TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Robotik und insbesondere eine Vorrichtung zum robotergestützten Bearbeiten von Werkstückoberflächen.The present invention relates to the field of robotics and, in particular, to a device for robot-assisted machining of workpiece surfaces.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Bei der robotergestützten Oberflächenbearbeitung wird eine Werkzeugmaschine wie z.B. eine Schleif- oder Poliermaschine (z.B. eine elektrisch betriebene Schleifmaschine mit rotierender Schleifscheibe als Schleifwerkzeug) von einem Manipulator, beispielsweise einem Industrieroboter, geführt. Dabei kann die Werkzeugmaschine auf unterschiedliche Weise mit dem sogenannten TCP (Tool Center Point) des Manipulators gekoppelt sein; der Manipulator kann in der Regel Position und Orientierung der Maschine praktisch beliebig einstellen und die Werkzeugmaschine z.B. auf einer Trajektorie parallel zur Oberfläche des Werkstücks bewegen. Industrieroboter sind üblicherweise positionsgeregelt, was eine präzise Bewegung des TCP entlang der gewünschten Trajektorie ermöglicht.With robot-assisted surface processing, a machine tool such as a grinding or polishing machine (e.g. an electrically operated grinding machine with a rotating grinding wheel as a grinding tool) is guided by a manipulator, for example an industrial robot. The machine tool can be coupled in different ways with the so-called TCP (Tool Center Point) of the manipulator; the manipulator can generally adjust the position and orientation of the machine practically as desired and the machine tool e.g. move on a trajectory parallel to the surface of the workpiece. Industrial robots are usually position-controlled, which enables precise movement of the TCP along the desired trajectory.
Um beim robotergestützten Schleifen ein gutes Ergebnis zu erzielen, ist in vielen Anwendungen eine Regelung der Prozesskraft (Schleifkraft) nötig, was mit herkömmlichen Industrierobotern oft nur schwer mit hinreichender Genauigkeit zu realisieren ist. Die großen und schweren Armsegmente eines Industrieroboters besitzen eine zu große Massenträgheit, als das ein Regler (closed-loop controller) rasch genug auf Schwankungen der Prozesskraft reagieren zu könnte. Um dieses Problem zu lösen, kann zwischen TCP des Manipulators und der Werkzeugmaschine ein im Vergleich zum Industrieroboter kleiner (und leichter) Linearaktor angeordnet sein, der den TCP des Manipulators mit der Werkzeugmaschine koppelt. Der Linearaktor regelt während der Oberflächenbearbeitung lediglich die Prozesskraft (also die Anpresskraft zwischen Werkzeug und Werkstück) während der Manipulator die Werkzeugmaschine samt Linearaktor positionsgeregelt entlang der gewünschten Trajektorie bewegt. Durch die Kraftregelung kann der Linearaktor Ungenauigkeiten in der Lage und der Form des zu bearbeitenden Werkstücks sowie auch Ungenauigkeiten der Trajektorie des Manipulators (innerhalb gewisser Grenzen) ausgleichen.In order to achieve a good result with robot-assisted grinding, the process force (grinding force) must be controlled in many applications, which is often difficult to achieve with sufficient accuracy with conventional industrial robots. The large and heavy arm segments of an industrial robot have too great an inertia for a controller (closed-loop controller) to be able to react quickly enough to fluctuations in the process force. In order to solve this problem, a small (and lighter) linear actuator, which couples the TCP of the manipulator to the machine tool, can be arranged between the TCP of the manipulator and the machine tool. The linear actuator only controls the process force (i.e. the contact pressure between the tool and the workpiece) during surface processing, while the manipulator moves the machine tool including the linear actuator in a position-controlled manner along the desired trajectory. With the force control, the linear actuator can compensate for inaccuracies in the position and shape of the workpiece to be machined, as well as inaccuracies in the trajectory of the manipulator (within certain limits).
Insbesondere bei Schleifprozessen kann es vorkommen, dass der Schleifstaub auf der Schleifscheibe kleben bleibt, wodurch die Schleifwirkung der Schleifscheibe reduziert wird. Dieses Problem kann durch einen Wartungsvorgang behoben werden, bei dem die Schleifscheibe entweder ausgetauscht oder „aufgefrischt“ (refreshing) wird. Zum Wechseln von Schleifscheiben robotergestützter Schleifvorrichtungen sind stationäre Wechselstationen bekannt (siehe z.B. WO 2017/174512 A1 ). Um eine Schleifscheibe zu wechseln, muss dazu der Roboter das aktuell ausgeführte Programm unterbrechen, die Schleifvorrichtung hin zur Wechselstation bewegen, den Wechselvorgang durchführen und die Schleifmaschine zurück zum Werkstück in eine Position bewegen, von der aus der Schleifvorgang fortgesetzt werden kann. Beispielsweise bei der Verwendung von kleinen Schleifpapieren, wie sie z.B. beim sogenannten „Spot Repair“ eingesetzt werden können, ist ein Wechseln der Schleifscheiben vergleichsweise häufig nötig, was ungünstige Folgen für die Bearbeitungszeit pro Werkstück hat.In grinding processes in particular, the grinding dust may stick to the grinding wheel, reducing the grinding effect of the grinding wheel. This problem can be remedied by a maintenance process in which the grinding wheel is either replaced or “refreshed”. Stationary changing stations are known for changing grinding wheels of robot-assisted grinding devices (see, for example WO 2017/174512 A1 ). To change a grinding wheel, the robot has to interrupt the currently running program, move the grinding device to the changing station, carry out the changing process and move the grinding machine back to the workpiece in a position from which the grinding process can be continued. For example, when using small sanding paper, such as can be used for so-called "spot repair", changing the grinding wheel is comparatively often necessary, which has unfavorable consequences for the processing time per workpiece.
Die Erfinder haben es sich zur Aufgabe gemacht, eine verbesserte Vorrichtung für robotergestützte Oberflächenbearbeitung sowie ein entsprechendes Verfahren zu entwickeln, wobei insbesondere die Wartung der verwendeten Werkzeuge (z.B. Schleifscheiben) weniger zeitaufwändig gestaltet werden soll.The inventors have set themselves the task of developing an improved device for robot-assisted surface processing and a corresponding method, with the maintenance of the tools used (e.g. grinding wheels) in particular being designed to be less time-consuming.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Die oben genannte Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch das Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Unterschiedliche Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The above object is achieved by the device according to claim 1 and by the method according to claim 9. Different embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.
Im Folgenden wird eine Vorrichtung für die robotergestützte Bearbeitung von Oberflächen beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung folgendes auf: eine Halterung, die an einem Manipulator montierbar ist, eine Bearbeitungsmaschine mit einem (von einem Motor der Bearbeitungsmaschine antreibbaren) Werkzeug (z.B. eine Schleifscheibe), und einen Linearaktor zur Einstellung einer Relativposition des Werkzeugs relativ zur Halterung. Die Vorrichtung weist weiter eine Wartungseinheit mit einem schwenkbaren Bügel auf. Der Bügel ist so an der Halterung schwenkbar gelagert, dass die Wartungseinheit durch Schwenken des Bügels zumindest teilweise vor dem Werkzeug positioniert werden kann.A device for robot-assisted processing of surfaces is described below. According to one exemplary embodiment, the device has the following: a holder which can be mounted on a manipulator, a processing machine with a tool (for example a grinding wheel which can be driven by a motor of the processing machine), and a linear actuator for setting a relative position of the tool relative to the holder . The device also has a maintenance unit with a pivotable bracket. The bracket is pivotally mounted on the bracket so that the maintenance unit can be at least partially positioned in front of the tool by pivoting the bracket.
Des Weiteren wird ein Verfahren für eine roboterstützte Bearbeitungsvorrichtung mit integrierteer Wartungseinheit beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Positionieren der Wartungseinheit, die einer an einer Halterung schwenkbar gelagert ist, in einer zweiten Position, indem die Wartungseinheit von einer ersten Position in die zweite Position geschwenkt wird. In der zweiten Position ist die Wartungseinheit vor einem Werkzeug einer Bearbeitungsmaschine positioniert. Das Werkzeug ist dabei über einen Linearaktor mit der Halterung gekoppelt, und die Halterung an einem Manipulator montiert.Furthermore, a method for a robot-supported processing device with an integrated maintenance unit is described. According to one exemplary embodiment, the method comprises positioning the maintenance unit, which is pivotably mounted on a holder, in a second position by pivoting the maintenance unit from a first position to the second position. In the second position, the maintenance unit is positioned in front of a machine tool. The tool is included with a linear actuator coupled to the bracket, and the bracket mounted on a manipulator.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von den in den Abbildungen dargestellten Beispielen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die dargestellten Aspekte. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die der Erfindung zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt:
- 1 illustriert ein Beispiel einer robotergestützten Schleifvorrichtung.
- 2 illustriert eine für das robotergestützte Schleifen geeignete Schleifvorrichtung mit integrierter Wartungseinheit für das Reinigen des Schleifwerkzeugs.
- 3 und 4 illustrieren den Ablauf eines Wartungsvorgangs mit der Schleifvorrichtung gemäß 2, wobei bei dem Wartungsvorgang die Schleifscheibe gereinigt und von Schleifstaubrückständen weitgehend befreit wird.
- 5 ist ein Flussdiagramm zur Illustration eines mit der Vorrichtung gemäß 2-4 durchgeführten Verfahrens zum Warten/Auffrischen von Schleifscheiben.
The invention is explained in more detail below with reference to the examples shown in the figures. The illustrations are not necessarily to scale and the invention is not limited to the aspects shown. Rather, it is important to present the principles on which the invention is based. The pictures show: - 1 illustrates an example of a robotic grinding device.
- 2nd illustrates a grinding device suitable for robot-assisted grinding with an integrated maintenance unit for cleaning the grinding tool.
- 3rd and 4th illustrate the sequence of a maintenance process with the grinding device according to 2nd , the grinding wheel being cleaned and largely freed from grinding dust residues during the maintenance process.
- 5 FIG. 4 is a flow chart illustrating one with the device of FIG 2-4 Process carried out for the maintenance / refreshing of grinding wheels.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Bevor verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert werden, wird zunächst ein allgemeines Beispiel einer robotergestützten Schleifvorrichtung beschrieben. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Konzepte auch auf andere Arten von Oberflächenbearbeitung (z.B. Polieren) übertragbar und nicht auf Schleifen beschränkt ist. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand einer Schleifmaschine mit rotierendem Schleifwerkzeug (Schleifscheibe) erläutert. Die hier beschriebenen Konzepte sind jedoch nicht darauf beschränkt und können auch bei anderen Werkzeugmaschinen angewendet werden, beispielsweise mit umlaufenden Werkzeugen (z.B. Bandschleifer) oder mit oszillierenden oder vibrierenden Werkzeugen (z.B. Schwingschleifer).Before various embodiments of the present invention are explained in detail, a general example of a robot-assisted grinding device is first described. It goes without saying that the concepts described here can also be applied to other types of surface treatment (e.g. polishing) and are not limited to grinding. Exemplary embodiments are explained below using a grinding machine with a rotating grinding tool (grinding wheel). However, the concepts described here are not limited to this and can also be applied to other machine tools, for example with rotating tools (e.g. belt grinder) or with oscillating or vibrating tools (e.g. orbital sander).
Gemäß 1 umfasst die Vorrichtung einen Manipulator 1, beispielsweise einen Industrieroboter und eine Schleifmaschine 10 mit rotierendem Schleifwerkzeug (z.B. eine Orbitalschleifmaschine), wobei dieses mit dem sogenannten Tool-Center-Point (TCP) des Manipulators 1 über einen Linearaktor 20 gekoppelt ist. Der TCP ist genau genommen kein Punkt, sondern ein Vektor und kann z.B. durch drei Raumkoordinaten und drei Winkel beschrieben werden. In der Robotik werden zur Beschreibung der Lage des TCPs manchmal auch generalisierte Koordinaten (meist sechs Gelenkwinkel des Roboters) im Konfigurationsraum verwendet. Position und Orientierung des TCPs werden manchmal auch als „Pose“ bezeichnet.According to 1 the device comprises a manipulator 1 , for example an industrial robot and a grinding machine 10th with a rotating grinding tool (e.g. an orbital grinding machine), this with the so-called tool center point (TCP) of the manipulator 1 via a linear actuator 20 is coupled. Strictly speaking, the TCP is not a point but a vector and can be described, for example, by three spatial coordinates and three angles. In robotics, generalized coordinates (usually six joint angles of the robot) in the configuration space are sometimes used to describe the position of the TCP. The position and orientation of the TCP are sometimes referred to as a "pose".
Im Falle eines Industrieroboters mit sechs Freiheitsgraden kann der Manipulator aus vier Segmenten 2a, 2b, 2c und 2d aufgebaut sein, die jeweils über Gelenke 3a, 3b und 3c verbunden sind. Das erste Segment ist dabei meist starr mit einem Fundament 41 verbunden (was jedoch nicht zwangsläufig der Fall sein muss). Das Gelenk 3c verbindet die Segmente 2c und 2d. Das Gelenk 3c kann 2-achsig sein und eine Drehung des Segments 2c um eine horizontale Drehachse (Elevationswinkel) und eine vertikale Drehachse (Azimutwinkel) ermöglichen. Das Gelenk 3b verbindet die Segmente 2b und 2c und ermöglicht eine Schwenkbewegung des Segments 2b relativ zur Lage des Segments 2c. Das Gelenk 3a verbindet die Segmente 2a und 2b. Das Gelenk 3a kann 2-achsig sein und daher (ähnlich wie das Gelenk 3c) eine Schwenkbewegung in zwei Richtungen ermöglichen. Der TCP hat eine feste Relativposition zum Segment 2a, wobei dieses üblicherweise noch ein Drehgelenk (nicht dargestellt) umfasst, welches eine Drehbewegung um eine Längsachse A des Segments 2a ermöglicht (in 1 als strichpunktierte Line eingezeichnet, entspricht in dem dargestellten Beispiel der Drehachse des Schleifwerkzeugs). Jeder Achse eines Gelenks ist ein Aktor (z.B. ein Elektromotor) zugeordnet, der eine Drehbewegung um die jeweilige Gelenksachse bewirken kann. Die Aktoren in den Gelenken werden von einer Robotersteuerung 4 gemäß einem Roboterprogramm angesteuert. Verschiedene Industrieroboter/Manipulatoren und dazugehörige Steuerungen sind an sich bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert.In the case of an industrial robot with six degrees of freedom, the manipulator can consist of four segments 2a , 2 B , 2c and 2d be built, each via joints 3a , 3b and 3c are connected. The first segment is usually rigid with a foundation 41 connected (which, however, does not necessarily have to be the case). The joint 3c connects the segments 2c and 2d . The joint 3c can be 2-axis and one rotation of the segment 2c around a horizontal axis of rotation (elevation angle) and a vertical axis of rotation (azimuth angle). The joint 3b connects the segments 2 B and 2c and enables a swiveling movement of the segment 2 B relative to the location of the segment 2c . The joint 3a connects the segments 2a and 2 B . The joint 3a can be biaxial and therefore (similar to the joint 3c) enable a pivoting movement in two directions. The TCP has a fixed position relative to the segment 2a , wherein this usually also comprises a swivel joint (not shown), which rotates around a longitudinal axis A of the segment 2a enables (in 1 drawn in as a dash-dotted line, corresponds to the axis of rotation of the grinding tool in the example shown). An actuator (eg an electric motor) is assigned to each axis of a joint, which can cause a rotary movement about the respective joint axis. The actuators in the joints are controlled by a robot controller 4th controlled according to a robot program. Various industrial robots / manipulators and associated controls are known per se and are therefore not explained further here.
Der Manipulator 1 ist üblicherweise positionsgeregelt, d.h. die Robotersteuerung kann die Pose (Ort und Orientierung) des TCP festlegen und diesen entlang einer vordefinierten Trajektorie bewegen. In 1 ist die Längsachse des Segments 2a, auf der der TCP liegt mit A bezeichnet. Wenn der Aktor 20 an einem Endanschlag anliegt, ist mit der Pose des TCP auch die Pose der Schleifmaschine 10 (und auch der Schleifscheibe 11) definiert. Wie eingangs bereits erwähnt, dient der Aktor 20 dazu, während des Schleifprozesses die Kontaktkraft (Prozesskraft) zwischen Werkzeug und Werkstück 40 auf einen gewünschten Wert einzustellen. Eine direkte Kraftregelung durch den Manipulator 1 ist für Schleifanwendungen in der Regel zu ungenau, da durch die hohe Massenträgheit der Segmente 2a-c des Manipulators 1 eine schnelle Kompensation von Kraftspitzen (z.B. beim Aufsetzen des Schleifwerkzeugs auf das Werkstück 40) mit herkömmlichen Manipulatoren praktisch nicht möglich ist. Aus diesem Grund ist die Robotersteuerung 4 dazu ausgebildet, die Pose (Position und Orientierung) des TCP des Manipulators 1 zu regeln, während die Kraftregelung ausschließlich vom Aktor 20 bewerkstelligt wird.The manipulator 1 is usually position-controlled, ie the robot controller can determine the pose (location and orientation) of the TCP and move it along a predefined trajectory. In 1 is the longitudinal axis of the segment 2a on which the TCP lies with the letter A. If the actuator 20 with the pose of the TCP is also the pose of the grinding machine 10th (and also the grinding wheel 11 ) Are defined. As already mentioned at the beginning, the actuator serves 20 in addition, the contact force (process force) between the tool and the workpiece during the grinding process 40 to a desired value. Direct force regulation through the manipulator 1 is usually too imprecise for grinding applications because of the high inertia of the segments 2a-c of the manipulator 1 rapid compensation of force peaks (e.g. when placing the grinding tool on the workpiece 40 ) is practically impossible with conventional manipulators. For this reason, the robot controller 4th trained to pose (position and Orientation) of the manipulator's TCP 1 to regulate, while the force control exclusively by the actuator 20 is accomplished.
Wie bereits erwähnt, kann während des Schleifprozesses die Kontaktkraft FK zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück 40 mit Hilfe des (Linear-) Aktors 20 und einer Kraftregelung (die beispielsweise in der Steuerung 4 implementiert sein kann) so eingestellt werden, dass die Kontaktkraft FK (in Richtung der Längsachse A) zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück 40 einem vorgebbaren Sollwert entspricht. Die Kontaktkraft FK ist dabei eine Reaktion auf die Aktorkraft FA, mit der der Linearaktor 20 auf die Werkstückoberfläche drückt. Bei fehlendem Kontakt zwischen Werkstück 40 und Werkzeug fährt der Aktor 20 aufgrund der fehlenden Kontaktkraft am Werkstück 40 gegen einen Endanschlag (nicht dargestellt da im Aktor 20 integriert) und drückt mit einer definierten Kraft gegen diesen. In dieser Situation (kein Kontakt) ist die Aktorauslenkung daher maximal und der Aktor 20 befindet sich in einer Endposition (Auslenkung aMAX des Aktors 20). Die definierte Kraft, mit der der Aktor 20 gegen den Endanschlag drückt kann sehr klein sein oder sogar auf null geregelt werden, um ein möglichst sanftes Kontaktieren der Werkstückoberfläche zu ermöglichen.As already mentioned, the contact force F K between the grinding tool and the workpiece can occur during the grinding process 40 with the help of the (linear) actuator 20 and a force control (for example in the control 4th can be implemented) so that the contact force F K (in the direction of the longitudinal axis A) between the grinding tool and the workpiece 40 corresponds to a specifiable setpoint. The contact force F K is a reaction to the actuator force F A with which the linear actuator 20 presses on the workpiece surface. If there is no contact between the workpiece 40 and the tool moves 20 due to the lack of contact force on the workpiece 40 against an end stop (not shown there in the actuator 20 integrated) and presses against it with a defined force. In this situation (no contact), the actuator deflection is therefore maximum and the actuator 20 is in an end position (deflection a MAX of the actuator 20 ). The defined force with which the actuator 20 pressing against the end stop can be very small or even regulated to zero in order to allow the workpiece surface to contact as gently as possible.
Die Positionsregelung des Manipulators 1 (die ebenfalls in der Steuerung 4 implementiert sein kann) kann vollkommen unabhängig von der Kraftregelung des Aktors 20 arbeiten. Der Aktor 20 ist nicht verantwortlich für die Positionierung der Schleifmaschine 10, sondern lediglich für das Einstellen und Aufrechterhalten der erwünschten Kontaktkraft FK während des Schleifprozesses und zur Erkennung von Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück. Ein Kontakt kann z.B. in einfacher Weise dadurch erkannt werden, dass der Aktor sich aus der Endposition herausbewegt hat (Aktorauslenkung a ist kleiner als die maximale Auslenkung aMAX am Endanschlag).The position control of the manipulator 1 (which are also in the controller 4th can be implemented) can be completely independent of the force control of the actuator 20 work. The actuator 20 is not responsible for the positioning of the grinding machine 10th , but only for setting and maintaining the desired contact force F K during the grinding process and for detecting contact between the tool and the workpiece. A contact can be recognized in a simple manner, for example, by the fact that the actuator has moved out of the end position (actuator deflection a is smaller than the maximum deflection a MAX at the end stop).
Der Aktor 20 kann ein pneumatischer Aktor sein, z.B. ein doppeltwirkender Pneumatikzylinder. Jedoch sind auch andere pneumatische Aktoren anwendbar wie z.B. Balgzylinder und Luftmuskel. Als Alternative kommen auch elektrische Direktantriebe (getriebelos) in Betracht. Es versteht sich, dass die Wirkrichtung des Aktors 20 und die Drehachse der Schleifmaschine 10 nicht notwendigerweise mit der Längsachse A des Segments 2a des Manipulators zusammenfallen müssen. Im Falle eines pneumatischen Aktors kann die Kraftregelung in an sich bekannter Weise mit Hilfe eines Regelventils, eines Reglers (implementiert in der Steuerung 4) und eines Druckluftspeichers realisiert werden. Da für die Berücksichtigung der Schwerkraft (d.h. der Gewichtskraft der Schleifmaschine 10) die Neigung zur Lotrechten relevant ist, kann der Aktor 20 einen Neigungssensor enthalten oder diese Information aus den Gelenkwinkeln des Manipulators ableiten. Die ermittelte Neigung wird von dem Kraftregler berücksichtigt. Die konkrete Implementierung der Kraftregelung ist an sich bekannt und für die weitere Erläuterung nicht wichtig und wird daher auch nicht detaillierter beschrieben.The actuator 20 can be a pneumatic actuator, e.g. a double-acting pneumatic cylinder. However, other pneumatic actuators can also be used, such as bellows cylinders and air muscles. As an alternative, electric direct drives (gearless) can also be considered. It is understood that the direction of action of the actuator 20 and the axis of rotation of the grinding machine 10th not necessarily with the longitudinal axis A of the segment 2a of the manipulator must coincide. In the case of a pneumatic actuator, the force control can be carried out in a manner known per se with the aid of a control valve, a controller (implemented in the control 4th ) and a compressed air reservoir. As for the consideration of gravity (ie the weight of the grinding machine 10th ) the inclination to the vertical is relevant, the actuator 20 contain an inclination sensor or derive this information from the joint angles of the manipulator. The force controller takes the determined inclination into account. The specific implementation of the force control is known per se and is not important for the further explanation and is therefore not described in more detail.
Die Schleifmaschine 10 hat üblicherweise einen Elektromotor, der die Schleifscheibe 11 antreibt. Bei einer Orbitalschleifmaschine - sowie auch bei anderen Typen von Schleifmaschinen - ist die Schleifscheibe 11 an einer Trägerplatte (Schleifteller 12, backing pad) montiert, die wiederum mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden ist. Als Elektromotoren kommen Asynchronmotoren oder Synchronmotoren in Betracht. Synchronmotoren haben den Vorteil, dass sich die Drehzahl nicht mit der Belastung ändert (sondern lediglich der Schlupfwinkel), wohingegen bei Asynchronmaschinen die Drehzahl bei steigender Belastung sinkt. Die Belastung des Motors ist dabei im Wesentlichen proportional zur Kontaktkraft FK und der Reibung zwischen der Schleifscheibe 11 und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 40.The grinder 10th usually has an electric motor that drives the grinding wheel 11 drives. In an orbital grinding machine - as well as in other types of grinding machines - the grinding wheel is 11 on a carrier plate (sanding disc 12th , backing pad), which in turn is connected to the motor shaft of the electric motor. Asynchronous motors or synchronous motors come into consideration as electric motors. Synchronous motors have the advantage that the speed does not change with the load (only the slip angle), whereas with asynchronous machines the speed drops with increasing load. The load on the motor is essentially proportional to the contact force F K and the friction between the grinding wheel 11 and the surface of the workpiece to be machined 40 .
Alternativ zu Schleifmaschinen mit elektrischem Antrieb können auch Schleifmaschinen mit pneumatischem Motor (Druckluftmotor) verwendet werden. Mit Druckluft betriebene Schleifmaschinen können relativ kompakt gebaut werden, da Druckluftmotoren in der Regel ein geringes Leistungsgewicht aufweisen. Eine Drehzahlregelung ist mittels eines (z.B. von der Steuerung 4 elektrisch angesteuertes) Druckregelventils einfach möglich (zusätzlich oder alternativ auch mittels einer Drossel), wohingegen bei Synchron- und Asynchronmotoren (z.B. von der Steuerung 4 elektrisch angesteuerte) Frequenzumrichter für die Drehzahlsteuerung benötigt werden. Die hier beschriebenen Konzepte können mit einer Vielzahl unterschiedlicher Arten von Schleifmaschinen, Poliermaschinen und anderen Maschinen zur Oberflächenbearbeitung implementiert werden.As an alternative to grinding machines with an electric drive, grinding machines with a pneumatic motor (compressed air motor) can also be used. Grinding machines operated with compressed air can be built relatively compactly, since compressed air motors generally have a low power-to-weight ratio. A speed control is by means of a (e.g. from the control 4th electrically controlled) pressure control valve easily possible (additionally or alternatively also by means of a throttle), whereas with synchronous and asynchronous motors (e.g. from the control 4th electrically controlled) frequency converters are required for speed control. The concepts described here can be implemented with a variety of different types of grinders, polishers and other surface finishing machines.
2 illustriert ein Beispiel einer Schleifvorrichtung 100, die für das robotergestützte Schleifen geeignet ist. Eine Poliermaschine kann mehr oder weniger gleich aufgebaut sein. Im Betrieb ist die Schleifvorrichtung 100 mit dem TCP eines Manipulators (vgl. 1) verbunden und wird von diesem bewegt. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Schleifvorrichtung eine Halterung 22, welche annähernd C-förmig ausgestaltet werden kann (C-Rahmen, C-frame). Der mittlere Teil 22a der Halterung 22 weist an seiner Oberseite einen Flansch 21 auf, der dazu ausgebildet ist, die Schleifvorrichtung an dem Manipulator zu montieren (z.B. anzuflanschen). Zwischen den beiden seitlichen Teilen 22b, 22c (Schenkel, branches) der Halterung 22 ist an der Unterseite des mittleren Teils 22a ein erstes Endstück des Aktors 20 montiert (z.B. mittels Schrauben, in 2 nicht dargestellt). Ein zweites Endstück des Aktors 20 an einer Platte 24 montiert (z.B. ebenfalls mittels Schrauben, in 2 nicht dargestellt). Die Auslenkung des Aktors 20 definiert den Abstand a zwischen dem mittleren Teil 22a der Halterung 22 und der Platte 24. 2nd illustrates an example of a grinder 100 that is suitable for robot-assisted grinding. A polishing machine can be constructed more or less the same. The grinding device is in operation 100 with the TCP of a manipulator (cf. 1 ) connected and is moved by it. In the example shown, the grinding device comprises a holder 22 , which can be designed approximately C-shaped (C-frame, C-frame). The middle part 22a the bracket 22 has a flange on its top 21 on, which is designed to mount the grinding device on the manipulator (for example, flange). Between the two side parts 22b , 22c (Legs, branches) of the bracket 22 is at the bottom of the middle part 22a a first end piece of the actuator 20 mounted (e.g. by means of screws, in 2nd not shown). A second end piece of the actuator 20 on a plate 24th mounted (e.g. also by means of screws, in 2nd not shown). The deflection of the actuator 20 defines the distance a between the middle part 22a the bracket 22 and the plate 24th .
Die Schleifmaschine mit einer auf einem Schleifteller 12 angeordneten Schleifscheibe 11 ist mechanisch an der Platte 24 gelagert. Folglich kann die Position der Schleifscheibe 11 durch die Auslenkung des Aktors 20 festgelegt werden. In dem dargestellten Beispiel ist nicht die gesamte Schleifmaschine 11 an der Platte 24 gelagert. Um den vergleichsweise schweren Elektromotor 10a der Schleifmaschine (und die von ihm bewirkten Trägheitskräfte) mechanisch von dem Schleifteller 12 zu entkoppeln, ist im vorliegenden Beispiel der Elektromotor 10a, welcher den Schleifteller 12 antreibt, an der Halterung 22 montiert (z.B. an dem seitlichen Teil 22c der Halterung 22), wobei das Antriebsmoment des Elektromotors 10a über ein Getriebe 10b (z.B. ein Riementrieb oder ein Zahnradgetriebe) und eine Teleskopwelle 10c zu dem Schleifteller 12 übertragen wird. Das Getriebe 10b ist ebenfalls auf der Halterung 22 (z.B. am oberen Teil 22a) angeordnet und die Teleskopwelle 10c ist dazu ausgebildet, Änderungen des Abstandes a zwischen der Haltung 22 und der Platte 24 auszugleichen. Die Länge der Teleskopwelle 10c ändert sich folglich korrespondierend mit der Auslenkung des Aktors 20. Motor 10a, Getriebe 10b, Teleskopwelle 10c sowie Schleifteller 12 mit Schleifscheibe 11 bilden zusammen die Schleifmaschine.The grinder with one on a sanding plate 12th arranged grinding wheel 11 is mechanically on the plate 24th stored. Consequently, the position of the grinding wheel 11 due to the deflection of the actuator 20 be determined. In the example shown, the entire grinding machine is not 11 on the plate 24th stored. The comparatively heavy electric motor 10a the grinding machine (and the inertial forces caused by it) mechanically from the grinding plate 12th decoupling is the electric motor in the present example 10a , which the grinding plate 12th drives on the bracket 22 mounted (e.g. on the side part 22c the bracket 22 ), the drive torque of the electric motor 10a via a transmission 10b (e.g. a belt drive or a gear transmission) and a telescopic shaft 10c to the sanding plate 12th is transmitted. The gear 10b is also on the bracket 22 (e.g. on the upper part 22a) arranged and the telescopic shaft 10c is designed to change the distance a between the posture 22 and the plate 24th balance. The length of the telescopic shaft 10c consequently changes corresponding to the deflection of the actuator 20 . engine 10a , Transmission 10b , Telescopic shaft 10c as well as grinding plates 12th with grinding wheel 11 together form the grinding machine.
Eine Schleifvorrichtung 100, bei der mittels einer Teleskopwelle der Elektromotor und das Schleifwerkzeug mechanisch entkoppelt sind, ist beispielsweise aus der Publikation EP 3 325 214 B1 bekannt, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich mit einbezogen wird. Es sei jedoch erwähnt, dass die im Folgenden diskutierte integrierte Wartungseinheit (maintenance unit) der Schleifvorrichtung 100 auch zusammen mit einfacheren Gestaltungen der Schleifmaschine verwendet werden kann, gemäß denen die gesamte Schleifmaschine (inklusive Motor) an der Platte 24 gelagert ist und folglich keine Entkopplung der Masse des Elektromotors erfolgt.A grinder 100 , in which the electric motor and the grinding tool are mechanically decoupled by means of a telescopic shaft, is, for example, from the publication EP 3 325 214 B1 known, the content of which is hereby fully incorporated by reference. However, it should be mentioned that the integrated maintenance unit of the grinding device discussed below 100 can also be used together with simpler designs of the grinding machine, according to which the entire grinding machine (including motor) on the plate 24th is stored and consequently there is no decoupling of the mass of the electric motor.
Gemäß den hier beschriebenen Konzepten ist die in die Schleifvorrichtung 100 integrierte Wartungseinheit 300 an der Halterung 22 schwenkbar um eine Drehachse B schwenkbar gelagert. In dem in 2 dargestellten Bespiel umfasst die Wartungseinheit 300 einen an der Halterung 22 gelagerten Bügel 30 (bracket), der z.B. L- oder C-förmig ausgestaltet sein kann (Mittelteil 30a, Seitenteile 30b und 30c) und der einige Komponenten der Wartungseinheit trägt. Die Schwenkbewegung des Bügels 30, kann z.B. von dem Antrieb 25 bewirkt werden. Der Antrieb 25 ist z.B. ein elektrischer Direktantrieb (Elektromotor), jedoch sind auch andere Arten von Antrieben möglich wie z.B. pneumatische Antriebe. Auch Antriebe mit Getriebe (z.B. Riementrieb) können verwendet werden.According to the concepts described here, it is in the grinding device 100 integrated maintenance unit 300 on the bracket 22 pivotally mounted about an axis of rotation B. In the in 2nd The example shown includes the maintenance unit 300 one on the bracket 22 stored bracket 30th (bracket), which can be L-shaped or C-shaped (middle section 30a , Side panels 30b and 30c) and which carries some components of the maintenance unit. The pivoting movement of the bracket 30th , for example from the drive 25th be effected. The drive 25th is, for example, an electric direct drive (electric motor), but other types of drives are also possible, such as pneumatic drives. Drives with gears (eg belt drive) can also be used.
Der Antrieb 25 ist in dem in 2 dargestellten Beispiel so an dem seitlichen Teil 22b der Halterung 22 montiert, dass die Antriebswelle 25' des Antriebs 25 (deren Achse die Drehachse B festlegt) im Wesentlichen quer zur Wirkrichtung des Aktors 20 liegt. Ein Seitenteil 30b des schwenkbaren Bügels 30 kann mit der Antriebswelle 25' starr verbunden (z.B. geklemmt) sein. Alternativ wäre es auch möglich, den Antrieb 25 an dem Seitenteil 30b des Bügels 30 zu montieren und die Antriebswelle 25' mit dem seitlichen Teil 22b der Halterung zu verbinden. Um eine stabile Lagerung des schwenkbaren Bügels 30 an der Halterung 22 zu ermöglichen, ist der andere Seitenteil 30c des Bügels 30 an dem korrespondierenden seitlichen Teil 22c der Halterung an dieser über ein Lager 26 (z.B. ein Kugellager) gelagert.The drive 25th is in the in 2nd example shown on the side part 22b the bracket 22 mounted that the drive shaft 25 ' of the drive 25th (whose axis defines the axis of rotation B) essentially transversely to the direction of action of the actuator 20 lies. A side part 30b of the swivel bracket 30th can with the drive shaft 25 ' be rigidly connected (eg clamped). Alternatively, it would also be possible to use the drive 25th on the side part 30b of the temple 30th to assemble and drive shaft 25 ' with the side part 22b to connect the bracket. To ensure stable storage of the swivel bracket 30th on the bracket 22 to enable is the other side part 30c of the temple 30th on the corresponding side part 22c the bracket on this via a bearing 26 (e.g. a ball bearing).
2 zeigt die Schleifvorrichtung 100 mit hochgeklappter (inaktiver) Wartungseinheit 300. In dieser Situation ist der schwenkbare Bügel 30 soweit gekippt, dass sich der Mittelteil 30a im Wesentlichen neben der Schleifmaschine befindet und den Schleifprozess nicht behindert (Schleifvorrichtung in einem inaktiven bzw. Standby-Modus). 3 zeigt die Schleifvorrichtung 100 mit heruntergeklappter (aktiver) Wartungseinheit 300, wobei der Mittelteil 30a des schwenkbaren Bügels 30 vor dem Schleifteller 12 positioniert wird (Schleifvorrichtung in einem Wartungsmodus). An dem Mittelteil 30a des Bügels 30 ist eine Bürste 33 angeordnet, die bei aktiver Wartungseinheit (d.h. im Wartungsmodus) direkt der Schleifscheibe 11 zugewandt ist. Des Weiteren ist eine Düse 31 an dem Bügel 30 angeordnet, die auf die Schleifscheibe gerichtet ist und die dazu ausgebildet ist, Reinigungsmittel (wie z.B. Wasser) auf die Schleifscheibe 11 zu sprühen, während diese auf dem Schleifteller 12 montiert ist. Vor und/oder nach dem Besprühen der Schleifscheibe 11 mit Wasser (oder einem anderen Reinigungsmittel) kann der Aktor 20 so angesteuert werden, dass er den Schleifteller 12 und folglich auch die Schleifscheibe 11 gegen die Bürste 33 drückt. Während die Schleifscheibe 11 gegen die Bürste 33 drückt, kann die Schleifscheibe 11 rotieren, um den Reinigungseffekt zu verbessern. Dadurch wird der Schleifstaub, der an der Schleifscheibe 11 anhaftet, größtenteils entfernt. Der Prozess Besprühen der Schleifscheibe mit Wasser, Drücken der rotierenden Schleifscheibe 11 gegen die Bürste kann bei Bedarf mehrfach wiederholt werden. Anschließend kann der Bügel 30 wieder hochgeklappt werden, und der Schleifprozess kann mit „aufgefrischter“ Schleifscheibe 11 fortgesetzt werden. 4 zeigt die Schleifvorrichtung 100 mit aktiver Wartungseinheit 300, während der Aktor 20 die Schleifscheibe 11 gegen die Bürste 33 drückt. 2nd shows the grinding device 100 with folded up (inactive) maintenance unit 300 . In this situation the swivel bracket is 30th tilted so far that the middle section 30a is essentially located next to the grinding machine and does not hinder the grinding process (grinding device in an inactive or standby mode). 3rd shows the grinding device 100 with the (active) maintenance unit folded down 300 , with the middle part 30a of the swivel bracket 30th in front of the sanding plate 12th is positioned (grinder in a maintenance mode). On the middle part 30a of the temple 30th is a brush 33 arranged that directly with the grinding wheel when the maintenance unit is active (ie in maintenance mode) 11 is facing. There is also a nozzle 31 on the bracket 30th arranged, which is directed to the grinding wheel and which is designed for cleaning agents (such as water) on the grinding wheel 11 to spray while this is on the sanding plate 12th is mounted. Before and / or after spraying the grinding wheel 11 the actuator can be cleaned with water (or another cleaning agent) 20 can be controlled so that it is the grinding plate 12th and consequently also the grinding wheel 11 against the brush 33 presses. While the grinding wheel 11 against the brush 33 presses, the grinding wheel 11 rotate to improve the cleaning effect. This will remove the grinding dust from the grinding wheel 11 attached, mostly removed. The process of spraying the grinding wheel with water, pressing the rotating grinding wheel 11 against the brush can be repeated several times if necessary. Then the bracket 30th can be folded up again, and the grinding process can be done with a "refreshed" grinding wheel 11 be continued. 4th shows the grinding device 100 with active maintenance unit 300 while the actuator 20 the grinding wheel 11 against the brush 33 presses.
Die Zuleitung 32 (beispielsweise ein Schlauch), durch welche Reinigungsmittel zur Düse 31 transportiert wird, kann entlang des Bügels 32 bis hin zur Halterung 22 geführt werden. Auf der Halterung 22 kann ein Anschluss für die Zuleitung vorgesehen sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Schlauch 32 keine Kräfte ausüben kann, die auf den Aktor 20 und damit auch auf den Schleifteller 12 wirken. Sämtliche Lagerkräfte werden von der Halterung 22 und folglich von dem (positionsgeregelten) Manipulator 1 aufgenommen. The supply line 32 (for example a hose) through which detergent to the nozzle 31 can be transported along the temple 32 to the bracket 22 be performed. On the bracket 22 a connection for the supply line can be provided. At this point it should be noted that the hose 32 no forces can exert on the actuator 20 and thus also on the sanding plate 12th Act. All bearing forces are from the bracket 22 and consequently from the (position-controlled) manipulator 1 added.
Zusätzlich oder alternativ zum Besprühen der Schleifscheibe mit einem Reinigungsmittel, kann die Schleifscheibe mit Druckluft angeblasen werden. In einem Ausführungsbeispiel wird demnach durch die Düse 31 Druckluft geleitet. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind mehrere Düsen auf dem Bügel 30 (mit zugehörigen Zuleitungen) angeordnet, sodass die Schleifscheiben sowohl mit Reinigungsmittel (z.B. Wasser) als auch mit Druckluft behandelt werden können. Die Düsen können direkt nebeneinander angeordnet sein.In addition or as an alternative to spraying the grinding wheel with a cleaning agent, the grinding wheel can be blown with compressed air. Accordingly, in one embodiment, through the nozzle 31 Compressed air passed. In another embodiment, there are several nozzles on the bracket 30th (with associated supply lines) so that the grinding wheels can be treated with cleaning agents (e.g. water) as well as with compressed air. The nozzles can be arranged directly next to one another.
Wie bereits erwähnt ist das hier beschriebene Konzept auch auf Poliermaschinen anwendbar. In einem Ausführungsbeispiel ist die Bearbeitungsmaschine 10 eine Poliermaschine und das Werkzeug 11 folglich eine Polierscheibe. In diesem Beispiel kann zusätzlich oder alternativ zu einem Reinigung bzw. Druckluft mittels mindestens einer Düse Poliermittel auf die Polierscheibe aufgetragen werden. Im Übrigen unterscheiden sich Poliermaschinen nur unwesentlich von den hier beschriebenen Schleifmaschinen.As already mentioned, the concept described here can also be used on polishing machines. In one embodiment, the processing machine 10th a polishing machine and the tool 11 hence a buff. In this example, in addition or as an alternative to cleaning or compressed air, polishing agent can be applied to the polishing disc by means of at least one nozzle. Otherwise, polishing machines differ only slightly from the grinding machines described here.
5 ist ein Flussdiagramm zur Illustration eines Verfahrens, das mit der in 2-4 dargestellten, in die Schleifvorrichtung 100 integrierten Wartungseinheit 300 durchgeführt werden kann. Für ein Auffrischen der Schleifscheibe 11 wird, sofern nötig, zunächst das aktuell ausgeführte Roboterprogramm unterbrochen und die Wartungseinheit 300 aktiviert, in dem der schwenkbare Bügel 30 so gegenüber der Schleifscheibe 11 positioniert wird, dass die Reinigungsvorrichtung (d.h. die Bürste 33) der Schleifscheibe 11 gegenüber liegt (5, Schritt S1). Anschließend kann die Schleifscheibe 11 mit über die Düse 31 mit Wasser oder einem anderen Reinigungsmittel besprüht werden (5, Schritt S2). Dabei kann schon ein Teil der an der Schleifscheibe anhaftenden Partikel entfernt werden. Danach wird der Aktor 20 angesteuert, um die Schleifscheibe gegen die Bürste 33 zu drücken (5, Schritt S3). Die Kraft, mit der die Schleifscheibe 11 gegen die Bürste 33 drückt, kann (wie die Prozesskraft beim Schleifen) geregelt werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Motor der Schleifmaschine aktiviert, um die Schleifscheibe 11 zu rotieren, während sie gegen die Bürste gedrückt wird (5, Schritt S4). Währenddessen kann die Kraft, mit der die Schleifscheibe 11 gegen die Bürste 33 gedrückt wird, variiert werden. 5 is a flowchart illustrating a method using the method shown in FIG 2-4 shown in the grinder 100 integrated maintenance unit 300 can be carried out. For refreshing the grinding wheel 11 If necessary, the currently running robot program is interrupted and the maintenance unit 300 activated in which the swiveling bracket 30th so opposite the grinding wheel 11 positioned that the cleaning device (ie the brush 33 ) the grinding wheel 11 opposite ( 5 , Step S1 ). Then the grinding wheel 11 with over the nozzle 31 be sprayed with water or another cleaning agent ( 5 , Step S2 ). Part of the particles adhering to the grinding wheel can already be removed. Then the actuator 20 driven to the grinding wheel against the brush 33 to press ( 5 , Step S3 ). The force with which the grinding wheel 11 against the brush 33 presses can be regulated (like the process force during grinding). In the illustrated embodiment, the motor of the grinding machine is activated around the grinding wheel 11 to rotate while pressed against the brush ( 5 , Step S4 ). Meanwhile, the force with which the grinding wheel 11 against the brush 33 is varied.
Die Schritte S2, S3 und S4 müssen nicht notwendigerweise in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden. Die einzelnen Schritte können auch mehrfach durchgeführt werden. So können z.B. die Schritte S3 und S4 (Schleifscheibe gegen Bürste Drücken und Schleifscheibe rotieren) vor dem Schritt S2 (Besprühen mit Wasser) durchgeführt werden und anschließend die Schritte S3 und S4 wiederholt werden. In einem Ausführungsbeispiel kann die Schleifscheibe kann auch bereits während des Besprühens mit Wasser (Schritt S2) rotieren. Mit Hilfe einer Steuerung (vgl. z.B. 1, Steuerung 4) können verschiedenste Varianten des Wartungs-/Reinigungsprozesses implementiert werden. Am Ende kann die Wartungseinheit 300 wieder deaktiviert werden, indem der schwenkbare Bügel 30 durch Hochklappen wieder neben der Schleifmaschine positioniert wird, und der Schleifprozess kann bei Bedarf fortgesetzt werden.The steps S2 , S3 and S4 do not necessarily have to be carried out in the order shown. The individual steps can also be carried out several times. For example, the steps S3 and S4 (Press the grinding wheel against the brush and rotate the grinding wheel) before the step S2 (Spraying with water) and then the steps S3 and S4 be repeated. In one embodiment, the grinding wheel can already be sprayed with water (step S2 ) rotate. With the help of a controller (see e.g. 1 , Control 4th ) a wide variety of maintenance / cleaning processes can be implemented. In the end, the maintenance unit 300 can be deactivated again by the swiveling bracket 30th by repositioning it next to the grinding machine, and the grinding process can be continued if necessary.
Wie eingangs bereits erwähnt muss das Werkzeug nicht notwendigerweise rotieren. In manchen Ausführungsbeispiele werden umlaufende Werkzeuge verwendet, wie das z.B. ein Schleifband im Falle einer Bandschleifmaschine. Des weiteren können Schleif- oder Polierscheiben auch eine oszillierende Bewegung (Vibration) durchführen wie dies z.B. bei Schwingschleifern der Fall ist. In diesen Ausführungsbeispielen wird das Werkzeug beim Andrücken gegen die Bürste natürlich nicht gedreht sondern entsprechend der Funktionsweise der Werkzeugmaschine angetrieben.As already mentioned at the beginning, the tool does not necessarily have to rotate. In some embodiments, rotating tools are used, such as e.g. a sanding belt in the case of a belt sanding machine. Furthermore, grinding or polishing wheels can also perform an oscillating movement (vibration), such as e.g. is the case with orbital sanders. In these exemplary embodiments, the tool is of course not rotated when pressed against the brush but driven according to the mode of operation of the machine tool.
Im Folgenden werden einige der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zusammengefasst. Diesbezüglich sei erwähnt, dass es sich dabei um keine vollständige Auflistung von technischen Merkmalen, sondern lediglich um eine exemplarische Zusammenfassung handelt. Technische Merkmale der Ausführungsbeispiele lassen sich in der Regel kombinieren, um weitere Ausführungsbeispiele zu erhalten.Some of the exemplary embodiments described here are summarized below. In this regard, it should be mentioned that this is not a complete list of technical features, but only an exemplary summary. Technical features of the exemplary embodiments can generally be combined in order to obtain further exemplary embodiments.
Im Folgenden wird eine Vorrichtung für die robotergestützte Bearbeitung von Oberflächen beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung folgendes auf: eine Halterung, die an einem Manipulator montierbar ist, eine Bearbeitungsmaschine mit einem von einem Motor der Bearbeitungsmaschine antreibbaren Werkzeug (z.B. eine Schleifscheibe oder eine Polierscheibe) sowie einen Linearaktor zur Einstellung einer Relativposition des Werkzeugs relativ zur Halterung. Die Vorrichtung weist weiter eine Wartungseinheit mit einem schwenkbaren Bügel auf. Der Bügel ist so an der Halterung schwenkbar gelagert, dass die Wartungseinheit durch Schwenken des Bügels zumindest teilweise vor dem Werkzeug positioniert werden kann (vgl. 3). Bei heruntergeklapptem Bügel (zweite Position) befindet sich die Vorrichtung in einem Wartungsmodus. Bei hochgeklapptem Bügel (erste Position) behindert die Wartungseinheit eine Oberflächenbearbeitung nicht und die Vorrichtung befindet sich in einem normalen Betriebsmodus.A device for robot-assisted processing of surfaces is described below. According to one exemplary embodiment, the device has the following: a holder which can be mounted on a manipulator, a processing machine with a tool which can be driven by a motor of the processing machine (for example a grinding wheel or a polishing wheel) and a linear actuator for setting a relative position of the tool relative to the holder . The device also has a maintenance unit with a pivotable bracket. The bracket is pivoted on the bracket so that the Maintenance unit can be positioned at least partially in front of the tool by swiveling the bracket (cf. 3rd ). With the bracket folded down (second position), the device is in a maintenance mode. With the bracket folded up (first position), the maintenance unit does not hinder surface processing and the device is in a normal operating mode.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann die Wartungseinheit eine Reinigungsvorrichtung aufweisen, die durch Schwenken des Bügels dem Werkzeugs gegenüberliegend positioniert werden kann (vgl. 3, die Borsten der Bürste 33 sind der Schleifscheibe 11 zugewandt). Die Reinigungsvorrichtung kann eine Bürste für die Reinigung des Werkzeugs aufweisen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bürste so positionierbar, dass das Werkzeug mit Hilfe des Linearaktors gegen die Bürste der Reinigungsvorrichtung gedrückt werden kann (vgl. 4). Das Werkzeug kann sich währenddessen bewegen (z.B. rotieren). Zusätzlich oder alternativ kann die Reinigungsvorrichtung eine Düse aufweisen, über die Flüssigkeit/Emulsion oder Druckluft auf das Werkzeug aufgetragen werden kann.According to some exemplary embodiments, the maintenance unit can have a cleaning device which can be positioned opposite the tool by pivoting the bracket (cf. 3rd , the bristles of the brush 33 are the grinding wheel 11 facing). The cleaning device can have a brush for cleaning the tool. According to one embodiment, the brush can be positioned so that the tool can be pressed against the brush of the cleaning device with the aid of the linear actuator (cf. 4th ). The tool can move (e.g. rotate) during this. Additionally or alternatively, the cleaning device can have a nozzle via which liquid / emulsion or compressed air can be applied to the tool.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung einen Antrieb auf, der mit der Halterung und dem Bügel gekoppelt und dazu ausgebildet ist, die Wartungseinheit von der ersten Position in die zweite Position zu schwenken. In manchen Ausführungsbeispielen kann die Bearbeitungsmaschine einen Motor, der an der Halterung montiert ist, sowie eine Teleskopwelle aufweisen, die den Motor mit dem Werkzeug koppelt.According to one exemplary embodiment, the device has a drive which is coupled to the holder and the bracket and is designed to pivot the maintenance unit from the first position to the second position. In some embodiments, the machine tool may have a motor mounted on the bracket and a telescopic shaft that couples the motor to the tool.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Bearbeitungsmaschine eine Poliermaschine. In diesen Fällen kann die Wartungseinheit eine Düse aufweisen, die dazu ausgebildet ist, auf das Werkzeug (Polierscheibe) ein Poliermittel abzugeben, wenn sich der Bügel in der heruntergeklappten Position befindet (ähnlich wie in 3, die Bürste ist in diesen Fall nicht notwendig).In some embodiments, the processing machine is a polishing machine. In these cases, the maintenance unit can have a nozzle which is designed to dispense a polishing agent onto the tool (polishing disc) when the bracket is in the folded-down position (similar to that in FIG 3rd , the brush is not necessary in this case).
Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zur robotergestützten Oberflächenbearbeitung mit integrierter Wartungseinheit. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Positionieren einer an einer Halterung gelagerten Wartungseinheit in einer zweiten Position, indem die Wartungseinheit von einer ersten Position in die zweite Position geschwenkt wird. In der zweiten Position ist die Wartungseinheit vor einem Werkzeug einer Bearbeitungsmaschine positioniert ist. Das Werkzeug ist über einen Linearaktor mit der Halterung gekoppelt, und die Halterung ist an einem Manipulator montierbar.Another exemplary embodiment relates to a method for operating a device for robot-assisted surface processing with an integrated maintenance unit. According to one exemplary embodiment, the method comprises positioning a maintenance unit mounted on a holder in a second position by pivoting the maintenance unit from a first position into the second position. In the second position, the maintenance unit is positioned in front of a machine tool. The tool is coupled to the holder via a linear actuator, and the holder can be mounted on a manipulator.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren das Drücken des Werkzeugs gegen eine Komponente der Wartungseinheit mit Hilfe des Linearaktors. Währenddessen kann das Werkzeug von einem Motor der Bearbeitungsmaschine angetrieben werden. Diese Komponente kann z.B. eine Bürste sein (vgl. 3). Jedoch kann statt einer Bürste ein anderes Reinigungselement wie z.B. ein Schwamm oder eine mit Textil überzogene Oberfläche verwendet werden. In an anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder alternativ das Auftragen einer Flüssigkeit oder einer Emulsion auf das Werkzeug über mindestens eine Düse der Wartungseinheit oder das Anblasen des Werkzeug) mit Druckluft über die mindestens eine Düse. In einem einfachen Beispiel ist das Reinigungsmittel Wasser. In anderen Beispielen ist die Bearbeitungsmaschine eine Poliermaschine und über die Düse wird Poliermittel (Emulsion) auf das Werkzeug (Polierscheibe) aufgetragen.In some exemplary embodiments, the method comprises pressing the tool against a component of the maintenance unit using the linear actuator. In the meantime, the tool can be driven by a motor of the processing machine. This component can be a brush, for example (cf. 3rd ). However, instead of a brush, another cleaning element such as a sponge or a surface covered with textile can be used. In other exemplary embodiments, the method additionally or alternatively comprises the application of a liquid or an emulsion to the tool via at least one nozzle of the maintenance unit or the blowing of the tool) with compressed air via the at least one nozzle. In a simple example, the detergent is water. In other examples, the processing machine is a polishing machine and polishing agent (emulsion) is applied to the tool (polishing wheel) via the nozzle.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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WO 2017/174512 A1 [0004]WO 2017/174512 A1 [0004]
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EP 3325214 B1 [0021]EP 3325214 B1 [0021]
