DE29910871U1

DE29910871U1 - Bördeleinrichtung

Info

Publication number: DE29910871U1
Application number: DE29910871U
Authority: DE
Original assignee: KUKA Schweissanlagen GmbH
Current assignee: KUKA Systems GmbH
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2009-06-29

Description

Anmelder:

KUKA Schweissanlagen GmbH Blücherstraße 144 D-86165 Augsburg

Vertreter:

Patentanwälte
Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Dipl.-Ing. Klaus Ernicke Schwibbogenplatz 2b D-86153 Augsburg

Datum:

Akte:

28.06.1999
772-908 er/sto

BESCHREIBUNG Börde!einrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bördeleinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Bördeleinrichtung ist aus der EP 0 525 759 und der EP 0 577 876 bekannt. Die Bördeleinrichtung ist mit einem mehrachsigen Industrieroboter ausgestattet, der an seiner Hand ein Bördelwerkzeug mit einer Bördelrolle führt. Bei der EP 0 525 759 wird zur exakten Führung der Bördelrolle am Bördelbett eine Schräge angebracht. Die EP 0 577 876 weist einen Bördelkopf mit einem federnd ausweichfähig gelagerten Rollenhalter auf. Die Bördelrolle wird über ihren Rollenträger mittels Federn oder einer Pneumatik beziehungsweise Hydraulik oder über einen Servoantrieb vorgespannt. Durch die federnde Rollenlagerung können in der Normalenrichtung Ungenauigkeiten in der programmierten Bahnführung oder am Werkstück kompensiert und die Normalkraft beim Bördeln weitgehend konstant gehalten werden. Die bekannte Rollenlagerung ist technisch aufwendig, da ein eigenes Stellglied, gegebenenfalls mit Antrieb, und eine eigene Steuerung benötigt wird. Der Bauaufwand und die Teilezahl sind entsprechend hoch. Die federnde Lagerung der Bördelrolle kann nur auf einen Wert eingestellt werden und läßt sich über der verfolgten Bördelbahn nicht verändern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere und flexiblere Bördeleinrichtung aufzuzeigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.

Mit der mehrachsig erfassenden Meßeinrichtung können verschiedene auf die Bördeleinrichtung rückwirkenden

physikalischen Bördelgrößen oder Zustandsgrößen gemessen werden, wobei über die Verbindung der Meßeinrichtung mit der Robotersteuerung eine entsprechende Nachregelung der Bahnführung möglich ist. Hierdurch können bauaufwendige Zusatzachsen am Bördelwerkzeug vermieden werden. Die notwendigen Bahn- und Orientierungskorrekturen können mit dem Roboter selbst über dessen Robotersteuerung in in mehreren Achsen durchgeführt werden. Außer der Werkzeugposition läßt sich auch die Werkzeugorientierung bei Bedarf verändern. Insbesondere können hierbei Orientierungsfehler, wie Schrägstellungen, Verdrehungen um die Normalenachse etc. festgestellt und korrigiert werden. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Bördeleinrichtung für Werkstücke mit kompliziert verlaufenden Bördelstellen beziehungsweise Bördelf1ansehen.

Die Meßeinrichtung hat den Vorteil, daß sie unterschiedliche physikalische Bördelgrößen, insbesondere Bördelkräfte oder Bördelmomente aufnehmen kann.

Gegebenenfalls können auch Wege oder andere Größen gemessen werden. Dadurch ist eine komplexe Überwachung des Bördelprozesses möglich. Außerdem können diese Meßwerte auch dank der Robotersteuerung besser und genauer verarbeitet werden.

Die üblicherweise auf ein oder mehreren prozessorgestützten Computern basierende Robotersteuerung kann komplexe Rechen- und Vergleichsoperationen durchführen. Außerdem können über geeignete Datenspeicher variierende und z.B. bahnabhängige Sollwerte für die verschiedenen Größen gespeichert und zum Vergleich herangezogen werden.

Die Meßeinrichtung kann je nach dem gewünschten Grad der Komplexität und Meßgenauigkeit unterschiedlich ausgebildet und angeordnet sein. Sie kann ein oder mehrere geeignete

Sensoren aufweisen, mit denen vorzugsweise Kräfte und/oder Momente in mehreren Achsen gemessen werden. Ein kombinierter Kraft-/Momentensensor kann Kräfte und Momente in drei translatorischen und drei rotatorischen Achsen 5 aufnehmen. Er baut klein und laßt sich günstigerweise zwischen Handflansch und Bördelwerkzeug anordnen.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben. 10

-A-

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Figur 1: in einer schematisierten Seitenansicht

eine Bördeleinrichtung mit einem Roboter -· und einem Bördelwerkzeug mit einer Meßeinrichtung und

&iacgr;&ogr; Figur 2: eine Detaildarstellung des Bördelwerkzeugs

mit der Meßeinrichtung.

Figur 1 zeigt in einer Schemadarstellung eine Bördeleinrichtung (1), die aus ein oder mehreren mehrachsigen Manipulatoren (2) mit jeweils mindestens einem Bördelwerkzeug (8) besteht, das von dem Manipulator (2) gegenüber einem vorzugsweise ortsfest angeordneten und gespannten Werkstück (6) mit ein oder mehreren Bördelflanschen (7) bewegt wird. Der Manipulator (2) ist vorzugsweise als mehrachsiger Industrieroboter ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform hat er sechs rotatorische Achsen. Die Achsenzahl kann auch größer oder kleiner sein. Der Manipulator oder Roboter (2) besitzt eine Robotersteuerung (5), über die seine Bewegungen und gegebenenfalls auch der Prozeßablauf des Bördeln gesteuert werden. Die Robotersteuerung (5) ist als rechnergestützte Steuerung mit ein oder mehreren Prozessoren, mehreren Schnittstellen für die Ein- und Ausgabe von Daten und mehreren Speichern für Betriebs-, Prozeß- und sonstige Daten ausgeführt. In der Robotersteuerung (5) ist der Bahnverlauf und der entsprechende Bewegungsablauf des Roboters (2) und des Bördelwerkzeugs (8) programmiert gespeichert.

Der Roboter (2) besitzt an seinem vorderen Ende eine Roboterhand (3) mit ein oder mehreren Bewegungsachsen. Abtriebsseitig hat die Roboterhand (3) einen Handflansch (4), an dem das in Figur 2 näher dargestellte Bördelwerkzeug (8) befestigt ist.

Das Bördelwerkzeug (8) besitzt ein oder mehrere Bördelrollen (10) oder ein anderes geeignetes Andrückinstrument. Die Bördelrollen (10) sind frei drehbar an einem Rollenträger (11) gelagert, der seinerseits mit einem Bördelkopf (9) verbunden ist, welcher am Handflansch (4) direkt oder mittelbar befestigt ist.

Die Bördeleinrichtung (1) besitzt an einer geeigneten Stelle mindestens eine mehrachsig messende Meßeinrichtung (12), mit der die aus dem Bördelprozeß rückwirkenden physikalischen Bördelgrößen gemessen werden können. Sie sind vorzugsweise Reaktionskräfte und Reaktionsmomente. Die Meßeinrichtung (12) ist über eine Leitung (14) mit der Robotersteuerung (5) verbunden, welche ihrerseits über eine Leitung mit dem Roboter (2) in Verbindung steht.

Falls sich während des Bördeln die von der Meßeinrichtung (12) aufgenommenen physikalischen Prozeß- oder Zustandsgrößen verändern und von Vorgabewerten abweichen, die in der Robotersteuerung (5) gespeichert sind, wird über einen Soll-/Istwertvergleich die Werkzeugbewegung nachgeführt und nachgeregelt. Dies geschieht über eine entsprechende, von der Robotersteuerung (5) veranlaßte Veränderung der Bahnbewegung und gegebenenfalls auch der Orientierung des Roboters (2) und des von ihm geführten Bördelwerkzeugs (8). Hierbei können zum Nachführen Bewegungen in ein oder mehreren Achsen stattfinden. Insbesondere kann durch diese Nachregelung die erforderliche Bördelkraft und der Anpreßdruck der Bördelrolle (10) an den Bördelstellen beziehungsweise Bördelflanschen (7) auf dem gewünschten Wert gehalten

werden. Hierbei ist es allerdings möglich, veränderliche Sollwerte in der Robotersteuerung (5) abzuspeichern, die beispielsweise in Abhängigkeit von der Bahn verschiedene Größen haben.

Für die Ausbildung und Anordnung der Meßeinrichtung (12) gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die Meßeinrichtung (12) besteht dabei jeweils aus ein oder mehreren einachsig oder mehrachsig erfassenden Sensoren (13), die an geeigneten Stellen am Bördelwerkzeug (8) und/oder am Handflansch (4) beziehungsweise der Roboterhand (3) angeordnet sind.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform. Die Meßeinrichtung (12) besitzt einen kombinierten Kraft-/Momentensensor (15), der die auf das Bördelwerkzeug (8) in bis zu sechs Achsen einwirkenden Kräfte und Momente messen kann. Der Kraft-/Momentensensor (13) ist z.B. zwischen dem Handflansch (4) und dem Bördelkopf (9) angeordnet. Er kann auch an einer beliebigen anderen geeigneten Stelle sitzen.

Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. So können zum einen die Meßeinrichtung (12) und ihr(-e) Sensor (en) ...(13) in anderer Weise ausgebildet und angeordnet sein. Variabel ist ferner auch die Ausbildung des Bördelwerkzeugs (8) und des Manipulators (2). Desgleichen kann die Meßeinrichtung (12) eine gewisse eigene Intelligenz mit Rechenkomponenten besitzen, um die Robotersteuerung (5) zu entlasten. Statt der gezeigten Robotersteuerung (5) kann auch jede andere ... geeignete Art von Bewegungssteuerung für den Manipulator oder Roboter (2) eingesetzt werden, die ein Nachführen des Gerätes erlaubt.

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- 7 -BEZUGSZEICHENLISTE

1 Bördeleinrichtung

2 Manipulator, Roboter 3 Roboterhand

4 Handflansch

5 Robotersteuerung

6 Werkstück

7 Bördelflansch 8 Bördelwerkzeug

9 Bördelkopf

10 Bördelrolle

11 Rollenträger

12 Meßeinrichtung

13 Sensor, Kraft-/Momentensensor 14 Leitung

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1.) Bördeleinrichtung mit einem mehrachsigen Manipulator, insbesondere einem Industrieroboter, der an seiner Hand ein Bördelwerkzeug führt, wobei die Bördeleinrichtung eine mit der Robotersteuerung verbundene Meßeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bördeleinrichtung (1) eine mehrachsig messende Meßeinrichtung (12) aufweist.

2.) Bördeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Meßeinrichtung (12) ein oder mehrere Sensoren (15) zur mehrachsigen Aufnahme von Kräften und/oder Momenten aufweist.

3.) Bördeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (12) als Kraft-/Momentensensor (13) ausgebildet ist.

4.) Bördeleinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (12) am Bördelwerkzeug (8) oder an der Roboterhand (3) angeordnet ist.

5.) Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraft-/Momentensensor (13) zwischen dem Anschlußflansch (4) der Roboterhand (3) und dem Bördelwerkzeug (8) angeordnet ist.

6.) Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bördelwerkzeug (8) mindestens eine Bördelrolle (10) mit einem Rollenträger (11) aufweist.

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7.) Bördeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (13) über eine Leitung (14) mit der Robotersteuerung (5) verbunden ist.