DE69003762T2

DE69003762T2 - Vorrichtung für Entgratungsmaschinen zum Entgraten von Werkstückkanten.

Info

Publication number: DE69003762T2
Application number: DE90401989T
Authority: DE
Inventors: Michel Ferard; Frederic Sgarbi
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA; Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Automobiles Citroen SA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1989-07-12
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2010-07-11
Also published as: FR2649630B1; FR2649630A1; DE69003762D1; EP0410836B1; US5174700A; EP0410836A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Umfahrungsvorrichtung von Blockiergraten für eine rotierendes Entratungswerkzeug, abhängig von einem Träger.
Die Grate, die zum Beispiel bei den Schmiedeteilen entstehen am Ort der Trennebene haben eine nichtvorhersehbare Größe und können längs der zu entgratenden Kontur stark variieren. Im Falle der automatisierten Bearbeitung gibt es keine Einrichtung, um die Ankunft des Werkzeugs bei Teilen mit großen Abmessungen, genannt "Blockiergrate" ("bavures bloquantes") vorauszusehen, die das Werkzeug anhalten und beschädigen könnten. Bekannt sind nur Systeme, bei denen ein für die Bearbeitung nicht akzeptabler Zustand festgestellt wird, vor allem durch Erhöhung des Vibrationspegels, um dann das Werkzeug zurückzuziehen und die Bearbeitung zu unterbrechen.
Das System -üblicherweise an den ein Entgratungswerkzeug tragenden Armen (poignets) von Robotern vorhanden- das aus einem elastischen Element bestehen, das dem Werkzeug ermöglicht, sich zu nähern oder zu entfernen von der Kontur in Abhängigkeit von den Schnittkräften, genügt nicht, denn es ist unmöglich zu garantieren, daß das Werkzeug ausreichend abgehoben wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet das Umfahren der Grate, unabhängig von ihren Dimensionen und unabhängig von den Charakteristika des Roboters und des Schneidwerkzeugs.
Sie besteht darin, auf das Werkzeug eine normalerweise über die Kontur konstante Schnittkraft anzuwenden und ein momentanes Abheben des Werkzeugs durchzuführen, sobald die abzutragende Materialmenge übermäßig wird, was festgestellt werden kann mit Hilfe der Schnittparameter und vor allem der Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs. Im Falle eines Pneumatikmotors mißt man direkt diese Geschwindigkeit durch einen Tachometer und der Werkzeugrückzug wird betätigt, sobald eine Schwellengeschwindigkeit erreicht wird. Im Falle eines Elektromotors erhält man eventuell eine gleichwertige Information, indem man den verbrauchten Strom mißt, der ohne weiteres in Verbindung gebracht werden kann mit der Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs.
Genauer besteht die Erfindung aus einer Umfahrungsvorrichtung von Blockiergraten für ein rotierendes Entgratungswerkzeug, abhängig von einem Träger, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Zu- und Rückstelleinrichtung enthält, die das Werkzeug auf die zu entgratende Kontur drückt bzw. von der zu entgratenden Kontur zurückzieht, angeordnet zwischen dem Werkzeug und dem Träger, bestehend aus einem Pneumatikzylinder mit einer Kammer, deren Volumenszunahmen den Werkzeugbewegungen in Richtung der zu entgratenden Kontur entsprechen, über einen Regelkreis entweder mit einer druckkonstanten Gasguelle oder einer Ablaßöffnung verbunden, und einen Meßfühler, der geignet ist, eine für die Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs repräsentative Größe zu messen und mit dem Regelkreis zusammenzuwirken, um den Pneumatikzylinder zu steuern, in Abhängigkeit von den Werten, die die genannte Größe annimmt.
Die Zu- und Rückstelleinrichtung ist ein Pneumatikzylinder mit einer Kammer, deren Volumensvergrößerung den Verschiebungen des Werkzeugs in Richtung der zu entgratenden Kontur entspricht, verbunden durch den Regelkreis entweder mit einer Konstantdruck-Gasguelle oder mit einer Ablaßöffnung. Nun wird die Erfindung beschrieben mit Hilfe der folgenden, beigefügten Zeichnungen, beispielhaft und nicht einschränkend:
- die Figur 1 stellt eine Ausführung der Erfindung dar;
- die Figur 2 stellt ein optionelles Element der Erfindung dar; und
- die Figur 3 stellt genauer die verwendeten Regelungen dar.
Die Figur 1 stellt einen Fräser 1 am Ende einer Spindel 2 dar, angetrieben durch einen Pneumatikmotor und verbunden mit einem Roboterarm 3. Dieses letztere wird mit einer gleichförmigen Vorschubgeschwindigkeit bewegt, so daß der Fräser 1 eine Kontur 4 bearbeitet, dabei einen auf dieser Kontur befindlichen Grat entfernend. Mit 5 wurde ein blockierender Teil des Grats bezeichnet. Die Rotationsachse des Fräsers ist im wesentlichen senkrecht zu der Kontur 4, und die Schnittkräfte enthalten eine Werkzeuganpreß-Komponente F, senkrecht zur Rotationsachse des Fräsers 1, Normale der Kontur 4 und, im Falle des Gegenlauffräsens, in entgegengesetzter Richtung zum Arm 3.
Diese Anpreßkraft wird erhalten mit Hilfe eines Pneumatikstellantriebs 6, dessen Stange 7, befestigt an der Spindel 2, parallel ist zur Anpreßkomponente F und dessen Zylinder 8 mit einem Ende befestigt ist am Arm 3. Eine vertikale Gleitschiene 13, parallel zur Anpreßkraft F, führt die Spindel, dabei ihre Längsverschiebung bezüglich des Arms 3 ermöglichend. Ein Dämpfer 9 ist ebenfalls angeordnet zwischen der Spindel 2 und dem Arm 3, parallel zu dem Pneumatikzylinder 8. Schließlich ist ein elektrischer Kontakt am Arm 3 befestigt nahe dem Zylinder 8, der am Ende einer elastischen Lamelle 12 ein sensibles Element 11 enthält, das sich vor oder in einem Längseinschnitt 14 befindet, begrenzt durch ein Ende l5 und angebracht an dem Teil der Gleitschiene 13, der verbunden ist mit der Spindel 2.
Ein Tachometer 17 ist an der Spindel 2 angeordnet, gegenüber einer Scheibe 18, die sich mit dem Fräser 1 dreht. Man kann fakultativ einen pneumatischen Taster l9 vorsehen, der dem Fräser 1 längs der Kontur 4 vorauseilt, ohne diese zu berühren, und der sich zusammensetzt, wie man in Figur 2 sieht, aus zwei getrennten Teilen, wovon eines gebildet wird durch ein Rohr 20, das abschließt mit einem gekrümmten Teil 2l, und einer Druckluftguelle 22, die einen Luftstrom 23 in dem Rohr 20 aufrechterhält, dann außerhalb von diesem in Richtung des anderen Teils des pneumatischen Tasters 19; dieser andere Teil wird gebildet durch ein Gehäuse 24, versehen mit einer öffnung 25 vor dem Luftstrom 23, das im Innern eine verformbare Membran 26 enthält, die die Öffnung 25 trennt von einem Paar getrennter elektrischer Kontakte 27 und 28.
Bei normaler Betriebsweise dringt der Luftstrom 23 also in das Gehäuse 24 ein und deformiert die Membran 26, die das Kontaktepaar 27 und 28 berührt und somit einen nicht im Detail dargestellten, elektrischen überwachungskreis schließt, denn sie ist aus leitendem Material. Sobald jedoch eine Blockiergrat 5 auftaucht, unterbricht er den Luftstrom 23: der Überdruck im Gehäuse 24 hört auf, die Membran 26 biegt sich zurück und der elektrische Kreis öffnet sich. Der große Vorteil des pneumatischen Tasters 19 ist, sehr betriebssicher zu sein und vor allem unempfindlich gegen Staub und diverse Verunreinigungen, die der Luftstrom sofort wegspült, die aber die Sende- und Empfangsteile eines Lichtstrahl-Sensors bedecken könnten.
Nun wird ebenfalls Bezug genommen auf die Figur 3. Der Zylinder 8 umschließt zwei Kammern 35 und 36, getrennt durch einen Kolben 37, verbunden mit der Stange 7. Die erste Kaininer 35, deren Volumenszunahme einer Verschiebung des Fräsers l in Richtung der Kontur 4 entspricht, ist entweder mit einer Druckquelle P1 verbunden über eine manuelle Druckminder- und Manometereinrichtung 39, oder mit einer kalibrierten Ablaßöffnung 40. Ein Elektroventil 41 gewährleistet die Umschaltung. Ebenso ist die zweite Kammer 36 über ein Elektroventil 42 entweder mit einer zweiten Druckguelle P2 verbunden über eine manuelle Druckminder- und Manometer- Eistelleinrichtung 43, oder mit einer Ablaßöffnung 44.
Die Steuerung der Elektroventile 41 und 42 wird sichergestellt durch den Tachometer 17 mittels Informatikeinrichtungen, die entweder durch ein Steuerungsprogramm für den Roboterarms 3 gebildet werden, oder durch eine selbständige Elektronikkarte. Die Zunahme der Größe des bearbeiteten Grats zeigt sich durch eine Verlangsamung der Rotation des Fräsers 1. Wenn der Tachometer feststellt, daß die Rotationsgeschwindigkeit kleiner wird als ein Schwellenwert, wird angenommen, daß man sich gegenüber einem Blockiergrat 5 befindet, und die Elektroventile 41 und 42 werden simultan umgeschaltet, so daß der Druck P2 in die zweite Kammer 36 gelangt, während die erste Kammer 35 verbunden wird mit der Ablaßöffnung 40: die Stange 7 wird in den Zylinder 8 gezogen, und der Fräser 1 zurückgezogen und von der Kontur 4 entfernt. Sobald die Rotationsgeschwindigkeit größer wird als die Schwellengeschwindigkeit, verbindet eine inverse Umschaltung der Elektroventile 41 und 42 die erste Kammer 35 mit Druckguelle P1, verbindet dabei die zweite Kammer 36 mit der Ablaßöffnung 44 und erlaubt, wieder eine Anpreßkraft F auszuüben. Der pneumatische Taster 19 ist nützlich, um die Messungen des Tachometers 17 zu vervollständigen im Falle von Graten mit sehr großen Abmessungen: es ist dann zu befürchten, daß das Zurückziehen des Fräsers 1 nicht schnell genug erfolgt wegen den Reaktionszeiten der Regelung. Der pneumatische Taster 19 ermöglicht es, diese Grate vorher festzustellen und das Zurückziehen des Fäsers 1 im voraus einzuleiten.
Wenn der Fräser 1 den Anfang eines Blockiergrats 5 durchläuft, wird er also schrittweise zurückgezogen durch eine Folge von Umschaltungen. Da die somit erzeugte, schwingende Bewegung sehr schnell sein kann, verwendet man den Dämpfer 9, um sie zu dämpfen und die Umschaltungen weniger häufig zu machen. Der Dämpfer 9, in Wirklichkeit gebildet durch einen Zylinder, dessen Zylindergehäuse verbunden ist mit dem Roboter 3, die Stange mit der Spindel 2, und dessen Kammern miteinander verbunden sind durch eine Umleitung mit eingeengtem Durchlaß 45, ermöglicht es also, das Rattern einzuschränken. Die Verwendung eines einstellbaren Dämpfers ermöglicht es, die Zurückziehgeschwindigkeit des Fräsers festzulegen, vorgegeben durch die Formel V = F/B (F = Anpreßkraft, B = Dämpfungskoeffizient).
Das Nichtvorhandensein eines Grats wird erkannt, wenn der Fräser 1 mit einer zweiten Schwellengeschwindigkeit dreht, einer Bearbeitung ohne Belastung entsprechend. Diese zweite Schwellengeschwindigkeit, selbstverständlich größer als die, bei der die Elekroventile 41 und 42 umgeschaltet werden, zeigt die Stellen der Kontur 4 an, wo die Entgratung beendet ist. Weitere Entgratungsdurchläufe werden dagegen durchgeführt in bezug auf den Rest der Kontur 4.
Der Kontakt 10 ermöglicht, Interpretationsfehler zu vermeiden. Am Ende eines Grats erlaubt der Dämpfer 9 nämlich nur eine schrittweise Rückkehr des Fräsers 1 zur Kontur 4, und diese kann momentan abgehoben sein vom Ende des Grats längs der Kontur 4, wenn der Arm 3 sich längs der Kontur 4 zu schnell vorwärtsbewegt. Der Fräser 1 läuft dann leer und das Steuerungssystem könnte daraus fälschlicherweise ableiten, daß an dieser Stelle kein Grat vorhanden ist. Daher wird der Arm 3 mit einem konstanten Abstand von der Kontur 4 bewegt -abgesehen von den Graten- damit, sobald ein Grat auftaucht und der Fräser 1 zurückgezogen werden soll, selbst um eine kleine Größe, das sensible Element 11 über das Ende 15 fährt und in den Einschnitt 14 taucht, was dem Steuerungssystem mit größerer Sicherheit anzeigt, daß der Grat nicht aufhört an dieser Stelle. Der pneumatische Taster 19 kann verwendet werden, um die Ankunft bei den Blockiergraten 5 im voraus festzustellen und den Vorschub des Arms 3 zu verlangsamen.
Schließlich wird die der Rückzugsschwelle entsprechende Rotationsgeschwindigkeit festgelegt vom Benutzer, wird aber vorteilhafterweise der Abnützung des Fräsers 1 entsprechend gewählt und kann durch eine Linearrelation genähert werden zwischen der, die einem neuen Fräser entspricht und der, die einem zu schleifenden Fräser entspricht.

Claims

1. Vorrichtung zum Umfahren von blockierenden Graten (5) für ein rotierendes Entgratungswerkzeug (1), verbunden mit einem Support (3).

dadurch gekennzeichnet

daß es eine Zu- und Rückstelleinrichtung (6) enthält, die das Werkzeug auf die zu entgratende Kontur (4) drückt bzw. von der zu entgratenden Kontur zurückzieht, angeordnet zwischen dem Werkzeug und dem Support, bestehend aus einem pneumatischen Zylinder mit einer Kammer (35), deren Volumensvergrößerungen den Werkzeugbewegungen in Richtung der zu entgratenden Kontur entsprechen, über einen Regelkreis entweder mit einer druckkonstanten Gasguelle (P1) oder einer Entleerungsöffnung (40) verbunden, und einen Meßfühler (17), der geeignet ist, eine für die Rotationsgeschwindigkeit des Werkzeugs repräsentative Größe zu messen und mit dem Regelkreis zusammenzuwirken, um den pneumatischen Zylinder zu steuern, in Abhängigkeit von den Werten, welche die genannte Größe annimmt.

2. Vorrichtung zum Umfahren von blockierenden Graten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Stoßdämpfer (9) enthält, der zwischen dem Werkzeug und dem Support (3) angeordnet ist.

3. Vorrichtung zum Umfahren von blockierenden Graten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rückstell- positionsbestimmungsmittel (10) enthält.

4. Vorrichtung zum Umfahren von blockierenden Graten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Grate-Meßfühler (19) umfaßt, der mit dem Werkzeug verbunden ist und eine einen Luftstrom aussendende Düse (2l) enthält, angeordnet auf einer Seite des Grats und, auf der anderen Seite des Grats, eine den Luftstrom auf fangende elastische Fläche (26) sowie einen elektrischen Kreis (27, 28) nahe der elastischen Fläche, der geöffnet oder geschlossen wird in Abhängigkeit von Formänderungen der elastischen Fläche.