用于去除塑料部件材料及邊緣材料的系統(tǒng)與自動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于去除塑料部件材料的系統(tǒng)(1)，該系統(tǒng)包括設(shè)有打磨裝置(4)的旋轉(zhuǎn)軸(2)。所述旋轉(zhuǎn)軸(2)包括非打磨部分(3)，該非打磨部分能夠構(gòu)成所述系統(tǒng)(1)在引導(dǎo)邊緣上的徑向擋塊。所述系統(tǒng)包括使與所述旋轉(zhuǎn)軸(2)連接的打磨裝置(4)旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置(5)；以及與機(jī)器人機(jī)械連接的機(jī)械連接裝置(6)，其中所述機(jī)械連接裝置(6)為指式球窩節(jié)類型。本實(shí)用新型還涉及一種用于去除塑料部件材料的自動(dòng)系統(tǒng)和一種用于去除塑料部件邊緣材料的自動(dòng)系統(tǒng)。上述系統(tǒng)能夠自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)塑料部件的材料去除，例如去毛刺或銑削。
【專利說明】用于去除塑料部件材料及邊緣材料的系統(tǒng)與自動(dòng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通過模制制造塑料部件的領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]已知不同的塑料部件模制方法:
[0003]?通過熱成形的方法(壓縮熱塑性材料)；
[0004]?通過注射的方法(用于熱塑性材料)；和
[0005]?通過壓縮的方法(用于例如SMC的熱固性材料)。
[0006]由于塑料材料的蠕變，許多方法(例如:通過壓縮來加工SMC的方法)會(huì)在部件的邊緣造成毛刺。
[0007]這些毛刺必須在塑料部件最后工序階段去除。該操作稱為“去毛刺”。
[0008]目前，去毛刺由操作員人工地實(shí)現(xiàn)，這些操作員對(duì)毛刺進(jìn)行拋光。
[0009]該方法是人工的，并且時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致許多健康問題，例如由于長(zhǎng)時(shí)間使用振動(dòng)拋光器導(dǎo)致的肌肉骨骼問題。此外，拋光所產(chǎn)生的非常小的灰塵會(huì)污染肺部和機(jī)器，必須采用特別地帶有抽吸和封接縫系統(tǒng)的復(fù)雜安裝。
[0010]目前尚沒有令人滿意的能夠自動(dòng)化該操作的自動(dòng)解決方案。
[0011]一個(gè)主要的困難在于，去毛刺是精細(xì)的操作，需要指檢，這是由于毛刺厚度小(0.1至0.3mm)且不恒定，如果不根據(jù)毛刺來進(jìn)行操作就會(huì)快速地?fù)p壞邊緣。
[0012]然而，“指檢”的必要性與自動(dòng)方法不兼容，根據(jù)定義，自動(dòng)方法就難以根據(jù)具體情況來處理。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0013]本實(shí)用新型的目的在于提供一種設(shè)備，該設(shè)備允許自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)塑料材料的材料去除，例如去毛刺或銑削。該材料去除系統(tǒng)包括設(shè)有打磨裝置的旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)軸包括非打磨部分，該部分能夠形成系統(tǒng)在引導(dǎo)邊上的徑向擋塊。此外，該系統(tǒng)包括使與旋轉(zhuǎn)軸連接的打磨裝置旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置，以及用于與機(jī)器人機(jī)械連接的裝置，所述機(jī)械連接為指式球窩節(jié) Crotule ? doigt)類型的。
[0014]此外，在模制和加工塑料部件時(shí)，部件邊緣線會(huì)在厚度方向上局部地變形，尤其是在加工中彎曲時(shí)。這種情況尤其會(huì)在精細(xì)部件的時(shí)候發(fā)生。
[0015]因此，砂輪必須遵循的路線不同于用理論方法預(yù)先制定的路線。
[0016]當(dāng)部件沒有完全精確地布置的時(shí)候，即并非相對(duì)于部件擱架(支撐件)和機(jī)器人的幾何參照來布置時(shí)，也存在該實(shí)際路線和理論路線之間的差別。
[0017]令人驚訝的是，符合本實(shí)用新型的設(shè)備允許解決該問題。實(shí)際上，借助于指式球窩節(jié)類型的機(jī)械連接，非打磨的機(jī)械擋塊和砂輪可以沿著相對(duì)于制定的理論線具有調(diào)節(jié)性的實(shí)際線移動(dòng)。
[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，引導(dǎo)邊為塑料部件的邊。
[0019]打磨裝置可以包括錐形部分，其旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于錐形的母線的傾斜度設(shè)置為適于通過使待去除材料和部件邊緣之間形成的角斷裂來去除部件邊緣的材料。
[0020]根據(jù)該配置，打磨裝置的傾斜度優(yōu)選地設(shè)為適于引導(dǎo)部件的邊緣，以借助于部件的彎曲性使其穩(wěn)固地靠著非打磨部分。
[0021]打磨裝置優(yōu)選地包括鉆石塊。
[0022]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)包括切割引導(dǎo)件，該切割引導(dǎo)件包括模腔，該模腔具有要實(shí)施在塑料部件上的形狀，并且構(gòu)成引導(dǎo)邊緣，非打磨部分可以支在該邊緣上。
[0023]根據(jù)該實(shí)施例的一個(gè)變型，該系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)軸上包括鉆頭尖。
[0024]本實(shí)用新型還涉及一種用于去除塑料部件材料的自動(dòng)系統(tǒng)，其包括:
[0025]-符合本實(shí)用新型的用于去除塑料部件材料的系統(tǒng)；
[0026]-用于引導(dǎo)材料去除系統(tǒng)路線的機(jī)器人，其中所述塑料部件保持固定。
[0027]本實(shí)用新型還涉及一種用于去除塑料部件邊緣材料的自動(dòng)系統(tǒng)，其包括:
[0028]-符合本實(shí)用新型的塑料部件材料去除系統(tǒng)；
[0029]-用于引導(dǎo)面對(duì)固定的材料去除系統(tǒng)的塑料部件的路線的機(jī)器人。
[0030]最后，本實(shí)用新型涉及將符合本實(shí)用新型的系統(tǒng)用于塑料部件的去毛刺，以及塑料部件的銑削或穿孔。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]參照示例性而非限制性給出的附圖閱讀以下說明，本實(shí)用新型將變得顯而易見。在這些附圖中:
[0032]圖1示出了符合本實(shí)用新型的工具的一個(gè)實(shí)施例；
[0033]圖2示出了指式球窩節(jié)類型的機(jī)械連接的運(yùn)行；
[0034]圖3示出了帶有不同形狀的砂輪的不同實(shí)施變型；
[0035]圖4示出了一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，符合本實(shí)用新型的材料去除系統(tǒng)還包括切割引導(dǎo)件，構(gòu)成徑向擋塊的非打磨部分支在該切割引導(dǎo)件上；
[0036]圖5示出了一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，除了切割引導(dǎo)件，符合本實(shí)用新型的材料去除系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸還包括用于刺穿材料的鉆頭尖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]本實(shí)用新型涉及一種用于去除塑料材料部件PP的材料的系統(tǒng)。
[0038]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，該圖示出了符合本實(shí)用新型的系統(tǒng)I的一個(gè)實(shí)施例。該系統(tǒng)包括:
[0039]-旋轉(zhuǎn)軸2，該旋轉(zhuǎn)軸設(shè)有打磨裝置4和非打磨部分3，該非打磨部分3被設(shè)置為用于構(gòu)成系統(tǒng)I在引導(dǎo)邊緣上的徑向擋塊BR ；
[0040]-用于使與旋轉(zhuǎn)軸2連接的打磨裝置4旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置5；
[0041]-與機(jī)器人連接的機(jī)械連接裝置6，所述機(jī)械連接為指式球窩節(jié)類型的。
[0042]首先在塑料部件(在圖中標(biāo)記為PP)邊緣材料去除、尤其是去毛刺的情況下描述本實(shí)用新型。但材料去除還可以對(duì)應(yīng)于例如銑削或穿孔。
[0043]塑料部件可以由熱塑性或熱固性材料制成，其中所述材料優(yōu)選地至少填充有加強(qiáng)纖維(即復(fù)合材料)。優(yōu)選地，部件為SMC類型的熱固性復(fù)合材料部件。
[0044]“部件邊緣”指的是構(gòu)成部件整個(gè)或部分周邊的外部邊緣，或來自于材料鏤空的內(nèi)邊緣。
[0045]發(fā)動(dòng)機(jī)裝置5可以例如為氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)允許將力矩傳遞給打磨裝置4。在部件邊緣的去毛刺情況下，打磨裝置4可以是砂輪。
[0046]系統(tǒng)I包括與機(jī)器人RO機(jī)械連接的裝置6。圖2示出了該機(jī)械連接6的運(yùn)行。該機(jī)械連接為“指式球窩節(jié)”類型的，該指式球窩節(jié)的中心為A，其不能沿軸z旋轉(zhuǎn)，其中所述軸z為旋轉(zhuǎn)軸2的軸。該機(jī)械連接6也稱為“360度順從頭部(tgte compliante a 360degres) ”,與軸向順從頭部不同。
[0047]它是指具有指形部的球窩節(jié)，其中所述指形部構(gòu)成一個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)障礙。由此，在平面(x，y，z)中，帶有指部的球形連接具有四個(gè)約束度。該連接約束三個(gè)平動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，而讓另外兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)保持自由。
[0048]由此，在機(jī)器人和工具I之間，工具I沿著軸z (旋轉(zhuǎn)軸2的軸)的轉(zhuǎn)動(dòng)被機(jī)械連接6阻止。但在工具I的內(nèi)部，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置5使旋轉(zhuǎn)軸2沿著軸z轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0049]這種機(jī)械連接使得工具I可以在機(jī)械部件PP邊緣上使用定值不變的切向力，并使得無論邊緣幾何構(gòu)造如何、即無論工具I的路線如何，都保證該在切向力下的持續(xù)接觸。
[0050]除了改善車輛去除質(zhì)量以外，該機(jī)械連接6還方便了被機(jī)器人控制的工具I路線的制定，這是因?yàn)樵摍C(jī)械連接允許在厘米數(shù)量級(jí)上的游間(d6battement)。
[0051]通常，為了制定略微曲線的路線，或?yàn)榱丝紤]部件在加工支撐件上的定位缺陷(彎折的缺陷或形狀缺陷)，必須用一組靠近的點(diǎn)來限定機(jī)器人必須使工具通過的路線。借助于指式球窩節(jié)類型的連接，曲線開端和結(jié)尾的兩個(gè)點(diǎn)就足夠了，這是由于工具可以吸收/補(bǔ)償在容差區(qū)間內(nèi)的路線變化。
[0052]旋轉(zhuǎn)軸2包括非打磨部分3，以保證去毛刺的切向伸入距離。該非打磨部分3構(gòu)成工具I在引導(dǎo)邊緣上的機(jī)械擋塊。在部件邊緣的去毛刺示例中，引導(dǎo)邊緣即為待去毛刺的部件邊緣。該機(jī)械擋塊稱為“引導(dǎo)端”。該非打磨部分3可以布置在旋轉(zhuǎn)軸2與發(fā)動(dòng)機(jī)裝置5相對(duì)的端部處。
[0053]該非打磨部分將工具I頂在塑料部件PP邊緣上，而不損壞該部件，同時(shí)沿著部件邊緣運(yùn)動(dòng)。該機(jī)械擋塊3允許擺脫毛刺幾何尺寸變化的問題。打磨砂輪4的打磨能力遠(yuǎn)高于毛刺厚度，該徑向擋塊3能夠避免打磨砂輪4不受控地進(jìn)入材料中。實(shí)際上，在沒有該擋塊3的情況下，必須非常精確地調(diào)節(jié)工具在部件上的力的大小，以避免打磨砂輪4過多地進(jìn)入材料中。機(jī)械擋塊3的自由止動(dòng)與機(jī)械連接6 —起允許在部件邊緣上施加一個(gè)總的切向力。
[0054]由此，更容易地校準(zhǔn)接觸壓力，S卩非打磨部分3作用在部件邊緣上的、使得砂輪4不過多地穿入到材料中的切向力。借助于(指式球窩節(jié)類型機(jī)械連接的)順從效應(yīng)，旋轉(zhuǎn)軸2樞轉(zhuǎn)，允許補(bǔ)償壓力變化。
[0055]對(duì)于機(jī)動(dòng)車部件的去毛刺，80N的切向力允許去除所有毛刺，而不損壞部件本身。
[0056]軸2在擋塊3的上方或下方承載打磨砂輪4。該砂輪4優(yōu)選地包括鉆石塊。
[0057]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，砂輪4包括錐形部分，其旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于錐形母線的傾斜度允許:
[0058]-通過使毛刺和部件邊緣之間形成的角斷裂來去除部件邊緣的材料(毛刺)；
[0059]-引導(dǎo)部件邊緣，以借助于部件厚度(沿著軸z)上的柔性使其穩(wěn)固地靠著機(jī)械擋塊3。
[0060]砂輪4還可以具有任何凹或凸的回轉(zhuǎn)形狀。圖3示出了呈不同形狀的砂輪4的不同實(shí)施變型，尤其由兩個(gè)底部組裝在一起的錐形構(gòu)成的形狀。
[0061]符合本實(shí)用新型的系統(tǒng)I可以用于任何類型的材料去除方法，例如去毛刺、銑削或穿孔。
[0062]目前，為了在塑料部件、尤其是熱固性塑料部件中實(shí)現(xiàn)切割，要么進(jìn)行六軸機(jī)器人加工，要么進(jìn)行沖壓。
[0063]對(duì)于六軸機(jī)器人加工，切割(圓孔、長(zhǎng)孔、特殊形狀)通過用六軸機(jī)器人移動(dòng)切割銑刀來實(shí)現(xiàn)。該類型設(shè)施的位置容差一般為大約+/-1_，形狀容差大約為+/-0.5_。該精確性不足主要與缺陷、機(jī)器人的柔性，以及從銑刀到被加工的孔(銑刀一加工軸一機(jī)器人—轉(zhuǎn)臺(tái)一部件支撐件一部件一被加工的孔)的尺寸鏈很長(zhǎng)相關(guān)。
[0064]對(duì)于沖壓，切割一般在位置上和形狀上是精確的(大約為+/-0.45和+/-0.2)，相反地，需要特殊的工藝設(shè)備(只能服務(wù)于單種產(chǎn)品)，而且所有切割都必須在相同方向(即沖壓方向)上實(shí)現(xiàn)。
[0065]根據(jù)特別適于銑削并允許擺脫這些限制條件的第二實(shí)施例(圖4)，符合本實(shí)用新型的材料去除系統(tǒng)還包括切割引導(dǎo)件7，構(gòu)成擋塊的非打磨部分3支在該切割引導(dǎo)件上。
[0066]切割引導(dǎo)件7為包括帶有模腔8的部件，模腔8的形狀即要實(shí)現(xiàn)的部件形狀。因此，非打磨部分3進(jìn)入模腔8內(nèi)部，以沿著其輪廓移動(dòng)，由此將路線傳遞給打磨裝置4。由此，引導(dǎo)邊緣不再是部件PP的邊緣，而是模腔8的邊緣。打磨裝置4為例如銑刀。
[0067]該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于允許機(jī)器人承載的工具I的引進(jìn)位置(posit1nd’ amenee)有更大的容差，這是因?yàn)椴牧先コ肪€隨后由切割引導(dǎo)件7局部地引導(dǎo)。
[0068]此外，局部的精確的引導(dǎo)允許獲得不被形狀容差(由機(jī)器人位置整體的不準(zhǔn)造成)干擾的形狀。
[0069]根據(jù)第二實(shí)施例的變型、特別適于穿孔的第三實(shí)施例(圖5)，符合本實(shí)用新型的材料去除系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸2在切割引導(dǎo)件7之外還包括用于刺穿材料的鉆頭尖9。
[0070]在使用該系統(tǒng)時(shí)，切割引導(dǎo)件7被定位在加工支撐件上正對(duì)著待切割形狀處。鉆頭尖9允許打磨裝置4刺穿材料。打磨裝置4下降到直至非打磨部分3與切割引導(dǎo)件7的模腔8接觸。打磨裝置4移動(dòng)到直至非打磨部分3支在切割引導(dǎo)件7的模腔8邊緣上。指式球窩節(jié)類型的機(jī)械連接6允許構(gòu)成徑向擋塊的非打磨部分3持續(xù)地與切割引導(dǎo)件7接觸，同時(shí)沿著模腔8移動(dòng)。機(jī)器人RO沿著切割的輪廓移動(dòng)，并且非打磨部分3在整個(gè)移動(dòng)長(zhǎng)度上被維持為按在引導(dǎo)件7上。在切割的最后，機(jī)器人RO離開部件PP。
[0071]本實(shí)用新型還涉及一種用于例如在邊緣上去除塑料部件PP的材料的自動(dòng)去除材料系統(tǒng)，其包括符合本實(shí)用新型的用于去除材料的系統(tǒng)1，該系統(tǒng)被安裝在優(yōu)選的為人形機(jī)器人的機(jī)器人RO上，用于引導(dǎo)設(shè)備的路線。
[0072]機(jī)器人RO被用做操縱工具I的裝置，保證在工具定向(在度的數(shù)量級(jí)上)、定位(小于mm)和速度方面的良好的重復(fù)性。
[0073]借助于符合本實(shí)用新型的系統(tǒng)，機(jī)器人RO不必與其電纜一起旋轉(zhuǎn):而是由指式球窩節(jié)類型的機(jī)械連接6來允許沿著整個(gè)路線移動(dòng)，且同時(shí)維持與部件PP邊緣的接觸。
[0074]根據(jù)一個(gè)變型，機(jī)器人RO引導(dǎo)符合本實(shí)用新型的材料去除系統(tǒng)I的路線，因此該系統(tǒng)是活動(dòng)的，材料部件PP則保持固定。
[0075]根據(jù)另一個(gè)變型，機(jī)器人RO承載塑料部件PP并且引導(dǎo)面對(duì)符合本實(shí)用新型的材料去除系統(tǒng)I的部件PP的路線，該系統(tǒng)I則保持固定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于去除塑料部件材料的系統(tǒng)(I)，所述系統(tǒng)包括設(shè)有打磨裝置(4)的旋轉(zhuǎn)軸(2)，所述系統(tǒng)的特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸(2)包括非打磨部分(3)，所述非打磨部分(3)能夠構(gòu)成所述系統(tǒng)(I)在引導(dǎo)邊緣上的徑向擋塊，所述系統(tǒng)還包括使與所述旋轉(zhuǎn)軸(2)連接的所述打磨裝置(4)旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)裝置(5)，以及與機(jī)器人機(jī)械連接的機(jī)械連接裝置￠)，其中所述機(jī)械連接裝置(6)為指式球窩節(jié)類型。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述引導(dǎo)邊緣是所述塑料部件的邊緣。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述打磨裝置(4)包括錐形部分，所述旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于所述錐形的母線的傾斜度設(shè)置為適于通過使待去除材料和所述部件邊緣之間形成的角斷裂來去除所述部件邊緣的材料。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述打磨裝置(4)的傾斜度設(shè)為適于引導(dǎo)所述部件的所述邊緣，以借助于所述部件的彎曲性使其穩(wěn)固地靠著所述非打磨部分(3)。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述打磨裝置(4)包括鉆石塊。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括切割引導(dǎo)件(7)，所述切割引導(dǎo)件包括模腔(8)，所述模腔具有要實(shí)施在所述塑料部件上的形狀，并且構(gòu)成所述引導(dǎo)邊緣，所述非打磨部分(3)能夠支在所述邊緣上。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在所述旋轉(zhuǎn)軸(2)上包括鉆頭尖(9)。
8.一種用于去除塑料部件(PP)材料的自動(dòng)系統(tǒng)，其包括:符合權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于去除塑料部件(PP)材料的系統(tǒng)(I);用于引導(dǎo)所述材料去除系統(tǒng)(I)路線的機(jī)器人(RO)，其中所述塑料部件(PP)保持固定。
9.一種用于去除塑料部件(PP)的邊緣材料的自動(dòng)系統(tǒng)，其包括:符合權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于去除塑料部件(PP)材料的系統(tǒng)(I);用于引導(dǎo)面對(duì)固定的所述材料去除系統(tǒng)(I)的塑料部件(PP)的路線的機(jī)器人(RO)。
【文檔編號(hào)】B29C37/02GK203994377SQ201420045328
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】大衛(wèi)·特雷斯 申請(qǐng)人:全耐塑料公司