CZ2019559A3 - Efektor robotického ramena - Google Patents

Abstract

Efektor (1) robotického ramena, kterým se provádí analýza svařenců. Efektor (1) robotického ramena obsahuje uchopovací prvky (2) pro uchopení svařenců a zařízení pro mechanické buzení vibrací opatřené přítlačnou pružinou (6), které je schopné vibrace i snímat. Efektor (1) robotického ramena lze umístit na širokou škálu průmyslových robotů (11), přičemž hlavní uplatnění vynálezu je v automobilovém průmyslu.

Description

Efektor robotického ramena

Oblast techniky

Vynález se týká problematiky automatické detekce přítomnosti svarů a jejich vad na svařenci pomocí efektoru, který je součástí průmyslového robotu.

Dosavadní stav techniky

Svařování je velmi časté a občas i jediné možné řešení pro spojování materiálů. Pro splnění vysokých požadavků zákazníků na výslednou jakost svarových spojů a zároveň zrychlení celého procesuje nutné zlepšovat technologické postupy pro detekci zmetků při výrobě. Kontrola svarů a jejich hodnocení probíhá v současnosti mnoha destruktivními a nedestruktivními způsoby. Pro kontrolu svarů součástí, které se mají dále používat jsou vhodné pouze nedestruktivní metody, mezi které patří zejména zkoušky vizuální, ultrazvukové, rentgenové, magnetické nebo kapilární.

Vizuální kontrola je dána normou ČSN EN ISO 17637 z 1. 11. 2018 a slouží jako předběžná kontrola svarů. Slouží pro detekci povrchových vad, přičemž jsou potřebné pouze základní pomůcky (lupa, osvětlovací sestava). Pro určení vnitřních vad se používá ultrazvuková a rentgenová metoda. Ultrazvuková metoda je např. popsána v americké patentové přihlášce US 20170219536 AI. Princip ultrazvukové metody tkví v tom, že vady ve svarech (trhliny, póry, dutiny, vměstky) se z pohledu šíření ultrazvuku chovají jako akustické rozhraní dvou prostředí. V každém z těchto prostředí má rychlost zvuku jinou velikost. Při dopadu ultrazvukové vlny na rozhraní dojde k difrakci vlny. Vyhodnocením odraženého vlnění je nalezena vada.

Podobná zařízení sice poskytují možnost určení kvality provedeného svaru, avšak nejsou schopna provádět kontrolu a vyhodnocení automaticky bez přítomnosti člověka. Dále jimi nelze detekovat samotnou přítomnost svarů ve svařenci. Svařence na výrobních linkách je pro zvýšení bezpečnosti a kvality vhodné kontrolovat všechny, což není zařízeními známými ze stavu techniky možné. Lze jimi testovat výrobky mimo výrobní linky za přítomnosti člověka.

Dokument WO 2016140804 popisuje bezpečnostní zařízení, které slouží k ochraně okolí před kolizí s mechanicky pohyblivým zařízením, například robotickým ramenem. Součástí bezpečnostního zařízení jsou detekční prvky, s jejichž pomocí může bezpečností zařízení rozpoznat vybočení pohyblivého zařízení z určené polohy nebo hrozící kolizi s objektem nebo osobou ve svém okolí. Jako možné detekční prvky jsou v dokumentu uváděny, mimo jiné, akcelerometry, gyroskopy, laserové senzory a ultrazvukové transducery. Tento dokument však nijak neuvažuje analyzování svařenců ani využití ultrazvukového transduceru pro buzení vibrací ve svařenci nebo jiném objektu uchopeném robotickým ramenem.

Dokument CZ 32983 U zveřejňuje efektor pro defektoskopickou kontrolu svarů na jaderném reaktoru. Pro tuto kontroluje zde určen flexibilní držák pro ultrazvukovou sondu. Ultrazvuková sonda slouží k vysílání a obvykle i přijímání ultrazvukových vibrací, na jejichž základě je možné rozpoznávat vlastnosti daného objektu, zde kvalitu svarů. Díky flexibilnímu držáku upevněnému k robotickému ramenu je pak umožněno automaticky přejíždět ultrazvukovou sondou po komplikovaném povrchu víka jaderného reaktoru. Kvalita svaru, v jehož blízkosti se ultrazvuková sonda zrovna nachází, je pak posuzována analýzou odražených ultrazvukových vln. Pro zajištění kvalitního přenosu ultrazvukových vibrací na svařenec je mezi zdroj vibrací a svařenec dodávána voda. Popsané zařízení však není praktické pro použití na výrobní lince, protože pro analýzu svařence je nutný pohyb mezi zdrojem vibrací a svařencem, a tedy není možné jedním robotickým ramenem manipulovat se svařencem a zároveň tento svařenec analyzovat. Dodávání vody na svařenec navíc může komplikovat uchopení svařence a manipulaci s ním.

- 1 CZ 2019 - 559 A3

Podobné zařízení pro defektoskopickou kontrolu kompozitních materiálů pomocí ultrazvukové sondy zveřejňuje dokument KR 20180001821. Toto zařízení zahrnuje rovinnou sondu pro kontrolu rovinných kompozitních částí a zakřivenou sondu pro kontrolu zakřivených kompozitních částí. Toto zařízení je uchyceno robotickým ramenem, a toto rameno pak posouvá danou ultrazvukovou sondu po povrchu kontrolovaného materiálu. Ani toto zařízení tedy není vhodné pro použití na výrobní lince, protože trpí stejnými nedostatky jako zařízení z dokumentu CZ 32983 U, a sice nutným pohybem mezi sondou a kontrolovaným kompozitem a využitím vody pro zajištění přenosu vibrací.

Do určité míry tyto nedostatky odstraňuje řešení z dokumentu JP 2009136939, který zveřejňuje robotickou ruku uzpůsobenou k určení tvrdosti a případně velikosti uchopeného předmětu. Zanalyzování svaru však není v dokumentu uvažováno. Určení tvrdosti je zde založeno na změření času průchodu vibrací skrze daný předmět. Z tohoto času a velikosti předmětu (konkrétně ze vzdálenosti mezi zdrojem vibrací umístěným u předmětu a snímačem vibrací umístěným na protější straně předmětu) je následně stanovena rychlost šíření vibrací v tomto předmětu a s touto rychlostí související tvrdost. Tento dokument se však nezabývá analýzou svarů, takže v něm není popsáno zajištění kvalitního přenosu vibrací na uchopený předmět. Navíc jsou vibrace na uchopený předmět přenášeny skrze prsty robotické ruky, takže přenos vibrací je ovlivněn uchopovací silou, a vynález je omezen na mechanické uchopovací prvky a přítomnost alespoň dvou takových uchopovacích prvků.

Proto by bylo vhodné přijít se zařízením, které testuje libovolné svařence přímo na výrobní lince automaticky, rychle a přesně, čímž by došlo ke zvýšení bezpečnosti a výrazné úspoře času a pracovní síly zejména v automobilovém průmyslu.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do jisté míry odstraňuje efektor robotického ramena zahrnující alespoň jeden uchopovací prvek pro uchopení předmětů, který dále zahrnuje zařízení pro mechanické buzení vibrací v uchopeném předmětu, snímač vibrací a přítlačnou pružinu, přičemž zařízení pro mechanické buzení vibrací je pružinou tlačeno k uchopenému předmětu. Kontrola svařence je tak umožněna bez dalších měřicích zařízení mimo efektor. Díky přítlačné pružině je zajištěn stabilní přenos vibrací ze zdroje vibrací na uchopený předmět, aniž by bylo nutné využít vícero mechanických uchopovacích prvků nebo dodávat vodu na uchopený předmět.

Výhodně obsahuje efektor robotického ramena zařízení pro mechanické buzení vibrací, kterým je piezoelektrické kladívko. Piezoelektrické kladívko je levné a lze jím jednoduše vybudit vibrace ve svařenci přivedením elektrického napětí.

S výhodou obsahuje zařízení pro mechanické buzení vibrací piezoelektrický krystal pro snímání vibrací. Tak lze zařízením pro mechanické buzení vibrací i snímat průběh vibrací bez nutnosti použití dalších senzorů.

Zařízení pro mechanické buzení vibrací je spojené s pružinou, která je umístěná na podstavci. Výhodně je tato pružina tlačná. Přitlačením svařence k zařízení pro mechanické buzení vibrací působí pružina silově opačným směrem. Ze znalosti tuhosti pružiny tak lze mírou stlačení nastavit sílu, kterou je zařízení pro mechanické buzení vibrací přitlačováno ke svařenci.

Efektor robotického ramena lze umístit na průmyslový robot angulámího, kartézského, sférického nebo cylindrického typu, nebo SCARA. To umožňuje použít efektor robotu pro širokou škálu aplikací.

Uchopovací prvky efektoru robotického ramena jsou kterékoliv ze skupiny podtlakových, mechanických nebo magnetických uchopovacích prvků. Důsledkem toho lze dle potřeby

- 2 CZ 2019 - 559 A3 manipulovat s jakýmkoliv svařencem.

Výhodný způsob použití průmyslového robotu spočívá v tom, že obsahuje koncový efektor robotického ramena.

Objasnění výkresů

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje efektor robotického ramena;

obr. 2 znázorňuje zařízení pro mechanické buzení vibrací na pružině a podstavci;

obr. 3 znázorňuje piezoelektrické kladívko;

obr. 4 znázorňuje průmyslový robot s připevněným efektorem robotického ramena;

obr. 5 znázorňuje průmyslový robot s efektorem robotického ramena, který drží správný svařenec;

obr. 6 znázorňuje průběh vibrací správného svařence;

obr. 7 znázorňuje průběh vibrací kontrolovaného svařence.

Příklady uskutečnění vynálezu

Uvedená uskutečnění znázorňují příkladné varianty provedení vynálezu, které však nemají z hlediska rozsahu ochrany žádný omezující vliv.

Příkladné uskutečnění efektoru 1 robotického ramena je zobrazeno na obr. 1. Efektor j_ robotického ramena zahrnuje uchopovací prvky 2, které slouží k uchopení kontrolovaných svařenců, přičemž tento efektor J. robotického ramena je součástí průmyslového robotu 11. například robotického ramene se šesti stupni volnosti, které je umístěné ve výrobní lince nebo u ní. Ve výhodném provedení obsahují konce uchopovacích prvků 2 přísavky, kterými je kontrolovaný svařenec k uchopovacím prvkům 2 přichycen během manipulace. Tyto uchopovací prvky 2 jsou označovány jako podtlakové, přičemž v alternativních provedeních lze použít různé jiné typy uchopovacích prvků 2, které spolehlivě splní funkci uchopení a manipulace se svařenci jako např. magnetické, nebo mechanické. Dále obsahuje efektor j. robotického ramena z obr 1. zařízení pro mechanické buzení vibrací. Bližší pohled na umístění zařízení pro mechanické buzení vibrací je vyobrazen na obr. 2. Samotné zařízení pro mechanické buzení vibrací je umístěno na přítlačné pružině 6. Pružina 6 je výhodně umístěna na podstavci 4, kterým lze dále modifikovat vzdálenost zařízení pro mechanické buzení vibrací od konstrukce efektoru 1 robotického ramena. Pro lepší rozložení síly od pružiny 6 působící na zařízení pro mechanické buzení vibrací je mezi zařízení pro mechanické buzení vibrací a pružinu 6 umístěna podložka, jak lze taktéž vidět na obr. 2. Ve výhodném provedení je mezi pružinu 6 a podstavec 4 umístěna matice 5, kterou lze dále nastavovat přítlačnou sílu pružiny 6.

Zařízení pro mechanické buzení vibrací jev příkladném provedení piezoelektrické kladívko 3. Princip piezoelektrického kladívka 3 je založen na piezoelektrickém jevu, který se vyskytuje u krystalů s nesymetrickou krystalovou mřížkou (krystalová mřížka, která nemá střed symetrie). Aplikováním tlakového napětí dochází k deformaci krystalu a vychýlení iontů ze svých pozic. Kladné ionty se vychýlí jedním směrem a záporné ionty opačným. V případě, že je na krystal vykazující piezoelektrický jev aplikováno tahové napětí, dojde k vychýlení kladných a záporných

- 3 CZ 2019 - 559 A3 iontů opačným směrem jako při tlakovém napětí. Krystaly vykazující piezoelektrický jev se tedy po aplikaci mechanického napětí chovají jako elektrické dipóly generující elektrické napětí. Tato napětí se pohybují řádově v 10^-7 V/Pa. Jev funguje i opačně, tedy přivedením elektrického napětí dochází k mechanické deformaci krystalu. Zjednodušené schéma piezoelektrického kladívka 3, kterým jsou buzeny vibrace v příkladném provedení, je zobrazeno na obr. 3. Jednotlivé piezoelektrické krystaly 8 jsou navrstveny a tvoří stoh piezoelektrických krystalů 8. Piezoelektrické krystaly 8 jsou krystaly vykazující piezoelektrické vlastnosti, přičemž jsou složeny z tuhých roztoků PbZrÓ, a PbTiCfi. Podíl složky PbZrO, je 48 % a PbTiO, 52 %. Jak je dále patrné z obr. 3, stoh piezoelektrických krystalů 8 je napojen přes táhlo 7 na hrot 9. Přivedením elektrického napětí ze zdroje 10 elektrického napětí vodivě spojeného se stohem piezoelektrických krystalů 8 se stoh piezoelektrických krystalů 8 rychle deformuje a velikou rychlostí vysune táhlo 7, na základě čehož hrot 9 následně narazí do kontrolovaného svařence, čímž v něm vybudí vibrace. Tento způsob buzení vibrací je velice účinný, levný a jednoduchý na vyrobení. I při malé velikosti stohu piezoelektrických krystalů 8 (malém počtu vrstev piezoelektrických krystalů 8) lze dosáhnout veliké energie úderu, která je nastavitelná regulací velikostí přivedeného elektrického napětí do stohu piezoelektrických krystalů 8.

Jelikož přiváděním střídavého elektrického napětí dochází k periodickému stlačování a roztahování krystalů vykazujících piezoelektrický jev, lze alternativně budit vibrace přitisknutím hrotu 9 ke kontrolovanému svařenci a následným přivedením střídavého napětí do stohu piezoelektrických krystalů 8. Tento způsob je vhodné použít při vysokofrekvenční kontrole, protože je tato metoda nejúčinnější v případech, kdy se frekvence zdroje 10 elektrického napětí přibližně rovná vlastní frekvenci piezoelektrických krystalů 8, která je řádově v desítkách kHz.

Alternativně lze použít jiné zařízení pro mechanické buzení vibrací úderem do kontrolovaného svařence, nebo lze využít přitisknutí hrotu 9, který se následně rozvibruje. V případě použití pneumatického budiče vibrací, je úder generován uvolněním pístu poháněného stlačeným plynem. Podobně jako při použití piezoelektrického kladívka 3, lze relativně přesně ovládat nárazovou práci tlakem plynu, a to v širokém rozsahu hodnot. Pro periodické buzení vibrací obsahuje pneumatické zařízení pro mechanické buzení vibrací kuličku pohybující se po dráze mimo těžiště zařízení pro mechanické buzení vibrací, poháněnou stlačeným vzduchem, jehož tlak určuje frekvenci vibrací. V dalším alternativním řešení jsou vibrace v kontrolovaném svařenci generovány hydraulicky. Podobně jako v předchozím řešení je nárazová práce ovládána tlakem kapaliny, kterou je většinou olej. Výhodou tohoto řešení je možnost vyvození veliké síly a nárazové práce. V alternativním řešení jsou vibrace buzeny mechanicky. Tento způsob je výhodný zejména pro periodické buzení vibrací rotováním nevyvážené součástky uvnitř zařízení pro mechanické buzení vibrací. Dalším řešením je použití elektrodynamického buzení vibrací. V takovém řešení obsahuje zařízení pro mechanické buzení vibrací otočnou cívku s pružinami umístěnou v magnetickém poli. Působením magnetického pole na cívku dochází k jejímu pohybu. Regulováním frekvence a amplitudy magnetického pole lze velmi přesně simulovat širokou škálu průběhu vibrací.

Snímání vibrací probíhá ve výhodném provedení přímo pomocí piezoelektrického kladívka 3 zobrazeného na obr. 3. Po vybuzení vibrací úderem hrotu 9 piezoelektrického kladívka 3 do kontrolovaného svařence, jak bylo popsáno výše, je zařízení pro mechanické buzení vibrací přitisknuto ke kontrolovanému svařenci. Vibrace v kontrolovaném svařenci (tlumené kmitání) jsou tak přímo přenášeny zpětně do piezoelektrického krystalu 8 přes hrot 9. Průběh vibrací je následně analyzován jako průběh výchylek napětí, které jsou způsobeny deformováním piezoelektrického krystalu 8. Přesnost výsledku je závislá na správném určení přítlačné síly, kterou je piezoelektrické kladívko 3 potlačováno ke kontrolovanému svařenci. Přítlačná síla je regulována pomocí uchopovacích prvků 2, kterými se kontrolovaný svařenec přitlačí ke hrotu 9 piezoelektrického kladívka 3. Při dalším přitlačování svařence k piezoelektrickému kladívku 3 uchopovacími prvky 2 je piezoelektrické kladívko 3 ke kontrolovanému svařenci přitlačováno sílou pružiny 6, jak je vyobrazeno na obr. 2. Síla, kterou je hrot 9 piezoelektrického kladívka 3 přitlačován ke kontrolovanému svařenci, je pak fúnkcí tuhosti a stlačení pružiny 6. Síly se mohou pohybovat od jednotek v řádu N až po desítky kN, přičemž vhodná přítlačná síla je definována na základě

- 4 CZ 2019 - 559 A3 velikosti, tvaru, materiálu a dalších vlastností kontrolovaného svařence.

V alternativním řešení popsaném výše, kdy je hrot 9 piezoelektrického kladívka 3 přitlačen ke kontrolovanému svařenci a do stohu piezoelektrických krystalů 8 je přiváděno 5 střídavé napětí, lze detekovat vibrace přímo během buzení vibrací. V tomto případě je detekována odchylka průběhu vibrací od průběhu vibrací, který by byl naměřen bez přítomnosti přitisknutého kontrolovaného svařence k hrotu 9. V obou řešeních je frekvence a amplituda vibrací kontrolovaného svařence určena jako frekvence a amplituda detekovaného elektrického napětí. V dalších řešeních je mezi táhlo 7 a hrot 9 zařízení pro mechanické buzení vibrací umístěn piezoelektrický senzor, kterým lze detekovat vibrace v kontrolovaném svařenci přesněji, než navrstvenými piezoelektrickými krystaly 8.

V dalších alternativních provedeních jsou vibrace detekovány nikoli pomocí piezoelektrického kladívka 3, ale pomocí piezoelektrických senzorů umístěných na jednotlivých uchopovacích prvcích 2 efektoru 1 robotického ramena. V tomto případě jsou tedy uchopovací prvky 2 osazeny senzory vibrací, je patrné, že může jít o libovolné senzory vibrací, nicméně zde je detailně popsán právě princip s piezoelektrickými senzory vibrací. Princip detekování vibrací jednotlivými uchopovacími prvky 2 je podobný, jako bylo popsáno výše. Tedy zaznamenáváním změn napětí, které jsou vyvolávány deformováním krystalu, vykazujícího piezoelektrický jev, jenž je umístěn v uchopovacím prvku 2. Znalostí vzdálenosti zdroje vibrací - piezoelektrického kladívka 3 a jednotlivých snímačů vibrací v uchopovacích prvcích 2 lze určit periodu a následně její obrácenou hodnotu (frekvenci) kmitání kontrolovaného svařence. Perioda je vyhodnocena na základě časových posunů amplitud v jednotlivých senzorech uchopovacích prvků 2. Měřením průběhu vibrací ve více místech (uchopovacích prvcích 2) je i analýza průběhu vibrací kontrolovaného svařence přesnější než jednobodové měření piezoelektrickým kladívkem 3. V dalších řešeních jsou vibrace detekovány piezoelektrickým kladívkem 3 a současně i snímači vibrací v uchopovacích prvcích 2.

Způsoby detekce vibrací popsané výše vyžadují mechanické připojení kontrolovaného svařence s piezoelektrickým krystalem 8. V alternativních řešeních lze vibrace detekovat bezkontaktními metodami, konkrétně optoelektronicky. V takovém řešení obsahuje efektor 1 robotického ramena ještě optoelektronické zařízení pro detekci vibrací. Princip takového detektoru je založen na Dopplerovu jevu, který popisuje změnu frekvence dopadajícího vlnění v závislosti na relativní rychlosti tělesa, na které toto vlnění dopadá. Jelikož vibrace jsou pohyb, lze vysíláním koherentního elektromagnetického záření (ideálně laser) na vibrující kontrolovaný svařenec pozorovat odchylky frekvencí odraženého záření, a tedy průběh vibrací.

Samotná analýza probíhá následovně. Před analýzou jednotlivých kontrolovaných svařenců z výrobní linky je potřebné určit průběh vibrací etalonu - správného svařence 12, který je předem označen jako vyhovující. Etalon - správný svařenec 12 je uchopen pomocí uchopovacích prvků 2 efektoru 1 robotického ramena, jak je zobrazeno na obr. 5. Jak je zřejmé z obr. 5, správný svařenec 12 v tomto příkladu obsahuje devět bodových svarů 13. Při manipulaci správného svařence 12, nebo po jeho přemístění do vhodné pozice pro analýzu jsou v něm piezoelektrickým kladívkem 3 vybuzeny vibrace. Po získání průběhu vibrací způsoby popsanými výše se průběh vibrací v závislosti na čase uloží a je označen jako „správný průběh vibrací“, který je zobrazen na obr. 6. Průběh vibrací je uložen do paměti výpočetní jednotky, která je komunikačně spojena se snímačem vibrací (tedy je spojena tak, že je schopná přijímat data o stavu snímače), kdy samotné komunikační spojení může být provedeno pomocí kabelů vedoucích elektrický signál, či bezdrátově. Výpočetní jednotkou může být například řídicí jednotka robotického ramene, řídicí jednotka výrobní linky, vzdálené výpočetní zařízení, osobní počítač, průmyslový počítač a podobně. Výpočetní zařízení zahrnuje alespoň mikroprocesor a paměť.

Při analýze jednodušších svařenců lze využít numerické metody jako např. metodu konečných prvků a nasimulovat chování správného svařence 12 jako dynamické soustavy. Potom je možné nasimulovat chování správného svařence 12 s určitými odchylkami simulujícími reálný díl. V

- 5 CZ 2019 - 559 A3 tomto případě je tedy uložený průběh „správného průběhu vibrací“ výstupem z výpočtu numerické metody (která simuluje chování svařence), přičemž průběh je uložený do paměti výpočetní jednotky. Stejným způsobem lze nasimulovat i typové díly s chybějícími svary a díky tomu i rozpoznávat typové příčiny závad. Následně lze provádět analýzu kontrolovaných svařenců. V případě použití podtlakových uchopovacích prvků 2 plní uchopovací prvky 2 taktéž tlumicí funkci. Uchopovacími prvky 2 efektoru 1 robotického ramena je kontrolovaný svařenec uchopen ve výrobní lince. Při manipulaci kontrolovaného svařence do vhodné pozice pro analýzu jsou v kontrolovaném svařenci piezoelektrickým kladívkem 3 vybuzeny vibrace, přičemž parametry buzení jsou stejné jako v případě buzení vibrací ve správném svařenci 12.

Průběh vibrací kontrolovaného svařence je následně uložen do paměti výpočetní jednotky. Výpočetní jednotkou jsou porovnány průběhy vibrací správného svařence 12 a kontrolovaného svařence. Porovnávaní složitějších průběhů vibrací se provádí například rychlou Fourierovou transformací (FFT), kterou se získaný průběh vibrací převede na závislost amplitudy na frekvenci. Následně je vytvořen spektrogram, kterým se spojí množství získaných rychlých Fourierových transformací, čím vznikne trojrozměrný graf - závislosti amplitudy a frekvence na čase. V případě, že je odchylka průběhu vibrací správného svařence 12 a kontrolovaného svařence menší než předem daná mezní odchylka určená pro konkrétní případ, je kontrolovaný svařenec vyhodnocen jako správný a je pomocí efektoru 1 robotického ramena umístěn na další pozici. Mezní hranice je nastavitelná hodnota, která je uložena v paměti výpočetní jednotky. Mezní hranice může být například maximální přípustná okamžitá hodnota rozdílu průběhu amplitudy, či frekvence v čase, případně lze nastavit hranici jako maximální přípustný rozdíl integrálů funkcí za celé měření, nebo lze nastavit mezní hranici jako maximální rozdíl integrálu funkcí v rozmezí času t od počátku měření, nebo lze vytyčit konkrétní časový interval ohraničený časy ti a U, či jako maximální rozdíl integrálu funkcí v rozmezí času +/-t v okolí lokálního maxima průběhu amplitudy. Je patrné, že nastavení mezní hranice a jejího typu, či hodnoty je zřejmé odborníkovi z oboru pro konkrétní případ a lze ji provést i dalšími zde neuvedenými způsoby. V případě, že je měřený svařenec mimo mezní hranicí určenou pro konkrétní případ, tak je vyhodnocen jako zmetek a je umístěn mimo výrobní linku pro další posouzení. Na obr. 7 je zobrazen průběh vibrací na čase kontrolovaného svařence, kterému chybí jeden bodový svar 13. Porovnáním průběhu vibrací na obr. 6 a obr. 7 je i bez výpočetní techniky zřejmé, že jsou odlišné. Tento rozdíl je způsoben absencí bodového svaru 13 v kontrolovaném svařenci. Na základě zkušeností získaných z několika měření lze určit, který průběh přísluší které vadě. Pro objektivní porovnávání průběhu vibrací je podstatné, aby byly podmínky měření vždy co nej podobnější.

Pro uspokojivé výsledky jsou parametry buzení a měření vibrací určeny zvlášť pro každý typ svařence. Po správné kalibraci lze odfiltrovat kontrolované svařence, které neobsahují všechny svary, komponenty, nebo ty, kterých svary nejsou na správních místech. Dále lze identifikovat i kvalitu samotných bodových svarů 13 kontrolovaného svařence, a to konkrétně jejich provedení, množství přídavného materiálu a taktéž přítomnost trhlin, dutin nebo vměstků. Všechny zmíněné vady mění průběh vibrací kontrolovaného svařence, který je pak v porovnání s průběhem vibrací správného svařence 12 odlišný.

Z fyzikální podstaty řešení, kterou je změna průběhu vibrací vlastnostmi svařence, je zřejmé, že lze efektor 1 robotického ramena použít také ke kontrole jiných konstrukcí než svařenců. Příkladem může být konstrukce obsahující množství šroubů a nýtů. Porovnáním průběhu vibrací lze ověřit nejen přítomnost všech spojovacích členů, ale taktéž jejich správné dotažení.

Průmyslový robot 11 s efektorem 1 robotického ramena pro kontrolu svařence je výhodně umístěn ve výrobní lince nebo u výrobní linky. Průmyslový robot 11 je buď součástí výrobní linky a výrobního procesu, nebo jej lze použít jako speciální měřicí zařízení. V prvním případě měření probíhá přímo v průběhu manipulační úlohy (v případě potřeby se pozastaví v průběhu pro klidné měření), kdy průmyslový robot 11 odebírá kontrolované svařence z přípravků, dopravníkových pásů či vychystávacích pozic a přemísťuje je na další stanoviště, tím je zajištěna dvojí funkce průmyslového robotu 11, a to přesun svařence, a zároveň jeho kontrola. Ve druhém případě pak

-6CZ 2019 - 559 A3 průmyslový robot 11 z výrobního toku kontrolovaný svařenec vyjme, proměn a následně vrátí zpět. V příkladném provedení jsou zmetky přemísťovány na speciální pozice mimo hlavní výrobní tok.

Průmyslová využitelnost

Použitím efektoru robotického ramena lze podstatně zrychlit kontrolu svařenců a jiných konstrukcí, což má za následek zefektivnění procesu a výrazné zvýšení kvality, jelikož lze takto ίο kontrolovat svařence mezioperačně. Díky včasné detekci závady lze pak včas vyřadit vadné díly, takže se na ně neplýtvají výrobní kapacity a náklady, což má za výsledek přímé zvýšení produktivity a úspory na jinak potřebném ručním měření. Kontrola je automatická a po kalibraci není nutná přítomnost člověka.

Efektor robotického ramena lze umístit na širokou škálu průmyslových robotů, které se již ve výrobní hale nacházejí a případně již vykonávají nějakou funkci. V příkladném provedení je průmyslový robot angulámího typu, přičemž lze řešení aplikovat na průmyslové roboty kartézského, sférického, cylindrického typu nebo průmyslové roboty SCARA nebo případně jiné.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Efektor (1) robotického ramena zahrnující alespoň jeden uchopovací prvek (2) pro uchopení předmětů, vyznačující se tím, že dále zahrnuje zařízení pro mechanické buzení vibrací v uchopeném předmětu, snímač vibrací a přítlačnou pružinu (6), přičemž zařízení pro mechanické buzení vibrací je pružinou (6) tlačeno k uchopenému předmětu.
2. 2. Efektor (1) robotického ramena podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízení pro mechanické buzení vibrací je piezoelektrické kladívko (3).
3. 3. Efektor (1) robotického ramena podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zařízení pro mechanické buzení vibrací obsahuje piezoelektrické krystaly (8) uspořádané do vrstev pro snímaní vibrací.
4. 4. Efektor (1) robotického ramena podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že pružina (6) je umístěná na podstavci (4).
5. 5. Efektor (1) robotického ramena podle nároku 4, vyznačující se tím, že pružina (6) je tlačná.
6. 6. Efektor (1) robotického ramena podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že uchopovací prvky (2) jsou kterékoliv ze skupiny podtlakových, mechanických nebo magnetických uchopovacích prvků (2).
7. 7. Průmyslový robot (11), vyznačující se tím, že obsahuje efektor (1) robotického ramena podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6.
8. 8. Průmyslový robot (11) podle nároku 7, vyznačující se tím, že průmyslový robot (11) je angulámího, kartézského, sférického nebo cylindrického typu, nebo SCARA.