FI101689B - Menetelmä kappaleen käsittelemiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä kappaleen käsittelemiseksi Förfarande för behandling av ett föremäl 101689

Keksinnön kohteena on menetelmä kappaleen käsittelemiseksi, jolloin kappaleen ainakin yhden fysikaalisen ominaisuuden, kuten ulkomuodon, -mitan ja/tai vastaavan perusteella suoritettavan käsittelyn mahdollistamiseksi määritetään mainitun kappaleen ominaisuus esivalmisteluvaiheessa tiedonkäsittelylait-teeseen, kuten mikroprosessoriin, analogiseen piiriin ja/tai vastaavaan, minkä jälkeen kappaletta käsitellään käsittelyvaiheessa tiedonkäsittelylait-teeseen ainakin tietoa välittävässä yhteydessä olevalla käsittelylaitteella, kuten asemointi-, jatkokäsittely-, työstölaitteella ja/tai vastaavalla. Menetelmä soveltuu erityisen hyvin mitä erilaisimmis-ta materiaaleista valmistettujen kappaleiden reuna-hiontaan .

Erityisesti tasomaisten kappaleiden, kuten metalli-levyjen tai lasilevyjen reunahiontaan on tunnettua käyttää mitä erilaisimpia järjestelyjä manuaalisista käsihiontakoneista lähtien aina täysin automaattisiin hiontalinjoihin asti. Tavanomaisesti pienehköjen metallilevyjen reunat viistetään manuaalisesti hiomalaikalla. Erityisesti lasia käsittelevässä tuotantoprosessissa on tavanomaista käyttää esim. useammasta hiomalaitteesta muodostuvaa hiontalinjaa lasin suuren rikkoutumisriskin vuoksi. Vastaavasti suurehkojen metallikappaleiden käsittely edellyttää tietyn asteista automatisointia metallikappaleiden suuresta massasta johtuen.

Erityisesti lasinvalmistuksessa on reunahionnan tarkoituksena: 2 101689 poistaa esim. ympäröivien lasireunojen irrotuksen yhteydessä syntyneet terävät riisteet, viistää lasireunat, jotta lasilevyn jatkokäsittely voi tapahtua paljain käsin ja/tai, että lasilevyn reunat eivät kuluta kohtuuttomasti silkkiä, poistaa lasilevyn reunasta rikkoutumiselle altistavat säröt ja siten myös vahvistaa valmistettavaa puolivalmistetta ja lopputuotetta, ja muodostaa lasilevyn reunasta ulkonäönisesti yhtenäinen hiottu pinta.

Erityisesti edellä mainitun tyyppisessä lasin valmistuksessa käytetään lasin reunahiontaan nykyisin esim. ristinauhahiontaa, jolloin lasin reuna hiotaan siirtämällä sitä vasten ristikkäin liikkuvaa hionta-nauhaa. Laadullisesti paremman hiontajäljen aikaansaamiseksi käytetään timanttihiontaa ja edelleen vaativammassa käytössä esim. CNC-ohjattua timanttihiontaa .

Tavanomaisessa lasilevyn timanttihionnassa käytetään hiomalaitetta, jossa on neljä erillistä timanttivah-visteista hiomalaikkaa, yksi kutakin hiottavaa sivua varten. Kyseisen tyyppinen hiomalaite on ongelmallinen mm. siitä syystä, että hiomalaite on esiasetet-tava kutakin lasityyppiä varten sarjan alussa. Tällöin erityisesti lyhyttä sarjaa tai peräkkäin muodoltaan vaihtelevia laseja hiottaessa muodostuu asetus-aika kohtuuttoman pitkäksi. Edelleen erityisesti yleisesti käytetty ns. varsityyppinen (lazy arm) hiomakone ei kykene seuraamaan riittävän hyvin vaikeita lasimuotoja, jolloin hankaluuksia aiheuttaa aloituskohdan lisäksi myös hiontavoiman vaihtelu 3 101689 kaarevilla sekä myötä- että vastakaltevilla pinnoilla. Edellä mainittu johtuu pitkälti siitä, että perinteisissä ratkaisuissa muodostuu hiomavarsi pitkäksi ja raskaaksi pyrittäessä mahdollisimman suureen ulottuvuuteen.

CNC-tekniikan soveltaminen kyseisessä tarkoituksessa nostaa suhteettomasti valmistuskustannuksia, minkä lisäksi ohjelmointia ja lyhyiden sarjojen käsittelyä ei nykyisellä tekniikalla ole mahdollista toteuttaa riittävän joustavasti.

Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä on tarkoituksena saada aikaan ratkaiseva parannus edellä esitettyihin epäkohtiin ja siten kohottaa oleellisesti alalla vallitsevaa tekniikan tasoa.

Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön edullisina pidetyille lisäsuoritusmuodoil-le on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa 2 - 8.

Keksinnön mukaisen menetelmän tärkeimpinä etuina voidaan mainita yksinkertaisuus, toimintavarmuus ja joustavuus. Keksinnön mukaisessa menetelmässä on mahdollista tunnistaa esim. käsiteltävän kappaleen ulkomuoto ns. älykkäänä järjestelmällä, jolloin suoritettavan käsittelyn, kuten reunahionnan ohjel- . mointi on mahdollista suorittaa automaattisesti « « kulloinkin linjalle syötetyn kappaleen ulkomuodon perusteella. Menetelmän soveltaminen ei edellytä tiedonkäsittelylaitteelta kohtuuttoman suurta muisti-kapasiteettia, koska esim. peräkkäin suoritettavia erilaisia käsittelyohjelmia ei ole tarpeen säilyttää sen muistissa suoritettaessa uudelleenohjelmointi 4 101689 kunkin valmistettavan erilaisen kappaleen perusteella. Toisaalta menetelmän edullisena sovellutuksena erityisesti lasinvalmistusta silmälläpitäen ei ns. pitkän sarjan ensimmäisen lasin perusteella automaattisesti luotua hiontaohjelmaa ole tarpeen viritellä sarjan kuluessa, koska seuraaville laseille voidaan toistaa vastaava käsittely asemoimalla ne tunnettuun perusasentoon käsittelyaseman tukipinnalle. Keksinnön edullisen menetelmän mukaisesti voidaan lisäksi integroida käsittelyyn liittyvät toiminnot samassa käsittelyasemassa automaattisesti tapahtuvaksi, jolloin vältytään perinteisiin menetelmiin liittyviltä ylimääräisillä työvaiheilta. Näin ollen menetelmällä on suuri merkitys erityisesti rationalisointia silmälläpitäen.

Menetelmän toteuttavan laitteiston avulla on mahdollista yksinkertaisella ja varmalla tavalla suorittaa mitä erilaisimpien kappaleiden käsittely. Laitteisto voidaan muodostaa integroiduksi kokonaisuudeksi, jolloin esim. kappaleen reunahionta on mahdollista suorittaa siten, että kappale on sekä esivalmistelu-vaiheen että varsinaisen työvaiheen ajan liikkumatto-masti kiinnitettynä käsittelyasemaan. Laitteiston tilantarve on merkittävästi erityisesti lasinvalmis-tuksessa käytettyjä tavanomaisia reunahiontalaitteis-toja pienempi, koska lasia ei liikuteta hionnan aikana esim. perinteistä tekniikkaa soveltamalla peräkkäin olevien hiomalaikkaparien kautta. Laitteiston toiminta on tarkkaa, koska käsittelyaseman tukipinnalla olevan kappaleen asento pysyy vakiona koko käsittelyn ajan, mikä on merkittävä parannus erityisesti edellä esitetyn tyyppisiin hiomalaikka-järjestelyihin verrattuna, joissa tukipinnalla vapaasti makaava lasi ohjautuu vastakkain olevien laikkojen välistä. Laitteistolla on mahdollista määrittää automaattisesti myös läpinäkyvän materiaa- 5 101689

Iin, kuten muovin tai lasin reunamuoto. Laitteisto mahdollistaa näin ollen nykyisiä ratkaisuja sekä teknisesti tehokkaamman että valmistus- ja käyttökustannuksiltaan edullisemman kokonaisuuden.

Seuraavassa selityksessä keksintöä havainnollistetaan yksityiskohtaisesti samalla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää erästä edullista kokoonpanoa keksinnön mukaisella menetelmällä toimivasta laitteistosta, kuva 2 esittää lohkokaaviona erästä edullista kuvan 1 mukaisen laitteiston toiminta periaatetta, ja kuva 3 esittää erästä edullista erityisesti läpinäkyvien kappaleiden käsittelyyn tarkoitettua järjestelyä.

Menetelmä kappaleen käsittelemiseksi, jolloin kappaleen 1 yhden fysikaalisen ominaisuuden, kuten ulkomuodon, -mitan ja/tai vastaavan perusteella suoritettavan käsittelyn mahdollistamiseksi määritetään mainittu kappaleen 1 ominaisuus esivalmisteluvaihees-sa tiedonkäsittelylaitteeseen 2, kuten mikroprosessoriin, analogiseen piiriin ja/tai vastaavaan, minkä jälkeen kappaletta 1 käsitellään käsittelyvaiheessa tiedonkäsittelylaitteeseen 2 ainakin tietoa välittävässä yhteydessä olevalla käsittelylaitteella 3, kuten asemointi-, jatkokäsittely-, työstölaitteella ja/tai vastaavalla. Kappaleen 1 fysikaalisen ominaisuuden määritys suoritetaan tiedonkäsittelylaitteeseen 2 ainakin tietoa välittävässä yhteydessä olevalla tunnistuslaitteella 4, jonka avulla kappaleen l mainitun ominaisuuden määritys on ainakin suoritettavissa mekaanisesti, sähköisesti, paineväliainetoi-misesti ja/tai optisesta kappaleen l mainittua ominaisuutta tutkimalla.

6 101689

Kuvassa 1 sovellettu menetelmä kuvaa erityisesti tasomaisen kappaleen 1 reunan käsittelyä, kuten reunahiontaa. Tällöin käsittelyasemaan I siirretyn kappaleen 1 ulkomuoto, kuten reunaviiva tai vastaava määritetään esivalmisteluvaiheessa ainakin osittain numeerisesti tiedonkäsittelylaitteeseen 2, jonka ohjaamana suoritetaan käsittelyvaiheessa kappaleen 1 reunan käsittely käsittelylaitteella 3. Kappaleen 1 ulkomuodon määritys suoritetaan ns. automaattisella ja edullisimmin kosketuksettomasti toimivalla tunnis-tuslaitteella 4, kuten optisella havainnointiväli-neellä 4a.

Kuvassa 1 esitetyssä edullisessa sovellutuksessa suoritetaan esivalmisteluvaihe ja käsittelyvaihe samassa käsittelyasemassa I, jolloin käsiteltävä kappale 1 kiinnitetään esivalmisteluvaiheen ja käsittelyvaiheen ajaksi liikkumattomasti käsittelyasemassa I olevaan tukipöytään 5a.

Sovellettaessa osittain erityisesti lasinvalmistuk-sesta tunnettua perinteistä tekniikkaa on mahdollista käsitellä ensimmäisen kappaleen 1 jälkeen käsiteltävät seuraavat samanlaiset kappaleet ohjelmoimalla 0 käsittelylaite 3 esim. tiedonkäsittelylaitteen 2 välityksellä toistamaan ensimmäiselle kappaleelle 1 suoritettu käsittely seuraaville kappaleille. Tällöin kukin ensimmäistä kappaletta 1 seuraava vastaavan muotoinen kappale asemoidaan käsittelyasemassa I mekaanisen, sähköisen ja/tai optisen asemointijär-jestelyn avulla tunnettuun perusasentoon, -kohtaan tai vastaavaan käsittelyvaiheessa toistettavaa käsittelyä varten. Tätä toimintaperiaatetta ei ole piirustuksissa tarkemmin esitetty, koska tässä tarkoituksessa voidaan käyttää mitä erilaisimpia jo olemassa . olevia järjestelyjä, kuten mekaanisia vastinpintoja 7 101689 ja/tai käsiteltävän kappaleen liikettä seuraavia esim. sähköisiä ja/tai optisia antureita ja/tai laskureita.

Kuvassa 1 sovelletun menetelmän toimintaperiaate on mahdollista toteuttaa edullisesti esim. kuvassa 2 esitetyn lohkokaavion mukaisesti. Tällöin käsiteltävä kappale 1 kuvataan havainnointivälineellä 4a, kuten yhdellä tai useammalla kameralla tai vastaavalla, minkä perusteella generoidaan tiedonkäsittely-laitteeseen 2 kappaleen 1 ulkomuotoa kuvaava reu-naviiva. Laskennallisesti määritelty reunaviiva puretaan tämän jälkeen käsittelylaitteen 3 muodostavaan ohjaimeen 3b ja sen jälkeen edelleen robottiin 3a, jolla varsinainen käsittely suoritetaan.

Keksinnön menetelmän toteuttava laitteisto, joka soveltuu erityisesti tasomaisen kappaleen reunahion-taan, käsittää kuvassa 1 esitetyn mukaisesti yksinkertaisimmillaan käsittelylaitteen 2, kuten mikroprosessorin, analogisen piirin ja/tai vastaavan ja tiedonkäsittelylaitteeseen 2 yhteydessä olevan käsittelylaitteen 3, kuten asemointi-, jatkokäsittely-, työstölaitteen ja/tai vastaavan kappaleen 1 varsinaista käsittelyä varten. Kappaleen 1 käsittely on tällöin mahdollista suorittaa jopa täysin automaattisesti tiedonkäsittelylaitteeseen 2 yhdistetyn tunnistuslaitteen 4 avulla, jonka avulla myös kappaleen 1 reunamuoto on määriteltävissä automaattisesti, mekaanisesti, sähköisesti, paineväliainetoimi-sesti ja/tai optisesti kappaleen 1 reunamuotoa tutkimalla .

Käsiteltäessä erityisesti läpinäkyvää, tasomaista kappaletta la on havainnointiväline 4a edullisimmin muodostettu esim. yhdestä matriisi-, CCD-kamerasta tai vastaavasta. Kameralla suoritetun muodontunnis- 8 101689 tuksen perusteella on tiedonkäsittelylaitteeseen 2 generoitavissa kappaleen 1 ulkomuotoa kuvaava reuna-viiva, joka on tämän jälkeen purettavissa edelleen esim. käsittelylaitteena 3 toimivaan robottiohjai-meen 3b ja siitä edelleen robottiin 3a.

Kuvassa 3 on esitetty tällaiseen sovellutukseen liittyvä edullinen järjestely, jolloin läpinäkyvän kappaleen la reunaviivan määrittämiseksi on käsitte-lyaseman I tukipinnan 5 ja kappaleen la kesken järjestetty sävyero, mikä on toteutettu käsittelyaseman I kattavalla valokuvulla 6. Valokuvun 6 avulla on mahdollista heijastaa kappale la kauttaaltaan tuki-pintaa 5 vaaleammaksi kuvausta varten. Tämän järjestelyn ansiosta on mahdollista erottaa läpinäkyvän kappaleen reunaviiva tukipinnasta, mikä on tunnetusti hankala toteuttaa.

On selvää, että keksintö ei rajoitu edellä esitettyihin tai selitettyihin sovellutuksiin, vaan sitä voidaan perusajatuksen puitteissa muunnella huomattavastikin, johtuen menetelmän kokonaislaajuudesta. Tällöin käsittelyasema voidaan muodostaa esim. fyysisesti kahdesta eri osasta, jolloin ensimmäisessä . tapahtuu kappaleen muodontunnistus ja toisessa varsi nainen käsittelyvaihe. Edellä selitettyä kappaleen kiinnitystä liikkumattomasti käsittelyaseman tukipin-taan voidaan tällöin soveltaa esim. siten, että kappale kiinnitetään likkumattomasti esim. kuljetin-järjestelyyn tai liikkuvaan pöytätasoon, jonka ohjaus ja asemointi toteutetaan esim. tavanomaista ohjausautomatiikkaa käyttäen esim. optisin ja/tai sähköisin anturein ja laskurein. Luonnollisesti on mahdollista käyttää kahta tai useampaa kameraa ainakin osittain kolmiulotteisten kappaleiden käsittelemiseksi, jolloin on vastaavasti luotava tiedonkäsittelylaitteeseen käsiteltävää kappaletta kuvaava 9 101689 kolmiulotteinen malli. Lisäksi voi käsittelylaitteen konstruktio poiketa oleellisesti selityksessä esitetystä, jolloin se voidaan muodostaa esim. porttaali-periaatteella, käsittelyasemassa olevassa kiskojär-jestelyssä liikkuvaan vaunuun kytketystä käsittely-päästä. Luonnollisesti on mahdollistaa yhdistää tiedonkäsittelylaite ja/tai robottiohjain integroiduksi kokonaisuudeksi esim. suoraan käsittelylaitteen yhteyteen tai pelkästään ohjain integroidusti tiedonkäsittelylaitteen yhteyteen.

t

Claims (8)

10 101689

1. Menetelmä olennaisen tasomaisen, ennaltamääräämättömän kokoisen ja muotoisen kappaleen käsittelemiseksi, jossa käsiteltävä kappale (1) havainnoidaan optisella havain-nointivälineellä (4;4a), havainnointivälineellä aikaansaatu havainnointitieto siirretään tiedonkäsittelylaittee-seen (2) , ja kappaletta käsitellään käsittelylaitteella (3; 3a,3b), tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheina havainnointivälineellä aikaansaadun havainnointitiedon käsittelyn tietojenkäsittelylaitteessa (2) siten, että mainitun ennaltamääräämättömän kokoisen ja muotoisen kappaleen (1) mitoitusta ja ulkomuotoa, erityisesti sen reunaviivaa vastaava tieto generoidaan tietojenkäsittely-laitteen avulla mainitusta optiselta havainnointivälineel-tä (4;4a) saadusta havainnointitiedosta, mainitun kappaleelle generoidun, kappaleen mitoitusta ja ulkomuotoa, erityisesti reunaviivaa vastaavan tiedon siirtämisen kappaletta mainitun generoidun reunaviiva-tiedon mukaisesti työstämään sovitetulle käsittelylait-’ teelle (3;3a,3b), tasomaisen kappaleen (1) käsittelemisen työstämällä sitä käsittelylaitteella, joka on sovitettu kohdistamaan työstöoperaation tasomaisen kappaleen reunaan mainitun kappaleelle optisen havainnointivälineen (4,-4a) avulla suoritetun havainnoinnin perusteella aikaansaadun reuna-viivat iedon mukaisesti, minkä avulla mahdollistetaan toisistaan poikkeavien peräkkäisten kappaleiden joustava käsittely. 11 101689

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että käsittelylaitteella (3,-3a,3b) suoritettava työstö käsittää olennaisen tasomaisen kappaleen (1) reunaan kohdistettavaa hiontaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että menetelmää sovelletaan tasomaisen, läpinäkyvän kappaleen, kuten muovi- tai lasilevyn (la) käsittelyyn.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että läpinäkyvän, tasomaisen kappaleen (1) ulkomuodon, erityisesti reunaviivan määrittämiseksi järjestetään sävyero käsittelyaseman (I) , johon kappale (1) on sijoitettuna, tukipinnan (5) ja kappaleen (1) kesken heijastamalla kappale (1) sopivimmin havainnointi-välineen (4a) puolelta kauttaaltaan tukipintaa (5) vaaleammaksi sopivimmin ainakin osan käsittelyasemasta (I) kattavalla valaisujärjestelyllä (6) , kuten valokuvulla, -huuvalla tai vastaavalla.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että ensimmäisen tasomaisen kappaleen (l) reunan käsittelyn jälkeen käsiteltävän yhden tai useamman samanlaisen tasomaisen kappaleen käsittelyssä käsittelylaite (3) ohjelmoidaan tiedonkäsittelylaitteen (2) välityksellä toistamaan ensimmäiselle tasomaiselle kappaleelle (1) suoritettu käsittely seuraavalle yhdelle tai useammalle kappaleelle. ’·'· 6. Patenttivaatimuksen 1 tai 5 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että ensimmäistä tasomaista kappaletta (1) seuraavat samanlaiset tasomaiset kappaleet asemoidaan mekaanisen, sähköisen ja/tai optisen asemointijärjestelyn avulla käsittelysasemaan (I) perusasentoon tai vastaavaan käsittelylaitteella (3) suoritettavaa käsittelyä varten. 12 101689

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että tasomainen kappale (1) kuvataan havainnoin-tivälineenä (4a) käytettävällä ainakin yhdellä matriisi-tai CCD-kameralla.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että tasomaisen kappaleen (1) ulkomuodon määritys ja käsittelylaitteella (3) tehtävä, reunaan kohdistuva käsittely suoritetaan käsittelyasemassa (I) , jossa käsiteltävä kappale (1) kiinnitetään oleellisesti menetelmän soveltamisen ajaksi ainakin yhden käsittely-asemassa (I) olevan tukipinnan (5) , kuten alustan tai pöydän (5a) suhteen liikkumattomasti.