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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entnehmen eines Werkstücks mit Hilfe eines Roboters, der Haltespitzen umfasst.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Man kennt Vorgehensweisen, bei denen Haltespitzen, die sich an einer Roboterhand befinden, zum sequentiellen Entnehmen mehrerer Werkstücke, die nahe beieinander liegen, mit Hilfe eines Roboters verwendet werden. Beispielsweise offenbart die
JP H09-103 983 A Finger für eine Roboterhand. Dort ist beschrieben „jeder Fingerspitzenabschnitt
4 der Fingerbildungskörper
1 ist so konfiguriert, dass er zwischen einer Haltestellung und einer Halt-Lösestellung umgeschaltet werden kann, und er ist aus einem weichen Material ausgebildet, das eine zylindrische Gestalt hat, bei der der Grundendabschnitt offen ist und ein freier Endabschnitt verschlossen ist. Ein Rückenabschnitt
4a und ein Unterseitenabschnitt
4b eines jeden Fingerspitzenabschnitts
4 sind so geformt, dass sie eben sind. Eine Trennungsentfernung zwischen dem Rückenabschnitt
4a und dem Unterseitenabschnitt
4b eines jeden Fingerspitzenabschnitts
4 ist so eingestellt, dass der Rückenabschnitt
4a und der Unterseitenabschnitt
4b nahezu aufeinander angeordnet sind. Damit können die Fingerspitzenabschnitte
4 in der Halt-Lösestellung in enge Räume an den Seiten des zu haltenden Zielobjekts eingesetzt werden. Im eingesetzten Zustand wird Fluid aus einer Fluidzuführeinheit
3 an die Innenseiten der Fingerspitzenabschnitte
4 geliefert, so dass die Rückenabschnitte
4a und die Unterseitenabschnitte
4b aufgefüllt werden und sich von einander trennen. Dadurch werden in der Haltestellung die Unterseitenabschnitte
4b gegen das zu haltende Zielobjekt gedrückt, damit das zu haltende Zielobjekt festgehalten wird.“
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Man kann sehen, dass gemäß der Vorgehensweise in der
JP H09-103 983 A nach dem Einsetzen der aus dem zylindrischen weichen Material ausgebildeten Fingerspitzenabschnitte in die engen Bereiche an den Seiten des zu haltenden Zielobjekts den Innenseiten der Fingerspitzenabschnitt Fluid zugeführt wird, damit die Fingerspitzenabschnitte aufgefüllt werden und die Fingerspitzenabschnitte dadurch das zu haltende Zielobjekt festhalten. Wird jedoch wie beschrieben die Haltevorrichtung aus weichem Material ausgebildet, so kann es schwierig werden, ein Zielobjekt sicher und exakt zu halten. Die
JP H09-300 286 A zeigt eine weitere Roboterhand zum Greifen von Gurken mit Fingerspitzenabschnitten aus einem weichen, elastischen Material, welches mit Druckluft gefüllt wird. Beim Absenken der Roboterhand werden die elastischen Fingerspitzenabschnitte passiv durch den Druck auf die aufzugreifende Gurke geöffnet, um die Gurke zu greifen.
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Die
US 3 824 674 A zeigt einen Greifer, der dazu ausgebildet ist, einen Kolben in einen Hohlzylinder zu platzieren.
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Die
DD 2 03 842 B1 zeigt einen Greifer, der einen Betätigungsfortsatz aufweist, der an einer Ablage-Sollposition eingehakt werden kann, um durch eine Bewegung des Greifers den Betätigungsfortsatz zu betätigen, um den Greifer zu lösen und somit ein gegriffenes Werkstück freizugeben.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Entnehmen eines Werkstücks bereitzustellen, mit dem man eng benachbarte Werkstücke leicht und exakt der Reihe nach entnehmen kann, und zwar auch dann, wenn steife Haltespitzen verwendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zum Erfüllen der beschriebenen Aufgabe wird ein Verfahren zum Entnehmen eines zu haltenden Zielwerkstücks mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die genannten Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile gehen aus der ausführlichen Beschreibung charakteristischer Ausführungsformen der Erfindung deutlicher hervor, die in den beigefügten Zeichnungen erläutert sind.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 eine Ausführungsform einer Werkstück-Entnahmevorrichtung der Erfindung dieser Anmeldung;
- 2 ein Flussdiagramm einer Prozedur zum Herausnehmen eines Werkstücks;
- 3 einen Status, in dem Haltespitzen an einem Hindernis anstoßen;
- 4 einen Status, in dem ein Spannfutter geöffnet wird, damit die Haltespitzen in Positionen an den Seiten des Halteziel-Werkstücks gehen, wodurch benachbarte Werkstücke weggestoßen werden; und
- 5 einen Status, in dem die Haltespitzen das Halteziel-Werkstück halten.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Werkstück-Entnahmevorrichtung, die ein Werkstück-Entnahmeverfahren der Erfindung ausführt. Die Werkstück-Entnahmevorrichtung ist ein Roboter, der eine Festhalte-Roboterhand 10 umfasst, die an einer Armspitze des Roboters angeordnet ist und beispielsweise einen Freiheitsgrad von sechs Achsen hat. In der Werkstück-Entnahmevorrichtung kann die Position und Lage eines Hand-Hauptkörpers 12 der Roboterhand 10, die in der Zeichnung skizziert ist, beliebig verändert werden. An einer Spitze des Hand-Hauptkörpers 12 ist eine gerade Führung 14 vorhanden. Im Einzelnen enthält die gerade Führung 14 eine Führungsschiene 16 und ein Gleitstück 18. Die Führungsschiene 16 ist so an der Spitze des Hand-Hauptkörpers 12 angebracht, dass sie in der Richtung von oben nach unten verläuft, wenn der Hand-Hauptkörper 12 wie in 1 nach unten gerichtet ist. Das Gleitstück 18 kann sich gegen die Führungsschiene 16 geradlinig bewegen.
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An dem Gleitstück 18 ist ein Spannfutter 20 angebracht. Damit kann sich das Spannfutter 20 relativ zum Hand-Hauptkörper 12 in der Richtung bewegen, in der sich die Führungsschiene 16 erstreckt. Das Spannfutter 20 ist durch eine Druck ausübende Vorrichtung 22, beispielsweise eine Schraubenfeder, mit dem Vorderende des Hand-Hauptkörpers 12 oder der geraden Führung 14 verbunden. Die Druck ausübende Vorrichtung 22 drückt das Spannfutter 20 in die Richtung, in der sich die Führungsschiene 16 erstreckt. Das Spannfutter 20 umfasst mindestens zwei Haltespitzen 24 an seiner Vorderseite. Die Haltespitzen 24 sind bevorzugt steif. Die Haltespitzen 24 können so geöffnet und geschlossen werden, dass die Haltespitzen 24 ein Werkstück 26a (das in der Zeichnung beispielhaft als kugelförmiges Objekt dargestellt ist), das das Halteziel darstellt, festhalten und freigeben können. In der Ausführungsform ist als Druck ausübende Vorrichtung 22 eine Schraubenfeder genannt. Gemäß der Erfindung ist die Druck ausübende Vorrichtung 22 jedoch nicht auf eine Schraubenfeder eingeschränkt. Es kann sich auch um einen andersartigen elastischen Körper handeln, der eine vorbestimmte Rückstellkraft erzeugt, wenn dieser andersartige Körper zusammengedrückt oder verformt wird. Beispiele für einen andersartigen elastischen Körper sind eine Torsionsfeder, eine Blattfeder usw. anstelle der Schraubenfeder.
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Die Werkstück-Entnahmevorrichtung enthält einen Anschlag 28, der verhindert, dass sich das Spannfutter 20 in der Richtung, in der sich die Führungsschiene 16 erstreckt, von der Spitze des Hand-Hauptkörpers 12 um eine Entfernung entfernt, die größergleich einer vorbestimmten Entfernung ist. In dem Beispiel in der Zeichnung ist der Anschlag 28 an dem Ende der Führungsschiene 16 vorhanden. Ist das Spannfutter 20 um den vorbestimmten Abstand von dem Hand-Hauptkörper 12 entfernt, so berührt der Anschlag 28 das Spannfutter 20 oder das Gleitstück 18 und verhindert, dass sich das Spannfutter 20 oder das Gleitstück 18 weiter bewegt.
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Die Werkstück-Entnahmevorrichtung enthält zudem eine Erfassungsvorrichtung 30, die die Position des Spannfutters 20 gegenüber dem Hand-Hauptkörper 12 in der Erstreckungsrichtung der Führungsschiene 16 erfasst. In dem Beispiel in der Zeichnung ist die Erfassungsvorrichtung 30 ein Sensor, der an einer Stelle der geraden Führung 14 bereitgestellt ist und im Wesentlichen in die Führungsschiene 16 integriert ist. Dieser Sensor kann ein optischer Sensor oder ein ähnliches Bauteil sein. Bewegt sich in den Beispiel in der Zeichnung eine Markierung 32, die sich auf dem Gleitstück 18 befindet, das sich zusammen mit dem Spannfutter 20 bewegt, in eine Position seitlich neben dem Sensor 30 (siehe 3, unten), so kann der Sensor 30 diesen Positionszusammenhang erkennen.
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Wie beschrieben enthält die Werkstück-Entnahmevorrichtung eine Roboterhand, die eine Anordnung umfasst, in der sich das Spannfutter 20 mit seinen Haltespitzen 24 gegenüber dem Hand-Hauptkörper 12 in der linearen Führung 14 bewegen kann. Das Spannfutter 20 wird von dem Hand-Hauptkörper 12 über eine in der Bewegungsrichtung des Spannfutters 20 Druck ausübende Vorrichtung 22 gehalten. Im Folgenden wird das Werkstück-Entnahmeverfahren mit Hilfe der Werkstück-Entnahmevorrichtung beschrieben.
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2 zeigt ein Flussdiagramm einer Prozedur zum Herausnehmen eines Werkstücks, in der die Werkstück-Entnahmevorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird. Zuerst wird der Roboter so betätigt, dass er den Hand-Hauptkörper 12 in eine Warteposition bewegt (Schritt S1). Die Warteposition ist eine Position, aus der sich die Haltespitzen 24 einem Entnahmeziel-Werkstück 26a nähern können ohne an anderen umgebenden Objekten usw. anzustoßen. Befindet sich beispielsweise das Spannfutter in der Warteposition, so sind die Vorderenden der Haltespitzen 24 in der vertikalen Richtung von den Haltespitzen 24 im Zustand nach 1 um eine feste Distanz nach oben entfernt (beispielsweise 5 cm bis 20 cm), damit sie in der vertikalen Richtung nach oben die feste Distanz gegen das Werkstück 26a einnehmen.
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Nun erfolgt der Annäherungsvorgang an das Werkstück 26a, d. h. an das Haltezielobjekt (Schritt S2). Im Einzelnen, siehe 1, wird der Hand-Hauptkörper 12 nach unten bewegt, so dass die Vorderenden der Haltespitzen 24 sich so bewegen, dass sie das Werkstück 26a berühren, das das Haltezielobjekt darstellt. Erkennt der Sensor 30, siehe 3, dass sich die Markierung 32 des Gleitstücks 18 seitlich neben dem Sensor 30 befindet (der Sensor 30 wird eingeschaltet), d. h., ist die Entfernung zwischen dem Hand-Hauptkörper 12 und dem Spannfutter 20 kleinergleich einem vorbestimmten zulässigen Wert, so berühren die Haltespitzen 24 das Werkstück 26a nicht. Dieser Status bedeutet, dass sich zwischen den Haltespitzen 24 und dem Werkstück 26a irgendein Hindernis 34 befindet, und dass die Schraubenfeder 22 zu stark zusammengedrückt ist. Um in einer solchen Situation zu verhindern, dass die Haltespitzen und das Werkstück beschädigt werden, wird die Abwärtsbewegung des Hand-Hauptkörpers 12 durch die Robotersteuerung angehalten, und die Prozedur geht zum Schritt S1 zurück (d. h., der Hand-Hauptkörper 12 bewegt sich in die Warteposition), und es wird eine Maßnahme ergriffen, beispielsweise das Entfernen des Hindernisses 34.
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Der Positionszusammenhang zwischen dem Sensor 30 und der Markierung 32, siehe 3, kann so justiert werden, dass der Sensor 30 eingeschaltet wird, bevor die Zusammendrückung der Schraubenfeder 22 ihren Maximalwert erreicht. Dadurch kann auch dann, wenn die Haltespitzen 24 an das Hindernis 34 anstoßen, die Auswirkung des Anpralls durch die Schraubenfeder 22 aufgefangen werden.
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Tritt ein Zwischenfall wie in 3 dargestellt nicht auf (d. h., befindet sich der Sensor 30 im ausgeschalteten Zustand), so wird der Hand-Hauptkörper 12 in eine Halteposition bewegt (Schritt S4). Dabei berühren die Haltespitzen 24 das Werkstück 26a fortwährend, und der Hand-Hauptkörper 12 wird abwärts bewegt und drückt die Haltespitzen 24 gegen das Werkstück 26a, bis die Schraubenfeder 22 um eine vorbestimmte Größe zusammengedrückt ist. Anders formuliert wirkt im Status nach 1 wegen der Rückstellkraft der Schraubenfeder 22 über die Haltespitzen 24 ein Vordruck auf das Werkstück 26a.
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Nun, siehe 4, wird in dem Status, in dem die Haltespitzen 24 den Vordruck auf das Werkstück 26a ausüben, ein Öffnungsvorgang des Spannfutters 20 vorgenommen, d. h. ein Vorgang, bei dem sich die Haltespitzen 24 (in dem Beispiel in der Zeichnung nach links und rechts) voneinander entfernen (Schritt S5). Dabei wird wie beschrieben vor dem Öffnen des Spannfutters die Schraubenfeder 22 zusammengedrückt, und die Schraubenfeder 22 übt eine nach unten wirkende Kraft auf die Haltespitzen 24 aus. Damit bewirkt die resultierende Kraft aus der Öffnungskraft des Spannfutters 20 und der Rückstellkraft der Schraubenfeder 22, dass sich die Haltespitzen 24 von selbst schräg nach unten bewegen. Damit bewegen sich die Haltespitzen 24, siehe 1, in Positionen seitlich neben dem Halteziel-Werkstück 26a. Befinden sich dabei andere Werkstücke 26b und 26c in der Nähe des Halteziel-Werkstücks 26a, so können die Haltespitzen 24 die benachbarten Werkstücke 26b und 26c von dem Werkstück 26a wegbewegen und damit die benachbarten Werkstücke 26b und 26c wegstoßen. Auf diese Weise können die benachbarten Werkstücke, die zu Hindernissen für das Halteziel-Werkstück werden, leicht vom Halteziel-Werkstück entfernt werden.
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Wie in 4 dargestellt ist kann das Vorsehen des beschriebenen Anschlags 28 die größtmögliche Entfernung vom Hand-Hauptkörper 12 zum Spannfutter 20 begrenzen, nachdem die Rückstellkraft der Schraubenfeder 22 weggenommen ist. Dadurch können die Haltespitzen 24 exakt gegen das Entnahmeziel-Werkstück 26a positioniert werden. Zusätzlich kann man Schäden an den Haltespitzen 24 verhindern, die auftreten, wenn die Haltespitzen 24 an die Unterseite eines Behälters, einer Palette usw. stoßen, auf der sich das Werkstück befindet.
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Im folgenden Schritt S6 wird mit Hilfe eines Sensors oder einer ähnlichen in den Zeichnungen nicht dargestellten Vorrichtung sichergestellt, dass sich das Spannfutter 20 in einem geöffneten Zustand befindet (d. h. dass die Haltespitzen 24 voneinander einen vorbestimmten Abstand haben). Danach, siehe 5, wird das Spannfutter 20 geschlossen (Schritt S7). Dadurch halten die Haltespitzen 24 das Halteziel-Werkstück 26a.
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Mit Hilfe eines Sensors oder einer ähnlichen in den Zeichnungen nicht dargestellten Vorrichtung wird bestätigt (Schritt S8), dass sich das Spannfutter 20 in einem geschlossenen Zustand befindet (d. h. dass die Haltespitzen 24 das Werkstück 26a halten). Nun wird der Hand-Hauptkörper 12 nach oben bewegt (Schritt S9). Das auf diese Weise herausgenommene Werkstück 26a wird an eine vorbestimmte Position befördert (in den Zeichnungen nicht dargestellt), und zwar durch die Betätigung des Roboters einschließlich der Roboterhand 12.
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Gemäß der Erfindung ist das Spannfutter 20 zusammen mit den Haltespitzen 24 so konfiguriert, dass es gegenüber dem Hand-Hauptkörper 12 beweglich ist, und dass in einem Zustand, in dem die Haltespitzen 24 mit der Druck ausübenden Vorrichtung Druck auf das Entnahmeziel-Werkstück 26a ausüben, das Spannfutter 20 geöffnet wird. Beim Öffnen des Spannfutters 20 werden die Haltespitzen 24 schräg nach unten bewegt und gehen in Positionen seitlich neben dem Zielwerkstück 26a. Dadurch können auch dann, wenn sich andere Werkstücke in der Nähe des Entnahmeziel-Werkstücks befinden, siehe 1, ohne den Einsatz eines komplizierten Mechanismus, etwa eines Sensors, diese anderen Werkstücke von dem Zielwerkstück entfernt werden, so dass die Haltespitzen das Zielwerkstück sicher halten können.
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AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung können auch in einem Status in dem zahlreiche Werkstücke nahe beieinander liegen, die Haltespitzen Werkstücke beiseite stoßen, die nicht das Halteziel-Werkstück sind. Damit kann das Halteziel-Werkstück ohne den Einsatz eines komplizierten Mechanismus usw. einfach und exakt für das Entnehmen gehalten werden. Wird die Entfernung zwischen dem Hand-Hauptkörper und dem Spannfutter kleinergleich dem vorbestimmten zulässigen Wert, so wird die Bewegung der Roboterhand angehalten, so dass einem Defekt durch ein Hindernis usw. zwischen den Haltespitzen und dem Werkstück vorgebeugt werden kann.
