WO2023237218A1 - Manufacturing system and method for machining a workpiece - Google Patents

Manufacturing system and method for machining a workpiece Download PDF

Info

Publication number
WO2023237218A1
WO2023237218A1 PCT/EP2022/065922 EP2022065922W WO2023237218A1 WO 2023237218 A1 WO2023237218 A1 WO 2023237218A1 EP 2022065922 W EP2022065922 W EP 2022065922W WO 2023237218 A1 WO2023237218 A1 WO 2023237218A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
workpiece
manufacturing system
gripper
work surface
suction
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/065922
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Yudhisthir Gauli
Original Assignee
ARRTSM GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ARRTSM GmbH filed Critical ARRTSM GmbH
Priority to PCT/EP2022/065922 priority Critical patent/WO2023237218A1/en
Publication of WO2023237218A1 publication Critical patent/WO2023237218A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/04—Gripping heads and other end effectors with provision for the remote detachment or exchange of the head or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B25J15/0057—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors mounted on a turret
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
    • B25J19/023—Optical sensing devices including video camera means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02—Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0096—Programme-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
    • 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
    • B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control
    • 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
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • 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
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37345—Dimension of workpiece, diameter
    • 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
    • G05B2219/39468—Changeable hand, tool, code carrier, detector
    • 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
    • G05B2219/39543—Recognize object and plan hand shapes in grasping movements
    • 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
    • G05B2219/40298—Manipulator on vehicle, wheels, mobile

Definitions

  • the invention relates to a manufacturing system and method for machining a workpiece.
  • the invention is based on a manufacturing system or method for processing a workpiece or method for automatically determining a clamping situation for a workpiece according to the type of independent claims.
  • EP3693820A1 a method for producing a finished part from a blank is known, the blank being processed fully automatically in a production line by robots, with the robots exchanging their tools.
  • the object of the invention is the automatic processing of a workpiece.
  • the manufacturing system according to the invention for machining a workpiece has the advantage that it uses a movable robot with a manipulator with a changing unit for automatically attaching a tool, the changing unit being automatically changed by the robot in a very short time via a quick-change coupling half of the changing unit time can be coupled.
  • the method according to the invention for machining a workpiece with a movable robot with a manipulator and an input area with the steps of detecting the presence of a workpiece in the input area, detecting a property of the workpiece in the input area, picking up the workpiece from an input area, and moving Moving the workpiece from the input area into a storage area determined based on the properties of the workpiece and placing the workpiece in the storage area has the advantage that the workpiece placed in the input area is stored fully automatically.
  • the manufacturing system uses a workpiece gripper as a tool and the workpiece gripper has at least one surface suction cup.
  • a workpiece such as a flat coarse chipboard, can be held pneumatically and thus damage to the plate due to gripping can be avoided.
  • the manufacturing system uses a transfer gripper as a tool with a gripper with at least one gripper jaw.
  • the transfer gripper can quickly grab and move a block vacuum cleaner with a high feed rate.
  • the transfer gripper is used to position the suction block. Thanks to the robot guide, the transfer gripper is able to place the suction block exactly into the intended suction holes of a suction table and to place the suction block at a rotation angle of 0-360°.
  • the block suction cups are grabbed with the help of the transfer gripper and placed at the required suction point.
  • the transfer gripper is also used to place an unneeded vacuum block in a storage station (cabinet) or to pick up a parked vacuum block from the storage station if necessary and place it on the work surface.
  • the changing unit has a drive that can be coupled and a tool that can be coupled to the drive and functions as a lid gripper that has at least one vacuum suction gripper for lifting and releasing a lid.
  • a vacuum suction gripper is subjected to vacuum via a rotary feedthrough and can thus remove the lid from a suction hole in the table or reinsert it.
  • vacuum cups are arranged in pairs opposite each other like a rotor, they serve as a torque arm and hold the rotor at a correct angular position during a docking period. The vacuum suction cup can be rotated precisely using the connectable drive.
  • the manufacturing system has an automatic lid magazine
  • the lid magazine provides lids for removal via a removal position, which are pushed out of a magazine tube via a slide, and also has a discharge hole for receiving lids. This enables space-saving storage and reuse of lids. Lids that are not required can be stored in the lid magazine.
  • the work surface in the form of a suction table provides suction openings that allow a workpiece to be securely held pneumatically for processing.
  • the manufacturing system has a camera, so that the control unit is connected to the camera and evaluates images from the camera in order to control the robot based on the evaluated images so that it can move between tools such as the workpiece gripper, the transfer gripper and/or or the lid gripper and allows continuous analysis of the handling of the workpiece for control purposes.
  • the manufacturing system has a sensor for determining a height of a workpiece and/or a stack of workpieces when workpieces are stored or placed one above the other in storage areas in order to determine and evaluate a stack height and a stock level.
  • FIG. 1 shows a perspective, schematic representation of an embodiment of a manufacturing system according to the invention 1 and shows a top view of the representation of the embodiment of the manufacturing system 1 according to the invention.
  • the manufacturing system 1 has a control unit 10, a robot 2, a rail 4, a first work surface 5, a first sensor 16, and a first camera 9.
  • a magazine as a storage space 15 for tools, a second work surface 6 and a first storage area 7 and a second storage area 13 are attached next to the manufacturing system 1.
  • the manufacturing system is surrounded by a protective enclosure 14.
  • the robot 2 has a manipulator 3 with a robot arm and a changing unit 11 for a tool 12.
  • a workpiece 8 is manipulated with the tool 12.
  • the first camera 9 is connected to the control unit 10 via an interface.
  • the control unit 10 is designed to process an image recorded by the first camera 9 in such a way that the workpiece 8 as such, the three-dimensional position of the workpiece 8, the position of the workpiece 8 on the first work surface 5 and properties of the workpiece 8, for example Art , shape, position, orientation, size and/or existing workpiece defects can be detected.
  • the protective housing 14 can be closed automatically and surrounds an effective area of the robot 8.
  • the first sensor 16 is designed for a height measurement in the first storage area 7 to determine a height of a stack of workpieces in the first storage area 7, for example the first sensor 16 is a laser sensor, a LIDAR sensor or an RGBD camera.
  • the manufacturing system 1 has a second sensor for the second storage area 13 for measuring the height of a stack of workpieces.
  • the second sensor 17 for height measurement is, for example, a LIDAR sensor or an RGBD camera and is designed to determine a height of a stack of workpieces in the second storage area 13.
  • the manufacturing system has at least one further camera 17.
  • the cameras 9, 17 are attached in such a way that the cameras 9, 17 monitor different areas of the manufacturing system via their fields of view, for example the first work surface 5, the second work surface 6, the first storage area 7, the second storage area 13, and / or the robot 2 on rail 4.
  • a further camera and/or a further laser sensor for workpiece measurement is mounted directly on the robot 2 or the manipulator 3.
  • the further laser sensor is designed, for example, to measure the thickness of the workpiece 8.
  • the first work surface 5 is designed as a suction table with a frame 28.
  • the work surface 5 has suction holes 25. Air can be sucked in through the suction holes 25, so that the workpiece 8 is held in place by a negative pressure when it rests on the work surface 5.
  • a lid 26 or a suction block 27 can be arranged on a suction hole. The cover 26 closes the suction hole, so that the holding of the workpiece 8 is switched off and deactivated.
  • the suction block 27 specifies attachment points for the workpiece 8 with additional suction blocks.
  • a control and a determination as to whether a suction hole is activated or deactivated is carried out algorithmically, for example by optimizing a cost function with which the holding of the workpiece 8 is calculated based on the processing steps to be carried out and the associated forces on the workpiece 8.
  • the robot 2 has the changing unit 12 with the tool 11 on the manipulator 3 with a robot arm.
  • the workpiece gripper 30 has a base frame 31, a plug-in coupling 32 for pneumatic hoses, a first quick-change coupling half 33 and a surface suction bar 34.
  • the workpiece gripper 30 has two, three or more surface suction strips.
  • the surface suction strip 34 is arranged on the underside of the base frame 31.
  • the surface suction strip 34 is connected to the plug-in coupling 32 via a hose.
  • a suction connection leads to the first quick-change coupling half 33 via the plug-in coupling 32.
  • the first quick-change coupling half 33 has a media feedthrough for compressed air connections and/or electrical connections.
  • the surface suction bar 34 is designed to suck and lift a workpiece 8, which has a flat side, for example.
  • the workpiece 8 can be, for example, a smoothed board, a coarse chipboard (OSB board), a lightweight board or a plastic board.
  • a negative pressure for the surface suction bar 34 is generated, for example, by compressed air using Venturi nozzles.
  • the base frame 31 is made of aluminum system profiles.
  • the changing unit 11 is designed as a spindle which has a second quick-change coupling half 19 and a connection 18 for connection to the robot arm of the manipulator 3.
  • the second quick-change coupling half 19 is designed as a counterpart to the first quick-change coupling half 33, so that the robot can automatically couple to the first quick-change coupling half 33 of the tool 12 by moving the second quick-change coupling half 19.
  • the first quick-change coupling half 33 and the second quick-change coupling half 19 are pneumatically locked in the coupled state.
  • the first quick-change coupling half 33 and the second quick-change coupling half 19 have media connections that can be coupled automatically.
  • the media connections are designed, for example, for compressed air and/or electrical and/or electronic connections.
  • the lid gripper 40 shows a lid gripper 40 as a further embodiment of the tool 12.
  • the lid gripper 40 has a shaft 41, a flange 42, one or more suction pins 43, a rotor 44, one or more nipples 45, one or more columns 46, one or more vacuum suction grippers 47, one or more pins 48 and a tool holder 49.
  • the rotor 44 is mounted on a central shaft via a bearing combination.
  • a column forms an arm together with a vacuum suction cup.
  • the lid gripper 40 has, for example, four arms. In other embodiments, the lid gripper has a different number of arms, for example 8, 12 or 16 arms.
  • the vacuum suction gripper 47 is designed for removing and closing a cover, for example the lid 26, of a suction hole in the work surface 5.
  • the vacuum suction gripper 47 is connected to a vacuum supply via the suction pin 45 via a rotary feedthrough.
  • the vacuum suction gripper 47 can be subjected to a vacuum via the vacuum supply, so that the vacuum suction gripper 47 can hold and release the cover 26.
  • the rotor 44 can be connected to the changing unit 11 via the tool holder 49.
  • the changing unit 11 has a drive 21 which is designed in accordance with a servo motor for the rotational positioning of the vacuum suction grippers 47 over the cover, for example the lid 26.
  • the drive 21 of the changing unit 11 is connected to the tool holder 49 of the lid gripper 40.
  • a vacuum supply from the changing unit 11 to the lid gripper 40 takes place via the suction pin 43.
  • the cover magazine 60 has a magazine tube 61, a slide 62, a base plate 63, a rail 64, a removal position 65 and a discharge hole 66.
  • the lid magazine is designed to provide lids from the magazine tube 61 to the removal position 65 via a movement of the slide 62.
  • the slide 62 is guided on the rail 64 and can be moved automatically, so that the removal position 65 can be moved under the magazine tube 61 and can accommodate a lid and the removal position 65 can be moved under the magazine tube 61 so that the lid for the lid gripper 40 can be moved over a Vacuum suction pad 47 can be picked up.
  • the vacuum suction gripper 47 can position and release a lid over the ejection hole 66 so that this lid is received through the ejection hole 66 in the magazine tube 61.
  • the transfer gripper 50 has a third quick-change coupling half 51, a flange 52, four gripper jaws 53, a gripper 54, for example in the form of a four-finger centric gripper, an inductive sensor 55, an electrical media supply 56, an adapter 57, one or more pneumatic hoses 58, a plug-in coupling 59 and a pneumatic media supply.
  • the transfer gripper 50 coupled to the changing unit 11.
  • the four-finger centric gripper 54 is designed to grip and release the suction block 27.
  • the third quick-change coupling half 51 is designed for docking with the second quick-change coupling half 19 of the changing unit 11.
  • the third quick-change coupling half 51 has a media feedthrough for pneumatics and electrics for actuating and monitoring the gripper 54.
  • Two matching quick-change coupling halves for example the second quick-change coupling half 19 and the first quick-change coupling half 33 or the second quick-change coupling half 19 and the third quick-change coupling half 51, form an interchangeable coupling.
  • the first method 300 shows a first method 300 according to the invention for machining a workpiece with a movable robot with a manipulator and an input area.
  • the first method 300 has five method steps 301, 302, 303, 304, 305.
  • an image analysis of an image recorded by a camera is used to determine whether a workpiece is present in the input area.
  • the camera is the first camera 9
  • the input area is the second position area 13
  • the workpiece is 8 according to .
  • image analysis is carried out by segmenting the image using traditional image processing methods such as edge detection, template matching, watershed transformation, GraphCuts or methods from the field of deep learning, such as convolutional neural networks.
  • a property of the recognized workpiece is determined.
  • the property is a shape, a size, a texture, a color or a deviation from a reference workpiece or a combination of the properties listed.
  • the property can be used to classify the workpiece.
  • Image processing methods and classification methods can be used to determine the properties, for example texture analysis, feature extraction, neural networks, support vector machines and/or decision trees.
  • the workpiece is picked up from the input area using the robot's manipulator.
  • Methods of robot control and robot vision are used to control the robot.
  • the workpiece gripper 30, for example, can be used as a manipulator.
  • the workpiece is moved from the input area into a storage area based on its property determined in the second method step.
  • the property can be the size of the workpiece, for example an area of a plate, the size of which is then used to select an area for a stack in which the workpiece is moved.
  • a decision tree is used, for example, in which the determined property is used as a parameter.
  • the workpiece is placed by the robot in the storage area that was determined in the fourth method step 304.
  • FIG. 400 shows a second method 400 according to the invention for machining a workpiece with a movable robot with a manipulator and a work surface.
  • the second method has ten method steps 401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410.
  • an order is entered.
  • the order specifies the result that must be achieved by machining the workpiece.
  • the order can be entered, for example, via a computer file or via a user interface.
  • the order is evaluated to determine a sequence of work steps for the robot. For example, data from the entered computer file is evaluated by determining the work steps for the robot using a mathematical optimization process or a neural network generated by learning.
  • a warehouse occupancy is evaluated.
  • the evaluation takes place in such a way that stored information about the contents of a warehouse is accessed or this information is determined from the warehouse via a sensor evaluation, for example a camera image from a camera.
  • a suitable workpiece is selected based on the warehouse occupancy and/or the order.
  • a clamping situation for the work surface is determined.
  • the work steps defined in the second method step 402 are analyzed in such a way that after processing the workpiece, for example by cutting or sawing, contiguous areas of the workpiece are identified. For the contiguous areas, it is determined whether a suction hole can be switched on or off in order to hold each area on the work surface using negative pressure.
  • the robot automatically carries out the occupation on the work surface necessary for the determined clamping situation by using its manipulator to place vacuum clamps and/or covers on the suction holes.
  • the robot picks up the workpiece, transports the workpiece to the work surface and places the workpiece on the work surface.
  • An analysis of the position, orientation and position of the workpiece takes place throughout, for example via image analysis of images recorded by a camera. Based on this analysis, the workpiece is aligned on the work surface.
  • the workpiece is held in place by switching on a negative pressure.
  • the robot processes the workpiece with the manipulator in accordance with the steps specified in the order.
  • the negative pressure is deactivated and the workpiece is released.
  • the machined workpiece is picked up by the robot, transported to another surface and placed on the other surface.
  • the robot carries out an automatic change of the manipulator during the fifth method step 405, before and during the seventh method step 407 and before the tenth method step 410.
  • the robot will select a transfer gripper as a tool for moving the vacuum clamps and a cover gripper for removing or inserting covers onto the suction holes.
  • the robot will select a workpiece gripper as a tool.
  • the robot will select additional tools such as automatic saws or drills.
  • the third method 500 shows a third method 500 according to the invention for automatically determining a clamping situation for a workpiece on a work surface.
  • the third method 500 has three steps 501, 502 and 503.
  • cutting lines for machining and/or cutting a workpiece are entered.
  • the input takes place, for example, through a computer file or a user interface.
  • the workpiece is processed along the cutting lines, for example a panel is sawed or cut.
  • an evaluation takes place as to which areas are connected after cutting along the cutting lines of the tool. This can be done, for example, using computer-aided geometry methods.
  • a clamping situation for holding the contiguous areas of the workpiece on the work surface is determined.
  • a clamping situation results from activated suction openings and deactivated suction openings.
  • the activated suction openings hold an area of the workpiece in which vacuum clamps suck the area via passed suction openings.
  • Disabled suction vents do not hold an area and are turned off by using covers on suction vents.
  • the clamping situation determined complies with the conditions that a contiguous area is held separately after cutting and/or that the vacuum clamps are placed at a safe distance from the cutting lines.
  • the clamping situation is determined, for example, using evolutionary algorithms that find suitable activations and deactivations of the suction openings for the conditions.
  • the suction holes located below the vacuum clamps 27 are activated.
  • the covered suction holes 26 are deactivated.
  • the cutting lines 29 show the results of sawing out a center piece from a workpiece, for example a plate.
  • the third method 500 according to the invention is carried out in the fourth method step 404.
  • an error can be aborted and an error message can be sent, for example, via an output device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

The invention relates to an automatic manufacturing system (1) and method (300, 400, 500) for machining a workpiece (8) with a robot (2) which has a exchangeable unit (11) with a rapid exchange coupling half (19), with the result that a tool (12) is coupled functionally by way of a further rapid exchange coupling half (33, 51) to the exchangeable unit (11) with the tool (12).

Description

Fertigungssystem und Verfahren zur Bearbeitung eines WerkstücksManufacturing system and method for machining a workpiece
Die Erfindung betrifft ein Fertigungssystem und Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks.The invention relates to a manufacturing system and method for machining a workpiece.
Die Erfindung geht aus von einem Fertigungssystem oder Verfahren zur Verarbeitung eines Werkstücks oder Verfahren zur automatischen Ermittlung einer Spannsituation für ein Werkstück nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. The invention is based on a manufacturing system or method for processing a workpiece or method for automatically determining a clamping situation for a workpiece according to the type of independent claims.
Aus der DE102017104246A1 ist bereits eine autonome Fertigungsstraße zu einer Bearbeitung von einem Werkstück gekannt, wobei Bearbeitungsroboter das Werkstück bearbeiten, während das Werkstück auf einen Saugtisch festgehalten wird.From DE102017104246A1 an autonomous production line for processing a workpiece is already known, with processing robots processing the workpiece while the workpiece is held on a suction table.
Ferner ist aus EP3693820A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Fertigteils aus einem Rohling bekannt, wobei der Rohling vollautomatisch in einer Fertigungsstraße durch Roboter bearbeitet wird, wobei die Roboter ihre Werkzeuge tauschen.Furthermore, from EP3693820A1 a method for producing a finished part from a blank is known, the blank being processed fully automatically in a production line by robots, with the robots exchanging their tools.
Technische AufgabeTechnical task
Die Aufgabe der Erfindung ist die automatische Bearbeitung eines Werkstücks. The object of the invention is the automatic processing of a workpiece.
Technische LösungTechnical solution
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Fertigungssystem und erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.This task is solved by a manufacturing system according to the invention and a method according to the invention according to the features of the independent claims.
Vorteilhafte WirkungenBeneficial effects
Das erfindungsgemäße Fertigungssystem zur Bearbeitung eines Werkstücks hat demgegenüber den Vorteil, dass es einen bewegbaren Roboter mit einem Manipulator mit einer Wechseleinheit zum automatischen Anbringen eines Werkzeugs verwendet, wobei die Wechseleinheit über eine Schnellwechselkupplungshälfte der Wechseleinheit mit einer Schnellwechselkupplungshälfte des Werkzeugs automatisch durch den Roboter in sehr kurzer Zeit gekuppelt werden kann.The manufacturing system according to the invention for machining a workpiece has the advantage that it uses a movable robot with a manipulator with a changing unit for automatically attaching a tool, the changing unit being automatically changed by the robot in a very short time via a quick-change coupling half of the changing unit time can be coupled.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem bewegbaren Roboter mit einem Manipulator und einem Eingabebereich mit den Schritten einer Erkennung des Vorhandenseins eines Werkstücks in dem Eingabebereich, einer Erkennung einer Eigenschaft des Werkstücks in dem Eingabebereich, einem Aufnehmen des Werkstücks aus einem Eingabebereich, einem Bewegen des Werkstücks aus dem Eingabebereich in einen anhand der Eigenschaft des Werkstücks ermittelten Lagerbereich und einem Ablegen des Werkstücks in dem Lagerbereich hat demgegenüber den Vorteil, dass eine vollautomatische Lagerung des in den Eingabebereich gelegten Werkstücks erfolgt.The method according to the invention for machining a workpiece with a movable robot with a manipulator and an input area with the steps of detecting the presence of a workpiece in the input area, detecting a property of the workpiece in the input area, picking up the workpiece from an input area, and moving Moving the workpiece from the input area into a storage area determined based on the properties of the workpiece and placing the workpiece in the storage area has the advantage that the workpiece placed in the input area is stored fully automatically.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem bewegbaren Roboter mit einem Manipulator und einer Arbeitsfläche mit den Schritten einer Eingabe eines Auftrags zur Bearbeitung des Werkstücks, einer Auswertung des Auftrag zur Bearbeitung des Werkstücks, einer Auswertung einer Lagerbelegung und Auswahl eines Werkstücks anhand des Auftrags, einer automatischen Ermittlung einer Spannsituation für die Arbeitsfläche, einer automatische Belegung von Vakuumspannern und/oder Abdeckungen auf der Arbeitsfläche, einem Aufnehmen, Transportieren, Ablegen des Werkstücks auf der Arbeitsfläche bei durchgängiger Analyse der Position des Werkstücks über Bildanalyse, einem Festhalten des Werkstücks auf der Arbeitsfläche durch Anschalten eines Unterdrucks, einer Bearbeitung des Werkstücks gemäß des Auftrags, einem Lösen des Werkstücks auf der Arbeitsfläche durch Ausschalten des Unterdrucks, und einem Aufnehmen, Transportieren, Ablegen des bearbeiteten Werkstücks auf einer Fläche hat demgegenüber den Vorteil, dass ein automatischer Ablauf der Bearbeitung des Werkstücks aus dem Lager erfolgt.The method according to the invention for machining a workpiece with a movable robot with a manipulator and a work surface with the steps of entering an order for machining the workpiece, evaluating the order for machining the workpiece, evaluating a warehouse occupancy and selecting a workpiece based on the order, an automatic determination of a clamping situation for the work surface, an automatic assignment of vacuum clamps and/or covers on the work surface, picking up, transporting and placing the workpiece on the work surface with consistent analysis of the position of the workpiece via image analysis, holding the workpiece on the work surface by switching on a negative pressure, processing the workpiece according to the order, releasing the workpiece on the work surface by switching off the negative pressure, and picking up, transporting and placing the processed workpiece on a surface has the advantage that the processing of the workpiece is carried out automatically Workpiece is taken out of the warehouse.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur automatischen Ermittlung einer Spannsituation für ein Werkstück auf einer Arbeitsfläche mit den Schritten einer Eingabe von Schnittlinien zum Zerteilen eines Werkstücks, einer Auswertung einer Zerteilung des Werkstücks anhand der Schnittlinien in zusammenhängende Bereiche, einer Zuordnung der Bereiche zu einer Spannsituation, wobei die Spannsituation aus aktivierten Saugöffnungen mittels Vakuumspannern und deaktivierten Saugöffnungen mittels Abdeckungen derart ermittelt wird, dass die zusammenhängenden Bereiche nach Durchführung der Zerteilung getrennt gespannt sind und die Vakuumspanner einen Sicherheitsabstand zu den Schnittlinien aufweisen, hat den Vorteil, dass eine stabile Halterung auf der Arbeitsfläche für das Werkstücks während einer Bearbeitung des Werkstücks vorliegt, und bei Sägen oder Fräsen des Werkstücks die gemäß Spannsituation platzierten Vakuumspanner nicht beschädigt werden.The method according to the invention for automatically determining a clamping situation for a workpiece on a work surface with the steps of entering cutting lines for cutting a workpiece, evaluating a cutting of the workpiece based on the cutting lines into contiguous areas, assigning the areas to a clamping situation, the clamping situation from activated suction openings using vacuum clamps and deactivated suction openings using covers in such a way that the contiguous areas are clamped separately after the cutting has been carried out and the vacuum clamps have a safety distance from the cutting lines, has the advantage that a stable holder on the work surface for the workpiece during the workpiece is being processed and the vacuum clamps placed in accordance with the clamping situation are not damaged when sawing or milling the workpiece.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements of the device specified in the independent claims possible.
Es ist vorteilhaft, wenn das Fertigungssystem einen Werkstückgreifer als Werkzeug verwendet und der Werkstückgreifer mindestens einen Flächensauger aufweist. Auf diese Weise kann ein Werkstück, wie beispielsweise eine flache Grobspannplatte, pneumatisch festgehalten werden und somit eine Beschädigung der Platte durch das Greifen vermieden werden. It is advantageous if the manufacturing system uses a workpiece gripper as a tool and the workpiece gripper has at least one surface suction cup. In this way, a workpiece, such as a flat coarse chipboard, can be held pneumatically and thus damage to the plate due to gripping can be avoided.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Fertigungssystem als Werkzeug einen Umsetzgreifer verwendet mit einem Greifer mit mindestens einer Greiferbacke. Der Umsetzgreifer kann so einen Blocksauger schnell mit hohem Vorschub greifen und umsetzen. Der Umsetzgreifer dient zum Positionieren des Blocksaugers. Hierbei ist der Umsetzgreifer durch die Roboterführung in der Lage, den Blocksauger exakt in die vorgesehenen Sauglöcher eines Saugtisches zu setzen und den Blocksauger in einem Drehwinkel von 0-360° zu platzieren. Die Blocksauger werden mit Hilfe des Umsetzgreifers gegriffen und an eine benötigte Saugstelle gesetzt. Auch wird der Umsetzgreifer dazu verwendet, einen nicht benötigten Blocksauger in einer Ablagestation (Kabinett) abzulegen oder einen geparkten Blocksauger bei Bedarf aus der Ablagestation abzuholen und auf die Arbeitsfläche abzulegen.Furthermore, it is advantageous if the manufacturing system uses a transfer gripper as a tool with a gripper with at least one gripper jaw. The transfer gripper can quickly grab and move a block vacuum cleaner with a high feed rate. The transfer gripper is used to position the suction block. Thanks to the robot guide, the transfer gripper is able to place the suction block exactly into the intended suction holes of a suction table and to place the suction block at a rotation angle of 0-360°. The block suction cups are grabbed with the help of the transfer gripper and placed at the required suction point. The transfer gripper is also used to place an unneeded vacuum block in a storage station (cabinet) or to pick up a parked vacuum block from the storage station if necessary and place it on the work surface.
Es ist zudem vorteilhaft, wenn die Wechseleinheit einen koppelbaren Antrieb und ein mit dem Antrieb koppelbares Werkzeug aufweist, das als ein Deckelgreifer funktioniert, der mindestens einen Vakuumsauggreifer zum Heben und Loslassen eines Deckels aufweist. Damit ist es möglich, gezielt mit hoher Präzision und hoher Prozesssicherheit einzelne Saugöffnungen eines Saugtisches mittels des Aufsetzens von Deckeln zu verschließen oder mittels des Aufnehmens von Deckeln, die Saugöffnungen verschließen, wieder zu öffnen. Über eine Drehdurchführung wird ein Vakuumsauggreifer mit Vakuum beaufschlagt und kann so den Deckel aus einer Saugbohrung des Tisches entnehmen oder wieder einsetzen. Werden Vakuumsauger in Paaren gegenüberliegend wie bei einem Rotor angeordnet, dienen sie als Drehmomentstütze und halten den Rotor während einer Andockzeit auf einer richtigen Winkelposition. Mittel des koppelbaren Antriebs ist der Vakuumsauggreifer präzise drehbar.It is also advantageous if the changing unit has a drive that can be coupled and a tool that can be coupled to the drive and functions as a lid gripper that has at least one vacuum suction gripper for lifting and releasing a lid. This makes it possible to specifically close individual suction openings of a suction table with high precision and high process reliability by placing covers or to open them again by taking up covers that close suction openings. A vacuum suction gripper is subjected to vacuum via a rotary feedthrough and can thus remove the lid from a suction hole in the table or reinsert it. When vacuum cups are arranged in pairs opposite each other like a rotor, they serve as a torque arm and hold the rotor at a correct angular position during a docking period. The vacuum suction cup can be rotated precisely using the connectable drive.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Fertigungssystem ein automatisches Deckelmagazin aufweist, das Deckelmagazin über eine Entnahmeposition Deckel zum Entnehmen bereitstellt, die über einen Schieber aus einem Magazinrohr herausgeschoben werden, und zudem ein Abwurfloch zum Aufnehmen von Deckeln aufweist. Somit wird ein platzsparendes Vorhalten und ein Wiederverwenden von Deckeln ermöglicht. Nicht benötigte Deckel können in dem Deckelmagazin gelagert werden.In particular, it is advantageous if the manufacturing system has an automatic lid magazine, the lid magazine provides lids for removal via a removal position, which are pushed out of a magazine tube via a slide, and also has a discharge hole for receiving lids. This enables space-saving storage and reuse of lids. Lids that are not required can be stored in the lid magazine.
Es ist vorteilhaft, wenn die Arbeitsfläche in Form eines Saugtisches Saugöffnungen bereitstellt, die es erlauben, ein Werkstück für die Bearbeitung sicher pneumatisch festzuhalten.It is advantageous if the work surface in the form of a suction table provides suction openings that allow a workpiece to be securely held pneumatically for processing.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Fertigungssystem eine Kamera aufweist, so dass die Steuereinheit mit der Kamera verbunden ist und Bilder der Kamera auswertet, um anhand der ausgewerteten Bilder den Roboter zu steuern, so dass dieser zwischen Werkzeugen wie dem Werkstückgreifer, dem Umsetzgreifer und/oder dem Deckelgreifer wechseln kann und durchgängig eine Analyse einer Handhabung des Werkstücks zum Steuern erlaubt.Furthermore, it is advantageous if the manufacturing system has a camera, so that the control unit is connected to the camera and evaluates images from the camera in order to control the robot based on the evaluated images so that it can move between tools such as the workpiece gripper, the transfer gripper and/or or the lid gripper and allows continuous analysis of the handling of the workpiece for control purposes.
Es ist vorteilhaft, wenn das Fertigungssystem einen Sensor zur Bestimmung einer Höhe eines Werkstücks und/oder eines Stapels von Werkstücken aufweist, wenn Werkstücke in Lagerflächen übereinander gelagert oder abgelegt werden, um damit eine Stapelhöhe und einen Lagerbestand zu ermitteln und zu bewerten.It is advantageous if the manufacturing system has a sensor for determining a height of a workpiece and/or a stack of workpieces when workpieces are stored or placed one above the other in storage areas in order to determine and evaluate a stack height and a stock level.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen Show it
eine perspektivische Ansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsmäßigen Fertigungssystems, a perspective view of an embodiment of a manufacturing system according to the invention,
eine Aufsicht auf die Ausführungsform aus , a supervision of the embodiment ,
eine perspektivische Ansicht auf einen Ausschnitt der Ausführungsform aus , a perspective view of a section of the embodiment ,
eine schematische Darstellung eines Roboters des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, a schematic representation of a robot of the manufacturing system according to the invention,
eine Ausführungsform eines Greifers des Roboters des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, an embodiment of a gripper of the robot of the manufacturing system according to the invention,
eine Ausführungsform eines Greifers des Roboters des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, an embodiment of a gripper of the robot of the manufacturing system according to the invention,
eine Ausführungsform eines Greifers des Roboters des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, an embodiment of a gripper of the robot of the manufacturing system according to the invention,
eine weitere Ausführungsform eines Greifers des Roboters des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, a further embodiment of a gripper of the robot of the manufacturing system according to the invention,
eine Komponente einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, a component of an embodiment of the manufacturing system according to the invention,
eine weitere Ausführungsform eines Greifers des Roboters des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, a further embodiment of a gripper of the robot of the manufacturing system according to the invention,
eine weitere Ausführungsform eines Greifers des Roboters des erfindungsgemäßen Fertigungssystems, a further embodiment of a gripper of the robot of the manufacturing system according to the invention,
ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren, a first method according to the invention,
ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren, a second method according to the invention,
ein drittes erfindungsgemäßes Verfahren, a third method according to the invention,
eine Illustration zum dritten erfindungsgemäßen Verfahren und an illustration of the third method according to the invention and
eine Illustration zum dritten erfindungsgemäßen Verfahren. an illustration of the third method according to the invention.
zeigt eine perspektivische, schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fertigungssystems 1 und zeigt eine Aufsicht der Darstellung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fertigungssystems 1. shows a perspective, schematic representation of an embodiment of a manufacturing system according to the invention 1 and shows a top view of the representation of the embodiment of the manufacturing system 1 according to the invention.
Das Fertigungssystem 1 weist eine Steuereinheit 10, einen Roboter 2, eine Schiene 4, eine erste Arbeitsfläche 5, einen ersten Sensor 16, und eine erste Kamera 9 auf. Zudem sind ein Magazin als Ablageplatz 15 für Werkzeuge, eine zweite Arbeitsfläche 6 und ein erster Lagerbereich 7 und ein zweiter Lagerbereich 13 neben dem Fertigungssystem 1 angegliedert. Das Fertigungssystem ist von einer Schutzumhausung 14 umgeben. Der Roboter 2 weist einen Manipulator 3 mit einem Roboterarm und einer Wechseleinheit 11 für ein Werkzeug 12 auf. Mit dem Werkzeug 12 wird ein Werkstück 8 manipuliert.The manufacturing system 1 has a control unit 10, a robot 2, a rail 4, a first work surface 5, a first sensor 16, and a first camera 9. In addition, a magazine as a storage space 15 for tools, a second work surface 6 and a first storage area 7 and a second storage area 13 are attached next to the manufacturing system 1. The manufacturing system is surrounded by a protective enclosure 14. The robot 2 has a manipulator 3 with a robot arm and a changing unit 11 for a tool 12. A workpiece 8 is manipulated with the tool 12.
Die erste Kamera 9 ist mit der Steuereinheit 10 über eine Schnittstelle verbunden. Die Steuereinheit 10 ist ausgelegt, ein von der ersten Kamera 9 aufgenommenes Bild dahingehend zu verarbeiten, dass das Werkstück 8 als solches, die dreidimensionale Position des Werkstücks 8, die Lage des Werkstücks 8 auf der ersten Arbeitsfläche 5 und Eigenschaften des Werkstücks 8, beispielsweise Art, Form, Lage, Ausrichtung, Größe und/oder vorliegende Werkstückmängel erkannt werden.The first camera 9 is connected to the control unit 10 via an interface. The control unit 10 is designed to process an image recorded by the first camera 9 in such a way that the workpiece 8 as such, the three-dimensional position of the workpiece 8, the position of the workpiece 8 on the first work surface 5 and properties of the workpiece 8, for example Art , shape, position, orientation, size and/or existing workpiece defects can be detected.
Die Schutzumhausung 14 ist automatisch schließbar und umgibt einen Wirkungsbereich des Roboters 8.The protective housing 14 can be closed automatically and surrounds an effective area of the robot 8.
Der erste Sensor 16 ist für eine Höhenmessung in dem ersten Lagerbereich 7 dahingehend ausgelegt, eine Höhe eines Stapels von Werkstücken in dem ersten Lagerbereich 7 zu ermitteln, beispielsweise ist der erste Sensor 16 ein Lasersensor, ein LIDAR-Sensor oder eine RGBD-Kamera.The first sensor 16 is designed for a height measurement in the first storage area 7 to determine a height of a stack of workpieces in the first storage area 7, for example the first sensor 16 is a laser sensor, a LIDAR sensor or an RGBD camera.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Fertigungssystem 1 einen zweiten Sensor für den zweiten Lagerbereich 13 zur Höhenmessung eines Stapels von Werkstücken auf. Der zweite Sensor 17 zur Höhenmessung ist beispielsweise ein LIDAR-Sensor oder eine RGBD-Kamera und ausgelegt, eine Höhe eines Stapels von Werkstücken in dem zweiten Lagerbereich 13 zu ermitteln. In a further embodiment, the manufacturing system 1 has a second sensor for the second storage area 13 for measuring the height of a stack of workpieces. The second sensor 17 for height measurement is, for example, a LIDAR sensor or an RGBD camera and is designed to determine a height of a stack of workpieces in the second storage area 13.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Fertigungssystem mindestens eine weitere Kamera 17. auf. Die Kameras 9, 17 sind so angebracht, dass die Kameras 9, 17 über ihre Sichtfelder verschiedene Bereiche des Fertigungssystems überwachen, beispielsweise die erste Arbeitsfläche 5, die zweite Arbeitsfläche 6, den ersten Lagerbereich 7, den zweiten Lagerbereich 13, und/oder den Roboter 2 auf der Schiene 4.In a further embodiment, the manufacturing system has at least one further camera 17. The cameras 9, 17 are attached in such a way that the cameras 9, 17 monitor different areas of the manufacturing system via their fields of view, for example the first work surface 5, the second work surface 6, the first storage area 7, the second storage area 13, and / or the robot 2 on rail 4.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine weitere Kamera und/oder ein weiterer Laser-Sensor zur Werkstück-Messung direkt an dem Roboter 2 oder dem Manipulator 3 montiert. Der weitere Lasersensor ist beispielsweise ausgelegt, um die Dicke des Werkstücks 8 zu messen.In a further embodiment, a further camera and/or a further laser sensor for workpiece measurement is mounted directly on the robot 2 or the manipulator 3. The further laser sensor is designed, for example, to measure the thickness of the workpiece 8.
zeigt in einer perspektivischen Ansicht die erste Arbeitsfläche 5. Die erste Arbeitsfläche 5 ist als ein Saugtisch mit einem Gestell 28 ausgestaltet. Die Arbeitsfläche 5 weist Sauglöcher 25 auf. Durch die Sauglöcher 25 kann Luft angesaugt werden, so dass das Werkstück 8 bei Aufliegen auf der Arbeitsfläche 5 durch einen Unterdruck festgehalten wird. Auf einem Saugloch kann ein Deckel 26 oder ein Blocksauger 27 angeordnet werden. Der Deckel 26 verschließt das Saugloch, so dass für dieses das Festhalten des Werkstücks 8 ausgeschaltet und deaktiviert ist. Der Blocksauger 27 spezifiziert mit weiteren Blocksaugern Aufsatzpunkte für das Werkstück 8. Das Werkstück 8 wird beim Aufliegen auf dem Blocksauger 27 durch ein durch den Blocksauger 27 geführtes Saugloch mittels des Unterdrucks festgehalten und somit das unter dem Blocksauger 27 angeordnete Saugloch aktiv. Eine Ansteuerung und eine Bestimmung, ob ein Saugloch aktiviert oder deaktiviert ist, erfolgt algorithmisch, indem beispielsweise eine Kostenfunktion optimiert wird, mit der das Festhalten des Werkstücks 8 anhand durchzuführender Bearbeitungsschritte und damit verbundener Kräfte auf das Werkstück 8 berechnet wird. shows the first work surface 5 in a perspective view. The first work surface 5 is designed as a suction table with a frame 28. The work surface 5 has suction holes 25. Air can be sucked in through the suction holes 25, so that the workpiece 8 is held in place by a negative pressure when it rests on the work surface 5. A lid 26 or a suction block 27 can be arranged on a suction hole. The cover 26 closes the suction hole, so that the holding of the workpiece 8 is switched off and deactivated. The suction block 27 specifies attachment points for the workpiece 8 with additional suction blocks. When the workpiece 8 rests on the suction block 27, it is held in place by means of the negative pressure through a suction hole guided through the suction block 27 and thus the suction hole arranged under the suction block 27 becomes active. A control and a determination as to whether a suction hole is activated or deactivated is carried out algorithmically, for example by optimizing a cost function with which the holding of the workpiece 8 is calculated based on the processing steps to be carried out and the associated forces on the workpiece 8.
zeige eine schematische Darstellung des Roboters 2 auf der Schiene 4. Der Roboter 2 weist an dem Manipulator 3 mit Roboterarm die Wechseleinheit 12 mit dem Werkzeug 11 auf. show a schematic representation of the robot 2 on the rail 4. The robot 2 has the changing unit 12 with the tool 11 on the manipulator 3 with a robot arm.
zeigt eine Ausführungsform des Werkzeugs 12, das als ein Werkstückgreifer 30 ausgestaltet ist. Der Werkstückgreifer 30 weist ein Grundgestell 31, eine Steckkupplung 32 für pneumatische Schläuche, eine erste Schnellwechselkupplungshälfte 33 und eine Flächensaugleiste 34 auf. Beispielsweise weist der Werkstückgreifer 30 zwei, drei oder mehrere Flächensaugleisten auf. Die Flächensaugleiste 34 ist unterseitig zu dem Grundgestell 31 angeordnet. Über einen Schlauch ist die Flächensaugleiste 34 mit der Steckkupplung 32 verbunden. Über die Steckkupplung 32 führt eine Saugverbindung zu der ersten Schnellwechselkupplungshälfte 33. Die erste Schnellwechselkupplungshälfte 33 weist eine Mediendurchführung für Druckluft-Verbindungen und/oder elektrische Verbindungen auf. shows an embodiment of the tool 12, which is designed as a workpiece gripper 30. The workpiece gripper 30 has a base frame 31, a plug-in coupling 32 for pneumatic hoses, a first quick-change coupling half 33 and a surface suction bar 34. For example, the workpiece gripper 30 has two, three or more surface suction strips. The surface suction strip 34 is arranged on the underside of the base frame 31. The surface suction strip 34 is connected to the plug-in coupling 32 via a hose. A suction connection leads to the first quick-change coupling half 33 via the plug-in coupling 32. The first quick-change coupling half 33 has a media feedthrough for compressed air connections and/or electrical connections.
Die Flächensaugleiste 34 ist ausgelegt, um ein Werkstück 8, das beispielsweise eine flächige Seite aufweist, anzusaugen und zu heben. Das Werkstück 8 kann beispielsweise eine geglättete Platte, eine Grobspanplatte (OSB-Platte), eine Leichtsbauplatte oder eine Kunststoffplatte sein. Ein Unterdruck für die Flächensaugleiste 34 wird beispielsweise durch Druckluft mit Hilfe von Venturi-Düsen erzeugt. Beispielsweise ist das Grundgestell 31 aus Aluminium-System-Profilen.The surface suction bar 34 is designed to suck and lift a workpiece 8, which has a flat side, for example. The workpiece 8 can be, for example, a smoothed board, a coarse chipboard (OSB board), a lightweight board or a plastic board. A negative pressure for the surface suction bar 34 is generated, for example, by compressed air using Venturi nozzles. For example, the base frame 31 is made of aluminum system profiles.
zeigt den über die erste Schnellwechselkupplungshälfte 33 mit der Wechseleinheit 11 verbundenen Werkstückgreifer 30 in einer Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Wechseleinheit 11 als eine Spindel ausgelegt, die eine zweite Schnellwechselkupplungshälfte 19 und einen Anschluss 18 zur Anbindung an den Roboterarm des Manipulators 3 aufweist. Die zweite Schnellwechselkupplungshälfte 19 ist als Gegenstück zu der ersten Schnellwechselkupplungshälfte 33 ausgelegt, so dass der Roboter durch Anfahren der zweiten Schnellwechselkupplungshälfte 19 an die erste Schnellwechselkupplungshälfte 33 des Werkzeugs 12 automatisch kuppeln kann. Die erste Schnellwechselkupplungshälfte 33 und die zweite Schnellwechselkupplungshälfte 19 sind im gekuppelten Zustand pneumatisch verriegelt. Die erste Schnellwechselkupplungshälfte 33 und die zweite Schnellwechselkupplungshälfte 19 weisen Medienanschlüsse auf, die automatisch kuppelbar sind. Die Medienanschlüsse sind beispielsweise für Druckluft und/oder elektrische und/oder elektronische Verbindungen ausgelegt. shows the workpiece gripper 30 connected to the changing unit 11 via the first quick-change coupling half 33 in one embodiment. According to this embodiment, the changing unit 11 is designed as a spindle which has a second quick-change coupling half 19 and a connection 18 for connection to the robot arm of the manipulator 3. The second quick-change coupling half 19 is designed as a counterpart to the first quick-change coupling half 33, so that the robot can automatically couple to the first quick-change coupling half 33 of the tool 12 by moving the second quick-change coupling half 19. The first quick-change coupling half 33 and the second quick-change coupling half 19 are pneumatically locked in the coupled state. The first quick-change coupling half 33 and the second quick-change coupling half 19 have media connections that can be coupled automatically. The media connections are designed, for example, for compressed air and/or electrical and/or electronic connections.
zeigt einen Deckelgreifer 40 als eine weitere Ausführungsform des Werkzeugs 12. Der Deckelgreifer 40 weist eine Welle 41, einen Flansch 42, einen oder mehrere Saugzapfen 43, einen Rotor 44, einen oder mehrere Nippel 45, eine oder mehrere Säulen 46, einen oder mehrere Vakuumsauggreifer 47, einen oder mehrere Zapfen 48 und eine Werkzeugannahme 49 auf. Der Rotor 44 ist über eine zentrale Welle über eine Lagerkombination gelagert. Eine Säule bildet zusammen mit einem Vakuumsauggreifer einen Arm. Der Deckelgreifer 40 verfügt beispielsweise über vier Arme. In anderen Ausführungsformen weist der Deckelgreifer eine andere Anzahl an Armen, beispielsweise 8, 12 oder 16 Arme auf. shows a lid gripper 40 as a further embodiment of the tool 12. The lid gripper 40 has a shaft 41, a flange 42, one or more suction pins 43, a rotor 44, one or more nipples 45, one or more columns 46, one or more vacuum suction grippers 47, one or more pins 48 and a tool holder 49. The rotor 44 is mounted on a central shaft via a bearing combination. A column forms an arm together with a vacuum suction cup. The lid gripper 40 has, for example, four arms. In other embodiments, the lid gripper has a different number of arms, for example 8, 12 or 16 arms.
Der Vakuumsauggreifer 47 ist zum Entnehmen und zum Verschließen von einer Abdeckung, beispielsweise des Deckels 26, einer Saugbohrung der Arbeitsfläche 5 ausgelegt. Über eine Drehdurchführung ist der Vakuumsauggreifer 47 an eine Vakuumzuführung über den Saugzapfen 45 angeschlossen. Über die Vakuumzuführung ist der Vakuumsauggreifer 47 mit einem Vakuum beaufschlagbar, so dass der Vakuumsauggreifer 47 die Abdeckung 26 festhalten und loslassen kann. Der Rotor 44 ist über die Werkzeugannahme 49 mit der Wechseleinheit 11 anschließbar.The vacuum suction gripper 47 is designed for removing and closing a cover, for example the lid 26, of a suction hole in the work surface 5. The vacuum suction gripper 47 is connected to a vacuum supply via the suction pin 45 via a rotary feedthrough. The vacuum suction gripper 47 can be subjected to a vacuum via the vacuum supply, so that the vacuum suction gripper 47 can hold and release the cover 26. The rotor 44 can be connected to the changing unit 11 via the tool holder 49.
zeigt den Deckelgreifer 40 angeschlossen an die Wechseleinheit 11. Die Wechseleinheit 11 weist einen Antrieb 21 auf, der entsprechend einem Servomotor zur rotatorischen Positionierung der Vakuumsauggreifer 47 über der Abdeckung, beispielsweise den Deckel 26, ausgelegt ist. Der Antrieb 21 der Wechseleinheit 11 ist mit der Werkzeugannahme 49 des Deckelgreifers 40 verbunden. Eine Vakuumzuführung von der Wechseleinheit 11 zu dem Deckelgreifer 40 erfolgt über den Saugzapfen 43. shows the lid gripper 40 connected to the changing unit 11. The changing unit 11 has a drive 21 which is designed in accordance with a servo motor for the rotational positioning of the vacuum suction grippers 47 over the cover, for example the lid 26. The drive 21 of the changing unit 11 is connected to the tool holder 49 of the lid gripper 40. A vacuum supply from the changing unit 11 to the lid gripper 40 takes place via the suction pin 43.
zeigt ein Deckelmagazin 60. Das Deckelmagazin 60 weist ein Magazinrohr 61, einen Schieber 62, eine Grundplatte 63, eine Schiene 64, eine Entnahmeposition 65 und ein Abwurfloch 66 auf. shows a cover magazine 60. The cover magazine 60 has a magazine tube 61, a slide 62, a base plate 63, a rail 64, a removal position 65 and a discharge hole 66.
Das Deckelmagazin ist ausgelegt, um Deckel aus dem Magazinrohr 61 über eine Bewegung des Schiebers 62 auf der Entnahmeposition 65 bereitzustellen. Der Schieber 62 ist auf der Schiene 64 geführt und automatisch bewegbar, so dass die Entnahmeposition 65 unter das Magazinrohr 61 bewegbar ist und einen Deckel aufnehmen kann und die Entnahmeposition 65 unter dem Magazinrohr 61 verschiebbar ist, so dass der Deckel für den Deckelgreifer 40 über einen Vakuumsauggreifer 47 aufnehmbar ist. Der Vakuumsauggreifer 47 kann einen Deckel über dem Abwurfloch 66 positionieren und loslassen, so dass dieser Deckel durch das Abwurfloch 66 in dem Magazinrohr 61 aufgenommen wird.The lid magazine is designed to provide lids from the magazine tube 61 to the removal position 65 via a movement of the slide 62. The slide 62 is guided on the rail 64 and can be moved automatically, so that the removal position 65 can be moved under the magazine tube 61 and can accommodate a lid and the removal position 65 can be moved under the magazine tube 61 so that the lid for the lid gripper 40 can be moved over a Vacuum suction pad 47 can be picked up. The vacuum suction gripper 47 can position and release a lid over the ejection hole 66 so that this lid is received through the ejection hole 66 in the magazine tube 61.
zeigt einen Umsetzgreifer 50 als eine weitere Ausführungsform des Werkzeugs 12. Der Umsetzgreifer 50 weist eine dritte Schnellwechselkupplungshälfte 51, einen Flansch 52, vier Greiferbacken 53, einen Greifer 54 beispielsweise in Form eines Vier-Finger-Zentrischgreifers, einen induktiven Sensor 55, eine elektrische Medienzuführung 56, einen Adapter 57, einen oder mehrere Pneumatikschläuche 58, eine Steckkupplung 59 und eine pneumatische Medienzuführung auf. shows a transfer gripper 50 as a further embodiment of the tool 12. The transfer gripper 50 has a third quick-change coupling half 51, a flange 52, four gripper jaws 53, a gripper 54, for example in the form of a four-finger centric gripper, an inductive sensor 55, an electrical media supply 56, an adapter 57, one or more pneumatic hoses 58, a plug-in coupling 59 and a pneumatic media supply.
zeigt den Umsetzgreifer 50 angekoppelt an die Wechseleinheit 11. Der Vier-Finger-Zentrischgreifer 54 ist ausgelegt, den Blocksauger 27 zu greifen und zu lösen. Die dritte Schnellwechselkupplungshälfte 51 ist zum Andocken an die zweite Schnellwechselkupplungshälfte 19 der Wechseleinheit 11 ausgelegt. Die dritte Schnellwechselkupplungshälfte 51 weist eine Mediendurchführung für Pneumatik und Elektrik zur Betätigung und Überwachung des Greifers 54 auf. shows the transfer gripper 50 coupled to the changing unit 11. The four-finger centric gripper 54 is designed to grip and release the suction block 27. The third quick-change coupling half 51 is designed for docking with the second quick-change coupling half 19 of the changing unit 11. The third quick-change coupling half 51 has a media feedthrough for pneumatics and electrics for actuating and monitoring the gripper 54.
Zwei zusammenpassende Schnellwechselkupplungshälften, beispielsweise die zweite Schnellwechselkupplungshälfte 19 und die erste Schnellwechselkupplungshälfte 33 oder die zweite Schnellwechselkupplungshälfte 19 und die dritte Schnellwechselkupplungshälfte 51, bilden eine Wechselkupplung.Two matching quick-change coupling halves, for example the second quick-change coupling half 19 and the first quick-change coupling half 33 or the second quick-change coupling half 19 and the third quick-change coupling half 51, form an interchangeable coupling.
zeigt ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren 300 zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem bewegbaren Roboter mit einem Manipulator und einem Eingabebereich. Das erste Verfahren 300 weist fünf Verfahrensschritte 301, 302, 303, 304, 305 auf. shows a first method 300 according to the invention for machining a workpiece with a movable robot with a manipulator and an input area. The first method 300 has five method steps 301, 302, 303, 304, 305.
In dem ersten Verfahrensschritt 301 des ersten Verfahrens 300 wird mittels einer Bildanalyse eines mittels einer Kamera aufgenommenen Bilds erkannt, ob ein Werkstück in dem Eingabebereich vorliegt. Beispielsweise ist die Kamera die erste Kamera 9, der Eingabebereich der zweite Lagebereich 13 und das Werkstück 8 gemäß . Beispielsweise erfolgt die Bildanalyse über eine Segmentierung des Bilds über traditionelle Bildverarbeitungsmethoden wie beispielsweise Kantendetektion, Templatematching, Wasserscheidentransformation, GraphCuts oder Methoden aus dem Bereich des Deep Learnings, beispielsweise Convolutional Neural Networks.In the first method step 301 of the first method 300, an image analysis of an image recorded by a camera is used to determine whether a workpiece is present in the input area. For example, the camera is the first camera 9, the input area is the second position area 13 and the workpiece is 8 according to . For example, image analysis is carried out by segmenting the image using traditional image processing methods such as edge detection, template matching, watershed transformation, GraphCuts or methods from the field of deep learning, such as convolutional neural networks.
In dem zweiten Verfahrensschritt 302 des ersten Verfahrens 300 wird eine Eigenschaft des erkannten Werkstücks ermittelt. Beispielsweise ist die Eigenschaft eine Form, eine Größe, eine Textur, eine Farbe oder eine Abweichung zu einem Referenzwerkstück oder eine Kombination der aufgezählten Eigenschaften. Die Eigenschaft kann für eine Klassifizierung des Werkstücks verwendet werden. Für die Bestimmung der Eigenschaften können Bildverarbeitungsverfahren und Klassifikationsverfahren eingesetzt werden, beispielsweise Texturanalyse, Merkmalsextraktion, neuronale Netze, Support-Vektor-Maschinen und/oder Entscheidungsbäume.In the second method step 302 of the first method 300, a property of the recognized workpiece is determined. For example, the property is a shape, a size, a texture, a color or a deviation from a reference workpiece or a combination of the properties listed. The property can be used to classify the workpiece. Image processing methods and classification methods can be used to determine the properties, for example texture analysis, feature extraction, neural networks, support vector machines and/or decision trees.
In dem dritten Verfahrensschritt 303 des ersten Verfahrens 300 wird das Werkstück aus dem Eingabebereich mit dem Manipulator des Roboters aufgenommen. Für eine Steuerung des Roboters werden Methoden der Roboterkontrolle und des Robotersehens eingesetzt. Als Manipulator kann beispielsweise der Werkstückgreifer 30 verwendet werden.In the third method step 303 of the first method 300, the workpiece is picked up from the input area using the robot's manipulator. Methods of robot control and robot vision are used to control the robot. The workpiece gripper 30, for example, can be used as a manipulator.
In dem vierten Verfahrensschritt 304 des ersten Verfahrens 300 wird das Werkstück aus dem Eingabebereich in einen Lagerbereich bewegt anhand seiner im zweiten Verfahrensschritt ermittelten Eigenschaft. Beispielsweise kann die Eigenschaft die Größe des Werkstücks sein, beispielsweise eine Fläche einer Platte, anhand deren Größe dann ein Bereich für einen Stapel gewählt wird, in dem das Werkstück bewegt wird. Zur Ermittlung des Lagerbereichs, in dem das Werkstück bewegt wird, dient beispielsweise ein Entscheidungsbaum, in dem als Parameter die ermittelte Eigenschaft verwendet wird.In the fourth method step 304 of the first method 300, the workpiece is moved from the input area into a storage area based on its property determined in the second method step. For example, the property can be the size of the workpiece, for example an area of a plate, the size of which is then used to select an area for a stack in which the workpiece is moved. To determine the storage area in which the workpiece is moved, a decision tree is used, for example, in which the determined property is used as a parameter.
In dem fünften Verfahrensschritt 305 des ersten Verfahrens 300 wird das Werkstück von dem Roboter in dem Lagerbereich abgelegt, der in dem vierten Verfahrensschritt 304 ermittelt wurde.In the fifth method step 305 of the first method 300, the workpiece is placed by the robot in the storage area that was determined in the fourth method step 304.
zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren 400 zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem bewegbaren Roboter mit einem Manipulator und einer Arbeitsfläche. Das zweite Verfahren weist zehn Verfahrensschritte 401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410 auf. shows a second method 400 according to the invention for machining a workpiece with a movable robot with a manipulator and a work surface. The second method has ten method steps 401, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 408, 409, 410.
In dem ersten Verfahrensschritt 401 des zweiten Verfahrens 400 wird ein Auftrag eingegeben. Der Auftrag legt das Ergebnis fest, das eine Bearbeitung des Werkstücks zu erreichen hat. Die Eingabe des Auftrags kann beispielsweise über eine Computerdatei oder über ein Benutzungsschnittstelle erfolgen.In the first method step 401 of the second method 400, an order is entered. The order specifies the result that must be achieved by machining the workpiece. The order can be entered, for example, via a computer file or via a user interface.
In dem zweiten Verfahrensschritt 402 des zweiten Verfahrens 400 wird der Auftrag ausgewertet dahingehend, dass eine Abfolge von Arbeitsschritten für den Roboter festgelegt wird. Beispielsweise werden Daten aus der eingegebenen Computerdatei ausgewertet, indem über ein mathematisches Optimierungsverfahren oder über ein mittels Einlernens generiertes neuronalen Netz die Arbeitsschritte für den Roboter ermittelt werden.In the second method step 402 of the second method 400, the order is evaluated to determine a sequence of work steps for the robot. For example, data from the entered computer file is evaluated by determining the work steps for the robot using a mathematical optimization process or a neural network generated by learning.
In dem dritten Verfahrensschritt 403 des zweiten Verfahrens 400 wird eine Lagerbelegung ausgewertet. Beispielsweise erfolgt die Auswertung dahingehend, dass auf eine gespeicherte Information über Inhalte eines Lagers zurückgegriffen wird oder diese Information über eine Sensorauswertung, beispielsweise eines Kamerabilds einer Kamera, aus dem Lager ermittelt wird. Anhand der Lagerbelegung und/oder des Auftrags wird ein geeignetes Werkstück gewählt.In the third method step 403 of the second method 400, a warehouse occupancy is evaluated. For example, the evaluation takes place in such a way that stored information about the contents of a warehouse is accessed or this information is determined from the warehouse via a sensor evaluation, for example a camera image from a camera. A suitable workpiece is selected based on the warehouse occupancy and/or the order.
Im dem vierten Verfahrensschritt 404 des zweiten Verfahrens 400 wird eine Spannsituation für die Arbeitsfläche ermittelt. Es werden die im zweiten Verfahrensschritt 402 festgelegten Arbeitsschritte dahingehend analysiert, dass nach einer Bearbeitung des Werkstücks, durch beispielsweise Zerschneiden oder Zersägen, zusammenhängende Bereiche des Werkstücks identifiziert werden. Für die zusammenhängenden Bereiche wird ermittelt, ob ein Saugloch angeschaltet oder ausgeschalten werden kann, um einen jeden Bereich auf der Arbeitsfläche durch Unterdruck festzuhalten.In the fourth method step 404 of the second method 400, a clamping situation for the work surface is determined. The work steps defined in the second method step 402 are analyzed in such a way that after processing the workpiece, for example by cutting or sawing, contiguous areas of the workpiece are identified. For the contiguous areas, it is determined whether a suction hole can be switched on or off in order to hold each area on the work surface using negative pressure.
In dem fünften Verfahrensschritt 405 des zweiten Verfahrens 400 führt der Roboter automatisch die zu der ermittelten Spannsituation notwendige Belegung auf der Arbeitsfläche durch, indem der Roboter mit seinem Manipulator Vakuumspanner und/oder Abdeckungen auf den Sauglöchern platziert.In the fifth method step 405 of the second method 400, the robot automatically carries out the occupation on the work surface necessary for the determined clamping situation by using its manipulator to place vacuum clamps and/or covers on the suction holes.
In dem sechsten Verfahrensschritt 406 des zweiten Verfahrens 400 nimmt der Roboter das Werkstück auf, transportiert das Werkstück zu der Arbeitsfläche und legt das Werkstück auf der Arbeitsfläche ab. Dabei findet durchgängig eine Analyse der Position, Ausrichtung und Lage des Werkstücks statt, beispielsweise über eine Bildanalyse von mittels einer Kamera aufgenommenen Bildern. Anhand dieser Analyse wird das Werkstück auf der Arbeitsfläche ausgerichtet.In the sixth method step 406 of the second method 400, the robot picks up the workpiece, transports the workpiece to the work surface and places the workpiece on the work surface. An analysis of the position, orientation and position of the workpiece takes place throughout, for example via image analysis of images recorded by a camera. Based on this analysis, the workpiece is aligned on the work surface.
Im dem siebten Verfahrensschritt 407 des zweiten Verfahrens 400 wird das Werkstück über das Anschalten eines Unterdrucks festgehalten.In the seventh method step 407 of the second method 400, the workpiece is held in place by switching on a negative pressure.
In dem achten Verfahrensschritt 408 des zweiten Verfahrens 400 bearbeitet der Roboter mit dem Manipulator das Werkstück gemäß den in dem Auftrag festgelegten Schritten.In the eighth method step 408 of the second method 400, the robot processes the workpiece with the manipulator in accordance with the steps specified in the order.
In dem neunten Verfahrensschritt 409 des zweiten Verfahrens 400 wird der Unterdruck deaktiviert und das Werkstück gelöst.In the ninth method step 409 of the second method 400, the negative pressure is deactivated and the workpiece is released.
Im dem zehnten Verfahrensschritt 410 des zweiten Verfahrens 400 wird das bearbeitete Werkstück von dem Roboter aufgenommen, auf eine andere Fläche transportiert und auf der anderen Fläche abgelegt.In the tenth method step 410 of the second method 400, the machined workpiece is picked up by the robot, transported to another surface and placed on the other surface.
In einer weiteren Ausführungsform des zweiten Verfahrens 400 führt der Roboter während des fünften Verfahrensschritts 405, vor dem und während des siebten Verfahrensschritts 407 und vor dem zehnten Verfahrensschritt 410 einen automatischen Wechsel des Manipulators durch. Beispielsweise wird während des fünften Verfahrensschritts 405 der Roboter einen Umsetzgreifer als Werkzeug zum Bewegen der Vakuumspanner und einen Deckelgreifer zum Herausnehmen oder Einsetzen von Abdeckungen auf die Sauglöcher wählen. Beispielsweise wird nach dem siebten Verfahrensschritt 407 und nach dem zehnten Verfahrensschritt 410 der Roboter einen Werkstückgreifer als Werkzeug wählen. Beispielsweise wird der Roboter während des siebten Verfahrensschritts 407 weitere Werkzeuge wie automatische Sägen oder Bohrer wählen.In a further embodiment of the second method 400, the robot carries out an automatic change of the manipulator during the fifth method step 405, before and during the seventh method step 407 and before the tenth method step 410. For example, during the fifth method step 405, the robot will select a transfer gripper as a tool for moving the vacuum clamps and a cover gripper for removing or inserting covers onto the suction holes. For example, after the seventh method step 407 and after the tenth method step 410, the robot will select a workpiece gripper as a tool. For example, during the seventh method step 407, the robot will select additional tools such as automatic saws or drills.
zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Verfahren 500 zur automatischen Ermittlung einer Spannsituation für ein Werkstück auf einer Arbeitsfläche. Das dritte Verfahren 500 weist drei Schritte 501, 502 und 503 auf. shows a third method 500 according to the invention for automatically determining a clamping situation for a workpiece on a work surface. The third method 500 has three steps 501, 502 and 503.
In dem ersten Verfahrensschritt 501 des dritten Verfahrens 500 werden Schnittlinien für die Bearbeitung und/oder Zerteilung an einem Werkstück eingegeben. Die Eingabe erfolgt beispielsweise durch eine Computerdatei oder eine Benutzungsschnittstelle. Entlang der Schnittlinien wird das Werkstück bearbeitet, beispielsweise wird eine Platte zersägt oder zerschnitten.In the first method step 501 of the third method 500, cutting lines for machining and/or cutting a workpiece are entered. The input takes place, for example, through a computer file or a user interface. The workpiece is processed along the cutting lines, for example a panel is sawed or cut.
In dem zweiten Verfahrensschritt 502 des dritten Verfahrens 500 findet eine Auswertung statt, welche Bereiche nach einer Zerteilung entlang der Schnittlinien des Werkzeugs zusammenhängen. Dies kann beispielsweise über computerunterstützte Geometrieverfahren erfolgen.In the second method step 502 of the third method 500, an evaluation takes place as to which areas are connected after cutting along the cutting lines of the tool. This can be done, for example, using computer-aided geometry methods.
In dem dritten Verfahrensschritt 503 des dritten Verfahrens 500 wird eine Spannsituation zum Festhalten der zusammenhängenden Bereiche des Werkstücks auf der Arbeitsfläche ermittelt. Eine Spannsituation ergibt sich aus aktivierten Saugöffnungen und deaktivierten Saugöffnungen. Die aktivierten Saugöffnungen halten einen Bereich des Werkstücks fest, in dem Vakuumspanner über durchgeleitete Saugöffnungen den Bereich ansaugen. Deaktivierte Saugöffnungen halten einen Bereich nicht fest und sind über Einsatz von Abdeckungen auf Saugöffnungen ausgeschaltet. Die ermittelte Spannsituation hält Bedingungen ein, dass ein zusammenhängender Bereich nach der Zerteilung getrennt festgehalten wird und/oder dass eine Platzierung der Vakuumspanner einen Sicherheitsabstand zu den Schnittlinien aufweist. Die Ermittlung der Spannsituation erfolgt beispielsweise über evolutionäre Algorithmen, die passende Aktivierungen und Deaktivierungen der Saugöffnungen für die Bedingungen finden.In the third method step 503 of the third method 500, a clamping situation for holding the contiguous areas of the workpiece on the work surface is determined. A clamping situation results from activated suction openings and deactivated suction openings. The activated suction openings hold an area of the workpiece in which vacuum clamps suck the area via passed suction openings. Disabled suction vents do not hold an area and are turned off by using covers on suction vents. The clamping situation determined complies with the conditions that a contiguous area is held separately after cutting and/or that the vacuum clamps are placed at a safe distance from the cutting lines. The clamping situation is determined, for example, using evolutionary algorithms that find suitable activations and deactivations of the suction openings for the conditions.
und zeigen exemplarische Spannsituationen mit Vakuumspannern 27 und abgedeckten Sauglöchern 26 auf einer Arbeitsfläche 5 im Grundriss. Die Sauglöcher, die unterhalb der Vakuumspanner 27 liegen, sind aktiviert. Die abgedeckten Sauglöcher 26 sind deaktiviert. Die Schnittlinien 29 zeigen Ergebnisse eines Aussägens eines Mittelstücks aus einem Werkstück, beispielsweise einer Platte. and show exemplary clamping situations with vacuum clamps 27 and covered suction holes 26 on a work surface 5 in the floor plan. The suction holes located below the vacuum clamps 27 are activated. The covered suction holes 26 are deactivated. The cutting lines 29 show the results of sawing out a center piece from a workpiece, for example a plate.
In einer weiteren Ausführungsform des zweiten Verfahrens 400 wird in dem vierten Verfahrensschritt 404 das dritte erfindungsgemäße Verfahren 500 durchgeführt.In a further embodiment of the second method 400, the third method 500 according to the invention is carried out in the fourth method step 404.
In jedem Verfahrensschritt der drei Verfahren 300, 400, 500 kann aufgrund eines Fehlers abgebrochen werden und eine Fehlermeldung beispielsweise über ein Ausgabegerät erfolgen.In each method step of the three methods 300, 400, 500, an error can be aborted and an error message can be sent, for example, via an output device.
PatentdokumentePatent documents
DE102017104246A1 DE102017104246A1
EP3693820A1 EP3693820A1

Claims (11)

  1. Fertigungssystem (1) zur Bearbeitung eines Werkstücks (8), 
wobei das Fertigungssystem (1) eine Steuereinheit (10), einen bewegbaren Roboter (2) mit einem Manipulator (3) und eine Arbeitsfläche (5) aufweist, 
wobei der Manipulator (3) eine Wechseleinheit (11) zum automatischen Anbringen eines Werkzeugs (12) aufweist, 
dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinheit (11) eine Schnellwechselkupplungshälfte (19) aufweist, dass das Werkzeug (12) eine weitere Schnellwechselkupplungshälfte (33, 51) aufweist und dass die Schnellwechselkupplungshälften (19, 33, 51) eine Wechselkupplung ausbilden, wobei die Wechseleinheit (11) mit dem Werkzeug (12) funktional angekuppelt ist. Manufacturing system (1) for processing a workpiece (8), the manufacturing system (1) having a control unit (10), a movable robot (2) with a manipulator (3) and a work surface (5), the manipulator (3) a changing unit (11) for automatically attaching a tool (12), characterized in that the changing unit (11) has a quick-change coupling half (19), that the tool (12) has a further quick-change coupling half (33, 51) and that the quick-change coupling halves (19, 33, 51) form an interchangeable clutch, the interchangeable unit (11) being functionally coupled to the tool (12).
  2. Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (12) als ein Werkstückgreifer (30) ausgelegt ist, wobei der Werkstückgreifer (30) mindestens einen Flächensauger (34) aufweist.Manufacturing system (1) according to claim 1, characterized in that the tool (12) is designed as a workpiece gripper (30), the workpiece gripper (30) having at least one surface suction cup (34).
  3. Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug als ein Umsetzgreifer (50) ausgelegt ist, wobei der Umsetzgreifer (50) einen Greifer (54) mit mindestens eine Greiferbacke (53) aufweist.Manufacturing system (1) according to claim 1, characterized in that the tool is designed as a transfer gripper (50), the transfer gripper (50) having a gripper (54) with at least one gripper jaw (53).
  4. Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechseleinheit (11) einen koppelbaren Antrieb (21) und ein mit dem Antrieb (21) koppelbares Werkzeug (12) aufweist, wobei das Werkzeug als ein Deckelgreifer (40) ausgelegt ist und wobei der Deckelgreifer (40) mindestens einen Vakuumsauggreifer (47) aufweist.Manufacturing system (1) according to claim 1, characterized in that the changing unit (11) has a drive (21) that can be coupled and a tool (12) that can be coupled to the drive (21), the tool being designed as a lid gripper (40) and wherein the lid gripper (40) has at least one vacuum suction gripper (47).
  5. Fertigungssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungssystem (1) ein Deckelmagazin (60) aufweist, wobei das Deckelmagazin eine Entnahmeposition (65), einen Schieber (62), ein Magazinrohr (51) und ein Abwurfloch (66) aufweist. Manufacturing system (1) according to claim 4, characterized in that the manufacturing system (1) has a cover magazine (60), the cover magazine having a removal position (65), a slide (62), a magazine tube (51) and a discharge hole (66). having.
  6. Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (5) Saugöffnungen (25) zum Festhalten des Werkstücks (8) aufweist.Manufacturing system (1) according to claim 1, characterized in that the work surface (5) has suction openings (25) for holding the workpiece (8).
  7. Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigungssystem (1) eine Kamera (9) aufweist, wobei die Kamera (9) mit der Steuereinheit (10) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (10) ausgelegt ist, Bilder der Kamera (9) auszuwerten und anhand der ausgewerteten Bilder den Roboter (2) zu steuern. Manufacturing system (1) according to claim 1, characterized in that the manufacturing system (1) has a camera (9), the camera (9) being connected to the control unit (10), the control unit (10) being designed to capture images of the Evaluate the camera (9) and control the robot (2) based on the evaluated images.
  8. Fertigungssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das das Fertigungssystem (1) einen Sensor (16) zur Bestimmung einer Höhe eines Werkstücks (8) und/oder eines Stapels von Werkstücken aufweist. Manufacturing system (1) according to claim 1, characterized in that the manufacturing system (1) has a sensor (16) for determining a height of a workpiece (8) and/or a stack of workpieces.
  9. Verfahren (300) zur Bearbeitung eines Werkstücks (8) mit einem bewegbaren Roboter (2) mit einem Manipulator (3) und einem Eingabebereich (13) mit den Schritten
    - Erkennung (301) des Vorhandenseins eines Werkstücks (8) in dem Eingabebereich (13),
    - Erkennung (302) einer Eigenschaft des Werkstücks (8) in dem Eingabebereich (13),
    - Aufnehmen (303) des Werkstücks (8) aus einem Eingabebereich (13),
    - Bewegen (304) des Werkstücks (8) aus dem Eingabebereich (13) in einen anhand der Eigenschaft des Werkstücks (8) ermittelten Lagerbereich (7) und
    - Ablegen (305) des Werkstücks (8) in dem Lagerbereich (7).    Method (300) for processing a workpiece (8) with a movable robot (2) with a manipulator (3) and an input area (13) with the steps
    - Detection (301) of the presence of a workpiece (8) in the input area (13),
    - Detection (302) of a property of the workpiece (8) in the input area (13),
    - picking up (303) the workpiece (8) from an input area (13),
    - Moving (304) the workpiece (8) from the input area (13) into a storage area (7) determined based on the properties of the workpiece (8) and
    - Depositing (305) the workpiece (8) in the storage area (7).
  10. Verfahren (400) zur Bearbeitung eines Werkstücks (8) mit einem bewegbaren Roboter (2) mit einem Manipulator (3) und einer Arbeitsfläche (5) mit den Schritten
    - Eingabe (401) eines Auftrags zur Bearbeitung des Werkstücks (8),
    - Auswertung (402) des Auftrags zur Bearbeitung des Werkstücks (8),
    - Auswertung (403) einer Lagerbelegung und eine Auswahl eines Werkstücks (8) anhand des Auftrags,
    - automatische Ermittlung (404) einer Spannsituation für die Arbeitsfläche (5),
    - automatische Belegung (405) von Vakuumspannern (27) und/oder Abdeckungen (26) auf der Arbeitsfläche (5),
    - Aufnehmen, Transportieren, Ablegen (406) des Werkstücks (8) auf der Arbeitsfläche (5) bei durchgängiger Analyse der Position des Werkstücks (8) über Bildanalyse,
    - Festhalten (407) des Werkstücks (8) auf der Arbeitsfläche durch Anschalten eines Unterdrucks,
    - Bearbeitung (408) des Werkstücks (8) gemäß dem Auftrag,
    - Lösen (409) des Werkstücks auf der Arbeitsfläche (5) durch Ausschalten des Unterdrucks,
    - Aufnehmen, Transportieren, Ablegen (410) des bearbeiteten Werkstücks (8) auf einer Fläche.    Method (400) for processing a workpiece (8) with a movable robot (2) with a manipulator (3) and a work surface (5) with the steps
    - Entering (401) an order for processing the workpiece (8),
    - Evaluation (402) of the order for processing the workpiece (8),
    - Evaluation (403) of a warehouse occupancy and a selection of a workpiece (8) based on the order,
    - automatic determination (404) of a clamping situation for the work surface (5),
    - automatic assignment (405) of vacuum clamps (27) and/or covers (26) on the work surface (5),
    - Picking up, transporting, placing (406) the workpiece (8) on the work surface (5) with continuous analysis of the position of the workpiece (8) via image analysis,
    - holding (407) the workpiece (8) on the work surface by switching on a negative pressure,
    - Processing (408) of the workpiece (8) according to the order,
    - loosening (409) the workpiece on the work surface (5) by switching off the negative pressure,
    - Picking up, transporting, placing (410) the processed workpiece (8) on a surface.
  11. Verfahren (500) zur automatischen Ermittlung einer Spannsituation für ein Werkstück (8) auf einer Arbeitsfläche (5) mit den Schritten
    - Eingabe (501) von Schnittlinien (29) zum Zerteilen eines Werkstücks (8),
    - Auswertung (501) einer Zerteilung des Werkstücks (8) anhand der Schnittlinien (29) in zusammenhängende Bereiche,
    - Zuordnung (502) der Bereiche zu einer Spannsituation, wobei die Spannsituation aus aktivierten Saugöffnungen mittels Vakuumspannern (27) und deaktivierten Saugöffnungen mittels Abdeckungen (26) derart ermittelt wird, dass die zusammenhängenden Bereiche nach Durchführung der Zerteilung getrennt gespannt sind und die Vakuumspanner (27) einen Sicherheitsabstand zu den Schnittlinien (29) aufweisen.     Method (500) for automatically determining a clamping situation for a workpiece (8) on a work surface (5) with the following steps
    - Input (501) of cutting lines (29) for cutting a workpiece (8),
    - Evaluation (501) of a division of the workpiece (8) into coherent areas based on the cutting lines (29),
    - Assignment (502) of the areas to a clamping situation, the clamping situation being determined from activated suction openings using vacuum clamps (27) and deactivated suction openings using covers (26) in such a way that the contiguous areas are clamped separately after the division has been carried out and the vacuum clamps (27 ) have a safety distance from the cutting lines (29).
PCT/EP2022/065922 2022-06-11 2022-06-11 Manufacturing system and method for machining a workpiece WO2023237218A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2022/065922 WO2023237218A1 (en) 2022-06-11 2022-06-11 Manufacturing system and method for machining a workpiece

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2022/065922 WO2023237218A1 (en) 2022-06-11 2022-06-11 Manufacturing system and method for machining a workpiece

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023237218A1 true WO2023237218A1 (en) 2023-12-14

Family

ID=82163566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/065922 WO2023237218A1 (en) 2022-06-11 2022-06-11 Manufacturing system and method for machining a workpiece

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023237218A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3040494A (en) * 1960-06-13 1962-06-26 Ralph F Anderson Lid feeding apparatus
EP2067568A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Type-variable production line
DE102017104246A1 (en) 2017-03-01 2018-09-06 ARRTSM GmbH Autonomous production line
DE102018128953A1 (en) * 2017-11-28 2019-05-29 Fanuc Corporation PROCESSING SYSTEM
EP3693820A1 (en) 2019-02-07 2020-08-12 Arrtsm Gmbh Method for producing a finished product from a blank

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3040494A (en) * 1960-06-13 1962-06-26 Ralph F Anderson Lid feeding apparatus
EP2067568A1 (en) * 2007-12-05 2009-06-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Type-variable production line
DE102017104246A1 (en) 2017-03-01 2018-09-06 ARRTSM GmbH Autonomous production line
DE102018128953A1 (en) * 2017-11-28 2019-05-29 Fanuc Corporation PROCESSING SYSTEM
EP3693820A1 (en) 2019-02-07 2020-08-12 Arrtsm Gmbh Method for producing a finished product from a blank

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015015094B4 (en) Cooperation system with machine tool and robot
EP0216261B1 (en) Machine tool
DE102013018222B4 (en) Object-taking device and method for picking up an object
DE102017104246B4 (en) Autonomous production line
DE102017110035A1 (en) machine tool
DE102018002518B4 (en) Machine tool system and motion process
EP3409419B1 (en) Method and device for machining the edge of an optical lens
JPH02160458A (en) Production of metallic sheet or the
CN105922082A (en) Intelligent robot machining line and intelligent robot machining method
EP3455009A1 (en) Method for filling a rivet cartridge with rivet elements
DE102020203643A1 (en) TRANSFER DEVICE AND FEEDING SYSTEM
DE3941756C2 (en)
DE60219267T2 (en) Gripping unit for the automated machining of workpieces, and apparatus and method with such a unit
DE102020121086A1 (en) Machine tool system
DE102019102212A1 (en) Tire grab
EP2163342B1 (en) Method and device for monitoring
WO2018073312A1 (en) Positionable robot cell, manufacturing device having a manufacturing apparatus and having a positionable robot cell, and method for operating such a positionable robot cell
DE102019109718B4 (en) Working robot system and working robot
WO2023237218A1 (en) Manufacturing system and method for machining a workpiece
WO2019145146A1 (en) Machine tool and method for preparing processing of a material-removing rotational tool
US20060128272A1 (en) Automated drill bit re-sharpening and verification system
WO2018210722A1 (en) Feeding device and feeding method
EP2080585B1 (en) Monitoring device
WO2015198295A1 (en) Device for producing a bent part and methods for producing a bent part
EP3444685A1 (en) Machining cell and method for equipping a machining sell

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22733066

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1