FI73615C - Foerfarande och anordning foer ytbehandling av ett arbetsstycke. - Google Patents

Description

7361 5

Menetelmä ja laitteisto kappaleen pinnan käsittelemiseksi -Förfarande och anordning för ytbehandling av ett arbetsstycke

Keksinnön kohteena on menetelmä kappaleen pinnan käsittelemiseksi käsittelylaitteistossa käsittelyvälineellä, jolloin pintaa käsiteltäessä käsittelyvälinettä siirretään pitkin liikerataa, joka on ennen käsittelyä määrätty käsiteltävän pinnan 5 muodon perusteella.

On ennestään tunnettua käyttää tähän tarkoitukseen robottia. Tällöin jokaisen erilaisen kappaleen käsittelyä varten käsitte-lyvälineen rata joudutaan erikseen opettamaan robotille. Tämä voi tapahtua määrittelemällä rata silmämääräisesti tai syöttä-10 mällä robotin ohjauslaitteeseen radan matemaattinen kaava. Rata voidaan opettaa robotille myös ohjaamalla sitä siitä kiinnipi-täen halutulla tavalla pitkin pintaa, jolloin rata tallentuu robotin muistiin jatkotyöskentelyä varten.

Edelleen on ennestään tunnettua, että esimerkiksi hiekkapuhal-15 lusta suoritetaan myös mekaanisilla laitteilla, joissa on käytetty numeerista ohjausta. Tällöin hiekkapuhallussuutin seuraa yleensä käsin ohjauspaneelilta määriteltyä rataa. Rata voidaan määritellä silmämääräisesti tai matemaattisella kaavalla.

Näiden tunnettujen menetelmien haittapuolet tulevat ilmi ennen 20 kaikkea pienehköjen sarjojen ja yksittäiskappaleiden tuotannossa, jolloin radan määrittely riittävän nopeasti ja tarkasti tuottaa hankaluuksia. Myöskään radan määrittelyvaiheen ja varsinaisen käsittelyvaiheen liittyminen toisiinsa ei ole joustavaa.

25 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut haitat. Tämä tarkoitus saavutetaan patenttivaatimusten tunnusosien mukaisilla ratkaisuilla.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että käsiteltävä kappale kulkee siirtolaitteella ensin mittauslaitteiston läpi, jossa 2 7361 5 kappaleen pinnan muoto ja asema mitataan mittauslaitteiston suhteen ja siten välillisesti siirtolaitteen suhteen. Mittauslaitteiston antamat mittatiedot siirtyvät mikroprosessoriin tai vastaavaan tietojenkäsittely- tai ohjauslaitteeseen, joka sit-5 ten tallentaa ja käsittelee nämä tiedot ennalta laaditun ohjelman mukaan liikeradan määrittelemiseksi pinnan käsittelyväli-neelle niiden perusteella. Mittaamisen jälkeen kappale siirretään käsittelylaitteistoon, joka sijaitsee edullisesti välittömästi mittauslaitteiston jälkeen. Kun kappaleen asema siirto-10 laitteessa ei siirron aikana muutu, on se siten yksikäsitteisesti määrätty vaikkakin taas välillisesti, käsittelylaitteis-ton suhteen. Toisaalta voidaan sanoa, että käsittelylaitteiston asema mittauslaitteiston suhteen on siirtolaitteiston kautta määrätty.

15 Käsittelylaitteistossa, jonka sijainti siis mittauslaitteiston tai siirtolaitteiston suhteen on määrätty, kappale pintakäsi-tellään. Sekä mittaus että käsittely tapahtuvat automaattisesti. Tietojenkäsittely- ja ohjauslaite ohjaa käsittelyvälinettä, kuten suutinta tai vastaavaa pitkin rataa, joka on ennalta laa-20 ditun ohjelman mukaisesti määritelty käsiteltävän kappaleen mitatun pinnan muodon perusteella.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto mainitun menetelmän toteuttamiseksi .

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheiseen 25 piirustukseen, jossa kuva 1 esittää laitteistoa sivukuvana ja kuva 2 esittää mittakehän kahta eri suoritusmuotoa.

Kuvassa 1 on laitteisto kokonaisuudessaan merkitty viitenumerolla 1. Käsiteltävä kappale on merkitty viitenumerolla 2 ja 30 sen siirtämiseen tarkoitettu laitteisto viitenumerolla 3. Kuviossa on esitetty sekä siirtovaunu 3a, että rata 3b, jota li 3 7 361 5 pitkin siirtovaunu liikkuu. Vaunu voi liikkua jatkuvasti tai pysähtyä määrävälimatkoin. Siirtolaitteistoon 3 kuuluu laitteet vaunun liikkeen käynnistämistä ja pysäyttämistä varten (ei esitetty ) .

5 Viitenumerolla 4 on merkitty mittauslaitteisto ja viitenumerolla 8 kappaleen pinnan käsittelylaitteisto. Edellinen sijaitsee mittaustilassa 16 ja jälkimmäinen käsittelytilassa 18. Näiden tilojen välissä on ovi 19. Mittauslaitteistoon 4 kuuluu mitta-kehä, viitenumerot 5a ja 5b. Mittakehälle on sijoitettu yksi 10 tai useampia mittalaitteita 6. Ne voivat sijaita mittakehällä joko kiinteästi tai liikkuvasti. Mittalaitteiden siirtämistä pitkin mittakehää kappaleen ympäri voi mittakehässä olla rata 7a, 7b. Mittauslaitteisto 4 on asennettu siirtolaitteelle 17, johon kuuluu rata 17b ja sen varassa liikkuva vaunu 17a. Tätä 15 siirtolaitetta ohjataan mittauslaitteiston avulla, jolloin vaunu 17a voi liikkua jatkuvasti tai se voidaan pysäyttää määrävälimatkoin. Tätä varten siirtolaitteessa 17 on käynnistys- ja pysäytyslaitteet (ei esitetty).

Käsittelylaitteistoon 8 kuuluu puomi 9, joka edullisesti on 20 esimerkiksi teleskooppipuomi, kääntövarsia 10 tarpeen mukaan, niiden välisiä niveliä 11 sekä käsittelyväline, joka voi olla suutin tai sen tapainen ja jota on merkitty viitenumerolla 12. Suutin on liitetty kääntyvällä nivelellä 11 varren 10 päähän. Käsittelylaitteisto 8 on asennettu vaunuun 13, joka on siirret-25 tävissä pitkin kiskoa 14.

Laitteistoon kuuluu mikroprosessori tai vastaava laite 15, jossa on tietojen vastaanotto-, taltiointi- ja käsittelylaitteet sekä ohjauslaitteet suuttimen ohjaamiseksi pinnan muodon mukaan.

30 Laitteisto toimii seuraavasti:

Kappaleen ollessa mittaustilassa sen pinnan muoto voidaan mita ta esimerkiksi seuraavilla eri tavoilla: 4 7361 5

Mittauslaitteisto pysyy paikallaan ja kappale liikkuu mittake-hän läpi. Tällöin saadaan kappaleen eräänlaisen sivuvirvan profiili. Tätä mittaustapaa käytettäessä on edullista, että mitta-kehän 5a, 5b kehällä on ennalta määrätyin välein useita mitta-5 laitteita, jotka toimivat samanaikaisesti. Saatujen profiili tietojen perusteella voidaan kappaleen pinnan muoto ja asema määritellä riittävällä tarkkuudella matemaattisesti. Tämä tehdään tie i-ojenkäsittelylaitteen avulla.

Kappaleen pinnan muotoa voidaan mitata myöskin yhdessä tai 10 useammassa tasossa, jotka ovat poikittain kappaleen liikeradan suuntaa vastaan ja välimatkan päässä toisistaan. Tätä tapaa käytettäessä voidaan menetellä siten, että mittauslaitteisto on paikoillaan ja kappale liikkuu sen läpi pysähtyen määrävälimat-koin. Kussakin kohdassa mittalaite 6 liikkuu pitkin rataa 7a, L5 7b suorittaen mittauksen. Voidaan myös menetellä siten, että kappale on paikoillaan ja mittalaitetta liikutetaan mittakehäs-sä 5a, 5b olevaa rataa 7a, 7b pitkin poikittain kappaleen liikeradan suuntaan nähden. Kun mittaus yhdessä tasossa on suoritettu, siirretään mittauslaitteisto välimatkan päässä olevaan 20 kohtaan, jossa mittaus suoritetaan vastaavasti. Voidaan myöskin menetellä siten, että kussakin tasossa suoritettavan mittauksen aikana mittauslaitteisto liikkuu kappaleen liikesuunnassa samalla nopeudella kuin mitattava kappale. Näissä tapauksissa saadaan kappaleen pinnasta poikittaisprofiilitiedot, joiden pe-25 rusteella kappaleen muoto ja asema voidaan matemaattisesti mää ritellä.

Vielä voidaan mittaus suorittaa siten, että mittauksen aikana kappaletta liikutetaan tietyllä nopeudella ja mittaus suoritetaan tasossa, joka on tietyssä kulmassa kappaleen liikesuuntaa 50 vasten. Edullisesti tämä tapahtuu mittakehän 5a, 5b tason ol lessa asetettu kohtisuoraan kappaleen liikesuuntaa vastaan, jolloin mittalaitteen liikkuessa saadaan kappaleesta vinottain sen liikesuuntaan nähden olevat poikittaisprofiilit, joiden perusteella kappaleen pinnan muoto ja asema voidaan määritellä.

Il 5 7 3 61 5

Kappaleen pinnan muoto voidaan myös määritellä sopivin välein olevien pisteiden perusteella, jolloin kappaleen pinnasta mitataan kunkin pisteen koordinaatit ja pinnan muoto ja asema lasketaan niiden perusteella.

5 Mittauslaitteiston antamat tiedot syötetään mikroprosessoriin tai vastaavaan laitteeseen, jossa on edellä kuvatut laitteet ja toiminnat. Kun kappale mittaustilasta siirtyy käsittelytilaan, alkaa käsittelylaitteisto 8 toimia ja mikroprosessorin tai vastaavan ohjausjärjestelmä ohjaa käsittelylaitteiston 8 suutinta 10 12 pitkin kappaleen mitatun pinnan muodon perusteella määrättyä rataa. Suuttimen tms. sijaan voi käsittelyvälineenä olla jokin muu väline, kuten harja tai pintaa karhentava tai työstävä väline tai mikä muu pintaa koskeva tai koskettamaton siihen jollain tavoin vaikuttava väline.

15 Mittalaitteen toiminta voi perustua videomenetelmään, laseriin, ultraääneen, tutkaan tai johonkin muuhun vastaavaan, kappaletta koskettamattomaan mittamenetelmään tai niiden yhdistelmään.

Mittakehä voi olla kuvissa 2a ja 2b esitetyn tapainen kappaletta ja siirtovälinettä täysin ympäröivä. Se voi kuitenkin olla 20 myös vain kappaleen sivuille ja päälle ulottuva kaari, osittain avoin kehä tai minkä muun muotoinen tahansa.

Käytännössä pitkiä ja suuria kappaleita käsiteltäessä on mahdollista, että kappale saapuu käsittelyvaiheeseen samanaikaisesti kun osa kappaleesta on vielä mittauksen alaisena. Tällä 25 ei kuitenkaan ole mitään olennaista merkitystä kappaleen käsittelemisen kannalta, koska tieto kappaleen alkuosan muodosta on jo prosessorin käytössä ja se voi siten samanaikaisesti ohjata käsittelylaitetta ja ottaa vastaan uutta tietoa kappaleen muun osan pinnasta. Tällöin käsittelyvälineen liikerata käsiteltävä-30 nä olevalle kohdalle on määritelty jo ennen sen tuloa käsiteltäväksi .

7361 5 6

Koska laitteen mittauspaikka ja käsittelypaikka ovat toisistaan erilliset, on myös mahdollista, että ensimmäisen kappaleen ollessa käsittelyn alaisena on toinen kappale samanaikaisesti pinnan määrittelyn kohteena.

5 Kappaleen pinnasta saatu tieto voidaan myöskin varastoida pro sessorissa tavallisesti olevaan muistiin seuraavan samanlaisen kappaleen käsittelemistä varten. Tällöin tuotesarjojen käsittelyssä voidaan tietynlaisella kappaleen kiinnityksellä siirtyä suoraan mittausvnLneen ohi kappaleen käsittelyyn.

10 Laitteisto on erityisen edullinen silloin, kun kyseessä on pienien ruotesarjojen tai yksit täi stuotteiden käsittely. Käsitte-lylaitteistoon voidaan syöttää peräkkäin aivan eriJaisia tuotteita ilman, että käsittelynopeus hidastuisi tai että sen vuoksi tarvittaisiin erillisiä ohjelmiston vaihtoja tai muuta ai-15 kaaviepää työtä.

Menetelmää ja laitteistoa voi tietysti soveltaa siten, että eri vaiheet suoritetaan erikseen ohjaamalla, jolloin laitteisto tarvitsee jatkuvasti hoitajan. Edullisimmassa toteutusmuodossaan laitteisto toimii täysin automaattisesti, jolloin eri vai-20 heiden suoritusta ohjataan mikroprosessorin, ajastimen tms.

avulla. Tällöin tarvitsee vain asettaa kappale siirtolaitteeseen ja tarvittaessa käynnistää laitteisto.

Il

Claims (12)

1. Menetelmä kappaleen pinnan käsittelemiseksi käsittelylait-teistossa käsittelyvälineellä, jolloin pintaa käsiteltäessä kä-sittelyvälinettä siirretään pitkin liikerataa, joka on ennen käsittelyä määrätty käsiteltävän pinnan muodon perusteella, 5 tunnettu siitä, että kappale (2) syötetään ensin mit tauslaitteistoon (4), jolla määritetään sekä kappaleen pinnan muoto että kappaleen asema mittauskoordinaatiston suhteen, että näin saadut tiedot siirretään tietojenkäsittely- ja ohjauslait-teistoon, joka käsittelee ne ennalta laaditun ohjelman mukaan 10 liikeradan määrittelemiseksi käsittelyvälineelle (12) niiden perusteella, että kappale (2) mittaamisen jälkeen siirretään käsittelylaitteistoon (8) siten, että kappaleen (2) asema kä-sittelylaitteiston suhteen on em. mittausten perusteella määrätty ja että pinnan käsittelemiseksi tietojenkäsittely- ja oh-15 jauslaitteella ohjataan käsittelyvälinettä pitkin em. mittaus ten perusteella määriteltyä liikerataa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kappaleen pinnan muotoa mitataan mittauslaitteiston pysyessä paikallaan ja kappaleen liikkuessa mittauslaitteiston 20 läpi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kappaleen pinnan muoto mitataan useassa tasossa, jotka ovat poikittain kappaleen liikeradan suuntaa vastaan ja välimatkan päässä toisistaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittauslaitteisto on paikallaan, ja kappale liikkuu sen läpi pysähtyen määrävälimatkoin.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kappale pidetään mittauksen aikana paikoillaan ja JO kun mittaus yhdessä tasossa on suoritettu, siirretään mittaus laitteisto välimatkan päässä olevaan kohtaan, jossa mittaus suoritetaan vastaavasti. 7361 5

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kussakin tasossa suoritettavan mittauksen aikana mittauslaitteistoa liikutetaan kappaleen liikesuunnassa kappaleen nopeudella.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittauslaitteistossa mittaus suoritetaan kappaletta koskettamattomalla mittausmenetelmällä, kuten videolla, laserilla, ultraäänellä, tutkalla tai vastaavalla.

8. Laitteisto patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän to- .0 teuttamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu mittauslaitteisto (4), jossa on vähintään yksi mittalaite (6), tietojenkäsittely- ja ohjauslaitteisto (15), jossa on tietojen vastaanotto- ja käsittelylaitteet sekä ohjauslaitteet ja käsit-telylaitteisto (8), jossa on käsittelyväline (12), sekä siirto-.5 laitteisto (3), johon kuuluu siirtovaunu kappaleen siirtämisek si mittauslaitteiston (4) ja käsittelylaitteiston (8) kautta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mittauslaitteistossa (4) on mittakehä (5a, 5b), joka on sijoitettu poikittain kappaleen liikesuuntaan nähden ja >0 johon on sijoitettu vähintään yksi mittalaite (6) sekä mittaus laitteiston siirtolaite (17), johon kuuluu rata (17b) ja vaunu (17a).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mittakehässä on rata (7a,7b), johon kukin mittalai- J5 te (6) on liitetty siirtokoneiston välityksellä mittalaitteen (6) siirtämiseksi rataa pitkin kappaleen liikesuuntaan nähden poikittaisessa suunnassa.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kappaleen siirtolaitteistossa (3) on laitteet siir- }0 tovaunun (3a) liikkeen käynnistämiseksi ja pysäyttämiseksi mää-rävälimatkoin. Il 7361 5

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että että siirtolaitteessa (17) on laitteet vaunun (17a) liikkeen käynnistämiseksi ja pysäyttämiseksi määrävälimatkoin. Patentkrav; 7361 5