DE4019516C2 - Verfahren zum Betrieb einer Industrierobotereinrichtung und Industrierobotereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Industrierobotereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Industrierobotereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Aus der EP 00 73 185 A1 ist ein derartiges Verfahren zum Betrieb einer Industrierobotereinrichtung sowie eine Industrierobotereinrichtung an sich bekannt. Die Industrierobotereinrichtung nach der EP 00 73 185 A1 - in Form eines Schweißautomaten - weist eine Fahrschiene auf, an der eine Vielzahl Roboter - in Form von Schweißpistolen oder Schweißzangen - verfahrbar angeordnet und jeweils zur Ausführung einer Roboterarbeit an der Fahrschiene anhaltbar sind. Darüber hinaus ist diese Industrierobotereinrichtung mit einer Arbeitsbefehlseinheit versehen, die wenigstens einen der Vielzahl Roboter anweist, eine vorbestimmte Roboterarbeit auszuführen. Diese Industrierobotereinrichtung soll offenbar eine ohne Positionierungsgenauigkeit besitzen, einen großen Bewegungsbereich abdecken und darüber hinaus ausgesprochen wirtschaftlich sein. Allerdings ist die Problematik der gegenseitigen Beeinflussung der an einer Fahrschiene verfahrbar abgeordneten Roboter und die damit zusammenhängende Problematik der Bearbeitungsgenauigkeit nicht angesprochen. Darüber hinaus lassen sich keine konstruktiven Einzelheiten bezüglich der Arbeitsbefehlseinheit ableiten. Schließlich geht aus EP 00 73 185 A1 auch nicht hervor, daß besondere Maßnahmen beispielsweise auf Software-Ebene getroffen sind, um eine gegenseitige Beeinflussung der sämtlich auf einer Fahrschiene verfahrbar angeordneten Roboter zu vermindern oder gänzlich auszuschließen.

Weiterhin ist in der EP 02 32 999 A2 eine Industrierobotereinrichtung zum Zusammenbau von Kraftfahrzeugen sowie Teilen davon beschrieben. Diese bekannte Industrierobotereinrichtung ist u. a. mit einer Fahrschiene versehen, die aus zwei zueinander parallel verlaufenden Hauptschienen besteht. An den Hauptschienen wiederum sind mehrere Querschienen abgestützt und verfahrbar angeordnet. Jede Querschiene nimmt jeweils einen Roboter auf, der über eine Arbeitsbefehlseinheit Anweisungen erhält, vorbestimmte Roboterarbeiten auszuführen. Diese Industrierobotereinrichtung soll offenbar eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit sowie eine größere Arbeitsgenauigkeit gewährleisten. Gleichzeitig sollen der Industrierobotereinrichtung bezüglich der zu handhabenden bzw. zu bearbeitenden Teile keine Gewichtsbeschränkungen auferlegt sein. Dagegen geht aus der EP 02 32 999 A2 weder die Problematik einer möglichen gegenseitigen Beeinflussung der auf einer Fahrschiene verfahrbar angeordneten Querschienen mit jeweils einem Roboter noch besondere konstruktive Ausgestaltungen der Arbeitsbefehlseinheit oder dgl. hervor.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Industrierobotereinrichtung sowie eine Industrierobotereinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchem bzw. welcher sich eine hohe Bearbeitungspräzision erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst, und zwar sowohl verfahrens- als auch vorrichtungstechnisch.

Demnach werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Industrierobotereinrichtung sämtliche Roboter, mit Ausnahme desjenigen Roboters, der momentan von der Arbeitsbefehlseinheit zur Ausführung einer Roboterarbeit angewiesen wird, durch eine Steuereinheit zu einem Ende der Fahrschiene zurückgefahren und im Bereich des Endes der Fahrschiene in den Ruhestand verbracht und gehalten.

Zum einen wird auf diese Weise vermieden, daß zwei benachbarte, an derselben Fahrschiene verfahrbar angeordnete Roboter während der Ausführung ihrer Roboterarbeiten miteinander kollidieren. Aufgrund dessen lassen sich Erschütterungen bzw. Ablenkungen der beiden Roboter während der auszuführenden Roboterarbeit, die in der Regel zu einer wesentlichen Verschlechterung der Arbeitsgenauigkeit führen würden, sicher ausschließen. Dies bedeutet wiederum eine ausgesprochen hohe Präzision bei den einzelnen Arbeitsvorgängen.

Zum anderen wird auf diese Weise ausgeschlossen, daß Erschütterungen auftreten, die durch das Eigengewicht sämtlicher Roboter bei deren Bewegung mit Ausnahme desjenigen Roboters, der momentan von der Arbeitsbefehlseinheit zur Ausführung einer Roboterarbeit angewiesen wird, daß und damit zusammenhängend zwanghaft auferlegte Schwingungen hervorgerufen werden können.

Entsprechend ist bei der erfindungsgemäßen Industrierobotereinrichtung eine Steuereinheit vorgesehen, mittels der die Roboter mit Ausnahme desjenigen Roboters, der von der Arbeitsbefehlseinheit zur Ausführung einer Roboterarbeit angewiesen ist, zu einem Ende der Fahrschiene zurückfahrbar und im Bereich des Endes der Fahrschiene im Ruhezustand haltbar sind. Durch eine solche erfindungsgemäße Steuereinheit ist eine mögliche Kollision zwischen zwei benachbarten, auf derselben Fahrschiene verfahrbar angeordneten Robotern unterbunden. Erschütterungen bzw. Ablenkungen, die sich auf die Arbeitsgenauigkeit des die Roboterarbeit gerade ausführenden Roboters ausgesprochen nachteilig auswirken, ist somit bereits im Vorfeld wirkungsvoll begegnet. Auch ist durch eine solche Steuereinheit sichergestellt, daß sich die Roboter während der von einem bestimmten Roboter ganz präzise auszuführenden Roboterarbeit keinesfalls in Bewegung befinden und durch ihr Eigengewicht möglicherweise Erschütterungen auf die Fahrschiene hervorrufen, was wiederum die Arbeitsgenauigkeit der momentan auszuführenden Roboterarbeit beeinflussen würde.

Die Erfindung wird nachbestehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungs­ beispiels der Industrierobotereinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbei­ spiel;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels;

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das den Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels erläutert; und

Fig. 6 eine Perspektivansicht eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels.

Nach den Fig. 1 und 2 ist eine Vielzahl von Stützen 2 auf­ recht auf dem Boden 1 einer Fertigungshalle oder derglei­ chen vorgesehen, um eine Fahrschiene 3 abzustützen. Ein erster Roboter 4 und ein zweiter Roboter 5 sind an der Fahrschiene 3 so vorgesehen, daß sie davon herabhängen und entlang der Fahrschiene 3 verfahrbar sind. Die beiden Ro­ boter 4 und 5 sind mit Antriebseinheiten 7 bzw. 8 versehen. Ein Werkstück 6 ist auf dem Boden 1 angeordnet.

Nach Fig. 3 sind an dem Werkstück 6 Arbeitspunkte A1-A5 und B1-B5 vorgegeben. Ein Steuersystem 18 ist ferner mit der Antriebseinheit 7 des ersten Roboters 4 und der Antriebs­ einheit 8 des zweiten Roboters 5 verbunden.

Nach Fig. 4 hat das Steuersystem 18 eine erste Roboter­ steuereinheit 9 und eine zweite Robotersteuereinheit 10, die mit den Antriebseinheiten 7 bzw. 8 sowie mit einem Ein- Ausgabebaustein 13 verbunden sind. An den Ein-Ausgabebau­ stein 13 sind eine Arbeitsbefehlseinheit 11 und eine Steu­ ereinheit 12 angeschlossen. Die Arbeitsbefehlseinheit 11 enthält ein Programm zur Betätigung des ersten und des zweiten Roboters 4 und 5, und die Steuereinheit 12 enthält ein Programm zur Steuerung der Bewegungen des ersten und des zweiten Roboters 4 und 5. Ein Rechner 14 ist ebenfalls an den Ein-Ausgabebaustein 13 angeschlossen. Der Rechner 14 enthält eine CPU 15 sowie einen RAM 16 und einen ROM 17, die mit der CPU 15 verbunden sind.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 5 der Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels erläu­ tert. Dabei wird angenommen, daß der erste Roboter 4 nach­ einander Arbeitsschritte A1-A5 an den Arbeitspunkten A1-A5 am Werkstück 6 und der zweite Roboter 5 nacheinander Ar­ beiten B1-B5 an den Arbeitspunkten B1-B5 ausführt.

In Schritt 19 werden der erste und der zweite Roboter 4 und 5 zuerst von den Robotersteuereinheiten 9 und 10 im Steuersystem 18 zu den Arbeitspunkten A1 und B1 verfahren. In Schritt 20 führen der erste Roboter 4 und der zweite Roboter 5 die Arbeiten A1 bzw. B1 aus, und zwar auf der Basis des von der Arbeitsbefehlseinheit 11 ausgegebenen Befehls. In gleicher Weise werden der erste und der zweite Roboter 4 und 5 in Schritt 21 zu den Arbeitspunkten A2 bzw. B2 ver­ fahren und führen dann die Arbeiten A2 bzw. B2 auf der Basis des Befehls von der Arbeitsbefehlseinheit 11 in Schritt 22 aus.

Dann wird der zweite Roboter 5 auf der Basis des Befehls von der Steuereinheit 12 in Schritt 23 in einem Ruhezustand gehalten, während der erste Roboter 4 in Schritt 24 zum Arbeitspunkt A3 verfahren wird. Der erste Roboter 4 führt dann die hohe Präzision erfordernde Arbeit A3 auf der Basis des Befehls von der Arbeitsbefehlseinheit 11 in Schritt 25 aus. Nachdem die Arbeit A3 beendet ist, wird der erste Roboter 4 in Schritt 26 auf der Basis des Befehls von der Steuereinheit 12 in einem Ruhezustand gehalten, und dann wird die Bewegung zum Arbeitspunkt A4 gestartet. Der zweite Roboter 5 wird in Schritt 27 zum Arbeitspunkt B3 verfahren und führt in Schritt 28 die Arbeit B3 aus.

Wenn der erste und der zweite Roboter 4 und 5 in Schritt 29 vollständig zu den Arbeitspunkten A4 bzw. B4 verfahren sind, führen sie in Schritt 30 die Arbeiten A4 bzw. B4 auf der Basis des Befehls von der Arbeitsbe­ fehlseinheit 11 aus.

Dann wird der erste Roboter 4 in Schritt 31 zu einem Ende der Fahrschiene 3, das vom zweiten Roboter 5 entfernt ist, auf der Basis des Befehls von der Steuereinheit 12 verfah­ ren. In diesem Zustand wird der zweite Roboter 5 in Schritt 32 zum Arbeitspunkt B5 verfahren und führt auf der Basis des Befehls von der Arbeitsbefehlseinheit 112 in Schritt 33 die Arbeit B5 aus. Da der erste Roboter 4 bereits zurück­ gezogen wurde, gelangt zu diesem Zeitpunkt der zweite Ro­ boter 5 mit dem ersten Roboter 4 auch dann nicht in Kon­ takt, wenn der Arm des zweiten Roboters 5 während der Ar­ beit B5 kräftig bewegt wird.

Wenn auf diese Weise die Arbeit B5 abgeschlossen ist, wird, da eine Serie von Arbeitsgängen vollständig vom zweiten Roboter 5 ausgeführt ist, der zweite Roboter 5 auf der Basis des Befehls von der Steuereinheit 12 in Schritt 34 im Ruhezustand gehalten, und der erste Roboter 4 wird in Schritt 35 zum Arbeitspunkt A5 verfahren und führt in Schritt 36 die Arbeit A5 auf der Basis des Befehls von der Arbeitsbefehlseinheit 11 aus.

In den Schritten 19-36 haben die beiden Roboter 4 und 5 zwar eine Serie von Arbeitsschritten vollständig ausge­ führt; wenn das Werkstück 6 durch ein neues Werkstück ersetzt wird, wird, beginnend mit Schritt 19, eine neue Serie von Arbeitsschritten ausgeführt.

Wenn also eine Arbeit mit hoher Präzision unter Einsatz eines der beiden Roboter 4 oder 5 durchzuführen ist oder wenn die Gefahr eines Kontakts der beiden Roboter 4 und 5 besteht, wird auf diese Weise der jeweils andere Roboter in einem Rück­ zugszustand gehalten. Daher ist es möglich, die Präzision, den Wirkungsgrad und die Sicherheit eines Arbeitsprozesses unter Anwendung der Industrierobotereinrichtung zu verbes­ sern, bei der die Fahrschiene 3 von mehreren Robotern 4 und 5 gemeinsam benützt wird; dadurch können die Investitions­ kosten vermindert werden.

Bei der Industrierobotereinrichtung werden die Roboter­ arbeitsgänge vorher durch die Arbeitsbefehlseinheit 11 und die Steuereinheit 12 nach Maßgabe der Steuerfolge von Fig. 5 vorgegeben. Dadurch werden die Sicherheit und die Präzi­ sion der von den Robotern auszuführenden Arbeitsschritte verbessert.

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Dabei sind zwei parallele Fahrschienen 3a und 3b auf Stützen 2a und 2b abgestützt. Querschienen 37 und 38 sind an beiden Enden beweglich auf den Fahrschienen 3a und 3b gehaltert. Die Querschienen 37 und 38 tragen einen ersten Roboter 4 bzw. einen zweiten Roboter 5 derart, daß diese entlang den Quer­ schienen 37 und 38 verfahrbar sind. Es werden die gleichen Roboterarbeiten wie beim ersten Ausführungsbeispiel unter Anwendung des gleichen Steuersystems 18 des Ausführungsbei­ spiels von Fig. 4 ausgeführt. Dabei wird einer der Roboter 4 und 5 in einem vorbestimmten Zustand, z.B. einem Ruhe- oder Rückzugszustand, gehalten, während der andere Roboter eine Arbeit ausführt, so daß eine Erhöhung der Präzision und Sicherheit der Bearbeitung erreichbar ist.

Jedes der beiden obigen Ausführungsbeispiele betrifft zwar einen Fall mit zwei Robotern, aber die Erfindung ist nicht auf diese Anzahl beschränkt; es können drei oder mehr Ro­ boter an einer Fahrschiene montiert sein.

Claims (3)

1. Verfahren zum Betrieb einer Industrierobotereinrichtung, mit einer Vielzahl von an einer Fahrschiene (3) verfahrbar angeordneten Robotern (4, 5) und einer Arbeitsbefehlseinheit (11) zur Anweisung der Vielzahl von Robotern (4, 5), eine vorbestimmte Roboterarbeit auszuführen, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Roboter, mit Ausnahme desjenigen Roboters, der gerade von der Arbeitsbefehlseinheit (11) zur Ausführung einer Roboterarbeit angewiesen wird, durch eine Steuereinheit (12) zu einem Ende der Fahrschiene (3) zurückgefahren und im Bereich des Endes der Fahrschiene in den Ruhezustand verbracht und gehalten werden.

2. Industrierobotereinrichtung mit einer Fahrschiene (3),
einer Vielzahl Roboter (4, 5), die an der Fahrschiene (3) verfahrbar angeordnet und jeweils zur Ausführung einer Roboterarbeit an der Fahrschiene (3) anhaltbar sind, und
einer Arbeitsbefehlseinheit (11), die wenigstens einen der Vielzahl Roboter (4, 5) anweist, eine vorbestimmte Roboterarbeit auszuführen, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (12), mittels der die Roboter (4, 5) mit Ausnahme desjenigen Roboters, der gerade von der Arbeitsbefehlseinheit (11) zur Ausführung einer Roboterarbeit angewiesen ist, zu einem Ende der Fahrschiene (3) zurückgefahren und im Bereich des Endes der Fahrschiene (3) im Ruhezustand gehalten werden.

3. Industrierobotereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrschiene (3) ein Paar von zueinander parallelen Hauptschienen (3a, 3b) und eine der Vielzahl Roboter (4, 5) entsprechende Vielzahl Querschienen (37, 38), die an beiden Enden der Hauptschiene (3a, 3b) verfahrbar abgestützt sind, umfaßt, und daß die Vielzahl Roboter (4, 5) jeweils verfahrbar an den Querschienen (37, 38) gehaltert ist.