯托·萨马丁 申请人:玛斯股份有限公司