Claims (2)
1. Verfahren'zum Steuern einstellbarer Kräfte und Kraftmomente mittels Sensoreinheit beim automatisierten Fügen von Werkstückpaaren mit Industrierobotern, Manipulatoren und Sondermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe einer Sensoreinheit beim Auftreffen auf Hindernisse eine zu überwachende, zu begrenzende Kraft (FP) oder ein Drehmoment (M) nicht überschritten werden und eine Grenzwertüberschreitung signalisiert wird, indem ein über einen Druckluftanschluß (4) vorgespannter Pneumatikkolben (2) beim Überschreiten der von der Kolbenfläche (A) und dem einstellbaren bzw. programmierbaren Druck (pv) abhängigen Vorspannkraft (Fv) eine Ausweichbewegung ausführt, die zur Betätigung von Signalgebern (3) genutzt wird. '1. Verfahren'Zum to control adjustable forces and moments of force by means of sensor unit in the automated joining of workpiece pairs with industrial robots, manipulators and special machines, characterized in that with the aid of a sensor unit when hitting obstacles to be monitored, to be limited force (F P ) or torque (M) are not exceeded and a limit value is signaled by a compressed air connection (4) biased pneumatic piston (2) when exceeding the piston surface (A) and the adjustable or programmable pressure (p v ) dependent biasing force (Fv) performs an evasive movement, which is used to actuate signalers (3). '
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Erfindungsansprüche:Invention claims:
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erweiterung der Einsatzbereiche die Druckluft nicht am Druckluftanschluß (4) sondern am Druckluftanschluß (5) oder an beiden Druckluftanschlüssen (4, 5) zugeführt wird, oder daß an keinen der beiden Anschlüsse (4, 5) Druckluft angelegt wird. '. 2. The method according to item 1, characterized in that for expanding the application areas, the compressed air not at the compressed air connection (4) but at the compressed air connection (5) or at both compressed air connections (4, 5) is supplied, or that at neither of the two terminals (4 , 5) compressed air is applied. '.
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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen und Begrenzen von einstellbaren Kräften und Momenten beim automatisierten Fügen von Werkstückpaaren mit Industrierobotern und Manipulatoren im Be- und Verarbeitungs- sowie Eiektromaschinenbau und im Gerätebau.The invention relates to a method for monitoring and limiting adjustable forces and moments in the automated joining of workpiece pairs with industrial robots and manipulators in processing and Eiektromaschinenbau and equipment.
Charakterisierung der bekannten technischen LösungenCharacterization of the known technical solutions
Beim Fügen von Werkstückpaaren und Maschinenbaugruppen mit Industrierobotern und Manipulatoren sind Positionsfehler bei jedem Werkstückpaar in unterschiedlicher Art und Größe und verschieden große Fügespiele zwischen den Paaren der zu fügenden Teile vorhanden. Der Fügevorgang wird dadurch ermöglicht, daß gesteuerte oder ungesteuerte Fügemechanismen die Fehler in Grenzen ausgleichen.When joining workpiece pairs and machine assemblies with industrial robots and manipulators position errors in each pair of workpieces in different types and sizes and different sized joints between the pairs of parts to be joined are present. The joining process is made possible in that controlled or uncontrolled joining mechanisms compensate for the errors within limits.
Für das Fügen von Werkstückpaaren mit Fasen werden vorwiegend ungesteuerte Fügemechanismen verwendet. Bei größeren Positionsfehlern treffen die Werkstückpaare nicht im Fasenbereich aufeinander, und es kommt zwangsläufig zur Havarie, zur Zerstörung von Werkstücken, Werkzeugen, Greifern oder von Bauteilen des Industrieroboters. Gleicher Nachteil tritt bei zu großen Fügekräften durch zu geringes Fügespiel (Preßpassung) auf. Zur Vermeidung dieser Nachteile werden zur Überwachung der Kräfte und Momente Sensoren mit elastischen Gliedern eingesetzt, die den Istzustand der Werte dieser Größen erfassen und an eine Steuereinheit weiterleiten. In der Steuerung wird ein Vergleich mit vorgegebenen Werten durchgeführt und beim Erreichen dieser Werte werden die Antriebe des Industrieroboters oder Manipulators gestoppt. Der Nachteilist ein großer technischer Aufwand an elektronischen Baugruppen zur schnellen Signalverarbeitung und die Notwendigkeit des Abbremsens der Antriebe auf sehr kurzen Wegen, weil mit fortschreitender Bewegung die Kräfte oder Kraftmomente steil ansteigen. Auch beim Einsatz von gesteuerten Fügemechanismen besteht bei größeren Positionsabweichungen oder zu geringem Fügespiel die Gefahr der Havarie. Keilwellen und Zahnräderz. B. können aufgrund der im allgemeinen nicht genau definierten Lage der Werkstückpaare nur mit Hilfe sensorgesteuerter Bewegungen gefügt werden. Eine Sensoreinheit, mit dem Nachteil, daß zu überwachende Kräfte und Momente durch Federn fest vorgegeben werden, ist bekannt.For the joining of workpiece pairs with chamfers, mostly uncontrolled joining mechanisms are used. For larger position errors, the workpiece pairs do not meet in the chamfer area, and it inevitably leads to the accident, the destruction of workpieces, tools, grippers or components of the industrial robot. The same disadvantage occurs in too large joining forces due to insufficient joining play (press fit). To avoid these disadvantages sensors with elastic members are used to monitor the forces and moments, which detect the actual state of the values of these variables and forward them to a control unit. In the controller, a comparison is made with predetermined values and when these values are reached, the drives of the industrial robot or manipulator are stopped. The disadvantage is a great technical effort to electronic assemblies for fast signal processing and the need to slow down the drives in a very short ways, because with increasing movement, the forces or moments of force rise steeply. Even with the use of controlled joining mechanisms there is a risk of damage in the case of larger position deviations or too little joint play. Splines and gears B. can be joined only with the help of sensor-controlled movements due to the generally not exactly defined position of the workpiece pairs. A sensor unit, with the disadvantage that to be monitored forces and moments are fixed by springs, is known.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, beim Auftreffen auf Hindernisse vorgegebene Kraft- und Momentengrößen oder Fügekräfte sowie Momente bei Suchbewegungen und beim Schrauben zu überwachen, für die Ansteuerung von Positionen zu benutzen sowie mit einstellbaren Kräften und Kraftmomenten Werkstückpäare ohne Zerstörungsrisiko zu fügen sowie das Fügen z.B. von Keilweilen und Zahnradpaarungen mit unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich der Fügekräfte und -momente .mittels Industrierobotern und Manipulatoren zu ermöglichen.The aim of the invention is to monitor predetermined force and moment sizes or joining forces as well as moments during search movements and screwing when hitting obstacles, to use for the control of positions and to add workpieces with adjustable forces and force moments without risk of destruction, and joining e.g. of wedges and gear pairings with different requirements in terms of joining forces and moments .mit industrial robots and manipulators.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dargestellten Mangel beim automatisierten Fügen von Werkstückpaaren mit Industrierobotern und Manipulatoren zu beseitigen und durch Einsatz einer Sensoreihheit ohne großen Steuerungsaufwand einen störungsfreien Arbeitsablauf zu sichern. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Erreichen bzw. überschreiten mittels Luftdruck eingestellter Kraft- und Kraftmomentengrößen in der Sensoreneinheit eine Ausweichbewegung einmal zur Verhinderung des Überschreitens der eingestellten Größen und zum anderen zur einfachen Gewinnung von elektrischen oder optischen Signalen zur Grenzwertmeldung genutzt wird. Der Vergleich zwischen vorgegebenen und tatsächlichen Kräften und Kraftmomentengrößen findet unmittelbar in der Sensoreinheit statt. Beim Erreichen der Grenzwerte bleiben die Kraft- und Kraftmomentengrößen noch über eine Wegstrecke annähernd konstant, so daß nach der Signalerzeugung zum Stoppen der Antriebe'ein größerer Bremsweg zulässig ist. Die Grenzwertüberschreitung wird signalisiert, indem ein über einen Druckluftanschluß vorgespannter Pneumatikkolben beim Überschreiten der von der Kolbenfläche und von einem durch einen Druckregler einstellbaren bzw. programmierbaren Druck abhängigen Vorspannkraft eine Ausweichbewegung entgegen der Wirkungsrichtung der Vorspannkraft ausführt. Diese Ausweichbewegung kann eine Translations- oder eine Rotationsbewegung sein. Die Bewegung führt zur Betätigung von Signalgebern. Die Druckluftzufuhr kann an jedem der zwei Anschlüsse, oder an beiden gleichzeitig erfolgen.The invention has for its object to eliminate the deficiency shown in the automated joining of workpiece pairs with industrial robots and manipulators and to secure a trouble-free workflow by using a Sensorheihheit without much control effort. According to the invention the object is achieved in that when reaching or exceeding set by means of air pressure force and torque in the sensor unit an evasive movement is used once to prevent the exceeding of the set sizes and on the other hand for easy recovery of electrical or optical signals for limit message. The comparison between predefined and actual forces and force torque quantities takes place directly in the sensor unit. When the limit values are reached, the force and force torque quantities remain approximately constant over a distance, so that after the signal generation to stop the drives, a greater braking distance is permitted. The exceeding of the limit value is signaled by the fact that a pneumatic piston pretensioned via a compressed air connection executes an evasive movement counter to the direction of action of the pretensioning force when the preloading force which is dependent on the piston surface and by a pressure regulator which can be set or programmed is exceeded. This evasive movement can be a translational or a rotational movement. The movement causes actuation of signalers. The compressed air supply can be made at each of the two ports, or both at the same time.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dabei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die Sensoreinheit.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. 1 shows a section through the sensor unit.
In einem Gehäuse 1 ist ein Pneumatikkolben 2 angeordnet. Über Druckluftanschlüsse 4 und 5 ist das Gehäuse 1 mit einer Druckluftzufuhr verbunden. An der Innenfläche des Gehäuses sind Signalgeber 3 angebracht. Eine Verschlußplatte 6 ist lösbar mit dem Gehäuse 1 verbunden.In a housing 1, a pneumatic piston 2 is arranged. About compressed air connections 4 and 5, the housing 1 is connected to a compressed air supply. On the inner surface of the housing signalers 3 are mounted. A closure plate 6 is detachably connected to the housing 1.
Über den Druckluftanschluß 4 bzw. 5 wird in dem Gehäuse 1 eine Vorspannkraft Fv erzeugt, die auf eine Kolbenfläche A wirkt.Via the compressed air connection 4 or 5, a biasing force F v is generated in the housing 1, which acts on a piston surface A.
Ist innerhalb des Gehäuses 1 ein einstellbarer bzw. programmierbarer Druck pv erreicht, wird dieser konstant gehalten. An dem Pneumatikkolben 2 können unterschiedliche Greifereinheiten von Industrierobotern, Manipulatoren und SondermaschinenIf an adjustable or programmable pressure p v is reached within the housing 1, this is kept constant. On the pneumatic piston 2, different gripper units of industrial robots, manipulators and special machines