CH685085B5

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Info

Publication number: CH685085B5
Application number: CH1138/93A
Authority: CH
Inventors: Peter Wiedmer; Andreas Reinmann
Original assignee: Insys Industriesysteme Ag
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1995-09-29
Also published as: CH685085GA3; DE4412417A1

Description

Translated fromGerman

11

CH 685 085G A3CH 685 085G A3

22nd

Beschreibungdescription

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächenbearbeitungsanlage oder Endbearbeitungsanlage mit einzelnen Bearbeitungsstationen und einem Roboter zum Zuführen je eines Werkstücks in die Bearbeitungsstationen bzw. zum Handhaben in den Bearbeitungspositionen. Eine solche Anlage zur Endbearbeitung von Uhrenschalen ist in der EP-B1 0 236 368 beschrieben. Diese Anlage ist mit gewissen Nachteilen behaftet. So wird die Abnützung eines Bearbeitungswerkzeugs in Abhängigkeit von der Zahl bearbeiteter Werkstücke oder der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors des Werkzeugs ermittelt und der Werkzeugträger wird entsprechend nachgestellt, was eine aufwendige Lösung ergibt. Polierpaste wird auf eine Polierscheibe aufgesprüht. Damit ist man beschränkt sowohl in der Zahl verfügbarer Pasten und in der Auswahl brauchbarer Werkzeuge welche flüssige Pasten annehmen.The present invention relates to a surface processing system or finishing system with individual processing stations and a robot for feeding a workpiece into the processing stations or for handling in the processing positions. Such a system for finishing watch cases is described in EP-B1 0 236 368. This system has certain disadvantages. The wear of a machining tool is determined as a function of the number of machined workpieces or the power consumption of the drive motor of the tool and the tool carrier is adjusted accordingly, which results in a complex solution. Polishing paste is sprayed onto a polishing disc. This limits both the number of available pastes and the selection of usable tools that accept liquid pastes.

Während bei der bekannten Anlage bessere Bearbeitungsbedingungen durch die besondere Ausführung des Roboters als Pendelroboter angestrebt wurden, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine wesentliche Verbesserung der Bearbeitung und zugleich Rationalisierung zu erzielen. Diese Aufgabe wird durch eine oder mehrere der Massnahmen gemäss Anspruch 1 gelöst. Die Möglichkeit einen festen Block, insbesondere einen handelsüblichen zylindrischen Stock von Polierpaste zu verwenden, erlaubt einen kostengünstigen Betrieb ohne besonderen Wartungsaufwand. Die Abrichtvorrichtung gestattet eine wesentliche Verbesserung der Bearbeitungsqualität, insbesondere der Einhaltung genau gleicher Bearbeitungsqualität über lange Zeit. Besonders vorteilhaft ist es, dem Roboter das Erfassen der Abmessung mindestens eines Werkzeugs zu überlassen.While in the known system better machining conditions were sought due to the special design of the robot as a pendulum robot, the object of the present invention is to achieve a significant improvement in machining and at the same time rationalization. This object is achieved by one or more of the measures according to claim 1. The possibility of using a solid block, in particular a commercially available cylindrical stick of polishing paste, allows inexpensive operation without special maintenance. The dressing device allows a substantial improvement in the machining quality, in particular the maintenance of exactly the same machining quality over a long period of time. It is particularly advantageous to let the robot determine the dimension of at least one tool.

Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Fig. 1 ist eine räumliche Gesamtdarstellung der Anlage,1 is an overall spatial representation of the system,

Fig. 2 zeigt eine Polierstation mit einer radial wirkenden Polierscheibe,2 shows a polishing station with a radially acting polishing disc,

Fig. 3 zeigt den Roboter in Messstellung zum Erfassen der Abmessung eines Bearbeitungswerkzeugs,3 shows the robot in the measuring position for detecting the dimension of a processing tool,

Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt durch einen Greifer des Roboters,4 shows an axial section through a gripper of the robot,

Fig. 5 zeigt eine Ansicht des Greifers, undFig. 5 shows a view of the gripper, and

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform des Greifers.Fig. 6 shows another embodiment of the gripper.

Ein 6-achsiger Knickarmroboter 1 ist auf dem Grundgestell 2 eines Schutzgehäuses 3 befestigt. Durch eine Türe 4 ist dieses Schutzgehäuse zugänglich. Eine Polierstation 5 weist ein Abrichtgerät 6 und ein Pastenauftraggerät 7 auf. Im weiteren ist eine Bandschleifstation 8 vorhanden. Auf einem Tisch 9 können Werkstückmagazine 10 im Zugäng-lichkeitsbereiche des Roboters in bestimmter Position aufgesetzt werden. Am Tisch 9 ist eine Orientierungsvorrichtung 11 angebracht, in welche der Roboter einzelne Werkstücke einsetzen und genau orientieren und dann wieder erfassen kann. In einem Steuerschrank 12, der über ein Kabel 13 mit der Elektrik 14 verbunden ist, befindet sich die Programmsteuerung für die gesamte Anlage. Den einzelnen Bearbeitungswerkzeugen sind Absaugvorrichtungen 15 zugeordnet.A 6-axis articulated arm robot 1 is attached to the base frame 2 of a protective housing 3. This protective housing is accessible through a door 4. A polishing station 5 has a dressing device 6 and a paste application device 7. There is also a belt grinding station 8. Workpiece magazines 10 can be placed on a table 9 in a certain position in the accessibility areas of the robot. An orientation device 11 is attached to the table 9, in which the robot can insert and precisely orient individual workpieces and then grasp them again. The program control for the entire system is located in a control cabinet 12, which is connected to the electrical system 14 via a cable 13. Suction devices 15 are assigned to the individual processing tools.

Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau der Polierstation 5. Auf einem Ständer 16 ist ein nicht dargestellter Antriebsmotor fest montiert, auf dessen Achse die Polierscheibe 17 befestigt ist. Die Bezeichnung Polierstation bzw. Polierscheibe ist nicht einschränkend zu verstehen. Die Station kann mit Scheiben zum Entgraten, Satinieren oder dergleichen ausgerüstet werden. Die Abrichtvorrichtung 6 weist ein geeignetes Abrichtwerkzeug 18 für die Polierscheibe 17 auf, welches sich in einer Ruheposition in einem bestimmten radialen und axialen Abstand von der Polierscheibe befindet. Das Abrichtwerkzeug 18 ist auf einem Schlitten 19 befestigt, welcher in einer Führung 20 mittels eines pneumatischen Zylinders oder sonstigen Antriebs längs der Führung 20 axial bezogen auf die Achse der Polierscheibe 17 hin- und herbewegt werden kann. Die Führung 20 kann mittels einer Feineinstellspindel 21 in Radialrichtung eingestellt werden. Die Spindel 21 kann einerseits mittels einer Handkurbel 22 von Hand eingestellt werden. Ein Antriebsaggregat 23, beispielsweise ein pneumatischer Zylinder, kann über ein schematisch dargestelltes Klinkengetriebe 24 die Spindel 21 schrittweise verdrehen. Das ganze Aggregat kann mittels eines pneumatischen Zylinders 25 um einen bestimmten Weg radial zugestellt werden, um das Abrichtwerkzeug 18 in die Abrichtposition zu bringen.Fig. 2 shows schematically the structure of the polishing station 5. A drive motor, not shown, is fixedly mounted on a stand 16, on the axis of which the polishing disk 17 is fastened. The designation of the polishing station or polishing disc is not to be understood as restrictive. The station can be equipped with disks for deburring, satin finishing or the like. The dressing device 6 has a suitable dressing tool 18 for the polishing wheel 17, which is in a rest position at a certain radial and axial distance from the polishing wheel. The dressing tool 18 is fastened on a carriage 19 which can be moved back and forth axially with respect to the axis of the polishing disk 17 in a guide 20 by means of a pneumatic cylinder or other drive along the guide 20. The guide 20 can be adjusted in the radial direction by means of a fine adjustment spindle 21. The spindle 21 can be adjusted manually by means of a hand crank 22. A drive unit 23, for example a pneumatic cylinder, can gradually turn the spindle 21 via a schematically illustrated ratchet gear 24. The entire unit can be advanced radially by a certain path by means of a pneumatic cylinder 25 in order to bring the dressing tool 18 into the dressing position.

Die Arbeitsweise der Abrichtvorrichtung ergibt sich weitgehend aus der vorstehenden Beschreibung. Die Anfangsposition in Radialrichtung wird mittels der Handkurbel 22 beim Einrichten der Anlage eingestellt. Zum Abrichten wird sodann das ganze Aggregat mittels des Zylinders 25 in die Abrichtposition vorgeschoben, und dann wird das Abrichtwerkzeug 18 axial hin- und herbewegt, um die rotierende Polierscheibe 17 auf ihrer ganzen axialen Breite gleichmässig abzurichten. Dann wird das Abrichtaggregat in radialer Richtung zurückgezogen und zugleich wird die Spindel 21 mittels des Antriebs 23, 24 um einen bestimmten, vorgewählten Betrag verdreht, um das Abrichtwerkzeug 18 um einen bestimmten Betrag zuzustellen für den nächsten Abrichtvorgang.The mode of operation of the dressing device results largely from the above description. The starting position in the radial direction is set by means of the hand crank 22 when setting up the system. For dressing, the entire assembly is then advanced into the dressing position by means of the cylinder 25, and then the dressing tool 18 is moved axially back and forth in order to dress the rotating polishing wheel 17 uniformly over its entire axial width. Then the dressing unit is retracted in the radial direction and at the same time the spindle 21 is rotated by the drive 23, 24 by a certain, preselected amount in order to feed the dressing tool 18 by a certain amount for the next dressing process.

Das Abrichtwerkzeug 18 kann starr, als Kamm oder dergleichen oder als rotierende Schleifscheibe oder dergleichen ausgebildet sein. Es kann auch ein Form-Abrichtwerkzeug zum Abrichten eines bestimmten Scheibenprofils montiert werden, das nur radial zugestellt wird.The dressing tool 18 can be rigid, designed as a comb or the like or as a rotating grinding wheel or the like. A form dressing tool can also be installed for dressing a specific wheel profile, which is only fed radially.

In der Pastenauftragvorrichtung 7 befindet sich ein zylindrischer Block 26 fester Paste in einem Halter 27 der in radialer Richtung verschiebbar ist. Auf den Halter 27 wirken ein Radialantrieb 28 und ein Drehantrieb 29. Die Radialbewegung wird über ein schematisch dargestelltes Federelement 30 an den Halter 27 übertragen und an diesem Federele-In the paste application device 7 there is a cylindrical block 26 of solid paste in a holder 27 which is displaceable in the radial direction. A radial drive 28 and a rotary drive 29 act on the holder 27. The radial movement is transmitted to the holder 27 by means of a schematically illustrated spring element 30 and on this spring element

55

1010th

1515

2020th

2525th

3030th

3535

4040

4545

5050

5555

6060

6565

33rd

CH 685 085G A3CH 685 085G A3

44th

ment ist ein Sensor 31 angebracht der auf die Ein-federung des Federelementes anspricht.element 31 is attached which responds to the deflection of the spring element.

Zum Auftragen von Paste auf die Polierscheibe 17 wird jeweils der Halter 27 mit der Paste 26 durch den Antrieb 28 an die rotierende Polierscheibe 17 vorgeschoben und angedrückt. Sobald hierbei der Sensor 31 eine bestimmte Einfederung des Federelementes 30 feststellt, spricht er an und der Radialantrieb 28 wirkt noch während einer vorbestimmten Zeit weiter, wobei das Federelement 30 die An-druckkraft der Paste bestimmt. Dann wird der Radialantrieb 28 umgesteuert und hebt die Paste 26 von der Polierscheibe 17 ab. Hierauf bewirkt der Drehantrieb 29 eine bestimmte Verdrehung des Halters 27 und der Paste 26 um je einen bestimmten Drehwinkel, so dass die Paste 26 immer gleichmäs-sig abgetragen wird. Dabei wird der Drehwinkel bei schmalen Scheiben kleiner gewählt als bei breiten.To apply paste to the polishing disc 17, the holder 27 with the paste 26 is pushed and pressed onto the rotating polishing disc 17 by the drive 28. As soon as the sensor 31 detects a certain deflection of the spring element 30, it responds and the radial drive 28 continues to operate for a predetermined time, the spring element 30 determining the contact pressure of the paste. Then the radial drive 28 is reversed and lifts the paste 26 off the polishing disc 17. The rotary drive 29 then causes the holder 27 and the paste 26 to rotate by a certain angle of rotation, so that the paste 26 is always removed uniformly. The angle of rotation is chosen to be smaller for narrow discs than for wide ones.

Fig. 3 zeigt den Roboter 1 und die Polierscheibe 17 in grösserem Massstab. Die Achse 32 (IV) des Roboters ist mit seitlichen Fortsätzen 33 und 34 versehen, zwischen welchen eine Lichtschranke mit dem Lichtstrahl 35 besteht. Die Achse (V + VI) mit dem Greifer 37 bzw. dem Werkstück kann ganz aus dem Bereich der Lichtschranke nach oben geschwenkt werden. Bei dieser Stellung können die Fortsätze 33 und 34 seitlich der Polierscheibe 17 eingefahren werden, so dass der Umfang der Polierscheibe in den Bereich der Lichtschranke bzw. des Lichtstrahls 35 gelangt. Wenn hierbei der Lichtstrahl 35 durch die Polierscheibe 17 unterbrochen wird, ergibt sich aus der in diesem Moment erreichten Stellung des Roboters die Abmessung der Polierscheibe 17. Gestützt auf dieses Messergebnis kann nun das Roboterprogramm korrigiert werden, damit unabhängig von der Abmessung der Polierscheibe 17 die Werkstücke durch den Roboter in den korrekten Positionen an die Polierscheibe geführt werden. Selbstverständlich kann eine entsprechende Messvorrichtung zur Ermittlung der Abmessungen irgendeines anderen Werkzeuges, beispielsweise einer Schleifscheibe, benützt werden.Fig. 3 shows the robot 1 and the polishing wheel 17 on a larger scale. The axis 32 (IV) of the robot is provided with lateral extensions 33 and 34, between which there is a light barrier with the light beam 35. The axis (V + VI) with the gripper 37 or the workpiece can be swiveled upwards completely from the area of the light barrier. In this position, the extensions 33 and 34 can be retracted to the side of the polishing disk 17, so that the circumference of the polishing disk reaches the area of the light barrier or the light beam 35. If the light beam 35 is interrupted by the polishing disc 17, the dimension of the polishing disc 17 results from the position of the robot reached at that moment. Based on this measurement result, the robot program can now be corrected so that the workpieces are independent of the dimension of the polishing disc 17 by the robot in the correct positions on the polishing disc. A corresponding measuring device can of course be used to determine the dimensions of any other tool, for example a grinding wheel.

Fig. 4 zeigt schematisch die Achse 36 (VI) des Roboters mit einem erfindungsgemässen Greifer. In einem ortsfesten, ringförmigen Teil 38 ist ein Träger 39 der mit der Roboterwelle 36 verbunden ist, drehbar gelagert. Der Träger 39 ist fest verbunden mit einem Tubus 40, an welchem der eigentliche Greifer 37 angebracht ist. Im Tubus 40 ist ein Stössel 41 axial verschiebbar. Der Stössel 41 ist mit einem Kolben 42 verbunden, der in einem doppelt wirkenden Zylinder 43 beweglich ist. Über Drucklufteinläs-se 44 und 45, entsprechende Ringnuten im Träger 39 und Kanäle 46 und 47 kann Druckluft über oder unter dem Kolben 42 zugeführt werden, um den Stössel 41 nach oben oder nach unten zu drücken. Die eigentliche Zange 37 besteht aus einer am Tubus 40 befestigten Hülse 48 die durch Schlitze 49 in bewegliche Arme 50 aufgeteilt ist. Zwischen diesen Armen und dem vorderen Ende des Stössels 41 ist eine konische, mäanderförmige Blattfeder 51 eingesetzt. Die Greiferarme bilden eine Ringnut 52, welche der Halterung eines Werkstücks, beispielsweise einer Uhrenschale, dient. Zum Ergreifen eines Werkstücks wird der Stössel 41 vorerst zurückgezogen, und damit die Feder 51 entlastet, womit die Greiferarme 50 elastisch in eine innere Ruhestellung gehen, so dass der Greifer in den Hohlraum eines Werkstücks eingeführt werden kann. Dann wird die Druckluft umgesteuert, und der Stössel 41 nach unten gepresst, womit die Greiferarme 50 gespreizt werden, um das Werkstück von innen zu erfassen. Das Werkstück ist dann an der Aus-senseite frei zugänglich für die Bearbeitungsvorgänge.Fig. 4 shows schematically the axis 36 (VI) of the robot with a gripper according to the invention. A carrier 39, which is connected to the robot shaft 36, is rotatably mounted in a stationary, annular part 38. The carrier 39 is firmly connected to a tube 40 to which the actual gripper 37 is attached. A plunger 41 is axially displaceable in the tube 40. The plunger 41 is connected to a piston 42 which is movable in a double-acting cylinder 43. Compressed air can be supplied above or below the piston 42 via compressed air inlets 44 and 45, corresponding annular grooves in the carrier 39 and channels 46 and 47 in order to push the plunger 41 up or down. The actual pliers 37 consist of a sleeve 48 fastened to the tube 40, which is divided into movable arms 50 by slots 49. A conical, meandering leaf spring 51 is inserted between these arms and the front end of the plunger 41. The gripper arms form an annular groove 52 which serves to hold a workpiece, for example a watch shell. For gripping a workpiece, the plunger 41 is initially withdrawn, relieving the spring 51, whereby the gripper arms 50 move elastically into an inner rest position, so that the gripper can be inserted into the cavity of a workpiece. The compressed air is then reversed, and the plunger 41 is pressed downward, with the gripper arms 50 being spread apart in order to grip the workpiece from the inside. The workpiece is then freely accessible on the outside for the machining processes.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante des Greifers. Anstelle eines kreisförmigen Kranzes von Greiferarmen sind nur zwei seitliche Greiferarme 53 und 54 vorgesehen, die je eine innenliegende Nut 55 aufweisen, um ein Werkstück von aussen zu ergreifen. Entsprechend ist zwischen den Greiferarmen und dem Stössel 41 je eine geneigte Blattfeder 56 angeordnet, welche in der erwähnten Weise die Greiferarme zu spreizen gestattet.6 shows a variant of the gripper. Instead of a circular ring of gripper arms, only two lateral gripper arms 53 and 54 are provided, each having an internal groove 55 in order to grip a workpiece from the outside. Accordingly, an inclined leaf spring 56 is arranged between the gripper arms and the plunger 41, which allows the gripper arms to spread in the manner mentioned.

Die Greiferausführung gemäss Fig. 4 bis 6 gestattet bei einfachem Aufbau sehr hohe Genauigkeit bei grossem Hub, weil die Greiferarme praktisch starr mit den sie tragenden Elementen bzw. dem Roboter verbunden sind und lediglich durch elastische Verformung geöffnet und geschlossen werden. Bei der Ausführung gemäss Fig. 6 können übrigens anstelle von Blattfedern quasi starre Hebel eingesetzt werden.The gripper design according to FIGS. 4 to 6 allows very high accuracy with a large stroke with a simple construction, because the gripper arms are connected practically rigidly to the elements carrying them or the robot and are only opened and closed by elastic deformation. In the embodiment according to FIG. 6, quasi-rigid levers can be used instead of leaf springs.

Beliebige Greifer, z.B. diejenigen nach Fig. 4 bis 6 können am gleichen Tubus 40 wahlweise angebracht werden.Any gripper, e.g. 4 to 6 can optionally be attached to the same tube 40.

Die Arbeitsweise der gesamten Anlage ergibt sich weitgehend aus der vorstehenden Beschreibung. Der Roboter erfasst jeweils einzelne Werkstücke im Magazin 10, führt sie in die Orientierungseinrichtung 11 und erfasst sie definitiv in genau orientierter Position. Dann werden die Werkstücke nacheinander in die Bearbeitungspositionen geführt, beispielsweise zuerst zur Bandschieifstation 8 und dann zur Polierstation 5. Bevor die Werkstük-ke in der Polierstation bearbeitet werden, wird jeweils vor jedem Arbeitsgang oder aber je nach einer bestimmten Anzahl von Arbeitsgängen die genaue Dimension der Polierscheibe 17 erfasst und das Steuerprogramm entsprechend korrigiert. Die fertig bearbeiteten Werkstücke werden dann durch den Roboter wieder ins Magazin 10 gelegt und gegen ein nächstes unbearbeitetes Werkstück ausgetauscht.The operation of the entire system results largely from the above description. The robot detects individual workpieces in the magazine 10, guides them into the orientation device 11 and definitely detects them in a precisely oriented position. Then the workpieces are guided one after the other into the machining positions, for example first to the belt grinding station 8 and then to the polishing station 5. Before the workpieces are processed in the polishing station, the exact dimension of the is in each case before each operation or depending on a specific number of operations Polishing wheel 17 detected and the control program corrected accordingly. The finished workpieces are then put back into the magazine 10 by the robot and exchanged for a next unprocessed workpiece.

Uhrenschalen oder andere Werkstücke können mittels einer anderen Kombination von Bearbeitungsstationen bearbeitet werden.Watch shells or other workpieces can be processed using a different combination of processing stations.