DD256848A1 - Vorrichtung zur lageabweichungserkennung mehrachsiger gelenkroboter im programmierten arbeitsablauf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lageabweichungserkennung mehrachsiger Gelenkroboter im programmierten Arbeitsablauf und ist fuer jeden Robotereinsatzfall anwendbar. Durch diese Vorrichtung ist es moeglich, eine beliebige Lageabweichung jeder Gelenkroboterachse zu einem im Programmablauf befindlichen Referenzpunkt automatisch zu erkennen und auszuwerten. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung besteht aus einer mit dem Roboterhandflansch fest verbundenen Teilvorrichtung 1 und einer an einem Roboterarbeitsplatz als Referenzpunkt fest installierten Teilvorrichtung 2, die in einem im Arbeitsprogramm befindlichen Referenzpunkt so zueinander stehen, dass durch Anwendung von Lichtstrahlen von zwei sich kreuzenden fotoelektrischen Initiatorenpaaren ueber jeweils zwei Blendenpaare und einen zusaetzlichen induktiven Initiator die Ueberschreitung einer zugelassenen Lageabweichung festgestellt werden kann.

Description

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Abstand a voneinander entfernte Blenden mit einem bestimmten Lochdurchmesser so aufnehmen, daß die Blendenöffnungen sich genau gegenüberstehen und somit ein gerichteter Lichtstrahl ungehindert Durchgang findet. Die Blenden müssen aber auch so untergebracht werden, daß sie nicht beschädigt werden und daß der technologische Arbeitsablauf im Roboterprogramm nicht negativ beeinträchtigt wird.

Die Teilvorrichtung 2 ist als Peripherieteil am Roboterarbeitsplatzfest installiert und bildet einen Raumpunktim Roboterprogramm, der gleichzeitig Referenzpunkt ist. Diese besteht aus einem Konstruktionsrahmen, der so gestaltet ist, daß er zwei rechtwinklig kreuzende fotoelektrische Initiatoren, bestehend aus je einem Sender S und je einem Empfänger E, in einem Abstand b, der bedeutend größer als der Abstand a der Teilvorrichtung 1 ist, so aufnehmen kann, daß eine Beschädigung und ein Verstellen der fotoelektrischen Initiatoren ausgeschlossen wird. Weiterhin ist ein Näherungsinitiator, dereinen großen Schaltabstand aufweist, so an der Teilvorrichtung 2 installiert, daß er die Anwesenheit der Teilvorrichtung 1 in unmittelbarer Nähe des Referenz- bzw. des programmierten Raumpunktes signalisiert.

Die Information des induktiven Initiators I und die der zwei fotoelektrischen Initiatoren werden als UND-Verknüpfung ausgewertet und auf einen Eingang des Roboters geschaltet, so daß nur, wenn beide fotoelektrische Initiatorenpaare und der induktive Initiator ansprechen, der Gelenkroboter in seinem Programmablauf fortfahren kann.

Im programmierten Raumpunkt, wo die Auswertung bzw. Überprüfung der Lageabweichung im Programmablauf erfolgt, bewegt der Gelenkroboter die im Bereich des Handflansches installierte Teilvorrichtung 1 in die Teilvorrichtung 2. Ist keine Lageabweichung vorhanden, durchstrahlen die sich kreuzenden fotoelektrischen Sender S der Teilvorrichtung 2 die Bohrungen der auf der Teilvorrichtung 1 befestigten Blenden, und der gerichtete Lichtstrahl trifft auf die an der Teilvorrichtung 2 installierten Empfänger E. Gleichzeitig wird der Initiator I betätigt.

Bei Überschreitung der zulässigen Lageabweichung, die auch von der Wiederholgenauigkeit des Gelenkroboters abhängen kann, verdecken die endlich großen Blendscheiben den Lichtstrahl. Die Toleranz der Lageabweichung kann durch den Lochdurchmesser der Blenden verändert werden.

Ausführungsbeispiel

An einen Industrieroboter mit Doppelgreifer und Fräseinrichtung zur Handhabung und zum Entgraten von Gußteilen werden Mindestgenauigkeitsanforderungen gestellt. Bei Lageabweichungen über diese Mindestanforderungen hinaus kommt es zu Ausschußproduktion oder gar zu Havarien. Deshalb wird in jedem Arbeitszyklus an einem vorher festgelegten Raumpunkt, der gleichzeitig ein Punkt im Arbeitsprogramm ist, die Lageabweichung überprüft. Im Ablauf seines Arbeitsprogramms entnimmt der Roboter mit einem Greifer G ein Gußteil vom Werkstückspeicher und bewegt sich zur ersten Bearbeitungsstation. Dort entnimmt er mit seinem zweiten Greifer G das auf der ersten Station bearbeitete Gußstück und legt das unbearbeitete Gußstück in diese Station. Mit dem angearbeiteten Gußstück bewegt er sich zur zweiten Station und legt es dort ab. Während das Gußstück pneumatisch gespannt wird, dreht der Roboter seinen Handflansch und bringt den Fräser F in Arbeitsposition. Bei dieser Drehbewegung wird ein bestimmter Raumpunkt—der Referenzpunkt —, bei dem der Roboter nicht langer verharrt als bei jedem anderen Feinpunkt, auch auf seine Lageabweichung abgefragt. Zur Erkennung dieser Lageabweichung ist an der zweiten Bearbeitungsstation eine Teilvorrichtung 2 installiert. Sie besteht aus zwei sich rechtwinklig kreuzenden fotoelektrischen Initiatorenpaaren, bei denen Sender S und Empfänger E im Abstand b voneinander angebracht sind. Andern am Roboterhandflansch befestigten Rahmen R zur Aufnahme der zwei Greifer G und der Fräseinrichtung F ist die Teilvorrichtung 1, bestehend aus zwei sich ebenfalls rechtwinklig kreuzenden Blendenpaaren b, angebracht.

Die zu einem Paar gehörenden Blenden bestehen aus zwei sich im Abstand von a (300mm) gegenüberstehenden parallel ausgerichteten Scheiben der Abmessungen 50mm χ 50mm

Jeweils in der Mitte der Scheiben befindet sich eine freie Bohrung von 3,5 mm 0.

Genau im Referenzpunkt steht der Roboter mit der am Roboterhandflansch befestigten Teilvorrichtung 1 so zwischen der Teilvorrichtung 2, daß das Licht der fotoelektrischen Initiatoren ungehindert vom Sender durch die sich gegenüberliegenden Blendenbohraugen zum Empfänger gelangen kann. Bei Überschreitung der zugelassenen Lageabweichung verdecken die Scheiben den Lichtstrahl. Die zugelassene Lageabweichung wird durch den Lochdurchmesser der Blenden bestimmt. Da bei extremer Lageabweichung die endlich großen Blenden die Lichtstrahlen nicht mehr behindern, wird diese Lageabweichung dadurch erkannt, daß ein induktiver Initiator I so angebracht wird, daß er nur dann anspricht, wenn der Roboter einen Raumpunkt in unmittelbarer Nähe des Referenzpunktes einnimmt, und zwar so, daß der Lichtstrahl durch die Blenden — außer im Referenzpunkt selbst — sicher unterbrochen ist. Die Information des induktiven Initiators und die der zwei fotoelektrischen Initiatoren werden als UND-Verknüpfung ausgewertet und auf einen Eingang des Roboters geschaltet, dies nur dann, wenn sowohl beide fotoelektrisch als auch der induktive Initiator ansprechen, der Roboter in seinem Programmablauf fortfährt. Liegt die Lageabweichung außerhalb des zulässigen Bereiches, fährt der Roboter in einen gefahrlosen Bereich und schaltet sich selbst und die zugeordnete Peripherie ab. Die Störung wird an den Bediener gemeldet. Von diesem kann kurzfristig eine Systemkorrektur in der bekannten Weise durchgeführt und der Roboter danach neu gestartet werden.

Claims (2)

1. -1 - ZbG Ö4Ö

   Patentanspruch:

   1. Vorrichtung zur Lageabweichungserkennung mehrachsiger Gelenkroboter im programmierten Arbeitsablauf, bestehend aus einer mit dem Roboterhandflansch fest verbundenen Teilvorrichtung 1 und einer an einem Roboterarbeitsplatz als Referenzpunkt fest installierten Teilvorrichtung 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilvorrichtung 1 aus zwei sich rechtwinklig kreuzenden Blendehpaaren (B) mit veränderlichem Lochdurchmesser besteht, wobei die zu einem Paar gehörenden Blenden (B) so zueinander in einem definierten Abstand a angeordnet sind, daß ein vom Sender (S) der Teilvorrichtung 2 erzeugter Lichtstrahl im Referenzpunkt ungehindert Durchgang durch die beiden Blendenöffnungen zum Empfänger (E) der Teilvorrichtung findet, und daß die Teilvorrichtung 2 aus zwei sich ebenfalls rechtwinklig kreuzenden fotoelektrischen Initiatorpaaren (S), (E) und einem induktiven Initiator (I) zur Anwesenheitsfeststellung der Teilvorrichtung 1 in unmittelbarer Nähe des Referenzpunktes, der gleichzeitig einen Raumpunkt im programmierten Arbeitsablauf darstellt, besteht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die Größe der zugelassenen Lageabweichungen durch Verändern der Lochdurchmesser der Blenden (B) festgelegt werden kann.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Lageabweichungserkennung mehrachsiger Gelenkroboter im programmierten Arbeitsablauf.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Es sind Lösungen bekannt, die eine Lageabweichungserkennung eines Gelenkroboters im programmierten Arbeitsablauf ermöglichen, jedoch sind sie mit entscheidenden Mangeln behaftet. Wichtig ist es, solche Lageabweichungen zu erkennen, die aus Havarien, Verschleiß, Verspannungen oder auch Getriebesprüngen resultieren. Danach sind Anordnungen, bei denen in herkömmlicher Weise Meßgeber auf den einzelnen Achsen angebracht sind, völlig ungeeignet. Auch mit der in der PS-DD 223805 A1 beschriebenen Vorrichtung werden solche Lageabweichungen nicht erfaßt. Hier wird lediglich die Wiederholgenauigkeit bei unmittelbar hintereinander durchgeführten Bewegungsabläufen, z. B. nach einer Reparatur, überprüft. Die in den PS-DE 3306840 A1 und DD 227921 vorgestellten Vorrichtungen ermöglichen zwar das Erkennen dieser Lageabweichungen, aber das nur vor Beginn oder nach Unterbrechung der Abarbeitung des programmierten Arbeitsablaufes. Es kann hierbei nicht ausgeschlossen werden, daß eine vor einer solchen Überprüfung entstandene Lageabweichung bereits zu Ausschußproduktion oder gar Havarie geführt hat.

   In der OS-DE 2430058 ist eine Vorrichtung beschrieben, die eine LageabweiGhungserkennung eines Gelenkroboters im programmierten Arbeitsablauf gestattet. Hierbei werden in einem Computer die von mehreren Fernsehkameras aus unterschiedlichen Positionen vom Roboter aufgenommenen Bilder ausgewertet. Zur Erleichterung der Analyse erhalten die Roboterachsen Kennzeichnungen durch geometrische Figuren und Balkenanordnungen im Binär-Code. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß die Installation einer solchen Vorrichtung für die meisten Roboterarbeitsplätze nicht rentabel sein dürfte, da sie erhebliche technische und ökonomische Mittel erfordert, die Anordnung sehr kompliziert sowie für robuste Roboterarbeitsplätze ungeeignet ist.

   Ziel der Erfindung .

   Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, eine beliebige Lageabweichung jeder Achse eines Gelenkroboters zu einem im Programmablauf befindlichen Referenzpunkt automatisch zu erkennen.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Lageabweichungserkennung mehrachsiger Gelenkroboter im programmierten Arbeitsablauf zu entwickeln, die es ermöglicht, mit einfachen Mitteln eine beliebige Lageabweichung jeder Roboterachse zu einem im Programmablauf befindlichen Referenzpunkt auch unter groben Bedingungen eines metallurgischen Betriebes sicher zu erkennen und auszuwerten.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine zweiteilige Vorrichtung zur automatischen Lageabweichungserkennung eines mehrachsigen Gelenkroboters im programmierten Arbeitsablauf, bezogen auf einen innerhalb des programmierten Arbeitsbereiches befindlichen Referenzpunkt, als Teilvorrichtung und ein weiteres Vorrichtungsteil am Gelenkroboter selbst installiert wird. Die im Bereich des Handflansches am Gelenkroboter installierte Teilvorrichtung 1, die bei werkzeugführenden Robotern am Werkzeug bzw. bei werkstückführenden Robotern am Greifer angebracht werden kann, besteht aus zwei Stück rechtwinklig zueinander befestigten Halterungen, die je zwei in einem