DE102017211549A1 - Method for monitoring the wear of a gearbox - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschleißüberwachung wenigstens eines Getriebes (4) einer Antriebsvorrichtung, die einen Motor (5) umfasst und die zum Bewegen eines Gelenks (3) eines Roboters ausgebildet ist, der eine Robotersteuerung (6) und einen von der Robotersteuerung (6) angesteuerten Roboterarm (1) umfasst.The invention relates to a method for monitoring the wear of at least one transmission (4) of a drive device which comprises a motor (5) and which is designed to move a joint (3) of a robot comprising a robot controller (6) and a robot controller (6 ) controlled robot arm (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verschleißüberwachung wenigstens eines Getriebes einer Antriebsvorrichtung, die einen Motor umfasst und die zum Bewegen eines Gelenks eines Roboters ausgebildet ist, der eine Robotersteuerung und einen von der Robotersteuerung angesteuerten Roboterarm umfasst.The invention relates to a method for monitoring the wear of at least one transmission of a drive device, which comprises a motor and which is designed to move a joint of a robot comprising a robot controller and a robot arm controlled by the robot controller.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verschleißüberwachung wenigstens eines Getriebes einer Antriebsvorrichtung eines Roboters zu schaffen, durch das ein Verschleiß am Getriebe auf sehr einfache Weise bestimmt werden kann, insbesondere ohne dass eine aufwändige Frequenzanalyse durchgeführt werden muss und/oder insbesondere ohne dass aufwändige, spezielle Vorrichtungen zur Getriebeüberwachung notwendig sind.The object of the invention is to provide a method for monitoring the wear of at least one transmission of a drive device of a robot, by which a wear on the transmission can be determined in a very simple manner, in particular without a complex frequency analysis must be performed and / or in particular without consuming , special devices for transmission monitoring are necessary.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Verschleißüberwachung wenigstens eines Getriebes einer Antriebsvorrichtung, die einen Motor umfasst und die zum Bewegen eines Gelenks eines Roboters ausgebildet ist, der eine Robotersteuerung und einen von der Robotersteuerung angesteuerten Roboterarm umfasst, aufweisend die Schritte:
- - Bewegen des Gelenks in eine vorgegebene Achswinkelstellung durch automatisches Ansteuern des Motors mittels der Robotersteuerung,
- - aufeinanderfolgendes Aufbringen von zumindest zwei Drehmomentbelastungen unterschiedlicher Drehmomentwerte auf das Getriebe des Gelenks, jeweils in der Achswinkelstellung des Gelenks, und den verschiedenen Drehmomentbelastungen zugeordnetes Aufnehmen und Speichern von antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten und/oder abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten, die aufgrund der jeweiligen Drehmomentbelastung in der Achswinkelstellung des Gelenks auftreten,
- - Ableiten einer den Verschleißzustand des Getriebes (
4 ) kennzeichnenden Information aus der Bewertung der antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte und/oder abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte, oder aus den Drehwinkelstellungswerten abgeleiteten Werten.
- Moving the joint to a predetermined axis angle position by automatically controlling the motor by means of the robot controller,
- successively applying at least two torque loads of different torque values to the transmission of the joint, respectively in the axis angular position of the joint, and the various torque loads associated receiving and storing drive-side rotational angular position values and / or output-side rotational angular position values that occur due to the respective torque load in the Achswinkelstellung of the joint .
- - deriving a state of wear of the transmission (
4 ) characterizing information from the evaluation of the drive-side rotational angular position values and / or output-side rotational angular position values, or values derived from the rotational angular position values.
Die zumindest zwei aufeinanderfolgenden Drehmomentbelastungen können zumindest zwei Drehmomentbelastungen mit entgegengesetzter Belastungsrichtung aufweisen.The at least two successive torque loads may have at least two torque loads with opposite loading direction.
Das aufeinanderfolgende Aufbringen der zumindest zwei verschiedenen Drehmomentbelastungen sowie das Aufnehmen und Speichern der zugeordneten antriebsseitigen bzw. abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte kann zu einem ersten Zeitpunkt erfolgen und den zusätzlichen Schritt aufweisen:
- - Vergleichen der antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte bzw. der abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte des ersten Zeitpunkts, oder von diesen abgeleiteten ersten Folgewerte mit den zweiten antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten bzw. den zweiten abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten des zweiten Zeitpunkts, oder von diesen abgeleiteten zweiten Folgewerten, wobei das Ableiten einer den Verschleißzustand des Getriebes kennzeichnenden Information auf Grundlage des Vergleichs erfolgt.
- Comparing the drive-side rotational angular position values or the output-side rotational angular position values of the first time point, or derived first follow-up values with the second drive-side rotational angular position values or the second output-side rotational angular position values of the second time point, or secondary second derived values derived therefrom, wherein deriving a state of wear of the transmission identifying information based on the comparison.
Der Roboterarm kann ein sogenannter Knickarmroboter sein, der in seiner kinematischen Kette mehrere, abwechselnd nacheinander angeordnete Glieder und Gelenke aufweist. Demgemäß können sich Glieder und Gelenke fortlaufend abwechseln, wobei jeweils ein Gelenk zwei benachbarte Glieder des Roboterarms gelenkig verbindet. Jedes Gelenk kann ein Drehgelenk sein, das jeweils ein die benachbarten Glieder verbindendes Drehlager aufweist. Das Drehlager bzw. die zwei benachbarten Glieder können dadurch verstellt werden, dass dem jeweiligen Gelenk ein Getriebe und ein Motor zugeordnet ist. Der Motor wird dabei von der Robotersteuerung angesteuert und kann demgemäß einen Antrieb für das Gelenk bilden. Die Motorwelle ist an ein Antriebsglied des Getriebes angekoppelt und ein Abtriebsglied des Getriebes ist mit einem der beiden Glieder, welche durch das betreffende Gelenk gekoppelt sind, verbunden. Das Getriebe dient im Allgemeinen der Reduzierung der Drehzahl und der Erhöhung des Drehmoments. Mittels der Robotersteuerung, des jeweiligen Motors und des Getriebes kann das betreffende Gelenk automatisch angesteuert verstellt werden. Der Roboterarm kann ein kraft- und/oder momentgeregelter Roboterarm sein. Der Roboterarm kann demgemäß über Kraft- und/oder Momentsensoren verfügen, welche die an den Gelenken anstehenden Drehmomente erfassen können. Der Roboterarm kann insbesondere an jedem seiner Gelenke einen eigenen Gelenkssensor aufweisen, der insbesondere als ein Kraft- und/oder Momentsensor oder eine Kraft- und/oder Momentsensorbaugruppe ausgebildet sein kann.The robot arm may be a so-called articulated robot, which has in its kinematic chain a plurality of alternately successively arranged members and joints. Accordingly, members and joints may alternate continuously, with one joint hingedly connecting two adjacent members of the robotic arm. Each hinge may be a hinge, each having a pivot bearing connecting the adjacent links. The pivot bearing or the two adjacent links can be adjusted, that the respective joint is associated with a transmission and a motor. The motor is controlled by the robot controller and can thus form a drive for the joint. The motor shaft is coupled to a drive member of the transmission and an output member of the transmission is connected to one of the two members, which are coupled by the respective joint. The transmission is generally used to reduce the speed and increase the torque. By means of the robot control, the respective motor and the transmission, the relevant joint can be adjusted automatically controlled. The robot arm can be a force and / or torque-controlled robot arm. The robot arm can accordingly have force and / or torque sensors which can detect the torques present at the joints. Of the Robot arm may in particular at each of its joints have their own joint sensor, which may be designed in particular as a force and / or torque sensor or a force and / or torque sensor assembly.
Bei dem Verfahrensschritt des Bewegens des Gelenks in eine vorgegebene Achswinkelstellung, durch automatisches Ansteuern des Motors mittels der Robotersteuerung, kann in einer ersten Alternative an dem betreffenden Gelenk eine vorbestimmte Gelenkstellung mittels der Robotersteuerung automatisch angefahren, d.h. eingestellt werden, in welcher die Robotersteuerung den Motor derart automatisch regelt, dass dieser die Gelenkstellung versucht beizubehalten, unabhängig davon, welche Last, d.h. welches Drehmoment an dem betreffenden Gelenk ansteht. Die vorbestimmte Gelenkstellung korreliert dabei mit der abtriebsseitigen Drehwinkelstellung des Getriebes.In the method step of moving the joint to a predetermined axis angle position, by automatically controlling the motor by means of the robot control, in a first alternative to the relevant joint, a predetermined joint position can be automatically approached by means of the robot control, i. in which the robot controller automatically controls the motor to maintain the joint position regardless of which load, i. which torque is applied to the relevant joint. The predetermined joint position correlates with the output-side rotational angular position of the transmission.
Anschließend wird der nächste Verfahrensschritt durchgeführt und zwar ein aufeinanderfolgendes Aufbringen von zumindest zwei Drehmomentbelastungen unterschiedlicher Drehmomentwerte auf das Getriebe des Gelenks, jeweils in der Achswinkelstellung des Gelenks, und ein den verschiedenen Drehmomentbelastungen zugeordnetes Aufnehmen und Speichern von antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten und/oder abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten, die aufgrund der jeweiligen Drehmomentbelastung in der Achswinkelstellung des Gelenks auftreten. In einer ersten Alternative bleibt die abtriebsseitige Drehwinkelstellung konstant und je nach aufgebrachtem Drehmoment ergeben sich aufgrund der inneren Elastizität im Antriebsstrang und Getriebe geringfügig unterschiedliche antriebsseitige Drehwinkelstellungen in Abhängigkeit der Höhe des aufgebrachten Drehmoments. Die antriebsseitigen Drehwinkelstellungen korrelieren dabei mit der Drehwinkelstellung der Motorwelle des Motors. Entscheidend ist der Drehwinkelunterschied zwischen den jeweiligen abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten und den antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten in Abhängigkeit des anstehenden Drehmoments.Subsequently, the next process step is carried out, namely a sequential application of at least two torque loads of different torque values to the transmission of the joint, in each case in the axial angular position of the joint, and recording and storing drive-side rotational angular position values and / or output-side rotational angular position values assigned to the different torque loads the respective torque load in the Achswinkelstellung the joint occur. In a first alternative, the output-side rotational angular position remains constant and, depending on the torque applied, due to the internal elasticity in the drive train and transmission, slightly different drive-side rotational angle positions result depending on the magnitude of the applied torque. The drive-side rotational angle positions correlate with the rotational angle position of the motor shaft of the motor. Decisive is the difference in rotational angle between the respective output-side rotational angular position values and the drive-side rotational angular position values as a function of the pending torque.
Folglich kann in einer zweiten Alternative auch ein umgekehrtes Vorgehen zielführend sein. Bei dem Verfahrensschritt des Bewegens des Gelenks in eine vorgegebene Achswinkelstellung, durch automatisches Ansteuern des Motors mittels der Robotersteuerung, kann in dieser zweiten Alternative an dem betreffenden Gelenk eine vorbestimmte Gelenkstellung mittels der Robotersteuerung automatisch angefahren, d.h. eingestellt werden, in welcher die Robotersteuerung den Motor derart automatisch regelt, dass dieser versucht eine bestimmte Motorposition, d.h. eine bestimmte Motorwellendrehstellung beizubehalten, unabhängig davon, welche Last, d.h. welches Drehmoment an dem betreffenden Gelenk ansteht. Die vorbestimmte Motorposition korreliert dabei mit der antriebsseitigen Drehwinkelstellung des Getriebes.Consequently, in a second alternative, a reverse procedure can also be expedient. In the method step of moving the joint to a predetermined Achswinkelstellung, by automatically controlling the motor by means of the robot control, in this second alternative to the relevant joint, a predetermined joint position by means of the robot control automatically approached, i. in which the robot controller automatically controls the motor so that it tries a certain motor position, i. maintain a given motor shaft rotational position, regardless of which load, i. which torque is applied to the relevant joint. The predetermined motor position correlates with the drive-side rotational angular position of the transmission.
Anschließend kann ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt werden und zwar ein aufeinanderfolgendes Aufbringen von zumindest zwei verschiedenen Drehmomentbelastungen, sowie ein Aufnehmen und Speichern der zugeordneten antriebsseitigen bzw. abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte zu einem ersten Zeitpunkt, wobei der zusätzliche Verfahrensschritt erfolgt, dass ein Vergleichen der antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte bzw. der abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte des ersten Zeitpunkts, oder von diesen abgeleiteten ersten Folgewerte mit den zweiten antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten bzw. den zweiten abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten des zweiten Zeitpunkts, oder von diesen abgeleiteten zweiten Folgewerten erfolgt, wobei das Ableiten einer den Verschleißzustand des Getriebes kennzeichnenden Information auf Grundlage des Vergleichs erfolgt.Subsequently, a further method step can be carried out, namely a sequential application of at least two different torque loads, as well as picking up and storing the associated drive-side or output-side rotational angular position values at a first time, wherein the additional method step takes place, that a comparison of the drive-side rotational angular position values or output-side rotational angular position values of the first time point, or first derived values derived therefrom with the second drive-side rotational angular position values or the second output-side rotational angular position values of the second time point, or secondary second derived values derived therefrom, wherein the derivation of information indicative of the wear state of the transmission is based on the comparison ,
Derartige Messfolgen, entweder gemäß der ersten Alternative oder der zweiten Alternative, können mindestens zweimal durchgeführt, nämlich ein erstes Mal zu einem ersten Zeitpunkt, an dem bekannt ist, dass das Getriebe bestimmungsgemäß in einem ordentlichen oder neuwertigen Zustand ist. Diese erste Messfolge kann beispielsweise vor Auslieferung des Roboters z.B. werksseitig erfolgen oder vor dem Beginn des bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Roboters z.B. während einer Inbetriebnahme des Roboters.Such measurement sequences, either according to the first alternative or the second alternative, can be carried out at least twice, namely a first time at a first time at which it is known that the transmission is intended in a normal or like new condition. This first measurement sequence may be, for example, prior to delivery of the robot e.g. factory or prior to the start of the intended use of the robot e.g. during commissioning of the robot.
Die zweite Messfolge erfolgt dann nach einer gewissen, insbesondere vorgegebenen Zeitdauer, die beispielsweise mehrere Tage, Wochen oder Monate sein können. Ein erfindungsgemäßes Durchführen des Verfahrens zu dem zweiten Zeitpunkt kann demgemäß auch eine dritte, vierte oder weitere Messfolge darstellen, die nach einer weiteren Zeitdauer durchgeführt wird.The second measurement sequence then takes place after a certain, in particular predetermined period of time, which can be, for example, several days, weeks or months. A carrying out of the method according to the invention at the second point in time can accordingly also represent a third, fourth or further measuring sequence, which is carried out after a further period of time.
Bei dem Verfahrensschritt des Vergleichens der antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte bzw. der abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte des ersten Zeitpunkts, oder von diesen abgeleiteten ersten Folgewerte mit den zweiten antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten bzw. den zweiten abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten des zweiten Zeitpunkts, oder von diesen abgeleiteten zweiten Folgewerten, können die zweiten, dritte, vierte oder weitere Messfolgen stets mit der ersten Messfolge verglichen werden. In the method step of comparing the drive-side rotational angular position values or the output-side rotational angular position values of the first time point or first derivative values derived therefrom with the second drive-side rotational angular position values or the second output-side rotational angular position values of the second time point, or second derived second values derived therefrom, the second, third , Fourth or further measurement sequences are always compared with the first measurement sequence.
In einer Abwandlung des Verfahrens können aber auch ganz allgemein spätere Messfolgen mit früheren Messfolgen verglichen werden. So können beispielsweise auch die Messfolgen einer dritten, vierten oder weiteren Messfolge mit der zweiten Messfolge verglichen werden.In a modification of the method, however, it is also generally possible to compare later measurement sequences with earlier measurement sequences. For example, the measurement sequences of a third, fourth or further measurement sequence compared to the second measurement sequence.
Generell können unmittelbar die Drehwinkelstellungswerte einer späteren Messfolge unmittelbar mit den Drehwinkelstellungswerten einer früheren Messfolge verglichen werden. Alternativ können aus den Drehwinkelstellungswerten der späteren Messfolge und der früheren Messfolge andere Werte abgeleitet werden, die dann verglichen werden. Bei den abgeleitete Werten kann es sich um unterschiedlichste Folgewerte handeln, die sich aus den Drehwinkelstellungswerten ergeben können, insbesondere rechnerisch ergeben können, ohne dass es sich bei den Folgewerten nur um eine mathematische, zeitliche Ableitung der Drehwinkelstellungswerte handeln müsste.In general, the rotational angular position values of a subsequent measuring sequence can be compared directly with the rotational angular position values of an earlier measuring sequence directly. Alternatively, other values can be derived from the angular position values of the later measuring sequence and the earlier measuring sequence, which are then compared. The derived values can be a wide variety of subsequent values, which can result from the angular position values, in particular mathematically, without the following values only having to be a mathematical, temporal derivation of the rotational angular position values.
So können die Folgewerte beispielsweise Steifigkeitswerte sein, die aus den Drehwinkelstellungswerten, den Drehmomentbelastungen und den bekannten Werkstoffkennwerten des Getriebes, des Gelenks und/oder des zugehörigen Antriebsstrangs berechnet sein können.For example, the following values may be stiffness values that may be calculated from the rotational angular position values, the torque loads and the known material characteristics of the transmission, the joint and / or the associated drive train.
Das Ableiten einer den Verschleißzustand des Getriebes kennzeichnenden Information aus diesem Vergleich kann bedeuten, dass aus einer Veränderung der gemessenen Drehwinkelstellungswerten bzw. aus einer Veränderung der Folgewerte, wie beispielsweise der Steifigkeitswerte, die über die Zeit hinweg stattfindet, auf einen zunehmenden Verschleiß des Getriebes geschlossen werden kann.Deriving an information characterizing the wear state of the transmission from this comparison may mean that an increase in the measured rotational angular position values or a change in the following values, such as the rigidity values that occur over time, is indicative of increasing wear of the transmission can.
Bei dem Verfahren (gemäß der ersten Alternative) kann vorgesehen sein, dass die vorgegebene Achswinkelstellung eine durch die Bauart des Roboterarms vorgegebene Nullstellung des betreffenden Gelenks ist, wobei aus einer Winkeldifferenz von abtriebsseitigem Nullstellungswinkel und den aufgenommenen antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten Differenzwinkelwerte gebildet werden, und ein Ableiten einer den Verschleißzustand des Getriebes kennzeichnenden Information aus den Differenzwinkelwerten erfolgt.In the method (according to the first alternative), it may be provided that the predetermined axis angle position is a zero position of the relevant joint predetermined by the design of the robot arm, differential angle values being formed from an angular difference between the output-side zero position angle and the recorded drive-side angular position values, and a derivative of a the wear state of the transmission characterizing information from the differential angle values takes place.
Jedes Gelenk eines Roboters hat bauartbedingt, d.h. insoweit werksseitig und/oder konstruktiv vorgegeben, eine Gelenkwinkelstellung, welcher definitionsgemäß der Wert Null für diesen Gelenkwinkel zugeordnet wird. Auf Grundlage dieser Zuordnung steuert die Robotersteuerung die Gelenke des Roboterarms. Im Allgemeinen verfügt jeder Roboter bzw. jedes Gelenk eines Roboters demgemäß über eine mechanische Markierung, welche den Gelenksnullwinkel anzeigt. So können die beiden von dem betreffenden Gelenk verbundenen Glieder beispielsweise jeweils eine Kerbe aufweisen, welche in einem Zustand, in dem die beiden Kerben fluchten, anzeigen, dass sich das betreffende Gelenk in seiner Nullstellung befindet.Each joint of a robot has a design, i. E. insofar factory and / or constructive given, a joint angle position, which by definition is assigned the value zero for this joint angle. Based on this assignment, the robot controller controls the joints of the robotic arm. In general, each robot or joint of a robot accordingly has a mechanical marking which indicates the joint zero angle. For example, the two links connected by the respective joint may each have, for example, a notch which, in a state in which the two notches are in alignment, indicates that the relevant joint is in its zero position.
Im Rahmen von Kalibrierungen und/oder Justagen der Robotergelenke werden solche Markierungen allgemein genutzt.As part of calibrations and / or adjustments of the robot joints such markers are commonly used.
Bei der Durchführung des Verfahrens kann erfindungsgemäß folglich vorgesehen sein, dass die vorgegebene Achswinkelstellung, d.h. insbesondere die Gelenksnullwinkelstellung durch einen zu Justagezwecken im Roboterarm bereits vorhandenen Gelenksnullwinkel-Justagesensor bestimmt wird und der Nullstellungswinkel durch Bewegen des betreffenden Gelenks über die Nullstellung in positiver oder in negativer Bewegungsrichtung bestimmt wird. Dies hat den Vorteil, dass die an dem Roboterarm bereits vorhandenen Gelenksnullwinkel-Justagesensoren benutzt werden können, um die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benötigte Achswinkelstellung einfach und automatisch bestimmen zu können. Demgemäß können spezielle Sensoren entfallen.When carrying out the method, it can therefore be provided according to the invention that the predetermined axis angle position, i. In particular, the joint zero angle position is determined by a joint zero angle adjustment sensor already present in the robot arm for adjustment purposes, and the zero position angle is determined by moving the respective joint via the zero position in the positive or in the negative direction of movement. This has the advantage that the joint zero angle adjustment sensors already present on the robot arm can be used in order to be able to easily and automatically determine the axis angle position required for carrying out the method according to the invention. Accordingly, special sensors can be omitted.
Bei der Durchführung des Verfahrens kann die vorgegebene Achswinkelstellung durch einen zu Justagezwecken an dem betreffenden Gelenk an dem Roboterarm angesetztes Gelenksnullwinkel-Justagemessgerät bestimmt werden und der Nullstellungswinkel durch Bewegen des betreffenden Gelenks über die Nullstellung in positiver oder in negativer Bewegungsrichtung bestimmt werden.When carrying out the method, the predetermined axis angle position can be determined by a joint zero angle alignment device attached to the robot arm for adjustment purposes, and the zero position angle can be determined by moving the relevant joint via the zero position in the positive or in the negative direction of movement.
Soweit nicht bereits am Roboter Gelenksnullwinkel-Justagesensoren vorhanden sind, werden im Allgemeinen zur Kalibrierungen und/oder Justagen der Robotergelenke auch Gelenksnullwinkel-Justagemessgeräte eingesetzt. Bei der Durchführung des Verfahrens kann erfindungsgemäß folglich alternativ vorgesehen sein, dass die vorgegebene Achswinkelstellung, d.h. die Gelenksnullwinkelstellung durch ein Gelenksnullwinkel-Justagemessgerät bestimmt wird. Auch insoweit können spezielle Sensoren entfallen.As long as joint zero angle adjustment sensors are not already present on the robot, joint zero angle adjustment measuring devices are generally used for calibrations and / or adjustments of the robot joints. In carrying out the method according to the invention may therefore be provided, as an alternative, that the predetermined Achswinkelstellung, i. the zero joint angular position is determined by a joint zero angle adjustment gauge. Also in this respect special sensors can be omitted.
Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, dass die antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte durch ein Erfassen von Motorpositionen des Motors der Antriebsvorrichtung bestimmt werden. Die Motorpositionen des Motors stellen dabei nicht nur die jeweiligen momentanen Winkelstellungen der Motorwelle dar, sondern umfassen auch die jeweilige Anzahl der vollständigen Umdrehungen, welche die Motorwelle vollführt hat. Die Motorpositionen können somit als Wertepaare von Anzahl von vollständigen Umdrehungen der Motorwelle und eines darüber hinausgehenden, zusätzlichen Drehwinkels der Motorwelle sein.In the method, it may be provided that the drive-side rotational angular position values are determined by detecting engine positions of the engine of the drive device. The engine positions of the engine not only represent the respective instantaneous angular positions of the motor shaft, but also include the respective number of complete revolutions which the motor shaft has performed. The motor positions can thus be pairs of values of the number of complete revolutions of the motor shaft and an additional, additional rotation angle of the motor shaft.
Bei der Durchführung des Verfahrens können die durch die Drehmomentbelastungen sich einstellenden Drehmomentwerte von bauartbedingt in dem Roboterarm vorhandenen Gelenkdrehmomentsensoren des betreffenden Gelenks gemessen werden.In carrying out the method, the through the torque loads can adjusting torque values of type of construction in the robot arm joint torque sensors of the joint in question are measured.
Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Roboterarm ein kraft- und/oder momentgeregelter Roboterarm ist. ein solcher Roboterarm kann demgemäß über Kraft- und/oder Momentsensoren verfügen, welche die an den Gelenken anstehenden Drehmomente erfassen können. Der Roboterarm kann insbesondere an jedem seiner Gelenke einen eigenen Gelenkssensor aufweisen, der insbesondere als ein Kraft- und/oder Momentsensor oder eine Kraft- und/oder Momentsensorbaugruppe ausgebildet sein kann.This may be the case, in particular, when the robot arm is a force- and / or torque-controlled robot arm. Such a robot arm can accordingly have force and / or moment sensors which can detect the torques present at the joints. In particular, the robot arm can have its own joint sensor at each of its joints, which can be designed, in particular, as a force and / or moment sensor or a force and / or torque sensor assembly.
Bei der Durchführung des Verfahrens können, alternativ oder ergänzend zu einer Nutzung der bauartbedingt in dem Roboterarm vorhandenen Gelenkdrehmomentsensoren, die durch die Drehmomentbelastungen sich einstellenden Drehmomentwerte aus einem jeweiligen vom Motor aufgenommenen Motorstrom am betreffenden Gelenks bestimmt werden.In carrying out the method, as an alternative or in addition to using the type of joint torque sensors present in the robot arm, the torque values resulting from the torque loads can be determined from a respective motor current received by the motor at the relevant joint.
In einer weiterführenden Ausgestaltung des Verfahrens, kann vorgesehen sein, dass zur Bildung eines Kurvendiagramms aus den unterschiedlichen Drehmomentwerten zugeordneten Differenzwinkelwerten eine Kurve interpoliert wird, und ein Ableiten einer den Verschleißzustand des Getriebes kennzeichnenden Information aus dem Verlauf der Kurve erfolgt.In a further embodiment of the method, provision can be made for a curve to be interpolated from the differential angle values assigned to different torque values, and to derive an information characterizing the wear state of the transmission from the course of the curve.
Die jeweiligen verfahrensgemäß sich ergebenden Kurvendiagramme können beispielsweise in Form von Stützpunkten als Wertepaare, insbesondere tabellarisch in einem der Robotersteuerung zugeordneten Speicher abgelegt und von dort wieder aufgerufen werden.The respective curve diagrams resulting in accordance with the method can be stored, for example, in the form of interpolation points as value pairs, in particular in a tabular form in a memory associated with the robot control, and can be recalled from there.
Bei der Bewertung des Kurvenverlaufs kann eine Ausgleichsgerade der Kurve im Bereich des Momentennulldurchgangs, das heißt bei Änderung der Belastungsrichtung, berechnet werden und anhand dieser Ausgleichsgerade ein Kennwert aus der Subtraktion des Differenzwinkels bei einem definierten, positiven Drehmoment und des Differenzwinkels bei einem definierten, negativen Drehmoment berechnet werden und dieser Kennwert zur Bewertung des Verschleißzustandes des Getriebes herangezogen werden und im Rahmen dieser Bewertung je nach Kenntnis der Getriebecharakteristik entweder ein Vergleich des absoluten Kennwertes mit einem zulässigen Grenzwert oder bei Durchführung zyklischer Messungen ein Vergleich der relativen Veränderung des Kennwertes mit einem zulässigen Grenzwert erfolgen.In the evaluation of the curve, a straight line of the curve in the range of the moment zero crossing, that is, when changing the load direction, be calculated and on the basis of this compensation line a characteristic from the subtraction of the differential angle at a defined, positive torque and the differential angle at a defined, negative torque be calculated and this characteristic used to assess the state of wear of the transmission and in the context of this review, depending on the knowledge of the transmission characteristics either a comparison of the absolute characteristic with a permissible limit or when performing cyclic measurements, a comparison of the relative change of the characteristic with a permissible limit ,
Es kann vorgesehen sein, dass die Kennwerte und /oder die Folgewerte, insbesondere die Steigungen der Kennwerte und /oder der Folgewerte in einem der Robotersteuerung zugeordneten Speicher abgelegt und von dort wieder aufgerufen werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Folgewerte, insbesondere die Steigungen aus den gespeicherten Kurvendiagrammen und/oder aus den gespeicherten Stützpunkten nur dann berechnet werden, wenn eine Prüfung des Verschleißzustands des Getriebes aktuell durchgeführt wird.It can be provided that the characteristic values and / or the following values, in particular the slopes of the characteristic values and / or the following values, are stored in a memory associated with the robot controller and recalled from there. Alternatively, it can be provided that the following values, in particular the gradients from the stored curve diagrams and / or from the stored interpolation points, are calculated only when an examination of the wear state of the transmission is currently carried out.
Generell kann eine Prüfung des Verschleißzustands des Getriebes in vorbestimmten Zeitabständen, wie beispielsweise von mehreren Tagen, Wochen oder Monaten, insbesondere automatisch, beispielsweise durch die Robotersteuerung durchgeführt werden.In general, an examination of the wear state of the transmission can be carried out at predetermined time intervals, such as for example of several days, weeks or months, in particular automatically, for example by the robot control.
In allen Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses derart durchgeführt werden, dass zur Berücksichtigung von Reibungseinflüssen eine erste Messreihe und eine zweite Messreihe durchgeführt wird und bei der Durchführung der ersten Messreihe ein Bewegen des Gelenks in die vorgegebene Achswinkelstellung durch automatisches Ansteuern des Motors jeweils in einem Rechtslauf des Getriebes erfolgt und bei der Durchführung der zweiten Messreihe ein Bewegen des Gelenks in die vorgegebene Achswinkelstellung durch automatisches Ansteuern des Motors jeweils in einem Linkslauf des Getriebes erfolgt. Dies ermöglicht eine Berücksichtigung beispielsweise von reibungsbedingten Hysterese-Effekten bei der Auswertung.In all variants of a method according to the invention, this can be carried out in such a way that a first measurement series and a second measurement series are carried out to take account of friction influences and in the execution of the first measurement series moving the joint in the predetermined Achswinkelstellung by automatically controlling the motor in each case in a clockwise direction takes place of the transmission and in the implementation of the second series of measurements, a movement of the joint in the predetermined Achswinkelstellung by automatically controlling the motor in each case takes place in a counterclockwise rotation of the transmission. This allows consideration of, for example, friction-related hysteresis effects in the evaluation.
Bei der Durchführung des Verfahrens können in allen Ausgestaltungen des Verfahrens die zur Einstellung der Drehmomentwerte aufzubringenden Drehmomentbelastungen durch Schwerkrafteinfluss der dem überwachenden Gelenk in der kinematischen Kette des Roboterarms distal nachgelagerten Glieder des Roboterarms erzeugt werden.In carrying out the method, in all embodiments of the method, the torque loads to be applied for setting the torque values can be generated by the influence of gravity of the limbs of the robot arm located distally downstream of the monitoring joint in the kinematic chain of the robot arm.
Auch wenn die unterschiedlichen aufzubringenden Drehmomentbelastungen ganz allgemein auf beliebige Weise auf den Roboterarm bzw. aus das betreffende Gelenk aufgebracht werden können, ist erfindungsgemäß in einer vorteilhaften Variante vorgesehen, dass die unterschiedlichen aufzubringenden Drehmomentbelastungen durch eine geschickte Wahl der Gelenkstellungen der dem überwachenden Gelenk in der kinematischen Kette des Roboterarms distal nachgelagerten Glieder des Roboterarms erzeugt werden. Die distal nachgelagerten Glieder werden insoweit von Gliedern des Roboterarms gebildet, welche von dem in Betracht gezogenen Gelenk getragen werden müssen, um den Roboterarm in seiner Stellung zu halten. Dabei spielt es keine Rolle, ob an dem Flansch des Roboterarms ein Werkzeug, ein Greifer und/oder ein Werkstück befestigt ist. Gegebenenfalls geht das Eigengewicht eines solchen Werkzeugs, Greifers und/oder Werkstücks mit in die Drehmomentbelastung ein.Even if the different torque loads to be applied can be applied to the robot arm or the relevant joint in an arbitrary manner, the invention provides, in an advantageous variant, for the different torque loads to be applied by a skilful choice of the joint positions of the monitoring joint in the kinematic Chain of the robot arm can be generated distally downstream members of the robot arm. The distally downstream members are thus formed by links of the robotic arm which must be supported by the considered joint to hold the robotic arm in place. It does not matter if there is a tool on the flange of the robot arm Gripper and / or a workpiece is attached. Optionally, the weight of such a tool, gripper and / or workpiece is included in the torque load.
Speziell können die unterschiedlichen Drehmomentwerte dadurch erzeugt werden, dass die in der kinematischen Kette des Roboterarms dem zu überwachenden Gelenk distal nachgelagerten Glieder des Roboterarms, durch automatisches Verstellen der dem zu überwachenden Gelenk distal nachgelagerten oder vorgelagerten Gelenke des Roboterarms, in verschiedene Stellungen gebracht werden. Nur die nachgelagerten Glieder erzeugen ein Moment aufgrund der Schwerkraft. Man kann aber vor- und nachgelagerte Gelenke bewegen, damit die nachgelagerten Glieder ein Moment erzeugen.Specifically, the different torque values can be generated by placing the limbs of the robotic arm, which are located distally downstream in the kinematic chain of the robotic arm, into different positions by automatically adjusting the joints of the robotic arm located distally or upstream of the joint to be monitored. Only the downstream links create a moment due to gravity. But you can move upstream and downstream joints, so that the downstream members create a moment.
In allen Ausführungsvarianten kann das jeweilige Verfahren zum jeweiligen ersten Zeitpunkt und/oder zweiten Zeitpunkt jeweils unmittelbar nacheinander an mehreren Gelenken, insbesondere allen Gelenken des Roboterarms durchgeführt werden.In all embodiments, the respective method for the respective first time and / or second time can each be carried out immediately after one another at a plurality of joints, in particular all joints of the robot arm.
In einer bevorzugten Anwendung des Verfahren, kann vorgesehen sein, dass das aufeinanderfolgende Aufbringen der mehreren verschiedenen Drehmomentbelastungen unterschiedlicher Drehmomentwerte auf das Getriebe des Gelenks, jeweils in der Achswinkelstellung des Gelenks, und das den verschiedenen Drehmomentbelastungen zugeordnete Aufnehmen und Speichern von antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten und/oder abtriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten, die aufgrund der jeweiligen Drehmomentbelastung in der Achswinkelstellung des Gelenks auftreten, durchgeführt wird, wenn der zu überwachende Roboter sich zwar an seinem Betriebsort, aber sich außerhalb seiner aufgabengemäßen Betriebszeit befindet.In a preferred application of the method, it can be provided that successively applying the plurality of different torque loads of different torque values to the transmission of the joint, respectively in the Achswinkelstellung of the joint, and the various torque loads associated receiving and storing drive-side rotational angular position values and / or output side Rotation angle values, which occur due to the respective torque load in the Achswinkelstellung of the joint, is performed when the robot to be monitored, although at its place of operation, but is outside its normal operating time.
Im Folgenden wird die Erfindung zusammenfassend, mitunter in Verwendung anderer Begriffe, aber jeweils entsprechender Bedeutung nochmals erläutert.In the following the invention is summarized, sometimes in use of other terms, but each corresponding meaning again explained.
Im bestimmungsgemäßen Betrieb von Robotern, beispielsweise bei der Serienfertigung oder der Serienmontage im produzierenden Gewerbe, können Ausfälle des Roboters signifikante Auswirkungen haben und beispielsweise hohe Ausfallkosten verursachen, beispielsweise durch den Ausfall kompletter Produktionsanlagen. Eine Ausfallursache kann darin liegen, dass ein oder mehrere Getriebe des Roboters aufgrund von Verschleiß ausfallen. Ein Ziel ist es deshalb, Getriebeschäden frühzeitig erkennen zu können, um einen rechtzeitigen und geplanten Austausch eines defekten Getriebes am Roboter vornehmen zu können, ohne dass es zu unvorhergesehenen Ausfällen im laufenden Betrieb kommt.In the intended operation of robots, for example, in mass production or series assembly in the manufacturing industry, failures of the robot can have significant effects and, for example, cause high downtime costs, for example due to the failure of complete production facilities. A cause of failure may be that one or more gearboxes of the robot fail due to wear. One goal is therefore to be able to detect damage to the gearbox at an early stage in order to be able to make a timely and planned replacement of a defective gearbox on the robot without causing unforeseen failures during operation.
Ein maßgeblicher Schadensmechanismus stellt beispielsweise bei Spannungswellengetrieben (Harmonic-Drive-Getrieben) insbesondere der Zahnflankenverschleiß dar. Bei zunehmendem Verschleiß weisen die im Neuzustand zumindest nahezu spielfreien Getriebe ein zunehmendes Verdrehspiel bzw. eine Abnahme der Verdrehsteifigkeit im Nulldurchgang auf. Die Verdrehsteifigkeit bzw. die Steifigkeitskennlinien von Getrieben kann generell in Prüfständen ermittelt werden. Dabei wird bei einer definierten Drehmomentbelastung der Torsionswinkel des Getriebes unter Last gemessen und der Verlauf des Winkels als Steifigkeitskennlinie aufgezeichnet. Die Prüfstände sind mit einer entsprechenden Messtechnik ausgestattet. Eine Möglichkeit, dies auch bei in Robotern verbauten Getrieben unter den in Applikationen vorliegenden Praxisbedingungen durchzuführen wäre sehr aufwändig und umständlich.A significant damage mechanism is, for example, in the case of voltage wave gears (harmonic drive gears), in particular the tooth flank wear. With increasing wear, the gearbox, which is at least almost play-free when new, has an increasing backlash or a decrease in the torsional rigidity at the zero crossing. The torsional rigidity or the stiffness characteristics of gears can generally be determined in test benches. At a defined torque load, the torsion angle of the transmission is measured under load and the course of the angle is recorded as a stiffness characteristic curve. The test benches are equipped with appropriate measuring technology. One way to do this even with built-in robots gears under the existing practice in practice applications would be very complicated and cumbersome.
Ziel der Erfindung kann es unter Anderem sein, eine aussagekräftige Bewertung des Zustandes der Getriebe von Roboterarmen im Praxiseinsatz zu ermöglichen. Insbesondere soll diese Bewertung durch die Robotersteuerung selbständig, d.h. automatisiert und in definierten Zeitintervallen automatisch durchgeführt werden können.The aim of the invention may be, inter alia, to enable a meaningful evaluation of the state of the transmission of robot arms in practice. In particular, this assessment should be self-contained by the robot controller, i. automated and can be performed automatically at defined time intervals.
Die Bewertung des Getriebezustandes erfolgt anhand der Steifigkeitskennlinie des Getriebes, d.h. dem Verlauf des Verdrehwinkels unter Last in Abhängigkeit der Belastung. Die Ermittlung der Steifigkeitskennlinie kann mit der erfindungsgemäß beschriebenen Methodik für jedes Gelenk insbesondere mit den vorhandenen Sensoren des Roboters, insbesondere ohne externe Messtechnik durchgeführt werden. Dies bildet die Grundlage für eine vollständige Automatisierung des Verfahrens und damit eines systematischen Einsatzes beispielsweise im Rahmen einer präventiven Wartung des Roboters.The evaluation of the transmission state is based on the stiffness characteristic of the transmission, i. the course of the angle of rotation under load as a function of the load. The determination of the stiffness characteristic can be carried out with the method described according to the invention for each joint, in particular with the existing sensors of the robot, in particular without external measurement technology. This forms the basis for a complete automation of the process and thus a systematic use, for example in the context of a preventive maintenance of the robot.
Die Getriebe der einzelnen Roboterachsen können insbesondere sequentiell untersucht werden. Die Belastung der jeweils betrachteten Roboterachse, und damit des Getriebes, kann über die Schwerkraft durch entsprechende Positionierung der restlichen Achsen erzeugt bzw. variiert werden.The gearboxes of the individual robot axes can be examined in particular sequentially. The load on the respective considered robot axis, and thus the transmission, can be generated or varied by gravity by appropriate positioning of the remaining axes.
Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung der Steifigkeitskennlinie kann prinzipiell an allen Roboterachsen, d.h. an allen Gelenken des Roboterarms in gleicher Weise durchgeführt werden. Voraussetzung ist vorzugsweise, dass eine äußere Belastung des Gelenks erzeugt und insbesondere der Nullpunkt der Justage mit der Roboterachse angefahren werden kann. Es hat sich gezeigt, dass bereits geringe Belastungen aussagekräftige Ergebnisse liefern. Das Verfahren kann mit einem beliebigen Werkzeug im Betrieb des Roboters auch bei geringen Auslenkungen der Roboterachsen durchgeführt werden. Der Zustand der Getriebe kann in definierten Intervallen ermittelt und bei Bedarf der Austausch eines Roboters durchgeführt werden, bevor es zu einem unerwarteten Ausfall beispielsweise der gesamten Fertigungsanlage oder Montageanlage kommt.The method according to the invention for determining the stiffness characteristic can, in principle, be carried out on all robot axes, ie on all joints of the robot arm, in the same way. A prerequisite is preferably that an external load of the joint generates and in particular the zero point of the adjustment can be approached with the robot axis. It has been shown that even low loads provide meaningful results. The method can be performed with any tool in the operation of the robot even with small deflections of the robot axes. The condition of the transmission can be in determined intervals and performed if necessary, the replacement of a robot before it comes to an unexpected failure, for example, the entire manufacturing plant or assembly plant.
Die erfindungsgemäßen Verfahren sind nicht auf kraft- und/ oder momentgeregelte Roboter, wie beispielsweise Leichtbauroboter, und den darin verwendeten Getriebetypen beschränkt. Eine Anwendung ist grundsätzlich auch bei allen anderen Robotern möglich, bei denen Drehmoment und Verdrehwinkel der Gelenke ermittelt werden können. Insbesondere ist eine Anwendung mit einer Messung des Motorstroms zur Ermittlung der Belastung, sowie eine Verwendung von Justagemessgeräten zur Bestimmung des Verdrehwinkels möglich.The inventive methods are not limited to force and / or torque controlled robots, such as lightweight robots, and the gear types used therein. An application is basically also possible with all other robots in which torque and angle of rotation of the joints can be determined. In particular, an application with a measurement of the motor current for determining the load, as well as a use of alignment measuring devices for determining the angle of rotation is possible.
Getriebeverschleiß ist ein zentraler Schaden, der zu einem Ausfall eines Roboters führen kann. Die vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen es, den Verschleißzustand der Getriebe genau zu ermitteln, um bei Bedarf einen präventiven Austausch des Roboters oder auch nur des betreffenden Getriebes, durchführen zu können. Nach einmaliger Adaptierung können die vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahren in der Anlage im Praxiseinsatz vollautomatisiert in definierten Zeitintervallen durchgeführt werden. Sie stellt damit eine ideale Anwendungsmöglichkeit für zukünftige Kommunikationstechnologien bei Robotern dar, d.h. der Roboter macht rechtzeitig auf sich aufmerksam, wenn sich seine Lebensdauer dem Ende zu neigt.Transmission wear is a central damage that can lead to a failure of a robot. The proposed method according to the invention make it possible to determine the state of wear of the gearbox precisely in order to carry out a preventive replacement of the robot or even of the relevant gearbox if required. After a single adaptation, the proposed method according to the invention can be carried out fully automatically in the plant in practice in defined time intervals. It thus represents an ideal application for future communication technologies in robots, i. the robot attracts attention in time as its life comes to an end.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.An embodiment of the invention is illustrated by way of example in the accompanying schematic drawings. Concrete features of this embodiment, irrespective of the specific context in which they are mentioned, may also, if considered individually or in other combinations than shown, represent general features of the invention.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Roboters, der einen Roboterarm und eine zugehörige Robotersteuerung aufweist, -
2 eine Sequenz von mehreren Gelenkstellungen des Roboterarms mit unterschiedlichen Drehmomentbelastungen am Beispiel des zweiten Gelenks des Roboterarms, -
3 ein beispielhaftes Diagramm, in dem antriebsseitige Winkelunterschiede für dieselbe Gelenkstellung des beispielhaften zweiten Gelenks des Roboterarms gemäß2 aufgezeigt sind, in Abhängigkeit eines jeweils am zweiten Gelenk anstehenden Drehmoments, bei einem neuwertigen Getriebe, und -
4 ein beispielhaftes Diagramm, in dem antriebsseitige Winkelunterschiede für dieselbe Gelenkstellung des beispielhaften zweiten Gelenks des Roboterarms gemäß2 aufgezeigt sind, in Abhängigkeit eines jeweils am zweiten Gelenk anstehenden Drehmoments, bei einem Getriebe mit beginnenden Verschleißerscheinungen.
-
1 a schematic representation of a robot having a robot arm and an associated robot controller, -
2 a sequence of several joint positions of the robot arm with different torque loads using the example of the second joint of the robot arm, -
3 an exemplary diagram in which drive-side angle differences for the same joint position of the exemplary second joint of the robot arm according to2 are shown, depending on a respective pending on the second joint torque in a new gear, and -
4 an exemplary diagram in which drive-side angle differences for the same joint position of the exemplary second joint of the robot arm according to2 are shown, depending on a respective torque applied to the second joint, in a transmission with incipient signs of wear.
Die
Das Gelenk
Die
- - Bewegen des zweiten Gelenks
3.2 in eine vorgegebene Achswinkelstellung, wie beispielsweise eine Grundwinkelstellung (hier: 12-Uhr Stellung) sein kann, durch automatisches Ansteuern des Motors5 mittels derRobotersteuerung 6 . - - Aufeinanderfolgendes Aufbringen von zumindest zwei Drehmomentbelastungen unterschiedlicher Drehmomentwerte auf
das Getriebe 4 des zweiten Gelenks3.2 , jeweils in der Achswinkelstellung bzw. Grundwinkelstellung des zweiten Gelenks3.2 . In2 sind insgesamt fünf unterschiedliche Gelenkskonfigurationsstellungen des Roboterarms1 aufgezeigt, von denen jede eine Drehmomentbelastung mit unterschiedlichem Drehmomentwert darstellt. In diesen fünf unterschiedlichen Gelenkskonfigurationsstellungen des Roboterarms1 erfolgt ein den verschiedenen Drehmomentbelastungen zugeordnetes Aufnehmen und Speichern von antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten, die aufgrund der jeweiligen Drehmomentbelastung in der Achswinkelstellung bzw. Grundwinkelstellung des zweiten Gelenks3.2 auftreten. Dies erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zunächst zu einem ersten Zeitpunkt. - - Zu einem zweiten Zeitpunkt, der später liegt, als der erste Zeitpunkt, erfolgt dann ein aufeinanderfolgendes Aufbringen derselben zumindest zwei Drehmomentbelastungen derselben Drehmomentwerte auf
das Getriebe 4 des zweiten Gelenks3.2 , jeweils in derselben Achswinkelstellung bzw. Grundwinkelstellung des zweiten Gelenks3.2 . In diesen fünf unterschiedlichen Gelenkskonfigurationsstellungen des Roboterarms1 erfolgt dann wiederum ein den verschiedenen Drehmomentbelastungen zugeordnetes Aufnehmen und Speichern von antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten, die aufgrund der jeweiligen Drehmomentbelastung in der Achswinkelstellung bzw. Grundwinkelstellung des zweiten Gelenks3.2 auftreten.
- - moving the second joint
3.2 in a predetermined Achswinkelstellung, such as a basic angle position (here: 12 o'clock position) can be by automatically controlling the motor5 by means of therobot control 6 , - - Successive application of at least two torque loads of different torque values to the
transmission 4 of the second joint3.2 , respectively in the Achswinkelstellung or basic angular position of the second joint3.2 , In2 are a total of five different joint configuration positions of therobot arm 1 each of which represents a torque load with different torque value. In these five different joint configuration positions of therobot arm 1 takes place the various torque loads associated recording and storing drive-side rotational angular position values, which due to the respective torque load in the Achswinkelstellung or basic angular position of the second joint3.2 occur. This is done in the case of the present embodiment, first at a first time. - At a second point in time, which is later than the first point in time, then a successive application of the same at least two torque loads of the same torque values to the transmission takes
place 4 of the second joint3.2 , in each case in the same Achswinkelstellung or basic angular position of the second joint3.2 , In these five different joint configuration positions of therobot arm 1 Then, in turn, a recording and storing of drive-side rotational angular position values assigned to the various torque loads takes place, which are based on the respective torque load in the axial angle position or basic angular position of the second joint3.2 occur.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels des Verfahrens werden die durch die Drehmomentbelastungen sich einstellenden Drehmomentwerte von bauartbedingt in dem Roboterarm
Die im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorgegebene Achswinkelstellung bzw. Grundwinkelstellung ist die durch die Bauart des Roboterarms
Die vorgegebene Achswinkelstellung bzw. Grundwinkelstellung kann wahlweise durch einen zu Justagezwecken im Roboterarm
Das Vorgehen wird exemplarisch für das Getriebe
Dieses Vorgehen wird für unterschiedliche Belastungen durchgeführt, wie dies in
Das Verfahren kann demgemäß vorsehen, dass die zur Einstellung der Drehmomentwerte aufzubringenden Drehmomentbelastungen durch Schwerkrafteinfluss der dem überwachenden zweiten Gelenk
Das Verfahren kann außerdem, wie in
Das Verfahren wird zum jeweiligen ersten Zeitpunkt und/oder zweiten Zeitpunkt jeweils unmittelbar nacheinander an mehreren Gelenken
Die Aussagekraft der bei jeder Einzelmessung ermittelten Motorposition liegt in der Relation zum lastfreien Zustand. Die gemessenen Motorpositionen werden entsprechend um ihren gemeinsamen Mittelwert korrigiert und bezogen auf die Abtriebsseite über der Belastung in ein Diagramm aufgetragen, woraus sich die in
Anhand von aus den Geraden berechneten Kennwerten kann dies qualitativ und insbesondere auch quantitativ bewertet und mit einem zulässigen Grenzwert verglichen werden.On the basis of characteristic values calculated from the straight lines, this can be qualitatively and in particular also quantitatively evaluated and compared with a permissible limit value.
In den Diagrammen der
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Vergleichen der ersten antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte des ersten Zeitpunkts (
Es können folglich die antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerte gemäß
Alternativ kann ein von diesen antriebsseitigen Drehwinkelstellungswerten des ersten Zeitpunkts und des zweiten Zeitpunkts abgeleiteter Kennwert und/oder Folgewert herangezogen werden, so beispielsweise die Steigung der Kurve aus
In einer speziellen Ausführung des Verfahrens kann also vorgesehen sein, dass bei dem Vergleich die Steigung der ersten Kurve (
Bei dem Verfahren kann in einer ersten Messreihe und in einer zweiten Messreihe ein Bewegen des Gelenks in die vorgegebene Grundwinkelstellung, durch automatisches Ansteuern des Motors jeweils in einem Rechtslauf und in einem Linkslauf des Getriebes durchgeführt werden.In the method, in a first measurement series and in a second measurement series moving of the joint in the predetermined basic angular position, by automatically controlling the motor in each case in a clockwise and counterclockwise rotation of the transmission can be performed.
Das aufeinanderfolgende Aufbringen der mehreren verschiedenen Drehmomentbelastungen unterschiedlicher Drehmomentwerte auf das Getriebe
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1882922 B1 [0002]EP 1882922 B1 [0002]
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110879142A (en) * | 2019-11-08 | 2020-03-13 | 昆明理工大学 | A single-degree-of-freedom articulated arm motion test bench |
| CN116481804A (en) * | 2022-01-14 | 2023-07-25 | 库卡机器人(广东)有限公司 | Test device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4868475A (en) * | 1987-02-05 | 1989-09-19 | Joseph Rogozinski | Precise positioning apparatus |
| DE4316817A1 (en) * | 1993-05-19 | 1994-11-24 | Dewitta Spezialmaschf | Process for monitoring the dynamic load and / or wear condition of a transmission and device for carrying it out |
| DE102004028558A1 (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Abb Patent Gmbh | Method and measuring arrangement for measuring play on an axle joint |
| DE112006003147T5 (en) * | 2005-12-20 | 2008-10-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Error monitoring method for a work machine |
| EP1882922B1 (en) | 2006-07-27 | 2012-03-21 | Fanuc Corporation | Method of diagnosing abnormality of reduction gear and apparatus for carry out the method |
| US20150248121A1 (en) * | 2012-10-23 | 2015-09-03 | Cognibotics Ab | Method and system for determination of at least one property of a joint |
-
2017
- 2017-07-06 DE DE102017211549.1A patent/DE102017211549A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4868475A (en) * | 1987-02-05 | 1989-09-19 | Joseph Rogozinski | Precise positioning apparatus |
| DE4316817A1 (en) * | 1993-05-19 | 1994-11-24 | Dewitta Spezialmaschf | Process for monitoring the dynamic load and / or wear condition of a transmission and device for carrying it out |
| DE102004028558A1 (en) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Abb Patent Gmbh | Method and measuring arrangement for measuring play on an axle joint |
| DE112006003147T5 (en) * | 2005-12-20 | 2008-10-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Error monitoring method for a work machine |
| EP1882922B1 (en) | 2006-07-27 | 2012-03-21 | Fanuc Corporation | Method of diagnosing abnormality of reduction gear and apparatus for carry out the method |
| US20150248121A1 (en) * | 2012-10-23 | 2015-09-03 | Cognibotics Ab | Method and system for determination of at least one property of a joint |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110879142A (en) * | 2019-11-08 | 2020-03-13 | 昆明理工大学 | A single-degree-of-freedom articulated arm motion test bench |
| CN116481804A (en) * | 2022-01-14 | 2023-07-25 | 库卡机器人(广东)有限公司 | Test device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: BOESS, DIETER ALEXANDER, DIPL.-ING. (UNIV.), DE Representative=s name: EGE LEE & PARTNER PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE |
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| R016 | Response to examination communication | ||
| R082 | Change of representative |
Representative=s name: BOESS, DIETER ALEXANDER, DIPL.-ING. (UNIV.), DE |
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| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |