-
Die Erfindung betrifft ein Messwerkzeug für einen Industrieroboter.
-
Aus der
DE 100 03 611 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Einmessen eines Roboters, insbesondere eines Lackierroboters, mit einer Roboterbasis, wobei mit einer relativ zur Roboterbasis kalibrierten Messspitze des Roboters drei Referenzmarken mit bekannten absoluten Koordinaten angefahren werden und mittels dieser Referenzmarken die Koordinaten des Roboters bestimmt werden, um ein Verfahren zum Einmessen eines Roboters, insbesondere eines Lackierroboters bereitzustellen, bei dem kein zusätzliches Messequipment benötigt wird und gleichzeitig eine einfache und genaue Einmessung des Roboters in absoluten Koordinaten ermöglicht wird.
-
Aus der
DE 10 2004 029 279 A1 ist ein Industrieroboter-Werkzeug bekannt, das eine Mehrzahl an Außenflächen aufweist, wobei mindestens drei hinreichend ebene Außenflächen am Werkzeug mit einem einzigen gemeinsamen Schnittpunkt vorgesehen sind, wobei die drei Außenflächen mittels einer Messeinrichtung hinsichtlich ihrer Lage zueinander vermessbar sind.
-
Aus der
DE 10 2014 110 548 A1 ist ein Roboterarmsystem bekannt umfassend: einen Roboterarm mit einem Endabtrieb, der eine Endoberfläche aufweist, eine Steuerung, die den Betrieb des Roboterarms steuert, sowie eine Vorrichtung zur Parallelkalibrierung, die an der Endoberfläche des Endabtriebs angeordnet ist und wenigstens eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung zum Erfassen von Entfernungen zwischen wenigstens drei zu erfassenden Punkten auf einer Bezugsebene und der Endoberfläche und zum Übertragen von Messdaten an die Steuerung aufweist, um ein Roboterarmsystem und ein Verfahren zur Kalibrierung der Parallelität dafür bereitzustellen, wobei es dem Roboterarm ermöglicht wird, sich schnell und genau unter verschiedenen Arbeitsbedingungen parallel zu einer Arbeitsfläche auszurichten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Messwerkzeug baulich und/oder funktional zu verbessern.
-
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Messwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Das Messwerkzeug kann dazu dienen, eine Position und/oder Orientierung des Messwerkzeugs, des Industrieroboters, eines Werkstücks und/oder einer Werkstückauflage zu bestimmen. Das Messwerkzeug kann zum Einmessen eines Koordinatensystems, wie Basiskoordinatensystem, Werkzeugkoordinatensystem externes Koordinatensystem, und/oder Base-Koordinatensystem, dienen. Das Messwerkzeug kann zum Messen eines Werkstücks und/oder einer Werkstückauflage dienen. Das Messwerkzeug kann zum Kalibrieren dienen. Das Messwerkzeug kann zum Kalibrieren eines Manipulators und/oder eines Werkstücks dienen.
-
Das Messwerkzeug kann als Effektor dienen. Der Industrieroboter kann programmierbar sein. Der Industrieroboter kann zum Handhaben, Montieren, Bearbeiten und/oder Messen dienen. Der Industrieroboter kann eine Basis aufweisen. Der Industrieroboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Industrieroboter kann eine elektrische Kontrolleinrichtung aufweisen. Der Industrieroboter kann an dem Manipulator einen Verbindungsabschnitt für einen Effektor aufweisen. Der Verbindungsabschnitt des Manipulators kann als Anschlussflansch ausgeführt sein.
-
Der Messabschnitt kann ein roboterseitiges Ende und ein dem roboterseitigen Ende gegenüberliegendes freies Ende aufweisen. Das Messwerkzeug kann eine polygonale Grundfläche aufweisen. Die Grundfläche kann an dem roboterseitigen Ende angeordnet sein. Die Grundfläche kann zur Längsachse rechtwinklig sein. Eine zur Längsachse rechtwinklige Grundfläche kann auch als gerade Grundfläche bezeichnet werden. Die Deckfläche kann an dem freien Ende angeordnet sein. „Schief” bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Deckfläche zur Längsachse schief ist und mit der Längsachse einen stumpfen oder spitzen Winkel einschließt. Die wenigstens eine Messspitze kann an dem freien Ende angeordnet sein. Die Seitenkanten können zu der Längsachse parallel verlaufen. Die Seitenflächen können zu der Längsachse parallel verlaufen.
-
Die wenigstens eine Messspitze kann in einem Schnittpunkt einer Seitenkante und der Deckfläche gebildet sein. Der Messabschnitt kann an der Deckfläche mehrere Ecken aufweisen. Wenigstens eine der Ecken kann die wenigstens eine Messspitze bilden.
-
Die wenigstens eine Messspitze kann durch zumindest abschnittsweises Abtragen der Deckfläche wiederherstellbar sein. Das Abtragen kann manuell oder automatisiert erfolgen. Das Abtragen kann in einem spanenden Fertigungsverfahren erfolgen. Das Abtragen kann in einem Trennverfahren erfolgen. Das Abtragen kann in einem spanenden Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, wie Drehen, Fräsen, Hobeln, Stoßen, Räumen, Sägen, Feilen oder Schaben, erfolgen. Das Abtragen kann in einem spanenden Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide, wie Schleifen, erfolgen. Die wenigstens eine Messspitze kann durch zumindest abschnittsweises Abtragen der Deckfläche wiederherstellbar sein. Das zumindest abschnittsweise Abtragen der Deckfläche kann zumindest annähernd gleichmäßig erfolgen, um einen Winkel der Deckfläche zur Längsachse zumindest annähernd zu erhalten.
-
Die Längsachse und eine der Seitenkanten können zueinander koaxial verlaufen. Die Längsachse kann entlang einer der Seitenkanten verlaufen. Eine der Seitenkanten kann die Längsachse bilden.
-
Wenigstens eine der Seitenkanten kann als Messkante dienen. Wenigstens eine der Seitenflächen kann als Messfläche dienen.
-
Der Messabschnitt kann einen viereckigen, insbesondere einen rechteckigen, insbesondere einen quadratischen, Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt kann ein zur Längsachse rechtwinkliger Querschnitt sein.
-
Das Messwerkzeug kann wenigstens eine längste Seitenkante aufweisen. Die wenigstens eine Messspitze kann in einem Schnittpunkt der wenigstens einen längsten Seitenkante und der Deckfläche gebildet sein. Die Längsachse und die wenigstens eine längste Seitenkante können zueinander koaxial verlaufen. Die wenigstens eine längste Seitenkante kann als Messkante dienen. Wenigstens eine der wenigstens einen längsten Seitenkante benachbarte Seitenfläche kann als Messfläche dienen.
-
Das Messwerkzeug kann ein kartesisches Werkzeugkoordinatensystem aufweisen. Das Werkzeugkoordinatensystem kann einen Ursprung aufweisen. Das Werkzeugkoordinatensystem kann drei Achsen aufweisen. Die Achsen können zueinander rechtwinklig sein. Die wenigstens eine Messspitze kann den Ursprung des Werkzeugkoordinatensystems bilden. Eine der Seitenkanten kann eine Achse des Werkzeugkoordinatensystems bilden. Die Messkante kann eine Achse des Werkzeugkoordinatensystems bilden.
-
Das Messwerkzeug kann einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden mit einem Industrieroboter aufweisen. Der Verbindungsabschnitt kann einen Anschlussflansch aufweisen. Der Verbindungsabschnitt kann einen Aufnahmeabschnitt für den Messabschnitt aufweisen. Der Aufnahmeabschnitt kann zueinander winklig angeordnete Aufnahmeflächen aufweisen. Die Aufnahmeflächen können zur Anlage von Seitenflächen des Messabschnitts dienen. Ein Winkel zwischen den Aufnahmeflächen kann mit einem Polygonwinkel des Messabschnitts korrespondieren.
-
Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können zueinander definiert aber bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraft verlagerbar angeordnet sein. Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können mithilfe wenigstens eines Federdruckelements zueinander positionierbar sein. Das wenigstens eine Federdruckelement kann ein federkraftbeaufschlagtes Rastelement aufweisen. Als Rastelement kann eine Kugel dienen. Das Rastelement kann mit wenigstens einer Rastausnehmung korrespondieren. Die wenigstens eine Rastausnehmung kann eine kerbenartige Form aufweisen. Das wenigstens eine Federdruckelement kann an dem Verbindungsabschnitt angeordnet sein. Die wenigstens eine Rastausnehmung kann an dem Messabschnitt angeordnet sein. Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können miteinander mithilfe wenigstens eines Haltemagneten verbindbar sein.
-
Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können miteinander kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden sein. Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können miteinander fest und/oder lösbar verbunden sein. Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können zueinander begrenzt verlagerbar angeordnet sein. Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können miteinander elastisch verbunden sein. Der Messabschnitt und der Verbindungsabschnitt können miteinander federelastisch und/oder magnetisch verbunden sein. Der Messabschnitt und/oder der Verbindungsabschnitt können/kann zumindest abschnittsweise aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein.
-
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Apparatur zur taktilen Kalibrierung von Werkstücken und Vorrichtungen. Eine Messspitze kann als Bauteil mit polygonalem Querschnitt ausgeführt sein. Die Entstehung einer signifikanten Spitze kann durch eine einseitige Abschrägung erzielt sein. Aus dem polygonalen Querschnitt kann sich eine Kante ergeben, die als Stoßrichtung der Messspitze vermessen werden kann, da die Kante angetastet werden kann. Außerdem kann der Querschnitt so ausgeführt sein, dass die Kante auf einer Ebene liegt, die ebenso angetastet werden kann. Durch eine Orientierung der Kante und einem Normalvektor auf der Ebene können die Koordinatensystemachsen vollständig durch Antasten kalibrierbar sein. Weiterhin kann eine Qualität der Messspitze mit polygonalem Querschnitt bei aufgetretenem Verschleiß, wie z. B. Abstumpfen, wieder in den Ursprungszustand versetzbar sein, indem diese schräg abgesägt wird. Eine Orientierung der Kante sowie auch der Ebene kann davon unberührt bleiben.
-
Ein Werkzeug-Koordinatensystem der Messspitze kann mit einem einfachen taktilen Prinzip vollständig mit einem Freiheitsgrad f = 6 bestimmbar sein. Eine Notwendigkeit von hochwertigen Materialien für die Herstellung der Messspitze kann entfallen; eine Notwendigkeit von Oberflächenbehandlungen kann entfallen. Die Messspitze kann mit einfachsten Mitteln ohne maschinelle Bearbeitung schnell und manuell instandsetzbar sein.
-
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.
-
Mit der Erfindung wird ein Aufwand, wie Kostenaufwand, Zeitaufwand, Messaufwand, Herstellungsaufwand und/oder Wiederherstellungsaufwand, reduziert. Materialien mit geringerer Wertigkeit sind verwendbar. Das Erfordernis hochfester Metalllegierungen kann entfallen. Das Erfordernis einer Oberflächenveredelung kann entfallen.
-
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.
-
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
-
1 einen Industrieroboter mit einem Messwerkzeug mit einem prismaförmigen Messabschnitt,
-
2 ein Messwerkzeug mit einem Verbindungsabschnitt und einem prismaförmigen Messabschnitt für einen Industrieroboter in Frontansicht und in Rückansicht,
-
3 ein Messwerkzeug mit einem Verbindungsabschnitt und einem prismaförmigen Messabschnitt für einen Industrieroboter in Teilschnittansicht von vorne und von hinten,
-
4 einen prismaförmigen Messabschnitt eines Messwerkzeugs für einen Industrieroboter mit einem Werkzeugkoordinatensystem,
-
5 einen Kalibriervorgang mithilfe eines Messwerkzeugs für einen Industrieroboter und
-
6 ein Wiederherstellen einer Messspitze eines prismaförmigen Messabschnitts eines Messwerkzeugs für einen Industrieroboter.
-
1 zeigt einen Industrieroboter 100 mit einem Messwerkzeug 102. Das Messwerkzeug 102 weist einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Industrieroboter 100 und einen prismaförmigen Messabschnitt auf. Das Messwerkzeug 102 kann dazu dienen, eine Position und/oder Orientierung des Messwerkzeugs, des Industrieroboters, eines Werkstücks und/oder einer Werkstückauflage durch Antasten zu bestimmen. Das Messwerkzeug 102 kann dazu dienen, ein Koordinatensystem, wie Basiskoordinatensystem, Werkzeugkoordinatensystem, externes Koordinatensystem, und/oder Base-Koordinatensystem, durch Antasten einzumessen. Das Messwerkzeug 102 kann dazu dienen, einen Manipulator und/oder ein Werkstück durch Antasten zu kalibrieren.
-
2 zeigt ein Messwerkzeug 200, wie Messwerkzeug 102 gemäß 1, mit einem Verbindungsabschnitt 202 und einem prismaförmigen Messabschnitt 204 für einen Industrieroboter, wie Industrieroboter 100 gemäß 1, in Frontansicht und in Rückansicht. 3 zeigt das Messwerkzeug 200 in Teilschnittansicht von vorne und von hinten.
-
Der Messabschnitt 204 weist eine Längsachse 206, eine längste Seitenkante 208, Seitenflächen, wie 210, 212, eine zur Längsachse 206 schräge polygonale Deckfläche 214 und eine Messspitze 216 auf. Die Messspitze 216 ist an einem freien Ende des Messabschnitts 204 angeordnet.
-
Die Seitenkante 208 und die Längsachse 206 verlaufen zueinander koaxial. Die Seitenflächen 210, 212 sind der Seitenkante 208 benachbarte Seitenflächen. Der Messabschnitt 204 weist einen viereckigen, vorliegend einen quadatischen, Querschnitt auf. Die Seitenflächen 210, 212 sind zueinander rechtwinklig angeordnet. Die Seitenkante 208 ist rechtwinklig. Die Seitenkante 208 dient als Messkante. Die Seitenflächen 210, 212 dienen als Messflächen.
-
Der Verbindungsabschnitt 202 weist einen zu dem Querschnitt des Messabschnitts 204 komplementären Aufnahmeabschnitt auf. Vorliegend weist der Aufnahmeabschnitt zwei zueinander rechtwinklige Aufnahmeflächen 218, 220 auf. Die Aufnahmeflächen 218, 220 bilden eine Aufnahmekante 222. Die Aufnahmekante 222 ist mithilfe einer Nut freigestellt.
-
Zum Messen wird der Messabschnitt 204 derart an dem Verbindungsabschnitt 202 angeordnet, dass die Seitenflächen 210, 212 an den Aufnahmeflächen 218, 220 anliegen und die Längsachse 206 entlang der Aufnahmekante 220 verläuft. Der Messabschnitt 204 ist an dem Verbindungsabschnitt 202 formschlüssig und magnetisch gehalten. Dazu weist der Verbindungsabschnitt 202 Haltemagnete, wie 224 und ein Kugeldruckelement 226 auf. Die Haltemagnete 224 sind an den Aufnahmeflächen 218, 220 angeordnet. Das Kugeldruckelement 226 ist an der Aufnahmekante 222 angeordnet und korrespondiert mit einer an der Seitenkante 208 angeordneten Rastnut 228. Der Messabschnitt 204 und der Verbindungsabschnitt 202 sind somit miteinander definiert aber bei Überschreiten einer vorbestimmten Kraft, beispielsweise bei einer Kollision, verlagerbar oder lösbar verbunden.
-
4 zeigt einen prismaförmigen Messabschnitt 300 eines Messwerkzeugs, wie Messwerkzeug 102 gemäß 1 oder Messwerkzeug 200 gemäß 2 und 3, für einen Industrieroboter, wie Industrieroboter 100 gemäß 1, mit einem Werkzeugkoordinatensystem 302. Das Werkzeugkoordinatensystem 302 ist ein kartesisches Koordinatensystem mit einem Ursprung 304, der einen Tool Center Point (TCP) des Industrieroboters bildet, einer sich entlang der Längsachse 306 des Messabschnitts 300 erstreckenden x-Achse, einer dazu rechtwinkligen y-Achse und einer dazu rechtwinkligen x-Achse. Die als Messkante dienende Seitenkante 308 verläuft entlang der x-Achse. Die als Messebene dienende Seitenfläche 310 liegt in der x-y-Ebene.
-
5 zeigt einen Kalibriervorgang mithilfe eines Messabschnitts 400 eines Messwerkzeugs, wie Messwerkzeug 102 gemäß 1 oder Messwerkzeug 200 gemäß 2 und 3. Zunächst wird mithilfe der Messspitze 402 ein TCP angetastet. Nachfolgend wird das Messwerkzeug in x-Richtung bewegt und ein zweiter Punkt auf der x-Achse angetastet. Nachfolgend wird die x-y-Ebene angetastet. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 bis 4 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
-
6 zeigt ein Wiederherstellen einer Messspitze eines prismaförmigen Messabschnitts 500 eines Messwerkzeugs, wie Messwerkzeug 102 gemäß 1 oder Messwerkzeug 200 gemäß 2 und 3. Eine intakte Messspitze 502 kann durch Kollision beschädigt werden, sodass ein präzises Messen nicht mehr gewährleistet ist. Durch Abtragen der Deckfläche 504 bis zu einer Ebene 506, die außerhalb der Beschädigung liegt, kann die beschädigte Messspitze 508 wiederhergestellt werden. Das Abtragen kann ohne hohe Präzisionsanforderung erfolgen. Die wiederhergestellte Messspitze ist mit 510 bezeichnet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Industrieroboter
- 102
- Messwerkzeug
- 200
- Messwerkzeug
- 202
- Verbindungsabschnitt
- 204
- Messabschnitt
- 206
- Längsachse
- 208
- Seitenkante
- 210
- Seitenfläche
- 212
- Seitenfläche
- 214
- Deckfläche
- 216
- Messspitze
- 218
- Aufnahmefläche
- 220
- Aufnahmefläche
- 222
- Aufnahmekante
- 224
- Haltemagnet
- 226
- Federdruckelement, Kugeldruckelement
- 228
- Rastnut
- 300
- Messabschnitt
- 302
- Werkzeugkoordinatensystem
- 304
- Ursprung
- 306
- Längsachse
- 308
- Seitenkante
- 310
- Seitenfläche
- 400
- Messabschnitt
- 402
- Messspitze
- 500
- Messabschnitt
- 502
- intakte Messspitze
- 504
- Deckfläche
- 506
- Ebene
- 508
- beschädigte Messspitze
- 510
- wiederhergestellte Messspitze
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10003611 A1 [0002]
- DE 102004029279 A1 [0003]
- DE 102014110548 A1 [0004]
