EP3774107A1 - Bending device having workpiece guidance by a multi-joint arm robot - Google Patents

Bending device having workpiece guidance by a multi-joint arm robot

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Publication number
EP3774107A1
EP3774107A1 EP19718150.6A EP19718150A EP3774107A1 EP 3774107 A1 EP3774107 A1 EP 3774107A1 EP 19718150 A EP19718150 A EP 19718150A EP 3774107 A1 EP3774107 A1 EP 3774107A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bending
robot
workpiece
control
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP19718150.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe-Peter Weigmann
Thomas Walker
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.)
Wafios AG
Original Assignee
Wafios AG
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 Wafios AG filed Critical Wafios AG
Publication of EP3774107A1 publication Critical patent/EP3774107A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • B21D43/04—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work
    • B21D43/10—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work by grippers
    • B21D43/105—Manipulators, i.e. mechanical arms carrying a gripper element having several degrees of freedom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/12—Bending rods, profiles, or tubes with programme control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J3/00—Manipulators of master-slave type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
    • 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
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • 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
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45143—Press-brake, bending machine
    • 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 bending device for bending a workpiece, comprising a bending machine having a forming device, which is formed for bending the workpiece in a re-forming process, and a control device, which controls the operation of the Biegema machine, a robot with a Gripping end, which is designed for gripping and Hal th of the workpiece, and a control unit, which is designed to control the loading operation of the robot has, wherein the robot stabilizes the workpiece during the forming process.
  • Such a bending device is known in the form of a press brake from EP 0742054 A1.
  • a sheet is folded in the press brake, wherein a punch is pressed on a pressing tool ge to deform the sheet.
  • a robot holds the sheet during the bending process and carries it out.
  • the robot has a pivotable holder which is attached to three mutually perpendicular, in the x-, y- or z-direction slidable carriers and is pivotable at an angle. It is in the embodiments of the document thus a so-called Cartesian robot.
  • Cartesian robot For tracking, the publication provides three equa tion equations, which describe the x and y setting and the holder tilt angle of kar tesischen robot as a function of the position of the punch of the press brake.
  • EP 0554533 B1 and EP 2998041 A1 describe a bending device for rod-shaped or tubular workpieces, in which a bending machine which has a bending head designed to bend the workpiece in a forming process, and a robot which has a motor-adjustable Mehrgelenkarm with a gripping end , are combined.
  • the robot Holds the workpiece during the forming process. The control of the two components, bending machine and robot, is not considered.
  • EP 3266529 A1 discloses a bending machine having a control unit. As a further component a robot is provided which has an independent control unit. The control units of the two components, bending machine and robot, are synchronized in operation. The text speaks of "interlocking manner". A master-slave control is not provided, but programs for both control units are generated on a common database.
  • the master-slave control of the robot by the bending machine designed as a bending machine achieves a particularly high synchronicity of the two components.
  • this requires a sophisticated mathematical analysis to determine the equations by which the robot is driven.
  • the motion capabilities of the robots of the generic state of the art must exactly match the x, y axes and the tilt angle used in the thematic analysis.
  • the press brake and the Cartesian robot have the same coordinate system.
  • the device combination is thus on a very limited applica tion, namely the folding of sheets, set.
  • the robot's CPU must be controlled directly, which requires information about its internal operation.
  • the invention is therefore the object of developing a generic system with master-slave control of the robot by a bending machine so that a greater applicational freedom and the processing of rod or tubular workpieces is possible.
  • the bending device for bending a rod-shaped or tubular workpiece comprises a bending machine and a robot.
  • the bending device has a forming device, which is designed as a bending head that bends rod or tubular workpieces.
  • the bending machine has the bending head for cold forming.
  • the bending head is designed to bend the workpiece in a forming process.
  • the bending machine has a control device which controls the operation of the bending machine.
  • the robot is designed as a motor ver adjustable Mehrgelenkarm with a gripping end.
  • the gripping end is designed for gripping and holding the workpiece, wherein the gripping end of the robot is designed as a gripping tool for the rod or tubular workpiece and, based on the held work piece, has a center.
  • the robot has a control unit, which is to control the operation of the robot is formed.
  • the bending process, which is performed on the workpiece out includes the forming process in which the bending head bends the workpiece.
  • Preceding the forming process and the bending process is the insertion of the work piece by the robot in the bending head.
  • the robot stabilizes and orients the workpiece. Depending on the type of deformation process, he keeps it or provides the tracking.
  • the robot takes the piece of work from the bending head.
  • the control device of the bending machine is designed to create a bending program and has a programming system for this purpose.
  • the bending program comprises a plurality of deforming bends of the rod or tubular workpiece, wherein the bends at intervals to each other and each lie in a defined bending plane, for. B. be executed in individual bending planes.
  • the programming system generates setpoints for the axes of the bending machine and for the robot.
  • the user enters the distances of the bends to each other and the position of the bending plane (s) in the programming system.
  • the bending program controls the bending machine and the robot during the bending process.
  • control unit of the robot is switched to a slave mode. In this it receives control commands from the controller of the bending machine and puts them in the control of the motorized Mehrgelenkarms and the Grei fendes to.
  • control commands do not specify directly the position, orientation andorientsge speed of the gripping end, but the employment of the robot joints.
  • the control device of the control unit of the robot which is in the slave mode, continuously provides settings for the motor-adjustable multi-jointed arm and the gripping end.
  • control device of the bending machine controls not only the bending machine, but indirectly also the robot via the control unit.
  • the robot inserts the work piece into the bending head, stabilizes it during the deformation process and feeds it and removes it from the bending head after the forming operation.
  • the controller of the bending machine thus ultimately takes over the control of Robo age, but without that the control unit of the robot would be completely disabled.
  • the control device of the control unit of the robot provides information concerning the setting for the motorized Mehrgelenkarm and / or the gripping end.
  • the control device can directly specify the adjustment of the arm and / or the position (in particular alignment) of the center of the gripping tool.
  • the control unit of the robot does not run its own program in the slave mode, but only sets the specifications of the control device of the bending machine in a corresponding control of the motors that adjust the Mehrgelenkarm, and the gripping end. Since the bending machine and the robot are ultimately controlled by a jointly controlling authority, namely the control device of the bending machine, the synchronicity and mutual coordination of the movements of the robot and the bending machine is surprisingly unproble matic, and the bending result is improved.
  • a bending process u. a. the sequence of the supply of the workpiece to the bending head on the possibly multiple, bending deformation (s) of the workpiece in the bending head and the removal of the formed workpiece understood from the bending head.
  • the bending process may also be supplemented by gripping a blank from a blank stock and / or depositing the machined workpiece on an output stack.
  • Knowledge about the internal structure of the robot controller, as in EP 0742054 A1, are no longer necessary.
  • the control device has a programming system for creating the Biegepro program. From the bending program, which may be predetermined, for example, in the form of the previously mentioned PRB data, the programming system generates in a first alternative specifications for nominal values for axes of the bending machine and axes or coordinates of the robot.
  • the central control of bending machine and robot by the Steuerein direction of the bending machine is particularly easy to implement when bending machine and robot refer to a coordinate or axis system that is uniform for both machines.
  • the control device of the bending machine performs an axis transformation, in which it uses a mathematical co mation between angles of rotation of axes of Mehrgelenkarms on the one hand and a position of the center of the gripping end on the other hand.
  • This center is also referred to as a "tool center point” or tool center point and makes it possible to precisely specify the position of a workpiece held by the robot.
  • the programming system generates specifications for the center of the gripping tool relative to the held workpiece. In this way, an operator of the bending device does not have to deal with different programming interfaces for the bending machine on the one hand and the robot on the other hand.
  • control unit of the robot reports actual values of the setting of the motor-adjustable multi-joint arm and the gripping of the to the control device of the bending machine. In this way, in the control unit, the proper operation and in particular the proper interaction of the bending machine and the robot can be checked well.
  • the bending machine also more than one bending head and / or the bending device may comprise two or more robots, which cooperate with each other in the bending process and each having a motorized Mehrgelenkarm, a gripper end and a control unit.
  • the still centrally provided control device which is responsible for all Biegema machines, connected to the respective control units of the robot running in the slave mode and receive control commands from the control device of the bending machine.
  • the workpiece is oriented by the robot.
  • the multiple bending comprehensive bending process ie a sequence of bending forming operations, the distances of the bends to each other and the default, z. B. rotation of the bending planes set by the robot.
  • the robot when stabilized, allows this retraction or feeds the workpiece appropriately.
  • forming operations which do not entail the collection of the workpiece, for example, bending heads, which operate on the rolling bending process, holds the robot to stabilization tion the workpiece firmly.
  • Fig. 1 is an illustration of a bending device for bending rod or tubular Maschinenstü bridge and
  • FIG. 2 is a block diagram of the control of the bending apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a block diagram of the control of the bending apparatus of FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a bending device 2, which is formed for bending a tubular workpiece 4 here.
  • the bending device 2 comprises a bending machine 6 with a bending head 8.
  • Sol che bending machines are known to those skilled in principle, for example from the ge called EP 3266529 A1.
  • the workpiece 4 is fed from egg nem robot 10, inserted into the bending head 8 and kept ges during the Umformungsvorgan.
  • the robot 10 has a gripper tool 12, which grips and holds the workpiece 4, in particular during processing by the bending head 8.
  • the bending head 8 of FIG. 1 operates according to the rolling-off bending method.
  • the robot 10 When rolling off the workpiece 4 is not retracted.
  • the gripping tool 12 and the robot 10 therefore hold the workpiece 4 during the shaping process.
  • the deformation Operation a retraction of the workpiece 4 on the bending head 8 need.
  • the robot 10 with its gripper tool 12 the workpiece 4 by the gripping tool 12 follows the movement of the workpiece 4 during the forming process.
  • the gripping tool 12 of the robot 10 stabilizes the workpiece during the Umfor mungsvorganges.
  • the robot 10 oriented the workpiece in the multiple Biegun gene.
  • the distances between the Bie conditions to each other and the rotation of the bending planes are set to each other. For 2D workpieces, the bending planes remain unchanged; it is therefore given the same bending plane for all bends.
  • the robot 10 is a multi-jointed robot having a robot arm 11 having a plurality of pivots 16-21.
  • a robot of this type is available, for example, from Kuka AG. In the present case, it is a robot 10 with six axes. The number of axes is purely exemplary.
  • the robot arm 11 is adjustable at the pivot joints 16-21 by electric motors, so that the gripping tool 12 is dreidi dimensionally adjustable in space and thus the position of the workpiece 4 for the bending cold forming.
  • the robot is a general-purpose robot and therefore has its own control unit 22, which allows the robot 10 to be freely controlled.
  • a corresponding program would be stored in the control unit 22, which controls the operation of the robot 10.
  • the bending machine 6 has a control device 24 which controls the operation of the Biegemaschi ne 6 and in particular the action of the bending head 8.
  • the control unit 22 and the STEU er driving 24 are connected to the robot controlled by them 10 or bending machine 6 via unspecified lines. They are also interconnected with each other in order to ensure the coordinated operation of the robot 10 and the bending machine 6 during the bending process of the workpiece 4.
  • the control device 24 of the control unit 22 is hierarchically superior.
  • control unit 22 The interaction of control unit 22 and control device 24 is shown schematically in FIG.
  • the control device 24 is connected to the control unit 22 via a bidirectional data exchange.
  • the controller 24 sends default data 26 to the control unit 22 and contains from her feedback data 28. It further has a programmable device 30 on.
  • the movements to be performed by the robot 10 are not stored in the form of a Steuerpro program in the control unit 22, but completely in the controller 24 of Bending machine 6 programmed, for example, via the programmer 30.
  • the control unit 22 which in itself would be capable of autonomous control of the robot 10 runs in a slave mode in which they merely give data before 26th receives from the control device 24 and the drives on the hinges 16-21 according to this default data 26 sets.
  • the setpoints for the robot are passed as default data 26 to the control unit 22, which adjusts the drives on the hinges 16-21 and the gripping tool 12 accordingly.
  • the default data 26 indicate the position of a tool center point of the gripping tool 12 in a coordinate system 25 in a first embodiment variant.
  • the tool center point is the center of the gripping tool 12 with respect to the held workpiece 4. In this way, the tool center of the gripping tool 12 of Robo age 10 in the Cartesian coordinate system 25 can be moved.
  • the default data 26 contained th the target location and the desired position for the tool center of the gripping tool 12th
  • the default data 26 indicates the adjustment of the axes of the robot 10.
  • the control device 24 executes an axis transformation, which establishes a mathematical relationship between angles of rotation of the robot axes and the position of the center of the tool on the robot 10. This axis transformation can be carried out in the control device 24 or else in the control unit 22.
  • the Steuerein device 24 can interpolate the axes of the bending machine 6 with the Cartesian coordinate system 25 for the tool center of the gripping tool 12 of the robot 10. In this way, the robot 10, the workpiece 4 during the bending of the bending head 8 z. B. hold or adjust track and perform the change of position between several forming operations.

Abstract

The invention relates to a bending device (2) for bending a rod-like or tubular workpiece (4), comprising a bending machine (6), which has a bending head (8), which is designed for bending the workpiece (4) in a forming process, and a control means (24), which controls the operation of the bending machine (6), a robot (10), which comprises a multi-joint arm (11) which can be adjusted by motors, having a gripper end (12), which is designed for gripping and holding the workpiece (4), and a control unit (22), which is designed to control the operation of the robot (10), wherein the control means (24) is designed to control the bending machine (6) and the robot (10) during the bending process. The control unit (22) of the robot (10) is switched, at least during the bending process, to a slave mode in which it receives control commands from the control means (24) of the bending machine (6), and the control means (24) of the bending machine (6), during the bending process, continuously issues setting specifications for the motor-adjustable multi-joint arm (11) and the gripper end (12) to the control unit (22) of the robot (10) which has been switched to slave mode and thereby controls the robot (10) to introduce the workpiece (4) into the bending head (8), to stabilize the workpiece during the forming process and to remove the workpiece from the bending head (8) after the forming process.

Description

Bieaevorrichtunq mit Werkstückführuna durch Mehraelenkarmroboter  Bieaevorrichtunq with Werkstückführuna by Mehraelenkarmroboter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Biegevorrichtung zum Biegen eines Werkstücks, mit einer Biegemaschine, die eine Umformeinrichtung, die zum Biegen des Werkstückes in einem Um formungsvorgang ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung, welche den Betrieb der Biegema schine steuert, aufweist, einem Roboter mit einem Greifende, welches zum Ergreifen und Hal ten des Werkstückes ausgebildet ist, und eine Steuereinheit, welche zur Steuerung des Be triebs des Roboters ausgebildet ist, aufweist, wobei der Roboter das Werkstück während des Umformungsvorgangs stabilisiert. The invention relates to a bending device for bending a workpiece, comprising a bending machine having a forming device, which is formed for bending the workpiece in a re-forming process, and a control device, which controls the operation of the Biegema machine, a robot with a Gripping end, which is designed for gripping and Hal th of the workpiece, and a control unit, which is designed to control the loading operation of the robot has, wherein the robot stabilizes the workpiece during the forming process.
Eine solche Biegevorrichtung ist in Form einer Abkantpresse aus der EP 0742054 A1 bekannt. Ein Blech wird in der Abkantpresse abgekantet, wobei ein Stempel auf ein Presswerkzeug ge drückt wird, um das Blech zu verformen. Ein Roboter hält das Blech während des Abkantvor gangs und führt es nach. Der Roboter hat einen schwenkbaren Halter, der an drei zueinander rechtwinkligen, in x-, y- bzw. z-Richtung verschiebbaren Trägern befestigt und um einen Winkel verschwenkbar ist. Es handelt sich in den Ausführungsformen der Druckschrift damit um einen sogenannten kartesischen Roboter. Für die Nachführung stellt die Veröffentlichung drei Bewe gungsgleichungen auf, welche die x- und y-Einstellung und den Halter-Schwenkwinkel des kar tesischen Roboters als Funktion der Stellung des Stempels der Abkantpresse beschreiben. Diese Bewegungsgleichungen sind in einer Steuereinrichtung der Abkantpresse hinterlegt, so dass die Steuereinrichtung im Betrieb einer CPU des Roboters die Einstellwerte vorgeben kann. Dies wird in der Veröffentlichung als„Master-Slave“-Steuerung bezeichnet. Die Lösung der EP 0742054 A1 ist auf einen einzigen, ganz bestimmten Umformvorgang, nämlich das Abkan ten eines Bleches, ausgerichtet. Die Herleitung der Gleichungen erfolgt durch eine aufwendige geometrische Betrachtung in genau dem kartesischen Koordinatensystem, gemäß dem sich die Träger des Roboters bewegen, und mathematische Analyse. Zudem muss die Steuereinrich tung zur Ansteuerung der CPU des Roboters Kenntnisse von der internen Datenstruktur des Roboters haben, um die entsprechenden Vorgaben an die CPU des Roboters machen zu kön nen. Man benötigt somit detaillierte Informationen über die interne Steuerung des Roboters. Such a bending device is known in the form of a press brake from EP 0742054 A1. A sheet is folded in the press brake, wherein a punch is pressed on a pressing tool ge to deform the sheet. A robot holds the sheet during the bending process and carries it out. The robot has a pivotable holder which is attached to three mutually perpendicular, in the x-, y- or z-direction slidable carriers and is pivotable at an angle. It is in the embodiments of the document thus a so-called Cartesian robot. For tracking, the publication provides three equa tion equations, which describe the x and y setting and the holder tilt angle of kar tesischen robot as a function of the position of the punch of the press brake. These equations of motion are stored in a control device of the press brake, so that the control device can specify the setting values during operation of a CPU of the robot. This is referred to in the publication as "master-slave" control. The solution of EP 0742054 A1 is directed to a single, very specific forming process, namely the Abkan th a sheet aligned. The equations are derived by elaborate geometric observation in exactly the Cartesian coordinate system according to which the carriers of the robot move, and mathematical analysis. In addition, the control device for controlling the CPU of the robot must have knowledge of the internal data structure of the robot in order to be able to make the corresponding specifications for the robot's CPU. Thus, you need detailed information about the internal control of the robot.
Die EP 0554533 B1 und EP 2998041 A1 beschreiben eine Biegevorrichtung für stab- oder rohr förmige Werkstücke, in der eine Biegemaschine, die einen zum Biegen des Werkstückes in einem Umformungsvorgang ausgebildeten Biegekopf hat, sowie ein Roboter, welcher einen motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm mit einem Greifende hat, kombiniert sind. Der Roboter hält das Werkstück während des Umformungsvorgangs. Die Steuerung der beiden Komponen ten, Biegemaschine und Roboter, wird nicht betrachtet. EP 0554533 B1 and EP 2998041 A1 describe a bending device for rod-shaped or tubular workpieces, in which a bending machine which has a bending head designed to bend the workpiece in a forming process, and a robot which has a motor-adjustable Mehrgelenkarm with a gripping end , are combined. The robot Holds the workpiece during the forming process. The control of the two components, bending machine and robot, is not considered.
Die EP 3266529 A1 offenbart eine Biegemaschine, die über eine Steuereinheit verfügt. Als wei tere Komponente ist ein Roboter vorgesehen, der eine unabhängige Steuereinheit hat. Die Steuereinheiten der beiden Komponenten, Biegemaschine und Roboter, stimmen sich im Be trieb aufeinander ab. Der Text spricht von„interlocking manner“. Eine Master-Slave-Steuerung ist nicht vorgesehen, vielmehr werden Programme für beide Steuereinheiten auf einer gemein samen Datenbasis erzeugt. EP 3266529 A1 discloses a bending machine having a control unit. As a further component a robot is provided which has an independent control unit. The control units of the two components, bending machine and robot, are synchronized in operation. The text speaks of "interlocking manner". A master-slave control is not provided, but programs for both control units are generated on a common database.
Die Master-Slave-Steuerung des Roboters durch die als Abkantpresse ausgebildete Biegema schine, wie sie im gattungsgemäßen Stand der Technik EP 0742054 A1 vorliegt, erreicht eine besonders hohe Synchronität der beiden Komponenten. Jedoch erfordert dies eine aufwendige mathematische Analyse, um die Gleichungen zu ermitteln, nach denen der Roboter angesteuert wird. Auch müssen die Bewegungsmöglichkeiten der Roboter im gattungsgemäßen Stand der Technik exakt mit den x-, y-Achsen und dem Schwenkwinkel übereinstimmen, der in der ma thematischen Analyse verwendet wurde. Die Abkantpresse und der kartesische Roboter haben dasselbe Koordinatensystem. Die Gerätekombination ist damit auf eine sehr begrenzte Applika tion, nämlich das Abkanten von Blechen, festgelegt. Zudem muss die CPU des Roboters direkt angesteuert werden, was Informationen über deren interne Arbeitsweise erforderlich macht. The master-slave control of the robot by the bending machine designed as a bending machine, as it is present in the generic state of the art EP 0742054 A1, achieves a particularly high synchronicity of the two components. However, this requires a sophisticated mathematical analysis to determine the equations by which the robot is driven. Also, the motion capabilities of the robots of the generic state of the art must exactly match the x, y axes and the tilt angle used in the thematic analysis. The press brake and the Cartesian robot have the same coordinate system. The device combination is thus on a very limited applica tion, namely the folding of sheets, set. In addition, the robot's CPU must be controlled directly, which requires information about its internal operation.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes System mit Master- Slave-Steuerung des Roboters durch eine Biegemaschine so weiterzubilden, dass eine größere applikative Freiheit und die Bearbeitung stab- oder rohrförmiger Werkstücke möglich ist. The invention is therefore the object of developing a generic system with master-slave control of the robot by a bending machine so that a greater applicational freedom and the processing of rod or tubular workpieces is possible.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Wei terbildungen. The invention is defined in claim 1. The dependent claims relate to preferred Wei training.
Die Biegevorrichtung zum Biegen eines stab- oder rohrförmigen Werkstücks umfasst eine Bie gemaschine und einen Roboter. Die Biegevorrichtung verfügt über eine Umformeinrichtung, die als Biegekopf ausgebildet ist, der stab- oder rohrförmige Werkstücke biegt. Die Biegemaschine weist den Biegekopf zur Kaltumformung auf. Der Biegekopf ist zum Biegen des Werkstücks in einem Umformungsvorgang ausgebildet. Weiter verfügt die Biegemaschine über eine Steuer einrichtung, welche den Betrieb der Biegemaschine steuert. Der Roboter ist als motorisch ver stellbarer Mehrgelenkarm mit einem Greifende ausgebildet. Das Greifende ist zum Ergreifen und Halten des Werkstücks gestaltet, wobei das Greifende des Roboters als Greifwerkzeug für das stab- oder rohrförmige Werkstück ausgebildet ist und, bezogen auf das gehaltene Werk stück, ein Zentrum aufweist. Weiter hat der Roboter eine Steuereinheit, welche zur Steuerung des Betriebs des Roboters ausgebildet ist. Der Biegeprozess, welcher am Werkstück ausge führt wird, umfasst den Umformungsvorgang, in dem der Biegekopf das Werkstück biegt. The bending device for bending a rod-shaped or tubular workpiece comprises a bending machine and a robot. The bending device has a forming device, which is designed as a bending head that bends rod or tubular workpieces. The bending machine has the bending head for cold forming. The bending head is designed to bend the workpiece in a forming process. Next, the bending machine has a control device which controls the operation of the bending machine. The robot is designed as a motor ver adjustable Mehrgelenkarm with a gripping end. The gripping end is designed for gripping and holding the workpiece, wherein the gripping end of the robot is designed as a gripping tool for the rod or tubular workpiece and, based on the held work piece, has a center. Next, the robot has a control unit, which is to control the operation of the robot is formed. The bending process, which is performed on the workpiece out, includes the forming process in which the bending head bends the workpiece.
Dem Umformungsvorgang und dem Biegeprozess vorgelagert ist das Einführen des Werk stücks durch den Roboter in den Biegekopf. Während des Umformungsvorgangs stabilisiert und orientiert der Roboter das Werkstück. Je nach Art des Umformungsprozesses hält er es oder sorgt für die Nachführung. Nach dem Umformungsvorgang entnimmt der Roboter das Werk stück aus dem Biegekopf. Preceding the forming process and the bending process is the insertion of the work piece by the robot in the bending head. During the forming process, the robot stabilizes and orients the workpiece. Depending on the type of deformation process, he keeps it or provides the tracking. After the forming process, the robot takes the piece of work from the bending head.
Die Steuereinrichtung der Biegemaschine ist ausgebildet, ein Biegeprogramm zu erstellen, und weist dazu ein Programmiersystem auf. Das Biegeprogramm umfasst mehrere umformende Biegungen des stab- oder rohrförmigen Werkstücks, wobei die Biegungen in Abständen zuei nander und jeweils in einer definierten Biegeebene liegen, z. B. in individuellen Biegeebenen ausgeführt werden. Für das Biegeprogramm erzeugt das Programmiersystem Sollwerte für Achsen der Biegemaschine und für den Roboter. Üblicherweise gibt der Benutzer die Abstände der Biegungen zueinander und die Lage der Biegeebene(n) in das Programmiersystem ein. Das Biegeprogramm steuert die Biegemaschine und den Roboter während des Biegeprozesses an. The control device of the bending machine is designed to create a bending program and has a programming system for this purpose. The bending program comprises a plurality of deforming bends of the rod or tubular workpiece, wherein the bends at intervals to each other and each lie in a defined bending plane, for. B. be executed in individual bending planes. For the bending program, the programming system generates setpoints for the axes of the bending machine and for the robot. Typically, the user enters the distances of the bends to each other and the position of the bending plane (s) in the programming system. The bending program controls the bending machine and the robot during the bending process.
Während des Biegeprozesses ist die Steuereinheit des Roboters in einen Slave-Modus ge schaltet. In diesem empfängt sie Steuerbefehle von der Steuereinrichtung der Biegemaschine und setzt diese in die Ansteuerung des motorisch verstellbaren Mehrgelenkarms und des Grei fendes um. During the bending process, the control unit of the robot is switched to a slave mode. In this it receives control commands from the controller of the bending machine and puts them in the control of the motorized Mehrgelenkarms and the Grei fendes to.
Bevorzugt geben die Steuerbefehle nicht direkt die Position, Ausrichtung und Bewegungsge schwindigkeit des Greifendes vor, sondern die Anstellung der Robotergelenke. Preferably, the control commands do not specify directly the position, orientation and Bewegungsge speed of the gripping end, but the employment of the robot joints.
Während des Biegeprozesses gibt die Steuereinrichtung der Steuereinheit des Roboters, wel che sich im Slave-Modus befindet, fortwährend Einstellungsvorgaben für den motorisch ver stellbaren Mehrgelenkarm und das Greifende vor. During the bending process, the control device of the control unit of the robot, which is in the slave mode, continuously provides settings for the motor-adjustable multi-jointed arm and the gripping end.
Auf diese Weise steuert die Steuereinrichtung der Biegemaschine nicht nur die Biegemaschine, sondern über die Steuereinheit indirekt auch den Roboter. Unter Steuerung durch die Biegema schine und die in den Slave-Modus geschaltete Steuereinheit führt der Roboter das Werkstück in den Biegekopf ein, stabilisiert es während des Verformungsvorgangs und führt es nach und entnimmt es nach dem Umformungsvorgang aus dem Biegekopf. In this way, the control device of the bending machine controls not only the bending machine, but indirectly also the robot via the control unit. Under the control of the bending machine and the control unit connected to the slave mode, the robot inserts the work piece into the bending head, stabilizes it during the deformation process and feeds it and removes it from the bending head after the forming operation.
Die Steuereinrichtung der Biegemaschine übernimmt damit letztlich die Steuerung des Robo ters, allerdings ohne, dass die Steuereinheit des Roboters vollständig deaktiviert wäre. Vielmehr gibt die Steuereinrichtung der Steuereinheit des Roboters Angaben vor, die die Einstellung für den motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm und/oder das Greifende betreffen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung direkt die Einstellung des Arms und/oder die Lage (insbesondere Ausrichtung) des Zentrums des Greifwerkzeugs vorgeben. The controller of the bending machine thus ultimately takes over the control of Robo age, but without that the control unit of the robot would be completely disabled. Much more the control device of the control unit of the robot provides information concerning the setting for the motorized Mehrgelenkarm and / or the gripping end. In particular, the control device can directly specify the adjustment of the arm and / or the position (in particular alignment) of the center of the gripping tool.
Die Steuereinheit des Roboters führt im Slave-Modus kein eigenes Programm aus, sondern setzt lediglich die Vorgaben der Steuereinrichtung der Biegemaschine in eine entsprechende Ansteuerung der Motoren, die den Mehrgelenkarm verstellen, und des Greifendes um. Da die Biegemaschine und der Roboter letztlich von einer gemeinsam steuernden Instanz, nämlich der Steuereinrichtung der Biegemaschine, kontrolliert werden, ist die Synchronität und gegenseitige Abstimmung der Bewegungen des Roboters und der Biegemaschine überraschend unproble matisch, und das Biegeergebnis ist dadurch verbessert. The control unit of the robot does not run its own program in the slave mode, but only sets the specifications of the control device of the bending machine in a corresponding control of the motors that adjust the Mehrgelenkarm, and the gripping end. Since the bending machine and the robot are ultimately controlled by a jointly controlling authority, namely the control device of the bending machine, the synchronicity and mutual coordination of the movements of the robot and the bending machine is surprisingly unproble matic, and the bending result is improved.
Unter einem Biegeprozess wird u. a. der Ablauf von der Zuführung des Werkstücks zum Biege kopf über die ggf. mehrere, biegenden Umformung(en) des Werkstücks im Biegekopf und die Entnahme des umgeformten Werkstückes aus dem Biegekopf verstanden. Der Biegeprozess kann auch um das Ergreifen eines Rohlings aus einem Rohlingsvorrat und/oder das Ablegen des bearbeiteten Werkstücks an einem Ausgabestapel ergänzt werden. Kenntnisse über den internen Aufbau der Robotersteuerung, wie in EP 0742054 A1 , sind nicht mehr nötig. Under a bending process u. a. the sequence of the supply of the workpiece to the bending head on the possibly multiple, bending deformation (s) of the workpiece in the bending head and the removal of the formed workpiece understood from the bending head. The bending process may also be supplemented by gripping a blank from a blank stock and / or depositing the machined workpiece on an output stack. Knowledge about the internal structure of the robot controller, as in EP 0742054 A1, are no longer necessary.
Das Vorgehen erreicht den Vorteil, dass die Programmierung erleichtert werden kann. Hierzu ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ein Programmiersystem zur Erstellung des Biegepro gramms aufweist. Aus dem Biegeprogramm, das beispielsweise in Form der zuvor bereits ge nannten PRB-Daten vorgegeben sein kann, erzeugt das Programmiersystem in einer ersten Alternative Vorgaben für Sollwerte für Achsen der Biegemaschine und Achsen oder Koordina ten des Roboters. Die zentrale Steuerung von Biegemaschine und Roboter durch die Steuerein richtung der Biegemaschine ist besonders einfach zu realisieren, wenn sich Biegemaschine und Roboter auf ein Koordinaten- bzw. Achsensystem beziehen, das für beide Maschinen einheitlich ist. Es ist deshalb für die erste Alternative vorgesehen, dass die Steuereinrichtung der Biege maschine eine Achsentransformation ausführt, in welcher sie einen mathematischen Zusam menhang zwischen Drehwinkeln von Achsen des Mehrgelenkarms einerseits und eine Position des Zentrums des Greifendes anderseits verwendet. Dieses Zentrum wird auch als„Tool- Center-Point“ oder Werkzeugmittelpunkt bezeichnet und erlaubt es, die Lage eines vom Robo ter gehaltenen Werkstücks genau zu spezifizieren. In einer zweiten Alternative erzeugt das Programmiersystem Vorgaben für das Zentrum des Greifwerkzeugs bezogen auf das gehaltene Werkstück. Auf diese Weise muss sich ein Bediener der Biegevorrichtung nicht mit verschiedenen Pro grammierschnittstellen für die Biegemaschine einerseits und den Roboter andererseits ausei nandersetzen. Zugleich sind Fehler bei der Abstimmung von Biegemaschine und Roboter ver mieden. Zudem ist durch den Mehrgelenkarm und das Programmiersystem, mittels dessen das Biegeprogramm vorgegeben wird, eine einfache Einstellung eines nahezu beliebigen Biegeer gebnisses möglich und so große applikative Freiheit gegeben. The procedure has the advantage that the programming can be facilitated. For this purpose, it is provided that the control device has a programming system for creating the Biegepro program. From the bending program, which may be predetermined, for example, in the form of the previously mentioned PRB data, the programming system generates in a first alternative specifications for nominal values for axes of the bending machine and axes or coordinates of the robot. The central control of bending machine and robot by the Steuerein direction of the bending machine is particularly easy to implement when bending machine and robot refer to a coordinate or axis system that is uniform for both machines. It is therefore provided for the first alternative, that the control device of the bending machine performs an axis transformation, in which it uses a mathematical co mation between angles of rotation of axes of Mehrgelenkarms on the one hand and a position of the center of the gripping end on the other hand. This center is also referred to as a "tool center point" or tool center point and makes it possible to precisely specify the position of a workpiece held by the robot. In a second alternative, the programming system generates specifications for the center of the gripping tool relative to the held workpiece. In this way, an operator of the bending device does not have to deal with different programming interfaces for the bending machine on the one hand and the robot on the other hand. At the same time mistakes in the coordination of bending machine and robot are avoided ver. In addition, by the Mehrgelenkarm and the programming system, by means of which the bending program is specified, a simple adjustment of almost any Biegeer result possible and given so great applicative freedom.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung meldet die Steuereinheit des Roboters im Slave- Modus Istwerte der Einstellung des motorisch verstellbaren Mehrgelenksarm und des Greifen des an die Steuereinrichtung der Biegemaschine zurück. Auf diese Weise kann in der Steuer einheit der ordnungsgemäße Betrieb und insbesondere die ordnungsgemäße Zusammenwir kung von Biegemaschine und Roboter gut überprüft werden. In a further preferred refinement, in the slave mode the control unit of the robot reports actual values of the setting of the motor-adjustable multi-joint arm and the gripping of the to the control device of the bending machine. In this way, in the control unit, the proper operation and in particular the proper interaction of the bending machine and the robot can be checked well.
Durch die zentrale Stellung der Steuereinrichtung der Biegemaschine ist es in Ausführungsfor men möglich, dass Achsen der Biegemaschine mit dem im kartesischen Koordinaten gegebe nen Zentrum des Greifendes gemeinsam interpolieren. Dies reduziert den Programmieraufwand an der Steuereinrichtung der Biegemaschine erheblich. In EP 0742054 A1 war Gleichheit der Roboterachsen und der kartesischen Achsen der Abkantpresse erforderlich. Due to the central position of the control device of the bending machine, it is possible in Ausführungsfor men that axes of the bending machine interpolate with the gegebe in Cartesian coordinates NEN center of the gripping end together. This considerably reduces the programming effort on the control device of the bending machine. EP 0742054 A1 required equality of the robot axes and the Cartesian axes of the press brake.
Selbstverständlich kann die Biegemaschine auch mehr als einen Biegekopf und/oder die Biege vorrichtung zwei oder mehr Roboter aufweisen, die im Biegeprozess miteinander kooperieren und jeweils einen motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm, ein Greifende und eine Steuereinheit aufweisen. Dann ist die weiterhin zentral vorgesehene Steuereinrichtung, die für alle Biegema schinen zuständig ist, mit den jeweiligen Steuereinheiten der Roboter verbunden, die im Slave- Modus laufen und Steuerbefehle von der Steuereinrichtung der Biegemaschine empfangen. Of course, the bending machine also more than one bending head and / or the bending device may comprise two or more robots, which cooperate with each other in the bending process and each having a motorized Mehrgelenkarm, a gripper end and a control unit. Then, the still centrally provided control device, which is responsible for all Biegema machines, connected to the respective control units of the robot running in the slave mode and receive control commands from the control device of the bending machine.
Für den Umformungsvorgang, der in der Regel eine Kaltumformung des Werkstückes ist, wird das Werkstück vom Roboter orientiert. Auf diese Weise werden bei dem Mehrfachbiegungen umfassenden Biegeprozess, also einer Abfolge von biegenden Umformungsvorgängen, die Abstände der Biegungen zueinander und die Vorgabe, z. B. Verdrehung der Biegeebenen vom Roboter eingestellt. For the forming process, which is usually a cold forming of the workpiece, the workpiece is oriented by the robot. In this way, in the multiple bending comprehensive bending process, ie a sequence of bending forming operations, the distances of the bends to each other and the default, z. B. rotation of the bending planes set by the robot.
Bei Umformungsvorgängen, bei denen das Werkstück vom Biegekopf eingezogen wird, erlaubt der Roboter bei seiner Stabilisierung dieses Einziehen oder führt das Werkstück passend nach. Bei Umformungsvorgängen, die keinen Einzug des Werkstücks zu Folge haben, beispielsweise bei Biegeköpfen, die nach dem Abrollbiegeverfahren arbeiten, hält der Roboter zur Stabilisie rung das Werkstück fest. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinatio nen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. During forming operations, where the workpiece is retracted by the bending head, the robot, when stabilized, allows this retraction or feeds the workpiece appropriately. In forming operations, which do not entail the collection of the workpiece, for example, bending heads, which operate on the rolling bending process, holds the robot to stabilization tion the workpiece firmly. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the specified combinations, but also in other combinations or can be used alone, without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch nä her erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbei spiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemen te oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert wer den, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entspre chende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. The invention will be explained with reference to exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, which also disclose features essential to the invention, nä ago. These embodiments are merely illustrative and are not to be construed as limiting. For example, a description of an embodiment with a plurality of elements or components is not to be construed as requiring all of these elements or components for implementation. Rather, other embodiments may include alternative elements and components, fewer elements or components, or additional elements or components. Elements or components of various embodiments may be combined with one another unless otherwise specified. Modifications and modifications described for one of the embodiments may also be applicable to other embodiments. To avoid repetition, the same or corre sponding elements in different figures with the same reference numerals and not explained several times.
In den Figuren zeigen: In the figures show:
Fig. 1 eine Darstellung einer Biegevorrichtung zum Biegen stab- oder rohrförmiger Werkstü cke und Fig. 1 is an illustration of a bending device for bending rod or tubular Werkstü bridge and
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuerung der Biegevorrichtung der Fig. 1 . FIG. 2 is a block diagram of the control of the bending apparatus of FIG. 1. FIG.
Fig. 1 zeigt eine Biegevorrichtung 2, die zum Biegen eines hier rohrförmigen Werkstücks 4 aus gebildet ist. Die Biegevorrichtung 2 umfasst eine Biegemaschine 6 mit einem Biegekopf 8. Sol che Biegemaschinen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus der ge nannten EP 3266529 A1 . Wenn das Werkstück 4 am Biegekopf 8 eingelegt ist, führt dieser einen biegenden Umformungsvorgang des Werkstückes 4 aus. Das Werkstück 4 wird von ei nem Roboter 10 zugeführt, in den Biegekopf 8 eingelegt und während des Umformungsvorgan ges gehalten. Der Roboter 10 weist dazu ein Greifwerkzeug 12 auf, welches das Werkstück 4 ergreift und hält, insbesondere während der Bearbeitung durch den Biegekopf 8. Der Biegekopf 8 der Fig. 1 arbeitet nach dem Abrollbiegeverfahren. Beim Abrollbiegen wird das Werkstück 4 nicht eingezogen. Das Greifwerkzeug 12 und der Roboter 10 halten deshalb während des Um formungsvorganges das Werkstück 4. In anderen Ausführungsformen kann der Umformungs- Vorgang ein Einziehen des Werkstückes 4 am Biegekopf 8 benötigen. Für diese Fälle führt der Roboter 10 mit seinem Greifwerkzeug 12 das Werkstück 4 nach, indem das Greifwerkzeug 12 der Bewegung des Werkstücks 4 während des Umformungsvorganges folgt. In beiden Varian ten stabilisiert das Greifwerkzeug 12 des Roboters 10 das Werkstück während des Umfor mungsvorganges. Weiter orientiert der Roboter 10 das Werkstück bei den mehreren Biegun gen. Durch entsprechende Ausrichtung des Greifwerkzeugs 12 werden die Abstände der Bie gungen zueinander und die Verdrehung der Biegeebenen zueinander eingestellt. Bei 2D- Werkstücken bleiben die Biegeebenen unverändert; es wird also für alle Biegungen dieselbe Biegeebene vorgegeben. Fig. 1 shows a bending device 2, which is formed for bending a tubular workpiece 4 here. The bending device 2 comprises a bending machine 6 with a bending head 8. Sol che bending machines are known to those skilled in principle, for example from the ge called EP 3266529 A1. When the workpiece 4 is inserted at the bending head 8, this performs a bending forming operation of the workpiece 4. The workpiece 4 is fed from egg nem robot 10, inserted into the bending head 8 and kept ges during the Umformungsvorgan. For this purpose, the robot 10 has a gripper tool 12, which grips and holds the workpiece 4, in particular during processing by the bending head 8. The bending head 8 of FIG. 1 operates according to the rolling-off bending method. When rolling off the workpiece 4 is not retracted. The gripping tool 12 and the robot 10 therefore hold the workpiece 4 during the shaping process. In other embodiments, the deformation Operation a retraction of the workpiece 4 on the bending head 8 need. For these cases, the robot 10 with its gripper tool 12, the workpiece 4 by the gripping tool 12 follows the movement of the workpiece 4 during the forming process. In both Varian th the gripping tool 12 of the robot 10 stabilizes the workpiece during the Umfor mungsvorganges. Further, the robot 10 oriented the workpiece in the multiple Biegun gene. By appropriate alignment of the gripping tool 12, the distances between the Bie conditions to each other and the rotation of the bending planes are set to each other. For 2D workpieces, the bending planes remain unchanged; it is therefore given the same bending plane for all bends.
Bei dem Roboter 10 handelt es sich um einen Mehrgelenkarmroboter mit einem Roboterarm 11 , der eine Vielzahl von Drehgelenken 16-21 aufweist. Ein Roboter dieser Art ist beispielsweise von der Kuka AG erhältlich. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Roboter 10 mit sechs Achsen. Die Zahl der Achsen ist jedoch rein exemplarisch. Der Roboterarm 11 ist an den Drehgelenken 16-21 durch Elektromotoren verstellbar, so dass das Greifwerkzeug 12 dreidi mensional im Raum verstellbar ist und damit auch die Lage des Werkstücks 4 für die biegenden Kaltumformungen. The robot 10 is a multi-jointed robot having a robot arm 11 having a plurality of pivots 16-21. A robot of this type is available, for example, from Kuka AG. In the present case, it is a robot 10 with six axes. The number of axes is purely exemplary. The robot arm 11 is adjustable at the pivot joints 16-21 by electric motors, so that the gripping tool 12 is dreidi dimensionally adjustable in space and thus the position of the workpiece 4 for the bending cold forming.
Der Roboter ist ein Mehrzweckroboter und verfügt deshalb über eine eigene Steuereinheit 22, die es erlaubt, den Roboter 10 frei zu steuern. Bei eigenständigem Betrieb des Roboters 10 wäre in der Steuereinheit 22 ein entsprechendes Programm hinterlegt, welches den Betrieb des Roboters 10 steuert. Dieser eigenständige Betrieb findet aber hier ganz bewusst nicht statt. Die Biegemaschine 6 verfügt über eine Steuereinrichtung 24, welche den Betrieb der Biegemaschi ne 6 und insbesondere die Aktion des Biegekopfs 8 steuert. Die Steuereinheit 22 und die Steu ereinrichtung 24 sind mit den von ihnen gesteuerten Roboter 10 bzw. Biegemaschine 6 über nicht näher bezeichnete Leitungen verbunden. Sie sind auch untereinander steuerungstech nisch verbunden, um den koordinierten Betrieb von Roboter 10 und Biegemaschine 6 während des Biegeprozesses des Werkstücks 4 sicherzustellen. Hierbei ist die Steuereinrichtung 24 der Steuereinheit 22 hierarchisch übergeordnet. The robot is a general-purpose robot and therefore has its own control unit 22, which allows the robot 10 to be freely controlled. For autonomous operation of the robot 10, a corresponding program would be stored in the control unit 22, which controls the operation of the robot 10. However, this independent operation does not take place here consciously. The bending machine 6 has a control device 24 which controls the operation of the Biegemaschi ne 6 and in particular the action of the bending head 8. The control unit 22 and the STEU ereinrichtung 24 are connected to the robot controlled by them 10 or bending machine 6 via unspecified lines. They are also interconnected with each other in order to ensure the coordinated operation of the robot 10 and the bending machine 6 during the bending process of the workpiece 4. In this case, the control device 24 of the control unit 22 is hierarchically superior.
Das Zusammenwirken von Steuereinheit 22 und Steuereinrichtung 24 ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Steuereinrichtung 24 ist über einen bidirektionalen Datenaustausch mit der Steuereinheit 22 verbunden. Die Steuereinrichtung 24 sendet Vorgabedaten 26 an die Steuer einheit 22 und enthält von ihr Rückmeldedaten 28. Sie weist weiter eine Programmiereinrich tung 30 auf. The interaction of control unit 22 and control device 24 is shown schematically in FIG. The control device 24 is connected to the control unit 22 via a bidirectional data exchange. The controller 24 sends default data 26 to the control unit 22 and contains from her feedback data 28. It further has a programmable device 30 on.
Die vom Roboter 10 auszuführenden Bewegungen werden nicht in Form eines Steuerpro gramms in der Steuereinheit 22 abgelegt, sondern komplett in der Steuereinrichtung 24 der Biegemaschine 6 programmiert, beispielsweise über die Programmiereinrichtung 30. Zum Be arbeiten eines Werkstücks 4 läuft die Steuereinheit 22, die an und für sich zur eigenständigen Steuerung des Roboters 10 in der Lage wäre, in einem Slave-Modus, in dem sie lediglich Vor gabedaten 26 von der Steuereinrichtung 24 erhält und die Antriebe an den Drehgelenken 16-21 gemäß diesen Vorgabedaten 26 einstellt. Die Steuereinrichtung 24, die im Ausführungsbeispiel als CNC-Steuerung ausgebildet ist, interpretiert das ihr eingegebene Biegeprogramm und er zeugt Solldaten sowohl für die Achsen der Biegemaschine 6 als auch für den Roboter. Die Sollwerte für den Roboter werden als Vorgabedaten 26 an die Steuereinheit 22 geleitet, welche die Antriebe an den Drehgelenken 16-21 und das Greifwerkzeug 12 entsprechend einstellt. The movements to be performed by the robot 10 are not stored in the form of a Steuerpro program in the control unit 22, but completely in the controller 24 of Bending machine 6 programmed, for example, via the programmer 30. To Be working a workpiece 4, the control unit 22, which in itself would be capable of autonomous control of the robot 10 runs in a slave mode in which they merely give data before 26th receives from the control device 24 and the drives on the hinges 16-21 according to this default data 26 sets. The control device 24, which is designed as a CNC control in the embodiment, interprets the bending program entered and he testifies desired data both for the axes of the bending machine 6 and for the robot. The setpoints for the robot are passed as default data 26 to the control unit 22, which adjusts the drives on the hinges 16-21 and the gripping tool 12 accordingly.
Die Vorgabedaten 26 geben in einer ersten Ausführungsvariante die Lage eines Werkzeugmit telpunkts des Greifwerkzeugs 12 in einem Koordinatensystem 25 an. Beim Werkzeugmittel punkt handelt es sich um das Zentrum des Greifwerkzeugs 12 bezogen auf das gehaltene Werkstück 4.Auf diese Weise kann der Werkzeugmittelpunkt des Greifwerkzeugs 12 des Robo ters 10 im kartesischen Koordinatensystem 25 verfahren werden. Die Vorgabedaten 26 enthal ten den Sollort und die Solllage für den Werkzeugmittelpunkt des Greifwerkzeugs 12. The default data 26 indicate the position of a tool center point of the gripping tool 12 in a coordinate system 25 in a first embodiment variant. The tool center point is the center of the gripping tool 12 with respect to the held workpiece 4. In this way, the tool center of the gripping tool 12 of Robo age 10 in the Cartesian coordinate system 25 can be moved. The default data 26 contained th the target location and the desired position for the tool center of the gripping tool 12th
In einer zweiten Ausführungsvariante geben die Vorgabedaten 26 die Einstellung der Achsen des Roboters 10 an. Hierzu führt die Steuereinrichtung 24 eine Achsentransformation aus, die einen mathematischen Zusammenhang zwischen Drehwinkeln der Roboterachsen und der Position des Werkzeugmittelpunkts am Roboter 10 herstellt. Diese Achsentransformation kann in der Steuereinrichtung 24 ausgeführt werden oder auch in der Steuereinheit 22. In a second embodiment variant, the default data 26 indicates the adjustment of the axes of the robot 10. For this purpose, the control device 24 executes an axis transformation, which establishes a mathematical relationship between angles of rotation of the robot axes and the position of the center of the tool on the robot 10. This axis transformation can be carried out in the control device 24 or else in the control unit 22.
Wesentlich für die Vorgabedaten 26 ist es in beiden Ausführungsvarianten, dass die Steuerein richtung 24 die Achsen der Biegemaschine 6 mit dem kartesischen Koordinatensystem 25 für den Werkzeugmittelpunkt des Greifwerkzeugs 12 des Roboters 10 interpolieren kann. Auf diese Weise kann der Roboter 10 das Werkstück 4 während der Biegung am Biegekopf 8 z. B. halten oder passend nachführen und den Lagewechsel zwischen mehreren Umformungsvorgängen durchführen. Essential for the default data 26, it is in both embodiments that the Steuerein device 24 can interpolate the axes of the bending machine 6 with the Cartesian coordinate system 25 for the tool center of the gripping tool 12 of the robot 10. In this way, the robot 10, the workpiece 4 during the bending of the bending head 8 z. B. hold or adjust track and perform the change of position between several forming operations.
Da die Steuerung letztlich von der Steuereinrichtung 24 vorgegeben ist und die Steuereinheit 22 sich nur im Slave-Modus befindet, ist eine optimale Synchronität der Bewegung von Roboter 10 und Biegemaschine 6 automatisch hergestellt, und die Genauigkeit, mit der das Werkstück 4 gebogen wird, gesteigert. Since the control is ultimately dictated by the controller 24 and the control unit 22 is only in the slave mode, optimum synchronism of the movement of the robot 10 and the bending machine 6 is automatically established and the accuracy with which the workpiece 4 is bent is increased ,
Weiter wird an der Programmiereinrichtung 30 kein spezielles Robotersteuerungsprogramm in der Syntax, welche durch die Steuereinheit 22 vorgeben ist, erzeugt, sondern die Roboterach sen werden genauso wie die Achsen der Biegemaschine 6 programmiert. Dabei ist es sowohl möglich, die einzelnen Drehachsen des Roboters 10 zu programmieren als auch den Roboter im Koordinatensystem 25 zu programmieren. Die Auswahl kann hier nach Einfachheit der Pro grammierung oder Vorkenntnis des Bedieners gewählt werden. Er benötigt in beiden Fällen keine Kenntnis der Programmierschnittstelle des Roboters 10. Further, at the programmer 30 no special robot control program in the syntax, which is predetermined by the control unit 22, generated, but the Roboterach sen are programmed as well as the axes of the bending machine 6. It is both possible to program the individual axes of rotation of the robot 10 as well as to program the robot in the coordinate system 25. The choice can be made here for ease of programming or prior knowledge of the operator. It does not require knowledge of the programming interface of the robot 10 in both cases.

Claims

Patentansprüche claims
1. Biegevorrichtung zum Biegen eines Werkstücks (4), mit 1. bending device for bending a workpiece (4), with
einer Biegemaschine (6), die eine Umformeinrichtung (8), die zum Biegen des Werkstü ckes (4) in einem Umformungsvorgang ausgebildet ist, und eine Steuereinrichtung (24), welche den Betrieb der Biegemaschine (6) steuert, aufweist, und  a bending machine (6) having a forming means (8) adapted to bend the work piece (4) in a forming operation, and a control means (24) controlling the operation of the bending machine (6);
einem Roboter (10), mit einem Greifende (12), welches zum Ergreifen und Halten des Werkstückes (4) ausgebildet ist, und einer Steuereinheit (22), welche zur Steuerung des Be triebs des Roboters (10) ausgebildet ist,  a robot (10) having a gripping end (12) adapted to grip and hold the workpiece (4) and a control unit (22) adapted to control operation of the robot (10);
wobei der Roboter (10) das Werkstück (4) während des Umformungsvorgangs stabili siert,  wherein the robot (10) stabilizes the workpiece (4) during the forming process,
wobei die Steuereinrichtung (24) ausgebildet ist, die Biegemaschine (6) und den Roboter (10) während des Biegeprozesses anzusteuern,  wherein the control device (24) is designed to control the bending machine (6) and the robot (10) during the bending process,
wobei die Steuereinheit (22) des Roboters (10) in einen Slave-Modus geschaltet ist, in welchem sie Steuerbefehle von der Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) empfängt, und  wherein the control unit (22) of the robot (10) is switched to a slave mode in which it receives control commands from the control device (24) of the bending machine (6), and
wobei die Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) Einstellungsvorgaben für den Roboter an die in den Slave-Modus geschaltete Steuereinheit (22) des Roboters (10) abgibt und so den Roboter (10) über die Steuereinheit (22) ansteuert, das Werkstück (4) während des Umformungsvorgangs zu stabilisieren,  wherein the control device (24) of the bending machine (6) outputs setting specifications for the robot to the control unit (22) of the robot (10) connected to the slave mode and thus drives the robot (10) via the control unit (22), the workpiece (4) to stabilize during the forming process,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Roboter einen motorisch verstellbaren Mehrgelenkarm (11 ) aufweist und das Grei fende des Roboters als Greifwerkzeug (12) für das Werkstück (4) ausgebildet ist, das stab- oder rohrförmig ist,  the robot has a motor-adjustable Mehrgelenkarm (11) and the Grei Fende of the robot as a gripping tool (12) for the workpiece (4) is formed, which is rod-shaped or tubular,
die Umformeinrichtung als Biegekopf (8) zum Biegen des stab- oder rohrförmigen Werk stückes (4) ausgebildet ist, und  the forming device as a bending head (8) for bending the rod or tubular work piece (4) is formed, and
die Steuereinrichtung (24) ein Programmiersystem zur Erstellung eines Biegeprogramms aufweist, wobei das Biegeprogramm mehrerer umformende Biegungen des stab- oder rohrför migen Werkstückes (4) umfasst, die in Abständen zueinander und jeweils in einer definierten Biegeebene liegen, und wobei das Programmiersystem für das Biegeprogramm Sollwerte für Achsen der Biegemaschine (6) und für den Roboter (10) erzeugt und dabei  the control device (24) has a programming system for creating a bending program, wherein the bending program comprises a plurality of deforming bends of the rod or rohrför shaped workpiece (4) which are spaced from each other and each in a defined bending plane, and wherein the programming system for the bending program Setpoints for axes of the bending machine (6) and for the robot (10) generated and thereby
- entweder Sollort und Solllage eines Zentrum des Greifwerkzeugs (12) bezogen auf das gehaltene Werkstück (4) vorgibt -- oder eine Einstellung der Achsen des Roboters (10) vorgibt, wobei die Steuereinrich tung (24) oder die Steuereinheit (22) eine Achsentransformation ausführt, die einen ma thematischen Zusammenhang zwischen Drehwinkeln von Achsen (16-21 ) des Roboters und der Position des Zentrum des Greifwerkzeugs (12) bezogen auf das gehaltene Werkstück (4) verwendet. - Specifies either target location and target position of a center of the gripping tool (12) relative to the held workpiece (4) or setting the axes of the robot (10), wherein the Steuereinrich device (24) or the control unit (22) carries out an axis transformation, a ma thematic relationship between rotation angles of axes (16-21) of the robot and the position the center of the gripping tool (12) relative to the held workpiece (4) used.
2. Biegevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) des Roboters (10) im Slave-Modus Istwerte der Einstellung des motorisch verstellbaren Mehr gelenkarms (11 ) und des Greifwerkzeugs (12) an die Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) rückmeldet. 2. Bending device according to claim 1, characterized in that the control unit (22) of the robot (10) in the slave mode actual values of the setting of the motorized Mehrgelenkarms (11) and the gripping tool (12) to the control device (24) of the bending machine (6) returns.
3. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) ein Koordinatensystem des Roboters (10) mit Achsen der Biegemaschine (6) interpoliert. 3. Bending device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the control device (24) of the bending machine (6) interpolates a coordinate system of the robot (10) with axes of the bending machine (6).
4. Biegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei oder mehr, während des Biegeprozesses kooperierende Roboter (10), jeweils mit moto risch verstellbarem Mehrgelenkarm (11 ), Greifende (12) und Steuereinheit (22), aufweist, wobei alle Steuereinheiten (22) während des Biegens des Werkstückes (4) in den Slave-Modus ge schaltet sind und Steuerbefehle von der Steuereinrichtung (24) der Biegemaschine (6) empfan gen. 4. Bending device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises two or more, during the bending process cooperating robot (10), each with moto rically adjustable Mehrgelenkarm (11), gripping end (12) and control unit (22) , Wherein all the control units (22) during the bending of the workpiece (4) in the slave mode GE are switched and control commands from the control device (24) of the bending machine (6) received conditions.
5. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) mit seinem Greifwerkzeug (12) das Werkstück (4) während des Umformvorgangs nachführt. 5. Bending device according to one of the above claims, characterized in that the robot (10) with its gripper tool (12) tracks the workpiece (4) during the forming process.
6. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) das Werkstück (4) vor dem Umformungsvorgang in den Biegekopf (8) einlegt und/oder danach daraus entnimmt. 6. Bending device according to one of the above claims, characterized in that the robot (10) inserts the workpiece (4) before the forming process in the bending head (8) and / or thereafter extracts therefrom.
7. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) einen eigenständigen Betriebsmodus aufweist, in dem sie den Mehrgelenk arm (11 ) frei steuert, und den Slave-Modus aufweist, in dem sie die Lage des Zentrums des Greifwerkzeugs (12) gemäß den von der Steuereinrichtung (24) gemachten Vorgaben einstellt. 7. Bending device according to one of the above claims, characterized in that the control unit (22) has a separate operating mode in which it controls the multi-joint arm (11) freely, and has the slave mode in which it determines the position of the center of the Adjusting the gripper tool (12) according to the instructions made by the control device (24).
8. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) das Werkstück (4) bei den mehreren Biegungen orientiert und durch entsprechen de Ausrichtung des Greifwerkzeugs (12) Abstände und Biegeebenen der Biegungen einstellt. 8. Bending device according to one of the above claims, characterized in that the robot (10) oriented the workpiece (4) in the plurality of bends and by corresponding de alignment of the gripping tool (12) adjusts distances and bending planes of the bends.
9. Biegevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (10) das Werkstück (4) während des Umformungsvorgangs stabilisiert, indem er es hält oder nachführt. 9. Bending device according to one of the above claims, characterized in that the robot (10) stabilizes the workpiece (4) during the forming process by holding or tracking it.
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