DE102021215016A1 - Method and system for assembling a workpiece-related sheet metal workpiece gripping device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung (200), wobei mehrere Greifelemente (220) an einer Trägerkonstruktion (210) befestigt werden, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen der Trägerkonstruktion (210) und der daran zu befestigenden Greifelemente (220);
- Fixieren der Trägerkonstruktion (210) in einer Halterung (110);
- Befestigen der Greifelemente (220) an der Trägerkonstruktion (210), wobei jedes Greifelement (220) in einer vorbestimmten Relativposition und Relativausrichtung an der Trägerkonstruktion (210) angebracht und mittels wenigstens einer Schraubverbindung (221) befestigt wird. Erfindungsgemäß werden die Schraubverbindungen (221) mit einem Schraubwerkzeug (120) angezogen, wobei das Schraubwerkzeug (120) mithilfe einer Positionsüberwachungsvorrichtung (130) überwacht wird.Die Erfindung betrifft ferner auch ein mehrere Komponenten umfassendes System (100) zur Montage einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung.
The invention relates to a method for assembling a workpiece-related sheet metal workpiece gripping device (200), wherein a plurality of gripping elements (220) are attached to a support structure (210), comprising the steps:
- Providing the support structure (210) and the gripping elements (220) to be attached thereto;
- Fixing the support structure (210) in a holder (110);
- Fastening the gripping elements (220) to the support structure (210), each gripping element (220) being attached to the support structure (210) in a predetermined relative position and relative orientation and being fastened by means of at least one screw connection (221). According to the invention, the screw connections (221) are tightened with a screwing tool (120), the screwing tool (120) being monitored using a position monitoring device (130).
Description
Die Erfindung betrifft gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ein Verfahren zur Montage einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung. Die Erfindung betrifft ferner auch ein mehrere Komponenten umfassendes System zur Montage einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung.According to the preamble of
Zur Automatisierung von Pressenanlagen für die Blechbearbeitung, die eine einzelne Presse oder auch mehrere Pressen umfassen können, kommen Robotersysteme, Feedersysteme oder dergleichen zum Einsatz, die mittels Blechwerkstückgreifeinrichtungen die Blechwerkstücke automatisiert einlegen, entnehmen und/oder weitertransportieren. Die Blechwerkstückgreifeinrichtungen sind werkstückbezogen bzw. werkstückgebunden, d. h. individuell an das jeweils aufzunehmende Blechwerkstück angepasst und entsprechend aufgebaut. Für gewöhnlich weist eine solche Blechwerkstückgreifeinrichtung eine Trägerkonstruktion oder dergleichen auf, an der blechwerkstückspezifisch mehrere zum temporären Greifen bzw. Halten wenigstens eines Blechwerkstücks geeignete Greifelemente, wie insbesondere Klemmgreifer, Sauggreifer, Magnetgreifer und dergleichen, angeordnet sind. Solche Blechwerkstückgreifeinrichtung werden auch als Greifermodule oder bei entsprechendem Aufbau auch als Greiferspinnen bezeichnet.To automate press systems for sheet metal processing, which can include a single press or several presses, robot systems, feeder systems or the like are used, which automatically insert, remove and/or transport the sheet metal workpieces by means of sheet metal workpiece gripping devices. The sheet metal workpiece gripping devices are workpiece-related or workpiece-specific, i. H. individually adapted to the sheet metal workpiece to be picked up and constructed accordingly. Such a sheet metal workpiece gripping device usually has a support structure or the like on which several sheet metal workpiece-specific gripping elements suitable for temporarily gripping or holding at least one sheet metal workpiece, such as in particular clamping grippers, suction grippers, magnetic grippers and the like, are arranged. Such sheet metal workpiece gripping devices are also referred to as gripper modules or, with a corresponding structure, as gripper spiders.
Um den Aufbau bzw. die Anfertigung einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung zu vereinfachen, wird in der
Die
Mit der Erfindung soll eine weitere Möglichkeit aufgezeigt werden, wie die Montage bzw. der Aufbau einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung vereinfacht werden kann.The invention aims to show a further possibility of simplifying the assembly or construction of a workpiece-related sheet metal workpiece gripping device.
Dies gelingt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch 7 erstreckt sich die Erfindung auch auf ein System, welches insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen und entsprechend ausgebildet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.This is achieved with the method according to the invention of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage bzw. zum Aufbau einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung (im Folgenden auch nur als Blechwerkstückgreifeinrichtung bezeichnet), wobei mehrere Greifelemente an einer Trägerkonstruktion befestigt werden, umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen der Trägerkonstruktion und der daran zu befestigenden Greifelemente;
- - Fixieren der Trägerkonstruktion in einer Halterung, insbesondere derart, dass die fixierte Trägerkonstruktion eine definierte Raumlage aufweist;
- - Befestigen bzw. Montieren der Greifelemente an der Trägerkonstruktion, wobei jedes Greifelement in einer (für das jeweilige Greifelement) vorbestimmten Relativposition und Relativausrichtung (d. h. relativ zur Trägerkonstruktion) an der Trägerkonstruktion angebracht und mittels wenigstens einer Schraubverbindung befestigt wird.
- - Providing the support structure and the gripping elements to be attached thereto;
- - Fixing the support structure in a holder, in particular such that the fixed support structure has a defined spatial position;
- - Fastening or mounting the gripping elements on the support structure, each gripping element being attached to the support structure in a (for the respective gripping element) predetermined relative position and relative orientation (ie relative to the support structure) and being fastened by means of at least one screw connection.
Bei der Trägerkonstruktion handelt es sich insbesondere um eine aus Rohren, Balken bzw. Schienen, Profilträgern und dergleichen gebildete Rahmenstruktur, insbesondere eine Baum- bzw. Spinnenstruktur, wobei die Trägerkonstruktion im Wesentlichen auch nur aus einem einzelnen Rohr, Balken, Träger und dergleichen bestehen kann. Bei den Greif(er)elementen handelt es sich insbesondere um Klemmgreifer, Saug- bzw. Vakuumgreifer, Magnetgreifer und dergleichen. Die Greifelemente können direkt oder indirekt (bspw. über Verlängerungen bzw. Arme) an die Trägerkonstruktion angebracht bzw. mit der Trägerkonstruktion verbunden werden. Die Befestigung erfolgt jeweils mittels wenigstens einer Schraubverbindung, womit eine direkte Verschraubung oder auch eine indirekte Verschraubung durch ein zusätzliches Verbindungs- bzw. Halterungselement (bspw. eine Rohr- bzw. Klemmschelle oder dergleichen) gemeint sein kann.The support structure is in particular a frame structure formed from tubes, beams or rails, profiled supports and the like, in particular a tree or Spider structure, the support structure can essentially consist of a single tube, beam, support and the like. The gripping elements are in particular clamping grippers, suction or vacuum grippers, magnetic grippers and the like. The gripping elements can be attached directly or indirectly (e.g. via extensions or arms) to the support structure or connected to the support structure. The fastening takes place in each case by means of at least one screw connection, which can mean a direct screw connection or also an indirect screw connection through an additional connection or holding element (e.g. a pipe or clamp or the like).
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Schraubverbindungen mit einem Werkzeug bzw. Schraubwerkzeug angezogen werden und dass dabei, d. h. beim jeweiligen Anziehen einer Schraubverbindung, das Schraubwerkzeug mithilfe einer Positionsüberwachungsvorrichtung überwacht wird. Gegebenenfalls können auch mehrere Schraubwerkzeuge verwendet werden, die dann in analoger Weise überwacht werden.According to the invention it is now provided that the screw connections are tightened with a tool or screwing tool and that, d. H. each time a screw connection is tightened, the screwing tool is monitored using a position monitoring device. If necessary, several screwing tools can also be used, which are then monitored in an analogous manner.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Überwachen des Schraubwerkzeugs für jede Schraubverbindung zur Befestigung eines Greifelements an der Trägerkonstruktion erfolgt, zumindest jedoch für einige dieser Schraubverbindungen. Das erfindungsgemäße Überwachen des Schraubwerkzeugs kann jedoch auch für andere Schraubverbindungen an der Blechwerkstückgreifeinrichtung erfolgen.Provision is preferably made for the screwing tool to be monitored according to the invention for each screw connection for fastening a gripping element to the support structure, but at least for some of these screw connections. However, the screwing tool can also be monitored according to the invention for other screw connections on the sheet metal workpiece gripping device.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schraubverbindungen beim Anbringen der Greifelemente an der Trägerkonstruktion zunächst (nur) vorbefestigt und später, insbesondere in einem abschließenden Arbeitsgang, mit dem Schraubwerkzeug angezogen werden und dabei (d. h. beim Anziehen) das Schraubwerkzeug mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung überwacht wird.It is preferably provided that the screw connections are initially (only) pre-fastened when attaching the gripping elements to the support structure and later, in particular in a final operation, are tightened with the screwing tool and the screwing tool is monitored (i.e. during tightening) using the position monitoring device.
Das Schraubwerkzeug kann ein Steck- oder Rohrschlüssel oder dergleichen sein, der insbesondere auch als Drehmomentschlüssel ausgebildet sein kann. Bevorzugt handelt es sich bei dem Schraubwerkzeug um ein motorisch angetriebenes Schraubwerkzeug, vorzugsweise um einen Elektroschrauber, besonders bevorzugt um einen Akkuschrauber, der insbesondere als handgeführtes Gerät bzw. Handgerät ausgebildet ist.The screwing tool can be a socket wrench or tubular wrench or the like, which can also be designed in particular as a torque wrench. The screwing tool is preferably a motor-driven screwing tool, preferably an electric screwdriver, particularly preferably a cordless screwdriver, which is designed in particular as a hand-held device or hand-held device.
Bevorzugt werden mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung die Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs berührungslos erfasst. Unter der Position des Schraubwerkzeugs wird insbesondere die xyz-Position eines Werkzeugeinsatzes bzw. einer Werkzeugspitze bezüglich eines Raumkoordinatensystems des Montageraums oder gegebenenfalls auch eines Bauteilkoordinatensystems der Blechwerkstückgreifeinrichtung verstanden. Unter der Ausrichtung des Schraubwerkzeugs wird insbesondere die Raumlage der Bearbeitungslängsachse bzw. Drehachse des Schraubwerkzeugs verstanden.The position and alignment of the screwing tool are preferably detected without contact using the position monitoring device. The position of the screwing tool is understood to mean in particular the xyz position of a tool insert or a tool tip with respect to a spatial coordinate system of the assembly space or possibly also a component coordinate system of the sheet metal workpiece gripping device. The orientation of the screwing tool is understood to mean, in particular, the spatial position of the longitudinal machining axis or axis of rotation of the screwing tool.
Das erfindungsgemäße Überwachen des Schraubwerkzeugs mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung umfasst bevorzugt ein berührungsloses Erfassen der Position und der Ausrichtung des Schraubwerkzeugs (s. o.) beim Anziehen einer Schraubverbindung und einen Vergleich bzw. Abgleich der erfassten Position und Ausrichtung mit Sollvorgaben (für die betreffende Schraubverbindung) sowie gegebenenfalls auch die Ausgabe einer Quittierungsmeldung (d. h. einer i. O.-Meldung), falls (für die betreffende Schraubverbindung) die erfasste Position und Ausrichtung mit den Sollvorgaben übereinstimmen, und/oder die Ausgabe einer Fehlermeldung, falls die erfasste Position und Ausrichtung von den Sollvorgaben (für die betreffende Schraubverbindung) abweichen. Das Ausgeben einer Quittierungsmeldung und/oder einer Fehlermeldung kann optisch erfolgen (optisches Feedback), insbesondere mittels einer Anzeigeeinrichtung, und/oder akustisch (akustisches Feedback), insbesondere mittels Lautsprecher oder dergleichen.The monitoring of the screwing tool according to the invention using the position monitoring device preferably includes a contactless detection of the position and the alignment of the screwing tool (see above) when tightening a screw connection and a comparison or adjustment of the detected position and alignment with target specifications (for the screw connection in question) and possibly also the Output of an acknowledgment message (i.e. an OK message) if (for the screw connection in question) the recorded position and alignment match the target specifications, and/or the output of an error message if the recorded position and alignment deviate from the target specifications (for the relevant screw connection). An acknowledgment message and/or an error message can be output optically (optical feedback), in particular by means of a display device, and/or acoustically (acoustic feedback), in particular by means of loudspeakers or the like.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass für gewöhnlich die Position und Ausrichtung einer Schraubverbindung, insbesondere die Position und Ausrichtung einer für die Schraubverbindung verwendeten Schraube oder dergleichen, mit der Position und Ausrichtung des zu befestigenden Greifelements korrelieren. Aufgrund des zum Anziehen der Schraubverbindung bzw. der Schraube erforderlichen Formschlusses kann dann aus der Position und Ausrichtung des verwendeten Schraubwerkzeugs auf die Position und Ausrichtung des Greifelements bzw. auf die Relativposition und Relativausrichtung des Greifelements (relativ zur Trägerkonstruktion) geschlossen werden.The invention makes use of the finding that the position and orientation of a screw connection, in particular the position and orientation of a screw or the like used for the screw connection, usually correlates with the position and orientation of the gripping element to be fastened. Due to the positive locking required for tightening the screw connection or the screw, the position and orientation of the gripping element or the relative position and relative orientation of the gripping element (relative to the support structure) can then be deduced from the position and orientation of the screwing tool used.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also die Überwachung eines zum Festschrauben der Greifelemente an der Trägerkonstruktion verwendeten Schraubwerkzeugs vor, wobei diese Überwachung insbesondere in Echtzeit in der zuvor erläuterten Art und Weise erfolgt. Dadurch kann beim Anziehen der Schraubverbindungen, was typischerweise als letzter Arbeitsschritt bzw. Teilschritt erfolgt, kontrolliert werden, ob das jeweilige Greifelement in der dafür vorgesehenen Relativposition und Relativausrichtung an der Trägerkonstruktion angebracht ist. The method according to the invention therefore provides for the monitoring of a screwing tool used for screwing the gripping elements to the support structure, this monitoring taking place in particular in real time in the manner explained above. As a result, when tightening the screw connections, which typically takes place as the last work step or partial step, it can be checked whether the respective gripping element is attached to the support structure in the relative position and relative orientation provided for it.
Anderenfalls, wenn z. B. eine Fehlermeldung ausgegeben wird, kann die Relativlage und/oder Relativausrichtung des betreffenden Greifelements überprüft und gegebenenfalls angepasst werden. Auf diese Weise gelingt auch ohne real vorhandenes Blechwerkstück bzw. Werkstückmuster, also blechwerkstückfrei bzw. werkstückmusterfrei, eine sehr präzise Montage bzw. ein sehr exakter Aufbau einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung (im Rahmen der Genauigkeit der Positionsüberwachungsvorrichtung), sodass dann ohne nennenswerte Nacharbeit, insbesondere ohne aufwendige Nachjustierung der Greifelemente, die Inbetriebnahme dieser Blechwerkstückgreifeinrichtung erfolgen kann.Otherwise, if e.g. B. an error message is issued, the relative position and / or relative orientation of the gripping element in question can be checked and adjusted if necessary. In this way, even without a sheet metal workpiece or workpiece sample actually present, i.e. without a sheet metal workpiece or without a workpiece sample, a very precise assembly or a very precise construction of a workpiece-related sheet metal workpiece gripping device (within the accuracy of the position monitoring device) is possible, so that then without significant rework, in particular without costly Readjustment of the gripping elements, the commissioning of this sheet metal workpiece gripping device can be done.
Im Übrigen kann die Erfindung in analoger Weise auch für die Überarbeitung einer bereits vorhandenen Blechwerkstückgreifeinrichtung, bspw. zur Anpassung der Blechwerkstückgreifeinrichtung an ein anderes Blechwerkstück, oder auch zur Reparatur einer beschädigten Blechwerkstückgreifeinrichtung, bspw. nach einer Kollision, angewendet werden.The invention can also be used in an analogous manner to overhaul an existing sheet metal workpiece gripping device, e.g. to adapt the sheet metal workpiece gripping device to another sheet metal workpiece, or to repair a damaged sheet metal workpiece gripping device, e.g. after a collision.
Das Anbringen der Greifelemente an der Trägerkonstruktion wird bevorzugt von einer Person bzw. einem Mitarbeiter manuell vorgenommen. Bevorzugt wird auch das zum Anziehen der Schraubverbindungen verwendete Schraubwerkzeug von dieser Person manuell bewegt, insbesondere handgeführt, wobei jedoch die erfindungsgemäße Überwachung des Schraubwerkzeugs automatisch bzw. selbsttätig erfolgt. Hierfür ist bevorzugt vorgesehen, dass die Positionsüberwachungsvorrichtung in geeigneter Weise mit einer entsprechend ausgebildeten Computereinrichtung verbunden ist. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Positionsüberwachungsvorrichtung mithilfe der Computereinrichtung gesteuert wird und/oder dass die von der Positionsüberwachungsvorrichtung ermittelten Daten mithilfe der Computereinrichtung ausgewertet werden, wobei die Positionsüberwachungsvorrichtung auch ein eigenes, mit der Computereinrichtung kommunizierendes Steuer- bzw. Auswertungsgerät aufweisen kann. Bevorzugt ist die Computereinrichtung auch mit dem Schraubwerkzeug und/oder mit einer Anzeigeeinrichtung bzw. einem Lautsprecher verbunden und kann insofern quasi als zentrales Steuergerät fungieren.The attachment of the gripping elements to the support structure is preferably carried out manually by a person or an employee. The screwing tool used for tightening the screwed connections is preferably also moved manually by this person, in particular by hand, with the screwing tool being monitored according to the invention, however, automatically. For this purpose, it is preferably provided that the position monitoring device is connected in a suitable manner to a correspondingly designed computer device. This means in particular that the position monitoring device is controlled using the computer device and/or that the data determined by the position monitoring device is evaluated using the computer device, in which case the position monitoring device can also have its own control or evaluation device that communicates with the computer device. The computer device is preferably also connected to the screwing tool and/or to a display device or a loudspeaker and in this respect can act as a kind of central control unit.
Die Montage bzw. der Aufbau der werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung erfolgt bevorzugt anhand eines zuvor erstellten Bauplans, dem die Relativpositionen und Relativausrichtungen der an der Trägerkonstruktion zu befestigenden Greifelemente entnommen werden können. Der Bauplan liegt insbesondere als CAD-Datensatz vor, der wiederum aus einem CAD-Datensatz des zu greifenden Blechwerkstücks abgeleitet sein kann. The assembly or construction of the workpiece-related sheet metal workpiece gripping device is preferably carried out using a previously created construction plan, from which the relative positions and relative alignments of the gripping elements to be fastened to the support structure can be taken. The construction plan is available in particular as a CAD data set, which in turn can be derived from a CAD data set of the sheet metal workpiece to be gripped.
Die für den Vergleich bzw. Abgleich (s. o.) verwendeten Sollvorgaben bzw. Solldaten können aus dem CAD-Datensatz der zu montierenden Blechwerkstückgreifeinrichtung abgeleitet und insbesondere an eine bekannte Raumlage der Trägerkonstruktion angepasst werden, sodass für jedes Greifelement Sollvorgaben für die Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs beim Anziehen der Schraubverbindung verfügbar sind.The target specifications or target data used for the comparison or adjustment (see above) can be derived from the CAD data set of the sheet metal workpiece gripping device to be assembled and, in particular, adapted to a known spatial position of the support structure, so that target specifications for the position and alignment of the screwing tool for each gripping element tightening of the screw connection are available.
Basierend auf der beim Überwachen mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung erfassten Position und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs beim Anziehen einer Schraubverbindung und/oder basierend auf einem sogenannten Bewegungstracking des Schraubwerkzeugs mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung können automatisch die entsprechenden, d. h. die für dieses Greifelement bzw. für diese Schraubverbindung vorgesehenen Sollvorgaben ermittelt bzw. ausgewählt und für den Vergleich bzw. Abgleich verwendet werden. Dadurch wird einerseits die Anwendung vereinfacht und andererseits besteht keine Notwendigkeit für eine bestimmte Reihenfolge bzw. Abfolge.Based on the position and/or orientation of the screwing tool detected during monitoring using the position monitoring device when tightening a screw connection and/or based on a so-called movement tracking of the screwing tool using the position monitoring device, the corresponding, i. H. the target specifications provided for this gripping element or for this screw connection are determined or selected and used for the comparison or adjustment. This simplifies the application on the one hand and on the other hand there is no need for a specific order or sequence.
Außerdem kann basierend auf der beim Überwachen erfassten Position und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung und/oder basierend auf einem Bewegungstracking des Schraubwerkzeugs mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung das für die jeweilige bzw. aktuell anzuziehende Schraubverbindung vorgesehene Anzugsdrehmoment automatisch ermittelt werden. Das Anzugsmoment kann einer ausführenden Person mittels Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, sodass das Schraubwerkzeug, insbesondere in Gestalt eines Drehmomentschlüssels oder dergleichen, entsprechend eingestellt werden kann. Bei Verwendung eines motorisch angetriebenen Schraubwerkzeugs kann das Anzugsdrehmoment auch automatisch eingestellt werden, sodass das Schraubwerkzeug das entsprechende Anzugsdrehmoment (automatisch) zur Verfügung stellt. Die für die Schraubverbindungen jeweils vorgesehenen Anzugsdrehmomente können vorab bestimmt, hinterlegt und bei Bedarf abgerufen werden.In addition, based on the position and/or orientation of the screwing tool detected during monitoring using the position monitoring device and/or based on movement tracking of the screwing tool using the position monitoring device, the tightening torque provided for the respective or currently to be tightened screw connection can be determined automatically. The tightening torque can be displayed to an executing person by means of a display device, so that the screwing tool, in particular in the form of a torque wrench or the like, can be adjusted accordingly. When using a motor-driven screwing tool, the tightening torque can also be set automatically so that the screwing tool provides the appropriate tightening torque (automatically). The tightening torques provided for the screw connections can be determined in advance, stored and called up if required.
Vorzugsweise umfasst die zum Überwachen des Schraubwerkzeugs beim Anziehen der Schraubverbindungen verwendete Positionsüberwachungsvorrichtung wenigstens einen am Schraubwerkzeug angeordneten Sender (Sendereinheit), insbesondere Ultraschall-Sender, und wenigstens einen am Montageplatz, insbesondere oberhalb des Montageplatzes (bspw. 1 m bis 3 m oberhalb des Montageplatzes), bzw. im Montageraum angeordneten Empfänger (Empfängereinheit), insbesondere Ultraschall-Empfänger. Der Sender und der Empfänger können auch umgekehrt angeordnet sein. Der Empfänger empfängt die vom Sender am Schraubwerkzeug in den Raum ausgesendeten Signale, insbesondere Ultraschall-Signale. Aus den vom Empfänger empfangenen Signalen werden dann die momentane Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs bestimmt, bspw. mithilfe der Computereinrichtung (s. o.). Ähnliche Systeme sind für andere Anwendungen aus dem Stand der Technik bekannt (siehe bspw.
Der Empfänger (bzw. die Empfängereinheit) der Positionsüberwachungsvorrichtung kann so ausgebildet und angeordnet sein, dass die Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs bezüglich eines Raumkoordinatensystems, insbesondere des Montageraums, erfasst werden kann. Falls die Trägerkonstruktion eine durch die fixierende Halterung vorgegebene definierte Raumlage aufweist, kann auf die Relativposition und Relativausrichtung des Schraubwerkzeugs bezüglich der Trägerkonstruktion (d. h. relativ zur Trägerkonstruktion) geschlossen werden. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Raumlage der an der Halterung fixierten Trägerkonstruktion mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung bzw. des Empfängers erfasst wird (gegebenenfalls wird hierzu an der Trägerkonstruktion wenigstens ein Sender bzw. eine Sendereinheit oder dergleichen angebracht), sodass aus der erfassten Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs sowie aus der erfassten Raumlage der Trägerkonstruktion auf die Relativposition und Relativausrichtung des Schraubwerkzeugs bezüglich der Trägerkonstruktion geschlossen werden kann. Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Empfänger an der Halterung angeordnet ist, sodass die Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs relativ zur Halterung und/oder relativ zu der daran fixierten Trägerkonstruktion erfasst werden kann.The receiver (or the receiver unit) of the position monitoring device can be designed and arranged in such a way that the position and orientation of the screwing tool with respect to a spatial coordinate system, in particular the assembly space, can be detected. If the support structure has a defined spatial position predetermined by the fixing bracket, the relative position and relative alignment of the screwing tool with respect to the support structure (i.e. relative to the support structure) can be inferred. Provision can also be made for the spatial position of the support structure fixed to the bracket to be detected using the position monitoring device or the receiver (if necessary, at least one transmitter or transmitter unit or the like is attached to the support structure for this purpose), so that the detected position and alignment of the Screwing tool and from the detected spatial position of the support structure on the relative position and relative alignment of the screwing tool with respect to the support structure can be closed. In addition, it can be provided that the receiver is arranged on the mount, so that the position and orientation of the screwing tool relative to the mount and/or relative to the support structure fixed thereto can be detected.
Basierend auf der beim Überwachen erfassten Position und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs kann eine Quittierungsmeldung und/oder einer Fehlermeldung ausgegeben werden, wie oben bereits beschrieben. Bevorzugt wird für die Ausgabe der Quittierungsmeldung und/oder der Fehlermeldung eine (optische) Anzeigeeinrichtung verwendet, auf der die entsprechende Meldung in geeigneter Weise dargestellt wird. Eine solche Anzeigeeinrichtung ist bspw. ein Display oder dergleichen, das in Sichtweite der ausführenden bzw. assistierenden Person angeordnet sein kann. Eine solche als Display oder dergleichen ausgebildete Anzeigeeinrichtung kann auch am Schraubwerkzeug angeordnet sein. Eine solche Anzeigeeinrichtung ist insbesondere eine Datenbrille (Smartglasses) oder dergleichen, die von der Person getragen werden kann. Bevorzugt ist vorgesehen, dass mit der Datenbrille die entsprechende Meldung in geeigneter Weise dem Sichtfeld der ausführenden Person hinzugefügt wird, quasi als erweiterte Realität. Die Datenbrille kann unterstützend auch für weitere Tätigkeiten bei der Montage bzw. beim Aufbau der Blechwerkstückgreifeinrichtung verwendet werden, wie bspw. in der
Das erfindungsgemäße System zur Montage einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung, wobei bei der Montage bzw. beim Aufbau der Blechwerkstückgreifeinrichtung mehrere Greifelemente an einer Trägerkonstruktion befestigt werden, umfasst zumindest folgende Komponenten:
- - eine Halterung zur Fixierung der Trägerkonstruktion, insbesondere derart, dass die fixierte Trägerkonstruktion eine definierte Raumlage aufweist, wobei diese Halterung als starrer Ständer (Galgen), als Montagetisch oder auch als Mehrachsroboter ausgebildet sein kann;
- - ein Schraubwerkzeug, insbesondere ein motorisch angetriebenes Schraubwerkzeug, mit dem die Schraubverbindungen zur Befestigung der Greifelemente an der Trägerkonstruktion angezogen werden bzw. anziehbar sind;
- - eine Positionsüberwachungsvorrichtung, mit der das Schraubwerkzeug beim Anziehen der Schraubverbindungen überwacht wird bzw. überwachbar ist;
- - eine Anzeigeeinrichtung, wobei es sich insbesondere um eine Datenbrille handelt, mit der angezeigt wird bzw. anzeigbar ist, ob das Schraubwerkzeug beim Anziehen der Schraubverbindungen die korrekte, d. h. für die jeweilige Schraubverbindung vorgesehene Position und Ausrichtung (gegebenenfalls einschließlich eines Toleranzbereiches) aufweist, insbesondere durch Ausgeben einer Quittierungsmeldung, falls die Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs mit Sollvorgaben für die jeweilige Schraubverbindung übereinstimmen, und/oder durch Ausgeben einer Fehlermeldung, falls die Position und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs von den Sollvorgaben für die jeweilige Schraubverbindung abweichen;
- - sowie insbesondere auch eine Computereinrichtung, wie oben beschrieben, die als zentrales Steuergerät ausgebildet sein kann.
- - A holder for fixing the support structure, in particular such that the fixed support structure has a defined spatial position, this holder can be designed as a rigid stand (gallows), as an assembly table or as a multi-axis robot;
- - A screwing tool, in particular a motor-driven screwing tool, with which the screw connections for fastening the gripping elements to the support structure are tightened or can be tightened;
- - A position monitoring device with which the screwing tool is monitored or can be monitored when tightening the screw connections;
- - a display device, which is in particular data glasses, with which it is displayed or can be displayed whether the screwing tool has the correct position and alignment (if necessary including a tolerance range) when tightening the screw connections, i.e. the position and orientation intended for the respective screw connection, in particular by issuing an acknowledgment message if the position and alignment of the screwing tool match target specifications for the respective screw connection, and/or by issuing an error message if the position and/or alignment of the screwing tool deviate from the target specifications for the respective screw connection;
- - And in particular also a computer device, as described above, which can be designed as a central control unit.
Nachfolgend wird die Erfindung in nicht einschränkender Weise anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei weitere mögliche Merkmale und Details vorausgehend erläutert sind.
-
1 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes System zur Montage einer Blechwerkstückgreifeinrichtung und veranschaulicht das Anziehen einer Schraubverbindung mittels Schraubwerkzeug zur Befestigung eines Greifelements an einer Trägerkonstruktion.
-
1 shows schematically a system according to the invention for mounting a sheet metal workpiece gripping device and illustrates the tightening of a screw connection using a screwing tool for fastening a gripping element to a support structure.
Das in
Die Montage bzw. der Aufbau einer werkstückbezogenen Blechwerkstückgreifeinrichtung 200 kann ohne real vorhandenes Blechwerkstück bzw. Werkstückmuster ausgehend von einem als CAD-Datensatz vorliegenden Bauplan der Blechwerkstückgreifeinrichtung 200 folgende Schritte umfassen:
- - die einen zentralen
Balken 211 und davon abragende Arme 212aufweisende Trägerkonstruktion 210 wird inder Halterung 110 fixiert, sodass diese im Montageraum eine definierte Raumlage aufweist, insbesondere relativ zum Empfänger 132der Positionsüberwachungsvorrichtung 130; - - die
Greifelemente 220 werden von einer Person P direkt oder indirekt (über Verlängerungen oder dergleichen) an der fixierten Trägerkonstruktion 210 befestigt, wobei jedes Greifelement 220 in einer durch den Bauplan vorbestimmten Relativposition und Relativausrichtung (d. h. relativ zur Trägerkonstruktion 210) ander Trägerkonstruktion 210 angebracht und jeweils mittels wenigstens einerSchraubverbindung 221 befestigt wird.
- - The
support structure 210 having acentral beam 211 andarms 212 protruding therefrom is fixed in theholder 110 so that it has a defined spatial position in the assembly space, in particular relative to thereceiver 132 of theposition monitoring device 130; - - the
gripping elements 220 are attached directly or indirectly (via extensions or the like) to the fixedsupport structure 210 by a person P, eachgripping element 220 being attached to thesupport structure 210 in a relative position and relative orientation (i.e. relative to the support structure 210) predetermined by the construction plan and is fastened in each case by means of at least onescrew connection 221.
Zum Befestigen der Greifelemente 220 werden die Schraubverbindungen 221 mit dem Schraubwerkzeug 120 angezogen, wobei vorgesehen sein kann, dass die Schraubverbindungen 121 zunächst nur vorbefestigt werden, sodass die Position und Ausrichtung des jeweiligen Greifelements 220 temporär fixiert ist und noch verändert bzw. angepasst werden kann, und erst später angezogen bzw. festgezogen werden. Das zum Anziehen der Schraubverbindungen 221 jeweils vorgesehene Anzugsdrehmoment kann automatisch ermittelt und das Schraubwerkzeug 120 automatisch entsprechend eingestellt werden, wie obenstehend erläutert.To fasten the
Während des Anziehens wird das Schraubwerkzeug 120 mithilfe der Positionsüberwachungsvorrichtung 130 überwacht, wobei die Position des Schraubwerkzeugs 120 bzw. dessen Werkzeugeinsatzes 121 (veranschaulicht durch die Raumkoordinaten xyz) und die Ausrichtung, womit hier die Raumlage der Bearbeitungslängsachse bzw. Drehachse des Schraubwerkzeugs 120 (veranschaulicht durch die Achse A) gemeint ist, berührungslos erfasst werden. Gegebenenfalls kann eine manuelle Grobausrichtung des am Schraubwerkzeug 120 angeordneten Senders 131 zu dem oberhalb des Montageplatzes angeordneten Empfänger 132 die Erfassung begünstigen.During tightening, the screwing
Mithilfe der Computereinrichtung 150 werden die erfasste Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 120 mit Sollvorgaben für die jeweilige Schraubverbindung 121, die insbesondere aus dem CAD-Datensatz abgeleitet sind, verglichen. Das Ergebnis kann in Echtzeit an der Anzeigeeinrichtung 140 bzw. Datenbrille 141 angezeigt werden, insbesondere derart, dass wenigstens eine entsprechende Information in geeigneter Weise dem Sichtfeld der ausführenden Person P hinzugefügt wird. Bevorzugt wird eine Quittierungsmeldung ausgegeben bzw. angezeigt, falls die erfasste Position und Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 120 mit den Sollvorgaben für die betreffende Schraubverbindung 121 übereinstimmen, und/oder eine Fehlermeldung wird ausgegeben bzw. angezeigt, falls die erfasste Position und/oder Ausrichtung des Schraubwerkzeugs 120 von den Sollvorgaben für die betreffende Schraubverbindung 121 abweichen. Anstatt der Datenbrille 141 kann auch ein Projektionssystem als Anzeigeeinrichtung eingesetzt werden.The
Auf die zuvor beschriebene Weise wird quasi indirekt über wenigstens eine zugehörige Schraubverbindung 221 automatisch kontrolliert, ob das jeweilige Greifelement 220 in der dafür vorgesehenen Relativposition und Relativausrichtung an der Trägerkonstruktion 210 angebracht ist. Wenn eine Fehlermeldung ausgegeben bzw. angezeigt wird, kann die Relativlage und/oder Relativausrichtung des betreffenden Greifelements 220 von der Person P überprüft und gegebenenfalls angepasst werden, woraufhin beim Anziehen der Schraubverbindung 221 erneut die Relativposition und Relativausrichtung kontrolliert wird. Bei Verwendung einer hohen Genauigkeitsanforderungen genügenden Positionsüberwachungsvorrichtung 130 (bspw. auf Ultraschalltechnologie basierend) gelingt eine sehr präzise Kontrolle, sodass ohne aufwendige Nachjustierung die Inbetriebnahme der Blechwerkstückgreifeinrichtung 200 erfolgen kann.In the manner described above, at least one associated
Ein solches Überwachen des Schraubwerkzeugs 120 kann analog auch für andere mit dem Schraubwerkzeug 120 anzuziehende Schraubverbindungen an der Blechwerkstückgreifeinrichtung 200 erfolgen, insbesondere für Schraubverbindungen zur Befestigung der Arme 212 oder zur Befestigung von Verlängerungen und dergleichen.Such monitoring of the screwing
Wie oben bereits erwähnt, kann die Datenbrille 141 unterstützend auch für weitere Tätigkeiten bei der Montage bzw. beim Aufbau der Blechwerkstückgreifeinrichtung 200 verwendet werden. So kann bspw. vorgesehen sein, dass beim Anbringen der Greifelemente 220 sowie gegebenenfalls auch von Armen 212 oder Verlängerungen und dergleichen basierend auf dem CAD-Datensatz der Blechwerkstückgreifeinrichtung 200 die jeweils dafür vorgesehene Relativposition und Relativausrichtung angezeigt wird, insbesondere als eine in Echtzeit dem Sichtfeld der ausführenden Person P hinzugefügte Information. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Person P die richtige Position und Ausrichtung geeignet angezeigt werden, sodass die betreffenden Elemente entsprechend der eingeblendeten Vorgabe positionsgenau montiert und dabei insbesondere auch ausgerichtet, zumindest grob ausgerichtet, werden können. Gegebenenfalls ist hierfür noch wenigstens eine Kameraeinrichtung vorgesehen, die bspw. an der Datenbrille 141 angeordnet sein kann.As already mentioned above, the data glasses 141 can also be used to support other activities during the assembly or construction of the sheet metal
Die Datenbrille 141 kann auch zur Nachprüfung einer bereits in Verwendung befindlichen Blechwerkstückgreifeinrichtung 200 verwendet werden, bspw. derart, dass eine Person durch die Datenbrille 141 hindurch die betreffende Blechwerkstückgreifeinrichtung 200, die sich auch in einer Pressenanlage befinden kann, betrachtet und etwaige Abweichungen von Sollvorgaben, insbesondere Positions- und/oder Ausrichtungsabweichungen der Greifelemente 220, angezeigt werden, bspw. derart, dass die entsprechenden Informationen in geeigneter Weise dem Sichtfeld der ausführenden Person hinzugefügt werden.The data glasses 141 can also be used to check a sheet metal
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Systemsystem
- 110110
- Halterungbracket
- 120120
- Schraubwerkzeugscrew tool
- 121121
- Werkzeugeinsatztool use
- 130130
- Positionsüberwachungsvorrichtungposition monitoring device
- 131131
- Sender (Sendereinheit)transmitter (transmitter unit)
- 132132
- Empfänger (Empfängereinheit)receiver (receiver unit)
- 140140
- Anzeigeeinrichtungdisplay device
- 141141
- Datenbrilledata glasses
- 150150
- Computereinrichtungcomputer setup
- 200200
- BlechwerkstückgreifeinrichtungSheet metal workpiece gripping device
- 210210
- Trägerkonstruktionsupport structure
- 211211
- Balkenbar
- 212212
- Armpoor
- 220220
- Greifelementgripping element
- 221221
- Schraubverbindungscrew connection
- AA
- Achseaxis
- PP
- Personperson
- xyzxyz
- Raumkoordinatenspatial coordinates
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102014204366 A1 [0003]DE 102014204366 A1 [0003]
- DE 102019113764 A1 [0004, 0026]DE 102019113764 A1 [0004, 0026]
- EP 1645921 B1 [0024]EP 1645921 B1 [0024]
Claims (8)
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102021215016.0A DE102021215016A1 (en) | 2021-12-23 | 2021-12-23 | Method and system for assembling a workpiece-related sheet metal workpiece gripping device |
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-
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- 2021-12-23 DE DE102021215016.0A patent/DE102021215016A1/en active Pending
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