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Die Erfindung betrifft eine Arbeitseinrichtung zur Krafteinleitung auf ein Werkstück, wie sie beispielsweise für eine kontaktgebundene Oberflächenbearbeitung an einem Werkstück oder für eine kontaktgebundene Vermessung einer Oberfläche des Werkstücks eingesetzt werden kann.
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Die
DE 20 2019 103 328 U1 offenbart einen Roboter mit einer Tragstruktur und einem davon getragenen beweglichen Roboterarm, der ein Armglied umfasst, das sich entlang einer imaginären Hauptachse erstreckt und das eine mit der Tragstruktur verbundene Stützstruktur und an einem vorderen axialen Endbereich eine zur Befestigung einer weiteren Roboterkomponente ausgebildete Montageschnittstelle aufweist, wobei das Armglied als Teleskoparmglied mit einer Teleskopeinheit ausgebildet ist, die mittels einer Drehantriebseinrichtung relativ zur Stützstruktur eine Arbeits-Drehbewegung um eine Haupt-Drehachse durchführen kann, und wobei die Teleskopeinheit eine Schlitteneinheit aufweist, an der die Montageschnittstelle angeordnet ist und die durch eine Linearantriebseinrichtung des Teleskoparmgliedes relativ zu der Stützstruktur zu einer linearen Teleskopbewegung in der Achsrichtung der Hauptachse antreibbar ist.
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Aus der
DE 10 2018 107 951 A1 ist ein Bearbeitungsroboter für Oberflächen bekannt, der einen entlang der Oberfläche manövrierbaren Grundkörper und eine auf dem Grundkörper angeordnete Verstelleinrichtung mit einem Bearbeitungskopf, aufweist, der mittels einer Steuereinheit gesteuert wird, die eine Positionseinheit umfasst, welche den Abstand zwischen Oberfläche und Bearbeitungskopf so bestimmt, dass der Bearbeitungskopf mittels der Verstelleinrichtung durch die Steuereinheit so entlang der Oberfläche geführt wird, dass innerhalb eines Arbeitsfeldes ein vorbestimmter Materialabtrag an der Oberfläche erfolgt.
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Aus der
DE 10 2007 007 165 B4 ist eine Maschine mit einem Gestell, einem Endeffektor und mindestens einem Antrieb zum Bewegen des Endeffektors in eine Antriebsrichtung bekannt, wobei ein in Antriebsrichtung in seiner Steifigkeit einstellbarer Stoßfänger vorgesehen ist.
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Die
DE 39 33 759 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Positionieren von im Gewicht stark unterschiedlichen Lasten, bestehend aus einer pneumatisch beaufschlagbaren Kolbenzylindereinheit, die über ein von einer Steuereinheit betätigbares Umschaltventil wechselweise mit einer Zufuhrleitung und einer Ablassleitung verbindbar ist und die eine Aufnahmeeinrichtung trägt, wobei zwischen der Kolbenzylindereinheit und dem Umschalt-Ventil mindestens ein Drosselventil mit einer vom Arbeitsdruck einstellbaren Drosselöffnung und ein Vorventil angeordnet sind und wobei das äußere Ende der Kolbenstange über ein schlupffreies Zwischenglied mit einer drehbar gelagerten Welle mit einer Scheibe verbunden ist, an der eine durch eine pneumatische Stelleinrichtung lösbare, zwischen zwei ortsfesten Anschlägen mit je einem 5/2-Wegeventil um einen vorgegebenen Winkel drehbaren Bremsscheibe anliegt, wobei die beiden 5/2-Wegeventile zwei Zufuhrleitungen über ein Zweidruckventil mit der Steuereinheit verbinden oder über zwei zu der Steuereinheit und dem Umschaltventil und dem Vorventil führende Steuerleitungen eine Strömungsverbindung entweder von der Steuereinheit oder einem der beiden 5/2-Wegeventilen zu dem Vorventil und/oder dem Umschaltventil freigeben.
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Die
EP 2 035 193 B1 offenbart eine Vorrichtung zur Behandlung einer Oberfläche, wie zum Beispiel einer Decke oder einer Mauer, wobei die Vorrichtung einen Arm umfasst, an dessen einem Ende ein Werkzeug getragen wird, wobei der Arm von einem Träger getragen wird, der ein bewegliches Unterteil umfasst, wobei der Arm ein Gelenkmanipulatorarm ist, wobei der Träger eine ausfahrbare Hebevorrichtung umfasst, die auf dem beweglichen Unterteil ruht, wobei das Werkzeug auf einem Zylinder montiert ist, der an einen Beanspruchungssensor gekoppelt ist, wobei Steuermittel vorgesehen sind, um das Ausfahren der Hebevorrichtung und den Betrieb des Arms zu steuern, um das Werkzeug in Position zu bringen, sowie um den Zylinder zu steuern, um die Anwendungsbeanspruchung des Werkzeugs auf der zu behandelnden Oberfläche zu überprüfen.
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Aus der
US 5 765 974 A ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstückkanten durch Schleifen bzw. Fräsen mit einem Profilscheibenwerkzeug bekannt, wobei während der Bearbeitung neben den bekannten Bewegungen eine zusätzliche Bewegung ausgeführt wird, die aus mindestens zwei in verschiedenen Achsen der Maschine verlaufenden Einzelbewegungen besteht, wobei die Einzelbewegungen so aufeinander abgestimmt sind, dass sich eine vorgegebene Verzerrung von Flanken eines zu bearbeitenden Zahnrads ergibt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Arbeitseinrichtung bereitzustellen, mit der eine präzisere Bearbeitung und/oder Abtastung einer Werkstückoberfläche mit einem möglichst geringen technischen Aufwand verwirklicht werden kann.
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Diese Aufgabe wird für eine Arbeitseinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei weist die Arbeitseinrichtung einem Pneumatikaktor auf, der ein zur Festlegung an einem Manipulator ausgebildetes Aktorgehäuse und ein zur Ankopplung eines Endeffektors ausgebildetes und beweglich am Aktorgehäuse aufgenommenes Stellglied umfasst. Ferner weist die Arbeitseinrichtung eine Steuereinrichtung auf, die eine Ventilanordnung für eine Druckluftversorgung des Pneumatikaktors, eine Lagesensoranordnung für eine Ermittlung einer räumlichen Lage des Pneumatikaktors sowie zur Bereitstellung von lageabhängigen elektrischen Lagensensorsignalen und eine Verarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung der Lagesensorsignale sowie zur Bereitstellung von Steuersignalen an die Ventilanordnung umfasst, wobei die Verarbeitungseinrichtung für eine Regelung einer pneumatischen Versorgung des Pneumatikaktors in Abhängigkeit von den Lagesensorsignalen ausgebildet ist.
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Der Manipulator hat hierbei die Aufgabe, eine räumliche Ausrichtung der Arbeitseinrichtung in wenigstens einer Raumrichtung zu beeinflussen. Beispielhaft kann der Manipulator als Tripod oder als Scara-Roboter oder als Mehrachsroboter ausgebildet sein kann.
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Der Pneumatikaktor dient zur Bereitstellung einer Relativbewegung zwischen dem Stellglied und dem Aktorgehäuse in Abhängigkeit von wenigstens einem Fluidstrom, der dem Pneumatikaktor zugeführt und/oder vom Pneumatikaktor abgeführt wird. Vorzugsweise ist der Pneumatikaktor zur Bereitstellung einer linearen Relativbewegung zwischen dem Stellglied und dem Aktorgehäuse ausgebildet. Die Relativbewegung des Pneumatikaktors kann beispielsweise für eine Einflussnahme auf eine Kraftübertragung zwischen einem Manipulator und dem Endeffektor genutzt werden, insbesondere um eine möglichst konstante Krafteinleitung vom Endeffektor auf ein Werkstück zu gewährleisten.
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Ferner umfasst die Arbeitseinrichtung eine Steuereinrichtung, mit deren Hilfe Einfluss auf die vom Pneumatikaktor bereitgestellte Relativbewegung zwischen dem Stellglied und dem Aktorgehäuse genommen werden kann. Zur Beeinflussung des wenigstens einen Fluidstroms zum Pneumatikaktor bzw. vom Pneumatikaktor umfasst die Steuereinrichtung eine Ventilanordnung, mit der beispielsweise eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen einer Druckluftquelle und dem Pneumatikaktor und/oder zwischen dem Pneumatikaktor und einen Druckluftauslass beeinflusst werden kann.
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Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung eines oder mehrere, vorzugsweise elektrisch ansteuerbare, Ventile umfasst, die zwischen einem Öffnungszustand und einem Schließzustand einstellbar sind und mit deren Hilfe der Fluidzustrom zum Pneumatikaktor und/oder der Fluidabstrom vom Pneumatikaktor eingestellt werden kann. Ferner umfasst die Steuereinrichtung eine Lagesensoranordnung, die zur Ermittlung einer räumlichen Lage des Pneumatikaktors ausgebildet ist. Die Lagesensoranordnung kann einen oder mehrere, auf gleichen oder unterschiedlichen Messprinzipien basierende Lagesensoren aufweisen und ist zur Bereitstellung wenigstens eines elektrischen Lagesensorsignals an die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Lagesensoranordnung ein elektrisches Lagesensorsignal an die Verarbeitungseinrichtung bereitstellen kann, aus dem die räumliche Lage einer Bewegungsachse für das Stellglied des Pneumatikaktors entnommen werden kann. Die Bewegungsachse kann insbesondere durch eine Linearbeweglichkeit des Stellglieds gegenüber dem Aktorgehäuse bestimmt sein.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann insbesondere als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet sein und ist vorzugsweise zur Abarbeitung eines fest oder austauschbar gespeicherten Computerprogramms vorgesehen, mit dessen Hilfe anhand der elektrischen Lagesensorsignale wenigstens ein Steuersignal berechnet werden kann, das an die Ventilanordnung bereitgestellt wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung mehrere Steuersignale für die Ventilanordnung bereitstellen kann, sofern diese auch mehrere Ventile umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung eine zyklisch wiederkehrende oder azyklische Berechnung von Steuersignalen in Abhängigkeit von den Lagesensorsignalen durchführt, um eine Einhaltung eines vorgebbaren Maximalwerts oder Minimalwerts, insbesondere einer Maximalkraft oder einer Minimalkraft, zu gewährleisten, die auf das Werkstück eingeleitet werden soll. Eine derartige Regelung der pneumatischen Versorgung des Pneumatikaktors durch die Verarbeitungseinrichtung wird auch als closed-loop bezeichnet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Endeffektor aus der Gruppe: Bearbeitungswerkzeug zur kontaktbehafteten Werkstückbearbeitung, Messwerkzeug zur kontaktbehafteten Werkstückvermessung, ausgewählt ist.
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Beispielhaft kann das Bearbeitungswerkzeug als Schleifeinrichtung ausgebildet sein, bei der einen Antriebsmotor ein Schleifmittel in eine Bewegung, insbesondere in eine Rotationsbewegung, versetzt und das Schleifmittel mittels der Arbeitseinrichtung auf eine Werkstückoberfläche gepresst und gegebenenfalls relativ zur Werkstückoberfläche bewegt wird, um hierdurch eine Oberflächenbearbeitung des Werkstücks zu ermöglichen.
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Alternativ kann es sich bei dem Bearbeitungswerkzeug auch um ein Montagewerkzeug handeln, mit dem ein Fügevorgang am Werkstück durchgeführt wird, wobei hierzu eine definierte Krafteinleitung von der Arbeitseinrichtung auf das Werkstück gefordert ist.
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Bei einer weiteren Alternative eines Bearbeitungswerkzeugs ist dieses als Schweißeinrichtung ausgebildet, mit deren Hilfe ein Verschweißen gleichartiger oder unterschiedlicher Werkstofflagen bewirkt werden soll, wobei in diesem Fall vorgesehen ist, dass die für den Schweißvorgang benötigten Andruckkräfte von der Arbeitseinrichtung auf das Werkstück eingeleitet werden, ohne dass hier ein Gegenhalter vorgesehen ist, wie dies beispielsweise bei einer üblichen Schweißzange der Fall ist.
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Bei einer weiteren Alternative kann der Endeffektor als Messwerkzeug ausgebildet sein, um beispielsweise eine kontaktbehaftete Abtastung einer Werkstückoberfläche durchzuführen, wobei in diesem Fall ein Messwerkzeug, das an einem Messaufnehmer angebracht ist, auf die Oberfläche des Werkzeugs mit einer definierten Kraft gepresst wird, um durch Abtastung einer Vielzahl von Messpunkten Informationen über die Oberflächengeometrie des Werkstücks zu erhalten.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Aktorgehäuse mit einem, insbesondere als Mehrachsen-Industrieroboter ausgebildeten, Manipulator verbunden ist, der für eine Einstellung einer räumlichen Ausrichtung des Endeffektors ausgebildet ist. In Abhängigkeit von einer Ausgestaltung des Endeffektors, der insbesondere als Bearbeitungswerkzeug oder Messwerkzeug ausgestaltet sein kann, besteht die Aufgabe des Manipulators darin, den Endeffektor in einer günstigen räumlichen Ausrichtung gegenüber einer Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks auszurichten. Beispielsweise kann vorgesehen sein, bei einer Ausgestaltung des Bearbeitungswerkzeugs als Schweißeinrichtung vorzusehen, dass das Bearbeitungswerkzeug stets normal (quer) zur Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Manipulator eine Manipulatorsteuerung umfasst, in der eine Geometrie des zu bearbeitenden Werkstücks hinterlegt ist und die in Kenntnis der Gestaltung des Manipulators sowie des Pneumatikaktors und des Endeffektors eine entsprechende Ansteuerung von antreibbaren Gelenken des Manipulators vornehmen kann, um eine vorgebbare Ausrichtung des Endeffektors gegenüber der Oberfläche der bearbeitenden Werkstücks zu gewährleisten.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Pneumatikaktor als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet ist und dass das Stellglied als Arbeitskolben, insbesondere als Kolbenstange mit einem endseitig angeordneten Arbeitskolben, ausgebildet ist, der in einer Zylinderausnehmung im Aktorgehäuse linearbeweglich aufgenommen ist und der mit dem Aktorgehäuse einen größenvariablen ersten Arbeitsraum und einen größenvariablen zweiten Arbeitsraum begrenzt, wobei die Verarbeitungseinrichtung für eine Regelung eines Differenzdrucks zwischen dem ersten Arbeitsraum und dem zweiten Arbeitsraum zur Beeinflussung einer Relativposition des Stellglieds gegenüber dem Aktorgehäuse ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines doppeltwirkenden Pneumatikzylinders als Pneumatikaktor kann über die Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem ersten Arbeitsraum und dem zweiten Arbeitsraum eine Einstellung einer maximal vom Pneumatikaktor auf den Endeffektor übertragbaren Kraft vorgenommen werden. Durch eine Einstellung eines absoluten Druckniveaus für den ersten Druck im ersten Arbeitsraum und für den zweiten Druck im zweiten Arbeitsraum kann eine Steifigkeit des Pneumatikaktors eingestellt werden, die in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Endeffektors und den Anforderungen der Werkstückbearbeitung gewählt werden kann. Beispielhaft kann es vorteilhaft sein, wenn zur Durchführung einer groben Oberflächenbearbeitung des Werkstücks, beispielsweise bei einem Schruppschleifvorgang, eine hohe Steifigkeit, also ein insgesamt hohes Druckniveau sowohl im ersten Arbeitsraum als auch am zweiten Arbeitsraum vorgesehen ist. Demgegenüber kann bei einer Feinbearbeitung der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks, beispielsweise beim Schlichtschleifen, eine niedrige Steifigkeit, also ein niedriges Druckniveau im ersten Arbeitsraum und im zweiten Arbeitsraum vorgesehen werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Pneumatikaktor ausschließlich in der Art eines Ausgleichselements betrieben wird, mit dessen Hilfe eventuell bei der Bewegung des Manipulators zur Bearbeitung der Werkstückoberfläche auftretende überschwingende Bewegungen und daraus resultierende Kraftspitzen an einem Berührpunkt oder einer Berührfläche zwischen Endeffektor und Werkstückoberfläche ausgeglichen werden können.
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Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass der Pneumatikaktor mit dem daran angebrachten Endeffektor sowie die Steuereinrichtung eine autarke Baugruppe bilden, die am Manipulator angebracht ist und die abgesehen von einer elektrischen Energieversorgung sowie einer Druckluftversorgung keine Schnittstellen, insbesondere keine Datenübertragung, weder von der Baugruppe zum Manipulator noch vom Manipulator an die Baugruppe, mit dem Manipulator erfordert. Hierdurch kann die Baugruppe aus Pneumatikaktor, Endeffektor und Steuereinrichtung einfach an unterschiedlichste Manipulatoren angebracht und für unterschiedlichste Einsatzzwecke eingesetzt werden, ohne dass hierbei eine Rücksichtnahme auf eine Manipulatorsteuerung und damit verbundene Anpassungen in einer Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und der Manipulatorsteuerung erforderlich sind.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass am ersten Arbeitsraum oder an einer zwischen der Ventilanordnung und dem ersten Arbeitsraum erstreckten Versorgungsleitung ein erster Drucksensor angeordnet ist, der zur Bereitstellung eines ersten elektrischen Drucksignals an die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist und dass am zweiten Arbeitsraum oder an einer zwischen der Ventilanordnung und dem zweiten Arbeitsraum erstreckten Versorgungsleitung ein zweiter Drucksensor angeordnet ist, der zur Bereitstellung eines zweiten elektrischen Drucksignals an die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist. Der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor ermöglichen eine präzise Ermittlung eines Differenzdrucks zwischen dem ersten Arbeitsraum und dem zweiten Arbeitsraum und in Kenntnis der geometrischen Verhältnisse für den Pneumatikaktor, insbesondere des Durchmessers des Arbeitskolbens und der daran befestigten Kolbenstange, eine Ermittlung einer vom Pneumatikaktor bereitstellbaren Kraft. Ferner kann mit Hilfe von ersten Drucksensorsignalen des ersten Drucksensors und von zweiten Drucksensorsignalen des zweiten Drucksensors in der Verarbeitungseinrichtung anhand eines aus diesen ersten und zweiten Drucksignalen ermittelten Absolutdruckniveaus auch ein Steifigkeitswert für den jeweils aktuellen Betriebszustand des Pneumatikaktors ermittelt werden, sofern dieser als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilanordnung eine erste Proportionalventilanordnung umfasst, die für eine pneumatische Versorgung des ersten Arbeitsraums ausgebildet ist und die für eine fluidisch kommunizierende Verbindung mit einer Druckluftquelle, mit einem Druckluftauslass und mit dem ersten Arbeitsraum ausgebildet ist, und dass die Ventilanordnung eine zweite Proportionalventilanordnung umfasst, die für eine pneumatische Versorgung des zweiten Arbeitsraums ausgebildet ist und die für eine fluidisch kommunizierende Verbindung mit der Druckluftquelle, mit dem Druckluftauslass und mit dem zweiten Arbeitsraum ausgebildet ist. Sowohl die erste als auch die zweite Proportionalventilanordnung können jeweils aus mehreren Proportionalventilen, insbesondere 2/2-Wege-Proportionalventilen aufgebaut sein, bei denen es sich insbesondere um elektrisch ansteuerbare oder fluidisch ansteuerbare Proportionalventile handelt. Jede der proportional Ventilanordnungen ist zum einen mit dem jeweiligen Arbeitsraum und zum anderen mit einer Druckluftquelle und mit einem Druckluftauslass, dem gegebenenfalls ein Schalldämpfer zugeordnet sein kann, fluidisch kommunizierend verbunden.
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Dementsprechend kann die jeweilige erste oder zweite Proportionalventilanordnung durch Freigabe einer Fluidverbindung zwischen Druckluftquelle und zugeordnetem Arbeitsraum eine Belüftung des Arbeitsraums bewirken oder alternativ durch Freigabe einer Fluidverbindung zwischen dem Druckluftauslass und dem jeweiligen Arbeitsraum eine Entlüftung des Arbeitsraums bewirken. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Proportionalventilanordnung mit der gleichen Druckluftquelle und mit dem gleichen Druckluftauslass verbunden sind, um eine möglichst kompakte Gestaltung der Arbeitseinrichtung zu gewährleisten.
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Vorteilhaft ist es, wenn die erste und/oder die zweite Proportionalventilanordnung wenigstens ein, insbesondere als Piezobiegerventil ausgebildetes, Proportionalventil mit einem Stellungssensor umfasst, wobei der Stellungssensor zur Bereitstellung eines von einer Ventilstellung des Proportionalventils abhängigen elektrischen Stellungssignals an die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist und/oder wenn die Ventilanordnung einen Versorgungsanschluss aufweist, der für eine fluidisch kommunizierende Verbindung mit der Druckluftquelle ausgebildet ist, wobei zwischen dem Versorgungsanschluss und der Ventilanordnung ein Versorgungsdrucksensor angeordnet ist, der zur Bereitstellung eines elektrischen Versorgungsdrucksignals an die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines Proportionalventils, dem ein Stellungssensor zugeordnet ist, kann anhand des elektrischen Stellungssignals des Stellungssensors in der Verarbeitungseinrichtung ein Rückschluss auf den vom jeweiligen Proportionalventil tatsächlich freigegebenen Ventilquerschnitt gezogen werden, um hieraus eine verbesserte elektrische Ansteuerung für das Proportionalventil vornehmen zu können. Beispielhaft kann das elektrische Stellungssignal dazu eingesetzt werden, einen präziseren Betrieb des Proportionalventils und damit eine präzisere Einstellung der Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitsräumen im Pneumatikaktor zu gewährleisten.
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Ergänzend oder alternativ ist vorgesehen, dass einem Versorgungsanschluss der Ventilanordnung ein Versorgungsdrucksensor zugeordnet ist, mit dessen Hilfe eine jeweils aktuelle Bestimmung eines Versorgungsdrucks vorgenommen werden kann. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Arbeitseinrichtung an einem größeren Druckluftnetz angeschlossen ist, in dem es durch Aktivitäten anderer Druckluftverbraucher, die ebenfalls an das Druckluftnetz angeschlossen sind, zu Druckschwankungen beim Versorgungsdruck kommen kann. Diese Druckschwankungen können zumindest innerhalb eines gewissen Rahmens durch eine entsprechend veränderte Ansteuerung der Proportionalventile durch die Verarbeitungseinrichtung ausgeglichen werden, so dass, zumindest weitgehend unabhängig vom zur Verfügung stehenden Versorgungsdruck, stets eine gleichartige Druckdifferenz im Pneumatikaktor vorliegt.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Verarbeitungseinrichtung für eine lageunabhängige Regelung einer vom Pneumatikaktor auf den Endeffektor ausübbaren Maximalkraft anhand der Lagesensorsignale ausgebildet ist. Mit einer derartigen Maximalkraftregelung können Schwankungen der zwischen dem Endeffektor und dem Werkstück übertragenen Kräfte zumindest weitgehend vermieden werden, wobei diese Schwankungen beispielsweise aus einer Bewegung des Manipulators resultieren können, die zu Schwingungen des Manipulators, des Pneumatikaktors und des daran angebrachten Endeffektors führen können und damit eine Verschlechterung der Bearbeitungsqualität für das Werkstück hervorrufen könnten. Ferner wird anhand der Lagesensorsignale eine zumindest weitgehende Kompensation von Gewichtskrafteinflüssen ermöglicht, die sich bei unterschiedlicher räumlicher Ausrichtung des Pneumatikaktors und des daran angebrachten Endeffektors ergeben können.
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Beispielhaft ist davon auszugehen, dass ohne eine Berücksichtigung der Lagesensorsignale ein zeitweilig während der Durchführung des Werkstückbearbeitungsvorgangs unterhalb des Pneumatikaktors angeordneter Endeffektor eine höhere Bearbeitungskraft auf das Werkstück aufbringt als ein oberhalb des Pneumatikaktors angeordneter Endeffektor. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im einen Fall die Gewichtskraft des Endeffektors und des Stellglieds zusätzlich auf das Werkstück einwirken und damit zu einer Kraftvergrößerung beitragen und im anderen Fall die Gewichtskraft des Stellglieds und des Endeffektors auf den Manipulator einwirken und damit zu einer Kraftverkleinerung führen. Hingegen ist bei der Berücksichtigung der räumlichen Lage des Stellglieds und des Endeffektors durch Einbeziehung der Lagesensorsignale sichergestellt, dass die vom Bearbeitungswerkzeug auf das Werkstück übertragene Arbeitskraft stets, zumindest innerhalb eines vorgebbaren Toleranzintervalls, gleich ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung für eine lageunabhängige Regelung einer Position des Stellglieds mit dem daran angebrachten Endeffektor gegenüber dem Aktorgehäuse anhand der Lagesensorsignale ausgebildet ist. Eine derartige Positionsregelung ist insbesondere dann von Interesse, wenn der Endeffektor beispielsweise zur Montage eines Bauteils an das Werkstück ausgebildet ist und bei einem Montagevorgang eine präzise räumliche Ausrichtung des Bauteils gegenüber dem Werkstück gewährleistet werden muss, die gegebenenfalls durch die Einwirkung von räumlich unterschiedlich wirkenden Gewichtskräften beeinträchtigt werden könnte, sofern nicht über die Lagesensorsignale und die Verarbeitung dieser Lagesensorsignale in der Verarbeitungseinrichtung eine Kompensation der räumlichen Ausrichtung erfolgt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine streng schematische Darstellung einer Arbeitseinrichtung, die einen Manipulator, einen Pneumatikaktor, eine Steuereinrichtung sowie einen Endeffektor umfasst und die zur Bearbeitung eines Werkstücks ausgebildet ist,
- 2 eine schematisierte Darstellung der Steuereinrichtung für die Arbeitseinrichtung gemäß der 1, und
- 3 eine schematisierte Darstellung eines Proportionalventils für die Steuereinrichtung gemäß der 2.
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Eine rein schematisch in der 1 dargestellte Arbeitseinrichtung 1 umfasst einen rein exemplarisch als Mehrachs-Industrieroboter ausgebildeten Manipulator 2, der beispielhaft mit einem Maschinenfuß 3 ortsfest in einer nicht näher dargestellten Produktionshalle angebracht ist und der mehrere Armabschnitte 4, 5, 6 und 7 umfasst, die durch schematisch dargestellte Gelenkeinrichtung in 108, 9, 10, 11 gelenkig miteinander verbunden sind. Dabei können die Gelenkeinrichtungen 8 bis 11 jeweils als reine Schwenkgelenke mit einer genau definierten Schwenkachse oder als Kugelgelenke mit einer Vielzahl von Schwenkachsen ausgebildet sein, die Darstellung gemäß der 1 soll lediglich zeigen, dass die Armabschnitte 4 bis 7 schwenkbeweglich miteinander verbunden sind und die Gelenkeinrichtungen 8 bis 11 jeweils mindestens eine Schwenkachse aufweisen.
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Am Armabschnitt 7, der auch als Handachse bezeichnet werden kann, ist ein rein exemplarisch als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildeter Pneumatikaktor 12 angebracht, dem eine Steuereinrichtung 15, eine Lagesensoranordnung 16 sowie ein rein exemplarisch als Schleifeinheit 17 ausgebildete Endeffektor zugeordnet sind. Der Pneumatikaktor 12 ist für eine Bereitstellung einer linearen Relativbewegung für die Schleifeinheit 17 gegenüber dem Armabschnitt 7 längs einer Bewegungsachse 18 vorgesehen und dient zur Beeinflussung einer Maximalkraft, die vom Manipulator 2 über die Schleifeinheit 17 auf eine Werkstückoberfläche 20 eines Werkstücks 19 übertragen werden kann.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass eine Manipulatorsteuerung 21 für eine Ansteuerung des Manipulators 2, insbesondere der jeweils mit nicht näher dargestellten Antrieben versehenen Gelenkeinrichtungen 8 bis 11 vorgesehen ist, wobei die Manipulatorsteuerung 2 in Kenntnis der Geometrie der Werkstückoberfläche 20 dazu ausgebildet ist, die Schleifeinheit 17 derart gegenüber der Werkstückoberfläche 20 auszurichten, dass die Bewegungsachse 18 stets einen Berührpunkt 22 zwischen der Schleifeinheit 17 und der Werkstückoberfläche 20 schneidet und damit jeweils quer zur Werkstückoberfläche 20 ausgerichtet ist.
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Um eine vorteilhafte Bearbeitung des Werkstücks 19 zu gewährleisten ist vorgesehen, die bewegte Masse, die in Kontakt mit der Werkstückoberfläche 20 steht, möglichst gering zu halten. Dementsprechend dient der Pneumatikaktor 12 zur Entkopplung zwischen dem eine hohe Masse und hohe Trägheit aufweisenden Manipulator 2 und der Schleifeinheit 17. Die Aufgabe des Pneumatikaktors 12 besteht insbesondere darin, zumindest weitgehend unabhängig von Bewegungen des Manipulators 2 eine von der Schleifeinheit 17 auf die Werkstückoberfläche 20 eingeleitete Kraft unabhängig von einer räumlichen Ausrichtung des Manipulators 2 und der aus dem Pneumatikaktor 12 mit der Steuereinrichtung 15 und der Lagersensoranordnung 16 sowie der Schleifeinheit 17 gebildeten Baugruppe zu gewährleisten.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass der Pneumatikaktor 12 als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildet ist, wobei der Pneumatikaktor 12 ein Aktorgehäuse 25 aufweist, das mit einer Stirnseite zur Festlegung an dem auch als Handachse bezeichneten Armabschnitt 7 ausgebildet ist und das eine längs der Bewegungsachse 18 erstreckte Ausnehmung 26 aufweist, die auch als Zylinderbohrung bezeichnet wird. In der Ausnehmung 26 ist ein Arbeitskolben 27 längs der Bewegungsachse 18 verschieblich aufgenommen, der mit einer Kolbenstange 28 verbunden ist, die das Aktorgehäuse 25 an einer der Handachse 7 abgewandten Stirnfläche durchsetzt und endseitig die Schleifeinheit 17 trägt. Dabei bilden der Arbeitskolben 27 und die Kolbenstange 28 das linearbeweglich am Aktorgehäuse 25 gelagerte Stellglied des Pneumatikaktors 12.
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Die endseitig an der Kolbenstange 28 angeordnete Schleifeinheit 17 umfasst einen Antriebsteil 29, der einen nicht näher dargestellten Antriebsmotor sowie ein rein exemplarisch als Schleifwalze ausgebildetes Schleifmittel 30 aufweist, das für eine Rotation um eine senkrecht zur Darstellungsebene der 1 ausgerichtete Rotationsachse ausgebildet ist.
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Die Steuereinrichtung 15 umfasst rein exemplarisch vier Fluidanschlüsse 33, 34, 35 und 36, die nachstehend in Zusammenhang mit der 2 näher beschrieben werden. Ferner umfasst die Steuereinrichtung 15 ebenfalls rein exemplarisch fünf elektrische Anschlüsse 37, 38, 39, 40 und 41, die zum Anschluss elektrischer bzw. elektronischer Komponenten ausgebildet sind. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 15 über eine pneumatische Versorgungsleitung 44 mit einer Druckluftquelle 45 verbunden ist. Ferner ist vorgesehen, dass der pneumatischen Versorgungsleitung 44 ein Versorgungsdrucksensor 46 zur Erfassung eines in der Versorgungsleitung 44 vorherrschenden pneumatischen Drucks zugeordnet ist. Der Versorgungsdrucksensor 46 ist über eine Sensorleitung 47 elektrisch mit dem Anschluss 37 der Steuereinrichtung 15 verbunden. Der Fluidanschluss 34 ist über eine Abluftleitung 48 mit einem Schalldämpfer 49 verbunden. Der elektrische Anschluss 38 ist über eine Sensorleitung 50 mit einem ersten Drucksensor 51 verbunden, der für eine Ermittlung eines pneumatischen Drucks in einem ersten Arbeitsraum 52 des Pneumatikaktors 12 ausgebildet ist und der an eine erste Druckluftleitung angekoppelt ist, die den ersten Arbeitsraum 52 fluidisch kommunizierend mit dem Fluidanschluss 35 der Steuereinrichtung 15 verbindet. Ferner ist an einem elektrischen Anschluss 39 eine Sensorleitung 54 angeschlossen, die zur Übermittlung von elektrischen Drucksignalen eines zweiten Drucksensors 55 ausgebildet ist. Der zweite Drucksensor 55 ist mit einer zweiten Druckluftleitung 56 gekoppelt, die sich zwischen einem zweiten Arbeitsraum 57 des Pneumatikaktors 12 und dem zugeordneten Fluidanschluss 36 einer Steuereinrichtung 15 erstreckt. Ferner ist an einem elektrischen Anschluss 40 der Steuereinrichtung 15 eine Sensorleitung 58 angeschlossen, die mit der Lagesensoranordnung 16 verbunden ist, so dass Lagesensorsignale von der Lagesensoranordnung 16 an die Steuereinrichtung 15 übertragen werden können. Darüber hinaus ist am elektrischen Anschluss 41 eine Sensorleitung 43 eines Positionssensors 42 angeschlossen, mit dessen Hilfe eine Position des Arbeitskolbens 27 längs der Bewegungsachse 18 ermittelt werden kann.
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Die Steuereinrichtung 15 gemäß der 1 ist in der 2 schematisch im Detail dargestellt. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 15 eine beispielhaft als Mikroprozessor oder Mikrocontroller ausgebildeten Verarbeitungseinrichtung 60 sowie eine beispielhaft aus mehreren nachstehend näher beschriebenen Proportionalventilen 61, 62, 63, 64 aufgebaute Ventilanordnung 65 umfasst. Rein exemplarisch wird davon ausgegangen, dass sämtliche Proportionalventile 61 bis 64 gleichartig ausgeführt sind und einen Aufbau aufweisen, wie er in der 3 gezeigt ist.
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Das in der 3 rein exemplarisch dargestellte Proportionalventil 61 umfasst ein Ventilgehäuse 66, an dem ein Eingangsanschluss 67, ein Ausgangsanschluss 68, ein Versorgungsanschluss 69 sowie ein Sensoranschluss 70 ausgebildet sind. Der Eingangsanschluss 67 ist für eine Verbindung mit einer in der 3 nicht dargestellten Fluidleitung vorgesehen, über die eine Fluidzufuhr in das Ventilgehäuse 66 erfolgen kann. Der Ausgangsanschluss 68 ist für einen Anschluss einer in der 3 nicht dargestellten Fluidleitung vorgesehen, mit der eine Fluidabfuhr aus dem Ventilgehäuse 66 erfolgen kann. Der Versorgungsanschluss 69 ist für eine elektrische Versorgung eines im Ventilgehäuse 66 an einem Biegerhalter 71 aufgenommenen, insbesondere aus einem piezoelektrischen Material hergestellten, Biegers 72 vorgesehen. Der Bieger 72 verschließt in einer neutrale Lage einen dem Eingangsanschluss 67 zugeordneten Ventilsitz und kann in einer nicht näher gezeigten Öffnungsstellung den Ventilsitz 73 teilweise oder vollständig freigegeben. Vorzugsweise ermöglicht der Bieger 72 in Abhängigkeit von elektrischen Ansteuersignalen, die am Versorgungsanschluss 69 bereitgestellt werden, eine freie Einstellung eines Strömungsquerschnitts zwischen dem Eingangsanschluss 67 und dem Ausgangsanschluss 68. Vorzugsweise ist dieser freie Querschnitt proportional zu einem am Versorgungsanschluss 69 bereitgestellten Steuersignal für das jeweilige Proportionalventil 61.
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Dem Bieger 72 ist ein Sensor 74 zugeordnet, der zur Erfassung einer Stellung des Biegers 72 ausgebildet ist und der elektrisch mit dem Sensoranschluss 70 gekoppelt ist, so dass ein elektrisches Sensorsignal des Sensors 74 über den Sensoranschluss 70 und eine in der 3 nicht dargestellte Sensorleitung beispielsweise an die Verarbeitungseinrichtung 60 gemäß der 2 bereitgestellt werden kann.
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Wie der Darstellung der 2 entnommen werden kann, sind die Proportionalventile 61 und 62 jeweils mit einer am Fluidanschluss 33 angeschlossenen Druckluftleitung 93 und einer dem jeweiligen Fluidanschluss 35 bzw. 36 zugeordneten Arbeitsleitung 94 bzw. 95 verbunden und ermöglichen somit eine Einflussnahme auf einen Druckluftstrom vom Fluidanschluss 33 an den Fluidanschluss 35 bzw. 36. Die beiden Proportionalventile 63 und 64 sind jeweils zwischen der zugeordneten Arbeitsleitung 94 bzw. 95 und einer mit dem Fluidanschluss 34 verbundenen Abluftleitung 96 angeordnet und ermöglichen eine Beeinflussung einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen dem jeweiligen Fluidanschluss 35 bzw. 36 und dem Fluidanschluss 34, um beispielsweise eine Entlüftung des jeweiligen Arbeitsraums 52 bzw. 57 des Pneumatikaktors 12 bewirken zu können.
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Jedes der Proportionalventile 61 bis 64 ist über eine zugeordnete Steuerleitung 76, 77, 78, 69 mit der Verarbeitungseinrichtung 60 verbunden, so dass Steuersignale der Verarbeitungseinrichtung 60 über die jeweils individuelle Steuerleitung 76 bis 79 an die jeweiligen Proportionalventile 61 bis 64 bereitgestellt werden können. Ferner ist jedes der Proportionalventile 61 bis 64 über eine zugeordnete Sensorleitung 80, 81, 82, 83 mit der Verarbeitungseinrichtung 60 verbunden, so dass die Verarbeitungseinrichtung 60 die Sensorsignale der jeweiligen Sensoren 74, die den jeweiligen Personalventilen 61 bis 64 zugeordnet sind, empfangen und verarbeiten kann. Die Verarbeitungseinrichtung 60 ist ferner über zugeordnete Sensorleitungen 84, 85, 86 mit dem elektrischen Anschlüssen 38, 39 und 40 verbunden, um elektrische Drucksignale des Versorgungsdrucksensors 46 bzw. des ersten Drucksensors 51 bzw. des zweiten Drucksensors 55 empfangen und verarbeiten zu können. Zudem ist der Verarbeitungseinrichtung 60 eine Sensorleitung 87 zugeordnet, die mit dem elektrischen Anschluss 40 verbunden ist, der zur Verbindung mit der Lagesensoranordnung 16 gemäß der 1 vorgesehen ist, um eine räumliche Ausrichtung des Pneumatikaktors 12 anhand der Lagesensorsignale der Lagesensoranordnung 16 ermitteln zu können. Darüber hinaus ist der Verarbeitungseinrichtung 60 eine Sensorleitung 88 zugeordnet, die mit dem elektrischen Anschluss 41 verbunden ist, der zur Verbindung mit dem Positionssensor 42 gemäß der 1 vorgesehen ist, um eine Positionsermittlung für die relative Lage des Arbeitskolbens 27 längs der Bewegungsachse 18 zu ermöglichen.
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Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung 16 für eine Kommunikation mit der Manipulatorsteuerung 21 oder mit einer anderen, nicht dargestellten Steuerung, insbesondere einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), ausgebildet ist und hierfür eine Busleitung 90 sowie einen Busanschluss 91 umfasst. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung 60 über die Busleitung 90 und den Busanschluss 91 Informationen über die räumliche Ausrichtung des Pneumatikaktors 12 und des Armabschnitts 7 an die Manipulatorsteuerung 21 bereitstellt, damit die Manipulatorsteuerung 21 eine intern berechnete Ausrichtung für den Armabschnitt 7 und den daran angebrachten Pneumatikaktor 12 korrigieren kann. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Manipulatorsteuerung 21 über den Busanschluss 91 und die Busleitung 90 Informationen über bevorstehende Bewegungen des Manipulators 2 an die Verarbeitungseinrichtung 60 bereitstellt, damit diese gegebenenfalls eine Ansteuerung der Ventilanordnung 65 vornehmen kann, um eine vorteilhafte Bearbeitung des Werkstücks 19, insbesondere mit einem konstanten Anpressdruck für den Endeffektor an der Werkstückoberfläche 20, durchführen zu können. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass von einer nicht dargestellten Steuerung / SPS eine Bereitstellung von Sollwerten für eine zu übertragende Kraft und/oder eine einzunehmende oder einzuhaltende Position an die Verarbeitungseinrichtung 60 erfolgen kann.
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Eine Funktionsweise für die Arbeitseinrichtung 1 kann wie folgt beschrieben werden: prinzipiell ist davon auszugehen, dass die Steuereinrichtung 15 und der Pneumatikaktor 12 ausschließlich für eine Beeinflussung einer Kraftübertragung zwischen dem Manipulator 2 und dem rein exemplarisch als Schleifeinheit 17 ausgebildeten Endeffektor zuständig sind, eine derartige Betriebsweise für die Arbeitseinrichtung 1 wird als kraftgeregelte Betriebsweise oder vereinfachend als Kraftregelung bezeichnet.
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Eine Änderung der Position und der räumlichen Lage für die Schleifeinheit 17 ist ausschließlich Aufgabe des Manipulators 2. Dementsprechend wird der beispielhaft als doppeltwirkender Pneumatikzylinder ausgebildete Pneumatikaktor 12 nicht vorrangig für eine Vorschubbewegung oder Rückzugsbewegung der Schleifeinheit 17 längs der Bewegungsachse 18 eingesetzt. Vielmehr wird der Pneumatikaktor 12 dazu genutzt, mittels eine Einstellung eines Druckniveaus im ersten Arbeitsraum 52 und im zweiten Arbeitsraum 57 sowie über die hieraus resultierende Druckdifferenz einen Einfluss auf die Steifigkeit und damit auf die maximal vom Manipulator 2 auf die Schleifeinrichtung 17 zu übertragende Kraft vorzunehmen.
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Rein exemplarisch kann vorgesehen sein, dass der Manipulator 2 zunächst derart ausgerichtet wird, dass der Armabschnitt 7 sowie der daran angebrachte Pneumatikaktor 12 und die Schleifeinheit 17 horizontal ausgerichtet sind und die Bewegungsachse 18 waagerecht (horizontal) ausgerichtet ist, ohne dass es hierbei zu einer Berührung zwischen der Schleifeinheit 17 und dem Werkstück 19 kommt. Vorzugsweise ist eine Druckdifferenz zwischen dem ersten Arbeitsraum 52 und dem zweiten Arbeitsraum 57 derart gewählt, dass keine resultierende Kraft auf den Arbeitskolben 27 auftritt, die zu einer Bewegung des Arbeitskolbens 27 sowie der Kolbenstange 28 längs der Bewegungsachse 18 führen würde. Beispielhaft wird diese Einstellung der Steifigkeit mit einem niedrigen Druckniveau in den beiden Arbeitsräumen 52 und 57 erzielt.
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Anschließend kann zur Durchführung eines eventuellen Kalibriervorgangs eine definierte Ausrichtung des Armabschnitts 7 sowie des daran angebrachten Pneumatikaktors 12 und der Steuereinrichtung 15 in eine oder in mehrere vordefinierte räumliche Ausrichtungen vorgenommen werden, um hierbei ohne eine Druckluftzufuhr oder Druckluftabfuhr bezüglich des Pneumatikaktors 12 eine Druckveränderung in den beiden Arbeitsräumen 52 und 57 feststellen zu können und durch diese Druckveränderungen Rückschlüsse auf Gewichtskrafteinflüsse ziehen zu können, die von der Schleifeinheit 17 in Verbindung mit der Kolbenstange 28 und dem Arbeitskolben 27 in Abhängigkeit von der räumlichen Ausrichtung des Armabschnitts 7 ausgeübt werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die hierdurch gewonnenen Daten bezüglich der Gewichtskrafteinflüsse von Schleifeinheit 17, Arbeitskolben 27 und Kolbenstange 28 in der Verarbeitungseinrichtung 60 gespeichert werden und für eine nachfolgende Werkstückbearbeitung wieder abgerufen werden können. Ergänzend oder alternativ können die Eigenschaften, insbesondere die Gewichtskraftwirkungen der Schleifeinheit 17 in Verbindung mit der Kolbenstange 28 und dem Arbeitskolben 27 in Abhängigkeit von der räumlichen Ausrichtung des Armabschnitts 7 auch abseits der Arbeitseinrichtung 1 ermittelt und als Datensatz oder Algorithmus in der Verarbeitungseinrichtung 60 hinterlegt werden.
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Sofern beispielsweise eine Bearbeitung des Werkstücks 19 mit einem vorgebbaren Anpressdruck am Berührpunkt 22 erfolgen soll, ist die Verarbeitungseinrichtung 60 dazu ausgebildet, zunächst bei der waagerechten Ausrichtung der Bewegungsachse 18 gemäß der Darstellung der 1 eine Druckbeaufschlagung des ersten Arbeitsraums 52 und des zweiten Arbeitsraum 57 derart vorzunehmen, dass die gewünschte Kraftübertragung vom Manipulator 2 auf die Schleifeinheit 17 ohne eine nennenswerte Relativbewegung des Arbeitskolbens 7 20 längs der Bewegungsachse 18 vollzogen werden kann. Vielmehr ist vorgesehen, dass eine Annäherung der Schleifereinheit 17 an die Werkstückoberfläche 20 ausschließlich über die Bewegung des Manipulators 2 vorgenommen wird.
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Ändert sich im Laufe der Bearbeitung des Werkstücks 19 die räumliche Ausrichtung der Bewegungsachse 18, kann es aufgrund der Gewichtskräfte der Schleifeinheit 17, des Arbeitskolbens 27 und der Kolbenstange 18 zu einer Erhöhung oder Reduzierung der über den Pneumatikaktor zu übertragenden Kraft kommen. Um diese mit der räumlichen Ausrichtung des Armabschnitts 7 sowie des Pneumatikaktors 12 verbundene Veränderung der maximal übertragbaren Kraft zwischen Manipulator 2 und Schleifeinheit 17 ausgleichen zu können, ist die Verarbeitungseinrichtung 60 dafür ausgebildet, anhand des Lagesensorsignals der Lagesensoranordnung 16 einen Differenzdruck zwischen dem ersten Arbeitsraum 52 und dem zweiten Arbeitsraum 57 dahingehend zu korrigieren, dass unabhängig von der räumlichen Ausrichtung der Bewegungsachse 18 stets die gleiche maximale Kraft vom Manipulator 2 auf die Schleifeinheit 17 übertragen werden kann.
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Für eine Anpassung des jeweiligen Arbeitsdrucks im Arbeitsraum 52 bzw. 57 wird von der Verarbeitungseinrichtung 60 jeweils eine individuelle Ansteuerung der zugeordneten Proportionalventile 61 und 63 bzw. 62 und 64 vorgenommen, um die lageabhängige Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitsräumen 52 und 57 einzustellen, wobei für eine besonders exakte Ansteuerung der Proportionalventile 61 bis 64 vorgesehen sein kann, die jeweiligen Sensorsignale der Sensoren 74 in der Verarbeitungseinrichtung 60 zu verarbeiten.
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Bei einer abweichenden Betriebsweise für die Arbeitseinrichtung 1 ist vorgesehen, dass zunächst eine Grobpositionierung der Schleifeinheit 17 mit Hilfe des Manipulators 2 vorgenommen wird, wobei diese Grobpositionierung derart durchgeführt wird, dass auch unter Berücksichtigung sämtlicher Toleranzen, insbesondere der Positionierungstoleranzen des Manipulators 2, ein Kontakt zwischen der Schleifeinheit 17 und dem Werkstück 19 ausgeschlossen werden kann. Nachfolgend erfolgt eine Annäherung der Schleifeinheit 17 an das Werkstück durch eine Bereitstellung von Druckluft an den zweiten Arbeitsraum 57 und gegebenenfalls eine Entlüftung des ersten Arbeitsraums 52, um eine lineare Bewegung des Arbeitskolbens 27, der Kolbenstange 28 und der Schleifeinheit 17 zu bewirken. Vorzugsweise erfolgt diese Annäherungsbewegung positionsgeregelt, also durch Einbeziehung der Positionssignale, die vom Positionssensor 42 in Abhängigkeit von der linearen Position des Arbeitskolbens 27 an die Verarbeitungseinrichtung 60 bereitgestellt werden. Bei Erreichen einer im Rahmen der Positionsregelung vorgebbaren Position des Arbeitskolbens 27 gegenüber dem Aktorgehäuse 25 erfolgt dann eine Umschaltung auf die vorstehend beschriebene Kraftregelung und eine kraftgeregelte Bearbeitung des Werkstücks 19.
