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DE3046634A1 - Verfahren zum programmieren eines industrie-roboters - Google Patents

Verfahren zum programmieren eines industrie-roboters

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DE3046634A1
DE3046634A1 DE19803046634 DE3046634A DE3046634A1 DE 3046634 A1 DE3046634 A1 DE 3046634A1 DE 19803046634 DE19803046634 DE 19803046634 DE 3046634 A DE3046634 A DE 3046634A DE 3046634 A1 DE3046634 A1 DE 3046634A1
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DE
Germany
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path
program
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robot
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DE19803046634
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DE3046634C2 (de
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Hans Richard 8904 Friedberg Tradt
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KUKA AG
Original Assignee
Industrie Werke Karlsruhe Ausburg AG
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Publication date
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Priority to US06/329,510 priority patent/US4429266A/en
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Description

Belegexemplar
Darf nidit geändert werden
Anmelder: INDUSTRIE-iJERKE KARLSRUHE AUGSBURG Aktiengesellschaft Zweigniederlassung Keller & Knappich Zugspitzstr. 140f 8900 Augsburg
Vertreter;Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke, Patentanwalt Schwibbogenplatz 2b, 8900 Augsburg
Akte:
772-376 ni/st
Btflecoxomplar I Dor? iiichi jgänJsrf Ao.-rf.n
Verfahren zum Programmieren eines Industrie-Roboters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Programmieren eines Industrie-Roboters, durch den ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstückes längs einer Bahn bewegt wird, bei welchem die Bewegungsbahn durch Geraden- und Kreisbogenstücke, die zwischen in Abständen von-'einander entfernt längs der Bahn gelegenen Punkten verlaufen, angenähert wird und in Form eines entsprechenden Programms in einem den Roboter steuernden Rechner gespeichert wird.
Gemäß diesem gespeicherten Bahnprogramm wird dann der Roboter in seiner Bewegung gesteuert. Wenn bei solchen, oft als Teach-In-Verfahren bezeichneten Programniermethoden eine gewünschte von Kreis und Gerade sehr abweichende Bewegungsbahn in Form eines die Bahn πκ ilichst genau beschreibenden Programms zur Steuerung des Industrieroboters aufgenommen und gespeichert werden soll, ist sehr viel Procrammieraufwand erforderlich.
daher
L>er Erfirdung liegt^aie Aufgabe zugrunde, den Aufwand zur Programmierung der Roboterbewegung zu reduzieren.
Lösunc dieser Aufgabe besteht darin, daß der Roboter gemäß diesem zuerst aufgenommenen, die Bewegungsbahn nur grob annähernden Programm mit einem anstelle seines Werkzeuges vorgesehenen Hessfühler an einem den Verlauf der tatsächlichen Sollbewegungsbahn aufweisenden tluster entlangbewegt wird, wobei die Bahn durch den Fühler abgetastet wird, die sich aus den von dem Fühler aufgenommenen Meßwerten ergebenden Abweichungen gegenüber den entsprechenden Werten der vorprogrammier-
ORiGiNAL INSPECTED
ten Bahn ermittelt warden, und das Programm entsprechend den Abweichungen korrigiert wird, und daß dann der Roboter, wieder mit seinem Werkzeug versehen, gemäß dem korrigierten Programm betrieben wird.
Durch diese Verfahrensweise braucht lediglich geringer Programmieraufwand für ein erstes, die Bewegungsbahn nur grob annäherndes Vorprogramm getrieben zu werden, das dann durch das automatische Abfahren der realen Sollbewegungsbahn in kürzester Zeit an jeder Stelle der Bahn auf die genauen Bahnwerte korrigiert werden kann. Natürlich % muß hierbei die maximal vorkommende Abweichung zwischen vorprogrammierter Bahn und Sollbahn noch im Meßbereich des Fühlers liegen. Soweit während der Bahnbewegung auch eine sich ändernde Orientierung und/ oder Lage des Werkzeugs vorgeschrieben ist, kann dieses im Rahmen der Erfindung bei der Programmierung mitberücksichtigt werden, derart, ασύ sich das 'werkzeug in seiner Orientierung - und damit auch der Fühler - kontinuierlich von einer Orientierung zu. einer anderen Orientierung während der Bewegung von einem Bahnpunkt zum anderen
ändert.
20
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung empfiehlt es sich, daß W die Bahn für das erste Programm durch Verbinden der Punkte eines auf einer dem Werkzeug entsprechenden Fläche aufgebrachten Punktrasters konstruiert wird und dementsprechend programmiert wird. Es
ist im Rahmen der-Erfindung auch möglich, von einer bereits einprogrammierten ersten Sollbewegungsbahn auf eine weitere, von der ersten entsprechend abweichenden neuen Sollbewegungsbahn überzugehen, wobei die erste die Rolle der vorerwähnten vorprogrammierten Bahn übernimmt gemäß welcher der Roboter bewegt wird, während mit dem Fühler die neue Bahn abgetastet wird und ihre Abweichungen registriert werden. Die Verbindung der einzelnen Linien zu einer geschlossenen
Fläche ist durch eine mathematische Interpolation denkbar.
Eine Vorrichtung zur Realisierung des Erfindungsgedankens umfaßt einen Industrie-Roboter, also ein freiprogrammierbares Gelenksystem mit einer Bahnsteuerung und externer Sollwert-Verarbeitung, bei dem die Möglichkeit besteht, mit seinem Werkzeug das Werkstück bzw. die gewünschte Bewegungsbahn am Werkstück abfahren zu können. Bei einem solchen Industrie-Roboter besteht das Neue gemäß der vorliegenden
Erfindung darin, daß die Halterung für das Werkzeug des Roboters -]Q-auch zur Aufnahme eines gegen das Werkzeug auswechselbaren Meßkopfes mit einem die Stelle des Werkzeugs einnehmenden Meßfühler ausgebildet ist und daß in einem den Roboter steuernden Rechner Schaltmittel vorgesehen sind, durch die die Abweichungen einer von dem Meßfühler abgetasteten Bahnkontur gegenüber einem in dem Rechner gespeicherten Ί 5 Bahnverlauf meßbar sind und das Programm des gespeicherten Bahnverlaufs entsprechend den gemessenen Abweichungen korrigierbar ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1: einen Industrie-Roboter beim Abtasten einer Musterbahn mit
einem Meßfühler
Fig. 2: den Verlauf einer Bahnkurve zwischen zwei Punkten und Fig. 3: eine Werkstückoberfläche mit einem darauf aufgebrachten
Punktraster.
Bei dem dargestellten Beispiel ist, wie aus Figur 3 ersichtlich, auf der Oberfläche eines Werkstücks 1 ein Punktraster aus zahlreichen Punkten 2 aufgebracht. Die Bewegungsbahn eines Industrie-Roboters 3 30ist hier durch gerade Strichpunktlinien 4 zwischen den Rasterpunkten a, b, c, d und e grob angenähert dargestellt. Diese Bahn wird als Programm in den Speicher eines den Roboter in bekannter Weise steuernden
ORIGINAL INSPECTED Rechners eingeschrieben.
Der Roboter 3 in Figur 1 ist anstelle seines Werkzeugs mit einem einen Meßfühler 5 aufweisenden Meßkopf 6 ausgerüstet. Mit 7 sind Meßkabel bezeichnet, die von dem Meßkopf zur Steuerungseinrichtung des Roboters 3 verlaufen. Der Roboter wird nun gemäß dem eingeschriebenen Programm mit dem Fühler 5 auf der Bahn 4 an einem Musterwerkstück 1* entlangbewegt, welches die Kontur der tatsächlichen, von der Bahn 4 an vielen Stellen abweichenden, in den Programmspeicher
1-Oaufzunehmenden Bewegungsbahn 8 aufweist. Bei dem dargestellten Bei- * spiel in Figur 1 wird die Bahn 8 durch eine entsprechend geformte, abzutastende Fläche 8' dargestellt. Der FühJar 5 registriert während des Abfahrens lärts dieser Bahn 8 die Abweichungen dieser Bahn gegenüber der Bahn 4 und gibt sie an den steuernden Rechner durch, durch
15welchen das eingeschriebene erste Programm der Bahn 4 entsprechend diesen Abweichungen korrigiert wird. Es entsteht hierdurch ein neues, korrigiertes Programm für die Bewegungssteuerung des Roboters, das exakt der Sollbewegung entspricht, die der Roboter anschließend mit
seinem Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken ausführen soll. Es 2Cversteht sich, daß bei der Festlegung der angenäherten Bahn 4 für das
erste Programm der Abstand zwischen den einzelnen, in Figur 3 darge-% stellten Rasterpunkten, z.B. d und e hierbei so zu wählen ist, daß die maximale Abweichung der tatsächlichen Bewegungsbahn 8 des Roboters
von der vorprogrammierten, angenäherten Bahn 4 noch im Meßbereich 9 25des Meßfühlers 5 liegt (Fig. 2), wenn dieser auf der vorprogrammierten
Bahn 4 an dem Muster, hier dem Musterwerkstuck V, entlanggeführt
wird und dabei die tatsächliche Bewegungsbahn 8 mit ihren Abweichungen abtastet.
3OAnstelle eines Musterwerkstücks 1* gemäß Figur 1, welches ein Muster der gewünschten Bahn bildet, wäre· es auch denkbar, daß als Muster für
die Bewegungsbahn diese selbst in Form einer Linie mit einer Farbe auf das Werkstück aufgetragen ist, die einen Stoff enthält, auf den der Fühler 5 reagiert. Die Abtastung der Sollbewegungsbahn kann im Übrigen auf verschiedenste Art, nicht nur mechanisch, sondern auch induktiv, kapazitiv oder fotoelektronisch erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Robotertätigkeiten der verschiedensten Art, wie z.B. Fräsen, Schleifen, Schweißen oder Abtasten von Schweißnähten, Nachführen über Flächen (Sprühen) anwendbar. Die Erfindung ist daher nicht aufdas dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
ORIGJNAL INSPECTED

Claims (4)

J υ 4 6 6 3 η Beiec. ·: \ . mi . . , Csrf nicht jc'Mtr! '\°.,tbn \ β PATENTANSPRÜCHE
1) Verfahren zum Programmieren eines Industrie-Roboters, durch den ein Werkzeug zur Bearbeitung eines Werkstücks längs einer Bahn bewegt wird, bei welchem die Bewegungsbahn durch Geraden - und Kreisbogenstücke, die zwischen in Abständen von- " einander entfernt längs der Bahn gelegenen Punkten verlaufen, angenähert wird und in Form eines entsprechenden Programms in einem den Roboter steuernden Rechner gespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter gemäß diesem Programm mit einem an der Stelle seines Werkzeugs vorgesehenen Meßfühler an einem den Verlauf der tatsächlichen Bahn aufweisenden Muster entlang bewegt wird, wobei die Bahn durch den Fühler abgetastet wird, die sich aus den von dem Fühler aufgenommenen Meßwerten ergebenden Abweichungen gegenüber den entsprechenden Werten der vorprogrammierten Bahn ermittelt werden und das Pro gramm entsprechend den Abweichungen korrigiert wild, worauf der Roboter dann, wieder mit seinem Werkzeug versehen, gemäß dem korrigierten Programm betrieben wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn für das erste Programm durch Verbinden der Punkte eines auf einer dem Werkzeug entsprechenden Fläche aufgebrachten Punktrasters konstruiert wird.
3) Verfahren nach Anspruch lj~ dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter gemäß dem korrigierten Programm mit dem Meßfühler längs einer weiteren, von der ersten abweichenden Bahn geführt
ORIGINAL INSPECTED
gefuhrt und das Programm entsprechend den weiteren Abweichungen j > korrigiert wird.
4) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder folgenden, bestehend aus einem Industrie-Roboter mit einer Halterung zur Aufnahme eines Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung zur Aufnahme eines gegen das Werkzeug auswechselbaren Meßkopfes (6) mit einem die Stelle des Werkzeugs einnehmenden Meßfühler (5) ausgebildet ist und daß in einem den Roboter 1.0 steuernden Rechner Schaltmittel vorgesehen sind, durch die die Abweichungen einer von dem Meßfühler abgetasteten Bahnkontur gegenüber einem in dem Rechner gespeicherten Bahnverlauf meßbar sind und das Programm des gespeicherten Bahnverlaufs entsprechend den gemessenen Abweichungen korrigierbar ist. 15
Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke Patentanwalt
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