DE102006034044A1

DE102006034044A1 - Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung und Erfassungssystem dazu

Info

Publication number: DE102006034044A1
Application number: DE102006034044A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hablick
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-01-31
Also published as: CN101594951A; DE112007001147A5; WO2008011978A1; US20100010674A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung (18) eines Roboters (12), der einen Gießlöffel (16) führt. Mit einem Fernbediengerät wird ein manuelles Abgießen einer Schmelze aus dem Gießlöffel (16) durchgeführt. Während des Abgießens wird der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung oder/und der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte erfasst und gespeichert. Der gespeicherte zeitliche Verlauf für die Verwendung in der Robotersteuerung (18) wird bereitgestellt. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen und ein Robotersystem zum Erfassen einer Gießkurve.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters, der einen Gießlöffel führt. Zudem betrifft die Erfindung ein Erfassungssystem zum Erfassen einer Gießkurve.
Bisher werden Gießvorgänge, bei denen das benötigte Volumen an Schmelze keine allzu hohen Werte annimmt, von einem oder mehreren entsprechend ausgebildeten Personen vorgenommen. Dazu wird zunächst mittels einer entsprechenden Gießkelle oder einem Gießlöffel Schmelze, zum Beispiel flüssiges Metall, aus einem Warmhalteofen entnommen und nach „Gefühl und Erfahrung" des Personals in einen Formkasten mit der zu gießenden Form gegossen. Dieses Vorgehen ist entsprechend aufwendig und erfordert vom Personal bei jedem erneuten Guss die gleiche Aufmerksamkeit wie zuvor, da das Gießergebnis in der Regel von einem von der Gussform abhängigen individuellen Gusvorgang abhängt. Zudem ist bei einem derartigen Vorgehen die Verweildauer der Schmelze im Gießgefäß (Gießlöffel, Kelle) vergleichsweise lang, so dass eine entsprechend dicke Oxydhaut auf der Schmelze entsteht. Auch die physische und psychische Belastung des Personals durch den manuellen Gießvorgang ist entsprechend hoch.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, ein automatisiertes Verfahren zum Gießen mit einem Roboter anzugeben. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Robotersystem zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Gießen von Gussteilen mit einem Roboter einen Gießlöffel und eine Robotersteuerung auf, wobei zur Steuerung der Bewegungsabläufe des Roboters und des Gießlöffels eine Gießkurve herangezogen wird.
In der Gießkurve sind alle für die Robotersteuerung relevanten Daten für den Vorgang des Abgießens enthalten. Das ist zum Beispiel der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung inklusive der Bewegung des Gießlöffels oder auch der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte beziehungsweise der zeitliche Verlauf der Abnahme des Gewichts der Schmelze im Gießlöffel. Auf diese Weise kann eine einmal in der Robotersteuerung hinterlegte Gießkurve immer wieder abgerufen werden, so dass ein auf diese Weise programmierter Abgießvorgang immer wieder mit gleichbleibender Gießqualität wiederholbar ist. Dabei kann die Gießkurve zum Beispiel durch Programmierung von einzelnen Bewegungsschritten für die einzelne Roboterachse und entsprechenden Bewegungsschritten für den Gießlöffel erfolgen. Hierzu ist unter anderem eine Offline Programmierung der Robotersteuerung möglich.
Erfindungsgemäß wird jedoch ein Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters der einen Gießlöffel führt vorgeschlagen, wobei mit einem Fernbediengerät ein manuelles Abgießen einer Schmelze aus dem Gießlöffel durchgeführt wird, wobei während des Abgießens der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung oder/und der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte erfasst und gespeichert wird, und wobei der gespeicherte zeitliche Verlauf für die Verwendung in der Robotersteuerung bereitgestellt wird.
Auf diese Weise ist sicher gestellt, dass die „Erfahrung", die eine entsprechend ausgebildete Person beim Vorgang des Abgießens im manuellen Bereich hat, sich in der Ergießkurve für die spätere Verwendung im Roboter widerspiegelt. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders zeitsparend für die Programmierung der Bewe gungsabläufe und liefert gleichbleibend gute Gießergebnisse. Als Fernbediengerät können sowohl die allgemein bekannten Roboterhandsteuerungen, die häufig Teil moderner Robotersysteme sind, eingesetzt werden, aber auch separate Fernbediengeräte, wie Joysticks oder Manipulatoren, die parallel oder separat über eine Schnittstelle mit der Robotersteuerung entsprechend verbunden werden. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Programmierung in der Fassung einer Gießkurve erreicht. Insbesondere entfallen auch die Einweisung und Einarbeitung in die oft speziellen Systeme für einen Roboter oder für eine Robotersteuerung, in den Fernbediengeräte eingesetzt werden, die dem Bedienpersonal bereits bekannt sind.
Erfindungsgemäß ist auch die Entnahme der Schmelze durch den Gießlöffel aus einem Vorratsgefäß möglich, zum Beispiel in einem Warmhalteofen, in der Gießkurve hinterlegt werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Robotersystem zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters mit einem am Roboter angebrachten Gießlöffel und mit einer Robotersteuerung, wobei ein Fernbediengerät mit der Robotersteuerung verbunden ist.
Dabei kann das Fernbediengerät von einem Roboterhandbediengerät verschieden sein oder auch ein sogenanntes „Teach pendant" darstellen. Vorzugsweise wird jedoch das Fernbediengerät parallel oder alternativ zu dem Roboterhandbediengerät geschaltet sein. Auf diese Weise kann das Personal mit dem ihm bekannten Fernbediengerät auch den manuellen Gießvorgang vornehmen.
Wird der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung erfasst und gespeichert, ist dafür auch die Robotersteuerung verwendbar.
Wenn der zeitlichen Verlauf der Abgussgewichte erfasst wird, ist es im erfindungsgemäßen Robotersystem vorgesehen, dass die Abgussgewichte mittels Gewichtssensoren erfassbar sind, deren Messungen jeweils ein Zeitsignal zugeordnet ist.
Dabei kann die Zuordnung des Zeitsignals für jede Messung mit der Robotersteuerung erfolgen oder mit einem separaten Messcomputers oder mit einer entsprechenden Messvorrichtung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sollen die Erfindung, ihre Vorteile sowie weitere Verbesserungen der Erfindung näher beschrieben werden.
Es zeigt:
Einzige Figur eine Skizze eines Robotersystems.
Die einzige Figur zeigt das Beispiel eines erfindungsgemäßen Robotersystems 10 mit einem Industrieroboter 12, der an einem Roboterarm 14 einen Gießlöffel 16 trägt. Der Roboter 12 ist mit einer Robotersteuerung 18 verbunden, welche die Bewegungsabläufe des Industrieroboters 12 steuert sowie Rückmeldung und Signale von Sensoren oder den Antrieben von Gelenken des Roboterarms 14 kontrolliert, verwertet oder gegebenenfalls auch speichert. Zudem ist die Robotersteuerung 18 dafür eingerichtet, über entsprechende Schnittstellen mit weiteren Geräten datentechnisch zu kommunizieren. So ist es im gewählten Beispiel möglich, über eine erste Schnittstelle mit einem Leitsystem 20 Daten auszutauschen. Auf diese Weise können zum Beispiel neue oder geänderte Arbeitsprogramme für den Roboter in die Robotersteuerung geladen werden.
Über eine zweite Schnittstelle ist ein Roboterhandbediengerät 22 ebenfalls mit der Robotersteuerung 18 verbunden. Häufig sind solche Roboterhandbediengeräte so ausgestaltet, dass sie einen Bildschirm 24 sowie mehrere Bedientasten 26 haben, so dass in aller Regel spezielle Kenntnisse zur Bedienung eines Roboters mit einem solchen Roboterhandbediengerätes 22 notwendig sind. Dafür bietet das Roboterhandbediengerät 22 eine Vielzahl von Funktionen- und Steuerungsauswahlmöglichkeiten, beispielsweise um einen Roboterbewegungsablauf in die Robotersteuerung zu programmieren.
Desweiteren ist über eine dritte Schnittstelle ein Joystick 28 mit der Robotersteuerung 18 verbunden, der als Fernbediengerät für die Robotersteuerung dient. In der Skizze ist die Verbindung als Kabelverbindung angedeutet, jedoch kann eine derartige Verbindung auch drahtlos, zum Beispiel über Funk, erfolgen. Der gewählte Joystick 28 weist einen Steuerhebel 30 mit einer ersten Taste 32 sowie ein Basiselement 38 auf, auf dem der Steuerhebel 30 angeordnet ist und zudem zwei weitere Tasten, nämlich eine zweite Taste 34 sowie eine dritte Taste 36 angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters, der einen Gießlöffel führt, wird mit dem vorstehenden beschriebenen Robotersystem 10 wie folgt durchgeführt. Die Bewegungen des Roboters werden durch den Joystick 28 gesteuert. Dabei wird der Bediener den Steuerhebel 30 für die Links-, Rechts-, Vor- und Zurückbewegung des Roboters nutzen, wobei durch die Robotersteuerung 18 sichergestellt ist, dass der Gießlöffel 16 seine räumliche Ausrichtung beibehält. Weitere Bewegungen werden mit der ersten Taste 32 gegebenenfalls zusammen mit weiteren Tasten 34, 36 oder dem Steuerhebel 30 veranlasst. Zunächst wird eine Schmelze aus einem entsprechenden Gefäß in einem Warmhalteofen, der in dieser Figur nicht näher gezeigt ist, mit dem Gießlöffel 16 entnommen. Die Schöpfbewegung wird dabei durch die zweite 34 und die dritte Taste 36 veranlasst. Durch den Bediener wird nun das manuelle Abgießen in eine in dieser Figur ebenfalls nicht näher dargestellten Formkasten, der die Gussform enthält, durchgeführt. Ein besonderer Vorteil ist, dass die Robotersteuerung während des manuellen Abgießens in der Betriebsart „Automatik" verbleibt. In dieser Betriebsart gibt üblicherweise ein Steuerungsprogramm die Bewegungsabläufe des Roboters vor. In diesem Fall erwartet der Automatikbetrieb jedoch die Dateneingaben durch das manuelle Abgießen. Gleichwohl können die Sicherheitsfunktionen des Roboters angeschaltet bleiben. Dabei wird während des kompletten Abgießvorganges der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung von der Robotersteuerung 18 erfasst und in einem entsprechenden Datenspeicher abgelegt. Es ist aber auch ebenso denkbar, dass das Leitsystem unmittelbar oder über die Robotersteuerung 18 diese Daten erhält und der zeitliche Verlauf in den entsprechenden Datenspeichern des Leitsystems 20 der Roboterbewegung gespeichert wird.
Alternativ zum zeitlichen Verlauf der Roboterbewegung ist es auch innerhalb des Erfindungsgedankens den zeitlichen Verlauf der Abgussgewichte zu erfassen. Hierzu sind entsprechende Gewichts- oder Kraftsensoren notwendig, die symbolisch durch das Zwischenstück 40, nämlich als Verbindungselement zwischen dem Roboterarm 14 und dem Gießlöffel 16 in der einzigen Figur dargestellt sind.
Nach dem Abschluss des Abgießens wird auch die Speicherung des zeitlichen Verlaufs der Roboterbewegung beendet und für die Verwendung in der Robotersteuerung bereitgestellt.
Alternativ zum Joystick 28 ist es aber auch möglich, das Roboterhandbediengerät 22 für das erste manuelle Abgießen der Schmelze zu verwenden.
Der auf eine der vorstehenden Art erhaltene Gießkurve kann in besonders einfacher Weise der Vorgang des Abgießens für gleiche Gießvorgänge immer wieder abgerufen werden, sodass eine gleichbleibende Gussqualität erreicht ist. Hierzu muss lediglich für die Steuerung der Bewegungsabläufe des Roboters 12 sowie des Gießlöffels 16 die Gießkurve herangezogen werden.

10: Robotersystem
12: Industrieroboter
14: Roboterarm
16: Gießlöffel
18: Robotersteuerung
20: Leitsystem
22: Roboterhandbediengerät
24: Bildschirm
26: Bedientaste
28: Joystick
30: Steuerhebel
32: erste Taste
34: zweite Taste
36: dritte Taste
38: Basiselement
40: Zwischenstück

Claims

Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung (18) eines Roboters (12), der einen Gießlöffel (16) führt, wobei – mit einem Fernbediengerät ein manuelles Abgießen eine Schmelze aus dem Gießlöffel (16) durchgeführt wird, wobei der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte erfasst und gespeichert wird, und wobei – der gespeicherte zeitliche Verlauf für die Verwendung in der Robotersteuerung (18) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf in der Robotersteuerung (18) oder einem robotersteuerungsexternen Datenspeicher gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Schmelze mit dem Gießlöffel (16) aus einem Vorratsgefäß entnommen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Daten von dem Fernbediengerät an die Robotersteuerung (18) übertragen und gegebenenfalls zwischen diesen ausgetauscht werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten verschlüsselt übertragen oder ausgetauscht werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbediengerät unabhängig von einem Roboterhandbediengerät (22) betrieben wird.
Verfahren zum Gießen von Gussteilen mit einem Roboter (12), der einen Gießlöffel (16) und eine Robotersteuerung (18) aufweist, wobei zur Steuerung der Bewegungsabläufe des Roboters (12) und des Gießlöffels (16) eine Gießkurve herangezogen wird.
Robotersystem (10) zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung (18) eines Roboters (12), mit einem am Roboter (12) angebrachten Gießlöffel (16) und mit einer Robotersteuerung (18), wobei ein Fernbediengerät mit der Robotersteuerung (18) verbunden ist.
Robotersystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbediengerät parallel oder alternativ zu einem Roboterhandbediengerät (22) geschaltet ist.
Robotersystem (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der manuelle Abgießvorgang einer Schmelze aus dem Gießlöffel (16) mit Hilfe des Fernbediengerätes steuerbar ist.
Robotersystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf der Abgussgewichte mittels Gewichtssensoren erfassbar ist, deren Messungen jeweils ein Zeitsignal zugeordnet ist.
Robotersystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zeitlicher Verlauf der Roboterbewegung durch die Robotersteuerung (18) erfassbar ist.
Robotersystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerug (18) oder eine Datenverarbeitungsanlage ein Erfassungsmodul aufweist, das dafür eingerichtet ist, die Daten über den wenigstens einen zeitlichen Verlauf zu erfassen und gegebenenfalls zu speichern.