用于去除塑料部件材料及边缘材料的系统与自动系统的制作方法

用于去除塑料部件材料及边缘材料的系统与自动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于去除塑料部件材料的系统(1)，该系统包括设有打磨装置(4)的旋转轴(2)。所述旋转轴(2)包括非打磨部分(3)，该非打磨部分能够构成所述系统(1)在引导边缘上的径向挡块。所述系统包括使与所述旋转轴(2)连接的打磨装置(4)旋转的发动机装置(5)；以及与机器人机械连接的机械连接装置(6)，其中所述机械连接装置(6)为指式球窝节类型。本实用新型还涉及一种用于去除塑料部件材料的自动系统和一种用于去除塑料部件边缘材料的自动系统。上述系统能够自动地实现塑料部件的材料去除，例如去毛刺或铣削。
【专利说明】用于去除塑料部件材料及边缘材料的系统与自动系统

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通过模制制造塑料部件的领域。

【背景技术】
[0002]已知不同的塑料部件模制方法:
[0003]?通过热成形的方法(压缩热塑性材料)；
[0004]?通过注射的方法(用于热塑性材料)；和
[0005]?通过压缩的方法(用于例如SMC的热固性材料)。
[0006]由于塑料材料的蠕变，许多方法(例如:通过压缩来加工SMC的方法)会在部件的边缘造成毛刺。
[0007]这些毛刺必须在塑料部件最后工序阶段去除。该操作称为“去毛刺”。
[0008]目前，去毛刺由操作员人工地实现，这些操作员对毛刺进行抛光。
[0009]该方法是人工的，并且时间长，会导致许多健康问题，例如由于长时间使用振动抛光器导致的肌肉骨骼问题。此外，抛光所产生的非常小的灰尘会污染肺部和机器，必须采用特别地带有抽吸和封接缝系统的复杂安装。
[0010]目前尚没有令人满意的能够自动化该操作的自动解决方案。
[0011]一个主要的困难在于，去毛刺是精细的操作，需要指检，这是由于毛刺厚度小(0.1至0.3mm)且不恒定，如果不根据毛刺来进行操作就会快速地损坏边缘。
[0012]然而，“指检”的必要性与自动方法不兼容，根据定义，自动方法就难以根据具体情况来处理。
实用新型内容
[0013]本实用新型的目的在于提供一种设备，该设备允许自动地实现塑料材料的材料去除，例如去毛刺或铣削。该材料去除系统包括设有打磨装置的旋转轴。旋转轴包括非打磨部分，该部分能够形成系统在引导边上的径向挡块。此外，该系统包括使与旋转轴连接的打磨装置旋转的发动机装置，以及用于与机器人机械连接的装置，所述机械连接为指式球窝节 Crotule ? doigt)类型的。
[0014]此外，在模制和加工塑料部件时，部件边缘线会在厚度方向上局部地变形，尤其是在加工中弯曲时。这种情况尤其会在精细部件的时候发生。
[0015]因此，砂轮必须遵循的路线不同于用理论方法预先制定的路线。
[0016]当部件没有完全精确地布置的时候，即并非相对于部件搁架(支撑件)和机器人的几何参照来布置时，也存在该实际路线和理论路线之间的差别。
[0017]令人惊讶的是，符合本实用新型的设备允许解决该问题。实际上，借助于指式球窝节类型的机械连接，非打磨的机械挡块和砂轮可以沿着相对于制定的理论线具有调节性的实际线移动。
[0018]根据一个实施例，引导边为塑料部件的边。
[0019]打磨装置可以包括锥形部分，其旋转轴相对于锥形的母线的倾斜度设置为适于通过使待去除材料和部件边缘之间形成的角断裂来去除部件边缘的材料。
[0020]根据该配置，打磨装置的倾斜度优选地设为适于引导部件的边缘，以借助于部件的弯曲性使其稳固地靠着非打磨部分。
[0021]打磨装置优选地包括钻石块。
[0022]根据另一个实施例，该系统包括切割引导件，该切割引导件包括模腔，该模腔具有要实施在塑料部件上的形状，并且构成引导边缘，非打磨部分可以支在该边缘上。
[0023]根据该实施例的一个变型，该系统在旋转轴上包括钻头尖。
[0024]本实用新型还涉及一种用于去除塑料部件材料的自动系统，其包括:
[0025]-符合本实用新型的用于去除塑料部件材料的系统；
[0026]-用于引导材料去除系统路线的机器人，其中所述塑料部件保持固定。
[0027]本实用新型还涉及一种用于去除塑料部件边缘材料的自动系统，其包括:
[0028]-符合本实用新型的塑料部件材料去除系统；
[0029]-用于引导面对固定的材料去除系统的塑料部件的路线的机器人。
[0030]最后，本实用新型涉及将符合本实用新型的系统用于塑料部件的去毛刺，以及塑料部件的铣削或穿孔。

【专利附图】

【附图说明】
[0031]参照示例性而非限制性给出的附图阅读以下说明，本实用新型将变得显而易见。在这些附图中:
[0032]图1示出了符合本实用新型的工具的一个实施例；
[0033]图2示出了指式球窝节类型的机械连接的运行；
[0034]图3示出了带有不同形状的砂轮的不同实施变型；
[0035]图4示出了一个实施例，在该实施例中，符合本实用新型的材料去除系统还包括切割引导件，构成径向挡块的非打磨部分支在该切割引导件上；
[0036]图5示出了一个实施例，在该实施例中，除了切割引导件，符合本实用新型的材料去除系统的旋转轴还包括用于刺穿材料的钻头尖。

【具体实施方式】
[0037]本实用新型涉及一种用于去除塑料材料部件PP的材料的系统。
[0038]现在参照图1，该图示出了符合本实用新型的系统I的一个实施例。该系统包括:
[0039]-旋转轴2，该旋转轴设有打磨装置4和非打磨部分3，该非打磨部分3被设置为用于构成系统I在引导边缘上的径向挡块BR ；
[0040]-用于使与旋转轴2连接的打磨装置4旋转的发动机装置5；
[0041]-与机器人连接的机械连接装置6，所述机械连接为指式球窝节类型的。
[0042]首先在塑料部件(在图中标记为PP)边缘材料去除、尤其是去毛刺的情况下描述本实用新型。但材料去除还可以对应于例如铣削或穿孔。
[0043]塑料部件可以由热塑性或热固性材料制成，其中所述材料优选地至少填充有加强纤维(即复合材料)。优选地，部件为SMC类型的热固性复合材料部件。
[0044]“部件边缘”指的是构成部件整个或部分周边的外部边缘，或来自于材料镂空的内边缘。
[0045]发动机装置5可以例如为气动发动机。该发动机允许将力矩传递给打磨装置4。在部件边缘的去毛刺情况下，打磨装置4可以是砂轮。
[0046]系统I包括与机器人RO机械连接的装置6。图2示出了该机械连接6的运行。该机械连接为“指式球窝节”类型的，该指式球窝节的中心为A，其不能沿轴z旋转，其中所述轴z为旋转轴2的轴。该机械连接6也称为“360度顺从头部(tgte compliante a 360degres) ”,与轴向顺从头部不同。
[0047]它是指具有指形部的球窝节，其中所述指形部构成一个方向的旋转障碍。由此，在平面(x，y，z)中，带有指部的球形连接具有四个约束度。该连接约束三个平动和一个转动，而让另外两个转动保持自由。
[0048]由此，在机器人和工具I之间，工具I沿着轴z (旋转轴2的轴)的转动被机械连接6阻止。但在工具I的内部，发动机装置5使旋转轴2沿着轴z转动。
[0049]这种机械连接使得工具I可以在机械部件PP边缘上使用定值不变的切向力，并使得无论边缘几何构造如何、即无论工具I的路线如何，都保证该在切向力下的持续接触。
[0050]除了改善车辆去除质量以外，该机械连接6还方便了被机器人控制的工具I路线的制定，这是因为该机械连接允许在厘米数量级上的游间(d6battement)。
[0051]通常，为了制定略微曲线的路线，或为了考虑部件在加工支撑件上的定位缺陷(弯折的缺陷或形状缺陷)，必须用一组靠近的点来限定机器人必须使工具通过的路线。借助于指式球窝节类型的连接，曲线开端和结尾的两个点就足够了，这是由于工具可以吸收/补偿在容差区间内的路线变化。
[0052]旋转轴2包括非打磨部分3，以保证去毛刺的切向伸入距离。该非打磨部分3构成工具I在引导边缘上的机械挡块。在部件边缘的去毛刺示例中，引导边缘即为待去毛刺的部件边缘。该机械挡块称为“引导端”。该非打磨部分3可以布置在旋转轴2与发动机装置5相对的端部处。
[0053]该非打磨部分将工具I顶在塑料部件PP边缘上，而不损坏该部件，同时沿着部件边缘运动。该机械挡块3允许摆脱毛刺几何尺寸变化的问题。打磨砂轮4的打磨能力远高于毛刺厚度，该径向挡块3能够避免打磨砂轮4不受控地进入材料中。实际上，在没有该挡块3的情况下，必须非常精确地调节工具在部件上的力的大小，以避免打磨砂轮4过多地进入材料中。机械挡块3的自由止动与机械连接6 —起允许在部件边缘上施加一个总的切向力。
[0054]由此，更容易地校准接触压力，S卩非打磨部分3作用在部件边缘上的、使得砂轮4不过多地穿入到材料中的切向力。借助于(指式球窝节类型机械连接的)顺从效应，旋转轴2枢转，允许补偿压力变化。
[0055]对于机动车部件的去毛刺，80N的切向力允许去除所有毛刺，而不损坏部件本身。
[0056]轴2在挡块3的上方或下方承载打磨砂轮4。该砂轮4优选地包括钻石块。
[0057]根据一个实施例，砂轮4包括锥形部分，其旋转轴相对于锥形母线的倾斜度允许:
[0058]-通过使毛刺和部件边缘之间形成的角断裂来去除部件边缘的材料(毛刺)；
[0059]-引导部件边缘，以借助于部件厚度(沿着轴z)上的柔性使其稳固地靠着机械挡块3。
[0060]砂轮4还可以具有任何凹或凸的回转形状。图3示出了呈不同形状的砂轮4的不同实施变型，尤其由两个底部组装在一起的锥形构成的形状。
[0061]符合本实用新型的系统I可以用于任何类型的材料去除方法，例如去毛刺、铣削或穿孔。
[0062]目前，为了在塑料部件、尤其是热固性塑料部件中实现切割，要么进行六轴机器人加工，要么进行冲压。
[0063]对于六轴机器人加工，切割(圆孔、长孔、特殊形状)通过用六轴机器人移动切割铣刀来实现。该类型设施的位置容差一般为大约+/-1_，形状容差大约为+/-0.5_。该精确性不足主要与缺陷、机器人的柔性，以及从铣刀到被加工的孔(铣刀一加工轴一机器人—转台一部件支撑件一部件一被加工的孔)的尺寸链很长相关。
[0064]对于冲压，切割一般在位置上和形状上是精确的(大约为+/-0.45和+/-0.2)，相反地，需要特殊的工艺设备(只能服务于单种产品)，而且所有切割都必须在相同方向(即冲压方向)上实现。
[0065]根据特别适于铣削并允许摆脱这些限制条件的第二实施例(图4)，符合本实用新型的材料去除系统还包括切割引导件7，构成挡块的非打磨部分3支在该切割引导件上。
[0066]切割引导件7为包括带有模腔8的部件，模腔8的形状即要实现的部件形状。因此，非打磨部分3进入模腔8内部，以沿着其轮廓移动，由此将路线传递给打磨装置4。由此，引导边缘不再是部件PP的边缘，而是模腔8的边缘。打磨装置4为例如铣刀。
[0067]该实施例的一个优点在于允许机器人承载的工具I的引进位置(posit1nd’ amenee)有更大的容差，这是因为材料去除路线随后由切割引导件7局部地引导。
[0068]此外，局部的精确的引导允许获得不被形状容差(由机器人位置整体的不准造成)干扰的形状。
[0069]根据第二实施例的变型、特别适于穿孔的第三实施例(图5)，符合本实用新型的材料去除系统的旋转轴2在切割引导件7之外还包括用于刺穿材料的钻头尖9。
[0070]在使用该系统时，切割引导件7被定位在加工支撑件上正对着待切割形状处。钻头尖9允许打磨装置4刺穿材料。打磨装置4下降到直至非打磨部分3与切割引导件7的模腔8接触。打磨装置4移动到直至非打磨部分3支在切割引导件7的模腔8边缘上。指式球窝节类型的机械连接6允许构成径向挡块的非打磨部分3持续地与切割引导件7接触，同时沿着模腔8移动。机器人RO沿着切割的轮廓移动，并且非打磨部分3在整个移动长度上被维持为按在引导件7上。在切割的最后，机器人RO离开部件PP。
[0071]本实用新型还涉及一种用于例如在边缘上去除塑料部件PP的材料的自动去除材料系统，其包括符合本实用新型的用于去除材料的系统1，该系统被安装在优选的为人形机器人的机器人RO上，用于引导设备的路线。
[0072]机器人RO被用做操纵工具I的装置，保证在工具定向(在度的数量级上)、定位(小于mm)和速度方面的良好的重复性。
[0073]借助于符合本实用新型的系统，机器人RO不必与其电缆一起旋转:而是由指式球窝节类型的机械连接6来允许沿着整个路线移动，且同时维持与部件PP边缘的接触。
[0074]根据一个变型，机器人RO引导符合本实用新型的材料去除系统I的路线，因此该系统是活动的，材料部件PP则保持固定。
[0075]根据另一个变型，机器人RO承载塑料部件PP并且引导面对符合本实用新型的材料去除系统I的部件PP的路线，该系统I则保持固定。
【权利要求】
1.一种用于去除塑料部件材料的系统(I)，所述系统包括设有打磨装置(4)的旋转轴(2)，所述系统的特征在于，所述旋转轴(2)包括非打磨部分(3)，所述非打磨部分(3)能够构成所述系统(I)在引导边缘上的径向挡块，所述系统还包括使与所述旋转轴(2)连接的所述打磨装置(4)旋转的发动机装置(5)，以及与机器人机械连接的机械连接装置￠)，其中所述机械连接装置(6)为指式球窝节类型。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述引导边缘是所述塑料部件的边缘。
3.如上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述打磨装置(4)包括锥形部分，所述旋转轴相对于所述锥形的母线的倾斜度设置为适于通过使待去除材料和所述部件边缘之间形成的角断裂来去除所述部件边缘的材料。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述打磨装置(4)的倾斜度设为适于引导所述部件的所述边缘，以借助于所述部件的弯曲性使其稳固地靠着所述非打磨部分(3)。
5.如上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述打磨装置(4)包括钻石块。
6.如上述权利要求中任一项所述的系统，所述系统包括切割引导件(7)，所述切割引导件包括模腔(8)，所述模腔具有要实施在所述塑料部件上的形状，并且构成所述引导边缘，所述非打磨部分(3)能够支在所述边缘上。
7.如权利要求6所述的系统，该系统在所述旋转轴(2)上包括钻头尖(9)。
8.一种用于去除塑料部件(PP)材料的自动系统，其包括:符合权利要求1至6中任一项所述的用于去除塑料部件(PP)材料的系统(I);用于引导所述材料去除系统(I)路线的机器人(RO)，其中所述塑料部件(PP)保持固定。
9.一种用于去除塑料部件(PP)的边缘材料的自动系统，其包括:符合权利要求1至6中任一项所述的用于去除塑料部件(PP)材料的系统(I);用于引导面对固定的所述材料去除系统(I)的塑料部件(PP)的路线的机器人(RO)。
【文档编号】B29C37/02GK203994377SQ201420045328
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】大卫·特雷斯 申请人:全耐塑料公司