CZ301571B6 - Kalibracní zamerovac, robotizovaný stroj s kalibracním zamerovacem, a zpusob nastavení robotizovaného stroje prostrednictvím kalibracního zamerovace - Google Patents

Abstract

Kalibracní zamerovac (28) obsahuje nástroj (18) odnímatelne nesený na uložení (16) pro sledování programovatelné dráhy (42) po zpracovávaném predmetu (26), pricemž kalibracní zamerovac (28) obsahuje pouzdro (30), tvarované jako nástroj (18), pro nesení na uložení (16). Uvnitr pouzdra (30) je upevnen laser (32) pro vysílání laserového svazku (34) na zpracovávaný predmet (26), pricemž laser má nastavitelnou ohniskovou vzdálenost pro zaostrování laserového svazku do zaostreného ozarovacího bodu pri odpovídajících ruzných odstupových vzdálenostech od pouzdra (30). K laseru je pracovne pripojen napájecím kabelem (38) oddelene uložený napájecí zdroj (36). Dále je predmetem rešení robotizovaný stroj s výše uvedeným zamerovacem, obsahující víceosé rameno (12), podporující na distálním konci nástroj (18) ve forme plazmové stríkací pistole, pricemž pistole obsahuje plazmovou stríkací trysku (20) v ní uloženou, a pouzdro (30) zamerovace (28) obsahuje druhou plazmovou trysku, mající v sobe utesnene uložený laser. Predmetem rešení je rovnež zpusob nastavení robotizovaného stroje prostrednictvím kalibracního zamerovace (28), pri kterém se zamerovac (28) vsadí do stroje (10), stroj (10) se uvede v cinnost, aby pohyboval zamerovacem (28) po dráze, která se programuje, a laserový svazek (34) se za zamerovace (28), který je uložen v odstupu od zpracovávaného predmetu (26), vysílá do bodu programované dráhy na zpracovávaném predmetu (26) a zaostrí se do zaostreného ozarovacího bodu (34a) na zpracovávaném predmetu (26), a zmerí se vzdálenost (A) zaostreného ozarovacího bodu od referencního bodu na zamerovaci (28) a zaznamená se ve stroji (10) pro jeho nast

Description

Kalibrační zaměřovač, robotizovaný stroj s kalibračním zaměřovačem, a způsob nastavení robotízovaného stroje prostřednictvím kalibračního zaměřovače

Oblast techniky

Vynález se týká robotizovaných strojových nástrojů a konkrétněji jejich kalibrace.

to Dosavadní stav techniky

Robotizované strojové nástroje se používají v různých uspořádáních pro vykonávání různých výrobních operací při výrobě různých strojních součástek. Typický nástroj je nesený ve víceosém stroji pro sledování programované dráhy po obrysech trojrozměrného zpracovávaného předmětu.

Zpracovávaný předmět může vyžadovat přesné obrábění jeho povrchového obrysu na konkrétní tvar, nebo může vyžadovat svařování v určitých oblastech na obrysu, nebo může vyžadovat například vytváření povlaku na jeho povrchu.

V jednom příkladném uspořádání je plazmová pistole osazena na distálním konci (konci vzdále20 ném od upevnění) kloubového ramena robota, majícím více stupňů pohybu, jako je translační posun nebo otáčení nebo obojí. Stroj může být naprogramován pro zaměřování plazmové pistole směrem k povrchu zpracovávaného předmětu a sledování naprogramované dráhy pro samočinné plazmové stříkání vhodného materiálu na zpracovávaný předmět.

Zpracovávaný předmět může být statorová lopatka plynové turbíny, mající složený trojrozměrný (3-D) obrys, vyžadující nanášení tepelného bariérového povlaku plazmovým stříkáním. Pro plazmové stříkání rovnoměrného povlaku na celý povrch zpracovávaného předmětu musí plazmová pistole sledovat přesnou stříkací dráhu, při udržování vhodné odstupové vzdálenosti od povrchu zpracovávaného předmětu.

Program dráhy může být získáván strojem ručním přepolohováním plazmové pistole bod po bodu okolo povrchu zpracovávaného předmětu a zaznamenáváním odpovídajících souřadnic polohy pistole v každém požadovaném bodě na dráze. Dráha je typicky pravoúhelníkové mřížka mnoha jednotlivých bodů, do nichž může být plazmová pistole zaměřována během naprogramovaného sledu. Alternativně může být programovaná dráha pro plazmovou pistoli analyticky určována při využití schopností pohybu stroje vzhledem ke zpracovanému předmětu v něm neseného.

Příklady řízených strojových nástrojů jsou uvedeny v DE-C 19832206 a DE-A 19824413.

Stroj musí být v každém případě vhodně kalibrován pro zajišťování přesnosti programové dráhy vzhledem k jednotlivému zpracovávanému předmětu. Rovněž mají zpracovávané předměty, které jsou nominálně totožné, výrobní tolerance, které ovlivňují jejich konečné rozměry. Je tak v typickém případě požadováno kalibrovat stroj tak, aby jeho každá část byla zpracovávána pro maximalizaci přesnosti výrobního procesu, jemuž je podrobována.

Kalibrace robotízovaného stroje je v typickém případě dosahována použitím zaměřovače s pryžovým nebo pružinovým kontaktem, konkrétně uspořádaným pro ukládání ramene robota tak, že je ramenu umožňováno sledovat požadovanou dráhu, takže zaměřovač se může dostávat do styku se zpracovávaným předmětem bez jeho poškození. Zaměřovač vyžaduje opatrný pohyb ramene robota tak, že se zaměřovač přibližuje ke zpracovávanému předmětu, který jím může být poškozován. Tento proces je opatrný a pomalý aje vystaven nepřesnostem, když je zaměřovač stlačován v jeho zamýšlených bodech dotyku. Dotyk mezi zaměřovačem a zpracovávaným předmětem také může zpracovávaný předmět kontaminovat.

-1CZ 301571 B6

Kupříkladu vyžaduje plazmové stříkání čistý zpracovávaný předmět, který by mohl být kontaminován stykem se zaměřovačem. Kalibrace programované dráhy, používající kontaktní zaměřovač, nutně vyžaduje přídavný zpracovávací krok pro čištění zpracovávaného předmětu po kalibraci a před plazmovým stříkáním.

Kontaktní zaměřovače tak omezují rychlost, s níž je možno vyvinout dráhy programu robota. Také omezují přesnost polohy nástroje v průběhu programové dráhy. Mohou také kontaminovat zpracovávaný předmět při kontaktu s ním a mohou poškozovat samotný zpracovávaný předmět nebo robotizovaný stroj, když dojde k neúmyslnému dotyku se zpracovávaným předmětem pří io přesunu.

Za účelem zlepšení kalibračního a výrobního procesu je proto žádoucí vytvořit bezkontaktní kalibrační zaměřovač pro víceosý nástroj.

Podstata vynálezu

Vynález přináší kalibrační zaměřovač pro robotizovaný stroj obsahující nástroj odnímatelné nesený na uložení (úložném prostředku) pro sledování programovatelné dráhy po zpracovávaném předmětu, přičemž kalibrační zaměřovač obsahuje pouzdro, tvarované jako uvedený nástroj, pro nesení na uvedeném uložení, přičemž podle vynálezu je uvnitř pouzdra upevněn laser pro vysílání laserového svazku na uvedený zpracovávaný předmět, přičemž laser má nastavitelnou ohniskovou vzdálenost pro zaostřování laserového svazku do zaostřeného ozařovacího bodu při odpovídajících různých odstupových vzdálenostech od pouzdra, a přičemž k laseru je pracovně připo25 jen napájecím kabelem odděleně uložený napájecí zdroj.

Vynález dále přináší robotizovaný stroj s výše uvedeným kalibračním zaměřovačem, vyznačující se tím, že obsahuje víceosé rameno, podporující na distálním konci nástroj ve formě plazmově stříkací pistole, přičemž pistole obsahuje plazmovou stříkací trysku v ní uloženou, a pouzdro zaměřovače obsahuje druhou plazmovou trysku, mající v sobě utěsněné uložený laser.

S výhodou je uvedená druhá tryska axiálně rozštěpena pro zajištění vzájemného těsného zasunutí s laserem v ní uloženým,

Laser je dále s výhodou uspořádán tak, že vysílá viditelný laserový svazek pro viditelné vytváření zaostřeného ozařovacího bodu.

Robotizovaný stroj s výhodou dále obsahuje programovatelnou řídicí jednotku, pracovně spojenou s víceosým ramenem pro řízení jeho polohy, přičemž řídicí jednotka je uspořádána pro to, aby obsahovala programovanou dráhu pro zaměřovač, nesený na rameni, pro udržování odstupové vzdálenosti od zpracovávaného předmětu.

Vynález dále přináší způsob nastavení robotizováného stroje prostřednictvím navrhovaného kalibračního zaměřovače, přičemž způsob se vyznačuje tím, že se zaměřovač vsadí do stroje, stroj se uvede v činnost, aby pohyboval zaměřovačem po uvedené dráze, která se programuje, a laserový svazek se ze zaměřovače, který je uložen v odstupu od zpracovávaného předmětu, vysílá do bodu programované dráhy na zpracovávaném předmětu a zaostří se do zaostřeného ozařovacího bodu na zpracovávaném předmětu, a změří se vzdálenost zaostřeného ozařovacího bodu od referenčního bodu na zaměřovači a zaznamená se ve stroji pro jeho nastavení.

Podle dalšího znaku způsobu podle vynálezu se postupně přestavuje poloha ramene a zaměřovače na něm uloženého, pro přesun po dráze po zpracovávaném předmětu, mající tvar mřížky, která má více jednotlivých bodů do nichž se postupně umísťuje zaostřený ozařovací bod, a měří se vzdálenosti zaostřeného ozařovacího bodu od referenčního bodu na zaměřovači a zaznamená-2CZ JU1371 Bó vají se ve stroji pro jeho nastavení. Poloha ramene se přestavuje oddalováním zaměřovače od zpracovávaného předmětu, zaměřovačem se pohybuje do strany a poté se zaměřovač vysouvá směrem ke zpracovávanému předmětu.

Dráha zaměřovače se může programovat ovládáním ramene pro nasměrovávání zaměřovače do bodů mřížky pro vytváření odpovídajících zaostřených ozařovacích bodů v těchto bodech, a v řídící jednotce se zaznamenávají souřadnice zaměřovače vzhledem ke zpracovávanému předmětu v každém z bodů mřížky.

ío Alternativně se může programovaná dráha zaměřovače programovat analytickým určováním souřadnic zaměřovače vzhledem ke zpracovávanému předmětu v každém z bodů mřížky pro stanovování odpovídajících odstupových vzdáleností v těchto bodech, analytické souřadnice se zaznamenávají v řídicí jednotce, a stroj vybavený zaměřovačem se uvádí v činnost pro sledování uvedené programované dráhy a postupné zaostřování laserového svazku do bodů odpovídajících analyticky určeným souřadnicím bodů mřížky, přičemž zaostřené ozařovací body se nastavují tak, aby byly zaostřené na zpracovávaném předmětu v každém odpovídajícím bodě mřížky, a zaznamenané souřadnice v řídicí jednotce se korigují na nastavenou polohu zaostřeného ozarovacího bodu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 schéma víceosého strojového nástroje, uspořádaného pro plazmové stříkání na zpracovávaný předmět, obr. 2 zvětšený pohled, v rozloženém uspořádání, na pracovní konec příkladného strojového nástroje z obr. 1, a zaměnitelný kalibrační zaměřovač podle příkladného provedení, obr. 3 axiální řez kalibračním zaměřovačem z obr. 2, vedený rovinou 3-3, a obr. 4 zvětšený pohled na kalibrační zaměřovač, osazený na robotizovaném stroji z obr. 1, pro jeho kalibraci v souladu s příkladným způsobem, znázorněným formou vývojového diagramu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněn robotizovaný stroj 10, obsahující víceosově kloubově připojené rameno 12, jehož poloha je pracovně ovládaná programovatelnou řídicí jednotkou 14. Stroj může být vytvořen jako jakékoli obvyklé uspořádání pro vykonávání různých opracovávacích operací podle potřeby, zahrnujících například obrábění, svařování a plazmové stříkání. Takové stroje jsou běžně označovány jako s počítačovým numerickým řízením (CNC) nebo digitálním numerickým řízením (DNC), jejichž různé pracovní operace mohou být programovány v softwaru a uloženy ve vhodné pamětí v řídicí jednotce pro její automatický chod.

V příkladném provedení, znázorněném na obr. 1, je robotizované rameno 12 kloubově připojeno v různých kloubech pro vyvolávání Šestiosých pohybů uložení 16 na distálním konci ramena (tj.

oddáleném od jeho nosiče). Odpovídajících Šest stupňů pohybu jsou všechny rotační, jak je vyznačeno šesti dvoustrannými šipkami, znázorněnými na obr. 1.

Strojový nástroj 18 v příkladném provedení plazmové stříkací pistole je odnímatelně nesen v uložení 16. Plazmová pistole obsahuje hlavní těleso, které je vhodně vodou chlazené, a je na něm odnímatelně uložena plazmová stříkací tryska 20, podrobněji znázorněná na obr. 2.

Plazmová hýska 20 je válcovitá a je tvarovaná tak, že je vložena do odpovídající hlavně plazmové pistole, přičemž pro našroubování trysky na hlaveň pistole je použita pridržná matice. Tryska

-3CZ 301571 B6 obsahuje vhodné O-kroužky pro zajišťování tekutinového těsnění s hlavní a těsnění chladicí vody v pistoli, která zde cirkuluje během chladicího provozu plazmové pistole.

Jak je opět patrné z obr. 1, zahrnuje stroj 10 také úložný stůl 24, na němž může být vhodně ulo5 žen zpracovávaný předmět 26. V příkladném provedení zavádí úložný stůl dva přídavné stupně pohybu, včetně otáčení stolu ajeho naklánění, když je kombinováno se šesti stupni pohybu robotizovaného ramene j2 pro vyvolávání celkem osmi stupňů pohybu mezí ramenem a stolem. Nástroj J8 ve formě plazmové pistole (dále, pokud jde o vztahovou značku ]_8, krátce: plazmová pistole 18) a zejména plazmová tryska 20 této pistole, může tak být směrována do jakékoli poloío hy na vystaveném povrchu zpracovávaného předmětu 26, uloženého na stole 24.

Robotizovaný víceosový stroj 10, popsaný výše, a zpracovávaný předmět 26, mohou mít jakýkoli vhodný tvar. Například může mít zpracovávaný předmět 26 na příkladě lopatky plynové turbíny tvar zakřivené profilové plochy lopatky, mající obecně konkávní tlakovou stranu a obecně kon15 vexní opačnou sací stranu, uspořádanou podélně od kořene ke konci mezí předním a zadním okrajem lopatky.

Jelikož je lopatka vystavena během práce plynové turbíny působení horkých plynných spalin, je žádoucí opatřit lopatku keramickým tepelně bariérovým povlakem, který se obvykle nanáší plaz20 movým stříkáním pomocí plazmové stříkací pistole 18. Lopatka 26 je pouze jedna z většího počtu lopatek, potřebných v jedné plynové turbíně, které mohou být opatřeny plazmově stříkaným povlakem při použití stroje 10.

Plazmově stříkaný povlak lopatky však vyžaduje přesnou orientaci plazmové trysky 20 vzhledem k povrchu lopatky, a tryska musí přesně přejít přes celý povrch lopatky pro dokončení vytváření jejího stříkaného povlaku.

Pro přesnější programování řídicí jednotky 14 pro požadovanou dráhu trysky přes zpracovávaný předmět slouží kalibrační laserový zaměřovač 28 pro použití s jinak běžným robotizovaným stro30 jem 10.

Jak je znázorněno na obr, 2 a 3, laserový zaměřovač 28 obsahuje válcové pouzdro 30, uspořádané podobně jako plazmová tryska 20, a s výhodou s ní primárně shodné. Tímto způsobem může být pouzdro 30 zaměřovače přímo zaměněno s plazmovou tryskou 20 v hlavni plazmové pistole jako shodná náhrada, až na to, že není konfigurováno pro použití jako plazmová stříkací tryska. Místo toho je v pouzdře zaměřovače upevněn laser 32 pro vysílání laserového svazku 34 na zpracovávaný předmět 26, jak je podrobněji znázorněno na obr. 4.

Jak je znázorněno na obr. 2 a 3, je laser 32 s výhodou pevně osazen uvnitř pouzdra 30, a má odlehle umístěný napájecí zdroj 36, spojený s laserem vhodným napájecím vedením nebo kabelem 38. V prostoru, který je k dispozici v běžné plazmové stříkací trysce 20, tak může být uložen běžný minilaser, dálkově napájený ze zdroje 36, který může být bateriový, s ručním zapínacím a vypínacím spínačem pro buzení laseru v případě potřeby. Laser může mít jakýkoli vhodný tvar, jakoje červený diodový laser pro vysílání viditelného červeného laserového svazku.

V přednostním provedení, znázorněném na obr. 3, obsahuje laser 32 zabudovanou zaostřovací čočku, mající nastavitelnou ohniskovou vzdálenost pro zaostřování laserového svazku 34 do zaostřeného ozařovacího bodu 34a, pozorovatelného na povrchu zpracovávaného předmětu 26, jak je patrné na obr, 4, Nastavitelná ohnisková vzdálenost dovoluje, aby byl vytvářen zaostřený ozařovací bod s předem určenou odstupovou vzdáleností A, měřenou mezi povrchem zpracovávaného předmětu a Čelním (distálním) koncem pouzdra 30 zaměřovače. Obr. 3 znázorňuje jmenovitou odstupovou vzdálenost A zaostřeného ozařovacího bodu 34a. a poněkud delší vzdálenost A+ od odpovídající polohy zaostřeného ozařovacího bodu.

-4CL JU13/I BO

Laser 32, znázorněný na obr. 3, je tak s výhodou konfigurován tak, že vysílá viditelný laserový svazek 34 pro viditelné vyvolávání zaostřeného ozařovacího bodu 34a. Uložením laseru 32 do vrtání pouzdra 30 zaměřovače laserový svazek přesně reprodukuje orientaci plazmového stříkání, které by jinak bylo vysíláno z nemodifikované plazmové stříkací trysky, použité pro vytvoření s pouzdra zaměřovače.

Uvedená druhá plazmová tryska, tvořící pouzdro 30 zaměřovače, je s výhodou v jedné obvodové poloze axiálně rozštěpena, jak je znázorněno na obr. 2 a 3, a vrtání pouzdra je vhodně obrobeno podle potřeby pro těsné zasunutí laseru 32. Rozštěpené pouzdro zavádí pružnost pro těsné zasulo nutí laseru do vrtání pouzdra, aniž by byl poškozen samotný laser. Vstupní konec pouzdra 30 zaměřovače a axiální rozštěp jsou s výhodou vyplněny vhodným těsnicím prostředkem 40, jako silikonem, pro těsněné uložení laseru v pouzdře 30.

Jak je uvedeno výše, je výhodou použití druhé plazmové stříkací trysky, jako je tryska 20, pro pouzdro 30 zaměřovače, její téměř shodné uspořádání pro uložení v hlavni plazmové pistole, takže může být vhodně těsněna pro vymezování vodního chladivá během provozu. Podobně jako původní plazmová tryska 20 obsahuje pouzdro 30 vhodná O-kroužková těsnění, která těsní obvod pouzdra vůči hlavni pistole, při držení maticí 22, jak je znázorněno na obr. 2.

Laserový zaměřovač 28 je na obr. 4 znázorněn osazený v plazmové pistoli 18 shodným způsobem, jako plazmová tryska 20, znázorněná na obr. 1, kterou nahrazuje. Kombinace laserového zaměřovače 28 a robotizovaného stroje podstatně zlepšuje přesnost kalibrace řídicí jednotky 14, znázorněné schematicky na obr. 4, a podstatně zlepšuje rychlost kalibrace. Jelikož se žádná část laserového zaměřovače 28 nedotýká za provozu zpracovávaného předmětu 26, je vyloučena jeho kontaktní kontaminace. Jelikož je použit pro polohování plazmové pistole vzhledem ke zpracovávanému předmětu 26 pouze viditelný laserový svazek 34, je také vyloučeno poškození samotného zpracovávaného předmětu nebo robotizovaného stroje neúmyslným vzájemným kontaktem.

Obr. 4 schematicky znázorňuje formou vývojového diagramu přednostní způsob použití lasero30 vého zaměřovače 28 pro kalibraci robotizovaného stroje. Laserový zaměřovač se nejprve vloží do plazmové pistole J_8 stroje stejným způsobem, jako plazmová stříkací tryska 20, znázorněná na obr. 1, kterou dočasně nahrazuje. Stroj může být poté ovládán běžným způsobem tak, že pohybuje zaměřovačem 28, osazeným na robotizovaném rameni, nebo ho polohuje, po požadované dráze, která může být programována vhodným softwarem v řídicí jednotce f4.

Příkladné provedení programované dráhy je reprezentováno pravoúhelníkovou mřížkovou dráhou 42, mající svislé a vodorovné čáry, vzájemně se protínající v odpovídajících bodech mřížky. Body mřížky mohou být použity pro mapování celé vystavené plochy zpracovaného předmětu (lopatky) 26, vyžadující plazmové stříkání. Dráha, naprogramovaná do řídicí jednotky, může mít jakýkoli vhodný tvar, který přechází plazmová stříkací pistole zjednoho bodu do druhého okolo povrchu zpracovaného předmětu (lopatky) 26.

Použití laserového zaměřovače 28 podle vynálezu poskytuje řadu výhod pro zlepšování naprogramované dráhy. Stroj je na počátku uveden v činnost k tomu, aby pohyboval zaměřovačem 28 po požadované dráze na zpracovávaném předmětu, a zaměřovač se budí pro vysílání laserového svazku 34 do zaostřeného ozařovacího bodu 34a na zpracovávaném předmětu. Při srovnání s běžným kontaktním zaměřovačem umožňuje laserový zaměřovač 28 vidět, kde se zaostřený ozařovací bod 34a na zpracovávaném předmětu nachází, aniž by docházelo k jakémukoli fyzickému kontaktu mezi ukazatelem a zpracovávaným předmětem. Vizuální pozorování zaostřeného ozařovacího bodu 34a laserového svazku 34 samotného dovoluje přesné vyřizování plazmové pistole se zpracovávaným předmětem (lopatkou) 26.

Jelikož je použit zaostřovaný laser, je také vizuálně pozorováno přesné určení požadovaného odstupu A, znázorněného na obr. 4, a to pozorováním, zda je nebo není ozařovací bod 34a lase-5CZ 301571 B6 rového svazku na povrchu zpracovávaného předmětu zaostřený. Laserový zaměřovač 28 bude mít požadovanou odstupovou vzdálenost A od bodu 34a, když je bod vidět zaostřený na zpracovávaném předmětu s přesným a jasným ohraničením. Potvrzení požadované odstupové vzdálenosti A je možné získat v případě potřeby ručním změřením vzdálenosti mezi zpracovávaným předmětem a distálním koncem zaměřovače 28.

Stroj může pracovat tak, že plazmová pistole a na ní nesený laserový zaměřovač budou přestavovány po celé požadované mřížkové dráze 42 bod od bodu, přičemž zaostřený bod 34a se postupně přestavuje s odpovídající odstupovou vzdáleností A. Robotizované rameno a na něm jo osazený laserový zaměřovač 28 tak může být postupně přestavován pro vykonávání požadovaného posunu po mřížkové dráze 42 po zpracovávaném předmětu 26. Bod 34a zaostření se potom přestavuje na více jednotlivých bodech mřížky, reprezentovaných požadovanou dráhou.

V závislosti na specifickém tvaru zpracovávaného předmětu 26 a na tom, zda je nebo není is možnost dotyku mezi plazmovou pistolí a zpracovávaným předmětem po programované dráze, může být laserový zaměřovač jednoduše přesouván do strany nebo k povrchu zpracovávaného předmětu a od něj. Například znázorňuje obr. 4, že robotizované rameno může být nově potahováno oddálením laserového zaměřovače 28 od zpracovávaného předmětu, po čemž následuje pohyb zaměřovače do strany směrem k dalšímu bodu mřížky, načež se poté zaměřovač 28 přibli20 žuje nebo vysouvá směrem dovnitř ke zpracovávanému předmětu tak, že vysílá laserový svazek do příštího požadovaného bodu mřížky. Plazmová stríkací pistole je tak lehce zatažena od blízkosti zpracovávaného předmětu, když se zpracovávaný předmět a robotizované rameno pohybují v rámci jejich společných osmi stupňů pohybu od bodu k bodu.

Laserový zaměřovač 28, znázorněný na obr. 4, dovoluje řídicí jednotce 14 stroje, aby byla vhodným způsobem naprogramována s výhodami poskytovanými referenčním laserovým svazkem 34. Programovací dráha může být například vytvářena ručně tím, že se nejprve na povrchu zpracovávaného předmětu vytvoří jakýmkoli vhodným způsobem požadovaná mřížková dráha 42, jako vytvořením odpovídajících značek na tomto povrchu. Robotizované rameno se potom ručně ovlá30 dá pro směrování laserového zaměřovače 28 do mřížkových bodů tak, že se na nich vytvoří odpovídající zaostřený ozařovací bod 34a.

Když je zaostřovaný ozařovací bod v požadovaném bodě mřížky, a bod je zaostřený, je orientace plazmové pistole v prostoru vzhledem ke zpracovávanému předmětu fixována, s vhodnou odstu35 po vou vzdáleností A. Řídicí jednotka J4 může být po té uvedena v činnost obvyklým způsobem pro zaznamenání šesti souřadnic robotizovaného ramene a dvou souřadnic úložného stolu, které potom identifikují polohu laserového zaměřovače 28 v prostoru vzhledem ke zpracovávanému předmětu na každém z požadovaných bodů mřížky.

Jak je znázorněno ve vývojovém diagramu na obr. 4, je prováděno ruční programování řídicí jednotky bod po bodu přestavováním potahy laserového bodu a zaznamenáváním jeho odpovídajících osmi souřadnic. Když byly všechny body mřížky osvětleny zaostřeným ozařovacím bodem 34a a do řídicí jednotky bylo zaznamenáno odpovídajících osm souřadnic robotizovaného ramene a úložného stoluje programovaná dráha dokončena a je utažena v řídicí jednotce.

Po naprogramování se laserový zaměřovač 28 sejme z hlavně pistole a nahradí se plazmovou tryskou 20. Rameno robota se poté ovládá obvyklým způsobem pro plazmové stříkání na zpracovávaný předmět při používání příslušné stríkací trysky 20, které sleduje naprogramovanou dráhu, vytvořenou použitím laserového zaměřovače 28. Rychlost plazmového stříkání po naprogra50 mované dráze může být podstatně zvýšena nad kalibrační rychlost, jak je potřeba pro maximalizaci rychlosti.

Řídicí jednotka 14 může být alternativně analyticky programována při použití výkresových specifikací pro konkrétní zpracovávaný předmět 26 a pohybových schopností robotizovaného

-6CZ 301571 B6 stroje. Souřadnice zaměřovače 28 vzhledem ke zpracovávanému předmětu 26, jak jsou reprezentovány jeho výkresovými rozměiy, mohou být analyticky určeny v každém požadovaném bodě mřížky pro vyvolání požadovaných odpovídajících odstupových vzdáleností A v těchto bodech. Analyticky určené souřadnice pro šest stupňů pohybu ramene robota a dva stupně pohybu úlož5 ného stolu 24 mohou být zaznamenány nebo uloženy v řídicí jednotce 14,

Stroj může být potom ovládán pro sledování analyticky určené dráhy a postupně za sebou promítat zaostřený ozařovací bod 34a laserového svazku do požadovaných bodů mřížky na skutečném zpracovávaném předmětu 26, osazeném na stole 24.

io

Jelikož s jakýmkoli zpracovávaným předmětem jsou spojeny výrobní tolerance, bude aktuální relativní poloha mezi laserovým zaměřovačem 28 a aktuálním zpracovávaným předmětem 26, osazeným na stole 24, zahrnovat určité nepřesnosti. Pozorováním zaostřeného ozařovacího bodu 34a, když prochází po požadované mřížkové dráze po aktuálním zpracovávaném předmětu 26, mohou být snadno chyby vzájemného vyřízení s požadovanou mřížkovou dráhou snadno pozorovány, a jakékoli nepřesnosti odstupových vzdáleností A, které vyvolají rozostření ozařovacího bodu 34a, budou potom také snadno pozorovány.

Operátor stroje potom seřídí polohu bodu na kterýkoli z bodů mřížky seřízením jednoho nebo více z odpovídajících osmi stupňů pohybu ramena robota na úložném stolu. Po správném seřízení polohy bodu do odpovídajícího bodu mřížky mohou být zaznamenané souřadnice v řídicí jednotce 14 vhodně korigovány pro odpovídající korigování naprogramované dráhy.

Zvláštní výhodou laserového zaměřovače 28 je schopnost polohovat zaostřený ozařovací bod 34a do jakékoli polohy na zpracovávaném předmětu 26. Pro zpracovávané předměty, mající lokální nespojitosti nebo rychle se měnící obrys, jako jsou přechodová zaoblení, dovoluje laserový zaměřovač přesné polohování plazmové pistole s nerušeným prohlížením místa. Programovaná dráha může být rychle a přesně generována, což není jinak možné s běžným kontaktním zaměřovačem.

Laserový zaměřovač 28, kdyžje použit v jinak běžném robotizovaném stroji, se může bezpečně zaměřit na jakékoli konkrétní místo nebo požadovanou dráhu okolo složité geometrie, používající nastavitelnou délku ohniskové vzdálenosti, mající zaostřený ozařovací bod o velikosti až okolo 0,5 mm. Taková přesnost v robotizovaných dráhách je kritická v přesném svařování nebo plaz35 movém stříkání, ale může být také použita v různých obráběcích pochodech, kde je to požadováno. Laserový zaměřovač může být přístupný pro jakýkoli typ odnímatelného obráběcího nástroje pro jeho nahrazování a kalibrování jakékoli programové dráhy pro něj.

Jelikož robotizované stroje jsou nutně vybaveny schopností měřit souřadnice zaznamenáním sou40 řadnic, odpovídajících stupňům pohybu, může být laserový zaměřovač přídavně použit s touto schopností měřit souřadnice pro jiné účely než opracovávání. Například může stroj pracovat pri použití laserového zaměřovače pro přesné měření různých rozměrů od bodu k bodu na typickém zpracovávaném předmětu.

Jelikož zaměřovače s pryžovým nebo pružinovým kontaktem nutně vyžadují kontakt se zpracovávaným předmětem, je znesnadněno přesné určování odstupu nástroje od zpracovávaného předmětu. Jelikož laserový zaměřovač nekontaktuje zpracovávaný předmět, může být použit pro přesné měření odstupu samotného laserového zaměřovače, a odpovídajícím způsobem odstupu jinak shodné plazmové trysky,

Γ když vynález byl popsán na přednostním provedení, bude odborníkům v oboru zřejmé, že je možné provést různé obměny, aniž by se opustil jeho rozsah. Vynález proto není omezen na konkrétní provedení, které je zde uvedeno jako nejvhodnější způsob jeho realizace, ale zahrnuje všechna provedení, spadající do rámce patentových nároků.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Kalibrační zaměřovač (28) pro robotizovaný stroj (10) obsahující nástroj (18) odnímatelně nesený na uložení (16) pro sledování programovatelné dráhy (42) po zpracovávaném předmětu (26), přičemž kalibrační zaměřovač (28) obsahuje pouzdro (30), tvarované jako uvedený nástroj (18), pro nesení na uvedeném uložení (16), vyznačený tím, že uvnitř pouzdra (30) je upevněn laser (32) pro vysílání laserového svazku (34) na uvedený zpracovávaný předmět (26), io přičemž laser (32) má nastavitelnou ohniskovou vzdálenost pro zaostřování laserového svazku (34) do zaostřeného ozařovacího bodu (34a) při odpovídajících různých odstupových vzdálenostech od pouzdra (30), a přičemž k laseru (32) je pracovně připojen napájecím kabelem (38) odděleně uložený napájecí zdroj (36).

   15
2. 2. Robotizovaný stroj se zaměřovačem podle nároku 1, vyznačený tím, že stroj (10) obsahuje víceosé rameno (12), podporující na distálním konci nástroj (18) ve formě plazmové stříkací pistole, přičemž pistole obsahuje plazmovou stříkací trysku (20) v ní uloženou, a pouzdro (30) zaměřovače (28) obsahuje druhou plazmovou trysku, mající v sobě utěsněné uložený laser.
3. 3. Robotizovaný stroj se zaměřovačem podle nároku 2, vyznačený tím, že uvedená druhá tryskaje axiálně rozštěpena pro zajištění vzájemného těsného zasunutí s laserem (32) v ní uloženým.

   25
4. 4. Robotizovaný stroj se zaměřovačem podle nároku 2, vyznačený tím, že laser (32) je uspořádán tak, že vysílá viditelný laserový svazek (34) pro viditelné vytváření zaostřeného ozařovacího bodu (34a).
5. 5. Robotizovaný stroj se zaměřovačem podle nároku 2, vyznačený tím, že dále obsado huje programovatelnou řídicí jednotku (14), pracovně spojenou s víceosým ramenem (12) pro řízení jeho polohy, přičemž řídicí jednotka (14) je uspořádána pro to, aby obsahovala programovanou dráhu pro zaměřovač (28), nesený na rameni (12), pro udržování odstupové vzdálenosti od zpracovávaného předmětu (26).

   35
6. 6. Způsob nastavení robotizovaného stroje prostřednictvím kalibračního zaměřovače (28) podle nároku 1, vyznačený tím, že se zaměřovač (28) vsadí do stroje (10), stroj (10) se uvede v činnost, aby pohyboval zaměřovačem (28) po dráze, která se programuje, a laserový svazek (34) se ze zaměřovače (28), který je uložen v odstupu od zpracovávaného předmětu (26), vysílá do bodu programované dráhy na zpracovávaném předmětu (26) a zaostří se do zaostřeného

   40 ozařovacího bodu (34a) na zpracovávaném předmětu (26), a změří se vzdálenost (A) zaostřeného ozařovacího bodu (34a) od referenčního bodu na zaměřovači (28) a zaznamená se ve stroji (10) pro jeho nastavení.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačený tím, že se postupně přestavuje poloha ramene

   45 (12) a zaměřovače (28) na něm uloženého, pro přesun po dráze (42) po zpracovávaném předmětu (26), mající tvar mřížky, která má více jednotlivých bodů do nichž se postupně umísťuje zaostřený ozařovací bod (34a), a měří se vzdálenosti (A) zaostřeného ozařovacího bodu od referenčního bodu na zaměřovači (28) a zaznamenávají se ve stroji (10) pro jeho nastavení.

   50
8. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že se přestavuje poloha ramene (12) oddalováním zaměřovače (28) od zpracovávaného předmětu (26), zaměřovačem (28) se pohybuje do strany a poté se zaměřovač (28) vysouvá směrem ke zpracovávanému předmětu (26).

   -8CL JU13/1 DO
9. 9. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že se dráha zaměřovače (28) programuje ovládáním ramene (12) pro nasměrovávání zaměřovače (28) do bodů mřížky pro vytváření odpovídajících zaostřených ozařovacích bodů v těchto bodech, a v řídicí jednotce (14) se zaznamenávají souřadnice zaměřovače (28) vzhledem ke zpracovávanému předmětu (26) v každém z bodů

   5 mřížky.
10. 10. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že se programovaná dráha zaměřovače (28) programuje analytickým určováním souřadnic zaměřovače (28) vzhledem ke zpracovávanému předmětu (26) v každém z bodů mřížky pro stanovování odpovídajících odstupových vzdáleío ností v těchto bodech, analytické souřadnice se zaznamenávají v řídicí jednotce (14), a stroj (10) vybavený zaměřovačem (28) se uvádí v činnost pro sledování uvedené programované dráhy a postupné zaostřování laserového svazku (34) do bodů odpovídajících analyticky určeným souřadnicím bodů mřížky, přičemž zaostřené ozařovací body (34a) se nastavují tak, aby byly zaostřené na zpracovávaném předmětu (26) v každém odpovídajícím bodě mřížky, a zaznamena15 né souřadnice v řídicí jednotce (14) se korigují na nastavenou polohu zaostřeného ozařovacího bodu (34a).