專利名稱：一種高壓液體射流去毛刺的方法及其相應(yīng)的工業(yè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到加工工件工業(yè)清潔領(lǐng)域，特別是涉及一種為加工工件，尤其是金屬工件，如引擎和變速箱組件等通過高壓液體噴射的方式來去毛刺的方法及其工業(yè)裝置。毛刺是材料的有害殘留物，比如，一塊薄薄的脊?fàn)钔黄鸹蛘咭黄植诘膮^(qū)域等形式，這些地方在經(jīng)過機(jī)加工操作后仍然殘留在工件上，即經(jīng)過比如鉆孔、銑、磨、車削等去除材料多余部分有關(guān)的切削工序以后的殘留物。比如說鉆孔毛刺，幾乎在鉆任何類型的材料時(shí)都會產(chǎn)生，但是在鉆金屬時(shí)特別明顯。目前去除這些毛刺的操作稱為去毛刺。一個(gè)具體例子就是在自動化工業(yè)中產(chǎn)生的毛刺，具體點(diǎn)來說就是在引擎和變速箱 的制造業(yè)中，用機(jī)器加工生產(chǎn)特定尺寸的箱體、箱蓋、變速箱零件和其它鑄造件等。隨著對準(zhǔn)確度和精密度的要求越來越嚴(yán)格，可靠地去除毛刺至關(guān)重要，這是因?yàn)樗苡绊懸婧妥兯傧涞男阅?、可靠性和壽命等。本發(fā)明特別適用于為引擎或變速箱部件去毛刺，但又不局限于后者的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
用高壓液體射流為有復(fù)雜幾何形狀或內(nèi)部輪廓的工件去毛刺已被廣泛認(rèn)可。這是其中之一，因?yàn)橛靡后w射流，如水流等非接觸式處理不需要昂貴的指導(dǎo)單位就能夠適用于復(fù)雜的工件(比如在數(shù)控加工中心通過旋轉(zhuǎn)加工工具進(jìn)行的經(jīng)典毛刺去除)。比如，國際專利申請W02006/077037，公開了一種自動工業(yè)清潔設(shè)備，包括一個(gè)預(yù)清洗站、一個(gè)高壓液體射流去毛刺站、一個(gè)注射水浸清洗站和一個(gè)真空清洗站。根據(jù)W02006/077037所述，在高壓液體射流去毛刺站中，一個(gè)機(jī)加工工件通過工業(yè)機(jī)器人定位在一個(gè)開放的空間。隨后，從那些即將被去毛刺加工的工件中取出一個(gè)機(jī)加工工件，受到高壓(比如IOOObar)或高速液體射流沖擊，以此為所述工件通過液體射流切除動作去毛刺。德國專利申請DE 102006039035公開了一種改良的高壓射流去毛刺的方法和裝置，特別是用于引擎部件，旨在減少在去毛刺操作中分離出來的細(xì)小材料碎片(如刨花、切屑、鋸屑、細(xì)碎物等)的累積。根據(jù)DE 102006039035，將要被去除毛刺的一個(gè)機(jī)加工工件通過一個(gè)固定裝置固定在去毛刺容器內(nèi)后，通過高壓射流噴嘴產(chǎn)生高壓或高速射流來去除毛刺。DE 102006039035所述的去毛刺容器有一個(gè)連接到液體供應(yīng)回路的霧化噴頭，以此在容器內(nèi)部產(chǎn)生懸浮液滴的霧氣(氣溶膠)。去毛刺期間在工件周圍制造出一個(gè)包含小液滴的氣體薄膜是為了減緩、約束、引導(dǎo)去毛刺的時(shí)候分離下來的微粒，通過降低工件上殘?jiān)臄?shù)量來增加清潔度。然而DE 102006039035看起來是為了提高工件最終的清潔度而不是以去毛刺的方法(就像WO 2006/077037公開的那樣)著稱，它的確不是為了解決如何提高去毛刺(即材料切除)的效率或有效性而提出的。德國專利申請DE 102005013948公開了一種進(jìn)一步改良的高壓液體射流去毛刺的方法和裝置，特別是用于引擎部件，同以去毛刺的方法著稱的專利相比(正如W02006/077037中公開的那樣)，這項(xiàng)專利確實(shí)應(yīng)對了提高去毛刺效率的問題。這樣就能知道，去毛刺有效性一定時(shí)，DE 102005013948能降低所需要供應(yīng)的壓力，也就是降低了高壓水泵的能量消耗(我們知道工業(yè)裝置能高達(dá)500千瓦)。為此目的，DE 102005013948提出了把去毛刺容器改裝成一個(gè)真空腔，在去毛刺的時(shí)候創(chuàng)造出一個(gè)(負(fù)壓的)真空腔。降低去毛刺腔內(nèi)的空氣濃度使高壓或高速的液體射流動能損失在到達(dá)毛刺區(qū)域前達(dá)到最小。根據(jù)DE 102005013948，相同壓力供應(yīng)下提高的去毛刺效率(效果更好)，或更少的壓力供應(yīng)而得到相同的去毛刺效率(節(jié)省能量)可利用去毛刺腔內(nèi)低于大氣壓的壓力來達(dá)到。德國專利申請DE 102008015042和與其相應(yīng)的WO 2009/112485公開了一個(gè)高壓液體射流去毛刺不盡相同的方法。他們提出移動工件進(jìn)入盛有清洗液的容器，這樣至少要被去除毛刺的工件部分浸沒在清洗液中。一個(gè)特殊的去毛刺噴嘴也會被放入去毛刺容器中。然后通過高壓液體射流為被加工部分去毛刺，同時(shí)至少相關(guān)的部分會被浸沒在液體中。為了減小周圍液體的阻力，DE 102008015042采用水下射流清洗(噴射)的常規(guī)方法。實(shí)際上，水下噴射，比如清洗一艘船船體，是通過氣套增壓水射流來實(shí)施的。比如，在專利文件JP60029394、JP6047670和W002/44020中就有描述水下噴射的例子。所以，即使提出了非常規(guī)水下去毛刺，DE 102008015042仍然提供了一個(gè)包圍在高壓液體射流周圍的氣套，其目的和上面提到的DE 102005013948是完全一致的，也就是使射流的動能損失最小化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目標(biāo)是為了提供高壓液體射流去毛刺的一種替代的方法和裝置，該方法及其對應(yīng)的裝置雖然有所簡化但卻同樣有效。為了克服所述問題，本發(fā)明提出了一種根據(jù)權(quán)利要求I的方法以及相應(yīng)的由權(quán)利要求11得到的裝置。該方法涉及到高壓液體射流為缸體、缸蓋、變速器零件或其它內(nèi)燃機(jī)部件等工件去毛刺，特別是鑄造的時(shí)候，它們都至少有一個(gè)加工部分將要進(jìn)行去毛刺操作。正如權(quán)利要求I中提到的那樣，該方法包括以下步驟通過一個(gè)定位裝置，比如一個(gè)具有六個(gè)自由度的工業(yè)機(jī)器人，把加工工件放進(jìn)去毛刺容器中；通過高壓和高速液體射流，最好是不含較大顆粒的純凈的液體射流(比如純凈水射流去毛刺，不要用磨料水射流)，射流利用高壓噴射噴嘴產(chǎn)生，要求至少待去毛刺的加工部分浸沒在清洗液等液體中。依據(jù)本發(fā)明，該方法還包括以下步驟在定位工件之前或之后通過去毛刺容器的注入口向去毛刺容器注入清洗液，這樣在去毛刺容器中形成一個(gè)清洗液浴；注入清洗液之后為加工面去毛刺，這樣高壓和高速液體噴射和至少待去毛刺的加工面在去毛刺期間浸沒在容器的清潔液浴中，也就是說沒有氣膜部分或全部包裹住高壓和高速液體射流。實(shí)施上述方法所對應(yīng)的裝置在權(quán)利要求10中提出。令人驚訝的是，與減少高壓或高速液體射流受到的阻力(參見實(shí)例DE102005013948中的“真空噴射”或DE 102008015042中的有氣膜的“水下噴射”)這一看似明智的做法形成鮮明的對比的是，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在水下進(jìn)行射流去毛刺時(shí)，即當(dāng)射流和待去毛刺區(qū)域被浸沒在液體中時(shí)，高壓液體射流去毛刺的成效并未被顯著影響，或者說甚至有可能增加。不想受到理論的約束，這種效應(yīng)被認(rèn)為是由于受到周圍液體作用在毛刺上的靜壓力而產(chǎn)生的，毛刺周圍的液體在這種特殊的去毛刺操作中起著像壓力墊或支持物一樣的作用來提升噴射去毛刺的“切除”效率。可以理解，“浸沒(immersed)”這個(gè)短語在這篇文章中就是它的一般意思。換句話說，與通常采用的水下射流實(shí)施方式相反，該液體射流——同時(shí)退出噴嘴——立即陷入或淹沒在周圍的液體中，最好是在清洗液浴中。最優(yōu)選方案是，完全沒有氣膜。在任何情況下都沒有射流氣膜。一個(gè)有利的影響是，如果由于氣蝕現(xiàn)象而造成的過度磨損沒有消除而是減少，就能得到一個(gè)更大的噴射孔徑角，使結(jié)構(gòu)簡化，能源消耗減少。在本文中，我們會指出，在工業(yè)清洗工序中(如在水浸沖洗工序中)，為了清洗目的而浸沒加工工件(如發(fā)動機(jī)或變速箱組件)是眾所周知的。水浸清洗工序中工件用清洗液浸沒，在液體中會產(chǎn)生強(qiáng)大的水流和湍流，比如通過氣體或水在相對較低的壓強(qiáng)(參見US5，419，352或WO 2008/022701)下噴射產(chǎn)生。由于水流和湍流，液體在工件的周圍和內(nèi)部濺潑，從而提取出工件腔內(nèi)或凹處的松散的殘留物(如刨花，削屑，鋸屑，細(xì)碎物等)。此外，當(dāng)向清洗液中加入適量的洗滌劑時(shí)，水浸沖洗旨在通過皂化和乳化作用目洗去其他污染物，如切削油等油性殘余物。 反過來講，本發(fā)明有著無可爭辯的優(yōu)點(diǎn)，第一次提出浸沒時(shí)用高壓液體射流為工件去毛刺，可以說成，通過液體射流來進(jìn)行液體浸沒去毛刺。這將會是非常令人欣賞的，因?yàn)檫@樣去毛刺是與僅僅提取已經(jīng)被湍流沖洗分離的、很松散的細(xì)碎物是根本性不同的操作。去毛刺的高壓或高速液體射流一般適用于切削薄壁強(qiáng)度的金屬部分，如附著的鋁或鋼的毛邊，為此，在噴嘴出口處高壓或高速流體射流噴嘴出口壓力的一般大大超出lOObar，最好大大超出500bar。優(yōu)選地，高壓射流噴嘴有一個(gè)具有一定形狀的出口，特別是一個(gè)符合雙曲率的細(xì)長出口，比如，圍繞兩個(gè)正交軸并形成一個(gè)噴射孔徑角至少為45°的高壓或高速液體射流，噴射孔徑角最好在45° 90°范圍內(nèi)。此處表達(dá)的噴射孔徑角是指封裝噴嘴的最小錐體的孔徑角。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該實(shí)施例有利于結(jié)構(gòu)和操作，高壓噴射噴嘴固定安裝在去毛刺容器內(nèi)。因此，加工部分，尤其是加工腔，通過相對于固定噴嘴簡單地定位工件，使其位于固定高壓噴射噴嘴的行動范圍內(nèi)，例如使用一個(gè)傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人來定位和夾持工件，特別是用來將固定噴嘴插入工件的加工腔內(nèi)。更好的方案是，加工工件至少在去毛刺這一步的過程中在去毛刺容器內(nèi)經(jīng)過水浸沖洗工序，更優(yōu)選地，在啟動之前并在完成液體射流去毛刺這一步驟后。水浸沖洗可以在浸浴時(shí)通過形成湍流來實(shí)現(xiàn)，例如，通過一臺用以形成強(qiáng)大的再循環(huán)湍流的泵或向浴中注入液體射流以淹沒沖洗工件。利用浴的存在，補(bǔ)充的水浸沖洗進(jìn)一步減少分離的毛刺所造成的沉積，如在工件內(nèi)腔的累積。為了取出和去除毛刺顆粒和其他殘留物，比較好的方法包括不斷地重新循環(huán)通過了設(shè)置在回路中的微粒過濾器的清洗液，以進(jìn)一步提高工件的清潔度。在一個(gè)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)例中，使用具有六個(gè)自由度的工業(yè)機(jī)器人作為定位裝置，一種實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的清潔裝置，包括預(yù)清洗容器、上文所述的去毛刺容器、最好依照以上所述的可選的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步去毛刺容器和一個(gè)干燥容器。有利的是，每個(gè)容器都設(shè)置在機(jī)器人可達(dá)到的工作空間內(nèi)，這樣用一臺機(jī)器人就可以使一個(gè)給定的工件依次循環(huán)通過不同的處理站(預(yù)洗、去毛刺和/或水浸沖洗、烘干)。這個(gè)實(shí)施例最好能包括一個(gè)用以提供高壓液體的單增壓源，如高壓泵，通過設(shè)置一個(gè)合適的閥門連接到合適的控制裝置，串行連接，也就是順序地連接到預(yù)沖洗容器，連接到去毛刺容器，如果可行的話，連接到連續(xù)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步去毛刺容器。一個(gè)特別符合人體工程學(xué)的設(shè)置是，工業(yè)機(jī)器人在容器上部機(jī)器人垂直插入工件的那個(gè)開口的最上方的水平基線上設(shè)置有一個(gè)安裝基座。在一個(gè)優(yōu)選的執(zhí)行模式中，高壓噴射噴嘴通過一個(gè)細(xì)長的固定噴槍來裝配或整體成形制造，所述細(xì)長的固定噴槍伸入到去毛刺容器中，如垂直地伸入。在此實(shí)例中，該方法還包括，在可能的折返之后，當(dāng)噴槍閑置時(shí)，通過一個(gè)可移動的夾鉗保持固定噴槍在適當(dāng)?shù)奈恢?。在預(yù)定位工件以后可移動的夾鉗被釋放，隨后工件被定位，使加工部分位于固定高壓噴射噴嘴的行動范圍內(nèi)。后一個(gè)方法可避免噴槍的未定義動作，更可靠地把碰撞檢測整合到機(jī)器人的運(yùn)動控制程序中去。正如上文中陳述的那樣，所提出的方法和及其裝置并不是唯一的，但特別適用于 汽車發(fā)動機(jī)和變速箱制造領(lǐng)域的工業(yè)應(yīng)用。


現(xiàn)在介紹一個(gè)優(yōu)選但不限于此的該發(fā)明的實(shí)施例，通過實(shí)例，參考附圖，其中圖I是依據(jù)本發(fā)明的高壓液體射流去毛刺的工業(yè)裝置的透視示意圖；圖2A-D是圖I的裝置中的去毛刺容器的橫截面視圖，根據(jù)本發(fā)明說明高壓液體射流去毛刺的方法，其中圖2A所示為初始階段，在容器中充滿清洗液，工件相對于高壓噴射噴嘴被固定；圖2B所示為主要工作階段，在此期間，工件正被高壓或高速液體射流去毛刺，此時(shí)工件和高壓噴射噴嘴均被浸泡在清洗液中；圖2C是對應(yīng)于圖2B虛線所示的區(qū)域的一個(gè)放大的側(cè)視圖，更詳細(xì)地說明運(yùn)行中的高壓噴射噴嘴；圖2D所示為最后階段，在此期間，清洗液正在被排出，已去除毛刺的工件被移走；圖3是圖I所示裝置的原理平面示意圖，該圖說明了兩個(gè)去毛刺容器與高壓液體回路的連接關(guān)系。在這些圖中，相同的標(biāo)號用以表示相同或相似的元素。
具體實(shí)施例方式圖I對高壓液體射流去毛刺的工業(yè)清洗裝置10進(jìn)行了一般性說明。所述裝置10包括一個(gè)定位裝置，具體來講就是一個(gè)有六個(gè)自由度的機(jī)器人12，例如標(biāo)準(zhǔn)型鉸接式工業(yè)機(jī)器人，用來自動定位工件，并通過一個(gè)對應(yīng)設(shè)計(jì)的末端執(zhí)行器(也稱為夾持器)來夾持工件。裝置10還包括一個(gè)預(yù)清洗容器14，一個(gè)第一去毛刺容器16，一個(gè)第二去毛刺容器18和一個(gè)干燥容器20，在一個(gè)完整的去毛刺周期內(nèi)，按給定的順序，為一件加工工件提供連續(xù)的處理站，如一個(gè)內(nèi)燃機(jī)缸蓋(如圖2A-D所示)。不難理解，容器14、16、18、20分別被安排在工作行程內(nèi)，即機(jī)器人12可達(dá)到的工作空間，這樣機(jī)器人12就能在14、16、18、20中的每個(gè)容器內(nèi)定位并夾持工件。此外，從圖I的透視圖很容易知道，機(jī)器人12有一個(gè)安裝基座22，其設(shè)置在容器14、16、18、20最上部的開口所在水平面以上位置(水平面是指在圖I中的)。從圖I中也可看到，容器14、16、18、20緊密相鄰地安排在底座24上，其中的附屬設(shè)備，如液、氣的連接管道，回路，氣壓系統(tǒng)和/或液壓回路以及相關(guān)的零部件和配件均受到保護(hù)，以使裝置12本身減少所占位置，形成一個(gè)很容易地集成的相對緊湊的單位，如成為一個(gè)完全自動化的生產(chǎn)線。圖I中的裝置10是設(shè)計(jì)成按以下一個(gè)完整的去毛刺工序的基本步驟的順序來運(yùn)行的機(jī)器人12從適配的自動送料機(jī)那里夾住一件工件(送料機(jī)未畫出)；機(jī)器人12將工件放入預(yù)清洗容器14中；在預(yù)清洗容器14中對工件進(jìn)行預(yù)清洗操作；
機(jī)器人12將工件從預(yù)洗容器14移至第一去毛刺容器16中，并且在此適當(dāng)?shù)囟ㄎ徊A持工件；通過高壓或高速流體射流為工件的某些加工部分去毛刺，射流從固定安裝在第一去毛刺容器16內(nèi)的一個(gè)或更多的高壓噴射噴嘴中射出；機(jī)器人12把工件從第一去毛刺容器16移動到第二去毛刺容器18中以不斷地為工件的其他加工部分去毛刺；通過高壓或高速流體射流為工件的其他加工部分去毛刺，射流從固定安裝在第二去毛刺容器18內(nèi)的一個(gè)或更多的高壓噴射噴嘴中射出；機(jī)器人12把工件從第二去毛刺容器18移動到干燥容器20中；在干燥容器20內(nèi)對工件進(jìn)行干燥操作以便去除工件上殘留的液體，比如用高流速熱空氣烘干；機(jī)器人12將工件從干燥容器內(nèi)移出后，將工件釋放到適配的自動送料機(jī)(圖中未畫出)上進(jìn)行后續(xù)的加工工序。預(yù)清洗操作和與預(yù)清洗有關(guān)的容器14就其本身而言對本發(fā)明是有益的，但卻不是必需的，并且可能有其他的任何合適的形式，例如，技術(shù)人員所熟知的水浸型(所謂的“漩渦”)。預(yù)清洗有助于消除污染物，如松散的毛刺和附著在工件上的切削油，這些可能會對后續(xù)的液體射流去毛刺產(chǎn)生不利影響。同樣，干燥操作和與之相關(guān)的干燥容器20也是于本發(fā)明有益的，但也不是必需的，有可能有其他的形式，例如，高速空氣流任何合適的形式，這同樣也是技術(shù)人員所熟知的。干燥有益于去除任何殘留的可能影響后續(xù)處理工序的清洗液。來看圖2A-D，這些圖說明了在不同階段內(nèi)垂直截面上的第一去毛刺容器16，所提出的高壓液體射流去毛刺的裝置和方法的主要方面將詳述如下。由圖2A、2B及2D可以看到，很多(至少有一個(gè)到多個(gè)，這決定于工件)高壓噴射噴嘴30，例如，為了用于說明，圖示兩個(gè)噴槍固定安裝在去毛刺容器16內(nèi)，比如，固定在容器16的底盤上。圖3并未詳細(xì)畫出，高壓噴射噴嘴30連接到高壓液體回路32中，這是一個(gè)純凈水噴射去毛刺回路，最好是有顆粒過濾器的再循環(huán)回路，并配備高壓增壓源，如一個(gè)大功率泵34，其名義功率，比如大于500kW，或者，更好的是，一個(gè)高效節(jié)能泵34，其名義功率在IOOkW左右，即<〈500kW。在所示的實(shí)施例中，高壓噴射噴嘴30由加長薄噴槍36的上部(參見圖2B中的虛線圓圈部分)整體成形，加長薄噴槍的直徑范圍在4-10mm范圍內(nèi)。每個(gè)噴槍36都被焊接在容器16、18的底板上并且伸入容器16、18以在一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢蒙蟻矶ㄎ黄鋰娮?0，具體位置取決于工件的幾何形狀。雖然圖示的是垂直地延長，但是帶有噴嘴30的噴槍36能指向任意方向，比如，在第二去毛刺容器18中，很多水平噴槍36可以固定在容器18的側(cè)邊框且指向水平方向。進(jìn)一步地，在圖2A、2B及2D中可以看到，裝置10包括一個(gè)可移動的夾鉗38，布置在容器16內(nèi)。夾鉗38用來將工件帶回原來的位置，特別是在噴嘴30的區(qū)域內(nèi)，如圖2A和2D所示，當(dāng)各個(gè)噴槍36未使用時(shí)，夾鉗38用來夾持一個(gè)或多個(gè)固定噴槍36進(jìn)入其位置，還用來在噴嘴30去毛刺之前和期間的時(shí)間內(nèi)釋放噴槍36，如圖2B所示。為了達(dá)到這個(gè)效果，圖2A-D中的可移動夾鉗38有兩個(gè)夾具，這兩個(gè)夾具在工作位置和閑置位置之間垂直擺動，這是被驅(qū)動的，比如，被一個(gè)氣缸40。為進(jìn)一步受益，如果發(fā)生與工件的碰撞，夾鉗38會避免噴槍36變形，使機(jī)器人12的控制系統(tǒng)中的碰撞檢測生效。在圖2A、2B和2D中進(jìn)一步觀察到，機(jī)器人12配置有一個(gè)末端執(zhí)行器42 (抓爪)以已知的方式操縱一個(gè)工件44，如圖2A-D所示的汽缸頭。因此，應(yīng)該注意到工件44被與固定高壓噴射噴嘴30和噴槍36有關(guān)的機(jī)器人12放在合適的位置，這樣一個(gè)或更多即將被去毛 刺的加工部分被自動地放置在噴射噴嘴30的執(zhí)行范圍內(nèi)。因此，沒有必要為了移動與工件44相關(guān)的噴嘴30進(jìn)行昂貴的準(zhǔn)備工作。根據(jù)裝置12的一個(gè)主要特點(diǎn)，去毛刺容器16、18，如圖2A_D所示，都配置為密封的容器，它們能夠容納(強(qiáng)烈攪拌的)洗浴用液體，比如，清洗液。此外，去毛刺容器16、18都有各自的注入口 48，這些注入口連接到一個(gè)清洗液供應(yīng)回路中用來為去毛刺容器16、18涌入(快速注入)清洗液。盡管未作說明，注入口 48可以通過一個(gè)合適的控制電機(jī)閥連接到低壓回路或任何單獨(dú)的合適的清洗液源頭。在圖2A和2B所示的階段，浴缸46已經(jīng)達(dá)到其操作水平，而圖2D說明了浴缸46的排水階段。正如圖2A、2B和2D所示，每個(gè)去毛刺容器有一個(gè)上部的開口，通過這個(gè)開口機(jī)器人12將工件44放入或移出。優(yōu)選地，每個(gè)上部開口的幾何形狀都相同，并且，盡管圖示未作說明，機(jī)器人12包括一個(gè)與每個(gè)去毛刺容器14、16、18、20的上部出口相配合的蓋子來封閉后者，以用來避免液體飛濺、霧氣或蒸汽彌漫，以及保護(hù)機(jī)器人12。該方法的另一個(gè)重要方面在于各個(gè)去毛刺容器16、18在去毛刺之前已被經(jīng)過注入口 48的清洗液注滿，優(yōu)選地，是在工件被定位之前(如圖2A所示)，因此，實(shí)現(xiàn)去毛刺(圖2C)是在高壓或高速液體射流——正如圖2C虛線所示部分——和至少浸沒的即將被去毛刺的加工部分均浸沒在浴缸46中時(shí)。這一階段的去毛刺以及同時(shí)進(jìn)行的工件44的相關(guān)部分和噴嘴30的浸沒可通過對比圖2B和圖2C很好的得到。雖然沒有在圖紙表示出來，我們應(yīng)該知道，為了對工件進(jìn)行額外的水浸沖洗工作，裝置10會在浸沒去毛刺之前，尤其是期間，也包括之后，嚴(yán)格地說就是像圖2C所示那樣利用浴缸46來達(dá)到該目的。為了得到這種效果，容器16、18最好連接到再循環(huán)回路，該回路配備顆粒過濾器和一個(gè)高壓泵，通過至少一個(gè)用來產(chǎn)生湍流的入口和出口連接(未畫出)。優(yōu)選地，這個(gè)水浸沖洗再循環(huán)回路與去毛刺所需的高壓回路32相符合，借此能源的消耗和裝置損耗能夠減少，水浸沖洗可以利用去毛刺的泵34來實(shí)現(xiàn)。圖2C進(jìn)一步說明，噴嘴30包括一個(gè)加長的特定彎曲形狀的噴嘴孔50，彎曲形狀的選擇與工件44的特性有關(guān)，并在噴槍36內(nèi)創(chuàng)建，例如通過電侵蝕。在圖2C中，噴嘴孔50形成為圓弧形(垂直側(cè)視圖)的切口，該切口在噴槍36的圓柱管狀側(cè)壁上形成以從噴槍36的尖端向下延長。噴嘴孔50的形狀是變化的，其取決于工件的幾何特性和機(jī)械加工。然而優(yōu)選的是，噴嘴孔50的橫向?qū)挾仍贠. 025至O. 2毫米范圍內(nèi)。通過與一個(gè)合適的高壓源，如泵34相結(jié)合，噴嘴孔50用來在噴嘴出口實(shí)現(xiàn)一個(gè)最好大于IOObar的動態(tài)的出口壓力，更好的是能大于500bar來提高去毛刺的效果。此外，在噴嘴孔50處噴嘴的射流速度最好是聲速，比如20° C時(shí)聲音在空氣或水中的速度(即大于I米/秒)。圖2C也說明了高壓或高速液體射流無氣套的性質(zhì)。特別是噴嘴30，其只有一個(gè)單獨(dú)的出口和單獨(dú)的介質(zhì)供應(yīng)，它產(chǎn)生沒有任何特意創(chuàng)建的部分或完全的氣體護(hù)套的液體射流。與已被接受的在水下清洗的做法相反，人們發(fā)現(xiàn)即使不降低由于周圍的液體所造成的拉力，有效地去毛刺也是可能的。正如可在圖2C中進(jìn)一步得到的，噴嘴30由于其孔50產(chǎn)生了一個(gè)孔徑角很大程度上大于45°并且可能達(dá)到90°的噴嘴。噴嘴的形狀從而給出了一個(gè)去毛刺的大范圍。圖2C所示的一個(gè)合適的形狀的實(shí)例是一個(gè)拉長的噴嘴孔50，它沿著噴槍36的圓柱外殼彎曲，也就是說，關(guān)于噴槍的軸，如垂直軸，進(jìn)一步就是另一個(gè)垂直
軸，如一個(gè)大體上的水平軸。其他用來產(chǎn)生大孔噴射的彎曲形狀，尤其是在兩個(gè)不同的軸，則不排除在外。正如示意圖3所示，回路32最好配備一個(gè)單獨(dú)的增壓源，如泵34。因此，回路32通過適當(dāng)?shù)拈y門布置，如控制電機(jī)閥52、54，用來為連著的第一和第二去毛刺容器16、18的噴嘴30提供高壓液體?？蛇x地，回路32可配置為將泵34順序連接至去毛刺容器16、18的浸洗入口(及返回用的相應(yīng)出口)。優(yōu)選地，雖然沒有畫出，回路32進(jìn)一步被配置為首先將泵34連接到預(yù)清洗容器14。這種連續(xù)作業(yè)配置和允許在容器14、16、18中通過單一大功率水泵連續(xù)運(yùn)行達(dá)到各種處理步驟，從而達(dá)到了節(jié)約相關(guān)的功耗和安裝成本的目的。應(yīng)該注意到，回路32設(shè)計(jì)為用來運(yùn)送純液體(純液相)，例如水，作為去毛刺和清洗液的首選，雖然其缺乏磨料添加劑,但可能含有清洗添加劑,如表面活性劑。說明-參考符號表10高壓液體射流去毛刺裝置12工業(yè)機(jī)器人14預(yù)清洗容器16第一去毛刺容器18第二去毛刺容器20干燥容器22安裝基座24底座結(jié)構(gòu)30高壓噴射噴嘴32高壓液體回路34高壓泵36 噴槍38 夾鉗40氣動缸42機(jī)器人末端執(zhí)行器44工件(如缸蓋)
46 浴缸48 注入口49 溢流口50噴嘴孔
52，54 控制閥
權(quán)利要求
1.一種高壓液體射流去毛刺的方法，包括 通過一定位裝置，特別是自由度為6的鉸接エ業(yè)機(jī)器人，將エ件定位在去毛刺容器內(nèi)，所述エ件具有至少ー個(gè)加工部分，所述毛刺將被從所述加工部分上去除； 把至少所述加工部分浸沒在液體中時(shí)，通過從高壓噴射噴嘴里噴出的高壓或高速流體射流為所述加工部分去毛刺； 其特征在于 在去毛刺之前，清洗液經(jīng)過所述去毛刺容器的注入ロ注滿所述去毛刺容器； 并且注完液體之后通過沒有氣套的高壓或高速液體射流為所述加工部分去毛刺，這樣去毛刺期間所述高壓或高速液體射流和至少所述加工部分被浸沒在清洗液浴中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種高壓液體射流去毛刺的方法，其中所述高壓噴射噴嘴產(chǎn)生噴射孔徑角至少為45°的高壓或高速液體射流，噴射孔徑角最好能在45°至90°范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種高壓液體射流去毛刺的方法，其中所述高壓噴射噴嘴固定安裝在所述去毛刺容器內(nèi)，所述定位裝置相對于所述固定高壓噴射噴嘴定位所述エ件，這樣所述加工部分就能位于所述固定高壓噴射噴嘴的行動范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任ー權(quán)利要求所述的ー種高壓液體射流去毛刺的方法，還包括在所述清洗液浴中通過泵來產(chǎn)生湍流，以此用來在所述去毛刺容器內(nèi)水浸沖洗所述加ェェ件。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任ー權(quán)利要求所述的ー種高壓液體射流去毛刺的方法，其中所述定位裝置是ー個(gè)自由度為6的鉸接エ業(yè)機(jī)器人，還包括 在去毛刺之前 通過所述機(jī)器人抓住所述エ件； 通過所述機(jī)器人將所述エ件移入預(yù)清洗容器，預(yù)清洗所述エ件； 通過所述機(jī)器人移動所述エ件到所述去毛刺容器中； 通過所述機(jī)器人定位所述エ件至所述去毛刺容器內(nèi)，并且去毛刺之后，可選地，在所述機(jī)器人移動所述エ件進(jìn)入一個(gè)或多個(gè)去毛刺容器內(nèi)用來連續(xù)地為一件或多件所述エ件的加工部分去毛刺之后 通過所述機(jī)器人移動所述エ件進(jìn)入一個(gè)干燥容器，在所述干燥容器中干燥所述エ件； 然后所述機(jī)器人將所述エ件移出所述干燥容器來為所述エ件進(jìn)行接下來的エ序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種高壓液體射流去毛刺的方法，還包括連接ー個(gè)單ー的增壓源來不斷地向所述的預(yù)清洗容器、所述的去毛刺容器，可能的話連續(xù)地向一個(gè)或更多的去毛刺容器提供高壓液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的ー種高壓液體射流去毛刺的方法，其中所述容器中的每ー個(gè)容器都包括ー個(gè)上部開ロ，通過該開ロ所述機(jī)器人將所述エ件插入到相應(yīng)的容器中，所述機(jī)器人在所述容器最上部開ロ的水平面以上設(shè)置有ー個(gè)固定的基座。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任ー權(quán)利要求所述的一種高壓液體射流去毛刺的方法，其中所述高壓噴射噴嘴是裝配或與加長的固定噴槍整體成形的，所述噴槍伸入所述去毛刺容器內(nèi)，進(jìn)ー步還包括當(dāng)所述噴槍閑置時(shí)，通過ー個(gè)可移動的夾鉗保持所述固定噴槍在其位置上；預(yù)定位所述エ件后釋放所述可移動夾鉗；定位所述エ件，這樣當(dāng)所述夾鉗移除時(shí)所述加工部分就能位于固定高壓噴射噴嘴的行動范圍內(nèi)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任ー權(quán)利要求所述的一種高壓液體射流去毛刺的方法，其中所述噴嘴產(chǎn)生ー個(gè)無護(hù)套的高壓或高速流體射流。
10.一種高壓液體射流去毛刺的裝置，包括 一高壓噴射噴嘴，所述高壓噴射噴嘴連接到高壓液體回路用來為エ件的加工部分去毛刺，毛刺被高壓或高速液體射流從エ件上去除； 至少ー個(gè)去毛刺容器，所述至少一個(gè)去毛刺容器在操作期間用來盛放清洗液和接收至少所述エ件部分； 一定位裝置，特別是具有6個(gè)自由度的鉸接エ業(yè)機(jī)器人，用來相對于高壓噴射噴嘴定位所述エ件； 其特征在于 所述去毛刺容器設(shè)有ー個(gè)連接到清洗液供應(yīng)回路的注入ロ，適用于為所述去毛刺容器注入清洗液；并且所述高壓噴射噴嘴設(shè)置在所述容器中并用來產(chǎn)生無氣套的浸沒的高壓或高速液體射流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的ー種高壓液體射流去毛刺的裝置，其中所述高壓噴射噴嘴有ー個(gè)具有一定形狀的出ロ，特別是ー個(gè)符合雙曲率的細(xì)長出ロ，用來產(chǎn)生高壓或高速液體射流，該射流的噴射孔徑角至少為45°，最好在45°至90°范圍內(nèi)，所述噴嘴最好固定安裝在所述去毛刺容器內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的ー種高壓液體射流去毛刺的裝置，其中所述定位裝置是具有6個(gè)自由度的鉸接エ業(yè)機(jī)器人，并且還包括預(yù)清洗容器，至少有ー個(gè)所述的去毛刺容器，可選地，一個(gè)或更多的進(jìn)ー步去毛刺容器和干燥容器，每個(gè)容器都被設(shè)置在所述機(jī)器人可達(dá)到的工作空間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的ー種高壓液體射流去毛刺的裝置，還包括一単一增壓源，特別是高壓泵，用來提供高壓液體，并且設(shè)置一合適的閥門用于連接所述單一高壓液體供應(yīng)回路，依次連接所述預(yù)清洗容器，所述去毛刺容器，如果可以的話，連續(xù)連接所述ー個(gè)或多個(gè)后續(xù)的去毛刺容器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的ー種高壓液體射流去毛刺的裝置，其中每一所述容器都包括一上部開ロ，通過這些開ロ所述機(jī)器人可以將所述エ件安放到相應(yīng)的容器中，所述機(jī)器人在所述容器的最上部開ロ的水平面以上設(shè)置有安裝底座。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中的任ー權(quán)利要求所述的ー種高壓液體射流去毛刺的裝置，進(jìn)ー步包括一加長的固定噴槍，其上安裝有高壓噴射噴嘴或整體成形設(shè)計(jì)，所述噴槍發(fā)射射入所述去毛刺容器內(nèi)；以及一可移動的夾鉗，當(dāng)所述噴槍閑置時(shí)，所述可移動的夾鉗用來夾持，最好能重新定位所述固定噴槍。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中的任ー權(quán)利要求所述的ー種高壓液體射流去毛刺的裝置，其中所述高壓噴射噴嘴用來產(chǎn)生無氣套高壓或高速液體射流。
17.一種高壓液體射流去毛刺的方法，包括 通過一定位裝置，將エ件定位在去毛刺容器內(nèi)，所述エ件具有至少ー個(gè)加工部分，所述毛刺將被從所述加工部分上去除； 通過從高壓噴射噴嘴里噴出的高壓或高速流體射流為所述加工部分去毛刺；其特征在于 在去毛刺之前，清洗液經(jīng)過所述去毛刺容器的注入ロ注滿所述去毛刺容器； 并且注完液體之后為所述加工部分去毛刺，這樣去毛刺期間所述高壓或高速液體射流和至少所述加工部分被浸沒在清洗液浴中。
18.—種高壓液體射流去毛刺的裝置，包括 一高壓噴射噴嘴，所述高壓噴射噴嘴連接到高壓液體回路用來為エ件的加工部分去毛刺，毛刺被高壓或高速液體射流從エ件上去除； 一定位裝置，用來相對于高壓噴射噴嘴定位所述エ件； 其特征在于還包括至少ー個(gè)接收所述エ件的去毛刺容器，所述高壓噴射噴嘴安裝于所述去毛刺容器上；所述去毛刺容器設(shè)有ー個(gè)連接到清洗液供應(yīng)回路的注入ロ，適用于為所述去毛刺容器注入清洗液；并且在操作期間，所述去毛刺容器配置為包含清洗液。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓液體噴射去毛刺的方法及其裝置，高壓噴射噴嘴(30)連接到高壓液體回路(32)中，通過利用從高壓噴射噴嘴(30)里噴射出的高壓或高速液體來達(dá)到為機(jī)加工工件(44)去毛刺的目的。根據(jù)本發(fā)明，去毛刺容器(16)有一個(gè)注入口(48)，所述注入口(48)連接到一個(gè)液體供應(yīng)回路中來為去毛刺容器(16)注入干凈的液體，在操作過程中去毛刺容器(16)用來盛放浴缸(46)中的清洗液。去毛刺之前，去毛刺容器(16)通過注入口(48)注入清洗液。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步有加工部分(44)在浸沒之后通過無氣套的液體射流被去毛刺，這樣高壓或高速液體射流和至少加工部分在去毛刺期間被浸沒在清洗液浴中。
文檔編號B08B3/02GK102844124SQ201180013469
公開日2012年12月26日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者A·阿爾瓦雷斯 申請人:埃爾威瑪汽車有限公司