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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Konfiguration eines Industrieroboters mit einer seriellen Kinematik oder einer Parallelkinematik oder einer Kombination aus einer seriellen Kinematik und einer Parallelkinematik, welche eine Roboterbasis, mindestens einen Roboterarm mit Armantrieb und eine einen Effektor aufnehmende Effektorhalterung umfasst.
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Industrieroboter mit serieller Kinematik, mit Parallelkinematik oder mit einer Kombination aus einer seriellen Kinematik und einer Parallelkinematik dienen zum Positionieren und Bewegen eines Effektors im Raum. Sie sind mit einer ortsfest oder auf einer beweglichen Plattform angeordneten Roboterbasis und einer Effektorhalterung zur Aufnahme eines Effektors ausgestattet. Als Effektor wird beispielsweise ein Greifer, ein Werkzeug oder ein Maschinenelement eingesetzt. Die Bewegung der Effektorhalterung relativ zu der Roboterbasis erfolgt mittels mindestens eines Roboterarms, welcher mit einem Armantrieb ausgestattet ist. Bei einem Industrieroboter mit serieller Kinematik handelt es sich beispielsweise um einen Knickarmroboter oder um einen Scara-Roboter. Letzterer wird auch als horizontaler Gelenkarmroboter bezeichnet. Der Aufbau eines Industrieroboters mit serieller Kinematik ähnelt einem menschlichen Arm. Bei einem Industrieroboter mit Parallelkinematik sind zwei, drei oder mehr Roboterarme vorgesehen. Dabei ist jeder der Roboterarme einer Parallelkinematik mit einem Ende an der Roboterbasis und mit seinem anderen Ende an der Effektorhalterung aufgenommen. Die Effektorhalterung kann auch als Trägerelement, als Werkzeugträger oder Plattform bezeichnet werden. Durch die aufeinander abgestimmte Bewegung der angetriebenen Roboterarme kann ein an der Effektorhalterung angeordneter Effektor gezielt in mehreren Dimensionen im Raum bewegt werden. Die Roboterarme der Parallelkinematik bewirken eine räumliche Parallelogrammführung der Effektorhalterung. Dabei tragen alle Arme gleichzeitig und damit parallel zur Bewegung der Effektorhalterung bei.
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Die Positionierung der Effektorhalterung mit einem daran angeordneten Effektor erfolgt im Raum mittels des mindestens einen Roboterarms. Eine Bewegung der Effektorhalterung relativ zum Roboterarm sowie eine Bewegung des Effektors oder Teile des Effektors relativ zur Effektorhalterung erfolgt mittels mindestens einer Effektor-Antriebsachse. Sie ermöglichen beispielsweise eine Drehung des Effektors oder das Öffnen und Schließen eines als Greifer ausgebildeten Effektors. Diese Effektor-Antriebsachsen werden auch als Handachsen bezeichnet. Wenn der mindestens eine Roboterarm die Effektorhalterung in Bezug auf drei Achsen bewegt, werden die Effektor-Antriebsachsen auch als 4., 5. und 6. Achse bezeichnet.
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Industrierobotertypen werden danach unterschieden, ob sie eine serielle Kinematik, eine Parallelkinematik oder eine Kombination aus einer seriellen Kinematik und einer Parallelkinematik aufweisen. Beispiele für Industrierobotertypen sind ein Knickarmroboter, welcher eine serielle Kinematik aufweist, eine Parallelkinematik mit zwei Freiheitsgraden und eine Parallelkinematik mit drei Freiheitsgraden. Als Unterscheidungsmerkmal dient bei einem Industrieroboter ferner die Anzahl seiner Freiheitsgrade. Diese bestimmt sich aus der Anzahl der Achsen der Kinematik und der Anzahl der Effektor-Antriebsachsen. Darüber hinaus werden Industrieroboter durch ihre technischen Eigenschaften definiert. Hierzu zählen insbesondere die Nenntraglast und die Größe des Arbeitsbereichs.
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Sind eine bestimmte Anwendung und ein Einsatzbereich eines Industrieroboters vorgegeben, so erfolgt die Konfiguration des Industrieroboters anhand der technischen Eigenschaften, die aus der Anwendung und dem Einsatzgebiet resultieren. So sind beispielsweise durch die Anwendung eine bestimmte Traglast und die Größe des Arbeitsbereichs vorgegeben. Weitere technische Eigenschaften können eine bestimmte Umgebungstemperatur, eine Anforderung an die Präzision oder an die Hygiene sein. Die angestrebte optimale Konfiguration eines Industrieroboters anhand der Vorgaben, die sich aus der Anwendung und dem Einsatzbereich ergeben, erfordern ein entsprechendes fachliches Wissen und eine gewisse Erfahrung. Beispielsweise müssen technischen Ausführungen insbesondere zu den Besonderheiten der einzelnen Industrierobotertypen und Industrierobotermodelle bekannt sein. Darüber hinaus sind für eine optimale Konfiguration häufig tiefergehende fachliche Kenntnisse notwendig. Bei der Konfiguration des Industrieroboters muss der Anwender entscheiden, welches Industrierobotermodell einer vorgegebenen Anzahl an verschiedenen Industrierobotermodellen hinsichtlich seiner Konstruktion, Wirkung und Funktionalität am besten zu der vorgegebenen Anwendung und dem vorgegebenen Einsatzbereich passt. Bestimmte gestellte Anforderungen an einen Industrieroboter werden von einzelnen Industrierobotermodellen teilweise nur in einem bestimmten Umfang erfüllt. Diese Beurteilung setzt jedoch ein gewisses Maß an fachlichen Kenntnissen des Anwenders voraus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine einfache, schnelle und zuverlässige Konfiguration eines Industrieroboters anhand vorgegebener technischen Eigenschaften ermöglicht, ohne dass hierzu ein besonderes fachliches Wissen benötigt wird.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Tabelle erstellt wird, in der verschiedene vorgegebene Industrierobotermodelle in Abhängigkeit von ihrem Industrierobotertyp und ihrer Anzahl an Freiheitsgraden enthalten sind. Dabei können die verschiedenen Industrierobotertypen den Zeilen der Tabelle zugeordnet sein und die Anzahl der Freiheitsgrade den Spalten der Tabelle. Umgekehrt ist es auch möglich, die Industrierobotertypen den Spalten zuzuordnen und die Anzahl der Freiheitsgrade den Zeilen. Die Industrierobotertypen werden nach Art ihrer Roboterkinematik unterschieden: serielle Kinematik, Parallelkinematik oder Kombination aus serieller Kinematik und Parallelkinematik. Darüber hinaus wird zusätzlich zu der Tabelle eine Liste mit bestimmten Werten oder Bereichen von technischen Eigenschaften der Industrierobotermodelle erstellt, welche in der Tabelle enthalten sind. Zu jedem Industrierobotermodell werden in der Tabelle Werte oder Bereiche der technischen Eigenschaften hinterlegt, die das betreffende Industrierobotermodell aufweist. Dabei können die technischen Eigenschaften der einzelnen Industrierobotermodelle so in der Tabelle hinterlegt sein, dass sie für den Benutzer sichtbar oder unsichtbar sind. Darüber hinaus können die technischen Eigenschaften so in der Tabelle hinterlegt sein, dass sie dem Benutzer nur dann angezeigt werden, wenn der Benutzer die entsprechenden Informationen durch Eingabe eines Befehls „mehr Informationen“ angezeigt werden. Die Liste der technischen Eigenschaften wird derart mit der Tabelle verknüpft, dass bei einer Auswahl eines Wertes oder eines Bereichs der technischen Eigenschaften in der Liste dasjenige Industrierobotermodell in der Tabelle angezeigt wird, dessen technische Eigenschaft den ausgewählten Wert aufweist oder in dem ausgewählten Bereich liegt. Der Anwender erhält auf diese Weise im Anschluss an die Eingabe der technischen Eigenschaften, die der Industrieroboter aufgrund seiner Anwendung und seines Einsatzbereichs aufweisen muss, eine Übersicht derjenigen Industrierobotermodelle, die die von ihm vorgegebenen technischen Eigenschaften aufweisen. Hierzu benötigt der Anwender keine besonderen technischen Kenntnisse und kein Fachwissen zu Industrierobotern.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Liste der technischen Eigenschaften neben der Nenntraglast und der Größe des Arbeitsbereichs mindestens eine Eigenschaft aus der folgenden Aufzählung: Verwendungsbereich, Werkzeugbetätigung, Werkzeugwechsel-System, Umgebungstemperatur, enge Anordnung mehrerer Industrieroboter am Einsatzort, überlappenden Anordnung mehrerer Industrieroboter am Einsatzort, Präzision, vergrößerter Arbeitsbereich in einer Raumrichtung, Effektorantriebsachsen. Dabei sind zu jeder technischen Eigenschaft in der Liste der technischen Eigenschaften mehrere bestimmte Werte oder Bereiche oder Ausprägungen angegeben. So können für bestimmte technische Eigenschaften wie beispielsweise die Umgebungstemperatur Bereiche angegeben werden: erhöhte Umgebungstemperatur und Raumtemperatur. Auch bei der Präzision können Bereiche angegeben werden: erhöhte Präzision, keine besonderen Anforderungen an die Präzision. Ein vergrößerter Arbeitsbereich in einer Raumrichtung betrifft in der Regel die z-Richtung. Der Benutzer kann aus der Liste der technischen Eigenschaften eine oder mehrere Eigenschaften auswählen, die für seine Anwendung relevant sind.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens eine der technischen Eigenschaften, welche in den Feldern der Tabelle zu den Industrierobotermodellen hinterlegt sind, angezeigt, wenn das dem Feld zugeordnete Industrierobotermodell ausgewählt wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in den Feldern der Tabelle zu jedem Industrierobotermodell zusätzlich zu den technischen Eigenschaften weitere technische Parameter hinterlegt. Diese technischen Parameter werden bei Auswahl des zugehörigen Industrierobotermodells angezeigt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die technischen Parameter mindestens einen Parameter aus der folgenden Aufzählung: serielle Kinematik, Parallelkinematik, Anzahl der translatorischen Freiheitsgrade, der rotatorischen Freiheitsgrade, Ausprägung der Quersteifigkeit, Bauweise, Baubreite, Montageort, Werkzeugwechselsystem, Hygieneanforderungen, Schmierstoffe.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung hängt die Anzahl der Freiheitsgrade der Industrierobotermodelle von der Anzahl der Effektorantriebsachsen ab.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfassen die technischen Parameter den Verlauf der geometrischen Achsen der Effektorantriebsachsen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind in mindestens einem Feld der Tabelle mindestens zwei Industrierobotermodelle enthalten. Die beiden Industrierobotermodelle stimmen hinsichtlich des Industrierobotertyps und der Anzahl der Freiheitsgrade überein. Sie unterscheiden sich hinsichtlich mindestens einer technischen Eigenschaft oder eines technischen Parameters.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung unterscheiden sich die mindestens zwei in einem Feld der Tabelle enthaltenen Industrierobotermodelle im Verlauf der geometrischen Achse mindestens einer Effektorantriebsachse.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die verschiedenen Verläufe der geometrischen Achsen mindestens einer Effektorantriebsachse angezeigt, wenn das Feld der Tabelle mit mindestens zwei enthaltenen Industrierobotermodelle ausgewählt wird. Auf diese Weise erhält der Anwender eine besonders anschauliche Darstellung der Industrierobotermodelle.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bei Auswahl eines Feldes der Tabelle das zugehörige Industrierobotermodell in Bewegung angezeigt wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in der Liste der technischen Eigenschaften mindestens ein Bereich durch Eingabe ausgewählt, in den eine durch eine vorgegebene Anwendung des zu konfigurierenden Industrieroboters vorgegebene technische Eigenschaft passt, dass in der Tabelle mindestens ein Industrierobotermodell angezeigt wird, dessen technischen Eigenschaften in dem durch Eingabe ausgewählten Bereich der technischen Eigenschaften liegt und dass dieses Industrierobotermodell durch Eingabe ausgewählt und konfiguriert wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden nach der Auswahl mindestens eines Bereichs oder eines Wertes oder einer Ausprägung der technischen Eigenschaften mehrere Industrierobotermodelle in der Tabelle angezeigt, welche diese Anforderung erfüllen. Durch Auswahl mindestens eines weiteren Bereichs oder eines weiteren Wertes oder einer weiteren Ausprägung der technischen Eigenschaften in der Liste wird die Anzahl der in der Tabelle anzeigten Industrierobotermodelle reduziert.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden nach der Auswahl mindestens eines Bereichs der technischen Eigenschaften mehrere Industrierobotermodelle in der Tabelle angezeigt. Die Konfiguration des Industrieroboters erfolgt anhand der in den Tabellenfeldern der angezeigten Industrierobotermodelle hinterlegten und angezeigten technischen Eigenschaften und/ oder technischen Parametern.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Figurenliste
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
- 1 Tabelle der Industrierobotermodelle mit Liste der technischen Eigenschaften,
- 2 Liste der technischen Eigenschaften gemäß 1 mit Angabe der zugehörigen Bereiche,
- 3 Tabelle und Liste gemäß 1 und 2 mit Eingabe von technischen Eigenschaften,
- 4 Tabelle und Liste gemäß 1 und 2 mit Eingabe eines gegenüber 3 anderen Arbeitsbereich.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Tabelle 1 mit Zeilen 3 und Spalten 4 und eine Liste 2 mit technischen Eigenschaften dargestellt. In der Tabelle 2 sind in den Zeilen 3 verschiedene Roboterkinematiken in Abhängigkeit von ihrem Freiheitsgrad aufgeführt: eine serielle Roboterkinematik, welche als Knickarm bezeichnet ist, eine Parallelkinematik mit drei Freiheitsgraden, die als Delta bezeichnet ist, und eine Parallelkinematik mit zwei Freiheitsgraden, die als Duopod bezeichnet ist. In den Spalten 4 der Tabelle 1 ist die Anzahl der Freiheitsgrade angegeben, die sich aus der Summe der Freiheitsgrade der Kinematik und der Freiheitsgrade der Effektorantriebsachsen ergibt. Die Abkürzung DoF steht dabei für die englische Bezeichnung Degree of Freedom. In der Tabelle sind insgesamt acht Industrierobotermodelle in Abhängigkeit von ihrem Industrierobotertyp und in Abhängigkeit von der Anzahl der Freiheitsgrade in den Feldern 5 der Tabelle angeordnet.
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In der Tabelle 2 sind verschiedene technische Eigenschaften der Industrierobotermodelle, welche in der Tabelle 1 aufgeführt sind, angegeben. In 2 sind einige dieser technischen Eigenschaften konkretisiert. So wird die Eigenschaft Verwendungsbereich in Feld 6 der Liste 2 lediglich unterschieden in Bezug auf ein Standarddesign oder ein sonstiges Design. Die Nenntraglast in Feld 7 wird in fünf Bereiche unterteilt: 0,5 kg, 1 kg, 3 kg, 6 kg und 12 kg. Der Arbeitsbereich in Feld 8 der Liste 2 wird in sechs Bereiche unterteilt: 200mm, 400mm, 500mm, 600mm, 750mm, 800mm und 900mm. Bei der Eigenschaft Werkzeugbetätigung in Feld 9 wird nur danach unterschieden, ob sie gewünscht ist oder nicht. Entsprechendes gilt für die nachfolgenden Eigenschaften: Werkzeugwechsel-System, Erhöhte Umgebungstemperatur, Enge Anordnung/ überlappende Anordnung, erhöhte Präzision, vergrößerter z-Arbeitsbereich.
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Zur Konfiguration eines Industrieroboters gibt der Benutzer die technischen Eigenschaften, die aus einer vorgegebenen Anwendung resultieren, in die Liste 2 der technischen Eigenschaften ein. Die Liste ist mit der Tabelle 1 verknüpft. Die technischen Eigenschaften der in den Feldern 5 der Tabelle 1 dargestellten Industrierobotermodelle sind in der Tabelle 1 hinterlegt. Sobald ein Benutzer bestimmte technische Eigenschaften in die Liste 2 eingegeben hat, werden diejenigen Industrierobotermodelle in der Tabelle 1 hervorgehoben, die die ausgewählten technischen Eigenschaften aufweisen. In der Tabelle 1 in 1 sind exemplarisch zwei Industrierobotermodelle hervorgehoben: es handelt sich um einen Industrieroboter mit Parallelkinematik mit drei und mit vier Freiheitsgraden. Alle anderen Industrierobotermodelle in den übrigen Feldern der Tabelle 1 sind nicht hervorgehoben. Dies bedeutet, dass sie die technischen Eigenschaften, die der Benutzer in die Liste 2 eingegeben hat, nicht aufweisen. In dem angedeuteten Koordinatensystem neben den Roboterkinematiken in Tabelle 1 ist dargestellt, welche Bewegungen der zugehörige Industrieroboter ausführt. Bei dem in Figur hervorgehobenen Industrierobotermodell mit vier Freiheitsgraden 4DoF ist dargestellt, um welche der drei Raumachsen die Effektorantriebsachse bewegt wird. Wenn der Benutzer eines der hervorgehobenen Industrierobotermodelle auswählt, werden ihm die ausgewählten technischen Eigenschaften sowie gegebenenfalls weitere technische Eigenschaften und Parameter des betreffenden Industrierobotermodells angezeigt. Dies ist in den 3 und 4 dargestellt. Die in der Tabelle 1 in 1 hellgrau dargestellten Industrierobotermodelle erfüllen mindestens eine der von dem Benutzer ausgewählten technischen Eigenschaften nicht. Der Benutzer kann diese Industrierobotermodelle daher nicht weiter auswählen.
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3 zeigt die Tabelle 1 und die Liste 2, wobei in der Liste 2 in Feld 6 ein Standard Design, in Feld 7 als Nenntraglast 1 kg und in Feld 8 als Arbeitsbereich 750mm ausgewählt wurden. Bei diesen technischen Eigenschaften wird in der Tabelle 1 nur ein einziges Industrierobotermodell in Feld 10 hervorgehoben. Nur dieses Industrierobotermodell erfüllt die in Liste 2 angegebenen technischen Eigenschaften. In dem Kasten 11 unter der Tabelle 1 werden die technischen Eigenschaften und sonstigen Parameter des in Tabelle 1 hervorgehobenen Industrierobotermodells angezeigt. Der Benutzer kann sich bei Bedarf weitere Informationen anzeigen lassen. Die Konfiguration des Industrieroboters erfolgt, indem der Benutzer das hervorgehobene Industrierobotermodell auswählt.
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In 4 ist in Liste 2 ein Arbeitsbereich von 600mm angegeben. In diesem Fall werden in der Tabelle 1 die Industrierobotermodelle in den Feldern 5 und 12 hervorgehoben. Die zu diesen Industrierobotermodellen gehörenden technischen Eigenschaften und Parameter werden in den Kästen 13, 14, 15 unter der Tabelle 1 angezeigt. Im Unterschied zu 3 hat der Benutzer hier die Auswahl zwischen drei verschiedenen Industrierobotermodellen.
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Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tabelle
- 2
- Liste der technischen Eigenschaften
- 3
- Zeile
- 4
- Spalte
- 5
- Feld der Tabelle
- 6
- Feld der Liste
- 7
- Feld der Liste
- 8
- Feld der Liste
- 9
- Feld der Liste
- 10
- Feld der Tabelle
- 11
- Kasten mit zusätzlichen Informationen
- 12
- Feld in der Tabelle
- 13
- Kasten mit zusätzlichen Informationen
- 14
- Kasten mit zusätzlichen Informationen
