DE102017209944A1

DE102017209944A1 - Endeffektor für einen Roboter, Roboter mit Endeffektor sowie Verfahren zum Schleifen und Polieren eines Bauteils

Info

Publication number: DE102017209944A1
Application number: DE102017209944.5A
Authority: DE
Inventors: Toni Schulz
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2018-12-13

Abstract

Es wird ein Endeffektor (1) für einen Roboter (100) angegeben, der einen sich entlang einer Längsrichtung erstreckenden Grundkörper (2), eine erste Werkzeugvorrichtung (3) und eine zweite Werkzeugvorrichtung (5) aufweist. Die erste Werkzeugvorrichtung (3) ist an einem ersten Ende des Grundkörpers (2) angeordnet, und die zweite Werkzeugvorrichtung (5) ist an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Grundkörpers (2) angeordnet. Weiterhin weist der Endeffektor (1) eine erste Antriebseinheit (4), welche innerhalb des Grundkörpers (2) angeordnet ist und zum Antreiben der ersten Werkzeugvorrichtung (3) ausgebildet ist, und eine zweite Antriebseinheit (6), welche innerhalb des Grundkörpers (2) angeordnet ist und zum Antreiben der zweiten Werkzeugvorrichtung (5) ausgebildet ist, auf. Des Weiteren werden ein Roboter (100) sowie ein Verfahren zum Schleifen und Polieren eines Bauteils angegeben.

Description

Es wird ein Endeffektor für einen Roboter angegeben. Weiterhin werden ein Roboter mit einem Endeffektor sowie ein Verfahren zum Schleifen und Polieren eines Bauteils angegeben.
Üblicherweise werden Schleif- und Poliergeräte manuell, also von Hand, geführt, um Bauteile zu schleifen bzw. zu polieren. Dies kann zum einen relativ kraftaufwändig sein, und zum anderen ist bei manuell bedienten Geräten mit Qualitätsschwankungen bei den Schleif- und Polierergebnissen zu rechnen.
In der Druckschrift AT 512 464 A1 ist eine Anlage zum Schleifen von Flächen, insbesondere von Autokarosserien, beschrieben, welche über einen programmgesteuerten Roboter mit einem Exzenterschleifkopf an einem Roboterarm verfügt.
Die Druckschrift DE 10 2013 021 389 A1 beschreibt ein Verfahren zum Polieren eines Bauteils, bei welchem ein Poliergerät an einem Leichtbauroboter angebracht ist.
Derzeit bekannte Endeffektoren weisen entweder ein Polierwerkzeug oder ein Schleifwerkzeug auf. Weiterhin sind Roboter mit Werkzeugwechselvorrichtungen bekannt, bei denen ein Wechsel zwischen Polierwerkzeug und Schleifwerkzeug erfolgen kann.
Nachteilig bei den bekannten Robotern bzw. Endeffektoren sind die relativ hohen Prozesszeiten für den notwendigen Werkzeugwechsel. Weiterhin benötigt die Wechselvorrichtung einen großen Bauraum und stellt eine potentielle Störquelle aufgrund von potentiellen Defekten dar.
Es ist eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, einen Endeffektor für einen Roboter anzugeben, durch welchen die Prozesszeit für einen Schleif- und Polierprozess deutlich verringert werden kann. Weitere Aufgaben sind es, einen Roboter mit einem derartigen Endeffektor sowie ein Verfahren zum Schleifen und Polieren eines Bauteils anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstandes gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor.
Ein hier beschriebener Endeffektor für einen Roboter weist gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Grundkörper auf. Der Grundkörper erstreckt sich vorzugsweise in einer Längsrichtung. Beispielsweise kann der Grundkörper im Wesentlichen symmetrisch bezüglich einer Längsachse ausgebildet sein.
Weiterhin weist der Endeffektor eine erste Werkzeugvorrichtung, die an einem ersten Ende des Grundkörpers angeordnet ist, und eine zweite Werkzeugvorrichtung, welche an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Grundkörpers angeordnet ist, auf. Vorzugsweise ist die erste Werkzeugvorrichtung als Schleifwerkzeug ausgebildet. Die zweite Werkzeugvorrichtung ist vorzugsweise als Polierwerkzeug ausgebildet.
Der Endeffektor weist eine erste Antriebseinheit, die zum Antreiben der ersten Werkzeugvorrichtung ausgebildet ist, und eine zweite Antriebseinheit, die zum Antreiben der zweiten Werkzeugvorrichtung ausgebildet ist, auf.
Vorzugsweise sind die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit innerhalb des Grundkörpers des Endeffektors angeordnet. Beispielsweise können die erste Antriebseinheit und oder die zweite Antriebseinheit als Elektromotor ausgebildet sein. Die erste und die zweite Antriebseinheit können an den zwei gegenüberliegenden Enden des Grundkörpers im Inneren des Grundkörpers angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich bei den Antriebseinheiten um leistungsstarke Elektromotoren mit einer geringen Bauhöhe handeln. Die Antriebseinheiten sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Werkzeugvorrichtungen durch die Antriebseinheiten rotierbar sind.
Weiterhin wird ein Roboter angegeben, welche einen hier beschriebenen Endeffektor aufweist. Der Endeffektor des Roboters kann ein oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Beispielsweise kann der Endeffektor an einem Roboterarm des Roboters befestigt sein. Insbesondere kann der Endeffektor derart an dem Roboterarm des Roboters befestigt sein, dass der Grundkörper des Endeffektors um eine Achse, welche senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers ausgebildet ist, rotierbar ist. Der Endeffektor kann beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zum Roboterarm des Roboters angeordnet sein. Durch den rechtwinkligen Verbau am Roboter kann die Reichweite durch Nutzung der sechsten Achse vergrößert werden.
Bei dem Roboter kann es sich z.B. um einen sogenannten Leichtbauroboter handeln. Vorzugsweise weist der Leichtbauroboter einen Kraft- und/oder Momentensensor auf. Dadurch wird eine Sensorik bereitgestellt, durch welche ein Schleif- und/oder Poliervorgang mithilfe des Leichtbauroboters autonom durchgeführt werden kann, wodurch ein Bauteil vollautomatisch ohne manuellen Eingriff geschliffen und/oder poliert werden kann.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Schleifen und Polieren eines Bauteils angegeben. Bei dem Verfahren wird ein Roboter mit einem hier beschriebenen Endeffektor bereitgestellt. Der Endeffektor des Roboters kann somit ein oder mehrere Merkmale der vorgenannten Ausführungsformen aufweisen. Die vorhergehend und nachfolgend genannten Merkmale in Bezug auf den Endeffektor können sowohl für den Endeffektor an sich, für den Roboter mit dem Endeffektor als auch für den beim Verfahren eingesetzten Roboter gelten.
Weiterhin wird bei dem Verfahren ein zu bearbeiten des Bauteil angegeben. Zunächst wird eine Oberfläche des Bauteils mittels der ersten Werkzeugvorrichtung des Endeffektors, welche insbesondere als Schleifwerkzeug ausgebildet sein kann, abgeschliffen.
Anschließend wird die Oberfläche des Bauteils bzw. zumindest ein Teilbereich der Oberfläche mittels der zweiten Werkzeugvorrichtung, welche insbesondere als Polierwerkzeug ausgebildet sein kann, poliert.
Vorzugsweise wird der Grundkörper des Endeffektors unmittelbar vor dem Abschleifen derart angeordnet, dass sie erst Werkzeugvorrichtung dem Bauteil zugewandt ist. Nach dem abschleifen wird der Grundkörper derart rotiert, dass anschließend die zweite Werkzeugvorrichtung dem Bauteil zugewandt ist, sodass die Oberfläche des Bauteils poliert werden kann. Das Rotieren des Grundkörpers kann dabei insbesondere derart erfolgen, dass der Grundkörper um eine Achse rotiert wird, welche senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers ausgebildet ist.
Durch das hier beschriebene Verfahren kann die Prozesszeit zum Schleifen und Polieren eines Bauteils deutlich verringert werden. Weiterhin ist der hier beschriebene Prozess durch den Wegfall von Werkzeugwechsel Systemen wesentlich weniger störanfällig. Durch eine verringerte Baugröße des Endeffektors kann eine verbesserte Zugänglichkeit erreicht werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Endeffektors und des hier beschriebenen Roboters ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Endeffektors gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische Darstellung eines Roboters mit einem Endeffektor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Endeffektors 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Endeffektor 1 weist einen Grundkörper 2 mit einer Längsachse 7 auf. An einem ersten Endabschnitt des Grundkörpers 2 ist eine erste Werkzeugvorrichtung 3, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schleifwerkzeug ausgebildet ist, angeordnet. An einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt des Grundkörpers 2 ist eine zweite Werkzeugvorrichtung 5, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Polierwerkzeug ausgebildet ist, angeordnet.
In seinem Inneren weist der Grundkörper 2 des Endeffektors 1 eine erste Antriebseinheit 4, die der ersten Werkzeugvorrichtung 3 zugeordnet ist, und eine zweite Antriebseinheit 6, die der zweiten Werkzeugvorrichtung 5 zugeordnet ist, auf. Die erste Antriebseinheit 4 bis zum Antreiben der ersten Werkzeugvorrichtung 3 ausgebildet und kann beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein. Die zweite Antriebseinheit 6 ist zum Antreiben der zweiten Werkzeugvorrichtung 5 ausgebildet und kann z.B. ebenfalls als Elektromotor ausgebildet sein. Durch die Antriebseinheiten 4, 6 können das Schleifwerkzeug und das Polierwerkzeug rotiert werden, sodass ein zu bearbeitendes Bauteil geschliffen bzw. poliert werden kann.
In der 2 ist eine schematische Darstellung eines Leichtbauroboters 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. An einem Roboterarm 8 des Roboters 100 ist ein Endeffektor 1, wir im Zusammenhang mit der 1 beschrieben wurde, angeordnet. Insbesondere ist der Endeffektor 1 derart am Roboterarm 8 befestigt, dass der Grundkörper 2 des Endeffektors 1 um eine Achse, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Grundkörpers 2 ausgebildet ist, produziert werden kann. Dadurch kann der Grundkörper 2 zum Abschleifen einer Bauteiloberfläche zunächst derart angeordnet sein, dass das Schleifwerkzeug 3 dem Bauteil zugewandt ist. Nach einem Schleifprozess mittels des Schleifwerkzeugs 3 kann der Endeffektor 1 bzw. der Grundkörper 2 des Endeffektors 1 derart gedreht werden, dass das Polierwerkzeug 5 der Bauteiloberfläche zugewandt ist, sodass die Oberfläche des Bauteils durch das Polierwerkzeug 5 poliert werden kann.
Durch den hier beschriebenen Endeffektor 1 bzw. den einen solchen Endeffektor 1 aufweisenden Roboter 100 können vorteilhafterweise Prozesszeiten für Werkzeugwechsel vermieden werden. Weiterhin weist der Roboter 100 eine geringe Störanfälligkeit auf.
Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Endeffektor
2: Grundkörper
3: erste Werkzeugvorrichtung
4: erste Antriebseinheit
5: zweite Werkzeugvorrichtung
6: zweite Antriebseinheit
7: Längsachse
8: Roboterarm
100: Roboter

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

AT 512464 A1 [0003]
DE 102013021389 A1 [0004]

Claims

Endeffektor (1) für einen Roboter (100), aufweisend - einen Grundkörper (2), der sich entlang einer Längsrichtung erstreckt, - eine erste Werkzeugvorrichtung (3), welche an einem ersten Ende des Grundkörpers (2) angeordnet ist, - eine zweite Werkzeugvorrichtung (5), welche an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende des Grundkörpers (2) angeordnet ist, - eine erste Antriebseinheit (4), welche innerhalb des Grundkörpers (2) angeordnet ist und zum Antreiben der ersten Werkzeugvorrichtung (3) ausgebildet ist, - eine zweite Antriebseinheit (6), welche innerhalb des Grundkörpers (2) angeordnet ist und zum Antreiben der zweiten Werkzeugvorrichtung (5) ausgebildet ist.
Endeffektor (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Werkzeugvorrichtung (3) als Schleifwerkzeug ausgebildet ist.
Endeffektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Werkzeugvorrichtung (5) als Polierwerkzeug ausgebildet ist.
Endeffektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antriebseinheit (4) und/oder die zweite Antriebseinheit (6) einen Elektromotor umfassen.
Roboter (100), aufweisend einen Endeffektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Roboter (100) nach Anspruch 5, wobei der Roboter als Leichtbauroboter ausgebildet ist.
Roboter (100) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei der Endeffektor (1) derart an einem Roboterarm (8) des Roboters befestigt ist, dass der Grundköper (2) um eine Achse, die senkrecht zur Längsachse des Grundkörper (2) ausgebildet ist, rotierbar ist.
Verfahren zum Schleifen und Polieren eines Bauteils, aufweisend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Roboters (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, - Bereitstellen eines Bauteils, - Abschleifen einer Oberfläche des Bauteils mittels der ersten Werkzeugvorrichtung (3) des Endeffektors (1) des Roboters (100), und - Polieren der Oberfläche des Bauteils mittels der zweiten Werkzeugvorrichtung (5) des Endeffektors (1) des Roboters (100).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Grundkörper (2) unmittelbar vor dem Abschleifen derart angeordnet ist, dass die erste Werkzeugvorrichtung (3) dem Bauteil zugewandt ist, und wobei der Grundkörper nach dem Abschleifen derart rotiert wird, dass anschließend zum Polieren die zweite Werkzeugvorrichtung (5) dem Bauteil zugewandt ist.