AT528436A1 - Messvorrichtung für einen Handhabungsroboter einer Biegemaschine - Google Patents

Description

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Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung für einen Handhabungsroboter einer Biegemaschine, einen Handhabungsroboter für eine Biegemaschine, eine Biegemaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine.

[0002] In automatisierten Biegeprozessen an Biegemaschinen, insbesondere beim freien Biegen, werden die Biegewerkstücke, insbesondere Bleche, durch einen Handhabungsroboter automatisiert zwischen den (oberen und unteren) Werkzeugen der Biegemaschine zugeführt und an einem gegenüberliegenden Hinteranschlag positioniert. Der Handhabungsroboter weist dazu einen Werkstückgreifer auf, mit dem ein Biegewerkstück ergriffen und gehalten werden kann. Um eine möglichst gleichbleibend hohe Qualität erreichen zu können, ist eine präzise Werkstückpositionierung des Biegewerkstücks am Hinteranschlag wichtig. Da die mechanischen Steifigkeiten des Roboterarms, des Werkstückgreifers und des Biegewerkstücks in der Regel variieren, führt dies zu Ungenauigkeiten bei der Positionierung am Hinteranschlag, da es üblicherweise keine Stopprückmeldung beim Anschlagen des Biegewerkstücks am Hinteranschlag gibt. Die Motorströme des Roboterarms können zwar ausgewertet werden, um eine Information über die Anschlagkräfte zu erhalten, eine derartige Auswertung ist jedoch für eine präzise Positionierung zu ungenau.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine verbesserte Positionierung eines Biegewerkstücks am Hinteranschlag einer Biegemaschine zu ermöglichen.

[0004] Die Aufgabe wird mit einer Messvorrichtung gelöst, die einen ersten Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Messvorrichtung an einem Endabschnitt eines Roboterarms des Handhabungsroboters und einen, dem ersten Befestigungsabschnitt in Richtung einer Längsachse der Messvorrichtung gegenüberliegenden, zweiten Befestigungsabschnitt zur Befestigung eines zum Greifen eines Biegewerkstücks ausgebildeten Werkstückgreifers aufweist, wobei die Messvorrichtung eine Sensoreinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine auf den Werkstückgreifer wirkende und über den zweiten Befestigungsabschnitt auf die Messvorrichtung übertragene Kraft und/oder ein übertragenes Drehmoment zu erfassen. Die Messvorrichtung kann somit sehr einfach bei Handhabungsrobotern bestehender Biegemaschinen nachgerüstet werden. Die gemessene Kraft und/oder das gemessene Drehmoment können ausgewertet werden, beispielsweise um eine einfache Doppelblecherkennung zu realisieren oder um eine Position eines Kraftangriffspunktes am Hinteranschlag zu ermitteln.

[0005] Die Messvorrichtung weist vorzugsweise eine Sensorschnittstelle zur Übertragung von erfassten Messdaten der Sensoreinrichtung an eine Roboter-Steuerungseinheit des Handhabungsroboters und/oder an eine Maschinen-Steuerungseinheit der Biegemaschine auf. Die Roboter-Steuerungseinheit kann die Messdaten beispielsweise auswerten und zur Positionierung des mittels des Werkstückgreifers gehaltenen Biegewerkstücks verwenden. Über die Sensorschnittstelle können die gemessenen unverarbeiteten Sensorgrößen bereitgestellt werden.

[0006] Die Sensoreinrichtung umfasst vorzugsweise zumindest einen Kraftsensor, wobei der Kraftsensor vorzugsweise einen Piezo-Sensor und/oder Dehnmessstreifen umfasst. Dadurch kann eine auf die Messvorrichtung übertragene Kraft gemessen werden. Aus der gemessenen Kraft kann zudem ggf. ein übertragendes Drehmoment ermittelt werden.

[0007] Die Messvorrichtung, insbesondere die Sensoreinrichtung, kann beispielsweise auch eine Signalaufbereitungseinheit aufweisen, die dazu ausgebildet ist, aus der von der Sensoreinrichtung, insbesondere deren Kraftsensor, gemessenen Sensorgröße eine gewünschte Messgröße Zu ermitteln. Zudem kann die Messeinrichtung einen Energieversorgungsanschluss zur Versorgung der Signalaufbereitungseinheit mit elektrischer Energie umfassen. Der Energieversorgungsanschluss und die Sensorschnittstelle können baulich vereint sein. Beispielsweise könnte die Signalaufbereitungseinheit dazu ausgebildet sein, aus einer von einem Dehnmessstreifen gemessenen Änderung eines elektrischen Widerstandes (als Sensorgröße) eine dazu proportionale Kraft (als Messgröße) zu ermitteln. Die Messgröße könnte in Form von der Messdaten über die

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Sensorschnittstelle bereitgestellt werden. Natürlich könnte aber zusätzlich auch die unverarbeiteten Sensorgröße über die Sensorschnittstelle bereitgestellt werden und eine Verarbeitung der Sensorgröße könnte z.B. in der Roboter-Steuerungseinheit erfolgen oder in der Maschinen- Steuerungseinheit der Biegemaschine.

[0008] Die Messvorrichtung weist vorzugsweise ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse auf mit der Längsachse als Zylinderachse. Durch die zylindrische Form kann die Messvorrichtung einfach und platzsparend in ein bestehendes System zwischen Werkstückgreifer und Roboterarm integriert werden.

[0009] Die Messvorrichtung, insbesondere das Gehäuse, kann eine Messplatte aufweisen, welche die Sensoreinrichtung umfasst, wobei die Sensoreinrichtung zumindest drei Kraftsensoren, insbesondere Piezo-Sensoren umfasst, die bezüglich der Längsachse in Umfangsrichtung voneinander beabstandet an der Messplatte angeordnet sind. Die Kraftsensoren liegen vorzugsweise in einer bzw. derselben, normal auf die Längsachse stehenden Sensorebene. Dadurch wird eine einfache und kompakte Ausführungsform bereitgestellt, die ggf. auch ausgetauscht werden kann.

[0010] Der erste Befestigungsabschnitt ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er im Betrieb des Handhabungsroboters bestimmungsgemäß nicht lösbar ist. Der erste Befestigungsabschnitt kann beispielsweise einen Schraubflansch aufweisen. Der zweite Befestigungsabschnitt ist vorZzugsweise so ausgebildet, dass er im Betrieb des Handhabungsroboters bestimmungsgemäß lösbar ist, um einen, vorzugsweise automatisierten, Wechsel des Werkstückgreifers zu ermöglichen. Der zweite Befestigungsabschnitt kann beispielsweise einen Schnellspanner umfassen.

[0011] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Handhabungsroboter für eine Biegemaschine zur Handhabung von Biegewerkstücken, wobei der Handhabungsroboter einen Werkstückgreifer zum Greifen einer Anzahl von Biegewerkstücken umfasst und eine Roboter-Steuerungseinheit zur Steuerung des Handhabungsroboters aufweist, wobei der Handhabungsroboter eine oben beschriebene Messvorrichtung umfasst, die einen Endabschnitt eines Roboterarms des Handhabungsroboters mit dem Werkstückgreifer mechanisch verbindet, wobei der Endabschnitt des Roboterarms einen dritten Befestigungsabschnitt umfasst, an dem der erste Befestigungsabschnitts der Messvorrichtung befestigt ist und der Werkstückgreifer einen vierten Befestigungsabschnitt umfasst, der am zweiten Befestigungsabschnitt der Messvorrichtung befestigt ist und dass die Roboter-Steuerungseinheit dazu ausgebildet ist, die von der Messvorrichtung erhaltenen Messdaten zur Steuerung des Handhabungsroboters, insbesondere eines Positionierantriebs, zu verwenden. Dadurch wird ein Handhabungsroboter bereitgestellt, der eine verbesserte Positionierung des Biegewerkstücks am Hinteranschlag der Biegemaschine ermöglicht. Zudem wird eine einfache Doppelblecherkennung ermöglicht.

[0012] Der Werkstückgreifer kann einen Vakuumgreifer und/oder einen Zangengreifer umfassen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Werkstückgreifer an einer Seite einen Zangengreifer und an einer gegenüberliegenden Seite einen Vakuumgreifer umfasst. Dadurch kann je nach Situation der geeignete Werkstückgreifer verwendet werden.

[0013] Die Roboter-Steuerungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, anhand der von der Messvorrichtung erhaltenen Messdaten eine Masse einer Anzahl von mittels des Werkstückgreifers gehaltenen Biegewerkstücken zu ermitteln und aus der ermittelten Masse und einer vorgegebenen oder vorgebbaren Masse eines einzelnen Biegewerkstücks die tatsächliche Anzahl von gehaltenen Biegewerkstücken zu ermitteln. Dadurch wird eine einfache Doppelblecherkennung ermöglicht. Die bekannte Masse kann der Roboter-Steuerungseinheit beispielsweise von einer Maschinen-Steuerungseinheit der Biegemaschine bereitgestellt werden.

[0014] Ferner ist die Roboter-Steuerungseinheit vorzugsweise dazu ausgebildet, anhand der von der Messvorrichtung erhaltenen Messdaten eine Position eines Kraftangriffspunktes einer Kraft, die auf ein mit dem Werkstückgreifer gehaltenes Biegewerkstück wirkt, relativ zu einem bekannten Bezugspunkt des Handhabungsroboters zu ermitteln. Die ermittelte Position kann beispielsweise zur Positionskorrektur am Hinteranschlag verwendet werden.

[0015] Die Roboter-Steuerungseinheit kann beispielsweise ein, insbesondere mathematisches,

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Koordinatentransformationsmodell enthalten und dazu ausgebildet sein, die Position des Kraftangriffspunktes der Kraft relativ zum Bezugspunkt des Handhabungsroboters anhand des Koordinatentransformationsmodells zu ermitteln. Eine Koordinatentransformation erlaubt eine rasche und präzise Berechnung der Position. Der Bezugspunkt kann fix oder ggf. auch durch die Roboter-Steuerungseinheit veränderlich sein. Eine mathematische Koordinatentransformation ist im Stand der Technik bekannt.

[0016] In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Biegemaschine mit einem stationären unteren Biegebalken und einem in einer Biegeebene relativ dazu beweglichen oberen Biegebalken, wobei am unteren Biegebalken ein Unterwerkzeuge angeordnet oder anordenbar ist und am oberen Biegebalken ein Oberwerkzeug angeordnet oder anordenbar ist, wobei die Biegemaschine eine Maschinen-Steuerungseinheit zur Steuerung zumindest eines Antriebs des oberen Biegebalkens umfasst, wobei an einer ersten Seite der Biegeebene ein oben beschriebener Handhabungsroboter vorgesehen ist.

[0017] Vorzugsweise ist an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene ein, vorzugsweise sensorloser, Hinteranschlag zur Positionierung eines Biegewerkstücks relativ zur Biegeebene vorgesehen, und die Roboter-Steuerungseinheit ist dazu ausgebildet, anhand der von der Sensoreinrichtung der Messvorrichtung erhaltenen Messdaten eine Ist-Position eines Kraftangriffspunktes eines mit dem Werkstückgreifer gehaltenen Biegewerkstücks am Hinteranschlag relativ zum Bezugspunkt des Handhabungsroboters zu ermitteln, anhand der Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position des Kraftangriffspunktes eine Stellgröße für den Positionierantrieb des Handhabungsroboters zu ermitteln

[0018] und den Positionierantrieb mit der Stellgröße anzusteuern, um das Biegewerkstück an der Soll-Position zu positionieren.

[0019] Die Maschinen-Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die Soll-Position für das Biegewerkstück aus Prozessdaten für einen am Biegewerkstück durchzuführenden Biegevorgang zu ermitteln, welche in der Maschinen-Steuerungseinheit implementiert sind und die SollPosition an die Roboter-Steuerungseinheit zu übermitteln.

[0020] Die Aufgabe wird zudem mit einem Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine mit einem stationären unteren Biegebalken und einem in einer Biegeebene relativ dazu beweglichen oberen Biegebalken gelöst, wobei der untere Biegebalken ein Unterwerkzeug umfasst und der obere Biegebalken ein Oberwerkzeug umfasst, wobei eine Bewegung des oberen Biegebalkens mittels einer Maschinen-Steuerungseinheit gesteuert wird, wobei an einer ersten Seite der Biegeebene ein Handhabungsroboter zur Zuführung eines Biegewerkstücks zur Biegeebene vorgesehen ist, wobei der Handhabungsroboter einen Werkstückgreifer zum Greifen einer Anzahl von Biegewerkstücken umfasst und wobei der Handhabungsroboter von einer Roboter-Steuerungseinheit gesteuert wird, wobei mittels einer Sensoreinrichtung einer Messvorrichtung, die einen Endabschnitt eines Roboterarms des Handhabungsroboters mit dem Werkstückgreifer mechanisch verbindet, eine auf den Werkstückgreifer wirkende Kraft und/oder Drehmoment erfasst wird und dass die Roboter-Steuerungseinheit die erfasste Kraft und/oder das erfasste Drehmoment zur Steuerung des Handhabungsroboters, insbesondere eines Positionierantriebs, verwendet. Es ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile.

[0021] Vorzugsweise wird mittels der Roboter-Steuerungseinheit anhand der erfassten Kraft und/oder des Drehmoments eine Masse einer Anzahl von mit dem Werkstückgreifer gehaltenen Biegewerkstücke ermittelt und die Roboter-Steuerungseinheit ermittelt anhand der ermittelten Masse und einer vorgegebene Masse eines einzelnen Biegewerkstücks die Anzahl von tatsächlich gehaltenen Biegewerkstücken. Vorzugsweise wird die Durchführung des weiteren Biegevorgangs unterbrochen, wenn mehr als ein Biegewerkstück erkannt werden. Dadurch wird eine einfache Doppelblecherkennung ermöglicht, ohne komplexe, beispielsweise laserbasierte, Sensorik.

[0022] Vorzugsweise ist an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene ein, vorzugsweise sensorloser, Hinteranschlag zur Positionierung des Biegewerkstücks relativ zur Biegeebene vorgesehen, wobei die Roboter-Steuerungseinheit anhand der von der

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Sensoreinrichtung der Messvorrichtung erhaltenen Messdaten eine Ist-Position eines Kraftangriffspunktes eines mit dem Werkstückgreifer gehaltenen Biegewerkstücks am Hinteranschlag relativ zu einem bekannten Bezugspunkt des Handhabungsroboters ermittelt, anhand der IstPosition und einer vorgegebenen Soll-Position des Kraftangriffspunktes eine Stellgröße für einen Positionierantrieb des Handhabungsroboters ermittelt und den Positionierantrieb mit der Stellgröße ansteuert, um das Biegewerkstück an der Soll-Position zu positionieren. Dadurch wird eine einfache und präzise Positionskorrektur des Biegewerkstücks ermöglicht.

[0023] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0024] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

[0025] Fig. 1 eine Biegemaschine mit einem Handhabungsroboter in einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;

[0026] Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung; [0027] Fig.2a eine beispielhafte Messplatte in einer perspektivischen Ansicht;

[0028] Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Handhabungsroboters mit einem Werkstückgreifer und einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung;

[0029] Fig. 4 ein Beispiel für eine Koordinatentransformation zur Positionsermittlung eines Kraftangriffspunktes.

[0030] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0031] In Fig.1 ist eine Biegemaschine 3 in einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Die Biegemaschine 3 ist dazu ausgebildet, einen Biegevorgang an einem Biegewerkstück W durchzuführen. Das Biegewerkstück W ist insbesondere ein Blechwerkstück. Die Biegemaschine 3 weist einen unteren Biegebalken 20 mit einer unteren Werkzeugaufnahme 23 zur Aufnahme eines Unterwerkzeugs 24 auf und weist einen oberen Biegebalken 21 mit einer oberen Werkzeugaufnahme 25 zur Aufnahme eines Oberwerkzeugs 26 auf. Das Oberwerkzeug 26 und das Unterwerkzeug 24 können, vorzugsweise automatisiert, auswechselbar sein.

[0032] Zur Durchführung des Biegevorgangs ist der obere Biegebalken 21 in einer, vorzugsweise vertikalen, Biegeebene 22 relativ zum unteren Biegebalken 20 bewegbar. Die Biegemaschine 3 umfasst weiters einen bekannten Hinteranschlag 19 zur Positionierung des Biegewerkstücks 3 relativ zur Biegeebene 22 für die Durchführung des Biegevorgangs. Der Hinteranschlag 19 ist an einer ersten Seite der Biegeebene 22 angeordnet. Der Hinteranschlag 19 kann in bekannter Weise beispielsweise als 4-Achs, 5-Achs oder 6-Achs Hinteranschlag ausgeführt sein. Je nach Ausführung weist der Hinteranschlag 19 einen oder mehrere Anschlagfinger auf, die im Raum positionierbar sind. Zur Positionierung ist in der Regel ein geeigneter Stellantrieb 31 vorgesehen. Die Funktion und der Aufbau des Hinteranschlags 19 sind im Stand der Technik bekannt, weshalb an dieser Stelle keine nähere Beschreibung erfolgt.

[0033] Die Biegemaschine 3 weist weiters eine Maschinen-Steuerungseinheit 12 zur Steuerung der Biegemaschine 3 auf. Die Maschinen-Steuerungseinheit 12 kann in bekannter Weise eine geeignete Hardware und/oder Software aufweisen. Derartige Steuerungseinheiten sind im Stand der Technik bekannt. Die Maschinen-Steuerungseinheit 12 kann beispielsweise auch den Stellantrieb 31 des Hinteranschlags 19 steuern, um den oder die Anschlagfinger im Raum zu positionieren.

[0034] An einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene 22 ist ein

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Handhabungsroboter 2 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, das Biegewerkstück W in der Biegemaschine 3 am Hinteranschlag 19 zu positionieren. Der Handhabungsroboter 2 kann ein geeigneter Industrieroboter sein, wie z.B. ein Mehrachs-Roboter, insbesondere 6-Achs-Roboter. Der Handhabungsroboter 2 umfasst einen Roboterarm 6 mit einem Endabschnitt 5, an dem ein Werkstückgreifer 8, vorzugsweise wechselbar, befestigt ist. Der Werkstückgreifer 8 dient dazu, das Biegewerkstück W zu greifen und zu halten. Der Werkstückgreifer 8 kann beispielsweise einen bekannten Vakuum-Greifer umfassen, wie in Fig.1 angedeutet ist. Der Werkstückgreifer 8 könnte aber auch anders ausgebildet sein, z.B. in Form eines Zangengreifers oder eines kombinierten Greifers, der sowohl einen Zangengreifer als auch einen Vakuumgreifer umfasst (siehe Fig.3).

[0035] Zudem kann der Handhabungsroboter 2 das Biegewerkstück W während der Durchführung des Biegevorgangs ggf. gemäß einer vorgegebenen Biegetrajektorie T unterstützend bewegen. Die Biegetrajektorie T ist in Fig.1 durch einen Pfeil angedeutet. Der Handhabungsroboter 2 umfasst eine Roboter-Steuerungseinheit 11, die eine geeignete Hardware und/oder Software umfassen kann. Die Roboter-Steuerungseinheit 11 kann über eine geeignete Kommunikationsverbindung mit der Maschinen-Steuerungseinheit 12 verbunden sein oder kann ggf. auch in der Maschinen-Steuerungseinheit 12 integriert sein. Die Maschinen-Steuerungseinheit 12 kann mit der Roboter-Steuerungseinheit 11 kommunizieren, um während des Biegevorgangs eine Bewegung des oberen Biegebalkens 21 und eine Bewegung des Roboterarms 6 bzw. des daran angeordneten Werkstückgreifers 8 aufeinander abzustimmen.

[0036] Am Endabschnitt 5 des Roboterarms 6 ist eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 befestigt, welche den Endabschnitt 5 mechanisch mit dem Werkstückgreifer 8 verbindet. Eine beispielhafte Ausführungsform der Messvorrichtung 1 wird nachfolgend anhand von Fig.2 näher beschrieben.

[0037] Fig.2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Messvorrichtung 1. Die Messvorrichtung 1 weist einen ersten Befestigungsabschnitt 4 zur Befestigung der Messvorrichtung 1 am Endabschnitt 5 des Roboterarms 6 des Handhabungsroboters 2 auf. Weiters weist die Messvorrichtung 1 einen, dem ersten Befestigungsabschnitt 4 in Richtung einer Längsachse L der Messvorrichtung 1 gegenüberliegenden, zweiten Befestigungsabschnitt 7 zur Befestigung des Werkstückgreifers 8 auf. Die Messvorrichtung 1 umfasst zudem eine Sensoreinrichtung 9, die dazu ausgebildet ist, eine auf den Werkstückgreifer 8 wirkende und über den zweiten Befestigungsabschnitt 7 auf die Messvorrichtung 1 übertragene Kraft F und/oder ein übertragenes Drehmoment M zu erfassen. Die Kraft F ist in Fig.1 beispielhaft durch einen Pfeil angedeutet. Je nachdem, wo und in welcher Richtung die Kraft F auf das Biegewerkstück W wirkt, kann auch ein Drehmoment auf die Messvorrichtung 1 übertragen werden, welches von der Sensoreinrichtung 9 erfasst werden kann.

[0038] Die Messvorrichtung 1 weist in der dargestellten Ausführungsform eine Sensorschnittstelle 10 zur Übertragung von erfassten Messdaten der Sensoreinrichtung 9 an die Roboter-Steuerungseinheit 11 des Handhabungsroboters 2 auf. Alternativ oder zusätzlich könnten die Messdaten über die Sensorschnittstelle 10 ggf. auch an die Maschinen-Steuerungseinheit 12 der Biegemaschine 3 übermittelt werden. Die Messdatenaufbereitung kann in der jeweiligen Steuerungseinheit erfolgen. Ggf. könnte die Messvorrichtung 1 jedoch auch eine geeignete Signalaufbereitungseinheit 32 umfassen, welche die von der Sensoreinrichtung 9 erfassten Sensorsignale aufbereitet und ggf. in gewünschte Messgrößen umwandelt. Zur Versorgung der Signalaufbereitungseinheit 32 mit der nötigen elektrischen Energie, kann ein Energieversorgungsanschluss 34 vorgesehen sein, Z.B. in Form eines Steckers. In der dargestellten Ausführungsform sind der Energieversorgungsanschluss 34 und die Sensorschnittstelle 10 baulich vereint, d.h. sowohl für die Datenübertragung als auch für die Energieübertragung ausgebildet.

[0039] Die Sensoreinrichtung 9 kann beispielsweise zumindest einen Kraftsensor 13 umfassen, wobei der Kraftsensor 13 vorzugsweise einen Piezo-Sensor und/oder Dehnmessstreifen umfasst. Derartige Sensoren sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Der Kraftsensor 13 ist in Fig.2 schematisch angedeutet und kann an einer geeigneten Stelle an der Messvorrichtung 1 ange-

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bracht sein. Natürlich können auch mehrere Kraftsensoren 13 vorgesehen sein, beispielsweise zumindest ein Kraftsensor 14 je Achse eines kartesischen Bezugskoordinatensystems der Messvorrichtung 1.

[0040] Im dargestellten Beispiel weist die Messvorrichtung 1 ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 14 auf mit der Längsachse L als Zylinderachse. Das Gehäuse 14 weit hier eine Messplatte 33 auf, welche die Sensoreinrichtung 9 umfasst.

[0041] Der erste Befestigungsabschnitt 4 ist hier so ausgebildet, dass der im Betrieb des Handhabungsroboters 2 bestimmungsgemäß nicht lösbar ist. Insbesondere weist der erste Befestigungsabschnitt 4 im dargestellten Beispiel einen Schraubflansch 29. Der zweite Befestigungsabschnitt 7 ist hier so ausgebildet, dass er im Betrieb des Handhabungsroboters 2 bestimmungsgemäß lösbar ist, um einen, vorzugsweise automatisierten, Wechsel des Werkstückgreifers 8 zu ermöglichen. Der zweite Befestigungsabschnitt 7 umfasst hier insbesondere einen Schnellspanner 30.

[0042] Fig.2a zeigt eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Messplatte 33. Die Messplatte weist in Richtung der Längsachse L eine im Vergleich zu ihrer radialen Erstreckung, insbesondere dem Durchmesser, deutlich geringere Länge auf. Die Länge kann beispielsweise im Bereich einiger Millimeter bis einiger Zentimeter liegen. Die Messplatte 33 kann einfach in das Gehäuse 14 integriert werden. Die Messplatte 33 umfasst die Sensoreinrichtung 9. Die Die Sensoreinrichtung 9 kann an einer Stirnseite der Messplatte angeordnet sein, beispielsweise in einer geeigneten Ausnehmung der Stirnseite.

[0043] Die Sensoreinrichtung 9 weist hier drei Kraftsensoren 13 in Form von Piezo-Sen- soren auf, welche in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse L voneinander beabstandet an der Messplatte 33 angeordnet sind. Die Kraftsensoren 13 liegen vorzugsweise in derselben Sensorebene, welche normal auf die Längsachse L steht. Die Kraftsensoren 13 sind jeweils mit der Sensorschnittstelle 10 verbunden.

[0044] Die Sensorschnittstelle 10 ist hier stirnseitig angeordnet und parallel zur Längsachse L ausgerichtet. Natürlich wäre auch eine radiale Anordnung wie in Fig.2 denkbar. Die Messplatte 33 kann natürlich auch eine Signalaufbereitungseinheit 32 mit einem Energieversorgungsanschluss 34 umfassen, wie in Fig.2 angedeutet ist. Zur Befestigung am Gehäuse 14 können beispielsweise mehrere Befestigungslöcher 35 vorgesehen sein. Es wäre aber auch eine andere Art der Befestigung denkbar.

[0045] In Fig.3 ist ein Abschnitt eines Roboterarms 6 eines Handhabungsroboters 2 für eine Biegemaschine 3 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. An einem Endabschnitt 5 des Roboterarms 6 ist die anhand von Fig.2 beschriebene Messvorrichtung 1 angeordnet, die den Endabschnitt 5 mechanisch mit dem Werkstückgreifer 8 verbindet. Der Endabschnitt 5 des Roboterarms 6 weist einen dritten Befestigungsabschnitt 15 auf, an dem der erste Befestigungsabschnitts 4 der Messvorrichtung 1, hier der Schraubflansch 29, befestigt ist. Der Werkstückgreifer 8 weist einen vierten Befestigungsabschnitt 16 auf, der am zweiten Befestigungsabschnitt 7 der Messvorrichtung 1, hier dem Schnellspanner 30, befestigt ist.

[0046] Die Roboter-Steuerungseinheit 11 ist dazu ausgebildet, die von der Messvorrichtung 1 erhaltenen Messdaten der Sensoreinrichtung 9 zur Steuerung des Handhabungsroboters 2, insbesondere eines Positionierantriebs 27, zu verwenden. Der Positionierantrieb 27 ist in Fig.1 angedeutet und dient dazu, den Roboterarm im Raum zu positionieren. Dazu kann der Positionierantrieb 27 mehrere separate Antriebe umfassen, z.B. einen Antrieb je Achse des mehrachsigen Roboters. Auch eine Steuerung des Werkstückgreifers 8 in Abhängigkeit der Messdaten ist möglich.

[0047] Der Werkstückgreifer 8 in Fig.3 weist an einer Seite einen Vakuumgreifer 18 auf und an einer gegenüberliegenden Seite einen Zangengreifer 17. Je nach Art des Biegewerkstücks W kann entweder der Vakuumgreifer 18 oder der Zangengreifer 17 verwendet werden.

[0048] Die Roboter-Steuerungseinheit 11 ist vorzugsweise dazu ausgebildet ist, anhand der von der Messvorrichtung 1 erhaltenen Messdaten eine Masse einer Anzahl von mittels des Werk-

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stückgreifers 8 gehaltenen Biegewerkstücken W zu ermitteln und aus der ermittelten Masse und einer vorgegebenen (oder vorgebbaren) Masse eines einzelnen Biegewerkstücks W die tatsächliche Anzahl von gehaltenen Biegewerkstücken W zu ermitteln.

[0049] In Fig.3 ist beispielhaft die Gewichtskraft FG des Biegewerkstücks W eingezeichnet, die zur Masse proportional ist. Die Gewichtskraft FG kann von der Sensoreinrichtung 9, insbesondere einem darin enthaltenen Kraftsensor 13, erfasst werden. Die Roboter-Steuerungseinheit 11 kann aus der gemessenen Gewichtskraft FG die Masse des Biegewerkstücks W berechnen. Die Masse eines einzelnen der zu biegenden Biegewerkstücke W ist in der Regel bekannt. Die RoboterSteuerungseinheit 11 kann die bekannte Masse mit der gemessenen bzw. ermittelten Masse vergleichen und so erkennen, ob ggf. mehr als ein Biegewerkstück W gehalten wird. Die bekannte Masse kann der Roboter-Steuerungseinheit 11 beispielsweise von der Maschinen-Steuerungseinheit 12 der Biegemaschine 3 übermittelt werden (Siehe Fig. 1).

[0050] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Roboter-Steuerungseinheit 11 dazu ausgebildet, anhand der von der Messvorrichtung 1 erhaltenen Messdaten eine Position eines Kraftangriffspunktes einer Kraft F, die auf ein mit dem Werkstückgreifer 8 gehaltenes Biegewerkstück W wirkt, relativ zu einem bekannten Bezugspunktes TCP des Handhabungsroboters 2 zu ermitteln. Die Roboter-Steuerungseinheit 11 kann dazu beispielsweise ein, insbesondere mathematisches, Koordinatentransformationsmodell enthalten und die Position des Kraftangriffspunktes der Kraft F relativ zum Bezugspunkt TCP des Handhabungsroboters 2 anhand des Koordinatentransformationsmodells ermitteln.

[0051] Dazu kann die Roboter-Steuerungseinheit 11 beispielsweise Kenntnis über die Geometrie des Biegewerkstücks W haben. Die Geometriedaten können der Roboter-Steuerungseinheit 11 beispielsweise von einer übergeordneten Maschinen-Steuerungseinheit 12 einer Biegemaschine (siehe Fig. 1) übermittelt werden oder ggf. von einer weiteren (nicht dargestellten) Gesamt-Steuerungseinheit, die beispielsweise wiederum der Maschinen-Steuerungseinheit 12 übergeordnet sein kann.

[0052] Fig.4 zeigt ein mechanisches Ersatzmodell der Biegemaschine 3 in einer Draufsicht. Darin ist der Endabschnitt 5 des Roboterarms 6 des Handhabungsroboters 2 angedeutet, an dem eine erfindungsgemäße Messvorrichtung 1 befestigt ist, wie anhand von Fig.3 beschrieben wurde. Der Handhabungsroboter 2 (nicht dargestellt) befindet sich an einer ersten Seite der Biegeebene 22, die hier gestrichelt angedeutet ist. Die X-Achse steht normal auf die Biegeebene 22 und die ZAchse verläuft parallel zur Biegeebene 22. Die R-Achse (siehe Fig. 1) steht normal zur X- Achse und Z-Achse. Die drei Achsen X, Z, R bilden ein bei Biegemaschinen bekanntes (globales) orthogonales Koordinatensystem aus.

[0053] Die Messvorrichtung 1 verbindet den Endabschnitt 5 mit dem Werkstückgreifer 8, der hier lediglich beispielhaft als Zangengreifer dargestellt ist. Der Werkstückgreifer 8 hält ein Biegewerkstück W in Form eines rechteckigen ebenen Bleches. Das Biegewerkstück W schneidet die Biegeebene 22.

[0054] An einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene 22 ist der Hinteranschlag 19 zur Positionierung eines Biegewerkstücks W relativ zur Biegeebene 22 vorgesehen. Der Hinteranschlag 19 ist hier sensorlos ausgebildet, d.h. er umfasst keinen Senor, insbesondere keinen Kraftsensor zur Messung einer Anschlagkraft mit der das Biegewerkstück W am Hinteranschlag 19 anschlägt.

[0055] Zur Durchführung der Koordinatentransformation ist jeder Komponente zumindest ein (lokales) Koordinatensystem K1-K6 mit Achsen X, R, Z zugeordnet. Der Ursprung des ersten Koordinatensystem K1 des Hinteranschlags 19 ist der gesuchte Kraftangriffspunkt des Biegewerkstücks W am Hinteranschlag 19. Der Ursprung des zweiten Koordinatensystems K2 ist der korrespondierende Kraftangriffspunkt des Hinteranschlags 19 am Biegewerkstück W. In Fig.4 befindet sich das Biegewerkstück W in einer Position vor dem Anschlagen am Hinteranschlag 19; die Koordinatensysteme K1, K2 sind daher voneinander beabstandet. Beim Anschlagen des Biegewerkstücks W sind die Koordinatensysteme K1, K2 deckungsgleich.

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[0056] Der Ursprung des dritten Koordinatensystems K3 befindet sich hier beispielhaft im Schwerpunkt des Biegewerkstücks W. Die Parameter (z.B. Abmessungen, Lage des Schwerpunktes, usw.) des Biegewerkstücks W sind in der Regel bekannt. Der Ursprung des vierten Koordinatensystems K4 befindet sich hier beispielhaft in einem definierten Kontaktpunkt des Biegewerkstücks W am Werkstückgreifer 8. Der Ursprung des fünften Koordinatensystems K5 befindet sich hier in einem definierten Kontaktpunkt an der Schnittstelle zwischen dem Werkstückgreifer 8 und der Messvorrichtung 1. Der Ursprung des sechsten Koordinatensystems K6 befindet sich hier in einem definierten Kontaktpunkt an der Schnittstelle zwischen der Messvorrichtung 1 und dem Endabschnitt 5 des Roboterarms 6 des Handhabungsroboters 2. Der Ursprung des sechsten Koordinatensystems K6 bildet hier zugleich den festgelegten Bezugspunkt TCP (TCP = tool center point) des Handhabungsroboters 2 aus.

[0057] Die Roboter-Steuerungseinheit 11 kann anhand der von der Messvorrichtung 1 erhaltenen Messdaten eine Ist-Position des Kraftangriffspunktes des Biegewerkstücks W am Hinteranschlag 19 relativ zum Bezugspunkt TCP des Handhabungsroboters 2 ermitteln. Anstatt des Bezugspunktes TCP des Handhabungsroboters 2 könnte natürlich auch ein anderer interessierender Bezugspunkt gewählt werden, beispielsweise der Ursprung des oben genannten fünften Koordinatensystems K5 der Messvorrichtung 1.

[0058] Die die Roboter-Steuerungseinheit 11 kann anhand der Koordinatentransformation die Position des Kraftangriffspunktes (hier im Ursprung des zweiten Koordinatensystems K2) auf das sechste Koordinatensystems K6 oder ggf. auf das fünfte Koordinatensystem K5 zurückrechnen. Der Handhabungsroboter 2, dessen Steuerung in der Regel auf einen festgelegten Bezugspunkt, beispielsweise den beschriebenen „tool center point“ (TCP), ausgelegt ist, kann nun die transformierte bzw. zurückgerechnete Position des Kraftangriffspunktes zur Steuerung des Handhabungsroboters 2 verwenden. Anhand der ermittelten (transformierten) Ist- Position und einer vorgegebenen Soll-Position des Kraftangriffspunktes kann die Roboter-Steuerungseinheit 11 beispielsweise eine Stellgröße für den Positionierantrieb 27 des Handhabungsroboters 2 ermitteln und den Positionierantrieb 27 mit der Stellgröße ansteuern, um das Biegewerkstück W an der vorgegebenen Soll-Position zu positionieren. Die aus der erfassten Kraft ermittelte Ist-Position kann somit zur Positionsregelung verwendet werden.

[0059] Die Soll-Position für das Biegewerkstück W kann beispielsweise von der Maschinen-Steuerungseinheit 12 aus bekannten Prozessdaten für einen am Biegewerkstück W durchzuführenden Biegevorgang ermittelt werden. Die Soll-Position kann an die Roboter-Steuerungseinheit 11 übermittelt werden. Die Prozessdaten können in der Maschinen-Steuerungseinheit 12 implementiert sein. Es können natürlich auch eine Mehrzahl von Prozessdaten für verschiedene Biegevorgänge und/oder für verschiedene Biegewerkstücke W hinterlegt sein, auf welche die MaschinenSteuerungseinheit 12 zugreifen kann.

[0060] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

[0061] Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

[0062] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren

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Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

[0063] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

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BEZUGSZEICHENLISTE

1 Messvorrichtung 28 Antrieb oberer Biegebalken

2 Handhabungsroboter 29 Schraubflansch

3 Biegemaschine 30 Schnellspanner

4 Erster Befestigungsabschnitt 31 Stellantrieb

5 Endabschnitt des Roboter- 32 Signalaufbereitungseinheit arms 33 Messplatte

6 Roboterarm 34 Energieversorgungsanschluss

7 Zweiter Befestigungsabschnitt 35 Befestigungsloch

8 Werkstückgreifer TCP Bezugspunkt

9 Sensoreinrichtung F Kraft

10 Sensorschnittstelle W Biegewerkstück

11 Roboter-Steuerungseinheit T Biegetrajektorie

12 Maschinen-Steuerungseinheit FG Gewichtskraft

13 Kraftsensor X, Z, R Koordinatenachsen

14 Gehäuse K1-K6 Koordinatensysteme

15 Dritter Befestigungsabschnitt L Längsachse der Messvorrich-

16 Vierter Befestigungsabschnitt tung

17 Zangengreifer

18 Vakuumgreifer

19 Hinteranschlag

20 unteren Biegebalken

21 oberen Biegebalken

22 Biegeebene

23 erste Werkzeugaufnahme 24 Unterwerkzeug

25 zweite Werkzeugaufnahme 26 Oberwerkzeug

27 Positionierantrieb

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Patentansprüche

1. Messvorrichtung (1) für einen Handhabungsroboter (2) einer Biegemaschine (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) einen ersten Befestigungsabschnitt (4) zur Befestigung der Messvorrichtung (1) an einem Endabschnitt (5) eines Roboterarms (6) des Handhabungsroboters (2) und einen, dem ersten Befestigungsabschnitt (4) in Richtung einer Längsachse (L) der Messvorrichtung (1) gegenüberliegenden, zweiten Befestigungsabschnitt (7) zur Befestigung eines zum Greifen eines Biegewerkstücks (W) ausgebildeten Werkstückgreifers (8) aufweist und dass die Messvorrichtung (1) eine Sensoreinrichtung (9) umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine auf den Werkstückgreifer (8) wirkende und über den zweiten Befestigungsabschnitt (7) auf die Messvorrichtung (1) übertragene Kraft (F) und/oder ein übertragenes Drehmoment (M) zu erfassen.

2. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Sensorschnittstelle (10) zur Übertragung von erfassten Messdaten der Sensoreinrichtung (9) an eine Roboter-Steuerungseinheit (11) des Handhabungsroboters (2) und/oder an eine Maschinen-Steuerungseinheit (12) der Biegemaschine (3) umfasst.

3. Messvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (9) zumindest einen Kraftsensor (13) umfasst, wobei der Kraftsensor (13) vorzugsweise einen Piezo-Sensor und/oder Dehnmessstreifen umfasst.

4. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse (14) aufweist mit der Längsachse (L) als Zylinderachse.

5. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Messplatte (33) aufweist, welche die Sensoreinrichtung (9) umfasst, wobei die Sensoreinrichtung (9) zumindest drei Kraftsensoren (13), insbesondere Piezo-Sensoren, umfasst, die in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse (L) voneinander beabstandet an der Messplatte (33) angeordnet sind, wobei die zumindest drei Kraftsensoren (13) vorzugswiese in einer normal auf die Längsachse (L) stehenden Sensorebene liegen.

6. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Signalaufbereitungseinheit (32) aufweist, die dazu ausgebildet ist, aus der von der Sensoreinrichtung (9) gemessenen Sensorgröße eine Messgröße zu ermitteln und einen Energieversorgungsanschluss (34) zur Versorgung der Signalaufbereitungseinheit (32) mit elektrischer Energie umfasst, wobei vorzugsweise der Energieversorgungsanschluss (34) und die Sensorschnittstelle (10) baulich vereint sind.

7. Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsabschnitt (4) im Betrieb des Handhabungsroboters (2) bestimmungsgemäß nicht lösbar ausgebildet ist, wobei der erste Befestigungsabschnitt (4) vorzugsweise einen Schraubflansch (29) aufweist, und/oder dass der zweite Befestigungsabschnitt (7) im Betrieb des Handhabungsroboters (2) bestimmungsgemäß lösbar ausgebildet ist, um einen, vorzugsweise automatisierten, Wechsel des Werkstückgreifers (8) zu ermöglichen, wobei der zweite Befestigungsabschnitt (7) vorzugsweise einen Schnellspanner (30) umfasst.

8. Handhabungsroboter (2) für eine Biegemaschine (3), zur Handhabung von Biegewerkstücken (W), wobei der Handhabungsroboter (2) einen Werkstückgreifer (8) zum Greifen einer Anzahl von Biegewerkstücken (W) umfasst und eine Roboter-Steuerungseinheit (11) zur Steuerung des Handhabungsroboters (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsroboter (2) eine Messvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst, die einen Endabschnitt (5) eines Roboterarms (6) des Handhabungsroboters (2) mit dem Werkstückgreifer (8) mechanisch verbindet, wobei der Endabschnitt (5) des Roboterarms (6) einen dritten Befestigungsabschnitt (15) umfasst, an dem der erste Befestigungsabschnitts (4) der Messvorrichtung (1) befestigt ist und der Werkstückgreifer (8) einen vierten Befestigungsabschnitt (16) umfasst, der am zweiten Befestigungsabschnitt (7) der Messvor-

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richtung (1) befestigt ist und dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, die von der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten zur Steuerung des Handhabungsroboters (2), insbesondere eines Positionierantriebs (27) des Handhabungsroboters (2), zu verwenden.

Handhabungsroboter (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückgreifer (8) einen Vakuumgreifer (18) und/oder einen Zangengreifer (17) umfasst.

Handhabungsroboter (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, anhand der von der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Masse einer Anzahl von mittels des Werkstückgreifers (8) gehaltenen Biegewerkstücken (W) zu ermitteln und aus der ermittelten Masse und einer vorgegebene oder vorgebbaren Masse eines einzelnen Biegewerkstücks (W) die tatsächliche Anzahl von gehaltenen Biegewerkstücken (W) zu ermitteln.

Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, anhand der von der Sensoreinrichtung (9) der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Position eines Kraftangriffspunktes einer Kraft (F), die auf ein mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenes Biegewerkstück (W) wirkt, relativ zu einem bekannten Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) zu ermitteln.

Handhabungsroboter (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die RoboterSteuerungseinheit (11) ein Koordinatentransformationsmodell enthält und dazu ausgebildet ist, die Position des Kraftangriffspunktes der Kraft (F) relativ zum Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) anhand des Koordinatentransformationsmodells zu ermitteln.

Biegemaschine (3) mit einem stationären unteren Biegebalken (20) und einem in einer Biegeebene (22) relativ dazu beweglichen oberen Biegebalken (21), wobei am unteren Biegebalken (20) ein Unterwerkzeuge (24) angeordnet oder anordenbar ist und am oberen Biegebalken (21) ein Oberwerkzeug (26) angeordnet oder anordenbar ist, wobei die Biegemaschine (3) eine Maschinen-Steuerungseinheit (12) zur Steuerung zumindest eines Antriebs (28) des oberen Biegebalkens (21) umfasst, wobei an einer ersten Seite der Biegeebene (22) ein Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12 vorgesehen ist.

Biegemaschine (3) nach Anspruch 13 mit einem Handhabungsroboter (2) nach Anspruch 11 oder 12, wobei an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene (22) ein, vorzugsweise sensorloser, Hinteranschlag (19) zur Positionierung eines Biegewerkstücks (W) relativ zur Biegeebene (22) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, anhand der von der Sensoreinrichtung (9) der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Ist-Position eines Kraftangriffspunktes eines mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenen Biegewerkstücks (W) am Hinteranschlag (19) relativ zum Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) zu ermitteln, anhand der Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position des Kraftangriffspunktes eine Stellgröße für den Positionierantrieb (27) des Handhabungsroboters (2) zu ermitteln und den Positionierantrieb (27) mit der Stellgröße anzusteuern, um das Biegewerkstück (W) an der SollPosition zu positionieren.

Biegemaschine (3) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinen-Steuerungseinheit (12) dazu ausgebildet ist, die Soll-Position für das Biegewerkstück (W) aus Prozessdaten für einen am Biegewerkstück (W) durchzuführenden Biegevorgang zu ermitteln, welche in der Maschinen-Steuerungseinheit (12) implementiert sind und die Soll-Position an die Roboter-Steuerungseinheit (11) zu übermitteln.

Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine (3) mit einem stationären unteren Biegebalken (20) und einem in einer Biegeebene (22) relativ dazu beweglichen oberen Biegebalken (21), wobei der untere Biegebalken (20) ein Unterwerkzeug (24) umfasst und der obere Biegebalken (21) ein Oberwerkzeug (26) umfasst, wobei eine Bewegung des oberen Biegebalkens (21) mittels einer Maschinen-Steuerungseinheit (12) gesteuert wird, wobei an einer ers-

ten Seite der Biegeebene (22) ein Handhabungsroboter (2) zur Zuführung eines Biegewerkstücks (W) zur Biegeebene (22) vorgesehen ist, wobei der Handhabungsroboter (2) einen Werkstückgreifer (8) zum Greifen einer Anzahl von Biegewerkstücken (W) umfasst und wobei der Handhabungsroboter (2) von einer Roboter-Steuerungseinheit (11) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Sensoreinrichtung (9) einer Messvorrichtung (1), die einen Endabschnitt (5) eines Roboterarms (6) des Handhabungsroboters (2) mit dem Werkstückgreifer (8) mechanisch verbindet, eine auf den Werkstückgreifer (8) wirkende Kraft (F) und/oder Drehmoment (M) erfasst wird und dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) die erfasste Kraft (F) und/oder das erfasste Drehmoment (M) zur Steuerung des Handhabungsroboters (2), insbesondere eines Positionierantriebs (27) des Handhabungsroboters (2), verwendet.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Roboter-Steuerungseinheit (11) anhand der erfassten Kraft (F) und/oder des Drehmoments (M) eine Masse einer Anzahl von mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenen Biegewerkstücke (W) ermittelt wird, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) anhand der ermittelten Masse und einer vorgegebene Masse eines einzelnen Biegewerkstücks (W) die Anzahl von tatsächlich gehaltenen Biegewerkstücken (W) ermittelt und dass vorzugsweise die Durchführung des weiteren Biegevorgangs unterbrochen wird, wenn mehr als ein Biegewerkstück (W) erkannt werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene (22) ein, vorzugsweise sensorloser, Hinteranschlag (19) zur Positionierung des Biegewerkstücks (W) relativ zur Biegeebene (22) vorgesehen ist, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) anhand der von der Sensoreinrichtung (9) der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Ist-Position eines Kraftangriffspunktes eines mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenen Biegewerkstücks (W) am Hinteranschlag (19) relativ zu einem bekannten Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) ermittelt, anhand der Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position des Kraftangriffspunktes eine Stellgröße für einen Positionierantrieb (27) des Handhabungsroboters (2) ermittelt und den Positionierantrieb (27) mit der Stellgröße ansteuert, um das Biegewerkstück (W) an der Soll-Position zu positionieren.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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   Neue Patentansprüche

   1. Handhabungsroboter (2) für eine Biegemaschine (3), zur Handhabung von Biegewerkstücken (W), wobei der Handhabungsroboter (2) einen Werkstückgreifer (8) zum Greifen einer Anzahl von Biegewerkstücken (W) umfasst und eine Roboter-Steuerungseinheit (11) zur Steuerung des Handhabungsroboters (2) aufweist, wobei der Handhabungsroboter (2) eine Messvorrichtung (1) umfasst, die einen Endabschnitt (5) eines Roboterarms (6) des Handhabungsroboters (2) mit dem Werkstückgreifer (8) mechanisch verbindet, wobei die Messvorrichtung (1) einen ersten Befestigungsabschnitt (4) zur Befestigung der Messvorrichtung (1) an dem Endabschnitt (5) des Roboterarms (6) des Handhabungsroboters (2) und einen, dem ersten Befestigungsabschnitt (4) in Richtung einer Längsachse (L) der Messvorrichtung (1) gegenüberliegenden, zweiten Befestigungsabschnitt (7) zur Befestigung des Werkstückgreifers (8) aufweist, wobei der Endabschnitt (5) des Roboterarms (6) einen dritten Befestigungsabschnitt (15) umfasst, an dem der erste Befestigungsabschnitts (4) der Messvorrichtung (1) befestigt ist und der Werkstückgreifer (8) einen vierten Befestigungsabschnitt (16) umfasst, der am zweiten Befestigungsabschnitt (7) der Messvorrichtung (1) befestigt ist, wobei die Messvorrichtung (1) eine Sensoreinrichtung (9) umfasst, die dazu ausgebildet ist, eine auf den Werkstückgreifer (8) wirkende und über den zweiten Befestigungsabschnitt (7) auf die Messvorrichtung (1) übertragene Kraft (F) und/oder ein übertragenes Drehmoment (M) zu erfassen, wobei die Roboter-Steuerungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, die von der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten zur Steuerung des Handhabungsroboters (2), insbesondere eines Positionierantriebs (27) des Handhabungsroboters (2), zu verwenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, anhand der von der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Masse einer Anzahl von mittels des Werkstückgreifers (8) gehaltenen Biegewerkstücken (W) zu ermitteln und aus der ermittelten Masse und einer vorgegebene oder vorgebbaren Masse eines einzelnen Biegewerkstücks (W) die tatsächliche Anzahl von gehaltenen Biegewerkstücken (W) zu ermitteln und/oder dazu ausgebildet ist, anhand der von der Sensoreinrichtung (9) der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Position eines Kraftangriffspunktes einer Kraft (F), die auf ein mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenes Biegewerkstück (W) wirkt, relativ zu einem bekannten Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) zu ermitteln.

   2. Handhabungsroboter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Sensorschnittstelle (10) zur Übertragung von erfassten Messdaten der Sensoreinrichtung (9) an eine Roboter-Steuerungseinheit (11) des Handhabungsroboters (2) und/oder an eine Maschinen-Steuerungseinheit (12) der Biegemaschine (3) umfasst.

   3. Handhabungsroboter (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (9) zumindest einen Kraftsensor (13) umfasst, wobei der Kraftsensor (13) vorzugsweise einen Piezo-Sensor und/oder Dehnmessstreifen umfasst.

   4. Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse (14) aufweist mit der Längsachse (L) als Zylinderachse.

   5. Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Messplatte (33) aufweist, welche die Sensoreinrichtung (9) umfasst, wobei die Sensoreinrichtung (9) zumindest drei Kraftsensoren (13), insbesondere Piezo-Sensoren, umfasst, die in Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse (L) voneinander beabstandet an der Messplatte (33) angeordnet sind, wobei die zumindest drei Kraftsensoren (13) vorzugswiese in einer normal auf die Längsachse (L) stehenden Sensorebene liegen.

   6. Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (1) eine Signalaufbereitungseinheit (32) aufweist, die dazu ausgebildet ist, aus der von der Sensoreinrichtung (9) gemessenen Sensorgröße eine Messgröße zu ermitteln und einen Energieversorgungsanschluss (34) zur Versorgung der Signalaufbereitungseinheit (32) mit elektrischer Energie umfasst, wobei vorzugsweise der Energiever-

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   sorgungsanschluss (34) und die Sensorschnittstelle (10) baulich vereint sind.

   Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsabschnitt (4) im Betrieb des Handhabungsroboters (2) bestimmungsgemäß nicht lösbar ausgebildet ist, wobei der erste Befestigungsabschnitt (4) vorzugsweise einen Schraubflansch (29) aufweist, und/oder dass der zweite Befestigungsabschnitt (7) im Betrieb des Handhabungsroboters (2) bestimmungsgemäß lösbar ausgebildet ist, um einen, vorzugsweise automatisierten, Wechsel des Werkstückgreifers (8) zu ermöglichen, wobei der zweite Befestigungsabschnitt (7) vorzugsweise einen Schnellspanner (30) umfasst.

   Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückgreifer (8) einen Vakuumgreifer (18) und/oder einen Zangengreifer (17) umfasst.

   Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) ein Koordinatentransformationsmodell enthält und dazu ausgebildet ist, die Position des Kraftangriffspunktes der Kraft (F) relativ zum Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) anhand des Koordinatentransformationsmodells zu ermitteln.

   Biegemaschine (3) mit einem stationären unteren Biegebalken (20) und einem in einer Biegeebene (22) relativ dazu beweglichen oberen Biegebalken (21), wobei am unteren Biegebalken (20) ein Unterwerkzeuge (24) angeordnet oder anordenbar ist und am oberen Biegebalken (21) ein Oberwerkzeug (26) angeordnet oder anordenbar ist, wobei die Biegemaschine (3) eine Maschinen-Steuerungseinheit (12) zur Steuerung zumindest eines Antriebs (28) des oberen Biegebalkens (21) umfasst, wobei an einer ersten Seite der Biegeebene (22) ein Handhabungsroboter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist.

   Biegemaschine (3) nach Anspruch 10, wobei an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene (22) ein, vorzugsweise sensorloser, Hinteranschlag (19) zur Positionierung eines Biegewerkstücks (W) relativ zur Biegeebene (22) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) dazu ausgebildet ist, anhand der von der Sensoreinrichtung (9) der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Ist-Position eines Kraftangriffspunktes eines mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenen Biegewerkstücks (W) am Hinteranschlag (19) relativ zum Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) zu ermitteln, anhand der Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position des Kraftangriffspunktes eine Stellgröße für den Positionierantrieb (27) des Handhabungsroboters (2) zu ermitteln und den Positionierantrieb (27) mit der Stellgröße anzusteuern, um das Biegewerkstück (W) an der Soll-Position zu positionieren.

   Biegemaschine (3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinen-Steuerungseinheit (12) dazu ausgebildet ist, die Soll-Position für das Biegewerkstück (W) aus Prozessdaten für einen am Biegewerkstück (W) durchzuführenden Biegevorgang zu ermitteln, welche in der Maschinen-Steuerungseinheit (12) implementiert sind und die Soll-Position an die Roboter-Steuerungseinheit (11) zu übermitteln.

   Verfahren zum Betreiben einer Biegemaschine (3) mit einem stationären unteren Biegebalken (20) und einem in einer Biegeebene (22) relativ dazu beweglichen oberen Biegebalken (21), wobei der untere Biegebalken (20) ein Unterwerkzeug (24) umfasst und der obere Biegebalken (21) ein Oberwerkzeug (26) umfasst, wobei eine Bewegung des oberen Biegebalkens (21) mittels einer Maschinen-Steuerungseinheit (12) gesteuert wird, wobei an einer ersten Seite der Biegeebene (22) ein Handhabungsroboter (2) zur Zuführung eines Biegewerkstücks (W) zur Biegeebene (22) vorgesehen ist, wobei der Handhabungsroboter (2) einen Werkstückgreifer (8) zum Greifen einer Anzahl von Biegewerkstücken (W) umfasst und wobei der Handhabungsroboter (2) von einer Roboter-Steuerungseinheit (11) gesteuert wird, wobei mittels einer Sensoreinrichtung (9) einer Messvorrichtung (1), die einen Endabschnitt (5) eines Roboterarms (6) des Handhabungsroboters (2) mit dem Werkstückgreifer (8) me-

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   14.

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   chanisch verbindet, eine auf den Werkstückgreifer (8) wirkende Kraft (F) und/oder Drehmoment (M) erfasst wird und dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) die erfasste Kraft (F) und/oder das erfasste Drehmoment (M) zur Steuerung des Handhabungsroboters (2), insbesondere eines Positionierantriebs (27) des Handhabungsroboters (2), verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Roboter-Steuerungseinheit (11) anhand der erfassten Kraft (F) und/oder des Drehmoments (M) eine Masse einer Anzahl von mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenen Biegewerkstücke (W) ermittelt wird, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) anhand der ermittelten Masse und einer vorgegebene Masse eines einzelnen Biegewerkstücks (W) die Anzahl von tatsächlich gehaltenen Biegewerkstücken (W) ermittelt und dass vorzugsweise die Durchführung des weiteren Biegevorgangs unterbrochen wird, wenn mehr als ein Biegewerkstück (W) erkannt werden und/oder dass an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Biegeebene (22) ein, vorzugsweise sensorloser, Hinteranschlag (19) zur Positionierung des Biegewerkstücks (W) relativ zur Biegeebene (22) vorgesehen ist, dass die Roboter-Steuerungseinheit (11) anhand der von der Sensoreinrichtung (9) der Messvorrichtung (1) erhaltenen Messdaten eine Ist-Position eines Kraftangriffspunktes eines mit dem Werkstückgreifer (8) gehaltenen Biegewerkstücks (W) am Hinteranschlag (19) relativ zu einem bekannten

   Bezugspunkt (TCP) des Handhabungsroboters (2) ermittelt, anhand der Ist-Position und einer vorgegebenen Soll-Position des Kraftangriffspunktes eine Stellgröße für einen Positionierantrieb (27) des Handhabungsroboters (2) ermittelt und den Positionierantrieb (27) mit der Stellgröße ansteuert, um das Biegewerkstück (W) an der Soll-Position zu positionieren.

   ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE