DE102013008755B4

DE102013008755B4 - Offline-Programmiersystem

Info

Publication number: DE102013008755B4
Application number: DE102013008755.4A
Authority: DE
Inventors: Atohira Hiroyuki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: CN103454971A; US8694158B2; CN103454971B; JP2013248677A; DE102013008755A1; US20130325177A1; JP5340455B1

Abstract

Offline-Programmiersystem (10), das ein Programm für einen Roboter (13) einlernt, der mit einem Werkzeug versehen ist, das ein Werkstück bearbeitet, welches in einem Arbeitsraum angeordnet ist, wobei das Offline-Programmiersystem umfasst:eine virtueller-Raum-Erstellungseinheit (21), die einen virtuellen Raum erstellt, der den Arbeitsraum dreidimensional darstellt,eine Modellanordnungseinheit (22), die ein Werkstückmodell des Werkstücks, ein Robotermodell des Roboters und ein Werkzeugmodell des Werkzeugs in dem virtuellen Raum anordnet, der mit der virtueller-Raum-Erstellungseinheit erstellt wurde,eine Betriebsmusterspeichereinheit (23), die eine Mehrzahl von Arten an Betriebsmustern speichert, die aus aufeinanderfolgenden Pfaden bestehen, welche zyklische Arbeitsabläufe des Werkzeugs darstellen,eine dreidimensionale-Form-Speichereinheit (24), die eine dreidimensionale Form speichert, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, und eine dreidimensionale Form, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst,eine Betriebsmusterauswähleinheit (25), die eine Art von Betriebsmuster aus der Mehrzahl von Arten von Betriebsmustern auswählt, die in der Betriebsmusterspeichereinheit gespeichert sind,eine dreidimensionale-Form-Auswähleinheit (26), die aus der dreidimensionale-Form-Speichereinheit diejenige dreidimensionale Form auswählt, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, oder diejenige dreidimensionale Form, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst,eine dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit (27), welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form, die durch die dreidimensionale-Form-Auswähleinheit ausgewählt wurde, mit einer Art von Betriebsmuster ausfüllt, das durch die Betriebsmusterauswähleinheit ausgewählt wurde, und welche die dreidimensionale Form in dem virtuellen Raum anordnet, so dass die Betriebsmuster auf wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projizierbar sind,eine Arbeitspfaderstellungseinheit (28), welche die Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projiziert, um einen Arbeitspfad des Werkzeugs zu erstellen, undeine Werkzeugpositions-/Lageermittlungseinheit (29), die den Arbeitspfad, der durch die Arbeitspfaderstellungseinheit erstellt wurde, und eine Normalenrichtung der wenigstens einen Oberfläche des Werkstückmodells als Basis verwendet, um die Position oder die Position/Lage des Werkzeugmodells automatisch zu ermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Offline-Programmiersystem, das ein Programm für einen Roboter einlernt, der mit einem Werkzeug versehen ist, das ein Werkstück bearbeitet, welches in einem Arbeitsraum angeordnet ist, d.h. ein bearbeitetes Teil.
Beim Verwenden eines Werkzeugs, das an einem Roboter zum Bearbeiten eines Werkstücks vorgesehen ist, muss der Arbeitsablauf des Roboters vorab eingelernt werden. Die japanische Patentveröffentlichung JP H05 - 289 722 A offenbart, Bewegungsstartpunkte und Bewegungsendpunkte eines Werkzeugs zum Bearbeiten eines Werkstücks an einer zu lackierenden Werkstückoberfläche einzulernen, um einen Arbeitspfad des Werkzeugs zu erstellen.
Ferner offenbart das japanische Patent JP 3 500 739 B2 , den zu bearbeitenden Teil eines Werkstücks anhand der Anzahl von vorbestimmten Einlernpunkten zu beurteilen, um einen Arbeitspfad zu erstellen. Darüber hinaus offenbart das japanische Patent JP 3 903 617 B2 , einen Arbeitsbereich eines Roboters durch parallele Linien zu unterteilen und Arbeitspunkte einer pendelnden Bewegung des Roboters als erstellte Pendeldaten zu berechnen. Weiterhin offenbart das japanische Patent JP 4 246 324 B2 , die Position/Lage eines Werkzeugs, die zum Zeitpunkt des tatsächlichen Bearbeitens gespeichert wurde, als Basis für einen Arbeiter zum Erstellen von Betriebsmustern beim Einlernen des Roboters zu verwenden.
Um jedoch die gesamte Oberfläche eines Werkstücks vollständig zu bearbeiten, ist es gemäß dem herkömmlichen Stand der Technik erforderlich, die Werkzeugposition oder Position/Lage an einer außerordentlich großen Anzahl von Positionen auf dem Werkstück zu ermitteln. Wenn die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks einen gewölbten Oberflächenteil umfasst, ist es darüber hinaus schwierig, den Werkzeugbearbeitungspfad derart zu erstellen, so dass dieser für die Oberfläche des Werkstücks geeignet ist. Aus diesem Grund war eine große Anzahl von Schritten erforderlich, um einen derartigen Arbeitspfad zu erstellen.
Aus dem Dokument JP H07-168617 A ist ein Offline-Einlernverfahren zum automatischen Erzeugen eines Betriebsprogramms für einen Roboter basierend auf CAD-Modellen eines Werkstückes bekannt. Das Dokument JP H09-244722 A offenbart ferner ein Erzeugungsverfahren von Einlerndaten für einen Industrieroboter, bei dem zwischenzeitliche Bearbeitungspfade auf virtuellen Ebenen erzeugt werden und anschließend zum Erzeugen realer Pfade auf eine Mehrzahl von gewölbten Oberflächen projiziert werden. Aus dem Dokument DE 60 2006 000 648 T2 ist außerdem ein Offline-Lerngerät für einen Roboter bekannt, das existierende Lehrdaten nutzt, die für ein vorgegebenes Werkstück erstellt wurden, um ein Bearbeitungsprogramm von Werkstücken zu erstellen, die ähnliche geometrische Merkmale wie das vorgegebene Werkstück aufweisen. Das Dokument JP 2001-060108 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einlernen eines Roboterbetriebs basierend auf Kamerabildern.
Die folgende Erfindung wurde in Anbetracht einer solchen Situation getätigt und stellt sich die Aufgabe, ein Offline-Programmiersystem bereitzustellen, das eine umfängliche Reduzierung der Anzahl von Schritten zum Ermitteln der Position oder Position/Lage eines Werkzeugs ermöglicht, das ein Werkstück bearbeitet.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt ein Offline-Programmiersystem bereitgestellt, das ein Programm für einen Roboter einlernt, der mit einem Werkzeug versehen ist, das ein Werkstück bearbeitet, welches in einem Arbeitsraum angeordnet ist, wobei das Offline-Programmiersystem eine virtueller-Raum-Erstellungseinheit umfasst, die einen virtuellen Raum erstellt, der den Arbeitsraum dreidimensional darstellt, eine Modellanordnungseinheit, die ein Werkstückmodell des Werkstücks, ein Robotermodell des Roboters und ein Werkzeugmodell des Werkzeugs in dem virtuellen Raum anordnet, der mit der virtueller-Raum-Erstellungseinheit erstellt wurde, eine Betriebsmusterspeichereinheit, die eine Mehrzahl von Arten an Betriebsmustern speichert, die aus aufeinanderfolgenden Pfaden bestehen, welche zyklische Arbeitsabläufe des Werkzeugs darstellen, eine dreidimensionale-Form-Speichereinheit, die eine dreidimensionale Formen speichert, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, und eine dreidimensionale Form, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst, eine Betriebsmusterauswähleinheit, die eine Art von Betriebsmuster aus der Mehrzahl von Arten von Betriebsmustern auswählt, die in der Betriebsmusterspeichereinheit gespeichert sind, eine dreidimensionale-Form-Auswähleinheit, die aus der dreidimensionale-Form-Speichereinheit diejenige dreidimensionale Form auswählt, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, oder diejenige dreidimensionale Form, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst, eine dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form, die durch die dreidimensionale-Form-Auswähleinheit ausgewählt wurde, mit einer Art von Betriebsmuster ausfüllt, das durch die Betriebsmusterauswähleinheit ausgewählt wurde, und welche die dreidimensionale Form in dem virtuellen Raum anordnet, so dass die Betriebsmuster auf wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projizierbar sind, eine Arbeitspfaderstellungseinheit, welche die Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projiziert, um einen Arbeitspfad des Werkzeugs zu erstellen, und eine Werkzeugpositions-/Lageermittlungseinheit, die den Arbeitspfad, der durch die Arbeitspfaderstellungseinheit erstellt wurde, und eine Normalenrichtung der wenigstens einen Oberfläche des Werkstückmodells als Basis verwendet, um die Position oder die Position/Lage des Werkzeugmodells automatisch zu ermitteln.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird der erste Aspekt bereitgestellt, welcher ferner eine Projektionsrichtungsbestimmungseinheit umfasst, die eine Projektionsrichtung der Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells bestimmt.
Gemäß einem dritten Aspekt wird der erste Aspekt bereitgestellt, welcher ferner eine Dimensionsänderungseinheit umfasst, die eine Dimension der dreidimensionalen Form ändert.
Gemäß einem vierten Aspekt wird der erste Aspekt bereitgestellt, welcher ferner eine Abstandsintervalländerungseinheit umfasst, die ein Abstandsintervall des zyklischen Betriebsablaufs der Betriebsmuster ändert.
Gemäß einem fünften Aspekt wird der erste Aspekt bereitgestellt, welcher ferner eine Richtungsbestimmungseinheit umfasst, die wenigstens eine aus einer vorwärts gerichteten Richtung und einer pendelnden Richtung des Werkzeugs bestimmt, die durch die Betriebsmuster dargestellt sind.
Gemäß einem sechsten Aspekt wird der erste Aspekt bereitgestellt, welcher ferner eine Positionsänderungseinheit umfasst, die einen Startpunkt und einen Endpunkt der pendelnden Bewegung in den Betriebsmustern ändert.
Gemäß einem siebten Aspekt wird der erste Aspekt bereitgestellt, welcher ferner eine Kontaktbereichsbestimmungseinheit umfasst, die einen Kontaktbereich des Werkzeugs bestimmt, welches das Werkstück in dem virtuellen Raum kontaktiert und wobei die Werkzeugpositions-/Lageermittlungseinheit den Kontaktbereich, der durch die Kontaktbereichsvbestimmungseinheit bestimmt wurde, als Basis verwendet, um automatisch die Position oder die Position/Lage des Werkzeugmodells beim Kontaktieren des Werkstückmodells aus dem Arbeitspfad zu ermitteln.
Diese Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der detaillierten Beschreibung typischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlicher, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind.
Figurenliste

1 ist eine Prinzipansicht eines Offline-Programmiersystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht, die Details einer Betriebsmusterspeichereinheit zeigt.
3 ist eine Ansicht, die Details einer dreidimensionale-Form-Speichereinheit zeigt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des Offline-Programmiersystems darstellt, das in 1 gezeigt ist.
5A ist eine erste perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
5B ist eine zweite perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
5C ist eine dritte perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
5D ist eine vierte perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
6 ist eine Längsquerschnittsansicht des ersten Werkstückmodells, das in 5d gezeigt ist.
7 ist eine Ansicht, die eine Anzeigeeinheit des Offline-Programmiersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8A ist eine erste perspektivische Ansicht eines zweiten Werkstückmodells.
8B ist eine zweite perspektivische Ansicht eines zweiten Werkstückmodells.
8C ist eine dritte perspektivische Ansicht eines zweiten Werkstückmodells.
9A ist eine fünfte perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
9B ist eine sechste perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
9C ist eine siebte perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
9D ist eine achte perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
10 ist eine Längsquerschnittsansicht des ersten Werkstückmodells, das in 9d gezeigt ist.
11 ist eine perspektivische Ansicht einer dreidimensionalen Form und des ersten Werkstückmodells.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer dreidimensionalen Form und des zweiten Werkstückmodells.
13 ist eine perspektivische Ansicht einer dreidimensionalen Form und eines ersten Werkstückmodells.
14 ist eine Ansicht, um eine Änderung einer Länge, Breite und Tiefe einer dreidimensionalen Form zu erläutern.
15 ist eine Ansicht, um eine Änderung eines Radius und Zentrumswinkels einer dreidimensionalen Form zu erläutern.
16 ist eine Ansicht, um eine Änderung eines Abstandsintervalls von Betriebsmustern zu erläutern.
17A ist eine erste Ansicht, um eine Änderung von Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern.
17B ist eine zweite Ansicht, um eine Änderung von Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern.
18A ist eine dritte Ansicht, um eine Änderung von Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern.
18B ist eine vierte Ansicht, um eine Änderung von Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern.
19A ist eine erste Ansicht, um eine Änderung von Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern, wenn pendelnde Bewegungen der Betriebsmuster parallel zu einer axialen Richtung einer dreidimensionalen Form sind.
19B ist eine zweite Ansicht, um eine Änderung von Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern, wenn pendelnde Bewegungen der Betriebsmuster parallel zu einer axialen Richtung einer dreidimensionalen Form sind.
20A ist eine erste Ansicht, um eine Änderung der Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern, wenn pendelnde Bewegungen der Betriebsmuster parallel zu einer Umfangsrichtung einer dreidimensionalen Form sind.
20B ist eine zweite Ansicht, um eine Änderung der Vorschubrichtungen von Betriebsmustern zu erläutern, wenn pendelnde Bewegungen der Betriebsmuster parallel zu einer Umfangsrichtung einer dreidimensionalen Form sind.
21A ist eine weitere perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
21B ist eine Längsquerschnittsansicht des ersten Werkstückmodells, das in 21A gezeigt ist.
22A ist noch eine weitere perspektivische Ansicht eines ersten Werkstückmodells.
22B ist eine Längsquerschnittsansicht des ersten Werkstückmodells, das in 22A gezeigt ist.
23 ist eine Ansicht, die eine Anzeigeeinheit eines Offline-Programmiersystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24A ist eine Seitenansicht eines Werkzeugs, in dem Fall, in dem eine Kontaktfläche des Werkzeugs zu gering ist.
24B ist eine Seitenansicht des Werkzeugs und Werkstücks, die in 24A gezeigt sind.
25A ist eine Seitenansicht eines Werkzeugs in dem Fall, in dem eine Kontaktfläche des Werkzeugs groß ist.
25B ist eine Seitenansicht des Werkzeugs und Werkstücks, die in 25A gezeigt sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, um die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu erläutern. In den folgenden Figuren werden gleichartigen Bauteilen gleiche Referenzzeichen zugeordnet. Um das Verständnis zu erleichtern, werden diese Figuren bezüglich ihres Maßstabes angemessen geändert.
1 ist eine Prinzipskizze eines Offline-Programmiersystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Offline-Programmiersystem 10 hauptsächlich eine Anzeigeeinheit 11, z.B. einen Flüssigkristallbildschirm oder CRT etc., und eine Steuerung 12, z.B. einen digitalen Computer.
Wie aus 1 ersichtlich, zeigt die Anzeigeeinheit 11 ein Modell eines Roboters 13, der mit einem Werkzeug 15 versehen ist, und ein Modell eines Werkstücks W. Die Positionsbeziehung zwischen diesen Modellen des Werkzeugs 15, Roboters 13 und Werkstücks W entspricht deren tatsächlicher Positionsbeziehung. Daher wird das Offline-Programmiersystem 10 verwendet, um ein Programm offline einzulernen, wenn der Roboter 13, der mit dem Werkzeug 15 versehen ist, ein Werkstück W bearbeitet. Es gilt zu beachten, dass die Modelle des Werkzeugs 15, Roboters 13, Werkstücks W, etc. gelegentlich vereinfacht als Werkzeug 15, Roboter 13, Werkstück W etc. bezeichnet werden.
Das Werkzeug 15 der ersten Ausführungsform ist hierbei eine Gebläsevorrichtung, die Partikel eines Poliermittels etc. zum Reinigen ausstößt. Ferner weist das Werkstück W eine Kistenform mit geschlossenem Boden auf. Sein Querschnitt entspricht einem Rechteck, das abgerundete Ecken aufweist. Im Folgenden wird eine derartige Form eines Werkstücks W als „erstes Werkstück W1“ bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt, übernimmt die Steuerung 12 die Rollen einer virtueller-Raum-Erstellungseinheit 21, die einen virtuellen Raum erstellt, der den Arbeitsraum dreidimensional darstellt und einer Modellanordnungseinheit 22, die ein Werkstückmodell des Werkstücks W, ein Robotermodell eines Roboters 13 und ein Werkzeugmodell eines Werkzeugs 15 in dem virtuellen Raum anordnet, der mit der virtueller-Raum-Erstellungseinheit 21 erstellt wurde. Wie vorstehend erläutert, entspricht die Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeugmodell, Robotermodell und Werkstückmodell der Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeug 15, Roboter 13 und Werkstück W in dem tatsächlichen Arbeitsraum.
Darüber hinaus übernimmt die Steuerung 12 die Rollen einer Betriebsmusterspeichereinheit 23, die eine Mehrzahl von Arten an Betriebsmustern speichert, die aus aufeinanderfolgenden Pfaden bestehen, welche zyklische Arbeitsabläufe des Werkzeugs darstellen, einer dreidimensionale-Form-Speichereinheiten 24, die eine dreidimensionale Form A2 speichert, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, und eine dreidimensionale Form A1, welche eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst, einer Betriebsmusterauswähleinheit 25, die eine Art von Betriebsmuster aus der Mehrzahl von Arten von Betriebsmustern auswählt, die in der Betriebsmusterspeichereinheit 23 gespeichert sind, und einer dreidimensionale-Form-Auswähleinheit 26, die aus der dreidimensionale-Form-Speichereinheit 24 diejenige dreidimensionale Form A2 auswählt, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, oder diejenige dreidimensionale Form A1, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst.
Darüber hinaus übernimmt die Steuerung 12 die Rolle einer dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form, die durch die dreidimensionale-Form-Auswähleinheit 26 ausgewählt wurde, mit einer Art von Betriebsmuster ausfüllt, das durch die Betriebsmusterauswähleinheit 25 ausgewählt wurde, und welche die dreidimensionale Form in dem virtuellen Raum anordnet, so dass die Betriebsmuster auf wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projizierbar sind.
Ferner übernimmt die Steuerung 12 die Rolle einer Arbeitspfaderstellungseinheit 28, welche die Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projiziert, um einen Arbeitspfad des Werkzeugs zu erstellen, und einer Werkzeugpositions-/Lageermittlungseinheit 29, die den Arbeitspfad, der durch die Arbeitspfaderstellungseinheit erstellt wurde, und eine Normalenrichtung der wenigstens einen Oberfläche des Werkstückmodells als Basis verwendet, um die Position oder die Position/Lage des Werkzeugmodells automatisch zu ermitteln.
Weiterhin übernimmt die Steuerung 12 die Rolle einer Projektionsrichtungsbestimmungseinheit 30, die eine Projektionsrichtung der Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells bestimmt. Ferner übernimmt die Steuerung 12 die Rolle einer Dimensionsänderungseinheit 31, die eine Dimension der dreidimensionalen Form ändert, und einer Abstandsintervalländerungseinheit 32, die ein Abstandsintervall des zyklischen Betriebsablaufs der Betriebsmuster ändert.
Darüber hinaus übernimmt die Steuerung 12 die Rolle einer Richtungsbestimmungseinheit 33, die wenigstens eine aus einer vorwärts gerichteten Richtung und einer pendelnden Richtung des Werkzeugs bestimmt, die durch die Betriebsmuster dargestellt sind. Weiterhin übernimmt die Steuerung 12 die Rolle einer Positionsänderungseinheit 34, die einen Startpunkt und einen Endpunkt der pendelnden Bewegung in den Betriebsmustern ändert. Ferner übernimmt die Steuerung 12 die Rolle einer Kontaktbereichsbestimmungseinheit 35, die einen Kontaktbereich des Werkzeugs bestimmt, welches das Werkstück in dem virtuellen Raum kontaktiert. Es gilt zu beachten, dass die Steuerung 12 selbstverständlich eine Speichereinheit aufweist, die verschiedene Arten von Daten speichert und verschiedene Arten von Programmen sowie eine Maus, eine Tastatur und andere Eingabevorrichtungen.
2 ist eine Ansicht, die Details der Betriebsmusterspeichereinheit zeigt. Die Betriebsmusterspeichereinheit 23 speichert eine Mehrzahl von Betriebsmustern, welche Betriebsabläufe eines Werkzeugs darstellen. Wie in 2 gezeigt, sind die Betriebsmuster fortlaufende Pfade, die eine zyklische Operation eines Werkzeugs darstellen. Die Betriebsmuster umfassen z.B. Bewegungen in einer Richtung mit gleicher Geschwindigkeit, begleitet von wiederholten pendelnden Bewegungen in anderen, im Wesentlichen vertikal zu diesen verlaufenden Richtungen.
In 2 sind näherungsweise V-förmige, näherungsweise N-förmige, näherungsweise U-förmige und näherungsweise spiralförmige Betriebsmuster gezeigt. Sofern Betriebsmuster ein Werkzeug 15 in eine Richtung fortbewegen, während sie es in im Wesentlichen vertikalen Richtungen zu dieser pendeln bewegen, können auch andersartig geformte Betriebsmuster gespeichert werden.
3 ist eine Ansicht, die Details der dreidimensionale-Form-Speichereinheit zeigt. Wie in 3 gezeigt, speichert die dreidimensionale Form-Speichereinheit hauptsächlich eine dreidimensionale Form A1, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst, und eine dreidimensionale Form A2, die eine gewölbte Oberfläche umfasst. In 3 weist die dreidimensionale Form A1 drei aufeinanderfolgende ebene Oberflächen auf, aber die dreidimensionale Form A1 kann ebenso lediglich zwei aufeinanderfolgende ebene Oberflächen aufweisen. Ferner stehen die angrenzenden ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 in einem rechten Winkel zueinander, aber sie können ebenso in von rechten Winkeln verschiedenen Winkeln zueinander stehen.
Weiterhin ist die dreidimensionale Form A2, die in 3 usw. gezeigt ist, Teil einer Umfangsfläche eines Zylinders und weist eine fächerförmige Stirnfläche auf. In 3 beträgt der Zentrumswinkel der fächerförmigen Stirnfläche 90°. Jedoch kann die dreidimensionale Form A2 auch eine gewölbte Oberfläche verschieden von der Umfangsfläche eines Zylinders aufweisen. Es gilt zu beachten, dass die vorstehend erwähnte Dimensionsänderungseinheit 31 in der Lage ist, die verschiedenen Dimensionen der dreidimensionalen Formen A1, A2 zu ändern.
Wenn ausgewählt, wird die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 mit einer Art von Betriebsmuster aus der Mehrzahl von Betriebsmustern ausgefüllt. In gleicher Weise wird die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2 mit einer Art von Betriebsmuster aus der Mehrzahl von Betriebsmustern ausgefüllt. Jedoch werden die weiteren Oberflächen der dreidimensionalen Form A2 nicht mit den Betriebsmustern ausgefüllt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das den Arbeitsablauf des in 1 gezeigten Offline-Programmiersystems zeigt. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 der Arbeitsauflauf des Offline-Programmiersystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
In Schritt S1 in 4 erstellt die virtuelle Raumerstellungseinheit 21 zunächst einen virtuellen Raum eines Arbeitsraumes und zeigt diesen auf der Anzeigeeinheit 11 an. Darüber hinaus erstellt die Modellanordnungseinheit 22 Modelle des Werkzeugs 15, Roboters 13 und Werkstücks W und ordnet diese dem virtuellen Raum der Anzeigeeinheit 11 wie vorstehend erläutert an.
In Schritt S2 verwendet ein Bediener dann die Betriebsmusterauswähleinheit 25, um eine Art von Betriebsmuster aus der Betriebsmustersprecheinheit 23 auszuwählen. Darüber hinaus verwendet der Bediener in Schritt S3 die dreidimensionale Form-Auswähleinheit 26, um in gleicher Weise die dreidimensionale Form A1 aus der dreidimensionale-Form-Speichereinheit 24 auszuwählen, welche eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst, oder die dreidimensionale Form A2, welche eine gewölbte Oberfläche umfasst. Im Folgenden wird die Erläuterung unter der Annahme fortgesetzt, dass ein näherungsweise U-förmiges Betriebsmuster ausgewählt wurde und die dreidimensionale Form A1 ausgewählt wurde, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst.
Anschließend füllt die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 in Schritt S4 die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der ausgewählten dreidimensionalen Form A1 mit den ungefähr U-förmigen Betriebsmustern aus. Ferner ordnet die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 eine derartige dreidimensionale Form A1 innerhalb des virtuellen Raums der Anzeigeeinheit 11 an.
Die 5A bis 5D sind perspektivische Ansichten eines ersten Werkstückmodells. Wie in 5A gezeigt, kann bei einem bloßen Anordnen der dreidimensionalen Form A1 durch die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 in dem virtuellen Raum der Anzeigeeinheit 11 die dreidimensionale Form A1 in manchen Fällen bezogen auf das erste Werkstückmodell W1 nicht angemessen orientiert sein.
Wie in 5A und 5B gezeigt, ändert die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 in einem solchen Fall die Orientierung der dreidimensionalen Form A1, so dass diese für das erste Werkstückmodell W1 geeignet ist. Genauer gesagt positioniert sie zunächst die dreidimensionale Form A1, so dass die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 parallel zu der aufeinanderfolgenden Mehrzahl von inneren Oberflächen des ersten Werkstückmodells W1 ist.
Zurückkommend auf 4 projiziert die Arbeitspfaderstellungseinheit 28 im Schritt S5 die Betriebsmuster, welche die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 ausfüllen, auf die inneren Oberflächen des ersten Werkstückmodells W1. Wie in 5C gezeigt, werden die Betriebsmuster der ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 auf die entsprechenden inneren Oberflächen des ersten Werkstückmodells W1 projiziert. Als Resultat davon wird, wie in 5D gezeigt, die projizierte dreidimensionale Form A1 an der aufeinanderfolgenden Mehrzahl von ebenen Oberflächen des ersten Werkstückmodells W1 als erster Arbeitspfad B1 angezeigt. Bei Betrachtung von 6, welche eine Längsquerschnittansicht des ersten Werkstückmodells ist, das in 5d gezeigt ist, versteht es sich darüber hinaus, dass der Arbeitspfad B1 hinsichtlich seiner Form gleichartig zu dem ausgewählten U-förmigen Betriebsmuster ist.
Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist der Querschnitt des ersten Werkstückmodells W1 ein Rechteck, das gerundete Ecken aufweist, so dass insbesondere an den Ecken das Erstellen des Arbeitspfades B1 schwierig ist. Jedoch werden in der vorliegenden Erfindung die Betriebsmuster einfach auf die inneren Oberflächen des Werkstücks W projiziert, um den Arbeitspfad B1 zu erstellen, so dass sogar in den Ecken des Werkstücks W der Arbeitspfad B1 leicht erstellt werden kann.
Anschließend werden in 4 in Schritt S6 der Arbeitspfad B1 und die Normalenrichtung der aufeinanderfolgenden Mehrzahl von inneren Oberflächen des ersten Werkstückmodells W1 als Basis für die Werkzeugpositions-/Lagebestimmungseinheit 29 verwendet, um die Position oder Position/Lage des Modells des Werkzeugs 15 automatisch zu ermitteln. Wenn das Werkzeug 15 einen gewünschten Winkel bezogen auf das Werkstück W einnimmt, z.B. wenn das Werkzeug 15 vertikal zu einer inneren Oberfläche des ersten Werkstücks W1 ist, kann das Werkzeug 15 effektiv seine Funktion ausüben. Daher wird in Schritt S6 die Position/Lage des Werkzeugs 15 in einer bestimmen Position auf dem Arbeitspfad B1 automatisch ermittelt, wenn das Werkzeug 15 zum Einnehmen eines gewünschten Winkels bezogen auf das Werkstück W angeordnet ist. Die Werkzeugpositions-/Lageermittlungseinheit 29 führt derartige Arbeitsschritte sukzessive entlang des Arbeitspfades B1 aus. Aufgrund dessen ist es möglich, die Position oder Position/Lage des Werkzeugs 15 entlang des gesamten Arbeitspfades B1 zu ermitteln.
Auf diese Weise werden in der ersten Ausführungsform die Betriebsmuster, die die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 ausfüllen, auf innere Oberflächen des Werkstücks W projiziert, um den Arbeitspfad B1 des Werkzeugs 15 zu erstellen. Aus diesem Grund ist der erstellte Arbeitspfad B1 für die Form der inneren Oberflächen des Werkstücks W geeignet. Darüber hinaus kann in der vorliegenden Erfindung solch ein Arbeitspfad B1 als die Basis verwendet werden, um die Position oder Position/Lage des Werkzeugs 15 automatisch zu ermitteln. Daher kann der Arbeitspfad B1 einfach ermittelt werden, sogar wenn die Oberfläche des Werkstücks W, das zu bearbeiten ist, gewölbte Abschnitte wie beispielsweise Ecken umfasst. Als Resultat davon kann die Anzahl von Schritten, die erforderlich sind, um die Position oder Position/Lage des Werkzeugs 15 zu ermitteln, in großem Umfang reduziert werden.
7 ist eine Ansicht, die eine Anzeigeeinheit eines Offline-Programmiersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie aus 7 ersichtlich, zeigt die Anzeigeeinheit 11 ein Modell eines Roboters 13 an, der mit einem Werkzeug 16 versehen ist, und ein Modell eines Werkstücks W. Das Werkzeug 16 ist in der zweiten Ausführungsform ein im Wesentlichen kegelförmig ausgebildeter Schleifer. Ferner zeigt 7 ein zylinderförmiges Werkstück W, das mit einem Befestigungsteil 17 befestigt ist. Im Folgenden wird eine derartige Form des Werkstücks W „zweites Werkstück W2“ genannt.
Darüber hinaus sind 8A bis 8C perspektivische Ansichten eines zweiten Werkstückmodells. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 und 7 bis 8C der Arbeitsablauf des Offline-Programmiersystems 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 4 wird in Schritt S1, wie in 7 gezeigt, der Roboter 13, das Werkzeug 16 und das zweite Werkstück W2 auf der Anzeigeeinheit 11 angezeigt. Ferner wählt der Bediener in der zweiten Ausführungsform ein näherungsweise W-förmiges Betriebsmuster aus der Betriebsmusterspeichereinheit 23 aus und wählt die dreidimensionale Form A2 aus der dreidimensionalen Form-Speichereinheit 24 aus, die eine gewölbte Oberfläche umfasst (Schritt S2, Schritt S3).
Anschließend füllt die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 in Schritt S4 die gewölbte Oberfläche der ausgewählten dreidimensionalen Form A2 mit dem näherungsweise W-förmigen Betriebsmuster aus. Jedoch werden zum Zwecke der Vereinfachung in 8A etc. die Betriebsmuster nicht gezeigt. Wie weiterhin in 8A gezeigt, ordnet die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 eine derartige dreidimensionale Form A2 in dem virtuellen Raum der Anzeigeeinheit 11 an.
In 8A entspricht die axiale Richtung der dreidimensionalen Form A2 der axialen Richtung des zweiten Werkstücks W2, aber die dreidimensionale Form A2 ist nicht in einer geeigneten Orientierung bezogen auf einen Teil der Umfangsfläche des zweiten Werkstücks W2 angeordnet. Aus diesem Grund ändert die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 in geeigneter Weise die Position/Lage der dreidimensionalen Form A2 bezogen auf das zweite Werkstück W2. Aus diesem Grund wird, wie in 8B gezeigt, die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2 parallel zu einem Teil der Umfangsoberfläche des zweiten Werkstücks W2.
In Schritt S5 projiziert die Arbeitspfaderstellungseinheit 28 ferner Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2 ausfüllen, auf die Außenoberfläche des zweiten Werkstücks W2. Aus diesem Grund werden, wie in 8C gezeigt, die Betriebsmuster der dreidimensionalen Form A2 als der Arbeitspfad B2 auf die Umfangsfläche des zweiten Werkstücks W2 projiziert. Der Schritt S6 ist im Wesentlichen gleich zu dem vorstehend erläuterten, so dass eine wiederholende Erläuterung ausgelassen wird.
Auf diese Weise werden in der zweiten Ausführungsform Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2 ausfüllen, auf die Außenseite des Werkstücks W projiziert, um den Arbeitspfad B2 des Werkzeugs 16 zu erstellen. Aus diesem Grund ist der erstellte Arbeitspfad B2 für die Form der Umfangsfläche des Werkstücks W geeignet. Weiterhin kann ein derartiger Arbeitspfad B2 als Basis verwendet werden, um die Position oder Position/Lage des Werkzeugs 16 wie vorstehend beschrieben zu ermitteln. Daher kann der Arbeitspfad B2 einfach ermittelt werden, sogar wenn das Werkstück W zylindrisch geformt ist, und als Resultat davon kann die Anzahl von Schritten, die zum Ermitteln der Position und Position/Lage des Werkzeugs 16 erforderlich sind, erheblich reduziert werden.
9A bis 9D sind perspektivische Ansichten eines ersten Werkstückmodells. 10 ist ferner eine Längsquerschnittsansicht des ersten Werkstückmodells, das in 9D gezeigt ist. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 und 9A bis 10 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
In 4 wird in Schritt S1, wie in 1 gezeigt, der Roboter 13, das Werkzeug 15 und das erste Werkstück W1 auf der Anzeigeeinheit 11 angezeigt. Weiterhin wählt in der weiteren Ausführungsform der Bediener ein näherungsweise U-förmiges Betreibsmuster aus der Betriebsmusterspeichereinheit 23 aus und wählt die dreidimensionale Form A2 aus der dreidimensionalen Form-Speichereinheit 24 aus, die eine gewölbte Oberfläche umfasst (Schritt S2, Schritt S3). Zu diesem Zeitpunkt können, wie aus einem Vergleich von 8A und 9A ersichtlich, die Dimensionen der dreidimensionalen Form A2, wie beispielsweise der Radius, die Axialrichtungslänge und der Zentrumswinkel geändert werden, wie nachfolgend erläutert.
In Schritt S4 füllt die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 die gewölbte Oberfläche der gewählten dreidimensionalen Form A2 anschließend mit den näherungsweise U-förmigen Betriebsmustern aus. Wie in 9A gezeigt, ordnet die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 weiterhin eine derartige dreidimensionale Form A2 innerhalb des ersten Werkstücks W1 im virtuellen Raum der Anzeigeeinheit 11 an.
In 9A ist die dreidimensionale Form A2 bezogen auf das erste Werkstück W1 nicht geeignet orientiert. Aus diesem Grund ändert die dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit 27 in geeigneter Weise die Position/Lage der dreidimensionalen Form A2 bezogen auf das erste Werkstück W1. Aus diesem Grund wird, wie in 9B gezeigt, die Bodenfläche der dreidimensionalen Form A2, welche der gewölbten Oberfläche gegenüber liegt, parallel zu der Bodenfläche des ersten Werkstücks W1.
In Schritt S5 projiziert die Arbeitspfaderstellungseinheit 28, wie in 9C gezeigt, weiterhin die Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2 ausfüllen, auf die inneren Oberflächen des ersten Werkstücks W1. Aus diesem Grund werden die Betriebsmuster der dreidimensionalen Form A2 als der Arbeitspfad B3 auf die inneren Oberflächen des ersten Werkstücks W1 projiziert (siehe 9D).
Unter Bezugnahme auf 10 versteht es sich ferner, dass der Arbeitspfad B3 gleichartig zu dem ausgewählten, näherungsweise U-förmigen Betriebsmuster geformt ist. Der Schritt S6 ist im Wesentlichen der gleiche, wie vorstehend beschrieben, so dass eine wiederholende Erläuterung ausgelassen wird. Auf diese Weise versteht es sich, dass in der weiteren Ausführungsform vorteilhafte Effekte, gleichartig zu den vorstehend beschriebenen, ebenfalls erhalten werden.
In diesem Zusammenhang werden in 5C die Betriebsmuster, welche die ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 ausfüllen, auf die äußeren Oberflächen des ersten Werkstücks W1 in einer Richtung von innen nach außen projiziert. Jedoch kann die Projektionsrichtungsbestimmungseinheit 30 verwendet werden, um die Projektionsrichtung zu bestimmen.
11 ist eine perspektivische Ansicht der dreidimensionalen Form und des ersten Werkstückmodells. In 11 ist die dreidimensionale Form A1 außerhalb des ersten Werkstücks W1 angeordnet. Wie dargestellt, ist die dreidimensionale Form A1 größer als das erste Werkstück W1 und die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form A1 wird durch die näherungsweise U-förmigen Muster ausgefüllt.
Wie in 11 durch einen schwarzen Pfeil gezeigt, wird die Projektionsrichtungsbestimmungseinheit 30 verwendet, um die Projektionsrichtung als die Richtung von außen nach innen zu bestimmen. Aus diesem Grund wird der Arbeitspfad B4 auf den äußeren Oberflächen des ersten Werkstücks W1 gebildet. Im Gegensatz dazu wird der Arbeitspfad B1 an den inneren Oberflächen des ersten Werkstücks W1 gebildet, wie in 5D gezeigt, wenn die Projektionsrichtung einer Richtung von innen nach außen entspricht.
12 ist eine perspektivische Ansicht der dreidimensionalen Form und des zweiten Werkstückmodells. In 12 ist die dreidimensionale Form A2 im Innern des zweiten Werkstücks W2 angeordnet. Wie dargestellt, ist die dreidimensionale Form A2 kleiner als das zweite Werkstück W2 und die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2 wird durch die näherungsweise W-förmigen Muster ausgefüllt.
Wie in 12 durch Pfeile gezeigt, wird die Projektionsrichtungsbestimmungseinheit 30 verwendet, um die Projektionsrichtung als die Richtung von innen nach außen zu bestimmen. Aus diesem Grund wird der Arbeitspfad B5 an den inneren Oberflächen des zweiten Werkstücks W2 gebildet. Im Gegensatz dazu wird der Arbeitspfad B2 an den äußeren Oberflächen des zweiten Werkstücks W2 gebildet, wie in 8C gezeigt, wenn die Projektionsrichtung eine Richtung von außen nach innen ist.
Darüber hinaus ist 13 eine perspektivische Ansicht der dreidimensionalen Form und des ersten Werkstückmodells. In 13 ist die dreidimensionale Form A2 außerhalb des ersten Werkstücks W1 angeordnet. Wie dargestellt, ist die dreidimensionale Form A2 größer als das erste Werkstück W1 und die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2 wird durch die näherungsweise U-förmigen Muster ausgefüllt.
Wie in 13 durch schwarze Pfeile gezeigt, wird die Projektionsrichtungsbestimmungseinheit 30 verwendet, um die Projektionsrichtung als die Richtung von außen nach innen zu bestimmen. Aus diesem Grunde wird der Pfad B6 auf den äußeren Oberflächen des ersten Werkstücks W1 gebildet. Im Gegensatz dazu wird der Arbeitspfad B3 auf den inneren Oberflächen des ersten Werkstücks W1 gebildet, wie in 9D gezeigt, wenn die Projektionsrichtung einer Richtung von innen nach außen entspricht.
14 ist eine Ansicht, um die Länge, Breite und Tiefe einer dreidimensionalen Form zu erläutern. Die dreidimensionale Form A1 weist drei aufeinanderfolgende ebene Oberflächen auf. Wie in 14 gezeigt, ist es möglich, wenn der Bediener die Dimensionsänderungseinheit 31 verwendet, die Höhe der dreidimensionalen Form A1 zu ändern und ferner die Längen der zwei ebenen Oberflächen zu ändern, die an den beiden Enden der dreidimensionalen Form A1 positioniert sind.
Weiterhin ist 15 eine Ansicht, um eine Änderung im Radius und Zentrumswinkel einer dreidimensionalen Form zu erläutern. Der Zentrumswinkel der dreidimensionalen Form A2, die in 15 gezeigt ist, beträgt in etwa 180°. Wenn der Bediener ferner die Dimensionsänderungseinheit 31 verwendet, kann der Zentrumswinkel der dreidimensionalen Form A2 auf zum Beispiel 90° geändert werden. Weiterhin, wie aus 15 ersichtlich, kann die Dimensionsänderungseinheit 31 ebenso verwendet werden, um die Axialrichtungslänge der dreidimensionalen Form A2 zu ändern. Auf diese Weise ist es in der vorliegenden Erfindung möglich, die dreidimensionale Form, auf die Betriebsmuster projiziert werden, gemäß der Form eines Werkstückes zu ändern.
16 ist eine Ansicht, um eine Änderung eines Abstandsintervalls von Betriebsmustern zu erläutern. Bei einem Bearbeiten entlang eines gebildeten Arbeitspfades kann in Abhängigkeit der Leistungsfähigkeiten der Werkzeuge 15, 16 die Arbeitsdichte zu gering oder zu groß werden. In einem solchen Fall wird die Abstandsintervalländerungseinheit 32 bevorzugt verwendet, um die Betriebsmuster zu ändern. 16 zeigt näherungsweise U-förmige Muster im Fall eines Verringerns des Abstandsintervalls und im Fall eines Vergrößerns. Es versteht sich, dass aufgrund eines solchen Arbeitsganges die Arbeitsdichte auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks verändert werden kann.
Die 17A, 17B, 18A und 18B sind Ansichten, um eine Änderung der Vorschubrichtungen der Betriebsmuster zu erläutern. 17A zeigt die dreidimensionale Form A1, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen aufweist, die mit näherungsweise U-förmigen Mustern ausgefüllt wurden. Wie in 17A gezeigt, sind die näherungsweise U-förmigen Betriebsmuster der dreidimensionalen Form A1 aus pendelnden Bewegungen gebildet, die in der horizontalen Richtung wiederholt werden, und Vertikalrichtungsbewegungen, die geringe Distanzen umfassen, die an den Enden der Hübe der pendelnden Bewegungen alternierend ausgeführt werden.
Die Vertikalrichtungsbewegungen der Betriebsmuster, die in 17A gezeigt sind, erstrecken sich von unten nach oben. Diese Richtung kann durch den Bediener mit der Richtungsbestimmungseinheit 33 bestimmt werden. 17B zeigt die Betriebsmuster, die mit der Richtungsbestimmungseinheit 33 bestimmt sind, bei denen Vertikalbewegungen von oben nach unten bestimmt sind.
In gleicher Weise zeigt 18A eine dreidimensionale Form A1, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen aufweist, die von näherungsweise U-förmigen Mustern ausgefüllt sind. In 18A wird die Richtungsbestimmungseinheit 33 verwendet, um pendelnde Bewegungen in der vertikalen Richtung zu bestimmen und um Bewegungen in der horizontalen Richtung um geringe Distanzen zu bestimmen. In diesem Punkt liegt ein Unterschied zu der dreidimensionalen Form A1 vor, die in 17A gezeigt ist.
Weiterhin verlaufen die Bewegungen in der horizontalen Richtung in 18A von rechts nach links. Wenn die Richtungsbestimmungseinheit 33 verwendet wird, um Horizontalrichtungsbewegungen von links nach rechts zu bestimmen, wird die dreidimensionale Form A1 erhalten, die in 18B gezeigt ist. Es versteht sich, dass es bei einem derartigen Verwenden der Richtungsbestimmungseinheit 33 möglich ist, die Richtungen der Betriebsmuster der dreidimensionalen Form A1 entsprechend der Form der Oberflächen des Werkstücks W zu bestimmen.
19A und 19B sind Ansichten, um ein Ändern der Vorschubrichtungen der Betriebsmuster zu erläutern, wenn die pendelnden Bewegungen der Betriebsmuster parallel zu der axialen Richtung der dreidimensionalen Form sind. In diesen Figuren ist die gewölbte Oberfläche der dreidimensionalen Form A2, die entsprechend dem zweiten Werkstück W2 angeordnet ist, mit den näherungsweise W-förmigen Betriebsmustern ausgefüllt. Wie aus diesen Figuren weiterhin ersichtlich, sind die näherungsweise W-förmigen Betriebsmuster der dreidimensionalen Form A2 aus pendelnden Bewegungen gebildet, die im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung wiederholt werden, und Umfangsrichtungsbewegungen um geringe Distanzen, die an Enden der Hübe der pendelnden Bewegungen alternierend ausgeführt werden.
Die Umfangsrichtungsbewegungen der Betriebsmuster, die in 19A gezeigt sind, verlaufen entgegen dem Uhrzeigersinn. Ferner zeigt 19B die Betriebsmuster, bei denen Umfangsrichtungsbewegungen mit der Richtungsbestimmungseinheit 33 in Richtung des Uhrzeigersinns bestimmt sind.
Darüber hinaus sind in 20A und 20B Ansichten, um das Ändern der Vorschubsrichtungen der Betriebsmuster zu erläutern, wenn die pendelnden Bewegungen der Betriebsmuster parallel zu der Umfangsrichtung der dreidimensionalen Form sind. In diesen Figuren ist in gleicher Weise eine dreidimensionale Form A2 gezeigt, die eine gewölbte Oberfläche aufweist, die mit den näherungsweise W-förmigen Betriebsmustern ausgefüllt ist. Wie aus diesen Figuren weiterhin ersichtlich, sind die näherungsweise W-förmigen Betriebsmuster der dreidimensionalen Form A2 aus pendelnden Bewegungen gebildet, die im Wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung wiederholt werden, und Axialrichtungsbewegungen um geringe Distanzen, die an Enden der Hübe der pendelnden Bewegungen alternierend ausgeführt werden. In 20A wird die Richtungsbestimmungseinheit 33 verwendet, um pendelnde Bewegungen in der Umfangsrichtung zu bestimmen und um die Bewegungen um geringe Distanzen in der axialen Richtung zu bestimmen. In diesem Punkt liegt ein Unterschied zu der dreidimensionalen Form A2 vor, die in 19A gezeigt ist.
Ferner erstrecken sich die Bewegungen in der axialen Richtung in 20A von dem Basisende des zweiten Werkstücks W2 in Richtung des Vorderendes. Bei Verwenden der Richtungsbestimmungseinheit 33, um Bewegungen in der Axialrichtung vom Vorderende zum Basisende zu bestimmen, wird die in 20B gezeigte dreidimensionale Form A2 erhalten. Es versteht sich, dass es durch Verwenden der Richtungsbestimmungseinheit 33 auf diese Weise möglich ist, die Richtungen der Betriebsmuster der dreidimensionalen Form A2 gemäß der Form der Oberfläche des Werkstücks W zu bestimmen.
In diesem Zusammenhang sind 21A und 22A weitere perspektivische Ansichten des ersten Werkstückmodells. In 21A ist der Arbeitspfad B1, der durch die näherungsweise U-förmigen Muster gebildet wird, an der inneren Oberfläche des ersten Werkstücks W1 gebildet. Wie durch die schwarzen Punkte in 21A gezeigt, sind die Enden der ungefähr U-förmigen Muster an den beiden inneren Oberflächen des ersten Werkstücks W1 positioniert, die einander gegenüberliegen.
21B ist eine Längsquerschnittsansicht des ersten Werkstückmodells, das in 21A gezeigt ist. 21B zeigt lediglich die zentrale innere Oberfläche aus den drei aufeinanderfolgenden inneren Oberflächen des ersten Werkstücks W1. Aus diesem Grund zeigt 21B nur einen Teil des Arbeitspfades B1. Die Enden der ungefähr U-förmigen Muster, die in 21A durch die schwarzen Punkte gezeigt sind, werden nicht gezeigt.
In diesem Fall ändert die Positionsänderungseinheit 34 die Positionen der Endabschnitte der Betriebsmuster wie gewünscht, d. h. die Positionen der Startpunkte und Endpunkte der pendelnden Bewegungen. Der Bediener bedient die Positionsänderungseinheit 34, um einen Teil der Enden der Betriebsmuster, die in 21A durch die schwarzen Punkte gezeigt sind, in auf der Anzeigeeinheit 11 durch die weißen Pfeile dargestellten Richtungen zu bewegen.
An den Stellen, die in 22A von den strichlierten Linien umgeben sind, werden die Enden der pendelnden Bewegungen der Betriebsmuster hinsichtlich ihrer Position geändert. 22B ist eine Ansicht ähnlich zu 21B, die eine Längsquerschnittsansicht des ersten Werkstückmodells zeigt, das in 22A gezeigt ist. Wie in 22B durch die strichlierten Linien gezeigt, werden die geänderten Abschnitte der Endabschnitte der Betriebsmuster in Richtung der Zentrumsinnenfläche aus den drei aufeinanderfolgenden Flächen des ersten Werkstücks W1 bewegt. Es versteht sich, dass durch Verwenden einer derartigen Positionsänderungseinheit 34 der Arbeitspfad B1 entsprechend der Form der Oberfläche des Werkstückes fein angepasst werden kann.
23 ist eine Ansicht, die eine Anzeigeeinheit eines Offline-Programmiersystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie aus 23 ersichtlich, zeigt die Anzeigeeinheit 11 ein Modell eines Roboters 13, der mit einem Werkzeug 17 versehen ist, und ein Modell eines Werkstücks W3. Das Werkzeug 17 ist in der dritten Ausführungsform ein ungefähr scheibenförmiger Schleifer. Weiterhin ist das Werkstück W in 23 eine Platte, die eine gewölbte obere Oberfläche aufweist. Im Folgenden wird eine derartige Form eines Werkstücks W „drittes Werkstück W3“ genannt.
Darüber hinaus ist 24A eine Seitenansicht eines Werkzeugs in dem Fall, in dem der Kontaktbereich des Werkzeugs gering ist. Ferner ist 24B eine Seitenansicht des Werkzeugs und Werkstücks, die in 24A gezeigt sind. In 24A ist der Kontaktbereich des Werkzeugs 17 bezogen auf das Werkstück vorab durch die Kontaktbereichsbestimmungseinheit 35 als der Kontaktbereich Z1 bestimmt. Wie dargestellt, ist der Kontaktbereich Z1 nahe dem Zentrum der Bearbeitungsfläche des Werkzeugs 17 bestimmt und ist bedeutend kleiner als das Werkzeug 17 selbst.
Wenn das Werkzeug 17 das dritte Werkstück W3 bearbeitet, muss das Werkzeug 17 einen vorbestimmten Winkel mit der zu bearbeitenden Position des dritten Werkstücks W3 bilden, zum Beispiel einen rechten Winkel. Wenn der Kontaktbereich Z1 gering ist, wie in 24B gezeigt, wird die Position/Lage des Werkzeugs 17 wenn das Werkzeug 17 das dritte Werkstück W3 bearbeitet daher automatisch aus dem Bearbeitungspfad ermittelt.
25A ist ferner eine Seitenansicht eines Werkzeugs in dem Fall, in dem der Kontaktbereich des Werkzeugs groß ist. Weiterhin ist 25B eine Seitenansicht des Werkzeugs und Werkstücks, die in 25A gezeigt sind. In 25A wird der Kontaktbereich des Werkzeugs 17 zu dem Kontaktbereich Z2 geändert, der durch die Kontaktbereichbestimmungseinheit 35 bestimmt wurde. Wie aus 25A ersichtlich, ist der Kontaktbereich Z2 als im Wesentlichen die gesamte Arbeitsfläche des Werkzeugs 17 bestimmt.
In 25B sind die Werkzeuge 17 im Zentrumsteil und in beiden Randbereichen des dritten Werkstücks W3 gezeigt. Im Zentrum des dritten Werkstücks W3 kontaktiert der Großteil des Kontaktbereichs Z2 das dritte Werkstück W3. Die Position/Lage des Werkstücks 17 wird automatisch aus dem Arbeitspfad ermittelt.
Wenn das Werkstück 17 sich nahe den Rändern des Werkstücks W3 befindet, ist der Kontaktbereich Z2 im Gegensatz dazu groß, sodass das Werkzeug 17 manchmal die Oberfläche L berührt, auf dem das dritte Werkstück W3 angeordnet ist. In der vorliegenden Erfindung berührt das Werkzeug 17 nahe den Rändern des dritten Werkstücks W3 das dritte Werkstück W3 in demjenigen Teil des Kontaktbereichs Z2, der am nächsten zu der Oberfläche L ist. Aus diesem Grund kann die Position/Lage des Werkzeugs 17 automatisch aus dem Arbeitspfad bestimmt werden und in gleicher Weise kann vermieden werden, dass das Werkzeug 17 die Fläche L beim Bearbeiten des dritten Werkstücks W3 berührt.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
In dem ersten Aspekt werden Betriebsmuster, die eine gewölbte Oberfläche oder eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die Oberflächen des Werkstücks projiziert, um einen Arbeitspfad des Werkzeugs zu erstellen. Aus diesem Grund ist der erstellte Arbeitspfad für die Form der Oberfläche des Werkstücks geeignet. Darüber hinaus kann solch ein Arbeitspfad als die Basis verwendet werden, um automatisch die Position oder Position/Lage des Werkzeugs zu ermitteln. Daher kann, sogar dann, wenn die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks einen gewölbten Abschnitt umfasst, oder wenn das Werkstück selbst zylindrisch geformt ist etc., der Arbeitspfad einfach ermittelt werden. Als Resultat davon kann die Anzahl von Schritten, welche zum Ermitteln der Position oder Position/Lage des Werkzeugs erforderlich sind, erheblich reduziert werden.
In dem zweiten Aspekt ist es möglich, die Projektionsrichtung der Betriebsmuster gemäß der Form der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks zu ändern.
In dem dritten Aspekt ist es möglich, die Dimensionen der dreidimensionalen Form zu ändern, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, oder der dreidimensionalen Form, die einen aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst. Daher ist es möglich, die dreidimensionale Form, die mit den Betriebsmustern ausgefüllt wird, gemäß der Form des Werkstücks zu ändern.
In der vierten Ausführungsform kann das Abstandsintervall der Betriebsmuster gemäß der Form der Oberfläche des Werkstücks geändert werden. Daher kann die Arbeitsdichte auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks geändert werden. Es gilt zu beachten, dass die Betriebsmuster zum Beispiel Bewegungen mit gleicher Geschwindigkeit in eine Richtung umfassen, begleitet von wiederholten pendelnden Bewegungen in andere Richtungen, die im Wesentlichen vertikal zu diesen sind.
In dem fünften Aspekt ist es möglich, die Richtungen der Betriebsmuster gemäß der Form der Oberfläche des Werkstücks zu ändern.
In dem sechsten Aspekt ist es möglich, den Arbeitspfad gemäß der Form des Werkstücks fein anzupassen.
In dem siebten Aspekt kann die Anzahl von Schritten zum Anpassen der Position oder Position/Lage eines Werkzeugmodells stark reduziert werden, wenn der Bereich, der durch die Kontaktbereichbestimmungseinheit bestimmt wurde, das Werkstückmodell kontaktieren würde.

Claims

Offline-Programmiersystem (10), das ein Programm für einen Roboter (13) einlernt, der mit einem Werkzeug versehen ist, das ein Werkstück bearbeitet, welches in einem Arbeitsraum angeordnet ist, wobei das Offline-Programmiersystem umfasst: eine virtueller-Raum-Erstellungseinheit (21), die einen virtuellen Raum erstellt, der den Arbeitsraum dreidimensional darstellt, eine Modellanordnungseinheit (22), die ein Werkstückmodell des Werkstücks, ein Robotermodell des Roboters und ein Werkzeugmodell des Werkzeugs in dem virtuellen Raum anordnet, der mit der virtueller-Raum-Erstellungseinheit erstellt wurde, eine Betriebsmusterspeichereinheit (23), die eine Mehrzahl von Arten an Betriebsmustern speichert, die aus aufeinanderfolgenden Pfaden bestehen, welche zyklische Arbeitsabläufe des Werkzeugs darstellen, eine dreidimensionale-Form-Speichereinheit (24), die eine dreidimensionale Form speichert, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, und eine dreidimensionale Form, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst, eine Betriebsmusterauswähleinheit (25), die eine Art von Betriebsmuster aus der Mehrzahl von Arten von Betriebsmustern auswählt, die in der Betriebsmusterspeichereinheit gespeichert sind, eine dreidimensionale-Form-Auswähleinheit (26), die aus der dreidimensionale-Form-Speichereinheit diejenige dreidimensionale Form auswählt, die eine gewölbte Oberfläche umfasst, oder diejenige dreidimensionale Form, die eine aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen umfasst, eine dreidimensionale-Form-Anordnungseinheit (27), welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form, die durch die dreidimensionale-Form-Auswähleinheit ausgewählt wurde, mit einer Art von Betriebsmuster ausfüllt, das durch die Betriebsmusterauswähleinheit ausgewählt wurde, und welche die dreidimensionale Form in dem virtuellen Raum anordnet, so dass die Betriebsmuster auf wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projizierbar sind, eine Arbeitspfaderstellungseinheit (28), welche die Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells projiziert, um einen Arbeitspfad des Werkzeugs zu erstellen, und eine Werkzeugpositions-/Lageermittlungseinheit (29), die den Arbeitspfad, der durch die Arbeitspfaderstellungseinheit erstellt wurde, und eine Normalenrichtung der wenigstens einen Oberfläche des Werkstückmodells als Basis verwendet, um die Position oder die Position/Lage des Werkzeugmodells automatisch zu ermitteln.
Programmiersystem gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Projektionsrichtungsbestimmungseinheit (30), die eine Projektionsrichtung der Betriebsmuster, welche die gewölbte Oberfläche oder die aufeinanderfolgende Mehrzahl von ebenen Oberflächen der dreidimensionalen Form ausfüllen, auf die wenigstens eine Oberfläche des Werkstückmodells bestimmt.
Programmiersystem gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Dimensionsänderungseinheit (31), die eine Dimension der dreidimensionalen Form ändert.
Programmiersystem gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Abstandsintervalländerungseinheit (32), die ein Abstandsintervall des zyklischen Betriebsablaufs der Betriebsmuster ändert.
Programmiersystem gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Richtungsbestimmungseinheit (33), die wenigstens eine aus einer vorwärts gerichteten Richtung und einer pendelnden Richtung des Werkzeugs bestimmt, die durch die Betriebsmuster dargestellt sind.
Programmiersystem gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Positionsänderungseinheit (34), die einen Startpunkt und einen Endpunkt der pendelnden Bewegung in den Betriebsmustern ändert.
Programmiersystem gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Kontaktbereichsbestimmungseinheit (35), die einen Kontaktbereich des Werkzeugs bestimmt, welches das Werkstück in dem virtuellen Raum kontaktiert und wobei die Werkzeugpositions-/Lageermittlungseinheit den Kontaktbereich, der durch die Kontaktbereichsvbestimmungseinheit bestimmt wurde, als Basis verwendet, um automatisch die Position oder die Position/Lage des Werkzeugmodells beim Kontaktieren des Werkstückmodells aus dem Arbeitspfad zu ermitteln.