WO2004091857A1 - Vorrichtung zum reinigen und/oder entgraten von werkstücken - Google Patents

Vorrichtung zum reinigen und/oder entgraten von werkstücken Download PDF

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WO2004091857A1
WO2004091857A1 PCT/DE2004/000201 DE2004000201W WO2004091857A1 WO 2004091857 A1 WO2004091857 A1 WO 2004091857A1 DE 2004000201 W DE2004000201 W DE 2004000201W WO 2004091857 A1 WO2004091857 A1 WO 2004091857A1
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workpiece
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machining
test
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Jürgen BEYERER
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HOTTINGER KG
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q7/00—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting
    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • B23Q7/047—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers the gripper supporting the workpiece during machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B9/00—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor
    • B24B9/02—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning and / or deburring workpieces, in particular cast parts, with a processing device comprising at least one tool for removing excess material.
  • robots could now be used, which would take the workpiece to be deburred to a grinding station, for example, and move it there in accordance with the design and the course of the burrs.
  • Such a robot would have to be both path-controlled and force-controlled, namely on the one hand to feed the workpiece to the processing station and on the other hand to apply the pressure required for processing against the tool.
  • the realization of a path- and force-controlled robot is extremely complex, not least due to the required sensors and controls, especially since conventional robots and manipulators work with location or path control on a regular basis.
  • the robot moves to an embossed location and usually places the tool there or hands it over to another station.
  • the Interaction of commercially available robots and manipulators with the processing stations required here allows automation of the deburring process only with great effort.
  • the workpieces can be any cast parts, for example closed crankshafts.
  • Cores cast in core shooters must also be regularly deburred.
  • core shooting ranges and the associated technology reference is only made to DE 31 48 461 C1 by way of example, according to which numerous manipulators, conveyors and further processing stations are already connected to the actual core shooting.
  • the present invention is therefore based on the object of designing and developing a device for cleaning and / or deburring workpieces, in particular cast parts but also shot cores, in such a way that an automatic removal of excess molding material is possible.
  • a generic device is characterized by a manipulator for gripping and moving the workpiece into a machining position, the tool being movable from an end position reached at the end of the machining operation, which also serves as a parking position, into a starting position to be assumed at the beginning of the machining operation.
  • the previously manual removal of excess material can also be automated, namely by using a manipulator for gripping and moving the workpiece into the machining station.
  • the workpiece is not placed there or handed over to a processing robot. Rather, the workpiece is still held by the same manipulator, the tool being moved from an end position reached at the end of the machining operation, in which the tool is in the idle state, to a starting position to be taken at the beginning of the machining operation is moved.
  • This movement can be enforced via the manipulator or can be implemented by a suitable drive within the processing device.
  • the manipulator (the terms manipulator and robot are to be equated here) is advantageously controlled away. This means that the manipulator travels an embossed path in the usual way and positions the workpiece to be machined at a predetermined location and holds it there. Rotational movements are easily possible. In any case, the manipulator works path-controlled.
  • the processing device or the tool operates in a force-controlled manner, namely with an impressed force which is to be applied with respect to the burr to be removed. It should be noted that the path of the manipulator and the force or function of the processing device are controlled and monitored via a process computer.
  • the machining device comprises an adjusting mechanism which enables the tool to be moved - together with a tool holder and possibly with the drive of the tool.
  • the adjusting mechanism is responsible for ensuring that the tool can be moved from the end position reached at the end of the machining into the starting position to be assumed at the beginning of the machining.
  • the adjusting mechanism could be designed purely mechanically. Hydraulic or pneumatic actuation is possible if the adjusting mechanism comprises a cylinder-piston arrangement as the drive unit, which then serves as a drive for positioning, guiding and relocating the tool or the entire machining device.
  • the cylinder-piston arrangement could only be used to apply force to the tool and a separate — for example mechanical — actuating mechanism could be provided.
  • Arbitrary realizations are possible, whereby it is essential here that the tool can be moved or displaced between the two positions, namely force-controlled.
  • the processing station can be actively designed to the extent that the tool can be moved or displaced by deliberately actuating the adjusting mechanism.
  • the approach of the workpiece could preferably be detected contactlessly by means of suitable detectors, as a result of which the actuating mechanism is actuated via the process computer.
  • the starting position can thus be approached, preferably depending on the specifically detected burr on the workpiece.
  • the tool can be brought into the starting position by mechanical action of the workpiece on the tool, preferably via the adjusting mechanism provided there.
  • the path covered corresponds exactly to the burr to be removed.
  • the tool can be brought into the starting position against a specifiable holding force of the adjusting mechanism of the processing device.
  • the holding force can be generated via the previously mentioned cylinder-piston arrangement of the adjusting mechanism.
  • the entire machining device could be brought into the starting position with or without the workpiece - due to its own drive.
  • the manipulator holding the workpiece to be machined works exclusively location-controlled, namely on the basis of a path / location impressed on it.
  • the processing device and thus the tool work under force control, namely with a predetermined force or Voltage against the burr to be removed.
  • a simple and conventional control / regulation via a suitable processor is therefore possible.
  • the machining device with the essential parts thereof is arranged in a housing.
  • the machining device could be designed in such a way that only the tool itself moves relative to the workpiece held by the manipulator.
  • the tool could be a grinding wheel, brushes or the like.
  • a plurality of grinding wheels are provided next to one another, with a predetermined distance from one another and with a corresponding dimensioning of the grinding wheel.
  • Optimal adaptation to the crankshaft to be deburred is an advantage.
  • a visual inspection device for workpiece inspection could be provided, according to which the burrs or the like to be removed and their exact position and dimensioning on the workpiece can be determined. This makes it possible to coordinate the actual machining with the workpiece.
  • the visual inspection device is also readily suitable for detecting damaged areas on the workpiece.
  • a target / actual comparison is possible via the process computer, so that defective parts can be identified and separated out.
  • the visual inspection device comprises at least one camera and could work according to the silhouette inspection system, namely it could capture the contours of the respective workpiece. Any visual inspection principles can be implemented.
  • the data determined by the visual inspection device are fed to the process computer in a further advantageous manner and are used there to control the manipulator and / or the processing device. To this extent, processing can be optimized.
  • the tool testing device advantageously comprises a light source and a camera, the light source and camera being able to be arranged in a test head while forming a test field.
  • the test head can be partially positioned around the tool in such a way that the tool or at least parts of the tool are located in the beam path between the light source and the camera.
  • the test head is handled by a manipulator, whereby the test can take place in a definable cycle between the respective processes.
  • the data from the tool test are fed to the process computer, which can be used to control both the manipulator and the machining device.
  • the data from the tool test could be used to position or calibrate the tool and / or the workpiece. This is particularly advantageous when the grinding wheel is exposed to constant wear, so that constant recalibration ensures clean deburring.
  • the tool position can be calibrated using the adjusting mechanism of the machining device.
  • the machining position of the manipulator can also be changed or calibrated in accordance with the data from the tool test.
  • the operating parameters of the machining device and / or are in accordance with the data of the workpiece test and / or the tool test of the manipulator can be controlled or regulated, whereby a continuous optimization of the processing is possible.
  • casting tolerances into account, namely by detecting them.
  • the tool drive could be switched off.
  • the workpiece to be deburred is placed on a burr-free point, i.e. scanned in an area where no burrs can occur to measure the current dimension of the workpiece within the casting tolerance. This measurement can be taken into account in the subsequent processing, so that casting tolerances can be taken into account and quasi automatically compensated for.
  • the time course of the deflection can be mathematically evaluated in a process computer, for example in order to detect inadmissible burrs or other defects that can lead to the workpiece being ejected, for example for special treatment. Links to downstream or parallel processing stations are possible.
  • FIG. 1 in a schematic view, in the form of a rough sketch
  • Embodiment of a device according to the invention for cleaning and / or deburring workpieces, a grinding wheel being indicated as a tool and Fig. 2 is a schematic view of the basic structure of a visual inspection device that can be used on the one hand for visual inspection of the workpiece to be machined and on the other hand for visual inspection of the tool.
  • the workpiece 1 schematically shows a device for deburring workpieces, the workpiece 1 and the burr 2 to be removed there being indicated only schematically.
  • the workpiece 1 is a cast part, for example a crankshaft.
  • the ridge 2 extends over an area of the workpiece 1 and is shown here together with the workpiece 1 in section.
  • the device comprises a processing device 3, to which a tool belongs.
  • the tool here is specifically a grinding wheel 4 which is driven in rotation. The excess material or the burr 2 on the workpiece 1 is removed by means of the grinding wheel 4.
  • a manipulator 5 is used for gripping and moving the workpiece 1 into a machining position, which is only indicated by an arrow 6 in FIG. 1, the grinding wheel 4 moving from a front end position 7 reached at the end of the machining into a rear starting position 8 to be assumed at the beginning of the machining is movable.
  • the manipulator 5 is path-controlled and the processing device 3 or the grinding wheel 4 is force-controlled.
  • the processing device 3 comprises an adjusting mechanism 9, which is only indicated in FIG. 1.
  • a cylinder-piston arrangement 10 serves to apply force to the grinding wheel 4 with respect to the workpiece 1.
  • the drive 11 of the grinding wheel 4 is only indicated.
  • the adjusting mechanism 9 and the cylinder-piston arrangement 10 can be combined, so that both the positionability of the grinding wheel 4 and the required force can be generated via the cylinder-piston arrangement 10.
  • the distance traveled 12 can be determined by means of suitable detectors and fed to a process computer 13, so that pressure control via the cylinder-piston arrangement 10 is possible via the detected route.
  • reference numeral 14 merely indicates that a visual inspection device 14 can be provided for the visual inspection of the grinding wheel 4 and / or the workpiece 1, which can be used, for example, between predeterminable working cycles via a separate manipulator, not shown in the figures.
  • FIG. 2 shows the basic structure of such a visual inspection device 14, which comprises a camera 15 and - if necessary - a light source 16.
  • the visual inspection device 14 or camera 15 and light source 16 of the visual inspection device 14 are arranged in a test head 17, only indicated in FIG. 2, which spans a test field 18.
  • the test head 17 is to be arranged around the grinding wheel 4 or the workpiece 1 such that the area to be tested is in the test field 18.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken, insbesondere von Gussteilen, mit einer mindestens ein Werkzeug umfassenden Bearbeitungsein­richtung (3) zum Entfernen überschüssigen Materials, gekennzeichnet durch einen Manipulator (5) zum Ergreifen und Verbringen des Werkstücks (1) in eine Bearbei­tungsposition, wobei das Werkzeug von einer am Ende der Bearbeitung erreichten Endposition (7) in eine zu Beginn der Bearbeitung einzunehmende Startposition (8) bewegbar ist.

Description

„Vorrichtung zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken, insbesondere von Gussteilen, mit einer mindestens ein Werkzeug umfassenden Bearbeitungseinrichtung zum Entfernen überschüssigen Materials.
Vorrichtungen zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken, insbesondere von Gussteilen, aber auch von Kernen aus Kernschießanlagen, sind aus der Praxis insoweit bekannt, als man bislang überschüssiges Material bzw. Grate per Handarbeit entfernt hat, so beispielsweise mittels Handschleifmaschinen, die letztendlich die Bearbeitungseinrichtung gebildet haben. Die Entgratung ist gerade bei Werkstücken mit unstetigen Übergängen aufwendig, wie dies beispielsweise bei Kurbelwellen der Fall ist. Nicht selten werden dem Gießen nachgeschaltete Bearbeitungsstationen arbeitsintensiv im Dreischicht-Betrieb geführt.
Bei dem Entfernen von Formmaterial, so beispielsweise beim Entgraten, ist wesentlich, dass das überschüssige Material unter Beachtung der angestrebten Form des Werkstücks und der zulässigen Toleranzen abrasiv bearbeitet wird. Abgesehen von dem enormen Einsatz von Arbeitskräften besteht beim Entgraten per Hand die Gefahr, dass zwar die Grate wirksam entfernt werden, dass man jedoch dabei das Werkstück beschädigt.
Zur Automatisierung des Entgratungsprozesses könnte man nun Roboter einsetzen, die das zu entgratende Werkstück beispielsweise an eine Schleifstation verbringen und dort entsprechend der Ausgestaltung und dem Verlauf der Grate bewegen. Ein solcher Roboter müsste sowohl weg- als auch kraftgesteuert sein, nämlich zum einen um das Werkstück der Bearbeitungsstation zuzuführen und zum anderen um den zur Bearbeitung erforderlichen Druck gegen das Werkzeug aufzubringen. Die Realisierung eines weg- und kraftgesteuerten Roboters ist jedoch nicht zuletzt aufgrund der erforderlichen Sensorik und Steuerung extrem aufwendig, zumal herkömmliche Roboter und Manipulatoren regelmäßig mit eingeprägtem Weg orts- oder weggesteuert arbeiten. So fährt der Roboter einen eingeprägten Ort an und legt dort üblicherweise das Werkzeug ab oder übergibt es einer anderen Station. Das Zusammenspiel handelsüblicher Roboter und Manipulatoren mit den hier erforderlichen Bearbeitungsstationen lässt eine Automatisierung des Entgratungsprozesses nur mit großem Aufwand zu.
Voranstehend ist bereits erwähnt worden, dass es hier grundsätzlich um die Befreiung von Formmaterial bei Werkstücken geht. Folglich kann es sich bei den Werkstücken um jedwede Gussteile, so beispielsweise um geschlossene Kurbelwellen, handeln. Auch in Kernschießmaschinen gegossene Kerne sind regelmäßig zu entgraten. In Bezug auf Kernschießanlagen und die damit verbundene Technik sei lediglich beispielhaft auf die DE 31 48 461 C1 verwiesen, wonach bereits zahlreiche Manipulatoren, Fördereinrichtungen und weiterreichende Bearbeitungsstationen dem eigentlichen Kernschießen nachgeschaltet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Reinigung und/oder Entgraten von Werkstücken, insbesondere von Gussteilen aber auch von geschossenen Kernen, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine automatische Befreiung vom überschüssigen Formmaterial möglich ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist eine gattungsbildende Vorrichtung gekennzeichnet durch einen Manipulator zum Ergreifen und Verbringen des Werkstücks in eine Bearbeitungsposition, wobei das Werkzeug von einer am Ende der Bearbeitung erreichten Endposition, die auch als Parkposition dient, in eine zu Beginn der Bearbeitung einzunehmende Startposition bewegbar ist.
Erfindungsgemäß ist zunächst einmal erkannt worden, dass man ungeachtet der typischen Arbeitsweise herkömmlicher Roboter bzw. Manipulatoren auch das bislang manuell betriebene Entfernen überschüssigen Materials automatisieren kann, nämlich dadurch, dass man einen Manipulator zum Ergreifen und Verbringen des Werkstücks in die Bearbeitungsstation verwendet. Dort wird das Werkstück nicht etwa abgelegt oder einem Bearbeitungsroboter übergeben. Vielmehr wird das Werkstück weiterhin vom gleichen Manipulator gehalten, wobei das Werkzeug aus einer am Ende der Bearbeitung erreichten Endposition, in der sich das Werkzeug im Ruhezustand befindet, in eine zu Beginn der Bearbeitung einzunehmende Startposition bewegt wird. Diese Bewegung kann über den Manipulator erzwungen werden oder durch einen eignen Antrieb innerhalb der Bearbeitungseinrichtung realisiert sein. Wesentlich ist jedenfalls, dass nicht etwa der Manipulator das Werkstück zur Bearbeitung bewegt, sondern dass vielmehr die Bewegung des Werkzeugs für die Bearbeitung verantwortlich ist, wobei im Verlaufe der Bewegung des Werkzeugs dieses sich von der wie auch immer erzwungenen Startposition in die Endposition bewegt, wobei sicherzustellen ist, dass der Grat bei Erreichen der Endposition des Werkzeugs im gewünschten Umfange entfernt ist.
In vorteilhafter Weise ist der Manipulator (die Begriffe Manipulator und Roboter sind hier gleichzusetzen) weggesteuert. Dies bedeutet, dass der Manipulator in üblicher Weise einen eingeprägten Weg verfährt und das zu bearbeitende Werkstück an einem vorgegebenen Ort positioniert und dort hält. Drehbewegungen sind dabei ohne weiteres möglich. Jedenfalls arbeitet der Manipulator weggesteuert. Die Bearbeitungseinrichtung bzw. das Werkzeug arbeitet dagegen kraftgesteuert, nämlich mit einer eingeprägten Kraft, die gegenüber dem zu entfernenden Grat aufzubringen ist. Dabei sei angemerkt, dass der Weg des Manipulators und die Kraft bzw. Funktion der Bearbeitungseinrichtung über einen Prozessrechner gesteuert und überwacht werden.
Im Konkreten umfasst die Bearbeitungseinrichtung neben dem eigentlichen Werkzeug einen Stellmechanismus, der eine Bewegung des Werkzeugs - gemeinsam mit einem Werkzeughalter und gegebenenfalls mit dem Antrieb des Werkzeugs - ermöglicht. Insoweit ist der Stellmechanismus dafür verantwortlich, dass das Werkzeug von der am Ende der Bearbeitung erreichten Endposition in die zu Beginn der Bearbeitung einzunehmende Startposition verbringbar ist.
Im Konkreten könnte der Stellmechanismus rein mechanisch ausgebildet sein. Eine hydraulische oder pneumatische Betätigung ist dann möglich, wenn der Stellmechanismus als Antriebseinheit eine Zylinder-Kolben-Anordnung umfasst, die dann als Antrieb zu Positionierung, Führung und Verlagerung des Werkzeugs bzw. der gesamten Bearbeitungseinrichtung dient. So könnte die Zylinder-Kolben-Anordnung lediglich zur Kraftaufbringung gegenüber dem Werkzeug dienen und könnte ein separater - beispielsweise mechanischer - Stellmechanismus vorgesehen sein. Beliebige Realisierungen sind möglich, wobei hier wesentlich ist, dass sich das Werkzeug zwischen den beiden Position bewegen bzw. verlagern lässt, und zwar kraftgesteuert.
So lässt sich die Bearbeitungsstation insoweit aktiv ausgestalten, als das Werkzeug durch bewusstes Betätigen des Stellmechanismus bewegbar bzw. verlagerbar ist. So ließe sich die Annäherung des Werkstücks mittels geeigneter Detektoren vorzugsweise kontaktlos detektieren, wodurch über den Prozessrechner der Stellmechanismus betätigt wird. Die Anfangsposition lässt sich dadurch anfahren, und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit des konkret detektierten Grates am Werkstück.
In besonders vorteilhafter und in konstruktiver Hinsicht einfacher Weise ist das Werkzeug durch mechanische Einwirkung des Werkstücks auf das Werkzeug, vorzugsweise über den dort vorgesehenen Stellmechanismus, in die Startposition verbringbar. Dies könnte derart funktionieren, dass bei Annäherung des vom Manipulator gehaltenen Werkstücks dieses auf das sich in der Endposition befindliche Werkzeug auftrifft und es entgegen der Kraft des Stellmechanismus zurückdrückt, bis die Startposition zur Bearbeitung erreicht ist. Der zurückgelegte Weg entspricht genau dem zu entfernenden Grat. Nach Kalibrierung des Manipulators und der Bearbeitungseinrichtung können sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug inklusive der jeweiligen Funktion lichtoptisch überwacht werden. Darauf wird später noch eingegangen.
Jedenfalls ist es von Vorteil, wenn das Werkzeug gegen eine vorgebbare Haltekraft des Stellmechanismus der Bearbeitungseinrichtung in die Startposition verbringbar ist. Die Haltkraft lässt sich über die zuvor bereits erwähnte Zylinder-Kolben-Anordnung des Stellmechanismus generieren. So könnte die gesamte Bearbeitungseinrichtung unter Einwirkung oder auch ohne Einwirkung des Werkstücks - aufgrund eines eigenen Antriebs - in die Startposition verbringbar sein.
An dieser Stelle sei noch einmal angemerkt, dass der das zu bearbeitende Werkstück haltende Manipulator ausschließlich ortsgesteuert arbeitet, nämlich aufgrund eines ihm eingeprägten Weges/Orts. Die Bearbeitungseinrichtung und somit das Werkzeug arbeitet kraftgesteuert, nämlich mit einer vorgegebenen Kraft bzw. Vor- Spannung gegen den zu entfernenden Grat. Eine einfache und dabei konventionelle Steuerung/Regelung über einen geeigneten Prozessor ist daher möglich.
Zur Vermeidung unnötiger Verschmutzungen, insbesondere aber zur Vermeidung einer Beschädigung durch Schmutz und/oder Fremdeinwirkung, ist es von Vorteil, wenn die Bearbeitungseinrichtung mit den wesentlichen Teilen davon, mit Ausnahme eines Wirkbereichs des Werkzeugs, in einem Gehäuse angeordnet ist. So könnte die Bearbeitungseinrichtung derart gestaltet sein, dass sich lediglich das Werkzeug selbst relativ zu dem vom Manipulator gehaltenen Werkstück bewegt. Bei dem Werkzeug könnte es sich insbesondere in Bezug auf die Entgratung von Werkstücken um eine Schleifscheibe, um Bürsten oder dergleichen handeln. Insbesondere bei der Entgratung von Kurbelwellen bietet es sich an, dass entsprechend der konkreten Ausgestaltung der Kurbelwelle mehrere Schleifscheiben nebeneinander, mit vorgegebenem Abstand zueinander und mit entsprechender Dimensionierung der Schleifscheibe, vorgesehen sind. Eine optimale Anpassung an die jeweils zu entgratende Kurbelwelle ist dabei von Vorteil.
Bereits zuvor ist erwähnt worden, dass die Steuerung bzw. Regelung der gesamten Bearbeitung unter Zugrundelegung des Ergebnisses einer Sichtprüfung vorgenommen werden kann, wobei dabei sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug prüfbar bzw. detektierbar ist.
Zunächst einmal könnte eine Sichtprüfeinrichtung zur Werkstückprüfung vorgesehen sein, wonach die zu entfernenden Grate oder dergleichen und deren exakte Position und Dimensionierung am Werkstück feststellbar sind. Eine Abstimmung der eigentlichen Bearbeitung auf das Werkstück ist dadurch möglich.
Die Sichtprüfungseinrichtung ist ohne weiteres auch geeignet, Schadstellen am Werkstück zu detektieren. Über den Prozessrechner ist ein Soll-Ist- Vergleich möglich, so dass schadhafte Teile erkennbar und aussonderbar sind.
Die Sichtprüfungseinrichtung umfasst mindestens eine Kamera und könnte nach dem Silhouettenprüfsystem arbeiten, könnte nämlich die Konturen des jeweiligen Werkstücks erfassen. Beliebige Sichtprüfprinzipien lassen sich realisieren. Die mit der Sichtprüfungseinrichtung ermittelten Daten werden in weiter vorteilhafter Weise dem Prozessrechner zugeführt und dienen dort zur Steuerung des Manipulators und/oder der Bearbeitungseinrichtung. Eine Optimierung der Bearbeitung ist insoweit möglich.
Zusätzlich oder alternativ zu der Sichtprüfung des Werkstücks ist es von Vorteil, wenn auch eine Prüfung des Werkzeugs stattfindet. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Werkzeug, beispielsweise eine Schleifscheibe, einem ständigen Verschleiß ausgesetzt ist. Eine Beschädigung des Werkzeugs ist ebenfalls nicht auszuschließen. Entsprechend ist insbesondere zur Feststellung von Verschleiß und Defekten am Werkzeug eine vorzugsweise optisch arbeitende Werkzeugprüfeinrichtung vorgesehen. Die Werkzeugprüfeinrichtung umfasst in vorteilhafter Weise eine Lichtquelle und eine Kamera, wobei die Lichtquelle und Kamera unter Bildung eines Prüffeldes in einem Prüfkopf angeordnet sein könnten. Der Prüfkopf lässt sich teilweise um das Werkzeug derart positionieren, dass sich das Werkzeug oder zumindest Teile des Werkzeugs im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Kamera befinden. Der Prüfkopf wird über einen Manipulator gehandhabt, wobei die Prüfung in einem definierbaren Zyklus zwischen den jeweiligen Bearbeitungen stattfinden kann.
Auch hier werden die Daten der Werkzeugprüfung dem Prozessrechner zugeführt, der zur Steuerung sowohl des Manipulators als auch der Bearbeitungseinrichtung dienen kann. Die Daten der Werkzeugprüfung könnten insoweit zur Positionierung bzw. Kalibrierung des Werkzeugs und/oder des Werkstücks dienen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Schleifscheibe einem steten Verschleiß ausgesetzt ist, so dass ein ständiges Nachkalibrieren eine saubere Entgratung gewährleistet.
Die Kalibrierung der Werkzeugposition lässt sich über den Stellmechanismus der Bearbeitungseinrichtung vornehmen. Entsprechend den Daten der Werkzeugprüfung lässt sich auch die Bearbeitungsposition des Manipulators verändern bzw. kalibrieren. Entsprechend den Daten der Werkstückprüfung und/oder der Werkzeugprüfung sind insgesamt die Betriebsparameter der Bearbeitungseinrichtung und/oder des Manipulators steuerbar oder regelbar, wodurch eine stetige Optimierung der Bearbeitung möglich ist.
Außerdem ist es möglich, Gusstoleranzen zu berücksichtigen, nämlich dadurch, dass sie detektiert werden. Dabei könnte der Werkzeugantrieb ausgeschaltet sein. Das zu entgratende Werkstück wird an einer gratfreien Stelle, d.h. in einem Bereich, in dem keine Grate auftreten können, abgetastet, um das aktuelle Maß des Werkstücks innerhalb der Gusstoleranz zu messen. Diese Messung kann bei der anschließenden Bearbeitung berücksichtigt werden, so dass sich dadurch - quasi automatisch - Gusstoleranzen berücksichtigen und somit ausgleichen lassen.
Weiter ist es möglich, die Auslenkung des Werkzeugs über ein Wegmesssystem zu detektieren, und zwar über den zeitlichen Verlauf hinweg. In einem Prozessrechner lässt sich der zeitliche Verlauf der Auslenkung mathematisch auswerten, um beispielsweise unzulässige Gratausprägungen oder sonstige Defekte zu detektieren, die zu einer Ausschleusung des Werkstücks, beispielsweise für eine Sonderbehandlung, führen können. Verknüpfungen mit nachgeschalteten oder parallellaufenden Bearbeitungsstationen sind möglich.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 in einer schematischen Ansicht, in Form einer groben Prinzipskizze, ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken, wobei als Werkzeug eine Schleifscheibe angedeutet ist und Fig. 2 in einer schematischen Ansicht den prinzipiellen Aufbau einer Sichtprüfungseinrichtung, die einerseits zur Sichtprüfung des zu bearbeitenden Werkstücks und andererseits zur Sichtprüfung des Werkzeugs verwendbar ist.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Entgraten von Werkstücken, wobei das Werkstück 1 und der dort zu entfernende Grat 2 lediglich schematisch angedeutet sind. Jedenfalls handelt es sich bei dem Werkstück 1 um ein Gussteil, so beispielsweise um eine Kurbelwelle. Der Grat 2 erstreckt sich über einen Bereich des Werkstücks 1 hinweg und ist hier gemeinsam mit dem Werkstück 1 im Schnitt dargestellt.
Die Vorrichtung umfasst eine Bearbeitungseinrichtung 3, zu der ein Werkzeug gehört. Bei dem Werkzeug handelt es sich hier im Konkreten um eine Schleifscheibe 4, die drehangetrieben ist. Mittels der Schleifscheibe 4 wird das überschüssige Material bzw. der Grat 2 am Werkstück 1 entfernt.
Erfindungsgemäß dient ein Manipulator 5 zum Ergreifen und Verbringen des Werkstücks 1 in eine in Fig. 1 durch einen Pfeil 6 lediglich angedeutete Bearbeitungsposition, wobei die Schleifscheibe 4 von einer am Ende der Bearbeitung erreichten vorderen Endposition 7 in eine zu Beginn der Bearbeitung einzunehmende hintere Startposition 8 bewegbar ist.
Der Manipulator 5 ist weggesteuert und die Bearbeitungseinrichtung 3 bzw. die Schleifscheibe 4 ist kraftgesteuert. Dazu umfasst die Bearbeitungseinrichtung 3 einen Stellmechanismus 9, der in Fig.1 lediglich angedeutet ist. Eine Zylinder-Kolben-Anordnung 10 dient zur Kraftaufbringung der Schleifscheibe 4 gegenüber dem Werkstück 1. Der Antrieb 11 der Schleifscheibe 4 ist lediglich angedeutet.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Stellmechanismus 9 und die Zylinder-Kolben-Anordnung 10 kombinierbar sind, so dass über die Zylinder-Kolben-Anordnung 10 sowohl die Positionierbarkeit der Schleifscheibe 4 als auch die erforderliche Kraft generierbar sind. Der zurückgelegte Weg 12 lässt sich über geeignete Detektoren ermitteln und einem Prozessrechner 13 zuführen, so dass über den detektierten Weg eine Druckregelung über die Zylinder-Kolben-Anordnung 10 möglich ist.
In Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 14 lediglich angedeutet, dass zur Sichtprüfung der Schleifscheibe 4 und/oder des Werkstücks 1 eine Sichtprüfeinrichtung 14 vorgesehen sein kann, die beispielsweise zwischen vorgebbaren Arbeitszyklen über einen separaten, in den Figuren nicht gezeigten Manipulator zum Einsatz kommen kann.
Fig. 2 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer solchen Sichtprüfeinrichtung 14, die eine Kamera 15 und - sofern erforderlich - eine Lichtquelle 16 umfasst. Die Sichtprüfeinrichtung 14 bzw. Kamera 15 und Lichtquelle 16 der Sichtprüfeinrichtung 14 sind in einem in Fig. 2 lediglich angedeuteten Prüfkopf 17 angeordnet, der ein Prüffeld 18 aufspannt. Bei der Prüfung ist der Prüfkopf 17 derart um die Schleifscheibe 4 oder das Werkstück 1 anzuordnen, dass sich der zu prüfende Bereich im Prüffeld 18 befindet.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Hinblick auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die in den Figuren nicht gezeigt sind, auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
Schließlich sei angemerkt, dass das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel der beispielhaften Beschreibung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken, insbesondere von Gussteilen, mit einer mindestens ein Werkzeug umfassenden Bearbeitungseinrichtung (3) zum Entfernen überschüssigen Materials, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Manipulator (5) zum Ergreifen und Verbringen des Werkstücks (1) in eine Bearbeitungsposition, wobei das Werkzeug von einer am Ende der Bearbeitung erreichten Endposition (7) in eine zu Beginn der Bearbeitung einzunehmende Startposition (8) bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (5) weggesteuert und die Bearbeitungseinrichtung (3) bzw. das Werkzeug kraftgesteuert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (3) einen Stellmechanismus (9) umfasst, der eine Bewegung des Werkzeugs gemeinsam mit einem Werkzeughalter und gegebenenfalls mit einem Antrieb (11) ermöglicht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellmechanismus (9) eine Zylinder-Kolben-Anordnung (10) umfasst, die als Antrieb zur Positionierung, Führung und Verlagerung des Werkzeugs dient.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug durch Betätigen des Stellmachanismus (9) bewegbar bzw. verlagerbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug durch mechanische Einwirkung des Werkstücks (1) auf das Werkzeug, vorzugsweise über den Stellmechanismus (9), in die Startposition (8) verbringbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug gegen eine vorgebbare Haltekraft des Stellmechanismus (9) in die Startposition (8) verbringbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekraft über die Zylinder-Kolben-Anordnung (10) generierbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Bearbeitungseinrichtung (3) unter Einwirkung oder ohne Einwirkung des Werkstücks (1) in die Startposition (8) verbringbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungseinrichtung (3) mit den wesentlichen Teilen davon, mit Ausnahme eines Wirkbereichs des Werkzeugs, in einem Gehäuse angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug als Schleifscheibe (4) ausgeführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schleifscheiben nebeneinander und mit vorgegebenem Abstand zueinander angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sichtprüfungseinrichtung (14) zur Werkstückprüfung vorgesehen ist, mit dem die zu entfernenden Grate (2) oder dergleichen und deren exakte Position und Dimension am Werkstück (1) feststellbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtprüfungseinrichtung (14) zur Detektion von Schadstellen am Werkstück (1), vorzugsweise durch Soll-Ist-Vergleich, dient.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtprüfungseinrichtung (14) mindestens eine Kamera (15) umfasst.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtprüfungseinrichtung (14) nach dem Silhouettenprüfsystem arbeitete.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Sichtprüfungseinrichtung (14) ermittelten Daten einem Prozessrechner (13) zur Steuerung des Manipulators (5) und/oder der Bearbeitungseinrichtung (3) zuführbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung des Werkzeugs (4), insbesondere zur Feststellung von Verschleiß oder Defekten, eine vorzugsweise optisch arbeitende Werkzeugprüfeinrichtung vorgesehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugprüfeinrichtung eine Lichtquelle (16) und eine Kamera umfasst (15).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle
(16) und die Kamera (15) unter Bildung eines Prüffeldes (18) in einem Prüfkopf (17) angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf
(17) zumindest teilweise um das Werkzeug derart positionierbar ist, dass sich das Werkzeug im Strahlengang zwischen der Lichtquelle (16) und der Kamera (15) befindet.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf (17) über einen Manipulator (5) handhabbar ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Werkzeugprüfung einem Prozessrechner (13) zuführbar sind, der zur Steuerung des Manipulators (5) und/oder der Bearbeitungseinrichtung dient.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten der Werkzeugprüfung zur Positionierung bzw. Kalibrierung des Werkzeugs und/oder des Werkstücks (1) dienen.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung der Werkzeugposition über den Stellmechanismus (9) der Bearbeitungseinrichtung (3) erfolgt.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend den Daten der Werkzeugprüfung die Bearbeitungsposition des Manipulators (5) kalibrierbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend den Daten der Werkstückprüfung und/oder der Werkzeugprüfung die Betriebsparameter der Bearbeitungseinrichtung (3) und/oder des Manipulators (5) steuerbar oder regelbar sind.
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