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Es wird ein Endeffektor für einen Roboter angegeben. Weiterhin werden ein Roboter mit einem Endeffektor sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils angegeben.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 021 389 A1 beschreibt ein Verfahren zum Polieren eines Bauteils, bei welchem ein Poliergerät, welches ein Poliermittel aufweist, an einem Leichtbauroboter angebracht ist. Das Poliermittel kann mit einem in einer Wanne bereitgestellten Öl geölt werden.
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Weiterhin ist es beim Bearbeiten von Bauteiloberflächen mithilfe eines kraftsensitiven Leichtbauroboters üblich, dass benötigte Bearbeitungsmedien, wie z.B. Polierpasten oder Schleifwasser, von einem Werker manuell auf die Bauteiloberfläche aufgetragen werden, bevor der Leichtbauroboter mit der Bearbeitung beginnt.
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Nachteilig bei den Prozessen sind lange Prozesszeiten aufgrund des manuellen Medienauftrags. Weiterhin ist eine Medienversorgung mittels Schläuchen am Roboter aufgrund einer dadurch bedingten Beeinträchtigung der Kollisionssensorik des Roboters nicht möglich. Darüber hinaus kann das Bearbeitungsmedium bei Bereitstellung in Wannen nicht besonders genau dosiert werden.
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Es ist eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, einen Endeffektor für einen Roboter anzugeben, durch welchen die Prozesszeit für einen Bearbeitungsprozess deutlich verringert werden kann. Weitere Aufgaben sind es, einen Roboter mit einem derartigen Endeffektor sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils anzugeben.
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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.
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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.
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Weiterhin weist der Endeffektor ein am Grundkörper angeordnetes Bearbeitungswerkzeug, eine Kartusche, eine Medienleitung und eine Pumpeinrichtung auf. Das Bearbeitungswerkzeug kann z.B. als Polierwerkzeug und/oder als Schleifwerkzeug ausgebildet sein. Die Kartusche ist zur Aufnahme eines Bearbeitungsmediums ausgebildet und am Grundkörper angeordnet bzw. befestigt. Bei dem Bearbeitungsmedium kann es sich beispielsweise um Polierpaste oder Schleifwasser handeln. Die Medienleitung weist eine Austrittsöffnung auf und ist derart ausgebildet, dass das Bearbeitungsmedium über die Medienleitung bzw. die Austrittsöffnung der Medienleitung von der Kartusche zu einer Bearbeitungsstelle förderbar ist. Die Bearbeitungsstelle kann z.B. eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Bauteils sein. Die Pumpeinrichtung ist dazu eingerichtet, das Bearbeitungsmedium von der Kartusche zur Austrittsöffnung der Medienleitung zu fördern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Pumpeinrichtung eine Pumpe und einen Pumpenmotor auf. Der Pumpenmotor kann z.B. als Elektromotor oder als Hydraulikmotor ausgebildet sein. Die Pumpeinrichtung bzw. die Pumpe kann beispielsweise als Verdrängerpumpe ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Endeffektor eine Antriebseinheit auf, die zum Antreiben des Bearbeitungswerkzeugs ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Antriebseinheit innerhalb des Grundkörpers des Endeffektors angeordnet. Die Antriebseinheit kann z.B. als Elektromotor ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich bei der Antriebseinheit um einen leistungsstarken Elektromotor mit einer geringen Bauhöhe handeln. Die Antriebseinheit ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Bearbeitungswerkzeug durch die Antriebseinheit rotierbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kartusche derart ausgebildet, dass sie vom Endeffektor bzw. vom Grundkörper des Endeffektors abkoppelbar ist. Beispielsweise kann die Kartusche mittels einer lösbaren formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung, wie z.B. mittels einer Schraubverbindung und/oder mittels einer Clipsverbindung, an dem Grundkörper befestigt sein. Weiterhin kann die Kartusche beispielsweise ein Fassungsvermögen zwischen 300 ml und 700 ml zur Aufnahme des Bearbeitungsmediums aufweisen. Besonders bevorzugt weist die Kartusche ein Fassungsvermögen von 500 ml auf. Vorzugsweise ist die Kartusche nachfüllbar ausgebildet, das heißt verbrauchtes Bearbeitungsmedium kann durch einen nach Füllvorgang ersetzt werden. Weiterhin kann es sich bei der Kartusche um eine Einwegversion bzw. Einwegkartusche handeln. Die Einwegkartusche kann z.B. alle 1-2 Tage von einem Vorarbeiter gewechselt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Endeffektor ein weiteres Bearbeitungswerkzeug, eine weitere Kartusche, eine weitere Medienleitung und eine weitere Pumpeinrichtung auf. Vorzugsweise ist die weitere Kartusche zur Aufnahme eines weiteren Bearbeitungsmediums ausgebildet. Die weitere Medienleitung weist vorzugsweise ebenfalls eine Austrittsöffnung, über welche das weitere Bearbeitungsmedium von der weiteren Kartusche zu einer Bearbeitungsstelle förderbar ist, auf. Das weitere Bearbeitungswerkzeug ist vorzugsweise an einem dem Bearbeitungswerkzeug gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers angeordnet. Die weitere Kartusche ist bevorzugt ebenfalls am Grundkörper befestigt. Beispielsweise kann die weitere Kartusche auf einer der Kartusche gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Endeffektor eine weitere Antriebseinheit, welche innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist und zum Antreiben des weiteren Bearbeitungswerkzeugs ausgebildet ist.
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Die vorab beschriebenen Merkmale in Bezug auf das Bearbeitungswerkzeug, die Antriebseinheit, die Kartusche, die Medienleitung und die Pumpeinrichtung können ebenfalls für das weitere Bearbeitungswerkzeug, die weitere Antriebseinheit, die weitere Kartusche, die weitere Medienleitung und die weitere Pumpeinrichtung gelten.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bearbeitungswerkzeug als Schleifwerkzeug und das weitere Bearbeitungswerkzeug als Polierwerkzeug ausgebildet. Dabei kann die Kartusche zur Aufnahme von Schleifwasser ausgebildet sein und die weitere Kartusche zur Aufnahme von Polierpaste.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind sowohl das Bearbeitungswerkzeug als auch das weitere Bearbeitungswerkzeug als Polierwerkzeug ausgebildet, wobei die zwei Polierwerkzeuge sich in Bezug auf die Rauhigkeit der jeweiligen Werkzeugoberfläche unterscheiden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Endeffektor eine Gesamtmasse zwischen 3,0 kg und 5,0 kg auf.
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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.
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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.
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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.
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Vorzugsweise kann eine Ansteuerung der Pumpeinrichtung bzw. des Pumpenmotors über interne Leitungen des Roboters erfolgen.
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Vorteilhafterweise wird bei dem hier beschriebenen Roboter das Bearbeitungsmedium nicht über eine zentrale Leitung transportiert, sondern ist direkt am Endeffektor innerhalb der Kartusche zur Verfügung gestellt. Mit dem Fassungsvermögen einer Kartusche können beispielsweise mindestens alle Fahrzeuge einer Schicht bearbeitet werden. Die Taktzeit ist durch den automatisierten Prozess deutlich geringer als im Stand der Technik und darüber hinaus robuster und stabiler.
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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.
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Weiterhin wird bei dem Verfahren ein zu bearbeitendes Bauteil angegeben. Zumindest ein Teil des in der Kartusche enthaltenen Bearbeitungsmediums wird auf einer Oberfläche des Bauteils aufgetragen. Anschließend wird die Oberfläche des Bauteils mittels des Bearbeitungswerkzeugs des Endeffektors bearbeitet. Bei diesem Bearbeitungsvorgang kann es sich beispielsweise um ein Abschleifvorgang handeln, das heißt das Bearbeitungswerkzeug kann z.B. als Schleifwerkzeug ausgebildet sein. Bei dem Bearbeitungsmedium kann es sich um Schleifwasser handeln
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann anschließend zumindest ein Teil des in der weiteren Kartusche enthaltenen weiteren Bearbeitungsmediums auf der Oberfläche des Bauteils aufgetragen werden. Danach kann die Oberfläche des Bauteils mittels des weiteren Bearbeitungswerkzeugs bearbeitet werden. Beispielsweise kann es sich bei dem weiteren Bearbeitungswerkzeug um ein Polierwerkzeug handeln. Das weitere Bearbeitungsmedium kann z.B. eine Polierpaste sein.
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Der Grundkörper des Endeffektors kann beispielsweise unmittelbar vor dem Abschleifen derart angeordnet werden, dass das Bearbeitungswerkzeug dem Bauteil zugewandt ist. Nach dem Abschleifen kann der Grundkörper derart rotiert werden, dass anschließend das weitere Bearbeitungswerkzeug 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.
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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 bis 4 beschriebenen Ausführungsformen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Endeffektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung eines Roboters mit einem Endeffektor gemäß 1,
- 3 eine schematische Darstellung eines Endeffektors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine schematische Darstellung eines Roboters mit einem Endeffektor gemäß 3.
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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.
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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 ein Bearbeitungswerkzeug 3, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als Schleifwerkzeug ausgebildet ist, angeordnet. Weiterhin weist der Endeffektor 1 eine Kartusche 9 zur Aufnahme eines Bearbeitungsmediums auf, welche am Grundkörper 2 des Endeffektors 1 befestigt ist. An der Kartusche 9 ist eine Pumpeinrichtung 10 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, das Bearbeitungsmedium von der Kartusche 9 zu einer Austrittsöffnung 12 einer Medienleitung 11 zu fördern, sodass das Bearbeitungsmedium zu einer Bauteiloberfläche eines Bauteils gefördert werden kann.
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In seinem Inneren weist der Grundkörper 2 des Endeffektors 1 eine Antriebseinheit 4 auf, die zum Antreiben des Bearbeitungswerkzeugs 3 ausgebildet ist. Die Antriebseinheit 4 kann insbesondere als Elektromotor ausgebildet sein.
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In der 2 ist eine schematische Darstellung eines Leichtbauroboters 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei an einem Roboterarm 8 des Roboters 100 ein Endeffektor 1, wir im Zusammenhang mit der 1 beschrieben wurde, angeordnet ist.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines hier beschriebenen Endeffektors 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem im Zusammenhang mit der 1 gezeigten Endeffektor weist der Endeffektor 1 ein weiteres Bearbeitungswerkzeug 5, eine weitere Antriebseinheit 6, eine weitere Kartusche 13, eine weitere Pumpeinrichtung 14 sowie eine weitere Medienleitung 15 mit einer Austrittsöffnung 16 auf. Das weitere Bearbeitungswerkzeug 5 kann beispielsweise als Polierwerkzeug ausgebildet sein. Die weitere Antriebseinheit 6 ist dabei zum Antreiben des weiteren Bearbeitungswerkzeugs 5 ausgebildet. Durch die Antriebseinheiten 4, 6 können das Schleifwerkzeug und das Polierwerkzeug also rotiert werden, sodass ein zu bearbeitendes Bauteil geschliffen bzw. poliert werden kann. Die weitere Kartusche 13 kann insbesondere zur Aufnahme eines weiteren Bearbeitungsmediums, z.B. zur Aufnahme von Polierpaste, ausgebildet sein.
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Die 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Leichtbauroboters 100 mit einem Endeffektor 1 gemäß der 3, welche an einem Roboterarm 8 des Roboters 100 angeordnet ist. 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. Dadurch können vorteilhafterweise Prozesszeiten für Werkzeugwechsel vermieden werden. Weiterhin weist der Roboter 100 eine geringe Störanfälligkeit auf.
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Alternativ oder zusätzlich können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Endeffektor
- 2
- Grundkörper
- 3
- Bearbeitungswerkzeug
- 4
- Antriebseinheit
- 5
- weiteres Bearbeitungswerkzeug
- 6
- weitere Antriebseinheit
- 7
- Längsachse
- 8
- Roboterarm
- 9
- Kartusche
- 10
- Pumpeinrichtung
- 11
- Medienleitung
- 12
- Austrittsöffnung
- 13
- weitere Kartusche
- 14
- weitere Pumpeinrichtung
- 15
- weitere Medienleitung
- 16
- Austrittsöffnung der weiteren Medienleitung
- 100
- Roboter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013021389 A1 [0002]
