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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Entfernen von Graten von Werkstücken.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, dass im Rahmen der Herstellung von Produkten wie beispielsweise Kraftwagen Werkstücke verarbeitet beziehungsweise bearbeitet werden, wobei es infolge der Bearbeitung des jeweiligen Werkstücks zur Entstehung wenigstens eines Grats an dem Werkstück kommen kann. Beispielsweise kann ein solcher Grat beim Stanzen des Werkstücks entstehen. Es kann wünschenswert sein, dass das Werkstück in seinem fertig bearbeiteten Zustand den Grat nicht mehr aufweist. Wird das Werkstück beispielsweise zur Herstellung eines Bauelements genutzt, so ist es wünschenswert, dass das Werkstück und somit das fertig herstellte Bauelement den Grat nicht mehr aufweisen.
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Ferner offenbart die
DE 10 2011 122 040 A1 eine Aufnahmevorrichtung für ein Werkzeug mit einer endseitig angeordneten Werkzeugspanneinrichtung zur lösbaren Aufnahme des Werkzeugs, wobei die Aufnahmevorrichtung am anderen Ende einen Aufnahmebolzen umfasst und ein Energiespeicher vorgesehen ist. Ferner ist es vorgesehen, dass der Aufnahmebolzen in Richtung einer Achse mit einem Gehäuse verbunden ist und dass in dem Gehäuse eine in Richtung der Achse bewegbare Spindel angeordnet ist. In Richtung der Achse zwischen dem Aufnahmebolzen und einem Ende der Spindel ist der erste Energiespeicher und an deren anderen Ende die Werkzeugspanneinrichtung angeordnet. Ferner ist auf die Spindel eine Rotationsbewegung einspeisbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug und ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen eine prozesssichere und insbesondere automatisierte Entgratung von Werkstücken realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Entfernen von Graten von Werkstücken, das heißt zum Entgraten wenigstens eines Werkstücks, weist wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren Fräser zum Entfernen des Grats auf. Der Fräser kann beispielsweise als Schaftfräse oder Kegelfräser ausgebildet sein, wobei der Grat mittels des Fräsers entfernt werden kann, indem das Werkstück im Bereich des Grats mittels des Fräsers gefräst, das heißt spanend bearbeitet wird.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug weist ferner wenigstens eine von dem Fräser unterschiedliche, koaxial zu dem Fräser angeordnete, um eine Drehachse drehbare und beim Entfernen des Grats an einem vom Grat unterschiedlichen Teilbereich des Werkstücks abrollende Rolle auf, über welche das Werkzeug beim Entfernen des Grats an dem Teilbereich und somit an dem Werkstück abstützbar ist. Mit anderen Worten wird das Werkzeug über die Rolle an dem Teilbereich beziehungsweise dem Werkstück abgestützt, so dass – wenn beispielsweise der Fräser entlang des Grats bewegt wird, um dadurch den Grat mittels des Fräsers zu entfernen – das Werkzeug über die Rolle an dem Werkstück abrollen kann. Da die Rolle nicht als Fräser, sondern als sogenannte Anlaufrolle ausgebildet ist, wird das Werkstück in dem Teilbereich nicht mittels der Rolle bearbeitet, sondern das Werkstück wird lediglich im Bereich des Grats mittels des Fräsers spanend bearbeitet, um dadurch den Grat zu entfernen.
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Das Entgraten des Werkstücks, das heißt das Entfernen des Grats wird auch als Verputzen oder Verputzprozess bezeichnet. Durch den Einsatz des Werkzeugs ist ein automatisierter Verputzprozess möglich, da insbesondere die Rolle eine zumindest im Wesentlichen gleichbleibende Fräsoperation ermöglicht. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs eine besonders hohe Prozesssicherheit realisiert werden, so dass eine prozesssichere Einhaltung hoher qualitativer Anforderungen des Verputzprozesses darstellbar ist. Insbesondere ist es mittels des Werkzeugs, insbesondere im Rahmen des automatisierten Verputzprozesses, möglich, einen Restgrat von Null zu realisieren. Darunter ist zu verstehen, dass es mittels des Werkzeugs möglich ist, den Grat vollständig zu entfernen, so dass das Werkstück nach dem Verputzprozess keinen Grat mehr aufweist. Dadurch können zeit- und kostenaufwändige, von Personen durchzuführende Nacharbeiten entfallen. Im Rahmen einer solchen Nacharbeit erfolgt ein manuelles Vorteilen beziehungsweise Vorbearbeiten, um den Grat manuell zu entfernen. Dies kann nun entfallen, so dass das Werkstück besonders zeit- und kostengünstig verarbeitet beziehungsweise bearbeitet werden kann. Mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs können somit Nacharbeitskosten sowie Ausschusskosten vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Entfernen von Graten von Werkstücken. Bei dem Verfahren wird der jeweilige Grat des jeweiligen Werkstücks mittels eines erfindungsgemäßen Werkzeugs entfernt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn im Rahmen des Verfahrens ein Roboter, insbesondere ein Knickarmroboter, zum Einsatz kommt. Mittels dieses Roboters wird das Werkzeug relativ zu dem Werkstück derart geführt, dass der Fräser entlang des Grats bewegt wird. Somit wird der Grat mittels des Fräsers durch spanendes Bearbeiten entfernt, wobei das Werkzeug beim Führen des Werkzeugs entlang des Grats über die Rolle an dem vom Grat unterschiedlichen Teilbereich abrollen kann. Dadurch kann ein besonders prozesssicherer und automatisierter Verputzprozess realisiert werden. Dadurch ist es insbesondere möglich, unbeständige beziehungsweise undefinierte Gratrückstände automatisiert abzufangen, so dass qualitative Anforderungen an einen Restgrat von Null erfüllt werden können. Im Teilbereich weist das Werkstück beispielsweise eine Anlagefläche auf, an welcher die Rolle abrollt. Somit wird das Werkzeug entlang der Anlagefläche von dem Werkstück über die Rolle geführt, so dass die Fräsoperation beziehungsweise der Verputzprozess am Werkstück prozesssicher durchgeführt werden kann. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, in Bezug auf die Anlagefläche ein Restgrat von Null in einer Roboterverputzzelle optimal darzustellen. Des Weiteren werden durch den Einsatz des Werkzeugs Beschädigungen am Werkstück vermieden, so dass auch Ausschusskosten vermieden oder zumindest gering gehalten werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines Werkstücks, welches im Rahmen eines entsprechenden Verfahrens mittels eines Werkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform automatisiert entgratet wird;
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2 eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei das Werkzeug wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren Fräser zum Entfernen eines Grats des Werkstücks sowie wenigstens eine vom Fräser unterschiedliche, koaxial zu dem Fräser angeordnete und um eine Drehachse drehbare und beim Entfernen des Grats an einem vom Grat unterschiedlichen Teilbereich des Werkstücks abrollende Rolle aufweist, über welche das Werkzeug beim Entfernen des Grats an dem Teilbereich abstützbar ist;
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3 eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform; und
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4 eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Werkstück 10, welches beispielsweise zum Herstellen eines Kraftwagens genutzt wird. Das Werkstück 10 ist beispielsweise ein Bauteil des Kraftwagens. Im Rahmen einer Herstellung des Werkstücks 10 wird das Werkstück 10 beispielsweise zunächst durch Gießen, insbesondere Druckgießen, hergestellt, wobei das Werkstück 10 beispielsweise mittels einer Gießmaschine, insbesondere einer Druckgussmaschine, gegossen wird. Nach dem Gießen wird das gegossene Werkstück 10 mittels eines beispielsweise als Knickarmroboter ausgebildeten Roboters aus der Druckgussmaschine entnommen und beispielsweise zur Überprüfung an eine Teilekontrolle beziehungsweise in ein Abkühlbecken bewegt. Dann wird das Werkstück 10 beispielsweise mittels des Knickarmroboters an eine Presse übergeben. Die Presse umfasst wenigstens ein Schnittmesser, mittels welchem beispielsweise Angussanbindungen des Werkstücks 10 gestanzt werden. Mit anderen Worten wird das Werkstück 10 mittels der Presse gestanzt. An dem Werkstück 10 entsteht durch das Stanzen wenigstens ein undefinierter Gratrückstand in Form eines in 1 mit 12 bezeichneten Grats. Dabei ist es wünschenswert, dass das Werkstück 10 im fertig hergestellten Zustand des Kraftwagens den Grat 12 nicht mehr aufweist. In der Folge ist es erforderlich, das Werkstück 10 zu entgraten und dabei den Grat 12 zu entfernen. Dieses Entfernen des Grats 12 wird auch als Entgraten oder Verputzen beziehungsweise Verputzprozess bezeichnet.
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Das Verputzen erfolgt beispielsweise in einem Nachfolgeprozess mittels wenigstens eines Verputzroboters, mittels welchem das Werkstück 10 entgratet wird. Das Entgraten wird beispielsweise in einer sogenannten Roboter-Verputzzelle durchgeführt. Üblicherweise können in einer solchen Roboter-Verputzzelle Bauteile beziehungsweise Werkstücke mit undefinierten Gratrückständen nicht hinreichend entgratet werden, da die undefinierten Gratrückstände unterschiedliche Höhen beziehungsweise Dicken aufweisen. Um sicherzustellen, dass die Werkstücke in ihrem fertig bearbeiteten Zustand dennoch keine unerwünschten Gratrückstände aufweisen, werden manuelle Nacharbeiten durchgeführt. Im Rahmen einer solchen manuellen Nacharbeit wird das jeweilige Werkstück von einer Person manuell verputzt, das heißt entgratet. Dieses Verputzen erfolgt üblicherweise manuell mithilfe von Feilen. Solche manuellen Nacharbeiten sind zeit- und kostenintensiv.
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Um nun das Werkstück 10 beziehungsweise – insbesondere im Rahmen einer Serienfertigung oder Massenfertigung – jeweilige Werkstücke auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise und insbesondere automatisiert zu entgraten beziehungsweise zu verputzen, kommt ein im Ganzen mit 14 bezeichnetes Werkzeug zum Einsatz, wobei das Werkzeug 14 in 1 gemäß einer ersten Ausführungsform und in 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt ist. Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass das Werkzeug 14 wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren Fräser 16 zum Entfernen des Grats 12 aufweist. Mittels des Fräsers 16 wird das Werkstück 10 im Bereich des Grats 12 gefräst, das heißt spanend bearbeitet, wodurch der Grat 12 entfernt wird. Bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist der Fräser 16 als Schaftfräser ausgebildet.
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Das Werkzeug 14 weist ferner eine von dem Fräser 16 unterschiedliche und koaxial zu dem Fräser 16 angeordnete Rolle 18 auf, welche auch als Anlaufrolle bezeichnet wird und um eine Drehachse drehbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Rolle 18 um ihre Drehachse relativ zu dem Fräser 16 drehbar ist, so dass die Rolle 18 mit einer anderen Drehzahl als der Fräser 16 rotieren kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Rolle 18 über ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager, an einem Schaft 20 des Werkzeugs 14 gelagert und dabei relativ zu dem Schaft 20 drehbar ist, wobei der Schaft 20 beispielsweise drehfest mit dem Fräser 16 verbunden ist.
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Aus 1 ist erkennbar, dass die Rolle 18 beim Entfernen des Grats 12 an einem vom Grat 12 unterschiedlichen Teilbereich 22 des Werkstücks 10 abrollt, so dass das Werkzeug 14 über die Rolle 18 am Werkstück 10, insbesondere an dem Teilbereich 22, abstützbar ist beziehungsweise abgestützt wird. Aus 1 ist außerdem erkennbar, dass eine Spindel 24 vorgesehen ist, mit welcher der Fräser 16, insbesondere über den Schaft 20, drehfest verbunden ist. Mittels der Spindel 24 ist der Fräser 16 um seine Drehachse antreibbar und somit drehbar, wobei die Spindel 24 vorzugsweise als druckluftangesteuerte Spindel ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Spindel 24 mittels Druckluft betätigbar ist.
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Ferner kommt im Rahmen eines Verfahrens zum Entgraten des Werkstücks 10 ein in den Figuren nicht dargestellter und als Knickarmroboter ausgebildeter Roboter zum Einsatz, an welchem das Werkzeug 14, insbesondere über die Spindel 24, gehalten ist. Somit ist das Werkzeug 14 mittels des Knickarmroboters im Raum umher bewegbar, wobei das Werkzeug 14 mittels des Roboters insbesondere relativ zum Werkstück 10 bewegbar ist beziehungsweise bewegt wird.
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Zum Entfernen des Grats 12 wird das Werkzeug 14, insbesondere die Spindel 24, mittels des Knickarmroboters derart geführt, dass der Fräser 16 entlang des Grats 12 bewegt wird. Da dabei der Fräser 16 den Grat 12 berührt und der Fräser 16 mittels der Spindel 24 angetrieben wird, wird das Werkstück 10 im Bereich des Grats 12 befräst beziehungsweise spanend bearbeitet, wodurch der Grat 12 entfernt wird. Dabei rollt die Anlaufrolle an dem Teilbereich 22 ab. Da die Anlaufrolle nicht als Fräser ausgebildet ist, wird das Werkstück 10 im Teilbereich 22 nicht bearbeitet. Mittels des Werkzeugs 14 kann eine sogenannte Ausschussabsicherung dargestellt werden. Durch eine solche Ausschussabsicherung kann sichergestellt werden, dass keine Verfräsung entsteht. Dies ist gewährleistet, da der Teilbereich 22 eine Anlagefläche des Werkstücks 10 bereitstellt. An dieser Anlagefläche wird das Werkzeug 14 über die Anlaufrolle abgestützt, wobei die Anlaufrolle an der Anlagefläche abrollt. Dadurch wird das Werkzeug 14 mittels der Anlagefläche über die Anlaufrolle geführt, so dass eine Anlagenflächenführung dargestellt ist. Insbesondere ist es mittels des Werkzeugs 14 und des Verfahrens möglich, einen Restgrat von Null sicherzustellen, so dass der Grat 12 vollständig entfernt wird. Unmittelbar nach dem Stanzen überragt der Grat 12 den Teilbereich 22 beispielsweise um 1 bis 3 Millimeter. Da der Grat 12 vollständig entfernt werden kann, schließt sich dann an den Teilbereich 22 ein Bereich an, der den Teilbereich 22 nicht mehr überragt, wobei der Grat 12 vor dem Entgraten in diesem Bereich angeordnet war.
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In 1 ist durch einen Pfeil 26 veranschaulicht, dass die Spindel 24 eine auslenkbare Spindel ist. Dies bedeutet, dass die Spindel 24 und über diese das mit der Spindel 24 verbundene Werkzeug 14 relativ zum Werkstück 10 bewegt, insbesondere verschwenkt, werden können, wobei dieses Bewegen beziehungsweise Verschwenken beispielsweise mittels des Roboters durchgeführt wird. Hierdurch kann ein besonders prozesssicheres Entfernen von undefinierten Gratrückständen am Werkstück 10 automatisiert durchgeführt werden.
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Aus 1 ist erkennbar, dass bei der ersten Ausführungsform der Fräser 16 durch ein erstes Teil und die Rolle 18 durch ein zweites Teil des Werkzeugs 14 gebildet wird. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der ersten Ausführungsform, dass an der Stelle der Rolle 18 der Fräser 16 und an der Stelle des Fräsers 16 die Rolle 18 angeordnet ist, so dass also die Positionen des Fräsers 16 und der Rolle 18 bei der zweiten Ausführungsform im Vergleich zu der ersten Ausführungsform vertauscht sind. Mit anderen Worten bildet bei der ersten Ausführungsform das erste Teil den Fräser 16 und das zweite Teil die Rolle 18, wobei bei der zweiten Ausführungsform das erste Teil die Rolle 18 und das zweite Teil den Fräser 16 bildet.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Werkzeugs 14. Bei dieser Ausführungsform ist der Fräser 16 als Schaftfräser ausgebildet, wobei das Werkzeug 14 eine vom Fräser 16 und von der Rolle 18 unterschiedliche, koaxial zu dem Fräser 16 und der Rolle 18 angeordnete und um die Drehachse der Rolle 18 drehbare, zweite Rolle 28 aufweist, welche auch als Anlaufrolle bezeichnet wird und beim Entfernen des Grats an einem vom Grat unterschiedlichen Teilbereich des Werkstücks abrollt. In axialer Richtung des Fräsers 16 ist dieser zwischen den Rollen 18 und 28 angeordnet.
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Bei der dritten Ausführungsform ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Fräser 16 durch das genannte zweite Teil, die Rolle 18 durch das genannte erste Teil und die zweite Rolle 28 durch ein drittes Teil des Werkzeugs 14 gebildet wird. Dabei können die vorigen und folgenden Ausführungen zur Rolle 18 ohne weiteres auch auf die Rolle 28 übertragen werden und umgekehrt.
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Bei einer in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist es denkbar, dass durch das erste Teil der Fräser 16, durch das zweite Teil die Rolle 18 und durch das dritte Teil ein weiterer Fräser gebildet ist, wobei der jeweilige Fräser beispielsweise als Schaftfräser ausgebildet ist. Dann ist die Rolle 18 zwischen den Fräsern angeordnet, so dass das Werkzeug dann zwei Fräser und eine Anlaufrolle aufweist. Somit ist ein sogenannter Doppelschaftfräser gebildet.
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4 zeigt eine vierte Ausführungsform des Werkzeugs 14. Bei der vierten Ausführungsform ist der Fräser 16 als Kegelfräser ausgebildet, wobei die Rolle 18 als Kegelrolle ausgebildet ist. Auch bezüglich der vierten Ausführungsform ist denkbar, dass das erste Teil nicht die Rolle 18, sondern den Fräser 16, und das zweite Teil nicht den Fräser 16, sondern die Rolle 18 bildet, so dass der Fräser und die Rolle 18 ihre Positionen im Vergleich zur vierten Ausführungsform einfach vertauschen.
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Ferner kann bezüglich der vierten Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Werkzeug 14 ein viertes Teil 30 aufweist, durch welches beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen zylindrische Anlaufrolle gebildet ist. Ist durch das erste Teil der Fräser 16, durch das zweite Teil die Rolle 18 und durch das vierte Teil 40 eine weitere Rolle gebildet, so ist dann der Fräser 16 zwischen der Rolle und der durch das vierte Teil 30 gebildeten Anlaufrolle angeordnet. Dadurch wäre ein Kegelfräser mit Doppelanlaufrolle geschaffen. Ist der jeweilige Fräser 16 zwischen zwei Anlaufrollen angeordnet, so kann eine Gratbearbeitung in der Mitte zwischen den Anlaufrollen erfolgen. Durch die erste Ausführungsform ist eine Gratbearbeitung unterhalb der Rolle 18 realisierbar, wobei durch die zweite Ausführungsform eine Gratbearbeitung oberhalb der Rolle 18 darstellbar ist. Insgesamt ist aus 1 bis 4 erkennbar, dass die Lage und Geometrie der Anlaufrolle und des Fräsers 16 veränderbar beziehungsweise tauschbar sind, um somit das Werkzeug 14 an jeweilige Fräsoperationen bedarfsgerecht anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011122040 A1 [0003]
