WO2008011978A1 - Verfahren zum erfassen einer giesskurve für eine robotersteuerung und erfassungssystem dazu - Google Patents

Verfahren zum erfassen einer giesskurve für eine robotersteuerung und erfassungssystem dazu Download PDF

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    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39439—Joystick, handle, lever controls manipulator directly, manually by operator

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a casting curve for a robot controller of a robot, which guides a ladle.
  • the invention relates to a detection system for detecting a casting curve.
  • the method for casting cast parts with a robot comprises a ladle and a robot controller, wherein a casting curve is used to control the movement sequences of the robot and the ladle.
  • the casting curve contains all data relevant to robot control for the pouring process. This is, for example, the time course of the robot movement including the movement of the ladle or the time course of the casting weights or the time course of the decrease in the weight of the melt in the ladle. In this way, a once deposited in the robot control curve can be retrieved again and again, so that programmed in this way Abg confusevorgang is repeated over again with constant casting quality.
  • the pouring curve can be done, for example, by programming individual movement steps for the individual robot axis and corresponding movement steps for the pouring spoon. Among other things, offline programming of the robot control is possible.
  • a method for detecting a casting curve for a robot controller of a robot leading a ladle wherein a manual pouring of a melt from the ladle is performed with a remote control device, wherein during the casting of the time course of the robot movement and / or the time course the casting weights are detected and stored, and wherein the stored time history is provided for use in the robot controller.
  • the removal of the melt through the ladle from a storage vessel is possible, for example, in a holding furnace, are deposited in the casting curve.
  • the object is also achieved by a robot system for detecting a pouring curve for a robot control of a robot with a ladle attached to the robot and with a robot controller, wherein a remote control device is connected to the robot controller.
  • the remote control device may be different from a robotic hand-held operating device or may also be a so-called "teach pendant.”
  • the remote control device will be connected in parallel or alternatively to the robotic hand-held device In this way, the personnel can also carry out the manual casting process with the known remote control device.
  • the robot controller can also be used for this purpose.
  • the casting weights can be detected by means of weight sensors whose measurements are each assigned a time signal.
  • the assignment of the time signal for each measurement can be carried out with the robot controller or with a separate measuring computer or with a corresponding measuring device.
  • the sole FIGURE shows the example of a robot system 10 according to the invention with an industrial robot 12, which carries a ladle 16 on a robot arm 14.
  • the robot 12 is connected to a robot controller 18, which controls the motion sequences of the industrial robot 12 and controls feedback, and signals from sensors or the drives of joints of the robot arm 14, utilizes or optionally also stores.
  • the robot controller 18 is set up to communicate via corresponding interfaces with other devices for data technology.
  • a robot handheld terminal 22 is also connected to the robot controller 18.
  • robotic handheld devices are designed such that they have a screen 24 and a plurality of control buttons 26, so that usually special knowledge for operating a robot with such a robot handheld device 22 are necessary.
  • the robot handheld terminal 22 offers a variety of functions and control options, for example to program a robot movement sequence into the robot controller.
  • a joystick 28 is connected to the robot controller 18 via a third interface, which serves as a remote control device for the robot controller.
  • a third interface which serves as a remote control device for the robot controller.
  • the connection indicated as a cable connection is the connection indicated as a cable connection, however, such a connection can also be wireless, for example via radio.
  • the selected joystick 28 has a control lever 30 with a first key 32 and a base member 38 on which the control lever 30 is arranged and also two other keys, namely a second key 34 and a third key 36 are arranged.
  • the method according to the present invention for detecting a casting curve for robot control of a robot guiding a ladle is performed with the above-described robot system 10 as follows.
  • the movements of the robot are controlled by the joystick 28.
  • the operator will use the control lever 30 for the left, right, back and forth movement of the robot, it being ensured by the robot controller 18 that the ladle 16 maintains its spatial orientation. Further movements are caused by the first key 32, optionally together with other keys 34, 36 or the control lever 30.
  • a melt from a corresponding vessel in a holding furnace which is not shown in detail in this figure, taken with the ladle 16.
  • the scooping movement is caused by the second 34 and third button 36.
  • a particular advantage is that the robot control remains in "automatic" mode during manual pouring: in this operating mode, a control program usually specifies the movements of the robot, but in this case the automatic mode expects the data to be manually poured During the entire casting process, the time course of the robot movement is detected by the robot controller 18 and stored in a corresponding data memory, but it is also conceivable that the control system receives this data directly or via the robot controller 18 and the robot time history is stored in the corresponding data memories of the control system 20 of the robot movement.
  • the casting curve obtained in one of the above manner the process of pouring for the same casting operations can always be retrieved again in a particularly simple manner, so that a consistent casting quality is achieved.
  • the pouring curve must be used for the control of the movement sequences of the robot 12 and the ladle 16.
  • Robotic system Robotic arm Robotic ladle Robotic control Guidance system Robotic hand-held operating device Screen Control button Joystick Control lever First button Second button Third button Basic element Adapter

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung (18) eines Roboters (12), der einen Gießlöffel (16) führt. Mit einem Fernbediengerät wird ein manuelles Abgießen eine Schmelze aus dem Gießlöffel (16) durchgeführt. Während des Abgießens wird der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung oder/und der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte erfasst und gespeichert. Der gespeicherte zeitliche Verlauf für die Verwendung in der Robotersteuerung (18) wird bereitgestellt. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Gießen von Gussteilen und ein Robotersystem zum Erfassen einer Gießkurve.

Description

Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung und
Erfassungssystem dazu
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters, der einen Gießlöffel führt. Zudem betrifft die Erfindung ein Erfassungssystem zum Erfassen einer Gießkurve.
Bisher werden Gießvorgänge, bei denen das benötigte Volumen an Schmelze keine allzu hohen Werte annimmt, von einem oder mehreren entsprechend ausgebildeten Personen vorgenommen. Dazu wird zunächst mittels einer entsprechenden Gießkelle oder einem Gießlöffel Schmelze, zum Beispiel flüssiges Metall, aus einem Warmhalteofen entnommen und nach „Gefühl und Erfahrung" des Personals in einen Formkasten mit der zu gießenden Form gegossen. Dieses Vorgehen ist entsprechend aufwendig und erfordert vom Personal bei jedem erneuten Guss die gleiche Aufmerksamkeit wie zuvor, da das Gießergebnis in der Regel von einem von der Gussform abhängigen individuellen Gusvorgang abhängt. Zudem ist bei einem derartigen Vorgehen die Verweildauer der Schmelze im Gießgefäß (Gießlöffel, Kelle) vergleichsweise lang, so dass eine entsprechend dicke Oxydhaut auf der Schmelze entsteht. Auch die physische und psychische Belastung des Personals durch den manuellen Gießvorgang ist entsprechend hoch.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, ein automatisiertes Verfahren zum Gießen mit einem Roboter anzugeben. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Robotersystem zur Durchführung des Verfahrens anzugeben. Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Gießen von Gussteilen mit einem Roboter einen Gießlöffel und eine Robotersteuerung auf, wobei zur Steuerung der Bewegungsabläufe des Roboters und des Gießlöffels eine Gießkurve herangezogen wird.
In der Gießkurve sind alle für die Robotersteuerung relevanten Daten für den Vorgang des Abgießens enthalten. Das ist zum Beispiel der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung inklusive der Bewegung des Gießlöffels oder auch der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte beziehungsweise der zeitliche Verlauf der Abnahme des Gewichts der Schmelze im Gießlöffel. Auf diese Weise kann eine einmal in der Robotersteuerung hinterlegte Gießkurve immer wieder abgerufen werden, so dass ein auf diese Weise programmierter Abgießvorgang immer wieder mit gleichbleibender Gießqualität wiederholbar ist. Dabei kann die Gießkurve zum Beispiel durch Programmierung von einzelnen Bewegungsschritten für die einzelne Roboterachse und entsprechenden Bewegungsschritten für den Gießlöffel erfolgen. Hierzu ist unter anderem eine Offline Programmierung der Robotersteuerung möglich.
Erfindungsgemäß wird jedoch ein Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters der einen Gießlöffel führt vorgeschlagen, wobei mit einem Fernbediengerät ein manuelles Abgießen einer Schmelze aus dem Gießlöffel durchgeführt wird, wobei während des Abgießens der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung oder/und der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte erfasst und gespeichert wird, und wobei der gespeicherte zeitliche Verlauf für die Verwendung in der Robotersteuerung bereitgestellt wird.
Auf diese Weise ist sicher gestellt, dass die „Erfahrung", die eine entsprechend ausgebildete Person beim Vorgang des Abgießens im manuellen Bereich hat, sich in der Ergießkurve für die spätere Verwendung im Roboter widerspiegelt. Zudem ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders zeitsparend für die Programmierung der Bewegungsabläufe und liefert gleichbleibend gute Gießergebnisse. Als Fernbediengerät können sowohl die allgemein bekannten Roboterhandsteuerungen, die häufig Teil moderner Robotersysteme sind, eingesetzt werden, aber auch separate Fernbediengeräte, wie Joysticks oder Manipulatoren, die parallel oder separat über eine Schnittstelle mit der Robotersteuerung entsprechend verbunden werden. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Programmierung in der Fassung einer Gießkurve erreicht. Insbesondere entfallen auch die Einweisung und Einarbeitung in die oft speziellen Systeme für einen Roboter oder für eine Robotersteuerung, in den Fembediengeräte eingesetzt werden, die dem Bedienpersonal bereits bekannt sind.
Erfindungsgemäß ist auch die Entnahme der Schmelze durch den Gießlöffel aus einem Vorratsgefäß möglich, zum Beispiel in einem Warmhalteofen, in der Gießkurve hinterlegt werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Robotersystem zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters mit einem am Roboter angebrachten Gießlöffel und mit einer Robotersteuerung, wobei ein Fernbediengerät mit der Robotersteuerung verbunden ist.
Dabei kann das Fernbediengerät von einem Roboterhandbediengerät verschieden sein oder auch ein sogenanntes „Teach pendant" darstellen. Vorzugsweise wird jedoch das Fernbediengerät parallel oder alternativ zu dem Roboterhandbediengerät geschaltet sein. Auf diese Weise kann das Personal mit dem ihm bekannten Fernbediengerät auch den manuellen Gießvorgang vornehmen.
Wird der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung erfasst und gespeichert, ist dafür auch die Robotersteuerung verwendbar.
Wenn der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte erfasst wird, ist es im erfindungsgemäßen Robotersystem vorgesehen, dass die Abgussgewichte mittels Gewichtssensoren erfassbar sind, deren Messungen jeweils ein Zeitsignal zugeordnet ist.
Dabei kann die Zuordnung des Zeitsignals für jede Messung mit der Robotersteuerung erfolgen oder mit einem separaten Messcomputers oder mit einer entsprechenden Messvorrichtung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sollen die Erfindung, ihre Vorteile sowie weitere Verbesserungen der Erfindung näher beschrieben werden.
Es zeigt:
Einzige Figur eine Skizze eines Robotersystems.
Die einzige Figur zeigt das Beispiel eines erfindungsgemäßen Robotersystems 10 mit einem Industrieroboter 12, der an einem Roboterarm 14 einen Gießlöffel 16 trägt. Der Roboter 12 ist mit einer Robotersteuerung 18 verbunden, welche die Bewegungsabläufe des Industrieroboters 12 steuert sowie Rückmeldung und Signale von Sensoren oder den Antrieben von Gelenken des Roboterarms 14 kontrolliert, verwertet oder gegebenenfalls auch speichert. Zudem ist die Robotersteuerung 18 dafür eingerichtet, über entsprechende Schnittstellen mit weiteren Geräten datentechnisch zu kommunizieren. So ist es im gewählten Beispiel möglich, über eine erste Schnittstelle mit einem Leitsystem 20 Daten auszutauschen. Auf diese Weise können zum Beispiel neue oder geänderte Arbeitsprogramme für den Roboter in die Robotersteuerung geladen werden.
Über eine zweite Schnittstelle ist ein Roboterhandbediengerät 22 ebenfalls mit der Robotersteuerung 18 verbunden. Häufig sind solche Roboterhandbediengeräte so ausgestaltet, dass sie einen Bildschirm 24 sowie mehrere Bedientasten 26 haben, so dass in aller Regel spezielle Kenntnisse zur Bedienung eines Roboters mit einem solchen Roboterhandbediengerät 22 notwendig sind. Dafür bietet das Roboterhandbediengerät 22 eine Vielzahl von Funktionen- und Steuerungsauswahlmöglichkeiten, beispielsweise um einen Roboterbewegungsablauf in die Robotersteuerung zu programmieren.
Desweiteren ist über eine dritte Schnittstelle ein Joystick 28 mit der Robotersteuerung 18 verbunden, der als Fernbediengerät für die Robotersteuerung dient. In der Skizze ist die Verbindung als Kabelverbindung angedeutet, jedoch kann eine derartige Verbindung auch drahtlos, zum Beispiel über Funk, erfolgen. Der gewählte Joystick 28 weist einen Steuerhebel 30 mit einer ersten Taste 32 sowie ein Basiselement 38 auf, auf dem der Steuerhebel 30 angeordnet ist und zudem zwei weitere Tasten, nämlich eine zweite Taste 34 sowie eine dritte Taste 36 angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung eines Roboters, der einen Gießlöffel führt, wird mit dem vorstehenden beschriebenen Robotersystem 10 wie folgt durchgeführt. Die Bewegungen des Roboters werden durch den Joystick 28 gesteuert. Dabei wird der Bediener den Steuerhebel 30 für die Links-, Rechts-, Vor- und Zurückbewegung des Roboters nutzen, wobei durch die Robotersteuerung 18 sichergestellt ist, dass der Gießlöffel 16 seine räumliche Ausrichtung beibehält. Weitere Bewegungen werden mit der ersten Taste 32 gegebenenfalls zusammen mit weiteren Tasten 34, 36 oder dem Steuerhebel 30 veranlasst. Zunächst wird eine Schmelze aus einem entsprechenden Gefäß in einem Warmhalteofen, der in dieser Figur nicht näher gezeigt ist, mit dem Gießlöffel 16 entnommen. Die Schöpf bewegung wird dabei durch die zweite 34 und die dritte Taste 36 veranlasst. Durch den Bediener wird nun das manuelle Abgießen in eine in dieser Figur ebenfalls nicht näher dargestellten Formkasten, der die Gussform enthält, durchgeführt. Ein besonderer Vorteil ist, dass die Robotersteuerung während des manuellen Abgießens in der Betriebsart „Automatik" verbleibt. In dieser Betriebsart gibt üblicherweise ein Steuerungsprogramm die Bewegungsabläufe des Roboters vor. In diesem Fall erwartet der Automatikbetrieb jedoch die Dateneingaben durch das manuelle Abgießen. Gleichwohl können die Sicherheitsfunktionen des Roboters angeschaltet bleiben. Dabei wird während des kompletten Abgießvorganges der zeitliche Verlauf der Roboterbewegung von der Robotersteuerung 18 erfasst und in einem entsprechenden Datenspeicher abgelegt. Es ist aber auch ebenso denkbar, dass das Leitsystem unmittelbar oder über die Robotersteuerung 18 diese Daten erhält und der zeitliche Verlauf in den entsprechenden Datenspeichern des Leitsystems 20 der Roboterbewegung gespeichert wird.
Alternativ zum zeitlichen Verlauf der Roboterbewegung ist es auch innerhalb des Erfindungsgedankens den zeitlichen Verlauf der Abgussgewichte zu erfassen. Hierzu sind entsprechende Gewichts- oder Kraftsensoren notwendig, die symbolisch durch das Zwischenstück 40, nämlich als Verbindungselement zwischen dem Roboterarm 14 und dem Gießlöffel 16 in der einzigen Figur dargestellt sind.
Nach dem Abschluss des Abgießens wird auch die Speicherung des zeitlichen Verlaufs der Roboterbewegung beendet und für die Verwendung in der Robotersteuerung bereitgestellt.
Alternativ zum Joystick 28 ist es aber auch möglich, das Roboterhandbediengerät 22 fü das erste manuelle Abgießen der Schmelze zu verwenden.
Die auf eine der vorstehenden Art erhaltene Gießkurve kann in besonders einfacher Weise der Vorgang des Abgießens für gleiche Gießvorgänge immer wieder abgerufen werden, sodass eine gleichbleibende Gussqualität erreicht ist. Hierzu muss lediglich für die Steuerung der Bewegungsabläufe des Roboters 12 sowie des Gießlöffels 16 die Gießkurve herangezogen werden.
Bezugszeichenliste:
Robotersystem Industrieroboter Roboterarm Gießlöffel Robotersteuerung Leitsystem Roboterhandbediengerät Bildschirm Bedientaste Joystick Steuerhebel erste Taste zweite Taste dritte Taste Basiselement Zwischenstück

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung (18) eines Roboters (12), der einen Gießlöffel (16) führt, wobei mit einem Fernbediengerät ein manuelles Abgießen eine Schmelze aus dem Gießlöffel (16) durchgeführt wird, wobei der zeitliche Verlauf der Abgussgewichte erfasst und gespeichert wird, und wobei der gespeicherte zeitliche Verlauf für die Verwendung in der Robotersteuerung (18) bereitgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf in der Robotersteuerung (18) oder einem robotersteuerungsexternen Datenspeicher gespeichert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Schmelze mit dem Gießlöffel (16) aus einem Vorratsgefäß entnommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Daten von dem Fernbediengerät an die Robotersteuerung (18) übertragen und gegebenenfalls zwischen diesen ausgetauscht werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten verschlüsselt übertragen oder ausgetauscht werden.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbediengerät unabhängig von einem Roboterhandbediengerät (22) betrieben wird. 8
7. Verfahren zum Gießen von Gussteilen mit einem Roboter (12), der einen Gießlöffel (16) und eine Robotersteuerung (18) aufweist, wobei zur Steuerung der Bewegungsabläufe des Roboters (12) und des Gießlöffels (16) eine Gießkurve herangezogen wird.
8. Robotersystem (10) zum Erfassen einer Gießkurve für eine Robotersteuerung (18) eines Roboters (12), mit einem am Roboter (12) angebrachten Gießlöffel (16) und mit einer Robotersteuerung (18), wobei ein Fernbediengerät mit der Robotersteuerung (18) verbunden ist.
9. Robotersystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernbediengerät parallel oder alternativ zu einem Roboterhandbediengerät (22) geschaltet ist.
10. Robotersystem (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der manuelle Abgießvorgang einer Schmelze aus dem Gießlöffel (16) mit Hilfe des Fernbediengerätes steuerbar ist.
11. Robotersystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein zeitlicher Verlauf der Abgussgewichte mittels Gewichtssensoren erfassbar ist, deren Messungen jeweils ein Zeitsignal zugeordnet ist.
12. Robotersystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zeitlicher Verlauf der Roboterbewegung durch die Robotersteuerung (18) erfassbar ist.
13. Robotersystem (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerung (18) oder eine Datenverarbeitungsanlage ein Erfassungsmodul aufweist, das dafür eingerichtet ist, die Daten über den wenigstens einen zeitlichen Verlauf zu erfassen und gegebenenfalls zu speichern.
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