NO853719L - Hoegrotasjonsspindel med integrert aksial bevegelse og kontaktkraftregulering. - Google Patents

Description

<*>BENEVNELSE

Metode for kontaktkraftregulering og kompensering for unøyaktighet ved gradering/sliping med industrirobot eller tilsvarende.

(Høyrotasjonsfil med aksialbevegelse.)

<*>ANVENDELSESOMRÅDE

Oppfinnelsen gjelder en enkel metode for å kompensere for unøyaktighet som.i praksis alltid oppstår når en industrirobot skal slipe eller fjerne en grat fra et arbeidsstykke av en hvilken som helst type. Unøyaktigheten kan ligge f.eks. i arbeidsstykkets geometri, posisjonering, variasjoner i gråtens størrelse (spesielt for støpte arbeidsstykker) eller i selve industriroboten (spesielt ved store hastigheter).

<*>Sliping/grading med industrirobot er et nytt anven-delses område som særlig stiller krav til industrirobotens dynamiske egenskaper. Roboten skal kunne følge en kontur på et arbeidsstykke med stor nøyaktighet SAMTIDIG med at den skal overføre en kraft til arbeidsstykket. Retning og størrelse på kraften vil variere langs konturen. Avvirkningen langs konturen vil være en funksjon av banehastighet, kontaktkraft (dvs.

den kraft som oppstår mellom arbeidsstykke og slipeverktøy) og turtall på slipeverktøy.

Av disse størrelsene regnes banehastigheten som lettest å styre.

Konstant banehastighet om et 90 graders hjørne er teoretisk umulig så lenge det er masse i bevegelse, men dess mindre masse, dess større hastighet. Dette gjelder både den massen som roboten skal flytte langs banen i rommet (verktøymassen) og den fjærende delen som utgjøres av fil og tilhørende deler (filmassen).

Å redusere masse i bevegelse vil være et hovedinnsats-område for å gjøre robotgrade^fing lønnsomø' for brukerne.

Som på de andre vel kjente applikasjonsområdene for de verktøybærende industriroboter (lakkering, sveising) har utviklingen startet ved at man monterte vanlig håndverktøy i robotens håndledd. Til robotgradja-fing brukes idag ofte hardmetallfil i hurtiggående (10 - 30.000 omdr./min.) slipespindler. For å gi en tilnærmet konstant kontaktkraft brukes diverse opphengsanordninger som gir et fjærende anlegg mot arbeidsstykket. Kreftene som påføres arbeidsstykket bør ligge i området 1 - 5 N for å få et godt resultat.

For å unngå vibrasjoner vippes spindelen vanligvis om en akse som ligger parallelt med graden. Spindler med lavere vekt enn 5 N på en allround maskin er vanskelig å oppdrive. Dersom en slik spindel ikke vipper om tyngdepunktet, vil kontaktkraften kunne variere med flere ganger denønskede kraft avhengig av orienteringen på spindelen. Ved dagens løsninger vippes spindelen vanligvis om tyngdepunktet. Slik vippebevegelse gir store og tunge opphengsanordninger der det altså kreves orientering av spindelen langs graden. Store hastigheter og lønnsom robotisering er derfor vanskelig å få til med dagens metoder og slipemaskiner.

<*>Metoden ifølge oppfinnelsen ligger i at man erstatter den sylindriske ( eller tilsvarende) hardmetallfil med en 90 graders kont fil (included angle 90 degrees) bevegel-scs-f-Q^ m og de n radielt fjærende bevegelse med en aksielt fjærende bevegelse. (- f\^. 1 o^ Z)

Dermed oppnås:

a) Man slipper å orientere slipespindelen etter konturen. b) Legger grunnlag for radikal reduksjon av den bevegelige masse ( eg. filmassen) .

Oppfinnelsen gir også mulighet for enkel kontaktkraftregulering og gir mulighet for en kompakt utførelse som utvider anvendelsesområdet. Derved unngår man verktøybytte som er tidkrevende.

<*>En aksielt fjærende bevegelse ifølge oppfinnelsen oppnås ved: a) Et parallellogram eller en sleide. En mekanisk eller pneumatisk fjær sørger for en ønsket kontaktkraft.

Spindelens vekt balanseres ved lodd som vist i fig. 3 eller ved en fjær og en forstillingsanordning som fungerer rent mekanisk eller drives av f.eks. en stepmotor og styres fra robotens styresystem.

Fig. 4.

b) En fil med sleide og medbringeranordning i en integrert enhet. Fig. 5. c) Motor, sleide og medbringeranordning bygget sammen i en integrert enhet. Fig 6.

<*>Nærmere forklaring.

a) OPPHENGSANORDNING FOR STANDARD SPINDEL M/KLEM-HYLSE

Eksempel med lodd og parallellogram. Fig. 3.

Baseplaten (1) festes til robotens håndledd. Baseplaten er utstyrt med to lager med parallelle akser. Om disse aksene dreier to eller fire sving-armer. (2) I den ene enden av svingarmen er to (eller 4) lager som en standard slipespindel (3) er festet til. I den andre enden har svingarmene (2) et lodd (4) som utbalanserer vekten av spindelen (3). Spindelen vil være balansert uavhengig av orientering i rommet. En fjær (6) og en stillskrue (7) (ved pneumatisk fjær en trykkregulator) sørger for en ønsket kontaktkraft mellom fil (5) og arbeidsstykket. En endestoppskrue (8) sørger for en ønsket utgangsstiIling.

Parallellføringen gir minimal stiksjon (hvilefrik-sjon) og friksjon, men bare en tilnærmet aksialbevegelse. Loddene gir meget enkel utbalansering, men relativt stor masse.

Eksempel med sleidebevegelse og forstillingsanordning

(Fig. 4)

En baseplate (1) festes til robotens håndledd. Til baseplaten er festet en forstillingsanordning (2) som kan forflytte opphengspunktet for en utbalanserings-fjær (9). Til forstillingsanordningen er det festet en sleideanordning (4) til hvilken en standard slipespindel (3) er montert. V.h.a. sleiden (4) kan spindelen (3) beveges aksielt. En kontaktkraftfjær (6) og en justerskrue (7) (v. pneumatisk fjær en reguleringsventil) gir en ønsket kraft mellom fil (5) og arbeidsstykke^. En anleggsskrue (8) gir hvile-posisjon for spindelen (3). Forstillingsanordningen sørger for en kontinuerlig eller stepvis forstilling av utbalanseringsfjæren (9) avhengig av spindelens orientering i rommet. Forstillingsanordningen kan være rent mekanisk eller det kan være f.eks. en stepmontor påmontert en veiv som illustrert på fig..4 som styres av robotens styresystem.

Sleidebevegelsen gir ren aksialbevegelse og liten masse i bevegelig del (kun slipespindel med små fester).

Begge løsningene under del a) gir mulighet for bruk av standard slipespindler (handelsvare) og standard fil (slitedeler).

b) ROBOT - HØGROTASJONSFIL M/KOMPENSERING OG FAST KONTAKT-^KRAFT FOR BRUK SAMMEN MED STANDARD

SLIPESPINDEL MED SPENNHYLSE.

Tangen (1) med standard diameter og lengde er utformet med et fjærhus (2) og en sleide og medbringeranordning bestående av f.eks. et aksielt spor (3) og en tverrpinne (4).

Løsningen gir en ekstremt liten masse i den bevegelige del, men krever spesial fil. Kan innmonteres i standard spindel, men bygger mer i lengderetningen enn en standard fil. Filen ifølge oppfinnelsen kan utstyres med forskjellige fjærer avhengig av ønsket kontaktkraft.

Ingen behov for utbalansering.

c) ROBOT - HØGROTASJONSSPINDEL MED INTEGRERT AKSIALBEVEGELSE OG REGULERBAR KONTAKTKRAFT. (Fig. 6)

En baseplate (1) er festet til robotens håndledd. En ifølge oppfinnelsen motor (2) m/gjennomgående spindel (3) er festet direkte til baseplaten (1).

Filen (4) er ved hjelp av en kopling (inni motoren) festet til støtstangen (5). En medbringer (7) sørger for momentoverføring og et spor (8) for aksialbevegelse.

En justerbar fjær (9) sørger for en ønsket kraft mellom fil (4) og arbeidsstykket. Fjæren kan evt. utstyres med en forstillingsanordning eller erstattes med f.eks. en kraft-servo.

Spindelen ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved ekstremt lav vekt og kompakthet. Spindelen krever ingen utbalansering og gir gode muligheter for på-bygging av kraftreguleringsanordning.

Claims (3)

1. Metode for unø yaktighetskompensering og kontaktkraftregulering ved sliping/grading med industrirobot karakterisert ved at en konet høgrotasjonsfil fjæres i aksialretning.

2. Høgrotasjonsfil karakterisert ved at fjær, sleide og medbringer er bygget sammen i en kompakt enhet for innspenning i standard klemhylse.

3. Høgrotasjonsspindel karakterisert ved at motor, spindel, sleide, fjær og medbringer er bygget sammen i en integrert enhet på en slik måte at a) Filtange går inni motorens hele spindel. b) Fjæranordning eller kontaktkraftregulator kan monteres i begge ender av motor. c) Medbringer kan plasseres i begge ender a <y> motor. d) Enheten får en ekstremt kompakt form og lav vekt. <*> SAMMENDRAG Metode for kompensering av unøyaktighet og justering eller styring av kontaktkraft ved sliping/gradering med industrirobot ved at en konet høgrotasjonsfil gis en aksiell bevegelse for forflytning av anleggspunkt mellom fil og arbeidsstykke. Den aksielle bevegelsen kan oppnås på flere måter. a) Ved opphengsanordning der standard spindel og fil gis en aksiell eller tilnærmet aksiell bevegelse. b) Ved en ifølge oppfinnelsen spesiell høgrotasjonsfil med integrert aksialbevegelse for bruk sammen med en i roboten fast forbundet standard slipespindel m/spennhylse. c) Ved en høgrotasjonsspindel med en ifølge oppfinnelsen integert rotasjons/aksialbevegelse. Spindelen fikseres direkte til robotens håndledd mens fil og en liten medbringer beveger seg aksielt inni motorens akse (spindel).