DE3443340A1

DE3443340A1 - Verfahren zum bearbeiten von werkstuecken

Info

Publication number: DE3443340A1
Application number: DE19843443340
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. 8038 Gröbenzell Müller; Fritz Dr. 8039 Puchheim Schwarz
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1986-05-28

Description

Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Bearbeitung von Werkstücken mit einer insbesondere komplizierten Werkstückkontur, erfolgt vorzugsweise auf einem programmierbaren Mehrachsenroboter, der in jede beliebige Position innerhalb seines Verfahrbereiches über die in der Steuerung abgelegten Weginformationen verfahren werden kann. Die Aufbereitung einer vorgegebenen Bearbeitungsfolge in eine Datenfolge (Programm), die vom Computer oder der Steuerung verarbeitet werden kann, ist bei dreidimensionalen Werkstückkkonturen kompliziert und zeitaufwendig.
Aus der DE-OS 32 26 448 ist es bekannt, auf ein Werkstück eine Markierung aufzugeben, um die zu bearbeitende Position zu markieren und ein dreidimensionales Profil-NC-Programm durch Abtasten der Markierung mittels eines Industrieroboters zu erstellen und sodann die Werkstücke auf der Basis dieses Programmes herzustellen.
Weiterhin ist aus der Zeitschrift "Schweißen und Schneiden", Deutscher Verband für Schweißtechnik, Ausgabe 9/84 ein direktes Programmierverfahren für Schweißroboter bekannt, bei dem während der Programmierphase der Industrieroboter bei entkoppelten Antrieben bewegt und die Bahnpunkte in einem vorgegebenen Zeit- oder Wegetakt in die Steuerung übernommen werden.
Nachteilig bei dieser an sich schnellen Programmierung ist die beschränkte Genauigkeit, die schlechte Korrekturmöglichkeit und das kräfteraubende Bewegen großer Massen.
In einem Sonderdruck aus dem Industrie-Anzeiger Nr. 8, vom 27.01.1984 ist ein berührungslos arbeitendes Nahtführungssystem für die Schweißtechnik beschrieben, mit dem die lagegetreue Führung einer Laserschweißeinrichtung erzielt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches direktes Programmierverfahren für dreidimensionale Werkstücke zu schaffen, bei dem keine großen Massen mit der Hand bewegt werden müssen und das eine hohe Genauigkeit besitzt.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß komplizierte dreidimensionale Werkstückkonturen und Geometrien in einfachster Art und Weise programmiert werden können. Die Programmerstellung kann dabei im halb- bis vollautomatischen Betrieb erfolgen, wobei eine hohe Genauigkeit bei geringerer Störungs- und Zerstörungsgefahr als beim Handbetrieb erreicht wird.
Die Kontur und Oberflächennormale können dabei vorteilhaft jeweils einzeln oder sogar gleichzeitig aufgenommen werden.
Nachfolgend wird ein Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren angegeben.
Auf ein zu bearbeitendes Werkstück mit vorzugsweise komplizierter Werkstückkontur (dreidimensionaler Werkstückkontur) wird ein e der Soll-Kontur entsprechende selbstklebende Metall folie aufgebracht, deren eine Kante der Soll-Kontur des Werkstückes entspricht. Das Werkstück kann durch das Aufkleben einer Metallfolie aus einem metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff bestehen.
Das für die Programmierung vorgesehene Werkstück ist hierbei auf dem Werkstücktisch (Koordinatentisch ) unter einem programmierbaren Mehrachsenroboter angeordnet. Vorzugsweise besteht der programmierbare Mehrachsenroboter aus einem Werkstück- und Strahlmanipulator zum Laserschneiden und -schweißen, wie er von der Anmelderin unter dem Namen CONTUR-Quinta vertrieben wird.
An dem Werkzeugkopf des programmierbaren Mehrachsenroboters ist ein Sensor, wie er beispielsweise unter der Bezeichnung NWAL von der Firma GEKA-Elektronik vertrieben wird, befestigt, der vorzugsweise aus einer wechselstromdurchflossenen Ringspule besteht. Durch die vorzugsweise von der CNC-Steuerung geregelten Antriebe wird der Sensor so verfahren, daß er gezielte Scan-Bewegungen in einer vorgegebenen Richtung ausführt, bis der Anfang der Kante der Metallfolie gefunden ist. Anschließend regelt der Sensor die Maschinenachsen, so daß er der Kante in der vorgegebenen Richtung folgt. An den vom Programm in der vorgegebenen Richtung festgelegten Punkten werden die Koordinaten der Achsen in die CNC-Steuerung bzw. in einen Speicher übernommen. Dabei werden an den Meßpunkten entweder die absoluten Maschinenkoordinaten oder die Koordinaten relativ zu einem Bezugspunkt für die Konturbeschreibung und für die Orientierung des Werkzeuges normal d.h. senkrecht zur Oberfläche, in die CNC-Steuerung oder einen Speicher eingegeben. Die während der Bewegung des Sensors entlang der Kante der Metallfolie erzeugten Meßsignale werden für eine Null-Regelung verwendet, d.h. die Maschinenachsen werden solange verfahren, bis derRegelkreisabgeglichen ist. Dieser Vorgang läuft ständig bei einer vorgegebenen oder vom Regelprozeß veränderbaren Geschwindigkeit ab, so daß der Sensor ständig auf der Kante fährt und zumindestens in den Meßpunkten normal zur Werkstückoberfläche orientiert ist. Durch diesen von der CNC-Steuerung ausgeführten Regelvorgang ist es weiterhin vorteilhaft möglich, Kollisionen zu verhindern, Unstetigkeitsstellen zu überbrücken und beispielsweise Plausibilitätsprüfungen vorzunehmen. Dabei werden diese Zusatzfunktionen durch in der Steuerung abgelegte Algorithmen und/oder den Dialog zwischen dem Benutzer und der CNC-Steuerung erreicht.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Antriebsregelung losgekoppelt von der CNC-Steuerung zu betreiben.
Die für die Programmierung erforderlichen Messungen, wie Abstandsmessungen zwischen Werkstück und Sensor, Neigungsmessung (Werkzeugnormale) und Sensor, Querversatz zwischen Sensor und Kante, Messung der Nahtrichtung werden vorzugsweise von einem Sensor ausgeführt. Nachdem die Programmierung durch "automatisches Abfahren und Speichern" abgeschlossen ist, wird der Sensor gegen ein Bearbeitungswerkzeug ausgetauscht und das gleiche für die Programmierung verwendete Werkstück bearbeitet.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem programmierten Mehrachsenroboter, der ein Bearbeitungswerkzeug, vorzugsweise einen Laserstrahl entlang einer dreidimensionalen Werkstückkontur führt, wobei auf ein Muster oder Werkstück eine Markierung, Schnittlinie oder dergleichen aufgegeben wird, um die zu bearbeitende Position zu markieren und ein dreidimensionales Profil-NC-Programm durch Abtasten der Markierung mittels des Mehrachsenroboters erstellt wird und sodann die Werkstücke auf der Basis dieses NC-Programmes bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtasten der Markierung ein an sich bekannter Sensor verwendet wird, der die Achsen des Roboters so regelt, daß diese stets der Markierung folgen und an vorgegebenen Punkten die Koordinaten der Achsen in die NC-Steuerung als Programmpunkte eingegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor gleichzeitig die Werkzeugnormale zur Werkstückoberfläche ermittelt, so daß zumindest an den vorgegebenen Punkten der Sensor normal (senkrecht) zur Werkstückoberfläche orientiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßwerkstück auf der gleichen Maschine am gleichen Platz wie die zu bearbeitenden Werkstücke vorgesehen ist und ein zu bearbeitendes Werkstück ist und der Sensor nach der Programmerstellung gegen ein Bearbeitungswerkzeug ausgetauscht wird.