用于影响工件的锤击装置和相应的方法与流程

本发明涉及用于影响工件的、尤其是工件边缘区域的锤击装置(festhammervorrichtung)，其具有(a)用于作用到工件上的冲击工具，(b)冲击机构，该冲击机构具有冲击器，该冲击器用于产生作用到冲击工具上的冲击脉冲，和(c)用于驱动冲击机构的驱动装置，其中，冲击机构具有用于产生作用到冲击工具上的冲击脉冲的至少一个第二冲击器。根据第二方面，本发明涉及一种方法，在该方法中使用这种工具。

锤击装置用于冲击工件的表面，使得工件的边缘区域改变。形成表面附近的残余压应力和可能的组织改变，这些正面地影响工件的磨损表现。

背景技术：

由de102006058710a1已知用于增强半径过渡部的加工装置，在该加工装置中，两个促动器作用到各自所属的杠杆上并从而冲击到衬套上。

at364592描述一种锤工具，在该锤工具中，可轴向运动的双面锤冲击到多个铰接板上，这些铰接板将冲击能量转向到径向方向上。

de102013002495a1描述一种冷锻装置，在该冷锻装置中，多个敲击元件可径向向外运动地受支承并且可各自用压缩空气加载。

在已知的这些锤击装置中不利的是其低的生产率。这导致，作为方法通常优选喷丸处理或滚压。

技术实现要素：

本发明的任务是，改善锤击时的生产率。

本发明通过开头类型的锤击装置解决所述问题，在该锤击装置中，冲击机构具有用于产生作用到冲击工具上的冲击脉冲的至少一个第二冲击器。

在这种锤击装置方面有利的是，可实现作用到冲击工具上的明显更高的冲击频率。因此，可提高锤击装置的生产率。尤其有利的是，如根据优选实施方式设置的那样，所有冲击器由相同的驱动装置驱动。得出一种结构简单并且此外稳健的、允许高生产率的锤击装置。

在说明书的范畴内，冲击工具理解为锤击装置的以下构件，该构件在使用时与工件直接接触。

冲击机构尤其理解为以下装置，该装置将驱动装置的运动、尤其旋转运动转换为冲击器的运动。所述驱动装置尤其是旋转驱动装置，尤其电动机、液压马达或气动马达。

冲击强度理解为冲击工具可多么猛烈地作用到工件上的尺度。与低的冲击强度相比，高的冲击强度导致工件边缘区域的较强的变形。冲击强度例如可以由冲击能量来描述。冲击能量是在冲击工具朝工件表面的向前运动期间冲击工具内在的、由冲击柱承担的动能。

有利的是，冲击机构是气动的冲击机构。在这种情况中，冲击器包括冲击柱，该冲击柱在套筒中运动并且相对该套筒密封。驱动装置的驱动功率使该套筒运动并且该套筒如由电子气动的冲击机构已知的那样将运动能传递给冲击柱。替代地，冲击柱可借助弹簧固定在保持元件上，该保持元件在运行中周期性地来回运动。

根据一种优选实施方式，冲击机构具有沿驱动轴线延伸的驱动轴并且具有用于将驱动轴的旋转运动转换为平移运动的摆动环(taumelring)。第一冲击器和第二冲击器由摆动环驱动。优选地，摆动环包括与驱动装置抗扭地连接的、可旋转的轮圈以及包括抗扭轮圈，当可旋转的轮圈旋转时，该抗扭轮圈不旋转。因此，摆动环将驱动装置的连续的旋转运动转换为交替的升降运动。旋转运动到平移运动的转换也可以借助曲轴或凸轮轴进行。

尤其优选的是，第一冲击器以相对于驱动轴线呈锐角的第一冲击角度可运动地受支承并且第二冲击器以相对于驱动轴线呈锐角的第二冲击角度可运动地受支承。

优选地，第一角度相当于第二角度。这要理解为，第一角度在技术意义上等于第二角度，即可能但是并非必要的是：两个角度在数学方面相等。尤其可容忍例如±3°的偏差。以这种方式，第一冲击器的冲击脉冲良好近似地相当于第二冲击器的冲击脉冲，这导致对边缘区域的特别均匀的影响。

优选地，冲击机构包括至少一个第三冲击器，该第三冲击器产生作用到冲击工具上的冲击脉冲，其中，第三冲击器以相对于驱动轴线呈锐角的第三冲击角度可运动地受支承，其中，第三角度相当于第一角度和第二角度，其中，第三冲击器由所述摆动环驱动，其中，至少所有的冲击器以近似等距的角度间距布置。特别有利的是，这些近似等距的角度间距涉及一个垂直于驱动轴线延伸的平面。这种锤击装置以时间上等长的间距发出具有基本上保持不变的冲击强度的脉冲。

根据一种优选实施方式，摆动环相对于驱动轴以一个摆动角度定向并且冲击工具具有用于调节该摆动角度的摆动角度调节装置。通过改变摆动角度可改变冲击器的行程，尤其是套筒的行程。该行程越大，在驱动轴的相同转速的情况下冲击能量就越大。因此可改变冲击强度，而不必改变冲击频率。这导致锤击装置的与冲击强度无关的、保持不变的高生产率。

有利的是，锤击装置具有至少一个用于测量冲击器的冲击的冲击强度的传感器以及具有控制装置，该控制装置与传感器和用于调节摆动角度的摆动角度调节装置连接并且设置用于控制和/或调节冲击能量，以便实现涉及构件的、位置相关的、可控制的和可改变的、用于调整变化的表面状态的冲击脉冲。

传感器例如可以涉及声学传感器，该声学传感器记录由冲击器的冲击发出的声音排放。因为模拟的声音强度取决于冲击强度，因此可以确定冲击强度。

替代地或附加地，所述传感器可以涉及速度传感器，该速度传感器在到锤击尖端的冲击点的限定间距处求取冲击器的速度。可以例如通过控制装置由冲击锤的质量来确定冲击脉冲，该冲击脉冲可以用作特征参数和调节参数。此外，可以考虑将用于确定能量脉冲的信号作为关于实际实施的锤击冲击的表达，以便提高过程可靠性。

根据一种优选实施例，冲击机构包括冲头该冲头借助锁紧装置沿轴向受限地可运动地被保持。在手动解锁之后，冲击工具可快速地更换为另一冲击工具。优选的解决方案包括加速度传感器和通过无线电的数据传输装置和计算模块，该计算模块可以是控制装置的一部分并且由加速度、减速度和时间来计算冲击能量。

优选地，冲击工具包括第一冲击元件和至少一个第二冲击元件并且针对每个冲击元件包括一个笼体，各个冲击元件被关收在笼体中，冲击工具还包括能够流动的、不可压缩的冲击脉冲传递介质，该冲击脉冲传递介质设置用于将冲击脉冲从冲头传递到冲击元件上。

特征“冲击脉冲传递介质是能够流动的”，尤其理解为，其允许冲击元件来回运动。冲击元件例如可以涉及球并且这些球被关收在笼体中，该笼体具有球座，使得球不离开笼体并且因此被关收在笼体中。球超过座突出，使得球在锤击装置运行时可以和工件的表面接触。

所述冲击脉冲传递介质例如可以涉及水、油、悬浊液或膏，所述冲击脉冲传递介质将冲击脉冲从冲头传导到冲击元件上。替代地或附加地，冲击脉冲传递介质可以包括相互可相对运动的例如球形的固体，该固体将冲击脉冲传递到工件的表面上。

通过冲击元件在一个方向上可运动地被关收在其笼体中，使得这些冲击元件可以至少在一定程度上跟随工件的轮廓。这保证：对工件表面的作用与其表面形貌无关。

优选地，第一冲击元件设置用于实施沿第一作用运动方向的作用运动并且第二冲击元件设置用于实施沿第二作用运动方向的作用运动，该第二作用运动方向与第一作用运动方向不同。

替代地可能的是，这些作用运动方向是相同的。因此，根据一种优选的实施方式设置，冲击元件这样布置，使得至少大部分冲击元件可以接触一个平面，该平面在锤击装置运行时是工件的表面。替代地或附加地，冲击元件在笼体中这样定向，使得这些冲击元件可以同时接触柱形内表面。在这种情况中可以锤击管内表面。

在这种情况中特别有利的是，锤击装置绕着其纵轴线可旋转地构造，该纵轴线在使用中可以相应于管纵轴线。在这种情况中，冲击元件优选地这样布置，使得冲击元件关于轴线，尤其是关于驱动轴线，径向向外地作用。

有利的是，冲击元件这样布置，使得冲击元件贴靠在管的柱形内壁上并且可以锤击柱形内壁的表面。柱形内壁的直径优选地为至少20mm。

如果存在三个或更多个冲击器，那么这些冲击器优选地关于旋转对称轴线旋转对称地布置，该旋转对称轴线优选地涉及驱动轴线。

优选地，冲击工具包括至少一个可摆动的冲杆。有利的是，可摆动的冲杆这样构造，使得其相对于旋转对称轴线可摆动。尤其这样构造两个可摆动的冲杆，使得可通过锤击在内燃机用的曲轴的曲柄销和/或主轴颈上加工两个空凹槽。在此，锤击装置也可以称作曲轴锤击装置。

根据一种优选实施方式，锤击装置具有可摆动地受支承的第一冲击锤，使得第一冲击锤在锤击装置运行时实施沿第一运动方向的作用运动，并且具有可摆动地受支承的第二冲击锤，使得第二冲击锤在锤击装置运行时实施沿第二作用运动方向的作用运动，该第二作用运动方向和第一作用运动方向不同。根据一个优选的实施方式，锤击装置包括多个冲击锤，其作用运动方向关于轴线、尤其是关于旋转对称轴线或驱动轴线径向向外地延伸。

可能地并且根据一种优选实施方式设置，每个冲击锤配属有正好一个冲击器。

附图说明

在后面根据附图详细阐述本发明。在此示出：

图1根据第一实施方式的根据本发明的锤击装置的纵截面；

图1a根据图1的沿线b-b的部分横截面，该部分横截面示出冲击工具分成单工具的可能分布；

图2图1的沿线a-a的横截面；

图3冲击能量与驱动装置的旋转频率的关系；

图4根据第二实施方式的根据本发明的锤击装置的横截面；

图5a根据本发明的锤击装置的第三实施方式的横截面；和

图5b基于剖面线c-c的横截面；

图6根据本发明的锤击装置的冲击机构的一部分的横截面；

图7另一冲击工具的示意性的横截面；

图8根据本发明的锤击装置的一部分；和

图9根据本发明的锤击装置的控制装置的接线图；

图10具有根据本发明的锤击装置的根据本发明的锤击机。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于影响工件14的边缘区域12的锤击装置10的纵截面。锤击装置10具有呈凿子形状的由硬质金属或淬火钢制成的冲击工具16。

锤击装置10具有冲击机构18，该冲击机构包括第一冲击器20.1、第二冲击器20.2和在图1中不可见的第三冲击器20.3(参见图2)。经证明，三个冲击器是合适的数量，然而，冲击机构也可以包括四个、五个或更多个冲击器。

冲击器20分别包括冲击柱22。因此，冲击器20.1具有冲击柱22.1。冲击柱22.1被接收在套筒24.1中并且相对该套筒密封。冲击柱22(没有数字后缀的附图标记涉及所有的相应对象)具有冲击端26，冲击柱借助该冲击端冲击到冲击工具16上或到在图1中没有示出的冲头上。

冲击器20借助其与冲击端26相对置的端部固定在摆动环28上，该摆动环由驱动轴30驱动，驱动轴30如摆动环28一样可绕着驱动轴线a旋转地受支承。驱动轴30是驱动装置32的一部分，驱动装置32还具有示意性地标记的马达34，尤其是电动机。

在另一实施方式中，轴30也可以通过工具机的工作丝杠驱动。具有工作丝杠的工具机同样是发明的内容，该工具机具有根据本发明的锤击装置并且和锤击装置连接以进行驱动。

图1示出，冲击器20.1以相对于驱动轴线a的第一冲击角度α1可运动地支承。在运行中，冲击柱22实施一运动，该运动以相对于驱动轴线a的第一冲击角度α1延伸。如果开启驱动装置，那么套筒24振荡。如果套筒朝冲击工具16运动，那么冲击柱22被压入套筒中，使得套筒和冲击柱之间的空气压力大到将冲击柱朝冲击工具加速并且冲击到冲击工具上。如果套筒24往回运动，那么形成的负压引起冲击柱22从冲击工具16离开地运动。

第二冲击器20.2以相对于驱动轴线a的第二冲击角度α2可运动地受支承，其中，在当前情况中α1＝α2。

图2示出摆动环28的沿线a-a的横截面.。可以看出，摆动环28具有可旋转的轮圈36，该可旋转的轮圈铰接在驱动轴30上，在当前情况中，借助铰接销38和携动件40进行铰接。此外，摆动环28具有抗扭轮圈42，冲击锤20铰接在该抗扭轮圈上。

从图1中可以看出，在驱动轴30旋转时，套筒24实施一个具有行程高度h的行程运动。行程高度h取决于摆动角度τ，该摆动角度τ垂直于驱动轴线a进行测量。如果摆动角度τ＝0°，那么行程高度h＝0mm。如果按定义而言大于0的摆动角度τ增大，那么行程高度h增加。

驱动装置32包括摆动角度调节装置44。在当前情况中，摆动角度调节装置44具有沿驱动轴线a延伸的并且与驱动轴30一起旋转的调节杆46。通过旋转轴承48，调节杆46和调节驱动装置48连接，该调节驱动装置可以具有调节马达50。替代地，调节驱动装置48也可以手动操纵。通过操纵调节驱动装置48，可以使调节杆46沿驱动轴线a移动，使得摆动角度τ改变。

在图1左下方的细节视图示出冲击工具16沿b-b线的截面。可以看出，冲击工具16在当前情况中构造为一体的，也就是说，所有冲击器20.1，20.2，20.3都导致工具尖端52的运动。

如图1a所示，根据一种替代实施方式，冲击工具16可以具有第一冲击锤54.1、第二冲击锤54.2和第三冲击锤54.3。这些冲击锤54.i(i＝1，2，...)可以构造为它们共同构成冲击工具16并且因此也可以称作部分冲击工具。

冲击锤54.i这样布置，使得其可以分别由正好一个冲击器击中。因此，例如，冲击锤54.1仅由冲击器20.1击中。冲击锤54的尖端，即所有冲击锤54.1、54.2、54.3的尖端，共同构成工具尖端52(参见图1)。工具尖端52优选锥形地倒圆。

图1示出，冲击工具16关于驱动轴线a轴向可移动地固定在锤击装置的壳体56上。在当前情况中，锁紧装置57为此嵌入到冲击工具16中的缝中。

图3示出冲击能量e与驱动装置32的旋转频率f的相关性。可以看出，冲击能量e严格单调地随旋转频率f增加。该相关性在摆动角度τ恒定时适用。冲击能量e能够通过摆动角度τ的减小而减小。这使得能够始终以例如4000转/分钟的可能的最大旋转频率f工作但在必要时也能减少冲击能量e。

图4示出根据第二实施方式的根据本发明的锤击装置的一部分。可以看出，冲击器20(仅标记冲击器20.2)冲击到冲头58上，冲头58将冲击脉冲传导到呈冲击凸缘54.1，54.2，...形式的多个冲击锤上。冲头58不是必需的，尤其是当对于每个冲击锤54.i存在正好一个冲击器20.i(该冲击器20.i冲击在冲击锤54.i上)时。

冲击锤54.i可摆动地受支承，使得其在作用运动方向ri上实施作用运动，该作用运动方向关于驱动轴线a径向向外延伸。冲击锤54通过弹簧60预紧在其静止位置中，在该静止位置中各个工具尖端52沿径向位于内部。冲击脉冲则径向向外例如传递到管的管内侧62上，该管是要加工的工件。

图5a示出根据另一实施方式的根据本发明的锤击装置10的下部截面，在该实施方式中，冲击工具16具有至少一个可摆动的冲杆64。冲杆64这样构造，使得可在呈曲轴形状的工件14中加工出凹槽66。

可以看出，冲击工具16可以具有可摆动的冲杆64.1或者如在当前的情况中那样具有两个可摆动的冲杆64.1，64.2，用于加工凹槽66.1，66.2。凹槽66.1，66.2构造在曲柄销到各相邻的曲柄臂或到主轴颈和曲柄臂的过渡部上。根据本发明的方法涉及借助根据本发明的锤击装置10在曲轴上加工凹槽。

图5b示出根据本发明的锤击装置的冲击工具16的一种替代的实施方式，在该实施方式中，工具尖端52构造成凹形的。工具尖端52的曲率半径rs例如与曲柄销的半径rw相同或略微大于该半径。

图6示出根据本发明的锤击装置的冲击机构18的一部分的横截面。在该实施方式中，冲头58将冲击器的冲击脉冲传导到能够流动的、不可压缩的冲击脉冲传递介质上，该冲击脉冲传递介质呈在25℃时具有100pa·s的粘度的油形式。有利的是，在25℃时100pa·s的粘度为至少80pa·s，尤其至少200pa·s。粘度在10⁵pa·s以下是有利的。

冲击脉冲传递介质68布置在壳体70中并且与多个冲击元件72.1，72.2，....接触。每个冲击元件72被关收在笼体74中，笼体74允许沿平移方向的运动(在当前情况中沿从上到下的运动)。而沿其它各个方向的平移运动被禁止。

由冲头58传递的冲击脉冲这样传递到冲击元件72上，使得冲击元件72沿径向向外指向的作用运动方向r运动并从而将冲击脉冲传递到工件的表面76上。冲击元件72在该实施方式中沿着相应于表面76的平面布置。在上方的部分示图中可见冲击工具18的仰视图。

图7示出另外的冲击工具16的示意性的横截面，该冲击工具16具有多个冲击元件72.1，72.2，…，当在图7中不可见的冲头将冲击脉冲传递到冲击脉冲传递介质68上时，这些冲击元件关于轴线a径向向外运动并从而可以锤击管的管内侧。冲击元件72在该实施方式中沿着相应于要加工的工件的内表面的柱形内侧面布置。

图8示出根据本发明的锤击装置10的一部分，该锤击装置10具有用于测量冲击器20的冲击的冲击强度的传感器78。传感器78包括测量质量块80，该测量质量块80在当前情况中布置在冲击工具16中。替代地，传感器78例如也可以布置在冲头58中(参见图4和图6)。

如果冲击器20.1冲击到冲击工具16上，那么产生测量质量块80和剩余冲击工具部分之间的相对运动。通过质量块80相对于剩余工具部分的运动，在线圈82中感应出电流，该电流与测量质量块相对于冲击工具16的剩余部分的速度成比例。该信号由放大器84放大，并且例如通过无线电装置传输给控制装置86。

图9示意性地示出：传感器78以及必要时另外的传感器88.1，88.2与控制装置86连接。控制装置86将输入的传感器信号与预给定的额定信号比较并且这样操控调节马达50，使得冲击能量e逼近预给定的额定值esoll。

可选地，如果冲击能量的实际值eist和预给定的额定值esoll之间的偏差超过预给定的数值，则控制装置86与至少一个信号装置90连接，以发出光学的和/或声学的警示信号。

为了涉及构件的、位置相关的、可控制的和可改变的表面调整，控制装置86和上级控制装置，例如机器控制装置、编程代码、计算机建立信号交换，以便处理每个脉冲。同样由此求出关于过程状态的信息。因而，根据本发明还提出工具机或机器人，其具有根据本发明的锤击装置并且设计用于使锤击装置沿着工件上的预给定路径运动。

此外，控制装置86可以配备有用于记录加工面的每个位置的冲击能量的存储单元。从而，可实现质量保证意义上的对加工的追溯。换言之，根据本发明的工具机优选地包括以下机器控制装置，在该机器控制装置中存储锤击装置在加工工件时所走过的轨迹。根据一个优选的实施方式，在机器控制装置或锤击装置的控制装置中，针对所述轨迹的至少若干个点存储冲击能量并且锤击装置构造用于以预给定的冲击能量锤击工件。

图10示出根据本发明的锤击机92，该锤击机具有：用于接收工件14的工件接收部94；根据本发明的锤击装置10；和用于使锤击装置10相对于工件14受引导地定位的定位装置96。定位装置96具有多个示意性标出的机轴98.1，98.2，98.3，这些机轴如在图10中示出的情况那样可以是旋转轴，然而这不是必须的，替代地或附加地，机轴中的至少一个可以是平移轴。

锤击装置92可以构造为机器人。该锤击装置92具有机器控制装置100，机器控制装置100这样操控机轴的驱动装置，使得锤击装置10沿着预给定的轨迹运动。所述预给定的轨迹例如保存在机器控制装置100的数字存储装置中。此外，工件接收部94具有驱动装置，借助该驱动装置可以使工件14旋转。借助锤击装置92可以在预给定的区域上这样锤击工件，使得工件14的残余应力状态改变。

附图标记列表

10锤击装置66凹槽

12边缘区域68冲击脉冲传递介质

14工件70壳体

16冲击工具72冲击元件

18冲击机构

74笼体

20冲击器76表面

22冲击柱78传感器

24套筒80测量质量块

26冲击端82线圈

28摆动环

84放大器

30驱动轴86控制装置

32驱动装置88传感器

34马达90信号装置

36可旋转的轮圈

38铰接销92锤击机

94工件接收部

40携动件96定位装置

42抗扭轮圈98机轴

44摆动角度调节装置100机器控制装置

46调节杆

48调节驱动装置a驱动轴线

h行程

50调节马达τ摆动角度

52工具尖端e冲击能量

54冲击锤f旋转频率

56壳体

57锁紧装置w作用次序

rs曲率半径

58冲头α冲击角度

60弹簧r作用运动方向

62管内侧

64冲杆