NO159351B - Anordning ved roterende drivinnretning for et verktoey. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning ved roterende drivinnretning for et verktøy, såsom en fil eller en fres beregnet for montering på armen på en industrirobot eller annen automatisk innretning for fjerning av grader på maskinerte arbeidsstykker eller lignende, omfattende et hus med en motor, særlig en pneumatisk motor for drift av verktøyet.

Fjerning av grader på et arbeidsstykke ved hjelp av industrirobot er et nytt og vanskelig anvendelsesområde som særlig stiller krav til robotens dynamiske egenskaper. Roboten skal kunne følge en kontur på et arbeidsstykke med stor hastighet og nøyaktighet samtidig som vekslende krefter blir overført fra gradeverktøyet til robotarmen. Utbredelsen av industriroboter til grading er helt avhengig av at man klarer å redusere syklustidene og øke fleksibiliteten.

Dagens roboter opererer med høye hastigheter, men med store og tunge verktøy festet til robotarmene reduseres egenskapene til under det akseptable. Parallelt med utvikling av stivere og lettere robotkonstruksjoner og bedre servoer, er det derfor avgjørende at man klarer å redusere den massen som roboten skal bevege - verktøymassen.

Ved robotanvendelse har det til tider og ved spesielle anvendelser vært et stort problem med arbeidsstykkenes unøyaktighet og fiksering i forhold til robotens programmerte bane. Ved slipe- og gradeanvendelser er det nødvendig å kompensere for denne unøyaktighet ved å bringe inn en fjærende bevegelse mellom robot og arbeidsstykke. Slipeverk-tøyets slitasje og derpå følgende endring av geometri har også i noen anvendelser ført til krav om kompensering for denne slitasje.

For å generere og opprettholde en konstant eller en regulerbar kraft mellom slipeverktøy og arbeidsstykke kan man i prinsippet benytte tre forskjellige metoder.

a) Mykservo - det vil si at man bruker robotens ,servo

i

(krafttilbakekopling) som fjær. j

b) Fjærende verktøy - det vil si at man har et fjærende oppheng av verktøyet.

i

c) Fjærende arbeidsstykke - det vil si at arbeidsstykket er

i

opphengt i en fjæranordning og at dermed verktøyet er stivt festet til roboten (eller til underlaget dersom man har en arbeidsstykkebærende robot) . ,'

i

I

i

Ved grading, dvs. fjerning av løstsittende materiale samt fasing av kanter etter maskinering såsom fresirig og tilsvarende applikasjoner er det i hovedsak metode b) som har vist seg anvendelig. Ved denne metoden kan!man avfjære hele eller deler av verktøyet. • ,'

Ved store hastigheter ©ver ujevn overflate er det viktig at denne avfjærende massen er så liten som mulig :(jfr. bil og hjuloppheng på vaskebrett). |

i i i

Ved grading av utvendige og innvendige sirkelbuer eller krumme konturer er det også viktig at verktøyet er bygget slik at tyngdepunktet for gradeverktøyet faller så nær senteraksen for sirkelbuen som mulig. Denne avstanden kaller vi for tyngdesenteravstanden.

i

De verktøy som hittil har vært anvendt for fjerning av grader har vært karakterisert ved at fjærkraften og således den fjærende bevegelsen har hatt retning vinkelrett på rotasjonsaksen for gradeverktøyet og at hele Igradeverktøyet har vært avfjæret. Gummtoppheng har gitt fjæring i alle retninger vinkelrett på rotasjonsaksen. Dette har ført til problemer med vibrasjoner av gradeverktøyet. Derfor har man innført den restriksjon at verktøyet vipper om kun en akse som står vinkelrett på rotasjonsaksen. 1 Kraften be-sørges av f.eks. en mekanisk fjær som er anordnet slik at den har en tilnærmet lineær karakteristikk og som derfor gir en tilnærmet konstant anleggskraft mot arbeidsstykket. Ulempen med eksisterende metoder er: a) Verktøyet må ikke bare følge graden men krever endring av rotasjonsaksens.orientering ved grading av sirkelbuer eller krumme konturer beliggende i samme plan. Dette be-tyr at roboten må ha en ekstra frihetsgrad (servo) kun for denne orientering. En ekstra servo ytterst på robotarmen har en svært negativ innvirkning på robotens dynamiske egenskaper. b) For å hindre verktøyets vekt i å innvirke på anleggs-kraften ved forskjellig orientering i rommet må vippe-aksen legges gjennom slipeverktøyets tyngdepunkt. Dette medfører store og tunge opphengsanordninger. c) Verktøyenes geometri medfører stor tyngdesenteravstand. d) Den store treghetsmassen i slipeverktøyet vanskeliggjør

stor hastighet over humpete grader (stor avfjæret masse).

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er først og fremst

å gi anvisning til en drivinnretning for et verktøy, såsom en fil eller slipestift eller tilsvarende beregnet for montering på armen på en industrirobot for fjerning av grader på maskinbearbeidede arbeidsstykker eller lignende, slik at man unngår å anordne en ekstra frihetsgrad på roboten og at den massen som må beveges for å kompensere for unøyaktigheter på arbeidsstykket blir minst mulig samt at tyngdesenteravstanden blir minst mulig. Oppfinnelsen går videre ut på mere*1 spesifikt å gi anvisning på en praktisk utførelsesform for en slik drivinnretning.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås ved en anordning av den innledningsvis nevnte art som er karakterisert Ved kombinasjonen av følgende trekk: at verktøyet er konisk spisset med en vinkel mellom 60° og 120 , fortrinnsvis omkring 90°, og at verktøyet jer fjærende kraftpåvirket i aksiell retning for oppnåelse av konstant eller regulerbar kraft mellom verktøy <p>g arbeidsstykke.

i

En praktisk utførelsesform ifølge oppfinnelsen jer karakterisert ved at det via glidekiler (splines) på motorakselen er anordnet en hylse til hvis frie ytre ende verk-tøyets aksel er stivt festet, at akselen er roéerbart

i

lagret i et hylseformet stempel som er anordnet koaksialt utenpå hylsen, og at stempelet er roterbart og aksielt bevegbart anordnet i en sylinder i huset, til hvilken sylinder det er ført en luftkanal for tilførsel av trykkluft for aksiell bevegelse av stempelet.

Ytterligere detaljer ved oppfinnelsen fremgår av den etterfølgende beskrivelse i forbindelse med tegningen som viser et utførelseseksempel for oppfinnelsen, jog der

i

fig. 1 viser en drivinnretning ifølge oppfineisen montert ved enden av en robotarm,

fig. 2 viser innretningen delvis i snitt, og

fig. 3 viser innretningen under bruk ved fjerning av grader på arbeidsstykker som har ulike former for avvik i forhold til et nominelt arbeidsstykke.

i

Fig. 1 viser en drivinnretning ifølge oppfinnelsen, generelt betegnet med 1, som er festet til enden av eri robotarm ved

i i

hjelp av en holder 2 dreibar eller vippbar om en akse 3. Innretningen er sett under bearbeidelse av et arbeidsstykke 4 der en grad 5 skal fjernes. Under avvirkningen av graden beveges innretningen 1 ved hjelp av roboten i pilens 6 retning. For å kompensere for eventuelle uregelmessig-heter på arbeidsstykket, er verktøyet 7 aksielt bevegbart frem og tilbake i pilens 8 retning i innretningen 1.

I fig. 2 er innretningens oppbygning vist i snitt. Innretningen består i hovedsak av et hus 9 i hvilket er montert en motor 10. På motorakselen 11 er det ved hjelp av glidespor eller splines aksielt bevegbart anordnet en hylse 12 til hvis ytre frie ende spindelen 13 til en konisk fil 7 eller slipeinnretning er festet ved hjelp av en gjenge-forbindelse 14. Koaksialt utenpå hylsen 12 er det anordnet en som stempel virkende ytterligere hylse 15 som er aksielt bevegbart anordnet i en hylseformet forlengelse 16 av huset 9. Spindelen 13 er lagret ved hjelp av lagre 18 mot innsiden av det hylseformede stempelet 15. Den hylseformede sylinderen 16 har en avtrapping 19, slik at det dannes en innoverrettet, rundtgående kant 20. Stempelet 15 har en fortykkelse eller flens 21 ved sin indre kant og den ytre kanten av denne fortykkelsen eller flensen samvirker med kanten 20 for å begrense den aksielt utovergående bevegelsen på stempelet 15. Gjennom rotoren på motoren 10

er det ført en luftkanal 22 som munner ut ved den ytre enden på motorakselen 11. Trykkluft som blir ført gjennom kanalen 22 vil derved komme inn i hylsen 12 og løpe gjennom klaringen i splinesen på akselen 11 og inn i sylinderrommet 23

bak stempelet 15. Hylse 12 og stempel 15 er bearbeidet med en viss innbyrdes klaring, slik at en mindre luftmengde vil sive ut i spalten mellom disse delene. Dette vil smøre og kjøle lagrene og blåse bort spon og støv slik at ikke dette kommer inn i innretningen eller lagrene under bruk av verktøyet.

I

I fig. 3 er vist hvordan innretningen ifølge oppfinnelsen kompenserer for avvik på arbeidsstykkets dimensjoner og for beliggenhetsavvik. I figuren merket a tilsvarer arbeidsstykkets beliggenhet lik den nominelle beliggenhet som robotens program er satt opp etter. I fig. b har arbeidsstykket et aksielt, positivt avvik, og avvirkningen av graden skjer ved at verktøyet 7 på grunn av det konstante luf trykket automatisk skyves noe frem .i I fig. c

i

er det et aksielt negativt avvik, og verktøyet er trukket lenger tilbake i innretningen. I fig. d er det'et radielt negativt avvik, og avvirkningen skjer ved at verktøyet føres ut av innretningen og slik at avvirkningen skjer på den ytre delen av verktøyets skjærende flate. I fig. e er det et radielt positivt avvik, og her blir verktøyet presset inn i innretningen og avvirkningen skjer ved den sentrale

i

delen av den skjærende delen av verktøyet.

i

Som det vil fremgå av ovenstående, oppnås en automatisk

i

tilpassing av verktøyet ved mindre avvik på de i forskjellige arbeidsstykkene. Avvirkningen kan skje ved føling av innretningen med samme vinkel i forhold til alle grader i samme plan hele tiden. Ved den aksielle bevegelsen av verk-tøyet, som er den eneste som er nødvendig for tilpassing av verktøyet etter mindre unøyaktigheter, er det bare nød-vendig å bevege små masser, nemlig hylsen 12, verktøyet 7 med spindel 13, stempelet 15 og lagrene 18. j iI en praktisk utførelsesform veier disse delene tilsammen 45 g. Ved innretningen ifølge oppfinnelsen oppnås en meget|stabil konstruksjon, idet den radielle lagringen er anordnet direkte inne på spindelen 13 og den aksielle lagringen ytterst. Ved å bruke et luftstempel for den aksielle bevegelsen vil det kunne holdes et konstant trykk på verktøyet i! alle aksialstillinger.

j

Stempelet 15 kan rotere fritt i sylinderen 16. Derved

i

unngås hvilefriksjon og sticksjon. i

i i

Som nevnt ovenfor er det bare nødvendig å bevege meget små masser, nemlig hylsen 12, verktøyet 7 og spindelen 13, stempelet-15 og lagrene 18 i den praktiske utførelsesformen ifølge oppfinnelsen. Som nevnt veier disse delene tilsammen ca. 45 gram. Dette bevirker foruten meget rask innstilling av verktøyets, aksialstilling, også at verktøyet blir tilnærmet likt kraftpåvirket i alle vinkelstillinger. Verktøyet vil med andre ord ha tilnærmet samme bearbeidelseseffekt enten det peker oppover, nedover eller til sidene. I enkelte tilfeller kan det være tale om avvirking av meget små grader samtidig som det ønskes minst mulig avfasing.

I slike tilfeller vil den beskjedne tyngden av verktøyet utgjøre nok kraft for bearbeidelsen, dersom verktøyet er rettet vertikalt nedover, slik som vist i figur 1.

Claims (1)

1. i 1.

   Anordning ved drivinnretning for et verktøy, såsom en fil (7) eller en slipestift, beregnet for montering på armen på en industrirobot for fjerning av grader på;maskinerte arbeidsstykker eller lignende, omfattende et hus (9) med en motor (10) for roterende drift av verktøyet, særlig en pneumatisk motor, idet verktøyet er anordnet ;i en holder (2), karakterisert ved at verktøyet (7) er konisk spisset med en vinkel mellom 60° dg 120° , fortrinnsvis omkring 90° , og at verktøyet er fjærende kraftpåvirket i i

   aksiell retning for oppnåelse av konstant eller regulerbar kraft mellom verktøy og arbeidsstykke. 2.

   Anordning ifølge krav 1,karakterisert ved at kraftpåvirkningen på verktøyet (7) ler likeartet i alle aksialstillinger under samme arbeidsgangj<3.>

   Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det via glidespor (splines) 'på motorakselen (11) er anordnet en hylse (12) til hvis ytre;frie ende verktøyets (7) aksel (13) er stivt festet, at akselen (13) er roterbart lagret i et hylseformet stempel (15) som er anordnet koaksialt utenpå hylsen (12), og at stempelet (15) er aksielt i

   bevegbart anordnet i en sylinder (16) i huset (9), til hvilken sylinder (16) det er ført en luftkanal (22) for tilførsel av trykkluft for aksiell bevegelse av stempelet (15). 4-

   Anordning ifølge krav 3,karakterisert ved at lufttilførselskanalen er anordnet slik at den ikke berører sylinderen (16), f.eks. ved at den !er anordnet gjennom motorens rotor. i i 5.

   Anordning ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at sylinderen (16) er utformet som en hylse som med sin ene ende er festet til huset (9), og at det i den innvendige sylinderflaten er en avtrapping (19) med en mot motoren vendende kant (20) som virker som stopper for stempelets bevegelse, idet stempelet (15) ved sin indre ende har en ringformet utvidelse eller ringflens (21) til samvirke med avtrappingens kant. 6.

   Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at verktøyets (7) aksel (13) er gjengeforbundet med hylsen (12). 7 .

   Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at verktøyets (7) aksel (13) er opplagret i stempelet (15) ved hjelp av lågere (18) som opptar radielle og aksielle krefter. 8.

   Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at hylsen (12) har en liten klaring til stempelveggen, slik at en liten luftmengde trenger gjennom klaringen for smøring og kjøling av lagrene og for å forhindre at partikler fra bearbeidelsen trenger inn i innretningen. 9.

   Anordning ifølge et eller flere av foregående krav, karakterisert ved at stempelet (15) kan rotere fritt i sylinderen (16).