DE102019112029A1 - Verfahren zur Steuerung von Bremsvorrichtungen in einem Robotersystem sowie Roboter - Google Patents

Verfahren zur Steuerung von Bremsvorrichtungen in einem Robotersystem sowie Roboter Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft u.a. ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsvorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines mehrachsigen Roboterarms eines Gelenkarmroboters aufweisend eine Bremsaktivierungsvorrichtung (1) und ein Sperrelement (2), wobei die Antriebseinrichtung einen Rotor (4) mit zumindest zwei radialen Bremselementen (7) aufweist und die Bremsaktivierungseinrichtung (1) ausgebildet ist, das Sperrelement (2) bei Bedarf in Eingriff mit einem Bremselement (7) zu bringen, um eine Drehung des Rotors (4) zu stoppen, wobei eine erfasste Position zumindest eines Bremselements (7) mit einer gespeicherten absoluten Position in Bezug auf dieses Bremselement (7) verglichen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung einer Bremsvorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines mehrachsigen Roboterarms eines Gelenkarmroboters sowie entsprechende Robotersysteme.
  • Insbesondere für Roboter zum Einsatz im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) ist es zwingend erforderlich, aus Sicherheitsgründen für den Fall von Fehlfunktionen oder bei einem plötzlichen Ausfall der Energieversorgung eine Notstopp- bzw. -bremsvorrichtung vorzusehen, die ausgebildet ist, den Roboterarm so schnell wie möglich anzuhalten, um Verletzungen an einem Bediener des Robotersystems vorzubeugen bzw. um zu verhindern, dass der von dem Roboterarm im Zuge der von diesem auszuführenden Tätigkeit manipulierte Gegenstand oder der Roboterarm selbst beschädigt wird. Ein solcher Notstopp kann auch unmittelbar durch den Benutzer selbst, beispielsweise bei Betätigung eines Notschalters, hervorgerufen werden.
  • So sind beispielsweise für Gelenkarmroboter Bremsvorrichtungen in den unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt, mithilfe von welchen die Bewegung des Roboterarms zu einem abrupten Halt, zumindest zu einem sehr schnellen Halt innerhalb einer definierten Zeitspanne gebracht werden kann.
  • Das Europäische Patent Nr. 3 045 273 offenbart einen Bremsmechanismus, bei dem koaxial zur Motorwelle ein Reibungsring gelagert ist, mit dem ein Zapfen einer Sperrvorrichtung zusammenwirkt, indem im Notfall der Zapfen radial in den Reibungsring eingreift. Aufgrund der Tatsache, dass der Reibungsring relativ zu der Motorwelle unter einem definierten Reibungseingriff drehbar ist, wird eine geringe Bremsverzögerung der Drehbewegung bei Eingriff des radialen Zapfens realisiert.
  • Die Deutsche Patentanmeldung Nr. 10 2015 116 609 A1 offenbart eine Bremsvorrichtung, bei der auf der Motorwelle der Antriebseinrichtung ein Bremsstern drehfest angeordnet ist, der sechs radial abstehende und in Umfangsrichtung äquidistant angeordnete Zacken aufweist. Koaxial zu der Achse der Motorwelle ist eine Bremsaktivierungsvorrichtung vorgesehen, die einen Sperrbolzen in den Drehbereich des Bremssterns bei Bedarf, z.B. bei einer Notbremsung, zwingt, so dass ein Zacken des Bremssterns in Eingriff mit dem Sperrbolzen gelangt. Eine solche Bremsvorrichtung kann auch dazu ausgebildet sein, jedes Gelenk eines mehrachsigen Roboterarms im Stillstand des Roboters in der jeweiligen Lage zu blockieren.
  • Sind die absoluten Positionen der Zacken im Verhältnis zu der Motorwelle bekannt und in einem entsprechenden Speicher abgelegt, können über einen Drehgeber, der die aktuelle Winkelstellung der Motorwelle erfasst, und durch eine entsprechend ausgeprägte Steuerung prinzipiell auch die jeweiligen Positionen der Zacken ermittelt werden.
  • Die einmal ermittelten absoluten Positionen der Zacken ändern sich nicht, solange sich die relative Lage des Bremssterns in Bezug auf die Motorwelle bzw. den Rotor nicht verändert, bspw. wie beim Stand der Technik reibungsbedingt verrutscht. Aus diesen Gründen ist es vorgesehen, dass der Bremsstern mit dem Rotor drehfest, bspw. klebend, verbunden ist.
  • Dennoch ist es möglich, dass entsprechende Fehlerfälle in einer solchen gattungsgemäßen Bremsvorrichtung auftreten können, die einen Nothalt oder sogar eine vollständige Stillsetzung des Roboters erfordern können. Dabei tritt in Erscheinung, dass sich die absolute Position zumindest eines Zackens des Bremssterns im Laufe der Zeit oder schlagartig geändert hat. Abweichungen in Bezug auf die aktuelle Position können während einem Betrieb des Robotersystems beispielsweise auftreten, wenn sich der Zacken und/oder der Sperrbolzen plastisch verformt haben und/oder sich der Bremsstern im Verhältnis zum Rotor wider Erwarten verschoben hat. Um die Funktionssicherheit des Robotersystems und insbesondere der Bremsvorrichtungen der Gelenke zu gewährleisten, ist es daher zwingend notwendig, solche Abweichungen rechtzeitig zu erkennen bzw. zu detektieren.
  • Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsvorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines mehrachsigen Roboterarms eines Gelenkarmroboters zur Verfügung zu stellen, mittels welchem die genannten Fehlerfälle auf einfache Art und Weise erkannt werden können.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung mit einem Verfahren zur Steuerung einer Bremsvorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines mehrachsigen Roboterarms eines Gelenkarmroboters nach Anspruch 1.
  • Demzufolge betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsvorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines mehrachsigen Roboterarms eines Gelenkarmroboters aufweisend eine Bremsaktivierungsvorrichtung und ein Sperrelement, wobei die Antriebseinrichtung einen Rotor mit zumindest zwei radialen Bremselementen aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen sich jeweils ein freies Umfangssegment einschließen, und wobei die Bremsaktivierungseinrichtung ausgebildet ist, das Sperrelement bei Bedarf in Eingriff mit einem Bremselement zu bringen, um eine Drehung des Rotors zu stoppen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    • - Betätigen des Sperrelements;
    • - Verdrehen der Bremselemente bzw. des Rotors, bis ein erstes Bremselement unter einem definierten Drehmoment gegen das Sperrelement zur Anlage kommt;
    • - Erfassen der Position des gesperrten ersten Bremselements; und
    • - Vergleichen der erfassten Position mit einer gespeicherten absoluten Position des ersten Bremselements.
  • Vorzugsweise ist das Sperrelement als ein Bolzen ausgebildet, der in Eingriff mit einem Bremsstern, der zumindest zwei zackenartige, radial abstehenden Bremselemente aufweist, bzw. mit diesen Bremselementen gelangen kann.
  • Ist der Bremsbolzen und/oder ein Bremselement plastisch verformt, ist zumindest eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasste Position in Bezug auf das Bremselement im Verhältnis zu dem jeweiligen gespeicherten Wert fehlerhaft bzw. weicht davon ab.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung weist dieses die weiteren Schritte auf:
    • - Lüften des Sperrelements;
    • - Verdrehen des Rotors, bis ein zweites Bremselement unter einem definierten Drehmoment gegen das Sperrelement zur Anlage kommt;
    • - Erfassen der Position des gesperrten zweiten Bremselements; und
    • - Vergleichen der erfassten Position mit gespeicherten absoluten Positionen des zweiten Bremselements.
  • Der Bremsstern kann mehrere äquidistant angeordnete Bremselemente aufweisen, so dass es gemäß der Erfindung vorgesehen sein kann, dass die vorhergehend genannten Schritte entsprechend der Anzahl der vorhandenen Bremselemente wiederholt werden. Diese Schritte können grundsätzlich nur in einer Drehrichtung oder nacheinander in beiden Drehrichtungen durchgeführt werden.
  • Durch die Überprüfung aller Positionen entsprechend der Anzahl der vorhandenen Bremselemente kann festgestellt werden, ob sich der Bremsstern, der eigentlich drehfest mit dem Rotor verbunden sein soll, aus irgendwelchen Gründen relativ zu diesem verdreht hat, ohne dass tatsächlich irgendwelche Verformungen an den Bremselementen und/oder dem Bremsbolzen aufgetreten wären.
  • Um zusätzliche Kontrollschritte bereitzustellen, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass das Drehmoment bei Anlage des Sperrelements an dem oder den Bremselement(en) variiert wird. Unterschiedliche Drehmomente bzw. Drehgeschwindigkeiten erlauben es, beispielsweise zu überprüfen, ob sich der Bremsstern erst ab einem gewissen Drehmoment beginnt zu verschieben, weil z.B. sich die Verklebung zwischen dem Bremsstern und der Motorwelle beginnt aufzulösen. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass der Rotor bzw. der Bremsstern um mindestens eine Segmentbreite des Umfangssegments oder insgesamt um 360° verdreht wird. Dies gestattet es, sicher zu detektieren, dass ein deformierter Bremsbolzen vorliegt, da es gerade für einen solchen Fall wahrscheinlicher ist als bei einem deformierten Bremsstern, dass ein Umfangssegment nicht mehr freigegeben werden kann, da der Sperrbolzen klemmt.
  • Vorzugsweise werden die geschilderten Schritte des Verfahrens für jedes Gelenk eines mehrachsigen Gelenkarmroboters einzeln durchgeführt.
  • Lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens Positionsabweichungen feststellen, was gleichbedeutend ist mit einer Fehlfunktion der Bremsvorrichtung oder sogar einem Versagen der Bremsvorrichtung bzw. von Komponenten davon, ist es gemäß der Erfindung dann vorgesehen, dass zumindest die betroffene Bremsvorrichtung blockiert und/oder gleich der gesamte Gelenkarmroboter stillgesetzt wird.
  • Dabei werden die Positionsabweichungen mit einem vorab definierten und gespeicherten Schwellenwert verglichen. Nur wenn dieser Schwellenwert überschritten wird, wird eine Stillsetzung des Roboters veranlasst. Die Höhe des Schwellenwerts bzw. eines Schwellenwertbereichs berücksichtigt dabei die Auflösungen des Encoders zur Messung der Winkelstellung des Rotors, eventuelle Messungenauigkeiten, Nichtlinearitäten oder materialbedingte Flexibilitäten und Nachgiebigkeiten von einzelnen Komponenten, so dass es nicht zu Fehlinterpretationen kommt.
  • Eine Steuerung des Robotersystems oder zumindest des Gelenks kann entsprechende Auswertealgorithmen hierfür aufweisen.
  • Idealerweise werden die oben genannten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens nacheinander für ein erstes Gelenk des mehrachsigen Roboterarms durchgeführt, und bei erfolgreicher Positionsbestimmung ohne erkannte Abweichungen in Bezug auf dieses erste Gelenk diese Schritte des Verfahrens für ein zweites Gelenk durchgeführt, das auf das erste Gelenk folgt. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens werden diese Schritte konsekutiv in einer der beiden Reihenfolgen der Gelenke des mehrachsigen Roboterarms für jedes Gelenk einzeln durchgeführt, also in der Reihenfolge der Achsen. Mit anderen Worten, alle Bremsvorrichtungen der einzelnen Gelenke des Roboterarms werden von seinem einen Ende, bspw. dem einen Effektor tragenden distalen Ende, zu seinem anderen Ende, bspw. der stationären Basis, oder umgekehrt überprüft und die jeweiligen tatsächlichen Positionen der Bremselemente und/oder des Bremssterns so „vermessen“.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm, umfassend Programmanweisungen, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung der Schritte des geschilderten Verfahrens veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft, sowie eine diesbezügliche Datenträgervorrichtung. Ebenso betrifft die Erfindung ein Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung ausgestaltet ist derart, dass das geschilderte Verfahren auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
  • Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auch auf ein Robotersystem mit einem mehrachsigen Roboterarm aufweisend Mittel jeweils zur Ausführung des geschilderten Verfahrens.
  • Wie erwähnt umfasst der Schritt des Erfassens der aktuellen Position des zumindest einen Bremselements, dass diese Position aus gespeicherten absoluten Positionen in Bezug auf dieses zumindest eine Bremselement im Verhältnis zu einer mittels eines Encoders detektierten absoluten Position des Rotors bzw. der Motorwelle und damit zu der absoluten Position des relativ zu der Motorwelle ja stationär angeordneten Sperrelements bestimmt, vorzugsweise berechnet wird.
  • Vor Durchführung dieses Schritts kann es daher notwendig sein, die absoluten Positionen des zumindest einen Bremselements des Bremssterns, vorzugsweise aller Bremselemente, im Verhältnis zu dem Rotor und damit zu der Motorstellung zu erfassen oder zu detektieren.
  • Dies kann physikalisch über das Abgreifen von entsprechenden Werten mittels entsprechender Drehgeber, Drehpositionssensoren und dergleichen erfolgen, die mit den jeweiligen Elementen auf entsprechende Art und Weise zusammenwirken, bspw. mittels an sich bekannter Hall-Elemente; bevorzugt sollen diese Positionen aber gemäß der Erfindung über eine entsprechend ausgeprägte Steuerungslogik bestimmt, d.h. vorzugsweise berechnet werden.
  • Auf diese Art und Weise entfällt eine Notwendigkeit, zusätzliche Sensoren zu verwenden und an geeigneten Stellen innerhalb der Bremsvorrichtung anzubringen. Der Bauraum für die Bremsvorrichtung und damit die Antriebseinrichtung muss dadurch nicht unnötig eingeschränkt werden.
  • Der Bestimmung der Positionen als solcher kommt an sich eine eigenständige erfinderische Bedeutung zu. Aus diesen Gründen betrifft die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt ein getrenntes oder mit dem vorhergehend geschilderten Verfahren kombiniertes Verfahren zur Steuerung einer Bremsvorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines mehrachsigen Roboterarms eines Gelenkarmroboters aufweisend eine Bremsaktivierungsvorrichtung und ein Sperrelement, wobei die Antriebseinrichtung einen Rotor mit zumindest zwei radialen Bremselementen aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen sich jeweils ein freies Umfangssegment einschließen, und wobei die Bremsaktivierungseinrichtung ausgebildet ist, das Sperrelement bei Bedarf in Eingriff mit einem Bremselement zu bringen, um eine Drehung des Rotors zu stoppen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
    • - Betätigen des Sperrelements;
    • - Verdrehen der Bremselemente, bis ein erstes Bremselement unter einem definierten Drehmoment gegen das Sperrelement zur Anlage kommt;
    • - Erfassen der Position des gesperrten ersten Bremselements;
    • - Lüften des Sperrelements;
    • - Verdrehen der Bremselemente, bis ein zweites Bremselement unter einem definierten Drehmoment gegen das Sperrelement zur Anlage kommt;
    • - Erfassen der Position des gesperrten zweiten Bremselements; und
    • - Festlegen der erfassten Positionen als absolute Positionen der Bremselemente im Verhältnis zu einer absoluten Position des Rotors, die vorzugsweise gemessen wird und die Motorstellung widerspiegelt.
  • Idealerweise werden diese Schritte sofort nach Fertigstellung der Montage eines solchen Roboterarms und bei Inbetriebnahme durchgeführt. Mit anderen Worten, der Motor der Antriebseinrichtung treibt den Rotor mit dem Bremsstern an und wird gegen den sich in einer Sperrstellung befindlichen Bolzen geregelt, wobei ein ausreichend hoher Strom angelegt wird, so dass sichergestellt werden kann, dass der Bolzen auf alle Fälle gegen ein radiales Bremselement des Bremssterns anliegt. Danach wird der Bolzen gelüftet und der Bremsstern um den jeweiligen Abstand (d.h. kurze oder lange Strecke) innerhalb des Umfangssegments, in dem der Bolzen anfänglich liegt, verfahren.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens kann das Drehmoment bei Anlage des Sperrelements an dem Bremselement variiert werden, um sicherzustellen, dass tatsächlich ein vollständiges Anliegen vorliegt.
  • Mittels dieses Verfahrens gemäß der Erfindung ist es möglich, den Bremsstern quasi zu „vermessen“. Dieser muss daher nicht mit hohen Toleranzen gefertigt werden. Ggfs. beim Einbau des Bremssterns auftretende Verformungen haben keinen Einfluss.
  • Bevorzugt werden die so erhaltenen absoluten Positionen in einem dem Gelenk zugeordneten Speicher in der Antriebseinrichtung abgelegt. Dies hat den Vorteil, dass bei Ausbau einer Antriebseinrichtung und nachfolgendem Einbau die einmal ermittelten Positionsdaten nicht nochmalig erfasst werden müssen. Diesbezüglich muss die Bremsvorrichtung daher nicht mehr kalibriert werden, sofern keine Instandhaltungs- oder Reparaturarbeiten unmittelbar an dieser durchgeführt oder Komponenten davon ausgetauscht werden mussten. Die diesbezüglichen Daten können jedoch auch, insbesondere zusätzlich in einem Mastercontroller des Robotersystems abgelegt werden.
  • Die vorhergehend genannten Schritte müssen daher genau doppelt so oft wie die Anzahl der am Rotor äquidistant angeordneten Bremselemente wiederholt werden, da ja jedes Bremselement je nach Drehrichtung von seinen beiden Seiten an den Bolzen zum Anliegen kommen kann. Demzufolge können diese Schritte in einer Drehrichtung, oder nacheinander in beiden Drehrichtungen durchgeführt werden, und zwar für jedes Gelenk eines mehrachsigen Gelenkarmroboters einzeln.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des anhand der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen
    • 1 exemplarisch eine perspektivische Darstellung einer Bremsvorrichtung gemäß der Erfindung;
    • 2 eine schematische Darstellung der Segmente eines Bremssterns sowie die diesbezüglichen Positionen der einzelnen Elemente;
    • 3 eine schematische Darstellung der Segmente bei einem Winkelversatz des Bremssterns; und
    • 4 exemplarisch ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die in 1 schematisch gezeigte Bremsvorrichtung gemäß der Erfindung lässt sich vorzugsweise stirnseitig an einem Ende einer Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines Roboterarms anbringen, vorzugsweise in einer Gelenkvorrichtung, wie diese in der Deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2016 004 787.9 beschrieben ist.
  • Die Bremsvorrichtung gemäß der Erfindung weist eine Bremsaktivierungsvorrichtung 1 auf, die beispielsweise als magnetaktivierter Halte- oder Federmechanismus ausgebildet sein kann. Die Bremsaktivierungsvorrichtung 1 ist konzipiert und ausgestaltet, bei Bedarf, z.B. bei einem unerwarteten Stromausfall, ein Sperrelement in der Form eines Bolzens 2 zu aktivieren, wodurch der Bolzen 2 dann bspw. durch eine Feder nach oben getrieben wird.
  • Mittels einer Lagerscheibe 3, die gehäusefest ist, d.h. mit einem nicht gezeigten Gehäuse der Antriebseinrichtung verbunden ist, kann eine Motorwelle bzw. ein Rotor 4 der Antriebseinrichtung über bekannte, nicht dargestellte Lager gelagert sein. Die Bremsaktivierungsvorrichtung 1 mit dem Bolzen 2 ist an der Lagerscheibe 3 stationär angeordnet.
  • Der Rotor 4 trägt ein Bremselement in der Form eines Bremssterns 5, der mit dem Rotor 4 drehfest über eine sich axial erstreckende Hülse 6 verbunden, bspw. verklebt ist.
  • Der Bremsstern 5 weist drei in einem gleichen Umfangswinkel zueinander beabstandete Stege 7 auf, die sich radial von einem Innenring 8 des Bremssterns 5 erstrecken.
  • Mittels der vorzugsweise magnetbetätigten Bremsaktivierungsvorrichtung 1 kann der Bolzen 2 zwischen einer Sperrstellung, die dieser ohne Energiezufuhr einnimmt, und einer bei Energiezufuhr eingenommenen Freigabestellung bewegt werden. Die 1 zeigt den Bolzen 2 in einer solchen Freigabestellung; dieser Bolzen 2 befindet sich in Axialrichtung gesehen unterhalb des rotierenden Bremssterns 5 angeordnet, folglich außerhalb eines Eingriffs mit einem der Stege 7. Bei Energieabschaltung wird der Bolzen durch eine Federkraft einer Feder, die dann durch einen nicht mehr aktivierten Magneten freigegeben wird, in Richtung zu dem Bremsstern 5 gezwungen und gelangt damit zwischen zwei benachbarte Stege 7 des rotierenden Bremssterns 5, wodurch eine abrupte Abbremsung der Antriebswelle bzw. des Rotors 4 dann realisiert wird, sobald der nächste Steg 7 gegen den Bolzen 2 stößt.
  • In der 2 ist schematisch die Segmentierung des Bremssterns 5 mit den relativen Positionen der einzelnen Stege 7 und des Bolzens 2 gezeigt.
  • Die Stege 7 sind in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet, d.h. bei drei Stegen 7 sind ihre mittigen radialen Achsen S um 120° voneinander beabstandet. Da die Stege 7 konstruktionsbedingt selbst eine gewisse Breite aufweisen, wie die 1 zeigt, bspw. eine umfängliche Erstreckung US von 40°, schließen die Ränder 9 der Stege 7, gegen die der Bolzen 2 zur Anlage kommt, freie Umfangssegmente U mit einer Winkelerstreckung von 80° ein.
  • Da die Positionen der beidseitigen Ränder 9 eines jeden Stegs 7 im Verhältnis zur Winkelstelleng des Rotors 4 und damit der Motorstellung vorab ermittelt und abgespeichert wurden, und da die absolute, da stationäre Position PB des Bolzens 2 bekannt ist, kann im Folgenden dann über die Erfassung der Winkelstellung des Rotors 4 bzw. der Motorwelle in der Steuerung ermittelt werden, wo sich die einzelnen Positionen der Ränder 9 befinden, und damit dasjenige Umfangssegment UB bestimmt werden, in dem sich der Bolzen 2 nach einer durchgeführten Bremsung oder Blockierung tatsächlich befindet.
  • In der 3 ist schematisch gezeigt, wie sich die Positionen der Ränder 9 bei einem nicht gewollten Verrutschen des Bremssterns 5 im Verhältnis zu der Achse des Rotors 4 verändert haben. Durch ein Anfahren des Bremssterns 5, und zwar eines jeden Bremselements 7 an den Bremsbolzen 2 kann über entsprechende in der Steuerung implementierte Algorithmen erkannt werden, dass sich die Ränder 9' der einzelnen Stege 7 um einen Winkel λ in einer Drehrichtung verschoben haben. Dieser Winkel λ wird mit einem gespeicherten Schwellenwert λmax für diesen Winkel λ verglichen und im Falle des Überschreitens veranlasst die Steuerung eine Stillsetzung des diese Bremsvorrichtung betreffenden Gelenks und damit auch des gesamten Roboters.
  • In der 4 ist schematisch ein Ablaufdiagramm in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren gezeigt.
  • In einem ersten Schritt S1 wird der Sperrbolzen 2 betätigt, so dass in einem nachfolgenden Schritt S2 bei einem Verdrehen des Bremssterns 2 ein erster Steg 7 unter einem definierten Drehmoment gegen den Sperrbolzen 2 zur Anlage kommt. Da die ursprüngliche Position des zur Anlage kommenden Randes 9 dieses Stegs 7 bekannt ist, kann über das Maß der Verdrehung in einem weiteren Schritt S3 berechnet werden, ob diese ursprüngliche Position des Randes 9 unter Berücksichtigung gewisser Toleranzbereiche, die Einfluss auf den Schwellenwert Amax nehmen, beibehalten wird, oder ob eine Abweichung A erkennbar ist, mithin eine neue Position des Randes 9' erfasst werden konnte.
  • In einem Vergleichsschritt S4 wird diese Abweichung A mit dem Schwellenwert Amax verglichen. Bewegt sich diese noch in einem Bereich, der eine ausreichende Funktionsfähigkeit der Bremsvorrichtung indiziert, wird in einem Schritt S5 das Robotersystem für einen weiteren Betrieb freigegeben. Wird diese Schwellenwert Amax jedoch überschritten, wird gemäß der Erfindung der Roboter in einem alternativen Schritt S6 stillgesetzt.
  • Die vorhergehend geschilderten Schritte werden idealerweise bei Aktivierung eines Roboters für jedes Gelenk des mehrachsigen Roboterarms einzeln, vorzugsweise konsekutiv von einem Ende zu seinem anderen Ende durchgeführt, und dann vorzugsweise wieder in festgelegten zeitlichen Abständen über die Einsatzdauer des Roboters.
  • 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
    • EP 3045273 [0004]
    • DE 102015116609 A1 [0005]
    • DE 102016004787 [0036]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Bremsvorrichtung für eine Antriebseinrichtung eines Gelenks zwischen zwei Gliedern eines mehrachsigen Roboterarms eines Gelenkarmroboters aufweisend eine Bremsaktivierungsvorrichtung (1) und ein Sperrelement (2), wobei die Antriebseinrichtung einen Rotor (4) mit zumindest zwei radialen Bremselementen (7) aufweist, die in Umfangsrichtung zwischen sich jeweils ein freies Umfangssegment (U) einschließen, und wobei die Bremsaktivierungseinrichtung (1) ausgebildet ist, das Sperrelement (2) bei Bedarf in Eingriff mit einem Bremselement (7) zu bringen, um eine Drehung des Rotors (4) zu stoppen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Betätigen des Sperrelements (2); - Verdrehen der Bremselemente (7), bis ein erstes Bremselement (7) unter einem definierten Drehmoment gegen das Sperrelement (2) zur Anlage kommt; - Erfassen der Position des gesperrten ersten Bremselements (7); und - Vergleichen der erfassten Position mit einer gespeicherten absoluten Positionen des ersten Bremselements (7).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, die weiteren Schritte aufweisend: - Lüften des Sperrelements (2); - Verdrehen des Rotors (4), bis ein zweites Bremselement (7) unter einem definierten Drehmoment gegen das Sperrelement (2) zur Anlage kommt; - Erfassen der Position des gesperrten zweiten Bremselements (7); und - Vergleichen der erfassten Position mit gespeicherten absoluten Positionen des zweiten Bremselements (7).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Drehmoment bei Anlage des Sperrelements (2) an dem oder den Bremselement(en) (7) variiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der Rotor (4) mehrere äquidistant angeordnete Bremselemente (7) aufweist, aufweisend den Schritt: - Wiederholen der Schritte entsprechend der Anzahl der vorhandenen Bremselemente (7).
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem diese Schritte in einer Drehrichtung; oder nacheinander in beiden Drehrichtungen durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Verfahren für jedes Gelenk eines mehrachsigen Gelenkarmroboters einzeln durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Bremsvorrichtung blockiert und/oder der Gelenkarmroboter stillgesetzt wird, wenn die erfasste(n) Position(en) von der(n) gespeicherten Position(en) um einen definierten Schwellenwert (λmax) abweicht/en.
  8. Computerprogramm, umfassend Programmanweisungen, die einen Prozessor zur Ausführung und/oder Steuerung der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 veranlassen, wenn das Computerprogramm auf dem Prozessor läuft.
  9. Datenträgervorrichtung, auf der ein Computerprogramm gemäß Anspruch 8 gespeichert ist.
  10. Computersystem mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung, wobei die Datenverarbeitungsvorrichtung ausgestaltet ist derart, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auf der Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt wird.
  11. Robotersystem mit einem mehrachsigen Roboterarm aufweisend Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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