DE4434950A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entgraten von Gußwerkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entgraten von Gußwerkstücken, insbesondere im wesentlichen rotations­ symmetrischen Gehäusen für Elektromotoren aus Aluminium- Druckguß, bei dem die Gußwerkstücke unterschiedliche Form­ schlußgrate aufweisen. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf die zugehörige Vorrichtung enthaltend eine Be­ ladestation mit Werkstückaufnahme, eine Bearbeitungsstation und einen Maschinenständer mit Werkzeugen.

Gehäuse von Elektromotoren werden häufig als Aluminium-Druck­ gußteile hergestellt. Dabei entstehen zwangsläufig an den Gußwerkstücken Formschlußgräte unterschiedlichster Art, die in der Praxis als sogenannte Flittergräte und/oder Schwimm­ häute bezeichnet werden. Weiterhin sind auch in Durchbohrun­ gen oder dergleichen Ausnehmungen massive Materialansammlun­ gen vorhanden.

Vom Stand der Technik sind unterschiedlichste Bearbeitungs­ maschinen bekannt, die eine Bearbeitung von mehr oder weniger beliebig geformten Werkstücken ermöglichen sollen. Dabei kom­ men teilweise mehrere gleiche oder unterschiedliche Werkzeuge zum Einsatz. Durch Verwendung von freitragenden Robotergreif­ armen, deren Bewegungsablauf vorprogrammierbar ist, sind nach Bestückung mit entsprechenden Werkzeugen beliebige Bearbei­ tungsvorgänge möglich. In der Praxis haben sich die vorbe­ kannten Bearbeitungsmaschinen zum Entgraten von Gehäusen nur im geringen Maße durchsetzen können. Letzteres erfolgt zumin­ dest an den Problembereichen der Werkstücke meist noch weit­ gehend manuell.

In der Zeitschrift ALUMINIUM 62 (Jahrgang (1986), Seiten 296 bis 303 wird die Methodik des Entgratens von Werkstücken im einzelnen beschrieben. Beispielsweise wird ausgeführt, daß Aluminium-Motorzylinder an einzelnen Stationen unterschiedli­ chen Bearbeitungsvorgängen unterzogen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren an­ zugeben und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, mit dem das Entgraten von Gußwerkstücken weitestgehend automatisiert erfolgen kann.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch folgende Maßnahmen gelöst:

• - Das Werkstück wird in einer angepaßten Aufnahme aus einer Beladungsstation entlang liegenden Achsen in eine Be­ arbeitungsstation gefahren,
• - in der Bearbeitungsstation kann das Werkstück um eine vertikale Achse rotieren,
• - am Werkstück werden in der einzigen Bearbeitungsstation gleichzeitig und/oder nacheinander die Gräte durch unter­ schiedliche Bearbeitungsschritte entfernt.

Im Rahmen der Erfindung erfolgt die Entfernung von Angußgrä­ ten durch Fräsen, die Entfernung von Formschlußgräten durch Bürsten, wogegen zur Entfernung von Materialansammlungen in Durchbohrungen durch Räumen erfolgt.

Bei der Erfindung ist vorteilhaft, daß zur Bearbeitung von Werkstücken unterschiedlicher Größe und/oder Form allein durch softwaremäßige Änderungen der Steuermittel erfolgen kann. Dabei wird die Anpassung an die Werkstücke vorzugsweise durch teach-in-Methoden vorgenommen.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Beladestation, einer Bearbeitungsstation und einem Maschinenständer weist die Bearbeitungsstation eine Werkstückaufnahme mit numerisch gesteuerten Achsen auf, wobei die Werkstückaufnahme entlang einer ersten Achse linear ver­ schiebbar ist und die Bearbeitungsstation um eine zweite Achse rotierbar ist, und sind am Maschinenständer unter­ schiedliche Werkzeuge an einem Werkzeugträger verbunden, mit dem die Werkzeuge mit dem Werkstück in Eingriff bringbar sind. Vorzugsweise hat die Werkstückaufnahme einen Schlitten zum Verfahren des Werkstückes und enthält weiterhin Mittel zu dessen Einspannung.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind am Werkzeugträger einerseits ein rotierender Fräser und andererseits eine rotierbare Bürste angebracht. Der Werkstückträger ist dabei am Maschinenständer entlang einer dritten Achse verschiebbar, wodurch Fräser und/oder Bürste in das zu bearbeitende Werk­ stück bewegt werden. Ein spezifisches Räumwerkzeug ist da­ gegen direkt am Maschinenständer angebracht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungs­ beispieles anhand der Zeichnung. Es zeigen die

Fig. 1 und 2 zwei zueinander senkrechte Ansichten einer Entgratvorrichtung und

Fig. 3 einen Schnitt durch Fig. 2 entlang der Linie III- III.

Die Figuren werden nachfolgend gemeinsam beschrieben.

In den Fig. 1 und 2 kennzeichnet 1 einen Maschinenständer zur Aufnahme von Werkstück und Werkzeugen. Das Werkstück ist in diesem Fall ein Gehäuse 100 für Elektromotoren mittlerer Baugröße, welche in etwa rotationssymmetrisch sind und bei­ spielsweise eine Höhe von 400 mm und einen Durchmesser von 300 mm haben können. Solche Gehäuse werden üblicherweise aus Aluminium im Druckgußverfahren hergestellt. Dabei entstehen unterschiedlichste Formschlußgräte, die auch als Flittergräte und/oder Schwimmhäute bezeichnet werden, sowie auch massive Materialanhäufungen als Angußgräte. Die an einem Werkstück unterschiedlich ausgebildeten Gräte werden bisher weitest­ gehend manuell unter Zuhilfenahme entsprechender Handwerk­ zeuge entfernt. Letzteres ist vergleichsweise zeitaufwendig.

Der Maschinenständer 1 in Fig. 1 bzw. Fig. 2 bildet ein Ge­ rüst von ca. 2 m Höhe. Mittels vier stabiler Standfüße, von denen die Füße 2 bis 4 erkennbar sind, deren Höhe justierbar ist, wird eine stabile Lagerung für den Ständer gewährleistet und eine Plattform 5 für die Aufnahme von Werkstücken gebil­ det.

Der Plattform 5 ist auf der Basishöhe eine Werkstückzuführung 10 aufgesetzt, die im wesentlichen aus einem pneumatisch be­ wegbaren Schlitten 11 besteht. Ein Werkstück 100 kann somit außerhalb der eigentlichen Maschine in einer Werkstückauf­ nahme 15 der Werkstückzuführung 10 gesetzt werden. Mit Hilfe des Schlittens 11 wird die Werkstückaufnahme 15 einschließ­ lich Werkstück 100 in die entsprechende Position in der Maschine 1 gefahren.

Mit dem Schlitten 11 ist ein Y-Drehtisch 12 verbunden, mit dem eine Spänneinrichtung 16 mit zwei über Gestänge parallel­ geführte Spannaufnehmer 16a und 16b einschließlich Werkstück um seine Vertikalachse gedreht werden kann. Es sind zusätzli­ che, beispielsweise als Bolzen ausgebildete Mittel 60 zum Fixieren des Werkstückes 100 vorhanden.

Am Maschinenständer 1 ist ein Ausleger 20 mittels eines Ver­ tikalschlittens 21 in Z-Richtung verschiebbar gelagert. Dem Ausleger 20 ist ein erster Motor 22 als Antrieb für die Ver­ tikalverstellung des Schlittens 21 und ein zweiter Motor als Antrieb für rotierbare Werkzeuge zugeordnet.

Als Werkzeuge sind über ein zylindrisches Zwischenteil 24 einerseits ein Fräser 26 und andererseits eine Bürste 25 vor­ handen. Über den Ausleger 20 mit dem Zwischenstück 24 können die Werkzeuge 25 und 26 in das Gehäuse hineingefahren werden und für einen entsprechenden Eingriff aktiviert werden und bestimmungsgemäß rotieren. Weiterhin ist ein Räumwerkzeug 35 vorhanden, das starr am Maschinenständer 1 angebracht ist.

Im Rahmen einer flexiblen Fertigung kann nun zum Entgraten von Gehäusen 100 folgendermaßen vorgegangen werden: Nach Aufsetzen des Werkstückes 100 außerhalb der eigentlichen Maschine 1 in die Werkstückaufnahme 15 der Belädestation A wird das Werkstück über die Werkstückzuführung linear in die Bearbeitungsstation B gefahren und in der Spannaufnahme 16a, b sowie den zugehörigen Fixierbolzen 60 selbsttätig in den Bearbeitungszustand bewegt.

Anschließend können die Werkzeuge 25 und 26 in das Innere des Gehäuses 100 eingefahren und mit der Werkstückwandung in Ein­ griff gebracht werden. Bei Drehung des Werkstückes 100 um seine Symmetrieachse erfolgt nun bei rotierenden Werkzeugen die erforderliche Bearbeitung. Durch den Fräser 26 lassen sich gezielt Angußgrate entfernen, während mit der rotieren­ den Bürste 25 im wesentlichen Flittergräte und Schwimmhäute im Sinne einer Nachbearbeitung entfernt werden.

Aufgrund der nunmehr über die Rotationsbewegung des Werk­ stückes einerseits und die Verfahrbewegung der Werkzeuge andererseits ermöglichten Relativverschiebungen lassen sich beliebige Bearbeitungsbahnen erreichen, welche mit geeigneten Steuermitteln softwaremäßig vorgebbar sind. Die einzelnen Be­ arbeitungsbewegungen lassen sich auch durch ein "teach-in"- Verfahren bei Muster-Werkstücken ermitteln.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann über die Innenarbei­ tung der Werkstücke hinaus auch eine Außenbearbeitung erfol­ gen. Insbesondere ist ein Räumwerkzeug 35 vorhanden, das beim Motorgehäuse speziell den Klemmenkästen, der nach dem Guß üb­ licherweise noch mit Material ausgefüllt ist, in gewünschter Weise bearbeiten kann.

Claims (12)

1. Verfahren zum Entgraten von Gußwerkstücken, insbesondere im wesentlichen rotationssymmetrischen Gehäuse für Elektro­ motoren aus Aluminium-Druckguß, wobei die Gußwerkstücke un­ terschiedlichste Formschlußgräte, (sog. Flittergräte und/oder Schwimmhäute) aufweisen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - das Werkstück wird in einer seiner Form angepaßten Aufnahme aus einer Beladungsstation über pneumatisch bewegte, in einer horizontalen Ebene liegende Achsen in eine Bearbeitungsstation gefahren,
• - in der Bearbeitungsstation dreht sich das Werkstück um eine vorzugsweise vertikal ausgerichtete Achse,
• - am Werkstück werden in der Bearbeitungsstation gleichzeitig und/oder nacheinander die Grate durch unterschiedliche Bearbeitungsschritte entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entfernung von Angußgraten durch Fräsen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entfernung von Formschlußgräten durch Bürsten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entfernung von Angüßen in Hohl­ räumen od. dgl. durch Räumen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Bearbeitung von Werkstücken un­ terschiedlicher Größe und/oder Form durch softwaremäßige Än­ derungen der Steuermittel erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Anpassung an die Werkstücke durch Teach-in-Methoden erfolgt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 6, insbesondere zum Entgra­ ten von rotationssymmetrischen Gehäusen für Elektromotoren aus Aluminium-Druckguß, enthaltend eine Belädestation mit Werkstückaufnahme, eine Bearbeitungsstation und einen Maschi­ nenständer mit Werkzeugen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bearbeitungsstation (B) einen Drehtisch (12) mit Spannaufnahme (16a, b) mit numerisch ge­ steuerten Achsen aufweist, wobei in der Beladestation (A) die Werkstückaufnahme (15) entlang einer ersten Achse linear ver­ schiebbar angeordnet ist und in der Bearbeitungsstation (B) die Spannaufnahme (16) um eine zweite Achse drehbar angeord­ net ist, und daß am Maschinenständer (1) unterschiedliche Werkzeuge (25, 26) mit einem Werkzeugträger (20) verbunden sind, mit dem die Werkzeuge (25, 26) mit dem Werkstück (100) in Eingriff bringbar sind.

8. Verfahren nach Anspruch , dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Werkstückaufnahme (15) einen Schlitten (11) zum Verfahren des Werkstückes enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Werkzeugträger (20) ein rotierender Fräser (26) angebracht ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Werkzeugträger (20) eine rotierbare Bürste (25) angebracht ist.

11. Verfahren nach Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Maschinenständer (1) der Werkstückträger (20) entlang einer dritten Achse verschiebbar ist, wodurch Fräser (26) und/oder Bürste (25) in das zu be­ arbeitende Werkstück (100) bewegt werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Maschinenständer (1) ein Räumwerkzeug (35) angebracht ist.