SE532109C2 - Hållare för positionering och lägesfixering av arbetsstycke och förfarande för dess tillverkning - Google Patents

Description

25 30 532 105 2 I exempelvis en presslinje för framställning av karosseridetaljer till fordon matas ett plant plåtämne medelst något slags matare, vilken är försedd med grimma och grip- don, in plåtarna i den första i presslinj en ingående pressen. När denna genomfört sitt arbetsslag tas det delvis bearbetade arbetsstycket ut av en andra matare, som kan vara en specialkonstruerad sådan eller en generellt användbar industrirobot. Även denna matare eller robot har en grimma med gripdon som överför arbetsstycket från den första till den andra i presslinj en ingående pressen. Om pressverktyget i den andra pressen har medel för att noggrant styra in det delvis bearbetade arbetsstycket till korrekt bearbetningsläge, så kan grimman på mataren eller roboten vara av icke- geometriskt styrande slag. Om emellertid sådana styrdon saknas i pressverktyget i den andra pressen måste mataren eller roboten och den därtill hörande grimman på ett mycket noggrant sätt positionera arbetsstycket i pressverktyget i den andra pres- sen.

En annan situation där liknande krav ställs är en arbetsstation, där exempelvis flera karosseridetalj er sammanfogas genom svetsning. Här kan finnas en stationär hållare, i vilken de olika arbetsstyckena placeras. En sådan stationär hållare kan också benämnas grimma. För matning av de olika arbetsstyckena till den stationära hållaren kan användas universellt användbara robotar, vilka i så fall är försedda med grimmor och gripdon.

Traditionellt har hållare av den här aktuella typen ofta varit uppbyggda som ram- system bestående av stål eller aluminium. Härvid har använts både rör- och profil- material men även plåt- och balkkonstruktioner har förekommit.

När det gäller hållare framställda av stål har dessa fått god styvhet men i förhållande till storleken alldeles för hög massa. Hög massa innebär att arbetstakten hos den rörelseanordning eller industrirobot, som skall hantera hållaren, inte kan ökas sär- skilt mycket eftersom accelerations- och inbromsningskrafterna blir för stora. 10 15 20 25 E32 'lÜB 3 När det gäller aluminium har detta i förhållande till stålet en låg densitet men lider ofta av alltför stor vekhet, så att stora utböjningar kan uppträda under belastning. I en snabbt arbetande matare eller robot är detta inte acceptabelt eftersom utböjning- arna innebär risken för svängningsfenomen, som äventyrar den noggranna positio- neringen av arbetsstycket.

Det år också tidigare känt att av ett rör- eller profilmaterial framställa hållare av den aktuella typen och där rör- eller profilmaterialet består av kompositmaterial, före- trädesvis en kolfiberkomposit. Ett sådant material har en betydligt större styvhet än aluminium och har också en densitet som är avsevärt lägre, ungefär hälften. Ett exempel på en hållare av detta slag visas i SE 518 227 C2.

PROBLEMSTÅLLNING Den föreliggande uppfinningen har till ändamål att så utforma den inledningsvis antydda hållaren att denna får mycket stor styvhet, hög precision och låg vikt.

Beträffande förfarandet avser uppfinningen att så utforma detta att motsvarande krav tillgodoses.

PROBLEMLÖSNING Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen uppnås beträffande hållaren att den är sammansatt av ett antal inre, med varandra förbundna, plana, plattformiga materialstycken, och ett antal yttre, med varandra och de inre materialstyckena för- bundna, plana, plattformiga materialstycken, vilka tillsammans begränsar en i huvudsak sluten volym, och att fórbindelserna mellan de enskilda materialstyckena innefattar mekaniska kopplingsorgan och/eller limningsförband. 10 15 20 25 532 'H35 4 Beträffande förfarandet uppnås uppfinningens målsättning om detta ges särdragen att det med utgångspunkt från plattformigt, plant material utskäres plana, inre och yttre materialstyckcn, av vilka hållaren sättes samman, att de inre materialstyckena förbinds med varandra och att de innesluts av och förbinds med de yttre material- styckena, vilka anordnas så, att de begränsar en i huvudsak sluten volym, varvid förbindelserna mellan materialstyckena utförs med mekaniska kopplingsorgan och/eller limningsförband.

SAMMANSTÄLLNING ÖVER RITNNGSFIGURER Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritningar.

På dessa visar: figl fig2 ñgfå fig4 figS f1g6 en perspektivvy av en första utfóringsfonn av hållaren enligt uppfinningen tillsammans med en deltörstoring; en alternativ utföringsform av hållaren enligt uppfinningen; en tredje utföringsforrn av hållaren enligt uppfinningen med påbyggnads- delar; en sprängskiss av en i förhållande till fig 1 något modifierad utföringsform av uppfinningen tillsammans med en detaljförstoring; en i hållaren enligt fig 4 ingående komponent; utföringsformen enligt fig l i delvis färdigställt tillstånd tillsammans med en detalj förstoring; 10 15 20 25 30 5312 'H15 5 fig 7 hållaren enligt fig 6 i perspektiv och utan ett av de yttre materialstyckena tillsammans med en detaljförstoring; fig 8 hållaren enligt fig 6 tillsammans med två detaljförstoringar; och fig 9 en i hållarna enligt fig 1, 4, 6, 7 och 8 ingående enhet för montering av ett fástorgan eller en fästanordning.

F ÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Hållaren eller grimman enligt uppfinningen är såsom antytts ovan avsedd att dels kunna vara stationärt anordnad och utgöra en jigg eller fixtur, exempelvis vid sammanfogning av två arbetsstycken. Den är emellertid också utformad för att vara rörlig och tjäna till fasthållning av ett arbetsstycke, som av något slags rörelse- anordning, exempelvis en industrirobot, förflyttas från en arbetsstation till en annan.

Det ovan sagda innebär att i den mån riktnings- och lägesangivelser används i beskrivningstexten så refererar dessa endast till de i ritningarna visade lägena eller positionerna eftersom grimman enligt uppfinningen under sin användning kan vara godtyckligt rörlig i en tredimensionell rymd.

I den kommande beskrivningen och i patentkraven kommer uttrycket "fixdon" att användas. Med ett sådant fixdon avses ett don, vars läge och inriktning är väldefini- erad relativt övriga fixdon i hållaren, Uttrycket fixdon inrymmer emellertid också i sig betydelsen av ett don, som tjänar till fastsättning av ett fástorgan, en fästanord- ning eller liknande för lägesfixering och fasthållning av ett arbetsstycke relativt fix- donet.

Det skall också understrykas att såväl formen som storleken hos grimman kan vari- era inom vida gränser och att den i det aktuella fallet som regel är bestämd av ut- seendet på det eller de arbetsstycken som skall hanteras. 10 15 20 25 30 532 109 Hållaren eller grimman enligt fig 1 hari sin helhet fått hänvisningsbeteckningen l och har formen av en parallellepipedisk râtvinklig, långsträckt balk. Hållaren l har i den visade utfóringsfonnen tre, i fig 1 synliga fixdon 2 för fastsättning av fastorgan, fástanordningar eller liknande för fasthållning av ett arbetsstycke. Dessa har relativt varandra noggrant bestämda lägen och inriktningar. Hållaren 1 har ytterligare ett på ritningen visat fixdon 3, vilket har ett väldefinierat läge och inriktning relativt de tre övriga visade ñxdonen 2. Fixdonet 3 är utformat for fastsätmin g av hållaren l på en rörelseanordning, exempelvis en industrirobot och kan därför också kallas robot- fäste. Fixdonet 3 kan också användas för stationär fastsättning av hållaren 1. l utfóringsforinen enligt fig 2 har hållaren l ungefarligen H-forrn och är försedd med ett antal fixdon 2 för fastsättning av fástorgan, fastanordningar eller liknande för fasthållning av ett arbetsstycke. Hållaren 1 har vidare ett såsom robotfaste ut- format fixdon 3.

I utföringsformen enligt fig 3 innefattar hållaren 1 en långsträekt, parallellepipedisk och rätvinklig balk, med ett antal fixdon, varav fixdonet 3 är utfört som robotfáste.

På vissa av balkens övriga fixdon är det anordnat kopplingar 4, vilka kan användas för fastsättning av tillsatsdelar 5 av långsträckta kroppar av profilrnaterial, före- trädesvis rörprofiler av kolfiberlaminat. De kopplingar 4, som tjänar till fasthållning av tillsatsdelarna 5, är såsom antyddes ovan fästa på fixdon, vilka är dolda av kopplingarna 4 varför de inte visas på ritningen. Detta innebär att kopplingarnas 4 inbördes lägen och deras lägen relativt robotfástet 3 blir väldefinierade.

Tillsatsdelama 5 tjänar enligt uppfinningen till fastsättning av ytterligare, på rit- ningen icke visade fixdon, vilka kan fästas i godtyckliga men väl inmätta positioner utefter tillsatsdelamas längd. Härvid används kopplingar identiska med eller liknande kopplingama 4 i fig 3. På detta sätt kan en ytterst lätt och styv grimma sättas samman av ett antal mindre komponenter. 10 15 20 25 30 532 ÉÜÉI 7 Hållaren 1 enligt fig 3 har merparten av sina kopplingar 4 monterade utvändigt men enligt uppfinningen är det också möjligt att invändigt i balken placera motsvarande kopplingar, exempelvis för tillsatsdelarna 6.

Hållaren eller grimman 1 enligt uppfinningen är såsom bäst framgår av fig 4 och 7 sammansatt av ett antal i huvudsak plana, skivformiga inre materialstycken 7 och ett antal yttre, i huvudsak plana, skivformiga materialstycken 8. De inre material- styckena 7 är förbundna med varandra, så att det bildas ett rutmönster med en tre- dimensionell struktur med ett antal lådformiga, i huvudsak slutna bildningar. Väg- gama i dessa bildningar kan ha lätthål eller hål för ledningsdragning eller andra ändamål. Vidare är kantytor eller kantornråden på de inre materialstyckena for- bundna med de yttre materialstyckena 8. De inre materialstyckena 7 kan sägas vara såväl längsgående som tvärgående, eventuellt med räta vinklar. De kan också vara arrangerade i stjämforrn eller som zig-zag-mönster eller kombinationer av sådana mönster.

De inre materialstyckena 7 är förbundna inbördes antingen medelst mekaniska kopplingsorgan eller medelst limningsförband eller kombinationer av båda. Som mekaniska kopplingsorgan 9 kan användas (fig 4 och 9) små metallblock, vilka är fästa i de inre materialstyckena 7 medelst nit- eller skruvfórband, eventuellt till- sammans med limningsfórband. Dessa metallblock har gängade öppningar för upp- tagning av motsvarande skruvar. Även nitar kan i detta sammanhang användas.

Som exempel på de mekaniska kopplingsorganen kan även nämnas i motsvarande urtag eller öppningar passande utskott eller tappar där tappama oberoende av form har den generella hänvisningsbeteekningen 10 medan uttagen oberoende av form har hänvisningsbeteckningen 11 (se fig 1, 5, 4 och 6). Motsvarande mekaniska kopplingsorgan kan också enligt uppfinningen användas mellan fixdonen 2 och 3 och närbelägna materialstycken 7 eller 8. 10 15 20 25 30 532 'lÜEl 8 När det gäller kopplingsorganen 9 har dessa främst till ändamål att hålla samman det under uppbyggnad varande uppfmningsföremålet, så att detta kan hanteras utan att ”trilla sönder”, men också att skapa presstryck vid genomförande av limnings- förband. Några större krav på precision medger inte kopplingsorganen 9.

Kopplingsorganen av typ i motsvarande urtag 11 eller öppningar passande utskott 10 eller tappar har däremot till ändamål att garantera noggrann sammanfogning med mycket snäva toleranser av i hållaren 1 ingående materialstycken 7 och 8 och främst fixdonen 2 och robotfástet 3.

Av ñg 4 och 5 framgår sammantaget att fixdonet 3, dvs det ñxdon, som fungerar som robotfäste, är sammansatt till en förmonterad enhet 18 som är inbyggd invän- digt i balken. En del av en sådan enhet 18 visas i fig 5 medan den monterade en- heten visas bäst i delförstoringen i ñg 4. Enheten består av två metallringar 12, vilka är sammanfogade medelst på högkant stående inre materialstycken 13. Också rör, stänger eller ringar kan användas för förbindning av metallringarna 12. Mellan när- belägna materialstycken 13 är det infört utskott 10 på stj ärnformi gt anordnade inre materialstycken 14, vilka längs motstående kanter har ytterligare utskott 10 och motsvarande urtag 11 för mekanisk sammankoppling med en förstärkningsplatta 15.

Förstärkningsplattan 15 har för detta ändamål noggrant placerade och dimensione- rade öppningar 11 för upptagning av motsvarande utskott 10 på enheten 18. De mekaniska kopplingsorganen mellan dessa komponenter lägesfixeras slutgiltigt medelst limningsförband. Enheten 18 sträcker sig mellan och förenar motstående yttre materialstycken 8 i området för robotfästet 3.

Vid uppbyggnad av en hållare eller grimma 1 enligt uppfinningen, arrangeras först de inre materialstyckena 7 och förmonterade enhetema 16 och 18 och sammanfogas inbördes på ett plan-bord så att den därmed bildade lådformiga strukturen får en helt plan undersida (vänd mot plan-bordet). De ingående materialstyckena är framställda med stor precision, företrädesvis genom vattenskäming av ett plattformat 10 15 20 25 532 'äÜB 9 kompositmaterial, företrädesvis en kolfiberkomposit. Fixdonen 2 (fig 1 och 9) sammanfogas separat med inre materialstycken 7 till separata, stela enheter 16 och 18. Dessa enheter vilar på plan-bordet och blir därför noggrant positionerade i höjdled i förhållande till detta. Genom att enheterna 16 är stela och har plana undersidor innefattande såväl undersidan på fixdonet 2 som underkanterna på de båda inre materialstycken 7, varmed det är förbundet, kommer de att stå stadigt på plan-bordet och därigenom även vara fixerade mot rotation.

Fixdonen 2 i enheterna 16 har utskjutande tappar 10 och motsvarande urtag 11 medelst vilka enheterna 16 lokaliseras i förhållande till balkens i ritningama övre och undre begränsningsytor 8 i utbredningsplanet for plan-bordet. Enheterna 16 är därutöver via limningsförband förbundna med åtminstone balkens övre och undre yttre ytor 8 via kompletterande limningsförband.

För inriktning av balkens på ritningarna övre och undre, yttre materialstycken 8 har de yttre, längsgående rnaterialstyckena (fig 6) uppåtriktade tappar 10, vilka griper in i motsvarande urtag ll såväl i förstärkningsplattan 15 som i det övre, yttre material- stycket 8. På motsvarande sätt kan den inre enhet 18, som bildar en del av robot- fästet 3 ha motsvarande utskott, som ingriper i motsvarande urtag i de yttre mate- rialstyckena 8 och i förstärkningsplattoma.

Med hänvisning till fig 6 och 8 skall påpekas att de utskott 10, som de längsgående, yttre sidostyckena 8 till balken har är så höga att de kan tjäna till inriktning av hela balken när denna inverteras med en monterad ytterring eller ytterplatta 17 till robot- fästet 3. De vilar då mot plan-bordet och säkerställer precisionen i balken även om redan applicerade limförband ännu inte hunnit härda.

Claims (13)

10 15 20 25 532 *ÉÜS 1 0 PATENTKRAV

1. Hållare för positionering och lägesfixering av ett arbetsstycke relativt en fixpunkt eller ett annat arbetsstycke innefattande minst ett ñxdon (2, 3) för monte- ring av ett fastorgan eller en fástanordning för lågesfixering av arbetsstycket eller för fastsättning av hållaren (1) exempelvis på en rörelseanordning, varvid hållaren är sammansatt av ett antal inre, med varandra förbundna plana, plattformiga materialstycken (7, 13, 14), och ett antal yttre, med varandra och de inre material- styckena förbundna plana, plattforrniga materialstycken (8), vilka tillsammans begränsar en i huvudsak sluten volym, varvid förbindelserna mellan de enskilda materialstyckena innefattar mekaniska kopplingsorgan (10, 11) och/eller limnings- förband, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone vissa av de mekaniska kopplingsorganen (10, 11) innefattar i motsvarande urtag eller öppningar (1 1) passande utskott eller tappar (10) för noggrann sammanfogning av i hållaren (1) ingående materialstycken (7, 8, 13, 14) och fixdon (2, 3).

2. Hållare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att de yttre material- styckena (8, 15) via limningsförbanden är förbundna med de inre materialstyckenas (7, 13, 14) kantytor eller kantområden.

3. Hållare enligt något av kraven 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att fixdonen (2, 3) vardera år anordnade på en enhet (16 respektive 18), att de meka- niska kopplingsorganen (10, 11) på enheterna och ett av de yttre materialstyckena (8) har ingrepp med varandra för lâgesbestämning av fixdonen relativt varandra i det yttre materialstyckets plan.

4. Hållare enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att vissa (16) av en- heterna har plana undersidor, vilka är definierade av fixdonets (2) undersida samt undre kanter på två inre material stycken (7), varmed fixdonet är förbundet. 10 15 20 25 5 3 2 'l O El l 1

5. Hållare enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d därav, att fix- donen (2, 3) innefattar metallplattor (12, 17), med större godstjocklek än gods- tj ockleken i de plattformiga materialstyckena (7, 8, 13, 14).

6. Hållare enligt något av kraven 1-5, k å n n e t e c k n a d därav, att de mekaniska kopplingsorganen (9) också innefattar nit- och/eller skruvfórband.

7. Hållare enligt något av kraven l-6, k ä n n e t e c k n a d därav, att åtmin- stone ett av fixdonen (3), är ett fäste för hållarens (1) fastsåttning på en rörelse- anordning, såsom en industrirobot.

8. Hållare enligt något av kraven l-7, k ä n n e t e c k n a d därav, att det åtminstone på vissa fixdon (2) är fast kopplingar (4), vilka tjänar till fastsättning av långstråckta armar (5) av rör- eller profilmaterial, att kopplingar är anordnade på detta rör- eller profilmaterial och att dessa kopplingar uppbär eller är sj älva ut- formade som fixdon.

9. Förfarande för tillverkning av en hållare for positionering av ett arbets- stycke relativt en fixpunkt eller ett annat arbetsstycke, varvid förfarandet innefattar att hållaren (1) förses med minst ett fixdon (2, 3), på vilket monteras ett fästorgan eller en fástanordning, medelst vilket arbetsstycket lågesfixeras eller medelst vilket hållaren fästes exempelvis på en rörelseanordning, att det med utgångspunkt från plattforrnigt, plant material utskäres plana, inre (7, 13, 14) och yttre (8) material- stycken, av vilka hållaren sättes samman, att de inre materialstyckena förbinds med varandra och med de yttre materialstyckena, vilka anordnas så att de begränsar en i huvudsak sluten volym, och att fórbindelserna mellan materialstyckena utförs med mekaniska kopplingsorgan (10, 11) och limningsförband, k ä n n e t e c k n a t därav, att åtminstone vissa av de mekaniska kopplingsorganen (10, ll) utformas såsom i motsvarande urtag eller öppningar (1 1) passande utskott eller tappar (10) 10 15 20 5313 'lÜQ 12 för noggrann sammanfogning av i hållaren (1) ingående materialstycken (7, 8, 13, 14) och fixdon (2, 3).

10. För-farande enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att de yttre material- styckena (8) via limningsförbanden förbinds med kantytor eller kantområden på de inre materialstyckena (7, 13, 14).

11. Förfarande enligt något av kraven 9 eller 10, k ä n n e t e c k n at därav, att fixdonen (2, 3) förbinds med inre materialstycken (7, 13, 14) till bildande av en- heter (16 respektive 18), att mekaniska kopplingsorgan (10, 1 1) på enheterna och ett av de yttre rnaterialstyckena (8) används for lägesbeståmning av enheterna relativt varandra i planet för det yttre materialstycket.

12. Förfarande enligt kravet 11, k ä n n e t e c k n at därav, att vissa (16) av enheterna ges plana undersidor, vilka definieras av fixdonets (2) undersida samt undre kanter på två inre materialstycken (7), varmed fixdonen förbinds.

13. Förfarande enligt något av kraven 9-12, k ä n n e t e c k n at därav, att åtminstone ett av fixdonen utformas såsom ett fäste (3), medelst vilket hållaren (1) fästes på en rörelseanordning såsom en industrirobot.