SE510545C2 - Sätt att kontrollera en vattenstråles diameter - Google Patents

Description

510 545 10 20 25 30 35 anledning att då och då kontrollera vattenstrålens dia- meter i den del därav som utnyttjas för skärning.

Vid ett känt sätt att utföra en sådan kontroll ut- nyttjas ett rör, som vid sin ena ände har en ingångs- öppning, vars diameter i stort sett motsvarar vatten- strålens önskade diameter. En fjäderpåverkad vippa är anordnad vid rörets andra ände, vilken bildar rörets ut- gångsände. Vippan är svängbar kring en mot röret vinkel- rät axel, och dess ena ände täcker rörets utgångsöppning.

Vippans andra ände samverkar med en induktiv givare. Då en vattenstråles diameter ska kontrolleras, föres mun- stycket till ett läge mittför rörets ingàngsöppning, var- på vattenstrålen utsprutas i riktning mot ingàngsöppning- en. Om vattenstràlens diameter är tillräckligt liten, ryms strålen i rörets ingångsöppning och träffar vippan med så stor kraft, att denna mot fjäderverkan svänger kring sin axel och påverkar den induktiva givaren, som då avger en signal, som bekräftar att vattenstrålens kvali- tet är tillräckligt god. Om vattenstrålens diameter är större än ingàngsöppningens diameter, ryms endast en del av strålen i ingångsöppningen, vilket gör att strålen träffar vippan med så ringa kraft, att Vippan inte sväng- es tillräckligt för att påverka givaren. Detta kända kontrollförfarande är, såsom torde framgå, omständligt och oprecist. Ändamålet med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett enkelt sätt att noggrant kontrollera dia- metern för en förutbestämd del av en från ett munstycke utsprutad högtrycksvattenstråle.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med ett sätt, som kännetecknas därav, att munstycket förflyttas åtminstone en gång fram och tillbaka över en ljusstråle, varvid munstycket förflyttas på sådant vis och är så riktat under förflyttningen, att vattenstrålens nämnda förutbestämda del bryter ljusstrålen under munstyckets förflyttning fram och tillbaka, att en i nämnda förut- bestämda del av vattenstrålen på förutbestämt avstånd 10 15 20 25 30 35 3 510 545 från munstycket belägen punkts position utmed en mot ljusstrålen vinkelrät axel fastställes i varje ögonblick som nämnda förutbestämda del av vattenstràlen under mun- styckets förflyttning fram och tillbaka bryter ljusstrå- len och att denna punkts position vid brytning av ljus- strålen under munstyckets förflyttning i den ena rikt- ningen och dess position vid brytning av ljusstrålen under munstyckets förflyttning i den andra riktningen ut- nyttjas för bestämning av nämnda förutbestämda dels dia- meter.

Ljusstràlen riktas företrädesvis utmed X-axeln i ett XYZ-koordinatsystem, varvid munstycket företrädesvis för- flyttas fram och tillbaka i ett med XY-planet parallellt plan. Munstycket riktas härvid företrädesvis så, att vat- tenstrålen är väsentligen vinkelrät mot XY-planet under munstyckets förflyttning fram och tillbaka.

Då munstycket är ett skärmunstycke för utsprutning av en vattenstràle för vattenskärning, förflyttas det företrädesvis fram och tillbaka med hjälp av en industri- robot, som uppbär skärmunstycket och även utnyttjas vid vattenskärningen, varvid roboten har en styrenhet, som styr ett positionsbestämningsorgan, som är anordnat att vid aktivering på i sig känt sätt bestämma positionen för robotens s k tool-centre-punkt, vilken är belägen i nämn- da förutbestämda del av vattenstràlen, varvid ljusstrålen utsändes av en sändare och mottages av en mottagare, som, så snart som ljusstrålen brytes, avger en signal till ro- botens styrenhet för aktivering av positionsbestämnings- organet och därmed bestämning av positionen för tool- centre-punkten, varvid denna punkt utnyttjas som nämnda, på förutbestämt avstånd från munstycket belägna punkt samt varvid styrenheten utnyttjas för bestämning av nämnda förutbestämda dels diameter på basis av de av po- sitionsbestämningsorganet bestämda positionerna.

Uppfinningen ska nu beskrivas närmare under hänvis- ning till bifogade ritningar. 510 S45 4 15 20 25 30 35 Fig l är en schematisk översiktsvy och illustrerar hur sättet enligt uppfinningen genomföres.

Fig 2 visar ett parti av fig 1 i större skala och inlagt i ett koordinatsystem.

Fig 3-5 illustrerar hur en vattenstråles diameter kan bestämmas i tre fall, i vilka en vid sättet enligt uppfinningen utnyttjad ljusstråle har olika tjocklek.

I fig 1 visas mycket schematiskt en industrirobot l, som utnyttjas vid vattenskärning. Roboten l uppbär ett skärmunstycke 2, från vilket en högtrycksvattenstràle 3 utsprutas och vilket med hjälp av roboten förflyttas över ett arbetsstycke (icke visat) under skärning av detta.

Roboten l, vilken är av känt slag, har en styrenhet 4 och ett positionsbestämningsorgan 5 för bestämning av posi- tionen för robotens l s k tool-centre-punkt TCP.

Den närmast munstycket belägna delen 3a av vatten- strålen 3 har, då munstycket fungerar på korrekt sätt, en väl definierad diameter. Den på större avstånd från mun- stycket 2 belägna delen 3b av vattenstràlen 3 har mindre väl definierad diameter, eftersom en kvastformig utsprid- ning av strålen sker, såsom visas i fig l. Skärningen ut- föres därför med den närmast munstycket 2 belägna delen 3a av vattenstràlen 3. Detta åstadkommes genom att mun- stycket 2 med hjälp av robotens 1 styrenhet 4 och posi- tionsbestämningsorgan 5 placeras på sådant avstånd från arbetsstycket, att detta träffas av denna del 3a av vattenstrálen 3, och detta företrädesvis på sådant sätt, att tool-centre-punkten TCP, vilken är belägen på den väldefinierade vattenstråledelens 3a centrumlinje, ”träffar” arbetsstycket.

Då vattenstrålens 3 diameter i delen 3a ska kontrol- leras, föres munstycket 2 till den i fig l visade kontrollanordningen. Denna kontrollanordning har en foto- som utsän- elektrisk switch, som utgöres av en sändare 6, der en ljusstråle 7, och en mottagare 8, som mottager denna ljusstråle. Mottagaren 8 är anordnad att via en 10 15 20 25 30 5 51Û 545 ledning 9 avge en elektrisk signal till robotens l styr- enhet 4, då ljusstrålen 7 brytes.

Ljusstrålen 7 är riktad utmed X-axeln i ett XYZ- koordinatsystem (se fig 2). Roboten I placerar munstycket 2 i sådant läge vid sidan av ljusstrålen 7, att tool- centre-punkten TCP placeras i XY-planet, och riktar mun- stycket på sådant vis, att den väldefinierade delen 3a av vattenstrålen 3 är väsentligen parallell med Z-axeln.

Roboten l förflyttar sedan munstycket 2 åtminstone en gång, men företrädesvis flera gånger, fram och tillbaka i ett mot XY-planet parallellt plan för att parallellför- flytta den väldefinierade delen 3a av vattenstrålen 3 fram och tillbaka genom ljusstrålen 7, så att vatten- stråledelen 3a bryter ljusstrålen 7 under sin förflytt- ning i den ena såväl som den andra riktningen. Då ljus- strålen 7 brytes, avger mottagaren 8, såsom nämnts, en signal till robotens 1 styrenhet 4. Då styrenheten 4 mot- tager denna signal, aktiverar den positionsbestämnings- organet 5, som då bestämmer tool-centre-punktens TCP position längs Y-axeln i brytningsögonblicket. Då mun- be- stämmer robotens l styrenhet 4 vattenstråledelens 3a dia- styckets 2 förflyttning fram och tillbaka avslutats, meter med hjälp av tool-centre-punktens TCP position vid brytning av ljusstrålen 7 under munstyckets 2 förflytt- ning i den ena riktningen och dess position vid brytning av ljusstrålen 7 under munstyckets 2 förflyttning i den andra riktningen.

Hur diameterbestämningen kan gå till ska nu beskri- vas med hjälp av fig 3-5. I fig 3-5 visas vattenstråle- delens 3a läge vid brytning av ljusstrålen 7 under för- flyttning framåt (till vänster) och under förflyttning bakåt (till höger). respektive brytningsläge anges med yl resp yz.

Tool-centre-punktens TCP position i I fig 3 visas ett fall, där ljusstrålen 7 har negli- gerbar diameter eller tjocklek. I detta enkla fall är vattenstråledelens 3a diameter d = y2 - yb 510 545 lO 15 20 25 I fig 4 visas ett mer realistiskt fall där ljusstrå- len 7 har tjockleken t. I detta fall är vattenstråle- delens 3a diameter d = y2 - yl + t.

I fig 5 visas det fall som mest liknar de verkliga förhållanden som råder, nämligen att ljusstrålens 7 dia- meter eller tjocklek t är något större än vattenstråle- delens 3a diameter d och att mottagaren 8 ”betraktar” ljusstrålen 7 som bruten då en viss del av dennas tvär- sektion är bruten. Mottagaren 8 avger en signal till styrenheten 4, då vattenstråledelen 3a nått in en viss sträcka tefi (som här benämnes vattenstrålens 7 effektiva tjocklek) i vattenstrålen. I detta fall är vattenstråle- delens 3a diameter d = yz - yl + (2tefi - t). t for det i fig 4 visade fallet och (2tefi - t) för det i fig 5 visade fallet bestämmes genom kalibrering med hjälp av en tolkcylinder med känd diameter.

Om den utnyttjade, fotoelektriska switchen skulle ge en ljusstråle 7 med så stor tjocklek, att vattenstråle- delen 3a inte förmår täcka ljusstrålens 7 hela effektiva tjocklek, vilket innebär att någon ljusstrålebrytning inte registreras, kan mottagaren 8 förskjutas något väsentligen vinkelrätt mot ljusstrålen 7 for att därvid mottaga endast en del av det av sändaren 6 utsända ljuset. Därigenom kan den av mottagaren 8 mottagna ljus- styrkan reduceras i sådan grad, att den av mottagaren mottagna ljusstrålens effektiva tjocklek kan täckas av vattenstråledelen 3a.

Claims (4)

10 20 25 30 35 v 510 545 PATENTKRAV

1. Sätt att kontrollera diametern för en förut- bestämd del (3a) högtrycksvattenstråle (3), såsom en vid vattenskärning av en från ett munstycke (2) utsprutad utnyttjad vattenstråle, k ä n n e t e c k n a t därav, att munstycket (2) förflyttas åtminstone en gång fram och tillbaka över en ljusstråle (7), varvid munstycket för- flyttas på sådant vis och är så riktat under förflytt- ningen, att vattenstràlens (3) nämnda förutbestämda del (3a) bryter ljusstrålen (7) under munstyckets (2) för- flyttning fram och tillbaka, att en i nämnda förut- bestämda del av vattenstrålen på förutbestämt avstånd från munstycket belägen punkts (TCP) position utmed en mot ljusstrålen (7) vinkelrät axel fastställes i varje ögonblick som nämnda förutbestämda del (3a) av vatten- strålen (3) under munstyckets (2) förflyttning fram och tillbaka bryter ljusstrålen och att denna punkts (TCP) position vid brytning av ljusstrålen under munstyckets förflyttning i den ena riktningen och dess position vid brytning av ljusstrålen under munstyckets förflyttning i den andra riktningen utnyttjas för bestämning av nämnda förutbestämda dels (3a) diameter.

2. Sätt enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att ljusstrålen (7) riktas utmed X-axeln i ett XYZ-koordinatsystem och att munstycket förflyttas fram och tillbaka i ett med XY-planet parallellt plan.

3. Sätt enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att munstycket (2) riktas så, att vatten- strålen (3) är väsentligen vinkelrät mot XY-planet under munstyckets (2) förflyttning fram och tillbaka.

4. Sätt enligt något av patentkraven 1-3, varvid munstycket (2) är ett skärmunstycke för utsprutning av en k ä n n e t e c k - vattenstråle (3) för vattenskärning, n a t därav, att skärmunstycket (2) förflyttas fram och tillbaka med hjälp av en industrirobot (1), som uppbär skärmunstycket (2) och även utnyttjas vid vatten- 510 545 s 10 15 skärningen, varvid roboten (l) har en styrenhet (4), som styr ett positionsbestämningsorgan (5), som är anordnat att vid aktivering på i sig känt sätt bestämma positionen för robotens (1) s k tool-centre-punkt (TCP), vilken är (Ba) utsändes av en sändare (6) belägen i nämnda förutbestämda del av vattenstrålen (3), mottages av en mottagare (8), som, så snart som ljusstrå- att ljusstrålen (7) och len brytes, avger en signal till robotens (1) styrenhet (4) for aktivering av positionsbestämningsorganet (5) och därmed bestämning av positionen for tool-centre-punkten (TCP), att denna punkt utnyttjas som nämnda, pà förut- bestämt avstånd från munstycket (2) belägna punkt samt att styrenheten (4) utnyttjas för bestämning av nämnda förutbestämda dels diameter på basis av de av positions- bestämningsorganet (5) bestämda positionerna.