技术领域
背景技术
[0002] 在运载工具部件的领域中，经常寻求减轻部件的重量，例如以便减少
燃料消耗。例如，有时在曲轴中制造减重孔。这些孔能够通过对曲轴的不同区域进行钻孔来制造。
[0003] 图1示出曲轴100的示例，其具有凸缘侧101和
滑轮侧102，并且具有
主轴颈103、
曲柄销轴颈104以及
配重部105。
曲柄销轴颈能够根据
发动机的类型以不同方式分布。例如，图2A示出180°布局，图2B示出120°布局，而图2C示出90°布局。
[0004] 图3示意性地图示曲轴的减重孔107中的一个减重孔的特写，曲轴已被钻孔，以便从曲柄销104移除内部材料，并且因此以便减小曲轴的重量。然而，减重孔107的
位置和方向是重要的，例如，考虑到特别是在
临界点处，例如在靠近润滑孔106的区域中，它们可能导致断裂的较高
风险。因此，减重孔107的位置和取向需要仔细计算。因此，如图4中示意性所示，曲轴能够具有沿不同方向伸延的多个减重孔107。这种类型的多个孔的加工需要下述机器：该机器允许用于加工的元件相对于加工工具被合适地
定位，并且允许加工工具接近待被加工的区域而不遇到任何障碍。例如，必须将曲轴定位成使得待钻出的孔的方向与相应的加工
心轴的方向一致。
[0005] 用于加工曲轴的许多种机器在
现有技术中是已知的。在这些机器中，曲轴通常通过其端部由被设置用于使该曲轴旋转的装置保持，例如参见US-6203478-B1、EP-0397049-A2和DE-19749939-A1。尽管这些装置或这些装置的零件有时被设置成允许基本上平行于曲轴的纵向轴线的某些轴向位移，如在DE-19749939-A2的情况下，但曲轴保持通过其端部被
支撑，并且与曲轴的端部相互作用的元件因此能够致使尤其是从某些
角度难以接近曲轴的某些部分。
发明内容
[0006] 本发明的第一方面涉及一种用于加工曲轴的机器，例如，用于在曲轴中制造减重孔的和/或用于曲轴加工的其它阶段比如凸缘和轴的加工的机器。该机器包括：
[0007] 支撑件，该支撑件支撑至少一个曲轴(例如，呈塔的形状或类似形状的支撑件)；
[0008] 至少一个
致动器，例如心轴，以便致动用于加工曲轴的加工工具(例如，用于在曲轴中制造减重孔；在本发明的一些实施方式中，致动器或多个致动器能够被设置在一种
支架中，能够沿多个轴移动，如常规的那样；在本发明的一些实施方式中，致动器能够设置有用于钻出直径大于10毫米、15毫米、20毫米或25毫米的减重孔的工具)；
[0009] 支撑件被构造成通过至少两个夹紧装置保持所述至少一个曲轴，该至少两个夹紧装置被构造成与各曲轴
主轴颈相对应地固定曲轴。通过曲轴的主轴颈中的两个或更多个主轴颈夹紧曲轴提供牢固的夹紧，这是有利的，因为它允许承受主要作用
力。该减重孔能够具有相当大的尺寸，例如，具有大于10毫米、15毫米、20毫米或25毫米的直径，这意味着其钻孔可能需要高的
应力水平。牢固且坚固的夹紧可能是必要的。每个曲轴的夹紧装置的数量能够取决于曲轴的尺寸。
[0010] 该支撑件相对于竖直轴线转动，以使得能够
修改在曲轴的纵向轴线(穿过其主轴颈)与致动器和/或用于制造减重孔的相应工具之间的
攻角。
[0011] 该支撑件设置有能够在缩回位置与致动位置之间移动的转动机构，在缩回位置中，该转动机构不与曲轴相互作用，在致动位置中，该转动机构与曲轴相互作用，例如与曲轴的一端相互作用，以使曲轴相对于所述纵向轴线转动。以此方式，支撑件能够被转动，以修改工具与曲轴的纵向轴线之间的攻角，并且使曲轴绕其纵向轴线转动，以便将孔定位在合适的位置中，而不需要转动致动器，如在许多加工工具中常见的，致动器能够沿遵循X轴、Y轴和Z轴在三个
正交方向上移动。而且，由于转动机构能够在其缩回位置与其致动位置之间移动，因此转动机构能够被缩回，以便不对工具接近曲轴产生阻碍。此外，考虑到曲轴的两端能够保持可自由地接近，也能够加工曲轴的凸缘和轴，而转动机构不会是该功能的障碍。
[0012] 有时在粗糙和倾斜的表面上制造减重孔，这可能需要表面预加工的提前操作。该机器能够设置有工具存储装置和自动系统，用于改变工具致动器上、例如心轴上的工具，以关注所述提前的预加工操作和/或钻出不同尺寸的孔。
[0013] 在本发明的一些实施方式中，转动机构被安装在支撑件上，以使得转动机构能够在所述缩回位置与所述致动位置之间被线性地移动。这允许非常简单的构造，因而转动机构能够在缩回位置与致动位置之间被线性地移动，在缩回位置中，曲轴的端部保持自由且并不对工具接近曲轴产生障碍，在致动位置中，转动机构作用在曲轴上，例如作用在曲轴的端部上，以使曲轴围绕其纵向轴线转动。例如，转动机构能够被安装在支撑件上，以使得该转动机构能够在所述缩回位置与所述致动位置之间水平地移动，这允许机器的特别简单和实用的设计。例如，该转动机构能够包括支架，该支架在所述位置之间移动，被引导在支撑件上并且通过例如心轴或类似部件的转动而被驱动。
[0014] 在本发明的一些实施方式中，转动机构被安装在支撑件上，以使得该转动机构能够沿垂直于曲轴的纵向轴线的方向在所述缩回位置与所述致动位置之间移动。因此，该转动机构能够容易地和快速地从面向曲轴的端部的区域
撤回，由此便于从不同的角度接近曲轴，包括其端部。
[0015] 在本发明的一些实施方式中，转动机构被安装在支撑件上，以使得该转动机构能够遵循弯曲的轨迹在所述缩回位置与所述致动位置之间移动。这还能够允许简单的构造，由此转动机构能够以成角度地围绕轴线、例如围绕水平或竖直轴线枢转的方式在缩回位置与致动位置之间移动，在缩回位置中，曲轴的端部保持自由并且不对工具接近曲轴产生障碍，在致动位置中，该转动机构作用在曲轴上，例如作用在曲轴的端部上，以使曲轴转动。
[0016] 在本发明的一些实施方式中，每个夹紧装置包括具有两个夹爪的自
定心钳，两个夹爪被构造成在用于装载和/或卸载曲轴的打开位置与紧固曲轴的关闭位置之间同
时移动。使用这种类型的自定心钳允许在机器中容易地和正确地定位曲轴，以使得曲轴的位置由夹紧装置清楚地限定。
[0017] 在本发明的一些实施方式中，该机器包括至少一个角度定位装置，以保证曲轴在其偏心零件相对于纵向轴线的位置方面被正确地放置，换句话说，以保证例如曲柄销轴颈被正确地定位。在本发明的一些实施方式中，每个定位装置包括两个定位构件，例如，两个棘爪或夹爪，所述两个定位元件被设置成在第一闭合位置与打开位置之间枢转，在第一闭合位置中，所述定位构件在它们之间夹紧曲轴的曲柄销轴颈，在打开位置中，所述定位构件允许曲轴关于其纵向轴线转动，而不通过通过
接触曲柄销轴颈来阻止所述转动。换句话说，它是一种具有大开口的定位装置，其中，定位构件能够被分离或打开至它们不阻止曲轴关于其纵向轴线转动的程度。假定这由于定位构件的枢转而成为可能，定位构件能够是两个棘爪或夹爪，避免了对提供具有可伸缩运动的角度定位装置的需要；它能够被简单地打开和闭合，某种程度上产生更简单的结构、更经济并且具有较少的损坏风险。
[0018] 在本发明的一些实施方式中，所述夹紧装置中的至少一个夹紧装置能够沿平行于曲轴的纵向轴线的方向移动，以使得能够适应所述夹紧装置之间的距离和/或所述夹紧装置相对于转动机构和/或相对于支撑件上的基准点的位置，以使机器适用于不同类型的曲轴。这使得能够增加机器的灵活性。
[0019] 在本发明的一些实施方式中，支撑件被构造为以一个曲轴在另一个曲轴的顶部上的方式固定至少两个曲轴。以此方式，通过设置成一个位于另一个的顶部上的两个工具致动器或心轴，能够同时作用在两个曲轴上。由于曲轴的竖直布置，换句话说，一个曲轴位于另一个曲轴的顶部上(而不是在同一水平平面上一个与另一个相邻)，例如根据支撑件相对于竖直轴线的旋转的角度，一个曲轴不妨碍工具中的一个工具接近另一曲轴。换句话说，工具接近两个曲轴的容易程度相同，而绝不会与曲轴中的一个曲轴相比更容易接近另一个曲轴。与在相同水平平面上彼此相邻的曲轴的常用设置相比，这是一个优点，在上述彼此相邻的设置中，曲轴中的一个曲轴会阻碍接近另一个曲轴。另外，如果曲轴被彼此相邻地设置在相同的水平平面中，当使曲轴的支撑件相对于曲轴的竖直轴线转动时，用于加工的减重孔之间的距离将变化，由此至少两个曲轴的减重孔不能被同时加工。
[0020] 在本发明的一些实施方式中，支撑件被构造成将一个曲轴位于另一个曲轴的顶部上且被水平定向的所述至少两个曲轴保持在用于接纳碎屑的空间上方。换句话说，替代使曲轴在同一水平面上平行地支撑在
工作台上，曲轴能够被布置成一个曲轴位于另一个曲轴的顶部上并且位于用于接纳碎屑的空间例如凹坑的上方。该空间能够与例如输送器皮带或类似物的一些类型的碎屑移除系统相关联，以防止碎屑在一个地方积聚。能与碎屑接触的部分能够例如由不锈
钢制造，以降低碎屑粘附至机器的风险。
[0021] 在本发明的一些实施方式中，致动器被设置成致动加工工具以加工所述曲轴中的一个曲轴，并且该机器还包括至少一个其它的致动器，所述至少一个其它的致动器被设置成作用在加工工具上以加工所述曲轴中的另一个曲轴。两个致动器能够彼此独立地轴向移动。换句话说，每个致动器或心轴能够独立于另一个致动器或心轴轴向移动，这增加了灵活性并允许补偿元件的定位中的误差或在工具尺寸等方面的误差和公差。此外，它意味着曲轴中的一个曲轴能够与另一个曲轴不同地被加工，有时这可能是令人感兴趣的，例如以提供具有不同可追踪性标记的两个曲轴。
[0022] 在本发明的一些实施方式中，该机器包括至少一个附加元件，该附加元件能够在致动位置与缩回位置之间移动，在致动位置中，该附加元件与曲轴相互作用，在缩回位置中，该附加元件不与曲轴相互作用，附加元件优选地被安装在支撑件上，以使得该附加元件能够在所述缩回位置与所述致动位置之间优选地以线性的方式移动。该附加元件能够是任何工具或被设计成在该过程中在某时刻与曲轴相互作用的其它装置(例如，其能够是用于定位和/或固定曲轴的装置)，并且该附加元件能够被缩回的事实用于便于其它工具接近曲轴，同样，缩回转动机构用于这个相同的目的。
[0023] 在本发明的一些实施方式中，该机器包括曲轴的轴向定位系统，该轴向定位系统能够包括一个或更多个推进装置和/或一个或更多个止动件或对应物，以固定曲轴相对于基准点例如止动件的轴向位置。在本发明的这些实施方式中，附加元件能够是形成轴向定位机构的一部分的轴向定位元件。例如，附加元件能够是止动件，当曲轴处于用于加工的合适的参考位置时，曲轴能够抵靠止动件停止，或者推进装置或其它元件能够使曲轴轴向地移动至基准位置。该轴向定位元件(或其它类型的附加元件)因此能够在致动位置与缩回位置之间移动，在致动位置中，轴向定位元件与曲轴相互作用(例如，面向曲轴的一端，例如，该端与和转动机构相互作用的端部相对)，在缩回位置中，轴向定位元件不与曲轴相互作用。
[0024] 在本发明的一些
实施例中，附加元件(例如，轴向定位元件)被安装在支撑件上，以使得附加元件能够例如线性地或遵循弯曲的轨迹在所述缩回位置与所述致动位置之间移动。
[0025] 在本发明的一些实施方式中，附加元件被安装在支撑件的一侧上，该侧与安装有转动机构的支撑件的一侧相对。该转动机构能够包括支架并且附加元件能够被安装在另一支架上，并且这些支架能够例如遵循平行的轨迹在各自的缩回位置与致动位置之间移动。这实现了紧凑的设计，从而转动机构和附加元件(例如，轴向定位元件)能够在必要时独立地或以协同的方式从它们各自的致动位置缩回，以允许加工工具从不同的方向和角度接近曲轴。在逻辑上，在轴向定位机构的情况下，该机构能够包括其它元件，例如其它推进装置和/或止动元件，该其它元件能够例如以与致动器集成的方式或以与致动器分离的方式安装在该支撑件自身上和/或转动装置上，该致动器用于使曲轴转动。
[0026] 在本发明的一些实施方式中，该机器还包括用于装载和卸载曲轴的系统，该系统包括操纵器，针对支撑件被构造成同时保持的每个曲轴，该操纵器设置有用于将曲轴运载至支撑件的第一夹紧组件和用于从支撑件移除曲轴的第二夹紧组件。以此方式，操纵器能够靠近支撑件以及待加工的一个、两个或更多个曲轴，从支撑件收集已经被加工的曲轴，将待加工的新曲轴放置在支撑件上，以及在曲轴已经被加工的情况下缩回，操纵器例如能够是机械手类型的操纵器或龙
门类型的操纵器。这允许减少循环时间。在被支撑在支撑件中的曲轴在被加工的时间期间，该操纵器传递已经被加工的曲轴并接纳待加工的新曲轴，并且每次该操纵器靠近支撑件时，该操纵器都能够收集全部经加工的曲轴并装载新曲轴用于加工。
[0027] 在本发明的一些实施方式中，用于工具的每个致动器或心轴被构造成沿三个正交方向移动，换句话说，沿X轴、Y轴和Z轴移动，如常规的那样。
[0028] 在本发明的一些实施方式中，曲轴被夹紧在支撑件中，其中，它们的纵向轴线被水平地设置。
[0029] 在本发明的一些实施方式中，转动机构被安装在支撑件的一侧上，以使得该转动机构能够被移动以在所述致动位置中与曲轴的一端相互作用，从而使曲轴绕其纵向轴线转动。该构造非常简单和实用。
[0030] 本发明的另一个方面涉及一种用于加工曲轴的方法，该方法包括以下步骤：将曲轴设置在根据以上实施方式中的任意实施方式的机器的支撑件中，并且相对于加工心轴对曲轴进行定向，该加工心轴使支撑件遵循竖直轴线转动，并且使曲轴绕其纵向轴线转动。该方法还能够包括在曲轴中制造至少一个减重孔的步骤。
附图说明
[0031] 为了补充描述和有助于更好地理解本发明的特征，根据本发明的实际实施方式的示例，附有一组附图作为
说明书的整体部分，该组附图通过图示而非限制的方式呈现如下：
[0032] 图1是根据现有技术的一种典型的曲轴的示意图；
[0033] 图2A-2C示意性地图示曲轴的曲柄销轴颈的不同的典型布局；
[0034] 图3示意性地图示曲轴中的减重孔的设置；
[0035] 图4示意性地图示曲轴中的若干减重孔的设置；
[0036] 图5是根据本发明的可能的实施方式的机器的示意性平面图；
[0037] 图6是所述机器的侧视图；
[0038] 图7是所述机器的支撑件的主视图；
[0039] 图8示意性地图示所述机器的夹紧装置的实施方式的示例；
[0040] 图9示意性地图示所述机器的定位装置的一部分；
[0041] 图10示意性地图示如何改变夹紧装置之间的距离；
[0042] 图11示意性地图示在本发明的可能的实施方式中如何收集碎屑；
[0043] 图12和图13示意性地图示用于在支撑件上装载和卸载曲轴的操纵器的两个可能的实施方式；
[0044] 图14A-14C示意性地反映了能够如何相对于加工心轴对曲轴进行定向；
[0045] 图15-16是根据本发明的替代性实施方式的支撑件的示意图。
具体实施方式
[0046] 图5-7示意性地反映了根据本发明的可能的实施方式的机器如何包括塔形的支撑件2，该塔形的支撑件2能够相对于竖直轴线A转动或枢转。如能够在图7中看到的，该支撑件包括两对夹紧装置21以便固定各曲轴100，通过曲轴100的主轴颈中的两个主轴颈保持曲轴100(取决于曲轴的类型，曲轴能够通过更多个主轴颈，例如通过三个或更多个主轴颈来保持)。换句话说，夹紧装置以一个位于另一个的顶部上的方式被设置成两排，以便以一个位于另一个的顶部上的方式夹紧各曲轴100，其中，每个曲轴的纵向轴线B被水平地设置。每个夹紧装置21能够具有两个夹爪21A和21B，所述两个夹爪21A和21B能够在用于装载和/或卸载曲轴的打开位置与夹紧曲轴的闭合位置之间同时移动，如图8中示意性地所示。该夹爪能够具有带有倾斜或弯曲的表面的自定心构造，使得当夹爪闭合时，曲轴被设置成其纵向轴线B位于准确限定的位置处。
[0047] 同时，如能够在图5和图6中观察到的，该机器包括
框架11，两个心轴1被设置在该框架11上以致动各工具，例如用于钻出减重孔的工具。这些心轴能够沿两个水平垂直的轴和沿一个竖向轴线移动，换句话说，能够沿四个轴X、Y和Z1/Z2移动，换句话说，每个心轴1能够彼此独立地轴向地移动，这增加了灵活性并允许补偿由于工具尺寸等方面的误差和公差所造成的元件的定位方面的误差。同样，它使得能够以彼此不同的方式加工曲轴，这在一定程度上对例如提供具有不同可追踪性标记的两个曲轴是有利的。以此方式，曲轴100与心轴1之间的定位能够根据五个
自由度变化，即对应于心轴沿四个轴X、Y和Z1/Z2的线性位移的三个自由度以及对应于支撑件沿竖直轴线A的转动和曲轴关于其纵向轴线B的转动的两个自由度。
[0048] 为了使曲轴关于其纵向轴线B转动，该机器包括转动机构22，该转动机构22被安装在支撑件的一侧上，以使得该转动机构22能够遵循图5和图6中所示的箭头在缩回位置与致动位置之间被移动，在缩回位置中，该转动机构22不与曲轴100相互作用，在致动位置中，该转动机构22与曲轴100相互作用以使曲轴100相对于所述纵向轴线B转动。如能够在图7和图10中观察到的，该转动机构一方面包括支架22A并且另一方面包括致动器22B，支架22A通过致动装置驱动且通过并未详细示出的引导件系统引导能够水平地移动，并且致动器22B能够与曲轴的端部连接以使其以受控的方式转动。
[0049] 为了保证曲轴在其相对于纵向轴线B的角位置方面的正确定位，该机器包括与每个曲轴相对应并且如图7、图9和图10中能够观察到的角度定位装置23，该角度定位装置23包括两个定位构件23A和23B，两个定位构件23A和23B被设置成在第一闭合位置与打开位置之间枢转，在第一闭合位置中，如能够在图9中观察到的，所述定位构件23A和23B在它们之间夹持曲轴的曲柄销轴颈104，在打开位置中，所述定位构件23A和23B允许曲轴绕其纵向轴线转动，而不通过与曲柄销轴颈接触而阻止所述转动，如图9中的虚线所示。换句话说，它是一种具有大开口的定位装置，其中，定位构件能够被分离或打开至它们不阻止曲轴的转动的程度。这避免了对提供具有缩回运动的定位装置23的需求；它能够简单地打开和关闭。
[0050] 通过该机器以及通过沿三个正交轴能线性移动的心轴1，能够相对于心轴正确地定位曲轴，以制造减重孔，如图14A-14C中所示。在附图中，直的箭头图示待钻孔的期望方向。为了相对于心轴1和相应的工具正确地对曲轴进行定向，曲轴关于其纵向轴线B转动(从图14A到图14B的步骤)，并且支撑件关于其竖直轴线A转动(从图14B至图14C的步骤)。在逻辑上，这两个步骤能够以任何顺序、同时或相继地进行。
[0051] 图10示意性地图示夹紧装置22中的一个夹紧装置22如何能够平行于曲轴的纵向轴线移动，换句话说，水平地移动，以允许机器容易地适应于不同类型的曲轴(以虚线图示，如夹紧装置的新位置)。在本发明的一些实施方式中，多于一个的夹紧装置能够以此方式移动。
[0052] 图11图示根据本发明的可能的实施方式，两个曲轴100如何以一个曲轴位于另一个曲轴的顶部上并且每个曲轴的纵向轴线被水平地定向的方式被设置在支撑件2的一侧上，以使得在加工期间产生的碎屑落到用于收集碎屑的凹坑30中，碎屑能够通过碎屑移除系统31从凹坑30被传送，以防止碎屑的过量积聚。
[0053] 图12和图13示意性地图示机器如何能够包括用于装载和卸载曲轴的系统，该系统包括操纵器41、42，针对支撑件被配置为同时保持的每个曲轴，该操纵器41、42设置有用于将曲轴运载至支撑件2的第一夹紧组件41A、42A和用于从支撑件移除曲轴的第二夹紧组件41B、42B。在图12的情况下，操纵器能够线性移动越过框架44的长度并且能够遵循水平轴线
45枢转，以使得操纵器能够从上面接纳两个曲轴，如图12中所示，两个曲轴通过第一夹紧组件41A的夹爪夹紧。随后，操纵器遵循水平轴线45沿顺
时针方向转动90度，并且朝向支撑件2线性地移动。一旦如此，第二夹紧组件41B的夹爪收集在支撑件中的已经被加工的曲轴。接下来，操纵器41关于水平轴线45转动180度以将第一夹紧组件41A放置成与支撑件相对，以在支撑件中装载待加工的新曲轴。然后，操纵器缩回以卸载经加工的曲轴并接纳新的曲轴以便加工，能够与加工被安装在支撑件上的曲轴同时地进行该装载和卸载的操作。
[0054] 图13图示一种替代性方案，其中，代替操纵器被安装在框架上，例如图12中所示的那样，操纵器42被安装在机器臂上。
[0055] 图15和图16图示一种替代性实施方式，其中，除了支架22A之外，还有第二支架24A，该第二支架24A被安装在支撑件2的一侧上，该侧与支撑件2的安装有支架22A的一侧相对。在第二支架24A中安装有轴向定位元件24B(在本发明的其它实施例中，轴向定位元件
24B能够是另一类型的装置，例如工具或类似物，或者是用于定位和/或固定待加工零件的装置)，轴向定位元件24B用于沿曲轴的轴向方向正确地定位曲轴或者需要缩回以便不妨碍加工的任何其它装置。该轴向定位元件24B能够是止动件或对应物，通过使用一个或更多个推进装置24C，曲轴能够被推动抵靠止动件，该一个或更多个推进装置24C能够被安装在支撑件自身上或类似装置上，和/或被安装在转动机构的支架22A中，如图15中示意性地所示。
替代性地，轴向定位元件24B能够是推进装置或类似装置。支架22A和24A都能够在它们各自的致动位置(在致动位置中，致动器22B和轴向定位元件24B与曲轴相互作用以使其转动并分别充当止动件)与它们各自的缩回位置之间线性移动，在缩回位置中，致动器22B和轴向定位元件24B不阻止致动器1的工具从不同的位置和角度接近曲轴。在图16中，也能够示意性地观察到形成转动机构22的一部分的夹爪22C。
[0056] 在本文中，词语“包括”及其变体(例如“包括”等)不应被解释为排除，换句话说，它们不排除所描述的部分包括其它元件、步骤等的可能性。
[0057] 同时，本发明不限于所描述的具体实施例，而是还涵盖例如在根据
权利要求推断的本发明的范围内能够由本领域的一般技术人员实施的变体(例如，在材料、尺寸、部件、构造等的选择方面)。
