EP3117280A2 - Method for operating a robot, and an associated robot comprising a mechanical feeler device - Google Patents

Method for operating a robot, and an associated robot comprising a mechanical feeler device

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Publication number
EP3117280A2
EP3117280A2 EP15710465.4A EP15710465A EP3117280A2 EP 3117280 A2 EP3117280 A2 EP 3117280A2 EP 15710465 A EP15710465 A EP 15710465A EP 3117280 A2 EP3117280 A2 EP 3117280A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
robot arm
robot
tool
mechanical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15710465.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Richard ZUNKE
Julian STOCKSCHLÄDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUKA Systems GmbH
Original Assignee
KUKA Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUKA Systems GmbH filed Critical KUKA Systems GmbH
Publication of EP3117280A2 publication Critical patent/EP3117280A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/423—Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39137—Manual teaching, set next point when tool touches other tool, workpiece
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40057—Contour tracking, edge following
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the invention relates to a method of operating a robot comprising a robot arm having a plurality of members, with a fixing device and with a fixed to the fastening device tool, and a Steue ⁇ approximately device for moving the robot arm, which is formed in an automatic mode, the robot arm in such a way to control that the tool automatically follows a workpiece path on a workpiece, which runs at least substantially parallel to a workpiece edge of the workpiece.
  • the invention also relates to a robot for carrying out the method, which in particular has a mechanical sensing device.
  • Robots in general are handling machines that are equipped for the automatic handling of objects with appropriate tools and are programmable in several axes of motion, in particular with regard to orientation, position and workflow.
  • Robots usually have a robot arm having a plurality of limbs and programmable Steue ⁇ extensions (control devices) to which control automatic ⁇ table during an automatic operation, the movements of the robot arm or regulate.
  • the drives are, for example, electric drives and the links are in particular rotatably mounted relative to ⁇ each other with respect to axes.
  • the control device controls the robot arm in such a way that the tool fastened to the robot arm is automatically moved along a predetermined path.
  • the robot or its Steue ⁇ reasoning apparatus is suitably programmed.
  • the object of the present invention is to specify an improved method for programming and therefore also for operating a robot.
  • the object of the invention is achieved by a method for operating a robot, which comprises a robot arm with a plurality of links, with a fastening device and with a tool fastened to the fastening device, and a control device for moving the robot arm, which is designed in an automatic mode Actuate robotic arm such that the tool automatically follows a workpiece path on a workpiece, which runs at least substantially parallel to a workpiece edge of the workpiece, comprising the following method steps:
  • machining may be, for example, gluing, welding or milling.
  • editing can for example also be mounted, applying a Kle ⁇ best Vietnameses, a roll from an edge protector or a waste scrape by, for example, adhesive residues or paint layers to be.
  • the tool may be for example an adhesive tip, ei ⁇ ne welding gun, a router, a scraper or a polishing head.
  • the workpiece edge can either be an outer contour or an inner contour of the workpiece or at least a partial section thereof.
  • the workpiece may be any component to be machined. In particular, the workpiece may be a substantially flat component whose outer contour forms the workpiece edge .
  • the workpiece can have openings or openings, the contour of which forms the inner contour and thus the workpiece edge of the workpiece.
  • the methods of the invention are, in particular to ge ⁇ is to program the robot with simple means in such a manner that an automated machining of the workpiece is possible with the tool along a workpiece path, the workpiece path extends at least substantially or even exactly parallel to the workpiece edge. This can For example, then be the case when a body panel member has a cut, at the edge portion at a certain distance from the inner edge of the cut an adhesive bead around the cut around is applied to later, for example, a glass to stick to the neck can.
  • the tool may be an outer edge of a sliding roof ⁇ component of a motor vehicle, on which a seal is applied.
  • the tool may be both an adhesive nozzle applying adhesive to thereafter be able to adhere the gasket, as well as an assembly tool configured to insert a sealing cord at an edge or a seam of the workpiece.
  • An Ent ⁇ long keys according to the invention can be carried out solely by virtue of an existing force / torque-controlled control of the robot arm by the control device.
  • the robot arm may, for example, a frame and a rela ⁇ tive to the frame by means of a joint rotatably mounted Ka ⁇ Russell include, on which a rocker is pivotally mounted by means of another joint.
  • an arm jib can be pivotally mounted on the rocker by means of a further joint.
  • the cantilever arm carries it, a robot hand, wherein the extent of the cantilever arm and / or the Ro ⁇ boterhand may have more additional joints.
  • a multiple arm connected via joints limbs robot arm can be configured as a articulated robot with several serially arranged successively links and joints, in particular, the robot arm can be configured as a six-axis articulated robot.
  • robotic arms with associated robot controls in particular industrial robots, can also be so-called
  • Lightweight robots that differ initially from conventional industrial robots in that they have a favorable for man-machine cooperation size and thereby have a relatively high load capacity to its own weight.
  • lightweight robot can force- especially simple manner and / or torque control, example ⁇ be operated in a compliance control, instead of being operated by position control, which for example, a manual adjustment of the pose of the robot arm simplistic ⁇ kindled.
  • a safe man-machine cooperation can be achieved because, for example, unintentional collisions of the manipulator arm with persons can either be prevented or at least mitigated so that the persons are not harmed.
  • Such a robot arm or such a lightweight robot can have more than six degrees of freedom, so that in this respect an over ⁇ proper system is created, whereby the same point in space in the same orientation in several different Po sen of the manipulator arm can be achieved.
  • control ⁇ concepts for example, an indirect force control by modeling the lightweight robot as a mechanical resistance (impedance) or a direct force control can be used.
  • the drives of the robot can be controlled by means of impedance regulation or admittance control.
  • the control device can be set up to generate the compliance or stiffness control of the robot by means of impedance regulation or adjunct regulation.
  • the basic method of the robot arm is first moved manually so that the tool is located at a starting point and a position and Ori ⁇ -orientation (pose) occupies, in which a more generally referred to as a tool tip reference point or working point of the tool at the beginning the workpiece path is located.
  • the reference point or operating point can be, for example, from ⁇ occurs opening a Klebstoffönsdüse.
  • the position and / or orientation values are stored, which characterize the pose of the tool at the starting point, so that the control device can automatically move the tool carried by the robot arm to the starting point of the workpiece path in a later automatic mode.
  • analogous position and / or orientation values ⁇ featuring an end point of the workpiece web are stored.
  • the robot arm is only in one to the edge of the workpiece at least substantially moved manually parallel direction, in the direction in which the tool in the later Automatikbe ⁇ drive along the workpiece path to be moved. At least one value is stored for this proposed direction of movement, which characterizes this direction. In general, it is not necessary to manually travel the entire workpiece path to the end point. It is sufficient for the robot arm or the tool to move only part of the workpiece path, in particular a short distance, starting from the starting point in the desired direction and to store this direction. Essentially, the specification of the desired direction by manually moving, ie, advancing, serves to convey to the control device in which direction the robot arm is to advance along the edge of the workpiece.
  • the tool automatically moves along the workpiece path in automatic mode by virtue of the robot arm, in particular by means of a touch device according to the invention, scanning along the workpiece edge in a force / torque-controlled operation of the robot.
  • a manual movement is understood to mean, in particular, a manual guiding, in which a person manually moves the robot arm by pulling and / or pressing on its structure.
  • the robotic arm comprises in particular force and / or moment sensors connected to the control device, which determine the forces or torques at the individual joints.
  • the STEU ⁇ réellesvortechnisch arrival gear drives such that they carry out or the resulting by manually moving, in particular guiding movements of the individual members at least support.
  • the robot is preferably force-controlled and / or moment-controlled.
  • Manual movement in general can also involve moving one or more joints of the body
  • One of the links and / or the fastening device of the robot arm can have a mechanical sensing device, by means of which the robot arm, in particular the tool carried by the robot arm, can thereby be guided along the workpiece path in automatic mode or during manual movement by moving the mechanical sensing device in mechanical Contact with the workpiece edge along this edge of the workpiece is guided touching, at least in a direction substantially perpendicular to the at least one stored value corresponding direction.
  • the mechanical scanning device can be guided along the workpiece edge at least in a direction substantially perpendicular to the direction of movement, in particular to the workpiece edge or to the workpiece web, under a predetermined compressive force on a surface of the workpiece.
  • the mechanical sensing device can either be supported only on a single surface along the edge of the workpiece, or even at two, in particular at right angles supporting surfaces meeting each other along the edge of the workpiece.
  • the mechanical Tastvor ⁇ direction is supported on two particularly perpendicular meeting surfaces along the workpiece edge, not only a defined, in particular fixed distance from the workpiece edge and workpiece path can be maintained, but the tool can also in a defined, in particular fixed distance from held the surface to be processed.
  • the mechanical sensing device can be automatically pressed against the workpiece edge in automatic mode or during automatic ⁇ len moving with a predetermined contact pressure, in particular with the stored contact force.
  • control device controls the robot arm in automatic mode in such a way that the tool automatically follows the workpiece path on the workpiece by the robot arm, in particular a mechanically attached to one of the links and / or the fastening device of the robot arm mechanical sensing device ent ⁇ long the workpiece edge of the workpiece is automatically guided.
  • a force occurring in the direction of movement due to the touching movement between the mechanical feeler and the workpiece edge of the workpiece can be detected and stored, an increase and / or a decrease of the force during the movement can be monitored, and Case of an increase and / or a fall in force, the fastening device, in particular the tool and / or the mechanical probe device by automatically moving the robot arm about a perpendicular to the plane of Workpiece edge of the workpiece extending axis of rotation are rotated until the momentarily detected force is returned to the ge ⁇ stored value.
  • a change in the course of the contour leads to a moment about the axis of rotation of the robot flange. This moment is automatically compensated in a stiffness control of the robot. As a result, the tool orients itself around until it is perpendicular to the edge of the workpiece again.
  • the force occurring in the direction of movement will generally remain constant, at least approximately.
  • the robot arm continues to move the tool unchanged so that the mechanical sensing device is smoothly guided on the edge of the workpiece.
  • the tool along a circumferential, leading over corners and / or arcs workpiece edge can be automatically guided without a large number of bases would have to be programmed.
  • the mechanical sensing device via a fe ⁇ derbewegliche coupling device with the robot arm, in particular with one of the members and / or with the fastening be constriction device, and controlled by varying the predetermined contact force during the automatic moving of the robotic arm of the relative Distance between the mechanical probe and the tool is changed.
  • a constant pressing force of the tool in a constant distance parallel to the workpiece edge bewe ⁇ gen.
  • the fe ⁇ derbewegliche coupling device will lengthen or shorten (depending on how the coupling device is designed structurally and depending on whether the pressing force increases or decreases) and thus the tool take a changed distance to the edge of the workpiece.
  • Such a change in distance is generally linearly proportional to the change in the contact pressure due to constant spring conditions.
  • the object of the invention is also achieved by a robot having a control device which is designed and / or arranged for For a robot program ⁇ lead, as well as comprising a robot arm having at least three joints, the automated according to the robot program and / or manually in a hand driving operation are guided verstell ⁇ bar, wherein the control device is formed and / or arranged to perform a method as described.
  • the robot may have a mechanical sensing device, which is fastened in particular to one of the links and / or to the fastening device of the robot arm and which is designed to move the robot arm, in particular the tool carried by the robot arm, along the workpiece path in automatic mode or during manual movement, in that the mechanical scanning device is guided in mechanical contact with the workpiece edge along this workpiece edge, at least in a direction substantially perpendicular to the direction corresponding to the at least one stored value.
  • the mechanical sensing device may be such forms ⁇ out so far that it forms a stop means which NEN defined egg, in particular the constant distance moved by the robotic arm tool, ensuring in particular, its tool ⁇ tip from the workpiece edge.
  • the mechanical sensing device can be connected via a spring-movable coupling device with the robot arm, in particular with one of the links and / or with the fastening device and the control device is formed and / or arranged by changing the predetermined contact pressure during the auto ⁇ matic moving the robot arm to change the relative distance between the mechanical probe and the tool.
  • the fe ⁇ derbewegliche coupling device will lengthen or shorten (depending on how the coupling device is designed structurally and depending on whether the pressing force increases or decreases) and thus the tool take a changed distance to the edge of the workpiece.
  • Such a change in distance is generally linearly proportional to the change in contact force due to constant spring conditions.
  • the mechanical sensing device may include a rotatably mounted guide roller, at least, which is designed to roll from ⁇ during the movement of the robot arm along the workpiece edge.
  • the at least one guide roller having a circular ⁇ cylindrical lateral wall with a uniform across the axial width of the guide roller diameter, or have a stepped circular cylindrical casing wall with two ver ⁇ different diameters, or have an arcuate cross-section, in particular circular arc-shaped tread onto ⁇ .
  • the guide roller With a circular cylindrical jacket wall and a diameter which remains constant over the axial width of the guide roller, the guide roller can roll particularly stable on a surface adjoining the workpiece edge.
  • the guide roller With a stepped circular cylindrical jacket wall with two different diameters, the guide roller can be attached directly to the workpiece edge, wherein the stepped Ausbil ⁇ tion of the guide roller makes an additional guide perpendicular to the first surface possible.
  • the guide roller With an arc-shaped in cross-section, in particular circular arc-shaped running surface, the guide roller can hold contact with the workpiece edge at two points of the guide roller .
  • the mechanical Tastvor- device have at least two running in a track strictlysrol ⁇ len, which are rotatably mounted on the mechanical sensing device such that their axes of rotation are aligned parallel to each other and arranged at a distance from each other.
  • the course of the workpiece edge can be scanned by the robot.
  • the scanning device and thus the tool can be automatically tracked by the immedi ⁇ direct contacting coupling of the sensing device to the course of the workpiece edge alone by the power / torque controlled operation of the robot arm, the orientation of the tool by the leading role in the direction of movement.
  • the disadvantage here that it can come to larger deviations of the distance of the tool from the workpiece edge depending on the course of the workpiece edge. This can be remedied in particular by a mechanical
  • Tastvorraum which has at least one cam follower, in particular at least one resiliently gela ⁇ gert cam follower, which is designed to scan the workpiece edge ⁇ piece at a distance from the point of contact of the guide roller.
  • ⁇ 6 shows two exemplary workpieces with an inner lying ⁇ the workpiece edge
  • Fig. 7 is a schematic representation of a rotation of
  • Tasting device in the region of an outer corner in a plan view
  • FIG. 8 is a schematic representation of a second embodiment of a mechanical sensing device with a spring-moving coupling device
  • FIG. 9 is a schematic representation of the robot arm with a third embodiment of a mechanical sensing device with two guide rollers in two planes,
  • FIG. 11 is a schematic representation of a fourth embodiment of a mechanical scanning device with two
  • FIG. 12 is a schematic representation of a fifth embodiment of a mechanical sensing device with a guide roller and two cam rollers on a parallelogram joint;
  • Fig. 13 is a schematic representation of a sixth embodiment of a mechanical sensing device with a guide roller and two separate spring-loaded sample ⁇ roll, and
  • FIG. 14 is a schematic representation of a seventh embodiment of a mechanical sensing device with a spring-mounted tool.
  • FIGS. 1 and 2 show one in particular as one
  • Lightweight robot executed robot 1 which has a robot arm 2 and a control device 3.
  • the robot terarm 2 comprises, in the case of the present gamewhosbei ⁇ plural successively arranged and by means of joints 4 rotatably interconnected members 5 to 11.
  • the control device 3 of the robot 1 is configured and arranged to execute a robot program, by which can be automated, the joints 4 of the robot arm 2 according to the robot ⁇ program or adjusted auto matically in ⁇ a manual drive operation or rotationally moved.
  • the control device 3 is connected to controllable electric drives, which are designed to adjust the joints 4 of the robot 1.
  • the control device 3 is configured and / or adapted to a method for operating and / or programming of the robot 1 with the inclusion of a manually guided Be ⁇ as described in more detail below by means of concrete embodiments for the robotic arm 2, to carry out.
  • At one end of the robot arm 2 comprises an attachment device designed as a flange 12 for attachment of a tool 13.
  • a mechanical sensing device 14 is connected.
  • the feeler device 14 is designed to guide the robot arm 2, in particular the tool 13 carried by the robot arm 2, along a workpiece path 15 on a workpiece 16 in automatic mode or during manual movement by the mechanical feeler 14 being in mechanical contact with a workpiece edge 17 is guided along this workpiece edge 17, at least in a substantially vertical right direction to an imaginary by manually guided moving the robot arm 2 direction R (Fig. 2).
  • pose of the robot arm 2 befin- det the tool 13 in a starting point p first position and / or Orientie ⁇ approximate values of the tool 13 are stored in this starting point S. It does not necessarily have to be Cartesian positional and / or orientation values in space. Rather, the position and / or orientation values of the tool 13 can also be represented by the axial angle positions of the joints 4 of the robot arm 2.
  • the robot 2 is at least approximately moved in the ge ⁇ desired direction R by means of a hand 18 of a user or programmer.
  • the complete workpiece web 15 does not have to be traversed manually.
  • the workpiece web 15 does not have to be followed exactly.
  • the control device only needs to be taught whether the workpiece web 15 should be moved to the left or right in the later automatic mode. This is especially important when the workpiece web 15 instead of a simple route is a closed path, in particular a circular path.
  • the manually guided moving of the robot arm 2 nor the mechanical Tastvorrich ⁇ tung 14 must slide along ⁇ continuously touching to the workpiece edge 17th A sliding along the mechanical sensing device 14 on the workpiece edge 17 is imperative only in automatic mode.
  • the mechanical feeler device 14 can be guided along the workpiece edge 17 in a constantly touching manner by manual guidance, or during manual guidance, the mechanical feeler device 14 can automatically be guided along the workpiece edge 17 in a constantly touching manner.
  • a first embodiment of a mechanical sensing device 14 is shown, which is particularly attached to its mountings ⁇ constriction device 12 of the robot arm 2 and which is adapted to the robot arm 2, in particular the robot arm carried by the tool 13 2 characterized along the Workpiece web 15 to perform in automatic mode or during manual movement by the mechanical sensing device 14 is guided in mechanical contact with the workpiece edge 17 along this workpiece edge 17, at least in a direction substantially perpendicular to the at least one stored value corresponding direction.
  • the tool 13 may be, for example, a glue tip, a welding gun, a milling cutter, a scraper or a polishing head.
  • the mechanical sensing device 14 may comprise at least one rotatably mounted guide roller 19, which is designed to unroll while moving the robot arm 2 along the workpiece edge ⁇ 17 and thereby the tool 13 at a fixed distance A. away from the workpiece edge 17 of the workpiece web 15 along.
  • At the edge of the workpiece 17 can be either as shown in Fig. 5 act or to an outer contour of the workpiece 16 as shown in Fig. 6 to an inner contour of the workpiece 16, or at least around a section thereof han ⁇ spindles.
  • the workpiece 16 may be any component to be machined. In particular, it may be in the workpiece 16 to provide a substantially flat member, whose outer contour, as shown in Fig. 5, the workpiece edge 17 bil ⁇ det. Alternatively, the workpiece 16 may have apertures 20 or openings whose detail contour is the inner contour and thus the workpiece edge 17 of the workpiece 16 forms, as shown in Fig. 6.
  • the workpiece edge 17 can have any desired course, in general the workpiece edge 17 can also run around a corner. At obtuse corner angles up to right angles this is at least largely uncritical. Problema ⁇ table, however, can be acute corner angle, since in these cases in a reorientation of the tool 13, the distance x between the workpiece web 15 and the workpiece edge 17 is smaller, as shown in Fig. 7 at an exemplary corner angle.
  • a mechanical sensing device 14 which, as shown schematically in FIG. 8, is connected to the robot arm 2 via a spring-movable coupling device 21, in particular to one of the links 5 and / or to the fastening device 12.
  • the control device 3 by changing the predefined NEN pressing force during the automatic moving of the Ro ⁇ boterarms 2 shows the relative distance x between the mechanical sensing device 14 and change the tool. 13
  • the spring movable coupling device 21 may be in the exemplary case of FIG. 7 by increasing the pressing force of extended lock or be enlarged so that the distance from Füh ⁇ approximately roll 19 and the tool is increased 13 and the Ab ⁇ stand x can be enlarged to the corner , as illustrated by the trace L in FIG. 7.
  • the spring-moving coupling device 21 can also serve to change the course of the workpiece web 15 on a straight workpiece edge 17, as illustrated in FIG. 8.
  • the feeler device 14 can be supported along two surfaces 22, 23, in particular at right angles, along the workpiece edge 17.
  • the Tast ⁇ device 14, as shown in Fig. 9, two guide rollers 19a, 19b have.
  • the mechanical Tast ⁇ device 14 and the two guide rollers 19a, 19b supported on two particularly perpendicular meeting surfaces 22, 23 along the workpiece edge 17 not only a defined, in particular fixed distance from the workpiece edge 17 and workpiece web 15 can be maintained
  • the tool 13 can also be held in a defined, in particular fixed distance from the surface 22 to be machined.
  • the at least one guide roller 19 may have an arc-shaped in cross section, in particular a circular arc
  • Tread L has.
  • an arcuate, in particular ⁇ sondere arcuate running surface L which has a greater height than the thickness of the workpiece 16 may be the lead roller 19 tee edge at two points A, B along two works 17a, support 17b.
  • the guide roll 19.1 can be a circular cylindrical casing wall with a comprise more than the axial width of Füh ⁇ approximately roll constant diameter, or the guide roll 19.2 can be a stepped circular cylindrical We have ⁇ telwand with two different diameters, so that the guide roller 19.2 not only on a workpiece edge 17 be guided along, but also on a Oberflä ⁇ che 22 of the workpiece 16 can be placed.
  • the mechanical sensing device 14 has at least two guide rollers 19a, 19b running in a track, which can be on the mechanical sensing device 14 or on the fastening device 12, which can be a flange of the robot arm 2 , Are rotatably mounted such that their axes of rotation are aligned parallel to each other and arranged at a distance from each other.
  • the mechanical sensing device 14 comprises two cam followers 24a, 24b which are mutually resiliently braced relative to and which are formed, 19 to scan the edge of the workpiece 17 at a distance D from the point of contact of the guide roller for the workpiece ⁇ edge 17 ,
  • the guide roller 19 is arranged in the middle between the two cam rollers 24a, 24b.
  • the tool 13 is connected via coupling means 25 with the scanning ⁇ rollers 24 a, 24 b articulated.
  • the movement of the tool 13, in particular with respect to a rotation about a plane perpendicular to the plane is less dependent on a movement, in particular rotation of the fastening device 12.
  • the movement of the tool 13, in particular with respect to a rotation about a plane perpendicular to the plane is rather dependent on the bearing of the cam followers 24a, 24b and thus of the course of the workpiece edge 17.
  • the mechanical sensing device 14 comprises two cam followers 24a, 24b that are each supported relative to the mounting device 12 resilient and formed, the workpiece ⁇ edge 17 at a distance D from the point of contact of the guide roller 19 to the To scan workpiece edge 17.
  • the Füh ⁇ approximately roll 19 is follower rollers 24a, 24b disposed in the center between the two exhaust.
  • the movement of the tool 13, in particular with respect to a rotation about a plane perpendicular to the plane, is dependent only on a movement or rotation of the fastening device 12 and not on the positions of the cam rollers 24a, 24b.
  • the cam followers 24a, 24b serve insofar as pure force and / or torque transducers.
  • a holder 25 is provided, which forms part of the sensing device 14.
  • the holder 25 itself is resiliently connected to the fastening device 12 by means of a first spring device 26.
  • the robot arm 2 in particular the fastening device 12 can move in the direction of force F, without the holder 25 mitver Hor.
  • the holder is clearly guided by a constant contact force against the workpiece edge 17.
  • the first spring means 26.1 With the first spring means 26.1, the tool 13 is connected, so that 12 through a Verstel- development of the fastening device in the direction of force F with respect to the holder 25, the tool 13 from the displaced in the Fig.
  • a second Federein ⁇ direction 26.2 is provided which pushes the fastening device 12 of the tool 13, as long as the robot arm 2 has not exceeded the minimum force in the direction of force F. This ensures that by the overwriting ⁇ th such a minimum force, the tool 13 does not wish uner ⁇ is moved.

Abstract

The invention relates to a method for operating a robot (1) that comprises a robot arm (2) with a plurality of elements (5-11), a securing device (12), and a tool (13) secured to said securing device (12), as well as a control device (3) which moves said robot arm (2) and is designed to actuate same in an automatic mode such that said tool (13) automatically follows a workpiece path (15) that extends, on a workpiece (16), at least substantially parallel to a workpiece edge (17) of said workpiece (16). The invention also relates to a robot (1) which particularly comprises a mechanical feeler device (14), for carrying out said method.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Roboters und zugehöriger Roboter mit einer mechanischen Tastvorrichtung Method for operating a robot and associated robot with a mechanical sensing device
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters, der einen Roboterarm mit mehreren Gliedern, mit einer Befestigungsvorrichtung und mit einem an der Befestigungsvorrichtung befestigtes Werkzeug, sowie eine Steue¬ rungsvorrichtung zum Bewegen des Roboterarms umfasst, die ausgebildet ist, in einem Automatikbetrieb den Roboterarm derart anzusteuern, dass das Werkzeug automatisch einer Werkstückbahn an einem Werkstück folgt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Werkstückkante des Werkstücks verläuft. Die Erfindung betrifft außerdem einen Roboter zur Durchführung des Verfahren, der insbesondere eine mechanische Tastvorrichtung aufweist. The invention relates to a method of operating a robot comprising a robot arm having a plurality of members, with a fixing device and with a fixed to the fastening device tool, and a Steue ¬ approximately device for moving the robot arm, which is formed in an automatic mode, the robot arm in such a way to control that the tool automatically follows a workpiece path on a workpiece, which runs at least substantially parallel to a workpiece edge of the workpiece. The invention also relates to a robot for carrying out the method, which in particular has a mechanical sensing device.
Roboter im Allgemeinen sind Handhabungsmaschinen, die zur selbsttätigen Handhabung von Objekten mit zweckdienlichen Werkzeugen ausgerüstet und in mehreren Bewegungsachsen insbesondere hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Roboter weisen üblicherweise einen Roboterarm mit mehreren Gliedern und programmierbare Steue¬ rungen (Steuerungsvorrichtungen) auf, die während eines Automatikbetriebs die Bewegungsabläufe des Roboterarms automa¬ tisch steuern bzw. regeln. Die Antriebe sind z.B. elektrische Antriebe und die Glieder sind insbesondere relativ zu¬ einander bezüglich Achsen drehbar gelagert. Robots in general are handling machines that are equipped for the automatic handling of objects with appropriate tools and are programmable in several axes of motion, in particular with regard to orientation, position and workflow. Robots usually have a robot arm having a plurality of limbs and programmable Steue ¬ extensions (control devices) to which control automatic ¬ table during an automatic operation, the movements of the robot arm or regulate. The drives are, for example, electric drives and the links are in particular rotatably mounted relative to ¬ each other with respect to axes.
Insbesondere steuert im Automatikbetrieb die Steuerungsvor¬ richtung den Roboterarm derart an, dass das am Roboterarm befestigte Werkzeug automatisch entlang einer vorgegebenen Bahn bewegt wird. Dazu wird der Roboter bzw. dessen Steue¬ rungsvorrichtung geeignet programmiert. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Programmieren und demnach auch zum Betreiben eines Roboters anzugeben. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters, der einen Roboterarm mit mehreren Gliedern, mit einer Befestigungsvorrichtung und mit einem an der Befestigungsvorrichtung befestigtes Werkzeug, sowie eine Steuerungsvorrichtung zum Bewegen des Roboterarms umfasst, die ausgebildet ist, in einem Automatikbetrieb den Roboterarm derart anzusteuern, dass das Werkzeug automatisch einer Werkstückbahn an einem Werkstück folgt, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Werkstückkante des Werkstücks verläuft, aufweisend folgende Verfahrensschritte: In particular, in the automatic mode, the control device controls the robot arm in such a way that the tool fastened to the robot arm is automatically moved along a predetermined path. For this purpose the robot or its Steue ¬ reasoning apparatus is suitably programmed. The object of the present invention is to specify an improved method for programming and therefore also for operating a robot. The object of the invention is achieved by a method for operating a robot, which comprises a robot arm with a plurality of links, with a fastening device and with a tool fastened to the fastening device, and a control device for moving the robot arm, which is designed in an automatic mode Actuate robotic arm such that the tool automatically follows a workpiece path on a workpiece, which runs at least substantially parallel to a workpiece edge of the workpiece, comprising the following method steps:
— Manuelles Bewegen des Roboterarms derart, dass das Werkzeug an einen Startpunkt und/oder einen Endpunkt der Werkstückbahn gebracht wird, Manually moving the robot arm such that the tool is brought to a starting point and / or an end point of the workpiece path,
— Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten welche das Werkzeug im Startpunkt und/oder im End¬ punkt einnimmt, derart, dass die Steuerungsvorrich¬ tung die gespeicherten Positions- und/oder Orientierungswerte im Automatikbetrieb abrufen und den Robo¬ terarm derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug die zugeordnete Position und/oder Orientie¬ rung im Startpunkt und/oder im Endpunkt automatisch einnimmt, - storing position and / or orientation values assumes that the tool at the start point and / or in end ¬ point, such that the Steuerungsvorrich ¬ tung retrieve the stored position and / or orientation values in automatic mode and the Robo ¬ terarm such homing can that the tool automatically adopts the associated position and / or Orientie ¬ tion at the start point and / or at the end point,
— Manuelles Bewegen des Roboterarms in einer zur Werk¬ stückkante zumindest im Wesentlichen parallelen Rich- tung, Manually moving the robot arm in a direction at least substantially parallel to the workpiece edge ¬ direction,
— Speichern wenigstens eines Wertes, der die Richtung der zur Werkstückkante zumindest im Wesentlichen pa¬ rallel ausgeführten manuellen Bewegung kennzeichnet, derart, dass die Steuerungsvorrichtung den wenigstens einen gespeicherten, die Richtung kennzeichnenden Werte im Automatikbetrieb abrufen und den Roboterarm derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt in Abhängig- keit des Verlaufs der Werkstückkante in der dem we¬ nigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung automatisch der Werkstückbahn folgt. - Storing at least one value, which indicates the direction of the workpiece edge to at least substantially pa ¬ rallel executed manual movement, such that the control device the at least retrieve a stored, the direction of characteristic values in automatic mode and can drive the robot arm in such a manner automatically in that the tool between the starting point and the end point in dependence of the course of the workpiece edge in the we ¬ nigstens corresponding one stored value direction automatically follows the workpiece web ,
Während das Werkzeug entlang der Werkstückbahn automatisch bewegt wird, bearbeitet es vorzugsweise ein Werkstück auto¬ matisch. Eine solche Bearbeitung kann z.B. ein Kleben, ein Schweißen oder ein Fräsen sein. Das Bearbeiten kann aber beispielsweise auch eine Montage, ein Aufbringen eines Kle¬ bestreifens, ein Rollieren eines Kantenschutzes oder ein Ab- schaben von beispielsweise Kleberesten oder Lackschichten sein. Das Werkzeug kann beispielsweise eine Klebespitze, ei¬ ne Schweißpistole, ein Fräser, ein Schaber oder ein Polierkopf sein. Bei der Werkstückkante kann es sich entweder um eine Außenkontur oder eine Innenkontur des Werkstücks bzw. zumindest um einen Teilabschnitt davon handeln. Das Werkstück kann ein beliebiges zu bearbeitendes Bauteil sein. Insbesondere kann es sich bei dem Werkstück um ein im Wesentlichen flaches Bauteil handeln, dessen Außenkontur die Werkstückkante bil¬ det. Alternativ kann das Werkstück Durchbrüche oder Öffnungen aufweisen, deren Ausschnittskontur die Innenkontur und damit die Werkstückkante des Werkstücks bildet. Die erfindungsgemäßen Verfahren sind insbesondere dazu ge¬ eignet, den Roboter mit einfachen Mitteln derart zu programmieren, dass eine automatisierte Bearbeitung des Werkstücks mit dem Werkzeug entlang einer Werkstückbahn möglich ist, wobei die Werkstückbahn zumindest im Wesentlichen oder sogar genau parallel zu der Werkstückkante verläuft. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein Karosserieblechbauteil einen Ausschnitt aufweist, an dessen Randabschnitt in einem bestimmten Abstand zur Innenkante des Ausschnitts eine Klebstoffraupe um den Ausschnitt herum aufzutragen ist, um später beispielsweise eine Glasscheibe an dem Ausschnitt festkleben zu können. In einem anderen beispielhaften Anwendungsfall kann es sich um eine Außenkante eines Schiebdach¬ bauteils eines Kraftfahrzeugs handeln, an dem eine Dichtung aufzubringen ist. In diesem Fall kann das Werkzeug bei- spielsweise sowohl eine Klebedüse sein, welche Klebstoff aufträgt, um danach die Dichtung festkleben zu können, als auch ein Montagewerkzeug sein, welches ausgebildet ist, eine Dichtungsschnur an einer Kante oder einem Falz des Werkstücks einzusetzen. While the tool along the workpiece web is moved automatically, it processes a workpiece preferably auto matically ¬. Such machining may be, for example, gluing, welding or milling. But editing can for example also be mounted, applying a Kle ¬ bestreifens, a roll from an edge protector or a waste scrape by, for example, adhesive residues or paint layers to be. The tool may be for example an adhesive tip, ei ¬ ne welding gun, a router, a scraper or a polishing head. The workpiece edge can either be an outer contour or an inner contour of the workpiece or at least a partial section thereof. The workpiece may be any component to be machined. In particular, the workpiece may be a substantially flat component whose outer contour forms the workpiece edge . Alternatively, the workpiece can have openings or openings, the contour of which forms the inner contour and thus the workpiece edge of the workpiece. The methods of the invention are, in particular to ge ¬ is to program the robot with simple means in such a manner that an automated machining of the workpiece is possible with the tool along a workpiece path, the workpiece path extends at least substantially or even exactly parallel to the workpiece edge. This can For example, then be the case when a body panel member has a cut, at the edge portion at a certain distance from the inner edge of the cut an adhesive bead around the cut around is applied to later, for example, a glass to stick to the neck can. In another exemplary application, it may be an outer edge of a sliding roof ¬ component of a motor vehicle, on which a seal is applied. In this case, for example, the tool may be both an adhesive nozzle applying adhesive to thereafter be able to adhere the gasket, as well as an assembly tool configured to insert a sealing cord at an edge or a seam of the workpiece.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine aufwändi¬ ge Programmierung der vom Roboter abzufahrenden Werkstückbahn entfallen. Insbesondere ist es nicht mehr notwendig ei¬ ne Vielzahl von Stützpunkten auf der Werkstückbahn schritt- weise einzulehren (zu teachen) . Es ist erfindungsgemäß viel¬ mehr ausreichend einen Startpunkt und/oder einen Zielpunkt einzulehren und eine Bewegungsrichtung einmalig vorzugeben, woraufhin die Steuerungsvorrichtung das Werkzeug automatisch ausgehend von einem Startpunkt in die vorgegebene Richtung bewegt und zwar indem sich der Roboterarm an der Werkstückkante orientiert, insbesondere sich an der Werkstückkante entlangtastet, wobei lediglich ein definierter Abstand des Werkzeugs von der Werkstückkante einzuhalten ist. Durch ein erfindungsgemäßes Entlangtasten an der Werkstückkante können gesonderte Sensoren und/oder Messeinrichtungen entfallen.By means of the method according to the invention, a complicated programming of the workpiece path to be traveled by the robot can be dispensed with. In particular, it is no longer necessary ei ¬ ne lot of bases on the workpiece train gradual einzulehren (to teach). It is inventively much ¬ more sufficient to introduce a starting point and / or a target point and specify a direction of movement once, after which the control device moves the tool automatically starting from a starting point in the predetermined direction and that by the robot arm oriented to the workpiece edge, in particular to the workpiece edge along, with only a defined distance of the tool from the workpiece edge is observed. By an inventive Enttasteasten on the workpiece edge separate sensors and / or measuring devices can be omitted.
Insoweit entfällt auch ein diesbezüglicher Programmier-, Kalibrier- und/oder Justieraufwand. Ein erfindungsgemäßes Ent¬ langtasten kann allein aufgrund einer vorhandenen kraft- /momentengeregelten Ansteuerung des Roboterarms durch die Steuerungsvorrichtung erfolgen. Der Roboterarm kann beispielsweise ein Gestell und ein rela¬ tiv zum Gestell mittels eines Gelenks drehbar gelagertes Ka¬ russell umfassen, an dem eine Schwinge mittels eines anderen Gelenks schwenkbar gelagert ist. An der Schwinge kann dabei ihrerseits ein Armausleger mittels eines weiteren Gelenks schwenkbar gelagert sein. Der Armausleger trägt dabei eine Roboterhand, wobei insoweit der Armausleger und/oder die Ro¬ boterhand mehrere weitere Gelenke aufweisen können. Ein meh- rere über Gelenke verbundene Glieder aufweisende Roboterarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der Roboterarm als ein Sechsachs- Knickarmroboter ausgebildet sein. In that regard, a related programming, calibration and / or adjustment effort is eliminated. An Ent ¬ long keys according to the invention can be carried out solely by virtue of an existing force / torque-controlled control of the robot arm by the control device. The robot arm may, for example, a frame and a rela ¬ tive to the frame by means of a joint rotatably mounted Ka ¬ Russell include, on which a rocker is pivotally mounted by means of another joint. In turn, an arm jib can be pivotally mounted on the rocker by means of a further joint. The cantilever arm carries it, a robot hand, wherein the extent of the cantilever arm and / or the Ro ¬ boterhand may have more additional joints. A multiple arm connected via joints limbs robot arm can be configured as a articulated robot with several serially arranged successively links and joints, in particular, the robot arm can be configured as a six-axis articulated robot.
Roboterarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, wie insbesondere Industrieroboter können aber auch so genannte However, robotic arms with associated robot controls, in particular industrial robots, can also be so-called
Leichtbauroboter sein, die sich zunächst von üblichen Industrierobotern dadurch unterscheiden, dass sie eine für die Mensch-Maschine-Kooperation günstige Baugröße aufweisen und dabei eine zu ihrem Eigengewicht relativ hohe Tragfähigkeit aufweisen. Daneben können insbesondere Leichtbauroboter auf einfache Weise kraft- und/oder momentengeregelt , beispiels¬ weise in einer Nachgiebigkeitsregelung betrieben werden, statt positionsgeregelt betrieben werden, was beispielsweise ein manuelles Verstellen der Pose des Roboterarms verein¬ facht. Außerdem kann dadurch eine sichere Mensch-Maschine- Kooperation erreicht werden, da beispielsweise unbeabsichtigte Kollisionen des Manipulatorarmes mit Personen entweder verhindert oder zumindest derart abgeschwächt werden können, so dass den Personen kein Schaden entsteht. Ein solcher Roboterarm bzw. ein solcher Leichtbauroboter kann mehr als sechs Freiheitsgrade aufweisen, so dass insoweit ein überbe¬ stimmtes System geschaffen wird, wodurch derselbe Punkt im Raum in gleicher Orientierung in mehreren verschiedenen Po- sen des Manipulatorarms erreicht werden kann. Als Regelungs¬ konzepte kann beispielsweise eine indirekte Kraftregelung durch Modellierung des Leichtbauroboters als mechanischer Widerstand (Impedanz) oder eine direkte Kraftregelung ver- wendet werden. Lightweight robots that differ initially from conventional industrial robots in that they have a favorable for man-machine cooperation size and thereby have a relatively high load capacity to its own weight. In addition, lightweight robot can force- especially simple manner and / or torque control, example ¬ be operated in a compliance control, instead of being operated by position control, which for example, a manual adjustment of the pose of the robot arm simplistic ¬ kindled. In addition, a safe man-machine cooperation can be achieved because, for example, unintentional collisions of the manipulator arm with persons can either be prevented or at least mitigated so that the persons are not harmed. Such a robot arm or such a lightweight robot can have more than six degrees of freedom, so that in this respect an over ¬ proper system is created, whereby the same point in space in the same orientation in several different Po sen of the manipulator arm can be achieved. As control ¬ concepts, for example, an indirect force control by modeling the lightweight robot as a mechanical resistance (impedance) or a direct force control can be used.
In einer Steifigkeitsregelung oder Nachgiebigkeitsregelung des Roboters können Kräfte, Momente, Posen und Richtungen gelernt werden. In diesen Ausführungen kann das Ansteuern der Antriebe des Roboters mittels Impedanzregelung oder Ad- mittanzregelung erfolgen. Die Steuerungsvorrichtung kann insoweit eingerichtet sein, die Nachgiebigkeits- oder Steifig- keitsregelung des Roboters mittels Impedanzregelung oder Ad- mittanzregelung zu erzeugen. In a stiffness control or compliance control of the robot, forces, moments, poses and directions can be learned. In these embodiments, the drives of the robot can be controlled by means of impedance regulation or admittance control. To that extent, the control device can be set up to generate the compliance or stiffness control of the robot by means of impedance regulation or adjunct regulation.
In einem erfindungsgemäß grundlegenden Verfahren wird der Roboterarm zunächst manuell so bewegt, dass das Werkzeug sich an einem Startpunkt befindet und eine Position und Ori¬ entierung (Pose) einnimmt, in der ein ganz allgemein als Werkzeugspitze bezeichneter Bezugspunkt bzw. Arbeitspunkt des Werkzeugs sich am Anfang der Werkstückbahn befindet. Der Bezugspunkt bzw. Arbeitspunkt kann beispielsweise die Aus¬ trittsöffnung einer Klebstoffauftragsdüse sein. Nun werden die Positions- und/oder Orientierungswerte gespeichert, wel- che die Pose des Werkzeugs im Startpunkt kennzeichnen, so dass die Steuerungsvorrichtung in einem späteren Automatikbetrieb das vom Roboterarm getragene Werkzeug automatisch an den Startpunkt der Werkstückbahn bewegen kann. In analoger Weise können Positions- und/oder Orientierungs¬ werte, welche einen Endpunkt der Werkstückbahn kennzeichnen, gespeichert werden. In accordance with the invention the basic method of the robot arm is first moved manually so that the tool is located at a starting point and a position and Ori ¬-orientation (pose) occupies, in which a more generally referred to as a tool tip reference point or working point of the tool at the beginning the workpiece path is located. The reference point or operating point can be, for example, from ¬ occurs opening a Klebstoffauftragsdüse. Now the position and / or orientation values are stored, which characterize the pose of the tool at the starting point, so that the control device can automatically move the tool carried by the robot arm to the starting point of the workpiece path in a later automatic mode. In a manner analogous position and / or orientation values ¬ featuring an end point of the workpiece web, are stored.
Im darauf folgenden Verfahrensschritt wird der Roboterarm lediglich in einer zur Werkstückkante zumindest im Wesentli- chen parallelen Richtung manuell bewegt, und zwar in diejenige Richtung, in die das Werkzeug im späteren Automatikbe¬ trieb entlang der Werkstückbahn bewegt werden soll. Zu dieser vorgemachten Bewegungsrichtung wird wenigstens ein Wert gespeichert, der diese Richtung kennzeichnet. Generell muss nicht notwendiger Weise die komplette Werkstückbahn bis zum Endpunkt manuell abgefahren werden. Es genügt den Roboterarm bzw. das Werkzeug nur einen Teil der Werkstückbahn, insbesondere ein kurzes Stück ausgehend vom Startpunkt in der ge- wünschten Richtung zu bewegen und diese Richtung abzuspeichern. Im Wesentlichen dient die Vorgabe der gewünschten Richtung durch manuelle Bewegen, d.h. Vormachen dazu, der Steuerungsvorrichtung zu vermitteln, in welcher Richtung sich der Roboterarm entlang der Werkstückkante vorantasten soll. Ist diese Tastrichtung einmal vorgegeben, so bewegt sich das Werkzeug im Automatikbetrieb automatisch entlang der Werkstückbahn, indem sich der Roboterarm, insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Tastvorrichtung an der Werkstückkante in einem kraft-/momentgeregelten Betrieb des Ro- boters entlangtastet. In the subsequent process step, the robot arm is only in one to the edge of the workpiece at least substantially moved manually parallel direction, in the direction in which the tool in the later Automatikbe ¬ drive along the workpiece path to be moved. At least one value is stored for this proposed direction of movement, which characterizes this direction. In general, it is not necessary to manually travel the entire workpiece path to the end point. It is sufficient for the robot arm or the tool to move only part of the workpiece path, in particular a short distance, starting from the starting point in the desired direction and to store this direction. Essentially, the specification of the desired direction by manually moving, ie, advancing, serves to convey to the control device in which direction the robot arm is to advance along the edge of the workpiece. Once this scanning direction has been predetermined, the tool automatically moves along the workpiece path in automatic mode by virtue of the robot arm, in particular by means of a touch device according to the invention, scanning along the workpiece edge in a force / torque-controlled operation of the robot.
Das manuelle Bewegen des Roboterarms derart, dass das Werk¬ zeug an einen Startpunkt und/oder einen Endpunkt der Werkstückbahn gebracht wird, und/oder das manuelle Bewegen des Roboterarms in einer zur Werkstückkante zumindest im Wesent¬ lichen parallelen Richtung, kann durch manuelles Ergreifen wenigstens eines der Glieder und/oder der Befestigungsvorrichtung des Roboterarms und manuell geführtes Bewegen des Roboterarms durchgeführt werden. The manual movement of the robot arm in such a way that the work ¬ imaging is brought to a starting point and / or an end point of the workpiece web, and / or manual movement of the robot arm in a workpiece edge at least in the Wesent ¬ union parallel direction, by manually grasping at least one of the members and / or the fastening device of the robot arm and manually guided moving the robot arm are performed.
Unter einem manuellen Bewegen wird insbesondere ein manuelles Führen verstanden, bei dem eine Person den Roboterarm durch Ziehen und/oder Drücken an seiner Struktur manuell bewegt. Der Roboterarm umfasst dazu insbesondere mit der Steu- erungsvorrichtung verbundene Kraft- und/oder Momentsensoren, welche die Kräfte bzw. Drehmomente an den einzelnen Gelenken ermitteln. Dadurch ist es möglich, dass während des manuel¬ len Bewegens, insbesondere Führens des Roboterarms die Steu¬ erungsvorrichtung zum Bewegen des Roboters vorgesehene An- triebe derart ansteuert, dass diese die durch das manuelle Bewegen, insbesondere Führen entstehenden Bewegungen der einzelnen Glieder ausführen oder zumindest unterstützen. Der Roboter ist in diesem Fall vorzugsweise kraft- und/oder mo- mentengeregelt . Ein manuelles Bewegen im Allgemeinen kann aber auch das Bewegen einzelner oder mehrerer Gelenke desA manual movement is understood to mean, in particular, a manual guiding, in which a person manually moves the robot arm by pulling and / or pressing on its structure. For this purpose, the robotic arm comprises in particular force and / or moment sensors connected to the control device, which determine the forces or torques at the individual joints. Thereby, it is possible that provided for moving the robot during the manuel ¬ len moving, in particular guiding the robot arm the STEU ¬ erungsvorrichtung arrival gear drives such that they carry out or the resulting by manually moving, in particular guiding movements of the individual members at least support. In this case, the robot is preferably force-controlled and / or moment-controlled. Manual movement in general can also involve moving one or more joints of the body
Roboterarms durch Betätigen von Tasten und/oder Schaltern an einem Handbediengerät sein, wodurch Bewegungssteuerbefehle über die manuelle Eingabe am Handbediengerät an die Steue¬ rungsvorrichtung übermittelt und durch diese unmittelbar ausgeführt werden. Be robot arm by pressing buttons and / or switches on a handheld device, whereby motion control commands via the manual input on the handheld control device to the Steue ¬ tion device and immediately executed by these.
Eines der Glieder und/oder die Befestigungsvorrichtung des Roboterarms kann eine mechanische Tastvorrichtung aufweisen, mittels derer der Roboterarm, insbesondere das vom Roboter- arm getragene Werkzeug dadurch entlang der Werkstückbahn im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens geführt werden kann, indem die mechanische Tastvorrichtung in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante entlang dieser Werkstückkante berührend geführt wird, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung. One of the links and / or the fastening device of the robot arm can have a mechanical sensing device, by means of which the robot arm, in particular the tool carried by the robot arm, can thereby be guided along the workpiece path in automatic mode or during manual movement by moving the mechanical sensing device in mechanical Contact with the workpiece edge along this edge of the workpiece is guided touching, at least in a direction substantially perpendicular to the at least one stored value corresponding direction.
Die mechanische Tastvorrichtung kann zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der Bewegungsrichtung, insbesondere zur Werkstückkante bzw. zur Werkstückbahn unter einer vorgegebenen Druckkraft an einer Oberfläche des Werkstücks entlang der Werkstückkante berührend entlanggeführt werden. Die mechanische Tastvorrichtung kann sich entweder nur an einer einzigen Oberfläche entlang der Werkstückkante abstützen, oder sich auch an zwei insbesondere rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen entlang der Werkstückkante abstützen. Im Falle dass sich die mechanische Tastvor¬ richtung an zwei insbesondere rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen entlang der Werkstückkante abstützt, kann nicht nur ein definierter, insbesondere fester Abstand von Werkstückkante und Werkstückbahn eingehalten werden, sondern das Werkzeug kann auch in einem definierten, insbesondere festen Abstand von der zu bearbeitenden Oberfläche gehalten werden . The mechanical scanning device can be guided along the workpiece edge at least in a direction substantially perpendicular to the direction of movement, in particular to the workpiece edge or to the workpiece web, under a predetermined compressive force on a surface of the workpiece. The mechanical sensing device can either be supported only on a single surface along the edge of the workpiece, or even at two, in particular at right angles supporting surfaces meeting each other along the edge of the workpiece. In the event that the mechanical Tastvor ¬ direction is supported on two particularly perpendicular meeting surfaces along the workpiece edge, not only a defined, in particular fixed distance from the workpiece edge and workpiece path can be maintained, but the tool can also in a defined, in particular fixed distance from held the surface to be processed.
In allen Ausführungen des Verfahrens kann die mechanische Tastvorrichtung im Automatikbetrieb oder während des manuel¬ len Bewegens mit einer vorgegebenen Anpresskraft, insbesondere mit der gespeicherten Anpresskraft automatisch gegen die Werkstückkante gedrückt werden. In all embodiments of the method, the mechanical sensing device can be automatically pressed against the workpiece edge in automatic mode or during manuel ¬ len moving with a predetermined contact pressure, in particular with the stored contact force.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung im Automatikbetrieb den Roboterarm derart ansteuert, dass das Werkzeug automatisch der Werkstückbahn am Werkstück folgt, indem der Roboterarm, insbesondere eine an einem der Glieder und/oder der Befestigungsvorrichtung des Roboterarms befestigte mechanische Tastvorrichtung mechanisch berührend ent¬ lang der Werkstückkante des Werkstücks automatisch geführt wird . It can be provided that the control device controls the robot arm in automatic mode in such a way that the tool automatically follows the workpiece path on the workpiece by the robot arm, in particular a mechanically attached to one of the links and / or the fastening device of the robot arm mechanical sensing device ent ¬ long the workpiece edge of the workpiece is automatically guided.
Während des automatisch geführten Bewegens entlang der Werkstückkante kann eine aufgrund der berührenden Bewegung zwischen der mechanischen Tastvorrichtung und der Werkstückkante des Werkstücks in Bewegungsrichtung auftretende Kraft er- fasst und gespeichert werden, ein Ansteigen und/oder ein Abfallen der Kraft während des Bewegens überwacht werden und im Falle eines Ansteigens und/oder eines Abfallens der Kraft die Befestigungsvorrichtung, insbesondere das Werkzeug und/oder die mechanische Tastvorrichtung durch automatisches Bewegen des Roboterarms um eine senkrecht zur Ebene der Werkstückkante des Werkstücks verlaufende Drehachse gedreht werden, bis die momentan erfasste Kraft wieder auf den ge¬ speicherten Wert zurückgeführt ist. Bei den in den Ausführungsbeispielen offenbarten Werkzeugen beispielsweise, führt eine Änderung im Verlauf der Kontur zu einem Moment um die Drehachse des Roboterflansches. Dieses Moment wird in einer Steifigkeitsregelung des Roboters automatisch ausgeglichen. In Folge dessen orientiert sich das Werkzeug eigenständig um, bis es wieder senkrecht zur Werkstückkante steht. During the automatically guided movement along the workpiece edge, a force occurring in the direction of movement due to the touching movement between the mechanical feeler and the workpiece edge of the workpiece can be detected and stored, an increase and / or a decrease of the force during the movement can be monitored, and Case of an increase and / or a fall in force, the fastening device, in particular the tool and / or the mechanical probe device by automatically moving the robot arm about a perpendicular to the plane of Workpiece edge of the workpiece extending axis of rotation are rotated until the momentarily detected force is returned to the ge ¬ stored value. In the case of the tools disclosed in the exemplary embodiments, for example, a change in the course of the contour leads to a moment about the axis of rotation of the robot flange. This moment is automatically compensated in a stiffness control of the robot. As a result, the tool orients itself around until it is perpendicular to the edge of the workpiece again.
Fährt die mechanische Tastvorrichtung mit ihrer wenigstens einen Führungsrolle an einer gerade verlaufenden Werkstückkante entlang, so wird die in Bewegungsrichtung auftretende Kraft im Allgemeinen zumindest annähern konstant bleiben. In diesem Fall bewegt der Roboterarm das Werkzeug unverändert derart weiter, dass die mechanische Tastvorrichtung an der Werkstückkante gleichmäßig geführt ist. Im Falle eines If the mechanical feeler moves with its at least one guide roller along a straight workpiece edge, the force occurring in the direction of movement will generally remain constant, at least approximately. In this case, the robot arm continues to move the tool unchanged so that the mechanical sensing device is smoothly guided on the edge of the workpiece. in case of a
Kraftanstiegs wird insoweit eine konkave Krümmung oder eine Innenecke des Verlaufs der Werkstückkante erkannt und das Werkzeug dann durch den Roboterarm derart automatisch gedreht, dass die Bewegungsrichtung des Werkzeugs wieder pa¬ rallel zum Verlauf der Werkstückkante ausgerichtet ist und folglich auch die in Bewegungsrichtung auftretende Kraft wird auf einen Normalwert abfällt. Im Falle eines Kraftab- falls wird insoweit eine konvexe Krümmung oder eine Außen¬ ecke des Verlaufs der Werkstückkante erkannt und das Werk¬ zeug dann durch den Roboterarm derart automatisch gedreht, dass die Bewegungsrichtung des Werkzeugs wieder parallel zum Verlauf der Werkstückkante ausgerichtet ist und folglich auch die in Bewegungsrichtung auftretende Kraft wird auf ei¬ nen Normalwert abfällt. So kann das Werkzeug entlang einer umlaufenden, über Ecken und/oder Bögen führenden Werkstückkante automatisch entlanggeführt werden, ohne dass eine Vielzahl von Stützpunkten programmiert werden müssten. In einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die mechanische Tastvorrichtung über eine fe¬ derbewegliche Kopplungsvorrichtung mit dem Roboterarm, insbesondere mit einem der Glieder und/oder mit der Befesti- gungsvorrichtung verbunden sein und durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Roboterarms der relative Abstand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung und dem Werkzeug verändert wird. Bei konstanter Anpresskraft wird sich das Werkzeug in einem gleichbleibenden Abstand parallel zur Werkstückkante bewe¬ gen. Bei einer Änderung der Anpresskraft wird sich die fe¬ derbewegliche Kopplungsvorrichtung längen oder kürzen (je nachdem, wie die Kopplungsvorrichtung konstruktiv ausgeführt ist und je nachdem, ob die Anpresskraft sich erhöht oder verringert) und damit das Werkzeug einen veränderten Abstand zur Werkstückkante einnehmen. Eine solche Abstandsänderung ist im Allgemeinen aufgrund konstanter Federbedingungen linear proportional zur Änderung der Anpresskraft. Force increase is so far a concave curvature or an inner corner of the course of the workpiece edge detected and then the tool automatically rotated by the robot arm so that the direction of movement of the tool is aligned again pa ¬ rallel to the course of the workpiece edge and consequently also the force occurring in the direction of movement is on a normal value drops. In the case of Kraftab- if it is so far known a convex curvature or outer ¬ corner of the profile of the workpiece edge and the work ¬ convincing then so rotated automatically by the robot arm, the direction of movement of the tool is again aligned parallel to the path of the workpiece edge and, consequently, occurring in the movement direction will force drops to ei ¬ NEN normal value. Thus, the tool along a circumferential, leading over corners and / or arcs workpiece edge can be automatically guided without a large number of bases would have to be programmed. In a special embodiment of the inventive method, the mechanical sensing device via a fe ¬ derbewegliche coupling device with the robot arm, in particular with one of the members and / or with the fastening be constriction device, and controlled by varying the predetermined contact force during the automatic moving of the robotic arm of the relative Distance between the mechanical probe and the tool is changed. At a constant pressing force of the tool in a constant distance parallel to the workpiece edge bewe ¬ gen. Is at a change of the pressing force, the fe ¬ derbewegliche coupling device will lengthen or shorten (depending on how the coupling device is designed structurally and depending on whether the pressing force increases or decreases) and thus the tool take a changed distance to the edge of the workpiece. Such a change in distance is generally linearly proportional to the change in the contact pressure due to constant spring conditions.
Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch einen Roboter, aufweisend eine Steuerungsvorrichtung, die ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Roboterprogramm auszu¬ führen, sowie aufweisend einen Roboterarm mit wenigstens drei Gelenken, die gemäß des Roboterprogramms automatisiert und/oder in einem Handfahrbetrieb manuell geführt verstell¬ bar sind, wobei die Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Verfahren wie beschrieben durchzuführen . The object of the invention is also achieved by a robot having a control device which is designed and / or arranged for For a robot program ¬ lead, as well as comprising a robot arm having at least three joints, the automated according to the robot program and / or manually in a hand driving operation are guided verstell ¬ bar, wherein the control device is formed and / or arranged to perform a method as described.
Der Roboter kann eine mechanische Tastvorrichtung aufweisen, die insbesondere an einem der Glieder und/oder an der Befestigungsvorrichtung des Roboterarms befestigt ist und die ausgebildet ist, den Roboterarm, insbesondere das vom Robo- terarm getragene Werkzeug dadurch entlang der Werkstückbahn im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die mechanische Tastvorrichtung in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante entlang dieser Werkstückkante berührend geführt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung. The robot may have a mechanical sensing device, which is fastened in particular to one of the links and / or to the fastening device of the robot arm and which is designed to move the robot arm, in particular the tool carried by the robot arm, along the workpiece path in automatic mode or during manual movement, in that the mechanical scanning device is guided in mechanical contact with the workpiece edge along this workpiece edge, at least in a direction substantially perpendicular to the direction corresponding to the at least one stored value.
Die mechanische Tastvorrichtung kann insoweit derart ausge¬ bildet sein, dass sie ein Anschlagmittel bildet, welches ei- nen definierten, insbesondere konstanten Abstand des vom Roboterarm bewegten Werkzeugs, insbesondere dessen Werkzeug¬ spitze von der Werkstückkante sicherstellt. Durch einen kraft-/momentgeregelten Betrieb des Roboters kann der Roboterarm die mechanische Tastvorrichtung von sich aus, d.h. ohne gesonderte Sensoren oder Stellmittel mit einer vorgege¬ benen Kraft berührend an der Werkstückkante entlangführen. The mechanical sensing device may be such forms ¬ out so far that it forms a stop means which NEN defined egg, in particular the constant distance moved by the robotic arm tool, ensuring in particular, its tool ¬ tip from the workpiece edge. By a force / torque-controlled operation of the robot, the robot arm, the mechanical sensing device by itself, ie along lead to touching of the workpiece edge without separate sensors or detection means with a specified differently surrounded force.
In einer speziellen Ausführung kann die mechanische Tastvorrichtung über eine federbewegliche Kopplungsvorrichtung mit dem Roboterarm, insbesondere mit einem der Glieder und/oder mit der Befestigungsvorrichtung verbunden sein und die Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des auto¬ matischen Bewegens des Roboterarms den relativen Abstand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung und dem Werkzeug zu verändern. In a special embodiment, the mechanical sensing device can be connected via a spring-movable coupling device with the robot arm, in particular with one of the links and / or with the fastening device and the control device is formed and / or arranged by changing the predetermined contact pressure during the auto ¬ matic moving the robot arm to change the relative distance between the mechanical probe and the tool.
Bei konstanter Anpresskraft wird sich das Werkzeug in einem gleichbleibenden Abstand parallel zur Werkstückkante bewe- gen. Bei einer Änderung der Anpresskraft wird sich die fe¬ derbewegliche Kopplungsvorrichtung längen oder kürzen (je nachdem, wie die Kopplungsvorrichtung konstruktiv ausgeführt ist und je nachdem, ob die Anpresskraft sich erhöht oder verringert) und damit das Werkzeug einen veränderten Abstand zur Werkstückkante einnehmen. Eine solche Abstandsänderung ist im Allgemeinen aufgrund konstanter Federbedingungen linear proportional zur Änderung der Anpresskraft. At a constant pressing force of the tool is gen movement in a constant distance parallel to the workpiece edge. If a change of the pressing force, the fe ¬ derbewegliche coupling device will lengthen or shorten (depending on how the coupling device is designed structurally and depending on whether the pressing force increases or decreases) and thus the tool take a changed distance to the edge of the workpiece. Such a change in distance is generally linearly proportional to the change in contact force due to constant spring conditions.
In einer alternativen oder ergänzenden Ausführung kann die mechanische Tastvorrichtung wenigstens eine drehbar gelagerte Führungsrolle aufweisen, welche ausgebildet ist, während des Bewegens des Roboterarms entlang der Werkstückkante ab¬ zurollen . Indem die mechanische Tastvorrichtung wenigstens eine dreh¬ bar gelagerte Führungsrolle aufweist, kann der Roboter die mechanische Tastvorrichtung unter geringem Kraftaufwand und unter geringer Reibung und/oder Beschädigung der Oberfläche des Werkstücks berührend an der Werkstückkante entlangfüh- ren. In an alternative or additional embodiment, the mechanical sensing device may include a rotatably mounted guide roller, at least, which is designed to roll from ¬ during the movement of the robot arm along the workpiece edge. By the mechanical sensing device comprises at least one rotatably mounted guide roller ¬ bar, the robot, the mechanical sensing device ren entlangfüh- with little effort and with little friction and / or damage to the surface of the workpiece touching on the workpiece edge.
Wahlweise kann die wenigstens eine Führungsrolle eine kreis¬ zylindrische Mantelwand mit einem über die axiale Breite der Führungsrolle gleichbleibenden Durchmesser aufweisen, oder eine gestufte kreiszylindrische Mantelwand mit zwei ver¬ schiedenen Durchmessern aufweisen, oder eine im Querschnitt bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige Lauffläche auf¬ weisen . Mit einer kreiszylindrische Mantelwand und einem über die axiale Breite der Führungsrolle gleichbleibenden Durchmesser kann die Führungsrolle besonders stabil auf einer an die Werkstückkante angrenzenden Oberfläche abwälzen. Mit einer gestuften kreiszylindrischen Mantelwand mit zwei verschiede- nen Durchmessern kann die Führungsrolle unmittelbar an der Werkstückkante angesetzt werden, wobei die gestufte Ausbil¬ dung der Führungsrolle eine zusätzliche Führung senkrecht zur ersten Oberfläche möglich macht. Mit einer im Querschnitt bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen Lauf- fläche kann die Führungsrolle an zwei Punkten der Führungs¬ rolle Kontakt zur Werkstückkante halten. Optionally, the at least one guide roller having a circular ¬ cylindrical lateral wall with a uniform across the axial width of the guide roller diameter, or have a stepped circular cylindrical casing wall with two ver ¬ different diameters, or have an arcuate cross-section, in particular circular arc-shaped tread onto ¬. With a circular cylindrical jacket wall and a diameter which remains constant over the axial width of the guide roller, the guide roller can roll particularly stable on a surface adjoining the workpiece edge. With a stepped circular cylindrical jacket wall with two different diameters, the guide roller can be attached directly to the workpiece edge, wherein the stepped Ausbil ¬ tion of the guide roller makes an additional guide perpendicular to the first surface possible. With an arc-shaped in cross-section, in particular circular arc-shaped running surface, the guide roller can hold contact with the workpiece edge at two points of the guide roller .
In einer speziellen Ausführung kann die mechanische Tastvor- richtung wenigstens zwei in einer Spur laufende Führungsrol¬ len aufweisen, die an der mechanischen Tastvorrichtung derart drehbar gelagert sind, dass deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet und in einem Abstand voneinander angeordnet sind. In a special embodiment, the mechanical Tastvor- device have at least two running in a track Führungsrol ¬ len, which are rotatably mounted on the mechanical sensing device such that their axes of rotation are aligned parallel to each other and arranged at a distance from each other.
Indem statt einer einzelnen Führungsrolle wenigstens zwei in einer Spur laufende Führungsrollen an der mechanischen Tastvorrichtung vorgesehen sind, kann der Verlauf der Werkstückkante durch den Roboter abgetastet werden. Insbesondere kann durch die in Bewegungsrichtung vorauseilende Führungsrolle die Tastvorrichtung und damit das Werkzeug durch die unmit¬ telbare berührende Kopplung der Tastvorrichtung an den Verlauf der Werkstückkante allein durch den kraft-/moment- geregelten Betrieb des Roboterarms die Orientierung des Werkzeugs automatisch nachgeführt werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass es je nach Verlauf der Werkstückkante zu größeren Abweichungen des Abstands des Werkzeugs von der Werkstückkante kommen kann. Abhilfe kann insbesondere hierfür durch eine mechanischeBy providing at least two guide rollers running in a track on the mechanical sensing device instead of a single guide roller, the course of the workpiece edge can be scanned by the robot. In particular, the scanning device and thus the tool can be automatically tracked by the immedi ¬ direct contacting coupling of the sensing device to the course of the workpiece edge alone by the power / torque controlled operation of the robot arm, the orientation of the tool by the leading role in the direction of movement. The disadvantage here, however, that it can come to larger deviations of the distance of the tool from the workpiece edge depending on the course of the workpiece edge. This can be remedied in particular by a mechanical
Tastvorrichtung geschaffen werden, die wenigstens eine Abtastrolle, insbesondere wenigstens eine federelastisch gela¬ gert Abtastrolle aufweist, welche ausgebildet ist, die Werk¬ stückkante in einem Abstand von der Berührungsstelle der Führungsrolle abzutasten. Tastvorrichtung are provided, which has at least one cam follower, in particular at least one resiliently gela ¬ gert cam follower, which is designed to scan the workpiece edge ¬ piece at a distance from the point of contact of the guide roller.
Durch die insbesondere in Bewegungsrichtung vorauseilende federelastisch gelagert Abtastrolle kann eine Änderung im Verlauf der Werkstückkante automatisch ertastet werden und die Steuerungsvorrichtung kann den Roboterarm entsprechend By virtue of the spring-elasticly mounted scanning roller leading in particular in the direction of movement, a change in the course of the workpiece edge can be automatically detected and the control device can correspondingly adjust the robot arm
 Fig. 6 zwei beispielhafte Werkstücke mit einer innenliegen¬ den Werkstückkante,  6 shows two exemplary workpieces with an inner lying ¬ the workpiece edge,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Drehung der Fig. 7 is a schematic representation of a rotation of
Tastvorrichtung gemäß Fig. 3 im Bereich einer Außenecke in einer Draufsicht,  Tasting device according to FIG. 3 in the region of an outer corner in a plan view,
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einer federbeweglichen Kopplungsvorrichtung, 8 is a schematic representation of a second embodiment of a mechanical sensing device with a spring-moving coupling device,
Fig. 9 eine schematische Darstellung des Roboterarms mit einer dritten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit zwei Führungsrollen in zwei Ebenen, 9 is a schematic representation of the robot arm with a third embodiment of a mechanical sensing device with two guide rollers in two planes,
Fig. 10 drei verschiedene Varianten von Führungsrollen für die Tastvorrichtung, 10 shows three different variants of guide rollers for the sensing device,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer vierten Ausfüh- rung einer mechanischen Tastvorrichtung mit zwei11 is a schematic representation of a fourth embodiment of a mechanical scanning device with two
Führungsrollen in derselben Spur, Guide rollers in the same track,
12 eine schematische Darstellung einer fünften Ausfüh rung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einer Führungsrolle und zwei Abtastrollen an einem Paral lelogrammgelenk, 12 is a schematic representation of a fifth embodiment of a mechanical sensing device with a guide roller and two cam rollers on a parallelogram joint;
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einer Führungsrolle und zwei einzeln angefederten Abtast¬ rollen, und Fig. 13 is a schematic representation of a sixth embodiment of a mechanical sensing device with a guide roller and two separate spring-loaded sample ¬ roll, and
Fig. 14 eine schematische Darstellung einer siebten Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung mit einem federelastisch gelagerten Werkzeug. Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigt einen insbesondere als ein Fig. 14 is a schematic representation of a seventh embodiment of a mechanical sensing device with a spring-mounted tool. FIGS. 1 and 2 show one in particular as one
Leichtbauroboter ausgeführten Roboter 1, der einen Roboterarm 2 und eine Steuerungsvorrichtung 3 aufweist. Der Robo- terarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbei¬ spiels mehrere, nacheinander angeordnete und mittels Gelenke 4 drehbar miteinander verbundene Glieder 5 bis 11. Lightweight robot executed robot 1, which has a robot arm 2 and a control device 3. The robot terarm 2 comprises, in the case of the present game Ausführungsbei ¬ plural successively arranged and by means of joints 4 rotatably interconnected members 5 to 11.
Die Steuerungsvorrichtung 3 des Roboter 1 ist ausgebildet bzw. eingerichtet, ein Roboterprogramm auszuführen, durch welches die Gelenke 4 des Roboterarms 2 gemäß des Roboter¬ programms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb auto¬ matisch verstellt bzw. drehbewegt werden können. Dazu ist die Steuerungsvorrichtung 3 mit ansteuerbaren elektrischen Antrieben verbunden, die ausgebildet sind, die Gelenke 4 des Roboters 1 zu verstellen. The control device 3 of the robot 1 is configured and arranged to execute a robot program, by which can be automated, the joints 4 of the robot arm 2 according to the robot ¬ program or adjusted auto matically in ¬ a manual drive operation or rotationally moved. For this purpose, the control device 3 is connected to controllable electric drives, which are designed to adjust the joints 4 of the robot 1.
Die Steuerungsvorrichtung 3 ist ausgebildet und/oder eingerichtet, ein Verfahren zum Betreiben und/oder Programmieren des Roboters 1 unter Einbeziehen eines manuell geführten Be¬ wegen des Roboterarms 2, wie im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele näher beschrieben, durchzuführen. The control device 3 is configured and / or adapted to a method for operating and / or programming of the robot 1 with the inclusion of a manually guided Be ¬ as described in more detail below by means of concrete embodiments for the robotic arm 2, to carry out.
An einem seiner Enden umfasst der Roboterarm 2 eine als Flansch ausgeführte Befestigungsvorrichtung 12 zum Befestigen eines Werkzeugs 13. Außerdem ist mit der Befestigungs¬ vorrichtung 12 und/oder dem Werkzeug 13 eine mechanische Tastvorrichtung 14 verbunden. Die Tastvorrichtung 14 ist ausgebildet, den Roboterarm 2, insbesondere das vom Roboter- arm 2 getragene Werkzeug 13 dadurch entlang einer Werkstückbahn 15 an einem Werkstück 16 im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die mechanische Tastvorrichtung 14 in mechanischem Kontakt zu einer Werkstückkante 17 entlang dieser Werkstückkante 17 berührend ge- führt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senk- rechten Richtung zu einer durch manuell geführtes Bewegen des Roboterarm 2 vorgemachten Richtung R (Fig. 2) . At one end of the robot arm 2 comprises an attachment device designed as a flange 12 for attachment of a tool 13. In addition, with the fixing ¬ device 12 and / or the tool 13 is a mechanical sensing device 14 is connected. The feeler device 14 is designed to guide the robot arm 2, in particular the tool 13 carried by the robot arm 2, along a workpiece path 15 on a workpiece 16 in automatic mode or during manual movement by the mechanical feeler 14 being in mechanical contact with a workpiece edge 17 is guided along this workpiece edge 17, at least in a substantially vertical right direction to an imaginary by manually guided moving the robot arm 2 direction R (Fig. 2).
In der in Fig. 1 dargestellten Pose des Roboterarms 2 befin- det sich das Werkzeug 13 in einem Startpunkt S. In diesem Startpunkt S werden zunächst Positions- und/oder Orientie¬ rungswerte des Werkzeugs 13 gespeichert. Dabei muss es sich nicht notwendiger Weise um kartesische Positions- und/oder Orientierungswerte im Raum handeln. Vielmehr können die Po- sitions- und/oder Orientierungswerte des Werkzeugs 13 auch durch die Achswinkelstellungen der Gelenke 4 des Roboterarms 2 repräsentiert werden. In the embodiment shown in Fig. 1 pose of the robot arm 2 befin- det the tool 13 in a starting point p first position and / or Orientie ¬ approximate values of the tool 13 are stored in this starting point S. It does not necessarily have to be Cartesian positional and / or orientation values in space. Rather, the position and / or orientation values of the tool 13 can also be represented by the axial angle positions of the joints 4 of the robot arm 2.
Anschließend wird der Roboter 2 mittels einer Hand 18 eines Benutzers bzw. Programmierers zumindest annähernd in die ge¬ wünschte Richtung R bewegt. Dabei muss nicht die vollständi¬ ge Werkstückbahn 15 manuell abgefahren werden. Auch muss der Werkstückbahn 15 nicht genau gefolgt werden. Im Grunde muss der Steuerungsvorrichtung nur vermittelt werden, ob die Werkstückbahn 15 im späteren Automatikbetrieb nach links o- der nach rechts abgefahren werden soll. Die ist insbesondere auch dann wichtig, wenn die Werkstückbahn 15 statt einer einfachen Strecke eine geschlossene Bahn, insbesondere eine Kreisbahn ist. Während des manuell geführten Bewegens des Roboterarms 2 muss auch nicht die mechanische Tastvorrich¬ tung 14 stetig berührend an der Werkstückkante 17 entlang¬ gleiten. Ein Entlanggleiten der mechanischen Tastvorrichtung 14 an der Werkstückkante 17 ist erst im Automatikbetrieb zwingend nötig. Gegebenenfalls kann die mechanische Tastvor- richtung 14 aber durch das manuelle Führen stetig berührend an der Werkstückkante 17 entlanggeführt werden, oder während des manuellen Führens kann die mechanische Tastvorrichtung 14 automatisch stetig berührend an der Werkstückkante 17 entlanggeführt werden. In der Fig. 3 ist eine erste Ausführung einer mechanischen Tastvorrichtung 14 gezeigt, die insbesondere an der Befesti¬ gungsvorrichtung 12 des Roboterarms 2 befestigt ist und die ausgebildet ist, den Roboterarm 2, insbesondere das vom Ro- boterarm 2 getragene Werkzeug 13 dadurch entlang der Werkstückbahn 15 im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die mechanische Tastvorrichtung 14 in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante 17 entlang dieser Werkstückkante 17 berührend geführt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung. Subsequently, the robot 2 is at least approximately moved in the ge ¬ desired direction R by means of a hand 18 of a user or programmer. In this case, the complete workpiece web 15 does not have to be traversed manually. Also, the workpiece web 15 does not have to be followed exactly. Basically, the control device only needs to be taught whether the workpiece web 15 should be moved to the left or right in the later automatic mode. This is especially important when the workpiece web 15 instead of a simple route is a closed path, in particular a circular path. During the manually guided moving of the robot arm 2 nor the mechanical Tastvorrich ¬ tung 14 must slide along ¬ continuously touching to the workpiece edge 17th A sliding along the mechanical sensing device 14 on the workpiece edge 17 is imperative only in automatic mode. Optionally, however, the mechanical feeler device 14 can be guided along the workpiece edge 17 in a constantly touching manner by manual guidance, or during manual guidance, the mechanical feeler device 14 can automatically be guided along the workpiece edge 17 in a constantly touching manner. In FIG. 3, a first embodiment of a mechanical sensing device 14 is shown, which is particularly attached to its mountings ¬ constriction device 12 of the robot arm 2 and which is adapted to the robot arm 2, in particular the robot arm carried by the tool 13 2 characterized along the Workpiece web 15 to perform in automatic mode or during manual movement by the mechanical sensing device 14 is guided in mechanical contact with the workpiece edge 17 along this workpiece edge 17, at least in a direction substantially perpendicular to the at least one stored value corresponding direction.
Das Werkzeug 13 kann beispielsweise eine Klebespitze, eine Schweißpistole, ein Fräser, ein Schaber oder ein Polierkopf sein. The tool 13 may be, for example, a glue tip, a welding gun, a milling cutter, a scraper or a polishing head.
In der Fig. 4 ist schematisch dargestellt, dass die mechanische Tastvorrichtung 14 wenigstens eine drehbar gelagerte Führungsrolle 19 aufweisen kann, welche ausgebildet ist, während des Bewegens des Roboterarms 2 entlang der Werk¬ stückkante 17 abzurollen und dabei das Werkzeug 13 in einem festen Abstand A von der Werkstückkante 17 entfernt der Werkstückbahn 15 entlangzuführen. Bei der Werkstückkante 17 kann es sich entweder wie in Fig. 5 dargestellt um eine Außenkontur des Werkstücks 16 handeln oder wie in Fig. 6 dargestellt um eine Innenkontur des Werkstücks 16 bzw. zumindest um einen Teilabschnitt davon han¬ deln. Das Werkstück 16 kann ein beliebiges zu bearbeitendes Bauteil sein. Insbesondere kann es sich bei dem Werkstück 16 um ein im Wesentlichen flaches Bauteil handeln, dessen Außenkontur, wie in Fig. 5 gezeigt, die Werkstückkante 17 bil¬ det. Alternativ kann das Werkstück 16 Durchbrüche 20 bzw. Öffnungen aufweisen, deren Ausschnittskontur die Innenkontur und damit die Werkstückkante 17 des Werkstücks 16 bildet, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. 4 schematically shows that the mechanical sensing device 14 may comprise at least one rotatably mounted guide roller 19, which is designed to unroll while moving the robot arm 2 along the workpiece edge ¬ 17 and thereby the tool 13 at a fixed distance A. away from the workpiece edge 17 of the workpiece web 15 along. At the edge of the workpiece 17 can be either as shown in Fig. 5 act or to an outer contour of the workpiece 16 as shown in Fig. 6 to an inner contour of the workpiece 16, or at least around a section thereof han ¬ spindles. The workpiece 16 may be any component to be machined. In particular, it may be in the workpiece 16 to provide a substantially flat member, whose outer contour, as shown in Fig. 5, the workpiece edge 17 bil ¬ det. Alternatively, the workpiece 16 may have apertures 20 or openings whose detail contour is the inner contour and thus the workpiece edge 17 of the workpiece 16 forms, as shown in Fig. 6.
Prinzipiell kann die Werkstückkante 17 jeden beliebigen Ver- lauf aufweisen, generell kann die Werkstückkante 17 auch um eine Ecke laufen. Bei stumpfen Eckwinkeln bis hin zu rechten Winkeln ist dies zumindest weitgehend unkritisch. Problema¬ tisch können jedoch spitze Eckwinkel sein, da in diesen Fällen bei einer Umorientierung des Werkzeugs 13 der Abstand x zwischen der Werkstückbahn 15 und der Werkstückkante 17 kleiner wird, wie dies in Fig. 7 an einem beispielhaften Eckwinkel dargestellt ist. In principle, the workpiece edge 17 can have any desired course, in general the workpiece edge 17 can also run around a corner. At obtuse corner angles up to right angles this is at least largely uncritical. Problema ¬ table, however, can be acute corner angle, since in these cases in a reorientation of the tool 13, the distance x between the workpiece web 15 and the workpiece edge 17 is smaller, as shown in Fig. 7 at an exemplary corner angle.
Abhilfe kann hierfür durch eine mechanische Tastvorrichtung 14 geschaffen werden, die wie in Fig. 8 schematisch gezeigt, über eine federbewegliche Kopplungsvorrichtung 21 mit dem Roboterarm 2, insbesondere mit einem der Glieder 5 und/oder mit der Befestigungsvorrichtung 12 verbunden ist. Dadurch kann die Steuerungsvorrichtung 3 durch Ändern der vorgegebe- nen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Ro¬ boterarms 2 den relativen Abstand x zwischen der mechanischen Tastvorrichtung 14 und dem Werkzeug 13 verändern. So kann im beispielhaften Falle der Fig. 7 die federbewegliche Kopplungsvorrichtung 21 durch erhöhen der Anpresskraft ver- längert bzw. vergrößert werden, so dass der Abstand von Füh¬ rungsrolle 19 und Werkzeug 13 vergrößert wird und der Ab¬ stand x zur Ecke vergrößert werden kann, wie dies durch den Linienzug L in Fig. 7 veranschaulicht ist. Alternativ kann die federbewegliche Kopplungsvorrichtung 21 aber auch dazu dienen, an einer geraden Werkstückkante 17 den Verlauf der Werkstückbahn 15 zu verändern, wie dies in Fig. 8 veranschaulicht ist. Um nicht nur ebene Werkstücke 16 mit einer erfindungsgemäßen Tastvorrichtung 14 bearbeiten zu können, sondern beispielsweise auch Freiformflächen mit dem Werkzeug 13 bearbeiten zu können, kann die Tastvorrichtung 14 sich an zwei insbesonde- re rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen 22, 23 entlang der Werkstückkante 17 abstützen. Dazu kann die Tast¬ vorrichtung 14, wie in Fig. 9 gezeigt, zwei Führungsrollen 19a, 19b aufweisen. Im Falle dass sich die mechanische Tast¬ vorrichtung 14 bzw. die beiden Führungsrollen 19a, 19b an zwei insbesondere rechtwinklig aufeinander treffenden Oberflächen 22, 23 entlang der Werkstückkante 17 abstützt, kann nicht nur ein definierter, insbesondere fester Abstand von Werkstückkante 17 und Werkstückbahn 15 eingehalten werden, sondern das Werkzeug 13 kann auch in einem definierten, ins- besondere festen Abstand von der zu bearbeitenden Oberfläche 22 gehalten werden. This can be remedied by a mechanical sensing device 14 which, as shown schematically in FIG. 8, is connected to the robot arm 2 via a spring-movable coupling device 21, in particular to one of the links 5 and / or to the fastening device 12. Thereby, the control device 3 by changing the predefined NEN pressing force during the automatic moving of the Ro ¬ boterarms 2 shows the relative distance x between the mechanical sensing device 14 and change the tool. 13 Thus, the spring movable coupling device 21 may be in the exemplary case of FIG. 7 by increasing the pressing force of extended lock or be enlarged so that the distance from Füh ¬ approximately roll 19 and the tool is increased 13 and the Ab ¬ stand x can be enlarged to the corner , as illustrated by the trace L in FIG. 7. Alternatively, however, the spring-moving coupling device 21 can also serve to change the course of the workpiece web 15 on a straight workpiece edge 17, as illustrated in FIG. 8. In order not only to be able to machine flat workpieces 16 with a feeler device 14 according to the invention, but also to machine free-form surfaces with the tool 13, for example, the feeler device 14 can be supported along two surfaces 22, 23, in particular at right angles, along the workpiece edge 17. For this purpose, the Tast ¬ device 14, as shown in Fig. 9, two guide rollers 19a, 19b have. In the case that the mechanical Tast ¬ device 14 and the two guide rollers 19a, 19b supported on two particularly perpendicular meeting surfaces 22, 23 along the workpiece edge 17, not only a defined, in particular fixed distance from the workpiece edge 17 and workpiece web 15 can be maintained The tool 13 can also be held in a defined, in particular fixed distance from the surface 22 to be machined.
Wie in dem angewandten Ausführungsbeispiel der Fig. 10 dargestellt, kann die wenigstens eine Führungsrolle 19 eine im Querschnitt bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmigeAs shown in the applied exemplary embodiment of FIG. 10, the at least one guide roller 19 may have an arc-shaped in cross section, in particular a circular arc
Lauffläche L aufweist. Mittels einer bogenförmigen, insbe¬ sondere kreisbogenförmigen Lauffläche L, die eine größere Höhe aufweist, als die Dicke des Werkstücks 16 kann sich die Führungsrolle 19 an zwei Punkten A, B entlang zweier Werk- stückkanten 17a, 17b abstützen. Tread L has. By means of an arcuate, in particular ¬ sondere arcuate running surface L, which has a greater height than the thickness of the workpiece 16 may be the lead roller 19 tee edge at two points A, B along two works 17a, support 17b.
Alternativ kann die Führungsrolle 19.1 eine kreiszylindrische Mantelwand mit einem über die axiale Breite der Füh¬ rungsrolle gleichbleibenden Durchmesser aufweisen, oder die Führungsrolle 19.2 kann eine gestufte kreiszylindrische Man¬ telwand mit zwei verschiedenen Durchmessern aufweisen, so dass die Führungsrolle 19.2 nicht nur an einer Werkstückkante 17 entlanggeführt werden, sondern auch auf einer Oberflä¬ che 22 des Werkstücks 16 aufgesetzt werden kann. Die Fig. 11 zeigt eine weiterführende Ausgestaltung, bei der die mechanische Tastvorrichtung 14 wenigstens zwei in einer Spur laufende Führungsrollen 19a, 19b aufweist, die an der mechanischen Tastvorrichtung 14 bzw. an der Befestigungsvor- richtung 12, die ein Flansch des Roboterarms 2 sein kann, derart drehbar gelagert sind, dass deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet und in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Alternatively, the guide roll 19.1 can be a circular cylindrical casing wall with a comprise more than the axial width of Füh ¬ approximately roll constant diameter, or the guide roll 19.2 can be a stepped circular cylindrical We have ¬ telwand with two different diameters, so that the guide roller 19.2 not only on a workpiece edge 17 be guided along, but also on a Oberflä ¬ che 22 of the workpiece 16 can be placed. 11 shows a further embodiment in which the mechanical sensing device 14 has at least two guide rollers 19a, 19b running in a track, which can be on the mechanical sensing device 14 or on the fastening device 12, which can be a flange of the robot arm 2 , Are rotatably mounted such that their axes of rotation are aligned parallel to each other and arranged at a distance from each other.
In der fünften Ausführung gemäß Fig. 12 weist die mechanische Tastvorrichtung 14 zwei Abtastrollen 24a, 24b auf, die relativ gegeneinander federelastisch verspannt sind und die ausgebildet sind, die Werkstückkante 17 in einem Abstand D von der Berührungsstelle der Führungsrolle 19 zur Werkstück¬ kante 17 abzutasten. Die Führungsrolle 19 ist dabei in der Mitte zwischen den beiden Abtastrollen 24a, 24b angeordnet. Das Werkzeug 13 ist über Koppelungsmittel 25 mit den Abtast¬ rollen 24a, 24b gelenkig verbunden. Die Bewegung des Werkzeugs 13, insbesondere hinsichtlich einer Drehung um eine zur Zeichenebene senkrechten Richtung, ist dabei weniger von einer Bewegung, insbesondere Drehung der Befestigungsvorrichtung 12 abhängig. Die Bewegung des Werkzeugs 13, insbesondere hinsichtlich einer Drehung um eine zur Zeichenebene senkrechten Richtung, ist dabei vielmehr von der Lager der Abtastrollen 24a, 24b und damit von dem Verlauf der Werkstückkante 17 abhängig. In the fifth embodiment shown in FIG. 12, the mechanical sensing device 14 comprises two cam followers 24a, 24b which are mutually resiliently braced relative to and which are formed, 19 to scan the edge of the workpiece 17 at a distance D from the point of contact of the guide roller for the workpiece ¬ edge 17 , The guide roller 19 is arranged in the middle between the two cam rollers 24a, 24b. The tool 13 is connected via coupling means 25 with the scanning ¬ rollers 24 a, 24 b articulated. The movement of the tool 13, in particular with respect to a rotation about a plane perpendicular to the plane, is less dependent on a movement, in particular rotation of the fastening device 12. The movement of the tool 13, in particular with respect to a rotation about a plane perpendicular to the plane, is rather dependent on the bearing of the cam followers 24a, 24b and thus of the course of the workpiece edge 17.
In der sechsten Ausführung gemäß Fig. 13 weist die mechanische Tastvorrichtung 14 zwei Abtastrollen 24a, 24b auf, die jeweils relativ zur Befestigungsvorrichtung 12 federelastisch gelagert sind und die ausgebildet sind, die Werkstück¬ kante 17 in einem Abstand D von der Berührungsstelle der Führungsrolle 19 zur Werkstückkante 17 abzutasten. Die Füh¬ rungsrolle 19 ist dabei in der Mitte zwischen den beiden Ab- tastrollen 24a, 24b angeordnet. Die Bewegung des Werkzeugs 13, insbesondere hinsichtlich einer Drehung um eine zur Zeichenebene senkrechten Richtung, ist dabei nur von einer Bewegung bzw. Drehung der Befestigungsvorrichtung 12 abhängig und nicht von den Lagen der Abtastrollen 24a, 24b. In diesem Falle dienen die Abtastrollen 24a, 24b insoweit als reine Kraft- und/oder Moment-Aufnehmer. Die Abtastrollen 24a, 24b sind nicht miteinander gekoppelt und können sich deshalb un¬ abhängig voneinander bewegen. In einer siebten Ausführung gemäß Fig. 14 ist ein Halter 25 vorgesehen, welcher einen Teil der Tastvorrichtung 14 bildet. Der Halter 25 selbst ist mittels einer ersten Federeinrichtung 26.1 federelastisch mit der Befestigungsvorrichtung 12 verbunden. So kann sich der Roboterarm 2, insbesondere die Befestigungsvorrichtung 12 in Kraftrichtung F bewegen, ohne dass sich der Halter 25 mitverstellt. Der Halter ist durch eine konstante Anpresskraft gegen die Werkstückkante 17 eindeutig geführt. Mit der ersten Federeinrichtung 26.1 ist das Werkzeug 13 verbunden, so dass durch eine Verstel- lung der Befestigungsvorrichtung 12 in Kraftrichtung F bezüglich des Halters 25, das Werkzeug 13 aus der in Fig. 14 rechts dargestellten Position in die links dargestellte Po¬ sition verstellt wird. Wenn ein derartiges Verstellen nicht gewollt ist, dann ist zu beachten, dass der Roboterarm 2 je- doch eine gewisse Mindestkraft in Kraftrichtung F ausüben muss, damit die Führungsrolle 19 sicher an der Werkstückkan¬ te 17 geführt werden kann. Deshalb ist eine zweite Federein¬ richtung 26.2 vorgesehen, welche die Befestigungsvorrichtung 12 von dem Werkzeug 13 wegdrückt, solange der Roboterarm 2 die Mindestkraft in Kraftrichtung F noch nicht überschritten hat. So kann sichergestellt werden, dass bis zum Überschrei¬ ten einer solchen Mindestkraft das Werkzeug 13 nicht uner¬ wünscht bewegt wird. In the sixth embodiment shown in FIG. 13, the mechanical sensing device 14 comprises two cam followers 24a, 24b that are each supported relative to the mounting device 12 resilient and formed, the workpiece ¬ edge 17 at a distance D from the point of contact of the guide roller 19 to the To scan workpiece edge 17. The Füh ¬ approximately roll 19 is follower rollers 24a, 24b disposed in the center between the two exhaust. The movement of the tool 13, in particular with respect to a rotation about a plane perpendicular to the plane, is dependent only on a movement or rotation of the fastening device 12 and not on the positions of the cam rollers 24a, 24b. In this case, the cam followers 24a, 24b serve insofar as pure force and / or torque transducers. The cam followers 24a, 24b are not coupled with each other and therefore can move un ¬ depending on each other. In a seventh embodiment according to FIG. 14, a holder 25 is provided, which forms part of the sensing device 14. The holder 25 itself is resiliently connected to the fastening device 12 by means of a first spring device 26. Thus, the robot arm 2, in particular the fastening device 12 can move in the direction of force F, without the holder 25 mitverstellt. The holder is clearly guided by a constant contact force against the workpiece edge 17. With the first spring means 26.1, the tool 13 is connected, so that 12 through a Verstel- development of the fastening device in the direction of force F with respect to the holder 25, the tool 13 from the displaced in the Fig. 14 position shown on the right in the illustrated left Po ¬ sition is , If such an adjustment is not intended, then it should be noted that the robot arm 2 must exert a certain minimum force in the direction of force F, so that the guide roller 19 can be securely guided on the workpiece channel 17. Therefore, a second Federein ¬ direction 26.2 is provided which pushes the fastening device 12 of the tool 13, as long as the robot arm 2 has not exceeded the minimum force in the direction of force F. This ensures that by the overwriting ¬ th such a minimum force, the tool 13 does not wish uner ¬ is moved.

Claims

Patentansprüche  claims
Verfahren zum Betreiben eines Roboters (1), der einen Roboterarm (2) mit mehreren Gliedern (5-11), mit einer Befestigungsvorrichtung (12) und mit einem an der Befestigungsvorrichtung (12) befestigtes Werkzeug (13), sowie eine Steuerungsvorrichtung (3) zum Bewegen des Roboterarms (2) umfasst, die ausgebildet ist, in einem Automa¬ tikbetrieb den Roboterarm (2) derart anzusteuern, dass das Werkzeug (13) automatisch einer Werkstückbahn (15) an einem Werkstück (16) folgt, welche zumindest im We¬ sentlichen parallel zu einer Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) verläuft, aufweisend folgende Verfah¬ rensschritte : Method for operating a robot (1) comprising a robot arm (2) having a plurality of links (5-11), a fastening device (12) and a tool (13) fastened to the fastening device (12), and a control device (3 ) (for moving the robot arm 2), which is designed to control in an automation ¬ matic mode the robot arm (2) in such a way that the tool (13) automatically follow a workpiece web (15) on a workpiece (16), which at least in the We ¬ sentlichen parallel to a workpiece edge (17) of the workpiece (16) extends, comprising the following procedural ¬ rensschritte:
— Manuelles Bewegen des Roboterarms (2) derart, dass das Werkzeug an einen Startpunkt (S) und/oder einen Endpunkt (E) der Werkstückbahn (15) gebracht wird, Manually moving the robot arm (2) such that the tool is brought to a starting point (S) and / or an end point (E) of the workpiece path (15),
— Speichern von Positions- und/oder Orientierungswerten welche das Werkzeug (13) im Startpunkt (S) und/oder im Endpunkt (E) einnimmt, derart, dass die Steue¬ rungsvorrichtung (3) die gespeicherten Positionsund/oder Orientierungswerte im Automatikbetrieb abru¬ fen und den Roboterarm (2) derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug (13) die zugeordnete Po¬ sition und/oder Orientierung im Startpunkt (S) und/oder im Endpunkt (E) automatisch einnimmt, Occupies storing positional and / or orientation values which the tool (13) at the start point (S) and / or at the end point (E), such that the Steue ¬ approximately device (3), the touch of the stored positional and / or orientation values in automatic mode ¬ - can control fen and the robot arm (2) in such a manner automatically in that the tool (13) associated Po ¬ sition and / or orientation in the starting point (S) and / or at the end point (e) occupying automatically
— Manuelles Bewegen des Roboterarms (2) in einer zur Werkstückkante (17) zumindest im Wesentlichen paral¬ lelen Richtung (R) , - manually moving the robot arm (2) in a workpiece edge (17) at least substantially paral ¬ Lelen direction (R),
— Speichern wenigstens eines Wertes, der die Richtung der zur Werkstückkante (17) zumindest im Wesentlichen parallel ausgeführten manuellen Bewegung kennzeich- net, derart, dass die Steuerungsvorrichtung (3) den wenigstens einen gespeicherten, die Richtung kennzeichnenden Werte im Automatikbetrieb abrufen und den Roboterarm (2) derart automatisch ansteuern kann, dass das Werkzeug (13) zwischen dem Startpunkt (S) und Endpunkt (E) in Abhängigkeit des Verlaufs der Werkstückkante (17) in der dem wenigstens einen ge¬ speicherten Wert entsprechenden Richtung automatisch der Werkstückbahn (15) folgt. Storing at least one value which characterizes the direction of the manual movement running at least substantially parallel to the workpiece edge (17); in such a way that the control device (3) can retrieve the at least one stored value indicative of the direction in automatic mode and control the robot arm (2) in such a way that the tool (13) between the starting point (S) and end point (E) in dependence of the course of the workpiece edge (17) in the direction corresponding to the at least one ge ¬ stored value automatically follows the workpiece web (15).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem 2. The method of claim 1, wherein
— das manuelle Bewegen des Roboterarms (2) derart, dass das Werkzeug an einen Startpunkt (S) und/oder einen Endpunkt (E) der Werkstückbahn (15) gebracht wird, und/oder - Manually moving the robot arm (2) such that the tool is brought to a starting point (S) and / or an end point (E) of the workpiece web (15), and / or
— das manuelle Bewegen des Roboterarms (2) in einer zur Werkstückkante (17) zumindest im Wesentlichen paral¬ lelen Richtung, - manual movement of the robot arm (2) in a workpiece edge (17) at least substantially paral ¬ Lelen direction,
— durch manuelles Ergreifen wenigstens eines der Glie¬ der (5-11) und/oder der Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) und manuell geführtes Bewegen des Roboterarms (2) durchgeführt wird. - By manually gripping at least one of the Glie ¬ the (5-11) and / or the fastening device (12) of the robot arm (2) and manually guided moving the robot arm (2) is performed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eines der 3. The method according to claim 1 or 2, wherein one of
Glieder (5-11) und/oder die Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) eine mechanische Tastvorrichtung (14) aufweist, und mittels dieser Tastvorrichtung (14) der Roboterarm (2), insbesondere das vom Roboterarm (2) getragene Werkzeug (13) dadurch entlang der Werkstückbahn (15) im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens geführt wird, indem die mechanische Tastvor¬ richtung (14) in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante (17) entlang dieser Werkstückkante (17) berührend ge¬ führt wird, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung. Links (5-11) and / or the fastening device (12) of the robot arm (2) has a mechanical feeler device (14), and by means of this feeler device (14) the robot arm (2), in particular the tool carried by the robot arm (2) ( 13) is thereby guided along the workpiece web (15) in automatic mode or during manual movement by the mechanical Tastvor ¬ direction (14) in mechanical contact with the workpiece edge (17) is guided touching along this workpiece edge (17), specifically at least in a direction substantially perpendicular to the direction corresponding to the at least one stored value.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die mechanische Tast¬ vorrichtung (14) im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens mit einer vorgegebenen Anpresskraft, insbesondere mit der gespeicherten Anpresskraft automa¬ tisch gegen die Werkstückkante (17) gedrückt wird. The method of claim 3, wherein the mechanical Tast ¬ device (14) in automatic mode or during the manual movement with a predetermined contact pressure, particularly with the pressing force stored automatic ¬ table against the workpiece edge (17) is pressed.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Steuerungsvorrichtung (3) im Automatikbetrieb den Roboterarm (2) derart ansteuert, dass das Werkzeug (13) au¬ tomatisch der Werkstückbahn (15) am Werkstück (16) folgt, indem der Roboterarm (2), insbesondere eine an einem der Glieder (5-11) und/oder der Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) befestigte mechanische Tastvorrichtung (14) mechanisch berührend entlang der Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) automatisch ge¬ führt wird. A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device (3) in automatic mode driving the robot arm (2) such that the tool (13) follows the work piece web (15) au ¬ matically on the workpiece (16) by the robot arm (2), in particular mechanically attached to one of the links (5-11) and / or the fastening device (12) of the robot arm (2) mechanically touching along the workpiece edge (17) of the workpiece (16) automatically ge ¬ leads.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem während des automatisch geführten Bewegens entlang der Werkstückkante (17) eine aufgrund der berührenden Bewegung zwischen der mechanischen Tastvorrichtung (14) und der WerkstückkanteA method according to claim 5, wherein, during the automatically guided movement along the workpiece edge (17), a movement due to the contacting movement between the mechanical sensing device (14) and the workpiece edge
(17) des Werkstücks (16) in Bewegungsrichtung auftretende Kraft erfasst und gespeichert wird, ein Ansteigen und/oder ein Abfallen der Kraft während des Bewegens überwacht wird und im Falle eines Ansteigens und/oder eines Abfallens der Kraft die Befestigungsvorrichtung(17) of the workpiece (16) is detected and stored in the direction of movement, an increase and / or a decrease of the force is monitored during the movement and in case of an increase and / or a decrease of the force, the fastening device
(12), insbesondere das Werkzeug (13) und/oder die mecha¬ nische Tastvorrichtung (14) durch automatisches Bewegen des Roboterarms (2) um eine senkrecht zur Ebene der Werkstückkante (17) des Werkstücks (16) verlaufende Drehachse gedreht wird, bis die momentan erfasste Kraft wieder auf den gespeicherten Wert zurückgeführt ist. Running (12), in particular the tool (13) and / or the mechanical ¬ African sensing device (14) by automatically moving the robot arm (2) about an axis perpendicular to the plane of the workpiece edge (17) of the workpiece (16) Turning axis is rotated until the currently detected force is returned to the stored value.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem die mechanische Tastvorrichtung (14) über eine federbewegli¬ che Kopplungsvorrichtung (21) mit dem Roboterarm (2), insbesondere mit einem der Glieder (5-11) und/oder mit der Befestigungsvorrichtung (12) verbunden ist und durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automa¬ tischen Bewegens des Roboterarms (2) der relative Ab¬ stand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung (14) und dem Werkzeug (13) verändert wird. A method according to any one of claims 3 to 6, wherein the mechanical sensing device (14) via a federbewegli ¬ che coupling device (21) with the robot arm (2), in particular with one of the members (5-11) and / or with the fastening device ( 12) and by changing the predetermined contact force during the automatic ¬ tables moving the robot arm (2) the relative Ab ¬ stand between the mechanical sensing device (14) and the tool (13) is changed.
Roboter, insbesondere Industrieroboter, aufweisend eine Steuerungsvorrichtung (3), die ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Roboterprogramm auszuführen, sowie aufweisend einen Roboterarm (2) mit wenigstens drei Ge¬ lenken (4), die gemäß des Roboterprogramms automatisiert und/oder in einem Handfahrbetrieb manuell geführt ver¬ stellbar sind, wobei die Steuerungsvorrichtung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen. Robot, in particular industrial robot, comprising a control device (3) which is designed and / or set up to execute a robot program, and comprising a robot arm (2) with at least three joints (4), which are automated according to the robot program and / or Manually guided manually ver ¬ adjustable, wherein the control device (3) is formed and / or arranged to perform a method according to one of claims 1 to 7.
Roboter nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mechanische Tastvorrichtung (14), die insbesondere an ei¬ nem der Glieder (5-11) und/oder an der Befestigungsvorrichtung (12) des Roboterarms (2) befestigt ist und die ausgebildet ist, den Roboterarm (2), insbesondere das vom Roboterarm (2) getragene Werkzeug (13) dadurch ent¬ lang der Werkstückbahn (15) im Automatikbetrieb oder während des manuellen Bewegens zu führen, indem die me¬ chanische Tastvorrichtung (14) in mechanischem Kontakt zur Werkstückkante (17) entlang dieser Werkstückkante (17) berührend geführt ist, und zwar zumindest in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung zu der dem wenigstens einen gespeicherten Wert entsprechenden Richtung. A robot according to claim 8, characterized by a mechanical sensing device (14), in particular egg at ¬ nem of the limbs (5-11) and / or on the fastening device (12) of the robot arm (2) is attached and formed, the robot arm thereby guide (2), especially the (2) by the robot arm supported tool (13) ent ¬ long the workpiece web (15) in automatic mode or during the manual movement by the me ¬-mechanical sensing device (14) (in mechanical contact with the workpiece edge 17) is guided touching along this workpiece edge (17), at least in one substantially perpendicular direction to the direction corresponding to the at least one stored value.
Roboter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) über eine fe¬ derbewegliche Kopplungsvorrichtung (21) mit dem Roboterarm (2), insbesondere mit einem der Glieder (5-11) und/oder mit der Befestigungsvorrichtung (12) verbunden ist und die Steuerungsvorrichtung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, durch Ändern der vorgegebenen Anpresskraft während des automatischen Bewegens des Ro¬ boterarms (2) den relativen Abstand zwischen der mechanischen Tastvorrichtung (14) und dem Werkzeug (13) zu verändern . Robot according to claim 8 or 9, characterized in that the mechanical sensing device (14) via a fe ¬ derbewegliche coupling device (21) with the robot arm (2), in particular with one of the links (5-11) and / or with the fastening device ( 12) is connected and formed, the control device (3) and / or decorated is, (by changing the predetermined contact force during the automatic moving of the ro ¬ boterarms 2) the relative distance between the mechanical sensing device (14) and the tool (13) to change.
Roboter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) wenigstens eine drehbar gelagerte Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) aufweist, welche ausgebildet ist, während des Bewegens des Roboterarms (2) entlang der Werkstückkante (17) abzurollen. Robot according to one of claims 8 to 10, characterized in that the mechanical sensing device (14) at least one rotatably mounted guide roller (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2), which is formed during the movement of the robot arm (2) along unroll the workpiece edge (17).
Roboter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) eine kreiszylindrische Mantelwand mit einem über die axiale Breite der Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) gleichbleibenden Durchmesser aufweist, eine gestufte kreiszylindrische Mantelwand mit zwei verschiede¬ nen Durchmessern aufweist, oder eine im Querschnitt bo¬ genförmige, insbesondere kreisbogenförmige Lauffläche aufweist . Robot according to claim 11, characterized in that the at least one guide roller (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) has a circular cylindrical jacket wall with a diameter which is constant over the axial width of the guide roller (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2), a stepped circular cylindrical jacket wall with two different ¬ nen diameters, or has a cross-section bo ¬ genförmige, in particular circular arc-shaped tread.
Roboter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) wenigs¬ tens zwei in einer Spur laufende Führungsrollen (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) aufweist, die an der mechanischen Tastvorrichtung (14) derart drehbar gelagert sind, dass deren Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet und in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Robot according to claim 11 or 12, characterized in that the mechanical sensing device (14) (Wenig ¬ least two running in a track guide rollers 19, 19a, 19b, 19.1, 19.2), which are rotatably mounted on the mechanical sensing device (14) such that their axes of rotation are aligned parallel to each other and arranged at a distance from each other.
Roboter nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Tastvorrichtung (14) wenigstens eine Abtastrolle (24a, 24b) , insbesondere we¬ nigstens eine federelastisch gelagert Abtastrolle (24a, 24b) aufweist, welche ausgebildet ist, die Werkstückkan¬ te (17) in einem Abstand von der Berührungsstelle der Führungsrolle (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) abzutasten. Robot according to one of claims 11 to 13, characterized in that the mechanical sensing device (14) at least one cam follower (24a, 24b), in particular we ¬ least one resiliently mounted cam follower (24a, 24b), which is formed, the Werkstückkan ¬ te (17) at a distance from the point of contact of the guide roller (19, 19a, 19b, 19.1, 19.2) to be scanned.
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