DE1548319A1

DE1548319A1 - Verfahren und Einrichtung zum automatischen Markieren von Gestelleisen beim Schiffsbau mit Hilfe einer numerischen Steuerung

Info

Publication number: DE1548319A1
Application number: DE19661548319
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Sentralinstitutt for Industriell Forskning
Current assignee: Sentralinstitutt for Industriell Forskning
Priority date: 1965-11-05
Filing date: 1966-11-02
Publication date: 1969-08-21
Also published as: NO122954B; GB1163299A; SE347443B

Description

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Norweg.Aiimeld, 160 352

Sentraiinstitutt for Industriell Forekriiiig, Blindorn bei Oslo, Norwegen

Verfahren va&ü Ein-

zum automatischen Markieren vob Sestelleisen beim Schiffsbau mit Hilfe einer numerischen Steuerung.,

Sie Erfindung bezieht aioh auf ein Verfahren zum automat i sehen Markieren von Ueetelleisen, Gerüsteieen,. inabeaondere Spanten beim Schiffsbau - im folgenden !Träger ge-, nannt - mit Hilft einer numerischen Steuerung»

Ee wurde bereit! vorgeschlagen, numerische Verfahren für Teraohiedene formungaverfahren au verwenäes· Beiepielsweift

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wurden schon numerisehjgeateuerte Schneidbrenner benützt, um Konstruktionateile von Schiffsrümpfen zu erzeugen» Mit Hilfe von modernen Rechnern kann die ganze allgemeine Vorbereitungsarbeit besser und schneller durchgeführt werden,» als dies bisher der Fall war. Beispielsweise können Zeiohenoaschinen unmittelbar so gesteuert werden, dass sie die Ergebnisse von Rechnern aufnehmen und das Profil des betreffenden Teils aufzeichnen· Die Formung der verschiedenen Teile eines Schiffsrumpfes, hauptsächlich aus Plattenelementen, kann zurzeit ebenfalls durch Rechner erzielt werden, die sich auf eine Schiffsrumpfinformation und ferner auf kodierte Beschreibungen durch die Schiffsbauer stützen. Die Reohnerdaten werden dann ohne weitere Verarbeitung unmittelbar an die numerisch gesteuerten Blechschneidmaschinen weitergegeben, die die Platten in der richtigen Form ausschneiden. Mit Hilfe dieser Verfahren ist die Notwendigkeit, genaue und teure Zeichnungen herzustellen, auf ein Minimum herabgesetzt worden.

Die Erzeugung von Trägern im Schiffsbau ist bis jetzt jedoch immer noch gemäss dem alten Verfahren durchgeführt worden, bei dem ursprünglich eine genaue Zeichnung hergestellt wird, die dann auf in vollem Massetabe bergestelle hölzerne Modelle übertragen wird. Die Verformung der eigentlichen Träger wird

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dann duroh handgesteuerte Biegepresse ausgeführt, 3)ae Biegen erfolgt an aufeinanderfolgenden Stellen entlang Träger so lange, Ms er d&nn Me 3Om äes hulsernen angenoaaen hat. Be gibt swei flauptgrUndd» wa?um tie Jetr/fc das Biegen der Xräger naoh nomerisciten. Verfabre« nicht yer* wendet worden ist. Sas let einmal auf die $ateaohe ssarUokauftihren, dass beim Schiffsbau öle Jiraeugufig &®w 'Ürlger einen kleinen Teil des vollständige« llMiirf'esi daretelLt, onA der andere 0-rund liegt In der fats^aiit» ίΐώ^υ eine Biege·» maschine eine * komplexe u»d teure i&iaohine fUr. eiise nuiaöriaoh Steuerung darstellt. Der suletst genannte 0rund ist eioherlioh der bedeutsamste. Die Yei-wendung von nuaierieohen Verfahren beim Schiffsbau in immer höherem Maie hat nun den Wunsch ergeben, numerische Verfahren aur Erzeugung von Trägern in höherem Maße nutzbar zu machen. Die Forderung nach einer rationellen Konstruktion und dem Wegfall der Ausgangearbeit zeigt ein Bedürfnis für eine vollständige oder mindestens zum Teil automatische Erzeugung von Trägern«,

Die technischen Probleme, die heute mit übt Steuerung von Biegemaschimn für Träger zusammenhängen, elad aauptaäönlioh die folgenden? beim Biegen von Trägern feder» diese in einem bestimmten Umfang nach Aufhören der Betätigungskräfte wieder zurück. Dieses Pro'ble?m watü® bisher dadurch gelöst, dass

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diese Rückfederung nach jedem Biegevorgang gemessen wurde· Anschliessend wurde dann ein eu starkes Biegen gemäße dom gemessenen RUokfedern durchgeführt. Dieses Verfahren reduziert die Wirkung des Rüokfederns um ung*f£hr 98~99J"6# Das zweite Problem ist bedeutsamer und bezieht eich auf das Messen der Trägerform. Wenn die Form eines Trägers in Zahlen als Tabelle oder zusammengesetzte Funktionen dargestellt werden soll« so muss auf ein Koordinatensystem Bezug genommen werden, in dem der Träger gezeichnet und festgelegt werden kann.Wenn der Träger durch die Biegemaschine hindurohgeführt wird, so ist die Maschine stationär und der Träger beweglich. Damit müsste das Koordinatensystem dem Träger bei all ...seinen möglichen Bewegungen folgen und als Bezugsgrösse für die beim überprüfen des Biegevorgangs notwendigen Messungen dienen^ Ein solches bewegliches Koordinatensystem kann n*iii$&ift grundsätzliche. Lösungen haben. Wahrscheinlich gibt es jedoch keine praktische Lösung dieses Problems im Hinblick auf die Dimensionen von Trägern, wie sie immodernen Schiffsbau verwendet werden, und wenn ausserdem noch der Raumbedarf um die Biegemaschine herum in Betracht gezogen wird. Die Erfahrung in Bezug auf Biegemaschinen für Träger im Schiffsbau hat gezeigt, dass ein vollkommen neuer Weg gefunden werden muss, um numerische Verfahren bei der

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Erzeugung von Trägern einzuführen.

Per Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Vorbereitungsarbeit auf die gleiche Hühe zu bringen, um so die gleichen Verfahren beim'Auslegen sowohl von Plattenteilen als auch '!'Tätern verwenden zu können. Es ist von grosser Wichtigkeit, von dem gegenwärtigen Verfahren abzugehen, wonach Blechteile numerisch ausgelegt, jedoch die Träger mit Hilfe von Zeiohnungen unqModellen konstruiert werden,

Gemäss der Erfindung ist daher ein Verfahren vorgesehen, unjeine numerische Vorbereitung der Srägerformen einzuführen, wodurch ein grosser Fortschritt auch dann erzielt wirä₅ wenn die Anzahl der Bedienungspersonen nicht herabgesetzt wird, die für die Bedienung der Biegemaachinen erforderlich sind.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Verfahren zum automatischen Markieren von Trägern mit Hilfe eines orthogonalen Koordinatensystems und einer numerischen Steuerung eines Anreissgeräts vorgesehen. w,ird, wobei dieses Verfahren daduroh charakterisiert ist«

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dass das orthogonale Koordinatensystem sich auf ein Gerät oder einen Wagen bezieht, der das Anreisswerkzeug trägt und möglicherweise motorangetrietien ist, wobei dieser Wagen oder dieses Gerät unmittelbar auf einer Seitenkante eines schräggestellten Trägers angeordnet ist und sich entlang dieser Seitenkante in einer solchen Weise bewegt, dass sioh die eine Achse£ beispielsweise die Abszissenachse) des vorerwähnten orthogonalen Koordfoa tensystems selbst tangential zu der Seitenkante des Trägers an dem Punkt orientiert, ah dem Gerät oder der Wagen in dem betreffenden Augenblick angeordnet ist, wobei das Anreisswerkzeug gleichzeitig die gewünsohte Kurve oder Punkte einer Kurve durch Einstellung des Anreisswcrkzeuges entlang einer zweiten Achse (beispielsweise der Koordinatenachse) des orthogonalen Koordinatensystems in Bezug auf das Gerät oder den Wagen markiert, wodurch eine automatische Kompensation für mögliohe schon vorhandene Biegungen des Trägers erzielt wird₀

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung besteht in der Tatsrehe, dass das Gerät oder der Wagen, die das Anreisswerkzeug tragen, auf einer Führungsrolle gehalten ist, die den Träger berührt und Impulse in vorbestimmten Intervallen abgibt, die sich auf die gemessene länge entlang der Seitenkante des Trägers beziehen, um so die Bewegung des Anreisawerkzeugs entlang der Koordinatenachse einzustellen und au

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betätigen. Ein weiteres wiohtiges Merkmal der Erfindung besteht in der Tatsache, dass das Anreiaswerfcaeug zwei Markierungselemente oder Anreiesnadeln enthält, die in der Einatellaohse des Anreisswerkzeugee angeordnet sind, wobei Endschalter vorgesehen sind, um diese ununterbrochene Bewegung des Anreisswerkzeugs entlang seiner Binstellaoh.ee um einen Abstand gemäss dem Mittelabstand der Markierungselemente zu bewirken und so eine kontinuierliche Markierung von parallelen Kurven auf dem Träger zu erzeugen.

Die Einstellung des Anreisswerkzeugs wird mit Hilfe eines numerischen Steuergeräts entsprechend einer Information gesteuert, die von einem Informationsträger, beispielsweise einem Lochstreifen, zugeführt wird. Das oben beschriebene System ist auf der Bedingung aufgebaut, dass das Biegen selbst wie früher mit Hilfe einer von Hand gesteuerten

Die

Biegemaschine durchgeführt wird./Bedienungsperson soll jedoch nun in der Lage sein, ein unterschiedliches Verfahren zur Überprüfung zu verwenden, wonach der Träger die richtige Form erhalten hat, wobei diese Überprüfung heute eine Frage des Vergleiches des Trägers mit einem hölzernen Modell ist.

Es ist seit langem bekannt, dass bei einem direkten Markieren eines von einem Spiegel reflektierten Bildes der Träger

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auf einem Trägerstüek und beim Biegen dieses Stückes, bis die markierte Kurve eine gerade linie annimmt, die · Kanten des Trägerstuekes die Porm der markierten Kurve mit auereichender Genauigkeit angenommen haben. Die Bedienungsperson prüft also zweokmässig im Anschluss an den Blegeprozesa durch Visieren entlang der Kurve, ob der Vorgang richtig durchgeführt wurde. Die Anvisierung ist als ein einfaches und sehr genaues Verfahren bekannt,, Wenn dieses Prinzip alt» Grundlage verwendet wird, so kann nun das Problem insofern reduziert werden, als eine rationelle Hilfseinrichtung zur Übertragung der spiegelreflektierten !ragerkurveη auf daa Trägerstück vorgesehen wird. Dieses Problem ist wesentlich einfacher zu lösen als die Steuerung einer Biegemaschine, weil sowohl das Rüokfedern als auch die Schwierigkeit eines beweglichen Koordinatensysteme vermieden werden. Andererseits erfüllt das Prinzip vollständig den Wunsch naoh übertragung einer numerischen Information in Bezug auf die 2rägerform.

bereits erwähnt» ist es vorteilhaft„ wenn die Kurve unmittelbar auf einem geraden Trägerstück markiert wird* Diea ist deswegen dsr Fall, weil eine mögliohe Biegung des Trägerstückes, wenn keine speziellen Vorsichtsmassnahmen getroffen werde«, auf die Trägerform übertragen wird und ein

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unrichtiges Eesultat ergibt. Gemäss der Erfindung ist es jedoch einfach, diese Schwierigkeit dadurch zu vermeiden, dass die Trägerkurve auf dem Trägerstücfc in Bezug auf eine Achae markiert wird, die an jeder Stelle parallel zur Seitenkante des Trägerstüokes ist.

Es sind nun verschiedene praktische Lösungen zum Markieren der Trägerkurven auf den Truckerstüoken in rationeller Weise möglich. Es kann beispielsweise daran gedacht werden, eine feste Masohine vorzusehen, durch die das Trägerstüok so hindurchgeführt wird, daai seine Seitenkante"eine Rolle berührt, die Bezugspunkte für die Querbewegungen ergibt. Ein einstellbares Anreisswerkzeug, das mit Hilfe eines Lochstreifens gesteuert wird, kann querbeweglich sein und eine Kurve oder Punkte auf einer Kurve in Besug auf die Seitenkante des Trägers oder einer parallel zu etieser Kante gelegenen Achse markieren. Eine solche Lösung bat Jedoch mehrere Nachteile« Die Maschine muss besonders robust sein, um so die häufig sehr schweren Trägerstüoke zu transportieren, und

von fernerhin muss die Masohine eine Bodenfläohe/ungefähr zweimal

der Länge des Trägers aufweisen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass dae Trägerstück stationär auf einer geeigneten Stütze angeordnet ist und dass

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sich nun das Markiergerät mit aeinem einstellbaren Anreisswerkzeug längs deaufrägerstüokes entlang einer Seitenkante desselben bewegt. Diese Lösung erfordert weniger Boden« fläche, und die Maschine kann ein leichteres Gewioht haben. Bei Anordnen der !Träger unter einem geeigneten Winkel oder schräg zur Horizontalen kann das Aufreisswerkzeug den Träger sowohl an seiner Längskante als auch auf seiner Oberfläche berühren« Die Anordnung des Trägerstüokes unter einem geeigneten Winkel erscheint die günstigste zu sein, und die Erfindung wird nun im folgenden im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung beschrieben, die ein bevorzugtes Aueführungsbeispiel der Erfindung zeigt»

Die Fig.1 und 2 sind Seiten- und Stirnansichten des Trägerstückes, wobei das Markiergerät oder der Wagen in Arbeitsstellung angeordnet ist. /

In Jig.l hat das Markiergerät 1 ein längliches Gehäuse, das mit Hilfe von Führungsrollen 2 auf einem Trägerstüok 5 angeordnet ist, wobei eine der ]?ührungs?rollen 2 durch einen Motor 3 Über ein Reduziergetriebe 4 angstrieben sein kann. Das Trägerstück 5 ist unter einem geeigneten Winkel relativ zur Horizontalen angeordnet, so dass nun das Markiergerät durch die Führungsrollen 2 an seinem Oberteil auf der Längskante 6 des Trägerstückes 5 gehalten ist und gleichzeitig

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eine ebene Oberfläche 7 des Trägerstückes 5 mit Hilfe einer Rolle 8 berührt, die am unteren Teil des Markiergerätee angeordnet ist. Auf der der Oberfläche 7 des Trägerstückes zu gerichteten Seite dee Kartiergerätes 1 ist ein Anreisswerkzeug 9 vorgesehen, des in der bevorzugten Ausführungeform mit zwei Reissnadeln 10 zum Markieren einer Kurve oder von Punkten einer Kurve unmittelbar auf tier Oberfläche 7 des Trägerstüekes ausgestattet ißt. Das Anreisswerfcz-sug" 9 ist in Längsrichtung auf dem larkiergerät einsteilbar, ö„h· parallel zu der Oberfläche 7 des Trägerstüekee und in einer Richtung auf die Führungsrolle» 2 au und rcn 'diesen weg· Die Bewegung des Anreisewerkzeuges 9 kann mit Hilfe elftes nicht dargestellten, numerischen Steuergerätes gesteuert werden,'beispielsweise durch ein an sieh befcaantes Servomotorsystem. Das Koordinatensystem hat in diesem Fall eine Abszisse oder X-Achse, die sich parallel zur Längskante des Trägerstückes erstreckt, und eine Y-Achse oder Ordinatenachse, die sich parallel relativ zu der Längsachse des Markiergerätes und damit ebenfalls parallel zu der Oberfläche T des Xrägerstückes erstreckt»

Die iührungarolle 8 dient als Träger für dear unteren Teil des Marfciergerätes und zugleich auoia nooh als Bessugglinie in Längsrichtung des Trägerstückes, und wenn das Anreisswerkzeug oder die Reissnadeln 10 Punkte einer Kurve

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markieren, so dient die Führungsrolle 8 auoh dazu, jeweils Impulse immer dann abzugeben, wenn die Reisenadeln πuf die Oberfläche 7 zum Markieren von Punkten zugeführt werden, wobei die Einstellung des Anreiaswerkzeugs entlang der Y- oder Ordinaten-Achse während der Intervalle zwischen den einzelnen Impulsen durchgeführt wird, die von der Rolle 8 abgegeben werden.

Die Bewegung des Anreisswerkzeugs 9 nach oben oder unten entlang der Y-Aohse wird mit Hilfe von nicht dargestellten Endschaltern begrenzt, und die Einstellung der Bewegung des Anreisswerkzeuges kann so sein, dass, wenn eine Kurve, die auf einem Trägerstück aufgezeichnet werden soll, normalerweise das Anreisswerkzeug oder eine der Reissnadeln 10 Über eine der Längskanten des Trägerstückes hinaus mitnehmen würde, das Anreisswerkzeug diskontinuierlich entlang der Y-Achse um einen Abstand mitgenommen wird, der dem Mittenabstand der Reissnadeln 10 entspricht, so dass also genau parallele Kurven auf dem Trägerstück markiert werden, wobei die Kurven für die optische Überprüfung der Form als Grundlage dienen können_o

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Patentansprüche

1. Verfahren zum automatischen Markieren von Trägern unter Verwendung eines orthogonalen Koordinatensysteme und einer numerischen Steuerung eines Markierungswerkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß das orthogonale Koordinatensystem in bezug auf einen das Markierungswerkzeug (9) tragenden, gegebenenfalls motorangetriebenen Wagen (1) ausgelegt wird, der entlang einer Seitenkante des schräggestellten Trägers (5) derart bewegt wird, daß die eine Achse» beispielsweise die Abszissenachse, des Koordinatensystems, sich tangential zu dieser Seitenkante an dem Punkt einstellt, an dem sich der Wagen (1) jeweils befindet, und daß das Markierungswerkzeug (9) die gewünschte Kurve oder Punkte dieser Kurve unter Verstellung des Markierungswerkzeuges (9) entlang der zweiten, sich auf das Markierungswerkzeug (9) beziehenden Achse, beispielsweise der Ordinatenachse, des orthogonalen Koordinatensystems markiert, wodurch eine automatische Kompensation von gegebenenfalls vorhandenen Biegungen des Trägers erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen und Bewegen des Markierungswerkzeuges (9) Impulse in vorbestimmten Intervallen abgegeben werden, die sich auf abgemessene Längen der Seitenkante des (Prägers (5) beziehen;

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ä&äuröh geksaßzeichnet,· daß zwei parallele Kurven markiert werden.

4. Einrichtung zur Duschführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mar-

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lcierungswer&aeug (9) auf einem Wagen (1) angeordnet ist, der mit einer ^hängevorrichtung (2, 8) entlang der Seitenkante des !Trägers (5) und entlang einer Haupt fläche (7) des !Trägers (5) bewegbar ist.

5. Einrichtung nach Anepruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (2, 8) eine Rolle (2) aufweist, die entlang der Seitenkante d©a Trägers (5) abrollbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ^€S Wagen (1) mindestens eine weitere Rolle (8) aufweist, die auf öer Haivptfläehe (7) des Irägers (5) abrollbar ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekernt zeichnet, daß öas Markierungswerkzeug (9) zwei !■ferkierungselsmente, beispielsweise zwei Aureißnadeln (10)_s im Abstand in Richtung der einen Koordinatenachse aufweist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4-7» dadurch gekennzeichnet daß sin Impulsgeber vorgesehen ist? der Impulse öem Markiemngsroerkzeug (9) zu dessen Verstellung und Betätigung, vorzugsweise über die Führungsvorrichtung (2 oder 8), zuführt.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet₉ daß die Zuführung über die auf der Seitenkante abrollende Holle (2) geschieht.

10. Einrichtung ns.ch einem der Ansprüche 4-9» dadurch gekennzeichnet, daß Endschalter vorgesehen sind., um Sie Bewegung des Markierungsxvsrkzeuges ?'9) zu begrenzen und eine kontinuierliche Bewegung des Markierungeiverkzeuges (9) zu erzielen.

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11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 10, dadurcli gekennzeichnet, daß die Verstellung des Markierungswerkzeugeß (9) entsprechend dem Mittelabstand der Markierungselemente (10) erfolgt? um so fortlaufende, parallele Kurveui oder Punkte solcher Kurkven zu markieren*

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