PL239924B1 - Sposób i urządzenie do automatycznego planowania czoła rury przy użyciu robota, zwłaszcza w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła - Google Patents

Description

PL 239 924 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do automatycznego planowania czoła rury przy użyciu robota, zwłaszcza w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła.

Planowanie czół rur jest procesem obróbki mechanicznej, której zadaniem jest uzyskanie odpowiedniego wymiaru liniowego. Dotychczas proces planowania czół rur, zwłaszcza podczas wytwarzania rurowych wymienników ciepła, przeprowadzany jest ręcznie przez operatora przy użyciu narzędzi skrawających. Sposób ten jest czasochłonny i mało wydajny.

Z dokumentu patentowego RU 2163851 C2 znany jest zautomatyzowany sposób wytwarzania rur zwłaszcza hydraulicznych przy użyciu robota, oraz urządzenie do realizacji tego sposobu. Długość rury ustalana jest na stanowisku pomiarowym, gdzie rura jest mierzona i obcinana na zadaną długość. Stanowisko to zawiera zespół do planowania zaopatrzony w dwa oddzielne środki planujące dla obu końców rur, z których jeden jest nieruchomy, podczas gdy drugi jest ruchomo umieszczony na prowadnicach.

Z dokumentu patentowego JP 2004167647 A, znany jest sposób planowania końcówki rury przy użyciu matrycy i stempla, przeznaczony zwłaszcza dla utworzenia nieregularnie ukształtowanego końca rury. W sposobie tym przemieszczać się może matryca i/lub stempel.

Celem wynalazku jest uzyskanie powtarzalnej odległości wystawania rur z sita w wymienniku ciepła w procesie automatycznego planowania czół rur bez obecności i ingerencji operatora.

Cel ten osiągnięto poprzez opracowanie sposobu automatycznego planowania czoła rury oraz specjalnego urządzenia zainstalowanego na robocie przemysłowym do realizacji tego sposobu.

Sposób automatycznego planowania czoła rury przy użyciu robota, zwłaszcza w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła, według niniejszego wynalazku charakteryzuje się tym, że w pierwszej kolejności wykonuje się zdjęcie w celu precyzyjnego określenia rozmieszczenia rur względem urządzenia planującego, przez odpowiednie oprogramowanie systemu wizyjnego, a następnie za pomocą sondy wyznacza się lokalną powierzchnię bazową wokół rury na podstawie punktów pomiarowych, po czym od wyznaczonej powierzchni bazowej mierzy się za pomocą sondy długość części rury wystającej nad tę powierzchnię bazową i przekazuje wynik do programu sterującego, po czym stabilizuje się położenie osi rury względem osi narzędzia skrawającego, a następnie prowadzi się proces planowania krawędzi rury do zadanej odległości planowanej krawędzi do powierzchni bazowej, po czym sprawdza się długość części rury wystającej nad powierzchnię bazową.

Korzystnie, lokalną powierzchnię bazową wokół rury wyznacza się na podstawie co najmniej trzech punktów pomiarowych.

Korzystnie, wióry z planowania łamie się w łamaczu wiórów.

Urządzenie do automatycznego planowania czoła rury przy użyciu robota, zwłaszcza w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła, zaopatrzone w środki do pomiaru odległości oraz narzędzie skrawające, według niniejszego wynalazku charakteryzuje się tym, że zamontowane jest na kiści robota i zawiera napędzany silnikiem wydrążony wał, wewnątrz którego umieszczony jest popychacz, który na jednym końcu ma zamocowaną sondę pomiarową do wyznaczania lokalnej powierzchni bazowej oraz pomiaru odległości wystawania rury nad tę powierzchnię bazową, a na drugim końcu sprzężony jest z siłownikiem, przy czym za sondą pomiarową na popychaczu znajduje się element rozprężający, na którym osadzana jest planowana rura, współpracujący z krzywką przystosowaną do zmiany geometrii elementu rozprężającego, sprzężoną za pomocą popychacza z siłownikiem, a narzędzie skrawające stanowi nóż połączony z wydrążonym wałem.

Korzystnie sonda pomiarowa sprzężona jest z czujnikiem odległości.

Korzystnie, urządzenie wyposażone jest w układ wizyjny zawierający oświetlacz oraz kamerę, który korzystnie osłonięty jest osłoną.

Dodatkowo urządzenie wyposażone jest w łamacz wiórów.

Korzystnie popychacz sprzężony jest z siłownikiem korzystnie pneumatycznym, za pomocą sprzęgła.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia ogólny widok stanowiska do automatycznego planowania czoła rury; fig. 2, fig 3 - widok urządzenia do automatycznego planowania czoła rury; fig. 4 - przekrój częściowy urządzenia jak na fig. 2; fig. 5 lokalizację położenia rur; fig. 6, fig. 7 - wyznaczanie powierzchni bazowej; fig. 8 - proces planowania czoła rury.

PL 239 924 B1

Urządzenie do automatycznego planowania czoła rury, na przykład w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła, zamontowane jest na kiści robota 3. Urządzenie zawiera wydrążony wał 14 napędzany silnikiem elektrycznym 10. Wewnątrz wydrążonego wału umieszczony jest popychacz 13, który na jednym końcu ma zamocowaną sondę pomiarową 1 wykonaną z twardego materiału ze względu na bezpośredni kontakt z sitem 18 wymiennika ciepła, w którym zamocowane są rury 17 podlegające planowaniu. Popychacz 13 usytuowany jest w nieruchomym wydrążonym wale usytuowanym współosiowo z ruchomym wydrążonym wałem 14. Sonda pomiarowa 1 służy do wyznaczania lokalnej powierzchni bazowej, w tym wypadku powierzchni sita 18 oraz pomiaru odległości wystawania rury 17 nad tę powierzchnię bazową (powierzchnię sita), sprzężoną z czujnikiem odległości 16. Na drugim końcu popychacz 13 sprzężony jest z siłownikiem pneumatycznym 12 za pomocą sprzęgła 15 oraz z sondą pomiarową 1. Na popychaczu 13 znajduje się element rozprężający 3, na którym osadzana jest planowana rura 17. Element rozprężający 3 współpracuje z krzywką 2 przystosowaną do zmiany geometrii elementu rozprężającego 3. Krzywka 2 sprzężona jest za pomocą popychacza 13 z siłownikiem pneumatycznym 12, którego przesterowanie powoduje zmianę położenia krzywki 2. W wyniku zmiany położenia krzywki 2 następuje zwiększenie geometrii elementu rozprężającego 3 i w konsekwencji następuje stabilizacja położenia osi rury 17 względem noża skrawającego 11 oraz zaciśnięcie elementu rozprężającego 3 we wnętrzu rury, ustalając położenie rury 17. Nóż skrawający 11 połączony jest z wydrążonym wałem 14, który napędzany jest silnikiem elektrycznym 10. Napęd na nóż skrawający 11 przekazywany jest za pomocą tego wydrążonego wału 14. Urządzenie wyposażone jest w układ wizyjny zawierający oświetlacz 6 oraz kamerę 8, zamocowane na uchwycie 7 oraz osłonę 5. Ponadto dodatkowo urządzenie wyposażone jest w łamacz wiórów 4.

Sposób automatycznego planowania czoła rury na przykład w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła, przebiega zgodnie z następującą kolejnością; lokalizacja rozmieszczenia rur 17 (fig. 5); wyznaczenie powierzchni bazowej (fig. 6, fig. 7), w tym wypadku powierzchni sita 18, w którym zamocowane są rury 17 podlegające planowaniu; pomiar odległości wystawania czoła rury 17 poza powierzchnię bazową, w tym wypadku powierzchnię sita 18; stabilizacja i usztywnienie położenia osi rury 17; planowanie czoła rury 17 na określony wymiar (fig. 8); sprawdzenie poprawności wykonania procesu planowania czoła rury 17.

Robot 3 z zainstalowanym urządzeniem do planowania czoła rury przemieszcza się w określoną lokalizację. Za pomocą kamery 8 wykonywane jest zdjęcie. System wizyjny z odpowiednim oprogramowaniem pozwala na precyzyjne określenie położenia rur 17 względem urządzenia do planowania. Po wstępnym zlokalizowaniu rur 17 następuje wyznaczenie powierzchni bazowej, w tym wypadku powierzchni sita 18, w którym zamontowane są rury 17. Powierzchnia określana jest lokalnie dookoła rury 17. W tym celu sonda pomiarowa 1 przemieszczana jest w kierunku sita 18 do momentu aż uzyskany zostanie sygnał z czujnika odległości 16. Proces ten jest powtarzany trzykrotnie. Na podstawie trzech pomiarów wyznaczone są trzy punkty, a na ich podstawie lokalna powierzchnia bazowa. Urządzenie po wyznaczeniu lokalnej powierzchni bazowej sita 18, sprawdza odległość wystawania rury 17 nad tę powierzchnię 18. Na tym etapie robot podjeżdża urządzeniem nad rurę 17, a sonda pomiarowa 1 sprawdza w jakiej odległości od określonej lokalnej powierzchni znajduje się krawędź rury 17. W tym celu podobnie jak przy wyznaczaniu powierzchni bazowej 18 wykorzystywany jest czujnik odległości 16. Informacja o odległości pomiędzy powierzchnią bazową 18 a krawędzią rury 17 przekazywana jest do programu sterującego.

Następnie robot 3 wprowadza końcówkę popychacza 13 z elementem rozprężającym 3 do wnętrza rury 17, która będzie planowana. Następuje przesterowanie siłownika 12 i za pośrednictwem popychacza 13 krzywka 2 zwiększa geometrię elementu rozprężającego 3, następuje stabilizacja osi rury 17 względem noża skrawającego 11 oraz zaciśnięcie elementu rozprężającego 3 na średnicy wewnętrznej rury 17. Pozwala to na ustalenie osi rury 17 względem osi noża skrawającego 11. Wydrążony wał 14 wprowadza w ruch obrotowy nóż skrawający 11. Napęd realizowany jest za pomocą silnika elektrycznego 10 i przekładni 9. Następuje proces planowania czoła rury 17. Podczas planowania powstałe wióry poddaje się łamaniu w łamaczu wiórów 4. Po przeprowadzeniu planowania następuje sprawdzenie poprawności wykonania planowania. Siłownik pneumatyczny 12 ponownie zmienia swoje położenie, krzywka 2 nie naciska na element rozprężający 3 i następuje zwolnienie rury 17 i wycofanie narzędzia z wnętrza rury 17. Ponownie następuje sprawdzenie położenia krawędzi rury 17 względem sita 18 pomocą sondy 1.

Claims (10)

1. PL 239 924 B1

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób automatycznego planowania czoła rury przy użyciu robota, zwłaszcza w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła, znamienny tym, że w pierwszej kolejności wykonuje się zdjęcie w celu precyzyjnego określenia rozmieszczenia rury względem urządzenia planującego, przez odpowiednie oprogramowanie systemu wizyjnego, a następnie za pomocą sondy wyznacza się lokalną powierzchnię bazową wokół rury na podstawie punktów pomiarowych, po czym od wyznaczonej powierzchni bazowej mierzy się za pomocą sondy długość części rury wystającej nad tę powierzchnię bazową i przekazuje wynik do programu sterującego, po czym stabilizuje się położenie osi rury względem osi narzędzia skrawającego, a następnie prowadzi się proces planowania krawędzi rury do zadanej odległości planowanej krawędzi rury do powierzchni bazowej, po czym sprawdza się długość części rury wystającej nad powierzchnię bazową.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że lokalną powierzchnię bazową wokół rury wyznacza się na podstawie co najmniej trzech punktów pomiarowych.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wióry z planowania łamie się w łamaczu wiórów.
4. 4. Urządzenie do automatycznego planowania czoła rury przy użyciu robota, zwłaszcza w procesie wytwarzania rurowych wymienników ciepła, zaopatrzone w środki do pomiaru odległości oraz narzędzie skrawające, znamienne tym, że zamontowane jest na kiści robota i zawiera napędzany silnikiem (10) wydrążony wał (14) wewnątrz którego umieszczony jest popychacz (13), który na jednym końcu ma zamocowaną sondę pomiarową (1) do wyznaczania lokalnej powierzchni bazowej oraz pomiaru odległości wystawania rury nad tę powierzchnię bazową, a na drugim sprzężony jest z siłownikiem (12), przy czym za sondą pomiarową (1) na popychaczu (13) znajduje się element rozprężający (3) na którym osadzana jest planowana rura, współpracujący z krzywką (2) przystosowaną do zmiany geometrii elementu rozprężającego (3), sprzężoną za pomocą popychacza (13) z siłownikiem (12), a narzędzie skrawające stanowi nóż (11) połączony z wydrążonym wałem (14).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że sonda pomiarowa (1) sprzężona jest z czujnikiem (16) odległości.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że wyposażone jest w układ wizyjny zawierający oświetlacz (6) oraz kamerę (8).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że układ wizyjny osłonięty jest osłoną (5).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że wyposażone jest w łamacz wiórów (4).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że popychacz (13) sprzężony jest z siłownikiem (12) za pomocą sprzęgła (15).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 4 albo 9, znamienny tym, że siłownik (12) jest pneumatyczny.