SE518227C2 - Hållare för arbetsstycken samt sätt för framställning av en med rör formad hållare - Google Patents

Description

518 227 _2_ över 120 kg, vilket således medför att robotens kapacitet avsevärt begränsar detaljemas vikt och storlek.

Uppfinningens ändamål och problemlösningen Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en hållare - grimma - som sänker dess vikt, utan att försämra dess stabilitet, vilket medför sänkta robotbelastningar och att exempelvis den automatiserade processen, där grimman ingår, kan köras fortare med bibehållen noggrannhet, eller att tyngre detaljer kan hanteras.

Dessa uppgifter har lösts genom de i patentkraven angivna kännetecken.

Den nyutvecklade hâllaren skall kunna användas både i styrande och icke styrande grimmor. Det nya konceptet skiljer sig mot ovan beskrivna grimmor inte enbart genom materialval, vilket får effekter på flera områden, t.ex. möjligheten till viktsänkningar, hållfasthet och styvhet, utan också på flera andra konstruktiva områden, såsom grimmans uppbyggnad, dess geometri och avsevärt bredare användningsområde. Valet av rör eller profiler i fiberkomposit, vilka sammanfogas till ett ramverk med separata knutar, medför att befintlig utrustning i form av gripklor, suganordningar etc. kan fortsättningsvis användas i stor utsträckning. Ramverkens utseende optimeras efter varje grimmas tänkta användningsområde och för att maximalt utnyttja tillgängligt geometriskt utrymme.

Genom att använda lätta konstruktionselement finns samtidigt möjligheten införa extra stag/profiler i grimman utan att överskrida eventuella viktbegränsnin gar. Därigenom skapas utrymme för fler fästelement och samma grimma kan användas och anpassas till flera arbetsmoment. Hela behovet av hanteringsgrimmor kan täckas med färre antal typer och eventuella omställningar av produktionen går snabbare och lättare.

Beskrivning av ritningsñgurerna Uppñnningen kommer nedan att beskrivas genom några utföringsexempel med hänvisning till bifogade ritning.

Fig. 1 visari perspektiv en hållare - en s.k. grimma - enligt uppfinningen. 518 227 -3- Fig. 2 visar i större skala ett snitt genom en rörkoppling.

F ig. 3 visar ett modifierat utförande av en rörkoppling med ett ifört rör.

Fig. 4 visar ett snitt efter linjen IV - IV i fig. 3.

Fig. 5 visar i perspektiv snett ovanifrån en fixtur framställning av hållaren enligt uppfinningen, med en del av formhalvorna öppnade.

Fig. 6 visar en med fig. 5 analog perspektivvy av flxturen efier gjutningen av rörkopplingama.

Beskrivning av några utfóringsexempel Hållaren enligt uppfinningen, i fortsättningen benämnd grimma, på ritningen betecknad med 10, består av profiler företrädesvis av rör av kolfiberkomposit eller liknande, som ger mycket stora möjligheter att optimera konstruktionen efter dess användningsområde. Utöver möjligheten till dimensionsoptimering, tillkommer möjligheten att optimera rörens/profilernas egenskaper med olika fiberupplägg. För profiler i kolfiberkomposit, som främst är drag- och tryckbelastade, kan den specifika E-modulen i längsled bli flera gånger högre än för stål/aluminium genom att lägga en stor andel fibrer i profilens längdriktning. Den högre E-modulen kan användas till att öka grimmans styvhet för att få bättre tillverkningstoleranser eller sänka grimmans vikt, vilket medför snabbare hantering i automatiserade processer. För grimmor som belastas med relativt hög vridande last, anpassas profilens egenskaper genom att lämplig mängd fibrer orienteras i t.ex. 45 grader relativt längdriktningen.

För styrande grimmor är temperaturstabiliteten en viktig egenskap. Stål har en temperatumtvidgriings koefficient på ll enheter per grad, aluminium 23, kolfiberkomposit 0,3 i längsled och glasfiberkomposit 4-15 enheter i längsled. För ett ramverk är det temperatumtvidgningen i profilens längsled styrande för temperaturstabiliteten. Med fiberkompositer är det därför möjligt att konstruera styrande grimmor som globalt är mer temperaturstabila än motsvarande stålgrimmor.

Kompositrören i grimman sammanbindas med separata rörkopplingar ll i lärnpligt material. Tänkbara altemativ är stål, rostfritt stål, aluminium, titan eller fiberkomposit. Rörkopplingama ll kan vara hela eller delade beroende på grimmans utseende och sj älva sammanfogningen sker lämpligen genom limning 518 227 _4- och/eller lindning av fiberkomposit. Flera faktorer måste beaktas vid materialval och vid sj älva sammanfogningen. Det finns risk för galvanisk korrosion mellan speciellt kolfiberkomposit och metall.

Olika temperaturutvidgningskoefficienter mellan metall och fiberkomposit kan påverka själva limfogen. Speciellt är fiberkompositers temperaturutvidgning tvärs fibrema betydligt större än längs fibrerna, då den styrs av matrisen, mellan 30-70 enheter per grad. Därför är aluminium ett mindre lämpligt val, medan titan är mycket lämpligt, då det är en korrosionsresistent metall med låg temperaturutvidgning. Rörkopplingar 12 i kolfiberkomposit eliminerar flera av de problem som uppstår vid blandning ar olika material.

Kompositrörens ll egenskaper kan ytterligare optimeras genom att fylla rörens håligheter med ett skum 13, t.ex. självexpanderande polyuretanskum. Med lågdensitetsskum fås främst en ljuddämpande effekt medan skum med högre densitet, t.ex. 100 kg/ms , erhålls en sandwich-effekt, som gör att rören blir tåligare mot slag och lokal buckling.

Valet av hållarens 10 geometri är viktig. Eftersom ett av huvudkraven på hållaren är låg vikt, men samtidig hög hållfasthet och styvhet, har dess geometri utformats så att uppkommande krafter föres in i hållaren vid rörens förbindelsepunkter. Det har visat sig, att en mycket vridstyv hållare erhålles, om dess ramkonstruktion är anordnad i ett plan och dess robotfäste 24 i ett annat plan, som enligt fig. 1 är beläget i vinkel mot ram-planet. På detta sätt erhålles ett tredimensionellt ramverk med mycket hög styvhet. Till robotfästet 24 är anslutna strävor 25, vilka med sin motsatta ände är fast förbundna med hållaren via kopplingar 26, som är direkt anslutna till en förbindelsepunkt, dvs. en rörkoppling 12.

Strävoma 25 är med fördel likaledes rör av samma slag som rören 11. Robotfastet kan givetvis anordnas i andra lägen än det visade, t.ex. väsentligen parallellt med ram-planet.

En mycket viktig faktor vid tillverkningen av grimmor är, att rörkopplingama 12 effektivt och ovridbart förbindes med rören 11. För att vid tillverkningen få en kontroll över att fogen mellan rören ll och rörkopplingama 12 verkligen är fyllda med lim 14 är åtminstone rörändama, företrädesvis hela röret, fyllt med skum 13. Vid monteringen av t.ex. en L-rörkoppling, se FIG. 2, införes den ena, första röränden i rörkopplingens ena anslutningsände, vars insida är bestruken med ett lämpligt lim. Därefter ifylles en viss kvantitet lim i den andra anslutningsänden och det andra rörets ändparti föres in i rör- kopplingens andra anslutningsände. Därvid kommer den som kolv verksamma röränden 15 att pressa 518 227 _5_ ut luften och limmet i spalten mellan rörkopplingens insida och rörets/rörens utsida. När limmet har tryckts ut vid respektive anslutningsände indikerar detta att fogen är fyllt med lim.

Skadetåligheten hos en kompositgrimma är generellt lägre än hos en metall grimma. Delvis är det en följd av den sökta viktminskningen och prestandaökningen. Speciellt är kolfiberkompositer känsliga för slag, men ett sätt att öka slagtåligheten är att göra yttersta lagret i glasfiberkomposit.

Reparerbarheten på grimmoma förväntas bli god. Om skadorna är begränsade till ett fåtal rör kan dessa sågas av varefter nya kan skarvas in med speciella skarvkopplingar. Det som är avgörande för grimmans funktion är om skadan orsakat flera skeva rörkopplingar, vilket förstört tillverkningstoleranserna. En styrande stålgrimma är tåligare för mindre slag och stötar, men när skevhet väl konstaterats är riktningsproceduren mycket besvärlig.

Exempel En prototypgrimma av icke styrande typ, med rör av kolfiber och rörkopplingar i rostfritt stål har tagits fram. Grimman är avsedd för hantering av motorhuvar, varvid ett antal pneumatiskt styrda gripklor och sugkoppar är anordnade för fixeringen av motorhuven vid grimman. I prototypen är samtliga rör av samma typ med en tjocklek på 2 mm och en stor andel fibrer i rörens längdriktning. Samtliga rör är fyllda med lågdensitets polyuretanskum. Godstjockleken i rörkopplingama är 2 mm för L-kopplingar och 1 mm för övriga. Så långt det är möjligt har tillgänglig höjd utnyttjats för att ge maximal styvhet i grimmans plan. Den färdiga grimmans vikt ligger på 35-40 % av en motsvarande aluminiumgrimma.

I fig. 3 och 4 visas en modifierad rörkoppling, som företrädesvis kommer till användning vid serie- produktion. Det är en fördel om rören 11 kan fixeras i exakta förbestämda lägen i en fixtur och inte behöver tas loss från denna, när rörkopplingama 12 skall monteras. För att kunna utföra denna monteringsprocedur är det nödvändigt, att rörkopplingama är delbara, t.ex. i ett för samtliga anslutningsändar gemensamt delningsplan 16. Rörkopplingshalvorna 12a och l2b limmas fast mot rörenll och säkras i sitt läge av ett kopplingshalvomas ändpartier omslutande, radiellt väsentligen oexpanderbart medel 17. Dessa kan vara en svagt konisk hylsa 18, som pressas och eventuellt limmas på ändpartiet. Andra altemativ i stället för en hylsa är på kopplingshalvomas ändpartier formade gängor och en på dessa skruvbar ringformad mutter. Förutom gängförband är klämförband, medelst slangklämma eller liknade, krymplastförband eller tejpförband, i form av fiberkompositremsor lindade 518 227 _6_ kring rörkopplingen tänkbara alternativ. För att öka vridstyvheten i ramkonstruktionen, kan friktions- höj ande material i fogen mellan röret och rörkopplingen anbringas. Även fasthållningsorganen, som fixerar arbetsstycket till hållaren, kan vad beträffar den delen som fästes till hållaren, vara av samma eller liknande slag som rörkopplingarna. Eftersom dessa fasthållningsorgan fixeras först när deras läge relativt arbetsstycket är slutgiltigt bestämt, skall de kunna förskjutas längs och vridas kring rören tills fixeringen skall genomföras. Denna kan t.ex. ske genom att aktivera ett vid rummstemperatur inaktivt lim, som vid upphetning blir klibbi g och efter svalning ett effektivt limförband.

En tredje metod att tillverka ramformade hållare är visad i fig. 5 och 6. Medelst en fixtur 20, som fixerar rören 11 i exakta positioner, är vid rörens förbindelseställen anordnade delningsbara gjutfonnar 21 för gjutning av rörkopplingar 12. Gjutformama är lämpligen delade i horisontalplanet, bildande en övre och en undre formhalva 22, 23. Rören sträcker sig in i eller genom dessa gjutforrnar och efter gjutning av rörkopplingen blir rören effektivt förbundna med kopplingen. Materialet i giutmassan är lämpligen en fiberkomposit, av typen kol-, glas eller liknande fiber.

Uppfinningen är inte begränsad till de beskrivna och på ritningen visade utföringsexemplen, utan ett flertal variationer är tänkbara inom ramen för patentkraven. Således behöver delningsplanet genom rörkopplingen inte vara i ett genom samtliga anslutningsändarna gående plan, utan rörkopplingen kan vara delade i flera i vinkel mot varandra anordnade plan belägna i anslutningsändarnas centrumlinje.

Claims (10)

10 15 20 25 30 518 227 f? PATENTKRAV

1. Hållare för arbetsstycken och liknande detaljer, vilken hållare (10) är anordnad att hanteras av en robot, för positionering av arbetsstycket relativt en referensdetalj, och vilken hållare innefattar en ram och vid denna anordnade fästorgan för fixering av arbetsstycket till ramen, vilken är sammansatt av profiler, företrädesvis rör (11) och i rörens förbindelsepunkter av rörkopplingar (12), varj ämte vid hållaren är anordnat ett robotfäste (19), kännetecknad därav, att hållarens (10) ram är anordnad i ett plan och dess robotfäste (24) i ett från detta avvikande plan i vinkel alternativt parallellt med detta, att robotfästet (24) är uppstagat med från detta utgående stag (25), vilka är infästade i ramen företrädesvis vid förbindelsepunktema under bildande av ett tredimensionellt ramverk med hög styvhet, att rören (11) är framställda av fiberkomposit, vars fibrer i beroende av förekommande belastningar är huvudsakligen orienterade i profilens längdriktning för upptagande av drag- och/eller tryckkrafter och i vinkel mot profilens längdriktning för upptagande av torsionskrafter, och att rörkopplingarna (12) är vridfast fixerade till rören (11) genom limning, lindning eller gjutning av t.ex. fiberkomposit kring förbindelsestället.

2. Hållare enligt krav 1, kännetecknad därav, att rörkopplíngama (12) är delade i åtminstone ett plan (16), och anordnade att längs omkretsen åtminstone vid anslutningsändama sammanhållas av radiellt verkande medel (17), t.ex. kläm- skruv- eller krympförband, altemativt att rörkopplingarna (12) är gjutna på plats kring rörens förbindelseställen.

3. Hållare enligt krav 1, kännetecknad därav, att rörens (11) fiberkomposit är omgiven - skyddad - av minst ett lager glasfiberkomposit eller liknande, som ökar fiberkompositens slagtålighet, och 10 15 20 25 30 518 227 8 att rören (11) är fyllda med ett skumplastmaterial (13), företrädesvis ett självexpanderande polyuretanskum, så att en sandwicheffekt erhålles mellan röret och skurnmet.

4. Hållare enligt laav 1, kännetecknad därav, att mellan rören (11) och rörkopplingen (12) är anordnat ett friktionsökande material.

5. Hållare enligt krav l, kännetecknad därav, att rörkopplingarna (12) är framställda av ett korrosionsresistent material, t.ex. fiberkomposit, titan eller liknande.

6. Hållare enligt krav 1, kännetecknad därav, att rörkopplingarna (12) är delade längs flera i vinkel mot varandra anordnade plan, belägna i anslutningsändamas centrum linje.

7. Hållare enligt krav 2, kännetecknad därav, att mellan sagda medel (17) och respektive anslutningsände är placerat ett limskikt, som är anordnad att genom yttre påverkan, t.ex. genom värme, aktiveras.

8. Sätt för framställning av en med rör formad hållare for arbetsstycken och liknande detalj er, vilken hållare hanteras av en robot, kännetecknad därav, att rör (11) av fiberkomposit, företrädesvis kolfiberkomposit, fylls, åtminstone vid rörens ändar, med ett fyllnadsmaterial, t.ex. skumplast (13), att vid rörändarna och eventuella anslutningsställen längs rören fastlimmas rörkopplingar (12), att i rörkopplingarna (12) placeras en så stor limmängd, att åtminstone den ena skumfyllda röränden vid införandet i rörkopplingens anslutningsände verkar som kolv och pressar limmet (14) ut i fogen mellan rören och kopplingen, och 10 15 20 25 518 227 ”l att rören sammanfogas med rörkopplingama (12) genom limning till en ramkonstruktion.

9. Sätt för framställning av en med rör fonnad hållare för arbetsstycken och liknande detalj er, vilken hållare hanteras av en robot, kännetecknad därav, att rören, som består av fiberkomposit, placeras i exakta förbestämda lägen i en fixtur, att vid rörens íörbindelseställen och eventuella anslutningsställen fästes genom limning åtminstone tvådelade rörkopplingar (l2a,l2b), att på rörkopplingarnas anslutningsändar anbringas ett dessa väsentligen oefiergivlig omslutande medel (17) i form av förband , och att rören sammanfogas med rörkopplingarna (12) genom limning till en rarnkonstruktion.

10. Sätt lör att med rör framställa en ramformad hållare för arbetsstycken och liknande detalj er, vilken hållare hanteras av en robot, kännetecknad därav, att rören, som består av fiberkomposit, placeras i exakta íörbestämda lägen i en fixtur, att vid rörens íörbindelseställen och eventuella anslutningsställen är vid fixturen fast anordnade giutformar för gjutning av rören fórbindande rörkopplingar (l2a, 12b), och att materialet som bildar rörkopplingarna utgöres av fiberkomposit.