SE508216C2 - Automatic finishing of blades for rotary machines - Google Patents

Abstract

In workshop engineering production of a part (1), a robot is instructed to carry out subsequent machining (grinding, deburring) of the part by handling the part via an arm provided with a force sensor and, according to a program stored into the robot, operating the part to adopt a definite position in space in a converting machine in such a way that the machine within given tolerances machines the surface of the part. The outer contour (S) of the part, in sweeps across the surface of the part selected by the operator, is read and stored into the program of the robot at few points (P) per sweep. A given contact force (Fn), the magnitude and direction in space of which are determined, between the part handled by the robot and the tool of the converting machine is programmed for each point (P), whereby the programmed contact force, the force and direction of which are determined, forces the robot, instead of compensating for the deviation of the contact point from the outer contour of the part, to uninterruptedly carry out the machining along the actual contour (S) of the part with the programmed contact force.

Description

15 20 25 30 35 508 216 2 skovlar kan så stor del som en fjärdedel av arbetsstyrkan vara sysselsatt med arbetsmomenten gradning och slipning. 15 20 25 30 35 508 216 2 vanes, as much as a quarter of the workforce can be employed with the work steps deburring and grinding.

Eftersom de skovlar som skall bearbetas kan vara tunga leder vilket medför att en förändring av arbetsmiljön är önskvärd. detta som en av orsakerna till belastningsskador, För att åtgärda arbetsmiljöproblemen, för att erhålla en jämnare kvalitet och för att uppnå en mer rationell till- verkning med ökad konkurrenskraft är det önskvärt att auto- matisera efterbearbetningsmomenten_ Ett av problemen med att automatisera efterbearbetningen av skovlar är att antalet likformade skovlar i en tillverk- ningssats är litet och att variationsrikedomen hos skovlar ( > 5000). matiserad efterbearbetning skall kunna utgöra att alternativ av olika modeller är mycket stor För att en auto- måste dock kostnader för programmering av utrustningen, gripdon och kringenheter hàllas låga. Andra problem är som nämnts modellvariationerna samt även variationerna med avseeende pà detaljernas fysiska storlek och variationerna i bearbetningsteknik.Since the blades to be machined can be heavy joints, which means that a change in the working environment is desirable. This is one of the causes of load damage, In order to remedy the work environment problems, to obtain a more even quality and to achieve a more rational production with increased competitiveness, it is desirable to automate the post-processing steps_ One of the problems with automating the post-processing of shovels is that the number of uniform vanes in a production batch is small and that the richness of variation of vanes (> 5000). Matised finishing should be able to mean that alternatives of different models are very large In order for an automatic, however, costs for programming the equipment, grippers and peripherals must be kept low. Other problems are, as mentioned, the model variations as well as the variations with regard to the physical size of the details and the variations in processing technology.

Redan förekommer icke-manuella efterbearbetningsmetoder. Som ett exempel kan nämnas elektrolytisk ytavgradning. Denna metod innebär dock användning av hälsovàdliga kemikalier och utgör därmed ej ett attraktivt alternativ till lösning av efterbearbetningsproblemet.Non-manual finishing methods already exist. An example is electrolytic surface deburring. However, this method involves the use of hazardous chemicals and thus does not constitute an attractive alternative to solving the post-processing problem.

Ett ytterligare sätt att icke-manuellt klara av efterbear- betningen av skoveldetaljer utgörs av trumlingstekniken.Another way to handle the finishing of vane parts non-manually is by the tumbling technique.

Denna metod klarar dock endast av efterbearbetningen av fot och tak pà exempelvis turbinskovlar. Även vid denna metod används vanligen en vätska. I detta fall med funktionen att binda damm. Tillstånd krävs för utsläpp av sádana vätskor.However, this method can only handle the finishing of feet and roofs on, for example, turbine blades. Also in this method a liquid is usually used. In this case with the function of binding dust. Permits are required for the discharge of such liquids.

Ej heller trumling är därmed en teknik lämpad för automati- sering. 10 15 20 25 30 35 508 216 3 Automatiska slipmaskiner för efterbearbetning av skovlar av nämnda typer förekommer pá marknaden. En sådan specialmaskin saluförs av det schweiziska företaget, Liechti, och är beskriven i det europeiska patentet med publikationsnummer, EP 483064. Nämnda maskin förmàr dock endast att hantera skovlar längre än 150 mm och vidare enbart att slipa själva bladet och bladväggar pá en skovel, ej tak eller fot när sådana förekommer pà bladen. Maskinen är dessutom dyr och kräver specialutrustningar.Nor is tumbling a technology suitable for automation. 10 15 20 25 30 35 508 216 3 Automatic grinding machines for finishing blades of the mentioned types are available on the market. Such a special machine is marketed by the Swiss company, Liechti, and is described in the European patent with publication number, EP 483064. However, said machine is only capable of handling blades longer than 150 mm and further only grinding the blade and blade walls on a blade, not roof or foot when these appear on the leaves. The machine is also expensive and requires special equipment.

Tidigare har gradning och slipning, där industrirobotar utnyttjats, utförts med antingen styva verktyg i eftergiv- liga verktygsfästen eller med mjuka verktyg av typen fiber- skivor och liknande. Den eftergivlighet som eftersträvas krävs för att små inbördes variationer i de bearbetade detaljernas geometri ska kunna tolereras, samt för att kompensera för onoggrannheter i fixturer, gripdon och robotrörelser. Det stora kravet pà precision har tvingat fram en noggrann, omfattande och tidkrävande programmering av de robotar som utnyttjats vid de nämnda operationerna.Previously, deburring and grinding, where industrial robots were used, were performed with either rigid tools in resilient tool mounts or with soft tools of the type fiber discs and the like. The resilience sought is required in order to be able to tolerate small mutual variations in the geometry of the machined details, as well as to compensate for inaccuracies in fixtures, grippers and robot movements. The high demand for precision has forced an accurate, comprehensive and time-consuming programming of the robots used in the mentioned operations.

Det har dock visat sig att det fortfarande uppkommer problem vid användandet av hàrda verktyg, eftersom det uppenbarats svårigheter att åstadkomma jämna och repeterbara resultat. Även vid utnyttjande av mjuka verktyg har problem uppträtt.However, it has been found that there are still problems with the use of hard tools, as difficulties have been encountered in achieving consistent and repeatable results. Problems have also arisen with the use of soft tools.

I detta fall har verktygsslitaget utgjort den främsta stötestenen. Under senare tid har dock pà marknaden dykt upp nya hjälpmedel, vilka skapat nya förutsättningar för automation av gradnings~ och slipningsoperationer m h a industrirobotar. De metoder som det handlar om gàr alla under benämningen "konstantkraftmetoder". De hjälpmedel som utvecklats kan användas tillsammans med så gott som alla idag existerande robotar. Detta gäller dock inte de mest komplexa hjälpmedlen, de s k kraftsensorerna, som är starkt beroende av robotens styrsystem för att fungera tillfreds- ställande. Bland de främsta fördelarna som dessa "konstant- kraftmetoder" och här nämnda hjälpmedel uppvisar kan nämnas: - automatisk kompensering för verktygsslitage 10 15 20 25 30 35 508 216» 4 - automatisk kompensering/inbyggd tolerans mot onoggrannheter - förenklad programmering och uppsättning.In this case, the tool wear has been the main stumbling block. Recently, however, new aids have appeared on the market, which have created new conditions for automation of deburring and grinding operations, including industrial robots. The methods in question are all referred to as "constant force methods". The aids that have been developed can be used together with almost all existing robots today. However, this does not apply to the most complex aids, the so-called force sensors, which are strongly dependent on the robot's control system to function satisfactorily. Among the main advantages of these "constant force methods" and the aids mentioned here can be mentioned: - automatic compensation for tool wear 10 15 20 25 30 35 508 216 »4 - automatic compensation / built-in tolerance to inaccuracies - simplified programming and set-up.

Kraftavkännande utrustning som utnyttjas vid nämnda “konstantkraftmetoder" kan indelas i två huvudgrupper, dels konstantkraftenheter, även kallade mikromanipulatorer eller CFD:er (Qonstant Eorce Qevice), dels realtidsarbetande sensorer, vilka även benämnes kraftsensorer.Force sensing equipment used in the said "constant force methods" can be divided into two main groups, constant force units, also called micromanipulators or CFDs (Qonstant Eorce Qevice), and real-time working sensors, which are also called force sensors.

Om konstantkraftenheter (CFD) användes vid bearbetnings- maskiner tillsammans med en standardrobot, måste sådana konstankraftenheter (CFD) installeras vid varje bearbet- ningsmaskin t ex vid varje slipställe. Om à andra sidan en CFD installeras hos en verktygsbärande robot mellan robot- armen och verktyget erhålles ej tillräcklig kontroll över bearbetningen, eftersom en CFD endast förmår korrigera kraften i en riktning i förhållande till verktyget ej i en konstant riktning i rummet (dvs ej i en konstant vektor i rummet).If constant force units (CFDs) are used in processing machines together with a standard robot, such constant force units (CFDs) must be installed at each processing machine, for example at each grinding point. On the other hand, if a CFD is installed in a tool-carrying robot between the robot arm and the tool, sufficient control over the machining is not obtained, since a CFD is only able to correct the force in one direction relative to the tool not in a constant direction in space (ie not in a constant vector in space).

För att råda bot på de ovan nämnda problemen har förfarandet enligt uppfinningen baserats på användning av en kraftsensor på grund av att man till en rimlig kostnad vid förfarandet uppnår följande fördelar reducerat antal punkter på en detaljkontur som behöver läsas in i robotens minne minskat krav på noggrannheten i inlärningen av punkterna billigare gripdon och fixturer "inbyggd" tolerans mot små variationer i de bearbetade detaljernas geometri.In order to remedy the above-mentioned problems, the method according to the invention has been based on the use of a force sensor because at a reasonable cost in the method the following advantages are achieved. Reduced number of points on a detail contour that needs to be read into the robot's reduced accuracy requirements in the learning of the points cheaper grippers and fixtures "built-in" tolerance to small variations in the geometry of the machined parts.

Kraftsensorer som kraftavkännande utrustning använder sig av robotarmen, på vilken kraftsensorn är monterad, Som juste- ringsobjekt. Roboten måste då på något sätt få indikationer om (känna) hur kraften mellan verktyg och detalj i berabet- ningsoperationen varierar, för att roboten ska kunna justera 10 15 20 25 30 35 508 216 5 till den önskade kraften, börvärdet. I motsats till den tidigare beskrivna den aktuella kraften, dvs ärvärdet, gruppen av kraftavkännande utrustning, CFD:er, fungerar inte systemet med kraftsensorer pà alla robotar. Robotens styrsystem måste vara anpassat för arbete integrerat med en kraftsensor.Force sensors as force sensing equipment use the robot arm, on which the force sensor is mounted, as an adjustment object. The robot must then in some way be given indications of (feel) how the force between tool and detail in the machining operation varies, in order for the robot to be able to adjust to the desired force, the setpoint. In contrast to the previously described current force, ie the actual value, the group of force sensing equipment, CFDs, the system with force sensors does not work on all robots. The robot's control system must be adapted for work integrated with a force sensor.

En kraftsensor fästs alltid pà robotarmen mellan verktyget/gripdonet och robotens verktygsplatta. Sensorn känner krafter i 3 riktningar i rummet och moment runt tre axlar i rymden.A force sensor is always attached to the robot arm between the tool / gripper and the robot's tool plate. The sensor senses forces in 3 directions in space and torque around three axes in space.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Förfarandet enligt uppfinningen innefattar en automatiserad efterbearbetning, exempelvis slipning, gradning, polering, av en färdigformad detalj vid verkstadsteknisk produktion av detaljen, där en robot instrueras att efterbearbeta detaljen genom att roboten via en arm försedd med kraftsensor hante- rar detaljen och enligt ett i roboten lagrat program manöv- rerar detaljen att inta ett bestämt läge i rymden vid en bearbetningsmaskin pà sà sätt att maskinen inom givna toleranser bearbetar detaljens yta. Förfarandet kännetecknas av att detaljens ytterkontur, i av operatören valda svep över detaljens yta, inläses och inlagras i robotens program i ett fàtal punkter per svep, vilka punkter tillsammans bildar en polygonkurva och att en given anliggningskraft, bestämd till storlek och riktning i rymden, mellan den av roboten hanterade detaljen och bearbetningsmaskinens verktyg inprogrammeras, varefter vid bearbetningen roboten strävar efter att föra detaljen mot bearbetningsmaskinen sà att anliggningspunkten mellan detaljen och maskinens verktyg i varje bearbetningssvep hamnar pà polygonkurvan, medan den inprogrammerade, till kraft och riktning bestämda, anligg- ningskraften tvingar roboten att i stället för att kompen- sera för anliggningspunktens avvikelser fràn polygonkurvan 10 15 20 25 30 35 508 216 6 oavbrutet utföra bearbetningen utefter detaljens verkliga kontur.DESCRIPTION OF THE INVENTION The method according to the invention comprises an automated finishing, for example grinding, deburring, polishing, of a pre-formed part in workshop technical production of the part, where a robot is instructed to finish the part by the robot handling the part via an arm and according to a force sensor. a program stored in the robot maneuvers the part to assume a certain position in space at a processing machine in such a way that the machine processes the surface of the part within given tolerances. The method is characterized in that the outer contour of the part, in sweeps chosen by the operator over the surface of the part, is read and stored in the robot's program in a few points per sweep, which points together form a polygon curve and that a given contact force, determined in size and direction in space, the part handled by the robot and the tools of the machining machine are programmed, after which the robot strives to move the part towards the machining machine so that the point of contact between the part and the machine's tools in each machining sweep ends up on the polygon curve, while the programmed force determines direction. instead of compensating for the deviations of the point of contact from the polygon curve 10 15 20 25 30 35 508 216 6, perform the machining along the actual contour of the part.

Syftet med förfarandet är att angripa programmeringsprob- lemet, genom att erforderligt antal inlärda punkter redu- ceras och att behovet av lägesnoggrannhet radiellt mot verktyget vid inlärningen av punkterna minskas, samt att láta en kraftavkännande utrustning ombesörja de kompensa- tioner som erfordras för att kraften mellan verktyget och den bearbetade detaljen behàlles konstant i en viss riktning i rummet (mot verktyget).The purpose of the procedure is to tackle the programming problem, by reducing the required number of learned points and reducing the need for positional accuracy radial to the tool when learning the points, and to let a force-sensing equipment provide the compensations required to the tool and the machined part are kept constant in a certain direction in the room (towards the tool).

Förfarandet med efterbearbetning enligt uppfinningen är synnerligen fördelaktigt, när roboten som hanterar en detalj har tillgång till de referensytor och referenslinjer, som detaljen kan förses med enligt den svenska patentansökan 9300356-4 , där det beskrives att detaljen under bearbet- ningsmomenten har tillfogats ett fixtur-och referenspàlägg, genom vilket den hanterande maskinen vid alla tillfällen har information om detaljens läge i rummet.The method of post-processing according to the invention is particularly advantageous when the robot handling a detail has access to the reference surfaces and reference lines with which the part can be provided according to Swedish patent application 9300356-4, where it is described that the part has been added a fixture during processing. and reference pads, through which the handling machine has at all times information about the position of the part in the room.

De kompensationer det är frågan om kan bestá i att robot- armens position med tillhörande vid armen fixerad detalj korrigeras under arbetsoperationen pà basis av den återkopp- ling som fàs fràn kraftsensorn, sà att anliggningskraften (som vektor) mellan detalj och verktyg hálles konstant.The compensations in question may consist in correcting the position of the robot arm with the associated part fixed to the arm during the work operation on the basis of the feedback received from the force sensor, so that the contact force (as a vector) between part and tool is kept constant.

Efterbearbetning enligt uppfinningen är möjlig - om detaljerna är bearbetade till form- och màttriktighet före efterbearbetningen. - om efterbearbetningen enbart är av ytförbättrande natur - om efterbearbetningen av sàdana komponenter som exempelvis fot och/eller tak hos en skovel endast skall bestà av gradning/kantbrytning och skapande av kantradier 10 15 20 25 30 35 508 216 7 Om exempelvis bladprofilen hos en turbinskovel skall slipas, innebär detta vanligen att roboten skall slipa bladprofilen utefter krökta ytor. Roboten skall kunna följa profilens krökning så exakt som möjligt för att ingen okontrollerad yterligare avverkning av bladmaterial sker, eller att be- lastningen blir så stor att verktyget slits ned för snabbt pà grund av för stora anliggningskrafter, eller att anligg- ningskraften blir för liten. För att klara detta måste roboten läras att uppsöka ett antal punkter pà bladprofilens periferi. Vid konventionell robotprogrammering förbinds de inlärda punkterna, vilka av nödvändighet utgör en begränsad mängd, med räta linjer och/eller cirkelbàgar, för att beskriva den bana som roboten skall följa. Ju mer krökt en kontur är, desto tätare màste de inlärda punkterna läggas för att robotens rörelser vid arbetsoperationen skall bli tillräckligt noggrannna. Det är dessutom viktigt att punkternas lägen i rymden inläses mycket noggrannt, i annat fall byggs en kvaitetsbrist in redan vid programmeringen av roboten. Används däremot någon typ av kraftavkänning tillsammans med roboten är det tillräckligt att läsa in endast ett fátal punkter på profilens periferi, se nedan beskrivna figurer.Finishing according to the invention is possible - if the details are machined to form and dimension accuracy before finishing. - if the finishing is only of a surface-improving nature - if the finishing of such components as, for example, the foot and / or roof of a blade should only consist of deburring / edge breaking and creation of edge radii 10 15 20 25 30 35 508 216 7 If, for example, the blade profile of a turbine blade to be ground, this usually means that the robot must grind the blade profile along curved surfaces. The robot must be able to follow the curvature of the profile as accurately as possible so that no uncontrolled further felling of blade material takes place, or that the load becomes so great that the tool wears down too quickly due to excessive contact forces, or that the contact force becomes too small. To cope with this, the robot must be taught to seek out a number of points on the periphery of the blade profile. In conventional robot programming, the learned points are connected, which necessarily constitute a limited amount, with straight lines and / or circular arcs, to describe the path that the robot is to follow. The more curved a contour is, the denser the learned points must be laid in order for the robot's movements during the work operation to be sufficiently accurate. It is also important that the positions of the points in space are read very carefully, otherwise a lack of quality is built in already when programming the robot. If, on the other hand, some type of force sensing is used together with the robot, it is sufficient to read in only a few points on the periphery of the profile, see the figures described below.

Om en robot med kraftavkänning, använd enligt uppfinningen, kombineras med till förfarandet anpassade verktyg visar det sig att efterbearbetning med robot är möjlig. En robot med kraftsensor arbetar normalt med krafter ned till lO N. Dä hög noggrannhet erfordras medför detta att en kombination t ex med roterande filar och liknande verktyg som arbetar med smá kontaktkrafter är olämpliga. För att optimera efterbear- betning enligt förfarandet bör breda verktyg, sásom slip- band, breda sliphjul, navrondeller och liknande användas.If a robot with force sensing, used according to the invention, is combined with tools adapted to the method, it turns out that post-processing with a robot is possible. A robot with a force sensor normally works with forces down to 10 N. As high accuracy is required, this means that a combination, for example with rotating files and similar tools that work with small contact forces, is unsuitable. To optimize finishing according to the procedure, wide tools, such as grinding belts, wide grinding wheels, hub discs and the like should be used.

När sådana breda verktyg nyttjas kan bearbetningskrafterna (yttrycket) hàllas pà en nivà som är gynnsam för den kraftavkännande utrustningen.When such wide tools are used, the machining forces (surface pressure) can be maintained at a level favorable to the force sensing equipment.

Verktyg med gynnsamma egenskaper är sådana som 10 15 20 25 30 35 508 216' är icke formförändrande har förmåga att skapa radier i stället för fasetter har förmåga att bryta kanter utan att en komplicerad kontur måste följas noggrannt har tolerans mot olika former av onoggrannheter Med icke-formförändrande verktyg avses verktyg som vid en efterbearbetning ej får form- eller màttförändra detaljen i någon egentlig mening. Även dessa verktyg avverkar natur- ligtvis material, men i mycket liten omfattning. Som exempel kan vid momentet slipning nämnas att ett fiberbaserat slip- hjul kan åstadkomma ett avverkningsdjup pà detaljytan i storleksordningen 0,01 mm, vilket är helt godtagbar. Vid applikationerna slipning och gradning finns ett antal lämpliga verktygsalternativ. Dessa utgörs av slipband och sliphjul, som är uppbyggda av fibrer med slipmedel bundet till fibrerna och slipmedel uppbyggda av polymera slipmate- rial. Keramiska slipskivor och mer aggressiva konventionella slipband är mindre lämpade att användas vid efterbearbetning med robot.Tools with favorable properties are those that are non-deformable have the ability to create radii instead of facets have the ability to break edges without a complicated contour having to be followed carefully have tolerance to various forms of inaccuracies With no -form-changing tools refer to tools which, during post-processing, may not change the shape or dimensions of the part in any real sense. Of course, these tools also cut material, but to a very small extent. As an example, at the moment of grinding, it can be mentioned that a fiber-based grinding wheel can achieve a felling depth on the detail surface in the order of 0.01 mm, which is completely acceptable. For grinding and deburring applications, there are a number of suitable tool options. These consist of abrasive belts and grinding wheels, which are made up of fibers with abrasives bonded to the fibers and abrasives made up of polymeric abrasive materials. Ceramic grinding wheels and more aggressive conventional grinding belts are less suitable for use in finishing with a robot.

Vid manuell gradning och slipning av radier på kanter an- vänds ofta roterande eller oscillerande filar. Detta fung- erar bra när det gäller att bryta en kant, men ej när det handlar om att skapa en sann radie. Sker arbetet manuellt kan operatören "bygga upp" en radie med en fil genom att fasettera ytan. Skall arbetet automatiseras med hjäp av en robot blir problemet avsevärt svårare. Roboten har ej den "fingertoppskänsla" som operatören besitter, även om eftergivliga verktygsfästen används.Detta gör att robotens rörelsehastighet måste vara måttlig, om den kant som skall gradas är kurvig. Dessutom blir programmeringsarbetet mer omfattande och svårare. vid denna typ av arbetsmoment är det önskvärt att använda ett verktyg som förmår att skapa en radie, utan att verktyget behöver passera längs kanten flera gånger med olika anliggningsvinklar. Även vid denna typ av arbetsmoment är fiber- eller polymerbaserade sliphjul lämpade alternativ. 10 15 20 25 30 35 508 216 Sammanfattningsvis kan nämnas att någon typ av eftergivliga verktyg är lämpade vid efterbearbetning enligt uppfinningen.For manual deburring and grinding of radii on edges, rotating or oscillating files are often used. This works well when it comes to breaking an edge, but not when it comes to creating a true radius. If the work is done manually, the operator can "build up" a radius with a file by faceting the surface. If the work is to be automated with the help of a robot, the problem will be considerably more difficult. The robot does not have the "fingertip feel" that the operator possesses, even if flexible tool mounts are used. This means that the robot's speed of movement must be moderate, if the edge to be graded is curved. In addition, the programming work becomes more extensive and more difficult. in this type of work step, it is desirable to use a tool that is able to create a radius, without the tool having to pass along the edge several times with different angles of contact. Fiber or polymer-based grinding wheels are also suitable for this type of work step. 10 15 20 25 30 35 508 216 In summary, it can be mentioned that some type of resilient tools are suitable for finishing according to the invention.

Bland de förtjänster som uppnås med förfarandet kan nämnas möjligheten som konceptet ger att efterlikna människans för- måga att bibehålla ett i det närmaste konstant bearbetnings- tryck mot ett verktyg, samtidigt som ett ur egonomisk syn- vinkel farligt arbete till stora delar elimineras.Among the benefits achieved with the procedure is the possibility that the concept provides to mimic the human ability to maintain an almost constant machining pressure on a tool, while at the same time largely eliminating economically dangerous work.

FIGURBESKRIVNING Fig l återger programmeringsbehovet, dvs behovet av inlärda punkter på en profil till en detalj som skall efterbearbetas enligt känd teknik.DESCRIPTION OF FIGURES Fig. 1 shows the need for programming, ie the need for learned points on a profile of a part to be machined according to known technology.

Fig 2 visar ett exempel på det väsentligt reducerade behovet av inlärda punkter på en profilyta vid efterbearbetning enligt uppfinningen.Fig. 2 shows an example of the substantially reduced need for learned points on a profile surface during finishing according to the invention.

UTFÖRINGSFORMER Som ett utföringsexempel beskrives hur ett efterbearbet- ningsmoment kan anordnas enligt förfarandet, där en turbinskovels (1) bladprofil med ett tvärsnitt enligt Fig 2 skall slipas efter att skoveln (1) bearbetats till form-och màttriktighet.EMBODIMENTS As an exemplary embodiment, it is described how a finishing operation can be arranged according to the method, where a blade profile of a turbine blade (1) with a cross section according to Fig. 2 is to be ground after the blade (1) has been machined to shape and dimension.

En robot med minst 5 axlar greppar skoveln med sitt gripdon.A robot with at least 5 axles grips the paddle with its gripper.

Man bestämmer vilken metodik som ska användas vid slip- ningen, om bladet skall slipas i tvär- eller längsgående svep vid förning av skoveln mot slipverktyget. Slipverktyget utgöres då företrädesvis av ett slipband med en bredd som anpassas efter bladets typ. Om bladet ej är vridet kan ett brett slipband användas, i vissa fall så brett band att endast ett svep är nödvändigt. Är bladet däremot vridet 10 15 20 25 30 35 508 216 - 10 anpassas slipbandets bredd till detta, varvid hänsyn tas till att flerpunktsanliggning mot slipverktyget undvikes.It is decided which methodology is to be used for grinding, whether the blade is to be sharpened in a transverse or longitudinal sweep when the blade is moved towards the grinding tool. The grinding tool then preferably consists of a grinding belt with a width which is adapted to the type of blade. If the blade is not twisted, a wide sanding belt can be used, in some cases such a wide belt that only one sweep is necessary. If, on the other hand, the blade is rotated, the width of the grinding belt is adapted to this, taking into account that multi-point abutment against the grinding tool is avoided.

Programmeringen av robotrörelserna göres av en i manuell slipteknik kunnig operatör. Denne operatör styr nu roboten så att skoveln förs fram mot slipbandet tills anliggning uppnås mot slipbandet vid en kontaktrulle. Denna anliggning väljs då vid en punkt (P) i ett första svep, där ett svep kan utgöras av en kurva över bladprofilens rygg eller bladprofilens insida tvärs bladet eller av ett längsgående svep fràn bladets fot till dess tak. Den kunnige operatören innehar dà kännedom om i vilken riktning verktyget skall ingripa mot bladprofilens yta och vrider (med hjälp av robotens styrorgan) i den valda punkten in skovelns läge i rummet. Därefter lagrar operatören in i robotens minne, skovelns (l) läge i rummet. Nästa punkt (P) i svepet samt den anliggningskraft, varmed roboten mellan de valda punkterna (P) Pà samma sätt skall verka, inlagras. fortskrider inlagringen av ytterligare punkter (P) i svepet med infomationsöverföring till roboten om skovelns läge och önskad anliggningskraft. Pig 2 visar att det enligt uppfinningen är tillräckligt att lagra in ett fåtal punkter (P) per svep. Som framgår av fig 2 kan med den profil som exemplet uppvisar behovet av lagrade punkter (P) som riktvärde anges 3-5 punkter (P) pà bladets ryggsida och tre punkter (P) pà dess undersida. Är bladprofilen starkt böjd ökar behovet av punkter och vice versa. Om bladet ej är vridet är det dessutom möjligt att enbart programmera in förflyttningar i sidled där ytterligare svep med samma bearbetningsinformation inlagras. I roboten inmatas även information om robotens rörelsehastighet mellan lagrade punkter(P), hur den skall röra sig frán punkt (P) till punkt (P), i vilken ordning och om roboten skall föra detaljen mot verktyget rätlinjigt eller utefter någon annan känd bana fràn punkt till punkt. Varvtal pà bearbetningsmaskinen, i detta fall slipbandets hastighet kan också styras fràn roboten, efter att sådan information lagrats i robotpro- grammet. Det kan var önskvärt att variera slipverktygets 10 15 20 25 30 35 508 216 ll hastighet över olika partier av profilen. Vidare kan just- ering av bandhastigheten inprogrammeras för anpassning till slipverktygens förslitning över tiden eller över antal slipade detaljer.The programming of the robot movements is done by an operator skilled in manual grinding technology. This operator now controls the robot so that the blade is advanced towards the sanding belt until abutment is achieved against the sanding belt at a contact roller. This abutment is then selected at a point (P) in a first sweep, where a sweep may consist of a curve over the back of the leaf profile or the inside of the leaf profile across the leaf or of a longitudinal sweep from the base of the leaf to its roof. The knowledgeable operator then has knowledge of the direction in which the tool should engage against the surface of the blade profile and turns (with the aid of the robot's control means) at the selected point into the position of the blade in the room. Then the operator stores in the robot's memory, the position of the paddle (l) in the room. The next point (P) in the sweep and the abutment force with which the robot between the selected points (P) shall act in the same way, is stored. progresses the storage of additional points (P) in the sweep with information transfer to the robot about the position of the blade and the desired contact force. Fig. 2 shows that according to the invention it is sufficient to store a few points (P) per sweep. As can be seen from Fig. 2, with the profile as the example showing the need for stored points (P) as a guide value, 3-5 points (P) can be stated on the back side of the blade and three points (P) on its underside. If the blade profile is strongly curved, the need for points increases and vice versa. In addition, if the blade is not rotated, it is only possible to program lateral movements where additional sweeps with the same processing information are stored. The robot also enters information about the robot's speed of movement between stored points (P), how it should move from point (P) to point (P), in what order and whether the robot should move the part towards the tool rectilinearly or along any other known path from point to point. The speed of the processing machine, in this case the speed of the sanding belt, can also be controlled from the robot, after such information has been stored in the robot program. It may be desirable to vary the speed of the grinding tool over different portions of the profile. Furthermore, adjustment of the belt speed can be programmed to adapt to the wear of the grinding tools over time or over the number of ground parts.

Såsom illustreras av figur 2 kan relativt stora avvikelser fràn den sanna periferin tolereras vid programmering och inlärning av punkter (P). Detta innebär också att viss onog- grannhet kan tolereras vid lägesbestämning av inprogrammerad anliggningspunkt mellan skovel och verktyg. Detta sparar mycket tid vid inlärningen av punkter.As illustrated by Figure 2, relatively large deviations from the true periphery can be tolerated when programming and learning points (P). This also means that some inaccuracy can be tolerated when determining the position of the programmed contact point between the blade and the tool. This saves a lot of time in learning points.

Den beskrivna proceduren kan utgöra ett grovslipningsmoment.The described procedure can constitute a rough grinding step.

När finslipning av samma grovslipade detalj skall ta vid kan det redan lagrade programmet användas. Enda skillnaden är att vid detta moment en rörelse mot en annan slipmaskin med finare slipverktyg är inlagrat i robotens minne, vid vilken finslipmaskin ett bearbetningsmoment med motsvarande rörelse- och informationsmönster upprepas som vid grovslip- ningsmomentet.When fine grinding of the same coarsely ground part is to take over, the already stored program can be used. The only difference is that at this moment a movement towards another grinding machine with finer grinding tools is stored in the robot's memory, at which fine grinding machine a machining step with the corresponding movement and information pattern is repeated as at the coarse grinding step.

Skovelns ryggsida och dess insida bearbetas i tvà olika mo- ment. Vid start och avslut av ett tvärsvep förs bladet vin- kelrätt in mot resp ut fràn verktyget pà ett sådant avstånd fràn inloppskant resp avloppskant att nämnda kanter ej bear- betas. Inlopps- resp avloppskant bearbetas i fràn bearbet- ningen av ryggsidans och insidans ytor separerade slipmo- ment.The back of the blade and its inside are machined in two different steps. At the start and end of a transverse sweep, the blade is moved perpendicularly towards and out of the tool at such a distance from the inlet edge or drain edge that the said edges are not machined. The inlet and drain edges are machined in the grinding torques separated from the machining of the surfaces of the back and inside.

För efterbearbetning av sådana partier som fot och tak pà exempelvis turbinskovlar i form av gradning och/eller kant- brytning är tillvägagàngssättet vid programmering och efter- följande bearbetningsoperationer i princip desamma som vid nämnda grovslipning ovan. I dessa fall användes dock andra typer av slipverktyg som polymerbaserade slipmedel. Lämpliga sådana har visat sig vara av en typ som pá marknaden salu- förs under benämningen Scotch-Brite hjul vid bearbetning av 10 l5 20 508 216 12 kanter där vinkeln är > 90° och polymerfiberborstar för kanter med en vinkel < 90°.For post-machining of such parts as feet and roofs of, for example, turbine blades in the form of deburring and / or edge-breaking, the procedure for programming and subsequent machining operations is in principle the same as for the coarse grinding mentioned above. In these cases, however, other types of abrasive tools were used as polymer-based abrasives. Suitable ones have been found to be of a type marketed under the name Scotch-Brite wheels for machining edges where the angle is> 90 ° and polymeric fiber brushes for edges with an angle <90 °.

Den vid förfarandet utnyttjade utrustningen besitter enligt utföringsexemplet vissa egenskaper för att gott resultat skall uppnås. Roboten i systemet bör vara minst 5-axlig. Vid utprovning av förfarandet enligt uppfinningen har en 6- axlig, antropomorf robot med en hanteringskapacitet på minst 60-70 kg använts. Robotens styrsystem màste vara anpassat till kommunikation med en kraftsensor. Gripdon som är utformade enligt beskrivningen i den ovan nämnda svenska patentansökan 9300356-4 rekommenderas.According to the exemplary embodiment, the equipment used in the process has certain properties in order to achieve a good result. The robot in the system should be at least 5-axis. When testing the method according to the invention, a 6-axis, anthropomorphic robot with a handling capacity of at least 60-70 kg has been used. The robot's control system must be adapted for communication with a force sensor. Grip devices that are designed as described in the above-mentioned Swedish patent application 9300356-4 are recommended.

Robotens kringutrustning består i utföringsexemplet av -en bandslipmaskin för slipning av bladprofil, en 2-spindlig slipmaskin för gradning/kantbrytning och radieslipning pà fot och tak (pà vars slipmaskins ena spindel ett sliphjul och pà vars andra spindel en slipborste är monterade) och slutligen en 2-spindlig slipmaskin med ett sliphjul för slipning av övergångar mot bladväggar. I övrigt förekommer magasin som rymmer alla skovlar i en hel tillverkningssats.The robot's peripheral equipment consists in the exemplary embodiment of a belt sander for grinding blade profiles, a 2-spindle sander for deburring / edge breaking and radius grinding on feet and roofs (on whose one spindle a spindle a grinding wheel and on whose other spindle a grinding brush is mounted) and finally a 2-spindle grinding machine with a grinding wheel for grinding transitions to leaf walls. In other respects, there are magazines that hold all the blades in an entire production kit.

Magasinet är konstruerat för att passa ett så stort antal varianter av skovlar som möjligt.The magazine is designed to fit as large a variety of blades as possible.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 508 216 l3 PATENTKRAV10 15 20 25 30 35 508 216 l3 PATENT REQUIREMENTS 1. Förfarande för automatiserad efterbearbetning, exempelvis slipning, gradning, polering, av en färdigformad detalj (1) vid verkstadsteknisk produktion av detaljen (1), där en robot instrueras att efterbearbeta detaljen genom att roboten via en arm försedd med kraftsensor hanterar detaljen och enligt ett i roboten lagrat program manövrerar detaljen att inta ett bestämt läge i rymden vid en bearbetningsmaskin pà sà sätt att maskinen inom givna toleranser bearbetar detaljens yta, kännetecknat av att detaljens ytterkontur, i minst ett bearbetningssvep, inläses och inlagras i robotens program i ett fatal punkter (P) per svep, där punkterna (P) i varje svep bildar en polygonkurva (C) och att en given anliggningskraft, bestämd till storlek och riktning i rymden, mellan den av roboten hanterade detaljen och bearbetningsmaskinens verktyg inprogrammeras vid varje punkt (P), varefter vid bearbetningen roboten strävar efter att föra detaljen mot bearbetningsmaskinen sa att anliggningspunkten mellan detaljen och maskinens verktyg hamnar pä polygonkurvan (C), medan den inprogrammerade, till kraft och riktning bestämda, anliggningskraften tvingar roboten att i stället för att kompensera för anliggningspunktens avvikelser frän polygonkurvan oavbrutet utföra bearbetningen utefter detaljens verkliga kontur (S).Method for automated finishing, such as grinding, deburring, polishing, of a pre-formed part (1) in workshop technical production of the part (1), wherein a robot is instructed to finish the part by the robot handling the part via an arm equipped with a force sensor and according to a program stored in the robot maneuvers the part to occupy a certain position in space at a machining machine in such a way that the machine within given tolerances processes the surface of the part, characterized in that the outer contour of the part, in at least one machining sweep, is loaded and stored in the robot's program (P) per sweep, where the points (P) in each sweep form a polygon curve (C) and that a given contact force, determined by size and direction in space, between the part handled by the robot and the tool of the processing machine is programmed at each point (P) , after which during processing the robot strives to bring the part towards the processing machine so that the point of contact between the part and the machine tool end up on the polygon curve (C), while the programmed, determined force, abutment force forces the robot to instead continuously compensate for the point deviations from the polygon curve continuously perform the machining along the actual contour of the part (S). 2. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att anliggningskraften som inprogrammeras i roboten är densamma under ett bearbetningssvep eller att anliggningskraften bestämmes för varje enskild sträcka mellan inprogrammerade punkter (P).Method according to claim 1, characterized in that the abutment force programmed in the robot is the same during a machining sweep or that the abutment force is determined for each individual distance between programmed points (P). 3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, kännetecknat av att detta innefattar efterbearbetning av skovlar (1), vilka företrädesvis utgöres av löpskovlar och ledskenor till àng-och gasturbiner. 508 216 14Method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises post-processing of vanes (1), which preferably consist of vanes and guide rails for steam and gas turbines. 508 216 14 4. Förfarande enligt patentkrav 3 kännetecknat av att efterbearbetningen innefattar nágot av bearbetningsmomenten slipning, gradning, kantbrytning och skapande av kantradier.Method according to claim 3, characterized in that the post-processing comprises some of the machining steps of grinding, deburring, edge breaking and creation of edge radii. 5. Förfarande enligt patentkrav l, kännetecknat av att roboten vid hanteringen av en detalj griper denna vid ett fixturpàlägg, vilket är försett med referenser med information om detaljens läge i rummet.Method according to claim 1, characterized in that the robot, when handling a part, grips it on a fixture attachment, which is provided with references with information about the position of the part in the room. 6. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att bearbetningsmaskinens verktyg är av icke-formförändrande typ, som exempelvis fiber- eller polymerbaserade Slipverktyg.Method according to Claim 1, characterized in that the tools of the processing machine are of the non-deformable type, such as, for example, fiber- or polymer-based grinding tools. 7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav kânnetecknat av att bearbetningsmaskinen vid förfarandet ugöres av en bandslip och/eller en 2-spindlig slipmaskin för slipskivor.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the processing machine is undamaged during the process by a belt grinder and / or a 2-spindle grinding machine for grinding wheels.