DE102015002433B4 - Method for operating a gripping system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Aufnehmen eines Bauteils (20) mittels eines Greifsystems mit einem Roboter, an welchem eine Greifvorrichtung (10) angeordnet ist, wobei die Greifvorrichtung (10) zum Aufnehmen unterschiedlicher Bauteile (20), mit mehreren an einem Rahmen (12) angeordneten Greifmodulen (14), welche jeweils ein mittels eines jeweiligen Arbeitszylinders (16) ausfahrbares Greifelement (18) aufweisen, mittels welchem eine Anziehungskraft zum Halten der Bauteile (20) aufbringbar ist, wobei die Greifvorrichtung (10) eine Steuereinrichtung aufweist, mittels welcher die Arbeitszylinder (16) und die Greifelemente (18) zum Aufnehmen der Bauteile (20) ansteuerbar sind dadurch gekennzeichnet, dass falls das aufzunehmende Bauteil (20) stehend angeordnet ist, die Steuereinrichtung das Greifsystem derart ansteuert, dass folgende Schritte nacheinander durchgeführt werden:- die Greifvorrichtung (10) wird mittels des Roboters mit einem derartigen Abstand zu dem Bauteil (20) angeordnet, dass die jeweiligen Greifelemente (18) durch Ausfahren der Arbeitszylinder (16) an das Bauteil (20) anlegbar sind;- zumindest eines der Greifelemente (18) wird zum Aufbringen der Anziehungskraft angesteuert;- die jeweiligen Arbeitszylinder (16) werden so weit ausgefahren, bis erfasst wird, dass alle Greifelemente (18) an dem Bauteil (20) anliegen;- die bislang noch nicht zum Aufbringen der Anziehungskraft angesteuerten Greifelemente (18) werden zum Aufbringen der Anziehungskraft angesteuert;- das Bauteil (20) wird mittels des Greifsystems entnommen.Method for picking up a component (20) by means of a gripping system with a robot, on which a gripping device (10) is arranged, the gripping device (10) for picking up different components (20), with several gripping modules (12) arranged on a frame (12). 14), which each have a gripping element (18) which can be extended by means of a respective working cylinder (16) and by means of which an attractive force can be applied to hold the components (20), the gripping device (10) having a control device by means of which the working cylinders (16 ) and the gripping elements (18) controllable for picking up the components (20) are characterized in that if the component (20) to be picked up is arranged upright, the control device controls the gripping system in such a way that the following steps are carried out one after the other: the gripping device (10 ) is arranged by means of the robot at such a distance from the component (20) that the respective G tire elements (18) can be placed against the component (20) by extending the working cylinder (16); - at least one of the gripping elements (18) is controlled to apply the force of attraction; - the respective working cylinders (16) are extended until it is detected that all gripping elements (18) are in contact with the component (20); - the gripping elements (18) which have not yet been activated to apply the attractive force are activated to apply the attractive force; - the component (20) is removed by means of the gripping system.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren um Betreiben eines Greifsystems.The invention relates to a method for operating a gripping system.
In der Automobilproduktion werden in automatisierten Fertigungsstraßen unterschiedliche empfindliche Bauteile, wie beispielsweise Motorhauben, Türbeplankungsteile und dergleichen mittels Greifvorrichtungen aufgenommen. Aufgrund der teilweise stark unterschiedlichen Geometrien der Bauteile müssen bisher bauteilspezifisch konstruierte Greiferlösungen verwendet werden. Die jeweils bauteilspezifische Konstruktion von Greiferlösungen ist relativ teuer und zeitaufwendig.In automobile production, different sensitive components, such as engine hoods, door paneling parts and the like, are picked up by means of gripping devices in automated production lines. Due to the sometimes very different geometries of the components, gripper solutions designed specifically for the component have to be used up to now. The component-specific construction of gripper solutions is relatively expensive and time-consuming.
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Die Greifvorrichtung weist dabei eine Steuereinrichtung auf, mittels welcher die Arbeitszylinder und die Greifelemente zum Aufnehmen der Bauteile ansteuerbar sind.The gripping device has a control device by means of which the working cylinders and the gripping elements for picking up the components can be controlled.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher Bauteile mit unterschiedlichen Geometrien mit ein und derselben Greiferlösung aufgenommen werden können.It is therefore the object of the present invention to provide a solution by means of which components with different geometries can be picked up with one and the same gripper solution.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Greifsystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a method for operating a gripping system with the features of
Die Greifvorrichtung zum Aufnehmen unterschiedlicher Bauteile umfasst mehrere an einem Rahmen angeordnete Greifmodule, welche jeweils ein mittels eines jeweiligen Arbeitszylinders ausfahrbares Greifelement aufweisen, mittels welchem eine Anziehungskraft zum Halten der Bauteile aufbringbar ist, wobei die Greifvorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, mittels welcher die Arbeitszylinder und die Greifelemente zum Aufnehmen der Bauteile ansteuerbar sind.The gripping device for picking up different components comprises several gripping modules arranged on a frame, each of which has a gripping element which can be extended by means of a respective working cylinder and by means of which an attractive force can be applied to hold the components Gripping elements for picking up the components are controllable.
Bei der Greifvorrichtung handelt es sich mit anderen Worten also um eine Art Standardgreifer, welcher baureihenübergreifend, zum Beispiel zur Handhabung von Bauteilen für unterschiedliche Kraftfahrzeugbaureihen, eingesetzt werden kann. Die geometrischen Unterschiede zwischen den einzelnen aufzunehmenden Bauteilen werden dabei im Vorfeld der Konstruktion und Herstellung der Greifvorrichtung baureihenübergreifend untersucht, sodass die Greifvorrichtung derart ausgebildet werden kann, dass mittels dieser unterschiedlichste Bauteile mit unterschiedlichen geometrischen Formen aufgenommen werden können. Mittels der jeweiligen Arbeitszylinder ist es möglich, die Greifelemente jeweils bauteilspezifisch soweit auszufahren, dass die Greifelemente unter Aufbringung der Anziehungskraft die Bauteile an unterschiedlichen Stellen halten können, sodass es möglich ist, mittels der Greifvorrichtung unterschiedliche Bauteile aufzunehmen. Die Greifvorrichtung kann somit baureihenübergreifend für Bauteile mit unterschiedlichen Geometrien verwendet werden, ohne dass jeweils bauteilspezifische Greifvorrichtungen konstruiert werden müssen. Dadurch kann eine erhebliche Kosten- und Zeitersparnis erzielt werden.In other words, the gripping device is a type of standard gripper which can be used across series, for example for handling components for different vehicle series. The geometric differences between the individual components to be picked up are examined in advance of the design and manufacture of the gripping device across all series, so that the gripping device can be designed in such a way that it can be used to pick up a wide variety of components with different geometric shapes. By means of the respective working cylinder, it is possible to extend the gripping elements in a component-specific manner to such an extent that the gripping elements can hold the components at different points while applying the force of attraction, so that it is possible to pick up different components by means of the gripping device. The gripping device can thus be used across series for components with different geometries, without each component-specific gripping device having to be constructed. As a result, considerable cost and time savings can be achieved.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Greifelemente als Saugelemente ausgebildet sind, mittels welchen ein Unterdruck zum Halten der Bauteile aufbringbar ist. Der Vorteil bei der Verwendung von Saugelementen liegt insbesondere darin, dass Bauteile aus unterschiedlichsten Materialien mittels der Greifelemente gehalten werden können.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the gripping elements are designed as suction elements, by means of which a negative pressure can be applied to hold the components. The advantage of using suction elements is, in particular, that components made of a wide variety of materials can be held by means of the gripping elements.
Eine alternative vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Greifelemente als Elektromagnete ausgebildet sind, mittels welchen eine Magnetkraft zum Halten der Bauteile aufbringbar ist. Mittels der Elektromagnete können auf besonders einfache und zuverlässige Weise ferromagnetische Bauteile gehalten werden.An alternative advantageous embodiment of the invention provides that the gripping elements are designed as electromagnets, by means of which a magnetic force can be applied to hold the components. Ferromagnetic components can be held in a particularly simple and reliable manner by means of the electromagnets.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Arbeitszylinder als Pneumatikzylinder ausgebildet sind. Pneumatikzylinder bringen eine Reihe von Vorteilen mit sich. Druckluftsysteme weisen im Vergleich zu hydraulischen Systemen zwar eine geringere Energiedichte auf, sie ist dennoch meist größer als bei vergleichbaren elektrischen Antrieben. Auf kleinem Bauraum können vergleichsweise hohe Kräfte erzielt werden. Mittels Pneumatikzylindern ist es zudem möglich, leistungslos die Bauteile bei einer konstanten Kraft zu halten. Darüber hinaus sind Pneumatikzylinder robust gegenüber Überlast und unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen. Darüber hinaus erlauben Pneumatikzylinder auch relativ hohe Arbeitsgeschwindigkeiten. Darüber hinaus ist die Viskosität von Druckluft im Vergleich zu hydraulischen Medien relativ gering, sodass nur sehr geringe Strömungsverluste in Rohren und Schlauchleitungen entstehen. Zudem können die Pneumatikzylinder auch dazu eingesetzt werden, falls die Greifelemente als Saugelemente ausgebildet sind, diese mit einem Unterdruck zum Halten der Bauteile zu beaufschlagen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the working cylinders are designed as pneumatic cylinders. Pneumatic cylinders have a number of advantages. Compressed air systems have a lower energy density compared to hydraulic systems, but they are still usually larger than with comparable electric drives. Comparatively high forces can be achieved in a small installation space. Pneumatic cylinders also make it possible to keep the components at a constant force without power. In addition, pneumatic cylinders are robust against overload and insensitive to temperature fluctuations. In addition, pneumatic cylinders also allow relatively high working speeds. In addition, the viscosity of compressed air is relatively low compared to hydraulic media, so that only very low flow losses occur in pipes and hose lines. In addition, the pneumatic cylinders can also be used, if the gripping elements are designed as suction elements, to apply a negative pressure to them in order to hold the components.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Greifvorrichtung eine Sensoreinrichtung aufweist, mittels welcher erfassbar ist, welche der Greifelemente in Kontakt mit dem aufzunehmenden Bauteil stehen. Dadurch kann die Greifvorrichtung besonders exakt angesteuert werden, um die unterschiedlichen Bauteile aufzunehmen.A further advantageous embodiment of the invention provides that the gripping device has a sensor device by means of which it is possible to detect which of the gripping elements are in contact with the component to be picked up. As a result, the gripping device can be controlled particularly precisely in order to pick up the different components.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Greifelemente oder die Greifmodule gelenkig, insbesondere mittels Kugel- oder Flexgelenken, gelagert sind. Dadurch können die Greifelemente oder die Greifmodule besonders einfach an unterschiedliche Geometrien von unterschiedlichen Bauteilen angepasst werden, sodass die Greifelemente auf besonders einfache Weise in Kontakt mit einer jeweiligen Bauteiloberfläche gebracht werden können, um die jeweiligen Bauteile zu halten.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the gripping elements or the gripping modules are mounted in an articulated manner, in particular by means of ball or flexible joints. As a result, the gripping elements or the gripping modules can be adapted particularly easily to different geometries of different components, so that the gripping elements can be brought into contact with a respective component surface in a particularly simple manner in order to hold the respective components.
Das Greifsystem umfasst einen Roboter, an welchem die erfindungsgemäße Greifvorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung angeordnet ist. Mittels des Roboters kann die Greifvorrichtung auf besonders einfache und exakte Weise bewegt werden, um die unterschiedlichen Bauteile aufzunehmen.The gripping system comprises a robot on which the gripping device according to the invention or an advantageous embodiment of the gripping device according to the invention is arranged. By means of the robot, the gripping device can be moved in a particularly simple and precise manner in order to pick up the different components.
Bei dem Verfahren zum Aufnehmen eines Bauteils mittels des Greifsystems werden der Roboter, die Arbeitszylinder und die Greifelemente mittels der Steuereinrichtung zum Aufnehmen des Bauteils angesteuert. Bauteile mit unterschiedlichsten Geometrien können somit mittels des Verfahrens durch eine entsprechende Ansteuerung des Roboters, der Arbeitszylinder und der Greifelemente aufgenommen werden.In the method for picking up a component by means of the gripping system, the robot, the working cylinders and the gripping elements are controlled by means of the control device for picking up the component. Components with a wide variety of geometries can thus be picked up by means of the method by appropriate control of the robot, the working cylinder and the gripping elements.
In erfindungsgemäßer Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass falls das aufzunehmende Bauteil auf einem Stapel von weiteren Bauteilen und/oder in einer Vorrichtung oder einer Ablage / einem Ladungsträger angeordnet ist, die Steuereinrichtung das Greifsystem derart ansteuert, dass folgende Schritte nacheinander durchgeführt werden:
- - die Arbeitszylinder werden vollständig ausgefahren;
- - die Arbeitszylinder werden drucklos geschaltet;
- - die Greifvorrichtung wird mittels des Roboters in Richtung des Bauteils bewegt, wobei die Bewegung des Roboters gestoppt wird und die Arbeitszylinder arretiert werden, sobald erfasst wird, dass alle Greifelemente an dem Bauteil anliegen;
- - das Bauteil wird mittels des Greifsystems von dem Stapel oder der Vorrichtung oder der Ablage / dem Ladungsträger entnommen, wobei das Bauteil mittels der Greifelemente gehalten wird.
- - the working cylinders are fully extended;
- - the working cylinders are depressurized;
- the gripping device is moved in the direction of the component by means of the robot, the movement of the robot being stopped and the working cylinders being locked as soon as it is detected that all gripping elements are in contact with the component;
- the component is removed from the stack or the device or the tray / load carrier by means of the gripping system, the component being held by means of the gripping elements.
Unter dem Begriff des Arretierens der Arbeitszylinder soll im Folgenden verstanden werden, dass die Kolbenstange der Arbeitszylinder geklemmt und damit an der Bewegung gehindert wird. Dies kann durch eine pneumatische oder eine mechanische Klemmung erreicht werden. Bei der pneumatischen Klemmung wird die Luft im Arbeitszylinder durch entsperrbare Rückschlagventile geklemmt.The term "locking the working cylinder" is to be understood in the following to mean that the piston rod of the working cylinder is clamped and thus prevented from moving. This can be achieved by pneumatic or mechanical clamping. With pneumatic clamping, the air in the working cylinder is clamped by releasable check valves.
Dadurch, dass die vollständig ausgefahrenen Arbeitszylinder drucklos geschaltet werden, kann der jeweilige Hub der Arbeitszylinder ohne Aufbringung einer schädlichen Kraft auf das gerade aufzunehmende Bauteil derart verändert werden, dass die jeweiligen Arbeitszylinder entsprechend der Bauteilgeometrie derart gestaucht werden, dass letztlich alle Greifelemente mit dem aufzunehmenden Bauteil in Kontakt gebracht werden können. Der Roboter drückt also die Greifvorrichtung derart auf das aufzunehmende Bauteil, dass die Arbeitszylinder je nach Geometrie des aufzunehmenden Bauteils unterschiedlich gestaucht werden. Der Roboter drückt die Greifvorrichtung dabei solange in Richtung des Bauteils beziehungsweise auf das Bauteil drauf, bis erfasst wird, dass alle Greifelemente an dem Bauteil anliegen. Anschließend werden die Arbeitszylinder arretiert, und die Greiferbewegung mittels des Roboters gestoppt. Anschließend kann der Entnahmevorgang des Bauteils beginnen.Because the fully extended working cylinders are switched to zero pressure, the respective stroke of the working cylinder can be changed without applying a damaging force to the component to be picked up in such a way that the respective working cylinders are compressed according to the component geometry in such a way that ultimately all gripping elements with the component to be picked up can be brought into contact. The robot thus presses the gripping device onto the component to be picked up in such a way that the working cylinders are compressed differently depending on the geometry of the component to be picked up. The robot presses the gripping device in the direction of the component or onto the component until it is detected that all the gripping elements are in contact with the component. Then the working cylinders are locked and the gripper movement is stopped by means of the robot. The component removal process can then begin.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass falls das aufzunehmende Bauteil stehend angeordnet ist, die Steuereinrichtung das Greifsystem derart ansteuert, dass folgende Schritte nacheinander durchgeführt werden:
- - die Greifvorrichtung wird mittels des Roboters mit einem derartigen Abstand zu dem Bauteil angeordnet, dass die jeweiligen Greifelemente durch Ausfahren der Arbeitszylinder an das Bauteil anlegbar sind;
- - zumindest eines der Greifelemente wird zum Aufbringen der Anziehungskraft angesteuert;
- - die jeweiligen Arbeitszylinder werden soweit ausgefahren, bis erfasst wird, dass alle Greifelemente an dem Bauteil anliegen;
- - die bislang noch nicht zum Aufbringen der Anziehungskraft angesteuerten Greifelemente werden zum Aufbringen der Anziehungskraft angesteuert;
- - das Bauteil wird mittels des Greifsystems entnommen.
- the gripping device is arranged by means of the robot at such a distance from the component that the respective gripping elements can be placed against the component by extending the working cylinder;
- - At least one of the gripping elements is activated to apply the force of attraction;
- - The respective working cylinders are extended until it is detected that all gripping elements are in contact with the component;
- the gripping elements that have not yet been activated to apply the attractive force are activated to apply the attractive force;
- - The component is removed by means of the gripping system.
Falls das zu entnehmende Bauteil stehend angeordnet ist, kann dieses üblicherweise keine Gegenkraft auf die Greifvorrichtung während eines Entnahmevorgangs ausüben. Dadurch, dass zumindest eines der Greifelemente zum Aufbringen der Anziehungskraft vor dem Ausfahren der Arbeitszylinder angesteuert wird, zieht das zumindest eine Greifelement beim Ausfahren der Arbeitszylinder das gerade aufzunehmende Bauteil an sich heran. Somit wird durch das zumindest eine Greifelement eine Haltekraft ausgeübt, mittels welcher das Bauteil gehalten wird, sodass die anderen Greifelemente durch Ausfahren der Arbeitszylinder ebenfalls an das Bauteil angelegt werden können. Somit ist es möglich, auch stehend angeordnete Bauteile mittels des Greifsystems aufzunehmen und zu entnehmen.If the component to be removed is arranged upright, it usually cannot exert any counterforce on the gripping device during a removal process. Because at least one of the gripping elements is activated to apply the force of attraction before the working cylinder is extended, the at least one gripping element pulls the component to be picked up towards itself when the working cylinder is extended. Thus, the at least one gripping element exerts a holding force, by means of which the component is held, so that the other gripping elements can also be applied to the component by extending the working cylinder. It is thus possible to pick up and remove components that are arranged upright by means of the gripping system.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and on the basis of the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified, but also in other combinations or on their own, without the scope of the Invention to leave.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine Perspektivansicht auf eine Greifvorrichtung mit mehreren an einem Rahmen angeordneten Greifmodulen, mittels welchen ein Bauteil aufgenommen ist; und in -
2 eine schematische Seitenansicht auf die Greifvorrichtung, während mittels der Greifvorrichtung das Bauteil aufgenommen wird.
-
1 a perspective view of a gripping device with a plurality of gripping modules arranged on a frame, by means of which a component is picked up; and in -
2 a schematic side view of the gripping device while the component is picked up by means of the gripping device.
Eine insgesamt mit
Statt der Saugelemente
Die Saugelemente
Die Greifvorrichtung
In
Die Greifvorrichtung
Sobald der linke Saugnapf
Beim Heranfahren der Greifmodule
Auch bei unterschiedlichen Geometrien der Bauteile
Nachfolgend wird eine alternative Verfahrensführung zum Aufnehmen des Bauteils
Die Greifvorrichtung
Mit anderen Worten wird das Bauteil
Alternativ ist es auch möglich, dass nur einige der Pneumatikzylinder
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