CN111132792B - 用于对毛刺和/或材料堆积部进行倒圆的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于对车辆、尤其是机动车的处于其制造过程中的轻金属车轮的辐条的后侧的棱边上的不期望的毛刺和/或不期望的材料堆积部进行倒圆的方法，其中，所述毛刺或所述材料堆积部在轻金属车轮的制造过程期间在其的先前的机加工期间被构建，所述毛刺或所述材料堆积部在使用由激光器产生的激光束的情况下借助激光重熔法被倒圆。倒圆在该方法中通过如下方式实现，即，在激光加工期间将轻金属车轮定向成使得分别要经受激光的辐条的后侧的棱边向下指向，并且通过激光束的能量输入部分地并且直接地从上方，即在辐条的前侧的棱边上，和/或侧向地从上方熔化辐条上的轻金属，从而使得在此形成的熔体由于重力作用而向下流淌，在辐条后侧上以圆角形式固化并且以该方式将存在于那里的不期望的毛刺或存在于那里的不期望的材料堆积部倒圆。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对车辆、尤其是机动车的处于轻金属车轮制造过程中的轻金属车轮的辐条的后侧的棱边上的不期望的毛刺和/或不期望的材料堆积部进行倒圆的方法以及用于执行这种方法的设备。
背景技术
车辆的设有辐条的轻金属车轮、例如乘用车辆的铝制车轮，在其制造过程中经过多个不同的加工步骤或加工站。其尤其还包括切削机加工，例如在设有车刀的车床上进行车削。为了确保机加工后的所提及的轻金属车轮的某些机械性能和可涂漆性，必须将后部的辐条侧翼，也就是说当轻金属车轮最终按规定装配在车辆上时观察者看不到的那些辐条侧翼，去毛刺或倒圆。轻金属车轮、尤其是铝制车轮，具有如下特性，即由于在其制造期间的第一道机加工步骤在其辐条的后侧的棱边上具有棱边锋利的毛刺。然后在轻金属车轮的进一步的机加工时(该进一步的机加工是例如经由车刀进行的切削机加工)更严重地(尤其是在车削工具的排屑侧处)形成上述的毛刺，并且更确切地说它们甚至可以被称为材料堆积部而不被称为毛刺。该毛刺或者说该材料堆积部是非常不期望的，这是因为它降低了轻金属车轮的机械质量，并且在很大程度上妨碍了轻金属车轮的可涂漆性。因此，在后部的辐条侧翼上的已经形成的毛刺或已经形成的材料堆积部无论如何都要经去毛刺或倒圆。由此，应当使应力集中最小化，以及(在轻金属车轮的制造过程期间后续的对辐条的涂漆方面)应确保在棱边区域中构建起相应足够的漆层厚度以用于避免棱边腐蚀。
在现有技术中，为了自动去除所提及的不期望的毛刺或不期望的材料堆积部使用了所谓的刷式去毛刺机。但是，这些刷式去毛刺机无法过程可靠地达到期望的结果。它们(并且这方面也仅借助高的材料花费地)获得了无论如何都需要人工再加工的仅部分成果。现有技术的刷式去毛刺机的刷无法到达轻金属车轮的辐条的每个区域，从而在某些区域中在机加工完成后未进行倒圆处理，并且这些区域随后将以高的工作耗费进行人工操作。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供用于对车辆的处于其制造过程中的轻金属车轮的辐条的后侧的棱边上的不期望的毛刺和/或不期望的材料堆积部进行倒圆的方法，该方法可以比由现有技术所公知的借助刷式去毛刺机的倒圆在过程上更可靠地执行，并且使对轻金属车轮的辐条的相应的人工再加工的所需性变得可有可无或者至少相比现有技术在很大程度上降低。本发明的任务还在于，提供用于执行该新的方法的设备。
根据本发明，这些任务通过根据本发明的用于对车辆、尤其是机动车的处于轻金属车轮制造过程中的轻金属车轮的辐条的后侧的棱边上的不期望的毛刺和/或不期望的材料堆积部进行倒圆的方法和通过根据本发明的用于执行这种方法的设备来解决。
下面阐述本发明的实施例。对此不需要附图，这是因为本领域技术人员在没有附图的情况下仅从文字也能容易地推断出本发明。
根据本发明的方法涉及对车辆、尤其是机动车的处于其制造过程中的轻金属车轮的辐条的后侧的棱边上的不期望的毛刺和/或不期望的材料堆积部进行倒圆。上面已经阐述或讨论了这种不期望的毛刺或这种不期望的材料堆积部的发生以及为什么这种毛刺或这种材料堆积部是不期望的。轻金属车轮的辐条的如下那个棱边被称为辐条的后侧的棱边，即，当轻金属车轮按规定被安置在车辆上时，该棱边对于观察者来说是看不到的。相反地，轻金属车轮的辐条的如下那个棱边被理解为辐条的前侧的棱边，即，当轻金属车轮按规定被安置在车辆上时，该棱边对于观察者来说是看得到的。
所提及的轻金属车轮可以例如是铝制车轮或镁制车轮，或者轻金属车轮可以例如由包含铝的合金或由包含镁的合金构成。但也可以是任何其他的具有辐条的轻金属车轮。
在根据本发明的方法中，所提及的毛刺或所提及的材料堆积部在任何情况下都在使用由激光器产生的激光束的情况下借助激光重熔法(Laserumschmelzverfahren)来倒圆。倒圆在根据本发明的方法中通过如下方式实现，即，在激光照射期间将轻金属车轮定向，使得分别要被经受激光的辐条的后侧的棱边向下指向，并且通过激光束的能量输入部分地并且直接地从上方，即在上述的辐条的前侧的棱边上，和/或侧向地从上方熔化上述辐条上的轻金属，从而使得在此形成的熔体由于重力作用而向下流淌，在辐条后侧上以圆角形式固化，并且以该方式将存在于那里的不希望有的毛刺或存在于那里的不期望的材料堆积部倒圆。
优选地，在整个熔化和固化期间，给各个所涉及的棱边加载以保护气体，以便避免轻金属被污染并且此外确保了恒定不变的金属品质和质量。
在根据本发明的方法中，仅通过物理上给定的重力就实现了倒圆部指向辐条的下侧，即指向辐条的后侧的棱边，这是因为激光加工过程从上方执行，并且金属熔体可以流到辐条的下侧上。
为了确保在根据本发明的方法的范围内可以小心地使用足够功率的激光器，优选使用硬质激光器来实施根据本发明的方法，并且借助三维的操纵器、例如借助具有抓取器的机器人让轻金属车轮相应地引导经过固定不动的激光源，其中，在根据本发明的方法的大多数的实施例中，三维的操纵器在前述运动期间牢固地夹持轻金属车轮。为了生成和控制三维的操纵器的所需的运动轨迹，轻金属车轮优选地事先借助相应的被适当构成的测量装置进行三维测量，其中，轻金属车轮的全部辐条棱边相对于三维的操纵器或相对于机器人抓取器被辨认，从而可以自动化地执行前面所述的将轻金属车轮引导经过固定不动的激光源的工作步骤。
因此，根据本发明的方法的实施例被相应地如下进行，并且更优选地完全自动化地进行如下进行：
a)通过三维的操纵器(例如通过机器人抓取器)抓住轻金属车轮，
b)借助三维的操纵器，将轻金属车轮输送向所述的测量装置，
c)通过所述的测量装置在轻金属车轮的辐条区域中对轻金属车轮进行自动化的三维测量，其中，在此测量过程中三维的操纵器牢固保持轻金属车轮，使得在此确保轻金属车轮的辐条相对于操纵器基点(也被称为TCP，Tool Center Point，工具中心点)，例如相对于机器人TCP，的绝对固定不动的定位，
d)基于在步骤c)中获得的测量值，自动化地计算沿轻金属车轮的辐条的所需的激光路径，进而是三维的操纵器的相应所需的运动轨迹，并将相应的计算结果输送给三维的操纵器的控制装置，用于相应地随后控制三维的操纵器相对于固定不动的激光头的运动，
e)借助三维操纵器，例如借助机器人，让轻金属车轮沿着不动的激光头移动，其中，轻金属车轮的辐条从上方经受激光，因此使熔体可以由于重力作用而向下流淌并在辐条后侧上再次固化，其中，分别熔化的辐条区域借助保护气体进行加载，并且
f)随后通过三维的操纵器来摆放轻金属车轮，以用于运送到在轻金属车轮的制造过程中的下一站。
用于执行在上一段中描述的根据本发明的方法的实施例的根据本发明的设备的实施例具有以下部件：
-固定不动的激光器，其例如可以是光纤激光器或CO2激光器，其具有固定不动的激光头，
-自动化的三维的操纵器，其例如可以是具有抓取器的机器人，
-控制装置，其用于控制三维的操纵器的运动，
-测量装置，其用于在轻金属车轮的辐条区域中对轻金属车轮进行自动化的三维测量，
-数据处理装置，其用于自动化地计算沿轻金属车轮的辐条的所需的激光路径，进而是三维的操纵器的相应所需的运动轨迹，以及
-用于将数据处理装置的相应的计算结果输送给三维的操纵器的所述的控制装置的装置，以用于相应地随后控制三维的操纵器相对于固定不动的激光头的运动。
在此，具有固定不动的激光头的固定不动的激光器、自动化的三维的操纵器、用于控制三维的操纵器的控制装置、所述的测量装置、所述的数据处理装置以及用于将数据处理装置的计算结果输送给用于控制三维的操纵器的控制装置的装置按如下方式设立并且相互协调，使得在此所描述的根据本发明的设备能够被用于执行根据本发明的方法的所提及的且被描述的实施例。
Claims (16)
1.用于对车辆的处于轻金属车轮制造过程中的轻金属车轮的辐条的后侧的棱边上的不期望的毛刺和/或不期望的材料堆积部进行倒圆的方法，其中，轻金属车轮的辐条的如下那个棱边被称为辐条的后侧的棱边，即，当轻金属车轮按规定被安置在车辆上时，该棱边对于观察者来说是看不到的，其中，所述毛刺或所述材料堆积部在所述轻金属车轮的制造过程期间在所述轻金属车轮的先前的机加工期间被构建，其特征在于，所述毛刺或所述材料堆积部在使用由激光器产生的激光束的情况下借助激光重熔法被倒圆，其中，倒圆通过如下方式实现，即，在激光加工期间将所述轻金属车轮定向成使得分别要经受激光的辐条的后侧的棱边向下指向，并且通过激光束的能量输入部分地并且直接地从上方，即在所述辐条的前侧的棱边上，和/或侧向地从上方熔化所述辐条上的轻金属，从而使得在此形成的熔体由于重力作用而向下流淌，在辐条后侧上以圆角形式固化并且以该方式将存在于那里的不期望的毛刺或存在于那里的不期望的材料堆积部倒圆。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轻金属车轮是机动车的轻金属车轮。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轻金属车轮由铝和/或由镁和/或由含铝的合金和/或由含镁的合金构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在整个熔化和固化期间，给各自的涉及的棱边加载以保护气体，以便避免轻金属被污染。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光器是具有固定不动的激光头的固定不动的激光器，并且使所述轻金属车轮从旁边运动经过所述固定不动的激光头，以用于执行有针对性的激光重熔。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述轻金属车轮的所述运动借助自动化的三维的操纵器来进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述自动化的三维的操纵器是机器人抓取器。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述运动期间，所述自动化的操纵器牢固地夹持所述轻金属车轮。
9.根据权利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，在重熔开始之前，借助测量装置在所述轻金属车轮的辐条区域中对所述轻金属车轮自动化地进行三维测量，并且基于在该测量过程中获得的测量值自动化地计算沿着所述轻金属车轮的辐条的所需的激光路径，进而是所述三维的操纵器的相应所需的运动轨迹，并且将相应的计算结果输送给所述三维的操纵器的控制装置，以用于相应地随后控制所述三维的操纵器相对于所述固定不动的激光头的运动。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述三维的操纵器在所述测量过程开始之前抓住所述轻金属车轮，并在所述测量过程中牢固保持所述轻金属车轮，使得在此确保所述轻金属车轮的辐条相对于操纵器基点(也被称为TCP；工具中心点)的绝对固定不动的定位。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述三维的操纵器是机器人，并且所述操纵器基点是机器人TCP。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法完全自动化地或部分自动化地进行。
13.根据权利要求10所述的方法，其具有以下步骤：
a)通过所述三维的操纵器，抓住所述轻金属车轮，
b)借助所述三维的操纵器，将所述轻金属车轮输送向所述测量装置，
c)通过所述测量装置在所述轻金属车轮的辐条区域中对所述轻金属车轮进行自动化的三维测量，其中，在该测量过程中由所述三维的操纵器牢固保持所述轻金属车轮，使得确保所述轻金属车轮的辐条相对于操纵器TCP的绝对固定不动的定位，
d)基于在步骤c)中获得的测量值，自动化地计算沿所述轻金属车轮的辐条的所需的激光路径，进而是所述三维的操纵器的相应所需的运动轨迹，并将相应的计算结果输送给所述三维的操纵器的控制装置，用于相应地随后控制所述三维的操纵器相对于固定不动的激光头的运动，
e)借助所述三维的操纵器，让所述轻金属车轮沿着不动的激光头移动，其中，使所述轻金属车轮的辐条从上方经受激光，因此使熔体能够由于重力作用而向下流淌并且在辐条后侧上再次固化，其中，分别熔化的辐条区域借助保护气体进行加载，并且
f)随后通过所述三维的操纵器来摆放所述轻金属车轮，以用于运送到所述轻金属车轮的制造过程中的下一站。
14.用于执行根据权利要求9、10、11或13中任一项所述的方法的设备，其特征在于，所述设备具有：
-固定不动的激光器，所述固定不动的激光器具有固定不动的激光头，
-自动化的三维的操纵器，
-用于控制所述三维的操纵器的运动的控制装置，
-测量装置，所述测量装置用于在轻金属车轮的辐条区域中对轻金属车轮进行自动化的三维测量，
-数据处理装置，所述数据处理装置用于自动化地计算沿轻金属车轮的辐条的所需的激光路径，进而是所述三维的操纵器的相应所需的运动轨迹，以及
-用于将数据处理装置的相应的计算结果输送给所述三维的操纵器的所述控制装置的装置，以用于相应地随后控制所述三维的操纵器相对于固定不动的激光头的运动，
其中，具有固定不动的激光头的固定不动的激光器、自动化的三维的操纵器、用于控制三维的操纵器的控制装置、所述测量装置、所述数据处理装置以及用于将数据处理装置的计算结果输送给用于控制三维的操纵器的控制装置的装置被设立并相互协调成使得所述设备能够执行所述方法。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述固定不动的激光器是光纤激光器或CO2激光器。
16.根据权利要求14或15所述的设备，其特征在于，所述自动化的三维的操纵器是具有抓取器的机器人。
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