DE202016106923U1

DE202016106923U1 - Entgratvorrichtung und Entgratanlage

Info

Publication number: DE202016106923U1
Application number: DE202016106923.8U
Authority: DE
Original assignee: ASIS GmbH
Current assignee: ASIS GMBH, DE
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2026-12-14

Abstract

Entgratvorrichtung (1) mit einer Fräse (10), welche eine Welle (11), die in einer ersten Raumrichtung (51) orientiert ist, und einen Fräsaufsatz (12) aufweist, welcher an einem Ende der Welle (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tasteinrichtung (20), welche eine Tastspitze (21) besitzt, vorgesehen ist, dass die Fräse (10) und die Tasteinrichtung (20) an einem Grundkörper (30) befestigt sind, und dass die Tasteinrichtung (20) ausgebildet ist, um bei Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück die Position der Fräse (10) relativ zu dem Werkstück in einer Raumrichtung zu definieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entgratvorrichtung mit einer Fräse, welche eine Welle, die in einer ersten Raumrichtung orientiert ist, und einen Fräsaufsatz aufweist, welcher an einem Ende der Welle angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die Erfindung eine Entgratanlage mit einem Roboterarm gemäß dem Anspruch 9.
Gattungsgemäße Entgratvorrichtungen werden beispielsweise in der Nachbereitung von Kunststoffbauteilen verwendet, die mittels Spritzgussverfahrens hergestellt wurden. Bedingt durch die zum Spritzgießen verwendeten Formen kann an den Kunststoffbauteilen überstehendes Material entstehen, welches auch als Grat bezeichnet wird. Dieses Material wird nach dem Aushärten des Kunststoffbauteils, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Fräse, entfernt. Eine derartige Fräse kann eine Welle aufweisen, die in einer ersten Raumrichtung orientiert ist und an die auf ihrem Ende ein Fräsaufsatz aufgebracht ist. Der Fräsaufsatz kann zum Beispiel zahnradähnlich ausgeführt sein und auf der Welle angebracht werden, so dass er bei Rotation der Welle in derselben Rotationsachse gedreht wird. Somit ist es möglich Material abzufräsen.
Die Herausforderung bei dem Einsatz derartiger Fräsen ist, dass beim Abfräsen des Grates nur der Grat entfernt wird und nicht in das Kunststoffbauteil beziehungsweise das Werkstück selbst hineingefräst wird. Bei einer händischen Bedienung ist dies meist durch den Benutzer relativ einfach möglich. Soll jedoch der Entgratvorgang automatisiert werden, so werden hohe Anforderungen an die entsprechende Automatisierungstechnik gestellt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entgratvorrichtung und eine Entgratanlage anzugeben, mit der Grate in einfacher Weise ohne hohen technischen Aufwand effizient entfernt werden können.
Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch eine Entgratvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren angegeben.
Die erfindungsgemäße Entgratvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Tasteinrichtung, welche eine Tastspitze besitzt, vorgesehen ist, dass die Fräse und die Tasteinrichtung an einem Grundkörper befestigt sind, und dass die Tasteinrichtung ausgebildet ist, um bei Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück die Position der Fräse relativ zu dem Werkstück in einer Raumrichtung zu definieren.
Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, zusätzlich zur Fräse eine Tasteinrichtung mit einer Tastspitze vorzusehen, die als Führung zumindest in einer Raumrichtung für die Fräse dient. Wird die Tastspitze an dem Werkstück entlang geführt, so wird durch die gemeinsame Anordnung der Fräse und der Tasteinrichtung an dem Grundkörper die Position der Fräse relativ zu dem Werkstück zumindest für eine Raumrichtung definiert. Insbesondere wird verhindert, dass die Fräse zu nahe an das Werkstück bewegt beziehungsweise zu tief in das Werkstück hineingedrückt wird. Somit ist es mit relativ einfachen Mitteln möglich zu erreichen, dass die Fräse im Wesentlichen nur einen überstehenden Grat oder eine Spritznut entfernt.
Vorteilhaft ist es, wenn die Tastspitze in eine zweite Raumrichtung orientiert ist und die zweite Raumrichtung ungleich der ersten Raumrichtung ist. Diesbezüglich liegt die zweite Raumrichtung bevorzugt parallel zur Ebene, in der die Fräse fräst. In diesem Zusammenhang kann die Position der Fräse relativ zu dem Werkstück vorteilhafterweise in der zweiten Raumrichtung definiert werden.
Mit anderen Worten kann durch den Kontakt der Tastspitze mit dem Werkstück, welcher in einer zweiten Raumrichtung stattfindet, die Position der Fräse gerade in dieser zweiten Raumrichtung zu dem Werkstück eingestellt werden. In diesem Zusammenhang ist unter dem Ausdruck „Position definieren” beziehungsweise „einstellen” insbesondere zu verstehen, dass es erschwert wird, die Fräse näher als einen gewünschten Abstand an das Werkstück heranzufahren beziehungsweise zu positionieren.
Grundsätzlich können die erste und zweite Raumrichtung beliebig zueinander ausgerichtet sein. Es hat sich als besonders sicher herausgestellt, wenn die beiden Raumrichtungen senkrecht aufeinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise liegt zum einen die Fräsebene im Wesentlichen parallel zur zweiten Raumrichtung und zum anderen kann in besonders geeigneter Weise der Abstand zwischen dem Werkstück und der Fräse definiert werden.
Bevorzugt ist der Grundkörper zweiteilig ausgebildet, wobei er ein Fräsbauteil und ein Befestigungsbauteil aufweist. An dem Fräsbauteil sind sowohl die Fräse wie auch die Tasteinrichtung angeordnet. Zusätzlich kann das Befestigungsbauteil zur Befestigung der Entgratvorrichtung an einem Roboterarm ausgebildet sein. Eine derartige zweiteilige Ausbildung des Grundkörpers mit einem Fräsbauteil sowie einem Befestigungsbauteil erleichtert zum einen die Herstellung, zum anderen können dadurch, wie im Folgenden noch näher erläutert, die Anforderungen an die Steuerung beziehungsweise Regelung eines Roboterarms zum Verfahren verringert werden. Auch ist es so beispielsweise möglich, das Befestigungsbauteil auszutauschen und an einen jeweiligen Roboterarm anzupassen.
Im Sinne der Erfindung kann als Roboterarm insbesondere eine Einrichtung verstanden werden, die die Entgratvorrichtung in mindestens zwei beliebige Raumrichtungen, bevorzugt alle drei Raumrichtungen, verfahren kann. In diesem Zusammenhang können diese Raumrichtungen auch beispielsweise als X-, Y- und Z-Achsen eines kartesischen Koordinatensystems angesehen werden.
Das Fräsbauteil und das Befestigungsbauteil können beliebig miteinander verbunden sein. Vorteilhaft ist es, wenn dies mittels einer, insbesondere gefederten, Linearführung ausgeführt ist. Hierdurch wird erreicht, dass sich mittels der gefederten Linearführung das Fräsbauteil relativ zum Befestigungsbauteil bewegen kann. So werden die Anforderungen an die exakte Steuerung des Roboterarms verringert, da ein taktiles Feedback der Tasteinrichtung zu einem Einfedern des Fräsbauteils führt, wodurch gleichzeitig die Fräse bewegt wird, ohne dass es hierfür zwingend erforderlich ist, auch den Roboterarm zu bewegen. Auf diese Weise wird ohne zusätzliche Sensoren erreicht, dass ein Grat entfernt werden kann, ohne dass in das Werkstück eingefräst wird. Mit anderen Worten kann eine Feineinstellung der Position der Fräse bezüglich des Werkstückes mittels der gefederten Linearführung durchgeführt werden, wobei diese Einstellung im Wesentlichen passiv, also ohne aktiven Sensor- und/oder Aktoreingriff erfolgen kann. Grundsätzlich sind aber auch Ausführungen ohne Federung möglich. Dies bietet sich insbesondere bei Ausführungen an, bei denen die Entgratvorrichtung feststehend im Raum angeordnet ist und das zu bearbeitende Bauteil an der Entgratvorrichtung vorbei geführt wird.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn die Linearführung im Wesentlichen in Richtung der zweiten Raumrichtung verläuft, in der auch die Tasteinrichtung angeordnet ist. Hierdurch können die durch die Tasteinrichtung aufgenommenen Kräfte besonders einfach auf die Linearführung übertragen werden, ohne dass die Gefahr eines Verkippens, Verklemmens oder dergleichen vorhanden ist. So wird eine Leichtgängigkeit der Entgratvorrichtung, insbesondere des Gleitens zwischen dem Fräsbauteil und dem Befestigungsbauteil, erreicht.
Die Linearführung kann beispielsweise zwei Führungsstifte aufweisen, wobei auf mindestens einem Führungsstift eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, vorgesehen ist. Diese beiden Führungsstifte können sich entweder an dem Fräsbauteil oder an dem Befestigungsbauteil befinden, wobei dann an dem anderen Bauteil komplementäre Aufnahmen vorgesehen sind, um die Führungsstifte aufzunehmen und vor einem Herausrutschen zu sichern. Mittels der Ausführung mit zwei Führungsstiften wird auch auf einfache Weise das Problem einer möglichen Rotation des Fräsbauteils gegenüber dem Befestigungsbauteil verhindert. Das Vorsehen einer Spiralfeder auf mindestens einem Führungsstift stellt eine äußerst robuste Ausführung einer gefederten Linearführung dar, die auch einfach ausgetauscht werden kann.
Für eine gute Kraftübertragung zwischen der Tastspitze und den restlichen Bauteilen, insbesondere bei einer Ausführung mit gefederter Linearführung, ist es vorteilhaft wenn die Tastspitze im Wesentlichen in der Achse der Linearführung liegt. In diesem Fall kann die Achse der Fräse und damit auch die Fräse seitlich versetzt zu der Tastspitze angeordnet sein.
Ferner betrifft die Erfindung eine Entgratanlage mit einem Roboterarm, an welchem eine erfindungsgemäße Entgratvorrichtung angebracht ist, wobei der Roboterarm in mindestens der zweiten sowie einer weiteren Raumrichtung, welche senkrecht zu der zweiten Raumrichtung orientiert ist, verfahrbar ist.
Der Roboterarm kann zusätzlich oder alternativ noch mit Drucksensoren oder einem aktiven Kontaktflansch zum Erkennen des Drucks in die zweite Raumrichtung ausgeführt sein. Derartige Drucksensoren geben zumindest einen Teil des Feedbacks der Tasteinrichtung auch an den Roboterarm weiter, so dass hier zusätzlich eine Regelung vorgesehen werden kann, die fakultativ zu der gefederten Linearführung eine sichere Positionierung der Fräse ermöglicht.
Alternativ zur Befestigung der Entgratvorrichtung an einem Roboterarm ist es auch möglich, die Entgratvorrichtung feststehend im Raum vorzusehen und den Roboterarm entsprechend auszubilden, dass er ein zu bearbeitendes Werkstück halten und gezielt an der Entgratvorrichtung vorbeiführen kann. Auch hierbei wird durch die Tasteinrichtung im Zusammenspiel mit der Fräse erreicht, dass ein ungewolltes zu tiefes Einfräsen nicht auftritt.
Die Erfindung betrifft grundsätzlich auch ein Entgratverfahren, welches vorzugsweise mit der zuvor beschriebenen Entgratvorrichtung oder der zuvor beschriebenen Entgratanlage durchgeführt werden kann. Dazu wird eine Entgratvorrichtung mit einer Fräse, welche eine Welle, die in einer ersten Raumrichtung orientiert ist und einen Fräsaufsatz aufweist, welcher an einem Ende der Welle angeordnet ist, und mit einer Tasteinrichtung, welche eine Tastspitze besitzt, über die Tastspitze in Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück gebracht, wodurch die Position der Fräse relativ zu dem Werkstück in einer Raumrichtung, welche in bevorzugter Weise der Raumrichtung entspricht, in der sich die Tasteinrichtung erstreckt, definiert. Somit ist es mit diesem Verfahren möglich, effizient die Position der Fräse bezüglich eines Werkstücks festzulegen und ein versehentliches Ausfräsen von ungewünschtem Material aus dem Werkstück zu minimieren beziehungsweise zu verhindern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben, welches schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung;
2 eine seitliche Ansicht der erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung aus 1; und
3 eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung aus 1.
In 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung 1 gezeigt. Diese erfindungsgemäße Entgratvorrichtung 1 ist in 2 in einer seitlichen Ansicht und in 3 in einer Aufsicht dargestellt. Im Folgenden wird auf die grundlegenden Bauteile sowie die Funktionalität der erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf alle Figuren näher eingegangen.
Die erfindungsgemäße Entgratvorrichtung 1 weist als wesentliche Bauteile eine Fräse 10 sowie eine Tasteinrichtung 20 auf. Die Fräse 10 sowie die Tasteinrichtung 20 sind an einem zweigeteilten Grundkörper 30 befestigt. Der Grundkörper 30 besteht aus einem Fräsbauteil 31 und einem Befestigungsbauteil 32, wobei sowohl die Fräse 10 als auch die Tasteinrichtung 20 am Fräsbauteil 31 angebracht sind.
Die Fräse 10 weist eine Welle 11 auf, auf der sich ein Fräsaufsatz 12 befindet. Die Welle 11 ist in einer ersten Raumrichtung 51 orientiert. Mittels des Fräsaufsatzes 12 wird eine Ebene, auf der die erste Raumrichtung 51 senkrecht steht, definiert, in der mittels der Fräse 10 Material von einem zu bearbeitenden Werkstück abgefräst werden kann.
Zur Befestigung der Fräse 10 an dem Fräsbauteil 31 ist eine Hülse 15 vorgesehen, welche die Fräse 10 aufnimmt. Die Hülse 15 ist wiederum an einem Verbindungsstück 16 fixiert, welches ein Teil des Fräsbauteils 31 ist oder an diesem befestigt sein kann.
Die Tasteinrichtung 20 erstreckt sich in einer zweiten Raumrichtung 52, welche senkrecht zu der ersten Raumrichtung 51 verläuft. Zusätzlich ist die zweite Raumrichtung 52 im Wesentlichen parallel zu der Ebene orientiert, in der ein Fräsen mittels des Fräsaufsatzes 12 durchgeführt werden kann.
Die Tasteinrichtung 20 weist eine Tastspitze 21 auf, welche am Ende der Tasteinrichtung 20 angeordnet ist. Die Tastspitze 21 ist bevorzugt abgerundet, insbesondere kugelförmig, ausgebildet. Diese Tastspitze 21 wird in Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück gebracht und dient dazu, ein Feedback, insbesondere ein taktiles Feedback, auf die erfindungsgemäße Entgratvorrichtung 1 zu übertragen. Die Tasteinrichtung 20 ist mittels eines Verbindungsstückes 24 am Fräsbauteil 31 befestigt.
Die beiden Bauteile des Grundkörpers 30 sind mit Hilfe einer Linearführung 40 aneinander gekoppelt. In der hier dargestellten Ausführungsform sind hierfür an dem Fräsbauteil 31 zwei Führungsstifte 41, 42 vorgesehen. Diese erstrecken sich ebenfalls in der zweiten Raumrichtung 52 und sind zueinander im Wesentlichen parallel. Um einen der zylindrisch ausgeführten Führungsstifte 41, 42 ist eine Feder 44 vorgesehen, welche bevorzugt eine Spiralfeder sein kann.
Das Befestigungsbauteil 32 weist zwei komplementär ausgebildete Aufnahmen 36, 37 mit Linearkugellagern für die beiden Führungsstifte 41, 42 auf. In diesen Aufnahmen werden die Führungsstifte 41, 42 derart fixiert, dass eine Linearverschiebung beziehungsweise -auslenkung in Richtung der zweiten Raumrichtung 52 weiterhin möglich ist, die Führungsstifte 41, 42 jedoch nicht komplett aus den Aufnahmen 46, 47 gleiten können.
Die erfindungsgemäße Entgratvorrichtung 1 kann beispielsweise mittels eines Flansches 7 an einem Roboterarm, welcher zur Bewegung der Entgratvorrichtung 1 eingesetzt wird, befestigt werden.
Im Folgenden wir nun vereinfacht auf die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung 1 Bezug genommen. Die erfindungsgemäße Entgratvorrichtung 1 wird mittels der Tasteinrichtung 20, genauer der Tastspitze 21, an ein zu bearbeitendes Werkstück platziert. Hierbei berührt die Tastspitze 21 eine Seite des Werkstückes. Über die feste geometrische Anordnung der Fräse 10, insbesondere deren Fräsaufsatz 12, zur Tastspitze 21, wird hierdurch auch die Position des Fräsaufsatzes 21 relativ zum Werkstück definiert. Wird der Roboterarm in der zweiten Raumrichtung aus Richtung des Flanschs 7 in Richtung des Fräsbauteils 31 bewegt, so hat dies zur Folge, dass über die Tastspitze 21 eine Kraft auf das Fräsbauteil 31 ausgübt führt wird. Hierdurch gleitet das Fräsbauteil 31 mittels der Linearführung 40 in Richtung des Befestigungsbauteils 32. Dies hat zur Folge, dass, obwohl durch den Roboterarm eine Kraft auf die Entgratvorrichtung 1 ausgeübt wird, die zu einem fälschlichen Entgraten führen würde, diese Kraft durch die Linearführung 40 aufgenommen werden kann und so weiterhin ein sicheres Entgraten ohne ein zu tiefes Eindringen des Fräsaufsatzes 20 in das Werkstück erreicht werden kann.
Somit ist es mit der erfindungsgemäßen Entgratvorrichtung möglich, das Abfräsen von Graten oder von überstehendem Material zu automatisieren, ohne komplexe Sensoren und aktive Regelungen vorzusehen.

Claims

Entgratvorrichtung (1) mit einer Fräse (10), welche eine Welle (11), die in einer ersten Raumrichtung (51) orientiert ist, und einen Fräsaufsatz (12) aufweist, welcher an einem Ende der Welle (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tasteinrichtung (20), welche eine Tastspitze (21) besitzt, vorgesehen ist, dass die Fräse (10) und die Tasteinrichtung (20) an einem Grundkörper (30) befestigt sind, und dass die Tasteinrichtung (20) ausgebildet ist, um bei Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück die Position der Fräse (10) relativ zu dem Werkstück in einer Raumrichtung zu definieren.
Entgratvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tasteinrichtung (20) in einer zweiten Raumrichtung (52) orientiert angeordnet ist, und dass die zweite Raumrichtung (52) ungleich zur ersten Raumrichtung (51) ist.
Entgratvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Fräse (10) relativ zu dem Werkstück in der zweiten Raumrichtung (52) definiert ist.
Entgratvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (51) und die zweite (52) Raumrichtung im Wesentlichen senkrecht aufeinander ausgerichtet sind.
Entgratvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (30) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Fräsbauteil (31) und ein Befestigungsbauteil (32) vorgesehen sind, dass an dem Fräsbauteil (31) die Fräse (10) sowie die Tasteinrichtung (20) angeordnet sind, und dass das Befestigungsbauteil (32) zur Befestigung an einem Roboterarm ausgebildet ist.
Entgratvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fräsbauteil (31) und das Befestigungsbauteil (32) mittels einer gefederten Linearführung (40) verbunden ausgebildet sind.
Entgratvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (40) im Wesentlichen in Richtung der zweiten Raumrichtung (52) verläuft.
Entgratvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (40) zwei Führungsstifte (41, 42) aufweist, und dass auf mindestens einem Führungsstift (41, 42) eine Feder (43) vorgesehen ist.
Entgratanlage mit einem Roboterarm, an welchem eine Entgratvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 angebracht ist, wobei der Roboterarm in mindestens der zweiten (52) sowie einer weiteren Raumrichtung verfahrbar ist.
Entgratanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterarm einen Drucksensor oder einen aktiven Kontaktflansch für Druck in die zweite Raumrichtung (52) aufweist.
Entgratanlage mit einem Roboterarm, wobei eine Entgratvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 feststehend vorgesehen ist, und wobei der Roboterarm zum Halten und an die Entgratvorrichtung (1) Heranführen des zu bearbeitenden Werkstückes ausgebildet ist.