DE102004044590A1 - Tool e.g. welding torch, center point measuring and setting device for use in machining center, has five sensors in the form of measuring sensing devices that determine tool center point, and protection device for one sensing device - Google Patents

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Abstract

The device (1) has five sensors in the form of measuring sensing devices (2), which determine a tool center point (TCP) of a tool. A display serves to display measured values that are determined by the sensing devices. A protection device (11) is provided for one of the sensing devices. The protection device has a lever (13), which is arranged between the tool and the sensing devices, where the lever has a wedge-shaped cross section.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a measuring device according to the preamble of the claim 1.

Bei Roboteranlagen werden Werkzeuge, das heißt der TCP (tool center point) üblicherweise mit Hilfe einer Richtlehre von Hand eingestellt. So kann für einen Schweißroboter beispielsweise eine Brennerlehre mechanisch angeschraubt und der Brenner entsprechend von Hand eingestellt werden. Eine derartige Einstellung unter Verwendung einer Richtlehre von Hand ist aufwendig, relativ ungenau, bedienerabhängig und lässt daher noch Wünsche offen.at Robot systems become tools, ie the TCP (tool center point) usually adjusted by hand with the help of a gauge. So can for one welding robots For example, a burner gauge mechanically screwed and the Burner can be adjusted manually. Such Adjustment using a manual gauge is elaborate, relatively inaccurate, operator dependent and lets therefore still wishes open.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Einstellmöglichkeit zur Verfügung zu stellen.It is therefore an object of the invention, an improved adjustment to disposal to deliver.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These Task is solved by a measuring device with the features of claim 1. Advantageous Embodiments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine Messvorrichtung zum Einstellen des TCPs eines Bearbeitungszentrums oder einer Roboteranlage, vorzugsweise eines Schweißbrenners vorgesehen, die eine Mehrzahl von Sensoren in Form von Messtastern aufweist, welche den TCP des Werkzeugs ermitteln. Dabei ist die Messvorrichtung fest mit dem Bearbeitungszentrum oder der Roboteranlage verbunden, bevorzugt an dem bzw. derselben angeschraubt, wobei das Werkzeug zur Überprüfung der Einstellung in die Messvorrichtung eingeführt, die Einstellung automatisch ermittelt, das Werkzeug wieder entnommen, mittels einer Richtlehre eingestellt und die Einstellung mittels der Messvorrichtung überprüft werden kann. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass die Achswerte der Roboterachsen nicht aus der Robotersteuerung ausgelesen werden müssen, so dass eine unabhängige, schnelle automatische Auswertung der Messwerte möglich ist. Die Einstellgenauigkeit kann vorgegeben werden.According to the invention is a Measuring device for setting the TCP of a machining center or a robot system, preferably a welding torch provided a plurality of sensors in the form of probes which determine the TCP of the tool. It is the Measuring device fixed to the machining center or robot system connected, preferably screwed to the same, wherein the tool to check the Setting introduced into the measuring device, the setting automatically determined, the tool removed again, by means of a gauge set and the setting can be checked by means of the measuring device. It is particularly advantageous here that the axis values of the robot axes not have to be read out of the robot control, so that an independent, fast automatic evaluation of the measured values is possible. The setting accuracy can be specified.

Bevorzugt sind mindestens vier Messtaster, insbesondere genau fünf Messtaster, vorgesehen, wodurch sich der TCP einfach ermitteln lässt und auf einfache Weise sehr genau eingestellt werden kann. Sind fünf Messtaster vorgesehen, so sind bevorzugt vier Messtaster in einer Ebene, mit sich senkrecht schneidenden Längsachsen und der fünfte Messtaster senkrecht hierzu angeordnet. Dabei schneiden sich alle Längsachsen in einem Punkt.Prefers are at least four probes, in particular exactly five probes, provided, whereby the TCP can be easily determined and can be set very precisely in a simple manner. Are five probes provided, so four probes are preferred in a plane, with perpendicularly intersecting longitudinal axes and the fifth Probe arranged perpendicular thereto. All cut longitudinal axes in one point.

Die Messtaster senden Signale an eine SPS-Steuerung, welche die Signale auswertet und die Messwerte in x-, y- und z-Koordinaten umwandelt, welche insbesondere in Form von Abweichungen vom Sollwert (Null-Punkt) an einem zur Messvorrichtung gehörenden Display angezeigt werden.The Probes send signals to a PLC controller, which signals evaluates and converts the measured values into x, y and z coordinates, which in particular in the form of deviations from the nominal value (zero point) at a belonging to the measuring device Display.

Um die Messtaster, insbesondere diejenigen, die quer zur Einführrichtung des Werkzeugs angeordnet sind, vor Beschädigungen zu schützen, weist die Messvorrichtung bevorzugt eine Schutzvorrichtung für mindestens einen der Messtaster auf. Im Falle der zuvor genannten fünf Messtaster sind bevorzugt für alle vier in einer Ebene angeordneten Messtaster Schutzvorrichtungen vorgesehen.Around the probes, especially those transverse to the insertion direction of the tool are arranged to protect against damage points the measuring device preferably has a protective device for at least one of the probes on. In the case of the aforementioned five probes are preferred for all four probe arranged in a plane protection devices intended.

Vorzugsweise umfaßt die Schutzvorrichtung einen Hebel, der zwischen dem Werkzeug und dem Messtaster angeordnet ist. Dieser Hebel überträgt in Form von Auslenkungen und/oder Verschiebungen die Position des Werkzeugs an die Messtaster, so dass eine indirekte Messung der Werkzeugposition erfolgt. Durch die Schutzvorrichtung kann keine Querbelastung des Messtasters ausgeschlossen werden, auch wenn das Werkzeug sich extrem verformt hat oder schräg im Halter aufgenommen ist, da es im Extremfall auf den stabil ausgebildeten Block oder den Hebel fährt. Trifft es auf den Hebel, so kann dieser im Falle einer schwenkbaren Anbringung verschwenken, so wie es bei einer normalen Betätigung erfolgen würde. Auf diese Schwenkbewegung ist jedoch der Messtaster ausgelegt, so dass keine Beschädigung erfolgen kann.Preferably comprises the protection device has a lever between the tool and is arranged the probe. This lever transmits in the form of deflections and / or displacements the position of the tool to the probes, so that an indirect measurement of the tool position takes place. By the protective device can not exclude any transverse load on the probe, even if the tool has deformed extremely or diagonally in the holder is included, since it is in the extreme case on the stable trained Block or the lever moves. If it hits the lever, this can be in the case of a swiveling Swing attaching, as is done in a normal operation would. On this pivoting movement, however, the probe is designed so that no damage can be done.

Der Hebel ist bevorzugt an einem U-förmigen Block um eine durch die Schenkel des Blocks verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei der Hebel werkzeugseitig des Blocks angeordnet ist. Eine derartige Anbringung ermöglicht einen optimalen Schutz der Messtaster vor einer Querbelastung.Of the Lever is preferred on a U-shaped block pivotable about a pivot axis extending through the legs of the block stored, wherein the lever is arranged on the tool side of the block. A allows such attachment optimum protection of the probes against cross-loading.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:in the Below, the invention with reference to two embodiments with reference explained in detail on the drawing. In the drawing show:

1 eine schematische Draufsicht auf eine Messvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 1 a schematic plan view of a measuring device according to the first embodiment,

2 eine Draufsicht auf eine Messvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 a top view of a measuring device according to the second embodiment,

3 eine perspektivische Ansicht der Messvorrichtung von 2 mit Schweißbrenner, und 3 a perspective view of the measuring device of 2 with welding torch, and

4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht auf einen Hebel mit Halterung und Messtaster, die Teil der Messvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind. 4 a partially sectioned side view of a lever with bracket and probe, the part of the measuring device according to the second Embodiment are.

Eine Messvorrichtung 1 für die TCP-Vermessung eines Schweißbrenners weist fünf als Sensoren dienende Messtaster 2 auf. Bei den Messtastern 2 handelt es sich vorliegend um fünf Analogmesstaster, die jeweils einen in linearer Richtung ausfahrbaren, mit einer abgerundeten Spitze versehenen Taster 3 aufweisen, welcher über ein Gehäuse 4 vorsteht. Die fünf Messtaster 2 sind an einer Platte 5 angeordnet, die fest mit der Basis des Schweißbrenners verbunden ist. Hierbei sind vier der Messtaster 2, wie in 1 dargestellt, sternförmig angeordnet, wobei sich die Längsachsen, entlang derer die Taster 3 beweglich sind und die in der Zeichnung durch Strich-Punkt-Linien angedeutet sind, sich in einem Punkt O schneiden. Der fünfte Messtaster (nicht dargestellt) ist unterhalb von dem Punkt O derart angeordnet, dass seine Längsachse ebenfalls den Punkt O schneidet und senkrecht zu den anderen Längsachsen angeordnet ist. Die Platte 5 weist eine Öffnung für den fünften Messtaster auf.A measuring device 1 for the TCP measurement of a welding torch has five probes serving as sensors 2 on. At the touch probes 2 In the present case, these are five analogue measuring probes, each with a button that can be extended in a linear direction and provided with a rounded tip 3 which has a housing 4 protrudes. The five probes 2 are at a plate 5 arranged, which is firmly connected to the base of the welding torch. Here are four of the probes 2 , as in 1 shown, arranged in a star shape, with the longitudinal axes along which the buttons 3 are movable and which are indicated in the drawing by dash-dot lines, intersect at a point O. The fifth probe (not shown) is arranged below the point O such that its longitudinal axis also intersects the point O and is arranged perpendicular to the other longitudinal axes. The plate 5 has an opening for the fifth probe.

Um einen auf „0" eingestellten Schweißbrenner in Hinblick auf einen möglichen Verzug, beispielsweise in Folge der thermischen Belastung, zu überprüfen, wird das Werkzeug mit seinem TCP automatisch in die Messvorrichtung 1 eingeführt und mit Hilfe der Messtaster 2 vermessen. Die analogen Signale werden zu einer SPS-Steuerung geleitet, die sie auswertet. Die so ermittelten Messwerte werden an einem in der Zeichnung nicht dargestellten Display angezeigt. Anhand dieser Messwerte erfolgt mit Hilfe einer Richtlehre eine manuelle Korrektur der Einstellung des Werkzeugs, die mit Hilfe der Messvorrichtung 1 überprüft wird. Gegebenenfalls wird der Vorgang nochmals wiederholt, bis die Sollwerte für die Einstellung des TCPs erreicht sind.In order to check a welding torch set to "0" for possible distortion, for example as a result of the thermal load, the tool with its TCP automatically enters the measuring device 1 introduced and with the help of the probe 2 measured. The analog signals are routed to a PLC controller, which evaluates them. The measured values thus determined are displayed on a display not shown in the drawing. Based on these measurements, a gauge is used to manually adjust the tool's setting using the measuring device 1 is checked. If necessary, the process is repeated again until the setpoints for setting the TCP have been reached.

Das zweite Ausführungsbeispiel, das in den 2 bis 4 dargestellt ist, entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass für gleiche und gleichwirkende Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.The second embodiment, in the 2 to 4 is substantially similar to the first embodiment, so that the same reference numerals are used for the same and equivalent elements.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel sind die vier oben auf der Platte 5 angeordneten Messtaster 2 der Messvorrichtung 1 durch je eine Schutzvorrichtung 11 geschützt, welche auch Teil der Messvorrichtung 1 ist. Die Schutzvorrichtung 11 ist zwischen dem Werkzeug W und dem jeweiligen Messtaster 2 angeordnet. Sie umfasst einen fest mittels zwei Schrauben mit der Platte 5 verbundenen, auf der Seite liegenden U-förmigen Block 12 und einen werkzeugseitig zwischen den Schenkeln des Blocks 12 um einen Bolzen schwenkbar gelagerten Hebel 13, wobei die Schwenkachse S des Hebels 13 in 3 durch eine Strich-Punkt-Linie angedeutet ist. Ein Schnitt durch den Hebel 13, welcher in seinem von der Schwenkachse S entfernten Bereich keilförmig ausgebildet ist, ist in 4 dargestellt. Hierbei ist die Fläche, an welcher der Messtaster 2 anliegt mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet. Die Bewegungsrichtungen des Messtasters 2 und des Hebels 13 sind in 4 durch Doppelpfeile dargestellt.According to a second embodiment, the four are on top of the plate 5 arranged probe 2 the measuring device 1 by a protective device 11 protected, which also part of the measuring device 1 is. The protection device 11 is between the tool W and the respective probe 2 arranged. It includes a fixed by means of two screws with the plate 5 connected, lying on the side U-shaped block 12 and a tool side between the legs of the block 12 pivotally mounted lever about a pin 13 , wherein the pivot axis S of the lever 13 in 3 is indicated by a dash-dot line. A cut through the lever 13 , which is wedge-shaped in its region remote from the pivot axis S, is in 4 shown. Here is the area on which the probe 2 abuts with the reference numeral 14 designated. The directions of movement of the probe 2 and the lever 13 are in 4 represented by double arrows.

Die Funktion ist im Prinzip die Gleiche, wie diejenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, jedoch wird im Unterschied zur direkten Messwertaufnahme die Position des Werkzeugs W, sobald dieses den Hebel 13 berührt und dieser schwenkt, was mit einer Positionsveränderung der dem Messtaster 2 zugewandten Fläche 14 verbunden ist, die entsprechende Position, die in einem vorgegebenen Verhältnis mit der Position des Werkzeugs W ist, über diesen Hebel 13 dem jeweiligen Messtaster 2 übermittelt. Bei der Auswertung werden die geometrischen Verhältnisse berücksichtigt, wobei bei der gegebenen symmetrischen Ausgestaltung im Wesentlichen lediglich die Längsverschiebung der vier oben auf der Platte 5 angeordneten Messtaster 2 abgeglichen und mit Hilfe unterhalb der Platte 5 angeordneten, fünften Messtasters 2 die Höhe überprüft werden muss.The function is in principle the same as that according to the first embodiment, but in contrast to the direct measurement recording the position of the tool W, as soon as this lever 13 touched and this pivots, indicating a change in position of the probe 2 facing surface 14 is connected, the corresponding position, which is in a predetermined relationship with the position of the tool W, via this lever 13 the respective probe 2 transmitted. In the evaluation, the geometric relationships are taken into account, wherein in the given symmetrical design essentially only the longitudinal displacement of the four on top of the plate 5 arranged probe 2 balanced and with help below the plate 5 arranged fifth probe 2 the height needs to be checked.

11
Messvorrichtungmeasuring device
22
Messtasterprobe
33
Tasterbutton
44
Gehäusecasing
55
Platteplate
1111
Schutzvorrichtungguard
1212
Blockblock
1313
Hebellever
1414
Fläche des Hebels 13 Surface of the lever 13
OO
PunktPoint
SS
Schwenkachseswivel axis
WW
WerkzeugTool

Claims (10)

Messvorrichtung zum Einstellen des TCPs eines Bearbeitungszentrums oder einer Roboteranlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Mehrzahl von Sensoren in Form von Messtastern (2) aufweist, welche den TCP des Werkzeugs ermitteln.Measuring device for adjusting the TCP of a machining center or a robot installation , characterized in that the measuring device ( 1 ) a plurality of sensors in the form of probes ( 2 ), which determine the TCP of the tool. Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier Messtaster (2) vorgesehen sind.Measuring device according to claim 1, characterized in that at least four measuring probes ( 2 ) are provided. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass fünf Messtaster (2) vorgesehen sind, wobei vier Messtaster (2) in einer Ebene, mit sich senkrecht schneidenden Längsachsen und der fünfte Messtaster (2) senkrecht hierzu angeordnet ist, und sich alle Längsachsen in einem Punkt (O) schneiden.Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that five probes ( 2 ), four probes ( 2 ) in one plane, with perpendicularly intersecting longitudinal axes and the fifth probe ( 2 ) is arranged perpendicular thereto, and all longitudinal axes intersect at a point (O). Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messtaster (2) Signale an eine SPS-Steuerung senden, welche die Signale auswertet und die Messwerte in x-, y- und z-Koordinaten umwandelt.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring probes ( 2 ) Send signals to a PLC controller, which evaluates the signals and converts the measured values into x-, y- and z-coordinates. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) ein Display aufweist, welches zur Anzeige der von den Messtastern (2) ermittelten Messwerte dient.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 1 ) has a display, which for displaying the of the touch probes ( 2 ) is used. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Schutzvorrichtung (11) für mindestens einen der Messtaster (2) aufweist.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 1 ) a protective device ( 11 ) for at least one of the probes ( 2 ) having. Messvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (11) einen Hebel (13) umfaßt, der zwischen dem Werkzeug und dem Messtaster (2) angeordnet ist.Measuring device according to claim 6, characterized in that the protective device ( 11 ) a lever ( 13 ) between the tool and the probe ( 2 ) is arranged. Messvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (13) an einem U-förmigen Block (12) um eine durch die Schenkel des Blocks (12) verlaufende Schwenkachse (S) schwenkbar gelagert ist.Measuring device according to claim 7, characterized in that the lever ( 13 ) on a U-shaped block ( 12 ) one through the legs of the block ( 12 ) extending pivot axis (S) is pivotally mounted. Messvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (13) in seinem von seiner Schwenkachse (S) entfernten Bereich einen keilförmigen Querschnitt aufweist.Measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that the lever ( 13 ) has a wedge-shaped cross-section in its region remote from its pivot axis (S). Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Schweißbrenner ist.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the tool is a welding torch.
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