DE102014204452A1

DE102014204452A1 - Verfahren zum Betreiben eines Roboters und zugehöriger Robotermit einer mechanischen Tastvorrichtung

Info

Publication number: DE102014204452A1
Application number: DE102014204452.9A
Authority: DE
Inventors: Julian Stockschläder; Richard Zunke
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-09-17
Also published as: WO2015135917A2; EP3117280A2; WO2015135917A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters (1), der einen Roboterarm (2) mit mehreren Gliedern (5–11), mit einer Befestigungsvorrichtung (12) und mit einem an der Befestigungsvorrichtung (12) befestigtes Werkzeug (13), sowie eine Steuerungsvorrichtung (3) zum Bewegen des Roboterarms (2) umfasst, die ausgebildet ist, in einem Automatikbetrieb den Roboterarm (2) derart anzusteuern, dass das Werkzeug (13) automatisch einer Werkstückbahn (15) an einem Werkstück (16) folgt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) verläuft. Die Erfindung betrifft außerdem einen Roboter (1) zur Durchführung des Verfahren, der insbesondere eine mechanische Tastvorrichtung (14) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters, der einen Roboterarm mit mehreren Gliedern, mit einer Befestigungsvorrichtung und mit einem an der Befestigungsvorrichtung befestigtes Werkzeug, sowie eine Steuerungsvorrichtung zum Bewegen des Roboterarms umfasst, die ausgebildet ist, in einem Automatikbetrieb den Roboterarm derart anzusteuern, dass das Werkzeug automatisch einer Werkstückbahn an einem Werkstück folgt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Werkstückkante des Werkstücks verläuft. Die Erfindung betrifft außerdem einen Roboter zur Durchführung des Verfahren, der insbesondere eine mechanische Tastvorrichtung aufweist.
Roboter im Allgemeinen sind Handhabungsmaschinen, die zur selbsttätigen Handhabung von Objekten mit zweckdienlichen Werkzeugen ausgerüstet und in mehreren Bewegungsachsen insbesondere hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Roboter weisen üblicherweise einen Roboterarm mit mehreren Gliedern und programmierbare Steuerungen (Steuerungsvorrichtungen) auf, die während eines Automatikbetriebs die Bewegungsabläufe des Roboterarms automatisch steuern bzw. regeln. Die Antriebe sind z.B. elektrische Antriebe und die Glieder sind insbesondere relativ zueinander bezüglich Achsen drehbar gelagert.
Insbesondere steuert im Automatikbetrieb die Steuerungsvorrichtung den Roboterarm derart an, dass das am Roboterarm befestigte Werkzeug automatisch entlang einer vorgegebenen Bahn bewegt wird. Dazu wird der Roboter bzw. dessen Steuerungsvorrichtung geeignet programmiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Programmieren und demnach auch zum Betreiben eines Roboters anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters, der einen Roboterarm mit mehreren Gliedern, mit einer Befestigungsvorrichtung und mit einem an der Befestigungsvorrichtung befestigtes Werkzeug, sowie eine Steuerungsvorrichtung zum Bewegen des Roboterarms umfasst, die ausgebildet ist, in einem Automatikbetrieb den Roboterarm derart anzusteuern, dass das Werkzeug automatisch einer Werkstückbahn an einem Werkstück folgt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Werkstückkante des Werkstücks verläuft, aufweisend folgende Verfahrensschritte:

─ Manuelles Bewegen des Roboterarms derart, dass das Werkzeug an einen Startpunkt und/oder einen Endpunkt der Werkstückbahn gebracht wird,
─ Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten welche das Werkzeug im Startpunkt und/oder im Endpunkt einnimmt, derart, dass die Steuerungsvorrichtung die gespeicherten Positions- und/oder Orientierungswerte im Automatikbetrieb abrufen und den Roboterarm derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug die zugeordnete Position und/oder Orientierung im Startpunkt und/oder im Endpunkt automatisch einnimmt,
─ Manuelles Bewegen des Roboterarms in einer zur Werkstückkante zumindest im Wesentlichen parallelen Richtung,
─ Speichern wenigstens eines Wertes, der die Richtung der zur Werkstückkante zumindest im Wesentlichen parallel ausgeführten manuellen Bewegung kennzeichnet, derart, dass die Steuerungsvorrichtung den wenigstens einen gespeicherten, die Richtung kennzeichnenden Werte im Automatikbetrieb abrufen und den Roboterarm derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt in Abhängigkeit des Verlaufs der Werkstückkante in der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung automatisch der Werkstückbahn folgt.

Während das Werkzeug entlang der Werkstückbahn automatisch bewegt wird, bearbeitet es vorzugsweise ein Werkstück automatisch. Eine solche Bearbeitung kann z.B. ein Kleben, ein Schweißen oder ein Fräsen sein. Das Bearbeiten kann aber beispielsweise auch eine Montage, ein Aufbringen eines Klebestreifens, ein Rollieren eines Kantenschutzes oder ein Abschaben von beispielsweise Kleberesten oder Lackschichten sein. Das Werkzeug kann beispielsweise eine Klebespitze, eine Schweißpistole, ein Fräser, ein Schaber oder ein Polierkopf sein.
Bei der Werkstückkante kann es sich entweder um eine Außenkontur oder eine Innenkontur des Werkstücks bzw. zumindest um einen Teilabschnitt davon handeln. Das Werkstück kann ein beliebiges zu bearbeitendes Bauteil sein. Insbesondere kann es sich bei dem Werkstück um ein im Wesentlichen flaches Bauteil handeln, dessen Außenkontur die Werkstückkante bildet. Alternativ kann das Werkstück Durchbrüche oder Öffnungen aufweisen, deren Ausschnittskontur die Innenkontur und damit die Werkstückkante des Werkstücks bildet.
Die erfindungsgemäßen Verfahren sind insbesondere dazu geeignet, den Roboter mit einfachen Mitteln derart zu programmieren, dass eine automatisierte Bearbeitung des Werkstücks mit dem Werkzeug entlang einer Werkstückbahn möglich ist, wobei die Werkstückbahn zumindest im Wesentlichen oder sogar genau parallel zu der Werkstückkante verläuft. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein Karosserieblechbauteil einen Ausschnitt aufweist, an dessen Randabschnitt in einem bestimmten Abstand zur Innenkante des Ausschnitts eine Klebstoffraupe um den Ausschnitt herum aufzutragen ist, um später beispielsweise eine Glasscheibe an dem Ausschnitt festkleben zu können. In einem anderen beispielhaften Anwendungsfall kann es sich um eine Außenkante eines Schiebdachbauteils eines Kraftfahrzeugs handeln, an dem eine Dichtung aufzubringen ist. In diesem Fall kann das Werkzeug beispielsweise sowohl eine Klebedüse sein, welche Klebstoff aufträgt, um danach die Dichtung festkleben zu können, als auch ein Montagewerkzeug sein, welches ausgebildet ist, eine Dichtungsschnur an einer Kante oder einem Falz des Werkstücks einzusetzen.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine aufwändige Programmierung der vom Roboter abzufahrenden Werkstückbahn entfallen. Insbesondere ist es nicht mehr notwendig eine Vielzahl von Stützpunkten auf der Werkstückbahn schrittweise einzulehren (zu teachen). Es ist erfindungsgemäß vielmehr ausreichend einen Startpunkt und/oder einen Zielpunkt einzulehren und eine Bewegungsrichtung einmalig vorzugeben, woraufhin die Steuerungsvorrichtung das Werkzeug automatisch ausgehend von einem Startpunkt in die vorgegebene Richtung bewegt und zwar indem sich der Roboterarm an der Werkstückkante orientiert, insbesondere sich an der Werkstückkante entlangtastet, wobei lediglich ein definierter Abstand des Werkzeugs von der Werkstückkante einzuhalten ist. Durch ein erfindungsgemäßes Entlangtasten an der Werkstückkante können gesonderte Sensoren und/oder Messeinrichtungen entfallen. Insoweit entfällt auch ein diesbezüglicher Programmier-, Kalibrier- und/oder Justieraufwand. Ein erfindungsgemäßes Entlangtasten kann allein aufgrund einer vorhandenen kraft-/momentengeregelten Ansteuerung des Roboterarms durch die Steuerungsvorrichtung erfolgen.
Der Roboterarm kann beispielsweise ein Gestell und ein relativ zum Gestell mittels eines Gelenks drehbar gelagertes Karussell umfassen, an dem eine Schwinge mittels eines anderen Gelenks schwenkbar gelagert ist. An der Schwinge kann dabei ihrerseits ein Armausleger mittels eines weiteren Gelenks schwenkbar gelagert sein. Der Armausleger trägt dabei eine Roboterhand, wobei insoweit der Armausleger und/oder die Roboterhand mehrere weitere Gelenke aufweisen können. Ein mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweisende Roboterarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der Roboterarm als ein Sechsachs-Knickarmroboter ausgebildet sein.
Roboterarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, wie insbesondere Industrieroboter können aber auch so genannte Leichtbauroboter sein, die sich zunächst von üblichen Industrierobotern dadurch unterscheiden, dass sie eine für die Mensch-Maschine-Kooperation günstige Baugröße aufweisen und dabei eine zu ihrem Eigengewicht relativ hohe Tragfähigkeit aufweisen. Daneben können insbesondere Leichtbauroboter auf einfache Weise kraft- und/oder momentengeregelt, beispielsweise in einer Nachgiebigkeitsregelung betrieben werden, statt positionsgeregelt betrieben werden, was beispielsweise ein manuelles Verstellen der Pose des Roboterarms vereinfacht. Außerdem kann dadurch eine sichere Mensch-Maschine-Kooperation erreicht werden, da beispielsweise unbeabsichtigte Kollisionen des Manipulatorarmes mit Personen entweder verhindert oder zumindest derart abgeschwächt werden können, so dass den Personen kein Schaden entsteht. Ein solcher Roboterarm bzw. ein solcher Leichtbauroboter kann mehr als sechs Freiheitsgrade aufweisen, so dass insoweit ein überbestimmtes System geschaffen wird, wodurch derselbe Punkt im Raum in gleicher Orientierung in mehreren verschiedenen Posen des Manipulatorarms erreicht werden kann. Als Regelungskonzepte kann beispielsweise eine indirekte Kraftregelung durch Modellierung des Leichtbauroboters als mechanischer Widerstand (Impedanz) oder eine direkte Kraftregelung verwendet werden.
In einer Steifigkeitsregelung oder Nachgiebigkeitsregelung des Roboters können Kräfte, Momente, Posen und Richtungen gelernt werden. In diesen Ausführungen kann das Ansteuern der Antriebe des Roboters mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung erfolgen. Die Steuerungsvorrichtung kann insoweit eingerichtet sein, die Nachgiebigkeits- oder Steifigkeitsregelung des Roboters mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung zu erzeugen.
In einem erfindungsgemäß grundlegenden Verfahren wird der Roboterarm zunächst manuell so bewegt, dass das Werkzeug sich an einem Startpunkt befindet und eine Position und Orientierung (Pose) einnimmt, in der ein ganz allgemein als Werkzeugspitze bezeichneter Bezugspunkt bzw. Arbeitspunkt des Werkzeugs sich am Anfang der Werkstückbahn befindet. Der Bezugspunkt bzw. Arbeitspunkt kann beispielsweise die Austrittsöffnung einer Klebstoffauftragsdüse sein. Nun werden die Positions- und/oder Orientierungswerte gespeichert, welche die Pose des Werkzeugs im Startpunkt kennzeichnen, so dass die Steuerungsvorrichtung in einem späteren Automatikbetrieb das vom Roboterarm getragene Werkzeug automatisch an den Startpunkt der Werkstückbahn bewegen kann.
In analoger Weise können Positions- und/oder Orientierungswerte, welche einen Endpunkt der Werkstückbahn kennzeichnen, gespeichert werden.
Im darauf folgenden Verfahrensschritt wird der Roboterarm lediglich in einer zur Werkstückkante zumindest im Wesentlichen parallelen Richtung manuell bewegt, und zwar in diejenige Richtung, in die das Werkzeug im späteren Automatikbetrieb entlang der Werkstückbahn bewegt werden soll. Zu dieser vorgemachten Bewegungsrichtung wird wenigstens ein Wert gespeichert, der diese Richtung kennzeichnet. Generell muss nicht notwendiger Weise die komplette Werkstückbahn bis zum Endpunkt manuell abgefahren werden. Es genügt den Roboterarm bzw. das Werkzeug nur einen Teil der Werkstückbahn, insbesondere ein kurzes Stück ausgehend vom Startpunkt in der gewünschten Richtung zu bewegen und diese Richtung abzuspeichern. Im Wesentlichen dient die Vorgabe der gewünschten Richtung durch manuelle Bewegen, d.h. Vormachen dazu, der Steuerungsvorrichtung zu vermitteln, in welcher Richtung sich der Roboterarm entlang der Werkstückkante vorantasten soll. Ist diese Tastrichtung einmal vorgegeben, so bewegt sich das Werkzeug im Automatikbetrieb automatisch entlang der Werkstückbahn, indem sich der Roboterarm, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Tastvorrichtung an der Werkstückkante in einem kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters entlangtastet.
Das manuelle Bewegen des Roboterarms derart, dass das Werkzeug an einen Startpunkt und/oder einen Endpunkt der Werkstückbahn gebracht wird, und/oder das manuelle Bewegen des Roboterarms in einer zur Werkstückkante zumindest im Wesentlichen parallelen Richtung, kann durch manuelles Ergreifen wenigstens eines der Glieder und/oder der Befestigungsvorrichtung des Roboterarms und manuell geführtes Bewegen des Roboterarms durchgeführt werden.
Unter einem manuellen Bewegen wird insbesondere ein manuelles Führen verstanden, bei dem eine Person den Roboterarm durch Ziehen und/oder Drücken an seiner Struktur manuell bewegt. Der Roboterarm umfasst dazu insbesondere mit der Steuerungsvorrichtung verbundene Kraft- und/oder Momentsensoren, welche die Kräfte bzw. Drehmomente an den einzelnen Gelenken ermitteln. Dadurch ist es möglich, dass während des manuellen Bewegens, insbesondere Führens des Roboterarms die Steuerungsvorrichtung zum Bewegen des Roboters vorgesehene Antriebe derart ansteuert, dass diese die durch das manuelle Bewegen, insbesondere Führen entstehenden Bewegungen der einzelnen Glieder ausführen oder zumindest unterstützen. Der Roboter ist in diesem Fall vorzugsweise kraft- und/oder momentengeregelt. Ein manuelles Bewegen im Allgemeinen kann aber auch das Bewegen einzelner oder mehrerer Gelenke des Roboterarms durch Betätigen von Tasten und/oder Schaltern an einem Handbediengerät sein, wodurch Bewegungssteuerbefehle über die manuelle Eingabe am Handbediengerät an die Steuerungsvorrichtung übermittelt und durch diese unmittelbar ausgeführt werden.
Eines der Glieder und/oder die Befestigungsvorrichtung des Roboterarms kann eine mechanische Tastvorrichtung aufweisen, mittels derer der Roboterarm, insbesondere das vom Roboterarm getragene Werkzeug dadurch entlang der Werkstückbahn im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens geführt werden kann, indem die mechanische Tastvorrichtung in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante entlang dieser Werkstückkante berührend geführt wird, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung.
Die mechanische Tastvorrichtung kann zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der Bewegungsrichtung, insbesondere zur Werkstückkante bzw. zur Werkstückbahn unter einer vorgegebenen Druckkraft an einer Oberfläche des Werkstücks entlang der Werkstückkante berührend entlanggeführt werden. Die mechanische Tastvorrichtung kann sich entweder nur an einer einzigen Oberfläche entlang der Werkstückkante abstützen, oder sich auch an zwei insbesondere rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen entlang der Werkstückkante abstützen. Im Falle dass sich die mechanische Tastvorrichtung an zwei insbesondere rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen entlang der Werkstückkante abstützt, kann nicht nur ein definierter, insbesondere fester Abstand von Werkstückkante und Werkstückbahn eingehalten werden, sondern das Werkzeug kann auch in einem definierten, insbesondere festen Abstand von der zu bearbeitenden Oberfläche gehalten werden.
In allen Ausführungen des Verfahrens kann die mechanische Tastvorrichtung im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens mit einer vorgegebenen Anpresskraft, insbesondere mit der gespeicherten Anpresskraft automatisch gegen die Werkstückkante gedrückt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung im Automatikbetrieb den Roboterarm derart ansteuert, dass das Werkzeug automatisch der Werkstückbahn am Werkstück folgt, indem der Roboterarm, insbesondere eine an einem der Glieder und/oder der Befestigungsvorrichtung des Roboterarms befestigte mechanische Tastvorrichtung mechanisch berührend entlang der Werkstückkante des Werkstücks automatisch geführt wird.
Während des automatisch geführten Bewegens entlang der Werkstückkante kann eine aufgrund der berührenden Bewegung zwischen der mechanischen Tastvorrichtung und der Werkstückkante des Werkstücks in Bewegungsrichtung auftretende Kraft erfasst und gespeichert werden, ein Ansteigen und/oder ein Abfallen der Kraft während des Bewegens überwacht werden und im Falle eines Ansteigens und/oder eines Abfallens der Kraft die Befestigungsvorrichtung, insbesondere das Werkzeug und/oder die mechanische Tastvorrichtung durch automatisches Bewegen des Roboterarms um eine senkrecht zur Ebene der Werkstückkante des Werkstücks verlaufende Drehachse gedreht werden, bis die momentan erfasste Kraft wieder auf den gespeicherten Wert zurückgeführt ist. Bei den in den Ausführungsbeispielen offenbarten Werkzeugen beispielsweise, führt eine Änderung im Verlauf der Kontur zu einem Moment um die Drehachse des Roboterflansches. Dieses Moment wird in einer Steifigkeitsregelung des Roboters automatisch ausgeglichen. In Folge dessen orientiert sich das Werkzeug eigenständig um, bis es wieder senkrecht zur Werkstückkante steht.
Fährt die mechanische Tastvorrichtung mit ihrer wenigstens einen Führungsrolle an einer gerade verlaufenden Werkstückkante entlang, so wird die in Bewegungsrichtung auftretende Kraft im Allgemeinen zumindest annähern konstant bleiben. In diesem Fall bewegt der Roboterarm das Werkzeug unverändert derart weiter, dass die mechanische Tastvorrichtung an der Werkstückkante gleichmäßig geführt ist. Im Falle eines Kraftanstiegs wird insoweit eine konkave Krümmung oder eine Innenecke des Verlaufs der Werkstückkante erkannt und das Werkzeug dann durch den Roboterarm derart automatisch gedreht, dass die Bewegungsrichtung des Werkzeugs wieder parallel zum Verlauf der Werkstückkante ausgerichtet ist und folglich auch die in Bewegungsrichtung auftretende Kraft wird auf einen Normalwert abfällt. Im Falle eines Kraftabfalls wird insoweit eine konvexe Krümmung oder eine Außenecke des Verlaufs der Werkstückkante erkannt und das Werkzeug dann durch den Roboterarm derart automatisch gedreht, dass die Bewegungsrichtung des Werkzeugs wieder parallel zum Verlauf der Werkstückkante ausgerichtet ist und folglich auch die in Bewegungsrichtung auftretende Kraft wird auf einen Normalwert abfällt. So kann das Werkzeug entlang einer umlaufenden, über Ecken und/oder Bögen führenden Werkstückkante automatisch entlanggeführt werden, ohne dass eine Vielzahl von Stützpunkten programmiert werden müssten.
In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die mechanische Tastvorrichtung über eine federbewegliche Kopplungsvorrichtung mit dem Roboterarm, insbesondere mit einem der Glieder und/oder mit der Befestigungsvorrichtung verbunden sein und durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Roboterarms der relative Abstand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung und dem Werkzeug verändert wird.
Bei konstanter Anpresskraft wird sich das Werkzeug in einem gleichbleibenden Abstand parallel zur Werkstückkante bewegen. Bei einer Änderung der Anpresskraft wird sich die federbewegliche Kopplungsvorrichtung längen oder kürzen (je nachdem, wie die Kopplungsvorrichtung konstruktiv ausgeführt ist und je nachdem, ob die Anpresskraft sich erhöht oder verringert) und damit das Werkzeug einen veränderten Abstand zur Werkstückkante einnehmen. Eine solche Abstandsänderung ist im Allgemeinen aufgrund konstanter Federbedingungen linear proportional zur Änderung der Anpresskraft.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch einen Roboter, aufweisend eine Steuerungsvorrichtung, die ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Roboterprogramm auszuführen, sowie aufweisend einen Roboterarm mit wenigstens drei Gelenken, die gemäß des Roboterprogramms automatisiert und/oder in einem Handfahrbetrieb manuell geführt verstellbar sind, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Verfahren wie beschrieben durchzuführen.
Der Roboter kann eine mechanische Tastvorrichtung aufweisen, die insbesondere an einem der Glieder und/oder an der Befestigungsvorrichtung des Roboterarms befestigt ist und die ausgebildet ist, den Roboterarm, insbesondere das vom Roboterarm getragene Werkzeug dadurch entlang der Werkstückbahn im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die mechanische Tastvorrichtung in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante entlang dieser Werkstückkante berührend geführt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung.
Die mechanische Tastvorrichtung kann insoweit derart ausgebildet sein, dass sie ein Anschlagmittel bildet, welches einen definierten, insbesondere konstanten Abstand des vom Roboterarm bewegten Werkzeugs, insbesondere dessen Werkzeugspitze von der Werkstückkante sicherstellt. Durch einen kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters kann der Roboterarm die mechanische Tastvorrichtung von sich aus, d.h. ohne gesonderte Sensoren oder Stellmittel mit einer vorgegebenen Kraft berührend an der Werkstückkante entlangführen.
In einer speziellen Ausführung kann die mechanische Tastvorrichtung über eine federbewegliche Kopplungsvorrichtung mit dem Roboterarm, insbesondere mit einem der Glieder und/oder mit der Befestigungsvorrichtung verbunden sein und die Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Roboterarms den relativen Abstand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung und dem Werkzeug zu verändern.
Bei konstanter Anpresskraft wird sich das Werkzeug in einem gleichbleibenden Abstand parallel zur Werkstückkante bewegen. Bei einer Änderung der Anpresskraft wird sich die federbewegliche Kopplungsvorrichtung längen oder kürzen (je nachdem, wie die Kopplungsvorrichtung konstruktiv ausgeführt ist und je nachdem, ob die Anpresskraft sich erhöht oder verringert) und damit das Werkzeug einen veränderten Abstand zur Werkstückkante einnehmen. Eine solche Abstandsänderung ist im Allgemeinen aufgrund konstanter Federbedingungen linear proportional zur Änderung der Anpresskraft.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausführung kann die mechanische Tastvorrichtung wenigstens eine drehbar gelagerte Führungsrolle aufweisen, welche ausgebildet ist, während des Bewegens des Roboterarms entlang der Werkstückkante abzurollen.
Indem die mechanische Tastvorrichtung wenigstens eine drehbar gelagerte Führungsrolle aufweist, kann der Roboter die mechanische Tastvorrichtung unter geringem Kraftaufwand und unter geringer Reibung und/oder Beschädigung der Oberfläche des Werkstücks berührend an der Werkstückkante entlangführen.
Wahlweise kann die wenigstens eine Führungsrolle eine kreiszylindrische Mantelwand mit einem über die axiale Breite der Führungsrolle gleichbleibenden Durchmesser aufweisen, oder eine gestufte kreiszylindrische Mantelwand mit zwei verschiedenen Durchmessern aufweisen, oder eine im Querschnitt bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige Lauffläche aufweisen.
Mit einer kreiszylindrische Mantelwand und einem über die axiale Breite der Führungsrolle gleichbleibenden Durchmesser kann die Führungsrolle besonders stabil auf einer an die Werkstückkante angrenzenden Oberfläche abwälzen. Mit einer gestuften kreiszylindrischen Mantelwand mit zwei verschiedenen Durchmessern kann die Führungsrolle unmittelbar an der Werkstückkante angesetzt werden, wobei die gestufte Ausbildung der Führungsrolle eine zusätzliche Führung senkrecht zur ersten Oberfläche möglich macht. Mit einer im Querschnitt bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen Lauffläche kann die Führungsrolle an zwei Punkten der Führungsrolle Kontakt zur Werkstückkante halten.
In einer speziellen Ausführung kann die mechanische Tastvorrichtung wenigstens zwei in einer Spur laufende Führungsrollen aufweisen, die an der mechanischen Tastvorrichtung derart drehbar gelagert sind, dass deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet und in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Indem statt einer einzelnen Führungsrolle wenigstens zwei in einer Spur laufende Führungsrollen an der mechanischen Tastvorrichtung vorgesehen sind, kann der Verlauf der Werkstückkante durch den Roboter abgetastet werden. Insbesondere kann durch die in Bewegungsrichtung vorauseilende Führungsrolle die Tastvorrichtung und damit das Werkzeug durch die unmittelbare berührende Kopplung der Tastvorrichtung an den Verlauf der Werkstückkante allein durch den kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboterarms die Orientierung des Werkzeugs automatisch nachgeführt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass es je nach Verlauf der Werkstückkante zu größeren Abweichungen des Abstands des Werkzeugs von der Werkstückkante kommen kann.
Abhilfe kann insbesondere hierfür durch eine mechanische Tastvorrichtung geschaffen werden, die wenigstens eine Abtastrolle, insbesondere wenigstens eine federelastisch gelagert Abtastrolle aufweist, welche ausgebildet ist, die Werkstückkante in einem Abstand von der Berührungsstelle der Führungsrolle abzutasten.
Durch die insbesondere in Bewegungsrichtung vorauseilende federelastisch gelagert Abtastrolle kann eine Änderung im Verlauf der Werkstückkante automatisch ertastet werden und die Steuerungsvorrichtung kann den Roboterarm entsprechend bewegen und das vom Roboterarm getragene Werkzeug entsprechend automatisch nachführen, insbesondere Drehen, so dass das Werkzeug, insbesondere die Werkzeugspitze der parallel zur Werkstückkante verlaufenden Werkstückbahn weiterhin bahntreu folgt.
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Roboters in der Bauart eines Leichtbauroboters mit einer schematisch dargestellten Robotersteuerung und einem Roboterarm an einem Startpunkt,
2 eine perspektivische Darstellung des Roboters gemäß 1 mit dem Roboterarm während eines manuell geführten Bewegens zur Richtungsvorgabe,
3 eine schematische Darstellung des Roboterarms mit einer ersten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung,
4 eine schematische Darstellung der Tastvorrichtung gemäß 3 in einer Draufsicht,
5 zwei beispielhafte Werkstücke mit einer außenliegenden Werkstückkante,
6 zwei beispielhafte Werkstücke mit einer innenliegenden Werkstückkante,
7 eine schematische Darstellung einer Drehung der Tastvorrichtung gemäß 3 im Bereich einer Außenecke in einer Draufsicht,
8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einer federbeweglichen Kopplungsvorrichtung,
9 eine schematische Darstellung des Roboterarms mit einer dritten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit zwei Führungsrollen in zwei Ebenen,
10 drei verschiedene Varianten von Führungsrollen für die Tastvorrichtung,
11 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit zwei Führungsrollen in derselben Spur,
12 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einer Führungsrolle und zwei Abtastrollen an einem Parallelogrammgelenk,
13 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einer Führungsrolle und zwei einzeln angefederten Abtastrollen, und
14 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einem federelastisch gelagerten Werkzeug.
Die 1 und 2 zeigt einen insbesondere als ein Leichtbauroboter ausgeführten Roboter 1, der einen Roboterarm 2 und eine Steuerungsvorrichtung 3 aufweist. Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke 4 drehbar miteinander verbundene Glieder 5 bis 11.
Die Steuerungsvorrichtung 3 des Roboter 1 ist ausgebildet bzw. eingerichtet, ein Roboterprogramm auszuführen, durch welches die Gelenke 4 des Roboterarms 2 gemäß des Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb automatisch verstellt bzw. drehbewegt werden können. Dazu ist die Steuerungsvorrichtung 3 mit ansteuerbaren elektrischen Antrieben verbunden, die ausgebildet sind, die Gelenke 4 des Roboters 1 zu verstellen.
Die Steuerungsvorrichtung 3 ist ausgebildet und/oder eingerichtet, ein Verfahren zum Betreiben und/oder Programmieren des Roboters 1 unter Einbeziehen eines manuell geführten Bewegen des Roboterarms 2, wie im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele näher beschrieben, durchzuführen.
An einem seiner Enden umfasst der Roboterarm 2 eine als Flansch ausgeführte Befestigungsvorrichtung 12 zum Befestigen eines Werkzeugs 13. Außerdem ist mit der Befestigungsvorrichtung 12 und/oder dem Werkzeug 13 eine mechanische Tastvorrichtung 14 verbunden. Die Tastvorrichtung 14 ist ausgebildet, den Roboterarm 2, insbesondere das vom Roboterarm 2 getragene Werkzeug 13 dadurch entlang einer Werkstückbahn 15 an einem Werkstück 16 im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die mechanische Tastvorrichtung 14 in mechanischem Kontakt zu einer Werkstückkante 17 entlang dieser Werkstückkante 17 berührend geführt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu einer durch manuell geführtes Bewegen des Roboterarm 2 vorgemachten Richtung R (2).
In der in 1 dargestellten Pose des Roboterarms 2 befindet sich das Werkzeug 13 in einem Startpunkt S. In diesem Startpunkt S werden zunächst Positions- und/oder Orientierungswerte des Werkzeugs 13 gespeichert. Dabei muss es sich nicht notwendiger Weise um kartesische Positions- und/oder Orientierungswerte im Raum handeln. Vielmehr können die Positions- und/oder Orientierungswerte des Werkzeugs 13 auch durch die Achswinkelstellungen der Gelenke 4 des Roboterarms 2 repräsentiert werden.
Anschließend wird der Roboter 2 mittels einer Hand 18 eines Benutzers bzw. Programmierers zumindest annähernd in die gewünschte Richtung R bewegt. Dabei muss nicht die vollständige Werkstückbahn 15 manuell abgefahren werden. Auch muss der Werkstückbahn 15 nicht genau gefolgt werden. Im Grunde muss der Steuerungsvorrichtung nur vermittelt werden, ob die Werkstückbahn 15 im späteren Automatikbetrieb nach links oder nach rechts abgefahren werden soll. Die ist insbesondere auch dann wichtig, wenn die Werkstückbahn 15 statt einer einfachen Strecke eine geschlossene Bahn, insbesondere eine Kreisbahn ist. Während des manuell geführten Bewegens des Roboterarms 2 muss auch nicht die mechanische Tastvorrichtung 14 stetig berührend an der Werkstückkante 17 entlanggleiten. Ein Entlanggleiten der mechanischen Tastvorrichtung 14 an der Werkstückkante 17 ist erst im Automatikbetrieb zwingend nötig. Gegebenenfalls kann die mechanische Tastvorrichtung 14 aber durch das manuelle Führen stetig berührend an der Werkstückkante 17 entlanggeführt werden, oder während des manuellen Führens kann die mechanische Tastvorrichtung 14 automatisch stetig berührend an der Werkstückkante 17 entlanggeführt werden.
In der 3 ist eine erste Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung 14 gezeigt, die insbesondere an der Befestigungsvorrichtung 12 des Roboterarms 2 befestigt ist und die ausgebildet ist, den Roboterarm 2, insbesondere das vom Roboterarm 2 getragene Werkzeug 13 dadurch entlang der Werkstückbahn 15 im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die mechanische Tastvorrichtung 14 in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante 17 entlang dieser Werkstückkante 17 berührend geführt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung.
Das Werkzeug 13 kann beispielsweise eine Klebespitze, eine Schweißpistole, ein Fräser, ein Schaber oder ein Polierkopf sein.
In der 4 ist schematisch dargestellt, dass die mechanische Tastvorrichtung 14 wenigstens eine drehbar gelagerte Führungsrolle 19 aufweisen kann, welche ausgebildet ist, während des Bewegens des Roboterarms 2 entlang der Werkstückkante 17 abzurollen und dabei das Werkzeug 13 in einem festen Abstand A von der Werkstückkante 17 entfernt der Werkstückbahn 15 entlangzuführen.
Bei der Werkstückkante 17 kann es sich entweder wie in 5 dargestellt um eine Außenkontur des Werkstücks 16 handeln oder wie in 6 dargestellt um eine Innenkontur des Werkstücks 16 bzw. zumindest um einen Teilabschnitt davon handeln. Das Werkstück 16 kann ein beliebiges zu bearbeitendes Bauteil sein. Insbesondere kann es sich bei dem Werkstück 16 um ein im Wesentlichen flaches Bauteil handeln, dessen Außenkontur, wie in 5 gezeigt, die Werkstückkante 17 bildet. Alternativ kann das Werkstück 16 Durchbrüche 20 bzw. Öffnungen aufweisen, deren Ausschnittskontur die Innenkontur und damit die Werkstückkante 17 des Werkstücks 16 bildet, wie dies in 6 gezeigt ist.
Prinzipiell kann die Werkstückkante 17 jeden beliebigen Verlauf aufweisen, generell kann die Werkstückkante 17 auch um eine Ecke laufen. Bei stumpfen Eckwinkeln bis hin zu rechten Winkeln ist dies zumindest weitgehend unkritisch. Problematisch können jedoch spitze Eckwinkel sein, da in diesen Fällen bei einer Umorientierung des Werkzeugs 13 der Abstand x zwischen der Werkstückbahn 15 und der Werkstückkante 17 kleiner wird, wie dies in 7 an einem beispielhaften Eckwinkel dargestellt ist.
Abhilfe kann hierfür durch eine mechanische Tastvorrichtung 14 geschaffen werden, die wie in 8 schematisch gezeigt, über eine federbewegliche Kopplungsvorrichtung 21 mit dem Roboterarm 2, insbesondere mit einem der Glieder 5 und/oder mit der Befestigungsvorrichtung 12 verbunden ist. Dadurch kann die Steuerungsvorrichtung 3 durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Roboterarms 2 den relativen Abstand x zwischen der mechanischen Tastvorrichtung 14 und dem Werkzeug 13 verändern. So kann im beispielhaften Falle der 7 die federbewegliche Kopplungsvorrichtung 21 durch erhöhen der Anpresskraft verlängert bzw. vergrößert werden, so dass der Abstand von Führungsrolle 19 und Werkzeug 13 vergrößert wird und der Abstand x zur Ecke vergrößert werden kann, wie dies durch den Linienzug L in 7 veranschaulicht ist.
Alternativ kann die federbewegliche Kopplungsvorrichtung 21 aber auch dazu dienen, an einer geraden Werkstückkante 17 den Verlauf der Werkstückbahn 15 zu verändern, wie dies in 8 veranschaulicht ist.
Um nicht nur ebene Werkstücke 16 mit einer erfindungsgemäßen Tastvorrichtung 14 bearbeiten zu können, sondern beispielsweise auch Freiformflächen mit dem Werkzeug 13 bearbeiten zu können, kann die Tastvorrichtung 14 sich an zwei insbesondere rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen 22, 23 entlang der Werkstückkante 17 abstützen. Dazu kann die Tastvorrichtung 14, wie in 9 gezeigt, zwei Führungsrollen 19a, 19b aufweisen. Im Falle dass sich die mechanische Tastvorrichtung 14 bzw. die beiden Führungsrollen 19a, 19b an zwei insbesondere rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen 22, 23 entlang der Werkstückkante 17 abstützt, kann nicht nur ein definierter, insbesondere fester Abstand von Werkstückkante 17 und Werkstückbahn 15 eingehalten werden, sondern das Werkzeug 13 kann auch in einem definierten, insbesondere festen Abstand von der zu bearbeitenden Oberfläche 22 gehalten werden.
Wie in dem angewandten Ausführungsbeispiel der 10 dargestellt, kann die wenigstens eine Führungsrolle 19 eine im Querschnitt bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige Lauffläche L aufweist. Mittels einer bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen Lauffläche L, die eine größere Höhe aufweist, als die Dicke des Werkstücks 16 kann sich die Führungsrolle 19 an zwei Punkten A, B entlang zweier Werkstückkanten 17a, 17b abstützen.
Alternativ kann die Führungsrolle 19.1 eine kreiszylindrische Mantelwand mit einem über die axiale Breite der Führungsrolle gleichbleibenden Durchmesser aufweisen, oder die Führungsrolle 19.2 kann eine gestufte kreiszylindrische Mantelwand mit zwei verschiedenen Durchmessern aufweisen, so dass die Führungsrolle 19.2 nicht nur an einer Werkstückkante 17 entlanggeführt werden, sondern auch auf einer Oberfläche 22 des Werkstücks 16 aufgesetzt werden kann.
Die 11 zeigt eine weiterführende Ausgestaltung, bei der die mechanische Tastvorrichtung 14 wenigstens zwei in einer Spur laufende Führungsrollen 19a, 19b aufweist, die an der mechanischen Tastvorrichtung 14 bzw. an der Befestigungsvorrichtung 12, die ein Flansch des Roboterarms 2 sein kann, derart drehbar gelagert sind, dass deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet und in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
In der fünften Ausführung gemäß 12 weist die mechanische Tastvorrichtung 14 zwei Abtastrollen 24a, 24b auf, die relativ gegeneinander federelastisch verspannt sind und die ausgebildet sind, die Werkstückkante 17 in einem Abstand D von der Berührungsstelle der Führungsrolle 19 zur Werkstückkante 17 abzutasten. Die Führungsrolle 19 ist dabei in der Mitte zwischen den beiden Abtastrollen 24a, 24b angeordnet. Das Werkzeug 13 ist über Koppelungsmittel 25 mit den Abtastrollen 24a, 24b gelenkig verbunden. Die Bewegung des Werkzeugs 13, insbesondere hinsichtlich einer Drehung um eine zur Zeichenebene senkrechten Richtung, ist dabei weniger von einer Bewegung, insbesondere Drehung der Befestigungsvorrichtung 12 abhängig. Die Bewegung des Werkzeugs 13, insbesondere hinsichtlich einer Drehung um eine zur Zeichenebene senkrechten Richtung, ist dabei vielmehr von der Lager der Abtastrollen 24a, 24b und damit von dem Verlauf der Werkstückkante 17 abhängig.
In der sechsten Ausführung gemäß 13 weist die mechanische Tastvorrichtung 14 zwei Abtastrollen 24a, 24b auf, die jeweils relativ zur Befestigungsvorrichtung 12 federelastisch gelagert sind und die ausgebildet sind, die Werkstückkante 17 in einem Abstand D von der Berührungsstelle der Führungsrolle 19 zur Werkstückkante 17 abzutasten. Die Führungsrolle 19 ist dabei in der Mitte zwischen den beiden Abtastrollen 24a, 24b angeordnet. Die Bewegung des Werkzeugs 13, insbesondere hinsichtlich einer Drehung um eine zur Zeichenebene senkrechten Richtung, ist dabei nur von einer Bewegung bzw. Drehung der Befestigungsvorrichtung 12 abhängig und nicht von den Lagen der Abtastrollen 24a, 24b. In diesem Falle dienen die Abtastrollen 24a, 24b insoweit als reine Kraft- und/oder Moment-Aufnehmer. Die Abtastrollen 24a, 24b sind nicht miteinander gekoppelt und können sich deshalb unabhängig voneinander bewegen.
In einer siebten Ausführung gemäß 14 ist ein Halter 25 vorgesehen, welcher einen Teil der Tastvorrichtung 14 bildet. Der Halter 25 selbst ist mittels einer ersten Federeinrichtung 26.1 federelastisch mit der Befestigungsvorrichtung 12 verbunden. So kann sich der Roboterarm 2, insbesondere die Befestigungsvorrichtung 12 in Kraftrichtung F bewegen, ohne dass sich der Halter 25 mitverstellt. Der Halter ist durch eine konstante Anpresskraft gegen die Werkstückkante 17 eindeutig geführt. Mit der ersten Federeinrichtung 26.1 ist das Werkzeug 13 verbunden, so dass durch eine Verstellung der Befestigungsvorrichtung 12 in Kraftrichtung F bezüglich des Halters 25, das Werkzeug 13 aus der in 14 rechts dargestellten Position in die links dargestellte Position verstellt wird. Wenn ein derartiges Verstellen nicht gewollt ist, dann ist zu beachten, dass der Roboterarm 2 jedoch eine gewisse Mindestkraft in Kraftrichtung F ausüben muss, damit die Führungsrolle 19 sicher an der Werkstückkante 17 geführt werden kann. Deshalb ist eine zweite Federeinrichtung 26.2 vorgesehen, welche die Befestigungsvorrichtung 12 von dem Werkzeug 13 wegdrückt, solange der Roboterarm 2 die Mindestkraft in Kraftrichtung F noch nicht überschritten hat. So kann sichergestellt werden, dass bis zum Überschreiten einer solchen Mindestkraft das Werkzeug 13 nicht unerwünscht bewegt wird.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Roboters (1), der einen Roboterarm (2) mit mehreren Gliedern (5–11), mit einer Befestigungsvorrichtung (12) und mit einem an der Befestigungsvorrichtung (12) befestigtes Werkzeug (13), sowie eine Steuerungsvorrichtung (3) zum Bewegen des Roboterarms (2) umfasst, die ausgebildet ist, in einem Automatikbetrieb den Roboterarm (2) derart anzusteuern, dass das Werkzeug (13) automatisch einer Werkstückbahn (15) an einem Werkstück (16) folgt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) verläuft, aufweisend folgende Verfahrensschritte: ─ Manuelles Bewegen des Roboterarms (2) derart, dass das Werkzeug an einen Startpunkt (S) und/oder einen Endpunkt (E) der Werkstückbahn (15) gebracht wird, ─ Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten welche das Werkzeug (13) im Startpunkt (S) und/oder im Endpunkt (E) einnimmt, derart, dass die Steuerungsvorrichtung (3) die gespeicherten Positionsund/oder Orientierungswerte im Automatikbetrieb abrufen und den Roboterarm (2) derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug (13) die zugeordnete Position und/oder Orientierung im Startpunkt (S) und/oder im Endpunkt (E) automatisch einnimmt, ─ Manuelles Bewegen des Roboterarms (2) in einer zur Werkstückkante (17) zumindest im Wesentlichen parallelen Richtung (R), ─ Speichern wenigstens eines Wertes, der die Richtung der zur Werkstückkante (17) zumindest im Wesentlichen parallel ausgeführten manuellen Bewegung kennzeichnet, derart, dass die Steuerungsvorrichtung (3) den wenigstens einen gespeicherten, die Richtung kennzeichnenden Werte im Automatikbetrieb abrufen und den Roboterarm (2) derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug (13) zwischen dem Startpunkt (S) und Endpunkt (E) in Abhängigkeit des Verlaufs der Werkstückkante (17) in der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung automatisch der Werkstückbahn (15) folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ─ das manuelle Bewegen des Roboterarms (2) derart, dass das Werkzeug an einen Startpunkt (S) und/oder einen Endpunkt (E) der Werkstückbahn (15) gebracht wird, und/oder ─ das manuelle Bewegen des Roboterarms (2) in einer zur Werkstückkante (17) zumindest im Wesentlichen parallelen Richtung, ─ durch manuelles Ergreifen wenigstens eines der Glieder (5–11) und/oder der Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) und manuell geführtes Bewegen des Roboterarms (2) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eines der Glieder (5–11) und/oder die Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) eine mechanische Tastvorrichtung (14) aufweist, und mittels dieser Tastvorrichtung (14) der Roboterarm (2), insbesondere das vom Roboterarm (2) getragene Werkzeug (13) dadurch entlang der Werkstückbahn (15) im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens geführt wird, indem die mechanische Tastvorrichtung (14) in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante (17) entlang dieser Werkstückkante (17) berührend geführt wird, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die mechanische Tastvorrichtung (14) im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens mit einer vorgegebenen Anpresskraft, insbesondere mit der gespeicherten Anpresskraft automatisch gegen die Werkstückkante (17) gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Steuerungsvorrichtung (3) im Automatikbetrieb den Roboterarm (2) derart ansteuert, dass das Werkzeug (13) automatisch der Werkstückbahn (15) am Werkstück (16) folgt, indem der Roboterarm (2), insbesondere eine an einem der Glieder (5–11) und/oder der Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) befestigte mechanische Tastvorrichtung (14) mechanisch berührend entlang der Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) automatisch geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem während des automatisch geführten Bewegens entlang der Werkstückkante (17) eine aufgrund der berührenden Bewegung zwischen der mechanischen Tastvorrichtung (14) und der Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) in Bewegungsrichtung auftretende Kraft erfasst und gespeichert wird, ein Ansteigen und/oder ein Abfallen der Kraft während des Bewegens überwacht wird und im Falle eines Ansteigens und/oder eines Abfallens der Kraft die Befestigungsvorrichtung (12), insbesondere das Werkzeug (13) und/oder die mechanische Tastvorrichtung (14) durch automatisches Bewegen des Roboterarms (2) um eine senkrecht zur Ebene der Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) verlaufende Drehachse gedreht wird, bis die momentan erfasste Kraft wieder auf den gespeicherten Wert zurückgeführt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die mechanische Tastvorrichtung (14) über eine federbewegliche Kopplungsvorrichtung (21) mit dem Roboterarm (2), insbesondere mit einem der Glieder (5–11) und/oder mit der Befestigungsvorrichtung (12) verbunden ist und durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Roboterarms (2) der relative Abstand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung (14) und dem Werkzeug (13) verändert wird.
Roboter, insbesondere Industrieroboter, aufweisend eine Steuerungsvorrichtung (3), die ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Roboterprogramm auszuführen, sowie aufweisend einen Roboterarm (2) mit wenigstens drei Gelenken (4), die gemäß des Roboterprogramms automatisiert und/oder in einem Handfahrbetrieb manuell geführt verstellbar sind, wobei die Steuerungsvorrichtung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
Roboter nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mechanische Tastvorrichtung (14), die insbesondere an einem der Glieder (5–11) und/oder an der Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) befestigt ist und die ausgebildet ist, den Roboterarm (2), insbesondere das vom Roboterarm (2) getragene Werkzeug (13) dadurch entlang der Werkstückbahn (15) im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die mechanische Tastvorrichtung (14) in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante (17) entlang dieser Werkstückkante (17) berührend geführt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung.
Roboter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) über eine federbewegliche Kopplungsvorrichtung (21) mit dem Roboterarm (2), insbesondere mit einem der Glieder (5–11) und/oder mit der Befestigungsvorrichtung (12) verbunden ist und die Steuerungsvorrichtung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Roboterarms (2) den relativen Abstand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung (14) und dem Werkzeug (13) zu verändern.
Roboter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) wenigstens eine drehbar gelagerte Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) aufweist, welche ausgebildet ist, während des Bewegens des Roboterarms (2) entlang der Werkstückkante (17) abzurollen.
Roboter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) eine kreiszylindrische Mantelwand mit einem über die axiale Breite der Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) gleichbleibenden Durchmesser aufweist, eine gestufte kreiszylindrische Mantelwand mit zwei verschiedenen Durchmessern aufweist, oder eine im Querschnitt bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige Lauffläche aufweist.
Roboter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) wenigstens zwei in einer Spur laufende Führungsrollen (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) aufweist, die an der mechanischen Tastvorrichtung (14) derart drehbar gelagert sind, dass deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet und in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Roboter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) wenigstens eine Abtastrolle (24a, 24b), insbesondere wenigstens eine federelastisch gelagert Abtastrolle (24a, 24b) aufweist, welche ausgebildet ist, die Werkstückkante (17) in einem Abstand von der Berührungsstelle der Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) abzutasten.