DE102014207067A1

DE102014207067A1 - Method for the partially automated production of workpieces at a MRK workstation and associated MRK workstation

Info

Publication number: DE102014207067A1
Application number: DE102014207067.8A
Authority: DE
Inventors: Julian Stockschläder; Richard Zunke
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2015-10-15
Also published as: EP3129196A1; WO2015155295A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum teilautomatisierten Fertigen von Werkstücken (13, 13a, 13b, 13c) an einem MRK-Arbeitsplatz, der ein manuell zu bearbeitendes Werkstück (13, 13a, 13b, 13c) und einen das Werkstück (13, 13a, 13b, 13c) haltenden Roboter (1) mit einer Robotersteuerung (3) und mit einem mehrere Gelenke (4) und die Gelenke (4) verbindende Glieder (5–12) aufweisenden Manipulatorarm (2) umfasst, dessen Gelenke (4) von der Robotersteuerung (3) automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms oder in einem Handfahrbetrieb zu verstellen sind. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen MRK-Arbeitsplatz.The invention relates to a method for the partially automated production of workpieces (13, 13a, 13b, 13c) at an MRK workstation, a workpiece to be machined manually (13, 13a, 13b, 13c) and a workpiece (13, 13a, 13b , 13c) holding robot (1) with a robot controller (3) and with a plurality of joints (4) and the joints (4) connecting members (5-12) having manipulator arm (2), the joints (4) of the robot controller (3) are to be adjusted automatically based on a robot program or in a manual drive mode. The invention also relates to an associated MRK workstation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum teilautomatisierten Fertigen von Werkstücken an einem MRK-Arbeitsplatz, der ein manuell zu bearbeitendes Werkstück und einen das Werkstück haltenden Roboter mit einer Robotersteuerung und mit einem mehrere Gelenke und die Gelenke verbindende Glieder aufweisenden Manipulatorarm umfasst, dessen Gelenke von der Robotersteuerung automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms oder in einem Handfahrbetrieb zu verstellen sind. Die Erfindung betrifft außerdem einen zugehörigen MRK-Arbeitsplatz.The invention relates to a method for the partially automated production of workpieces at an MRK workstation comprising a workpiece to be machined and a robot holding the workpiece with a robot control and a manipulator arm having a plurality of joints and joints connecting the joints, the joints of the robot controller be adjusted automatically based on a robot program or in a hand-held operation. The invention also relates to an associated MRK workstation.

Die DE 10 2006 056 528 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Halten, Bewegen und Positionieren eines insbesondere schwergewichtigen Werkstücks, wobei die Vorrichtung einen mehrachsig bewegbaren und mit dem Werkstück zerstörungsfrei trennbar verbindbaren Manipulator aufweist, wobei zusätzlich eine Halteeinrichtung vorgesehen ist, die das Werkstück unter Zuschaltung einer Kompensationseinheit zur schwimmenden Lagerung des Werkstücks hält und ein kraft- und/oder drehmomentreduziertes Bewegen und Positionieren des Werkstücks mittels des mit dem Werkstück verbundenen Manipulators erlaubt.The DE 10 2006 056 528 A1 describes a device for holding, moving and positioning a particular heavy-weight workpiece, the device has a multi-axially movable and non-destructively separable connectable to the workpiece manipulator, wherein additionally a holding device is provided which holds the workpiece under connection of a compensation unit for floating mounting of the workpiece and a force and / or torque-reduced moving and positioning of the workpiece by means of the manipulator connected to the workpiece allowed.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein manuelles Durchführen eines Arbeitsvorgangs an einem Werkstück an einem MRK-Arbeitsplatz zu verbessern, insbesondere ergonomischer zu gestalten.The object of the invention is to improve a manual performance of a work on a workpiece at a MRK workstation, in particular to make ergonomic.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum teilautomatisierten Fertigen von Werkstücken an einem MRK-Arbeitsplatz, der ein manuell zu bearbeitendes Werkstück und einen das Werkstück haltenden Roboter mit einer Robotersteuerung und mit einem mehrere Gelenke und die Gelenke verbindende Glieder aufweisenden Manipulatorarm umfasst, dessen Gelenke von der Robotersteuerung automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms oder in einem Handfahrbetrieb zu verstellen sind, aufweisend die Schritte:

– Aufnehmen und automatisches Halten des Werkstücks durch den Manipulatorarm,
– Auswählen einer Arbeitsvorgangs-Vorschrift aus mehreren in der Robotersteuerung gespeicherten Arbeitsvorgangs-Vorschriften,
– automatisches Bewegen des Werkstücks in einer für die Mensch-Roboter-Kollaboration sicheren Geschwindigkeit in eine der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordnete Bearbeitungsposition durch automatisches Verstellen der Gelenke des Manipulatorarms, und
– manuelles Durchführen eines der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift entsprechenden manuellen Arbeitsvorgangs in der Bearbeitungsposition des Werkstücks.

The object of the invention is achieved by a method for the partially automated production of workpieces at an MRK workstation comprising a workpiece to be machined and a robot holding the workpiece with a robot control and a manipulator arm having a plurality of joints and the links connecting the joints Joints of the robot controller are to be adjusted automatically on the basis of a robot program or in a manual drive mode, comprising the steps:

Picking up and automatically holding the workpiece by the manipulator arm,
Selecting an operation rule from a plurality of operation rules stored in the robot controller,
- Automatically moving the workpiece in a safe for human-robot collaboration speed in one of the selected operating procedure rule associated processing position by automatically adjusting the joints of the manipulator arm, and
Manually performing a manual operation corresponding to the selected operation specification in the machining position of the workpiece.

Die Bezeichnung MRK-Arbeitsplatz steht für einen Mensch-Roboter-Kollaborations-Arbeitsplatz. An einem solchen MRK-Arbeitsplatz ist ein Mensch, der auch als Werker bezeichnet werden kann, tätig, wobei in räumlicher Nähe, insbesondere in unmittelbarer Zusammenarbeit mit dem Menschen ein automatisch ansteuerbarer Roboter Bewegungen ausführt, insbesondere Arbeiten an einem Werkstück vornimmt, ohne dass der Roboter durch einen Schutzzaun von dem Menschen abgegrenzt wäre. Insbesondere kann, falls erforderlich, an einem MRK-Arbeitsplatz ein Kontakt von Mensch und Roboter zugelassen sein bzw. stattfinden, insbesondere der Roboter von dem Menschen auch manuell geführt werden und/oder ein Werkstück von dem Menschen und dem Roboter gemeinsam gehandhabt und/oder bearbeitet werden.The term MRK workstation stands for a human-robot collaboration workstation. At such a MRK workplace is a person who can also be referred to as a worker, working in close proximity, in particular in direct cooperation with humans an automatically controllable robot performs movements, in particular performs work on a workpiece, without the robot separated from humans by a protective fence. In particular, if necessary, at a MRK workstation a human and robot contact can be permitted or take place, in particular the robot can also be manually guided by humans and / or a workpiece can be handled and / or processed jointly by the human and the robot become.

Der erfindungsgemäße MRK-Arbeitsplatz weist ein manuell zu bearbeitendes Werkstück und einen das Werkstück haltenden Roboter auf, mit einer Robotersteuerung und mit einem mehrere Gelenke und die Gelenke verbindende Glieder aufweisenden Manipulatorarm, dessen Gelenke von der Robotersteuerung automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms oder in einem Handfahrbetrieb zu verstellen sind, wobei die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, eines der erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen.The MRK work station according to the invention has a workpiece to be machined manually and a robot holding the work, with a robot control and with a manipulator arm having a plurality of joints and joints connecting the joints, the joints of which are automatically controlled by the robot control based on a robot program or in a manual operation be adjusted, wherein the robot controller is formed and / or arranged to perform one of the inventive method.

Manipulatorarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, insbesondere 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 Manipulatorarm mit mehreren über Gelenke verbundene Glieder und programmierbare Robotersteuerungen (Steuervorrichtungen) auf, die während des Betriebs die Bewegungsabläufe des Manipulatorarms automatisch steuern bzw. regeln. Die Glieder werden über Antriebe, insbesondere elektrische Antriebe, die von der Robotersteuerung angesteuert werden, insbesondere bezüglich der Bewegungsachsen des Industrieroboters, welche die Bewegungsfreiheitsgrade der Gelenke repräsentieren, bewegt.Manipulator arms with associated robot controls, in particular industrial robots are working machines that can be equipped for the automatic handling and / or machining of objects with tools and in several axes of motion, for example, in terms of orientation, position and workflow are programmable. Industrial robots typically include a manipulator arm having a plurality of links connected by joints and programmable robotic controls (control devices) that automatically control or regulate the movements of the manipulator arm during operation. The links are moved via drives, in particular electric drives, which are controlled by the robot control, in particular with respect to the axes of movement of the industrial robot, which represent the degrees of freedom of movement of the joints.

Ein mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweisender Manipulatorarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der redundante Industrieroboter einen Manipulatorarm mit sieben oder mehr Gelenken aufweisen.A multiple articulated manipulator arm may be configured as an articulated robot having a plurality of links and joints serially arranged, in particular, the redundant industrial robot may include a manipulator arm having seven or more joints.

Manipulatorarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, wie Industrieroboter können aber insbesondere sogenannte Leichtbauroboter sein, die sich zunächst von üblichen Industrierobotern dadurch unterscheiden, dass sie eine für die Mensch-Roboter-Kollaboration (u.a. auch als Mensch-Roboter-Kooperation bezeichnet) günstige Baugröße aufweisen und dabei eine zu ihrem Eigengewicht relativ hohe Tragfähigkeit aufweisen. Daneben können Leichtbauroboter insbesondere auch kraft- und/oder momentengeregelt statt lediglich positionsgeregelt betrieben werden, was beispielsweise eine Mensch-Roboter-Kollaboration sicherer macht. Außerdem kann dadurch eine solche sichere Mensch-Maschine-Kollaboration erreicht werden, dass beispielsweise unbeabsichtigte Kollisionen des Manipulatorarmes mit Personen, wie beispielsweise Monteure in einer Fließfertigung von Kraftfahrzeugen entweder verhindert oder zumindest derart abgeschwächt werden können, so dass den Personen bzw. Monteuren kein Schaden entsteht. Ein solcher Manipulatorarm bzw. ein solcher Leichtbauroboter weist üblicherweise mehr als sechs Freiheitsgrade auf, so dass insoweit ein überbestimmtes System geschaffen wird, wodurch derselbe Punkt im Raum in gleicher Orientierung in mehreren, insbesondere sogar unendlich vielen verschiedenen Posen des Manipulatorarms erreicht werden kann. Der Leichtbauroboter kann auf externe Krafteinwirkungen in geeigneten Weisen reagieren. Zur Kraftmessung können Kraftsensoren verwendet werden, die in allen drei Raumrichtungen Kräfte und Drehmomente messen können. Alternativ oder ergänzend können die externen Kräfte auch sensorlos, beispielsweise anhand der gemessenen Motorströme der Antriebe an den Gelenken des Leichtbauroboters abgeschätzt werden. Als Regelungskonzepte kann beispielsweise eine indirekte Kraftregelung durch Modellierung des Leichtbauroboters als mechanischer Widerstand (Impedanz) oder eine direkte Kraftregelung verwendet werden.Manipulator arms with associated robot controls, such as industrial robots but can be particularly so-called lightweight robots, the initially differ from conventional industrial robots in that they have a favorable for the human-robot collaboration (including as a human-robot cooperation) size and have a relative to their own weight relatively high capacity. In addition, lightweight robots can be operated in particular also force and / or torque-controlled instead of only position-controlled, which makes, for example, a human-robot collaboration safer. In addition, such a safe human-machine collaboration can be achieved that, for example, unintentional collisions of the manipulator with persons such as fitters in a flow production of motor vehicles either prevented or at least mitigated so that the persons or fitters no harm , Such a manipulator arm or such a lightweight robot usually has more than six degrees of freedom, so that in this respect an over-determined system is created, whereby the same point in space in the same orientation in several, especially even infinitely many different poses of the manipulator arm can be achieved. The lightweight robot can respond to external forces in appropriate ways. For force measurement, force sensors can be used which can measure forces and torques in all three spatial directions. Alternatively or additionally, the external forces can also be estimated without sensors, for example based on the measured motor currents of the drives at the joints of the lightweight robot. As control concepts, for example, an indirect force control by modeling the lightweight robot as a mechanical resistance (impedance) or a direct force control can be used.

Bei dem Industrieroboter kann es sich insbesondere um einen redundanten Industrieroboter handeln, unter dem ein mittels einer Robotersteuerung bewegbarer Manipulatorarm verstanden wird, der mehr manipulatorische Freiheitsgrade aufweist, als zur Erfüllung einer Aufgabe notwendig sind. Der Grad der Redundanz ergibt sich aus der Differenz der Anzahl von Freiheitsgraden des Manipulatorarms und der Dimension des Ereignisraums, in dem die Aufgabe zu lösen ist. Es kann sich dabei um eine kinematische Redundanz oder um eine aufgabenspezifische Redundanz handeln. Bei der kinematischen Redundanz ist die Anzahl der kinematischen Freiheitsgrade, im Allgemeinen die Anzahl der Gelenke des Manipulatorarms, größer als der Ereignisraum, welcher in einer realen Umgebung bei einer Bewegung im Raum durch die drei translatorischen und die drei rotatorischen Freiheitsgrade, also von sechs Freiheitsgrade gebildet wird. Ein redundanter Industrieroboter kann also beispielsweise ein Leichtbauroboter mit sieben Gelenken, insbesondere sieben Drehgelenken sein. Bei der aufgabenspezifischen Redundanz ist die Dimension der Aufgabenstellung hingegen kleiner als die Anzahl der kinematischen Freiheitsgrade des Manipulatorarms. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Manipulatorarm an seinem Handflansch ein sich um eine Werkzeug-Antriebsachse drehbares Schraubwerkzeug trägt und eine der Drehgelenke des Manipulatorarms entlang dieser Werkzeug-Antriebsachse ausgerichtet ist.In particular, the industrial robot can be a redundant industrial robot, which is understood to mean a manipulator arm which can be moved by means of a robot controller and has more manipulatory degrees of freedom than are necessary for the fulfillment of a task. The degree of redundancy results from the difference in the number of degrees of freedom of the manipulator arm and the dimension of the event space in which the task is to be solved. It may be a kinematic redundancy or a task-specific redundancy. In the case of kinematic redundancy, the number of kinematic degrees of freedom, generally the number of joints of the manipulator arm, is greater than the event space which, in a real environment when moving in space, is formed by the three translational and three rotational degrees of freedom, ie by six degrees of freedom becomes. A redundant industrial robot may therefore be, for example, a lightweight robot with seven joints, in particular seven hinges. In the task-specific redundancy, however, the dimension of the task is smaller than the number of kinematic degrees of freedom of the manipulator. This is the case, for example, when the manipulator arm carries on its hand flange a screwing tool rotatable about a tool drive axis and one of the swivel joints of the manipulator arm is aligned along this tool drive axis.

Bei einem kraft- und/oder momentengeregelten Ansteuern der Gelenke des Manipulatorarms können die Gelenke des Manipulatorarms hinsichtlich ihrer Steifigkeit parametriert sein. In allen Ausführungen kann dazu das kraft- und/oder momentengeregelten Ansteuern von Antrieben des Manipulatorarms mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung erfolgen. Die Robotersteuerung kann eingerichtet sein, eine für die sichere Mensch-Roboter-Kollaboration geeignete Nachgiebigkeit des Manipulatorarms insbesondere mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung zu erzeugen. In einer derartigen Nachgiebigkeitsregelung kann ein Handfahrbetrieb auch bedeuten, dass der Manipulatorarm von einem Werker handgeführt bewegt werden kann, d.h. die Gelenke des Manipulatorarms manuelle verstellt werden können.In a force- and / or torque-controlled driving the joints of the manipulator arm, the joints of the manipulator arm can be parameterized in terms of their rigidity. In all embodiments, the force- and / or torque-controlled driving of drives of the manipulator arm can take place by means of impedance regulation or admittance control. The robot controller can be set up to generate a compliance of the manipulator arm that is suitable for secure human-robot collaboration, in particular by means of impedance regulation or admittance control. In such a compliance control, a hand-held operation may also mean that the manipulator arm can be manually moved by a worker, i. The joints of the manipulator arm can be adjusted manually.

Generell bedeutet eine teilautomatisierte Fertigung, dass von mehreren Arbeitsschritten, die zur Ausführung eine Fertigungsaufgabe ein oder mehrere Arbeitsschritte austomatisiert, beispielsweise durch den Roboter ausgeführt werden und ein oder mehrere andere Arbeitsschritte manuell durch einen Werker vorgenommen werden. Der Werker kann sich bei dem manuellen Fertigungsvorgang auch manueller Werkzeuge bedienen. Die teilautomatisierte Fertigung kann aber auch eine gemeinsame Erledigung einer oder mehrerer Arbeitsschritte durch den Werker und dem Roboter sein, d.h. der Arbeitsschritt kann in einer Mensch-Maschine-Kollaboration durchgeführt werden.In general, a semi-automated manufacturing means that of several steps that ausomatisiert one or more steps to execute a manufacturing task, for example, are performed by the robot and one or more other steps are performed manually by a worker. The worker can also use manual tools in the manual production process. The semi-automated production can also be a joint completion of one or more work steps by the worker and the robot, i. the work step can be performed in a human-machine collaboration.

Eine Arbeitsvorgangs-Vorschrift kann ein einzelner Fertigungsschritt sein, aber auch eine Aufstellung mehrerer Fertigungsschritte. Die Arbeitsvorgangs-Vorschrift kann neben einer Benennung von Fertigungsschritten auch bestimmte Anweisungen der Ausführung oder Parameter der Ausführung umfassen. Die Arbeitsvorgangs-Vorschrift kann beispielsweise als ein Roboterprogramm, insbesondere auf der Robotersteuerung des Roboters gespeichert sein oder durch die Robotersteuerung des Roboters aus einem Netzwerk beziehbar sein.A work procedure rule can be a single production step, but also a list of several production steps. The operation rule may include, in addition to naming manufacturing steps, specific instructions of execution or parameters of execution. For example, the operation rule may be stored as a robot program, in particular on the robot controller of the robot, or may be obtainable from a network by the robot controller of the robot.

Der manuelle Arbeitsvorgang kann beispielsweise ein Umformen, ein Trennen oder Beschichten des Werkstücks sein, aber auch ein Fügen, insbesondere ein Anfügen eines weiteren Bauteils an das Werkstück. Der Der manuelle Arbeitsvorgang kann insbesondere eine Montageaufgabe sein, also ein Anbringen eines separaten Bauteils an dem Werkstück. Durch ein Montieren des separaten Bauteils an das Werkstück wird das separate Bauteil Teil des Werkstücks. Es können also weitere Bauteile manuell an dem Werkstück montiert werden.The manual operation may be, for example, forming, separating or coating the workpiece, but also joining, in particular attaching a further component to the workpiece Workpiece. The manual operation may be a particular assembly task, that is, attaching a separate component to the workpiece. By mounting the separate component to the workpiece, the separate component becomes part of the workpiece. It can therefore be manually mounted on the workpiece further components.

Unter einer für die Mensch-Maschine-Kollaboration sicheren Geschwindigkeit wird eine unter einer maximalen Geschwindigkeit liegende Schnelligkeit der Bewegung des Manipulatorarms verstanden, bei der zu erwarten ist, dass auch im Falle eine Kollision von Mensch und Roboter dem Menschen kein Schaden entsteht. Solche sicheren Geschwindigkeiten können durch entsprechende Sicherheitsnormen vorgeschrieben sein. Es kann dabei vorgeschrieben sein, dass ein Roboter, d.h. ein Manipulatorarm nur mit einer maximalen Geschwindigkeit verfahren werden darf, wenn er in Kollaboration mit dem Menschen, d.h. einem Werker betrieben wird.A speed that is secure for the man-machine collaboration is understood to be a speed of the movement of the manipulator arm that is below a maximum speed, in which it is to be expected that even in the case of a collision between human and robot no harm will be caused to man. Such safe speeds may be prescribed by appropriate safety standards. It may be prescribed that a robot, i. a manipulator arm may only be moved at a maximum speed when in collaboration with humans, i. a worker is operated.

Indem erfindungsgemäß ein automatisches Aufnehmen und automatisches Halten des Werkstücks durch den Manipulatorarm erfolgt, dabei ein Auswählen einer Arbeitsvorgangs-Vorschrift aus mehreren in der Robotersteuerung gespeicherten Arbeitsvorgangs-Vorschriften erfolgt, dann ein automatisches Bewegen des Werkstücks in einer für die Mensch-Roboter-Kollaboration sicheren Geschwindigkeit in eine der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordneten Bearbeitungsposition durch automatisches Verstellen der Gelenke des Manipulatorarms erfolgt, kann ein manuelles Durchführen eines der Arbeitsvorgangs-Vorschrift entsprechenden manuellen Arbeitsvorgangs in der Bearbeitungsposition des Werkstücks in besonders ergonomischer Weise erfolgen.By automatically picking up and automatically holding the workpiece by the manipulator arm, according to the invention, selecting a work operation rule from a plurality of work process prescriptions stored in the robot control, then automatically moving the work piece at a speed safe for human-robot collaboration in a processing position assigned to the selected operating procedure by automatically adjusting the joints of the manipulator, a manual performing a manual operation corresponding to the operation procedure rule in the machining position of the workpiece can be done in a particularly ergonomic manner.

Dabei dient der Roboter sowohl als ein Spannmittel, um das Werkstück festzuhalten, als auch als eine Art Hebezeug, durch welches das Werkstück im Raum „aufgehängt“ gehalten wird, so dass beispielsweise auch sehr schwere Werkstücke von einem Werker mit geringer Kraft bewegt und ausgerichtet werden können. Außerdem kann der Roboter dadurch eine Positioniervorrichtung bilden, welche das Werkstück in unterschiedliche Orientierung drehen kann, um mehrere manuelle Fertigungsschritte nacheinander durch einen Werker vornehmen können, ohne dass das Werkstück umgespannt oder abgesetzt werden müsste.In this case, the robot serves both as a clamping means to hold the workpiece, as well as a kind of hoist, by which the workpiece in the room "suspended" is held so that, for example, very heavy workpieces are moved and aligned by a worker with little force can. In addition, the robot can thereby form a positioning device, which can rotate the workpiece in different orientation to make several manual production steps in succession by a worker, without the workpiece would have to be relocated or discontinued.

Indem einerseits für den ausgewählten manuellen Arbeitsvorgang eine hinsichtlich der dazu erforderlichen körperlichen Bewegungen des Werkers günstige Position und Lage des Werkstücks durch den Roboter automatisch vorgegeben wird, kann eine besonders ergonomische Ausführung des manuellen Arbeitsvorgangs sichergestellt werden. By on the one hand for the selected manual operation a favorable regarding the physical movements of the worker required for this position and position of the workpiece is automatically specified by the robot, a particularly ergonomic design of the manual operation can be ensured.

Damit aber auch die individuellen, d.h. persönlichen Voraussetzungen des Werkers mit einfließen können, ist in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass der Manipulatorarm durch die Robotersteuerung in einer Nachgiebigkeitsregelung betrieben werden kann, insbesondere nachdem ein manuelles Schaltmittel durch einen Werker betätigt ist, wodurch das Werkstück durch manuell geführtes Bewegen des Werkstücks und/oder des Manipulatorarms in seiner Bearbeitungsposition korrigiert wird bzw. korrigiert werden kann. An dem erfindungsgemäßen MRK-Arbeitsplatz kann die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, den Manipulatorarm in einer Nachgiebigkeitsregelung zu betreiben, insbesondere nur dann in einer Nachgiebigkeitsregelung zu betreiben, wenn ein manuelles Schaltmittel, welches mit der Robotersteuerung verbunden ist, durch einen Werker betätigt ist, und die Robotersteuerung kann dabei ausgebildet und/oder eingerichtet sein, eine von der automatisch eingestellten Bearbeitungsposition manuell veränderte Position und/oder Orientierung des Werkstücks als eine korrigierte Bearbeitungsposition zu erfassen und/oder zu speichern.But so that the individual, i. personal conditions of the worker can be included, is provided in a development of the method according to the invention that the manipulator can be operated by the robot control in a compliance control, especially after a manual switching means is operated by a worker, whereby the workpiece by manually guided moving the workpiece and / or the manipulator arm is corrected in its processing position or can be corrected. At the MRK workstation according to the invention, the robot control can be designed and / or set up to operate the manipulator arm in a compliance control, in particular to operate in a compliance control only if a manual switching means connected to the robot control is operated by a worker , and the robot controller can be designed and / or set up to detect and / or store a position and / or orientation of the workpiece manually changed from the automatically set machining position as a corrected machining position.

Eine manuelle Korrektur der Bearbeitungsposition kann dabei lediglich in einer begrenzten Spanne zulässig sein, so dass Abweichungen von der vorgegebenen Bearbeitungsposition nur einem festgelegten Spektrum zulässig ist. Die vorgegebene Bearbeitungsposition kann beispielsweise eine bestimmte Orientierung des Werkstücks vorgeben, insbesondere dahingehend, dass eine manuell Überkopfbearbeitung verhindert ist, die generell als für den Menschen schlechter zu bewerten ist, als eine Bearbeitung des Werkstücks von oben. Eine solche Bearbeitung von oben kann jedoch beispielsweise im Hinblick auf unterschiedliche Körpergrößen verschiedener Werker anpassbar sein, beispielsweise durch eine gewisse Variabilität der Höhenposition des Werkstücks.A manual correction of the machining position can be permitted only in a limited range, so that deviations from the predetermined machining position only a specified spectrum is allowed. The predetermined machining position may, for example, specify a specific orientation of the workpiece, in particular in that a manual overhead machining is prevented, which is generally considered to be worse than a human, than a machining of the workpiece from above. Such machining from above, however, can be adaptable, for example, with regard to different body sizes of different workers, for example by a certain variability of the height position of the workpiece.

Verfahrensgemäß kann die korrigierte Bearbeitungsposition der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordnet gespeichert werden. Insoweit kann an dem erfindungsgemäßen MRK-Arbeitsplatz die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, die korrigierte Bearbeitungsposition der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordnet zu speichern.According to the method, the corrected machining position can be stored assigned to the selected machining process. In that regard, the robot control can be embodied and / or set up at the inventive MRK workstation to store the corrected processing position assigned to the selected work process rule.

Damit ein Werker beispielsweise in einer Serienfertigung nicht bei jedem neu an den MRK-Arbeitsplatz zugeführten Werkstück der Serie erneut eine manuelle Korrektur der Bearbeitungsposition vornehmen muss, kann die korrigierte Bearbeitungsposition der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordnet gespeichert werden. So kann diese korrigierte Bearbeitungsposition beispielsweise in einem Roboterprogramm oder einer zugeordneten Tabelle, insbesondere als ein Offset-Wert gespeichert werden und bei jedem neu an den MRK-Arbeitsplatz zugeführten Werkstück der Serie automatisch abgerufen und die korrigierte Bearbeitungsposition des Werkstücks sofort automatisch durch den Roboter eingestellt werden.So that a worker, for example in a series production, does not have to carry out a manual correction of the machining position for each workpiece newly delivered to the MRK workstation, the corrected machining position can be stored assigned to the selected work process rule. For example, this corrected machining position can be stored in a robot program or an associated table. in particular, stored as an offset value and retrieved automatically at each newly supplied to the MRK workstation workpiece of the series and the corrected machining position of the workpiece are automatically set immediately by the robot.

Alternativ oder ergänzend kann die korrigierte Bearbeitungsposition mit einer zugeordneten, den individuellen Werker repräsentierenden Bezeichnung abgespeichert werden. Dazu kann an dem erfindungsgemäßen MRK-Arbeitsplatz die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, die korrigierte Bearbeitungsposition mit einer zugeordneten, den individuellen Werker repräsentierenden Bezeichnung abzuspeichern.Alternatively or additionally, the corrected processing position can be stored with an associated designation representing the individual worker. For this purpose, the robot control can be designed and / or set up at the inventive MRK workstation to store the corrected processing position with an associated designation representing the individual worker.

So können individuelle, d.h. personenbezogene korrigierte Bearbeitungspositionen für verschiedene Personen, d.h. Werker gespeichert und abgerufen werden. Dies ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn an einem MRK-Arbeitsplatz beispielsweise in einer Serienfertigung in mehreren Schichten verschiedene Personen, d.h. Werker dieselbe Fertigungsaufgabe an denselben Werkstücken ausführen sollen. Auch hierbei können die individuellen, d.h. personenbezogenen korrigierten Bearbeitungspositionen beispielsweise in einem Roboterprogramm oder einer zugeordneten Tabelle, insbesondere als ein Offset-Wert gespeichert werden und bei jedem Schichtwechsel oder sonstigem Wechsel des Werkers am MRK-Arbeitsplatz beispielsweise nach Eingabe des nun tätigen Personennamens in die Robotersteuerung, die individuelle, d.h. personenbezogene korrigierte Bearbeitungsposition automatisch abgerufen und die korrigierte Bearbeitungsposition des Werkstücks sofort automatisch durch den Roboter eingestellt und dem neuen Werker präsentiert werden.Thus, individual, i. personal corrected editing positions for different persons, i. Workers are stored and retrieved. This is useful, for example, if different persons, i. E. Workers to perform the same production task on the same workpieces. Again, the individual, i. personal corrected editing positions, for example, in a robot program or an associated table, in particular as an offset value are stored and at each shift change or other change of the worker at the MRK workstation, for example, after entering the now active name of the person in the robot control, the individual, i. personally corrected corrected machining position automatically retrieved and the corrected machining position of the workpiece immediately set automatically by the robot and presented to the new worker.

In einer alternativen oder ergänzenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die der jeweiligen Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordnete Bearbeitungsposition des Werkstücks in Abhängigkeit des manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs nach ergonomischen Parametern hinsichtlich der Position und/oder der Orientierung des Werkstücks im Arbeitsraum des MRK-Arbeitsplatzes festgelegt werden. Dazu kann an dem erfindungsgemäßen MRK-Arbeitsplatz die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, die der jeweiligen Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordnete Bearbeitungsposition des Werkstücks in Abhängigkeit des manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs nach ergonomischen Parametern hinsichtlich der Position und/oder der Orientierung des Werkstücks im Arbeitsraum des MRK-Arbeitsplatzes festzulegen.In an alternative or additional refinement of the method according to the invention, the machining position of the workpiece assigned to the respective operating procedure can be defined as a function of the manual operation according to ergonomic parameters with regard to the position and / or the orientation of the workpiece in the working space of the MRK workstation. For this purpose, the robot control can be designed and / or set up at the MRK work station according to the invention, the machining position of the work piece assigned to the respective work procedure depending on the manually performed work operation according to ergonomic parameters with regard to the position and / or the orientation of the work piece in the work space of the MRC Workstation.

Eine der jeweiligen Arbeitsvorgangs-Vorschrift zugeordnete ergonomische Bearbeitungsposition kann hinsichtlich einer ergonomischen Arbeitsgestaltung angepasst sein. Aufgabe der ergonomischen Arbeitsgestaltung ist, ein effizientes und/oder fehlerfreies manuelles Arbeiten sicherzustellen und die Menschen, d.h. die Werker vor Gesundheitsschäden auch bei langfristiger Ausübung der Fertigungstätigkeit zu schützen.An ergonomic machining position assigned to the respective work procedure prescription can be adapted with regard to an ergonomic work design. The task of the ergonomic work design is to ensure an efficient and / or error-free manual work and the people, i. to protect the workers against damage to health even if the production activity is carried out for a long time.

In allen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der manuell durchzuführende Arbeitsvorgang an dem Werkstück vorgenommen werden. Der manuell an dem Werkstück durchzuführende Arbeitsvorgang kann ein manuelles Fügen, insbesondere eine manuelle Montage, eines Gegenstandes, insbesondere eines Bauteils oder eines Betriebsmittels, an das Werkstück oder in das Werkstück sein.In all variants of the method according to the invention, the manual operation to be performed on the workpiece can be performed. The manual operation to be performed on the workpiece can be a manual joining, in particular a manual assembly, of an object, in particular of a component or of an operating medium, to the workpiece or into the workpiece.

Repräsentativ für beliebig andere Werkstücke kann als ein beispielhaftes Werkstück ein zu montierender Motorblock eines zu fertigenden Kraftfahrzeugs betrachtet werden. Um beispielsweise mehrere Kolben in verschiedene Zylinderbuchsen manuell von einem Werker einzusetzen, kann der Motorblock von dem Roboter in einer für den Werker günstigen Höhe ihm derart hingehalten werden, dass in einem ersten Arbeitsvorgang dem Werker die Öffnung einer ersten Zylinderbuchse in räumlich günstiger Lage ihm dargeboten wird, so dass der Werker den ersten Kolben in die Öffnung der ersten Zylinderbuchse einfügen kann. Anschließend, beispielsweise nachdem der Werker das manuelle Einfügen des ersten Kolbens der Robotersteuerung bestätigt hat, bewegt der Roboter den Motorblock in einer sicheren Geschwindigkeit in eine Position und/oder Lage, in der die Öffnung einer zweiten Zylinderbuchse in räumlich günstiger Lage dem Werker dargeboten wird, so dass er den zweiten Kolben in die Öffnung der zweiten Zylinderbuchse einfügen kann. Anschließend, beispielsweise nachdem der Werker das manuelle Einfügen des zweiten oder jeden weiteren Kolbens der Robotersteuerung bestätigt hat, kann der Roboter den Motorblock in einer sicheren Geschwindigkeit in eine weitere Position und/oder Lage automatisch bewegen, in der ein weiterer manueller Arbeitsvorgang durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann der Motorblock automatisch durch den Roboter gedreht werden, beispielsweise um ca. 90 bis 180 Grad gedreht werden, so dass der Werker eine Kurbelwelle einsetzen und die an den Kolben vormontierte Pleuel anschrauben kann.Representative of any other workpieces may be considered as an exemplary workpiece to be assembled engine block of a motor vehicle to be manufactured. To use, for example, several pistons in different cylinder liners manually by a worker, the engine block of the robot in a favorable for the worker height can be held out so that in a first operation the worker opening the first cylinder liner in a spatially favorable position is presented to him so that the worker can insert the first piston into the opening of the first cylinder liner. Subsequently, for example, after the operator confirms the manual insertion of the first piston of the robot controller, the robot moves the engine block at a safe speed to a position and / or position in which the opening of a second cylinder liner in a spatially favorable position is presented to the operator, so that he can insert the second piston in the opening of the second cylinder liner. Thereafter, for example, after the operator has confirmed the manual insertion of the second or each further piston of the robot controller, the robot may automatically move the engine block at a safe speed to another position and / or position in which another manual operation may be performed. For example, the engine block can be automatically rotated by the robot, for example, rotated about 90 to 180 degrees, so that the worker can use a crankshaft and screw the pre-assembled to the piston rod.

Statt einer Vornahme des manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs an dem Werkstück, kann der manuell durchzuführende Arbeitsvorgang auch an einem anderen Bauteil vorgenommen werden, wobei jedoch zur Vornahme des manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs an dem anderen Bauteil, das Werkstück sich in einer Bearbeitungsposition befinden muss. Repräsentativ für beliebig andere Ausführungsformen kann das Werkstück beispielsweise ein Kofferraumdeckel oder eine Heckklappe eines zu fertigenden Kraftfahrzeugs sein, bei dem der Kofferraumdeckel oder die Heckklappe bereits schwenkbar an der Karosserie gelagert ist, aber noch nicht mit einer den Kofferraumdeckel oder die Heckklappe in eine Öffnungsstellung drückenden Gasdruckfeder versehen ist. In einem solchen beispielhaften Fall kann der Roboter den Kofferraumdeckel oder die Heckklappe als ein Werkstück in eine Offenstellung bewegen und dort halten, wobei der Werker dann bei geöffnetem Kofferraumdeckel bzw. geöffneter Heckklappe im Kofferraum beispielsweise eine Montageaufgabe wahrnimmt, wie beispielsweise das Einlegen und/oder Anschließen eines Kabelbaumes.Instead of performing the manual operation to be performed on the workpiece, the manually performed operation can also be performed on another component, however, to perform the manual operation to be performed on the other component, the workpiece must be in a processing position. Representative of any other Embodiments, the workpiece may be, for example, a trunk lid or tailgate of a motor vehicle to be manufactured, in which the trunk lid or the tailgate is already pivotally mounted on the body, but not yet provided with a boot lid or tailgate in an open position oppressive gas spring. In such an exemplary case, the robot may move and hold the trunk lid or tailgate as a workpiece into an open position, with the operator then, for example, performing an assembly task with the trunk lid or tailgate open in the trunk, such as loading and / or docking of a wiring harness.

Generell kann der Roboter ausgebildet sein, die Gewichtskraft des vom Manipulatorarm gehaltenen Werkstücks zu bestimmen, insbesondere die Gewichtskraft des vom Manipulatorarm gehaltenen Werkstücks nach dem Ausführen des manuellen Arbeitsvorgangs zu bestimmen. Insbesondere kann die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, die Gewichtskraft des vom Manipulatorarm gehaltenen Werkstücks zu bestimmen, insbesondere die Gewichtskraft des vom Manipulatorarm gehaltenen Werkstücks nach dem Ausführen des manuellen Arbeitsvorgangs zu bestimmen.Generally, the robot may be configured to determine the weight of the workpiece held by the manipulator arm, in particular to determine the weight of the workpiece held by the manipulator arm after performing the manual operation. In particular, the robot controller may be configured and / or configured to determine the weight of the workpiece held by the manipulator arm, in particular to determine the weight of the workpiece held by the manipulator arm after performing the manual operation.

Beispielsweise im Falle einer Montageaufgabe kann das Gewicht des an das Werkstück zu montierenden Bauteils vorbekannt sein. Indem die Gewichtskraft des vom Manipulatorarm gehaltenen Werkstücks automatisch durch die Robotersteuerung bestimmt wird, insbesondere auch nach dem erfolgten Montageschritt bestimmt wird, kann allein aus dem Gewicht darauf geschlossen werden, ob das zu montierende Bauteil tatsächlich montiert wurde. Als Bauteil kann auch eine vorgegebene Menge eines Betriebsmittels bezeichnet sein, wie Motoröl oder Kühlmittel, so dass der Arbeitsvorgang ein manuelles Befüllen des Werkstücks mit dem Betriebsmittel sein kann und indem die Gewichtskraft des vom Manipulatorarm gehaltenen Werkstücks automatisch durch die Robotersteuerung bestimmt wird, kann sogar die eingefüllte Menge des Betriebsmittels aufgrund der Gewichtsmessung bestimmt werden.For example, in the case of a mounting task, the weight of the component to be mounted on the workpiece may be previously known. By the weight of the workpiece held by the manipulator arm is automatically determined by the robot controller, especially after the successful assembly step is determined, it can be concluded from the weight alone whether the component to be mounted was actually mounted. As a component may also be designated a predetermined amount of a resource, such as engine oil or coolant, so that the operation may be a manual filling of the workpiece with the resource and by the weight of the workpiece held by the manipulator arm is automatically determined by the robot controller, even the filled amount of the equipment due to the weight measurement can be determined.

In allen entsprechenden Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein in der Robotersteuerung gespeicherter Wert der Gewichtskraft des Werkstücks mit der momentanen Gewichtskraft des Werkstücks und/oder mit der nach dem Ausführen des manuellen Arbeitsvorgangs bestimmten Gewichtskraft des Werkstücks verglichen werden und aus einem aus dem Vergleich erhaltenen Vergleichswert automatisch ein den manuellen Arbeitsvorgang qualifizierender Ergebniswert abgeleitet werden. Demgemäß kann an dem erfindungsgemäßen MRK-Arbeitsplatz die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, einen in der Robotersteuerung gespeicherten Wert der Gewichtskraft des Werkstücks mit der momentanen Gewichtskraft des Werkstücks und/oder mit der nach dem Ausführen des manuellen Arbeitsvorgangs bestimmten Gewichtskraft des Werkstücks zu vergleichen und aus einem aus dem Vergleich erhaltenen Vergleichswert automatisch ein den manuellen Arbeitsvorgang qualifizierender Ergebniswert abzuleiten.In all corresponding variants of the method according to the invention, a value of the weight of the workpiece stored in the robot control can be compared with the instantaneous weight of the workpiece and / or with the weight of the workpiece determined after the manual operation has been performed and automatically from a comparison value obtained from the comparison deriving a manual result qualifying result value. Accordingly, at the inventive MRK workstation, the robot controller may be configured and / or configured to compare a value of the weight of the workpiece stored in the robot controller with the current weight of the workpiece and / or with the weight of the workpiece determined after performing the manual operation and automatically derive a result value qualifying the manual operation from a comparison value obtained from the comparison.

Der qualifizierende Ergebniswert kann demgemäß also schon allein eine Aussage sein „Bauteil montiert“ oder „Bauteil fehlt“, aber beispielsweise auch eine Mengenangabe sein, wie eine Einfüllmenge eines Betriebsmittels. Der qualifizierende Ergebniswert kann dem Werker unmittelbar angezeigt werden. Alternativ oder ergänzend kann der qualifizierende Ergebniswert ausgezeichnet, d.h. automatisch gespeichert werden.Accordingly, the qualifying result value alone may be a statement "component mounted" or "component missing", but also, for example, a quantity specification, such as a filling quantity of a resource. The qualifying result value can be displayed to the worker immediately. Alternatively or additionally, the qualifying result value may be awarded, i. be automatically saved.

Die momentane Gewichtskraft des Werkstücks kann während des Ausführens des manuellen Arbeitsvorgangs insbesondere zeitbezogen protokolliert werden und/oder es kann die nach dem Ausführen des manuellen Arbeitsvorgangs bestimmte Gewichtskraft des Werkstücks protokolliert werden. Demgemäß kann an dem erfindungsgemäßen MRK-Arbeitsplatz die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, die momentane Gewichtskraft des Werkstücks während des Ausführens des manuellen Arbeitsvorgangs insbesondere zeitbezogen zu protokollieren und/oder die nach dem Ausführen des manuellen Arbeitsvorgangs bestimmte Gewichtskraft des Werkstücks zu protokollieren.The instantaneous weight of the workpiece can be logged in particular during the execution of the manual operation, in particular time-related and / or it can be recorded after the execution of the manual operation certain weight of the workpiece. Accordingly, at the inventive MRK workstation, the robot controller may be configured and / or configured to log the instantaneous weight of the workpiece during execution of the manual operation, particularly on a time basis, and / or to log the weight of the workpiece after execution of the manual operation.

Ein Protokollieren der Gewichtskraft und/oder eines sich aus der Gewichtskraft ableitenden qualifizierenden Ergebniswertes kann zu Zwecken der Qualitätssicherung automatisch erfolgen.A logging of the weight force and / or a qualifying result value derived from the weight force can be carried out automatically for purposes of quality assurance.

Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.Concrete embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying figures. Concrete features of these exemplary embodiments, regardless of the specific context in which they are mentioned, if appropriate also individually or in combination, may represent general features of the invention.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften MRK-Arbeitsplatzes mit einem Leichtbauroboter, einem Handwerkzeug und mit einem Werkstück, 1 a schematic representation of an exemplary MRK workstation with a lightweight robot, a hand tool and a workpiece,

2 eine schematische Darstellung des MRK-Arbeitsplatzes gemäß 1, bei dem das Werkstück, an dem ein manueller Arbeitsvorgang, insbesondere eine Montage durchzuführen ist, ein Motorblock eines zu fertigenden Kraftfahrzeugs ist, und 2 a schematic representation of the MRK workstation according to 1 in which the workpiece on which a manual operation, in particular, an assembly is to be performed, an engine block of a motor vehicle to be manufactured, and

3 eine schematische Darstellung des MRK-Arbeitsplatzes gemäß 1, bei dem das Werkstück ein Kofferraumdeckel eines zu fertigenden Kraftfahrzeugs ist, wobei ein manueller Arbeitsvorgang nicht an dem Kofferraumdeckel selbst, sondern an einer Fahrzeugkarosserie durchzuführen ist. 3 a schematic representation of the MRK workstation according to 1 in which the workpiece is a trunk lid of a motor vehicle to be manufactured, wherein a manual operation is not performed on the trunk lid itself, but on a vehicle body.

Die 1 zeigt einen MRK-Arbeitsplatz mit einem Roboter 1 in einer beispielhaften Ausführung als ein so genannter Leichtbauroboter, der einen Manipulatorarm 2 und eine Robotersteuerung 3 aufweist. Der Manipulatorarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke 4 drehbar miteinander verbundene Glieder 5 bis 12.The 1 shows a MRK workstation with a robot 1 in an exemplary embodiment as a so-called lightweight robot, the manipulator arm 2 and a robot controller 3 having. The manipulator arm 2 comprises in the case of the present embodiment, a plurality of successively arranged and by means of joints 4 rotatably interconnected links 5 to 12 ,

Die Robotersteuerung 3 des Roboters 1 ist ausgebildet bzw. eingerichtet, ein Roboterprogramm auszuführen, durch welches die Gelenke 4 des Manipulatorarms 2 gemäß des Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb automatisch verstellt bzw. drehbewegt werden können. Dazu ist die Robotersteuerung 3 mit ansteuerbaren elektrischen Antrieben verbunden, die ausgebildet sind, die Gelenke 4 des Industrieroboters 1 zu verstellen.The robot controller 3 of the robot 1 is configured to execute a robot program through which the joints 4 of the manipulator arm 2 can be automated according to the robot program or automatically adjusted or rotated in a manual operation. This is the robot controller 3 connected to controllable electric drives, which are formed, the joints 4 of the industrial robot 1 to adjust.

Der erfindungsgemäße MRK-Arbeitsplatz gemäß 1 weist ein manuell zu bearbeitendes Werkstück 13 und einen das Werkstück 13 haltenden Roboter 1 auf. Die Robotersteuerung 3 ist ausgebildet und/oder eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.The inventive MRK workstation according to 1 has a workpiece to be machined manually 13 and one the workpiece 13 holding robot 1 on. The robot controller 3 is configured and / or adapted to perform the method according to the invention.

Zunächst nimmt der Manipulatorarm 2 das Werkstück 13 automatisch auf und hält es im Raum des MRK-Arbeitsplatzes, wie in den 1 bis 3 jeweils dargestellt. Beispielsweise automatisch durch eine übergeordnete Fabriksteuerung oder manuell durch einen Werker 14 erfolgt ein Auswählen einer Arbeitsvorgangs-Vorschrift 15a aus mehreren in der Robotersteuerung 3 gespeicherten Arbeitsvorgangs-Vorschriften 15a bis 15d. Die Arbeitsvorgangs-Vorschrift 15a kann beispielsweise eine Montageaufgabe sein, dass der Werker 14 mittels eines handgeführten Schraubers 16 eine Schraube 17 an dem Werkstück 13 festschrauben soll. Nachdem die diesbezügliche Arbeitsvorgangs-Vorschrift 15a ausgewählt ist, erfolgt ein automatisches Bewegen des Werkstücks 13 in einer für die Mensch-Roboter-Kollaboration sicheren Geschwindigkeit in eine der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift 15a zugeordnete Bearbeitungsposition P durch automatisches Verstellen der Gelenke des Manipulatorarms 2. In dieser automatisch angefahrenen Bearbeitungsposition P kann der Werker 14 in ergonomischer Weise einen der ausgewählten Arbeitsvorgangs-Vorschrift 15a entsprechenden manuellen Arbeitsvorgang (Schrauben) in der Bearbeitungsposition P des Werkstück 13 manuell durchführen.First, the manipulator arm takes 2 the workpiece 13 automatically and keeps it in the room of the MRK workstation, as in the 1 to 3 each shown. For example, automatically by a higher-level factory control or manually by a worker 14 a selection of a work procedure rule takes place 15a out of several in the robot controller 3 stored operation rules 15a to 15d , The operation procedure 15a For example, this can be an assembly task that the worker 14 by means of a hand-held screwdriver 16 a screw 17 on the workpiece 13 should tighten. After the relevant operation procedure 15a is selected, there is an automatic movement of the workpiece 13 in a speed safe for human-robot collaboration into one of the selected operation prescriptions 15a assigned processing position P by automatically adjusting the joints of the manipulator arm 2 , In this automatically approached processing position P, the worker can 14 ergonomically one of the selected operation procedure 15a corresponding manual operation (screws) in the machining position P of the workpiece 13 perform manually.

Dabei dient der Roboter 1 sowohl als ein Spannmittel, um das Werkstück 13 festzuhalten, als auch als eine Art Hebezeug, durch welches das Werkstück 13 im Raum „aufgehängt“ gehalten wird, so dass beispielsweise auch sehr schwere Werkstücke 13 von einem Werker 14 mit geringer Kraft bewegt und ausgerichtet werden können. Außerdem bildet der Roboter 1 dadurch eine Positioniervorrichtung, welche das Werkstück 13 in unterschiedliche Orientierung drehen kann, um mehrere manuelle Fertigungsschritte nacheinander durch den Werker 14 vornehmen zu können, ohne dass das Werkstück 13 umgespannt oder abgesetzt werden müsste.The robot serves 1 both as a clamping device to the workpiece 13 as a kind of hoist, through which the workpiece 13 in the room "suspended" is held, so that, for example, very heavy workpieces 13 from a worker 14 can be moved and aligned with little force. In addition, the robot forms 1 thereby a positioning device, which the workpiece 13 In different orientation can turn to several manual production steps in succession by the worker 14 to be able to make without the workpiece 13 would have to be recaptured or discontinued.

Indem einerseits für den ausgewählten manuellen Arbeitsvorgang 15a eine hinsichtlich der dazu erforderlichen körperlichen Bewegungen des Werkers 14 günstige Position und Lage des Werkstücks 13 durch den Roboter 1 automatisch vorgegeben wird, kann eine besonders ergonomische Ausführung des manuellen Arbeitsvorgangs sichergestellt werden. On the one hand, for the selected manual operation 15a one with regard to the required physical movements of the worker 14 favorable position and position of the workpiece 13 through the robot 1 automatically specified, a particularly ergonomic execution of the manual operation can be ensured.

Damit aber auch die individuellen, d.h. persönlichen Voraussetzungen des Werkers 14 mit einfließen können, ist vorgesehen, dass der Manipulatorarm 2 durch die Robotersteuerung 3 in einer Nachgiebigkeitsregelung betrieben wird, nachdem ein manuelles Schaltmittel 18 beispielsweise an einem Griff 19 zum manuellen Führen des Manipulatorarms 2 durch einen Werker 14 betätigt ist, wodurch das Werkstück 13 durch manuell geführtes Bewegen des Manipulatorarms 2 in seiner Bearbeitungsposition P korrigiert werden kann. Das manuelle Schaltmittel 18 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit der Robotersteuerung 3 verbunden. Die Robotersteuerung ist außerdem ausgebildet und/oder eingerichtet, eine von der automatisch eingestellten Bearbeitungsposition P manuell veränderte Position und/oder Orientierung des Werkstücks als eine korrigierte Bearbeitungsposition K zu erfassen und in der Robotersteuerung 3 zu speichern. But also the individual, ie personal requirements of the worker 14 can be incorporated, it is provided that the manipulator arm 2 through the robot control 3 is operated in a compliance control, after a manual switching means 18 for example, on a handle 19 for manually guiding the manipulator arm 2 by a worker 14 is pressed, causing the workpiece 13 by manually moving the manipulator arm 2 can be corrected in its machining position P. The manual switching device 18 is in the case of the present embodiment with the robot controller 3 connected. The robot controller is also designed and / or configured to detect a position and / or orientation of the workpiece manually changed from the automatically set machining position P as a corrected machining position K and in the robot controller 3 save.

Dazu ist die Robotersteuerung 3 ausgebildet und/oder eingerichtet, die korrigierte Bearbeitungsposition K mit einer zugeordneten, den individuellen Werker 14 repräsentierenden Bezeichnung 20 (Name) abzuspeichern. So können individuelle, d.h. personenbezogene korrigierte Bearbeitungspositionen für verschiedene Personen, d.h. Werker 14 gespeichert und abgerufen werden.This is the robot controller 3 trained and / or set up the corrected processing position K with an associated, the individual worker 14 representing name 20 (Name) to save. Thus, individual, ie person-related corrected processing positions for different persons, ie workers 14 stored and retrieved.

In allen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der manuell durchzuführende Arbeitsvorgang an dem Werkstück 13 vorgenommen werden. Der manuell an dem Werkstück 13 durchzuführende Arbeitsvorgang kann ein manuelles Fügen, insbesondere eine manuelle Montage, eines Gegenstandes, insbesondere eines Bauteils oder eines Betriebsmittels, an das Werkstück 13 oder in das Werkstück 13 sein.In all variants of the method according to the invention, the manual operation to be performed on the workpiece 13 be made. The manual on the workpiece 13 To be performed operation can be a manual joining, in particular a manual assembly of an object, in particular a component or a resource, to the workpiece 13 or in the workpiece 13 be.

Wie in 2 schematisch dargestellt, kann repräsentativ für beliebig andere Werkstücke 13 ein beispielhaftes Werkstück 13 ein zu montierender Motorblock 13a eines zu fertigenden Kraftfahrzeugs sein. Um beispielsweise mehrere Kolben 21 in verschiedene Reihen von Zylinderbuchsen 22 manuell von einem Werker 14 in ergonomischer Weise einsetzen zu können, kann der Motorblock 13a von dem Roboter 1 in einer für den Werker 14 günstigen Höhe ihm derart hingehalten werden, dass in einem ersten Arbeitsvorgang dem Werker 14 die Öffnung einer ersten Reihe von Zylinderbuchsen 22 in räumlich günstiger Lage ihm dargeboten wird, so dass der Werker 14 den ersten Kolben 21 in die Öffnung einer ersten Zylinderbuchse 22 einfügen kann. Anschließend, beispielsweise nachdem der Werker 14 das manuelle Einfügen des ersten Kolbens 21 der Robotersteuerung 3 bestätigt hat, bewegt (Pfeilrichtung R) der Roboter 1 den Motorblock 13a in einer sicheren Geschwindigkeit in eine Position und/oder Lage, in der die Öffnung einer zweiten Reihe von Zylinderbuchsen 22 in räumlich günstiger Lage dem Werker 14 dargeboten wird, so dass er den zweiten Kolben 21 in die Öffnung der zweiten Reihe von Zylinderbuchse 22 einfügen kann.As in 2 shown schematically, can be representative of any other workpieces 13 an exemplary workpiece 13 an engine block to be mounted 13a to be produced a motor vehicle. For example, several pistons 21 in different rows of cylinder liners 22 manually by a worker 14 to use in an ergonomic way, the engine block 13a from the robot 1 in one for the worker 14 favorable height be held out to him so that in a first operation the worker 14 the opening of a first row of cylinder liners 22 in spatially favorable position it is presented, so that the worker 14 the first piston 21 in the opening of a first cylinder liner 22 can insert. Then, for example, after the worker 14 the manual insertion of the first piston 21 the robot controller 3 has confirmed, moved (arrow R) of the robot 1 the engine block 13a at a safe speed in a position and / or position where the opening of a second row of cylinder liners 22 in a convenient location to the worker 14 is presented so that he has the second piston 21 in the opening of the second row of cylinder liner 22 can insert.

Wie in der 3 schematisch dargestellt, kann statt einer Vornahme des manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs an dem Werkstück 13, 13a selbst, der manuell durchzuführende Arbeitsvorgang auch an einem anderen Bauteil (13c) vorgenommen werden, wobei jedoch zur Vornahme des manuell durchzuführenden Arbeitsvorgangs an dem anderen Bauteil (13c), das Werkstück 13, 13b sich in einer Bearbeitungsposition P befinden muss. Repräsentativ für beliebig andere Ausführungsformen kann das Werkstück 13 beispielsweise ein Kofferraumdeckel 13b oder eine Heckklappe eines zu fertigenden Kraftfahrzeugs sein, bei dem der Kofferraumdeckel 13b oder die Heckklappe bereits schwenkbar an einer Karosserie 13c gelagert ist, aber noch nicht mit einer den Kofferraumdeckel 13b oder die Heckklappe in eine Öffnungsstellung drückenden Gasdruckfeder versehen ist. In einem solchen beispielhaften Fall kann der Roboter 1 den Kofferraumdeckel 13b oder die Heckklappe als ein Werkstück 13 in eine Offenstellung bewegen und dort halten, wobei der Werker 14 dann bei geöffnetem Kofferraumdeckel 13b bzw. geöffneter Heckklappe im Kofferraum 23 beispielsweise eine Montageaufgabe wahrnimmt.Like in the 3 shown schematically, instead of making the manual operation to be performed on the workpiece 13 . 13a itself, the manual operation to be performed on another component ( 13c ), but to perform the manual operation to be performed on the other component ( 13c ), the workpiece 13 . 13b must be in a processing position P Representative of any other embodiments, the workpiece 13 For example, a trunk lid 13b or a tailgate of a motor vehicle to be manufactured, wherein the boot lid 13b or the tailgate already pivoting on a body 13c is stored, but not yet with a trunk lid 13b or the tailgate is provided in an opening position oppressive gas spring. In such an exemplary case, the robot may 1 the trunk lid 13b or the tailgate as a workpiece 13 Move to an open position and hold there, taking the worker 14 then with the trunk lid open 13b or open tailgate in the trunk 23 for example, performs a mounting task.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006056528 A1 [0002]

Claims

Method for the partially automated production of workpieces ( 13 . 13a . 13b . 13c ) at an MRK workstation, which is a workpiece to be machined manually ( 13 . 13a . 13b . 13c ) and one the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) holding robot ( 1 ) with a robot controller ( 3 ) and with a multiple joints ( 4 ) and the joints ( 4 ) connecting links ( 5 - 12 ) manipulator arm ( 2 ), whose joints ( 4 ) from the robot controller ( 3 ) are to be adjusted automatically on the basis of a robot program or in a manual operation, comprising the steps of: - picking up and automatically holding the workpiece by the manipulator arm ( 2 ), - selecting a procedure from several in the robot controller ( 3 ) stored work procedure rules ( 15a - 15d ), - automatic movement of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) in a speed that is safe for human-robot collaboration into one of the selected operation instructions ( 15a - 15d ) associated processing position (P) by automatically adjusting the joints ( 4 ) of the manipulator arm ( 2 ), and - manually performing one of the selected operation procedure ( 15a - 15d ) corresponding manual operation in the machining position (P) of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ).

Method according to Claim 1, in which the manipulator arm ( 2 ) by the robot controller ( 3 ) is operated in a compliance control, in particular after a manual switching means ( 18 ) by a worker ( 14 ) and the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) by manually moving the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) and / or the manipulator arm ( 2 ) is corrected in its machining position.

Method according to Claim 2, in which the corrected processing position (K) of the selected operating procedure ( 15a - 15d ) is stored.

Method according to Claim 2 or 3, in which the corrected processing position (K) is associated with an assigned individual worker ( 14 ) ( 20 ) is stored.

Method according to one of Claims 1 to 4, in which the operating procedures ( 15a - 15d ) associated processing position (P) of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) depending on the manual operation to ergonomic parameters with regard to the position and / or orientation of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) in the workspace of the MRK workplace.

Method according to one of claims 1 to 5, in which the manual operation to be performed on the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) is made.

Method according to Claim 6, in which the tool is manually mounted on the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) to be performed by a manual joining, in particular a manual assembly of an object, in particular a component or a resource, to the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) or in the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ).

Method according to one of Claims 1 to 7, in which the robot ( 1 ) is formed, the weight of the manipulator arm ( 2 ) held workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ), in particular the weight of the manipulator arm ( 2 ) held workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) after performing the manual operation.

Method according to Claim 8, in which a position in the robot controller ( 3 ) stored value of the weight of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) with the instantaneous weight of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) and / or with the weight of the workpiece determined after the manual operation has been carried out ( 13 . 13a . 13b . 13c ) and from a comparison value obtained from the comparison, a result value qualifying the manual operation is automatically derived.

Method according to claim 8 or 9, in which the instantaneous weight of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) is logged during the execution of the manual operation, in particular time-related and / or after the execution of the manual operation certain weight of the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) is logged.

MRK workstation, comprising a workpiece to be machined manually ( 13 . 13a . 13b . 13c ) and one the workpiece ( 13 . 13a . 13b . 13c ) holding robot ( 1 ) with a robot controller ( 3 ) and with a multiple joints ( 4 ) and the joints ( 4 ) connecting links ( 5 - 12 ) manipulator arm ( 2 ), whose joints ( 4 ) from the robot controller ( 3 ) are to be adjusted automatically on the basis of a robot program or in a manual drive mode, wherein the robot controller ( 3 ) is designed and / or set up to carry out a method according to one of claims 1 to 10.