DE102015211344B4 - Device for handling articles and methods for detecting wear in such a handling device - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Verfahren zur Erkennung und Analyse des Verschleißgrades von elektromotorischen Antriebseinheiten einer Handhabungsvorrichtung (10) zum Erfassen, Handhaben, Positionieren und/oder Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen, wobei die Vorrichtung (10) zumindest umfasst:- eine obere Aufhängung (18), an welcher wenigstens zwei elektromotorisch angetriebene Stellarme (20) gelenkig befestigt sind, wobei die wenigstens zwei Stellarme (20) jeweils aus wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbaren Armabschnitten (22, 24) bestehen und unabhängig voneinander betätigt werden können,- einen Manipulator (28), welcher ein oder mehrere Mittel (44) zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den wenigstens zwei Stellarmen (20) mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Stellarme (20) eine Position des Manipulators (28) vorgegeben werden kann,- wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor (36), der wenigstens einem der Stellarme (20) zugeordnet ist, und der dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale (38) generiert, und- eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung von Antriebsmomenten und/oder Stromaufnahmewerten wenigstens eines der elektromotorischen Antriebe (50) zumindest eines der an der oberen Aufhängung (18) gelenkig befestigten Stellarme (20), wobei aus den Ausgangssignalen (38) des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors (36) zu erwartende Antriebsmomentverläufe für den wenigstens einen elektromotorischen Antrieb (50) errechnet werden, die permanent oder in definierbaren Zeitabständen mit den aus den Stromaufnahmewerten hergeleiteten tatsächlichen Antriebsmomenten verglichen werden, und wobei aus Abweichungen zwischen den Werten auf eine mechanische Übertragungsgüte und/oder auf einen Verschleißgrad des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs (50) des jeweiligen Stellarms (20) geschlossen wird.Method for detecting and analyzing the degree of wear of electromotive drive units of a handling device (10) for detecting, handling, positioning and / or manipulating articles, groupings, containers, piece goods or the like, wherein the device (10) comprises at least: - an upper suspension ( 18) on which at least two electric motor-driven actuating arms (20) are articulated, wherein the at least two actuating arms (20) each consist of at least two relatively pivotable arm portions (22, 24) and can be actuated independently of each other, - a manipulator ( 28) which comprises one or more means (44) for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and is mechanically coupled to the at least two actuating arms (20) so that movement of one or more of the at least two actuating arms (20) a position of the manipulator (28) can be specified, - at least one strain s, compression and / or voltage sensor (36) associated with at least one of the actuating arms (20), and the strain, Längenänderungs- and / or voltage-induced output signals (38) generates, and- a monitoring device for detecting drive torque and / or current consumption values of at least one of the electric motor drives (50) of at least one of the upper suspension (18) hinged actuating arms (20), wherein from the output signals (38) of the at least one strain, compression and / or stress sensor (36) expected drive torque curves for the at least one electromotive drive (50) are calculated, which are compared permanently or at definable time intervals with the derived from the current consumption values actual drive torque, and wherein deviations between the values on a mechanical transmission quality and / or on a degree of wear at least one monitored electromotive drive ebs (50) of the respective actuating arm (20) is closed.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung und Analyse des Verschleißgrades von elektromotorischen Antriebseinheiten einer Handhabungsvorrichtung zum Erfassen, Handhaben, Positionieren und/oder Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden oder Stückgütern mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6.The present invention relates to a method for detecting and analyzing the degree of wear of electromotive drive units of a handling device for detecting, handling, positioning and / or manipulating articles, groupings, containers or piece goods with the features of the independent method claim 1. The invention also relates to a device for Handling and / or manipulating articles, groupings, containers, general cargo with the features of independent claim 6.

Bekannte Verpackungs- oder Palettieranlagen zum Stapeln und Palettieren von Objekten wie Paketen oder Gebinden mit mehreren Artikeln wie bspw. Getränkebehältern weisen üblicherweise Horizontalfördereinrichtungen mit Förderbändern auf, auf denen die Stückgüter oder Gebinde in ununterbrochener oder unregelmäßiger Folge zu einer Handhabungseinrichtung befördert werden. Dort erfolgt eine Verschiebung, Ausrichtung und/oder Drehen einzelner Stückgüter oder Gebinde, um diese in eine geeignete räumliche Anordnung zu bringen, die eine Basis bildet, um die Stückgüter oder Gebinde in nachgeordneten Gruppierstationen zu stapelfähigen Stückgut- oder Gebindelagen zusammenzuschieben.Known packaging or palletizing systems for stacking and palletizing objects such as packages or containers with several articles such as beverage containers usually have horizontal conveyors with conveyor belts on which the piece goods or packages are transported in uninterrupted or irregular sequence to a handling device. There is a shift, alignment and / or turning individual piece goods or containers to bring them into a suitable spatial arrangement, which forms a basis to push together the piece goods or containers in subordinate Gruppierstationen stackable piece goods or bundle layers.

In aktuellen Abfüll- und Verpackungslinien werden unterschiedliche Verfahren zum Drehen von Gebinden eingesetzt, die bspw. geeignete bewegliche Anschläge oder zwei Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufweisen können. Bekannte Handhabungseinrichtungen können auch mit Greifern versehen sein, die an einem Portalsystem aufgehängt und in einem definierten Bewegungsbereich verschoben, rotiert und zudem in vertikaler Richtung bewegt werden können, um einzelne Stückgüter oder Gebinde zum Drehen und/oder Verschieben anheben zu können. Die Greifer können wahlweise auch an Armen von Mehrachsrobotern angeordnet sein, die jeweils seitlich an den Horizontalfördereinrichtungen platziert sind.In current filling and packaging lines, different methods are used for turning containers which, for example, can have suitable movable stops or two belts at different speeds. Known handling devices can also be provided with grippers which can be hung on a gantry system and moved in a defined range of motion, rotated and also can be moved in the vertical direction to lift individual piece goods or containers for turning and / or moving can. The grippers can optionally also be arranged on arms of multi-axis robots, which are each placed laterally on the horizontal conveyors.

Bei einer solchen Handhabung von Stückgütern oder Gebinden werden diese in der Praxis zum Zwecke eines Versetzens und/oder ihrer Ausrichtung erfasst, angehoben und in eine gewünschte Position bzw. Orientierung innerhalb einer Gruppierung überführt. Hierzu sind aus dem Stand der Technik bereits zahlreiche Greifvorrichtungen bekannt, so bspw. aus derEP 2 388 216 A1. Diese bekannte Greifvorrichtung besitzt zwei horizontal voneinander beabstandete und an einem zwischengeordneten Träger über mechanische Verbindungen angeordnete Greifarme. Die Greifarme können aufeinander zubewegt werden, um Objekte zu erfassen. Weiter sind die Greifarme bei definierter Krafteinwirkung in vertikaler Richtung und entgegen dem Träger vom Träger lösbar. Am freien Ende besitzen beide Greifarme Klemmbacken, die bei Erfassen von Objekten mit den jeweiligen Objekten in Oberflächenkontakt stehen.In such a handling of general cargo or containers they are detected in practice for the purpose of displacement and / or their orientation, lifted and transferred to a desired position or orientation within a grouping. For this purpose, numerous gripping devices are already known from the prior art, so for example. From the EP 2 388 216 A1 , This known gripping device has two horizontally spaced and arranged on an intermediate support via mechanical connections gripping arms. The gripper arms can be moved toward each other to detect objects. Further, the gripping arms with defined force in the vertical direction and against the carrier from the carrier can be solved. At the free end, both gripping arms have clamping jaws which are in surface contact with the respective objects when objects are detected.

Eine weitere Greifvorrichtung zeigt bspw. dieDE 102 04 513 A1. Dort sind mehrere sich gegenüberliegende Greifarme in einem Mittelstück geführt. Ein Greifarm ist mittels eines Stellgliedes in Bezug auf einen weiteren Greifarm verschiebbar, so dass beide Greifarme geschlossen werden können. An den unteren Enden der Greifarme sind an den einander zugewandten Seiten Greifabschnitte zum Greifen von Baustoffpaketen vorgesehen.Another gripping device shows, for example, the DE 102 04 513 A1 , There, a plurality of opposing gripping arms are guided in a central piece. A gripper arm is displaceable by means of an actuator with respect to another gripping arm, so that both gripping arms can be closed. At the lower ends of the gripping arms gripping portions for gripping building material packages are provided on the mutually facing sides.

Darüber hinaus gibt es weitere Handhabungseinrichtungen zum Greifen, Verschieben, Drehen und/oder Versetzen von Artikeln oder Gebinden, die auf sog. Deltarobotern oder Parallelkinematik-Robotern basieren, welche in einer dreiarmigen Ausführung auch als Tripode bezeichnet werden. Jeder der Arme eines solchen Tripods oder Deltakinematik-Roboters besteht aus einem an der Basis um eine gestellfeste Schwenkachse verschwenkbar angeordneten Oberarm und einem mit dem Oberarm und dem Koppelelement gelenkig verbundenen Unterarm. Während der Oberarm mit einem Antriebsmotor versehen ist, ist der Unterarm passiv, frei von einem Antrieb zu dessen Verschwenkung gegenüber dem Oberarm oder dem Koppelelement ausgeführt. Einer oder mehrere der Unterarme können bspw. über Kugelgelenke mit den jeweils zugehörigen Oberarmen und dem Koppelelement verbunden sein. Ein solcher einzelner Unterarm ist frei schwenkbar und besitzt keine Eigenstabilität. Alle Oberarme eines Deltaroboters sind jeweils um vorzugsweise innerhalb einer gemeinsamen Ebene liegende Schwenkachsen verschwenkbar angetrieben gelagert. Drei mit dem Koppelelement und jeweils mit ihrem zugehörigen Oberarm verbundene Unterarme bilden in jeder Position ein Kraftdreieck, das sich nur bewegen lässt, wenn die drei Oberarme synchron die für sie berechnete Schwenkbewegungen um deren gestellfeste Schwenkachsen ausführen. Zwei oder mehr Schwenkachsen können parallel verlaufen; in der Regel weisen alle Schwenkachsen zwei Schnittpunkte mit anderen Schwenkachsen auf.In addition, there are other handling devices for gripping, moving, rotating and / or moving articles or containers, which are based on so-called delta robots or parallel kinematic robots, which are also referred to in a three-armed version as tripod. Each of the arms of such a tripod or delta-kinematics robot consists of an upper arm pivoted on the base about a frame-fixed pivot axis and a lower arm pivotally connected to the upper arm and the coupling element. While the upper arm is provided with a drive motor, the lower arm is passive, running freely from a drive to its pivoting relative to the upper arm or the coupling element. One or more of the lower arms can be connected, for example, via ball joints with the respectively associated upper arms and the coupling element. Such a single forearm is free to pivot and has no inherent stability. All upper arms of a delta robot are in each case mounted so as to be pivotable about preferably pivot axes lying within a common plane. Three connected to the coupling element and each with its associated upper arm forearms form a force triangle in each position, which can only be moved when the three upper arms synchronously perform the calculated for them pivoting movements about their fixed frame pivot axes. Two or more pivot axes can be parallel; As a rule, all pivot axes have two points of intersection with other pivot axes.

Wenigstens einer der Unterarme kann aus zwei auch als Elle und Speiche bezeichneten, ein Parallelogrammgestänge bildenden Gestängeelementen bestehen, um das Koppelelement in zumindest einer vorgegebenen Ausrichtung relativ zur Basis zu führen. Das Koppelelement dient dabei als Arbeitsplattform, die in der Praxis auch als Tool-Center-Point (TCP) bezeichnet wird. An diesem TCP kann ein Manipulator angeordnet sein, bspw. in Gestalt von gegeneinander zustellbaren Greifarmen o. dgl. Handhabungseinrichtung, so dass damit Artikel, Gebinde o. dgl. Stückgüter ergriffen und gedreht, verschoben oder von einer Auflagefläche angehoben werden können.At least one of the lower arms may consist of two linkage elements, also referred to as ellipses and spokes, forming a parallelogram linkage, for guiding the coupling element in at least one predetermined orientation relative to the base. The coupling element serves as a work platform, which is also referred to in practice as a tool center point (TCP). At this TCP, a manipulator may be arranged, for example. In the form of mutually deliverable gripping arms o. The like. Handling device, so that so that items, containers o. The like. Packaged goods and rotated, can be moved or lifted from a support surface.

Der an der Arbeitsplattform bzw. dem TCP angeordnete Manipulator kann wahlweise drehbar gelagert sein, um den Manipulator ausrichten oder eine gewünschte Drehung der Artikel oder Stückgüter ausführen zu können. Anstelle einer antreibbar drehbaren Lagerung des Manipulators am Koppelelement ist grundsätzlich auch denkbar, den Manipulator unverdrehbar am Koppelelement anzuordnen und das gesamte Koppelelement unter entsprechender Ausgleichbewegung der Arme vermittels der Teleskopwelle gegenüber der Basis zu verdrehen. Damit einhergehend ist jedoch der Nachteil eines nur eingeschränkten Drehwinkels des Koppelelements. Die Einschränkung ergibt sich durch das Erreichen von Endanschlägen der gelenkigen Verbindungen der Oberarme und/oder des Koppelelements mit den Unterarmen und/oder dem gegenseitigen Kontakt benachbarter Unterarme.The arranged on the working platform or the TCP manipulator can optionally be rotatably mounted to align the manipulator or perform a desired rotation of the article or piece goods can. Instead of a drivable rotatable mounting of the manipulator on the coupling element is basically also conceivable to arrange the manipulator non-rotatably on the coupling element and to rotate the entire coupling element with a corresponding compensating movement of the arms by means of the telescopic shaft relative to the base. However, this is associated with the disadvantage of only limited rotation angle of the coupling element. The restriction results from the achievement of end stops of the articulated connections of the upper arms and / or the coupling element with the forearms and / or the mutual contact of adjacent forearms.

Aus derDE 10 2010 006 155 A1, aus derDE 10 2013 208 082 A1 sowie aus derUS 8 210 068 B2 sind derartige Handhabungseinrichtung mit Tripoden bekannt.From the DE 10 2010 006 155 A1 , from the DE 10 2013 208 082 A1 as well as from the US 8 210 068 B2 such handling device with tripods are known.

Die bekannten Parallelkinematik-Roboter bzw. sog. Tripoden können einen für den jeweiligen Roboter verfügbaren Arbeitsraum abdecken, der sich aus der Länge der Oberarme, dem Abstand der Befestigung der Oberarme zum Mittelpunkt einer gestellfesten Basis, der Länge der Unterarme, dem Abstand der Befestigung der Unterarme zum Mittelpunkt des sog. Tool-Center-Points am Werkzeugträger und dem maximalen Schwenkbereich der Oberarme ergibt. Dieser Arbeitsraum ist bezogen auf den Tool-Center-Point in z-Richtung ein Zylinder, an dessen unteren Rand sich ein Kugelsegment anschließt. Ferner wird der Arbeitsraum am oberen Rand gegebenenfalls noch eingeschränkt durch maximale Schwenkwinkel kardanischer Teleskop-Antriebswellen.The known parallel kinematics robots or so-called tripods can cover a work space available for the respective robot, which is composed of the length of the upper arms, the distance between the attachment of the upper arms to the center of a frame-fixed base, the length of the lower arms, the distance of the attachment Forearms to the center of the so-called. Tool Center Points on the tool carrier and the maximum pivoting range of the upper arms results. In terms of the tool center point, this working space is a cylinder in the z direction, at the lower edge of which a sphere segment adjoins. Furthermore, the working space at the upper edge is possibly still limited by maximum pivoting angle gimbal telescopic drive shafts.

Die Vorteile dieser Deltakinematik-Roboter bzw. Tripoden liegen in ihren geringen bewegten Massen, woraus eine hohe Dynamik aller Stellbewegungen resultiert. Allerdings werden zur Realisierung der schnellen Stellbewegungen hohe Antriebsdrehmomente bei den Antrieben der Oberarme benötigt. Diese hohen Drehmomente werden in aller Regel durch Koppelung elektrischer Antriebsmotoren mit speziellen Getrieben zur Verfügung gestellt, wobei diese Getriebe hohe Untersetzungen aufweisen müssen. Die Lebensdauer der Roboter wird maßgeblich von den Standzeiten und Lebensdauern der für drei Stellarme benötigten drei Getriebe mitbestimmt, die zum Antrieb der Oberarme erforderlich sind. Da die Belastungen für die Getriebe je nach Betriebsdauer des Roboters, der zu bewegenden Massen und der in der Praxis realisierten Stellgeschwindigkeiten stark unterschiedlich sein können, ist die maximale Betriebsdauer für einen störungsfreien und verschleißarmen Betrieb, bis zu der eine Wartung erforderlich oder ein Austausch der Getriebe sinnvoll ist, schwer abzuschätzen.The advantages of these delta-kinematics robots or tripods lie in their low moving masses, resulting in a high dynamics of all positioning movements. However, high drive torques are needed in the drives of the upper arms to realize the fast positioning movements. These high torques are usually provided by coupling electric drive motors with special gear, these transmissions must have high reductions. The lifespan of the robots is decisively influenced by the service lives and lifetimes of the three gearboxes required for three actuating arms, which are required to drive the upper arms. Since the loads on the gears can vary greatly depending on the operating time of the robot, the masses to be moved and the actual realized actuating speeds, the maximum operating time for trouble-free and low-wear operation, up to which maintenance is required or replacement of the gearbox makes sense, difficult to estimate.

Da ein unerwarteter Ausfall auch nur eines dieser Getriebe unweigerlich zu einem vorübergehenden Totalausfall des gesamten Deltakinematik-Roboters führen würde, besteht das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung darin, solche Ausfälle möglichst zuverlässig zu vermeiden, indem eine Verschleißerkennung durch Beobachtung und Erfassung bestimmter Betriebsparameter während des regulären Betriebes des Roboters und daraus abgeleitet eine Ausfallsprognose bzw. ein Wartungs- und/oder Reparaturerfordernis diagnostiziert werden. Um dies zu erreichen, sollen eine verbesserte Konstruktion eines Deltakinematik-Roboters sowie ein verbessertes Verfahren für den Betrieb eines solchen Roboters sowie zur Überwachung der definierten Betriebsparameter zur Verfügung gestellt werden.Since an unexpected failure of even one of these transmissions would inevitably lead to a temporary total failure of the entire delta-kinematics robot, the primary object of the present invention is to avoid such failures as reliably as possible by a wear detection by observation and detection of certain operating parameters during the regular Operation of the robot and derived from a failure prognosis or a maintenance and / or repair requirement are diagnosed. To achieve this, an improved construction of a delta-kinematics robot as well as an improved method for the operation of such a robot as well as for monitoring the defined operating parameters are to be made available.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Verfahrensanspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen. So schlägt die vorliegende Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels ein Verfahren zur Erkennung und Analyse des Verschleißgrades von elektromotorischen Antriebseinheiten einer Handhabungsvorrichtung zum Erfassen, Handhaben, Positionieren und/oder Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen vor. Die Handhabungsvorrichtung umfasst zumindest eine obere Aufhängung, an welcher wenigstens zwei elektromotorisch angetriebene Stellarme gelenkig befestigt sind, wobei die wenigstens zwei Stellarme jeweils aus wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbaren Armabschnitten bestehen und unabhängig voneinander betätigt werden können. Sie umfasst weiterhin einen Manipulator, welcher ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den wenigstens zwei Stellarmen mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Stellarme eine Position des Manipulators vorgegeben werden kann. Zudem weist die Handhabungsvorrichtung wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor auf, der wenigstens einem der Stellarme, dem Manipulator und/oder einem den Manipulator tragenden und an den Stellarmen aufgehängten Werkzeugträger zugeordnet ist, und der dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale generiert, sowie eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung von Antriebsmomenten und/oder Stromaufnahmewerten wenigstens eines der elektromotorischen Antriebe zumindest eines der an der oberen Aufhängung gelenkig befestigten Stellearme. Aus den Ausgangssignalen des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors werden zu erwartende Antriebsmomentverläufe für den wenigstens einen elektromotorischen Antrieb errechnet, die permanent oder in definierbaren Zeitabständen mit den aus den Stromaufnahmewerten hergeleiteten tatsächlichen Antriebsmomenten verglichen werden. Darüber hinaus wird aus Abweichungen zwischen den Werten auf eine mechanische Übertragungsgüte und/oder auf einen Verschleißgrad des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs des jeweiligen Stellarms geschlossen. Wahlweise können bei dem Verfahren die Ausgangssignale des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors mit aus den Stromaufnahmewerten zumindest des ihm zugeordneten Stellarmantriebs errechneten, zu erwartenden Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungswerten verglichen werden, so dass aus den Abweichungen zwischen den gemessenen und den errechneten Werten auf eine mechanische Übertragungsgüte und/oder auf einen Verschleißgrad des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs des jeweiligen Stellarms geschlossen werden kann.This object of the invention is achieved with the subject matter of the independent method claim. Features of advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. Thus, in order to achieve the stated object, the present invention proposes a method for detecting and analyzing the degree of wear of electromotive drive units of a handling device for detecting, handling, positioning and / or manipulating articles, groupings, containers, piece goods or the like. The handling device comprises at least one upper suspension, on which at least two electric motor-driven actuating arms are articulated, wherein the at least two actuating arms each consist of at least two arm portions pivotable relative to each other and can be operated independently. It further comprises a manipulator, which comprises one or more means for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and is mechanically coupled to the at least two actuating arms, so that a position of the manipulator are predetermined by a movement of one or more of the at least two actuating arms can. In addition, the handling device has at least one expansion, compression and / or stress sensor, which is assigned to at least one of the actuating arms, the manipulator and / or a tool carrier carrying the manipulator and suspended on the actuating arms, and the strain, length and / or or voltage-induced output signals, as well as a monitoring device for detecting drive torques and / or current consumption values of at least one of the electromotive drives at least one of the at upper suspension articulated arms. From the output signals of the at least one strain, compression and / or voltage sensor expected torque profiles for the at least one electric motor drive are calculated, which are compared permanently or at definable time intervals with the derived from the current consumption values actual drive torque. In addition, it is concluded from deviations between the values of a mechanical transmission quality and / or a degree of wear of the at least one monitored electric motor drive of the respective actuator arm. Optionally, in the method, the output signals of the at least one strain, compression and / or voltage sensor can be compared with expected strain, compression and / or stress values calculated from the current consumption values of at least the actuator arm drive assigned to it, so that from the deviations between the measured and the calculated values can be concluded on a mechanical transmission quality and / or on a degree of wear of the at least one monitored electromotive drive of the respective actuator arm.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren zur Beobachtung des Antriebs- und Reaktionsverhaltens der elektromotorisch über Getriebe beweglichen Stellarme ermöglicht es, den Zustand der Antriebe und insbesondere der Getriebe während der gesamten bestimmungsgemäßen Verwendung, d.h. ohne aufwendige und zeitraubende Testzyklen, zu überwachen und zu analysieren. Damit können auch Verschleißerscheinungen identifiziert werden, wodurch es ermöglicht ist, übermäßig beanspruchte Getriebeeinheiten z.B. im Rahmen einer turnusmäßigen Wartung rechtzeitig und ohne unvorhergesehenen Stillstand der gesamten Produktionsanlage zu tauschen. Diese Art eines Überwachungsverfahrens kann auch als „Condition Monitoring“ bezeichnet werden.This method according to the invention for monitoring the drive and reaction behavior of the actuating arms which are movable by means of a gear mechanism makes it possible to control the condition of the drives and, in particular, of the gears during the entire intended use, i. without complex and time-consuming test cycles to monitor and analyze. Thus wear phenomena can also be identified, thereby making it possible to repair over-stressed gear units, e.g. in the context of a regular maintenance on time and without unforeseen stoppage of the entire production plant to exchange. This type of monitoring method can also be called "condition monitoring".

Das Verfahren sieht vor, dass die Antriebsmomente und/oder die Stromaufnahmewerte des wenigstens einen elektromotorischen Antriebs, dessen an der oberen Aufhängung gelenkig befestigten Stellarm der Sensor zugeordnet ist, permanent während der Stellbewegungen des Stellarms erfasst und ausgewertet werden. Wahlweise können auch die Signale von zwei oder mehr Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren ausgewertet werden, die an zwei unterschiedlichen Stellarmen angeordnet sind.The method provides that the drive torques and / or the current consumption values of the at least one electromotive drive whose associated with the upper suspension pivotally mounted actuator arm of the sensor is permanently detected and evaluated during the control movements of the actuator arm. Alternatively, the signals of two or more strain, compression and / or voltage sensors can be evaluated, which are arranged on two different actuating arms.

Das Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft bei Deltakinematik-Robotern anwenden, bei denen die beiden Armabschnitte jedes der vorhandenen Stellarme einen an der oberen Aufhängung gelenkig gelagerten, elektromotorisch angetriebenen Oberarm und einen an dessen der gelenkigen Aufhängung gegenüberliegendem Ende gelenkig angelenkten Unterarm umfassen, wobei an den unteren Enden der Unterarme der Manipulator aufgehängt ist. Bei diesen Deltakinematik-Robotern kann es sich insbesondere um sog. Tripode handeln, bei denen drei symmetrisch oder unsymmetrisch zueinander angeordnete Stellarme miteinander gekoppelt sind und durch jeweils unterschiedliche Stellbewegungen die gewünschten Bewegungen im Arbeitsraum ausführen können. Es kann sich bei den erfindungsgemäß mit Sensoren ausgestatteten Deltakinematik-Robotern jedoch auch um sog. Duopode handeln, bei denen nur zwei unabhängig voneinander bewegliche Stellarme vorgesehen sind, so dass der Bewegungsraum innerhalb einer vertikalen oder schrägen Ebene liegt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wahlweise auch mehr als drei Stellarme aufweisen.The method can be used particularly advantageously in delta-kinematics robots, in which the two arm sections of each of the existing actuating arms comprise an upper arm hinged electromotively driven upper arm and a hinged at its hinged end opposite articulated lower arm, wherein the lower Ends of the forearms of the manipulator is suspended. These delta kinematics robots may in particular be so-called tripods, in which three symmetrically or asymmetrically arranged actuating arms are coupled to one another and can perform the desired movements in the working space by respectively different actuating movements. However, the delta-kinematics robots equipped with sensors according to the invention may also be so-called duopods, in which only two independently movable actuating arms are provided so that the movement space lies within a vertical or oblique plane. Optionally, the device according to the invention can also have more than three actuating arms.

Zumindest einer der Oberarme, vorzugsweise alle Oberarme der Stellarme wird mit einem Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor ausgestattet, wobei diese Sensoren zweckmäßigerweise an der Oberseite der Armstruktur und in etwa parallel zur radialen Wirkachse des Antriebsstranges positioniert werden. Als Sensoren lassen sich besonders vorteilhaft Dehnungsmessstreifen (DMS) einsetzen, die als dünne Foliensensoren bspw. mittels Haftklebern auf die Oberarme der Stellarme aufgebracht werden, um deren Verformungsverhalten in exakt reproduzierbare Ausgangssignale umzuwandeln. Als Dehnungsmessstreifen eignen sich bspw. solche Sensoren, die bei Dehnungen einen veränderlichen Widerstand bilden, der gemessen werden kann. Wahlweise können auch optisch arbeitende Dehnmessstreifen eingesetzt werden, die mit der Faser Bragg-Technologie arbeiten. Damit kann die dehnende bzw. stauchende Verformung des jeweiligen Oberarms erfasst und in Ausgangssignale umgewandelt werden. Diese Ausgangssignale des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors bzw. des Dehnungsmessstreifens können mittels einer Auswerte- und/oder Rechnereinheit analysiert und/oder mit einem vorgebbaren Signalmuster verglichen werden. Ggf. kann auch ein überlagerter Kennfeldvergleich stattfinden, was aber aufgrund der unterschiedlichen Gewichte, die mit dem Roboter bewegt werden, zu unterschiedlichen Werten führen kann. Ein solcher Kennfeldvergleich ist daher nur bei gleichzeitigem Einsatz von Normgewichten und genormten Bewegungsabläufen sinnvoll.At least one of the upper arms, preferably all upper arms of the actuating arms is equipped with a strain, compression and / or voltage sensor, these sensors are conveniently positioned at the top of the arm structure and approximately parallel to the radial axis of action of the drive train. As sensors strain gauges (DMS) can be used particularly advantageous, which are applied as thin film sensors, for example. By means of pressure sensitive adhesives on the upper arms of the actuating arms to convert their deformation behavior into exactly reproducible output signals. As strain gauges are, for example, such sensors that form a variable resistance at strains that can be measured. Optionally, optically operating strain gauges can be used, which work with the fiber Bragg technology. Thus, the stretching or compressive deformation of the respective upper arm can be detected and converted into output signals. These output signals of the at least one strain, compression and / or stress sensor or the strain gauge can be analyzed by means of an evaluation and / or computer unit and / or compared with a predeterminable signal pattern. Possibly. can also take place a superimposed map comparison, but this can lead to different values due to the different weights that are moved with the robot. Such a map comparison is therefore useful only with simultaneous use of standard weights and standardized motion sequences.

Bei dem Verfahren werden die Signalanalyse und/oder der Vergleich mit dem vorgegebenen Signalmuster zur Verschleiß- und/oder Abnutzungserkennung und/oder deren Analyse des dem jeweiligen Stellarm zugeordneten elektromotorischen Antriebs und/oder eines diesem Antrieb zugeordneten Getriebe verwendet. Zu diesem Zweck werden alle Verformungen des mit einem Dehnmessstreifens ausgestatteten Stellarms bzw. Oberarms erfasst. Die Größe der jeweiligen Verformung ist ein Maß für die radial wirkende Kraft, die als Produkt mit dem Abstand des Hebelarms vom Achsmittelpunkt des Getriebes wirkt, bzw. ein Maß für das Drehmoment, das am Abtrieb des Getriebes aufgebracht werden muss. Bei einer Bewegung mit einem Greifwerkzeug, das eine bestimmte Nutzlast - diese kann bspw. durch ein Gebinde mit Behältern (in der Getränke- und Verpackungsmittelindustrie) gebildet sein - zu bewegen hat, ergibt sich daher für jede Verfahrkurve ein charakteristischer Drehmomentverlauf am Getriebeausgang. Gleichzeitig berechnet die Bewegungs- und Positionssteuerung des Roboters die für diese Aktion notwendigen Stromwerte und damit die notwendigen Antriebsmomente des Motors am Getriebeeingang. Bei einer Beschleunigung einer am Greifwerkzeug zu bewegenden Masse wird das erforderliche Motor-Antriebsdrehmoment aufgrund der Trägheiten des Antriebsstrangs (motoreigenes Trägheitsmoment des Läufers, Trägheitsmoment der Kupplung, Trägheitsmoment des Getriebes) und der Reibung im Getriebe immer zwangsläufig höher sein, als das am Getriebeausgang abgegebene Drehmoment. D.h. bei Vergleich der Kurvenverläufe der Drehmomente ergibt sich normalerweise immer ein zu erwartender Abstand, da das Motordrehmoment immer etwas größer ist als das am Getriebeausgang gelieferte Drehmoment. Dieses zuletzt genannte Drehmoment kann jedoch mittels der Dehnmessstreifen hergeleitet werden, während das Motormoment aus dessen Stromaufnahmeverläufen abgeleitet werden kann.In the method, the signal analysis and / or the comparison with the predetermined signal pattern for wear and / or wear detection and / or their analysis of the respective actuator arm associated electric motor drive and / or a transmission associated with this drive are used. For this purpose, all deformations of the with a strain gauge equipped Stellarms or upper arm detected. The size of the respective deformation is a measure of the radial force acting as a product with the distance of the lever arm from the axle center of the transmission, or a measure of the torque that must be applied to the output of the transmission. In a movement with a gripping tool, which has a certain payload - this can be formed, for example, by a container with containers (in the beverage and packaging industry) - therefore, results for each traversing a characteristic torque curve at the transmission output. At the same time, the motion and position control of the robot calculates the current values required for this action and thus the necessary drive torques of the motor at the transmission input. Upon acceleration of a mass to be moved on the gripper tool, the required engine drive torque due to the inertia of the drive train (engine inherent inertia of the rotor, moment of inertia of the clutch, moment of inertia of the transmission) and the friction in the transmission will always be necessarily higher than the torque output at the transmission output , That is, when comparing the curves of the torques, there is usually always an expected distance, since the engine torque is always slightly larger than the torque delivered at the transmission output. However, this latter torque can be derived by means of the strain gauges, while the engine torque can be derived from the current consumption curves.

Da die Trägheiten des Antriebsstranges eine weitgehend unveränderliche Konstante bilden, kann sich bei einer Veränderung des Differenzwertes zwischen Motordrehmoment und Getriebeabtriebsdrehmoment im Wesentlichen nur die Reibung im Getriebe und in den Lagern verändert haben, wenn eine Störungsfreiheit und annähernde Verschleißfreiheit des elektromotorischen Antriebs unterstellt wird. Sinnvollerweise erfolgt die Verschleißgradbestimmung bei einer Überschreitung vorgebbarer Grenzwerte zwischen den zu erwartenden Stromverbrauchssignalen (hergeleitet aus den Signalen des DMS oder der Mehrzahl von DMS) und den tatsächlichen Stromverbrauchssignalen.Since the inertia of the drive train form a largely invariable constant, with a change in the difference between engine torque and transmission output torque essentially only the friction in the transmission and in the bearings have changed, if a freedom from interference and approximate freedom from wear of the electric motor drive is assumed. It makes sense to determine the degree of wear by exceeding predefinable limit values between the expected power consumption signals (derived from the signals of the DMS or the majority of strain gauges) and the actual power consumption signals.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfasst den Differenzbetrag der Momente vorzugsweise über die gesamte Betriebsdauer des Deltakinematik-Roboters. Dabei werden vorzugsweise die Motormomente eines charakteristischen Abschnittes einer immer wieder zyklisch durchlaufenen Bewegung mit den Werten der DMS-Messung am Oberarm verglichen. Aus der Veränderung der Messwerte kann nun auf eine Veränderung der Reibwerte im Antriebsstrang und damit auf den Zustand des Getriebes geschlossen werden. Ebenso denkbar ist es, dass bei einer Bewegung ohne Last (einem sogenannten Rückhub) Spannungsspitzen im ansonsten glatten Messverlauf auftreten, die ebenfalls auf eine erhöhte Reibung und damit auf einen Verschleiß im Getriebe hindeuten.The method according to the invention preferably detects the difference of the moments over the entire operating period of the delta kinematics robot. In this case, the engine torques of a characteristic section of a cyclically traversed motion are preferably compared with the values of the DMS measurement on the upper arm. From the change in the measured values can now be concluded on a change in the coefficients of friction in the drive train and thus the state of the transmission. It is also conceivable that in a movement without load (a so-called return stroke) spikes occur in the otherwise smooth measurement process, which also indicate increased friction and thus wear in the gearbox.

Weiterhin kann das Verfahren vorsehen, dass die Signalanalyse und/oder der Vergleich mit dem vorgegebenen Signalmuster zur Auslösung eines ereignisabhängigen Warnsignals und/oder eines ereignisabhängigen Maschinenstopps genutzt werden kann. Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll einzusetzen, wenn die Grenzwerte für einen störungsfreien Betrieb deutlich überschritten werden, so dass auf diese Weise noch eine kontrollierte Abschaltung erfolgen und ein unerwünschter Stopp im laufenden Betrieb vermieden werden kann.Furthermore, the method can provide that the signal analysis and / or the comparison with the predetermined signal pattern can be used to trigger an event-dependent warning signal and / or an event-dependent machine stop. This variant is particularly useful to use when the limits for trouble-free operation are significantly exceeded, so that still done in this way a controlled shutdown and an undesirable stop during operation can be avoided.

Das oben genannte Ziel der Erfindung wird weiterhin mit dem Gegenstand des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen. So schlägt die vorliegende Erfindung zur Erreichung des genannten Ziels eine Vorrichtung zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen vor, die eine obere Aufhängung umfasst, an welcher wenigstens zwei separat elektromotorisch angetriebene Stellarme gelenkig befestigt sind, wobei jeder der wenigstens zwei Stellarme durch wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte gebildet ist, und wobei die wenigstens zwei Stellarme unabhängig voneinander betätigt werden können. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Manipulator, welcher ein oder mehrere Mittel zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den wenigstens zwei Stellarmen mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Stellarme eine Position des Manipulators vorgegeben werden kann, sowie wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor, der wenigstens einem der Stellarme, dem Manipulator und/oder einem den Manipulator tragenden und an den Stellarmen aufgehängten Werkzeugträger zugeordnet ist, und der dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale generiert, und Mittel zur Erfassung von Antriebsmomenten und/oder Stromaufnahmewerten wenigstens eines der elektromotorischen Antriebe zumindest eines der an der oberen Aufhängung gelenkig befestigten Stellearme. Aus den Ausgangssignalen des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors können aus den Stromaufnahmewerten zu erwartende Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungswerte generiert werden, die in einer Auswerte- und/oder Recheneinheit verarbeitet werden können. Aus Abweichungen zwischen den miteinander verglichenen Werten kann eine mechanische Übertragungsgüte und/oder ein Verschleißgrad des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs des Stellarms hergeleitet werden. Da die Ausgangssignale des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors hinsichtlich Abweichungen von einem vorgebbaren Handhabungs- und/oder Manipulierungsablauf und/oder hinsichtlich Veränderungen des Momentenverlaufs oder der auftretenden Widerstände auswertbar sind, kann aus dem Vergleich der Werte auf einen Verschleiß- oder Abnutzungsgrad der angetriebenen Komponenten, insbesondere des Getriebes geschlossen werden.The above-mentioned object of the invention is further achieved with the subject matter of the independent apparatus claim. Features of advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims. Thus, in order to achieve the stated object, the present invention proposes a device for handling and / or manipulating articles, groupings, packs, piece goods or the like, which comprises an upper suspension on which at least two separately electromotively driven actuating arms are articulated, wherein each of the at least two actuating arms is formed by at least two relatively pivotable arm portions, and wherein the at least two actuating arms can be operated independently. Furthermore, the device comprises a manipulator which comprises one or more means for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and is mechanically coupled to the at least two actuating arms, so that predetermined by a movement of one or more of the at least two actuating arms, a position of the manipulator can be, as well as at least one strain, compression and / or stress sensor, which is associated with at least one of the actuating arms, the manipulator and / or a manipulator-bearing and suspended on the actuator arms tool carrier, and the strain, längenänderungs- and / or generated voltage-induced output signals, and means for detecting drive torque and / or current consumption values of at least one of the electric motor drives at least one of the upper suspension hingedly attached actuating arms. From the output signals of the at least one strain, compression and / or voltage sensor, expected expansion, compression and / or stress values can be generated from the current consumption values, which can be processed in an evaluation and / or arithmetic unit. From deviations between the values compared with one another, a mechanical quality of transmission and / or a degree of wear of the at least a supervised electromotive drive of the actuator arm are derived. Since the output signals of the at least one strain, compression and / or stress sensor can be evaluated with regard to deviations from a predefinable handling and / or manipulation sequence and / or with regard to changes in the torque curve or the resistances that occur, it can be determined from the comparison of the values to a wear or degree of wear of the driven components, in particular the transmission are closed.

Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Auswerte- und/oder Rechnereinheit auf oder ist mit einer solchen gekoppelt, wobei die Auswerte- und/oder Rechnereinheit zur Analyse der Ausgangssignale des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors und/oder zum Vergleich der Ausgangssignale mit einem vorgebbaren Signalmuster ausgestattet ist. Wahlweise können zwei oder mehr Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren vorgesehen sein, die an zwei oder mehreren unterschiedlichen Stellarmen angeordnet sind. Außerdem können wahlweise zwei oder mehr Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren vorgesehen sind, die an einem der Stellarme bzw. am Werkzeugträger angeordnet sind. Der wenigstens eine Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor kann insbesondere durch einen ein elektrisches Ausgangssignal liefernden Dehnungsmessstreifen gebildet sein.The device preferably has an evaluation and / or computer unit or is coupled to such, wherein the evaluation and / or computer unit for analyzing the output signals of the at least one strain, compression and / or voltage sensor and / or to compare the output signals equipped with a predeterminable signal pattern. Optionally, two or more strain, compression and / or tension sensors may be provided, which are arranged on two or more different actuator arms. In addition, optionally two or more strain, compression and / or voltage sensors are provided, which are arranged on one of the actuating arms or on the tool carrier. The at least one strain, compression and / or stress sensor can be formed in particular by a strain gauge supplying an electrical output signal.

Als Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des oben in zahlreichen Details beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die besonders preisgünstige Messmethode anführen, die mit sehr geringem Materialeinsatz sehr aussagekräftige Daten liefern kann. Die Messung der Antriebsmomente ist weitgehend unabhängig von variablen Umweltbedingungen wie z.B. der Reibung zwischen den Gebinden und einem Transporteur, die sich aufgrund von unterschiedlichen Verschmutzungsgraden ergeben können. Das mit dem Verfahren beschriebene sog. „Condition Monitoring“ des Antriebsstranges eines Deltakinematik-Roboters ermöglicht eine vorbeugende Überwachung und Wartung („Preventive Maintenance“) und verhindert auf diese Weise unerwünschte Anlagenstillstände.As advantages of the device according to the invention and of the method described above in numerous details according to the invention, the particularly inexpensive measuring method can be cited, which can provide very meaningful data with very little use of material. The measurement of drive torques is largely independent of variable environmental conditions such as e.g. the friction between the containers and a transporter, which may arise due to different degrees of contamination. The so-called "condition monitoring" of the drive train of a delta-kinematics robot described in the method enables preventive monitoring and maintenance ("preventive maintenance") and thus prevents undesired system downtimes.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

• 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden oder Stückgütern.
• 2 zeigt eine schematische Detailansicht einer ersten Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäß1.
• 3 zeigt Drehmomentenverläufe eines Antriebsmotors für einen der Stellarme der Vorrichtung gemäß1.

In the following, embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures will be explained in more detail. The proportions of the individual elements to one another in the figures do not always correspond to the actual size ratios, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to other elements for better illustration.

• 1 shows a schematic view of an embodiment of a device according to the invention for handling and / or manipulating articles, groups, containers or cargo.
• 2 shows a schematic detail view of a first embodiment of the device according to 1 ,
• 3 shows torque curves of a drive motor for one of the actuating arms of the device according to 1 ,

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.For identical or equivalent elements of the invention, identical reference numerals are used. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures, which are required for the description of the respective figure. The illustrated embodiments represent only examples of how the device according to the invention and the method according to the invention can be configured and do not constitute a final limitation.

Einleitend sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die in den1 und2 erläuterten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sich auf einen Deltakinematik-Roboter mit drei gleichartigen Schwenkarmen bzw. auf einen sog. Tripod beziehen, der Teil einer Handhabungseinrichtung bzw. eines Manipulators zur Handhabung, zum Drehen, Verschieben oder Aufnehmen von Artikeln, Stückgütern oder Gebinden ist. Hinsichtlich einer möglichen Ausgestaltung des Deltakinematik-Roboters, Deltaroboters bzw. Tripods, seines Aufbaus, seiner Funktionsweise und seines Bewegungsraumes sei insbesondere auf den Offenbarungsgehalt derDE 10 2013 106 004 A1 verwiesen, auf deren gesamten Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Auf eine detaillierte Beschreibung der Bewegungsmodi, der Antriebe für die drei Schwenkarme etc. soll deshalb an dieser Stelle verzichtet werden. Grundsätzlich könnte die Vorrichtung10 gemäß1 und2 auch nur zwei (Duopod) oder wahlweise auch vier (Quadpod) oder mehr gleichartige oder unterschiedliche Stellarme aufweisen.By way of introduction, it should be pointed out that in the 1 and 2 explained embodiments of the device according to the invention refer to a delta kinematics robot with three similar pivoting arms or on a so-called. Tripod, which is part of a handling device or a manipulator for handling, turning, moving or picking up articles, general cargo or containers. With regard to a possible embodiment of the delta robot robot, delta robot or tripods, its construction, its mode of operation and its range of motion, reference should be made in particular to the disclosure content ofDE 10 2013 106 004 A1 referenced, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. For a detailed description of the movement modes, the drives for the three pivot arms, etc. should therefore be omitted here. Basically, the device could 10 according to 1 and 2 also have only two (Duopod) or optionally four (Quadpod) or more similar or different control arms.

Die schematische Seitenansicht der1 zeigt eine denkbare Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung10 zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von hier nicht dargestellten Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen. Diese hier nicht dargestellten Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter stehen insbesondere auf einer Auflageebene und/oder einem Förderabschnitt12 einer Vorrichtung14 zur Handhabung, Förderung, Gruppierung und/oder Verpackung von Artikeln, Stückgütern, Gruppierungen und/oder Gebinden bzw. werden auf dieser Auflageebene oder dem Förderabschnitt12 in horizontaler Richtung bewegt, so dass sie die Handhabungsvorrichtung10 mit gleichmäßiger Fördergeschwindigkeit passieren können.The schematic side view of 1 shows a conceivable embodiment of a device according to theinvention 10 for handling and / or manipulating articles, groups, containers, general cargo, or the like, not shown here. These items, groups, containers or piece goods, not shown here, stand in particular on a supporting plane and / or a conveying section 12 adevice 14 for the handling, conveying, grouping and / or packaging of articles, general cargo, groups and / or containers or are at this level or theconveyor section 12 in a horizontal direction moves, so that they are the handlingdevice 10 can happen at a uniform conveying speed.

Die als Greif- und/oder Manipulationseinheit16 ausgebildete Handhabungsvorrichtung10 ist oberhalb der Auflageebene und/oder dem Förderabschnitt12 angeordnet und umfasst eine obere Aufhängung18, an der drei separat angetriebene Stellarme20 gelenkig befestigt sind. Jeder dieser drei Stellarme20 ist durch zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte22 und24 gebildet, nämlich jeweils durch einen Oberarm22, der um eine horizontale Schwenkachse beweglich ist und an der oberen Aufhängung18 gelenkig und motorisch angetrieben aufgehängt ist, sowie durch einen Unterarm24, der gelenkig mit dem Oberarm22 verbunden ist und nach unten führt, so dass sich alle drei Unterarme24 in einem unteren Koppelabschnitt26 treffen, dem sog. Tool-Center-Point bzw. TCP. An diesem unteren Koppelabschnitt26 bzw. dem TCP befindet sich eine separat aktivierbare Greifeinrichtung28 mit einem Paar gegeneinander zustellbarer Greifbacken, die der Erfassung, dem Greifen und/oder Manipulieren der auf dem Förderabschnitt12 befindlichen Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter dienen.The as gripping and / ormanipulation unit 16 trainedhandling device 10 is above the support plane and / or theconveyor section 12 arranged and includes anupper suspension 18 , on the three separately driven actuatingarms 20 are hinged. Each of these threecontrol arms 20 is by two relativelypivotable arm portions 22 and 24 formed, namely in each case by anupper arm 22 which is movable about a horizontal pivot axis and on theupper suspension 18 articulated and motor driven, as well as by aforearm 24 , which is articulated with theupper arm 22 is connected and leads down, so that all threeforearms 24 in alower coupling section 26 meet, the so-called Tool Center Point or TCP. At thislower coupling section 26 or the TCP is a separately activatable grippingdevice 28 with a pair of mutually deliverable gripping jaws, the detection, the gripping and / or manipulating the on theconveyor section 12 articles, groupings, packages or general cargo.

Wie dies bereits im Detail in derDE 10 2013 106 004 A1 beschrieben ist, kann jeder der drei Stellarme20 unabhängig von den anderen Stellarmen20 betätigt werden, wodurch sich eine freie Beweglichkeit des Manipulators16 mitsamt seiner Greifeinrichtung28 innerhalb eines definierten Bewegungsraumes30 ergibt, wobei durch eine Bewegung eines oder mehrerer der insgesamt drei Stellarme20 eine Position der Greifeinrichtung28 innerhalb des Bewegungsraumes30 vorgegeben werden kann. Dieser Bewegungs- oder Arbeitsraum30 ist bezogen auf den Tool-Center-Point26 in vertikaler Richtung bzw. in z-Richtung ein Zylinder, an dessen unteren Rand sich ein Kugelsegment anschließt, wie dies in1 angedeutet ist.As already detailed in theDE 10 2013 106 004 A1 can be described, each of the threecontrol arms 20 independent of the other actuatingarms 20 be actuated, resulting in a free movement of themanipulator 16 together with hisgripping device 28 within a defined range ofmotion 30 results, wherein by a movement of one or more of the total of three actuating arms 20 a position of thegripping device 28 within themovement room 30 can be specified. This movement or workspace 30 is related to theTool Center Point 26 in the vertical direction or in the z-direction, a cylinder, at the lower edge of which a ball segment connects, as in 1 is indicated.

Die obere Aufhängung18 sieht im gezeigten Ausführungsbeispiel der1 eine Abstützung über insgesamt drei schräge Stützträger32 vor, die sich wiederum in einem Rahmengestell34 der Vorrichtung14 zur Handhabung, Förderung, Gruppierung und/oder Verpackung von Artikeln, Stückgütern, Gruppierungen und/oder Gebinden abstützen. Das Rahmengestell34 kann bspw. ein starrer Stahlträgerrahmen o. dgl. mit verschraubten Vertikal- und Horizontalträgern sein, der im unteren Bereich den Horizontalförderabschnitt12 aufnimmt.Theupper suspension 18 sees in the embodiment shown the 1 a support over a total of three inclined support beams 32 before, in turn, in aframe 34 thedevice 14 for the handling, conveying, grouping and / or packaging of articles, piece goods, groups and / or containers. Theframe 34 can be, for example, a rigid steel support frame o. The like. With screwed vertical and horizontal beams, in the lower region of thehorizontal conveyor section 12 receives.

Die Vorrichtung umfasst außerdem wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor36, dessen Lokalisierung an einem der Stellarme20, am Manipulator28 und/oder am Tool-Center-Point26 in der schematischen Darstellung der1 lediglich angedeutet sein soll; die Platzierung des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors36 oder von zwei oder mehr solcher Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren36 sowie ihre bevorzugten Ausführungsvarianten werden anhand der Detaildarstellung der2 näher erläutert.The device also comprises at least one strain, compression and / orstress sensor 36 whose location on one of the actuatingarms 20 , on themanipulator 28 and / or at thetool center point 26 in the schematic representation of 1 merely intended to be indicated; the placement of the at least one strain, compression and / orstress sensor 36 or two or more such strain, compression and / orstress sensors 36 and their preferred embodiments are based on the detailed representation of 2 explained in more detail.

Der wenigstens eine Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor36 generiert bei jeder Stellbewegung des jeweiligen Stellarms20, d.h. bei jeder Auf- oder Abbewegung des Oberarms22 um seine horizontale Schwenkachse dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale38. Diese Ausgangssignale38 des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors36 können in einer Auswerte- und/oder Rechnereinheit40 erfasst und ausgewertet werden, wobei die Auswertung im Hinblick auf zu erwartende Längenänderungs-, Dehnungs- oder Spannungsverläufe erfolgt, wie dies nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die2 und3 erläutert wird.The at least one strain, compression and / orstress sensor 36 generated at each setting movement of therespective actuator arm 20 ie every time the upper arm moves up or down 22 about its horizontal pivot axis strain, Längenänderungs- and / or voltage-induced output signals 38 , These output signals 38 the at least one strain, compression and / orstress sensor 36 can in an evaluation and / orcomputer unit 40 recorded and evaluated, the evaluation is carried out in terms of expected changes in length, strain or voltage, as described in detail below with reference to the 2 and 3 is explained.

Die schematische Teilansicht der2 verdeutlicht eine mögliche Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung10 (vgl.1), bei der ein Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor36 parallel zur Längserstreckungsrichtung an der Oberseite eines der Oberarme22 angeordnet sein kann. Wie bei allen solchen Tripoden sind die Unterarme24 nicht separat angetrieben, sondern lediglich an den Verbindungsstellen42 gelenkig mit den freien Enden der Oberarme22 verbunden. An ihren Unterseiten sind die Unterarme24 mit dem gemeinsamen Koppelabschnitt bzw. Tool-Center-Point (TCP)26 gelenkig verbunden bzw. tragen diesen. Der Koppelabschnitt26 bildet gleichzeitig den Werkzeugträger für die hier nur schematisch angedeutete Greifeinrichtung28, die bspw. durch zwei gegeneinander zustellbare Greifbacken44 o. dgl. gebildet sein kann.The schematic partial view of 2 illustrates a possible embodiment of the device according to the invention 10 (see. 1 ), in which a strain, compression and / orvoltage sensor 36 parallel to the longitudinal direction at the top of one of theupper arms 22 can be arranged. As with all such tripods are theforearms 24 not driven separately, but only at thejoints 42 articulated with the free ends of theupper arms 22 connected. On their undersides are theforearms 24 with the common coupling section or Tool Center Point (TCP) 26 articulated connected or wear this. Thecoupling section 26 at the same time forms the tool carrier for the gripping device indicated only schematically here 28 , for example, by two against each deliverable gripping jaws 44 o. The like. Can be formed.

Die Oberarme22, von denen in der Detailansicht der2 der besseren Übersichtlichkeit halber nur einer gezeigt ist, sind jeweils an der oberen Aufhängung18 gehalten und um eine horizontale Drehachse verschwenkbar in einem oberen Aufhängungspunkt46 gelagert. Um die Verschwenkbarkeit des Oberarms22 am oberen Aufhängungspunkt46 um eine horizontale Drehachse zu ermöglichen, ist an einem Lagerbock48 der oberen Aufhängung18 ein hier nicht detailliert gezeigter Getriebemotor50 o. dgl. vorgesehen, der insbesondere durch einen elektrischen Antriebsmotor mit angeflanschtem Getriebe gebildet sein kann, der für die schnellen Stellbewegungen des Oberarms22 und damit des gesamten Gelenkarmes20 sorgen kann. Jeder der vorhandenen drei Gelenkarme20 ist mit jeweils einem solchen Getriebemotor50 versehen, wobei die Gelenkarme20 durch die separate Ansteuerbarkeit der Getriebemotoren50 jeweils eigene Stellbewegungen ausführen können, wodurch sich die Bewegungsmöglichkeiten der Greifeinrichtung28 im vorhandenen Bewegungsraum30 (vgl.1) ergeben.Theupper arms 22 of which in the detail view the 2 for better clarity, only one is shown, each on theupper suspension 18 held and pivotable about a horizontal axis of rotation in anupper suspension point 46 stored. To the pivotability of theupper arm 22 at theupper suspension point 46 to allow a horizontal axis of rotation is on abearing block 48 the upper suspension 18 a not shown here in detail geared motor 50 o. The like. Provided that may be formed in particular by an electric drive motor with flanged gearbox, which is responsible for the rapid positioning movements of theupper arm 22 and thus the entire articulatedarm 20 can provide. Each of the existing three articulatedarms 20 is with one each gearmotor 50 provided, wherein the articulatedarms 20 due to the separate controllability of thegearmotors 50 can each perform their own positioning movements, causing the possibilities of movement of thegripping device 28 in the existing movement room 30 (see. 1 ).

Wie es die schematische Detailansicht der2 andeutet, kann einer der Oberarme22 den gezeigten Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor36 aufweisen, der seine Ausgangssignale38 gemäß1 an die Auswerte- und/oder Rechnereinheit40 liefert. Vorzugsweise jedoch können mindestens zwei oder im Idealfall alle drei Oberarme22 jeweils mit separaten Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren36 ausgestattet sein, die ihre Ausgangssignale38 (vgl.1) jeweils an die Auswerte- und/oder Rechnereinheit40 liefern, welche aus den Signalen Informationen über einen regulären Betrieb der Vorrichtung10 oder über das Auftreten von Verschleiß im Bereich der Gelenke und/oder des Getriebemotors50 gewinnen kann.As the schematic detail view of 2 suggests one of theupper arms 22 the shown strain, compression and / orvoltage sensor 36 exhibit itsoutput signals 38 according to 1 to the evaluation and / orcomputer unit 40 supplies. Preferably, however, at least two or, ideally, all threeupper arms 22 each with separate strain, compression and / orvoltage sensors 36 be equipped with their output signals 38 (see. 1 ) each to the evaluation and / orcomputer unit 40 which information from the signals information about a regular operation of thedevice 10 or by the occurrence of wear in the joints and / or the gearedmotor 50 can win.

Wie dies die Darstellung der3 verdeutlicht, werden aus den Ausgangssignalen38 des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors36 zu erwartende Antriebsmomentverläufe für den wenigstens einen elektromotorischen Antrieb bzw. den Getriebemotor50 errechnet, die permanent oder in definierbaren Zeitabständen mit den aus den Stromaufnahmewerten hergeleiteten tatsächlichen Antriebsmomenten verglichen werden. Darüber hinaus wird aus Abweichungen zwischen den Werten auf eine mechanische Übertragungsgüte und/oder auf einen Verschleißgrad des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs bzw. Getriebemotors50 des jeweiligen Stellarms20 geschlossen. Das Verfahren zur Beobachtung des Antriebs- und Reaktionsverhaltens der elektromotorisch über Getriebe beweglichen Stellarme20 ermöglicht es, den Zustand der Antriebe und insbesondere der Getriebeeinheiten während der gesamten bestimmungsgemäßen Verwendung, d.h. ohne aufwendige und zeitraubende Testzyklen, zu überwachen und zu analysieren. Damit können auch Verschleißerscheinungen identifiziert werden, wodurch es ermöglicht ist, übermäßig beanspruchte Getriebeeinheiten z.B. im Rahmen einer turnusmäßigen Wartung rechtzeitig und ohne unvorhergesehenen Stillstand der gesamten Produktionsanlage zu tauschen.Like this the representation of 3 clarifies are from the output signals 38 the at least one strain, compression and / orstress sensor 36 expected torque curves for the at least one electric motor drive or the gearedmotor 50 calculated, which are compared permanently or at definable time intervals with the derived from the current consumption values actual drive torque. In addition, deviations between the values of a mechanical transmission quality and / or a degree of wear of the at least one monitored electromotive drive or gearedmotor 50 of therespective actuating arm 20 closed. The method for monitoring the drive and reaction behavior of the electric motor via transmissionmovable control arms 20 makes it possible to monitor and analyze the state of the drives and in particular of the gear units during the entire intended use, ie without complex and time-consuming test cycles. This also wear phenomena can be identified, which makes it possible to exchange over-stressed transmission units, for example, as part of a regular maintenance in a timely manner and without any unforeseen stoppage of the entire production plant.

Wie es die2 andeutet, sind die Sensoren36 zweckmäßigerweise an der Oberseite der Oberarme22 und in etwa parallel zur radialen Wirkachse des Antriebsstranges positioniert. Als Sensoren36 lassen sich besonders vorteilhaft Dehnungsmessstreifen52 (DMS) einsetzen, die als dünne Foliensensoren bspw. mittels Haftklebern auf die Oberarme22 der Stellarme20 aufgebracht werden, um deren Verformungsverhalten in exakt reproduzierbare Ausgangssignale38 umzuwandeln. Als Messprinzip für die eingesetzten Sensoren36 eignet sich insbesondere eine Widerstandsmessung. Damit kann die dehnende bzw. stauchende Verformung des jeweiligen Oberarms22 erfasst und in Ausgangssignale38 bzw. in veränderliche ohmsche Widerstandswerte umgewandelt werden. Die Ausgangssignale38 des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors36 bzw. des Dehnungsmessstreifens52 werden mittels der Auswerte- und/oder Rechnereinheit40 analysiert und/oder mit einem vorgebbaren Signalmuster verglichen.Like the 2 implies, are thesensors 36 conveniently at the top of theupper arms 22 and positioned approximately parallel to the radial axis of action of the drive train. Assensors 36 can be particularly advantageous strain gauges 52 Insert (DMS), as thin film sensors, for example. By means of pressure sensitive adhesives on theupper arms 22 the actuatingarms 20 be applied to their deformation behavior in exactly reproducible output signals 38 convert. As a measuring principle for the sensors used 36 In particular, a resistance measurement is suitable. Thus, the stretching or compressive deformation of the respectiveupper arm 22 captured and in output signals 38 or be converted into variable ohmic resistance values. The output signals 38 the at least one strain, compression and / orstress sensor 36 or of the strain gauge 52 be by means of the evaluation and / orcomputer unit 40 analyzed and / or compared with a predetermined signal pattern.

Bei dem Verfahren werden die Signalanalyse und/oder der Vergleich mit dem vorgegebenen Signalmuster zur Verschleiß- und/oder Abnutzungserkennung und/oder deren Analyse des dem jeweiligen Stellarm20 zugeordneten elektromotorischen Antriebs50 und/oder eines diesem Antrieb zugeordneten Getriebe verwendet. Zu diesem Zweck werden alle Verformungen des mit einem Dehnmessstreifens52 ausgestatteten Stellarms20 bzw. Oberarms22 erfasst. Die Größe der jeweiligen Verformung ist ein Maß für die radial wirkende Kraft, die als Produkt mit dem Abstand des Hebelarms vom Achsmittelpunkt des Getriebes wirkt, bzw. ein Maß für das Drehmoment, das am Abtrieb des Getriebes aufgebracht werden muss. Bei einer Bewegung mit einem Greifwerkzeug44, das eine bestimmte Nutzlast - diese kann bspw. durch ein Gebinde mit Behältern gebildet sein - zu bewegen hat, ergibt sich daher für jede Verfahrkurve ein charakteristischer Drehmomentverlauf am Getriebeausgang. Gleichzeitig berechnet die Bewegungs- und Positionssteuerung des Roboters10 die für diese Aktion notwendigen Stromwerte und damit die notwendigen Antriebsmomente des Motors am Getriebeeingang.In the method, the signal analysis and / or the comparison with the predetermined signal pattern for wear and / or wear detection and / or their analysis of therespective actuator arm 20 associatedelectric motor drive 50 and / or a transmission associated with this drive. For this purpose, all deformations of the with a strain gauge 52 equippedStellarms 20 orupper arm 22 detected. The size of the respective deformation is a measure of the radial force acting as a product with the distance of the lever arm from the axle center of the transmission, or a measure of the torque that must be applied to the output of the transmission. When moving with a gripping tool 44 , which has a certain payload - this may for example be formed by a container with containers - has to move, therefore, results for each traversing a characteristic torque curve at the transmission output. Simultaneously calculates the motion and position control of therobot 10 the current values necessary for this action and thus the necessary drive torques of the motor at the transmission input.

Bei einer Beschleunigung einer am Greifwerkzeug44 zu bewegenden Masse wird das erforderliche Motor-Antriebsdrehmoment aufgrund der Trägheiten des Antriebsstrangs (motoreigenes Trägheitsmoment des Läufers, Trägheitsmoment der Kupplung, Trägheitsmoment des Getriebes) und der Reibung im Getriebe immer zwangsläufig höher sein, als das am Getriebeausgang abgegebene Drehmoment. Diese feinpunktiert ausgeführte Kurve liegt im qualitativ zu verstehenden Diagramm der3, das den Momentenverlauf (in Newtonmeter - Nm, aber ohne Zahlenwerte) über der Zeit (in Sekunden - s, aber ohne Zahlenwerte) zeigt, im positiven Bereichen oberhalb der strichpunktiert ausgeführten Kurve für das Getriebemoment. Um die feinpunktierte Motormomentenkurve zu erhalten, wurde das Motormoment mit der Getriebeuntersetzung multipliziert, so dass sich vergleichbare Werte zum Getriebemoment ergeben.When accelerating one on the gripping tool 44 To be moved mass, the required engine drive torque due to the inertia of the drive train (the engine's own inertia of the rotor, moment of inertia of the clutch, moment of inertia of the transmission) and the friction in the transmission will always be necessarily higher than the torque output at the transmission output. This finely dotted curve is in the qualitative to understand diagram of 3 , which shows the torque curve (in Newton meters - Nm, but without numerical values) over time (in seconds - s, but without numerical values), in positive ranges above the dot-dashed curve for the gearbox torque. In order to obtain the finely-dotted motor torque curve, the engine torque has been multiplied by the gear reduction, resulting in comparable values for the gear torque.

Somit ergibt sich beim Vergleich der Kurvenverläufe der Drehmomente (M_Motor × i und M_Getriebe) normalerweise immer ein zu erwartender Abstand (ΔM), da das Motordrehmoment immer etwas größer ist als das am Getriebeausgang gelieferte Drehmoment. Dieses zuletzt genannte Drehmoment kann jedoch mittels der Dehnmessstreifen52 hergeleitet werden, während das Motormoment aus dessen Stromaufnahmeverläufen abgeleitet werden kann. Da die Trägheiten des Antriebsstranges eine weitgehend unveränderliche Konstante bilden, kann sich bei einer Veränderung des Differenzwertes zwischen Motordrehmoment und Getriebeabtriebsdrehmoment im Wesentlichen nur die Reibung im Getriebe und in den Lagern verändert haben, wenn eine Störungsfreiheit und annähernde Verschleißfreiheit des elektromotorischen Antriebs des Getriebemotors50 unterstellt wird. Sinnvollerweise erfolgt die Verschleißgradbestimmung bei einer Überschreitung vorgebbarer Grenzwerte zwischen den zu erwartenden Stromverbrauchssignalen (hergeleitet aus den Signalen des DMS52) und den tatsächlichen Stromverbrauchssignalen.Thus, when comparing the curves of the torques (M_motor × i and M_gear ) normally always results in an expected distance (.DELTA.M), since the engine torque is always slightly larger than the torque delivered at the transmission output. However, this latter torque can by means of strain gauges 52 be derived, while the engine torque can be derived from its current consumption curves. Since the inertia of the drive train form a largely invariable constant, with a change in the difference between engine torque and transmission output torque essentially only the friction in the transmission and in the bearings have changed, if a freedom from interference and approximately freedom from wear of the electric motor drive the gearedmotor 50 is assumed. It makes sense to determine the degree of wear by exceeding predefinable limit values between the expected power consumption signals (derived from the signals of the strain gage 52 ) and the actual power consumption signals.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfasst den Differenzbetrag der Momente vorzugsweise über die gesamte Betriebsdauer des Deltakinematik-Roboters. Dabei werden vorzugsweise die Motormomente eines charakteristischen Abschnittes einer immer wieder zyklisch durchlaufenen Bewegung mit den Werten der DMS-Messung am Oberarm verglichen. So zeigt die3 bspw. einen kompletten Bewegungszyklus, kenntlich gemacht durch die Zyklusdauert_zykl. Das maximale Moment innerhalb dieser Zyklusdauer tritt zu einem bestimmten Zeitpunktt_peak auf. Aus einer auftretenden und erfassten Veränderung der Messwerte kann nun auf eine Veränderung der Reibwerte im Antriebsstrang und damit auf den Zustand des Getriebes geschlossen werden. Ebenso denkbar ist es, dass bei einer Bewegung ohne Last (einem sogenannten Rückhub) Spannungsspitzen im ansonsten glatten Messverlauf auftreten, die ebenfalls auf eine erhöhte Reibung und damit auf einen Verschleiß im Getriebe hindeuten.The method according to the invention preferably detects the difference of the moments over the entire operating period of the delta kinematics robot. In this case, the engine torques of a characteristic section of a cyclically traversed motion are preferably compared with the values of the DMS measurement on the upper arm. That's how it shows 3 For example, a complete cycle of motion, indicated by the cycle duration t_cycl , The maximum moment within this cycle time occurs at a certain time t_peak on. From an occurring and recorded change in the measured values can now be concluded that there is a change in the coefficients of friction in the drive train and thus on the state of the transmission. It is also conceivable that in a movement without load (a so-called return stroke) spikes occur in the otherwise smooth measurement process, which also indicate increased friction and thus wear in the gearbox.

Weiterhin kann das Verfahren vorsehen, dass die Signalanalyse und/oder der Vergleich mit dem vorgegebenen Signalmuster zur Auslösung eines ereignisabhängigen Warnsignals und/oder eines ereignisabhängigen Maschinenstopps genutzt werden kann. Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll einzusetzen, wenn die Grenzwerte für einen störungsfreien Betrieb deutlich überschritten werden, so dass auf diese Weise noch eine kontrollierte Abschaltung erfolgen und ein unerwünschter Stopp im laufenden Betrieb vermieden werden kann.Furthermore, the method can provide that the signal analysis and / or the comparison with the predetermined signal pattern can be used to trigger an event-dependent warning signal and / or an event-dependent machine stop. This variant is particularly useful to use when the limits for trouble-free operation are significantly exceeded, so that still done in this way a controlled shutdown and an undesirable stop during operation can be avoided.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Vorrichtung, Handhabungsvorrichtung, RoboterDevice, handling device, robot

1212

Förderabschnitt, Horizontalförderabschnitt, HorizontalfördereinrichtungConveyor section, horizontal conveyor section, horizontal conveyor

1414

Vorrichtung, Handhabungs-, Förder-, Gruppierungs-, VerpackungsvorrichtungDevice, handling, conveying, grouping, packaging device

1616

Greifeinheit, Manipulationseinheit, ManipulatorGripping unit, manipulation unit, manipulator

1818

obere Aufhängungupper suspension

2020

Stellarmactuating arm

2222

Oberarm, oberer ArmabschnittUpper arm, upper arm section

2424

Unterarm, unterer ArmabschnittForearm, lower arm section

2626

Koppelabschnitt, Tool-Center-Point (TCP), WerkzeugträgerCoupling section, Tool Center Point (TCP), tool carrier

2828

Greifeinrichtung, ManipulatorGripping device, manipulator

3030

Bewegungsraum, ArbeitsraumMovement room, work space

3232

Stützträgersupport beam

3434

Rahmengestell, RahmenFrame, frame

3636

Dehnungs-, Stauchungs- und/oder SpannungssensorStrain, compression and / or tension sensor

3838

Ausgangssignaloutput

4040

Auswerte- und/oder RechnereinheitEvaluation and / or computer unit

4242

Verbindungsstelle, Gelenk (zwischen Oberarmen und Unterarmen)Joint, joint (between upper arms and lower arms)

4444

Greifbacken (der Greifeinrichtung), Greifwerkzeug, Mittel zum GreifenGripping jaws (the gripping device), gripping tool, means for gripping

4646

oberer Aufhängungspunkt (der Oberarme)upper suspension point (upper arms)

4848

Lagerbockbearing block

5050

Getriebemotor, Antriebsmotor, elektromotorischer AntriebGear motor, drive motor, electric motor drive

5252

Dehnungsmessstreifen, DMSStrain gage, strain gauge

Claims (10)

Translated fromGerman

Verfahren zur Erkennung und Analyse des Verschleißgrades von elektromotorischen Antriebseinheiten einer Handhabungsvorrichtung (10) zum Erfassen, Handhaben, Positionieren und/oder Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen, wobei die Vorrichtung (10) zumindest umfasst:- eine obere Aufhängung (18), an welcher wenigstens zwei elektromotorisch angetriebene Stellarme (20) gelenkig befestigt sind, wobei die wenigstens zwei Stellarme (20) jeweils aus wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbaren Armabschnitten (22, 24) bestehen und unabhängig voneinander betätigt werden können,- einen Manipulator (28), welcher ein oder mehrere Mittel (44) zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den wenigstens zwei Stellarmen (20) mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Stellarme (20) eine Position des Manipulators (28) vorgegeben werden kann,- wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor (36), der wenigstens einem der Stellarme (20) zugeordnet ist, und der dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale (38) generiert, und- eine Überwachungseinrichtung zur Erfassung von Antriebsmomenten und/oder Stromaufnahmewerten wenigstens eines der elektromotorischen Antriebe (50) zumindest eines der an der oberen Aufhängung (18) gelenkig befestigten Stellarme (20), wobei aus den Ausgangssignalen (38) des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors (36) zu erwartende Antriebsmomentverläufe für den wenigstens einen elektromotorischen Antrieb (50) errechnet werden, die permanent oder in definierbaren Zeitabständen mit den aus den Stromaufnahmewerten hergeleiteten tatsächlichen Antriebsmomenten verglichen werden, und wobei aus Abweichungen zwischen den Werten auf eine mechanische Übertragungsgüte und/oder auf einen Verschleißgrad des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs (50) des jeweiligen Stellarms (20) geschlossen wird.Method for detecting and analyzing the degree of wear of electromotive drive units of a handling device (10) for detecting, handling, positioning and / or manipulating articles, groupings, containers, piece goods or the like, wherein the device (10) comprises at least: - an upper suspension ( 18), to which at least two electric motor-driven actuating arms (20) are articulated, wherein the at least two actuating arms (20) each consist of at least two arms (22, 24) pivotable relative to one another and can be actuated independently of each other, - a manipulator (28) comprising one or more means (44) for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and having at least two actuating arms ( 20) is mechanically coupled, so that by a movement of one or more of the at least two actuating arms (20), a position of the manipulator (28) can be specified, - at least one strain, compression and / or voltage sensor (36), at least one of the actuating arms (20) is assigned, and the strain, Längenänderungs- and / or voltage-induced output signals (38) generated, and - a monitoring device for detecting drive torque and / or current consumption values of at least one of the electric motor drives (50) at least one of the upper suspension (18) articulated fixed actuating arms (20), wherein from the output signals (38) of the at least one Dehn expected drive torque curves for the at least one electric motor drive (50) are calculated, which are compared permanently or at definable time intervals with the derived from the current consumption values actual drive torque, and from deviations between the Values on a mechanical transmission quality and / or on a degree of wear of at least one monitored electromotive drive (50) of the respective actuator arm (20) is closed.Verfahren nachAnspruch 1, bei dem die Antriebsmomente und/oder die Stromaufnahmewerte des wenigstens einen elektromotorischen Antriebs (50) zumindest eines der an der oberen Aufhängung (18) gelenkig befestigten Stellearme (20) permanent während der Stellbewegungen des Stellarms (20) erfasst und ausgewertet werden.Method according to Claim 1 in which the drive torques and / or the current consumption values of the at least one electromotive drive (50) of at least one of the upper suspension (18) hinged actuating arms (20) are permanently detected and evaluated during the actuating movements of the actuating arm (20).Verfahren nachAnspruch 1 oder2, bei dem die Signale (38) von zwei oder mehr Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren (36) ausgewertet werden, die an zwei unterschiedlichen Stellarmen (20) angeordnet sind.Method according to Claim 1 or 2 in which the signals (38) are evaluated by two or more strain, compression and / or voltage sensors (36) which are arranged on two different actuating arms (20).Verfahren nach einem derAnsprüche 1 bis3, bei dem die Ausgangssignale (38) des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors (36) mittels einer Auswerte- und/oder Rechnereinheit (40) analysiert und/oder mit einem vorgebbaren Signalmuster verglichen werden.Method according to one of Claims 1 to 3 in which the output signals (38) of the at least one expansion, compression and / or voltage sensor (36) are analyzed by means of an evaluation and / or computer unit (40) and / or compared with a predeterminable signal pattern.Verfahren nachAnspruch 4, bei die Signalanalyse und/oder der Vergleich mit dem vorgegebenen Signalmuster zur Auslösung eines ereignisabhängigen Warnsignals und/oder eines ereignisabhängigen Maschinenstopps genutzt wird.Method according to Claim 4 , is used in the signal analysis and / or the comparison with the predetermined signal pattern for triggering an event-dependent warning signal and / or an event-dependent machine stop.Vorrichtung (10) zur Handhabung und/oder zum Manipulieren von Artikeln, Gruppierungen, Gebinden, Stückgütern oder dergleichen, umfassend:- eine obere Aufhängung (18), an welcher wenigstens zwei separat elektromotorisch angetriebene Stellarme (20) gelenkig befestigt sind, wobei jeder der wenigstens zwei Stellarme (20) durch wenigstens zwei relativ zueinander schwenkbare Armabschnitte (22, 24) gebildet ist, und wobei die wenigstens zwei Stellarme (20) unabhängig voneinander betätigt werden können,- einen Manipulator (28), welcher ein oder mehrere Mittel (44) zum Greifen der Artikel, Gruppierungen, Gebinde oder Stückgüter umfasst und mit den wenigstens zwei Stellarmen (20) mechanisch gekoppelt ist, so dass durch eine Bewegung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Stellarme (20) eine Position des Manipulators (28) vorgegeben werden kann,- wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor (36), der wenigstens einem der Stellarme (20) zugeordnet ist, und der dehnungs-, längenänderungs- und/oder spannungsinduzierte Ausgangssignale (38) generiert, und- Mittel zur Erfassung von Antriebsmomenten und/oder Stromaufnahmewerten wenigstens eines der elektromotorischen Antriebe (50) zumindest eines der an der oberen Aufhängung (18) gelenkig befestigten Stellearme (20), wobei aus den Ausgangssignalen (38) des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors (36) aus den Stromaufnahmewerten zu erwartende Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungswerte generierbar sind, die in einer Auswerte- und/oder Recheneinheit (40) verarbeitbar sind, wobei aus Abweichungen zwischen den miteinander verglichenen Werten eine mechanische Übertragungsgüte und/oder ein Verschleißgrad des wenigstens einen überwachten elektromotorischen Antriebs (50) des Stellarms (20) herleitbar ist.Device (10) for handling and / or manipulating articles, groupings, containers, piece goods or the like, comprising:- An upper suspension (18) on which at least two separate electric motor driven actuating arms (20) are hinged, wherein each of the at least two actuating arms (20) by at least two relatively pivotable arm portions (22, 24) is formed, and wherein the at least two actuating arms (20) can be actuated independently of each other,- A manipulator (28) which comprises one or more means (44) for gripping the articles, groupings, packages or piece goods and with the at least two actuating arms (20) is mechanically coupled, so that by a movement of one or more of the at least two Stellarme (20) a position of the manipulator (28) can be specified,- At least one strain, compression and / or voltage sensor (36) which is associated with at least one of the actuating arms (20), and the strain, Längenänderungs- and / or voltage-induced output signals (38) generates, and- means for detecting drive torques and / or current consumption values of at least one of the electromotive drives (50) at least one of the upper suspension (18) hinged actuating arms (20), wherein from the output signals (38) of the at least one expansion, compression and / or voltage sensor (36) can be generated from the current consumption values expected expansion, compression and / or voltage values, which can be processed in an evaluation and / or arithmetic unit (40), from deviations between the values compared to a mechanical transmission quality and / or a degree of wear of the at least one monitored electromotive drive (50) of the actuating arm (20) can be derived.Vorrichtung nachAnspruch 6, die eine Auswerte- und/oder Rechnereinheit (40) aufweist oder mit einer solchen gekoppelt ist, wobei die Auswerte- und/oder Rechnereinheit (40) zur Analyse der Ausgangssignale (38) des wenigstens einen Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensors (36) und/oder zum Vergleich der Ausgangssignale (38) mit einem vorgebbaren Signalmuster ausgestattet ist.Device after Claim 6 , which has an evaluation and / or computer unit (40) or is coupled to such, wherein the evaluation and / or computer unit (40) for analyzing the output signals (38) of the at least one strain, compression and / or voltage sensor (36) and / or for comparing the output signals (38) is equipped with a predetermined signal pattern.Vorrichtung nachAnspruch 6 oder7, bei der zwei oder mehr Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren (36) vorgesehen sind, die an zwei unterschiedlichen Stellarmen (20) angeordnet sind.Device after Claim 6 or 7 in which two or more strain, compression and / or voltage sensors (36) are provided, which are arranged on two different actuating arms (20).Vorrichtung nachAnspruch 6 oder7, bei der zwei oder mehr Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensoren (36) vorgesehen sind, die an einem der Stellarme (20) bzw. am Werkzeugträger (44) angeordnet sind.Device after Claim 6 or 7 in which two or more expansion, compression and / or tension sensors (36) are provided which are arranged on one of the actuating arms (20) or on the tool carrier (44).Vorrichtung nach einem derAnsprüche 6 bis9, bei der der wenigstens eine Dehnungs-, Stauchungs- und/oder Spannungssensor (36) durch einen ein elektrisches Ausgangssignal (38) liefernden Dehnungsmessstreifen (52) gebildet ist. Device according to one of Claims 6 to 9 in which the at least one strain, compression and / or stress sensor (36) is formed by a strain gauge (52) supplying an electrical output signal (38).

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