DE3331393C2

DE3331393C2 - Verfahren zur Bestimmung der Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Werkstückes

Info

Publication number: DE3331393C2
Application number: DE3331393A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lidköping Karlsson
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1986-03-27
Also published as: DE3331393A1; SE429583B; SE8205233D0; JPS5987312A; US4521966A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Gegenstandes. Der Gegenstand hat einen bekannten Durchmesser und ist auf einer flachen Oberfläche aufgelegt. Ein Sensor (5), der das Vorhandensein des Gegenstandes anzeigt, wird über die Oberfläche in einem vorbestimmten Weg geführt, der eine Anzahl von Geraden (8) umfaßt, die sich über die Oberfläche erstrecken, wobei der größte Abstand (a) zwischen zwei Wegabschnitten kleiner als der Radius (R) des Gegenstandes (1) ist. Die Lage des Sensors (5) auf dem Weg wird an zwei Punkten (b, c) gemessen, in denen der Weg die Mantelfläche des Gegenstandes schneidet. Der Mittelpunkt des Gegenstandes kann aufgrund der Lage der beiden Punkte (b, c) bestimmt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Werkstückes mit einem bekannten Durchmesser auf einer vorzugsweise ebenen Oberfläche.

Sogenannte Arbeitsroboter werden oft benutzt, um Werkstücke den Bearbeitungsmaschinen zuzuführen oder von diesen abzuführen. Die Werkstücke sind gewöhnlich auf einer ebenen Oberfläche neben den entsprechenden Maschinen angeordnet, wobei ihre Lage auf dieser Oberfläche nicht vorbestimmt ist. Damit ein Arbeitsroboter in der Lage ist, ein Werkstück aufzunehmen, muß die Lage des Werkstückes bestimmt werden.

Es ist eine Koordinaten-Meßmaschine mit einem in einer V-Richtung verschieblich geführten Hauptschlitten und einem daran in einer X-Richtung verschieblich geführten Tasterschütten, der einen nach unten ragenden Meßtaster trägt, und mit einer mit dem Meßtaster verbundenen Anzeigeeinrichtung zur Sichtanzeige der jeweils an einem zu untersuchenden Werkstück gemessenen Koordinatenwerte bekanntgeworden, bei der am Hauptschlitten Antriebsmittel angeordnet sind, welche derart mit dem Hauptschlitten und dem Tasterschlitten zusammenwirken, daß auf dem Meßtaster in der X-Richtung und der V-Richtung jeweils eine konstante Kraft ausgeübt wird, der Art, daß der Meßtaster bei jedem Meßpunkt eine Reihe von aufeinanderfolgenden Meßpunkten des zu untersuchenden Werkstücks unabhängig von der jeweiligen Meßtasterposition mit der gleichen Meßkraft angreift (DE-OS 25 46 544). Diese bekannte Einrichtung ist nicht in der Lage, die Meßpunkte selbst zu finden, sie kann nur ihre relativen Positionen messen. Dabei muß der Meßtaster von Hand in die entsprechenden Lagen geführt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit denn automatisch, leicht und wirkungsvoll die Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Werkstückes mit einem bekannten Durchmesser, das auf einer Fläche aufliegt, bestimmt werden kann, so daß dieses Werkstück automatisch von einem Roboter aufgenommen und einer Werkzeugmaschine zugeführt bzw. von d;eser abgeführt werden kann.
Nach der vorliegenden Erfindung wird dies i'.adurch

to erreicht daß ein Sensor zur Anzeige des Vorhandenseins eines Werkstückes über diese Oberfläche längs eines bekannten Weges, der eine Anzahl von Geraden umfaßt, die über die Fläche sich erstrecken, geführt wird, wobei der größte Abstand zwischen zwei benachharten Wegabschnitten kleiner als der Radius des Werkstückes ist, daß mit Hilfe des Sensors, der mit Mitteln zum Messen der Lage des Sensors auf dem Weg verbunden ist, die Lage in den beiden Punkten bestimmt wird, wo der Weg die Mantelfläche des Werkstückes schneidet und der Sensor Anzeigeimpulse aussendet, und daß die Lage des Mittelpunktes des Werkstückes auf der Basis der Messung der Lage des Sensors bestimmt wird.
Zur Bestimmung der Lage der Mittelpunkte einer Vielzahl von kreisförmigen Werkstücken mit gleichem Durchmesser auf einer vorzugsweise ebenen Oberfläche, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, die Werkstücke ohne gegenseitige Überlappung anzuordnen und jedes Werkstück nach seiner Lagebestimmung von der Oberfläche zu entfernen, bevor die Lage des nächsten Werkstückes bestimmt wird.

Durch die Anwendung der Erfindung kann der Roboter so ausgebildet werden, daß er ein Werkstück, das am Rande der Fläche abgelegt ist, aufnehmen kann, so daß das Handling, d. h. das Zu- und Abführen zu einer Werkzeugmaschine in einfacher und flexibler Weise automatisiert werden kann. Der Roboter muß keine Suchbewegungen ausführen, um die Lage d^s aufzunehmenden Werkstückes zu bestimen, und kann somit schnell arbeiten.

Nachstehend wird die Erfindung in Einzelheiten in Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 zeigt die Draufsicht und

F i g. 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Eine Anzahl von kreisförmigen Werkstücken 1,2 und 3 sind auf einer vorzugsweise ebenen Fläche angeordnet. Ein Sensor 5, der z. B. induktiv, kapazitiv oder optisch die Anwesenheit eines Werkstückes anzeigt, ist auf einem Schlitten angeordnet, der längs einer Führung 7 'ind diese wiederum lägs einer Führung 6 unter einem Winkel zur Führung 7 verschiebbar angeordnet ist. Mit dieser Anordnung kann der Sensor 5 über die Oberfläehe 4 über einen Weg bewegt werden, der eine Anzahl von vorzugsweise geraden Linien über der Oberfläche darstellt, wobei der größte Abstand a zwischen zwei benachbarten Geraden kleiner als der Radius R der Werkstücke sein soll, deren Mittelpunkte bestimmt werden sollen. Die Lage des Sensors 5 auf dem Weg wird durch geeignete Mittel gemessen. Dies kann geschehen durch Messen der Lage der Führung 6 oder der Führung 7 und der Lage des Sensors 5 auf der Führung 7.
Die Lage des Sensors 5 wird in zwei Punkten bcstimmt, in denen der Weg die Mantelfläche des Werkstückes, das unter dem Sensor liegt, schneidet, wobei der Sensor jeweils einen Anzeigeimpuls aussendet. Bei Kenntnis der Lagen dieser Punkte und des Durchmes-

sers der Mantelfläche des Werkstückes kann die Lage des Mittelpunktes dieses Werkstückes auf der Fläche 4 bestimmt werden. Wenn die Oberfläche durch die rechtwinkligen Koordinatenachsen χ und y definiert ist, die angegebenen Schnittpunkte der Mantelfläche des Werkstückes 1 und des Weges des Sensors 5 die Punkte b und c sind, die Wegabschnitte parallel zu der y-Achse und der Abstand zwischen zwei Wegabschnitten a ist, dann gelten die Beziehungen:

Xc = η ■ α

(c-«²

die Lage des Sensors 5 auf der Führung und den Winkel der Führung zu einer vorgegebenen Referenzlage bezogen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf anderen Gebieten als das Handfing von Werkstücken angewendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Yc =

c+b

wobei

Yc

die Anzahl der Wegabschnitte von X= 0 und die Koordinaten des Mittelpunktes r^ss Werkstückes 1 sind.

Eine Vorrichtung zur Steuerung z. B. des Roboterarmes zur Bewegung zur Position Xc, Yc zur Aufnahme des Werkstückes kann mit den Mitteln zur Bestimmung der Lage des Werkstückes mit Hilfe des Sensors 5 verbunden werden. Die Punkte b und c werden dann durch diese Mittel angegeben und bestimmen die Lage Xc, Yc, wenn der Weg und der Durchmesser des Werkstückes bekannt sind.

Häufig ist eine Mehrzahl von Werkstücken zur gleichen Zeit auf der Oberfläche 4 angeordnet. Dabei dürfen die Werkstücke nicht einander überlappen, weil sonst der Sensor 5 mehr als ein Werkstück ohne Anzeigen überschreitet, was zu falschen Lagebestimmungen führt. Es ist weiterhin empfehlenswert, daß ein Werkstück, sobald seine Lage bestimmt ist, entfernt wird, so daß es nich*. mehrfach vom Sensor überstrichen wird. Wenn mehrere Lageanzeigen zugelassen werden sollen, ist es notwendig, komplizierte Vorkehrungen zu treffen, um festzuhalten, weiche Anzeigen zum gleichen Werkstück gehören. Solche Vorkehrungen sind selbstverständlich möglich und können vorteilhaft sein, wenn z. B. mehr als ein Roboter gleichzeitig verschiedene Werkstücke aufnehmen. Wenn die Werkstücke Ringe sind, kann der Sensor 5 en'weder zwei oder vier Anzeigen angeben, wenn er ein Werkstück überstreicht. In diesem Falle sind besondere Vorkehrungen notwendig, um festzustellen, welche Anzeigen zum gleichen Werkstück gehören. So können zwei Sensoren in einer gewissen Entfernung nebeneinander angeordnet werden, die geringfügig größer als die Wandstärke der Ringe ist, wobei die Anzeige der Lage nur ausgeführt wird, wenn beide Sensoren betätigt werden.

Es ist möglich, im Rahmen der Ansprüche Abwandlungen der Erfindung zu treffen. So müssen die Geraden 8 nicht parallel zu den Begrenzungskanten der Oberfläche 4 sein, noch müssen sie parallel zueinander sein. Jedoch muß in jedem Fall der größte Abstand zwischen so benachbarten Geraden geringer als der Radius des Werkstückes sein, dessen Lage bestimmt werden soll. Die Vorrichtung zur Führung des Sensors 5 über die Oberfläche 4 kann dabei auch anders ausgebildet sein, als vorstehend beschrieben. So kann der Sensor 5 längs rs einer einzigen Führung i.«wegt werden, die selbst geschwenkt wird, so daß sie über die gesamte Fläche streicht, wobei die Koordinaten der Anzeigepunkte auf

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Lage des Mittelpunktes eines kreisförmigen Werkstückes mit einem bekannten Durchmesser auf einer vorzugsweise ebenen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (5) zur Anzeige des Vorhandenseins eines Werkstückes über diese Oberfläche längs eines bekannten Weges, der eine Anzahl von Geraden (8) umfaßt, die über die Fläche sich erstrekken. geführt wird, wobei der größte Abstand fa/zwischen zwei benachbarten Wegabschnitten kleiner als der Radius R des Werkstückes ist, daß mit Hilfe des Sensors, der mit Mitteln zum Messen der Lage des Sensors auf dem Weg verbunden ist, die Lage in den beiden Punkten (b, c) bestimmt wird, wo der Weg die Mantelfläche des Werkstückes schneidet und der Sensor Anzeigeimpulse aussendet, und daß die Lage de* Mittelpunktes des Werkstückes auf der Basis der Messung der Lage des Sensors bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Bestimmung der Lage der Mittelpunkte einer Vielzahl von kreisförmigen Werkstücken mit gleichem Durchmesser auf einer vorzugsweise ebener. Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke (1, 2, 3) ohne gegenseitige Überlappung angeordnet werden und daß jedes Werkstück nach seiner Lagebestimmung von der Oberfläche entfernt wird, bevor die Lage des nächsten Werkstückes bestimmt wird.