WO2016096469A1 - Verfahren und system zum kalibrieren der zangenpresskraft einer automatisch ansteuerbaren fertigungszange - Google Patents

Verfahren und system zum kalibrieren der zangenpresskraft einer automatisch ansteuerbaren fertigungszange Download PDF

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tongs
pressing force
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Franz Pecher
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Kuka Roboter Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating the forceps force of an automatically controllable production tool in the reversing operation, which has two mutually adjustable mounted, each having a pair of pliers tip pliers halves for generating a pliers pressing force, and having a drive which is adapted to move at least one of the pliers halves, in order to build a pincer pressing force between the two pliers tips, wherein the drive can be driven position-controlled automatically, such that a desired pliers pressing force is controlled by automatically adjusting ei ⁇ ner the target pliers pressing force associated target drive position of the drive by a closing movement of the pliers halves.
  • the invention also relates to an associated method for the automatic control of a production tongs in reversing operation and a system of welding tongs, a clinching tongs, a crimping tool, and / or a gripper tool with a control device.
  • DE 44 32 573 C2 discloses a method for controlling the pressing force of a resistance welding machine, which is equipped with a numerically controlled electric motor and a screw drive, in which it may be necessary to ensure in certain phases of the welding process, that the welding electrodes on the workpieces to be welded exert a predetermined force, against a Sch healthpro- the electric motor via the screw drive and the welding ⁇ ßelektroden process exerts sequentially two different forces on the workpieces, the associated angle of rotation will be indicative ⁇ net, and the spring constant of the power transmission structure of the welding machine is determined from these values by means of which desired a unique relationship between each during each phase of the subsequent welding process ⁇ th force and the corresponding angle of rotation to be performed by the electric motor.
  • the object of the invention is to be able to adjust the forceps force in a reverberating operation more accurately in a manufacturing tongs, which has two mutually adjustable mounted pliers halves, which are to be adjusted by a position-controlled drive against each other.
  • the object of the invention is achieved by a method for calibrating the forceps force of an automatically controlled manufacturing pliers in reversing, which has two mutually adjustable mounted, each having a pair of pliers tip pliers halves for generating a pliers pressing force, and having a drive which is formed at least one of To move pliers halves to build a forceps force between the two pliers tips, the drive can be driven position-controlled automatically, such that a desired pliers pressing force is automatically controlled by automatically setting one of the desired forceps force associated target drive position of the drive by a closing movement of the pliers halves comprising the steps of: - positioning a pressure force-measuring device between the two open forceps halves as a normal force measuring for measuring the tongs pressing force Zvi ⁇ rule the two tongs tips; - closing the opened position pincers by controlled movement of the drive in a start-drive position of the drive, in which the Zangenspit ⁇ zen of the two pincers one
  • a reversing a drive of the drive corresponds to an opening movement of the clamp halves, wherein the pincers are not completely geöff ⁇ net, but the pincers only be adjusted such that the forceps tips on an interposed, to be pressed part, such as two under Pressing force to be welded sheets, starting from a momentarily exercised ⁇ high pressing force are brought into a state in which exert the pliers halves a relation to the high pressing force reduced pressing force on the part.
  • the drive can be in particular an electric drive. This can have at least one electric motor and at least one associated power electronics.
  • the motor and the power electronics can be components of a position-controlled electric drive.
  • the position-controlled drive may include a drive controller, which is designed to control according to the engine due to an input, such as a predetermined position value, an angle value and / or egg ⁇ nes incremental value so that the motor shaft of the corresponding position (number of revolutions and the angular position) occupies.
  • the motor shaft can be connected to a spindle of a gear associated with the production tool, which converts the rotations of the motor shaft into an opening movement or a closing movement of the pliers halves of the production tool.
  • the present invention un ⁇ ter the target tongs pressing force that the pressing force hen to be understood that in accordance with the assumed linear relationship with an associated drive position, the target driving position, non-reversing by driving the actuator with the target value, the target drive position in one, ie closing operation of manufacturing tongs is to be built.
  • the pressure force measuring device may be, for example, a load cell, a piezoelectric element, a load cell or the like.
  • the pressure force measuring device can be used to form a As accurate as possible Kraftmessnormals be a calibrated pressure force ⁇ measuring device, in particular calibrated load cell.
  • a high pressing force is reduced to a lower pressing force, without the pliers halves being completely opened and closed again. It is only the drive position of the drive from a starting driving position, in which the production pliers, brought to the high pressing force, that is, the start target exerts tongs pressing force in a power-reduced target driving position of the drive, in which the Ferti ⁇ supply pincer the lower pressing force, that is, to have the target setpoint gun force.
  • the invention is now concerned with the problem that when using the linear relationship between the drive position and the forceps force in a reversing operation known from a forward operation of the production gun, ie a non-reversing, ie closing operation of the production gun, significant deviations of the actually exerted Target actual plier press force of the desired target plier press force supplies.
  • Target actual forceps pressing force on the production tongs can be ⁇ sets.
  • the tongs pressing force deviation that is the error of the actually set target actual tongs pressing force to the desired target setpoint tongs pressing force is greater, the higher the output ⁇ pressing force, that is, a start actual tongs pressing force is from which the forceps force is reduced.
  • the error manifests itself in relation to the desired or assumed one Nominal forceps force to low target actual forceps force.
  • the higher the reduction of the initial pressing force, ie, the jump in magnitude from the start actual the greater the pincer force deviation, ie, the error of the actual set target pincer pressing force to the desired target pincer pressing force
  • Pliers press force is in the force-reduced target target forceps press force.
  • the higher gear pressing force the off ⁇ and / or the greater the Kraftreduktionsbe- is carrying the more causes the saved by the tongs pressing force potential energy in the production pliers, that the forceps halves are opened more than required and resulted in too low a set reduced target actual forceps force.
  • the production pliers can be for example a welding gun, egg ⁇ ne clinching pliers or crimp tool.
  • a gripper tool or a gripper in particular for assembly in the context of the production of a product can be understood as manufacturing tongs.
  • Each pliers half has a pliers tip.
  • the position-controlled drive may be provided for hen, for example, comprises an electric motor and a transmission.
  • the electric motor can be controlled or regulated by means of a drive control.
  • a calibration and / or an automated activation of the production tongs in reversing operation takes place in particular without force sensors, ie without the use of a separate force sensor. That is, the manufacturing gun may be formed without a separate force sensor, which would otherwise be required for detecting a gun pressing force.
  • Servo-motor manufacturing tools in particular welding tongs, use almost exclusively rotary motors whose rotary motion is transformed by means of a gear into a linear movement of the movable nipper tips, in particular of electrodes. In the spindle gearboxes used in this case, the usual gear stick-slip effects and a gear play occur.
  • Position offset ((force_direct - force_after_reduction) * path_pro_force Inventive measurements showed that it was a linear
  • the deviation of the force also scales with the force delta between a first and a second power stage. If one carries the position offsets correlating to these force deviations, the game, sets above the target forces and by the points Regressi ⁇ onsgeraden, we obtain a family of curves increasing with the force Delta. This shows that the regression lines can be laid with sufficient accuracy through the zero point without the inclines of the lines changing too much. This simplifies the white ⁇ direct modeling of the effect according to the invention considerably.
  • This procedure describes the passing of a production pliers on ⁇ effects without modeling in detail since it is superimposed type-setting, games and elasticity effects throughout the mechanics of production pliers and Zangenmo ⁇ tors.
  • Position Offset (((Istkraft_l * Weg_pro_Kraft) +
  • Weg_pro_Kraft Linear factor from the path / force Zangenkalib ⁇ turing
  • Zero_position offset position value from the path / force Zan ⁇ genkalibricic
  • a method comprising the step of determining a force press force deviation value from the difference between the target pressure force and the measured force value force.
  • a method comprising the step of multiple carrying out the procedure as described, with different start target tongs pressing force values, in particular with different starting target tongs pressing force values in steps equal steps distance and storing in each case one associated with the jeweili ⁇ gene start target tongs pressing force value pliers Press force deviation value per start-set gun force value.
  • a method comprising the step of executing the method multiple times as described, with different force-reduced target drive position values of the drive, in which the tong tips of the two tong halves have a target force assigned to the respective target drive position of the drive and reduced in force relative to the start-target forceps force.
  • Target gun force is to apply to the pressure force measuring device, in particular with different kraftredu ⁇ ed target drive position values of the drive in stages equal pitch and the storage of each of the respective target drive position value associated Zangen- press force deviation value per target drive position value.
  • a method comprising the step of determining a respective one of each pliers pressing-force deviation value supplied ⁇ associated drive position deviation value, in particular on the basis of a linear relationship of the various drive positions of the drive and the associated target tongs pressing forces during the closing of the pliers halves.
  • a method comprising the step of linearly interpolating between a plurality of vertices of the drive position deviation values resulting from the plurality of different target pressure force values and / or storing linearly interpolated intermediate values, in particular in the form of a table or function, for reversing drive the manufacturing tongs a required, the desired start-Zangenkraftkraftwert zugeord ⁇ neter drive position deviation value is shown.
  • a method for the automatic control of a production gun in reversing operation which has two mutually adjustable mounted, each having a pliers tip comprising pliers halves for generating a pliers press force, and having a drive which is formed at least one of To move pliers halves to build a pincer pressing force between the two pliers tips, the drive can be driven position controlled automatically, such that a desired pliers pressing force by automatically adjusting ei ⁇ ner the desired pliers pressing force associated target drive position of the drive by a closing movement of the pliers halves is controlled, comprising the steps:
  • a target-target-forceps press force which is gerin ⁇ ger, as a momentarily exerted by the manufacturing tongs Actual tong press force;
  • Target drive position is determined and corrected by the specific drive position deviation value, and on the Based on a reversing movement of the pliers halves is driven to adjust the target set plier press force.
  • control device comprises a memory in the drive position deviation values, insbesonde ⁇ re intermediate values, obtained according to a table or according to a function ⁇ on, the force for a method of calibrating the Zangenpress-, as described, are stored and this drive position deviation values, in particular Zvi ⁇ rule values from the memory for performing a method for automatically controlling a production pliers, as described, are available.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a welding gun as an exemplary embodiment of a Ferti ⁇ supply tong
  • 2 shows an industrial robot with a multiple limbs and joints having robotic arm
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of measured target / actual gun force forces achieved in a reversing operation from associated start / target gun pressing forces in four different target / target gun press forces
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of drive position deviation values as a function of dependency various start-target forceps force and force-reduced target force forceps forceps
  • FIG. 5 shows a schematic diagram representation of gain factors of the drive position deviation values as a function of different force reduction values from the start-set forceps force forces into the target target value.
  • the tongs halves 14, 16 each have, for example, one electrode as an example of a tongs tip 13a, 13b.
  • the first collet half 14 is movably mounted about a pivot axis 18.
  • the second tong half 16 may be fixed or movable.
  • a position ⁇ controlled drive 20 is provided.
  • the drive 20 is at ⁇ example an electric drive, such as an electric motor.
  • Means of the drive 20 can be moved to the second tong half 16 between a gesche ⁇ NEN position and an open position, the first tong half 14 rela tively ⁇ .
  • the two tong halves 14, 16 are so far approximated that they are on under ⁇ different sides with, for example, two sheets to be welded 15a, 15b or for example a pressure force ⁇ measuring device 17 in pressing contact.
  • FIG. 2 shows an exemplary industrial robot 1 which has a robot arm 2.
  • the robot arm 2 comprises, in the case of the present embodiment a plurality of nacheinan ⁇ disposed and connected by means of joints LI to L6 members Gl to G7. If a link is particular to a frame 3 and a relative to the frame 3 about a vertically extending axis AI rotatably mounted carousel 4.
  • Rocker 5 is pivotally mounted on the carousel 4 about a preferably horizontal axis of rotation A2 at the lower end, ie at the joint L2 of the rocker 5, which may also be referred to as swingarm head.
  • the rocker 5 is in turn pivotally mounted on the first joint L3 about a likewise preferably horizontal axis A3 of the arm extension 6.
  • This end carries the robot hand 7 with its preferably three axes of rotation A4, A5, A6.
  • the joints LI to L6 are each connected by an electromotive Driven Ml to M6 via a robot controller 10 Programmgesteu ⁇ ert drivable.
  • a manufacturing tool 11 such as the welding gun 12 shown in FIG. 1, be ⁇ strengthened and calibrated according to the method described below with reference to FIG. 3 and / or operated.
  • FIG. 3 shows a plurality of results from multiple penetrations of invention shown SEN method for calibrating the tongs pressing force of the bumper ⁇ cally drivable manufacturing pliers 11 in reverse, which for generating a pair of pliers pressing force the two mutually adjustably mounted, each having a forceps tip 13a, 13b comprehensive pliers halves 14, 16 has.
  • the manufacturing ⁇ pliers 11 also instructs the drive 20, which is formed, at least one of the clamp halves 14, 16 to move to drive automatically between the two tongs tips 13a, 13b establish a Zangenpress- force, the drive 20 is ert positionsgesteu- leaves such that a desired forceps pressing force is controlled by automatically setting a target drive position of the drive 20 associated with the desired forceps force by a closing movement of the forceps halves 14, 16.
  • the multiple executing the procedure is carried out a ⁇ hand from different start-target tongs pressing force values of 2000 N (Newton), 2500 N, 3000 N, 3500 N and 4000 N, in particular in the example illustrated in steps of equal devisnab- article of 500 N.
  • the multiple executing the procedure is performed with various alterations ⁇ hand, by virtue of reduced target driving position values of the drive 20, in particular with different force reduced target drive position values of the drive 20 in steps of equal step spacing of 250 N.
  • a start-to-set forceps force force value of 2000 N is assumed, and from there is reduced to four different target target forceps forces.
  • the force is reduced by 250 N, ie to 1750 N.
  • the second target setpoint gun force is reduced by 500 N, ie to 1500 N.
  • At the third target setpoint gun force is reduced by 750 N, ie to 1250 N.
  • In the fourth target-set gun force is reduced by 1000 N, ie to 1000 N.
  • the desired actual target gun forces of 1750 N, 1500 N, 1250 N and 1000 N do not set, but in fact about 1700 N, 1490 N, 1200 N and 900 N.
  • Each time closing of the open pliers halves 14, 16 takes place by position-controlled movement of the drive 20 in a start-drive position of the drive 20, in which the plier tips 13a, 13b of the two pliers halves 14, 16 one of the start-drive position associated start-target forceps pressing force apply to the pressure force measuring device 17.
  • each reversing of the closed pliers halves 14, 16 takes place by position-controlled movement of the drive 20 in a relation to the start-target forceps force force-reduced target drive position of the drive 20, in which the pliers tips 13 a, 13 b of the two pliers halves 14, 16 one of the target drive position of the drive 20 associated, compared to the start-target forceps press force force-reduced target-target-forceps pressing force is to apply to the pressure force measuring device 17.
  • Compressive force measuring device 17 measured.
  • a saving of the target-actual forceps pressing force associated with the force-reduced target drive position of the drive 20 takes place.
  • the obtained nip force force deviations are the difference between the target set nipper force and the measured target nip force in the form of drive position deviation values (0-2-4-6-8- 10-12- 14) applied.
  • This Antriebspositions- deviation values are obtained by a process, aufwei ⁇ send the step of determining in each case one associated with the respective pincers pressing-force deviation value Antriebsposi- tions deviation value, in particular based on a li ⁇ -linear relationship of the various drive positions of the drive 20 and the associated setpoint Pliers press forces when closing the pliers halves 14, 16.
  • interpolation points and / or interpolated intermediate points or the straight lines can be in the form of a table or a function, from which a required, for reversing actuation of the production tongs, the desired one Start-Soll-Zangenpresskraftwert assigned Antriebssports-subtungswert is to be stored.
  • the gradients ZI, Z2, Z3 and Z4 of the interpolated lines S1, S2, S3 and S4 can be determined and likewise stored for later retrieval.
  • slopes ZI, Z2, Z3 and Z4 are plotted as a base in a diagram of FIG.
  • an approximate straight line GG can again be laid, which thus provides a function of the slope of the game factor as a function of the force difference.
  • the tongs pressing force deviation that is the error of the actually set target actual tongs pressing force to the desired target setpoint tongs pressing force is greater, the higher the output ⁇ pressing force, that is, a start actual tongs pressing force is from which the forceps force is reduced.
  • the error manifests itself in relation to the desired or assumed one
  • Nominal forceps force to low target actual forceps force It can also be said that the higher the reduction of the initial pressing force, ie, the jump in magnitude from the start actual, the greater the pincer force deviation, ie, the error of the actual set target pincer pressing force to the desired target pincer pressing force Pliers press force is in the force-reduced target target forceps press force.
  • the higher gear, the pressing force from ⁇ and / or the greater the Kraftreduktionsbe- support is, the more effected by the tongs pressing force stored potential energy in the manufacturing tongs 11 that the pliers halves are opened more than desired and set in consequence of a too low reduced target-actual forceps press force.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren der Zangenpresskraft einer automatisch ansteuerbaren Fertigungszange (11) im Reversierbetrieb, die zum Erzeugen einer Zangenpresskraft zwei gegeneinander verstellbar gelagerte, jeweils eine Zangenspitze (13a, 13b) umfassende Zangenhälften (14, 16) aufweist, und die einen Antrieb (20) aufweist, der ausgebildet ist, wenigstens eine der Zangenhälften (14, 16) zu bewegen, um zwischen den beiden Zangenspitzen (13a, 13b) eine Zangenpresskraft aufzubauen, wobei der Antrieb (20) sich positionsgesteuert automatisch antreiben lässt, derart, dass eine Soll-Zangenpresskraft durch automatisches Einstellen einer der Soll-Zangenpresskraft zugeordneten Soll-Antriebsposition des Antriebs (20) durch eine Schließbewegung der Zangenhälften (14, 16) angesteuert wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein zugehöriges Verfahren zum automatischen Ansteuern einer Fertigungszange (11) im Reversierbetrieb und ein System einer Schweißzange, einer Clinchzange, einer Crimpzange, und/oder eines GreifWerkzeugs mit einer Steuer¬ vorrichtung (10).

Description

Verfahren und System zum Kalibrieren der Zangenpresskraft einer automatisch ansteuerbaren Fertigungszange
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren der Zangenpresskraft einer automatisch ansteuerbaren Fertigungszange im Reversierbetrieb, die zum Erzeugen einer Zangenpresskraft zwei gegeneinander verstellbar gelagerte, jeweils eine Zangenspitze umfassende Zangenhälften aufweist, und die einen Antrieb aufweist, der ausgebildet ist, wenigstens eine der Zangenhälften zu bewegen, um zwischen den beiden Zangenspitzen eine Zangenpresskraft aufzubauen, wobei der Antrieb sich positionsgesteuert automatisch antreiben lässt, derart, dass eine Soll-Zangenpresskraft durch automatisches Einstellen ei¬ ner der Soll-Zangenpresskraft zugeordneten Soll- Antriebsposition des Antriebs durch eine Schließbewegung der Zangenhälften angesteuert wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein zugehöriges Verfahren zum automatischen Ansteuern einer Fertigungszange im Reversierbetrieb und ein System einer Schweißzange, einer Clinchzange, einer Crimpzange, und/oder eines GreifWerkzeugs mit einer Steuervorrichtung.
Die DE 44 32 573 C2 offenbart ein Verfahren zum Steuern der Presskraft einer Widerstandsschweißmaschine, die mit einem numerisch gesteuerten Elektromotor und einem Schraubtrieb ausgestattet ist, bei welchem es erforderlich sein kann, in bestimmten Phasen des Schweißprozesses sicherzustellen, dass die Schweißelektroden auf die zu verschweißenden Werkstücke eine vorbestimmte Kraft ausüben, wobei vor einem Schweißpro- zess der Elektromotor über den Schraubtrieb und die Schwei¬ ßelektroden nacheinander zwei verschiedene Kräfte auf die Werkstücke ausübt, die dazugehörenden Drehwinkel aufgezeich¬ net werden, und aus diesen Werten die Federkonstante des Kraftübertragungsaufbaus der Schweißmaschine bestimmt wird, mittels derer während jeder Phase des nachfolgenden Schwei߬ prozesses eine eindeutige Beziehung zwischen jeder gewünsch- ten Kraft und dem entsprechenden Drehwinkel herstellbar ist, der von dem Elektromotor ausgeführt werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Fertigungszange, die zwei gegeneinander verstellbar gelagerte Zangenhälften aufweist, die durch einen positionsgesteuerten Antrieb gegeneinander zu verstellen sind, die Zangenpresskraft in einem Re- versierbetrieb genauer einstellen zu können. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Kalibrieren der Zangenpresskraft einer automatisch ansteuerbaren Fertigungszange im Reversierbetrieb, die zum Erzeugen einer Zangenpresskraft zwei gegeneinander verstellbar gelagerte, jeweils eine Zangenspitze umfassende Zangenhälften aufweist, und die einen Antrieb aufweist, der ausgebildet ist, wenigstens eine der Zangenhälften zu bewegen, um zwischen den beiden Zangenspitzen eine Zangenpresskraft aufzubauen, wobei der Antrieb sich positionsgesteuert automatisch antreiben lässt, derart, dass eine Soll-Zangenpresskraft durch automatisches Einstellen einer der Soll- Zangenpresskraft zugeordneten Soll-Antriebsposition des Antriebs durch eine Schließbewegung der Zangenhälften angesteuert wird, aufweisend die Schritte: - Positionieren einer Druckkraftmessvorrichtung zwischen den beiden geöffneten Zangenhälften als ein Kraftmessnormal zur Messung der Zangenpresskraft zwi¬ schen den beiden Zangenspitzen; - Schließen der geöffneten Zangenhälften durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs in eine Start- Antriebsposition des Antriebs, in der die Zangenspit¬ zen der beiden Zangenhälften eine der Start- Antriebsposition zugeordnete Start-Soll- Zangenpresskraft auf die Druckkraftmessvorrichtung aufbringen;
Reversieren der geschlossenen Zangenhälften durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs in eine ge¬ genüber der Start-Soll-Zangenpresskraft kraftredu¬ zierte Ziel-Antriebsposition des Antriebs, in der die Zangenspitzen der beiden Zangenhälften eine der Ziel- Antriebsposition des Antriebs zugeordnete, gegenüber der Start-Soll-Zangenpresskraft kraftreduzierte Ziel- Soll-Zangenpresskraft auf die Druckkraftmessvorrich¬ tung aufbringen soll;
Messen einer Ziel-Ist-Zangenpresskraft in der kraft¬ reduzierten Ziel-Antriebsposition des Antriebs durch die Druckkraftmessvorrichtung;
Speichern der Ziel-Ist-Zangenpresskraft zugeordnet zur kraftreduzierten Ziel-Antriebsposition des Antriebs .
Unter einem Reversierbetrieb wird ein Ansteuern des Antriebs verstanden, welches einer Öffnungsbewegung der Zangenhälften entspricht, wobei die Zangenhälften nicht vollständig geöff¬ net werden, sondern die Zangenhälften nur derart verstellt werden, dass die Zangenspitzen auf ein zwischengefügtes, zu pressendes Teil, wie beispielsweise zwei unter Presskraft zu verschweißende Bleche, ausgehend von einer momentan ausgeüb¬ ten hohen Presskraft in einen Zustand gebracht werden, in dem die Zangenhälften eine gegenüber der hohen Presskraft verringerte Presskraft auf das Teil ausüben.
Der Antrieb kann insbesondere ein elektrischer Antrieb sein. Dieser kann wenigstens einen elektrischen Motor und wenigstens eine zugehörige Leistungselektronik aufweisen. Der Motor und die Leistungselektronik können dabei Komponenten eines positionsgesteuerten elektrischen Antriebs sein. Der positionsgesteuerte Antrieb kann eine Antriebssteuerung aufweisen, die ausgebildet ist, aufgrund einer Eingangsgröße, wie eines vorgegebenen Positionswertes, eines Winkelwertes und/oder ei¬ nes Inkrementalwertes , den Motor entsprechend anzusteuern, so dass dessen Motorwelle die entsprechende Position (Anzahl der Umdrehungen und Winkelstellung) einnimmt. Die Motorwelle kann mit einer Spindel eines der Fertigungszange zugeordneten Ge- triebes verbunden sein, welches die Drehungen der Motorwelle in eine Öffnungsbewegung oder eine Schließbewegung der Zangenhälften der Fertigungszange umsetzt.
Bei dem an sich, bspw. aus der DE 44 32 573 C2, bekannten Verfahren, eine Presskraft auf ein Bauteil zwischen den Zangenspitzen der Zangenhälften aufzubauen, wird eine vollständig geöffnete Fertigungszange um das Bauteil geschlossen und allmählich eine zunehmende Presskraft aufgebaut, indem der Antrieb in einem Vorwärtsbetrieb auf eine der Presskraft zu- geordnete Antriebsposition gebracht wird. Zwischen Antriebs¬ position und Presskraft kann bspw. gemäß der DE 44 32 573 C2 ein linearer Zusammenhang bestehen. Dieser Zusammenhang kann jedoch fehlerbehaftet sein. Insoweit ist erfindungsgemäß un¬ ter der Soll-Zangenpresskraft diejenige Presskraft zu verste- hen, die gemäß des angenommenen linearen Zusammenhangs mit einer zugehörigen Antriebsposition, der Soll- Antriebsposition, durch Ansteuern des Antriebs mit dem Zielwert der Soll-Antriebsposition in einem nicht reversierenden, d.h. schließenden Betrieb der Fertigungszange aufgebaut wer- den soll.
Die Druckkraftmessvorrichtung kann beispielsweise eine Kraftmessdose, ein Piezoelement , eine Wägezelle oder ähnliches sein. Die Druckkraftmessvorrichtung kann zur Bildung eines möglichst genauen Kraftmessnormals eine geeichte Druckkraft¬ messvorrichtung, insbesondere geeichte Kraftmessdose sein.
In einem erfindungsgemäßen Reversierbetrieb wird eine hohe Presskraft auf eine niedrigere Presskraft reduziert, ohne dass die Zangenhälften dabei vollständig geöffnet und erneut geschlossen werden. Es wird lediglich die Antriebsposition des Antriebs aus einer Start-Antriebsposition, in welcher die Fertigungszange die hohe Presskraft, d.h. die Start-Soll- Zangenpresskraft ausübt, in eine kraftreduzierte Ziel- Antriebsposition des Antriebs gebracht, in der die Ferti¬ gungszange die niedrigere Presskraft, d.h. die Ziel-Soll- Zangenpresskraft aufweisen soll. Die Erfindung befasst sich nun mit dem Problem, dass bei Anwendung der aus einem Vor- wärtsbetrieb der Fertigungszange, d.h. einem nicht reversie- renden, d.h. schließenden Betrieb der Fertigungszange bekannte lineare Zusammenhang von Antriebsposition und Zangenpress- kraft in einem Reversierbetrieb deutliche Abweichungen der tatsächlich ausgeübten Ziel-Ist-Zangenpresskraft von der ge- wünschten Ziel-Soll-Zangenpresskraft liefert. Erfindungsgemäß wird deshalb die tatsächliche Ziel-Ist-Zangenpresskraft ge¬ messen und daraus ein neuer Zusammenhang abgleitet, auf des¬ sen Grundlage in einem Reversierbetrieb bei Vorgabe lediglich einer Ziel-Antriebsposition am Antrieb eine verbesserte, d.h. mit einem geringeren Zangenpresskraft-Abweichungswert behaf¬ tete Ziel-Ist-Zangenpresskraft an der Fertigungszange einge¬ stellt werden kann.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Zangenpress- kraft-Abweichung, d.h. der Fehler der tatsächlich eingestellten Ziel-Ist-Zangenpresskraft zur gewünschten Ziel-Soll- Zangenpresskraft umso größer wird, je höher die Ausgangs¬ presskraft, d.h. eine Start-Ist-Zangenpresskraft ist, aus der heraus die Zangenpresskraft reduziert wird. Der Fehler zeigt sich an einer gegenüber der gewünschten bzw. angenommenen Soll-Zangenpresskraft zu niedrigen Ziel-Ist-Zangenpresskraft . Es kann außerdem gesagt werden, dass die Zangenpresskraft- Abweichung, d.h. der Fehler der tatsächlich eingestellten Ziel-Ist-Zangenpresskraft zur gewünschten Ziel-Soll- Zangenpresskraft umso größer wird, je höher die Reduktion der Ausgangspresskraft, d.h. der betragsmäßige Sprung aus der Start-Ist-Zangenpresskraft in die kraftreduzierte Ziel-Soll- Zangenpresskraft ist. Mit anderen Worten, je höher die Aus¬ gangspresskraft und/oder umso größer der Kraftreduktionsbe- trag ist, umso mehr bewirkt die durch die Zangenpresskraft gespeicherte potentielle Energie in der Fertigungszange, dass die Zangenhälften mehr als gewünscht geöffnet werden und sich in Folge eine zu geringe reduzierte Ziel-Ist-Zangenpresskraft einstellt .
Die Fertigungszange kann beispielsweise ein Schweißzange, ei¬ ne Clinchzange oder Crimpzange sein. Als Fertigungszange kann jedoch auch ein GreifWerkzeug bzw. ein Greifer, insbesondere zur Montage im Rahmen der Fertigung eines Produktes verstan- den werden. Jede Zangenhälfte weist eine Zangenspitze auf.
Die beiden Zangenspitzen können durch Bewegen entweder einer einzelnen oder beider Zangenhälften aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden. Um die eine oder beide Zangenhälf¬ ten zu bewegen, kann der positionsgesteuerte Antrieb vorgese- hen sein, der beispielsweise einen Elektromotor und ein Getriebe aufweist. Der Elektromotor kann mittels einer Antriebssteuerung angesteuert bzw. geregelt sein.
Mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt ein Kalib- rieren und/oder ein automatisiertes Ansteuern der Fertigungszange im Reversierbetrieb insbesondere kraftsensorlos, d.h. ohne Verwendung eines separaten Kraftsensors. Das heißt die Fertigungszange kann ohne einen separaten Kraftsensor ausgebildet sein, der sonst üblicher Weise zum Detektieren einer Zangenpresskraft benötigt würde. Diese und weitere Aspekte der Erfindung sind im Folgenden, mitunter auch anders ausgedrückt, weiter beschrieben. Servomotorische Fertigungszangen, insbesondere Schweißzangen verwenden fast ausschließlich rotatorische Motoren deren Drehbewegung mit Hilfe eines Getriebes in eine Linearbewegung der beweglichen Zangenspitzen, insbesondere von Elektroden transformiert wird. In den dabei verwendeten Spindel- Getrieben treten die für Getriebe üblichen Stick-Slip-Effekte sowie ein Getriebespiel auf. Diese Effekte lassen sich be¬ herrschen wenn die Fertigungszange oder der Antrieb bzw. der Motor einen eigenen Kraft- oder Momenten-Sensor besitzt. Soll jedoch bspw. aus Kostengründen eine sensorlose Fertigungszan- ge zum Einsatz kommen, so muss man diese Effekte eliminieren oder beherrschen, um keine unzulässig hohen Kraft- Schwankungen zu bekommen.
Der Einfluss von Stick-Slip-Effekten ist minimiert wenn die Fertigungszange positionsgeregelt betrieben wird, d.h. es wird eine der gewünschten Zielkraft entsprechende Position der des Motors angefahren. Versucht man nun allerdings mit diesem Verfahren Kraftprofile zu fahren, bei denen die Bewegung des Motors mindestens einmal signifikant reversiert wird, es wird zuerst eine bestimmte Kraft aufgebaut und da¬ nach die Kraft um eine definiertes Delta reduziert etc., so macht sich das Getriebespiel und ähnliche Effekte bspw. in den Lagern der Fertigungszange, sowie in den Befestigungen des Motors dadurch bemerkbar, dass die reduzierten Kräfte ei- ne deutlich höhere Abweichung von der Sollkraft aufweisen als zulässig ist. Typischerweise stellen sich dabei kleinere Kräfte ein, als erwartet, sprich die Fertigungszange wird zu weit entspannt. Diesem Effekt kann mit einer Getriebespiel-Kompensation begegnet werden, die beim Reversieren ein zuvor, z.T. maschi- nen-individuell , bestimmtes Positions-Delta, das Spiel, in die Ziel-Position nach dem Reversieren als Korrektur-Offset eingerechnet wird. Dies funktioniert für unbelastete Getriebe sehr gut, bei Getrieben die gegen äußere Kräfte und/oder Momente arbeiten, skaliert der zu korrigierende Offset aber noch mit diesen Kräften und/oder Momenten mit, so dass der Spiel-Offset noch in einer linearen Beziehung zur gewünschten Zielkraft angepasst werden muss.
Für die Kalibrierung der Spiel-Korrektur wird verglichen welche Kraftwerte sich bei einem kalibrierten Kraftmesser zwischen den Zangenspitzen der Fertigungszange einstellen, wenn ein und dieselbe Sollkraft einmal direkt und einmal nach Re¬ duktion von einer höheren Kraft aus angefahren wird. Diese beiden Kraftwerte werden von einander abgezogen und das Delta der Kraft dann mit Hilfe der bekannten Federkonstante, auch Durchbiegung genannt, in einen Positionswert umgerechnet, der dann das Getriebespiel beschreiben soll.
Positions-Offset = ( (Kraft_direkt - Kraft_nach_Reduktion) * Weg_pro_Kraft Erfindungsgemäße Messungen zeigten, dass es einen linearen
Zusammenhang zwischen dem für die Spiel-Korrektur notwendigen Positions-Offset und der angestrebten Zielkraft der Schwei߬ zange gibt. Weitere, detailliertere Messungen zeigten, dass dies nicht ausreicht, um alle beim Reversieren auftretenden Effekte zu beschreiben bzw. zu kompensieren.
Erfindungsgemäß ist festzustellen, dass die Abweichung der Kraft ebenfalls mit dem Kraft-Delta zwischen einer ersten und zweiten Kraftstufe skaliert. Trägt man die zu diesen Kraft- Abweichungen korrelierenden Positions-Offsets , das Spiel, über den Sollkräften auf und legt durch die Punkte Regressi¬ onsgeraden, so erhält man eine Kurvenschar die mit dem Kraft- Delta ansteigt. Dabei zeigt sich, dass die Regressions- Geraden mit hinreichender Genauigkeit durch den Nullpunkt ge- legt werden können, ohne dass sich die Steigungen der Geraden zu stark verändern. Dies vereinfacht erfindungsgemäß die wei¬ tere Modellierung des Effekts erheblich.
Trägt man nun die Steigungen der Kurvenschar über den Kraft- Deltas auf, so erkennt man ebenfalls wieder eine lineare Ab¬ hängigkeit. Diese lässt sich allerdings nur durch Steigung und Offset hinreichend genau beschreiben, da der Offset schon 20% des Effekts ausmachen kann. Die Steigungen der Kurvenschar und die Parameter der Regression-Geraden zur Beschreibung der Steigungen der Kurvenschar lassen sich mit den üblichen mathematischen Methoden ermitteln . Auf Basis dieser Erkenntnis lässt sich der Korrektur-Offset, der auf die Ziel-Position der Zange für die reduzierte Kraft¬ stufe aufgeschlagen werden muss, vollständig mathematisch beschreiben : Positions-Korrektur = ( (Spiel-Faktor * Kraft-Reduktion) + Spiel-Offset) * Zielkraft
Dieses Verfahren beschreibt die an einer Fertigungszange auf¬ tretenden Effekte, ohne sie im Detail zu modellieren, da es sich um überlagerte Setz-, Spiel- und Elastizitäts-Effekte in der gesamten Mechanik der Fertigungszange und des Zangenmo¬ tors handelt.
Wird für die Fertigungszange keine reine Positionsregelung verwendet, sondern die Kraft der Zange über das Delta zwi- sehen aktueller Position und erkanntem Kontakt der Elektroden mit dem Bauteil oder untereinander anhand der Federkonstanten der Mechanik simuliert, so ist darauf zu achten, dass man für die Berechnung des Positions-Offsets noch die Kontakt- Positions-Werte berücksichtigen muss.
Damit ergibt sich folgende Formel:
Positions-Offset = ( ( ( Istkraft_l * Weg_pro_Kraft ) +
Null_Position) - Kontakt-Position_l ) - ((( Istkraft_2 * Weg_pro_Kraft ) + Null_Position) - Kontakt-Position_2 )
Istkraft_l = Mit externem Kraftmesser gemessene Kraft
(Kraft direkt angefahren)
Istkraft_2 = Mit externem Kraftmesser gemessene Kraft
(nach Kraftreduktion)
Weg_pro_Kraft = Linearfaktor aus der Weg/Kraft Zangenkalib¬ rierung
Null_Position = Offset-Positionswert aus der Weg/Kraft Zan¬ genkalibrierung
Verfahren, aufweisend den Schritt des Bestimmens eines Zan- genpresskraft-Abweichungswertes aus der Differenz zwischen der Ziel-Soll-Zangenpresskraft und der gemessenen Ziel-Ist- Zangenpresskraft .
Verfahren, aufweisend den Schritt des mehrfachen Ausführens des Verfahrensablaufs, wie beschrieben, mit verschiedenen Start-Soll-Zangenpresskraftwerten, insbesondere mit verschiedenen Start-Soll-Zangenpresskraftwerten in Stufen gleichen Stufenabstands und des Speicherns jeweils eines dem jeweili¬ gen Start-Soll-Zangenpresskraftwert zugeordneten Zangenpress- kraft-Abweichungswertes je Start-Soll-Zangenpresskraftwert . Verfahren, aufweisend den Schritt des mehrfachen Ausführens des Verfahrensablaufs, wie beschrieben, mit verschiedenen kraftreduzierten Ziel-Antriebspositionswerten des Antriebs, bei denen die Zangenspitzen der beiden Zangenhälften eine der jeweiligen Ziel-Antriebsposition des Antriebs zugeordnete, gegenüber der Start-Soll-Zangenpresskraft kraftreduzierte Ziel-Soll-Zangenpresskraft auf die Druckkraftmessvorrichtung aufbringen soll, insbesondere mit verschiedenen kraftredu¬ zierten Ziel-Antriebspositionswerten des Antriebs in Stufen gleichen Stufenabstands und des Speicherns jeweils eines dem jeweiligen Ziel-Antriebspositionswert zugeordneten Zangen- presskraft-Abweichungswertes je Ziel-Antriebspositionswert.
Verfahren, aufweisend den Schritt des Bestimmens jeweils ei- nes dem jeweiligen Zangenpresskraft-Abweichungswertes zuge¬ ordneten Antriebspositions-Abweichungswertes , insbesondere auf Grundlage eines linearen Zusammenhangs von verschiedenen Antriebspositionen des Antriebs und der zugeordneten Soll- Zangenpresskräfte beim Schließen der Zangenhälften.
Verfahren, aufweisend den Schritt des linearen Interpolierens zwischen mehreren Stützpunkten der in Abhängigkeit der mehreren verschiedenen Start-Soll-Zangenpresskraftwerten sich ergebenden Antriebspositions-Abweichungswerten und/oder des Speicherns linear interpolierter Zwischenwerte, insbesondere in Form einer Tabelle oder einer Funktion, aus welcher zum reversierenden Ansteuerung der Fertigungszange ein benötigter, dem gewünschten Start-Soll-Zangenpresskraftwert zugeord¬ neter Antriebspositions-Abweichungswert zu entnehmen ist.
Verfahren zum automatischen Ansteuern einer Fertigungszange im Reversierbetrieb, die zum Erzeugen einer Zangenpresskraft zwei gegeneinander verstellbar gelagerte, jeweils eine Zangenspitze umfassende Zangenhälften aufweist, und die einen Antrieb aufweist, der ausgebildet ist, wenigstens eine der Zangenhälften zu bewegen, um zwischen den beiden Zangenspitzen eine Zangenpresskraft aufzubauen, wobei der Antrieb sich positionsgesteuert automatisch antreiben lässt, derart, dass eine Soll-Zangenpresskraft durch automatisches Einstellen ei¬ ner der Soll-Zangenpresskraft zugeordneten Soll- Antriebsposition des Antriebs durch eine Schließbewegung der Zangenhälften angesteuert wird, aufweisend die Schritte:
Vorgeben einer Ziel-Soll-Zangenpresskraft , die gerin¬ ger ist, als eine momentan von der Fertigungszange ausgeübte Ist-Zangenpresskraft ;
Bestimmen einer der Ziel-Soll-Zangenpresskraft zuge¬ ordneten Ziel-Antriebsposition des Antriebs unter Berücksichtigung von Antriebspositions- Abweichungswerten, die nach einem Verfahren zum Kalibrieren der Zangenpresskraft, wie beschrieben, erhalten sind, insbesondere von Zwischenwerten aus ei¬ ner Tabelle oder gemäß einer Funktion, die auf Grund¬ lage von Antriebspositions-Abweichungswerten eines Verfahrens zum Kalibrieren der Zangenpresskraft, wie beschrieben, erzeugt sind;
Reversieren der geschlossenen Zangenhälften durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs in die be¬ stimmte Ziel-Antriebsposition.
Verfahren, bei dem zum Bestimmen der Ziel-Antriebsposition des Antriebs ein zum Ansteuern einer Schließbewegung der Zangenhälften bekannter Zusammenhang zwischen der Soll- Zangenpresskraft und der zugeordneten Soll-Antriebsposition des Antriebs herangezogen wird und aus diesem Zusammenhang eine der Ziel-Soll-Zangenpresskraft zugeordnete Ziel-Soll- Antriebsposition ermittelt und durch den bestimmten Antriebs- positions-Abweichungswert korrigiert wird, und auf dessen Grundlage eine Reversierbewegung der Zangenhälften angesteuert wird, um die Ziel-Soll-Zangenpresskraft einzustellen.
System einer Schweißzange, einer Clinchzange, einer Crimpzan- ge, und/oder eines GreifWerkzeugs und einer Steuervorrichtung zum automatischen Bewegen der Schweißzange, der Clinchzange, der Crimpzange, und/oder des GreifWerkzeugs , welche Steuer¬ vorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren, wie beschrieben, durchzuführen .
System, bei dem die Steuervorrichtung einen Speicher aufweist, in dem Antriebspositions-Abweichungswerte, insbesonde¬ re Zwischenwerte gemäß einer Tabelle oder gemäß einer Funkti¬ on, die nach einem Verfahren zum Kalibrieren der Zangenpress- kraft, wie beschrieben, erhalten sind, abgespeichert sind und diese Antriebspositions-Abweichungswerte, insbesondere Zwi¬ schenwerte aus dem Speicher zur Durchführung eines Verfahrens zum automatischen Ansteuern einer Fertigungszange, wie beschrieben, abrufbar sind.
Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nach¬ folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieser exemplarischen Ausführungsbeispiele können unabhängig davon, in wel- ehern konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in Kombination betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schweißzange als eine beispielshafte Ausführung einer Ferti¬ gungszange , Fig. 2 einen Industrieroboter mit einem mehrere Glieder und Gelenke aufweisenden Roboterarm,
Fig. 3 eine schematische Diagrammdarstellung von gemes- senen Ziel-Ist-Zangenpresskräften erreicht in einem Reversierbetrieb aus zugeordneten Start-Soll- Zangenpresskräften in jeweils vier verschiedene Ziel-Soll-Zangenpresskräften, Fig. 4 eine schematische Diagrammdarstellung von An- triebspositions-Abweichungswerten in Abhängigkeit verschiedener Start-Soll-Zangenpresskräften und kraftreduzierten Ziel-Soll-Zangenpresskräften, und
Fig. 5 eine schematische Diagrammdarstellung von Verstärkungsfaktoren der Antriebspositions- Abweichungswerten in Abhängigkeit von unterschiedlichen Kraftreduktionswerten aus den Start- Soll-Zangenpresskräften in die Ziel-Soll-
Zangenpresskräfte .
Fig. 1 zeigt als Beispiel für eine Fertigungszange 11 eine Schweißzange 12 mit zwei Zangenhälften 14, 16. An ihrem vorderen Ende weisen die Zangenhälften 14, 16 beispielsweise jeweils eine Elektrode als ein Beispiel für eine Zangenspitze 13a, 13b auf. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die erste Zangen¬ hälfte 14 beweglich um eine Schwenkachse 18 gelagert. Die zweite Zangenhälfte 16 kann fest oder beweglich sein. Zum
Verschwenken der ersten Zangenhälfte 14 um die Schwenkachse 18 relativ zu der zweiten Zangenhälfte 16 ist ein positions¬ gesteuerter Antrieb 20 vorgesehen. Der Antrieb 20 ist bei¬ spielsweise ein elektrischer Antrieb, z.B. ein Elektromotor. Mittels des Antriebs 20 kann die erste Zangenhälfte 14 rela¬ tiv zu der zweiten Zangenhälfte 16 zwischen einer geschlosse¬ nen Position und einer geöffneten Position bewegt werden. In der geschlossenen Position sind die beiden Zangenhälften 14, 16 dabei soweit einander angenähert, dass sie auf unter¬ schiedlichen Seiten mit beispielsweise zwei zu verschweißenden Blechen 15a, 15b oder beispielsweise einer Druckkraft¬ messvorrichtung 17 in pressendem Kontakt sind. Die Fertigungszange 11, wie die in Fig. 1 gezeigte Schwei߬ zange 12, kann stationär angeordnet sein oder kann von einem Industrieroboter 1, wie beispielhaft in nachfolgender Fig. 2 gezeigt bewegt werden. Die Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Industrieroboter 1, der einen Roboterarm 2 aufweist. Der Roboterarm 2 umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere, nacheinan¬ der angeordnete und mittels Gelenke LI bis L6 verbundene Glieder Gl bis G7. Bei den Gliedern handelt es sich insbeson- dere um ein Gestell 3 und ein relativ zum Gestell 3 um eine vertikal verlaufende Achse AI drehbar gelagertes Karussell 4. Weitere Glieder des Roboterarms 2 sind im Falle des vorlie¬ genden Ausführungsbeispiels eine Schwinge 5, ein Armausleger 6 und eine vorzugsweise mehrachsige Roboterhand 7 mit einer als Flansch 8 ausgeführten Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines Werkzeugs, wie der Fertigungszange 11. Die
Schwinge 5 ist am unteren Ende, d.h. an dem Gelenk L2 der Schwinge 5, das auch als Schwingenlagerkopf bezeichnet werden kann, auf dem Karussell 4 um eine vorzugsweise horizontale Drehachse A2 schwenkbar gelagert. Am oberen Ende der Schwinge 5 ist an dem ersten Gelenk L3 der Schwinge 5 wiederum um eine ebenfalls vorzugsweise horizontale Achse A3 der Armausleger 6 schwenkbar gelagert. Dieser trägt endseitig die Roboterhand 7 mit ihren vorzugsweise drei Drehachsen A4, A5, A6. Die Gelen- ke LI bis L6 sind durch jeweils einen elektromotorischen An- trieb Ml bis M6 über eine Robotersteuerung 10 programmgesteu¬ ert antreibbar.
An dem Flansch 8 des Roboterarms 2 kann eine Fertigungszange 11, wie beispielsweise die Schweißzange 12 gemäß Fig. 1, be¬ festigt sein und gemäß dem nachfolgend mit Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Verfahren kalibriert und/oder betrieben werden.
Das in Fig. 3 schematisch dargestellte Diagramm zeigt mehrere Ergebnisse aus mehreren Durchführungen eines erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens zum Kalibrieren der Zangenpresskraft der auto¬ matisch ansteuerbaren Fertigungszange 11 im Reversierbetrieb, die zum Erzeugen einer Zangenpresskraft die zwei gegeneinander verstellbar gelagerten, jeweils eine Zangenspitze 13a, 13b umfassende Zangenhälften 14, 16 aufweist. Die Fertigungs¬ zange 11 weist außerdem den Antrieb 20 auf, der ausgebildet ist, wenigstens eine der Zangenhälften 14, 16 zu bewegen, um zwischen den beiden Zangenspitzen 13a, 13b eine Zangenpress- kraft aufzubauen, wobei der Antrieb 20 sich positionsgesteu- ert automatisch antreiben lässt, derart, dass eine Soll- Zangenpresskraft durch automatisches Einstellen einer der Soll-Zangenpresskraft zugeordneten Soll-Antriebsposition des Antriebs 20 durch eine Schließbewegung der Zangenhälften 14, 16 angesteuert wird.
Das mehrfache Ausführen des Verfahrensablaufs erfolgt einer¬ seits aus verschiedenen Start-Soll-Zangenpresskraftwerten von 2000 N (Newton), 2500 N, 3000 N, 3500 N und 4000 N, insbesondere im dargestellten Beispiel in Stufen gleichen Stufenab- Stands von 500 N.
Das mehrfache Ausführen des Verfahrensablaufs erfolgt ande¬ rerseits mit verschiedenen kraftreduzierten Ziel- Antriebspositionswerten des Antriebs 20, insbesondere mit verschiedenen kraftreduzierten Ziel-Antriebspositionswerten des Antriebs 20 in Stufen gleichen Stufenabstands von 250 N. So wird in einem ersten Zyklus von einem Start-Soll- Zangenpresskraftwert von 2000 N ausgegangen und von dort aus auf vier verschiedene Ziel-Soll-Zangenpresskräfte reduziert. Bei der ersten Ziel-Soll-Zangenpresskraft wird um 250 N, d.h. auf 1750 N reduziert. Bei der zweiten Ziel-Soll- Zangenpresskraft wird um 500 N, d.h. auf 1500 N reduziert. Bei der dritten Ziel-Soll-Zangenpresskraft wird um 750 N, d.h. auf 1250 N reduziert. Bei der vierten Ziel-Soll- Zangenpresskraft wird um 1000 N, d.h. auf 1000 N reduziert.
Wie dargestellt stellen sich jedoch nicht die gewünschten Ziel-Ist-Zangenpresskräfte von 1750 N, 1500 N, 1250 N und 1000 N ein, sondern tatsächlich in etwa 1700 N, 1490 N, 1200 N und 900 N ein.
In den weiteren Zyklen wird von einem Start-Soll- Zangenpresskraftwert von 2500 N, 3000 N, 3500 N und 4000 N ausgegangen und von dort aus auf vier verschiedene Ziel-Soll- Zangenpresskräfte, d.h. jeweils um 250 N, 500 N, 750 N und 1000 N reduziert.
Jedes Mal erfolgt ein Schließen der geöffneten Zangenhälften 14, 16 durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs 20 in eine Start-Antriebsposition des Antriebs 20, in der die Zangenspitzen 13a, 13b der beiden Zangenhälften 14, 16 eine der Start-Antriebsposition zugeordnete Start-Soll- Zangenpresskraft auf die Druckkraftmessvorrichtung 17 aufbringen .
Danach erfolgt jedes Mal ein Reversieren der geschlossenen Zangenhälften 14, 16 durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs 20 in eine gegenüber der Start-Soll-Zangenpresskraft kraftreduzierte Ziel-Antriebsposition des Antriebs 20, in der die Zangenspitzen 13a, 13b der beiden Zangenhälften 14, 16 eine der Ziel-Antriebsposition des Antriebs 20 zugeordnete, gegenüber der Start-Soll-Zangenpresskraft kraftreduzierte Ziel-Soll-Zangenpresskraft auf die Druckkraftmessvorrichtung 17 aufbringen soll.
Dann wird eine Ziel-Ist-Zangenpresskraft in der kraftredu¬ zierten Ziel-Antriebsposition des Antriebs 20 durch die
Druckkraftmessvorrichtung 17 gemessen. Außerdem erfolgt ein Speichern der Ziel-Ist-Zangenpresskraft zugeordnet zur kraft- reduzierten Ziel-Antriebsposition des Antriebs 20.
In der Fig. 4 sind die erhaltenen Zangenpresskraft- Abweichungen aus der Differenz zwischen der Ziel-Soll- Zangenpresskraft und der gemessenen Ziel-Ist-Zangenpresskraft in Form von Antriebspositions-Abweichungswerten (0-2-4-6-8- 10-12-14) aufgetragen. Diese Antriebspositions- Abweichungswerte sind erhalten durch ein Verfahren, aufwei¬ send den Schritt des Bestimmens jeweils eines dem jeweiligen Zangenpresskraft-Abweichungswertes zugeordneten Antriebsposi- tions-Abweichungswertes , insbesondere auf Grundlage eines li¬ nearen Zusammenhangs von verschiedenen Antriebspositionen des Antriebs 20 und der zugeordneten Soll-Zangenpresskräfte beim Schließen der Zangenhälften 14, 16. Die in Fig. 4 dargestellten Stützpunkte von Antriebspositi- ons-Abweichungswerte sind in einer Schar von Geraden Sl, S2, S3 und S4 verallgemeinert interpoliert aufgetragen und zwar gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, aufweisend den Schritt des linearen Interpolierens zwischen mehreren Stützpunkten der in Abhängigkeit der mehreren verschiedenen Start-Soll- Zangenpresskraftwerten sich ergebenden Antriebspositions- Abweichungswerten . Die Stützpunkte und/oder interpolierte Zwischenpunkte bzw. die Geraden können in Form einer Tabelle oder einer Funktion, aus welcher zum reversierenden Ansteue- rung der Fertigungszange ein benötigter, dem gewünschten Start-Soll-Zangenpresskraftwert zugeordneter Antriebspositi- ons-Abweichungswert zu entnehmen ist, gespeichert werden.
Dabei können die Steigungen ZI, Z2, Z3 und Z4 der interpo- Herten Geraden Sl, S2, S3 und S4 bestimmt und ebenfalls zum späteren Abrufen gespeichert werden. So weist, wie in Fig. 4 dargestellt, beispielsweise die Gerade Sl eine Steigung von y= 0,0021x auf. Die Gerade S2 weist eine Steigung von y= 0,0029x auf. Die Gerade S3 weist eine Steigung von y= 0,0040x auf. Die Gerade S4 weist eine Steigung von y= 0,0047x auf.
Diese Steigungen ZI, Z2, Z3 und Z4 sind in einem Diagramm der Fig. 5 als Stützpunkte aufgetragen. Über diese Stützpunkte der Steigungen ZI, Z2, Z3 und Z4 kann wiederum eine angenä- herte Gerade GG gelegt werden, welche somit eine Funktion liefert über die Steigung des Spielfaktors in Abhängigkeit des Kraftunterschieds.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Zangenpress- kraft-Abweichung, d.h. der Fehler der tatsächlich eingestellten Ziel-Ist-Zangenpresskraft zur gewünschten Ziel-Soll- Zangenpresskraft umso größer wird, je höher die Ausgangs¬ presskraft, d.h. eine Start-Ist-Zangenpresskraft ist, aus der heraus die Zangenpresskraft reduziert wird. Der Fehler zeigt sich an einer gegenüber der gewünschten bzw. angenommenen
Soll-Zangenpresskraft zu niedrigen Ziel-Ist-Zangenpresskraft . Es kann außerdem gesagt werden, dass die Zangenpresskraft- Abweichung, d.h. der Fehler der tatsächlich eingestellten Ziel-Ist-Zangenpresskraft zur gewünschten Ziel-Soll- Zangenpresskraft umso größer wird, je höher die Reduktion der Ausgangspresskraft, d.h. der betragsmäßige Sprung aus der Start-Ist-Zangenpresskraft in die kraftreduzierte Ziel-Soll- Zangenpresskraft ist. Mit anderen Worten, je höher die Aus¬ gangspresskraft und/oder umso größer der Kraftreduktionsbe- trag ist, umso mehr bewirkt die durch die Zangenpresskraft gespeicherte potentielle Energie in der Fertigungszange 11, dass die Zangenhälften mehr als gewünscht geöffnet werden und sich in Folge eine zu geringe reduzierte Ziel-Ist- Zangenpresskraft einstellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Kalibrieren der Zangenpresskraft einer automatisch ansteuerbaren Fertigungszange (11) im Rever- sierbetrieb, die zum Erzeugen einer Zangenpresskraft zwei gegeneinander verstellbar gelagerte, jeweils eine Zangenspitze (13a, 13b) umfassende Zangenhälften (14, 16) auf¬ weist, und die einen Antrieb (20) aufweist, der ausgebil¬ det ist, wenigstens eine der Zangenhälften (14, 16) zu bewegen, um zwischen den beiden Zangenspitzen (13a, 13b) eine Zangenpresskraft aufzubauen, wobei der Antrieb (20) sich positionsgesteuert automatisch antreiben lässt, derart, dass eine Soll-Zangenpresskraft durch automatisches Einstellen einer der Soll-Zangenpresskraft zugeordneten Soll-Antriebsposition des Antriebs (20) durch eine
Schließbewegung der Zangenhälften (14, 16) angesteuert wird, aufweisend die Schritte:
Positionieren einer Druckkraftmessvorrichtung (17) zwischen den beiden geöffneten Zangenhälften (14, 16) als ein Kraftmessnormal zur Messung der Zangenpress- kraft zwischen den beiden Zangenspitzen (13a, 13b);
Schließen der geöffneten Zangenhälften (14, 16) durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs (20) in ei¬ ne Start-Antriebsposition des Antriebs (20), in der die Zangenspitzen (13a, 13b) der beiden Zangenhälften (14 16) eine der Start-Antriebsposition zugeordnete Start-Soll-Zangenpresskraft auf die Druckkraftmess¬ vorrichtung (17) aufbringen;
Reversieren der geschlossenen Zangenhälften (14, 16) durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs (20) in eine gegenüber der Start-Soll-Zangenpresskraft kraftreduzierte Ziel-Antriebsposition des Antriebs
(20), in der die Zangenspitzen (13a, 13b) der beiden Zangenhälften (14, 16) eine der Ziel-Antriebsposition des Antriebs (20) zugeordnete, gegenüber der Start- Soll-Zangenpresskraft kraftreduzierte Ziel-Soll- Zangenpresskraft auf die Druckkraftmessvorrichtung
(17) aufbringen soll;
Messen einer Ziel-Ist-Zangenpresskraft in der kraft¬ reduzierten Ziel-Antriebsposition des Antriebs (20) durch die Druckkraftmessvorrichtung (17);
Speichern der Ziel-Ist-Zangenpresskraft zugeordnet zur kraftreduzierten Ziel-Antriebsposition des Antriebs (20) .
Verfahren nach Anspruch 1, aufweisend den Schritt des
Bestimmen eines Zangenpresskraft-Abweichungswertes aus der Differenz zwischen der Ziel-Soll- Zangenpresskraft und der gemessenen Ziel-Ist- Zangenpresskraft .
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend den Schritt des mehrfachen Ausführens des Verfahrensablaufs nach An¬ spruch 1 oder 2 mit verschiedenen Start-Soll- Zangenpresskraftwerten, insbesondere mit verschiedenen Start-Soll-Zangenpresskraftwerten in Stufen gleichen Stu fenabstands, und des Speicherns jeweils eines dem jewei¬ ligen Start-Soll-Zangenpresskraftwert zugeordneten Zan¬ genpresskraft-Abweichungswertes je Start-Soll- Zangenpresskraftwert . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend den Schritt des mehrfachen Ausführens des Verfahrensablaufs nach An¬ spruch 1 oder 2 mit verschiedenen kraftreduzierten Ziel- Antriebspositionswerten des Antriebs (20), bei denen die Zangenspitzen (13a, 13b) der beiden Zangenhälften (14, 16) eine der jeweiligen Ziel-Antriebsposition des Antriebs (20) zugeordnete, gegenüber der Start-Soll- Zangenpresskraft kraftreduzierte Ziel-Soll- Zangenpresskraft auf die Druckkraftmessvorrichtung (17) aufbringen soll, insbesondere mit verschiedenen kraftre¬ duzierten Ziel-Antriebspositionswerten des Antriebs (20) in Stufen gleichen Stufenabstands, und des Speicherns je¬ weils eines dem jeweiligen Ziel-Antriebspositionswert zu¬ geordneten Zangenpresskraft-Abweichungswertes je Ziel- Antriebspositionswert .
Verfahren nach Anspruch 4, aufweisend den Schritt des Bestimmens jeweils eines dem jeweiligen Zangenpresskraft- Abweichungswertes zugeordneten Antriebspositions- Abweichungswertes , insbesondere auf Grundlage eines line¬ aren Zusammenhangs von verschiedenen Antriebspositionen des Antriebs (20) und der zugeordneten Soll- Zangenpresskräfte beim Schließen der Zangenhälften (14, 16) .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend den Schritt des linearen Interpolierens zwischen mehreren Stützpunkten der in Abhängigkeit der mehreren verschiedenen Start-Soll-Zangenpresskraftwerten sich ergebenden An- triebspositions-Abweichungswerten und/oder des Speicherns linear interpolierter Zwischenwerte, insbesondere in Form einer Tabelle oder einer Funktion, aus welcher zum rever- sierenden Ansteuerung der Fertigungszange (11) ein benö¬ tigter, dem gewünschten Start-Soll-Zangenpresskraftwert zugeordneter Antriebspositions-Abweichungswert zu entneh¬ men ist.
Verfahren zum automatischen Ansteuern einer Fertigungszange (11) im Reversierbetrieb, die zum Erzeugen einer Zangenpresskraft zwei gegeneinander verstellbar gelagerte, jeweils eine Zangenspitze (13a, 13b) umfassende Zan¬ genhälften (14, 16) aufweist, und die einen Antrieb (20) aufweist, der ausgebildet ist, wenigstens eine der Zan¬ genhälften (14, 16) zu bewegen, um zwischen den beiden Zangenspitzen (13a, 13b) eine Zangenpresskraft aufzubauen, wobei der Antrieb (20) sich positionsgesteuert automa¬ tisch antreiben lässt, derart, dass eine Soll- Zangenpresskraft durch automatisches Einstellen einer der Soll-Zangenpresskraft zugeordneten Soll-Antriebsposition des Antriebs (20) durch eine Schließbewegung der Zangenhälften (14, 16) angesteuert wird, aufweisend die Schrit¬ te :
Vorgeben einer Ziel-Soll-Zangenpresskraft, die gerin¬ ger ist, als eine momentan von der Fertigungszange (11) ausgeübte Ist-Zangenpresskraft ;
Bestimmen einer der Ziel-Soll-Zangenpresskraft zuge¬ ordneten Ziel-Antriebsposition des Antriebs (20) unter Berücksichtigung von Antriebspositions- Abweichungswerten, die nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6 erhalten sind, insbesondere von Zwischenwerten aus einer Tabelle oder gemäß einer Funktion, die auf Grundlage von Antriebspositions- Abweichungswerten eines Verfahrens gemäß Anspruch 1 bis 6 erzeugt sind; Reversieren der geschlossenen Zangenhälften (14, durch positionsgesteuertes Bewegen des Antriebs in die bestimmte Ziel-Antriebsposition.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zum Bestimmen der Ziel-Antriebsposition des Antriebs (20) ein zum Ansteuern einer Schließbewegung der Zangenhälften (14, 16) bekannter Zusammenhang zwischen der Soll-Zangenpresskraft und der zugeordneten Soll-Antriebsposition des Antriebs (20) herangezogen wird und aus diesem Zusammenhang eine der Ziel-Soll-Zangenpresskraft zugeordnete Ziel-Soll- Antriebsposition ermittelt und durch den bestimmten An- triebspositions-Abweichungswert korrigiert wird, und auf dessen Grundlage eine Reversierbewegung der Zangenhälften (14, 16) angesteuert wird, um die Ziel-Soll- Zangenpresskraft einzustellen.
System einer Schweißzange, einer Clinchzange, einer
Crimpzange, und/oder eines GreifWerkzeugs und einer Steu¬ ervorrichtung zum automatischen Bewegen der Schweißzange, der Clinchzange, der Crimpzange, und/oder des GreifWerk¬ zeugs, welche Steuervorrichtung (10) eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen .
System nach Anspruch 9, bei dem die Steuervorrichtung (10) einen Speicher aufweist, in dem Antriebspositions- Abweichungswerte, insbesondere Zwischenwerte gemäß einer Tabelle oder gemäß einer Funktion, die nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6 erhalten sind, abgespeichert sind und diese Antriebspositions-Abweichungswerte, insbe¬ sondere Zwischenwerte aus dem Speicher zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Anspruch 7 oder 8 abrufbar sind.
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