<Desc/Clms Page number 1>
BESCHRIJVING BEHORENDE BIJ
DE OCTROOIAANVRAGE van
L. V. D. Company N. Y. - Nijverheidslaan 2 te 8630 WEVELGEM-GULLEGEM.
Betreffende "Positioneer-en volgrobot voor het bedienen van een pers".
EMI1.1
--------------
De uitvinding heeft betrekking op een robot voor het automatisch bedienen van een pers. Een stuk dat zich in de grijpers van het apparaat bevindt, wordt automatisch tussen beide gereedschappen van de pers gepositioneerd, wordt tijdens de vormbeweging ondersteunend gevolgd en wordt na de vormbeweging gepositioneerd voor de volgende vormbeweging of wordt van tussen de gereedschappen gehaald.
Gewoonlijk wordt een pers manueel door een operator bediend. Het te vormen stuk wordt manueel op de juiste plaats tussen de gereedschappen gebracht. Stukken die door hun afmetingen of gewicht neiging vertonen over hun opklappend uiteinde te buigen, dienen door de operator manueel ondersteund te worden. Een eerste verbetering bestaat bvb. bij een afkanters in een automatisch ingestelde achteraanslag die het voor elke plooibeweging positioneren van de plaat ten opzichte van de afkantgereedschappen verge- makkelijkt. Het manueel manipuleren van het stuk blijft echter een inefficiënte en dure methode. Een andere oplossing is vervat in de mechanische volgsteunen die de uiteinden tijdens de vormbeweging ondersteunend volgen en op die manier het doorbuigen van die uiteinden
<Desc/Clms Page number 2>
voorkomt.
De handelingen van de operator zijn hiermee echter nog niet geëlimineerd aangezien het stuk nog steeds manueel voor elke plooibeweging op een andere, specifieke plaats dient gepositioneerd te worden.
Het doel van de uitvinding is het manueel manipuleren en positioneren van het stuk te elimineren door het verschaffen van een volledig automatische pu. vormmachine die bestaat uit een pers en een met deze pers samenwerkende positioneer-en volgrobot.
Een eerste reeks bewegingen van deze robot heeft betrekking op het positioneren van het werkstuk : het stuk dient vddr elke vormbeweging een specifieke positie tussen de gereedschappen te hebben. Een tweede reeks bewegingen heeft betrekking op het volgen van het stuk tijdens een bepaalde vormbeweging : tijdens een vormbeweging dient het opklappend uiteinde, van het eventueel reeds over dit uiteinde verscheidene keren geplooide stuk, ondersteunend gevolgd te worden. Een derde reeks bewegingen heeft betrekking op het uitnemen van het gevormde stuk : het tussen-of eind- resultaat moet van tussen de gereedschappen, of eventueel van rondom een korte stempel, gemaneuvreerd worden.
De posi- tioneer- en volgrobot volgens de uitvinding, bestaande uit een aantal mechanisch gerealiseerde en door een of meerdere
EMI2.1
data-processoren gestuurde bewegingsassen, dient m. het 0 a. w.stuk met een door de mens niet te evenaren snelheid en accuraatheid te manipuleren en te positioneren ten opzichte van de gereedschappen van de pers.
De positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding bestaat in hoofdzaak uit twee symmetrisch uitgevoerde armen die voor de gereedschappen tegen de pers vastgemaakt zijn en die elk een grijper via een aantal hoofd- hewegingsassen in de ruimte vbbr de pers kunnen laten bewe-
EMI2.2
sen en wordt gekenmerkt door de specifieke opeenvolging en 'rd elk van zijn hoofdbewegingsassen, vertrekkend van ! aanhechtingspunt van de armen en eindigend tussen de
<Desc/Clms Page number 3>
vanklem van de grijper van de armen : een eerste rechtlijnige beweging evenwijdig met de lengte-as van de gereedschappen ;
een tweede draaiende beweging rond een as evenwijdig met de lengte-as van de gereedschappen en die het bewegingsvlak van de grijper, loodrecht op de lengte-as van de gereedschappen, tussen een laagste en hoogste stand via een nulpunt opklapt en een derde en vierde, rechtlijnige beweging die onderling loodrecht op elkaar staan en die samen de grijper in een vlak loodrecht op de lengte-as van de gereedschappen laten evolueren, waarvan de derde bewegingsrichting bij nulstand van dat vlak verticaal gericht-is en de vierde bewegingsrichting bij nulstand van dat vlak horizontaal gericht is.
Elk van deze vier hoofdbewegingsassen van elke arm van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding wordt gekenmerkt door een eigen sturing naar positie en snelheid die op elk ogenblik de positie van elk van de hoogdbewegingsassen kent en die zich enkel en alleen baseert op de gegevens over positie en snelheid van het bewegend gereedschap van de pers, rekening houdend met randgegevens.
Verder wordt de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding gekenmerkt door een hulpbewegingsas die volgt op de vierde hoofdbewegingsas en die bestaat uit een draaiende beweging, met twee uiterste haltes, rond een as loodrecht op het vlak bestreken door de derde en de vierde hoofdbewegingsas. Op deze hulpbewegingsas volgt er een grij- per.
Verder wordt de positioneer- en volgrobot volgens de uitvinding gekenmerkt door twee vrijheden van beweging : een eerste op de vierde hoofdbewegingsas en een tweede op de hulpbewegingsas loodrecht op het vlak bestreken door de derde en de vierde hoofdbewegingsas en volgend op die vierde hoofdbewegingsas.
De positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding wordt verder gekenmerkt door het tijdens een vormbeweging blijven vasthouden van het opklappend stukuit-
<Desc/Clms Page number 4>
einde met gesloten grijpers.
De hierboven beschreven, kenmerkende hoofden hulpbewegingsassen en vrijheden van beweging kunnen onder verschillende uitvoeringsvormen gerealiseerd worden. Hierna volgt een uitvoerige beschrijving van de principes van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding en,. als voorbeeld zonder enig begrenzend karakter, van een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding samenwerkend met een afkantpers, dit om bijkomende aspecten, voordelen en kenmerken van de uitvinding duidelijk te maken. Deze beschrijving verwijst naar de bijgevoegde figuren, waarin :
Figuur 1 een perspectief, schematisch zicht is op het concept van de opeenvolging en de aard van de hoofden hulpbewegingsassen en vrijheden van beweging dat aan de basis ligt van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding.
Figuur 2 een schema van de electronische sturingsmiddelen voor de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding is.
Figuur 3 een schematische weergave van twee stadia in de beweging van een plaatuiteinde tijdens de plooi- beweging in een afkantpers is.
Figuur 4 een zijaanzicht van een afkantpers uitgerust met een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding is.
Figuur 5 een dwarsdoorsnede over de looprail van de Z-as, het basisstuk en het opklapstuk is, waarop de uitvoering van de Z-as, 0-as en de R-as wergegeven is.
Figuur 6 een horizontale doorsnede, onder
AA aangeduid op figuur 5, van het opklapstuk en een horizon- Lale doorsnede van het schuifstuk is, waarop de uitvoering van de R-as en de X-as weergegeven is.
Figuur 7 een doorsnede van de aandrijving van de 9-as is, CC op figuur 8.
Figuur 8 een tweede doorsnede van de aandrij-
<Desc/Clms Page number 5>
ving van de 9-as is, met een gedeelte van de doorsnede die onder BB aangeduid is op figuur 7..
Figuur 9 een dwarsdoorsnede over het schuifstuk is, DD op figuur 6, waarop de uitvoering van de X-as weergegeven is.
Figuur 10 een detail van de figuur 6, van de drukcylinderverbinding voor de eerste vrijheid van beweging SX is.
Figuur 11 een doorsnede van het grijperhuis en van de aandrijving van de # -as is.
EMI5.1
Figuur 12 zijzicht op een gesloten, gedeeltelijk opengewerkte grijper is.
Figuur 13 een zijaanzicht op een open grijper is.
Figuren 14A en 14B stroomschema's zijn die aan de basis liggen van de sturing van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding.
De positoneer-en volgrobot volgens de uitvinding,
EMI5.2
figuur 1, bestaat in hoofdzaak uit twee symmetrisch uitgevoerde armen (1) en (2), elk autonoom beweegbaar vastgemaakt aan de tafel (3) van een afkantpers met matrijs (4) en de stempel (5).
Elke arm (1) of (2) bestaat in hoofdzaak uit vijf ten opzichte van elkaar bewegende delen : een basisstuk (6), een opklapstuk (7), een schuifstuk (8), een grijperbasis (9) en een grijper (10), allemaal onderling beweegbaar verbonden via een bewegingsas. Elk basisstuk (6) kan lateraal ten opzichte van de afkantpers of evenwijdig met de lengteas (i i) van matrijs (4) en stempel (5) rechtlijnig bewegen : de eerste hoofdbewegingsas Zl of Z 2 (de index slaat op de arm (1) of (2)). Het opklapstuk (7) draait ten opzichte van het basisstuk (6) rond de tweede hoofdbewegingsas 91 of Q2 die evenwijdig is met de lengte-as (11) van matrijs (4) en stempel (5).
Het schuifstuk (8) kan rechtlijnig bewegen ten opzichte van het opklapstuk (7) : de derde hoofdbewegingsas R of R2 die verticaal gericht is als de tweede hoofdbewegingsas of zijn nulstand (zie fig. 1) aanneemt. Bij die nulstand is de vierde hoofdbewegingsas X, of X die"uit een
<Desc/Clms Page number 6>
rechtlijnige beweging van de grijperbasis (9) over het schuifstuk (8) bestaat, horizontaal gericht. De grijper (10) kan . draaien ten opzichte van de grijperbasis (9) rond een hulpbewegingsas 0 (1 of 0 (2 die evenwijdig is met de lente-as (11) van matrijs (4) en stempel (5).
De grijper (10) bestaat uit een tang met twee uiterste standen : volledig open of dichtgeklemd.
De hoofdbewegingsassen Z1, Z2, #1, #2, R1, R2, X., X onderscheiden zich, in een eerste uitvoering van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding, van de hulpbe- wegingsassen , en < < door hun sturing en door hun mogelijkheden. Elke hoofdbewegingsas wordt apart en continu naar snelheid en positie en met controle op positie gestuurd door een eigen besturingselement. De positie van elke hoofdbewegingsas wordt op elk ogenblik digitaal opgemeten en de gegevens van deze continue meting worden teruggevoerd naar het besturingselement van elke hoofdbewegingsas. De positionering van elke hoofdbewegingsas gebeurt dus in een gesloten kring die de positie van elke hoofdbewegingsas op elk ogenblik controleert en corrigeert.
Een hoofdbewegingsas kan verder alle posities tussen zijn twee uiterste haltes aannemen en kan met variërende snelheid tussen beide uiterste haltes evolueren. De hulpbewegingsassen daarentegen bewegen steeds synchroon en kunnen slechts twee uiterste standen innemen zonder tussenposities. De beide uiterste standen hebben een verdraaiing van 180 tussen zich en houden een in de grijpers gelegen plaat in het vlak van de schuifstukken (8). Als de besturing van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding een einmalige impuls geeft aan de hulpbewegingsassen, voeren deze laatste een verdraaiing van 180 uit.
Bij een tweede uitvoeringsvorm van de positio-
EMI6.1
neer-en volgrobot volgens de uitvinding, is er geen onderscheid tussen de hoofdbewegingsassen Z,, , , X,, 2 en de hulpbewegingsassen ien. assen zijn ook hier apart en continu naar snelheid en positie
<Desc/Clms Page number 7>
en met controle op positie gestuurd door een eigen besturingselement. Dus ook hier digitale opname van positie en terugvoering van de gegevens of sturing in een gesloten kring die de positie van elke hulpbewegingsas op elk ogenblik controleert en corrigeert. De hulpbewegingsassen kunnen bij deze tweede uitvoeringsvorm alle posities tussen hun twee uiterste
EMI7.1
haltes aannemen en kunnen met variërende snelheid tussen beide t uiterste haltes evolueren.
Een tweede kenmerk van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding ligt in de zgn. vrijheden van beweging. Bepaalde bewegingsassen kunnen, over een beperkt positieveld en tijdens een gecontroleerd tijdsveld, vrij bewegen rond de door hun besturing opgelegde positie en/of opeenvolgende posities. De eerste vrijheid van beweging SX1 en SX2 is voorzien op de vierde hoofdbewegingsas X. of X, figuur 1, de tweede vrijheid van beweging S#1 of S#2 is voorzien op de hulpbewegingsas #1 of #2. De eerste vrijheid van beweging SX1 of SIX bestaat dus uit een vrij, dus niet gestuurd, lineair verschuiven van de grijperbasis (9) over het schuifstuk (8) volgens de vierde hoofdbewegingsas X, of. X .
Het ogenblik waarop en de duur waarover deze eerste vrijheid van beweging SX 1 of SX 2 mogelijk is, is echter wel door de
EMI7.2
sturing bepaald. De tweede vrijheid van beweging S < < , . bestaat dus uit een vrij, dus niet gestuurd, verdraaien binnen een bepaalde sector, bv. : 30 , rond een halte van de hulpbewegingsassen p < .. of . Het ogenblik waarop en de duur waarover
EMI7.3
deze tweede vrijheid van beweging S < X. is, is ook door de sturing bepaald. Beide vrijheden van beweging laten dus een in grootte en richting beperkte speling toe rond de starre, want door continu gestuurde bewegingsassen bepaalde, positie van de grijper (10).
De hoofdbewegingsassen maken drie reeksen van beweging mogelijk : een eerste reeks voor het positioneren van de plaat voor elke plooibeweging, een tweede reeks voor het volgen van het opklappend plaatuiteinde tijdens elke plooi-
<Desc/Clms Page number 8>
beweging en een derde reeks, die veel overeenkomsten vertoont met de eerste reeks, voor het uithalen van een geheel of gedeeltelijk geplooid werkstuk. De strikt voor deze reeksen
EMI8.1
noodzakelijke hoofdbewegingsassen zijn de E)-, de R-en de X-bewegingsassen. De Z-hoofdbewegingsassen en del-huipbewe- gingsassen vergroten de flexibiliteit van de positioneer- en volgrobot volgens de uitvinding, maar zijn niet wezenlijk noodzakelijk voor de hogervermelde reeksen van beweging.
Vooraleer er een plaat of werkstuk in de grijpers (10) wordt geplaatst, moeten deze grijpers eerst een correcte positie bekomen overeenkomstig de grootte en
EMI8.2
yorm van de plaat teneinde deze op de geschikte wijze in de grijpers te kunnen leggen. Alle hoofdbewegingsassen Z2'R R,, , daarvoor in aanmerking.
Men dient echter veel meer dan een vlakke plaat voor ogen te houden : ook platen die reeds een aantal keren geplooid werden of platen met een onregelmatige vorm kunnen door de postioneer-en volgrobot volgens de uitvinding gemanipuleerd worden. De 9-, R- en X-hoofdbewegingsassen worden dan derwijze gestuurd dat de plaat of het werkstuk tussen de plooigereedschappen, bv. stempel (5) en matrijs (4), gepositioneerd wordt. Dat positioneren bestaat uit het op de correcte positie ten opzichte van de plooigereedschappen houden van het werkstuk zodat de hieropvolgende plooibeweging het werkstuk op de gewenste plaats gaat plooien.
De Z-hoofdbewegingsas kan bij dit positioneren nuttig zijn als de plaats voor de afkantpers waar de grijpers het werkstuk ontvangen niet dezelfde is als de plaats waar de plooibeweging gebeurd, of kan nuttig zijn als er verschillende afkantgereedschappen op dezelfde pers gemonteerd zitten ; de positioneer-en volgrobot kan het werkstuk dan van het ene gereedschap naar het andere brengen. Ook hier moet benadrukt worden dat niet enkel vlakke platen te manipuleren zijn ; aangezien elke hoofdbewegingsas volledig gescheiden van de andere hoofdbewegingsassen gestuurd wordt, kan elke arm (1) of (2) een totaal verschillende beweging maken. Dit kan noodzakelijk
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
zijn voor werkstukken met een speciale vorm of met niveauververschillen.
De door de c < -hulpbewegingsassen mogelijk gemaakte van de werkstukken vallen ook onder deze eerste reeks van bewegingen. De < < -hulpbewegingsassen laten toe om de aan beide kanten van de grijpers (10) uitstekende plaat-of werkstukuiteinden tussen matrijs (4) en stempel (5) te brengen zonder dat de plaat of het werkstuk uit de grijpers (10) dient te worden genomen. Het volstaat beide grijpers (10) over 180 te laten draaien om het andere uiteinde in het bereik van het afka-ntgereedschap te brengen. Bij de eerste uitvoeringsvorm van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding is dit enkel mogelijk als de oc-hulpbewegingsas van elke grijper (10) in elkaars verlengde liggen. Als dit door de specifieke vorm van een plaat of werkstuk niet mogelijk is, toe.
De tweede uitvoeringsvorm van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding laat dit echter wel toe : een combinatie van een continu gestuurde beweging van een of beide oC-hulpbewegingsassen en van een of beide X- R-hoofdbewegingsassen laat toe om een plaat of een werkstuk vastgehouden door niet gelijnde grijpers (10) over 180 , of over een willekeurige hoek, te verdraaien tussen de armen (1) en (2).
De derde reeks van bewegingen, die bewegingen nodig voor het van tussen stempel (5) en matrijs (4) halen van het werkstuk, sluit nauw aan bij de eerste reeks van bewegingen en doet dus beroep op vergelijkbare bewegingscombinaties van de Z-, 6-, R- X-hoofdbewegingsassen.
1) electronische 2, voor het sturen - -- - - - - van de eerste en derde reeks van bewegingen van de positioneer- volgens de uitvinding omvatten minimaal de volgende onderdelen : een databus (12) waarop een hoofdprocessor (13) ; een invoereenheid (16), die een klavier, scherm en geheugendragerlezer omvat ; intern geheugen (14), die een RAM en ROM gedeelte omvat ; en een reeks hulpprocessoren
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
(15). Voor elke hoofdbewegingsas (Z-, 8-, en X-assen) is er een hulpprocessor (15) voorzien, het betreft hier een sturing van een hogergedefinieerde eerste uitvoeringsvorm. Elke huipprocessor (15) stuurt de aandrijvingen (17) van elke hoofdbewegingsas en krijgt informatie van de digitale positieopnemers (18) van elke hoofdbewegingsas.
Het ROM geheugen bevat naast vaste verwerkingsprogramma's, de gegevens eigen aan de robot o. bereik van elke bewegingsas... Het RAM geheugen bevat de zogenaamde randgegevens over de afmetingen en configuratie van zowel afkantgereedschappen als van het werkstuk in elk stadium van de opeenvolging van plooibewegingen, gegevens over de volgorde en plaats van de aan te brengen plooien, gegeven over de omgeving rond de afkantgereedschappen... Deze randgegevens werden d. de invoereenheid (16) ingebracht.
De sturing van de bewegingscombinaties nodig voor de eerste en derde reeks van bewegingen doet beroep op de randgegevens en op de controlegegevens, die tijdens de bewegingscombinaties door middel van de op elke hoofdbewegingsas opgestelde digitale positieopnemer bekomen worden. De sturing kan gebaseerd zijn op voorhand geheugen ingebrachte programma dat zieh oriënteert binnen een absoluut coördinatenstelsel en dat instructie per instructie gelezen en uitgevoerd wordt. De ruimtelijke posities die de gemanipuleerde plaat dient te doorlopen kan anderzijds geprogrammeerd worden door teach'-by-doing. De door de hoofdbewegingsassen aan te nemen posities worden door de hoofdprocessor (13) berekend en doorgespeeld aan de respectievelijke hulpprocessoren (15) via de databus (12). De hulpprocessoren (15) sturen hun aandrijving (17).
De controlegegevens bekomen d. de digitale positieopnemers (18) worden aan hun respectievelijke hulpprocessoren teruggevoerd. Deze laatsten vergelijken deze controlegegevens met de gewenste posities en doen het nodige tot de gewenste posities bekomen worden. De hoofprocessor (13) berekent de gewenste asposities, de hulpprocessoren (15) leiden
<Desc/Clms Page number 11>
uit deze positioneeralgorithmes de positie, snelheid en versnelling van hun respectievelijke bewegingsas.
De tweede reeks van bewegingen heeft betrekking op het volgen van het opklappend plaatuiteinde, Kenmerkend voor de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding is het volgen van dat opklappend plaatuiteinde met gesloten grijpers (10). Dat betekent dat na het beëindigen van een plooibeweging, de sturing nog steeds de plaats van de grijpers (10) ten opzichte van het werkstuk kent. Samen met de gegevens over de positie van elke bewegingsas, resulteert dit in exacte gegevens over de positie vaU het werkstuk in de ruimte voor of rond de afkantgereedschappen. Daardoor is de sturing in staat de nodige bewegingsasposities, nodig voor het positioneren voor de volgend plooibeweging, te berekenen.
Een positioneer-en volgrobot die het opklappend plaatuiteinde ondersteunend volgt met geopende grijpers, die hun initiële positie ten opzichte van het werkstuk dus niet bewaren tijdens de plooibeweging, heeft na die plooibeweging geen exacte gegevens meer over de positie van het werkstuk in de ruimte voor en rond de afkantgereedschappen en kan het werkstuk dan ook niet meer positioneren voor de volgende plooibeweging.
De beweging van het grijppunt A op het opklappend plaatuiteinde tijdens een plooibeweging is een combinatie van een ellipsvor- mige beweging rond het middelpunt 0 van de afronding van de groef (19) in de matrijs (4), figuur 3, en van een rechtlij- nige beweging volgens de raaklijnen aan deze afronding in de groef gericht en wordt veroorzaakt door de beweging van de stem- pel (5) op de ram (20). De beweging van die stempel (5) tijdens de plooibeweging is echter geen eenparig rechtlijnige beweging maar een veranderlijk rechtlijnige beweging. De beweging is afhankelijk van de buigweerstand van de plaat (21) of het werkstuk tijdens de plooibeweging, van de snelheid waarmee de hydraulische kringloop van de afkantpers zijn druk opbouwt, van vorm en afmetingen van de afkantgereedschappen...
De bewe- ging van de ram (20) determineert dus de beweging van de
<Desc/Clms Page number 12>
plaat, die op haar beurt de beweging van de grijper vastlegt tijdens het plooien.
Kenmerkend voor de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding is dat tijdens de plooibeweging de positie van de ram (20) continu opgemeten wordt ten opzichte van een referentiepositie door middel van een digitale verplaatsingsopnemer (22), figuur 2, en dat elke positiemeting aan de hoofdprocessor (13) wordt toegevoerd die hieruit de gewenste posities van elk van de acht hoofdbewegingsassen berekent.
De door de hoofdprocessoren (13) berekende positioneeralgorithmes worden dan door de hulpprocessoren (15) verwerkt.
De sturing van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding geeft dus geen effekt op de beweging van de ram (20) van de afkantpers, die beweging wordt enkel geregistreerd en verwerkt. De positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding kan dus samenwerken met een afkantpers die voordien manueel bediend werd op voorwaarde dat de ram van een digitale verplaatsingsopnemer wordt voorzien.
De beweging van de gesloten grijpers (10) tijdens de plooibeweging is dus in eerste instantie bedoeld om de grijpers tijdens het volledige plooipoces op dezelfde plaats op het werkstuk te kunnen houden, is in tweede instantie
EMI12.1
bedoeld om het buigen van het werkstuk over zijn opklappend 0 uiteinde onder invloed van zijn eigen gewicht te beletten door het ondersteunend volgen van het uiteinde met de grijpers (10) en is zeker niet bedoeld om een kracht op het werkstuk uit te oefenen. Kenmerkend voor de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding zijn de vrijheden van beweging SX-,
EMI12.2
SX,S < -,enS < van de opklappende plaatuiteinden voorzien zijn. Tijdens de plooibeweging worden deze vrijheden geaktiveerd, of ontgrendeld, door de hoofdprocessor zodat er een zekere speling rond de gestuurde grijperbaan mogelijk is.
Dit om afwijkingen tussen de gestuurde grijperbaan en de baan van het grijppunt A, fig. 3 of de baan van het punt op het werkstuk waar de grijper aangrijpt,
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
die opgelegd is door de beweging van het plaatuiteinde, belas- , 0 tingloos op te vangen. Als deze vrijheden van beweging ge- grendeld worden, wordt de starre, door de processor gekende verbinding met het werkstuk herstelt.
Aan de hand van de figuren 4 en volgende wordt een voorkeurdragende, eerste uitvoeringsvorm van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding beschreven. Een afkantpers (23), figuur 4 ; met een ram (20), matrijs (4) en stempel (5) ; is voorzien van een tegen haar tafel (3) gemonteerde positioneer-en volgrobot waarvan een arm (1) of (2) bestaat uit een basisstuk (6) dat transversaal voor de afkantpers beweegt : Z-as, uit een opklapstuk (7) dat rond de 0-as draait t. o. v. het basisstuk (6), uit een schuifstuk (8) dat verticaal (als 9 in nulstand is, volle lijn) beweegt over het : opklaps, tuk : :
(7) : de R-as, uit een grijperbasis (9) die horizontaal (als E) in nulstand is) over het schuifstuk (8) beweegt : de X-as en uit een grijper (10) draaibaar t. o. v. de grijperbasis (9), de * < .-as < .
De X- en R-as lig8en in het vlak van de figuur, de Z-as staat er loodrecht op en de 9-as is een draaias loodrecht op dat vlak.
Figuur 5 toont de realisatie van de Z-as, de 8-as en de R-as. Om de ten opzichte van elkaar bewegende delen duidelijk te maken is het basisstuk (6), dat de verbinding vormt tussen de tafel (3) en het opklapstuk (7), met al zijn onderdelen in streeplijn getekend.
De Z-as, figuur 5, bestaat uit een tegen de tafel (3) van de afkantpers geplaatste looprail die uit een geleidingsstaaf (24), een looplat (25) en een tandlat (26) bestaat. Op de geleidingsstaaf (24) schuift de schuifbus (27) van het basisstuk (6) en rond de looplat (25) lopen er aan elke zijde meerdere nokken rollen (28) die via een verbindings- stuk (29) verbonden zijn met het basisstuk (6). Deze voorzie- ningen vormen de uitvoering van de Z-as. De aandrijving van de Z-as bestaat uit een tandlat (26), die verbonden is met de vaste tafel (3), waarmee een tandwiel (30), dat via een tandwielkast (31) aangedreven wordt door een servomotor (32), samenwerkt. Als de servomotor (32) geactiveerd wordt,
<Desc/Clms Page number 14>
trekt het tandwiel (30) zieh over de tandlat (26) in beweging en neemt aldus het basisstuk (6) over de geleidingsstaaf (24) en de looplat (25) mee.
De e-as, figuur 5, wordt uitgevoerd met twee bovenaan het basisstuk (6) gelegen assteunen (33) (zie ook fig. 6) waartussen een as (34) opgehangen is. Rond de as (34)
EMI14.1
draait er een met het opklapstuk (7) verbonden bus (37) (fig.
9-as. Op de voorzijde van het basisstuk (6) is er een steun (35) met een lageropening (36) voorzien. Onderaan het opklapstuk (7) is er een tweede steun (38) met een lageropening (39) voorzien. Beide steunen (35 & .. 38) met hun lageropeningen (resp.
36 & 39) zijn de aangrijpingspunten van de aandrijving van de 6-as die de afstand tussen deze aangrijpingspunten instelt, of de verdraaiingshoek van de 9-beweging instelt.
Die aandrijving is weergegeven op de figuren 7 en 8. De aandrijving van de 8-as, figuren 7 en 8, bestaat in hoofdzaak uit een lange koker (40) (zie ook fig. 4) waarbinnen er een schroefspil (41) draaibaar is opgesteld. Die schroefspil (41) heeft een draadloos uiteinde (42) dat draaibaar door een vaste lagerhuls (43) loopt en dat na deze lagerhuls (43) van een tandriemschijf (44) voorzien is. Tegen de koker (40) van de @-aandrijving is er een servomotor (45) voorzien. Op de as van de servomotor (45) zit er een tandriemschijf (46).
Beide tandriemschijven (44 & 46) zijn verbonden met een tand- riem (47). Op de schroefspil (41) zit er een moerhuls (48) die samenwerkt met de schroefspil (41) maar die niet draaibaar is L. o. v. de koker (40). Als de servomotor (45) de schroefspil (41), via tandriem (47), doet draaien, voert de moerhuls (48) een lineaire beweging uit binnen de koker (40). Zowel op de lagerhuls (43) als op de moerhuls (48), figuur 8, is er een scharnierende as (49) gemonteerd. Elke as (49) wordt door een rond de lagerhuls (43) of moerhuls (48) grijpende beugel (50) (zie ook fig. 7) gedragen. De beugels (50) scharnieren rond vast op de lagerhuls (43) of moerhuls (48) bevestigde pennen (51).
De assen (49) passen in de lageropening (36)
<Desc/Clms Page number 15>
in de steun (35) van het basisstuk (6) en in de lageropening (39) van de steun (38) van het opklapstuk (7). Als de servomotor (45) geactiveerd wordt, wordt de as (49) op de moerhuls (48) bewogen, de afstand tussen beide assen (49) wordt dus verandert of de afstand tussen beide lageropeningen (36 & 39) verandert.
De R-as, figuur 5 en 6, is met een geleide as (52) en een looplat (53) gerealiseerd. Rond de geleide as (52) zit er een lange kogelbus (54) die verbonden is met het schuifstuk (8). Op het uiteinde van dat schuifstuk zitten nokken rollen (55) die rond de looplat (53) steun vinden (fig. 6). Het schuifstuk (8) kan op die manier een lineaire beweging uitvoeren t. o. v. het opklapstuk (7) : de R-as. De aandrijving van de R-as bestaat uit een naast de geleide as (52) opgestelde schroefspil (56) die rechtstreeks door een servomotor (57) aangedreven wordt. Met deze schroefspil (56) werkt er een moer (58) samen die verbonden is met de kogelbus (54), en dus met het schuifstuk (8).
Aangezien het schuifstuk (8) nietkan draaien, wordt de moer (58) omhoog of omlaag gedreven als de servomotor (57) werkt, of het schuifstuk (8) beweegt t. o. v. het opklapstuk (7).
De X-as, fig. 9 en 6, is met twee over gans de lengte van het schuifstuk (8) gemonteerde loopregels (59) uitgevoerd. Over elke loopregel (59) lopen er meerdere loopwie- 1 en (60) die draaien op deopgrijperbasis (9) gemonteerde assen (61). De grijperbasis (9) kan dus een lineaire beweging maken t. o. v. het schuifstuk (8) : de X-as. De vorm van de loopregels (59) en van de loopwielen (60) is zodanig dat verplaatsing van de grijperbasis (9) loodrecht op de loopregels niet mogelijk is. Tussen beide loopregels (59) loopt er, tevens over gans de lengte van het schuifstuk (8), een schroefspil (62) die op zijn beide uiteinden draaibaar is opgesteld. Op een uiteinde van de schroefspil (62) is er een tandriemschijf (63) voorzien.
Binnenin het schuifstuk (8), aan hetzelfde uiteinde als dat van de tandriemschijf (63), is er een servo-
<Desc/Clms Page number 16>
motor (64) voorzien die tandriemschijf (63) via een tandriem (65) aandrijft. Op de schroefspil (62) zit er een moerhuls * (66) die verbonden is met de grijperbasis (9) en die dus niet draaibaar is. Als de servomotor (64) de schroefspil (62) aandrijft, ondergaat¯ de moerhuls (66), die de grijperbasis meeneemt, een lineaire verplaatsing : de X-as.
De eerste vrijheid van beweging, deze op de X-as of SX, wordt gerealiseerd door de verbinding tussen de moerhuls (66) en de grijperbasis (9). Zoals weergegeven op figuur 10, een detail van figuur 6, en op figuur 9, een doorsnede van figuur 6, bestaat die verbinding uit een drukcylinder (67). Een binnenhuls (68) is met de moerhuls (66) verbonden, een buitenhuls (69) is met de grijperbasis verbonden.
De binnenhuls (68) draagt op een bepaalde plaats een naar buitengerichte ring (70) met een dichting tegen de buitenhuls (69), terwijl de buitenhuls (69), twee naar binnengerichte, op een zekere afstand van elkaar gelegen ringen (71), elk met een dichting tegen de binnenhuls (68), draagt. Beide ringen (71) van de buitenhuls (69), zitten aan weerszijden van de ring (70) van de binnenhuls (68). De ruimtes, die aan weerszijden van de ring (70), tussen buiten-en binnenhuls (resp.
69 & 68) kunnen ontstaan, zijn verbonden met een door de stu- ring gecontroleerd hydraulisch circuit. Als deze ruimtes druk- loos zijn, kunnen buiten-en binnenhuls (resp. 69 & 68) vrij over elkaar bewegen over een beperkte afstand : SX- Als één ruimte'met vloeistof onder druk gevuld is, is de verbinding tussen de moerhuls (66) en de grijperbasis (9) star of de eerste vrijheid van beweging SX is vastgezet op een door de sturing gekende positie.
Op de grijperbasis (9) is het grijperhuis (72), fig. 4, gemonteerd. Binnenin het grijperhuis (72), figuur
11, zit de aandrijving voor de ol-as en de realisatie van de tweede vrijheid van beweging S. Het frame (73) van het grijperhuis (72) is op de grijperbasis (9) gemonteerd. De as (74) is draaibaar opgesteld binnen dit frame (73) en leidt buiten
<Desc/Clms Page number 17>
het grijperhuis (72) waar de grijper (10) op deze as (74) gemonteerd zit. Op de as (74) zit er een tandwiel (75) gemon-* teerd dat samenwerkt met een tweede tandwiel (76), eveneens draaibaar opgesteld binnen het grijperhuis (72) op een as (77). Op diezelfde as (77) is er een hefboom (78) vast gemonteerd. Hefboom (78) eindigt op een aangrijpingspunt (79) waarop de zuigerstang (80) van een drukcylinder (81) draaibaar aangrijpt via een pen (82).
Er is een vloeistoftoevoer voorzien aan beide zijden van de op de zuigerstang (80) gemonteerde zuiger (83). Het hydraulisch circuit van drukcylinder (81) is eveneens door de sturing gecontroleerd. Bij een impuls van de sturing wordt de zuiger (83) naar het andere uiteinde van de drukcylinder (81) gedrukt. De slaglengte van de zuiger (83), de verhouding van de tandwielen (75 & 76) en de lengte van de hefboom (78) zijn zodanig ontworpen, dat de as (74) 1800 draait als de zuiger (83) zijn volledige slaglengte doorloopt ; bij een impuls van de sturing draait de grijper (10) over 180 : de -ars.
De tweede vrijheid van beweging Si wordt gerea- liseerd door de verbinding tussen de drukcylinder (81) en het frame (73). De drukcylinder (81) is namelijk op de zuigers-
Lang (84) van een drukcylinder (85) met vlottende zuigers (86) gemonteerd. Drukcylinder (85) is vast in het frame (73) gemonteerd. De zuigerstang (84) draagt een afstands- stuk (87) dat tussen de vlottende zuigers (86) geplaatst is, en dat niet aansluit met de binnenwand van de drukcylinder (85). Een vlottende zuiger (86) bestaat uit een rond de zui- gerstang (84) en tegen de binnenwand van de drukcylinder (85) sluitende ring die vrij in de opening tussen zuigerstang (84) en drukcylinder (85) kan bewegen.
De bewegingsvrijheid van een vottende zuiger (86) is aan zijn beide zijden beperkt : aan zijn ene zijde door het afstandsstuk (87), aan zijn andere zijde door een aanslag (88) binnenin de drukcylinder (85) of door een diametervergroting (89) van de zuigerstang (84). De ruimte tussen beide vlottende zuigers (86) is verbon-
<Desc/Clms Page number 18>
den met het door de sturing gecontroleerd hydraulisch circuit.
Als de vloeistof in die ruimte onder druk staat, worden beide vlottende zuigers (86) naar buiten gedreven en houden ze op die manier de zuigerstang (84) vast. Drukcylinder (81) is dan vast met het frame (73) verbonden of de tweede vrijheid van beweging is vergrendeld op een door de sturing gekende positie. Als de vloeistof in die ruimte drukloos is, kan de zuigerstang (84) over een door het afstandsstuk (87) bepaalde ruimte bewegen, de drukcylinder (81) kan vrij een zekere lineaire beweging uitvoeren hetgeen zieh vertaalt in vrije verdraaiingshoek voor de grijper (10) rond zijn door drukcylinder (81) bepaalde plaats : de tweede vrijheid van beweging S.
De grijper (10) is in wezen een hydraulische klem, figuren 12 & 13, met een vast been (90) en een bewegend been (91). Het vast been (90) maakt deel uit van het lichaam (92) van de grijper (10). De achterkant van dat lichaam is van een koppeling (93), eventueel een snelkoppeling, voorzien voor het monteren op de as (74) die uit het grijperhuis (72) kont (fig.11). Met een snelkoppeling kan men een grijper (10) eenvoudig verwisselbaar maken. Het bewegend been (91) is L-vormig en draait om een as (94) door het uiteinde van zijn kortste been.
Een koppelplaat (95), draaibaar rond pennen (98 & 99), verbindt het hoekpunt van het L-vormige, bewegend been (91) met de zuigerstang (96) van een drukcylinder (97). Zowel de ruimte boven als onder de zuiger (100) van de drukcylinder (97) is aangesloten op een door de sturing gecontroleerd hydraulisch circuit. Als de zuigerstang (96) door zijn zuiger (100) omhoog wordt gedrukt, wordt het bewegende been (91) met zijn klemvlak (101) tegen het klemvlak (102) van het vaste been (90) gedrukt (fig. 12). Wordt de zuiger (100) naar beneden gedrukt, dan is de grijper (10) geopend (fig. 13).
Bij een voorkeurdragende, tweede uitvoeringvorm van de positioneer-en volgrobot volgens de uitvinding, is de uit twee drukcylinders (81 & 85, fig. 11) bestaande aandrij- ving van de c, (.-as vervangen door een met de aandrijving van
<Desc/Clms Page number 19>
de X-as (fig. 6 & 9) vergelijkbaar systeem : een draaibare, door een motor aangedreven schroefspil (62) verplaatst een moerhuls (66) volgens haar lengteas, de beweging vanideihoerhuls (66) wordt via een drukcylinder (67), bestaande uit een binnenen buitenhuls (resp. 68 & 69) overgebracht op de hefboom (78, fig. 11) wiens beweging via de tandwielen (76 & 75) op de as (74),'waarop de grijper (10) komt, overgezet wordt.
Deze aandrijving laat een continuë sturing op plaats en positie met controle op positie toe, of de i-ars is op elke willekeurige positie in te stellen en met een te variëren snelheid te verplaatsen. Vòor elke -as dient er een bijkomende hulpprocessor (15, fig. 2) voorzien te worden. De drukcylinder (67, fig. 6 & 9) laat de tweede vrijheidl1 van beweging
EMI19.1
Sok met de eerste vrijheid van beweging SX.
Alle hoofd- zijn voorzien van de noodzakelijke verplaatsingsopnemers, eindschakelaars, stootdempers... om de sturing de nodige gegevens over positie en snelheid te verschaffen, om de aandrijving van elke bewegingsas op het einde van zijn bereik te onderbreken, om het einde van een beweging zacht te laten uitlopen.
Het bereik van elke hoofdbewegingsas dient in overeenstemming te zijn met de afmetingen van de platen die men wenst te manipuleren. De Z-as zal meestal over gans de breedte van de afkantpers lopen, hij kan eventueel met een gedeelte van zijn bereik de armen (1 of 2) tot naast de afkantpers laten bewegen. Het is zelfs niet denkbeeldig dat de Z-as meerdere plaatbewerkingsmachines verbindt om op die manier een geautomatiseerde produktielijn te bekomen. Het bereik van de 9-as is beperkt door de omgeving vbbr de afkantpers : de armen (1 of 2) mogen niet tegen de behuizing van de afkantpers of tegen het vloeroppervlak komen. Het bereik van de R-as dient niet zo groot te zijn aangezien de 8-as, of de opklappende beweging v66r de R-as gerangschikt is.
Het bereik van de X-as zal afhankelijk zijn van de plaatafmetingen enerzijds en van contructieve overwegingen anderzijds.
<Desc/Clms Page number 20>
De figuren 14A en 14B tonen aan de hand van een stroomschema de wijze waarop de bewegingen van de positio- neer-en volgrobot gestuurd worden. In een eerste stap 101, wordt de sturing geinitialiseerd. Dit omvat het invoeren van een taakomschrijving, d. i. gegevens over de plaats en hoek van elke aan te brengen plooi ; het invoeren van de gegevens i. v. m. de geometrie van plaat en afkantgereedschappen ; de programmatie van de afkantpers ;
de programmatie van programma 1, S 107, dat het positioneren van de plaat op de voor elke aan te brengen plooi vereiste plaats tussen de afkantgereedschappen stuurt de programmatie van programma 2, S 131, dat het uitnemen van de plaat van tussen stempel en matrijs en het over 1800 verdraaien van de plaat d. m. v. -hulpbewe-- gingsassen stuurt ; het ijken van de robot ; en het initialiseren van twee tellers op 1 : i voor het plaatnummer, j voor het plooinummer. In stap 103 wordt de plaat met plaatnummer i in de grijpers van de robot gelegd. De grijpers dienen daartoe ten gepaste tijde geopend en gesloten te worden.
Stap 105 leidt de plooibeweging met nummer j in, stap 107 voert het programma 1 uit zodat de plaat de juiste positie bekomt tussen de afkantgereedschappen voor uitvoeren van plooibeweging j. In stap 109 wordt de beweging van de ram, die vertrekt van het BDP, bovenste dood punt, geaktiveerd. Over de stappen
111,113 en 115 daalt de ram en wordt door voortdurende controle, door middel van de digitale verplaatsingsopnemer (22, fig. 2) op de ram, nagegaan of de ram reeds in contact is met de plaat. Dit contactpunt is vooraf te bepalen vertrekkend van de geometrie van de afkantgereedschappen en van de plaat.
Pas als de ram contact maakt met de plaat komt de sturing in stap 117 waar de verschillende gewrichtscoördinaten voor de verschillende robotassen berekend worden. Deze berekening gebeurt rekening houdend met de gegevens i. v. m. de geometrie van plaat en/of kantgereedschappen, en i. v. m. de robot en afkantpers. De positie van de ram wordt met een digitale verplaatsingsopnemer (22, fig. 2) ten opzichte van een referentie-
<Desc/Clms Page number 21>
positie opgemeten. De verplaatsingsopnemer (22, fig. 2) stuurt met een vastgelegde frequentie positiesignalen naar de sturing.
Tussen twee positiesignalen in worden de gewenste gewrichtsco- ördinaten voor de verschillende robotassen berekend. Voor het bekomen van gewenste gewrichtscoordinaten worden in stap 119 de verschillende aandrijvingen (17, fig. 2) van de bewegingsassen geaktiveerd. De posities van de verschillende bewegingsassen worden in S 121 gecontroleerd door een regelalgorithme dat zieh baseert op de gegevens van de digitale verplaatsingsopnemers (18, fig. 2) op de verschillende bewegingsassen, dat de gewenste posities met de bekomen posities vergelijkt en dat tevens de gelijkloop van beide robotdelen (1 en 2, fig. 1) regelt. Stap 123 controleert of de ram in het ODP, of onderste dood punt, is aangekomen : indien niet keert de sturing terug naar stap 117, indien wel dan vangt stap 125 aan. In stap 125 beweegt de ram zieh terug naar zijn BDP.
Stap 127 controleert of de plaat dient uitgenomen te worden voor de volgende plooi : indien niet wordt in stap 129 de plooinummerteller j met 1 vermeerdert en komt de sturing terug voor stap 105 terecht zodat de plooi met nummer j uitgevoerd wordt, indien wel wordt in stap 131 programma 2, waarin de plaat uitgenomen en eventueel over 180 gedraaid wordt, geakti- veerd. In stap 135 wordt er nagegaan of de plaat met nummer i, die zieh op dat ogenblik in de grijpers bevindt, reeds alle gewenste plooibewegingen ondergaan heeft : indien niet wordt de plooinummèrteller met 1 vermeerdert en komt de sturing terug voor stap 105 terecht, indien wel wordt de plaat met nummer i uitgenomen en komt de sturing op stap 137 terecht.
Stap 137 gaat na of de taak van de robot beëindigd is : indien niet wordt de plaatnummerteller i met 1 vermeerdert en wordt de plooinummerteller j terug op 1 geinitialiseerd in stap
139 waarna de sturing naar voor stap 103 geleid wordt, indien wel wordt de sturing stilgelegd.