DE102009036290A1 - Straight and round circumferential surfaces finish processing method for frame-like housing part of digital camera, involves measuring pressing force of workpiece during processing, and controlling force according to set points requirement - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Finishbearbeitung von geraden und gerundeten Umfangsflächen eines Werkstücks, welches mit einem umfangsseitig überstehenden Rand an einem Werkstückträger befestigt ist.The invention relates to a method for finish machining of straight and rounded peripheral surfaces of a workpiece, which is fastened with a peripherally projecting edge on a workpiece carrier.
Bei dem Werkstück kann es sich beispielsweise um ein rahmenförmiges Gehäuseteil für Digitalkameras und dergleichen handeln, die umfangsseitig eine hochwertige metallische Oberfläche aufweisen sollen. Dabei werden bisweilen hohe Anforderungen an die Einhaltung vorgegebener Konturen gestellt. Die Umfangsflächen dürfen keinerlei Welligkeiten und Unebenheiten aufweisen, die bei aufscheinendem Licht sichtbar sind oder ertastet werden können. Kanten, die scharfkantig oder mit einer Fase abgestuft sind, müssen als prägnante Kante sichtbar sein und dürfen keine unerwünschten Rundungen aufweisen. Die gestellten Anforderungen können durch einen Bandschleifprozess nicht erfüllt werden.The workpiece may be, for example, a frame-shaped housing part for digital cameras and the like, which should have a high-quality metallic surface on the circumference. At times high demands are placed on compliance with given contours. The peripheral surfaces must not show any ripples and unevennesses that are visible or palpable in the light of light. Edges that are sharp-edged or chamfered must be visible as a sharp edge and should not show any unwanted curves. The requirements can not be met by a belt grinding process.
Aus
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Finishbearbeitung von geraden und gerundeten Umfangsflächen eines Werkstücks anzugeben, mit dem Geometriefehler des Werkstücks wirksam beseitigt werden können und optisch hochwertige Oberflächen erzeugt werden können. Insbesondere ist auch dafür Sorge zu tragen, dass die Übergänge zwischen geraden und gerundeten Umfangsflächen optisch einwandfrei sind und hohen Anforderungen genügen. Bei den Werkstücken kann es sich insbesondere um rechteckförmige Werkstücke handeln, die in ihren Eckbereichen gerundete Umfangsflächen aufweisen.Against this background, the invention has for its object to provide a method and apparatus for finishing of straight and rounded peripheral surfaces of a workpiece, can be effectively eliminated with the geometry error of the workpiece and optically high-quality surfaces can be generated. In particular, care must also be taken to ensure that the transitions between straight and rounded peripheral surfaces are optically perfect and meet high requirements. The workpieces can in particular be rectangular workpieces which have rounded peripheral surfaces in their corner regions.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 1. Erfindungsgemäß wird ein Werkstückträger, an dem das zu bearbeitende Werkstück mit einem umfangsseitig überstehenden Rand befestigt ist, durch programmgesteuerte Stellbewegungen eines mehrachsigen Roboterarms an einer mit einem Schleifmittel belegten formstabilen Fläche eines translatorisch bewegbaren Schlittens während der Finishbearbeitung so ausgerichtet, dass die geraden Umfangsflächen des Werkstücks während ihrer Bearbeitung flächig an der Schleifmittelfläche des Schlittens anliegen und dass die gerundeten Umfangsflächen während ihrer Bearbeitung auf der Schleifmittelfläche abrollen. Dabei führt der Schlitten während der Finishbearbeitung der gerundeten Umfangsflächen eine Bewegung in einer Bewegungsrichtung aus, die zur Abrollbewegung des Werkstücks gleichsinnig oder gegenläufig sein kann, während die Finishbearbeitung der geraden Umfangsflächen mit langhubigen reversierenden Bewegungen des Schlittens, das heißt langhubigen Bewegungen in beiden Bewegungsrichtungen, erfolgt. Unter langhubigen Schlittenbewegungen werden dabei insbesondere Hubbewegungen von mehr als 5 mm verstanden. Die Andruckkraft des Werkstücks an der Schleifmittelfläche des Schlittens, wird während der Finishbearbeitung gemessen und nach Maßgabe von sich ändernden Vorgabewerten durch Stellbewegungen des Roboterarms geregelt. Die Andruckkraft während der Finishbearbeitung richtet sich nach der Größe der Kontaktfläche zwischen der Schleifmittelfläche und der zu bearbeitenden Werkstückoberfläche und ändert sich während eines Bearbeitungszyklus, in dem beispielsweise vier Umfangsseiten sowie gerundete Eckbereiche bearbeitet werden, in Abhängigkeit von der jeweiligen Ausrichtung des Werkstücks. Insbesondere müssen die gerundeten Umfangsflächen in Eckbereichen eines rechteckförmigen Werkstücks mit einer wesentlich geringeren Andruckkraft bearbeitet werden als die geraden Umfangsflächen. Die geraden Umfangsflächen des Werkstücks können plan oder quer zur Längserstreckung auch bogenförmig profiliert sein. Die mit einem Schleifmittel belegte formstabile Fläche des translatorisch bewegbaren Schlittens ist an die Querschnittsform der Umfangsflächen angepasst.The invention relates to a workpiece carrier to which the workpiece to be machined is attached with a peripherally projecting edge by program-controlled positioning movements of a multi-axis robotic arm on a coated with an abrasive dimensionally stable surface of a translationally movable carriage during finish machining aligned so that the straight peripheral surfaces of the workpiece during their processing lie flat against the abrasive surface of the carriage and that the rounded peripheral surfaces roll during their processing on the abrasive surface. During the finish machining of the rounded peripheral surfaces, the carriage performs a movement in a direction of movement which can be in the same or opposite direction to the rolling movement of the workpiece, while the finishing of the straight peripheral surfaces involves long-stroke reversing movements of the carriage, ie long-stroke movements in both directions of movement , Under long-stroke carriage movements are understood in particular strokes of more than 5 mm. The pressure force of the workpiece on the abrasive surface of the carriage is measured during finish machining and controlled in accordance with changing default values by adjusting movements of the robot arm. The pressing force during finish machining depends on the size of the contact surface between the abrasive surface and the workpiece surface to be machined and changes during a processing cycle in which, for example, four circumferential sides and rounded corner regions are machined, depending on the respective orientation of the workpiece. In particular, the rounded peripheral surfaces must be processed in corner regions of a rectangular workpiece with a substantially lower pressure force than the straight circumferential surfaces. The straight peripheral surfaces of the workpiece can be profiled flat or transversely to the longitudinal extent and arcuate. The dimensionally stable surface of the translationally movable carriage, which is coated with an abrasive, is adapted to the cross-sectional shape of the circumferential surfaces.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Position des Schlittens mittels eines Wegmesssystems erfasst und werden die vorprogrammierten Stellbewegungen des Roboterarms während der Finishbearbeitung in Abhängigkeit dieser Positionsmesswerte ausgeführt. Die Position des Schlittens stellt die Führungsgröße innerhalb des Regelungsprozesses dar. Die geraden Umfangsflächen des Werkstücks werden in mehreren hin- und hergehenden Bewegungen des Schlittens bearbeitet. Wenn der Schlitten nach der Bearbeitung einer geraden Umfangsfläche eine vorgegebene Position erreicht wird, setzt mit einer Schwenkbewegung des Werkstückträgers eine Abrollbewegung des Werkstücks an der Oberfläche der Schleifmittelfläche ein, wobei gleichzeitig der Schlitten eine gegenläufige Bewegung in nur einer Bewegungsrichtung ausführt.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the position of the carriage is detected by means of a position measuring system, and the preprogrammed positioning movements of the robot arm are carried out during finish machining as a function of these position measurement values. The position of the carriage represents the reference variable within the control process. The straight peripheral surfaces of the workpiece are machined in several reciprocating movements of the carriage. When the carriage is reached a predetermined position after the machining of a straight peripheral surface, a rolling movement of the workpiece on the surface of the abrasive surface begins with a pivotal movement of the workpiece carrier, at the same time the carriage performs an opposite movement in only one direction of movement.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Bearbeitungsprozess mit der Finishbearbeitung einer geraden Umfangsfläche des Werkstücks beginnt und danach im Wechsel die jeweils in einer Umfangsrichtung anschließenden weiteren gerundeten und geraden Umfangsfläche bearbeitet werden. Zu Beginn der Finishbearbeitung einer geraden Umfangsfläche fährt der Schlitten jeweils einen definierten Referenzpunkt an und wird die Finishbearbeitung der betreffenden Umfangsfläche von dem zugeordneten Referenzpunkt aus gestartet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass sich Messfehler bezüglich der Positionsbestimmung des Schlittens nicht addieren. Der Regelungsalgorithmus kann durch diese Maßnahme wesentlich vereinfacht werden. Nach der Finishbearbeitung einer geraden Umfangsfläche und der im Bearbeitungszyklus anschließenden gerundeten Umfangsfläche wird die Andruckkraft durch eine Stellbewegung des Roboterarms zweckmäßig auf ”null” reduziert. Danach fährt der Schlitten den Referenzpunkt der im Bearbeitungszyklus folgenden geraden Umfangsfläche an, ohne bei dieser Bewegung die Werkstückfläche zu bearbeiten. An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the machining process begins with the finish machining of a straight circumferential surface of the workpiece and thereafter alternately processing the further rounded and straight peripheral surface, which in each case adjoin in a circumferential direction. At the beginning of finish machining of a straight circumferential surface, the carriage respectively moves to a defined reference point and the finish machining of the respective peripheral surface is started from the associated reference point. This measure ensures that measuring errors with respect to the position determination of the carriage do not add up. The control algorithm can be considerably simplified by this measure. After finish machining of a straight circumferential surface and the rounded circumferential surface following in the machining cycle, the pressing force is expediently reduced to "zero" by an adjusting movement of the robot arm. The carriage then moves to the reference point of the straight peripheral surface following the machining cycle without machining the workpiece surface during this movement.
Der Werkstückträger führt während der Bearbeitung einer gerundeten Umfangsfläche eine Schwenkbewegung aus, die sich aus der Überlagerung einer Drehbewegung und einer linearen Bewegung in zumindest einer Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlittens ergibt.The workpiece carrier performs during the processing of a rounded peripheral surface of a pivoting movement, which results from the superposition of a rotational movement and a linear movement in at least one axis perpendicular to the direction of movement of the carriage.
Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens können nicht nur plane oder im Querschnitt gewölbte oder profilierte Umfangsflächen des Werkstücks bearbeitet werden. Es ist auch möglich, Fasenflächen, das heißt schräg ausgerichtete Flächen zwischen der Umfangsfläche und Stirnflächen des Werkstücks, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bearbeiten. Zur Bearbeitung von umfangsseitigen Fasenflächen wird der Werkstückträger um eine zur Bewegungsrichtung des Schlittens parallele Achse schräggestellt. In der zuvor beschriebenen Weise wird der Werkstückträger gesteuert und führt der Schlitten seine Schlittenbewegungen aus.According to the method of the invention, not only flat or curved in cross-section or profiled peripheral surfaces of the workpiece can be edited. It is also possible to machine bevel surfaces, that is obliquely oriented surfaces between the peripheral surface and end surfaces of the workpiece, by the method according to the invention. For machining of peripheral chamfer surfaces of the workpiece carrier is tilted about an axis parallel to the direction of movement of the carriage axis. In the manner described above, the workpiece carrier is controlled and the carriage performs its carriage movements.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung nach Anspruch 8 zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Bevorzugte Ausführungen dieser Vorrichtung werden in den Patentansprüchen 9 und 10 beschrieben.The invention also provides a device according to
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:In the following the invention will be explained with reference to a drawing showing only one embodiment. They show schematically:
Die in
In den
Der Bearbeitungsprozess beginnt mit der flächigen Finishbearbeitung einer geraden Umfangsfläche
Die Position des Schlittens
Der Darstellung in
In den Ausführungsbeispielen wurde die Bearbeitung eines flachen und im Wesentlichen rechteckförmigen Werkstücks dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Bearbeitung anderer Werkstückgeometrien eingesetzt werden, die jeweils eine oder mehrere gerade und gerundete Umfangsflächen aufweisen.In the exemplary embodiments, the processing of a flat and substantially rectangular workpiece has been illustrated. The inventive method can also be used for machining other workpiece geometries, each having one or more straight and rounded peripheral surfaces.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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