DE102016111173A1 - Method for operating a gripping or clamping device - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Greif- bzw. Spannvorrichtung mit wenigstens einer in einer Bewegungsrichtung bewegbaren Backe, und einem an der Backe angeordneten Greif- bzw. Spannfinger, umfassend die folgenden Schritte: a. Bewegen des Greif- bzw. Spannfingers von einer Ausgangsposition zu einer voreingestellten Werkstückposition zum Greifen bzw. Spannen eines Werkstücks, wobei mit einem ersten Sensor eine Größe erfasst wird, die eine entgegen der Bewegungsrichtung wirkende Kraft charakterisiert; und b. Veranlassen einer Aktion, wenn die erfasste Größe vor Erreichen der Werkstückposition einen Grenzwert überschreitet.A method of operating a gripping device having at least one jaw movable in a direction of movement, and a gripping finger arranged on the jaw, comprising the following steps: a. Moving the gripping finger from a home position to a preset workpiece position for gripping a workpiece, detecting with a first sensor a quantity characterizing a force acting counter to the direction of movement; and b. Initiate an action if the detected quantity exceeds a limit before reaching the workpiece position.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Greif- bzw. Spannvorrichtung mit wenigstens einer in einer Bewegungsrichtung bewegbaren Backe, und einem an der Backe angeordneten Greif- bzw. Spannfinger. Die Erfindung betrifft ferner eine dazugehörige Greif- bzw. Spannvorrichtung und eine dazugehörige Handhabungseinrichtung. The invention relates to a method for operating a gripping or clamping device with at least one movable in a direction of movement jaw, and arranged on the jaw gripping or clamping fingers. The invention further relates to an associated gripping or clamping device and an associated handling device.
Um Handhabungseinrichtungen, wie beispielsweise Roboter, insbesondere in der Industrie im Arbeitsbereich von Personen einsetzen zu können, müssen strenge Sicherheitsvorschriften erfüllt werden. Beispielsweise gilt hier die Vorschrift
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Betriebssicherheit beim Betreiben einer Greif- bzw. Spannvorrichtung zu erhöhen. The invention is therefore based on the object to increase the reliability in operation of a gripping or clamping device.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Greif- bzw. Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist demnach vorgesehen, dass folgende beiden Verfahrensschritte ausgeführt werden:
In Schritt a. wird der Greif- bzw. Spannfinger von einer Ausgangsposition zu einer voreingestellten Werkstückposition zum Greifen bzw. Spannen eines Werkstücks bewegt. Dabei wird mit wenigstens einem Sensor eine Größe erfasst, die eine entgegen der Bewegungsrichtung des Greif- bzw. Spannfingers wirkende Kraft charakterisiert. In einem weiteren Schritt b. wird sodann eine Aktion veranlasst, wenn die erfasste Größe vor Erreichen der Werkstückposition einen Grenzwert überschreitet. This object is achieved by a method for operating a gripping or clamping device having the features of claim 1. It is therefore envisaged that the following two method steps are carried out:
In step a. For example, the gripping finger is moved from a home position to a preset workpiece position for gripping a workpiece. In this case, a variable is detected with at least one sensor, which characterizes a counter to the direction of movement of the gripping or clamping finger force. In a further step b. Then an action is initiated when the detected size exceeds a limit before reaching the workpiece position.
Die Werkstückposition ist dabei diejenige voreingestellte Position des Greif- bzw. Spannfingers, in der der Greif- bzw. Spannfinger zur Anlage an ein zu spannendes Werkstück kommt und dieses somit gespannt bzw. gegriffen ist. The workpiece position is that preset position of the gripping or clamping finger, in which the gripping or clamping finger comes to rest on a workpiece to be clamped and this is thus stretched or gripped.
Die Aktion in Schritt b. kann dabei insbesondere darin bestehen, die Bewegung der Backe anzuhalten. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, die Bewegungsrichtung der Backe zu invertieren. Wenn folglich eine Person beispielsweise mit einer Hand den Greiffinger oder Spannfinger berührt und dadurch eine Kraft entgegen der Bewegungsrichtung der Backe auf den Greif bzw. Spannfinger ausübt, so wird dies vom Sensor erfasst. Überschreitet die so erfasste Kraft einen eingestellten oder einstellbaren Grenzwert, so wird die Aktion ausgelöst, um Schaden an der Person zu verhindern. The action in step b. may in particular be to stop the movement of the jaw. Additionally or alternatively, it may be provided to invert the direction of movement of the jaw. Consequently, if a person, for example, with one hand touches the gripping finger or clamping finger and thereby exerts a force against the direction of movement of the jaw on the gripping or clamping finger, this is detected by the sensor. If the force thus detected exceeds a set or adjustable limit, the action is triggered to prevent damage to the person.
Bei dem Sensor kann es sich insbesondere um einen Kraft-Momenten-Sensor zwischen Greiffinger und Backe handeln, wie er beispielsweise aus der
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Werkstückposition voreinstellbar ist, indem der Greif- bzw. Spannfinger bewegt wird, bis ein zu greifendes bzw. zu spannendes Werkstück gegriffen bzw. gespannt ist. Die derart ermittelte Werkstückposition kann sodann an eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Bewegung der Backe übertragen werden.An advantageous development of the invention provides that the workpiece position can be preset by the gripping or clamping finger is moved until a gripping or exciting workpiece is gripped or stretched. The thus determined workpiece position can then be transmitted to a control device for controlling the movement of the jaw.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Werkstückposition in einer Speichereinrichtung hinterlegt ist, wobei die Werkstückposition vor Bewegung der Backe an eine bzw. die Steuereinrichtung zur Steuerung der Bewegung der Backe übertragbar ist.A further advantageous embodiment of the invention provides that the workpiece position is stored in a memory device, wherein the workpiece position before movement of the jaw to one or the control device for controlling the movement of the jaw is transferable.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Werkstückposition manuell von einer Bedienperson voreinstellbar ist.Additionally or alternatively, it can be provided that the control device is designed such that the workpiece position can be preset manually by an operator.
Die Greif- oder Spannvorrichtung kann insbesondere an einer Handhabungseinrichtung, insbesondere einem Roboter, weiter insbesondere einem Sechs-Achs-Roboter vorgesehen sein. Die Steuereinrichtung kann hierbei an der Greif- oder Spannvorrichtung vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Steuereinrichtung bzw. die Steuereinrichtung auch an einer Handhabungseinrichtung vorgesehen sein, an der die Greif- oder Spannvorrichtung vorgesehen sein kann. The gripping or tensioning device can in particular be provided on a handling device, in particular a robot, more particularly a six-axis robot. The control device can be provided here on the gripping or clamping device. Additionally or alternatively, a control device or the control device can also be provided on a handling device on which the gripping or tensioning device can be provided.
Besonders bevorzugt ist, wenn die vom Greif- bzw. Spannfinger auf das Werkstück ausgeübte Kraft nach Erreichen der Werkstückposition bis zu einer eingestellten oder einstellbaren Nennkraft erhöht wird.It is particularly preferred if the force exerted by the gripping or clamping finger on the workpiece force is increased after reaching the workpiece position up to a set or adjustable nominal force.
Es kann folglich vorgesehen sein, dass der Greif- bzw. Spannfinger von der Ausgangsposition mit einem sicher begrenzten Drehmoment (SLT) bzw. mit einer sicher limitierten Geschwindigkeit (SLS) gemäß
Besonders bevorzugt ist ferner, wenn eine Aktion ausgelöst wird, wenn eine Verlagerung der Backe weg von der Werkstückposition vor oder bei Erreichen der Nennkraft eine Grenzdistanz überschreitet. Dies hat Folgenden Hintergrund: Denkbar wäre, dass der Greif- bzw. Spannfinger in der Werkstückposition ein Körperteil einer Bedienperson kontaktiert und gerade kein Werkstück. Wird sodann die Greif- bzw. Spannkraft erhöht, so wird das Körperteil leicht gequetscht, was jedoch umgehend detektiert wird und sodann eine Aktion ausgelöst wird, bevor die Bedienperson zu Schaden kommt.It is also particularly preferred if an action is triggered when a shift of the Jaw away from the workpiece position before or when reaching the rated force exceeds a limit distance. This has the following background: It would be conceivable for the gripping or clamping finger in the workpiece position to contact a body part of an operator and not just a workpiece. If then the gripping or clamping force is increased, the body part is easily squeezed, but this is detected immediately and then an action is triggered before the operator comes to harm.
Dabei kann die Aktion darin bestehen, die Backe in Richtung der Ausgangsposition zurück zu bewegen. Diese Bewegungsinvertierung kann solange erfolgen, bis die vom Sensor gemessene Gegenkraft den Grenzwert unterschreitet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Greif- bzw. Spannfinger in die Ausgangsposition zurückgeführt wird. Sodann kann ein neuer Greif- bzw. Spannversuch unternommen werden. The action may be to move the jaw back towards the home position. This movement inversion can take place until the counterforce measured by the sensor falls below the limit value. Alternatively it can be provided that the gripping or clamping finger is returned to the starting position. Then a new gripping or clamping test can be undertaken.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren zudem die weiteren Schritte: In einem weiteren Schritt c. wird das gegriffene bzw. gespannte Werkstück in einer Handhabungsrichtung mittels einer Handhabungseinrichtung bewegt, an der die Greif- bzw. Spannvorrichtung angeordnet ist, wobei mit dem ersten Sensor eine Größe erfasst wird, die eine entgegen der Handhabungsrichtung wirkende Kraft charakterisiert. Alternativ oder zusätzlich kann mit einem zweiten Sensor eine Größe erfasst werden, die eine entgegen der Handhabungsrichtung wirkende Kraft charakterisiert. Die Greif- bzw. Spannvorrichtung kann dabei insbesondere am Trägerarm eines Roboters, beispielsweise eines 6-Achs-Roboters, angeordnet sein. Advantageously, the method also comprises the further steps: In a further step c. the gripped or tensioned workpiece is moved in a handling direction by means of a handling device, on which the gripping or tensioning device is arranged, wherein the first sensor detects a variable which characterizes a force acting counter to the handling direction. Alternatively or additionally, a variable can be detected with a second sensor, which characterizes a force acting counter to the handling direction. The gripping or clamping device can be arranged in particular on the support arm of a robot, for example a 6-axis robot.
Sodann wird in Schritt d. eine Aktion veranlasst, wenn die erfasste Größe vor Erreichen der Werkstückposition einen eingestellten oder einstellbaren Grenzwert überschreitet.Then in step d. initiates an action if the detected quantity exceeds a set or adjustable limit value before reaching the workpiece position.
Vorzugsweise wird mit dem ersten Sensor eine auf den Greif- bzw. Spannfinger wirkende Kraft erfasst. Preferably, a force acting on the gripping or clamping finger is detected with the first sensor.
Alternativ oder zusätzlich kann ein zweiter Sensor vorgesehen werden, mit dem eine auf die Greif- bzw. Spannvorrichtung wirkende Kraft erfasst wird. Hierzu kann der zweite Sensor als Kraft-Momenten-Sensor ausgebildet sein, der zwischen der Handhabungseinrichtung und der Spann- oder Greifvorrichtung vorgesehen sein kann. Der zweite Sensor kann folglich einen Flansch zur Anordnung an der Handhabungseinheit, sowie einen Flansch zur Anordnung an der Greif- bzw. Spannvorrichtung aufweisen und somit zudem als Kupplung dienen. Andererseits ist auch denkbar, dass der zweite Sensor zur Messung der Leistungsaufnahme der Handhabungseinrichtung ausgebildet ist. Ferner ist denkbar, dass Berührungssensoren am Greif- oder Spannfinger und/oder an der Backe und/oder am Gehäuse der Greif- bzw. Spannvorrichtung und/oder an der Handhabungseinrichtung vorgesehen sind. Alternatively or additionally, a second sensor can be provided with which a force acting on the gripping or clamping device is detected. For this purpose, the second sensor may be formed as a force-moment sensor, which may be provided between the handling device and the clamping or gripping device. The second sensor can consequently have a flange for arrangement on the handling unit, as well as a flange for arrangement on the gripping or tensioning device and thus also serve as a coupling. On the other hand, it is also conceivable that the second sensor is designed to measure the power consumption of the handling device. Furthermore, it is conceivable that contact sensors are provided on the gripping or clamping fingers and / or on the jaw and / or on the housing of the gripping or clamping device and / or on the handling device.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus, dass in Schritt d. die Aktion darin besteht, die Bewegung der Handhabungseinrichtung zu unterbrechen. A particularly preferred development of the invention results from the fact that in step d. the action is to interrupt the movement of the handling device.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Aktion beim Überschreiten einer ersten Grenzgröße darin besteht, die Bewegung der Handhabungseinrichtung mittels eines Sicheren-Betriebshalts-Vorgangs (SOS) zu unterbrechen. Beim SOS-Vorgang nach
Beim Überschreiten einer zweiten, die erste Grenzgröße übersteigenden Grenzgröße kann die Aktion darin bestehen, die Bewegung der Handhabungseinrichtung mittels eines Sicher-Abgeschalteten-Momentvorgangs (STO) nach
Besonders bevorzugt ist dabei, wenn nach einem Sicheren-Betriebshalts-Vorgang (SOS) eine Bewegung der Handhabungseinheit wieder freigegeben wird, sobald die erste Grenzgröße wieder unterschritten ist. In this case, it is particularly preferable if, after a safe operating operation (SOS), a movement of the handling unit is released again as soon as the first limit value has fallen below again.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass nach einem Sicher-Abgeschalteten-Momentvorgang (STO) eine Bewegung der Handhabungseinheit manuell wieder freigegeben wird. Hierzu muss eine Bedienperson folglich manuell die Sperrung quittieren und dadurch die Bewegung im Raum wieder freigeben.Additionally or alternatively, it can be provided that, after a safe switch-off momentary operation (STO), a movement of the handling unit is manually released again. Therefore, an operator must manually acknowledge the blocking and thereby release the movement in the room again.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Greif- oder Spannvorrichtung, die zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Dabei kann zwischen der Backe und dem Greif- bzw. Spannfinger ein als Kraft-Momenten-Sensor ausgebildeter erster Sensor vorgesehen sein. The object stated in the introduction is also achieved by a gripping or tensioning device which is designed to operate a method according to the invention. It can be provided between the jaw and the gripping or clamping fingers designed as a force-moment sensor first sensor.
Schließlich wird die eingangs gestellte Aufgabe auch gelöst durch eine Handhabungseinheit, insbesondere einen Roboter, mit daran angeordneter Greif- oder Spannvorrichtung, die zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Dabei kann zwischen der Greif- oder Spannvorrichtung und der Handhabungseinheit ein als Kraft-Momenten-Sensor ausgebildeter zweiter Sensor vorgesehen sein.Finally, the object stated at the outset is also achieved by a handling unit, in particular a robot, with a gripping or clamping device arranged thereon, which is designed to operate a method according to the invention. It can be provided between the gripping or clamping device and the handling unit designed as a force-moment sensor second sensor.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen: Further details and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the following description, with reference to which the embodiment of the invention shown in the figures is described and explained in more detail. Show it:
An den Backen
Die Greifvorrichtung
Zur Steuerung der Bewegung der Backen
Zum Greifen eines Werkstücks
Das analoge gilt auch für eine Spannvorrichtung mit einem Spannfinger. The same applies to a clamping device with a clamping finger.
Die Greifvorrichtung
In
Dabei wird in einem ersten Prozessschritt
Alternativ kann eine übergeordnete Steuereinrichtung entweder an der Handhabungseinrichtung oder an einem anderen Ort vorgesehen sein, wobei Steuersignale von dieser übergeordneten Steuereinrichtung an die Steuereinrichtung
Sodann wird im Prozessschritt
Falls dies nicht der Fall ist, wird der Prozessschritt
Dabei gibt es zunächst die Möglichkeit, die Werkstückposition aus einer Speichereinrichtung an die Steuereinrichtung
Andererseits kann die Bedienperson in Prozessschritt
Dabei wird der Einlernvorgang in Prozessschritt
Im Prozessschritt
In
Im Prozessschritt
Sollte sich demgegenüber der Abstand der Greiffinger
Sodann kann mit dem ersten Prozessschritt
Sollte in Prozessschritt
In
Sollte keine Kollision mit einer Bedienperson oder mit einem sonstigen Objekt während der Bewegung vorkommen, so wird im Prozessschritt
Es kann in Prozessschritt
In
In
Im Prozessschritt
Fall der erste Grenzwert überschritten wird, so wird mit Prozessschritt
Falls der zweite Grenzwert nicht überschritten ist, werden die Handhabungseinrichtung und die Greifvorrichtung
Sollte hingegen in Prozessschritt
Das Verfahren gilt mutatis mutandis auch für eine Spannvorrichtung mit daran angeordnetem Spannbacken. The method also applies mutatis mutandis to a clamping device with a clamping jaw arranged thereon.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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