DE3706081C2 - Vorrichtung zur Montage von Teilen mit einem Industrieroboter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Monta­ ge von Teilen mit einem Industrieroboter gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung zur Montage von Teilen mit einem Indu­ strieroboter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der Zeitschrift "wt-Z.: Industrielle Fertigung 1986, Nr. 10, S. 583 bis 584" bekannt.

Bei bekannten Vorrichtungen zur Montage von Teilen mit einem Industrieroboter werden die Steuereinheiten im so­ genannten "Teach-In-Betrieb" programmiert, da eine Off- line-Programmierung in der Regel nicht möglich ist: Auf­ grund von Fertigungstoleranzen der Industrieroboterkine­ matik und aufgrund von Rundungsfehlern bei der Errechnung der Soll-Koordinaten der Einzelachsen werden nämlich die gewünschten Punkte vom Industrieroboter nicht exakt ange­ fahren. Vielmehr liegt die Ist-Position des Industrierobo­ ters üblicherweise 0,1 mm bis 10 mm neben der programmier­ ten Soll-Position. Damit stellen die Off-line erstellten Ablaufprogramme nur eine "Rohversion" eines lauffähigen Industrieroboter-Bewegungsprogramms dar, das durch manuell durchzuführende Korrekturen im "Teach-In-Betrieb" nachtraglich verbessert werden muß.

Dies bedeutet, daß bei den bekannten Vorrichtungen nach jedem Umrüstvorgang beispielsweise für einen Produktwechsel die Teach-In-Programmierung der Steuereinheit des Industrieroboters wiederholt werden muß. Während des Teach-In-Vorgangs fällt die Vorrichtung für die Produktion aus.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Montage von Teilen mit einem Industriero­ boter anzugeben, bei der bei einem Produktwechsel oder einem sonstigen Umrüstvorgang keine nachfolgenden Teach- In-Programmiervorgänge erforderlich sind.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Überraschenderweise hat es sich herausgestellt, daß es weiterhin möglich ist, von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auszugehen, also von einer Vorrichtung, bei der der Industrieroboter nacheinan­ der Werkzeugwechsel zum Ergreifen der einzelnen Teile ausführt und sich - je nach Montageauftrag - der unter­ schiedlichsten Werkzeuge bedient.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, daß durch die definierte Festlegung der Zuführeinrichtungen und der Bereitstellungsmagazine an dem Grundkörper (Positionier­ mittel insbesondere in Form einer Schnellwechseleinrich­ tung) in Form eines Koordinatensystems in Verbindung mit der Erstellung der die einzelnen Absolutpositionen erfas­ senden Unterprogramme vor der Inbetriebnahme die fest­ gelegten Punkte auf dem Grundkörper von dem Industrierobo­ ter bei der Teilemontage exakt angefahren werden können. Bei Umrüstvorgängen auf andere Produkte müssen lediglich die entsprechenden Greifer, Teile in den Zuführeinrichtun­ gen und gegebenenfalls die Halteeinrichtungen am Grundkör­ per der Vorrichtung manuell ausgetauscht werden.

Damit ist nur ein einziger Teach-In-"Lernschritt" vor Inbetriebnahme der Vorrichtung erforderlich, bei dem die Off-line erstellten Unterprogramme der Steuereinheit auf die spezielle Kinematik des zur Vorrichtung gehörenden Industrieroboters und die speziellen Fertigungstoleranzen des Grundkörpers und des Industrieroboters angepaßt wer­ den. Diese einmalig erstellten Unterprogramme sind Bewe­ gungsprogramme, die für eine Bewegung der "Roboterhand" von einem "Ist-Bereitstellungsort" zu einem anderen "Ist- Bereitstellungsort" oder einem Verarbeitungsort sorgen.

Damit ergibt sich folgende Arbeitsweise der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung:

Alle Elemente, die der Industrieroboter für die Durchfüh­ rung der Montageaufgabe benötigt, wie beispielsweise Grei­ fer, sonstige Werkzeuge, Sondereinrichtungen, wie Halte­ einrichtungen etc. werden mit den Positioniermitteln im Arbeitsraum des Industrieroboters am Grundkörper posi­ tioniert. Für jede dieser Positionen wird bei der ersten Inbetriebnahme der Vorrichtung ein eigenes Unterprogramm in die Industrierobotersteuerung in bekannter Weise einge­ teacht. So können beispielsweise im Arbeitsraum des In­ dustrieroboters eine Reihe von Werkzeugpositionen defi­ niert werden. Durch Austausch der Werkzeuge ist es mög­ lich, daß sich der Industrieroboter mit den selben Pro­ grammen die unterschiedlichsten Werkzeuge, die jeweils an den festen Positionen bereitgestellt sind, über eine Werkzeug-Wechseleinrichtung einwechselt.

Ebenso werden die Zuführeinrichtungen für die Einzelteile, die beispielsweise Vibrationswendelförderer, Flächenmaga­ zine oder Stangenmagazine sein können, mittels der Posi­ tioniermittel an definierten Punkten im Arbeitsraum des Industrieroboters bereitgestellt. Für jeden dieser Orte, an denen Einzelteile bereitgestellt werden, kann wiederum ein unabhängiges Unterprogramm bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung erstellt werden, so daß sich der Industriero­ boter die entsprechenden Teile unabhängig davon, um was für Teile es sich handelt, mit dem zuvor eingewechselten Werkzeugen zur Durchführung der Montageaufgaben ergreifen kann.

Für die Positionierung von Halteeinrichtungen, beispiels­ weise Klemmeinrichtungen, mit denen Stecker für Kabelbäume festgehalten werden, sind prinzipiell zwei unterschied­ liche Vorgehensweisen möglich:

Der Industrieroboter kann diese Halteeinrichtungen selbst auf einer Platte, die eine weitgehend freie Positionierung erlaubt, beispielsweise einer Magnetspannplatte oder einem Lochbrett mit engem Lochabstand positionieren. Die Halte­ einrichtungen sind damit "richtig" zur Ist-Position des Roboterarms unabhängig von der Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position positioniert.

Daneben ist es auch möglich, die Halte­ einrichtungen fest am Grundkörper mittels weiterer Posi­ tioniermittel anzuordnen und entsprechende bei Inbetrieb­ nahme "eingeteachten" Unterprogramme für Bewegungsabläufe vorzusehen.

Ferner ist es auch möglich, die Halteinrichtungen in ihrer Bereitstellungsposition mit Positioniermittel zu positio­ nieren, so daß der Industrieroboter nach dem Einteach- Vorgang bei Inbetriebnahme der Vorrichtung die Haltein­ richtungen aus ihrem Bereitstellungsort entnehmen kann und sich eine dem jeweils herzustellenden Teil angepaßte Ar­ beitsumgebung aufbauen kann.

Bei Verwendung von Indexierstiften und Indexierbohrungen ist es vorteilhaft, wenn eine zusätzliche Fixierung über Fixierelemente, beispielsweise Elektromagnete oder der­ gleichen erfolgt.

Die vorstehend allgemein beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung kann von einem auf dem einschlägigen Gebiet tätigen Fachmann leicht mit im Prinzip bekannten Mitteln realisiert werden. Deshalb ist die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels entbehrlich.

In jedem Falle aber hat die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Reihe von Vorteilen:

Da der Industrieroboter für die jeweilige Montageaufgabe die notwendigen Peripherieteile selbst Bereitstellungs­ positionen entnimmt und die Handhabungs- und Montageauf­ gaben in dieser Peripherie durchführt, kann das gesamte Ablaufprogramm für den Industrieroboter Off-line erstellt werden.

Bei der Erstellung der Off-line-Programme werden die bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung in der Steuereinheit geteachten Unterprogramme für sämtliche Peripheriekom­ ponenten baukastenartig so zusammengesetzt, daß die Ab­ lauffolge des Industrieroboters der von ihm bzw. für ihn erstellten Umgebung angepaßt ist.

Bei einem Umrüstvorgang auf ein anderes Produkt müssen lediglich die entsprechenden Greifer, Vorrichtungen und Halteeinrichtungen am Grundkörper der Vorrichtung manuell ausgetauscht werden. Währenddessen kann ein zuvor erstell­ tes Off-line-Programm in die Industrieroboter-Steuerein­ heit eingelesen werden, das unter Zuhilfenahme der fest vorgegebenen Unterprogramme für Bewegungen zwischen durch den Aufbau der Vorrichtung vorgegebenen Punkte die weitere Montageaufgabe ausführt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Montage von Teilen mit

• - einem Industrieroboter, den eine Programmsteuereinrichtung steuert,
• - Bereitstellungsmagazinen für Werkzeuge und gegebenen­ falls Sondereinrichtungen, insbesondere Halteeinrichtungen für die zu montierenden Teile,
• - Zuführeinrichtungen für zu montierende Teile, und
• - einem Grundkörper, an dem bzw. auf dem die Bereit­ stellungsmagazine, die Zuführeinrichtungen sowie gege­ benenfalls die Sondereinrichtungen weit­ gehend frei positionierbar sind,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - an dem Grundkörper sind Positioniermittel in Form einer Schnellwechseleinrichtung vorgesehen, mittels derer die Zuführeinrichtungen und die Bereitstellungsmagazine derart positionierbar sind, daß sich der Bereitstellungs­ ort für das jeweilige Teil bzw. Werkzeug oder die Sonder­ einrichtung unabhängig von der Ausbildung des speziellen Bereitstellungsmagazins oder der Zuführeinrichtung immer an der selben durch den Aufbau der Vorrichtung vorgege­ benen Position befindet,
• - für jede dieser Positionen wird bei der ersten Inbetrieb­ nahme ein Unterprogramm in der Steuereinrichtung erstellt, das für eine Bewegung des Industrieroboters von einer durch den Aufbau der Vorrichtung vorgegebenen Position zu einer anderen durch den Aufbau der Vorrichtung vorgegebenen Position sorgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnellwechseleinrichtungen Indexierbohrungen im Grundkörper und Indexierstifte an den zu positionierenden Elementen oder umgekehrt aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Fixierelemente vorgesehen sind.