DE102015213326A1

DE102015213326A1 - Method for handling a component

Info

Publication number: DE102015213326A1
Application number: DE102015213326.5A
Authority: DE
Inventors: Christina Zacherl; Otmar Honsberg; Michael Braun
Original assignee: KUKA Systems GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: DE102015213326B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines Bauteils durch einen mehrachsigen Gelenkarmroboter. Der Gelenkarmroboter umfasst dabei eine Greifvorrichtung und Mittel zu Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente. Das Verfahren umfasst ein Aufnehmen des Bauteils mittels der Greifvorrichtung, ein Drücken des Bauteils gegen eine Referenzfläche, ein Überwachen der an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente während des Drückens des Bauteils gegen die Referenzfläche, und ein Bestimmen einer Ausrichtung des Bauteils unter Verwendung der überwachten Kräfte und/oder Drehmomente.The present invention relates to a method for handling a component by a multi-axis articulated arm robot. The articulated arm robot comprises a gripping device and means for detecting the forces and / or torques acting on the axles. The method includes receiving the component by means of the gripping device, pressing the component against a reference surface, monitoring the forces and / or torques acting on the axes of the articulated arm robot during the pressing of the component against the reference surface, and determining an orientation of the component Use of monitored forces and / or torques.

Description

1. Technischer Bereich1. Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines Bauteils, und insbesondere zum Bestimmen einer Ausrichtung des Bauteils und Bearbeiten des Bauteils.The present invention relates to a method for handling a component, and in particular for determining an alignment of the component and machining of the component.

2. Technischer Hintergrund2. Technical background

In der Montage oder Bearbeitung von Bauteilen (Werkstücke) werden viele Schritte üblicherweise manuell, also durch einen Monteur oder Werker durchgeführt. So müssen beispielsweise metallische Bauteile häufig manuell geschliffen werden, um bestimmte Oberflächengüten oder Eigenschaften zu erzeugen. Hierbei können die Bauteile zum Beispiel manuell mittels eines Schleifwerkzeugs bearbeitet werden, um eine Fase zu erzeugen. Eine Fase ist eine abgeschrägte Fläche, die üblicherweise an einer Werkstückkante erzeugt wird. Diese sind meist in einem bestimmten Winkel angebracht, wie z.B. von 45 Grad zur angrenzenden Fläche. Neben dem Winkel ist auch die Breite der Fase wichtig, die beispielsweise möglichst genau geschliffen werden muss. In the assembly or processing of components (workpieces) many steps are usually performed manually, ie by a fitter or worker. For example, metallic components often need to be ground manually to produce certain surface finishes or properties. In this case, for example, the components can be processed manually by means of a grinding tool in order to produce a chamfer. A chamfer is a chamfered surface that is typically created on a workpiece edge. These are usually mounted at a certain angle, e.g. from 45 degrees to the adjacent area. In addition to the angle and the width of the chamfer is important, for example, must be sanded as accurately as possible.

Zum Montieren oder Bearbeiten von Bauteilen bzw. Werkstücken können Manipulatoren oder Roboter eingesetzt werden. Ganz allgemein sind Roboter frei programmierbare, programmgesteuerte Handhabungsvorrichtungen, wobei die eigentliche Mechanik als Manipulator bezeichnet werden kann. Ein Schleifen von Bauteilen mittels eines Roboters verlangt jedoch, dass die Position und Ausrichtung des Bauteils in der Robotersteuerung hinterlegt sind, sodass beispielsweise eine Fase mit einer gewünschten Breite und einem gewünschten Winkel mit hoher Genauigkeit hergestellt werden kann. Das Bereitstellen der exakten Position und Ausrichtung des Bauteils für die Robotersteuerung ist jedoch aufwendig.For mounting or processing of components or workpieces, manipulators or robots can be used. In general, robots are freely programmable, program-controlled handling devices, wherein the actual mechanics can be referred to as a manipulator. However, grinding of components by means of a robot requires that the position and orientation of the component be deposited in the robot controller, so that, for example, a chamfer having a desired width and a desired angle can be manufactured with high accuracy. However, providing the exact position and orientation of the component for the robot control is expensive.

Aus einem betriebsinternen Verfahren ist es bekannt, ein Bauteil an einer bestimmten Position bereitzustellen, beispielsweise in einer entsprechenden Bauteilablage mit einer speziellen Form. Da die Form der Bauteilablage derart ausgerichtet ist, dass sie das Bauteil zumindest teilweise formschlüssig aufnehmen kann, wird die Orientierung des in der Bauteilablage befindlichen Bauteils durch die Ablage vorgegeben. Da die Form der Bauteilablage in der Robotersteuerung hinterlegt ist, kann der Roboter das in der Bauteilablage befindliche Bauteil greifen und anschließend bearbeiten. Allerdings sind solche Bauteilablagen nicht sehr flexibel und daher für Bauteile, die sich leicht in ihrer Form unterscheiden können, weniger geeignet. Weiterhin ist das Verwenden einer solchen Bauteilablage entweder sehr kostenintensiv, da insbesondere die Bauteile in dieser Bauteilablage einzeln und vor allem möglichst präzise ausgerichtet werden müssen, wobei besonders durch die benötigte Präzision der Bauteilablage hohe Kosten entstehen, oder die Bauteilablage ist zu unpräzise/ungenau, in anderen Worten gesagt, die Bauteilablage stellt die Bauteile zu unpräzise für eine genaue Bearbeitung zur Verfügung. From an in-house method, it is known to provide a component at a certain position, for example in a corresponding component tray with a special shape. Since the shape of the component storage is aligned such that it can receive the component at least partially positive fit, the orientation of the component located in the component tray is determined by the tray. Since the shape of the component storage is stored in the robot controller, the robot can grab the component located in the component storage and then edit. However, such component trays are not very flexible and therefore less suitable for components that may vary in shape. Furthermore, the use of such a component storage is either very expensive, since in particular the components in this component storage individually and above all must be aligned as precisely as possible, especially by the required precision of component storage high costs, or the component storage is too imprecise / inaccurate, in In other words, the component tray makes the components too imprecise for accurate machining.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Methode bereitzustellen, welche ein präzises Bearbeiten von Bauteilen ermöglicht. Dabei ist es insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisiertes Bearbeiten von Bauteilen mit einer hohen Genauigkeit zu ermöglichen. Dabei liegt der vorliegenden Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Methode bereitzustellen, mit der Bauteile mit gleichbleibend hoher Genauigkeit bearbeitet, insbesondere geschliffen werden können. It is thus an object of the present invention to provide a method which enables precise machining of components. In particular, it is an object of the present invention to enable automated machining of components with high accuracy. In particular, the object of the present invention is to provide a method with which components can be machined with consistently high accuracy, in particular, ground.

Diese und weitere Aufgaben, welche beim Lesen der folgenden Beschreibung ersichtlich werden, werden durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein Robotersystem gemäß Anspruch 12 gelöst. These and other objects, which will become apparent upon reading the following description, are achieved by a method according to claim 1 and a robot system according to claim 12.

3. Inhalt der Erfindung3. Content of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Handhaben eines Bauteils. Das Bauteil kann dabei ein Werkstück oder ein sonstiges Objekt sein, welches handhabbar bzw. bewegbar ist. Beispielsweise kann das Bauteil ein Prisma, bevorzugt aus einem metallischen Material, sein. Das Handhaben erfolgt durch zumindest einen mehrachsigen Gelenkarmroboter, welcher eine Greifvorrichtung umfasst. Bevorzugt umfasst der Gelenkarmroboter wenigstens sechs Achsen und besonders bevorzugt sieben Achsen. Die Greifvorrichtung eignet sich dabei insbesondere zum Greifen des Bauteils. Der Begriff Greifen umfasst dabei ein Erfassen und Halten des Bauteils, so dass insbesondere eine sichere Verbindung zwischen dem Roboter und dem Bauteil hergestellt ist. Ferner umfasst der mehrachsige Gelenkarmroboter Mittel zur Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente. Diese Mittel können dabei vorzugsweise Kraft-Moment-Sensoren umfassen, wie beispielsweise einen 6-Achsen-Kraft-Momenten-Sensor. Solche Sensoren können vorzugsweise an den Achsen und/oder Gelenken des Gelenkarmroboters bereitgestellt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Mittel auch ein Erfassen von Motorströmen erlauben, so dass Drehmomente und/oder Kräfte bestimmt werden können, welche beispielsweise auf eine motorgetriebene Achse des mehrachsigen Gelenkarmroboters wirken. The present invention relates to a method for handling a component. The component can be a workpiece or another object, which can be handled or moved. For example, the component may be a prism, preferably of a metallic material. The handling is carried out by at least one multi-axis articulated arm robot, which comprises a gripping device. Preferably, the articulated arm robot comprises at least six axes, and more preferably seven axes. The gripping device is particularly suitable for gripping the component. The term grasping encompasses a grasping and holding of the component, so that in particular a secure connection between the robot and the component is produced. Furthermore, the multi-axis articulated-arm robot comprises means for detecting the forces and / or torques acting on the axles. These means may preferably include force-moment sensors, such as a 6-axis force-moment sensor. Such sensors may preferably be provided on the axes and / or joints of the articulated arm robot. Alternatively or additionally, the means may also allow detection of motor currents, so that torques and / or forces can be determined which, for example, act on a motor-driven axis of the multi-axis articulated arm robot.

Das Verfahren weist ein Aufnehmen des Bauteils mittels der Greifvorrichtung auf. Das Bauteil kann dabei beispielsweise aus einer ungenauen Schüttgutablage aufgenommen werden. Beim Aufnehmen des Bauteils ist dessen genaue Ausrichtung vorzugsweise nicht in der Steuerung hinterlegt, das aufgenommene Bauteil kann also eine beliebige Ausrichtung relativ zu der Greifvorrichtung haben. Bevorzugt kann jedoch das Bauteil vor dem Aufnehmen auch in einer ungenauen Bauteilablage angeordnet sein, aus welcher das Bauteil entnommen wird. Die Bauteilaufnahme kann hierbei so ungenau/unpräzise sein, dass eine Bearbeitung mit der gewünschten Präzision ohne Ausrichten/Orientieren nicht möglich sein kann. Die Lage und/oder Orientierung des Bauteils ist bevorzugt in der Steuerung hinterlegt, sodass bevorzugt eine ungenaue jedoch bekannte Ausrichtung/Orientierung des Bauteils zu der Greifvorrichtung vorliegt bzw. in der Steuerung hinterlegt ist. The method comprises picking up the component by means of the gripping device. The component can be taken, for example, from an inaccurate bulk material storage. When picking up the component is its exact alignment Preferably not deposited in the control, the recorded component can therefore have any orientation relative to the gripping device. Preferably, however, the component can also be arranged before picking up in an inaccurate component storage, from which the component is removed. The component holder can be so inaccurate / imprecise that a processing with the desired precision without alignment / orientation can not be possible. The position and / or orientation of the component is preferably stored in the control, so that preferably there is an inaccurate but known orientation / orientation of the component to the gripping device or is stored in the controller.

Ferner umfasst das Verfahren ein Drücken des Bauteils gegen eine Referenzfläche. Eine solche Referenzfläche kann beispielsweise eine ebene Fläche der Umgebung des Gelenkarmroboters oder eine auf oder an dem Gelenkarmroboter bereitgestellte Fläche sein. Ferner kann die Referenzfläche auch eine vorgegebene Kontur oder Form umfassen, wie beispielsweise einen rechten Winkel, einen Vorsprung, eine Aussparung oder eine definierte Kante o.ä. Furthermore, the method comprises pressing the component against a reference surface. Such a reference surface may for example be a flat surface of the environment of the articulated arm robot or a surface provided on or at the articulated arm robot. Furthermore, the reference surface may also include a predetermined contour or shape, such as a right angle, a projection, a recess or a defined edge o.ä.

Vorzugsweise ist die Form und Position der Referenzfläche in der Robotersteuerung bereitgestellt. Durch Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche wird ein Kraftschluss zwischen dem Bauteil und der Referenzfläche hergestellt. Dieser Kraftschluss ruft vorzugsweise auf die Achsen des Gelenkarmroboters wirkende Kräfte und/oder Drehmomente hervor, die mittels der Mittel erfasst werden können. Preferably, the shape and position of the reference surface is provided in the robot controller. By pressing the component against the reference surface, a frictional connection between the component and the reference surface is produced. This frictional connection preferably produces forces and / or torques acting on the axes of the articulated arm robot, which can be detected by the means.

Weiter umfasst das Verfahren, während des Drückens des Bauteils gegen die Referenzfläche, ein Überwachen der an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente. Dies erfolgt vorzugsweise mittels der Mittel zur Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente. Bei dem Überwachen können die erfassten Werte beispielsweise mit vordefinierten Grenzwerten verglichen werden, und/oder die zeitliche Entwicklung der erfassten Werte ausgewertet werden.Furthermore, during the pressing of the component against the reference surface, the method comprises monitoring the forces and / or torques acting on the axes of the articulated arm robot. This is preferably done by means of the means for detecting the forces and / or torques acting on the axles. During the monitoring, the detected values can be compared, for example, with predefined limit values, and / or the temporal development of the detected values can be evaluated.

Ferner umfasst das Verfahren ein Bestimmen einer Ausrichtung des Bauteils unter Verwendung der überwachten Kräfte und/oder Drehmomente. Die Ausrichtung beschreibt dabei die Lage und Orientierung des Bauteils relativ zu einem Koordinatensystem des Gelenkarmroboters, sodass die Ausrichtung vorzugsweise relativ zu der Greifvorrichtung bekannt ist. So kann die Ausrichtung des Bauteils beispielsweise die Orientierung zumindest einer Kante oder einer Fläche des Bauteils relativ zu der Greifvorrichtung beschreiben, welche unmittelbar nach Aufnehmen des Bauteils mittels der Greifvorrichtung vorzugsweise noch unbestimmt war. Hierzu sind in der Robotersteuerung z.B. vorzugsweise Referenzwerte hinterlegt, die mit den erfassten Kräften verglichen werden, um eine Bestimmung der Ausrichtung zu ermöglichen.Further, the method includes determining an orientation of the component using the monitored forces and / or torques. The orientation describes the position and orientation of the component relative to a coordinate system of the articulated arm robot, so that the alignment is preferably known relative to the gripping device. For example, the orientation of the component may describe, for example, the orientation of at least one edge or surface of the component relative to the gripping device, which was preferably still undetermined immediately after picking up the component by means of the gripping device. For this purpose, in the robot controller e.g. preferably reference values are deposited, which are compared with the detected forces to allow a determination of the orientation.

Mit dem Bestimmen der Bauteilausrichtung kann letztendlich die genaue Ausrichtung des Bauteils selber erfolgen. Durch Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche bei gleichzeitigem Überwachen der wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente kann somit die Bauteilausrichtung erfolgen. Eine bekannte, aber unpräzise Bauteilausrichtung kann dadurch vorteilhaft präzisiert werden. Somit kann das Bestimmen der Bauteilausrichtung auch ein Verfeinern einer in der Steuerung hinterlegten, unpräzisen Bauteilausrichtung umfassen. Ferner kann das Bestimmen der Bauteilausrichtung auch ein Ausrichten des Bauteils selber umfassen.With the determination of the component alignment, the exact alignment of the component itself can ultimately take place. By pressing the component against the reference surface while monitoring the forces acting and / or torques thus the component alignment can be done. A known, but imprecise component alignment can be advantageously specified. Thus, determining component alignment may also include refining control-based, imprecise component alignment. Further, determining the component orientation may also include aligning the component itself.

Somit ist es vorteilhaft möglich, die Ausrichtung des Bauteils präzise zu bestimmen, in dem die auf den Gelenkarmroboter wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente ausgewertet werden, welche durch Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche hervorgerufen werden. Ein aufwendiges manuelles Ausrichten des Bauteils vor Aufnahme des Bauteils durch den Gelenkarmroboter ist nicht notwendig. Beim Drücken des Bauteils gegen eine ebene Referenzfläche kann beispielsweise eine Fläche des Bauteils in flächigen Kontakt mit dieser Referenzfläche gebracht werden. Aufgrund des Kraftschlusses kann mittels der erfassten Kräfte und/oder Drehmomente dieser flächige Kontakt erkannt und die Ausrichtung der Fläche bestimmt und gespeichert werden. Externe Sensoren zur Erfassung der Bauteilausrichtung sind nicht notwendig. Vorzugsweise wird die bestimmte Bauteilausrichtung gespeichert und alle folgenden Bewegungen des Gelenkarmroboters unter Verwendung dieser gespeicherten Bauteilausrichtung angefahren.Thus, it is advantageously possible to precisely determine the orientation of the component, in which the force acting on the Gelenkarmroboter forces and / or torques are evaluated, which are caused by pressing the component against the reference surface. A complex manual alignment of the component before receiving the component by the articulated arm robot is not necessary. When pressing the component against a flat reference surface, for example, a surface of the component can be brought into surface contact with this reference surface. Due to the frictional connection, this surface contact can be detected by means of the detected forces and / or torques, and the orientation of the surface can be determined and stored. External sensors for detecting the component alignment are not necessary. Preferably, the particular component orientation is stored and all subsequent movements of the articulated arm robot are approached using this stored component orientation.

Vorzugsweise weist das Verfahren weiter ein Bereitstellen von Information auf, welche Information eine Form des Bauteils beschreibt. Das Bestimmen der Ausrichtung des Bauteils erfolgt dann unter Verwendung dieser Information. Die Information kann beispielsweise eine Kontur des Bauteils oder zumindest eines Teils des Bauteils beschreiben, so dass diese zur Bestimmung der Ausrichtung des Bauteils herangezogen werden kann. Insbesondere vorzugsweise wird die Information als CAD-Daten bereitgestellt. Durch Bestimmen der Ausrichtung von beispielsweise einer Fläche des Bauteils durch Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche kann somit auf die Ausrichtung des gesamten Bauteils rückgeschlossen werden.Preferably, the method further comprises providing information describing a shape of the component. The orientation of the component is then determined using this information. The information can describe, for example, a contour of the component or at least of a part of the component, so that it can be used to determine the orientation of the component. In particular, the information is preferably provided as CAD data. By determining the orientation of, for example, a surface of the component by pressing the component against the reference surface can thus be deduced the orientation of the entire component.

Ferner kann durch Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche die Orientierung des gegriffenen Bauteils ausgerichtet werden, sodass eine definierte Fläche des Bauteils beispielsweise parallel zu der Referenzfläche oder im rechten Winkel hierzu verläuft. Die Fehler, die durch eine unpräzise Bauteilaufnahme resultieren werden somit minimiert.Furthermore, by pressing the component against the reference surface, the orientation of the gripped component can be aligned so that a defined surface of the component, for example, parallel to the reference surface or at right angles thereto. The errors that result from an imprecise component recording are thus minimized.

Vorzugsweise weist das Verfahren weiter ein Bearbeiten des Bauteils unter Verwendung der bestimmten Ausrichtung des Bauteils auf, wobei das Bearbeiten vorzugsweise ein Schleifen oder Fasen des Bauteils umfasst. Somit kann direkt im Anschluss an das Bestimmen der Ausrichtung des Bauteils dieses Bauteil durch denselben mehrachsigen Gelenkarmroboter bearbeitet werden. Ein aufwendiges Übergeben des Bauteils an beispielsweise einen anderen Roboter ist nicht notwendig. Somit bleibt die Genauigkeit der bestimmten Bauteilausrichtung erhalten.Preferably, the method further comprises machining the component using the particular orientation of the component, wherein the machining preferably comprises grinding or chamfering the component. Thus, directly after determining the orientation of the component, this component can be processed by the same multi-axis articulated arm robot. A complex transfer of the component to, for example, another robot is not necessary. Thus, the accuracy of the particular component orientation is maintained.

Insbesondere vorzugsweise umfasst das Bearbeiten ein abtragendes Bearbeiten des Bauteils mittels einer Bearbeitungsvorrichtung, und insbesondere vorzugsweise ein Schleifen oder Fasen des Bauteils. Dieses Bearbeiten umfasst dabei ein Führen des Bauteils, durch den mehrachsigen Gelenkarmroboter, an die Bearbeitungsvorrichtung unter Verwendung der bestimmten Bauteilausrichtung. Bei dem Führen wird das Bauteil beispielsweise in direkten Kontakt mit einer Schleifscheibe gebracht, sodass eine Kante des Bauteils präzise angefast wird. Weiter umfasst das Bearbeiten bevorzugt ein Bestimmen, während des Führens des Bauteils an die Bearbeitungsvorrichtung, ob eine an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkende Kraft eine vordefinierte Grenzkraft überschreitet. So kann beispielsweise während eines Schleifprozesses anhand der auf eine Bauteilkante wirkenden Kraft überwacht werden, ob eine gewünschte Breite der Fase bzw. allgemein, ob eine gewünschter Materialabtrag erreicht wurde. Die Grenzkraft wird dabei vorzugsweise abhängig von der Länge der Fase, der gewünschten Breite der Fase, des Bauteilmaterials und des Materials der Schleifscheibe vorgegeben. Beispielsweise kann eine Grenzkraft von 2,5 bis 5 N eingestellt werden. In particular, the machining preferably comprises a removal machining of the component by means of a machining device, and in particular preferably a grinding or chamfering of the component. This machining comprises guiding the component, by the multi-axis articulated arm robot, to the machining device using the specific component orientation. During the guiding, the component is, for example, brought into direct contact with a grinding wheel, so that an edge of the component is chamfered precisely. Further, the machining preferably comprises determining, while guiding the component to the machining device, whether a force acting on the axes of the articulated arm robot exceeds a predefined limiting force. For example, it can be monitored during a grinding process on the basis of the force acting on a component edge, whether a desired width of the chamfer or in general, whether a desired material removal has been achieved. The limit force is preferably determined depending on the length of the chamfer, the desired width of the chamfer, the component material and the material of the grinding wheel. For example, a limit force of 2.5 to 5 N can be set.

Weiter umfasst das Bearbeiten, in Reaktion auf das Bestimmen, dass die an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkende Kraft die vordefinierte Grenzkraft überschreitet, ein Anpassen des Führens des Bauteils gegen die Bearbeitungsvorrichtung, so dass sich die wirkende Kraft verringert. Dieses Anpassen des Führens kann beispielsweise ein Verringern einer Anpresskraft des Bauteils gegen die Bearbeitungsvorrichtung, ein Umorientieren des Bauteils relativ zu der Bearbeitungsvorrichtung und/oder ein Beenden/Abbrechen des Bearbeitens durch beispielsweise Wegführen des Bauteils von der Bearbeitungsvorrichtung umfassen. Somit kann das Anpassen des Führens auch ein Beenden/Abbrechen des Bearbeitens und/oder Wegführen des Bauteils von der Bearbeitungsvorrichtung umfassen. So kann auch das Bearbeiten des Bauteils mit einer hohen Präzision erfolgen, ohne dass externe Sensoren notwendig sind.Further, in response to determining that the force acting on the axes of the articulated arm robot exceeds the predetermined limit force, the machining comprises adjusting the guiding of the component against the processing device such that the acting force decreases. This adjustment of the guide may include, for example, reducing a pressing force of the component against the processing device, reorienting the component relative to the processing device, and / or terminating / stopping the processing by, for example, removing the component from the processing device. Thus, adjusting the guiding may also include terminating / stopping the machining and / or removing the component from the machining device. Thus, the machining of the component can be done with high precision, without external sensors are necessary.

Somit ist es beispielsweise möglich, Fasen mit einer Breite von 0,2 mm +/– 0,1 mm automatisiert und mit einer großen Wiederholungsgenauigkeit zu erhalten. Vorzugsweise kann zwischen zwei solchen Bearbeitungsprozessen der Gelenkarmroboter seine Grundposition anfahren, für die die Ausrichtung des Bauteils ermittelt wurde, um Ausrichtungsfehler zu minimieren.Thus, for example, it is possible to obtain bevels with a width of 0.2 mm +/- 0.1 mm automatically and with a high repeat accuracy. Preferably, between two such machining processes, the articulated robot may approach its home position for which the orientation of the component has been determined to minimize alignment errors.

Bevorzugt nimmt die Greifvorrichtung das Bauteil zumindest teilweise und vorzugsweise formschlüssig auf und das Bauteil wird derart an die Bearbeitungsvorrichtung geführt, dass die auf das Bauteil wirkende Hauptkraftkomponente das Bauteil in seinen Sitz in der Greifvorrichtung drängt. Dies ermöglicht ein Bearbeiten des Bauteils, ohne dass die Bauteilausrichtung verfälscht wird. Ferner kann somit vermieden werden, dass das Bauteil während des Bearbeitens aus der Greifvorrichtung herausgedrückt wird.Preferably, the gripping device receives the component at least partially and preferably positively and the component is guided to the processing device such that the force acting on the component main force component urges the component into its seat in the gripping device. This allows machining of the component without distorting the component alignment. Furthermore, it can thus be avoided that the component is pressed out of the gripping device during machining.

Weiter vorzugsweise weist die Greifvorrichtung zumindest eine Aussparung auf, um das Bauteil zumindest teilweise und insbesondere vorzugsweise formschlüssig aufzunehmen. Das Bauteil wird dann derart an die Bearbeitungsvorrichtung geführt, dass die auf das Bauteil wirkende Hauptkraftkomponente das Bauteil in seinen Sitz in der Aussparung drängt. Die Hauptkraftkomponente kann dabei die wesentliche Komponente der Kraft sein, welche von der Bearbeitungsvorrichtung auf das Bauteil ausgeübt wird. Somit kann, beispielsweise während eines Schleifprozesses, die Schleifposition derart gewählt werden, dass das Bauteil in den formschlüssigen Greifer hineingedrückt wird. Der Fachmann versteht dabei, dass bei ungünstigen Schleifpositionen das Bauteil aus dem Greifer herausgedrückt werden kann. Durch Einstellen beispielsweise eines geeigneten Schleifwinkels kann dies vermieden werden.Further preferably, the gripping device has at least one recess in order to receive the component at least partially and in particular preferably in a form-fitting manner. The component is then guided to the processing device such that the main force component acting on the component urges the component into its seat in the recess. The main force component may be the essential component of the force exerted by the processing device on the component. Thus, for example, during a grinding process, the grinding position can be selected such that the component is pressed into the positive gripper. The expert understands that in unfavorable grinding positions, the component can be pushed out of the gripper. By setting, for example, a suitable grinding angle, this can be avoided.

Vorzugsweise umfasst das Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche ein Betreiben des Gelenkarmroboters in einem Nachgiebigkeitsmodus, in welchem der Gelenkarmroboter mittels einer Impedanzregelung gesteuert wird. Somit kann ein nachgiebiges Verhalten des Gelenkarmroboters realisiert werden. Beim Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche kann der Gelenkarmroboter seine Bewegung derart unter Verwendung der überwachten Kräfte und/oder Drehmomente anpassen, dass eine Kante und/oder Fläche des Bauteils relativ zu der Referenzfläche ausgerichtet wird. Hierzu kann das Bauteil beispielsweise gerüttelt werden, wobei das Rütteln mit abklingender Frequenz erfolgen kann. Durch die Kombination von Drücken und Rütteln kann auch bei kleinen Bauteilen die Bauteilausrichtung präzise bestimmt werden. Ferner kann der im Nachgiebigkeitsmodus arbeitende Gelenkarmroboter vorzugsweise seine Konfiguration anpassen, um entsprechend den wirkenden Kräften und/oder Drehmomenten eine Kante oder eine Fläche des Bauteils in Kontakt mit der Referenzfläche zu bringen.Preferably, pushing the component against the reference surface comprises operating the articulated arm robot in a compliance mode in which the articulated arm robot is controlled by means of an impedance control. Thus, a compliant behavior of the articulated arm robot can be realized. Upon pressing the component against the reference surface, the articulated arm robot may adjust its motion using the monitored forces and / or torques such that an edge and / or surface of the component is aligned relative to the reference surface. For this purpose, the component can be shaken for example, wherein the shaking can be done with decaying frequency. By combining pressure and vibration, component alignment can be precise even with small components be determined. Further, the articulated arm robot operating in compliance mode may preferably adjust its configuration to bring an edge or face of the component into contact with the reference surface in accordance with the forces and / or torques involved.

Die Druckkraft, die von dem Gelenkarmroboter während des Drückens und/oder Rüttelns ausgeübt wird, kann dabei vorzugsweise abhängig von der Steifigkeit im Impedanzmodus sein. Bei einer Steifigkeit von 2000 N/mm kann die Druckkraft beispielsweise 30 N betragen.The pressure force which is exerted by the articulated-arm robot during the pressing and / or shaking can preferably be dependent on the rigidity in the impedance mode. For example, with a stiffness of 2000 N / mm, the compressive force may be 30 N.

Vorzugsweise wird das Bauteil zumindest zweimal gegen eine Referenzfläche gedrückt, wobei das Bauteil zwischen den beiden Drückvorgängen umorientiert wird. Beispielsweise kann in dem ersten Drückvorgang eine erste Fläche oder eine erste Kante des Bauteils gegen die Referenzfläche gedrückt werden, und während des zweiten Drückvorgangs eine zweite Fläche oder eine zweite Kante gegen diese oder eine andere Referenzfläche gedrückt werden. Dies ermöglicht ein präzises Bestimmen der Bauteilausrichtung relativ zu der Greifvorrichtung, insbesondere wenn zudem Information beschreibend eine Bauteilform bereitgestellt sind. Vorzugsweise kann eine präzise Bestimmung der Bauteilausrichtung durch Bestimmen der Ausrichtung von zwei Flächen des Bauteils erreicht werden.Preferably, the component is pressed at least twice against a reference surface, wherein the component is reoriented between the two pressing operations. For example, in the first pressing operation, a first surface or a first edge of the component may be pressed against the reference surface, and during the second pressing process, a second surface or a second edge may be pressed against this or another reference surface. This enables a precise determination of the component orientation relative to the gripping device, in particular if, in addition to the information, a component form is provided. Preferably, a precise determination of the component orientation can be achieved by determining the orientation of two surfaces of the component.

Vorzugsweise umfasst das Drücken des Bauteils gegen die Referenzfläche ein Drehen des Bauteils, wobei das Bauteil während des Drehens vorzugsweise in Kontakt mit der Referenzfläche ist. Beispielsweise kann zunächst eine Ecke des Bauteils in Kontakt mit der Referenzfläche gebracht werden, und anschließend so eingedreht werden, bis eine Fläche oder eine Kante des Bauteils an der Referenzfläche anliegt, und ein definiertes Moment bzw. eine definierte Kraft erreicht wird. Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden, zum Beispiel kann das Bauteil ausgehend von verschiedenen Ecken des Bauteils auf dieselbe Fläche oder Kante eingedreht werden, die Ergebnisse miteinander verglichen werden, und bei größerer Abweichung der Vorgang wiederholt werden. Dies kann vorzugsweise mittels linearen und/oder rotatorischen Bewegungen erfolgen.Preferably, pressing the component against the reference surface comprises rotating the component, wherein the component is preferably in contact with the reference surface during rotation. For example, first a corner of the component can be brought into contact with the reference surface, and then screwed in until a surface or an edge of the component bears against the reference surface, and a defined moment or a defined force is achieved. This process can be repeated several times, for example, the component can be screwed from different corners of the component on the same surface or edge, the results are compared with each other, and with greater deviation, the process can be repeated. This can preferably be done by means of linear and / or rotational movements.

Insbesondere vorzugsweise werden während des Drehens die auf die Achsen des Gelenkarmroboters wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente erfasst, und das Drehen abgebrochen, wenn eine vordefinierte Grenzkraft und/oder ein vordefiniertes Grenzmoment erreicht wird. So können Abbruchkriterien erstellt werden, welche das Erkennen unterstützen, dass beispielsweise eine Kante oder eine Fläche des Bauteils an der Referenzfläche anliegt. In particular, preferably during rotation, the forces and / or torques acting on the axes of the articulated arm robot are detected, and the rotation is stopped when a predefined limit force and / or a predefined limit torque is reached. Thus, termination criteria can be created, which support the recognition that, for example, an edge or a surface of the component bears against the reference surface.

Vorzugsweise umfasst das Bestimmen der Ausrichtung des Bauteils ein Vergleichen der an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente mit einem vordefinierten Grenzwert bzw. Referenzwert. Der vordefinierte Grenz- oder Referenzwert kann dabei abhängig von der Konfiguration des Gelenkarmroboters, der Referenzfläche und der Bauteilform definiert werden. Somit kann effektiv die Bestimmung der Bauteilausrichtung gesteuert werden.Preferably, determining the orientation of the component comprises comparing the forces and / or torques acting on the axes of the articulated arm robot with a predefined limit value or reference value. The predefined limit or reference value can be defined depending on the configuration of the articulated arm robot, the reference surface and the component shape. Thus, the determination of the component orientation can be effectively controlled.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren, nach dem Bearbeiten, folgende Schritte: Ablegen des Bauteils und Ändern der relativen Orientierung von Bauteil und Greifvorrichtung und danach erneutes Aufnehmen des Bauteils mittels der Greifvorrichtung. Es wird sozusagen umgegriffen. Anschließend kann das Bauteil erneut gegen eine Referenzfläche der Umgebung gedrückt werden, während des Drückens des Bauteils gegen die Referenzfläche die an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente überwacht werden, unter Verwendung der überwachten Kräfte und/oder Drehmomente eine zweite Ausrichtung des Bauteils bestimmt werden, und vorzugsweise das Bauteil unter Verwendung der bestimmten zweiten Ausrichtung des Bauteils bearbeitet werden. Es ist somit möglich, beispielsweise gegenüberliegende Bereiche oder bei dem vorangegangenen Bearbeiten durch die Greifvorrichtung verdeckte Bereiche, Flächen, Kanten oder Fasen des Bauteils präzise zu bearbeiten, ohne dass externe Sensoren oder weitere Vorrichtungen zur Bestimmung der Bauteilausrichtung eingesetzt werden müssen. Dieses erneute Bestimmen der Ausrichtung und Bearbeiten des Bauteils kann dabei vorzugsweise analog zu einem der oben beschriebenen Verfahren erfolgen. Preferably, after machining, the method comprises the following steps: depositing the component and changing the relative orientation of the component and the gripping device, and then recapturing the component by means of the gripping device. It is, so to speak, handled. Subsequently, the component can again be pressed against a reference surface of the environment, while the component is being pressed against the reference surface, the forces and / or torques acting on the axes of the articulated arm robot are monitored, using the monitored forces and / or torques, a second alignment of the component be determined, and preferably the component processed using the particular second orientation of the component. It is thus possible to precisely process, for example, opposing regions or areas, surfaces, edges or chamfers of the component concealed by the gripping device during the preceding processing, without it being necessary to use external sensors or further devices for determining the component orientation. This renewed determination of the orientation and processing of the component can preferably be carried out analogously to one of the methods described above.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Robotersystem, umfassend einen mehrachsigen Gelenkarmroboter mit einer Greifvorrichtung und Sensoren zur Erfassung der an den Achsen wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente. Das Robotersystem weist dabei ferner eine Steuerung auf, welche eingerichtet ist, ein Verfahren zum Handhaben eines Werkstücks gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren durchzuführen. The invention further comprises a robot system comprising a multi-axis articulated arm robot with a gripping device and sensors for detecting the forces and / or torques acting on the axles. The robot system further has a controller which is set up to carry out a method for handling a workpiece according to one of the methods described above.

4. Ausführungsbeispiele4th embodiments

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: In the following the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Showing:

1 schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Handhaben eines Bauteils entsprechend einer Ausführungsform, und 1 schematically the flow of a method according to the invention for handling a component according to an embodiment, and

2 und 3 jeweils schematisch eine Konfiguration während eines Handhabens eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 and 3 schematically each a configuration during handling of a component according to an embodiment of the present invention.

In der 1 ist schematisch ein Verfahren zum Handhaben eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. In the 1 1 schematically shows a method of handling a component according to an embodiment of the present invention.

In Schritt 11 nimmt ein mehrachsiger Gelenkarmroboter, aufweisend eine Greifvorrichtung, mittels dieser Greifvorrichtung das zu handhabende Bauteil auf. Anschließend drückt der Gelenkarmroboter, in Schritt 12, das Bauteil gegen eine Referenzfläche. In step 11 takes a multi-axis articulated arm robot, comprising a gripping device, by means of this gripping device on the component to be handled. Then press the articulated arm robot, in step 12 , the component against a reference surface.

In Schritt 13 werden die an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente überwacht, während der Gelenkarmroboter das Bauteil gegen die Referenzfläche drückt. Vorzugsweise wird das Bauteil während Schritt 12 und 13 ausgerichtet: Dies kann durch Betreiben des Gelenkarmroboters in einem Nachgiebigkeitsmodus erfolgen, wobei das Bauteil unter Rütteln mit abklingender Frequenz gegen die Referenzfläche gedrückt wird. Alternativ oder zusätzlich kann dies auch mit einer linearen oder rotatorischen Bewegung zur Referenzfläche hin erfolgen, wie unten unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.In step 13 the forces acting on the axes of the articulated arm robot and / or torques are monitored while the articulated arm robot presses the component against the reference surface. Preferably, the component is during step 12 and 13 Aligned: This can be done by operating the articulated arm robot in a compliance mode, pressing the component against the reference surface while shaking it off at a decelerating rate. Alternatively or additionally, this can also be done with a linear or rotational movement towards the reference surface, as described below with reference to FIG 2 and 3 described.

In Schritt 14 wird unter Verwendung der überwachten Kräfte und/oder Drehmomente eine Ausrichtung des Bauteils bestimmt. Diese Orientierung wird vorzugsweise abgespeichert und alle folgenden Bewegungen des Gelenkarmroboters werden relativ hierzu durchgeführt. In step 14 An orientation of the component is determined using the monitored forces and / or torques. This orientation is preferably stored and all subsequent movements of the articulated arm robot are performed relative thereto.

In Schritt 15 führt der Gelenkarmroboter das Bauteil an eine Bearbeitungsvorrichtung unter Verwendung der bestimmten Ausrichtung des Bauteils. In step 15 The articulated robot performs the component to a processing device using the specific orientation of the component.

In Schritt 16 wird während des Führens des Bauteils an die Bearbeitungsvorrichtung bestimmt, ob eine an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkende Kraft eine vordefinierte Grenzkraft überschreitet. In step 16 is determined during the passage of the component to the processing device, whether a force acting on the axes of the articulated arm robot force exceeds a predefined limit force.

In Schritt 17 wird, in Reaktion auf das Bestimmen, dass die an den Achsen des Gelenkarmroboters wirkende Kraft die vordefinierte Grenzkraft überschreitet, das Führen des Bauteils gegen die Bearbeitungsvorrichtung angepasst, so dass sich die wirkende Kraft verringert. In step 17 For example, in response to determining that the force acting on the axes of the articulated arm robot exceeds the predefined limit force, the guiding of the component against the processing device is adjusted so that the acting force decreases.

In den 2 und 3 ist schematisch ein Handhaben eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Die hier dargestellten Konfigurationen können beispielsweise während Schritt 12 des unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Verfahrens vorliegen, also während des Drückens eines Bauteils gegen eine Referenzfläche. In den 2 und 3 wird ein Bauteil 2 mittels einer Greifvorrichtung 1 eines Gelenkarmroboters 4 gehalten, und gegen eine Referenzfläche 3 gedrückt. Wie in der 2 zu sehen, ist eine Ecke des Bauteils 2 in Kontakt mit der Referenzfläche 3. Durch Eindrehen des Bauteils mittels der Greifvorrichtung 1 bzw. des Gelenkarmroboters 4, welcher die Greifvorrichtung 1 steuert, kann die Unterkante des Bauteils 2 in flächigen Kontakt mit der Referenzfläche 3 gebracht werden, wie in 3 dargestellt. Ein weiteres Bewegen oder Umorientieren der Greifvorrichtung 1 führt zu hohen Kräften, die auf die Achsen des Gelenkarmroboters 4 wirken. Somit kann durch Überwachung der an den Achsen des Gelenkarmroboters 4 wirkenden Kräfte und/oder Drehmomente genau erkannt werden, dass die in 3 dargestellte Situation vorliegt, bzw. dass eine Fläche oder Kante des Bauteils 2 an der Referenzfläche 3 anliegt. Da die Ausrichtung der Referenzfläche 3 in der Steuerung des Roboters 4 bereitgestellt ist, kann somit die genaue Ausrichtung der anliegenden Fläche des Bauteils 2 relativ zu der Greifvorrichtung 1 bzw. einem Koordinatensystem des Roboters 4 bestimmt werden.In the 2 and 3 schematically a handling of a component according to an embodiment is shown. The configurations shown here may be, for example, during step 12 with reference to 1 present method, ie during the pressing of a component against a reference surface. In the 2 and 3 becomes a component 2 by means of a gripping device 1 an articulated arm robot 4 held, and against a reference surface 3 pressed. Like in the 2 to see is a corner of the component 2 in contact with the reference surface 3 , By screwing the component by means of the gripping device 1 or the articulated arm robot 4 which the gripping device 1 controls, the lower edge of the component 2 in surface contact with the reference surface 3 be brought as in 3 shown. Further moving or reorienting the gripping device 1 leads to high forces acting on the axes of the articulated arm robot 4 Act. Thus, by monitoring the on the axes of the articulated arm robot 4 acting forces and / or torques are accurately detected that in 3 represented situation, or that a surface or edge of the component 2 at the reference surface 3 is applied. Because the orientation of the reference surface 3 in the control of the robot 4 is thus provided, the exact alignment of the adjacent surface of the component 2 relative to the gripping device 1 or a coordinate system of the robot 4 be determined.

Bei dem unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschriebene Eindrehen des Bauteils 2 kann der Gelenkarmroboter 4 vorzugsweise im Nachgiebigkeitsmodus geregelt werden. Bei einer Flächengröße von 3 × 5 mm der mit der Referenzfläche 3 in Kontakt gebrachten Fläche erfolgt vorzugsweise bis zu anfänglichen Abweichungen von 10°.With reference to 2 and 3 described screwing the component 2 can the articulated arm robot 4 preferably be controlled in the compliance mode. With a surface size of 3 × 5 mm, the one with the reference surface 3 contacted surface is preferably up to initial deviations of 10 °.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Greifvorrichtung gripping device
22: Bauteil component
33: Referenzfläche reference surface
44: Gelenkarmroboter articulated arm

Claims

Method for handling a component ( 2 ) by a multi-axis articulated arm robot ( 4 ), comprising a gripping device ( 1 ) and means for detecting the forces and / or torques acting on the axles, the method comprising: - picking up the component ( 2 ) by means of the gripping device ( 1 ); - pressing the component ( 2 ) against a reference surface ( 3 ); During the pressing of the component ( 2 ) against the reference surface ( 3 ): Monitoring the on the axes of the articulated arm robot ( 4 ) acting forces and / or torques, and - Using the monitored forces and / or torques: determining a Alignment of the component ( 2 ).

The method of claim 1, further comprising providing information descriptively a shape of the component. 2 ), and wherein determining the orientation of the component ( 2 ) using the information.

Method according to claim 1 or 2, further comprising machining the component ( 2 ) using the particular orientation of the component ( 2 ), wherein the machining preferably comprises grinding or chamfering the component.

Method according to claim 3, wherein the machining comprises a removing machining and preferably a grinding or chamfering of the component ( 2 ) by means of a processing device, comprising: - guiding the component ( 2 ) to the processing device using the particular orientation of the component ( 2 ); During the guiding of the component ( 2 ) to the processing device: determining whether one of the axes of the articulated arm robot ( 4 ) force exceeds a predefined limit force, and - in response to determining that at the axes of the articulated arm robot ( 4 ) force exceeds the predefined limit force: adjusting the guiding of the component ( 2 ) against the processing device so that the acting force decreases.

The method of claim 4, wherein adjusting the guiding of the component ( 2 ) against the processing device a termination / termination of the processing and / or a removal of the component ( 2 ) from the processing device.

Method according to one of claims 3-5, wherein the gripping device ( 1 ) the component ( 2 ) at least partially and preferably positively receives and wherein the component ( 2 ) is guided to the processing device in such a way that the on the component ( 2 ) acting main component of force the component ( 2 ) in its seat in the gripping device ( 1 ) urges.

Method according to one of claims 3-6, wherein the gripping device ( 1 ) has at least one recess to the component ( 2 ) at least partially and preferably positively fit, and wherein the component ( 2 ) is guided to the processing device in such a way that the on the component ( 2 ) acting main component of force the component ( 2 ) in its seat in the recess.

Method according to one of the preceding claims, wherein the pressing of the component ( 2 ) against the reference surface ( 3 ) operating the articulated arm robot ( 4 ) in a compliance mode in which the articulated arm robot ( 4 ) is controlled by means of an impedance control.

Method according to one of the preceding claims, wherein the component ( 2 ) at least twice against a reference surface ( 3 ) and the component ( 2 ) is reoriented between the two pushing operations.

Method according to one of the preceding claims, wherein the pressing of the component ( 2 ) against the reference surface ( 3 ) a rotation of the component ( 2 ), wherein the component ( 2 ) during rotation, preferably in contact with the reference surface ( 3 ).

Method according to claim 10, wherein, during rotation, the movements on the axes of the articulated arm robot ( 4 ) acting forces and / or torques are detected and the rotation is stopped when a predefined limit force and / or a predefined limit torque is reached.

Method according to one of the preceding claims, wherein determining the orientation of the component ( 2 ) a comparison of the axes of the articulated arm robot ( 4 ) comprises acting forces and / or torques with a predefined limit value.

Method according to one of claims 3 to 12, further comprising, after processing: - depositing the component ( 2 ); - change the relative orientation of component ( 2 ) and gripping device ( 1 ) and resuming the component ( 2 ) by means of the gripping device ( 1 ); - pressing the component ( 2 ) against a reference surface ( 3 ) of the environment; During the pressing of the component ( 2 ) against the reference surface ( 3 ): Monitoring the on the axes of the articulated arm robot ( 4 ) acting forces and / or torques; Using the monitored forces and / or torques: determining a second orientation of the component ( 2 ), and - editing the component ( 2 ) using the particular second orientation of the component ( 2 ).

Robotic system comprising a multi-axis articulated arm robot ( 4 ) with a gripping device ( 1 and sensors for detecting forces and / or torques acting on the axles, the robot system further comprising a controller configured to perform a method of handling a workpiece according to any one of claims 1 to 13.