DE3710688A1 - Roboterfuehrbares werkzeug - Google Patents
Roboterfuehrbares werkzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein roboterführbares Werkzeug
mit einem Kupplungsflansch zum Anschluß an den Arm eines In
dustrieroboters.
Damit Werkzeuge von einem Roboter automatisch geführt werden
können, muß zunächst die zu fahrende Bahn bestimmt werden. Dies
geschieht häufig in einer Lernphase derart, daß zunächst mit
einem Fühler, der auch durch das Werkzeug gebildet sein kann,
eine Kontur sukzessive abgetastet wird und durch eine definier
te Auslenkung des Fühlers bestimmte Werte der Kontur als Posi
tionszwischenpunkte abgespeichert werden (Raumpunktgenerierung).
Aus diesen abgespeicherten Punkten wird dann in nachfolgenden
Bearbeitungsvorgängen jeweils wieder die erforderliche Bahn be
rechnet und als Steuerungswert den einzelnen Bewegungsachsen
des Roboters vorgegeben. Da infolge von Toleranzen der einzel
nen Werkstücke, Aufspannfehlern usw. nicht immer damit gerech
net werden kann, daß die bei einem ersten Werkstück gefahrene
Bahn auch stets bei nachfolgenden Werkstücken eingehalten wer
den kann, z. B. im Falle einer Entgratung oder einer Schleifbe
arbeitung, muß auch hier das Werkzeug im bestimmten Umfang von
der vorgegebenen Bahn abweichen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für ein
Werkzeug der eingangs genannten Art eine einfache nachgiebige
Aufhängung zu schaffen, durch die das Werkzeug bei der Raumpunkt
generierung als Fühler und bei den nachfolgenden Bearbeitungs
vorgängen - auch sehr komplizierter Art - benutzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsemäß dadurch gelöst, daß das Werk
zeug schwenkbar am Kupplungsflansch aufgehängt und über min
destens einen Druckluftzylinder einstellbar federnd am Flansch
abgestützt ist.
Auf diese Weise kann das Werkzeug definiert von einem vorgegebe
nen Weg abweichen. Ordnet man dem Druckluftzylinder ein Meß
system zu, z. B. auf induktiver Basis, so läßt sich diese Abwei
chung gezielt feststellen und für weitere Zwecke verwenden. Wer
den insbesondere Grenzwerte überschritten, so kann eine Stö
rungsanzeige abgegeben werden.
Die definierte Nachgiebigkeit des Werkzeuges, sei sie während
der Erzeugung von Zwischenwerten oder sei sie während eines
späteren Bearbeitungsvorganges von Werkstücken, kann durch ei
nen einfach oder doppelt wirkenden Druckluftzylinder erreicht
werden. Der doppelt wirkende Druckluftzylinder hat den Vorteil,
daß das Werkzeug von einer definierten Nullstellung aus, z. B.
der Mittelstellung, in zwei Richtungen angefedert werden kann.
Der Vorteil einer definierten Anfederung liegt darin, daß
durch ein von der Programmsteuerung des Roboters betätigtes
Proportionaldruckregelventil der Druck im Druckzylinder und so
mit die Andrückkraft des Werkzeuges schnell und genau entspre
chend den technologischen Aufgaben geregelt werden kann. So
können z. B. in einem Arbeitsfluß ohne manuellen Eingriff ver
schieden große Antriebskräfte des Werkzeuges, z. B. beim Entgra
ten unterschiedlicher Werkstückgeometrien, realisiert werden.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spiels sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen
Fig. 1, 3 das Werkzeug mit einem einfach wirkenden Druck
luftzylinder und
Fig. 2, 4 das Werkzeug mit einem doppelt wirkenden Druck
luftzylinder.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist am Arm 1 eines nicht darge
stellten Industrieroboters ein Kupplungsoberteil 2 angeordnet,
mit dem ein das Werkzeug 6 tragender Kupplungsflansch 3 verbind
bar ist. Die Mittel zur selbsttätigen Verbindung zwischen dem
Kupplungsoberteil 2 und dem Kupplungsflansch 3 sind nicht näher
dargestellt und auch nicht Gegenstand dieser vorliegenden Erfin
dung.
In einer am Kupplungsflansch 3 angebrachten Aufhängung 4 ist
das Werkzeug 6 um die Achse 5 schwenkbar angeordnet. Das Werk
zeug ist im hier vorliegenden Fall als druckluftgetriebenes Spin
delwerkzeug gezeichnet, das an seinem vorderen Ende mit einem
Fräser 7 bestückt werden kann. Das Werkzeug 6 ist im Abstand
von der Drehachse 5 in einer Gabel 8 gelagert, die
sich ihrerseits über einen Druckluftzylinder 12 am Flansch 3
abstützt. Die Abstützung ist dabei in der Weise getroffen, daß
die Kolbenstange 11 des Druckluftzylinders 12 an der Gabel an
liegt, wohingegen das Gehäuse 15 des Druckluftzylinders um die
Achse 13 schwenkbar am Flansch 3 gelagert ist. Parallel zum
Druckluftzylinder 12 ist ein induktives Wegmeßsystem 16 ange
ordnet, durch das die Stellung des Werkzeuges 6 relativ zum
Flansch 3 erfaßt werden kann. Dies geschieht dadurch, daß die
relative Verschiebung eines fest mit der Gabel 8 gekuppelten
Teiles relativ zu einem mit dem Gehäuse 15 fest gekuppelten Teil
des induktiven Wegmeßsystems 16 festgestellt wird. Um Endlagen
des Kolbens 14 zu erfassen, sind Endschalter 17 vorgesehen, die
über das bewegliche Teil des induktiven Wegmeßsystems 16 betä
tigt werden. Durch definierten Druck im Zylinder 12 kann eine
definierte Federkraft auf das Werkzeug ausgeübt werden. Wird in
der Druckluftzuleitung zum Druckluftzylinder 12 - wie gestri
chelt durch die Linie 18 angedeutet - ein Proportionalventil 29
vorgesehen, so kann durch eine von der Robotersteuerung kommen
de Ansteuerung - Pfeil 28 - eine den jeweils technologischen Er
fordernissen angepaßte Anfederkraft erzeugt werden.
Fig. 2 zeigt eine sehr ähnliche Konstruktion, nur mit der Aus
nahme, daß der einfach wirkende Druckluftzylinder durch einen
doppelt wirkenden Druckluftzylinder 19 mit den zwei in Reihe
liegenden Kolben 21 und 22 ersetzt ist. In der gezeichneten Stel
lung ist der Kolben 22 eingefahren, dagegen der Kolben 21 aus
gefahren. Da das Gehäuse 20 des Druckluftzylinders mittig ge
teilt ist, so daß jedem Kolben ein definierter Arbeitsraum zur
Verfügung steht, ist hierdurch leicht eine definierte Nullstel
lung der Anordnung erreichbar, die auch jederzeit wieder repro
duzierbar ist. Beide Arbeitsräume der beiden Kolben sind in
nicht dargestellter und bekannter Weise mit regelbaren Druckluft
quellen verbunden, so daß beide Räume auf gleichen oder auf un
terschiedlichen Druck eingestellt werden können, und zwar
gegebenenfalls individuell für sich. Auf diese Weise ist sowohl
eine definierte Ein- als auch eine definierte Ausfederung des
Werkzeuges erreichbar. Die sich hierbei ergebenden Hübe können
ebenfalls mit einem am Druckzylinder 19 angeordneten induktiven
Wegmeßsystem 26 erfaßt werden, das die relative Bewegung des
Werkzeuges 6 in bezug auf den Flansch 3 in Doppelpfeilrichtung
23 erfaßt. Zur Überwachung der Endlagen des Kolbens ist in der
Mitte des Gehäuses 20 eine Endschalteranordnung 27 vorgesehen,
die auf in den Kolben angeordnete Permanentmagneten anspricht.
Sind z. B. beide Kolben eingefahren, so wird automatisch eine
Störanzeige über die Endschalter erzeugt, da dann das Werkzeug
am Ende seiner möglichen Einfederung angekommen ist.
Die möglichen Hubwege der beiden Zylinder 21 und 22 sind dabei
durch die Buchstaben a und b angedeutet.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Gesamtkonstruktion
so gewählt, daß die Kolbenstange 24 des Kolbens 22 sich an der
Gabel 8 abstützt, wohingegen die Kolbenstange 25 des Kolbens 21
schwenkbar am Flansch 3 gelagert ist.
Mit dem synchron mit der Druckluftfederung arbeitenden induk
tiven Wegmeßsystem 26 ist es auch hier möglich, die Ausklenkung
(Weg) des Werkzeuges in eine proportionale elektrische Größe um
zusetzen und diese der Robotersteuerung zu übertragen. Dadurch
können Werkstückkonturen verschiedenster geometrischer Formen
automatisch programmiert und später auch bearbeitet werden.
Claims (7)
1. Roboterführbares Werkzeug mit einem Kupplungsflansch zum
Anschluß an den Arm eines Industrieroboters, dadurch
gekennzeichnet, daß das Werkzeug (6) schwenkbar
am Kupplungsflansch (3) aufgehängt und über mindestens einen
Druckluftzylinder (12, 19) einstellbar federnd am Flansch
abgestützt ist.
2. Roboterführbares Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Abstützung ein einfach
wirkender Druckluftzylinder (12) vorgesehen ist, dessen Kolben
(14) mit dem Werkzeug (6) und dessen Gehäuse (15) mit dem
Flansch (3) verbunden ist.
3. Roboterführbares Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Abstützung ein doppelt
wirkender Druckluftzylinder (19) mit zwei Kolben (21, 22) vorge
sehen ist, dessen einer Kolben (22) mit dem Werkzeug (6) und
dessen anderer Kolben (21) mit dem Kupplungsflansch (3) verbun
den ist.
4. Robotorführbares Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Druckluftzylinder (12, 19)
ein Wegmeßsystem (16, 26) für den Federweg zugeordnet ist.
5. Roboterführbares Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein induktives Meßsystem (16,
26) mit zwei gegeneinander verschiebbaren Teilen vorgesehen ist,
von denen der eine Teil mit dem Druckluftzylinder und der andere
Teil mit dem Werkzeug (6) verbunden ist.
6. Roboterführbares Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Druckluftzylinder (12, 19)
Endschalter (17, 27) zur Anzeige von Kolbenendlagen zugeordnet
sind.
7. Robotorführbares Werkzeug nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch mindestens ein in einer Druck
luftzuleitung (18) zum Druckluftzylinder (12) liegendes Ventil
(29), welches durch eine elektronische Steuerung programmabhän
gig verstellbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873710688 DE3710688C2 (de) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Roboterführbares Werkzeug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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DE3710688A1 true DE3710688A1 (de) | 1988-10-13 |
DE3710688C2 DE3710688C2 (de) | 1994-07-14 |
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ID=6324465
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DE19873710688 Expired - Fee Related DE3710688C2 (de) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Roboterführbares Werkzeug |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SIEMENS AG, 1000 BERLIN UND 8000 MUENCHEN, DE |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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