DE69100358T2 - Anpassbare Anordnung mit Werkzeugträger zum Justieren mit Hilfe eines Roboters. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine anpaßbare Montageanordnung nach dem Oberbegriff vonAnspruch 1.
• Beispiele für das Justieren oder Abrichten, insbesondere durch Abgraten oder Abschrägen von maschinell gearbeiteten Kanten von mechanischen Teilen, sind in FR 2 639 573 und EP-A-0 421 272 (Stand der Technik nach Art. 54 (3) EPÜ) gegeben. Diese bekannten Lösungen sehen eine nachgiebige Verbindung zwischen einem beweglichen Roboterarm und einem Werkzeugträger vor. Die bekannten Mittel erlauben insbesondere eine Regulierung der Kraft und, indem sie ein Bearbeitungswerkzeug mit konstanter Kraft einwirken lassen, eine Anpassung an eine geometrische Kontur der Grate, die sich von einem Werkstück zum anderen ändert.
• In gewissen speziellen Anwendungen für das Abrichten von mechanischen Teilen führt die kinematische Optimierung des eingesetzten Roboters jedoch zu einer Benutzung mit sogenanntem "verladenem Werkstück". Hierbei wird das zu bearbeitende Werkstück von dem Ende eines beweglichen Roboterarmes gehalten, während das Werkzeug von einer stationären Montageanordnung getragen wird.
• Die Ziele der Erfindung bestehen dann, für Anwendungen dieser Art eine Montageanordnung zur Verfügung zu stellen, die die Erzielung einer konstanten Kraft im Bereich des Kontakts zwischen Werkstück und Werkzeug-sowie die Beseitigung der Auswirkung geometrischer Streuungen ermöglicht, um Justiertoleranzen zu berücksichtigen, die sich insbesondere durch die Profiltoleranzen im Verlauf der vorangehenden Herstellschrifte oder durch die von einem Werkstück zum anderen auftretenden Toleranzen ergeben. Die ins Auge gefaßten Anwendungen betreffen insbesondere und beispielhaft das Justieren oder Abrichtten von Schaufeln für Flugzeugmotoren oder Turbomaschinen mit Hilfe rotierender Fräs- oder Schleifwerkzeugen.
• Durch WO 89/02810 ist außerdem ein Beispiel für einen statisch ausgewuchteten Roboterarrn bekannt, bei sich dem die Steuerachsen im Schwerpunkt des Arms schneiden.
• Eine Montageanordnung nach dem Oberbegriff von Anspmch 1, die den vorgenannten Bedingungen bei den erwähnten Anwendungen entspricht, ist dadurch gekennzeichnet,
• daß der Werkzeughalter über Befestigungsmittel mit einem Waagebalken verbunden ist, der um eine in der Schwereebene des Waagebalkens liegende und rechtwinklig zu Ebene des Waagebalkens verlaufende horizontale Achse A verschwenkbar ist,
• daß mit jedem Ende des Waagebalkens eine ein Regelungsgewicht tragende Stange gelenkig verbunden ist,
• und daß die Regelungsgewichte auf den Stangen gleiten und auf einstellbaren Anschlägen ruhen, wenn sich die Montageanordnung im Gleichgewicht befindet.
• Die Montageanordnung umfaßt vorteilhafterweise ein Untergestell, das den Waagebalken, die Stangen und ihre Regelungsgewichte, den Werkzeughalter und die zwischen dem Waagebalken und dem Werkzeughalter angeordneten Befestigungsmittel trägt, wobei das Untergestell au ßerdem die genannten Anschläge trägt, die aus zwei eingeschraubten Gewindeelementen bestehen, die jeweils mit einem der Regelungsgewichte Zusammenwirken, um die Einstellung der aktiven Auslenkung des Waagebalkens zu ermöglichen, sowie aus zwei von dem Untergestell getragenen Haltem, die jeweils einen Anschlag zur Einstellung der maximalen Auslenkung des Waagebalkens aufweisen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen:
• Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Teilansicht einer Anlage zur Durchführung einer Abrichtung an einem Werkstück,
• Fig. 2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Montageanordnung mit einem Werkzeugträger nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die Bestandteil der in Fig. 1 dargestellten Anlage ist.
• Wie Fig. 1 schematisch zeigt, ist ein Roboter vorgesehen, der sich für Justierungs- oder Abrichtarbeiten an verschiedenen mechanischen Werkstücken, insbesondere an Werkstücken für Flugzeugmotoren, z.B. an Schaufeln, einsetzen läßt für die präzise Bearbeitungstoleranzen und hohe Feinbearbeitungsqualität gefordert werden. Der Roboter 1 ist in Fig. 1 nur teilweise dargestellt. Er umfaßt insbesondere einen Arm 2, der mehrere Gelenke aufweist, die ihm mehrere Freiheitsgrade verleihen.
• Das Ende 3 des Roboterarms läßt sich so steueren, daß er eine Bewegungsbahn im Raum ausführt, die durch die in der Zeichnung nicht dargestellten Steuermittel des Roboters bestimmt wird. Die notwendigen Übertragungen werden durch in 4 angedeutete Verbindungsmittel ermöglicht. Der Endbereich 3 des Roboterarms ist mit Greifermitteln 5 ausgestattet, die das Ergreifen eines Werkstücks, z.B. des dargestellten Werkstücks 6, ermöglichen. Der Justier- oder Abrichtvorgang wird an diesem Werkstück 6 mit Hilfe eines rotierenden Bearbeitungswerkzeugs 7, z.B. einer Fräse oder einer Schleifscheibe, durchgeführt. Dieses Werkzeug 7 wird von einer Montageanordnung 8 getragen. Die Ausführung dieser Montageanordnung, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, wird anhand von Fig. 2 im einzelnen erläutert.
• Das Werkzeug 7 wird von einer Bearbeitungsvorrichtung oder einem Werkzeughalter 9, z.B. einer Schleifmaschine, gehalten und angetrieben, der Bestandteil der Montageanordnung 8 ist.
• Die Montageanordnung 8 umfaßt weiterhin eine Waageeinheit, die aus einem einen Waagebalken bildenden Element 10 besteht, das um eine in der Schwereebene des Waagebalkens liegende horizontale Achse A bewegbar ist. Der Werkzeughalter 9 wird von einem Element 11 getragen, das zur Befestigung an dem Waagebalken 10 dient und entsprechend der Achse A angeordnet ist. Die Montageanordnung 8 umfaßt außerdem ein Gestell, das auf einem Sockel 12 ruht. An jedem Ende des Waagebalkens 10 ist eine vertikal angeordnete Stange 14 mit Hilfe eines Gelenks 13 befestigt.
• Jede dieser Stangen 14 endet in einem unteren Endbereich in einer Halterung 15, die Regelungsgewichte 16 mit vorbestimmter Masse trägt. Der korrespondierende Teil des Sockels 12 trägt ein Gewindeelement 17, das die Einstellung des aktiven Hubs des Waagebalkens 10 erlaubt. Ausgehend von seiner Gleichgewichtsposition ergibt sich hierdurch eine Position des Waagebalkens 10, von der aus die Regelungsgewichte 16 den Waagebalken 10 in Richtung auf die Gleichgewichtsposition zurückzuführen bestrebt sind.
• Die Gewindeelemente 17 werden nach der Einstellung ihrer Position blockiert. Dies geschieht bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Blockierschrauben 18. An dem Sockel 12 sind außerdem zwei Halter 19 angeordnet, die an ihrem oberen Ende jeweils ein Element tragen, das einen z.B. mit Hilfe eines Gewindeteils 21 einstellbaren Anschlag 20 bildet. Die Einstellung der Anschläge 20 ermöglicht eine Regulierung des maximalen Hubs des Waagebalkens 10, der mit der Oberseite der genannten Anschläge in Kontakt kommen kann. Die Montageanordnung 8 wird durch eine obere Platine 22 und eine Haube 23 vervollständigt. Letztere ist in der Ansicht von Fig. 2 teilweise weggebrochen, um die inneren Teile der Montageanordnung sichtbar werden zu lassen. Für die Einstellungen des Hubs des Waagebalkens 10 dienen Meßeinrichtungen, z.B. Komparatoren 24, die auf der genannten Platine 22 der Montageanordnung 8 befestigt sind.
• Die Funktion bei der Verwendung der Montageanordnung 8 für einen Abricht- oder Justiervorgang mit Hilfe der in Fig. 8 dargestellten aus dem Roboter 1 und der Montageanordnung 8 bestehenden Einheit ergibt sich aus der vorangehend anhand von Fig. 2 ergebenen Beschreibung:
• Die Schwenkbewegung des Waagebalkens 10 um die horizontale Achse A in der einen oder der anderen Richtung bewirkt eine Verschiebung des Werkzeugs 7 auf einer kreisförmigen Bahn in einer der Bewegungsrichtung des Waagebalkens entsprechenden Richtung. Durch die Wirkung der Regelungsgewichte 16 wird das Gleichgewicht innerhalb der Grenzen aufrecht erhalten, die durch die eingegebenen Einstellungen und durch die gewählten Eigenschaften der aus dem Waagebalken 10, den Stangen 14 und den Regelungsgewichten 16 gebildeten gelenkigen Einheit vorgegeben sind, derart daß im Verlauf der Bearbeitung eine konstante Kraft zwischen dem Werkzeug 7 und dem zu bearbeitenden Werkstück 6 aufrecht erhalten wird. Man konnte bei den Anwendungsbeispielen bei der Durchführung von Justierarbeiten an Werkstücken feststellen, daß nach der Justierung ein Toleranzbereich von 0,4 mm erreicht wird, wobei die Bearbeitungsstreuungen der Werkstücke ursprünglich bis zu 2 mm reichen konnten.

Claims (4)

1. Anpaßbare Montageanordnung zur Durchführung von Justierungen an von einem Roboterarm (2) getragenen mechanischen Teilen

mit einem an einer Trägerbaugruppe montierten Werkzeughalter (9),

dadurch gekennzeichnet,

daß der Werkzeughalter (9) über Befestigungsmittel (11) mit einem Wagebalken (10) verbunden ist, der um eine in der Schwereebene des Wagebalkens (10) liegende und rechtwinklig zu Ebene des Wagebalkens (10 verlaufende horizontale Achse A verschwenkbar ist,

daß mit jedem Ende des Wagebalkens (10) eine ein Regelungsgewicht (16) tragende Stange (14) gelenkig verbunden ist,

und daß die Regelungsgewichte (16) auf den Stangen (14) gleiten und auf einstellbaren Anschlägen (17) ruhen, wenn sich die Montageanordnung im Gleichgewicht befindet.

2. Montageanordnung nach Anspruch 1, bei der die genannte Trägergruppe ein Untergestell (12) umfaßt, das den Wagebalken (10), die Stangen (14) und ihre Regelungsgewichte (16, den Werkzeughalter (9) und die zwischen dem Wagebalken (10) und dem Werkzeughalter (9) vorgesehenen Befestigungsmittel (11) trägt, wobei das Untergestell (12) außerdem die genannten Anschläge trägt, die aus zwei eingeschraubten Gewindeelementen (17) bestehen, die jeweils mit einem der Regelungsgewichte (16) zusammenwirken, um die Einstellung der aktiven Auslenkung des Wagebalkens (10) zu ermöglichen, sowie aus zwei von dem Untergestell (12) getragenen Haltern (19), die jeweils einen Anschlag (20) zur Einstellung der maximalen Auslenkung des Wagebalkens (10) aufweisen.

3. Montageanordnung nach Anspruch 2, bei der jedem der Gewindeelemente (17) eine Blockierschraube (18) zugeordnet ist.

4. Montageanordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der bei zwei Meßeinrichtungen (24) vom Vergleichertyp die Einstellungen der Auslenkung des Wagebalkens (10) sichern.