Hintergrund der Erfindung
Fachgebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schleifroboter zum Schleifen eines Werkstückes
unter Verwendung eines Schleifkopfes, der am Ende eines Roboterarmes angebracht ist
und zum Werkstück bewegt wird. Insbesondere betrifft diese Erfindung einen
Schleifroboter, mit dem ein Werkstück schnell und genau geschliffen werden kann.
Beschreibung des Standes der Technik
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Im allgemeinen steuert eine Schleifmaschine einen Schleifkopf mittels einer
Positions-Rückkopplungsleitung, um ihn relativ zum Werkstück hin und von diesem weg zu
bewegen. Mit anderen Worten: Eine Schleifmaschine nach dem Stand der Technik
steuert die Schleifpunkte eines Schleifkopfes als Zielpositionen für Schleifvorgänge
mittels einer Positionsleitung und erzeugt eine fertig bearbeitete Oberfläche als eine
Zieloberfläche.
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Die Schleifmaschine, bei der ein Schleifkopf, wie oben erwähnt, durch eine
Positionsleitung gesteuert wird, stellt mittels dieser Leitung jedoch nur Positionen fest.
Sie kann daher einen Schleifkörper beschädigen, indem sie ihn zum Schleifen einer
unebenen Oberfläche vorschiebt, wenn der Schleifkopf zum Schleifen direkt auf die
Zielposition eingestellt wird. Aus diesem Grund schneidet der Schleifkopf hier direkt in
die unebene Oberfläche. Um dies zu verhindern, kann der Schleifkopf in jedem
Durchlauf langsam bewegt werden, um die Zielposition allmählich zu erreichen. In
diesem Fall ergibt sich jedoch das Problem der Verlängerung der Bearbeitungszeit.
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Um die Nachteile zu vermeiden, die beim Einsatz dieser Art durch eine Positionsleitung
gesteuerter Schleifroboter auftreten, ist es denkbar, die auf den Schleifkopf ausgeübte
Kraft festzustellen und den Roboterarm so zu steuern, daß die Kraft konstant gehalten
wird. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, ein Werkstück vollkommen glatt zu
schleifen, weil die Position des Schleifpunktes nicht gesteuert werden kann.
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Aus EP-A-0 331 265 ist eine Positions-/Kraftsteuerungsvorrichtung für eine
Bearbeitungsmaschine bekannt. Nach diesem Dokument führt eine Recheneinrichtung
eine Positions-/Kraftberechnung zur Steuerung von Position und Kraft des
Bearbeitungswerkzeuges durch.
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Aus US 4 817 848 ist ein automatischer Ultraschall-Drahtbonder bekannt, der ein
Bewegungs-Servosystem verwendet, um eine bekannte, konstante und stetige Kraft über
das Bondwerkzeug auf den Draht auszuüben. EP-A-0 107 147 offenbart ein numerisch
gesteuertes Verfahren für eine Werkzeugmaschine. Wenn die Bearbeitungsbahn des
Werkzcugs einen Bereich durchlaufen hat, wo eine Bearbeitung stattgefunden hat, wird
das Werkzeug veranlaßt, sich mit relativ hoher Geschwindigkeit zur nächsten
tatsächlichen Bearbeitungsstelle zu bewegen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Erfindung soll die oben genannten Probleme lösen. Es ist daher Aufgabe dieser
Erfindung, einen Schleifroboter zu schaffen, bei dem ein Schleifkopf die Oberflächen
schnell und genau zu schleifen vermag, ohne in die Oberflächen einzuschneiden.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Schleifroboter
zum Schleifen eines Werkstückes auf einem Arbeitstisch durch Bewegen eines
Schleifkopfes über eine Oberfläche des Werkstücks mit
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- einem Positionsdetektor zum Feststellen einer Position des Schleifkopfes in einer
Richtung zum Werkstück hin;
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- einem Kraftdetektor zum Feststellen einer Kraft, die vom Werkstück auf den
Schleifkopf ausgeübt wird;
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- Steuerungseinrichtungen zum Steuern einer Bewegung des Schleifkopfes in
Richtung zum Werkstück hin mittels Rückkopplungsleitungen, welche die
Kraftsteuerung und die Positionssteuerung durchführen;
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gelöst, der durch
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- eine Leitungswahleinrichtung zur Wahl einer Rückkopplungsleitung zur
Durchführung der Kraftsteuerung bis ein Schleifpunkt des Schleifkopfes eine
Zielposition für die Fertigbearbeitung erreicht und zur Wahl einer
Rückkopplungsleitung zur Durchführung der Positionssteuerung nachdem der
Schleifpunkt des Schleifkopfes diese Zielposition erreicht hat
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gekennzeichnet ist.
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Es ist ein Schleifroboter zum Schleifen durch einen Schleifkopf vorgesehen, der am Ende
eines Roboterarmes angebracht ist, der seinerseits zur freien Bewegung in Richtung eines
Arbeitstisches und dann zur Bewegung des Schleifkopfes in Richtung zu einem auf dem
Arbeitstisch angeordnetem Werkstück hin eingerichtet ist. Weiterhin sind vorgesehen:
eine Einrichtung zur Feststellung der Kraft, die vom Werkstück über den Schleifkopf auf
den Roboterarm ausgeübt wird; eine Einrichtung zur Feststellung der Position des
Schleifkopfes und eine Steuerung zum Steuern der Bewegung des Schleifkopfes. Die
Steuerung umfaßt auch eine Einrichtung zur Eingabe der Zielpositionen für die
Fertigbearbeitungs-Schleifvorgänge des Werkstücks; Positionsantriebs-
Steuerungseinrichtungen; Kraftantriebs-Steuerungseinrichtungen sowie Einrichtungen zur
Wahl einer der beiden Antriebs-Steuerungseinrichtungen. Nach dem Erhalt von
Rückkopplungswerten der vom Positionsdetektor festgestellten Positionsdetektorsignale
steuert die Positions-Steuerungseinrichtung die Bewegung des Roboterarms in einer
Richtung zum Werkstück hin und zwar mittels einer Positions- und Geschwindigkeits-
Rückkopplungsleitung entsprechend den von den Eingabeeinrichtungen angegebenen
Zielpositionen. Die Kraftantriebs-Steuerungseinrichtung steuert die Bewegung des
Roboterarms innerhalb dieser Richtung durch eine Kraft-Rückkopplungsleitung nach
Erhalt von Kraft-Rückkopplungswerten, die von den Kraftdetektoreinrichtungen
festgestellt wurden. Auch wählt die Wahleinrichtung entsprechend den Positionen der
Schleifpunkte auf dem Schleifkopf und/oder der auf ihn ausgeübten Kraft eine der beiden
Antriebs-Steuerungseinrichtungen aus.
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Nach einem ersten Aspekt dieser Erfindung sind eine Positionsantriebs-
Steuerungseinrichtung und eine Kraftantriebs-Steuerungseinrichtung in der Steuerung
vorgesehen. Eine dieser Antriebs-Steuerungseinrichtungen kann entsprechend den
Schleifpositionen des Schleifkopfes und/oder der auf diesen Schleifkopf ausgeübten Kraft
gewählt werden. Beispielsweise sollte die Kraftantriebs-Steuerungseinrichtung gewählt
werden, bis der Schleifpunkt des Schleifkopfes das Ziel erreicht hat und die
Positionsantriebs-Steuerungseinrichtung sollte gewählt werden, nachdem der
Schleifpunkt des Schleifkopfes das Ziel erreicht hat unter einer Bedingung, daß die auf
das Werkstück ausgeübte Schleifkraft innerhalb festgelegter Werte liegt. Im Ergebnis
kann ein Schleifvorgang schnell und genau ausgeführt werden.
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Unter einem zweiten Aspekt dieser Erfindung ist ein Schleifroboter vorgesehen, der
einen Schleifkopf am Ende eines Roboterarmes aufweist und Werkstückoberflächen
jeglicher Form schleift. Die Schleifvorgänge werden mit Steuerung der vom Schleifkopf
auf das Werkstück ausgeübten Kraft ausgeführt, bis ein Schleifpunkt an einer
Zielposition für die Fertigbearbeitung erreicht worden ist. Die Schleifvorgänge werden
weiter unter Steuerung einer Schleifkopfposition ausgeführt wenn der Schleifkopf die
Zielposition für die Fertigbearbeitung erreicht hat unter der Bedingung, daß die
Schleifkraft innerhalb festgelegter Werte liegt. In diesem Fall sollte die
Vorschubgeschwindigkeit des durch eine Positionssteuerung angetriebenen Schleifkopfes
schneller eingestellt sein als diejenige eines durch eine Kraftsteuerung angetriebenen
Schleifkopfes.
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Entsprechend dem zweiten Aspekt dieser Erfindung wird der in jedem Schleifvorgang
geschliffene Anteil einer Oberfläche durch Einstellen einer relativ geringen
Vorschubgeschwindigkeit des Schleifkopfes groß, bis ein Schleifpunkt die Zielposition
für die Fertigbearbeitung erreicht hat und sofern eine Kraftsteuerung gewählt ist.
Nachdem ein Schleifpunkt die Zielposition für die Fertigbearbeitung erreicht hat und
sofern eine Positionssteuerung gewählt ist, wird die Vorschubgeschwindigkeit eines
Schleifkopfes schneller als diejenige bei durch Kraftsteuerung angetriebenem Schleifkopf
gewählt. Im Ergebnis wird die gesamte Bearbeitungszeit kurz und eine
Werkstückoberfläche kann in jeglicher Form unter Verwendung eines Schleifroboters
nach dieser Erfindung schnell und effizient geschliffen werden.
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Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform noch
deutlicher, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaues eines Schleifroboters nach dieser
Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das einen Steuerungsteil des in Fig. 1 gezeigten
Schleifroboters darstellt.
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Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das einen Positionsantriebs-Steuerungsteil darstellt.
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Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das einen Kraftantriebs-Steuerungsteil darstellt.
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Fig. 5 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines Steuerungsverfahrens eines in Fig. 1
gezeigten Schleifroboters darstellt.
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Fig. 6 und 7 zeigen Umrisse verschiedener Arbeitsgänge des in Fig. 1 dargestellten
Schleifroboters.
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Fig. 8 ist eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaues eines Schleifroboters nach
einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
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Fig. 9 zeigt einen Umriß eines Schleifarbeitsganges
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Fig. 10 und 11 sind graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen Schleifstellung
und Vorschubgeschwindigkeit eines Schleifkopfes nach der zweiten Ausführungsform
dieser Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht, die umrißartig den Aufbau eines Schleifroboters nach einer
Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
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Wie in der Figur dargestellt, ist ein Arbeitstisch 2 auf der unteren Fläche eines Rahmens
1 angeordnet, welcher den Grundkörper der Vorrichtung bildet. Ein zu schleifendes
Werkstück W kann auf dem Arbeitstisch 2 befestigt werden. Ein Roboterarm 3 mit 3
Freiheitsgraden im karthesischen Koordinatensystem ist an der oberen Fläche des
Rahmens 1 befestigt, um sich frei über dem Arbeitstisch 2 zu bewegen. Am oberen Ende
des Roboterarmes 3 ist ein Potentiometer (Positionsdetetektoreinrichtung) 4 befestigt, um
senkrechte Bewegungen des Armes festzustellen. Der Grundkörper eines Schleifkopfes 5
ist am Ende des Roboterarmes 3 angebracht. Ein Schleifkörper 6 ist so angebracht, daß
er gegenüber dem Grundkörper des Schleifkopfes 5 frei rotieren kann. Ein Kraftsensor
(Kraftdetektoreinrichtung) 7, wie beispielsweise ein Dehnmeßstreifen, ist zwischen dem
Grundkörper des Schleifkopfes 5 und dem Arm 3 angebracht, um die vom Werkstück W
auf den Schleifkörper 6 ausgeübte Kraft festzustellen. Am Arm 3 ist auch ein z-Achsen-
Motor 11 vorgesehen, um den Roboterarm 3 senkrecht (in z-Richtung) zu bewegen.
Ferner ist neben der Seitenwand des Rahmens 1 eine Steuerung 9 vorgesehen, die einen
Joystick 8 aufweist, um die Vorschubgeschwindigkeiten und Vorschubrichtungen des
Schleifkopfes 5 einzugeben. Steuerungseinrichtungen entsprechend den in Fig. 2
dargestellten Steuerungseinrichtungen C7 sind in die Steuerung 9 eingebaut.
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In den Schleifroboter mit diesem Aufbau wird die Position des Fertigbearbeitungszieles
mittels einer Tastatur (Eingabeeinrichtung) 18 eingegeben. Durch Betätigung des
Joysticks 8 kann dann der Arm 3 in einer waagerechten Ebene in allen Richtungen (X-Y-
Richtungen) mit jeglicher Geschwindigkeit und mit Zustellung eines rotierenden
Schleifkörpers 6 des Schleifkopfes auf die obere Oberfläche des Werkstücks W bewegt
werden.
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Nun soll nachfolgend die Steuerungseinrichtung C7 unter Bezugnahme auf Fig. 2
erläutert werden.
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Diese Steuerungseinrichtung C7 enthält eine Positionsantriebs-Steuerungseinrichtung C4,
eine Kraftantriebs-Steuerungseinrichtung C5 und eine Leitungswahleinrichtung C6. Nach
Erhalt der Rückkopplungswerte der Positionsdetektorsignale, die durch das
Potentiometer 4 (Positionsdetektoreinrichtung) festgestellt werden, steuert die
Einrichtung C4 den Antrieb des Roboterarms mittels einer Rückkopplungsleitung
hinsichtlich Position und Geschwindigkeit in der Richtung zum Werkstück hin
entsprechend den in die Tastatur 18 (Eingabeeinrichtung) Zielpositionen. Wie oben
beschrieben, gibt die Tastatur 18 die Zielpositionen für die Fertigbearbeitungs-
Schleifvorgänge auf dem Werkstück vor. Andererseits steuert die Einrichtung C5 den
Antrieb des Roboterarms in der gleichen oben erwähnten Richtung durch eine
Kraftantriebs-Leitung entsprechend den Kraftrückkopplungswerten, die vom Kraftsensor
7 (Kraftdetektoreinrichtung) festgestellt werden. Entsprechend den Positionen der
Schleifpunkte des Schleifkopfes und/oder den auf den Schleifkopf ausgeübten Kräften
wählt die Leitungswahleinrichtung C6 eine der beiden Antriebs-Steuerungseinrichtungen
C4 oder C5.
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Wie oben erläutert, enthält die Steuerungseinrichtung C7 dieser Erfindung eine
Positionsantriebs-Steuerungseinrichtung C4 und eine Kraftantriebs-Steuerungseinrichtung
C5 und wählt eine von beiden Einrichtungen C4 oder C5 mittels der
Leitungswahleinrichtung C6 entsprechend den Positionen der Schleifpunkte und/oder der
auf den Schleifkopf ausgeübten Kraft aus. Beispielsweise kann die Einrichtung C5
gewählt werden, bis der Schleifpunkt des Schleifkopfes die Zielposition für die
Fertigbearbeitung erreicht hat und die Einrichtung C4 kann gewählt werden, nachdem
der Schleifpunkt des Schleifkopfes diese Zielposition erreicht hat unter der Bedingung,
daß die am Schleifkopf gegebene Kraft innerhalb festgelegter Werte liegt.
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Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Positionsantriebs-Steuerungsteils, das dem in Fig.
1 dargestellten Positionsantriebs-Steuerungsteil C4 entspricht.
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Das Positionsantriebs-Steuerungsteil 10 bei dieser Ausführungsform treibt den Arm in
senkrechter Richtung (Z-Richtung) an. Dieses Teil 10 weist einen an den Z-Achsen-
Motor 11 angeschlossenen Treiber (Servoverstärker) 12, eine PID-
(Proportional-Integral-Ableitungs-)Steuerung 13, einen Positionskomparator 14 und einen
Geschwindigkeitskomparator 15 auf. Diese Komparatoren 14 und 15 bilden eine
Positions-Rückkopplungsleitung und eine Geschwindigkeits-Rückkopplungsleitung für
Befehle entsprechend Positionssignale vom Potentiometer 4 und Geschwindigkeitssignale
vom Motor 11.
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Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Kraftantriebs-Steuerungsteils 16, das der in Fig. 2
dargestellten Kraftantriebs-Steuerungseinrichtung C5 entspricht.
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Dieses Teil 16 in dieser Ausführungsform treibt den Arm 3 senkrecht (in Z-Richtung)
entsprechend den Kraft-Rückkopplungssignalen. Dieses Teil 16 enthält auch einen
Kraftkomparator 17 zum Vergleich der vom Kraftsensor 7 festgestellten Kraftsignale mit
einem festgelegten konstanten Wert. Der Treiber 12 wird durch Abweichungssignale
vom Komparator 17 in Tätigkeit versetzt.
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Der Vorgang der Antriebssteuerung des Z-Achsen-Motors 11 durch Positions- und
Kraftsteuerungen ist in Fig. 5 dargestellt.
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Zuerst muß in Schritt 501 festgestellt werden, ob ein Schleifpunkt eine Zieloberfläche
zur Fertigbearbeitung erreicht oder nicht. Bis der Punkt die Zieloberfläche erreicht, kann
dann in Schritt 502 eine Kraftsteuerung gewählt werden. Diese Kraftsteuerung wird
durch das in Fig. 14 dargestellte Kraftantriebs-Steuerungsteil 16 ausgeführt. Somit wird
der Schleifkörper 6 des Schleifkopfes 5 während der Kraftsteuerung mit einer konstanten
Kraft auf das Werkstück W zugestellt.
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Andererseits kann Schritt 504 zur Ausführung gewählt werden, wenn in Schritt 501
entschieden wird, daß der Schleifpunkt auf der Zieloberfläche liegt. In diesem Schritt
504 wird entschieden, ob die Schleifkraft über einem festgesetzten Wert liegt oder nicht.
Falls die Schleifkraft mehr beträgt als der festgesetzte Wert, so kann der Schritt 502
gewählt werden, um durch eine Kraftsteuerung, die vom in Fig. 4 dargestellten
Kraftantriebs-Steuerungsteil 16 ausgeführt wird, die Schleifkraft innerhalb konstanter
Werte zu halten.
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Wenn in Schritt 504 die Schleifkraft als unter dem festgesetzten Wert liegend entschieden
wird, dann kann Schritt 505 gewählt werden, um eine Positionssteuerung auszuführen,
die vom in Fig. 3 dargestellten Positionsantriebs-Steuerungsteil 10 durchgeführt wird. In
Schritt 503 wird die Beendigung der Schleifvorgänge entschieden. Wenn in Schritt 503
die Vollständigkeit der Schleifvorgänge nicht festgestellt wird, dann kann wieder Schritt
501 gewählt werden, um die Ausführung zu wiederholen. bis in Schritt 503 die
Vollständigkeit festgestellt wird.
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Wie oben beschrieben, kann das Werkstück W durch einen rotierenden Schleifkörper 6,
der im Schleifkopf 5 eingebaut ist, mittels eines Positionssteuerungsvorganges oder eine
Kraftsteuerungsvorganges geschliffen werden. Bei diesem Schleifvorgang kann eine
Kraftsteuerung zur Ausführung gewählt werden, bis der Schleifpunkt des Schleifkopfes
eine Zieloberfläche erreicht und eine Positionssteuerung wird dann zur Ausführung
gewählt, nachdem er die Zieloberfläche erreicht hat. Daher kann der Schleifkörper 6
nicht durch Einschneiden in Oberflächen beschädigt werden, selbst wenn diese so uneben
sind, wie in Fig. 6 dargestellt. Auch kann der Schleifkörper 5 nicht von einer
Werkstückoberfläche getrennt werden und er kann keine Oberflächen über die
Zieloberfläche für die Fertigbearbeitung hinaus schleifen.
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Am Punkt A in Fig. 6 wird der Schleifkopf 5 in Zustellrichtung kraftgesteuert, weil der
Schleifpunkt nicht die Zieloberfläche des Werkstücks W für die Fertigbearbeitung
erreicht. Daher schneidet der Schleifkörper 6 weder in die Bearbeitungsfläche ein noch
hat er einen Abstand zu ihr. Der Schleifkopf bewegt sich dann zum Punkt B, wo der
Schleifpunkt die Zieloberfläche für die Fertigbearbeitung des Werkstücks W erreicht hat.
An diesem Punkt ist der Schleifkopf in Zustellrichtung positionsgesteuert. Der
Schleifkopf schleift daher die Bearbeitungsfläche, ohne die Zieloberfläche für die
Fertigbearbeitung zu überschreiten. Im Ergebnis kann die Werkstücksoberfläche schnell
vollkommen eben geschliffen werden.
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Wie in Fig. 7 dargestellt, kann eine Zieloberfläche für die Fertigbearbeitung in eine
Position Z&sub1; gelegt werden, die genau diesseits der endgültigen Zielposition Z&sub0; für die
Fertigbearbeitung liegt. In diesem Fall kann in der letzten Stufe der Schleifvorgänge eine
Zielebene für die Fertigbearbeitung allein durch Positionssteuerung erreicht werden. Im
Ergebnis kann ein sogenanntes Grobschleifen schnell durch die in Fig. 5 dargestellte
Steuerung ausgeführt werden und können die Präzisionsschleifvorgänge ausschließlich
mit der Positionssteuerung durchgeführt werden, um die Schleifgenauigkeit zu erhöhen.
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Bei dieser oben beschriebenen Ausführungsform kann der Schleifkopf 5 manuell unter
Benutzung des Joysticks 8, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, über eine Oberfläche bewegt
werden. Es ist jedoch auch möglich, den Schleifkopf automatisch in einer Ebene zu
bewegen, wie es später bei der zweiten Ausführungsform beschrieben wird.
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Bei der oben geschilderten Ausführungsform, wurde der Arm 3 gegen das Werkstück W
bewegt. Es ist jedoch auch möglich, das Werkstück W in allen Achsen (X, Y, Z) oder in
der X- und Y-Achse zum Arm 3 hin zu führen, weil der Arm 3 und das Werkstück W
auch gegenseitig bewegt werden können.
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Wie oben erwähnt, kann der Schleifroboter sowohl mittels Kraftsteuerung als auch
mittels Positionssteuerung in Richtung zu einem Werkstück hin bewegt werden. Es ist
daher möglich, die Oberfläche eines Werkstückes schnell und genau zu schleifen, ohne
befürchten zu müssen, daß der Schleifkopf in die unebene Werkstückoberfläche
einschneidet und einen Schaden am Schleifkopf verursacht oder daß der Schleifkopf im
Abstand vom Werkstück läuft.
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Nun soll nachfolgend ein Schleifroboter nach der zweiten Ausführungsform dieser
Erfindung erläutert werden.
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Die zweite Ausführungsform ist dazu bestimmt, ein Problem, das bei einem
Schleifroboter der ersten Ausführungsform auftrat, falls der Schleifkopf in einer Ebene
automatisch bewegt wurde, noch besser zu überwinden. Dieses Problem ist das folgende:
Wenn Schleifvorgänge mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit eines Schleifkopfes
automatisch durchgeführt werden, kann während der Schleifvorgänge durchgehend eine
relativ geringe Geschwindigkeit als Schleifkopfgeschwindigkeit gewählt werden. Dies ist
eine unter den Bedingungen eingestellte Geschwindigkeit, daß sich die Schleifpunkte
weit entfernt von einer Zielposition für die Fertigbearbeitung befinden und die
Schleifvorgänge eines Werkstücks durch eine Kraftsteuerung mit relativ großer
Schleifkraft durchgeführt werden. Wenn diese Geschwindigkeit zum Vorschub des
Schleifkopfes während des ganzen Schleifprozesses angewandt wird, wird die
Bearbeitungszeit unnötig verlängert. Dies deshalb, weil die niedrige Geschwindigkeit
sogar in einem Positionssteuerungsbereich angewandt wird, wo der größte Teil der
Werkstückoberfläche auf die Zieloberfläche für die Fertigbearbeitung abgeschliffen
worden ist. Wenn über den ganzen Schleifprozeß eine hohe Geschwindigkeit gewählt
wird, dann wird der Schleifumfang jedes Schleifvorganges im Kraftsteuerungsbereich
klein. Im Ergebnis verlängert sich die gesamte Prozeßzeit in beiden Fällen.
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Bei dieser zweiten Ausführungsform kann nun das Verhältnis zwischen der
Vorschubgeschwindigkeit Vf in einem Positionssteuerungsbereich und der
Vorschubgeschwindigkeit Vs in einem Kraftsteuerungsbereich in einem festen Verhältnis
bestimmt werden, derart, daß es Vf > Vs ist.
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Fig. 8 zeigt einen schematischen Aufbau eines Schleifroboters nach der zweiten
Ausführungsform dieser Erfindung. Dieser Schleifroboter besteht aus einem
Roboterkörper 20 und einer Steuerung 21. Der Roboterkörper 20 ist ein Roboter vom
Zylinderkoordinatentyp mit 6 Freiheitsgraden und er weist 3 Grundachsen θ, Z und R
sowie 3 Achsen α, β und Γ zu Steuerzwecken sowie zur Orientierung des Bedieners auf.
Der am Ende des Roboterarms befestigte Schleifkopf 5 kann unter Nutzung der 6 Achsen
in jeder Richtung zu jeder Position im Raum bewegt werden, um das Werkstück W
durch Zustellung eines rotierenden Schleifkörpers 6 zu schleifen. Die Schleifkraft des
Schleifkopfes 5 während dieser Schleifvorgänge wird durch einen 6 Achsen-Kraft-
Drehmomenten-Sensor 22 ständig festgestellt, der zwischen dem Roboterarm 3 und dem
Schleifkopf 5 angeordnet ist. Die vom Sensor 22 festgestellten Signale werden dann zur
Steuerung 21 gesandt. In der Steuerung 21 sind Steuerungseinrichtungen vorgesehen.
Die Schleifkräfte und die Positionen der Schleifkopfspitze werden ständig durch
Kraftdetektoren und Positionsdetektoren überwacht, Bei den Schleifvorgängen kann die
Leitungswahleinrichtung die Kraftantriebs-Steuerungseinrichtung wählen, bis ein
Schleifpunkt die Zielposition für die Fertigbearbeitung erreicht, die durch
Eingabeeinrichtungen eingegeben ist und die Positionsantriebs-Steuerungseinrichtung
wählen, nachdem der Schleifpunkt die Zielposition erreicht hat, unter der Bedingung,
daß die Schleifkraft innerhalb festgelegter Werte liegt. Dies geschieht in gleicher Weise,
wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Fig. 9 zeigt, wie ein Schleifvorgang mit diesen Steuerungseinrichtungen erfolgt. Am
Punkt A dieser Figur hat der Schleifpunkt an der Spitze des Schleifkopfes noch nicht die
Zielposition Z&sub0; des Werkstücks W erreicht. Der Schleifkörper 6 wird dann zum
Werkstück W zugestellt, um die Werkstücksoberfläche mittels einer Kraftsteuerung zu
schleifen, Am Punkt B in dieser Figur hat die Schleifposition an der Spitze des
Schleifkopfes schon die Zielposition Z&sub0; des Werkstücks W erreicht. Dann kann eine
Positionssteuerung gewählt werden, um nicht weiter in die Werkstückoberfläche
einzuschneiden und um die Werkstückoberfläche genau in der vorbestimmten Form
fertig zu bearbeiten.
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In den Fig. 10 und 11 ist die Beziehung zwischen den Schleifpunkten und den
Vorschubgeschwindigkeiten eines Schleifkopfes für den Fall dargestellt, daß die
Schleifvorgänge automatisch durchgeführt werden, um eine Werkstückoberfläche durch
einen Schleifroboter nach dieser Ausführunsgform in jeder Form zu schleifen. Die
waagerechten Achsen in der Figur zeigen Positionen Z der Schleifkopfspitze und die
senkrechten Achsen zeigen eine Vorschubgeschwindigkeit V eines Schleifkopfes.
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Aus der Fig. 10 wird verständlich, daß die Vorschubgeschwindigkeit V eines
Schleifkopfes auf eine relativ geringe Geschwindigkeit Vs eingestellt werden kann, wenn
eine Schleifkopfspitze noch nicht eine Zielposition Z&sub0; erreicht hat und eine
Kraftsteuerung gewählt ist. Es wird auch verständlich, daß die Vorschubgeschwindigkeit
V eines Schleifkopfes auf einen relativ hohen Wert Vf geändert werden kann, nachdem
die Schleifposition Z einer Schleifkopfspitze schon die Zielposition Z&sub0; erreicht hat und
eine Positionssteuerung gewählt worden ist. Wenn eine Vorschubgeschwindigkeit
entsprechend dem Geschwindigkeitsverhältnis, das heißt Vf > Vs eingestellt ist, wird
der Schleifumfang an Punkten relativ groß, wo eine Kraftsteuerung gewählt wird, weil
die gewählte Vorschubgeschwindigkeit an diesen Stellen relativ gering ist. Andererseits
ist an Stellen, wo eine Positionssteuerung gewählt wird, eine relativ hohe
Geschwindigkeit beim Vorschub des Schleifkopfs eingestellt. Die Prozeßzeit für
Schleifvorgänge insgesamt kann weiter vermindert werden.
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Wie in Fig. 11 dargestellt, kann die Vorschubgeschwindigkeit Vf eines Schleifkopfes
zwischen der Zielposition Z&sub0; und der Position Z&sub1;, die nahe bei Z&sub0; festgelegt wird,
allmählich geändert werden. In diesem Fall wird während des ganzen Schleifprozesses
die Vorschubgeschwindigkeit eines Schleifkopfes niemals plötzlich geändert. Daher
können mit dieser Geschwindigkeitssteuerung besonders glatte Schleifvorgänge
durchgeführt werden.
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Wie oben erwähnt, kann bei einem Schleifroboter entsprechend der zweiten
Ausführungsform dieser Erfindung die Vorsehubgeschwindigkeit des Schleifkopfes an
Stellen relativ langsam eingestellt werden, wo ein Schleifpunkt eines Schleifkopfes noch
nicht die Zielposition erreicht hat, sofern eine Kraftsteuerung gewählt wird. Während der
Schleifvorgänge kann dann bei jedem Schleifvorgang auf einer Werkstückoberfläche ein
relativ großer Sehleifumfang ausgeführt werden. Andererseits kann die
Vorschubgeschwindigkeit an Stellen, wo ein Schleifpunkt schon ein Ziel erreicht hat und
eine Positionssteuerung gewählt wird, langsamer als an Stellen, wo eine Kraftsteuerung
gewählt wird, eingestellt werden. Als Ergebnis kann die Prozeßzeit sämtlicher
Schleifvorgänge weiter vermindert werden.