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Die Erfindung betrifft einen Effektor für einen Industrieroboter, der Effektor aufweisend einen Drehantrieb, eine Aufnahme und eine Sensoreinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung einen Industrieroboter. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verschrauben von Werkstücken.
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Aus der
DE 20 2011 103 223 U1 ist eine Arbeitsvorrichtung bekannt zum Drehfügen und/oder Drehlösen, insbesondere Schraubvorrichtung, mit einem mehrgliedrigen Roboter, wobei der Roboter an seinem Endglied eine Dreheinrichtung trägt, die zum Andrehen oder Ausdrehen eines Drehteils, insbesondere einer Schraube oder Mutter, vorgesehen und ausgebildet ist, wobei der Roboter, insbesondere sein Endglied, zum Festdrehen oder Lösen des Drehteils vorgesehen und ausgebildet ist. Die Arbeitsvorrichtung weist eine Sensorik auf, die ein Ende eines Prozessschritts, insbesondere eines Andreh- oder Losdrehvorgangs, erfasst und eine Belastung, insbesondere ein Moment und/oder eine Drehbewegung oder Drehposition, detektiert. Die Sensorik umfasst einen Sensor an der Dreheinrichtung. Der Sensor ist als Positionssensor oder Drehsensor ausgeführt. Mithilfe des Sensors kann somit entweder eine Position oder eine Drehung erfasst werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Effektor baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Zugang zu Schraubverbindungen ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Insbesondere soll eine Zuführung von Schrauben und/oder Muttern ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Insbesondere soll eine Flexibilität erhöht werden. Insbesondere soll eine Verwendung unterschiedlicher Schrauben und/oder Muttern ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Insbesondere soll ein Aufwand, wie Zeitaufwand, reduziert werden. Insbesondere soll ein Umrüstaufwand nicht mehr erforderlich sein. Insbesondere soll eine Erkennung von Schrauben und/oder Muttern ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Insbesondere soll ein Verschrauben vorgeschraubter Schrauben und/oder Muttern ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Insbesondere soll ein Signal mit einer erhöhten Repräsentanz erzeugbar sein. Insbesondere soll eine Zusammenarbeit eines Industrieroboters mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsraum verbessert werden. Insbesondere soll eine Fehlerbehandlung ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Insbesondere soll eine vorgegebene Kraftregelung ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Insbesondere soll ein Fehler eines Anzugsmoments reduziert oder eliminiert werden.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einem Effektor für einen Industrieroboter, der Effektor aufweisend einen Drehantrieb, eine Aufnahme und eine Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung zwischen dem Drehantrieb und der Aufnahme angeordnet ist und mithilfe der Sensoreinrichtung ein erstes Signal, das einer ersten Freiheit zugeordnet ist, und ein zweites Signal, das einer zweiten Freiheit zugeordnet ist, ausgebbar ist.
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Der Industrieroboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Industrieroboter kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Der Industrieroboter kann programmierbar sein. Der Industrieroboter kann einen Anschlussflansch für den Effektor aufweisen. Der Industrieroboter kann einen Tool Center Point (TCP) aufweisen.
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Der Effektor kann ein Endeffektor sein. Der Effektor kann einen Anschlussflansch zum Anschluss an einen Industrieroboter aufweisen. Der Effektor kann ein Schrauber sein. Der Effektor kann zur Montage von Werkstücken dienen. Der Effektor kann zum Verschrauben von Werkstücken dienen. Der Effektor kann mit einem Industrieroboter, insbesondere mit einem Manipulator eines Industrieroboters, lösbar verbindbar sein. Der Effektor kann mit einem Industrieroboter, insbesondere mit einem Manipulator eines Industrieroboters, mechanisch verbindbar sein. Der Effektor kann mit einem Industrieroboter, insbesondere mit einem Manipulator eines Industrieroboters, signalleitend verbindbar sein. Der Effektor kann mithilfe einer Steuereinrichtung, insbesondere der Steuereinrichtung des Industrieroboters, kontrollierbar sein.
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Der Drehantrieb kann einen Elektromotor aufweisen. Der Drehantrieb kann einen Stator und einen Rotor aufweisen. Der Stator kann mit dem Anschlussflansch des Effektors fest verbunden sein. Der Drehantrieb kann zum Antreiben der Aufnahme dienen. Der Rotor kann zum Antreiben der Aufnahme dienen. Der Drehantrieb kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann dazu dienen, eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment des Elektromotors zu wandeln. Der Drehantrieb kann ein Planetengetriebe aufweisen. Der Drehantrieb kann ein mehrstufiges Planetengetriebe aufweisen. Der Drehantrieb kann ein zweistufiges Planetengetriebe aufweisen.
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Die Sensoreinrichtung kann zum Erfassen von Messgrößen eines Systems mit einem Freiheitgrad f = 2 dienen. Die Sensoreinrichtung kann wenigstens einen Kraft-/Momentsensor aufweisen. Das System kann eine erste Freiheit und eine zweite Freiheit aufweisen. Die erste Freiheit kann eine Rotation um eine Achse sein. Die zweite Freiheit kann eine Translation in Erstreckungsrichtung derselben Achse sein. Die Sensoreinrichtung kann zum Erfassen eines Moments dienen. Die Sensoreinrichtung kann zum Erfassen einer Kraft dienen.
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Das erste Signal kann ein Moment repräsentieren. Das zweite Signal kann eine Kraft repräsentieren. Das erste Signal kann zum Erfassen eines Moments um eine Achse dienen. Das zweite Signal kann zum Erfassen einer Kraft in Erstreckungsrichtung derselben Achse dienen. Das erste Signal und/oder das zweite Signal können einer Steuereinrichtung, insbesondere der Steuereinrichtung des Industrieroboters, zur Verfügung gestellt werden.
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Der Effektor kann eine Umlenkung aufweisen. Die Umlenkung kann eine Winkelumlenkung sein. Die Umlenkung kann einen Umlenkwinkel von ca. 45° aufweisen. Die Umlenkung kann ein Kreuzgelenk aufweisen. Die Sensoreinrichtung kann zwischen der Umlenkung und der Aufnahme angeordnet sein.
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Die Aufnahme kann ein Werkzeughalter sein. Die Aufnahme kann einen polygonen Querschnitt aufweisen. Die Aufnahme kann einen sechseckigen Querschnitt aufweisen. Die Aufnahme kann ein Bithalter sein. Ein Bit kann eine auswechselbare Schraubendreherklinge ohne Griff sein. Die Aufnahme kann eine Rückhalteeinrichtung für ein Bit aufweisen. Die Rückhalteeinrichtung kann mechanisch und/oder magnetisch wirken. Die Aufnahme kann ein Schraubenhalter sein. Die Aufnahme kann ein Mutternhalter sein.
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Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Industrieroboter, wobei der Industrieroboter einen derartigen Effektor aufweist.
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Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Verschrauben von Werkstücken mithilfe eines derartigen Industrieroboters, wobei mithilfe der Sensoreinrichtung zunächst eine Schraube erkannt und nachfolgend die Schraube eingeschraubt wird, eine Fehlerbehandlung betrieben wird, eine vorbestimmte Kraftregelung erfolgt und/oder ein vorbestimmtes Anzugsmoment eingehalten wird. Die Schraube kann an dem Werkstück vorgeschraubt sein.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Schraubwerkzeug mit abtriebsseitigem Kraft-/Momentsensor. Ein Schraubwerkzeug kann einen Sensor mit mindestens zwei Freiheitsgraden zur Messung einer Kraft in einer Z-Achse und einer Messung eines Momentes um die Z-Achse aufweisen. Das Schraubwerkzeug kann an einem Tool-Center-Point eines Roboters befestigt sein. Das Werkzeug kann eine Umlenkmechanik aufweisen, um einen Winkel eines Schafts von 45° zu ermöglichen. Ein Elektromotor und ein Getriebe, z. B. doppeltes Planetengetriebe, können einen Antrieb für eine Drehbewegung darstellen. Eine Halterung für Bits kann sich zusammen mit dem Kraft-/Momentsensor an einem abgewinkelten Ende des Schraubwerkzeugs befinden.
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Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
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Mit der Erfindung wird ein Zugang zu Schraubverbindungen ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert. Eine Zuführung von Schrauben und/oder Muttern wird ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert. Eine Flexibilität wird erhöht. Eine Verwendung unterschiedlicher Schrauben und/oder Muttern wird ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert. Ein Aufwand, wie Zeitaufwand, wird reduziert. Ein Umrüstaufwand ist nicht mehr erforderlich. Eine Erkennung von Schrauben und/oder Muttern wird ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert. Ein Verschrauben vorgeschraubter Schrauben und/oder Muttern wird ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert. Ein Signal ist mit einer erhöhten Repräsentanz erzeugbar. Eine Zusammenarbeit eines Industrieroboters mit Menschen in einem gemeinsamen Arbeitsraum wird verbessert. Eine Fehlerbehandlung wird ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert werden. Eine vorgegebene Kraftregelung wird ermöglicht, vereinfacht und/oder verbessert. Ein Fehler eines Anzugsmoments wird reduziert oder eliminiert.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen schematisch und beispielhaft:
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1 ein Schraubwerkzeug mit abtriebsseitigem Kraft-/Momentsensor für einen Industrieroboter und
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2 einen Industrieroboter mit einem Schraubwerkzeug mit abtriebsseitigem Kraft-/Momentsensor.
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1 zeigt ein Schraubwerkzeug 100 für einen Industrieroboter. Das Schraubwerkzeug 100 dient als Effektor für einen Industrieroboter. Das Schraubwerkzeug 100 weist einen Anschlussflansch 102, ein Gehäuse 104, einen Elektromotor 106, ein Getriebe 108, eine Umlenkung 110, einen Kraft-/Momentsensor 112 und einen Bithalter 114 auf. In den Bithalter 114 können Bits eingesetzt werden.
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Das Schraubwerkzeug 100 ist mit einem Industrieroboter mechanisch und elektrisch verbindbar. Der Anschlussflansch 102 dient zur mechanischen Verbindung des Schraubwerkzeugs 100 mit einem korrespondierenden Anschlussflansch des Industrieroboters. Die Verbindung kann automatisiert hergestellt und/oder gelöst werden. Das Gehäuse 104 weist eine becherartige Form auf. Der Anschlussflansch 102 schließt das Gehäuse 104 deckelartig ab.
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Der Elektromotor 106 dient zum Antreiben des Bithalters 114 und damit eines in dem Bithalter 114 gehaltenen Bits. Über eine elektrische Verbindung kann der Elektromotor 106 kontrolliert werden. Die elektrische Verbindung dient zur elektrischen Signal- und/oder Leistungsübertragung. Das Getriebe 108 ist vorliegend als zweistufiges Planetengetriebe ausgeführt. Der Elektromotor 106 und das Getriebe 108 sind innerhalb des Gehäuses 104 angeordnet.
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Das Getriebe 108 und die Umlenkung 110 sind mithilfe einer Antriebswelle 116 miteinander verbunden. Die Umlenkung 110 ist vorliegend als Kreuzgelenk ausgeführt. Die Umlenkung 110 ist vorliegend eine 45°-Umlenkung. Die Umlenkung 110 und der Bithalter 114 sind mithilfe einer Antriebswelle 118 miteinander verbunden.
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An der Antriebswelle 118 ist der Kraft-/Momentsensor 112 angeordnet. Der Kraft-/Momentsensor 112 ist somit abtriebsseitig angeordnet. Der Kraft-/Momentsensor 112 dient zum Erfassen eines Moments M um die Z-Achse und einer Kraft F in Erstreckungsrichtung der Z-Achse. Der Kraft-/Momentsensor 112 gibt ein erstes Signal, das das Moment M um die Z-Achse repräsentiert, und ein zweites Signal, das die Kraft F in Erstreckungsrichtung der Z-Achse repräsentiert, aus.
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Die Antriebswelle 116, die Umlenkung 110 und die Antriebswelle 118 mit der Sensoreinrichtung 112 sind in einem Führungsrohr 120 drehbar gelagert. Das Führungsrohr 120 ist aus dem Gehäuse 104 an dem dem Anschlussflansch 102 gegenüberliegenden Ende herausgeführt. Das Führungsrohr 120 weist eine Biegung auf. Die Biegung ist vorliegend eine 45°-Biegung. Das Führungsrohr 120 weist ein offenes Ende auf. Der Bithalter 114 ist an dem offenen Ende des Führungsrohrs 120 angeordnet.
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2 zeigt einen Industrieroboter 200 mit einem Schraubwerkzeug 202 mit abtriebsseitigem Kraft-/Momentsensor, wie Schraubwerkzeug 100 gemäß 1. Der Industrieroboter 200 ist programmierbar. Der Industrieroboter 200 dient zum Verschrauben von Werkstücken. Der Industrieroboter 200 ist ein Gelenkarmroboter.
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Der Industrieroboter 200 weist einen Manipulator 204 auf. Der Manipulator 204 weist Glieder, wie 206, und Gelenke, wie 208, auf. Die Glieder 206 und Gelenke 208 bilden eine kinematische Kette. Das Schraubwerkzeug 202 ist endseitig an dem Manipulator 204 angeordnet. Der Industrieroboter 200 weist Antriebe auf. Die Antriebe dienen zum Bewegen der Glieder der kinematischen Kette. Die Antriebe weisen jeweils einen Motor und ein Getriebe auf. Der Industrieroboter 200 weist eine Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung dient zum Kontrollieren der Antriebe.
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Das Schraubwerkzeug 202 ist mit dem Industrieroboter 200 auch elektrisch verbunden. Damit stehen der Steuereinrichtung Signale eines Kraft-/Momentsensors des Schraubwerkzeugs 202 zur Verfügung und das Schraubwerkzeug 202 wird kontrolliert. Zum Kontrollieren des Schraubwerkzeugs 202 dient vorliegend die Steuereinrichtung des Industrieroboters 200. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch auch eine gesonderte Steuereinrichtung für das Schraubwerkzeug 202 vorgesehen sein.
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Im Übrigen wird hinsichtlich des Schraubwerkzeugs 202 insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Effektor, Schraubwerkzeug
- 102
- Anschlussflansch
- 104
- Gehäuse
- 106
- Elektromotor
- 108
- Getriebe
- 110
- Umlenkung
- 112
- Sensoreinrichtung, Kraft-/Momentsensor
- 114
- Aufnahme, Bithalter
- 116
- Antriebswelle
- 118
- Antriebswelle
- 120
- Führungsrohr
- 200
- Industrieroboter
- 202
- Effektor, Schraubwerkzeug
- 204
- Manipulator
- 206
- Glied
- 208
- Gelenk
- Z
- Achse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011103223 U1 [0002]
