CN112123330A - 机器人编程装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人编程装置，能够制作用于在冲压机与机器人协作的冲压加工系统中使机器人适当地进行动作的机器人程序。本公开的一个方式所涉及的机器人编程装置具备：机器人程序存储部；冲压程序存储部；模板程序设定部，其使机器人程序存储部存储用于指定机器人的成为基准的动作的模板程序来作为机器人程序的初始值；模型配置部，其将工件、机器人及冲压机的三维模型配置于虚拟空间；冲压动作处理部，其使冲压机的三维模型进行动作；干扰检测部，其检测三维模型的相互干扰；以及机器人程序修正部，其修正机器人程序存储部中存储的机器人程序以消除干扰检测部所检测出的干扰。

Description

机器人编程装置
技术领域
本发明涉及一种机器人编程装置。
背景技术
众所周知一种冲压加工系统，具备：冲压机，其通过一对模具(移动模具和固定模具)夹持工件来进行冲压加工；以及机器人，其针对冲压机进行工件的供给和排出。为了提高这种冲压加工系统的生产性，期望使冲压机与机器人协同动作，使得在冲压机的移动模具到达上止点前且与固定模具之间形成有固定的空间的时间点，由机器人进行工件的供给和排出。
作为使冲压机与机器人协同动作的技术，例如在专利文献1中记载有“一种往复工作式机械用搬送机器人的控制方法，用于控制搬送机器人的工作，使得在由搬送机器人在呈线状配置的多个往复工作式机械中的相邻的往复工作式机械之间搬送工件时，搬送机器人的搬送部与往复工作式机械的工作部不发生干扰，该往复工作式机械用搬送机器人的控制方法的特征在于，逐次检测在利用所述往复工作式机械进行工件加工时所述工作部的位置，基于数据表来控制所述搬送机器人的搬送部的工作，该数据表存储有所述工作部的各位置、同与处于该各位置的该工作部不发生干扰的该搬送部的各位置之间的关系”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利2005-216112号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的技术中，预先计算冲压机的主齿轮的相位角、与搬送机器人的横杆(crossbar)同移动模具刚好不发生干扰的坐标位置之间的关系并存储于数据表。然而，在这种冲压加工系统中，搬送机器人的横杆以外的构成要素、搬送机器人所保持的工件也可能与冲压机发生干扰。因此，期望如下的技术：能够制作用于在冲压机与机器人协作的冲压加工系统中使机器人适当地进行动作的机器人程序。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的机器人编程装置，其制作用于指定冲压加工系统的机器人的动作的机器人程序，所述冲压加工系统具备搬送工件的一个或多个所述机器人和通过模具夹持所述工件来进行加工的一个或多个冲压机，所述出具备：机器人程序存储部，其存储所述机器人程序；冲压程序存储部，其存储用于指定所述冲压机的动作的冲压程序；模板程序设定部，其使机器人程序存储部存储用于指定所述机器人的成为基准的动作的模板程序来作为所述机器人程序的初始值；模型配置部，其将所述工件、所述机器人及所述冲压机的三维模型配置于虚拟空间；机器人动作处理部，其按照所述机器人程序来使所述机器人的三维模型进行动作；冲压动作处理部，其按照所述冲压程序来使所述冲压机的三维模型进行动作；干扰检测部，其检测所述工件、所述机器人及所述冲压机的三维模型的相互干扰；以及机器人程序修正部，其修正所述机器人程序存储部中存储的所述机器人程序以消除所述干扰检测部所检测出的干扰。
发明的效果
根据本公开所涉及的机器人编程装置，能够制作用于在冲压机与机器人协作的冲压加工系统中使机器人适当地进行动作的机器人程序。
附图说明
图1是示出本公开的一个实施方式的机器人编程装置的结构的示意图。
图2是示出图1的机器人编程装置的模型配置部配置的三维模型的示意图。
图3是例示图1的机器人编程装置的分布数据设定部存储的分布数据的曲线图。
图4是示出图1的机器人编程装置的冲压程序修正部修正冲压程序的修正例的曲线图。
图5是示出图1的机器人编程装置的冲压程序修正部修正冲压程序的与图4不同的修正例的曲线图。
图6是例示图1的机器人编程装置的机器人程序存储部中存储的机器人程序的目标位置的示意图。
图7是示出图1的机器人编程装置进行模拟的过程的流程图。
附图标记说明
1：机器人编程装置；11：虚拟空间信息保持部；12：模型配置部；13：干扰检测部；14：冲压程序存储部；15：冲压动作处理部；16：分布数据设定部；17：冲压程序修正部；18：机器人程序存储部；19：机器人动作处理部；20：模板程序设定部；21：机器人程序修正部。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本公开的实施方式。图1是示出本公开的一个实施方式的机器人编程装置1的结构的示意图。机器人编程装置1例如能够通过使具有CPU、存储器等的计算机装置执行适当的程序来实现。
机器人编程装置1具备虚拟空间信息保持部11、模型配置部12、干扰检测部13、冲压程序存储部14、冲压动作处理部15、分布数据设定部16、冲压程序修正部17、机器人程序存储部18、机器人动作处理部19、模板程序设定部20以及机器人程序修正部21。这些构成要素能够根据其功能而进行区分，不需要在程序结构上明确区分。
机器人编程装置1是在虚拟空间内再现冲压加工系统的动作来以模拟的方式对该动作进行确认的装置，也就是说是对冲压加工系统的动作进行模拟的模拟装置。通过机器人编程装置来再现动作的冲压加工系统能够构成为具备：一个或多个冲压机，该一个或多个冲压机通过模具(移动模具和固定模具)夹持工件来进行加工；以及机器人，其保持并搬送工件，将工件供给到冲压机及从冲压机排出工件。冲压加工系统能够设为通过多个冲压机使一个工件逐步成型的装置，并能够构成为由机器人将工件从上游侧的冲压机移动到下游侧的冲压机。机器人编程装置1能够基于模拟结果来自动制作在冲压加工系统中使机器人适当地进行动作那样的机器人程序。
虚拟空间信息保持部11保持被配置在虚拟空间内的三维模型的信息。也就是说，虚拟空间信息保持部11存储由后述的模型配置部12配置的工件、冲压机以及机器人的三维模型的信息。
模型配置部12如图2例示的那样将工件W的三维模型、冲压机P的三维模型以及机器人R的三维模型配置在虚拟空间内、也就是说使虚拟空间信息保持部11存储三维模型的信息。因此，模型配置部12存储有包括工件W、冲压机P以及机器人R的形状及轴结构的三维模型的建模所需要的信息。
这些三维模型能够设为是仅将现实的冲压加工系统中可能互相干扰的构成要素及其动作的计算所需要的构成要素模型化而得到的。作为具体例，如图2所示，冲压机P的三维模型能够设为仅由模具(移动模具M1和固定模具M2)以及用于保持模具M1、M2的工作台(移动工作台T1和固定工作台T2)构成。另外，机器人R的三维模型能够设为包括相互连接的基座B、多个臂A1、A2、A3以及用于保持工件W的手H。
干扰检测部13检测工件W、冲压机P以及机器人R的三维模型的相互干扰，也就是说判断机器人R的动作是否适当。具体地说，干扰检测部13能够构成为确定三维模型中的两个以上的三维模型重叠的坐标和包含该坐标的三维模型。
冲压程序存储部14存储用于指定冲压机P的动作的冲压程序。
冲压动作处理部15按照冲压程序存储部14中存储的冲压程序，来使冲压机P进行动作、也就是说在虚拟空间内使冲压机P的各构成要素、具体为移动模具M1和移动工作台T1移动。
分布数据设定部16使冲压程序存储部14存储按照分布数据的冲压程序，该分布数据记录有在使现实的冲压机实际进行动作时移动模具在每个时间的位置。也就是说，分布数据设定部16存储现实的冲压机的分布数据，并将冲压程序存储部14中存储的冲压程序初始设定为用于指定与现实的冲压机的分布数据一致的动作的内容。
在图3中例示分布数据设定部16存储的分布数据。在图示的例子中，将移动模具与固定模具压接的位置即下止点作为原点，通过驱动移动模具的驱动轴的旋转角度位置来表示移动模具的位置。
冲压程序修正部17根据在使现实的冲压机进行动作并记录分布数据时的冲压机的动作条件与要确认的冲压机的动作条件的差异，来对冲压程序存储部14中存储的冲压程序进行修正。
也可以为，在要确认的冲压机的冲压加工的周期与分布数据记录时不同的情况下，冲压程序修正部17如图4所例示的那样将冲压程序存储部14中存储的冲压程序修正为按照如下的分布的冲压程序，该分布是将分布数据沿时间轴方向扩大或缩小而得到的。在图4中示出通过将用虚线表示的分布数据沿时间轴方向扩大至2倍从而使冲压加工的周期变为1/2的例子(实线)以及通过将分布数据沿时间轴方向缩小至1/2从而使冲压加工的周期加倍的例子(一点划线)。
另外，冲压程序修正部17也可以构成为如图5所示那样例如能够修正移动模具处于上止点的时间的长度、移动模具的移动速度等。在图5中图示下面例子：通过使曲线的上升沿向右侧平移来使移动模具从下止点向上止点移动的定时延迟，并使曲线的下降沿变形为更趋近于直线，其结果为缩短了移动模具处于上止点的时间。为了进行像这样的修正，冲压程序修正部17也可以构成为能够通过将分布数据的曲线显示于画面并由用户使用鼠标等在该画面上对曲线进行变形来修正冲压程序。
机器人程序存储部18存储用于指定机器人的动作的机器人程序。根据与现实的机器人的编程所使用的协议同样的协议来描述机器人程序。具体地说，机器人程序能够设为用于确定应配置手等的基准点的目标位置(示教点)以及应在该目标位置配置基准点的时刻。
机器人动作处理部19按照机器人程序存储部18中存储的机器人程序，来使机器人R进行动作，也就是说使机器人R的各构成要素B、A1、A2、A3、H以及由机器人R保持的工件W在虚拟空间内移动。
模板程序设定部20使机器人程序存储部18存储用于指定机器人R的成为基准的动作的模板程序来作为机器人程序的初始值。因此，模板程序设定部20存储预先设定的模板程序。
在图6中示意性地示出模板程序设定部20存储的模板程序的一例。该模板程序是用于进行由机器人R将上游侧的冲压机P的固定模具M2上的工件W取出并配置到下游侧的冲压机P的固定模具M2上的动作的机器人程序，包含配置手H的基准点的8个目标位置Q1～Q8。
在图6的模板程序中，将第一目标位置Q1作为起点，将机器人R的手H按第二目标位置Q2配置到上游侧的冲压机P的固定模具M2的上方。在第三目标位置Q3处使手H与工件W抵接并保持工件W，并移动到第四目标位置Q4，由此将工件W自固定模具M2取出。然后，将手H移动到第五目标位置Q5，来将工件W配置到下游侧的冲压机P的固定模具M2的上方，通过将手H移动到第六目标位置Q6，来将工件W载置到固定模具M2上。在第六目标位置Q6处使手H释放工件后，通过将手H移动到目标位置Q7，来使手H离开固定模具M2和工件W。然后，将手H移动到目标位置Q8，由此使机器人R退出移动模具M1和移动工作台T1的移动范围。
在冲压动作处理部15按照冲压程序来使冲压机P进行动作且机器人动作处理部19按照机器人程序来使机器人R进行动作时，机器人程序修正部21修正机器人程序以消除干扰检测部13所检测出的机器人R与冲压机P的干扰。关于干扰检测部13对干扰的检测以及机器人程序修正部21对机器人程序的修正，能够以机器人程序中的从一个目标位置Qn(n为目标位置的编号)起直到移动到下一个目标位置Qn+1为止的机器人R和冲压机P的动作为单位动作来进行。
在确认出在从目标位置Qn向目标位置Qn+1移动时机器人R或工件W与冲压机P发生了干扰的情况下，机器人程序修正部21修正机器人程序以变更目标位置Qn+1的坐标。如果变更了目标位置Qn+1的坐标，则机器人编程装置1可以通过冲压动作处理部15和机器人动作处理部19重新进行从目标位置Qn起直到变更后的目标位置Qn+1为止的动作，并通过干扰检测部13确认机器人R或工件W与冲压机P有无发生干扰。也就是说，机器人编程装置1可以针对每个目标位置修正机器人程序以消除机器人R或工件W与冲压机P的干扰。
在干扰检测部13检测出干扰的情况下，机器人程序修正部21优选为使目标位置Qn+1沿移动模具M1的移动方向移动，更详细地说，使目标位置Qn+1向移动模具M1接近固定模具M2的方向移动。通过使目标位置Qn+1沿移动模具M1的移动方向移动，由此能够使工件W向固定模具M2配置的方向和从固定模具M2取出工件W的方向不变。
通常而言，移动模具M1的移动方向与向固定模具M2配置工件W的方向及从固定模具M2取出工件W的方向相同。因而，机器人程序修正部21能够使目标位置Qn+1朝向前一个目标位置Qn或后一个目标位置Qn+2移动。该目标位置Qn+1的移动量可以设为固定的距离，也可以设为相对于从目标位置Qn+1到前一目标位置Qn或下一目标位置Qn+2的距离而为固定的比率。
用于消除机器人R或工件W与冲压机P之间的干扰的目标位置Qn+1的移动量需要在使工件W与固定模具M2不发生干扰的范围内决定。因此，可以将下限值设定为从移动后的目标位置Qn+1到前一目标位置Qn或下一目标位置Qn+2的距离。在根据这样的下限值来使目标位置Qn+1移动而无法消除机器人R或工件W与冲压机P之间的干扰的情况下，也可以使与目标位置Qn对应的位置关系不在模具的移动方向上的前一目标位置Qn或下一目标位置Qn+2的位置向移动模具M1从固定模具M2离开的方向移动。由此，能够抑制手H在经过目标位置Qn时向移动模具M1侧过冲(overshoot)，并消除机器人R或工件W与冲压机P之间的干扰。
作为具体例，在图6的模板程序中在从第一目标位置Q1向第二目标位置Q2移动时检测出干扰时，机器人程序修正部21使第二目标位置Q2沿固定模具M2的移动方向移动，也就是说使第二目标位置Q2朝向第三目标位置Q3移动。由此，能够消除从第一目标位置Q1向第二目标位置Q2移动时的干扰。
另外，在图6的模板程序中在从第三目标位置Q3向第四目标位置Q4移动时检测出干扰时，机器人程序修正部21使第四目标位置Q4沿固定模具M2的移动方向移动，也就是说使第四目标位置Q4朝向第三目标位置Q3移动。同样地，在从第四目标位置Q4向第五目标位置Q5移动时检测出干扰时，使第五目标位置Q5朝向第六目标位置Q6移动，在从第六目标位置Q6向第七目标位置Q7移动时检测出干扰时，使第七目标位置Q7朝向第六目标位置Q6移动。
并且，机器人程序修正部21也可以调整机器人程序中的机器人R的移动速度或加速度。通过增大机器人R的移动速度或加速度，能够缩短机器人R的移动时间。由此，机器人R能够在冲压机P的移动模具M1与固定模具M2的距离大的时间内移动工件，因此能够在多种多样的条件下消除机器人R或工件W与冲压机P之间的干扰。
接着，在图7中示出机器人编程装置1中的机器人程序的修正过程。机器人程序的修正具备三维模型配置工序(步骤S1)、分布数据设定工序(步骤S2)、冲压程序修正工序(步骤S3)、模板程序写入工序(步骤S4)、三维模型动作工序(步骤S5)、干扰确认工序(步骤S6)、机器人程序修正工序(步骤S7)以及程序结束确认工序(步骤S8)。
在步骤S1的三维模型配置工序中，由模型配置部12将机器人R、冲压机P以及工件W的三维模型配置到由虚拟空间信息保持部11假定的虚拟空间内。
在步骤S2的分布数据设定工序中，由分布数据设定部16使冲压程序存储部14存储基于分布数据的冲压程序。
在步骤S3的冲压程序修正工序中，按照要确认的冲压加工的要求，对冲压程序存储部14中存储的冲压程序进行修正。
在步骤S4的模板程序写入工序中，由模板程序设定部20将模板程序作为机器人程序的初始值写入并存储到机器人程序存储部18。
在步骤S5的三维模型动作工序中，由冲压动作处理部15按照冲压程序存储部14中存储的冲压程序，使冲压机P的三维模型移动，并且由机器人动作处理部19按照机器人程序存储部18中存储的机器人程序，使机器人R和工件W的三维模型移动。
在步骤S6的干扰确认工序中，由干扰检测部13确认冲压机P的三维模型与机器人R的三维模型或工件W的三维模型有无干扰。在干扰检测部13检测出干扰的情况下，进入步骤S7，在干扰检测部13没有检测出干扰的情况下，进入步骤S8。
在步骤S7的机器人程序修正工序中，由机器人程序修正部21修正机器人程序存储部18中存储的机器人程序，以消除冲压机P的三维模型与机器人R的三维模型或工件W的三维模型之间的干扰。在步骤S7中修正了机器人程序的情况下，返回到步骤S5，按照机器人程序来使三维模型进行动作。
在步骤S8的程序结束确认工序中，确认冲压程序和机器人程序是否被执行到了最后。在冲压程序和机器人程序被执行到了最后的情况下，结束处理，在冲压程序和机器人程序中的至少一方的一部分尚未被执行的情况下，返回到步骤S15，按照程序的后续部分来使三维模型进行动作。
机器人编程装置1由于具备干扰检测部13和机器人程序修正部21，因此能够自动地制作适当的机器人程序。
另外，机器人编程装置1具备：模板程序设定部20，其使机器人程序存储部18存储用于指定机器人R的成为基准的动作的模板程序来作为机器人程序的初始值；干扰检测部13，其检测工件W、机器人R及压力机P的三维模型的相互干扰；以及机器人程序修正部21，其修正机器人程序存储部18中存储的机器人程序，以消除干扰检测部13所检测出的干扰，因此机器人编程装置1能够容易且可靠地制作用于在冲压加工系统中使机器人R适当地进行动作的机器人程序。
另外，机器人编程装置1由于具备分布数据设定部16，因此冲压机P的三维模型的动作成为与现实的冲压机P的动作近似的动作，该分布数据设定部16使冲压程序存储部14存储按照分布数据的冲压程序，该分布数据记录有在使现实的冲压机P实际进行动作时模具M1、M2在每个时间的位置。因此，机器人编程装置1能够详细且准确地确认机器人程序是否适当。
以上对本公开所涉及的机器人编程装置的实施方式进行了说明，但是本公开所涉及的机器人编程装置并不限于上述的实施方式。另外，上述的实施方式所记载的效果只是列举出由本公开所涉及的机器人编程装置产生的最佳的效果，本公开所涉及的机器人编程装置的效果并不限定于上述的实施方式所记载的效果。
在本公开所涉及的机器人编程装置中，与机器人程序有关的结构、检测干扰的结构为任意的结构。本公开所涉及的机器人编程装置也可以为，将三维模型的动作进行画面显示，用户在画面上识别干扰，并通过用户的判断来进行消除干扰那样的机器人程序的修正。
在本公开所涉及的机器人编程装置中，在虚拟空间配置三维模型的冲压机和机器人的数量并未特别限定。作为例子，也可以为，本公开所涉及的机器人编程装置使向一个冲压机供给工件的机器人和从相同的冲压机取出工件的机器人的三维模型在虚拟空间内进行动作。在本公开所涉及的机器人编程装置中，配置于虚拟空间内的所有的冲压机和机器人在单个时间轴上协同动作。

Claims (4)

1.一种机器人编程装置，其制作用于指定冲压加工系统的机器人的动作的机器人程序，所述冲压加工系统具备搬送工件的一个或多个所述机器人和通过模具夹持所述工件来进行加工的一个或多个冲压机，所述机器人编程装置具备：
机器人程序存储部，其存储所述机器人程序；
冲压程序存储部，其存储用于指定所述冲压机的动作的冲压程序；
模板程序设定部，其使机器人程序存储部存储用于指定所述机器人的成为基准的动作的模板程序来作为所述机器人程序的初始值；
模型配置部，其将所述工件、所述机器人及所述冲压机的三维模型配置于虚拟空间；
机器人动作处理部，其按照所述机器人程序来使所述机器人的三维模型进行动作；
冲压动作处理部，其按照所述冲压程序来使所述冲压机的三维模型进行动作；
干扰检测部，其检测所述工件、所述机器人及所述冲压机的三维模型的相互干扰；以及
机器人程序修正部，其修正所述机器人程序存储部中存储的所述机器人程序以消除所述干扰检测部所检测出的干扰。
2.根据权利要求1所述的机器人编程装置，其中，
在检测出所述干扰时，所述机器人程序修正部使所述机器人的目标位置沿所述模具的移动方向移动。
3.根据权利要求1或2所述的机器人编程装置，其中，
所述机器人程序修正部对所述机器人的移动速度或加速度进行调整。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的机器人编程装置，其中，
所述机器人编程装置还具备分布数据设定部，所述分布数据设定部使所述冲压程序存储部存储按照分布数据的所述冲压程序，所述分布数据记录有在使所述冲压机实际进行动作时所述模具在每个时间的位置。
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