(57)【要約】【課題】より短い時間で一連の作業ができるようにする。【解決手段】本発明はバルブトレイン要素（３）のハブ（２）をレーザーにより加工するための装置（１）に関する。本発明の装置（１）には、少なくとも２つのバルブトレイン要素（３）を蓄積して提供する、少なくとも１つの支持台（４）と、少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）のハブ（２）をレーザー加工する少なくとも１つのレーザー装置（５）と、レーザーによる加工の際に、少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を把持し、位置決めし、保持する少なくとも１つの把持装置（７）を有する少なくとも１つのロボットアーム（６）が設けられており、ロボットアーム（６）はまた支持台（４）から少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を取り外し、それをレーザー装置（５）に送り出すように設計されている。【選択図】図２
2016140916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブトレイン要素（３）のハブ（２）をレーザーにより加工するための装置（１）であって、
少なくとも２つのバルブトレイン要素（３）を蓄積して提供する、少なくとも１つの支持台（４）と、
前記バルブトレイン要素（３）のハブ（２）をレーザーにより加工するための少なくとも１つのレーザー装置（５）と、
レーザーによる加工の際に、少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を把持し、位置決めし、保持する少なくとも１つの把持装置（７）を有する少なくとも１つのロボットアーム（６）とが設けられており、
前記ロボットアーム（６）は、前記支持台（４）から少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を取り外し、それを前記レーザー装置（５）に送り出すように設計されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載された装置であって、
少なくとも２つのレーザー装置（５）が、少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を同時にレーザーにより加工する装置。
【請求項３】
請求項２に記載された装置であって、
あるレーザー装置（５）は、加工される前記バルブトレイン要素（３）の上方に配置され、別のレーザー装置（５）は、その下方に配置される装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された装置であって、
前記少なくとも１つのロボットアーム（６）は可動できる装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載された装置であって、
前記バルブトレイン要素（３）の位置を検知するカメラ（８）が前記少なくとも１つのロボットアーム（６）に配置されている装置。
【請求項６】
請求項５に記載された装置であって、
前記カメラ（８）に通信可能に接続され、位置ずれを検知した際に前記把持装置（７）を再調整する制御装置（９）が設けられている装置。
【請求項７】
請求項６に記載された装置であって、
前記制御装置（９）は、レーザーによる加工工程が正しく行われた場合に、光および／または音響監視信号を生成する監視装置（１０）を有する装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載された装置（１）を用いてレーザー加工する方法であって、
少なくとも１つのレーザー照射されるバルブトレイン要素（３）を有する、少なくとも１つの支持台（４）を設け、
前記把持装置（７）を有する少なくとも１つのロボットアーム（６）を前記支持台（４）に移動させ、
前記制御装置（９）が、前記カメラ（８）を介して、前記少なくとも１つの把持されるバルブトレイン要素（３）の場所を特定し、それにしたがって前記把持装置（７）の位置を調整し、
前記把持装置（７）が、前記少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を把持し、それを第１の加工位置に送り出し、
少なくとも１つのレーザー装置（５）は、前記少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）をレーザーにより加工し、
前記把持装置（７）が、前記少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を把持し、それを第２のまたは第１、第２以外の加工位置に送り出し、
前記少なくとも１つのレーザー装置（５）が、前記少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）をレーザーにより加工し、
前記把持装置（７）が、前記少なくとも１つのバルブトレイン要素（３）を前記支持台（４）に戻すことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部によると、バルブトレイン要素のハブをレーザーにより加工するための装置に関する。さらに、本発明はそのような装置を用いたレーザーによる加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばカム等のバルブトレイン要素を確実に連動軸に固定することができるようにするためには、互いに接する接触面をしばしば荒く加工し、そのことにより伝達可能なトルクを増加させることができる。この目的を達成するため、レーザーによる加工または粗面加工は、特に熱接合部および／または締りばめの領域において行われる。
【０００３】
押圧係止の方法によって接合された２つの部材本体の接触面に、好ましくは線状の凹部状構造物を加工する装置が特許文献１から知られており、当該文献においては、その接触面に加工される、処理される凹部は、レーザー装置を用いて加工されている。
【０００４】
押圧係止によって接合された部材本体の接触面に、レーザーを用いて照射処理をすることにより凹部を形成する他の一般的な装置が、特許文献２から知られている。この装置はまた、レーザービームを、処理される部材本体の接触面に偏向させる少なくとも１つの回転ミラーを含む回転ミラー装置と、部材本体を固定する支持装置とを有しており、当該支持装置は回転可能な回転テーブルとして構成されており、当該少なくとも１つの回転ミラーは当該回転テーブルの外周に配置されている。
【０００５】
特許文献３はレーザーステーションを開示しており、当該レーザーステーションは、ワークピース、例えばカム軸のカムまたは接続ロッドの大きい端部穴の内周面を、互いにオフセットされた少なくとも２つの３Ｄレーザー装置を用いて加工する。少なくとも２つの３Ｄレーザー装置のレーザービームは、どちらもＸ、Ｙ、Ｚ方向に制御可能および／または焦点を合わせることが可能であり、それらのレーザー装置は上部に配置され、横方向にオフセットされ、内周面に対して傾斜している。これにより、ワークピースを効果的に加工することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０３２５９１０号明細書
【特許文献２】独国特許第１０３６２３０３号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１０／１２７８６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、一般的な装置に対し、とりわけ柔軟な使用法が可能な、改良または少なくとも代替の実施形態を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は独立請求項１の主題に係る発明により解決される。有利な実施形態は従属請求項の主題である。
【０００９】
本発明は、一般的概念に基づくものであり、従来のような固定されたレーザーステーションであって、例えば偏向ミラーと、加工される要素、例えばバルブトレイン要素が固定されている回転可能な回転テーブルを有するレーザーステーションはもう使用せず、プログラムに応じて、レーザー加工する際に、構成要素、すなわち各バルブトレイン要素を素早く、柔軟に、かつ正確に保持することができる把持装置を有するロボットアームを設けるという概念に基づく。本発明によるバルブトレイン要素のハブをレーザーにより加工するための装置は、少なくとも２つのバルブトレイン要素３を蓄積して提供する少なくとも１つの支持台と、当該バルブトレイン要素３のハブをレーザーにより加工する少なくとも１つのレーザー装置とを有している。本発明の本質的要素は、ロボットアームであり、当該ロボットアームは、レーザー加工の際に、少なくとも１つのバルブトレイン要素を把持し、位置決めし、保持する把持装置を有する。当該ロボットアームはまた支持台から当該少なくとも１つのバルブトレイン要素を取り外し、それをレーザー装置に送り出すように設計されている。レーザー加工が完了すると、ロボットアームはもちろんまた把持装置を用いることにより、加工されたバルブトレイン要素を支持台に戻すことができる。本発明に係る装置を用いることにより、十分に、より柔軟に動作を行うことができる。なぜなら、把持装置やロボットアームは、適切なプログラムにより、簡単な方法で多くの異なるバルブトレイン要素に適用できるからである。とりわけ、例えば対応する回転テーブルの変更はもはや必要ない。把持装置を有するロボットアームが、同時に複数のバルブトレイン要素を把持し、レーザー加工の際にそれらを保持することもできるのであれば、実際のレーザー加工に係る一連の作業時間を大幅に削減することもできる。
【００１０】
好適には、少なくとも２つのレーザー装置、とりわけ、２つの３Ｄレーザー装置が設けられ、少なくとも１つのバルブトレイン要素を同時にレーザー加工する。その少なくとも２つのレーザー装置の一方は加工されるバルブトレイン要素の上方に、他方は当該バルブトレイン要素の下方に配置されることが想定される。もちろん、例えば６つのレーザー装置を有する、対応するレーザーステーションを設けることも可能である。この場合、把持装置は、例えば３つのバルブトレイン要素を同時に把持することが可能であり、したがってレーザー加工の際にそれらを同時に保持することが可能である。
【００１１】
好適には、当該少なくとも１つのロボットアームは可動できる。ロボットアームが可動できるため、ロボットアームを素早く動かすことができ、それによって一連の作業時間を削減することができる。もちろん、ロボットアームが動いている間に、その把持装置も同時に動いて、２つのステーション間の実際の時間をさらに削減することも考えられる。
【００１２】
本発明の課題の解決に対するさらなる有利な実施形態において、バルブトレイン要素の位置を検知するカメラが少なくとも１つのロボットアームに配置されている。加えて、カメラに通信可能に接続され、位置ずれを検知した際に把持装置を再調整する制御装置を設けてもよい。したがって、ロボットアーム上のそのようなカメラは、例えば、バルブトレイン要素が支持台からわずかにずれていたとしてもそのバルブトレイン要素を確実に正確に把持することができ、それらを正確な位置で各レーザー装置に送り出すことができる。なぜなら、カメラが位置ずれを検知し、補償することができるからである。このことにより、各バルブトレイン要素の位置決めについて、極めて低い許容範囲の要件を満たすことが可能となり、その結果、コストも削減可能である。
【００１３】
好適には、制御装置は、レーザーによる加工工程が正しく行われた場合に、光および／または音響監視信号を生成する監視装置を有している。そのような光および／または音響監視信号は、例えば適切な受信機によって受信されるとともに、記録されることが可能であり、そのことにより、よりよい品質を保証することが可能となる。もちろん、そのような光および／または音響監視信号は作業者によってランダムにしかチェックされないことも想定できる。
【００１４】
本発明は、前述の装置を用いて、レーザーによる加工の改良された方法を実現するという概念にさらに基づくものである。第１の例においては、レーザー加工される少なくとも１つのバルブトレイン要素を有する支持台が設けられている。支持台は収容部として機能し、複数のバルブトレイン要素を収容するように設計されている。次に、把持装置を有する当該少なくとも１つのロボットアームを支持台に移動させ、その移動時にロボットアームをその関節軸に対して動かし、作業の時間を削減することができる。続いて、制御装置はカメラを介して、その少なくとも１つの把持されるバルブトレイン要素の場所を特定し、それにしたがって把持装置の位置を調整している。例えば、カメラは把持されるバルブトレイン要素の間違った配置を検知し、それにしたがってロボットアームの把持装置を、把持装置が加工されるバルブトレイン要素を把持できるようにその位置を確実に正確に合わせることが考えられる。ここで、把持装置は当該少なくとも１つのバルブトレイン要素を第１の加工位置に送り出し、その第１の加工位置では、少なくとも１つのレーザー装置がそのバルブトレイン要素をレーザー加工する。続いて、当該少なくとも１つのバルブトレイン要素は把持装置やロボットアームによって支持台に戻してもよいし、または、バルブトレイン要素のハブにさらにレーザー加工を行う、少なくとも１つの他の加工位置に送り出してもよい。そのような加工されるおよび／またはレーザー照射されるバルブトレイン要素として、例えばカム、センサーホイールまたは駆動輪といったものが挙げられる。理論上は、もちろん、各々１つの把持装置を有する少なくとも２つのロボットアームを設けることも可能である。その場合、一方のロボットアームは自身の把持装置を用いて少なくとも１つのバルブトレイン要素を把持し、それをレーザー装置に送り出し、他方のロボットアームは自身の把持装置によって、具体的にレーザー加工の際に他の加工されるバルブトレイン要素を固定することが可能である。
【００１５】
さらに、本発明の重要な構成と利点は、従属請求項、図面、および図面を参照しての関連記載により明らかとなる。
【００１６】
上述の構成と以下に記載される構成は、本発明の範囲から逸脱しない限り、記載された各組み合わせのみならず、異なる組み合わせまたは、単独でも使用可能であることは言うまでもない。
【００１７】
本発明の好適な例示的実施形態を、図示するとともに以下により詳細に説明する。以下では、同じ符号は、同一の、同様の、または機能的に同一の構成要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる、バルブトレイン要素のハブをレーザー加工する装置を概略的に示す図である。
【図２】２つのレーザーと２つのロボットアームを有する装置を概略的に示す、図１と同様の図である。
【図３】２つのバルブトレイン要素を同時に把持する把持装置を有するロボットアームを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１および図２によれば、本発明に係る装置１であって、例えばカム、センサーホイールまたは駆動輪といったバルブトレイン要素３のハブ２をレーザーによって加工するための装置１は、少なくとも２つのバルブトレイン要素３を蓄積して提供する、少なくとも１つの支持台４を有する。また、当該装置には、当該少なくとも１つのバルブトレイン要素３のハブ２をレーザーにより加工する、少なくとも１つのレーザー装置５が設けられており、そのレーザー装置５は、例えば、いわゆる３Ｄレーザー装置として設計されている。本発明に係る装置１はまた、少なくとも１つのロボットアーム６を有しており、各ロボットアーム６は、レーザーによる加工の際に、少なくとも１つのバルブトレイン要素３を把持し、位置決めし、保持する把持装置７を有している。その把持装置７を介して、ロボットアーム６はまた、少なくとも１つのバルブトレイン要素３を支持台４から取り外し、外したバルブトレイン要素をレーザー装置５に送り出し、レーザーによる加工の際にそこに保持させ、その次に再びそのバルブトレイン要素を支持台４に戻すことが可能である。
【００２０】
本発明の解決手段の有利な改善によると、少なくとも２つのレーザー装置５を設けることができ（図２を参照のこと）、それによって少なくとも１つのバルブトレイン要素３のレーザーによる加工を同時に行うことができる。当該少なくとも２つのレーザー装置５は加工されるバルブトレイン要素３の両側または上方と下方に配置されることが考えられる。さらに、当該少なくとも１つのロボットアーム６は、例えば加工されるバルブトレイン要素３を支持台４において把持する時間や、バルブトレイン要素３をレーザー装置５に送り出す時間を減らすために可動できる。この文脈での「可動」、とは、ロボットアーム６が、例えば車輪上で、全体として移動できる、という意味である。
【００２１】
図２によると、２つのレーザー装置５だけではなく、各々が把持装置７を有する２つのロボットアーム６を備えた装置１が図示されている。一方のロボットアーム６は、例えば、支持台４から、加工されるバルブトレイン要素３を取り外し、レーザー装置５にそれを送り出す一方、同時に、他方のロボットアーム６はレーザーによる加工の際に、加工される他のバルブトレイン要素３を保持する。
【００２２】
さらに、少なくとも一方のロボットアーム６上にカメラ８を配置することができる。当該カメラは、把持されるバルブトレイン要素３の位置を検知し、位置ずれを検知した際に制御装置９を介して把持装置７を位置合わせし、再調整することができる。このことにより、加工されるバルブトレイン要素３が確実に正確に把持され、それを精度よくレーザー加工できる正しい位置でレーザー装置５に送り出すことを常に確実とすることができる。
【００２３】
図３は、例えば、把持装置７を有するロボットアーム６の一部を図示しており、把持装置７はロボットアームの端部に配置され、加工されるバルブトレイン要素３を２つ同時に把持することができる。各レーザーステーションに十分な数のレーザー装置５が配置されると、２つ以上のバルブトレイン要素３を同時にレーザー加工することができる。通常、制御装置９は、レーザーによる加工工程が正しく行われた場合に、光および／または音響監視信号を生成する監視装置１０を補足的に有することができる。そのような制御信号は、また品質保証のプロトコルにもちろん含めることができ、そのことにより恒久的な品質保証が可能となる。
【００２４】
前述した装置１を用いて少なくとも１つのバルブトレイン要素３のハブ２をレーザーによって加工する場合、まず、第１の作業工程において、レーザー照射される少なくとも１つのバルブトレイン要素３が適切な支持台４に設けられる。続いて、把持装置７を有するロボットアーム６を当該支持台４に移動させ、この工程において、カメラ８と制御装置９によって、把持装置７をバルブトレイン要素３に対して適切に並べる。次に、把持装置７が少なくとも１つのバルブトレイン要素３を把持してそれを支持台４から取り外し、第１の加工位置におけるレーザー装置５に送り出してもよい。この第１の加工位置において、当該少なくとも１つのバルブトレイン要素３は少なくとも１つのレーザー装置５を用いてレーザーによって加工される、つまり、ハブ２の内面に所定の表面荒さが形成される。続いて、把持装置７は当該少なくとも１つのバルブトレイン要素３を第２のもしくは第１、第２以外の加工位置に送り出してもよく、その加工位置では、少なくとも１つの第２のレーザー装置５または他のレーザー装置５がさらにそのバルブトレイン要素３をレーザー加工してもよい。最後に、把持装置７は当該少なくとも１つのバルブトレイン要素３を支持台４に戻す。
【００２５】
もちろん、本発明に係る装置１は、１つもしくはそれ以上のレーザー装置５と共に、１つのロボットアーム６だけではなく、１つもしくはそれ以上の把持装置７からなる複数のロボットアーム６から構成されていてもよく、そのことにより複数のバルブトレイン要素３を同時にレーザー加工することができる。本発明に係る装置１により、バルブトレイン要素３のレーザー加工を効果的に行うだけではなく、とくに柔軟に行うことができる。なぜなら異なるバルブトレイン要素３の場合、ロボットアーム６および／または把持装置７および／またはレーザー装置５のプログラムのみをそれらに合わせればよいからである。
【符号の説明】
【００２６】
１    装置
２    ハブ
３    バルブトレイン要素
４    支持台
５    レーザー装置
６    ロボットアーム
７    把持装置
８    カメラ
９    制御装置
【図３】
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【図１】
2016140916.tif 000004
【図２】
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