WO2015173239A1 - Roboterarbeitsplatz - Google Patents

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WO2015173239A1
WO2015173239A1 PCT/EP2015/060470 EP2015060470W WO2015173239A1 WO 2015173239 A1 WO2015173239 A1 WO 2015173239A1 EP 2015060470 W EP2015060470 W EP 2015060470W WO 2015173239 A1 WO2015173239 A1 WO 2015173239A1
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WO
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robot
torque
screwing
robot arm
screw
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/060470
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Julian Stockschlaeder
Richard ZUNKE
Constantin BOEHM
Reinhard NEUREITER
Daniel Leiderer
Ralf Kuehnemann
Matthias Reichenbach
Original Assignee
Kuka Systems Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO2015173239A1 publication Critical patent/WO2015173239A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39527—Workpiece detector, sensor mounted in, near hand, gripper
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39529—Force, torque sensor in wrist, end effector
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40072—Exert a screwing motion

Definitions

  • the invention relates to a robot workstation comprising a robot with a robot controller and with a plurality of joints and joints connecting the joints ⁇ the robot arm, whose joints are to be adjusted automatically by the robot controller based on a robot program, a held by the robot arm tool by maintaining and / or moving the joints of the robotic arm in space.
  • WO 2013/007565 A2 describes a working device, in particular screwing device, for turning and / or rotating eyelets of turned parts, in particular screws or nuts, with a multi-unit robot with an aborting axis of rotation, wherein the robot at its end member ei ⁇ genstieri driven rotating device wearing with a turning tool.
  • the rotating device is provided and designed for the fast turning or turning out of a rotating part, wherein the robot, in particular its end link, is provided and designed for tightening or loosening the rotating part.
  • the object of the invention is to provide a fully automated robot workstation which is designed and / or adapted to be able to carry out a screwing operation otherwise manually performed by a worker by means of a manual screwing device temporarily or permanently automated by means of the manual screwing device.
  • a further aspect of the invention is to provide a robot workstation which enables a coexistence, a co-operation or a collaboration of humans, in particular workers with a robot, ie makes a human-robot collaboration (MRK) possible.
  • MMRK human-robot collaboration
  • a robot work station comprising a robot having a robot controller and having a plurality of joints and the joints verbin ⁇ Dende members having robot arm, the joints are to be adjusted to a held by the robot arm tool by adjusting the joints of the robot arm to hold in the room and / or to move, wherein the tool is designed as a screwing device having a detection means for detecting and / or display of a torque applied by the screwing on a nut or nut, rotation angle and / or a screw wherein the robot controller is configured and / or adapted in addition to detect a to fabricates by means of the robot arm Re ⁇ action moment, which by one from
  • Screwing on the screw or the nut applied torque is introduced into the robot arm.
  • the joints may generally be adjusted automatically by the robot controller automatically based on a robot program and / or in a hand-held mode and / or by manually moving the joints in a compliance control by the robot controller.
  • a connection member to be screwed as a screw or a nut by means of a manu ⁇ economic screwing. This can examples play, be a screw which is guided through a hole of a first component and is screwed into a thread of a second component to the first component is bolted to the second member and thereby the ge ⁇ Gurss required of each assembly operation connection between maraf ⁇ fen is the first component and the second component.
  • the second component may for example have a stud with an external thread, wherein the first component is attached to the stud, the nut on the outstanding unscrewing free end of the stud bolt is tightened to tighten the first component to the second component.
  • Such screwing operations can therefore be carried out fully automatically, for example by industrial robots, which carry a screwing tool specially designed for the assembly task.
  • the drives required for such fastening tools are then controlled by the robot controller and the programmed screwing respects ⁇ Lich the torque curve automatically monitored.
  • a mechanical control and me chanical ⁇ display to the manually handled screwing device may be, for example, by above the holding hand of the worker tactile and / or audible cracks which indicates the reaching or exceeding the predetermined tightening torque for screwing the worker.
  • the object of the invention now is concerned with the Prob ⁇ lem that it is desirable to automate such a screwing operation carried out manually by a worker without requiring a fully automated, customized Ro must be built boterzelle and without requiring a specially ⁇ les controllable by the robot Constructed screwing ⁇ who must. Rather, the screwing should be automated under a continuing use of the manual screwing. This is for example useful when the manual activity of the worker is to be automated only time vo ⁇ over continuously, for example in the manner of a so-called "Springer activity" when the operator temporarily fails and should be only temporary replaced by an automated system.
  • the spatial conditions of the Häplat ⁇ zes not allow the establishment of a safe robot cell, or want to start an automation in such spa zen time that a configuration of a tailored, secured robot cell does not allow.
  • the tool as a screwing device, in particular as a manual guiding by hand Screw device is formed, which has a detection means for detecting and / or displaying a torque applied by the screwing device to a screw or a nut, and thereby the robot controller is formed and / or arranged to additionally detect a supported by the Robo ⁇ terarms reaction torque, which is by a screw applied by the screw on the screw or the nut torque in the robot arm ⁇ leads, a sufficient quality requirements and / or safety requirements screwing can be performed automatically, with further use of one as such, ie in and of itself manually manageable
  • Is by the robot controller is designed and / or configured to detect a substitute Materials by means of the robot arm Mattersmo ⁇ ment, which is initiated by an applied by the screwing on the screw or the nut Drehmo ⁇ ment in the robot arm, a specific binding or coupling Needless the detection means of the screwing device to the robot controller.
  • Screwdriving detect the on the screw or the nut is ⁇ applied torque and / or display, but otherwise taking place through the handle improvement monitor the correct detection of the correct torque and / or the display means of the screwing device is replaced by an automatic control by the robot controller, in that the robot controller detects the said at least one reaction torque, evaluates it and can automatically trigger an assigned, predetermined action on the basis of a result obtained in this way.
  • the gripper when using a robotic workstation, is used to universally hold a wide variety of hand-held screwdrivers. is formed and the robot comprises at least one auto ⁇ matic actuator, whereby one or more manual actuation means of the respective held Handschraubvoriques are automatically actuated already existing Handschraubvortechniken can be used as roboterge ⁇ led screwing. This is particularly advantageous when the robot workstation is set up for human-robot cooperation.
  • Robot arms with associated robot controls are working machines that can be equipped for the automatic handling and / or machining of objects with tools and are programmable in several axes of motion, for example, in terms of orientation, position and workflow.
  • WEI industrial robot usually Sen on a robot arm with several joints associated members and programmable robot controllers (control means) that automatically control during the operation of the loading ⁇ motion sequences of the robotic arm and re ⁇ rules.
  • the links are drives, in particular elec- motorized actuators, which are controlled by the robot controller, in particular with respect to the movement axes of the industrial robot, which represent the degrees of motion of the joints Ge ⁇ moved.
  • a robotic arm having a plurality of links connected by joints may be configured as an articulated robot having a plurality of links and joints serially arranged, in particular, the redundant industrial robot may comprise a robotic arm having seven or more joints.
  • Robot arms with associated robot controllers as indus- rieroboter but may be especially so-calledchtbauro ⁇ boter
  • the first resort to conventional industrial robots differ in that they have a favorable for man-machine cooperation size and thereby have a relatively high load capacity to its own weight ⁇ .
  • lightweight robots can be operated in particular also force and / or torque-controlled instead of only positionally ⁇ regulated, which makes safer, for example, a human-robot collaboration.
  • such a safe human-machine collaboration can be achieved, for example, that unintentional collisions of the robot arm with persons such as mechanics in a flow production of motor vehicles either prevented or at least mitigated so that the persons or fitters no harm ,
  • the manual screwing tool is designed such that it is equipped at certain points with hedges, such as covers, upholstery and / or the largest possible radii at edges.
  • hedges such as covers, upholstery and / or the largest possible radii at edges.
  • Such a robot arm or such a lightweight robot usually has more than six degrees of freedom, so that in this respect an over-determined system is created, whereby the same point in space in the same orientation in several, especially even infinitely many different poses of the robot arm can be achieved.
  • the lightweight robot can respond to external forces in appropriate ways.
  • force sensors can be used which can measure forces and torques in all three spatial directions.
  • the external forces can be calculated at ⁇ play using the measured motor currents of the actuators at the joints of the lightweight robot also sensorless.
  • indirect force ⁇ control by modeling the lightweight robot as a mecha nical ⁇ resistance (impedance) or a direct force Rege ⁇ lung for example, can be used.
  • the robot can be a redundant robot, which is understood to mean a robotic arm which can be moved by means of a robot controller and has more manipulatory degrees of freedom than are necessary for the fulfillment of a task.
  • the degree of redundancy results from the difference in the number of degrees of freedom of the robot arm and the dimension of the event space in which the task is to be solved. These may be a kinemati ⁇ cal redundancy or a task-specific redundancy.
  • the number of kinematic degrees of freedom generally the number of joints of the robot arm, is greater than the event space, wel ⁇ cher in a real environment in a movement in space by the three translational and three rotational degrees of freedom, ie six Degrees of freedom is formed.
  • a redundant industrial robot may therefore be, for example, a lightweight robot with seven joints, in particular seven hinges.
  • the dimension of the task is smaller than the number of kinematic degrees of freedom of the robot arm. This is for example the case when the Robo ⁇ terarm carries a is rotatable about a tool axis driving tool, such as a screw device according to the invention at its hand flange and one of the rotary joints of the robot terarms is aligned along the tool drive shaft.
  • a tool axis driving tool such as a screw device according to the invention at its hand flange and one of the rotary joints of the robot terarms is aligned along the tool drive shaft.
  • the joints of the robot arm can be parameterized in terms of their rigidity. Furthermore, by clever assignments of axle stiffnesses, moments of particular axes can be derived. Preferably moments can be derived from the set for only small moments from ⁇ axes by assigning certain Achssteiftechniken in certain axes and in other higher Moments designed axes are initiated. As a result, screwing torques of more than 40 Nm are possible. Wei ⁇ direct result here even during the screwing benefits.
  • the robot can be switched soft during the screwing process, ie, each axis is in turn assigned specific stiffnesses, whereby the screwing process can be carried out without tilting or the like even with inaccurate component positioning.
  • the force- and / or torque-controlled driving of drives of the robot arm can take place by means of impedance regulation or admittance control.
  • the robot controller may be configured to generate a form suitable for safe human-robot cooperation flexibility of the robot arm, in particular by means of impedance control ⁇ sondere or admittance.
  • the screwing device according to the invention is designed as a hand ⁇ tool and generally has a handle ⁇ handle portion, so that according to the invention can be provided that the gripper of the robot arm has at least one adapted to the handle portion of the screw in its form holding body, which in a gripping state in which the gripper holds the screwing device, the handle portion of the screwing device positively on ⁇ takes.
  • the screwing tool is supported on other peripheral devices, whereby resulting moments can be derived at these peri ⁇ pherie wornen.
  • the screwing tool may preferably have a support.
  • the manual screwing device may be, for example, a hand-held impulse wrench or an EC screwdriver.
  • a screwdriving device referred to as an EC screwdriver
  • the manual screwing device in particular the EC screwdriver has a handle and is equipped with an integrated rotation angle and / or force or torque measuring device.
  • a nutrunner control and / or an electronic Auswer- be integrated.
  • an external nutrunner control and / or an external evaluation electronics can be connected, for example via a cable, to the screwing device, in particular to the EC screwdriver.
  • the robot controller may be configured and / or adapted to detect the reaction torque in a tool reference point of the robot arm and / or otherwise detected reaction moments, the resulting reaction moment at the factory ⁇ generating reference point of the robot arm to be determined to calculate particular.
  • the tool reference point can be generally referred to as tool center point is a beauge ⁇ starting freely selectable point in all poses of the robot arm a fixed distance and a fixed orientation bezüg ⁇ Lich of the tool, in the present Trap with respect to the screwing occupies.
  • the tool reference point can be, for example, in a hand flange of the robot arm or even within the screw device. Generally, the tool reference point can however also be a virtual point au ⁇ ßerraum the hand flange and / or the screwing.
  • the robot can have at least one force and / or moment sensor, which is designed to detect the reaction component .
  • the at least one force and / or moment sensor can detect the forces and / or moments, for example, directly on the hand flange of the robot arm ⁇ .
  • suitable strain gauges can be arranged on the hand flange.
  • the at least one force and / or torque sensor is connected to the robot controller. This means that a measurement and / or evaluation can take place in the robot controller.
  • Each joint of the robot arm can have at least one force and / or torque sensor, which is designed to detect the torque component of the reaction torque dropping at the respective joint.
  • Each joint of the robot ⁇ arms may have at least one force and / or torque sensor, which is designed to detect the falling at the respective joint torque component of the reaction torque and to calculate back to the tool reference point. This reverse calculation can preferably be taken over by the Robotersteue ⁇ tion.
  • certain search strategies eg Lissaj ous figures
  • the robot travels with force control and thus determines the position to be screwed.
  • the robot can measure by the force and / or torque sensors in the joints on a peripheral device or in the environment and thus determine its robot center, ie its base, in relation to the peripheral device and / or the environment.
  • the robot arm can have drive motors which are designed to move the joint of the robot arm controlled by the robot control and the robot controller can be designed and / or set up the reaction torque and / or the torque components of the robot arm falling off at the respective joints of the robot arm Reaction torque by detecting and ⁇ values of the motor currents of the drive motors to determine.
  • the robot controller can be designed and / or be mono- directed, during a screwing or Ausschrau ⁇ bens a bolt or nut by the screw device to detect the momentary reaction torque over a period of time in the time sequence, and storing, in particular with respect to time and / or angle of rotation based.
  • the robot control automatically detects the reaction moments.
  • the Robo ⁇ ters control can determine the tightening torque of bolt or nut also automatically, in particular to calculate and automatically store the screwing operation, that is, monitor and if appropriate environment at a incorrectly executed only fasten to trigger a predetermined action.
  • the robot controller or connected to the robot controller separate control device can be designed and / or arranged to the detected reaction ⁇ moment, in particular the terarms dropping at each joint of the robot torque components of the reaction torque, in particular its temporal profiles with a pre give ⁇ NEN reaction torque , predetermined torque shares
  • the robot controller or the separate control device connected to the robot controller can be designed and / or set up to initiate a demolition action when the result of the screwdriving operation is qualified as faulty.
  • a cancel action may be, for example, that the Robo ⁇ ters control settles a control signal, for example, to a überge ⁇ arranged factory control and optionally also sends a control signal to the nutrunner control to pointing means the incorrect screwing (NIO), for example, by lighting a LED on the check as defective indicate qualifi ⁇ ed result.
  • NEO incorrect screwing
  • the robot arm may have a gripper connected to one of the links of the robot arm, in particular to an end link of the robot arm, which is designed to hold the screw device.
  • the screwing device can in this respect have a handle portion and the gripper have at least one adapted to the handle portion of the screw holding body, which receives the handle portion of the screw positively locking in a gripping state in which the gripper holds the screw.
  • the screwing device may have a manual actuating means for triggering a screwing operation.
  • the screw ⁇ device may be known to the expert as such EC screwdriver.
  • the screwing device as such is a manually to be handled manually screwing.
  • the manual actuating means may accordingly be, on the one hand, a switch which can be manually operated by a user's finger to switch on and off a drive of the screwing device and / or, on the other hand, a slide which can be manually adjusted by the user's finger to drive a drive of the screwing, for example, to adjust the speed.
  • the gripper can be designed for universal holding a plurality of different screwing devices.
  • an actuating device can be integrated in the gripper.
  • the actuating devices may have an automatically controllable actuating means, which is designed to actuate the manual actuating means of the screwing device.
  • the automatically controllable actuating means can be for example an electromechanical chanisches actuating means, in particular an electric stroke magnet ⁇ , or a pneumatic actuating means, a pneumatic lifting cylinder re insbesonde ⁇ or hydraulic actuating means, in particular a hydraulic lifting cylinder be.
  • the adjusting means may be implemented in safe technology, for example as a two-channel valve, in order to meet the requirements of human-robot collaboration / cooperation.
  • the connecting means may be formed by the holding body of the
  • the connecting means may thus be detachable from the manual actuating means of the screwing device, so that the screwing device can be removed from the gripper and thus from the holding body.
  • the Actuator means may be connected to the robot controller through a control line, wherein the robot controller is adapted to operate automatically by automatic actuation of the actuating means, the actuating means ma ⁇ Nuelle held by the gripper screw ⁇ device.
  • the actuators may be separate from the gripper.
  • its connecting means can be formed by a fastening means, which can be, for example, a tension band, to which a holder is fastened, which carries the automatically controllable actuating means.
  • the separate adjustment means can be connected to the Ro ⁇ boter horrung by a control line then, the robot controller is adapted by automatic ⁇ ULTRASONIC actuation of the actuating means, the manual actuation of the screwing medium held by the gripper to operate automatically.
  • the screwing device may generally include a housing, a rotatably mounted in the housing screw means and a
  • the screwing device may be connected to a nutrunner control and / or have a nutrunner control, in particular be connected to a separate from the robot control nutrunner control and / or have a separate from the robot control screwdriver control, which nutrunner control is formed in these cases, the engine of the screw device to torque controlled zuzusteu ⁇ ern.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary
  • Robot workstation with a robot and a screw device held by the robotic arm of the robot
  • FIG. 1 in isolation with an associated nutrunner control and a display device arranged on the screwing device, FIG.
  • FIG. 3a shows a graphical representation of a gradient of reac tion ⁇ moments about the cartesian axes X, Y and Z on a tool reference point of the robot arm up ⁇ wear over the duration of a proper screwing operation
  • FIG. 3b is a graphical representation of a gradient of reac tion ⁇ moments about the cartesian axes X, Y and Z on a tool reference point of the robot arm up ⁇ wear over the duration of a defective makeup.
  • Fig. 1 shows a robot workstation with a robot 1 in an exemplary embodiment as a so-called lightweight robot.
  • the robot 1 has a robot arm 2 and a robot controller 3.
  • the robot arm 2 comprises several, in the case of the present embodiment, eight successively arranged and by means of seven joints 4 nch ⁇ bar interconnected links 5 to 12th
  • the robot controller 3 of the robot 1 is designed or configured to execute a robot program, by means of which the joints 4 of the robot arm 2 are automated according to the robot program or can be automatically adjusted or rotated in a manual operation.
  • the robot ⁇ control 3 is provided with controllable electrical drives the connectedness, which are designed to adjust the joints 4 of the robot. 1
  • the gripper 13 is designed to hold a tool 14a in the form of a screw ⁇ device 14, such that the screwing device 14 by adjusting the links 5 to 12 of the robot arm 2 to hold in the room and / or to move.
  • the screw device 14 shown in Fig. 1 has a
  • the gripper 13 of the robot arm 2 is designed to receive the handle portion 15 of the ffervor ⁇ direction 14 positively in a gripping state and thereby hold.
  • the gripper 13 can do so at least one adapted to the handle portion 15 of the screw 14 holding body 16a, 16b, which in a gripping state in which the gripper 13 holds the screw 14, the handle portion 15 of the screw 14 receives form-fitting manner.
  • the screwing device 14 has a housing 17. On the housing 17, a screw 18 is rotatably mounted.
  • the screw 18 is a metric hex socket.
  • the hexagon-socket wrench can be positively mounted on a head ei ⁇ ner metric screw 20, so that the form-fitting environmentally summed screw can be screwed into a threaded bore of a beispielhaf- th workpiece 21 20 by turning the hex-socket nut.
  • the screw means 18 is driven by a motor 17 arranged in the housing 19, that is rotated.
  • the 2 is in the case of the present embodiment a so-called EC screwdriver having a detection means 22 for detecting and / or displaying one of the screwing device 14 on the screw 20 (FIG. 1) or a nut has brought ⁇ torque.
  • the detection means 22 may comprise, for example, a force and / or torque sensor known to the person skilled in the art.
  • the screwing device 14 is connected to its own separate from the robot controller 3 nutrunner control 23, which is designed to control the motor 19 of the screw 14 torque controlled.
  • the screwing device 14 is designed as a manually operated screwing device 14 and has, in addition to the handle portion 15, a manual actuating means 24 by virtue of whose activation the screwing means 18 by means of the screwdriver control 23 torque monitored is controllable.
  • Screwing device 14 has a display means 25 in the case of the present embodiment.
  • the adosmit ⁇ tel 25 is formed, controlled by the screwdriver controller 23 after each successful screwing a the
  • the display ⁇ medium 25 for example, at least two bulbs 26a and 26b have, which may be, for example, a green LED and a ne red LED.
  • the robot controller 3 (FIG. 1) is designed and / or arranged to additionally detect at least one reaction torque supported by the robot arm 2, which is applied by a screwing device 14 to the screw 20 or the nut Torque is introduced into the robot arm 2.
  • the robot controller 3 can be configured and / or equipped as to detect the reaction torque in a tool reference ⁇ point TCP of the robot arm 2 and / or to determine from the other ⁇ weitig detected reaction moments, the resulting Reakti ⁇ onsmoment in the tool reference point TCP of the robot arm 2, in particular to to calculate.
  • Each joint 4 of the robot arm 2, in the case of vorlie ⁇ ing embodiment of a force / torque-controlled lightweight robot at least one force and / or torque sensor 27, which is formed, the falling at the respec ⁇ gene joint 4 torque component of the Letsmo ⁇ to record this.
  • FIG. 3a shows a graphic representation of a course of reaction moments Mx, My, Mz about the Cartesian axes X, Y and Z at the tool reference point TCP of the robot arm 2 plotted over the period t of a proper
  • FIG. 3a This is also known as chatter and adjusts to ⁇ next is no reason not ord ⁇ voltage according to evaluate a screw as.
  • the screw or nut begins to grip, ie it begins to tighten the screw, ie to tive ⁇ nen.
  • the predetermined or desired torque of about -12 Newton meter Nm is reached and the screw device is turned off, causing the operating time measured torque to ⁇ back returns at about 2000 milliseconds to zero, ie the bolt or nut release of the screwing becomes.
  • the course of FIG. 3a thus corresponds to a proper screwing.
  • FIG. 3a thus corresponds to a proper screwing.
  • FIG. 3b shows a graphical representation of a course of reaction moments Mx, My, Mz about the Cartesian axes X, Y and Z at the tool reference point TCP of the robot arm 2 plotted over the time t of a faulty screwing operation.
  • the correct screwing process according to FIG. 3 a here too, in the incorrect operation shown in FIG. lerhaften screwing initially up to 1500 milliseconds an inconspicuous reaction moment course. After the time of about 1500 milliseconds, the torque does not increase with the expected high slope of FIG. 3a, but builds up quite slowly on us for a much longer time of about 1200 milliseconds duration (FIG. 3b: 2700 ms).
  • the robot controller 3 is now adapted and / or adapted to detect during a screwing or unscrewing of the screw 20 or a nut by the screw 14, the instantaneous reaction moments Mx, My, Mz in the tool reference point TCP over a period of time t in the time sequence, and save in particular time-related and / or angle of rotation.
  • the robot controller 3 or a separate control device connected to the robot controller 3, such as the screwdriving controller 23, may be configured and / or configured to detect the detected reaction torque Mx, My, Mz, ie their time profiles, for example according to FIG. 3b given reaction moment Mx, My, Mz, ie their temporal courses, for example, according to compare to Fig. 3a and from the comparison (Fig. 3a / 3b.) To generate a screwing qualifying result.
  • Nutrunner control 23 sends to display on the display means 25 the erroneous screwing (NIO) by lighting the LED 26b, as shown in Figure 2, as a qualifying result.
  • NEO erroneous screwing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Roboterarbeitsplatz, aufweisend einen Roboter (1) mit einer Robotersteuerung (3) und mit einem mehrere Gelenke (4) und die Gelenke (4) verbindende Glieder (5-12) aufweisenden Roboterarm (2), dessen Gelenke (4) von der Robotersteuerung (3) automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms zu verstellen sind, um ein von dem Roboterarm (2) gehaltenes Werkzeug (14a) durch Einstellen der Gelenke (4) des Roboterarms (2) im Raum zu halten und/oder zu bewegen, wobei das Werkzeug (14a) als eine Schraubvorrichtung (14) ausgebildet ist, die ein Erfassungsmittel (22) zum Erfassen und/oder Anzeigen eines von der Schraubvorrichtung (14) auf eine Schraube (20) oder eine Mutter aufgebrachten Drehmoments aufweist, wobei die Robotersteuerung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, zusätzlich ein mittels des Roboterarms (2) abgestütztes Reaktionsmoment zu erfassen, welches durch ein von der Schraubvorrichtung (14) auf die Schraube (20) oder die Mutter aufgebrachtes Drehmoment in den Roboterarm (2) eingeleitet wird.

Description

Roboterarbeitsplatz
Die Erfindung betrifft einen Roboterarbeitsplatz, aufweisend einen Roboter mit einer Robotersteuerung und mit einem meh- rere Gelenke und die Gelenke verbindende Glieder aufweisen¬ den Roboterarm, dessen Gelenke von der Robotersteuerung automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms zu verstellen sind, um ein von dem Roboterarm gehaltenes Werkzeug durch Einstellen der Gelenke des Roboterarms im Raum zu halten und/oder zu bewegen.
Die WO 2013/007565 A2 beschreibt eine Arbeitsvorrichtung, insbesondere Schraubvorrichtung, zum Drehfügen und/oder Drehlösen von Drehteilen, insbesondere Schrauben oder Muttern, mit einem mehrgliedrigen Roboter mit einer abtreiben- den Drehachse, wobei der Roboter an seinem Endglied eine ei¬ genständig angetriebene Dreheinrichtung mit einem Drehwerkzeug trägt. Die Dreheinrichtung ist zum schnellen Andrehen oder Ausdrehen eines Drehteils vorgesehen und ausgebildet, wobei der Roboter, insbesondere sein Endglied, zum Festdre- hen oder Losdrehen des Drehteils vorgesehen und ausgebildet ist .
Aufgabe der Erfindung ist es, einen vollautomatisierten Roboterarbeitsplatz zu schaffen, der ausgebildet und/oder eingerichtet ist, einen ansonsten manuell von einem Werker mit- tels einer manuellen Schraubvorrichtung durchzuführenden Schraubvorgang vorübergehend oder dauerhaft automatisiert mittels der manuellen Schraubvorrichtung durchführen zu können. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, einen Roboterarbeitsplatz zu schaffen, der eine Koexistenz, eine Ko- Operation bzw. eine Kollaboration von Menschen, insbesondere Werkern mit einem Roboter ermöglicht, d.h. ein Mensch- Roboter-Kollaboration (MRK) möglich macht. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Roboterarbeitsplatz, aufweisend einen Roboter mit einer Robotersteuerung und mit einem mehrere Gelenke und die Gelenke verbin¬ dende Glieder aufweisenden Roboterarm, dessen Gelenke zu verstellen sind, um ein von dem Roboterarm gehaltenes Werkzeug durch Einstellen der Gelenke des Roboterarms im Raum zu halten und/oder zu bewegen, wobei das Werkzeug als eine Schraubvorrichtung ausgebildet ist, die ein Erfassungsmittel zum Erfassen und/oder Anzeigen eines von der Schraubvorrich- tung auf eine Schraube oder eine Mutter aufgebrachten Drehmoments, Drehwinkels und/oder einer Schraubkurve aufweist, wobei die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, zusätzlich ein mittels des Roboterarms abgestütztes Re¬ aktionsmoment zu erfassen, welches durch ein von der
Schraubvorrichtung auf die Schraube oder die Mutter aufgebrachtes Drehmoment in den Roboterarm eingeleitet wird.
Die Gelenke können generell von der Robotersteuerung automatisch auf Grundlage eines Roboterprogramms und/oder in einem Handfahrbetrieb und/oder durch manuelles Bewegen der Gelenke in einer Nachgiebigkeitsregelung durch die Robotersteuerung automatisch zu verstellen sein. An vielen industriellen Montagearbeitsplätzen ist es erforderlich ein Verbindungselement, wie eine Schraube oder eine Mutter mittels einer manu¬ ellen Schraubvorrichtung zu verschrauben . Dies kann bei- spielsweise eine Schraube sein, die durch ein Loch eines ersten Bauteils geführt wird und in einen Gewindegang eines zweiten Bauteils einzuschrauben ist, bis das erste Bauteil mit dem zweiten Bauteil verschraubt ist und dadurch die ge¬ mäß dem jeweiligen Montagevorgang erforderliche Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil geschaf¬ fen ist. Im Falle einer Mutter als Verbindungselement kann das zweite Bauteil beispielsweise einen Stehbolzen mit einem Außengewinde aufweisen, wobei das erste Bauteil auf den Stehbolzen aufgesteckt wird, die Mutter auf das herausste- hende freie Ende des Stehbolzens aufgeschraubt wird, um das erste Bauteil an dem zweiten Bauteil festzuziehen.
In vielen Fällen handelt es sich dabei um eine sicherheits¬ relevante Verschraubung, so dass es beispielsweise erforder¬ lich ist, die Verschraubung mit einem vorgegebenen Mindest- anzugsmoment und/oder (Mindest- ) Drehwinkel festzudrehen, mit einem vorgegebenen Drehmomentenverlauf, insbesondere mit ei¬ nem vorgegebenen Dreiphasenanzug anzuziehen und/oder den Drehmomentenverlauf eines Schraubvorgangs festzuhalten, d.h. zu protokollieren, um einen Nachweis für den ordnungsgemäß durchgeführten Schraubvorgang zu erhalten.
Solche Schraubvorgänge können deshalb vollautomatisiert, beispielsweise von Industrierobotern durchgeführt werden, welche ein für die Montageaufgabe speziell konstruiertes Schraubwerkzeug tragen. Die erforderlichen Antriebe für derartige Schraubwerkzeuge werden dann von der Robotersteuerung angesteuert und die programmierten Schraubvorgänge hinsicht¬ lich des Drehmomentenverlaufs vollautomatisch überwacht.
Es gibt jedoch auch Schraubvorgänge die nicht vollautomati¬ siert durchgeführt werden können, sondern von einem Menschen, d.h. einem Werker manuell durchzuführen sind. Um die Qualität einer solchen manuell durchgeführten Verschraubung sicherstellen und/oder überwachen zu können, existieren manuell zu führende Schraubvorrichtungen, welche einen Antrieb aufweisen und denen eine eigene Schraubsteuerung zugeordnet ist, welche ein Anzugsmoment und/oder einen Drehmomentenverlauf überwachen und/oder protokollieren können. Ob ein von dem Werker mittels der manuell zu führenden Schraubvorrichtung manuell durchgeführter Schraubvorgang ordnungsgemäß erfolgt ist oder fehlerhaft erfolgt ist, kann dem Werker bei¬ spielsweise unmittelbar an der Schraubvorrichtung nach Ab- schluss des Schraubvorgangs angezeigt werden. Dies kann bei¬ spielsweise durch wenigstens ein Leuchtmittel, wie eine LED erfolgen, das beispielsweise durch grünes und/oder rotes Aufleuchten dem Werker anzeigt, ob die Verschraubung ord- nungsgemäß erfolgt ist. Eine mechanische Steuerung und me¬ chanische Anzeige an der manuell handzuhabenden Schraubvorrichtung kann beispielsweise durch ein über die haltende Hand des Werkers spürbares und/oder hörbares Knacken sein, welches das Erreichen bzw. Überschreiten des vorgegebenen Anzugsmoments für die Verschraubung dem Werker anzeigt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe befasst sich nun mit dem Prob¬ lem, dass es wünschenswert ist, einen solchen manuell von einem Werker durchzuführenden Schraubvorgang zu automatisieren, ohne dass eine vollautomatisierte, maßgeschneiderte Ro- boterzelle aufgebaut werden muss und ohne dass ein speziel¬ les vom Roboter steuerbares Schraubwerkzeug konstruiert wer¬ den muss. Vielmehr soll der Schraubvorgang unter einer weiterführenden Verwendung des manuellen Schraubwerkzeugs automatisiert erfolgen. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn die manuelle Tätigkeit des Werkers nur zeitlich vo¬ rübergehend automatisiert werden soll, beispielsweise in Art einer sogenannten „Springertätigkeit", wenn der Werker nur vorübergehend ausfällt und nur zeitlich begrenzt durch ein automatisiertes System ersetzt werden soll. Des Weiteren kann eine Automatisierung unter einer weiterführenden Verwendung des manuellen Schraubwerkzeugs sinnvoll sein, wenn beispielsweise die räumlichen Gegebenheiten des Arbeitsplat¬ zes die Einrichtung einer abgesicherten Roboterzelle gar nicht zulässt, oder eine Automatisierung in einer solch kur- zen Zeit beginnen soll, die eine Projektierung einer maßgeschneiderten, abgesicherten Roboterzelle nicht zulässt.
Indem das Werkzeug als eine Schraubvorrichtung, insbesondere als eine zum manuellen Führen mit der Hand konzipiert Schraubvorrichtung ausgebildet ist, die ein Erfassungsmittel zum Erfassen und/oder Anzeigen eines von der Schraubvorrichtung auf eine Schraube oder eine Mutter aufgebrachten Drehmoments aufweist, und dabei die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, zusätzlich ein mittels des Robo¬ terarms abgestütztes Reaktionsmoment zu erfassen, welches durch ein von der Schraubvorrichtung auf die Schraube oder die Mutter aufgebrachtes Drehmoment in den Roboterarm einge¬ leitet wird, kann eine den Qualitätsanforderungen und/oder den Sicherheitsanforderungen genügende Verschraubung automatisch durchgeführt werden, bei Weiterverwendung einer als solches, d.h. an und für sich manuell handzuhabenden
Schraubvorrichtung .
Indem die Robotersteuerung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, ein mittels des Roboterarms abgestütztes Reaktionsmo¬ ment zu erfassen, welches durch ein von der Schraubvorrichtung auf die Schraube oder die Mutter aufgebrachtes Drehmo¬ ment in den Roboterarm eingeleitet wird, erübrigt sich eine spezielle Anbindung oder Ankopplung des Erfassungsmittels der Schraubvorrichtung an die Robotersteuerung. Zwar kann weiterhin die mit der Schraubvorrichtung verbundene
Schraubsteuerung das auf die Schraube oder die Mutter aufge¬ brachtes Drehmoment erfassen und/oder anzeigen, die aber sonst durch den handhabenden Werker erfolgende Überwachung der ordnungsgemäßen Erfassung des richtigen Drehmoments und/oder des Anzeigemittels der Schraubvorrichtung wird ersetzt durch eine automatische Überwachung durch die Robotersteuerung, indem die Robotersteuerung das besagte wenigstens eine Reaktionsmoment erfasst, auswertet und automatisch auf Grundlage eines so gewonnenen Ergebnisses eine zugeordnete, vorgegebene Aktion auslösen kann.
Indem bei einem Roboterarbeitsplatz außerdem der Greifer zum universellen Halten unterschiedlichster Handschraubvorrich- tungen ausgebildet ist und der Roboter wenigstens eine auto¬ matische Betätigungsvorrichtung umfasst, wodurch eine oder mehrere manuelle Betätigungsmittel der jeweilig gehaltenen Handschraubvorrichtung automatisch betätigt werden, können bereits vorhandene Handschraubvorrichtungen als roboterge¬ führte Schraubwerkzeuge verwendet werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Roboterarbeitsplatz zur Mensch- Roboter-Kooperation eingerichtet ist.
Roboterarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, insbesondere Industrieroboter sind Arbeitsmaschinen, die zur automatischen Handhabung und/oder Bearbeitung von Objekten mit Werkzeugen ausgerüstet werden können und in mehreren Bewegungsachsen beispielsweise hinsichtlich Orientierung, Position und Arbeitsablauf programmierbar sind. Industrieroboter wei- sen üblicherweise einen Roboterarm mit mehreren über Gelenke verbundene Glieder und programmierbare Robotersteuerungen (Steuervorrichtungen) auf, die während des Betriebs die Be¬ wegungsabläufe des Roboterarms automatisch steuern bzw. re¬ geln. Die Glieder werden über Antriebe, insbesondere elekt- rische Antriebe, die von der Robotersteuerung angesteuert werden, insbesondere bezüglich der Bewegungsachsen des Industrieroboters, welche die Bewegungsfreiheitsgrade der Ge¬ lenke repräsentieren, bewegt.
Ein mehrere über Gelenke verbundene Glieder aufweisender Ro- boterarm kann als ein Knickarmroboter mit mehreren seriell nacheinander angeordneten Gliedern und Gelenken konfiguriert sein, insbesondere kann der redundante Industrieroboter einen Roboterarm mit sieben oder mehr Gelenken aufweisen.
Roboterarme mit zugehörigen Robotersteuerungen, wie Indust- rieroboter können aber insbesondere sogenannte Leichtbauro¬ boter sein, die sich zunächst von üblichen Industrierobotern dadurch unterscheiden, dass sie eine für die Mensch- Maschine-Kooperation günstige Baugröße aufweisen und dabei eine zu ihrem Eigengewicht relativ hohe Tragfähigkeit auf¬ weisen. Daneben können Leichtbauroboter insbesondere auch kraft- und/oder momentgeregelt statt lediglich positionsge¬ regelt betrieben werden, was beispielsweise eine Mensch- Roboter-Kollaboration sicherer macht. Außerdem kann dadurch eine solche sichere Mensch-Maschine-Kollaboration erreicht werden, dass beispielsweise unbeabsichtigte Kollisionen des Roboterarmes mit Personen, wie beispielsweise Monteure in einer Fließfertigung von Kraftfahrzeugen entweder verhindert oder zumindest derart abgeschwächt werden können, so dass den Personen bzw. Monteuren kein Schaden entsteht. Dies kann bevorzugt weiter unterstützt werden, indem beispielsweise das manuelle Schraubwerkzeug derart ausgeführt ist, dass es an bestimmten Stellen mit Absicherungen, wie beispielsweise Hüllen, Polster und/oder möglichst großen Radien bei Kanten, ausgestattet ist. Ein solcher Roboterarm bzw. ein solcher Leichtbauroboter weist üblicherweise mehr als sechs Frei- heitsgrade auf, so dass insoweit ein überbestimmtes System geschaffen wird, wodurch derselbe Punkt im Raum in gleicher Orientierung in mehreren, insbesondere sogar unendlich vielen verschiedenen Posen des Roboterarms erreicht werden kann. Der Leichtbauroboter kann auf externe Krafteinwirkun- gen in geeigneten Weisen reagieren. Zur Kraftmessung können Kraftsensoren verwendet werden, die in allen drei Raumrichtungen Kräfte und Drehmomente messen können. Alternativ oder ergänzend können die externen Kräfte auch sensorlos, bei¬ spielsweise anhand der gemessenen Motorströme der Antriebe an den Gelenken des Leichtbauroboters berechnet werden. Als Regelungskonzepte kann beispielsweise eine indirekte Kraft¬ regelung durch Modellierung des Leichtbauroboters als mecha¬ nischer Widerstand (Impedanz) oder eine direkte Kraftrege¬ lung verwendet werden. Bei dem Roboter kann es sich insbesondere um einen redundanten Roboter handeln, unter dem ein mittels einer Robotersteuerung bewegbarer Roboterarm verstanden wird, der mehr manipulatorische Freiheitsgrade aufweist, als zur Erfüllung einer Aufgabe notwendig sind. Der Grad der Redundanz ergibt sich aus der Differenz der Anzahl von Freiheitsgraden des Roboterarms und der Dimension des Ereignisraums, in dem die Aufgabe zu lösen ist. Es kann sich dabei um eine kinemati¬ sche Redundanz oder um eine aufgabenspezifische Redundanz handeln. Bei der kinematischen Redundanz ist die Anzahl der kinematischen Freiheitsgrade, im Allgemeinen die Anzahl der Gelenke des Roboterarms, größer als der Ereignisraum, wel¬ cher in einer realen Umgebung bei einer Bewegung im Raum durch die drei translatorischen und die drei rotatorischen Freiheitsgrade, also von sechs Freiheitsgrade gebildet wird. Ein redundanter Industrieroboter kann also beispielsweise ein Leichtbauroboter mit sieben Gelenken, insbesondere sieben Drehgelenken sein. Bei der aufgabenspezifischen Redundanz ist die Dimension der Aufgabenstellung hingegen kleiner als die Anzahl der kinematischen Freiheitsgrade des Roboterarms. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Robo¬ terarm an seinem Handflansch ein sich um eine Werkzeug- Antriebsachse drehbares Werkzeug, wie eine erfindungsgemäße Schraubvorrichtung trägt und eine der Drehgelenke des Robo- terarms entlang dieser Werkzeug-Antriebsachse ausgerichtet ist .
Bei einem kraft- und/oder momentengeregelten Ansteuern der Gelenke des Roboterarms können die Gelenke des Roboterarms hinsichtlich ihrer Steifigkeit parametriert sein. Weiterhin können durch geschickte Zuweisungen von Achssteifigkeiten Momente von bestimmten Achsen abgeleitet werden. Bevorzugt können durch Zuweisen bestimmter Achssteifigkeiten in bestimmte Achsen Momente von den für nur geringe Momente aus¬ gelegten Achsen abgeleitet werden und in andere für höhere Momente ausgelegte Achsen eingeleitet werden. Dadurch sind verschraubende Drehmomente von über 40 Nm möglich. Des Wei¬ teren ergeben sich hier auch beim Schraubvorgang Vorteile. Bevorzugt kann der Roboter beim Schraubvorgang weich ge- schaltet werden, d.h. jeder Achse werden wiederum bestimmte Steifigkeiten zugewiesen, wodurch auch bei einer ungenauen Bauteilpositionierung der Schraubvorgang ohne Verkanten oder Ähnliches durchgeführt werden kann. In allen Ausführungen kann dazu das kraft- und/oder momentengeregelten Ansteuern von Antrieben des Roboterarms mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung erfolgen. Die Robotersteuerung kann eingerichtet sein, eine für die sichere Mensch-Roboter- Kooperation geeignete Nachgiebigkeit des Roboterarms insbe¬ sondere mittels Impedanzregelung oder Admittanzregelung zu erzeugen.
Die erfindungsgemäße Schraubvorrichtung ist als ein Hand¬ werkzeug ausgebildet und weist im Allgemeinen einen Hand¬ griffabschnitt auf, so dass erfindungsgemäß vorgesehen sein kann, dass der Greifer des Roboterarms wenigstens einen an den Handgriffabschnitt der Schraubvorrichtung in seiner Form angepassten Haltekörper aufweist, welcher in einem Greifzustand, in dem der Greifer die Schraubvorrichtung hält, den Handgriffabschnitt der Schraubvorrichtung formschlüssig auf¬ nimmt . In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Schraubwerkzeug sich an anderen Peripherieeinrichtungen abstützt, wodurch resultierende Momente an diesen Peri¬ pherieeinrichtungen abgeleitet werden können. Hierzu kann das Schraubwerkzeug bevorzugt eine Abstützung aufweisen. Die manuelle Schraubvorrichtung kann beispielsweise ein handzuführender Impulsschrauber oder ein EC-Schrauber sein. Eine als EC-Schrauber bezeichnete Schraubvorrichtung kann als ein Handschraubgerät, beispielsweise in der Ausführung als ein Gerad- oder Winkelschrauber bzw. als ein Pistolen- schrauber oder Stabschrauber ausgebildet sein. Die manuelle Schraubvorrichtung, insbesondere der EC-Schrauber weist einen Handgriff auf und ist mit einer integrierten Drehwinkel- und/oder Kraft- bzw. Drehmomenten-Messeinrichtung ausgestattet. In die Schraubvorrichtung, insbesondere in den EC- Schrauber kann eine Schraubersteuerung und/oder eine Auswer- telektronik integriert sein. Alternativ kann eine externe Schraubersteuerung und/oder eine externe Auswertelektronik beispielsweise über ein Kabel mit der Schraubvorrichtung, insbesondere mit dem EC-Schrauber verbunden sein.
Die Robotersteuerung kann ausgebildet und/oder eingerichtet sein, das Reaktionsmoment in einem Werkzeugbezugspunkt des Roboterarms zu erfassen und/oder aus anderweitig erfassten Reaktionsmomenten das resultierende Reaktionsmoment im Werk¬ zeugbezugspunkt des Roboterarms zu bestimmen, insbesondere zu berechnen. Der Werkzeugbezugspunkt, der im Allgemeinen auch als Tool- Center-Point (TCP) bezeichnet werden kann, ist ein weitge¬ hend frei wählbarer Punkt, der in allen Posen des Roboterarms einen festen Abstand und eine feste Orientierung bezüg¬ lich des Werkzeugs, in vorliegenden Falle bezüglich der Schraubvorrichtung einnimmt. Der Werkzeugbezugspunkt kann beispielsweise in einem Handflansch des Roboterarms oder auch innerhalb der Schraubvorrichtung liegen. Generell kann der Werkzeugbezugspunkt aber auch ein virtueller Punkt au¬ ßerhalb des Handflansches und/oder der Schraubvorrichtung sein. Der Roboter kann wenigstens einen Kraft- und/oder Momentensensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, das Reaktionsmo¬ ment zu erfassen.
Der wenigstens eine Kraft- und/oder Momentensensor kann die Kräfte und/oder Momente beispielsweise direkt an dem Hand¬ flansch des Roboterarms erfassen. Dazu können beispielsweise geeignete Dehnmesstreifen an dem Handflansch angeordnet sein. Der wenigstens eine Kraft- und/oder Momentensensor ist mit der Robotersteuerung verbunden. Dies bedeutet, dass eine Messung und/oder Auswertung in der Robotersteuerung erfolgen kann .
Jedes Gelenk des Roboterarms kann wenigstens einen Kraft- und/oder Momentensensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, den an dem jeweiligen Gelenk abfallenden Drehmomentanteil des Reaktionsmoments zu erfassen. Jedes Gelenk des Roboter¬ arms kann wenigstens einen Kraft- und/oder Momentensensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, den an dem jeweiligen Gelenk abfallenden Drehmomentanteil des Reaktionsmoments zu erfassen und auf den Werkzeugbezugspunkt zurückzurechnen. Dieses Zurückrechnen kann bevorzugt durch die Robotersteue¬ rung übernommen werden.
Aus den an den jeweiligen Gelenken abfallenden Kräften und/oder Momenten kann Grundlage der Pose des Roboterarms, d.h. auf Grundlage der Gelenkwinkelstellungen des Roboter- arms ein am Handflansch des Roboterarms resultierendes Reak¬ tionsmoment bestimmt, insbesondere berechnet werden. Im Fal¬ le eines Leichtbauroboters, beispielsweise des Typs KUKA LBR iiwa, der ein kraft-/momentengeregelter Roboter ist, können die bauartbedingt schon vorhandenen Kraft- und/oder Momen- tensensoren zur Bestimmung, insbesondere Berechnung des Reaktionsmoments verwendet werden. Durch die Kraft- und/oder Momentensensoren in den Gelenken können Schraubpositionen erfühlt werden. Hierfür werden bestimmte Suchstrategien (z.B. Lissaj ous-Figuren) programmiert, welche der Roboter mit Kraftregelung abfährt und so die zu verschraubende Position ermittelt. Bevorzugt kann sich der Roboter durch die Kraft- und/oder Momentensensoren in den Gelenken an einer Peripherieeinrichtung bzw. in der Umgebung einmessen und somit seinen Robotermittelpunkt, d.h. seine Base, im Verhältnis zur Peripherieeinrichtung und/oder der Umgebung ermitteln.
Der Roboterarm kann in allen Ausführungsvarianten Antriebsmotoren aufweisen, die ausgebildet sind, die Gelenk des Roboterarms durch die Robotersteuerung angesteuert zu bewegen und die Robotersteuerung kann dabei ausgebildet und/oder eingerichtet sein, das Reaktionsmoment und/oder die an den jeweiligen Gelenken des Roboterarms abfallenden Drehmomentanteile des Reaktionsmoments durch Erfassen und Aus¬ werten der Motorströme der Antriebsmotoren zu bestimmen.
Generell kann die Robotersteuerung ausgebildet und/oder ein- gerichtet sein, während eines Einschraubens oder Ausschrau¬ bens einer Schraube oder Mutter durch die Schraubvorrichtung die momentanen Reaktionsmomente über einen Zeitabschnitt hinweg im zeitlichen Ablauf zu erfassen, und insbesondere zeitbezogen und/oder drehwinkelbezogen zu speichern. Dadurch kann unabhängig einer möglichen Anzeige an der Schraubvorrichtung selbst und ohne ein Eingreifen oder Wahrnehmen durch einen Werker zu benötigen, die Robotersteuerung automatisch die Reaktionsmomente erfassen. Somit kann die Robo¬ tersteuerung auch automatisch das Anzugsmoment der Schraube oder Mutter bestimmen, insbesondere berechnen und automatisch den Schraubvorgang speichern, d.h. protokollieren und gegebenenfalls bei einer fehlerhaft ausgeführten Verschrau- bung eine vorgegebene Aktion auslösen. Wahlweise kann die Robotersteuerung oder eine mit der Robotersteuerung verbundene separate Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, das erfasste Reaktions¬ moment, insbesondere die an dem jeweiligen Gelenk des Robo- terarms abfallenden Drehmomentanteile des Reaktionsmoments, insbesondere deren zeitlichen Verläufe mit einem vorgegebe¬ nen Reaktionsmoment, vorgegebenen Drehmomentanteilen
und/oder deren jeweiligen vorgegebenen zeitlichen Verläufe zu vergleichen und aus dem Vergleich ein den Schraubvorgang qualifizierendes Ergebnis zu erzeugen.
In einer Weiterbildung kann die Robotersteuerung oder die mit der Robotersteuerung verbundene separate Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet sein, bei einem den Schraubvorgang als fehlerhaft qualifizierendem Ergebnis eine Abbruchaktion auszulösen.
Wenn ein Vergleich des während eines Schraubvorgangs aufge¬ nommenen Reaktionsmomentenverlaufs mit einem vorgegebenen, ordnungsgemäßen Reaktionsmomentenverlauf ein den Schraub¬ vorgang als fehlerhaft qualifizierendes Ergebnis liefert, dann kann die Robotersteuerung eine Abbruchaktion auslösen. Eine Abbruchaktion kann beispielsweise sein, dass die Robo¬ tersteuerung ein Steuersignal beispielsweise an eine überge¬ ordnete Fabriksteuerung absetzt und gegebenenfalls auch ein Steuersignal an die Schraubersteuerung sendet, um an dem An- zeigemittel den fehlerhaften Schraubvorgang (NIO) beispielsweise durch Aufleuchten einer LED als fehlerhaft qualifi¬ ziertes Ergebnis anzuzeigen.
In allen Ausführungsvarianten kann der Roboterarm einen mit einem der Glieder des Roboterarms, insbesondere mit einem Endglied des Roboterarms verbundenen Greifer aufweisen, der ausgebildet ist, die Schraubvorrichtung zu halten. Die Schraubvorrichtung kann insoweit einen Handgriffabschnitt aufweisen und der Greifer wenigstens einen an den Handgriffabschnitt der Schraubvorrichtung angepassten Haltekörper aufweisen, welcher in einem Greifzustand, in dem der Greifer die Schraubvorrichtung hält, den Handgriffabschnitt der Schraubvorrichtung formschlüssig aufnimmt.
Die Schraubvorrichtung kann ein manuelles Betätigungsmittel zum Auslösen eines Schraubvorgangs aufweisen. Die Schraub¬ vorrichtung kann ein dem Fachmann als solches bekannter EC- Schrauber sein. Insoweit ist die Schraubvorrichtung als solches eine an sich manuell handzuhabende Schraubvorrichtung. Das manuelle Betätigungsmittel kann demgemäß einerseits ein Schalter sein, welche durch einen Finger eines Benutzers manuell betätigt werden kann, um einen Antrieb der Schraubvor- richtung einzuschalten und auszuschalten, und/oder andererseits ein Schieber sein, welcher durch den Finger des Benutzers manuell verstellt werden kann, um einen Antrieb der Schraubvorrichtung anzusteuern, beispielsweise um die Drehzahl einzustellen. Der Greifer kann zum universellen Halten mehrerer unterschiedlicher Schraubvorrichtungen ausgebildet sein .
Um auch in einem von dem Roboterarm gehaltenen und bewegten Zustand der Schraubvorrichtung die Schraubvorrichtung automatisch betätigen zu können, kann eine Betätigungsvorrich- tungen in den Greifer integriert sein. Die Betätigungsvorrichtungen kann ein automatisch ansteuerbares Stellmittel aufweisen, das zum Betätigen des manuellen Betätigungsmittels der Schraubvorrichtung ausgebildet ist. Das automatisch ansteuerbare Stellmittel kann beispielsweise ein elektrome- chanisches Stellmittel, insbesondere ein elektrischer Hub¬ magnet sein, oder ein pneumatisches Stellmittel, insbesonde¬ re ein pneumatischer Hubzylinder oder ein hydraulisches Stellmittel, insbesondere ein hydraulischer Hubzylinder sein. Bevorzugt kann das Stellmittel in sicherer Technik ausgeführt sein, z.B. als zweikanaliges Ventil ausgeführt sein, um den Ansprüchen der Mensch-Roboter-Kollaboration/- Kooperation zu genügen. Bei der Betätigungsvorrichtungen kann dessen Verbindungsmittel durch den Haltekörper des
Greifers gebildet werden. Das Verbindungsmittel kann somit von dem manuellen Betätigungsmittel der Schraubvorrichtung lösbar sein, so dass die Schraubvorrichtung aus dem Greifer und damit aus dem Haltekörper zu entnehmen ist. Das Stell- mittel kann mit der Robotersteuerung durch eine Steuerleitung verbunden sein, wobei die Robotersteuerung eingerichtet ist, durch automatisches Ansteuern des Stellmittels das ma¬ nuelle Betätigungsmittel der vom Greifer gehaltenen Schraub¬ vorrichtung automatisch zu betätigen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Betätigungsvorrichtungen separate von dem Greifer angeordnet sein. Bei einer solchen Betätigungsvorrichtung kann dessen Verbindungsmittel durch eine Befestigungsmittel gebildet werden, das beispielsweise ein Spannband sein kann, an dem ein Hal- ter befestigt ist, der das automatisch ansteuerbare Stell¬ mittel trägt. Das separate Stellmittel kann dann mit der Ro¬ botersteuerung durch eine Steuerleitung verbunden werden, wobei die Robotersteuerung eingerichtet ist, durch automati¬ sches Ansteuern des Stellmittels das manuelle Betätigungs- mittel der vom Greifer gehaltenen Schraubvorrichtung automatisch zu betätigen.
Die Schraubvorrichtung kann generell ein Gehäuse, ein im Gehäuse drehbar gelagertes Schraubmittel und einen das
Schraubmittel antreibenden Motor aufweisen, der durch ein an der Schraubvorrichtung angeordnetes Betätigungsmittel an¬ steuerbar ist. Die Schraubvorrichtung kann mit einer Schraubersteuerung verbunden sein und/oder eine Schraubersteuerung aufweisen, insbesondere mit einer von der Robotersteuerung separaten Schraubersteuerung verbunden sein und/oder eine von der Robotersteuerung separate Schraubersteuerung aufweisen, welche Schraubersteuerung in diesen Fällen ausgebildet ist, den Motor der Schraubvorrichtung drehmomentenüberwacht anzusteu¬ ern .
Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieses exemplarischen Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften
Roboterarbeitsplatzes mit einem Roboter und einer von dem Roboterarm des Roboters gehaltenen Schraubvorrichtung,
Fig. 2 die Schraubvorrichtung gemäß Fig. 1 in Alleinstellung mit einer zugehörigen Schraubersteuerung und einem an der Schraubvorrichtung angeordnetem Anzeigemittel,
Fig. 3a eine grafische Darstellung eines Verlaufs von Reak¬ tionsmomenten um die kartesischen Achsen X, Y und Z an einem Werkzeugbezugspunkt des Roboterarms aufge¬ tragen über die Zeitdauer eines ordnungsgemäßen Schraubvorgangs, und Fig. 3b eine grafische Darstellung eines Verlaufs von Reak¬ tionsmomenten um die kartesischen Achsen X, Y und Z an einem Werkzeugbezugspunkt des Roboterarms aufge¬ tragen über die Zeitdauer eines fehlerhaften Schraubvorgangs.
Die Fig. 1 zeigt einen Roboterarbeitsplatz mit einem Roboter 1 in einer beispielhaften Ausführung als ein so genannter Leichtbauroboter. Der Roboter 1 weist einen Roboterarm 2 und eine Robotersteuerung 3 auf. Der Roboterarm 2 umfasst mehre- re, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels acht nacheinander angeordnete und mittels sieben Gelenke 4 dreh¬ bar miteinander verbundene Glieder 5 bis 12.
Die Robotersteuerung 3 des Roboters 1 ist ausgebildet bzw. eingerichtet, ein Roboterprogramm auszuführen, durch welches die Gelenke 4 des Roboterarms 2 gemäß des Roboterprogramms automatisiert oder in einem Handfahrbetrieb automatisch ver¬ stellt bzw. drehbewegt werden können. Dazu ist die Roboter¬ steuerung 3 mit ansteuerbaren elektrischen Antrieben verbun- den, die ausgebildet sind, die Gelenke 4 des Roboters 1 zu verstellen .
Ein Endglied 12 des Roboterarms 2, das auch als Roboter¬ flansch bezeichnet wird, trägt einen Greifer 13. Der Greifer 13 ist ausgebildet, ein Werkzeug 14a in Form einer Schraub¬ vorrichtung 14 zu halten, derart, dass die Schraubvorrichtung 14 durch Einstellen der Glieder 5 bis 12 des Roboterarms 2 im Raum zu halten und/oder zu bewegen ist. Die in Fig. 1 gezeigte Schraubvorrichtung 14 weist einen
Handgriffabschnitt 15 auf. Der Greifer 13 des Roboterarms 2 ist ausgebildet, den Handgriffabschnitt 15 der Schraubvor¬ richtung 14 in einem Greifzustand formschlüssig aufzunehmen und dadurch festzuhalten. Der Greifer 13 kann dazu wenigs- tens einen an den Handgriffabschnitt 15 der Schraubvorrichtung 14 angepassten Haltekörper 16a, 16b aufweisen, welcher in einem Greifzustand, in dem der Greifer 13 die Schraubvorrichtung 14 hält, den Handgriffabschnitt 15 der Schraubvor- richtung 14 formschlüssig aufnimmt.
Die Schraubvorrichtung 14 weist ein Gehäuse 17 auf. An dem Gehäuse 17 ist ein Schraubmittel 18 drehbar gelagert. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Schraub- mittel 18 eine metrische Innensechskant-Stecknuss . Die In- nensechskant-Stecknuss kann formschlüssig auf einen Kopf ei¬ ner metrischen Schraube 20 aufgesetzt werden, so dass durch Drehen der Innensechskant-Stecknuss die formschlüssig um- fasste Schraube 20 in eine Gewindebohrung eines beispielhaf- ten Werkstücks 21 eingedreht werden kann. Das Schraubmittel 18 wird durch einen im Gehäuse 17 angeordneten Motor 19 angetrieben, d.h. gedreht.
Die in der Fig. 2 in Alleinstellung gezeigte Schraubvorrich- tung 14 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiel ein sogenannter EC-Schrauber, der ein Erfassungsmittel 22 zum Erfassen und/oder Anzeigen eines von der Schraubvorrichtung 14 auf die Schraube 20 (Fig. 1) oder eine Mutter aufge¬ brachten Drehmoments aufweist. Das Erfassungsmittel 22 kann beispielsweise einen dem Fachmann als solches bekannten Kraft- und/oder Momentensensor aufweisen.
Die Schraubvorrichtung 14 ist mit einer eigenen, von der Robotersteuerung 3 separaten Schraubersteuerung 23 verbunden, welche ausgebildet ist, den Motor 19 der Schraubvorrichtung 14 drehmomentenüberwacht anzusteuern. Die Schraubvorrichtung 14 ist als eine manuell zu betätigende Schraubvorrichtung 14 ausgebildet und weist dazu neben dem Handgriffabschnitt 15 ein manuelles Betätigungsmittel 24 auf, durch dessen Akti- vierung das Schraubmittel 18 mittels der Schraubersteuerung 23 drehmomentenüberwacht ansteuerbar ist. Die manuelle
Schraubvorrichtung 14 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Anzeigemittel 25 auf. Das Anzeigemit¬ tel 25 ist dabei ausgebildet, gesteuert durch die Schrauber- Steuerung 23 nach jedem erfolgten Schraubvorgang ein den
Schraubvorgang als ordnungsgemäß (10) oder fehlerhaft (NIO) qualifizierendes Ergebnis anzuzeigen. Dazu kann das Anzeige¬ mittel 25 beispielsweise wenigstens zwei Leuchtmittel 26a und 26b aufweisen, die beispielsweise eine grüne LED und ei- ne rote LED sein können.
Unabhängig von dieser Schraubersteuerung 23 ist erfindungsgemäß die Robotersteuerung 3 (Fig. 1) ausgebildet und/oder eingerichtet, zusätzlich wenigstens ein mittels des Roboter- arms 2 abgestütztes Reaktionsmoment zu erfassen, welches durch ein von der Schraubvorrichtung 14 auf die Schraube 20 oder die Mutter aufgebrachtes Drehmoment in den Roboterarm 2 eingeleitet wird. Die Robotersteuerung 3 kann dabei ausgebildet und/oder eingerichtet sein, das Reaktionsmoment in einem Werkzeugbezugs¬ punkt TCP des Roboterarms 2 zu erfassen und/oder aus ander¬ weitig erfassten Reaktionsmomenten das resultierende Reakti¬ onsmoment im Werkzeugbezugspunkt TCP des Roboterarms 2 zu bestimmen, insbesondere zu berechnen.
Jedes Gelenk 4 des Roboterarms 2 weist im Falle des vorlie¬ genden Ausführungsbeispiels eines kraft-/momentgeregelten Leichtbauroboters wenigstens einen Kraft- und/oder Momenten- sensor 27 auf, welcher ausgebildet ist, den an dem jeweili¬ gen Gelenk 4 abfallenden Drehmomentanteil des Reaktionsmo¬ ments zu erfassen.
Die Fig. 3a zeigt eine grafische Darstellung eines Verlaufs von Reaktionsmomenten Mx, My, Mz um die kartesischen Achsen X, Y und Z an dem Werkzeugbezugspunkt TCP des Roboterarms 2 aufgetragen über die Zeitdauer t eines ordnungsgemäßen
Schraubvorgangs. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbei¬ spiels ist die Koordinatenrichtung Z des Koordinatensystems im Werkzeugbezugspunkt TCP zumindest im Wesentlichen paral¬ lel zur Drehachse des Schraubmittels 18 der Schraubvorrich¬ tung 14 ausgerichtet. Das Reaktionsmoment Mz um die Koordi¬ natenrichtung Z spiegelt also das während des Schraubvor¬ gangs von dem Schraubmittel 18 auf die Schraube 20 oder die Mutter aufgebrachte Drehmoment wider. Während des Schraub¬ vorgangs ist das Drehmoment nicht genau konstant und bildet deshalb keine Gerade, sondern einen Schwingungsartigen Verlauf. Ursache für derartige Schwingungen kann der sogenannte Stick-Slip-Effekt sein, bei dem zwischen dem feststehenden Bauteil und der sich drehenden Schraube oder Mutter ein wiederholter Übergang von Haftreibung und Gleitreibung entsteht. Dies wird auch als Rattern bezeichnet und stellt zu¬ nächst keinen Grund dar, eine Verschraubung als nicht ord¬ nungsgemäß zu bewerten. In der Fig. 3a bei etwa 1500 Milli- Sekunden beginnt die Schraube oder Mutter zu greifen, d.h. sie beginnt die Verschraubung festzuzieht, d.h. zu verspan¬ nen. Bei etwa 1700 Millisekunden ist das vorgegebene bzw. gewünschte Anzugsmoment von etwa -12 Newtonmeter Nm erreicht und die Schraubvorrichtung wird abgestellt, wodurch das ge- messene Anzugsmoment bei ca. 2000 Millisekunden auf Null zu¬ rückkehrt, d.h. die Schraube oder Mutter von der Schraubvorrichtung freigegeben wird. Der Verlauf gemäß Fig. 3a entspricht also einem ordnungsgenmäßen Schraubvorgang. Die Fig. 3b zeigt eine grafische Darstellung eines Verlaufs von Reaktionsmomenten Mx, My, Mz um die kartesischen Achsen X, Y und Z an dem Werkzeugbezugspunkt TCP des Roboterarms 2 aufgetragen über die Zeitdauer t eines fehlerhaften Schraubvorgangs. Wie bei dem ordnungsgenmäßen Schraubvorgang gemäß Fig. 3a erfolgt auch hier in dem in Fig. 3b gezeigten feh- lerhaften Schraubvorgang zunächst bis 1500 Millisekunden ein unauffälliger Reaktionsmomentenverlauf . Nach dem Zeitpunkt von etwa 1500 Millisekunden steigt das Drehmoment nicht mit der erwarteten hohen Steigung gemäß Fig. 3a an, sondern baut sich nur recht langsam auf uns zwar über eine deutlich längere Zeit von ca. 1200 Millisekunden Dauer (Fig. 3b: 2700 ms - 1500 ms) statt der ordnungsgemäßen Dauer von ca. 200 Millisekunden Dauer (Fig. 3a: 1700 ms - 1500 ms) . Dieser über einen längeren Zeitraum stattfindende Drehmomentenaufbau kann beispielsweise als eine sich zunächst fressende und dann teilweise ausreißende Verschraubung interpretiert wer¬ den .
Die Robotersteuerung 3 ist nun dazu ausgebildet und/oder eingerichtet, während eines Einschraubens oder Ausschraubens der Schraube 20 oder einer Mutter durch die Schraubvorrichtung 14 die momentanen Reaktionsmomente Mx, My, Mz im Werkzeugbezugspunkt TCP über einen Zeitabschnitt t hinweg im zeitlichen Ablauf zu erfassen, und insbesondere zeitbezogen und/oder drehwinkelbezogen zu speichern.
Die Robotersteuerung 3 oder eine mit der Robotersteuerung 3 verbundene separate Steuerungsvorrichtung, wie beispielswei¬ se die Schraubsteuerung 23 kann dabei ausgebildet und/oder eingerichtet sein, das erfasste Reaktionsmoment Mx, My, Mz, d.h. deren zeitlichen Verläufe, beispielsweise gemäß Fig. 3b mit einem vorgegebenen Reaktionsmoment Mx, My, Mz, d.h. deren zeitlichen Verläufe, beispielsweise gemäß Fig. 3a zu vergleichen und aus dem Vergleich (Fig. 3a / Fg. 3b) ein den Schraubvorgang qualifizierendes Ergebnis zu erzeugen.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels würde also ein Vergleich der Reaktionsmomentenverläufe gemäß Fig. 3b mit den ordnungsgemäßen, vorgegebenen Reaktionsmomentenver- läufe gemäß Fig. 3a also ein den Schraubvorgang als fehler- haft qualifizierendes Ergebnis liefern. In Folge dessen wür¬ de die Robotersteuerung 3 eine Abbruchaktion auslösen und zwar beispielsweise indem die Robotersteuerung 3 ein Steuersignal beispielsweise an eine übergeordnete Fabriksteuerung absetzt und beispielsweise auch ein Steuersignal an die
Schraubersteuerung 23 sendet, um an dem Anzeigemittel 25 den fehlerhaften Schraubvorgang (NIO) durch Aufleuchten der LED 26b, wie in Fig.2 dargestellt, als qualifizierendes Ergebnis anzuzeigen .

Claims

Patentansprüche
1. Roboterarbeitsplatz, aufweisend einen Roboter (1) mit einer Robotersteuerung (3) und mit einem mehrere Gelenke
(4) und die Gelenke (4) verbindende Glieder (5-12) auf¬ weisenden Roboterarm (2), dessen Gelenke (4) zu verstellen sind, um ein von dem Roboterarm (2) gehaltenes Werkzeug (14a) durch Einstellen der Gelenke (4) des Roboter- arms (2) im Raum zu halten und/oder zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkzeug (14a) als eine Schraubvorrichtung (14) aus¬ gebildet ist, die ein Erfassungsmittel (22) zum Erfassen und/oder Anzeigen eines von der Schraubvorrichtung (14) auf eine Schraube (20) oder eine Mutter aufgebrachten
Drehmoments, Drehwinkels und/oder einer Schraubkurve aufweist, wobei die Robotersteuerung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, zusätzlich wenigstens ein mittels des Roboterarms (2) abgestütztes Reaktionsmoment zu erfassen, welches durch ein von der Schraubvorrichtung (14) auf die Schraube (20) oder die Mutter aufge¬ brachtes Drehmoment in den Roboterarm (2) eingeleitet wird .
2. Roboterarbeitsplatz nach Anspruch 1, bei dem die Robo- tersteuerung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, das Reaktionsmoment in einem Werkzeugbezugspunkt (TCP) des Roboterarms (2) zu erfassen und/oder aus anderweitig erfassten Reaktionsmomenten das resultierende Reaktions¬ moment im Werkzeugbezugspunkt (TCP) des Roboterarms (2) zu bestimmen, insbesondere zu berechnen.
3. Roboterarbeitsplatz nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Roboter (1) wenigstens einen Kraft- und/oder Momenten- sensor (27) aufweist, welcher ausgebildet ist, das Reak¬ tionsmoment zu erfassen.
Roboterarbeitsplatz nach Anspruch 3, bei dem jedes Gelenk (4) des Roboterarms (2) wenigstens einen Kraft- und/oder Momentensensor (27) aufweist, welcher ausgebildet ist, den an dem jeweiligen Gelenk (4) abfallenden Drehmomentanteil des Reaktionsmoments zu erfassen.
Roboterarbeitsplatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Roboterarm (2) Antriebsmotoren aufweist, die ausgebildet sind, die Gelenk (4) des Roboterarms (2) durch die Robotersteuerung (3) angesteuert zu bewegen und die Robotersteuerung (3) ausgebildet und/oder einge¬ richtet ist, das Reaktionsmoment und/oder die an den je¬ weiligen Gelenken (4) des Roboterarms (2) abfallenden Drehmomentanteile des Reaktionsmoments durch Erfassen und Auswerten der Motorströme der Antriebsmotoren zu bestimmen .
Roboterarbeitsplatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Robotersteuerung (3) ausgebildet und/oder eingerichtet ist, während eines Einschraubens oder Aus¬ schraubens einer Schraube (20) oder einer Mutter durch die Schraubvorrichtung (14) die momentanen Reaktionsmomente über einen Zeitabschnitt hinweg im zeitlichen Ab¬ lauf zu erfassen, und insbesondere zeitbezogen und/oder drehwinkelbezogen zu speichern.
Roboterarbeitsplatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Robotersteuerung (3) oder eine mit der Robotersteuerung (3) verbundene separate Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, das erfasste Reaktionsmoment, insbesondere die an dem jeweiligen Ge- lenk (4) des Roboterarms (2) abfallenden Drehmomentanteile des Reaktionsmoments, insbesondere deren zeitli¬ chen Verläufe mit einem vorgegebenen Reaktionsmoment, vorgegebenen Drehmomentanteilen und/oder deren jeweiligen vorgegebenen zeitlichen Verläufe zu vergleichen und aus dem Vergleich ein den Schraubvorgang qualifizierendes Ergebnis zu erzeugen.
8. Roboterarbeitsplatz nach Anspruch 7, bei dem die Robotersteuerung (3) oder die mit der Robotersteuerung (3) verbundene separate Steuerungsvorrichtung ausgebildet und/oder eingerichtet ist, bei einem den Schraubvorgang als fehlerhaft qualifizierendem Ergebnis eine Abbruchak tion auszulösen.
9. Roboterarbeitsplatz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Roboterarm (2) einen mit einem der Glieder
(5-12) des Roboterarms (2), insbesondere mit einem End¬ glied (12) des Roboterarms (2) verbundenen Greifer (13) aufweist, der ausgebildet ist, die Schraubvorrichtung
(14) zu halten.
Roboterarbeitsplatz nach Anspruch 9, bei dem die
Schraubvorrichtung (14) einen Handgriffabschnitt (15) aufweist und der Greifer (13) wenigstens einen an den Handgriffabschnitt (15) der Schraubvorrichtung (14) an- gepassten Haltekörper (16a, 16b) aufweist, welcher in einem Greifzustand, in dem der Greifer (13) die Schraub Vorrichtung (14) hält, den Handgriffabschnitt (15) der Schraubvorrichtung (14) formschlüssig aufnimmt.
11. Roboterarbeitsplatz nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Schraubvorrichtung (14) ein Gehäuse (17), ein im Gehäuse (17) drehbar gelagertes Schraubmittel (18) und einen das Schraubmittel (18) antreibenden Motor
(19) aufweist, der durch ein an der Schraubvorrichtung (14) angeordnetes Betätigungsmittel (24) ansteuerbar ist . 12. Roboterarbeitsplatz nach Anspruch 11, bei dem die
Schraubvorrichtung (14) mit einer Schraubersteuerung (23) verbunden ist und/oder eine Schraubersteuerung (23) aufweist, insbesondere mit einer von der Robotersteue¬ rung (3) separaten Schraubersteuerung (23) verbunden ist und/oder eine von der Robotersteuerung (3) separate
Schraubersteuerung (23) aufweist, welche Schraubersteue¬ rung (23) ausgebildet ist, den Motor (19) der Schraub¬ vorrichtung (14) drehmomentenüberwacht anzusteuern.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106426175A (zh) * 2016-11-08 2017-02-22 北京中科万盛智能装备科技有限公司 高锁螺栓自动螺接机器人及其末端执行器
DE102016220177A1 (de) 2016-10-17 2018-04-19 MTU Aero Engines AG Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils und Bearbeitungsvorrichtung
DE102018203045A1 (de) 2018-03-01 2019-09-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Robotervorrichtung zum automatischen Durchführen wenigstens einer Manipulation an einem mittels einer Stetigfördereinheit transportierbaren Werkstück und Verfahren zum Betreiben einer solchen Robotervorrichtung
US11305400B2 (en) 2018-10-26 2022-04-19 zwo17 GmbH & Co. KG Device for processing a workpiece

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017123574A1 (de) * 2017-10-10 2019-04-11 Exoiq Gmbh System zur muskelkraftunterstützung
DE102018109326B4 (de) * 2018-04-19 2019-12-05 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Mehrgliedrige aktuierte Kinematik, vorzugsweise Roboter, besonders vorzugsweise Knickarmroboter
CN110405456B (zh) * 2018-04-28 2021-03-02 山西裕鼎精密科技有限公司 自动拆螺丝装置及螺丝拆卸方法
DE102018208028A1 (de) * 2018-05-23 2019-11-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Robotervorrichtung, Werkzeug für eine Robotervorrichtung und Handwerkzeug
DE102018004898A1 (de) * 2018-06-16 2019-12-19 Psa Automobiles Sa Roboteranordnung und Verfahren zur Durchführung einer Montageoperation an einem Werkstück
EP3809212B1 (de) * 2019-10-15 2022-05-18 Tyrolon-Schulnig GmbH Smartgripper mit einer datenverarbeitungseinheit
CN113084828B (zh) * 2021-04-02 2022-11-11 上海电气集团股份有限公司 一种运动控制方法、装置、设备和存储介质
FR3121857B1 (fr) * 2021-04-20 2023-03-03 Psa Automobiles Sa Dispositif de fixation d’un outil de vissage à un ensemble robotisé

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010032884A1 (de) * 2010-07-30 2012-02-02 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung
DE102012010662A1 (de) * 2012-05-31 2012-12-13 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4869136A (en) * 1988-07-15 1989-09-26 Battelle Memorial Institute Fastener gripping mechanism for bolt running operations
DE10334245A1 (de) * 2003-07-28 2005-02-17 Robert Bosch Gmbh Schraubwerkzeug zum Eindrehen empfindlicher Bauteile sowie Verfahren hierfür
DE102008058947B4 (de) * 2008-11-25 2011-11-10 Lorenz Stöger Mutternschraubgerät
DE202011103223U1 (de) 2011-07-08 2012-10-11 Kuka Systems Gmbh Arbeitsvorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010032884A1 (de) * 2010-07-30 2012-02-02 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung
DE102012010662A1 (de) * 2012-05-31 2012-12-13 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOPACEK P ET AL: "PROGRAMMIERBARER ROBOTERGREIFER. ÖPROGRAMMABLE ROBOT GRIPPER SYSTEM", ELEKTROTECHNIK UND INFORMATIONSTECHNIK, SPRINGER VERLAG, WIEN, AT, vol. 113, no. 7/08, 1 July 1996 (1996-07-01), pages 526 - 531, XP000633392, ISSN: 0932-383X *
WANG G ET AL: "HUMAN LIKE CONTACT FORCES ADJUSTING FOR DEXTEROUS ROBOT HANDS", PROCEEDINGS OF THE 1996 IEEE IECON: 22ND. INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, CONTROL, AND INSTRUMENTATION. TAIPEI, AUG. 5 - 9, 1996; [PROCEEDINGS OF IEEE IECON: INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, CONTROL, AND INSTRUM, vol. CONF. 22, 5 August 1996 (1996-08-05), pages 168 - 173, XP000696164, ISBN: 978-0-7803-2776-4 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016220177A1 (de) 2016-10-17 2018-04-19 MTU Aero Engines AG Verfahren zum Bearbeiten eines Bauteils und Bearbeitungsvorrichtung
CN106426175A (zh) * 2016-11-08 2017-02-22 北京中科万盛智能装备科技有限公司 高锁螺栓自动螺接机器人及其末端执行器
DE102018203045A1 (de) 2018-03-01 2019-09-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Robotervorrichtung zum automatischen Durchführen wenigstens einer Manipulation an einem mittels einer Stetigfördereinheit transportierbaren Werkstück und Verfahren zum Betreiben einer solchen Robotervorrichtung
US11305400B2 (en) 2018-10-26 2022-04-19 zwo17 GmbH & Co. KG Device for processing a workpiece
EP3870405B1 (de) * 2018-10-26 2022-06-22 zwo17 GmbH & Co. KG Vorrichtung zum bearbeiten eines werkstücks

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