DE102009049985B3 - Method for operating industrial robot utilized as operating machine for automatic handling and/or processing of object, involves changing relative position between adjoining joints by movement of robot arm via drive - Google Patents

Method for operating industrial robot utilized as operating machine for automatic handling and/or processing of object, involves changing relative position between adjoining joints by movement of robot arm via drive Download PDF

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Abstract

The method involves gripping a robot arm (2) at an article via an end-effector i.e. gripper, that is fixed at the robot arm. Geometrical extension of an extension arm (7) is changed to change a relative position between adjoining joints (22, 23) by movement of the robot arm via a drive (11). A length measuring device i.e. sensor, is connected with a control device (10) for determining geometrical extension of the arm. A computing program that runs on the control device is updated with an actual value of the geometrical extension and utilized for controlling the drive.

Description

Die Erfindung betrifft einen Industrieroboter und ein Verfahren zum Betreiben eines Industrieroboters.The The invention relates to an industrial robot and a method for Operating an industrial robot.

Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung und/oder Bearbeitung von Objekten mit Werkzeugen ausgerüstet werden können und in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Industrieroboter weisen üblicherweise einen Roboterarme mit mehreren Achsen und programmierbare Steuerungen (Steuervorrichtungen) auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Industrieroboters steuern bzw. regeln.industrial robots are working machines for automatic handling and / or Machining of objects can be equipped with tools and in several axes of motion, for example with regard to orientation, Position and workflow are programmable. Industrial robots usually have a robot arm with multiple axes and programmable controllers (control devices) on that while the operation of the movements control or regulate the industrial robot.

Roboterarme umfassen im Wesentlichen mehrere, nacheinander folgende, mittels Gelenken verbundene Glieder bzw. Segmente auf, die mittels Antrieben, insbesondere elektrischen Antrieben bewegbar sind. Die Längen der einzelnen Segmente können im Betrieb nicht passiv, d. h. ohne eigenen Antrieb geändert werden. Ein Segment ist ein starres Bauteil des Industrieroboters, das entweder statisch mit der Tragstruktur verbunden ist, auf welcher der Industrieroboter montiert ist, und an dem sich die Lagerung von mindestens einer Drehachse befindet, oder ein starres Bauteil, das über eine untergeordnete Drehachse bewegt wird und an dem sich die Lagerung von mindestens einer Achse befinden kann. Der Bewegungsraum des Industrieroboters ergibt sich aus den Längen der einzelnen Segmente und dem Bereich, in dem sich die Segmente zueinander in den Gelenken bewegen können.robot arms essentially comprise several, successively following, means Articulated links or segments connected by drives, in particular electric drives are movable. The lengths of the individual segments can not passive in operation, d. H. be changed without own drive. A segment is a rigid component of the industrial robot that either statically connected to the support structure on which the industrial robot is mounted, and where the storage of at least one Rotary axis is located, or a rigid component that has a subordinate axis of rotation is moved and where the storage from at least one axis. The movement space of the Industrial robot results from the lengths of the individual segments and the area where the segments meet each other in the joints can move.

Da die Reichweite von konventionellen Industrierobotern oder von Teilen von konventionellen Industrierobotern in der Regel nicht verändert werden können, ist es nicht möglich, eine individuelle Anpassung des Roboterarms durchzuführen. Dies macht es z. B. unmöglich Gegenstände zu greifen, die sich nicht im Bewegungsraum des Industrieroboters befinden.There the range of conventional industrial robots or parts usually not be changed by conventional industrial robots can, it is impossible, to carry out an individual adaptation of the robot arm. This makes it z. B. impossible objects to grab those who are not in the scope of the industrial robot are located.

Die DE 101 15 832 A1 offenbart einen Industrieroboter mit wenigstens 8 Bewegungsachsen. Dieser Industrieroboter umfaßt eine kinematische Kette bildende Module, die Rotation und Translation erlauben. The DE 101 15 832 A1 discloses an industrial robot with at least 8 axes of motion. This industrial robot comprises a kinematic chain forming module which allows rotation and translation.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Industrieroboters anzugeben.task The invention is an improved method for operating a Indicate industrial robot.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Industrieroboters, der einen Roboterarm mit mehreren, nacheinander folgenden, mittels Gelenken verbundene Glieder aufweist, die gesteuert von einer Steuervorrichtung des Industrieroboters mittels Antrieben bewegbar sind, und eines der Glieder derart in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbar ausgebildet ist, dass die relative Position seiner angrenzenden Gelenke veränderbar ist, aufweisend folgende Verfahrensschritte:

  • – Festhalten des Roboterarms mittels eines am Roboterarm befestigten Endeffektors an einem zum Industrieroboter feststehenden Gegenstand und
  • – mit festgehaltenem Roboterarm, Ändern der geometrischen Ausdehnung des in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Gliedes, um die relative Position zwischen seinen angrenzenden Gelenken zu verändern, durch lediglich Bewegen des Roboterarms mittels der Antriebe.
The object of the invention is achieved by a method for operating an industrial robot having a robot arm with a plurality of successively connected, articulated members, which are controlled by a control device of the industrial robot movable by means of drives, and one of the members so in its geometric extension is formed changeable, that the relative position of its adjacent joints is changeable, comprising the following method steps:
  • - Holding the robot arm by means of an end effector attached to the robot arm to an object fixed to the industrial robot and
  • With the robotic arm fixed, changing the geometric extension of the geometrically variable member to change the relative position between its adjacent joints by merely moving the robot arm by means of the drives.

Der für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehene Industrieroboter weist demnach den Roboterarm auf, der wiederum die mehreren Glieder bzw. Segmente umfasst, die durch die Gelenke verbunden sind. Wenigstens eines der Glieder ist in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbar, sodass die relative Position seiner angrenzenden Gelenke veränderbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Glied um ein in seiner Länge veränderbares Glied. Somit ist es z. B. möglich, dass der Industrieroboter durch eine Veränderung der Länge dieses Gliedes auch Gegenstände greifen kann, die sich außerhalb des aktuellen Bewegungsraums des Industrieroboters befinden.Of the for the inventive method provided Industrial robot therefore has the robot arm, which in turn which includes multiple limbs or segments passing through the joints are connected. At least one of the limbs is in its geometric Expansion variable, so that the relative position of its adjacent joints is changeable is. Preferably, in its geometric Extension changeable Limb around one in its length changeable link. Thus, it is z. Possible, that the industrial robot by changing the length of this member also objects can grab those outside of the current movement space of the industrial robot.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Industrieroboter die geometrische Ausdehnung, gegebenenfalls die Länge dieses Gliedes ändert, indem sich zunächst sein Roboterarm mittels eines am Roboterarm befestigten Endeffektors, insbesondere eines Greifers, an einem zum Industrieroboter feststehenden Gegenstand festhält. Dazu kann der Industrieroboter eingerichtet sein, dass er automatisch den Gegenstand mit seinem Roboterarm anfährt, um sich an diesem festzuhalten. Somit stellt der Industrieroboter gegebenenfalls mit einem Teil seines Roboterarms, der weiter von seiner Basis entfernt ist als das in seiner geometrischen Ausdehnung zu verändernde Segment bzw. Glied, gegebenenfalls als das zu verlängernde oder zu verkürzende Glied, eine Verbindung zu einem Teil her, das gegebenenfalls zu der Verlängerungsbewegung statisch ist. Diese Verbindung kann z. B. dadurch hergestellt werden, dass sich der Roboterarm mit dem Endeffektor an einem statischen Gegenstand festhält.It is according to the invention provided that the industrial robot, the geometric extent, if necessary the length this limb changes, by first its robot arm by means of an end effector attached to the robot arm, in particular a gripper, on a fixed to the industrial robot Hold object. For this purpose, the industrial robot can be set up that he automatically Object with his robotic arm anfährt to hold on to this. Thus, the industrial robot optionally provides a part his robotic arm farther from his base than that in its geometric extension to be changed segment or member, optionally as the to be extended or to be shortened Link, a connection to a part ago, if necessary the extension movement is static. This connection can z. B. be made by that the robot arm with the end effector on a static Hold object.

Um nun die geometrische Ausdehnung des in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Gliedes zu verändern, wird der Roboterarm mittels der Antriebe, während er sich am Gegenstand festhält, bewegt, wodurch sich die geometrische Ausdehnung des relevanten Gliedes, insbesondere dessen Länge entsprechend der Bewegung ändert.In order to change the geometric extension of the variable in its geometric extension member, the robot arm is moved by means of the drives while he holds on the object, whereby the geometric Aus elongation of the relevant member, in particular its length changes according to the movement.

Handelt es sich bei dem in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Glied um das in seiner Länge veränderbare Glied, dann kann die Längenänderung z. B. realisiert werden, indem der Industrieroboter, während sich der Roboterarm am Gegenstand festhält, mit seiner eigenen Mechanik und seinen eigenen Antrieben das in seiner Länge veränderbare Glied drückt oder zieht, um es zu verkürzen bzw. zu verlängern, allgemein, um es auf die gewünschte Länge auseinander zu ziehen oder zusammen zu drücken.These it is in the variable in its geometric extension Link around that in its length changeable Limb, then the change in length z. B. be realized by the industrial robot, while the robot arm holds on to the object, with its own mechanics and pushes its variable length limb or its own drives pulls to shorten it or to extend, Generally, to get it to the desired Length apart to pull or squeeze together.

Handelt es sich also bei dem in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Glied um das in seiner Länge veränderbares Glied, dann handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren zum Betreiben eines Industrieroboters, der einen Roboterarm mit mehreren, nacheinander folgenden, mittels Gelenken verbundene Glieder aufweist, die gesteuert von der Steuervorrichtung des Industrieroboters mittels Antrieben bewegbar sind, und eines der Glieder in seiner Länge veränderbar ist, aufweisend folgende Verfahrensschritte:

  • – Festhalten des Roboterarms mittels eines am Roboterarm befestigten Endeffektors an einem zum Industrieroboter feststehenden Gegenstand und
  • – mit festgehaltenem Roboterarm, Ändern der Länge des in seiner Länge veränderbaren Gliedes durch lediglich Bewegen des Roboterarms mittels der Antriebe.
Thus, if the limb which is variable in its geometrical extent is the limb which can be changed in its length, then the method according to the invention is a method for operating an industrial robot which has a robotic arm with a plurality of successively connected links connected by means of joints , which are controlled by the control device of the industrial robot movable by means of drives, and one of the members in its length is variable, comprising the following method steps:
  • - Holding the robot arm by means of an end effector attached to the robot arm to an object fixed to the industrial robot and
  • With the robot arm held, changing the length of the variable length member by merely moving the robot arm by means of the drives.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform de erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich, gesteuert durch die Steuervorrichtung, einer zum Verriegeln des in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Gliedes vorgesehen Verriegelungsvorrichtung vor dem Bewegen des Roboterarms gelöst und, gesteuert durch die Steuervorrichtung, die Verriegelungsvorrichtung nach dem Bewegen des Roboterarms verriegelt. Somit wird sicher gestellt, dass die geometrische Ausdehnung des relevanten Gliedes während des bestimmungsgemäßen Betriebes des Industrieroboters fixiert ist, sich also nicht unbeabsichtigt ändern kann. Die Verriegelung des zu verändernden, insbesondere des zu verlängernden bzw. des zu verkürzenden Gliedes kann vor, während oder nach dem Lösen der oben genannten Verbindung erfolgen. Die Verriegelung kann vor, während oder nachdem der Industrieroboter sich am Gegenstand festhält zum Zweck der Längenänderung, allgemein zum Zweck der Änderung der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes gelöst werden, z. B. elektromechanisch oder passiv mithilfe der Verbindungsbewegung.To a preferred embodiment de method according to the invention will be added, controlled by the control device, one for locking the provided in its geometric extension variable member Locking device solved before moving the robot arm and, controlled by the control device, the locking device locked after moving the robot arm. This ensures that the geometric extent of the relevant term during the intended operation of the industrial robot, so it can not change unintentionally. The locking of the to be changed especially of the extension or of the shortened Link can be before, during or after loosening the above-mentioned compound. The lock may during or after the industrial robot clings to the object for the purpose the change in length, in general for the purpose of the amendment the geometric extent of the relevant member are solved, z. B. electromechanically or passively using the connection movement.

Damit eine kinematikrelevante Robotersoftware über die geometrische Ausdehnung des fraglichen Glieds informiert wird, damit diese Änderung beispielsweise in den Berechnungen für einen Bewegungsablauf des Industrieroboters berücksichtigt werden kann, werden gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich folgende Verfahrensschritte durchgeführt:
Ermitteln der aktuellen geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes nach dem Bewegen des Roboterarms mittels einer mit der Steuervorrichtung verbundenen Vorrichtung zum Ermitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes nach dem Bewegen des Roboterarms und
Aktualisieren eines auf der Steuervorrichtung laufenden Rechenprogramms zum Steuern der Antriebe mit dem aktuellen Wert der geometrischen Ausdehnung.So that kinematics-relevant robot software is informed about the geometric extent of the limb in question, so that this change can be taken into account, for example, in the calculations for a movement sequence of the industrial robot, the following method steps are additionally performed according to a variant of the method according to the invention:
Determining the current geometric extent of the relevant member after moving the robot arm by means connected to the control device means for determining the geometric extent of the relevant member after moving the robot arm and
Updating a running on the control computer program for controlling the drives with the current value of the geometric extent.

Demnach betrifft ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Industrieroboter, aufweisend einen eine Steuervorrichtung und einen Roboterarm mit mehreren, nacheinander folgenden, mittels Gelenken verbundene Glieder, die gesteuert von der Steuervorrichtung mittels Antrieben bewegbar sind und von denen eines der Glieder derart in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbar ausgebildet ist, dass die relative Position seiner angrenzenden Gelenke veränderbar ist, sowie eine mit der Steuervorrichtung verbundene Vorrichtung zum Er mitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes. Insbesondere betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung einen Industrieroboters, der einen Roboterarm mit mehreren, nacheinander folgenden, mittels Gelenken verbundene Glieder aufweist, die gesteuert von der Steuervorrichtung des Industrieroboters mittels Antrieben bewegbar sind, wobei eines der Glieder in seiner Länge veränderbar ist, sowie eine Längenmessvorrichtung, die eingerichtet ist, die aktuelle Länge des in seiner Länge veränderbaren Gliedes zu ermitteln.Therefore another aspect of the present invention relates to an industrial robot, comprising a control device and a robot arm with a plurality of successive joints connected by joints, which are controlled by the control device by means of drives are movable and of which one of the limbs is so in its geometric extension variable is formed that the relative position of its adjoining Joints changeable and a device connected to the control device for determining the geometric extent of the relevant member. In particular, another aspect of the invention relates to an industrial robot, the one robotic arm with several, one after the other, by means of Has joints connected members controlled by the control device of the industrial robot are movable by means of drives, wherein one of the Limbs in its length variable is, as well as a length measuring device, which is set up, the current length of the variable in length member to investigate.

Die Vorrichtung zum Ermitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes kann beispielsweise den Gelenken zugeordnete Vorrichtungen zum Ermitteln der Winkelstellungen der relevanten Gelenke umfassen. Solche Vorrichtungen sind z. B. Winkelgeber oder Resolver, aufgrund derer Messsignale die Steuervorrichtung über eine Information über die aktuellen Winkelstellungen der einzelnen Glieder erhält. Dadurch ist es z. B. möglich, aufgrund der der Steuervorrichtung bekannten geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes und der Winkelstellungen vor der Änderung und den Winkelstellungen nach der Änderung die geometrische Ausdehnung des relevanten Gliedes nach der Änderung zu bestimmen.The Device for determining the geometric extent of the relevant Link can, for example, the joints associated devices to determine the angular positions of the relevant joints. Such devices are for. B. angle encoder or resolver, due der Messusignale the control device via information about the current angular positions of the individual members receives. Thereby is it z. Possible, due to the geometric extent known to the control device of relevant limb and angular positions before change and the angular positions after the change, the geometric extent the relevant link after the change to determine.

Handelt es sich bei dem Glied um ein in seiner Länge veränderbares Glied, dann kann nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Industrieroboters die Vorrichtung zum Ermitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes eine mit der Steuervorrichtung verbundene Längenmessvorrichtung sein, die eingerichtet ist, die aktuelle Länge des in seiner Länge veränderbaren Gliedes zu ermitteln. Eine geeignete Längenmessvorrichtung ist z. B. ein induktiver Messsensor.If the member is a variable in length member, then, according to a preferred embodiment of the erfindungsge In accordance with the method or industrial robot, the device for determining the geometric extent of the relevant element may be a length measuring device connected to the control device and configured to determine the actual length of the element whose length can be changed. A suitable length measuring device is z. B. an inductive measuring sensor.

Umfasst der erfindungsgemäße Industrieroboter das in seiner Länge veränderbare Glied, dann kann dieses ein erstes Teil segment und ein relativ zum ersten Teilsegment längs der Längsachse des relevanten Glieds verschiebbares zweites Teilsegment umfassen. Das zweite Teilsegment kann beispielsweise in das erste Teilsegment gesteckt sein, wodurch eine Längenänderung in relativ einfacher Weise realisierbar ist, indem das zweite Teilsegment entsprechend der gewünschten Gesamtlänge dieses Gliedes relativ zum ersten Teilsegment verschoben werden kann. Um lediglich eine Änderung der Länge des relevanten Gliedes zu ermöglichen, sind die beiden Teilsegmente vorzugsweise verdrehsicher relativ zueinander ausgeführt.includes the industrial robot according to the invention that in its length changeable Link, then this can be a first part segment and a relative to first subsegment along the longitudinal axis comprise the displaceable second sub-segment of the relevant member. The second sub-segment may, for example, in the first sub-segment be plugged, causing a change in length can be realized in a relatively simple manner by the second sub-segment accordingly the desired overall length this member are moved relative to the first subsegment can. Just a change the length of the to enable relevant limb the two sub-segments are preferably against rotation relative to each other executed.

Die beiden Teilsegmente können z. B. zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig ausgebildet sein. Die beiden Teilsegmente können insbesondere die Form eines geraden Zylinders und/oder eines Hohlzylinders aufweisen.The both sub-segments can z. B. cylindrical, in particular circular cylindrical be educated. The two sub-segments can in particular the shape a straight cylinder and / or a hollow cylinder.

Eine verdrehsichere Ausführung der beiden Teilsegmente kann z. B. realisiert werden, indem beispielsweise das die Form eines geraden Kreiszylinders aufweisende zweite Teilsegment in dem die Form eines geraden Hohlkreiszylinders aufweisenden ersten Teilsegment verdrehsicher steckt, indem auf der Zylinderfläche des zweiten Teilsegments und der nach innen gerichteten Seite der Zylinderfläche des ersten Teilsegment wenigstens eine in Längsrichtung des in seiner Länge veränderbaren Gliedes angeordnete Nut-Feder-Verbindung vorgesehen ist.A torsion-proof design the two sub-segments can z. B. be realized by, for example the shape of a right circular cylinder having second sub-segment in which the shape of a straight hollow circular cylinder having first Partial segment is secured against rotation by on the cylindrical surface of the second subsegment and the inward side of the cylindrical surface of the first sub-segment at least one in the longitudinal direction of the variable in its length Limb arranged tongue and groove connection is provided.

Somit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren gegebenenfalls eine Anpassung der Kinematik des Industrieroboters in Bezug auf eine Änderung der Länge von Segmenten, ohne dass für diese Einstellung ein eigener Antrieb erforderlich ist. Der Industrieroboter umfasst gegebenenfalls über ein Lineargelenk, dem kein eigener Aktor zugeordnet ist.Consequently allows the method according to the invention if necessary, an adaptation of the kinematics of the industrial robot in terms of a change the length of segments, without for this setting requires its own drive. The industrial robot includes, if necessary, over a linear joint, which is not assigned its own actuator.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:One embodiment The invention is exemplified in the attached schematic figures shown. Show it:

1 einen Industrieroboter mit einem mehrere Glieder aufweisenden Roboterarm, 1 an industrial robot with a multiple-arm robotic arm,

2 einen Längsschnitt durch eines der Glieder des Roboterarms und 2 a longitudinal section through one of the members of the robot arm and

3 einen Querschnitt durch das Glied der 2. 3 a cross section through the member of 2 ,

Die 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Industrieroboter 1 mit einem Roboterarm 2.The 1 shows a perspective view of an industrial robot 1 with a robot arm 2 ,

Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere nacheinander angeordnete und mittels Gelenke 21–23 verbundene Glieder bzw. Segmente. Bei den Gliedern handelt es sich insbesondere um ein ortsfestes oder bewegliches Gestell 3 und ein relativ zum Gestell 3 um eine vertikal verlaufende Achse A1, die auch als Achse I bezeichnet wird, drehbar gelagertes Karussell 4. Weitere Glieder des Roboterarms sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ferner eine Schwinge 6, ein Ausleger 7 und eine vorzugsweise mehrachsige Roboterhand 8 mit einem Flansch 9. Die Schwinge 6 ist am unteren Ende z. B. an einem nicht näher dargestellten Schwingenlagerkopf auf dem Karussell 3 um eine vorzugsweise horizontale Achse A2, die auch als Achse II bezeichnet wird, schwenkbar gelagert. Am oberen Ende der Schwinge 6 ist wiederum um eine ebenfalls vorzugsweise horizontale Achse A3 der Ausleger 7 schwenkbar gelagert. Dieser trägt endseitig die Roboterhand 8 mit ihren vorzugsweise drei Achsen A4, A5, A6. Der am Ausleger 7 angrenzenden Glieder haben die Bezugszeichen 22, 23.The robot arm 2 comprises in the case of the present embodiment, several successively arranged and by means of joints 21 - 23 connected members or segments. The links are in particular a stationary or movable frame 3 and a relative to the frame 3 about a vertical axis A1, which is also referred to as axis I, rotatably mounted carousel 4 , Further members of the robot arm are in the case of the present embodiment also a rocker 6 , a boom 7 and a preferably multi-axis robotic hand 8th with a flange 9 , The swingarm 6 is at the bottom of z. B. on a swing bearing head not shown on the carousel 3 about a preferably horizontal axis A2, which is also referred to as axis II, pivotally mounted. At the upper end of the swingarm 6 is again about a likewise preferably horizontal axis A3 of the boom 7 pivoted. This carries the end of the robot hand 8th with its preferably three axes A4, A5, A6. The boom 7 adjacent members have the reference numerals 22 . 23 ,

Um den Industrieroboter 1 bzw. dessen Roboterarm 2 zu bewegen, umfasst dieser in allgemein bekannter Weise mit einer Steuervorrichtung 10 verbundene Antriebe, die insbesondere elektrische Antriebe sind. In der 1 sind nur einige der elektrischen Motoren 11 dieser Antriebe gezeigt.To the industrial robot 1 or its robot arm 2 to move, this includes in a well-known manner with a control device 10 Connected drives, which are in particular electric drives. In the 1 These are just a few of the electric motors 11 shown these drives.

Eines der Glieder des Roboterarms 2 ist in seiner Länger verstellbar. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels handelt es sich bei dem längenverstellbaren Glied um den Ausleger 7, dessen Längsschnitt in der 2 und dessen Querschnitt in der 3 gezeigt ist.One of the links of the robot arm 2 is adjustable in its length. In the case of the present embodiment, the length-adjustable member is the cantilever 7 , whose longitudinal section in the 2 and its cross section in the 3 is shown.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Ausleger 7 ein erstes Teilsegment 7a und ein zweites Teilsegment 7b auf, das in dem ersten Teilsegment 7a steckt. Die beiden Teilsegmente 7a, 7b können längs der Längsachse L des ersten Teilsegments 7a, die insbesondere mit der Längsachse des zweiten Teilsegments 7b zusammenfällt, in Richtung eines Doppelpfeils 14 relativ zueinander verschoben werden, wodurch die Länge l des Auslegers 7 variierbar ist.In the case of the present embodiment, the boom 7 a first subsegment 7a and a second subsegment 7b on that in the first subsegment 7a plugged. The two subsegments 7a . 7b can along the longitudinal axis L of the first subsegment 7a , in particular with the longitudinal axis of the second subsegment 7b coincides, in the direction of a double arrow 14 be shifted relative to each other, whereby the length l of the boom 7 is variable.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die beiden Teilsegmente 7a, 7b zylinderförmig, insbesondere hohlzylinderförmig ausgeführt. Insbesondere weisen die beiden Teilsegmente 7a, 7b jeweils die Form eines geraden Zylinders, insbesondere die Form eines geraden Hohlkreiszylinders auf.In the case of the present embodiment, the two sub-segments 7a . 7b cylindrical, in particular designed as a hollow cylinder. In particular, the two subsegments 7a . 7b in each case the shape of a straight cylinder, in particular the shape of a straight hollow circular cylinder.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die beiden Teilsegmente 7a, 7b drehsicher relativ zueinander ausgeführt. Dies wird z. B. realisiert, indem die nach innen gerichtete Seite des ersten Teilsegments 7a wenigstens eine in Längsrichtung des Teilsegments 7a verlaufende Nut 12 aufweist, in der eine entsprechende, an der nach außen gerichteten Seite des zweiten Teilsegments 7b insbesondere einstückig angeformte Feder 13 geführt ist.In the case of the present embodiment, the two sub-segments 7a . 7b rotatable relative to each other. This is z. B. realized by the inwardly facing side of the first subsegment 7a at least one in the longitudinal direction of the subsegment 7a running groove 12 in which a corresponding, on the outwardly directed side of the second subsegment 7b in particular integrally molded spring 13 is guided.

Um bei gewünschter eingestellter Länge l des Auslegers 7 dessen Teilsegmente 7a, 7b aneinander zu fixieren, weist der In dustrieroboter 1 eine Verriegelungsvorrichtung 15 auf. Die Verriegelungsvorrichtung 15 kann, wie dies hier der Fall ist, z. B. einen mit der Steuervorrichtung 10 verbundenen Aktuator 18 aufweisen, sodass gesteuert durch die Steuervorrichtung 10 automatisch die Verriegelungsvorrichtung 15 gelöst werden kann, um ein Verschieben der beiden Teilsegmente 7a, 7b relativ zueinander zu ermöglichen, und sodass gesteuert durch die Steuervorrichtung 10 automatisch die beiden Teilsegmente 7a, 7b aneinander fixiert bzw. gegenseitig verriegelt werden können.At desired set length l of the boom 7 its subsegments 7a . 7b to fix one another, the industrial robot points 1 a locking device 15 on. The locking device 15 can, as is the case here, z. B. one with the control device 10 connected actuator 18 have, so controlled by the control device 10 automatically the locking device 15 can be solved to move the two sub-segments 7a . 7b relative to each other, and so controlled by the control device 10 automatically the two subsegments 7a . 7b can be fixed to each other or locked each other.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels läuft auf der Steuervorrichtung 10 ein Rechenprogramm, das u. A. eingerichtet ist, die Antriebe derart anzusteuern, damit der Roboterarm 2 bzw. der Flansch 9 oder ein am Flansch 9 befestigter Endeffektor, z. B. ein Greifer 16 eine gewünschte Bewegung ausführt. Dieses Rechenprogramm ist insbesondere derart ausgeführt, dass der Industrieroboter 1 folgendes Verfahren zum Verändern der Länge l seines Auslegers 7 durchführt:
Zunächst bewegt der Industrieroboter 1 gesteuert durch seine Steuervorrichtung 10 den Flansch 9 bzw. den am Flansch 9 befestigten Greifer 16 an ein relativ zum Industrieroboter 1 bzw. zu seiner Basis ortsfesten Gegenstand 19 und hält sich an diesen mit dem Greifer 19 fest. Dadurch stellt der Industrieroboter 1 mit einem Teil seines Roboterarms 2, der weiter von der Basis bzw. vom Gestell 3 entfernt ist als das in seiner Länge l zu verlängernden Glied, also hier den Ausleger 7, eine Verbindung zum Gegenstand 19 her, der z. B. zu einer noch zu erklärenden Verlängerungsbewegung statisch ist. Diese Verbindung wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels dadurch hergestellt, dass sich der Roboterarm 2 mit dem Greifer 16 an dem statischen Gegenstand 19 festhält.In the case of the present embodiment, running on the control device 10 a computer program that u. A. is set up to drive the drives so that the robot arm 2 or the flange 9 or one on the flange 9 attached end effector, e.g. B. a gripper 16 performs a desired movement. This computer program is designed in particular such that the industrial robot 1 the following method for changing the length l of its boom 7 performs:
First, the industrial robot moves 1 controlled by its control device 10 the flange 9 or on the flange 9 attached gripper 16 to a relative to the industrial robot 1 or stationary object based on it 19 and sticks to this with the gripper 19 firmly. This puts the industrial robot 1 with a part of his robotic arm 2 moving farther from the base or from the rack 3 is removed as in its length l to be extended member, so here the boom 7 , a connection to the object 19 ago, the z. B. is static to a still to be explained extension movement. This connection is made in the case of the present embodiment in that the robot arm 2 with the gripper 16 on the static object 19 holds.

Davor oder anschließend aktiviert die Steuervorrichtung 10 den Aktuator 18, um die Verriegelungsvorrichtung 15 zu lösen. Dadurch ist es möglich, dass die beiden Teilsegmente 7a, 7b entlang ihrer Längsachsen L relativ zueinander verschoben werden können, wodurch die Länge l des Auslegers 7 veränderbar ist.Before or afterwards, the control device activates 10 the actuator 18 to the locking device 15 to solve. This makes it possible for the two subsegments 7a . 7b along their longitudinal axes L can be moved relative to each other, whereby the length l of the boom 7 is changeable.

Um nun z. B. die Länge l des Auslegers 7 zu verlängern, zieht im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Industrieroboter 1 mit seiner eigenen Mechanik, d. h. im Wesentlichen mit seinem Roboterarm 2 und seinen eigenen Antrieben das zu verlängernde Glied, hier also den zu verlängernden Ausleger 7 auf die gewünschte Länge l auseinander.To now z. B. the length l of the boom 7 extend in the case of the present embodiment, the industrial robot 1 with its own mechanics, ie essentially with its robot arm 2 and his own drives the limb to be lengthened, in this case the extension to be extended 7 to the desired length l apart.

Nachdem der Ausleger 7 auf die gewünschte Länge l gebracht wurde, löst der Industrieroboter 1 die Verbindung zum Gegenstand 19, indem der Greifer 16 den Gegenstand 19 lost lässt. Des Weiteren steuert die Steuervorrichtung 10 den Aktuator 18 derart an, dass die Verriegelungsvorrichtung 15 beide Teilsegmente 7a, 7b gegenseitig verriegelt, sodass die Länge l des Auslegers 7 im Wesentlichen fixiert ist. Die Verriegelung kann während oder nach dem Lösen der Verbindung mit dem Gegenstand 19 erfolgen.After the boom 7 was brought to the desired length l, solves the industrial robot 1 the connection to the object 19 by the gripper 16 the object 19 Lost. Furthermore, the control device controls 10 the actuator 18 such that the locking device 15 both subsegments 7a . 7b locked each other so that the length l of the jib 7 is essentially fixed. The lock may be during or after releasing the connection with the item 19 respectively.

Um die Länge l des Auslegers 7 zu verkürzen, kann, während der Industrieroboter 1 sich mittels seines Greifers 16 am Gegenstand 19 mit gelöster Verriegelungsvorrichtung 15 fest hält, der Industrieroboter 1 mit seiner eigenen Mechanik und seinen eigenen Antrieben den Ausleger 7 auf die gewünschte Länge drücken.To the length l of the boom 7 can shorten, while the industrial robot 1 himself by means of his gripper 16 at the object 19 with dissolved locking device 15 holds fast, the industrial robot 1 with his own mechanics and his own drives the boom 7 press to the desired length.

Im Falle des vorlegenden Ausführungsbeispiels wird das auf der Steuervorrichtung 10 laufende Rechenprogramm, zumindest die kinematikrelevante Robotersoftware über die geänderte Länge l des Auslegers 7 informiert, damit diese in den durch das auf der Steuervorrichtung 10 laufenden Rechenprogramm durchgeführten Berechnungen berücksichtigt werden kann. Dies kann, wie es im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorgesehen ist, durch Sensoren 17 in oder am Ausleger 7 erfolgen, die die aktuelle Länge l des Auslegers 7 messen. Geeignete Sensoren sind z. B. induktive Wegsensoren.In the case of the present embodiment, this is done on the control device 10 running computer program, at least the kinematics relevant robot software on the changed length l of the boom 7 be informed so that this in the by the on the control device 10 ongoing calculations can be considered. This may, as provided in the case of the present embodiment, by sensors 17 in or on the boom 7 take the current length l of the cantilever 7 measure up. Suitable sensors are z. B. inductive displacement sensors.

Es ist aber auch möglich, dass nicht näher dargestellte Gelenksensoren des Industrieroboters 1, z. B. Winkelgeber oder Resolver selbst verwendet werden, um bei der Durchführung der Längenänderung diese zu messen.But it is also possible that not shown joint sensors of the industrial robot 1 , z. B. angle encoder or resolver itself can be used to measure when performing the change in length.

Claims (14)

Verfahren zum Betreiben eines Industrieroboters (1), der einen Roboterarm (2) mit mehreren, nacheinander folgenden, mittels Gelenken (21–23) verbundene Glieder (3–8) aufweist, die gesteuert von einer Steuervorrichtung (10) des Industrieroboters (1) mittels Antrieben (11) bewegbar sind, und eines der Glieder (7) derart in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbar ausgebildet ist, dass die relative Position seiner angrenzenden Gelenke (22, 23) veränderbar ist, aufweisend folgende Verfahrensschritte: – Festhalten des Roboterarms (2) mittels eines am Roboterarm (2) befestigten Endeffektors (16) an einem zum Industrieroboter (1) feststehenden Gegenstand (19) und – mit festgehaltenem Roboterarm (2), Ändern der geometrischen Ausdehnung des in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Gliedes (7), um die relative Position zwischen seinen angrenzenden Gelenken (22, 23) zu verändern, durch lediglich Bewegen des Roboterarms (2) mittels der Antriebe (11).Method for operating an industrial robot ( 1 ), a robot arm ( 2 ) with several, one after the other, by means of joints ( 21 - 23 ) connected members ( 3 - 8th ) controlled by a control device ( 10 ) of the industrial robot ( 1 ) by means of drives ( 11 ) are movable, and one of the members ( 7 ) Is designed to be variable in its geometric extension, that the relati ve position of its adjacent joints ( 22 . 23 ) is variable, comprising the following method steps: - holding the robot arm ( 2 ) by means of a robot arm ( 2 ) attached end effector ( 16 ) on an industrial robot ( 1 ) fixed object ( 19 ) and - with held robotic arm ( 2 ), Changing the geometric extent of the variable in its geometric extension member ( 7 ) to determine the relative position between its adjacent joints ( 22 . 23 ) by merely moving the robot arm ( 2 ) by means of the drives ( 11 ). Verfahren nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend, gesteuert durch die Steuervorrichtung (10), Lösen einer zum Verriegeln des in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Gliedes (7) vorgesehenen Verriegelungsvorrichtung (15) vor dem Bewegen des Roboterarms (2) und/oder, gesteuert durch die Steuervorrichtung (10), Verriegeln der Verriegelungsvorrichtung (15) nach dem Bewegen des Roboterarms (2).Method according to claim 1, additionally comprising, controlled by the control device ( 10 ), Releasing a for locking the geometrically variable member ( 7 ) provided locking device ( 15 ) before moving the robot arm ( 2 ) and / or controlled by the control device ( 10 ), Locking the locking device ( 15 ) after moving the robot arm ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zusätzlich aufweisend folgende Verfahrensschritte: – Ermitteln der aktuellen geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes (7) nach dem Bewegen des Roboterarms (2) mittels einer mit der Steuervorrichtung (10) verbundenen Vorrichtung (17) zum Ermitteln geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes (7) nach dem Bewegen des Roboterarms (2) und – Aktualisieren eines auf der Steuervorrichtung (10) laufenden Rechenprogramms zum Steuern der Antriebe (11) mit dem aktuellen Wert der geometrischen Ausdehnung.Method according to Claim 1 or 2, additionally comprising the following method steps: determining the current geometric extent of the relevant element ( 7 ) after moving the robot arm ( 2 ) by means of a with the control device ( 10 ) connected device ( 17 ) for determining geometric extent of the relevant member ( 7 ) after moving the robot arm ( 2 ) and - updating one on the control device ( 10 ) running computer program for controlling the drives ( 11 ) with the current value of the geometric extent. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbare Glied als ein in seiner Länge (l) veränderbares Glied (7) ausgebildet ist.Method according to one of claims 1 to 3, wherein the variable in its geometric extension member as a variable in its length (l) member ( 7 ) is trained. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, wobei die Vorrichtung zum Ermitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes (7) als eine mit der Steuervorrichtung (10) verbundene Längenmessvorrichtung (17) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, die aktuelle Länge (l) des in seiner Länge veränderbaren Gliedes (7) zu ermitteln.Method according to claim 3 and 4, wherein the device for determining the geometric extent of the relevant element ( 7 ) as one with the control device ( 10 ) connected length measuring device ( 17 ) is arranged, which is adapted, the current length (l) of the length-variable member ( 7 ) to investigate. Industrieroboter (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine mit der Steuervorrichtung (10) verbundene Vorrichtung (17) zum Ermitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes (7).Industrial robots ( 1 ) for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized by a with the control device ( 10 ) connected device ( 17 ) for determining the geometric extent of the relevant member ( 7 ). Industrieroboter nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung zum Ermitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes (7) den Gelenken (21–23) zugeordnete Vorrichtungen zum Ermitteln der Winkelstellungen der Glieder (2–8) relativ zueinander umfasst.Industrial robot according to claim 6, wherein the device for determining the geometric extent of the relevant element ( 7 ) the joints ( 21 - 23 ) associated devices for determining the angular positions of the links ( 2 - 8th ) relative to each other. Industrieroboter nach Anspruch 6 oder 7, aufweisend eine mit der Steuervorrichtung (10) verbundene, von dieser steuerbare und zum Verriegeln des in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbaren Gliedes (7) vorgesehene Verriegelungsvorrichtung (15).Industrial robot according to claim 6 or 7, comprising one with the control device ( 10 ), controllable by this and for locking the variable in its geometric extension member ( 7 ) provided locking device ( 15 ). Industrieroboter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das in seiner geometrischen Ausdehnung veränderbare Glied als ein in seiner Länge (l) veränderbares Glied (7) ausgebildet ist.Industrial robot according to one of Claims 6 to 8, in which the member, which can be changed in its geometrical extent, is designed as a member (4) which is variable in its length (1). 7 ) is trained. Industrieroboter nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung zum Ermitteln der geometrischen Ausdehnung des relevanten Gliedes (7) eine mit der Steuervorrichtung (10) verbundene Längenmessvorrichtung (17) ausgebildet ist, die eingerichtet ist, die aktuelle Länge (l) des in seiner Länge veränderbaren Gliedes (7) zu ermitteln.Industrial robot according to claim 9, wherein the device for determining the geometric extent of the relevant element ( 7 ) one with the control device ( 10 ) connected length measuring device ( 17 ) is arranged, which is adapted, the current length (l) of the length-variable member ( 7 ) to investigate. Industrieroboter nach Anspruch 9 oder 10, wobei das in seiner Länge (l) veränderbare Glied (7) ein erstes Teilsegment (7a) und ein relativ zum ersten Teilsegment (7a) längs der Längsachse (L) des relevanten Glieds (7) verschiebbares, insbesondere verdrehsicher relativ zum ersten Teilsegment (7a) zweites Teilsegment (7b) umfasst.Industrial robot according to claim 9 or 10, wherein the length (l) of the variable member ( 7 ) a first subsegment ( 7a ) and one relative to the first subsegment ( 7a ) along the longitudinal axis (L) of the relevant member ( 7 ) displaceable, in particular against rotation relative to the first sub-segment ( 7a ) second subsegment ( 7b ). Industrieroboter nach Anspruch 11, wobei das zweite Teilsegment (7b) in das erste Teilsegment (7a) insbesondere verdrehsicher gesteckt ist.Industrial robot according to claim 11, wherein the second subsegment ( 7b ) into the first subsegment ( 7a ) is inserted in particular against rotation. Industrieroboter nach Anspruch 11 oder 12, wobei die beiden Teilsegmente (7a, 7b) zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig ausgebildet sind und insbesondere die Form eines gerade Zylinders und/oder eines Hohlzylinders aufweisen.Industrial robot according to claim 11 or 12, wherein the two subsegments ( 7a . 7b ) are cylindrical, in particular circular cylindrical in shape and in particular have the shape of a straight cylinder and / or a hollow cylinder. Industrieroboter nach Anspruch 13, wobei das die Form eines geraden Kreiszylinders aufweisende zweite Teilsegment (7b) in dem die Form eines geraden Hohlkreiszylinders aufweisenden ersten Teilsegment (7a) verdrehsicher steckt, indem auf der Zylinderfläche des zweiten Teilsegments (7b) und der nach innen gerichteten Seite der Zylinderfläche des ersten Teilsegment (7a) wenigstens eine in Längsrichtung des in seiner Länge (l) veränderbaren Gliedes (7) angeordnete Nut-Feder-Verbindung (12, 13) vorgesehen ist.Industrial robot according to claim 13, wherein the second sub-segment having the shape of a right circular cylinder ( 7b ) in which the shape of a straight hollow circular cylinder having first sub-segment ( 7a ) is secured against rotation, by on the cylindrical surface of the second subsegment ( 7b ) and the inward side of the cylindrical surface of the first subsegment ( 7a ) at least one in the longitudinal direction of the length (l) variable member ( 7 ) arranged tongue and groove connection ( 12 . 13 ) is provided.
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