CN1311082A - 对带有机器人的加工刀具进行精确引导的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在一种对带有机器人的加工刀具进行精确引导的方法中,该刀具借助于机器人控制器沿被加工工件的轮廓带着一定的压紧力移动,本发明设计为,借助于机器人控制器,通过一个独立的机器人程序,对刀具在空间中的各个角度位置以确定的时间间隔进行计算,并且作为额定值传送给一个调节元件,替代那里已有的各个实际值,并作为与刀具角度位置相匹配的输出值来调节刀具对工件所施加的压紧力,使得在整个加工行程中,当刀具压在工件上时,刀具的自身重量得到补偿。

Description

对带有机器人的加工刀具进行精确引导的方法和装置
本发明涉及一种对带有机器人的加工刀具进行精确引导的方法，以及执行该方法的装置。其中，刀具借助于机器人控制器带着一定的压紧力沿被加工工件的轮廓行走。
这种类型的方法已经在如DE-A-38 15 013.1-26中公开。其中所描述的方法涉及到工业化制鞋领域。
在一个所谓的圆工作台装置上，设有多个造型站，借助于它们，在被绷紧于鞋楦上的鞋筒上喷塑得到橡胶的或者塑料的鞋底。为了能够保证在鞋底材料与鞋筒材料之间实现良好的连接，鞋筒的连接面在喷塑之前，必须好好地进行打毛粗糙化。有时还必须在该区域中涂上一层粘结剂。在完成喷塑后，也许还必须要利用刀子将喷塑中形成的毛边切掉。根据所引用的文献，这样的过程是通过一个机器人来执行的，它的臂上装备有相应的加工刀具。鞋型、被加工区域的轮廓数据以及鞋子尺寸被编制在机器人控制器的程序中，因而加工过程能够自动进行。
尤其是在装鞋底的装置上，这种应用机器人进行的加工，在很多情况下是以45°的空间角在鞋子上进行的。由于必须要有压紧力受控制的一个跟踪系统，加工刀具必定能够跟踪物体。这种运动性另一方面却意味着，运动的部件(刀具、驱动装置)以其重力对压紧力产生负作用。因而，运动物体的重力在鞋后跟区域将刀具从工件处拉开，而在鞋尖区域使压紧力变得更大。
因此，本发明的目的是，对刀具进行引导，使得刀具作用于工件上的压紧力与位置和在空间中的角度无关而保持恒定。
本发明的另一个目的是，给出一种适合于实现这种方法的装置。
根据本发明，上述目的是通过权利要求1的特征部分来实现的，其方案是，借助于机器人控制器，通过一个独立的机器人程序，对刀具在空间中的各个角度位置以确定的时间间隔进行计算，并且作为额定值传送给一个调节元件，替代那里已有的各个实际值，并作为与刀具角度位置相匹配的输出值来调节刀具对工件所施加的压紧力，使得在整个加工行程中，当刀具压在工件上时，刀具的自身重量得到补偿。
这样，能够使加工结果在整个加工过程中保持恒定。
目的的第二部分是根据权利要求5所述的特征来实现的，其方案是，在影响加工刀具空间位置的机组前连接一个调节元件，它的输入端可被给入一个额定值，后者通过一个独立的机器人程序以确定的时间间隔计算出、并相应于刀具的各个角度位置。根据该值，调节元件产生一个用于调节刀具向工件施加的压紧力的输出值。
对刀具当前空间角度位置的计算，是通过机器人控制器来完成的。在此，角度位置从各个轴数据中得出，并随后作为额定值传送给调节元件。为此，独立的机器人程序在后台工作，根据权利要求2，它以0.2秒的间隔对角度位置进行计算并为调节元件提供当前数值。
在对该系统进行基本调整之后，重力补偿功能自动在后台启动。这样能够显著地改进加工结果。
在本发明的一个优选实施形式中，用一个压力比例阀作为调节元件，其中，该压力比例阀连接于气动缸之前，后者改变加工刀具在空间中的各个位置。
也可以用一种电气-机械方式来替代之，其中，设有一个电子微处理器作为调节元件，在这种情况下，配置一个电动步进马达作为机组。
以下借助于附图来描述本发明并对其予以进一步说明。
图示为：
图1：处于待加工鞋子上两个不同位置的加工刀具，
图2：对加工刀具作用于鞋子上的压紧力进行气动压力控制的工作原理图。
在图1中，给出了位于两个不同加工位置上的加工刀具，它位于一个示意性画出的绷紧鞋筒的制鞋模子10，并用标示号11表示。在上面的图示中，加工刀具位于鞋后跟区，而在下面的图示中加工刀具11处于鞋尖区域。在这两个极端位置上，加工刀具的自身重量m对压紧力产生最大程度的影响，加工刀具以该压紧力将其作用于鞋筒上。在上面的图示中，在本来期望的压紧力中减去了一个刀具自身重量，而在下面的图示中，压紧力中则增加了一个加工刀具11的自身重量值。
为了对这种有害的影响进行补偿，相应于图2补充了一个用于加工刀具11的操作机构(在这种情况下为气动缸12)的气动线路，该加工刀具11被安置于一个加工机器人(未示出)的臂上。为了补偿加工刀具11的自身重量，借助于机器人控制器，通过一个独立的机器人程序以一的时间间隔对加工刀具11在空间中的各个角度位置进行计算，并作为模拟信号传送给压力比例阀13。按照由此模拟信号得出的压力对加工刀具11的气动缸12进行加载。
这些由比例阀供给变化压力的气动缸，相对于另外两个气动缸工作，这两个缸承受固定的反向压力。由于不同压力而产生的这个压力差用于补偿刀具自身重量的影响。
这样，在沿着鞋筒轮廓移动的过程中，根据加工刀具11在空间中的各个角度位置，以短暂的时间间隔(0.2秒)对起干扰作用的加工刀具11的自身重量部分进行补偿，从而使得实际中在轮廓上的每个点上，加工刀具11都以所期望的压紧力作用于工件(鞋筒)上。

Claims (7)

1．对带有机器人的加工刀具进行精确引导的方法，其中，该刀具借助于机器人控制器沿被加工工件的轮廓带着一定的压紧力移动，其特征为：借助于机器人控制器，通过一个独立的机器人程序，对刀具在空间中的各个角度位置以确定的时间间隔进行计算，并且作为额定值传送给一个调节元件，替代那里已有的各个实际值，并作为与刀具角度位置相匹配的输出值来调节刀具对工件所施加的压紧力，使得在整个加工行程中，当刀具压在工件上时，刀具的自身重量得到补偿。
2．按照权利要求1所述的方法，其特征为：对刀具的角度位置的计算以0.2秒的时间间隔进行。
3．按照权利要求1或2所述的方法，其特征为：刀具的角度位置根据机器人的各个轴数据算出。
4．按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征为：用一个压力比例阀作为调节元件。
5．实施如权利要求1至4之一所述方法的装置，它由一个机器人构成，该机器人的臂上安置着一个加工刀具，它借助于由机器人控制器操作的机组，以一定的压紧力相应于被加工工件的轮廓行走确定的曲线，其特征为：在影响加工刀具(11)在空间中位置的机组(12)前连接着一个调节元件(13)，它的输入端可被给入一个额定值，该值通过一个独立的机器人程序以确定的时间间隔计算出、并相应于刀具(11)的各个角度位置，根据该值，调节元件(13)产生一个用于调节刀具(11)向工件(10)施加的压紧力的输出值(实际值)。
6．按照权利要求5所述的装置，其特征为：调节元件(13)是一个压力比例阀，而机组(12)是气动缸。
7．按照权利要求5所述的装置，其特征为：调节元件是一个电子微处理器，而机组为电动步进马达。
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