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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Roboterbetriebssystem mit einer Vielzahl von Robotern, wobei jeder Roboter konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Betrieb auszuführen.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Ein Betriebssystem mit einer Vielzahl von Robotern, wobei jeder Roboter konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Betrieb auszuführen, ist wohlbekannt. Die
japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung (Kokai) Nr. 2003-062727 offenbart zum Beispiel eine Montagevorrichtung
1, umfassend eine Komponentenzuführstation
2, bei der ein Bediener
8 Komponenten einer vorbestimmten Förderpalette
5 zuführt; eine Komponentenmontagestation
3, bei der Montageroboter R1 und R2 die Komponenten auf der Palette
5 montieren; und eine Fördereinrichtung
4 zum Fördern der Palette
5 von der Zuführstation
2 zu der Montagestation
3.
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Des Weiteren offenbart die
japanische ungeprüfte Patentanmeldungsoffenlegung (Kokai) Nr. H05-138463 ein Verfahren zum Montieren eines Werkstücks, wobei ein Fließband
3 auf der in Flussrichtung nachgeordneten Seite einer finalen Montagestufe „S” eines Paletten-Fließbands
1 derart angeordnet ist, dass sich das Band
3 parallel zu dem Band
1 erstreckt; eine Baueinheit „N” zu dem Förderband
3 von einer Palette „P” übermittelt wird, die zu der in Flussrichtung nachgeordneten Seite über die finale Montagestufe befördert wird, so dass die Ausrichtung der Baueinheit „M” geändert wird; und ein Hilfsbetrieb für ein Werkstück, das zu montieren ist, bei einer parallelen Förderfläche „A” ausgeführt wird, bei der sich das Band
3 und das Band
1 parallel zueinander erstrecken.
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In der Montagevorrichtung der
japanischen ungeprüften Patentanmeldungsoffenlegung (Kokai) Nr. 2003-062727 sind dann, wenn die Komponenten dem Arbeitsprozess unter Verwendung des Roboters zugeführt werden, alle Komponenten auf einer Palette positioniert und die Palette wird durch die Zuführeinrichtung zugeführt, während der Roboter eine Komponente aufnimmt, die für jeden Prozess erforderlich ist, um den Montagevorgang auszuführen. Wenn jedoch verschiedene Arten oder Formen von Komponenten mittels einer Palette zugeführt werden, ist ein kreativer Ansatz erforderlich, um die Position von jeder Komponente auf der Palette zu definieren, wodurch womöglich viele Paletten erforderlich sind.
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Demgegenüber, in dem Montageverfahren der
japanischen ungeprüften Patentanmeldungsoffenlegung (Kokai) Nr. H05-138463 ist eine Zuführvorrichtung in jeder Arbeitsstufe angeordnet und wird eine erforderliche Komponente oder Schablone individuell jeder Stufe zugeführt. In einem derartigen Verfahren muss sich jedoch der Bediener über einen weiten Bereich bewegen und/oder sind womöglich viele Bediener erforderlich, um die Komponente oder die Schablone zuzuführen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Roboterbetriebssystems, das eine Vielzahl von Robotern umfasst, durch das die vorstehend beschriebenen Probleme gelöst werden und Kosten und/oder die Anzahl von Bedienern des Systems verringert werden.
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Gemäß der Erfindung wird ein Betriebssystem vorgesehen, das eine Vielzahl von Betriebseinheiten umfasst, wobei jede Betriebseinheit einen Roboter aufweist, der konfiguriert ist, um einen vorbestimmten Betrieb auszuführen, wobei das Betriebssystem umfasst: eine Komponentenzuführeinheit, die eine Komponente zu jeder Betriebseinheit zuführt; und eine Komponentenbeförderungsvorrichtung, die die eine Komponentenzuführeinheit und jede Betriebseinheit verbindet und die Komponente, die von der einen Komponentenzuführeinheit zugeführt ist, zu jeder Betriebseinheit befördert.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Komponentenzuführeinheit einen Zuführroboter, der betrieben wird unter Verwendung von zuvor gespeicherten Positionsinformationen, wobei der Zuführroboter konfiguriert ist, um eine Komponente zu der Komponentenbeförderungsvorrichtung zu transferieren.
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Der Zuführroboter kann einen visuellen Sensor umfassen und der Zuführroboter kann betrieben werden durch Korrigieren der gespeicherten Positionsinformationen auf der Grundlage von Informationen aus dem visuellen Sensor.
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Als bevorzugte Beispiele für die Komponentenbeförderungsvorrichtung können ein luftbetriebener Gleiter, ein servobetriebener Gleiter, ein Gleiter, der durch einen Linearmotor angetrieben ist, oder ein Förderband verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Roboterbetriebssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Draufsicht des Roboterbetriebssystems gemäß 1; und
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3 eine perspektivische Ansicht eines Roboterbetriebssystems gemäß einem zweitem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Roboterbetriebssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und 2 zeigt eine Draufsicht desselben. Ein Roboterbetriebssystem 10 umfasst eine Komponentenzuführeinheit 12; eine Vielzahl von (drei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) Betriebseinheiten 14a, 14b und 14c; und Komponentenbeförderungsvorrichtungen 16a, 16b und 16c, die jeweils die Betriebseinheiten 14a, 14b und 14c mit der Komponentenzuführeinheit 12 verbinden und jeweils eine Komponente zu den Betriebseinheiten 14a, 14b und 14c befördern. Konkret sind die Komponentenzuführeinheit 12 und die Betriebseinheit 14a durch die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16a verbunden, sind die Komponentenzuführeinheit 12 und die Betriebseinheit 14b durch die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16b verbunden, und sind die Komponentenzuführeinheit 12 und die Betriebseinheit 14 durch die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16c verbunden.
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Die Komponentenzuführeinheit 12 ist eingerichtet, um eine Komponente zu jeder der Betriebseinheiten 14a, 14b und 14c zuzuführen. Die Komponentenzuführeinheit 12 umfasst Paletten 18a, 18b und 18c, auf denen Komponenten angelegt sind, die in jeweiligen Betriebseinheiten verwendet werden, und zumindest einen (einen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) Zuführroboter 22 zur Entnahme von Komponenten 20a, 20b und 20c von den Paletten (vgl. 2) und zum Transferieren der Komponenten zu der entsprechenden Beförderungsvorrichtung. Konkret ist der Zuführroboter 22 ein Mehrgelenksroboter mit sechs Achsen und weist eine Roboterhand 24 auf, die konfiguriert ist, um jede Komponente zu greifen oder zu halten. Der Roboter 22 kann eine Komponente greifen oder halten, die auf der Palette positioniert ist, die um den Roboter herum befindlich sind, auf der Grundlage von zuvor gespeicherten Positionsinformationen von jeder Komponente auf der Palette, und kann die Komponente zu irgendeiner der Komponentenbeförderungsvorrichtungen 16a, 16b und 16c transferieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel behandeln die Betriebseinheiten 14a, 14b und 14c jeweils die Komponenten 20a, 20b und 20c, und werden die Komponenten 20a, 20b und 20c jeweils durch die Komponentenbeförderungsvorrichtungen 16a, 16b und 16c befördert.
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Die Komponentenzuführeinheit 12 kann einen visuellen Sensor 26 zur Erfassung der Position und Ausrichtung von jeder Komponente auf den Paletten 18a, 18b und 18c aufweisen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der visuelle Sensor 26 eine Kamera auf, die auf einem beweglichen Abschnitt des Roboters 22 (zum Beispiel einem Frontende eines Roboterarms 28) derart angeordnet ist, dass der visuelle Sensor ein Bild von jeder Komponente auf der Palette (oder der gesamten Palette) aufgrund der Bewegung von jeder Achse des Roboters 22 erlangen kann. Das erlangte Bild wird durch einen (nicht gezeigten) Bildsensor verarbeitet, wodurch die Position und die Ausrichtung von jeder Komponente auf der Palette bestimmt werden können. Ein Erfassungsergebnis, das derart erlangt wurde, kann verwendet werden, um die vorstehend beschriebenen Positionsinformationen zu korrigieren, wodurch der Roboter 22 die Komponenten präziser entnehmen kann.
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Wenn der visuelle Sensor 26 verwendet wird, können verschiedene Komponenten zufällig auf der Palette befindlich sein. In diesem Fall nimmt der visuelle Sensor 26 ein Bild der gesamten Palette auf, wird das erlangte Bild verarbeitet und werden die Position und die Ausrichtung von jeder Komponente auf der Palette erfasst, wodurch der Roboter 22 die Komponenten auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses entnehmen kann.
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Die Betriebseinheit 14a weist zumindest einen (einen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) Betriebsroboter 30a auf, der konfiguriert ist, um einen Betrieb (maschinelle Bearbeitung, Schweißen oder Montage usw.) bezüglich der Komponente 20a durchzuführen, die durch die Beförderungsvorrichtung 16a befördert wurde. Zudem kann die Betriebseinheit 14a einen Arbeitstisch 32a aufweisen, auf dem die Komponente 20a aus der Beförderungsvorrichtung 16a positioniert wird, wodurch der Betriebsroboter 30a einen vorbestimmten Betrieb hinsichtlich der Komponente auf dem Arbeitstisch 32a durchführen kann. Des Weiteren kann der Betriebsroboter 30a mit einem visuelle Sensor 34a versehen sein, der eine Funktion äquivalent zu dem visuellen Sensor 26 wie vorstehend beschrieben aufweist, wodurch die Position und Ausrichtung der Komponente, die durch die Beförderungsvorrichtung 16a befördert und auf dem Arbeitstisch 32a positioniert wurde, durch den visuellen Sensor 34a erfasst werden können.
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In ähnlicher Weise weist die Betriebseinheit 14b zumindest einen (einen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) Betriebsroboter 30b auf, der konfiguriert ist, um einen Betrieb (maschinelle Bearbeitung, Schweißen oder Montage usw.) bezüglich der Komponente 20b durchzuführen, die durch die Beförderungsvorrichtung 16b befördert wurde. Zudem kann die Betriebseinheit 14b einen Arbeitstisch 32b aufweisen, auf dem die Komponente 20b aus der Beförderungsvorrichtung 16b positioniert wird, wodurch der Betriebsroboter 30b einen vorbestimmten Betrieb hinsichtlich der Komponente auf dem Arbeitstisch 32b durchführen kann. Des Weiteren kann der Betriebsroboter 30b mit einem visuellen Sensor 34b versehen werden, der eine Funktion äquivalent zu dem visuellen Sensor 26 wie vorstehend beschrieben aufweist, wodurch die Position und Ausrichtung der Komponente, die durch die Beförderungsvorrichtung 16b befördert und auf dem Arbeitstisch 32b positioniert wurde, durch den visuellen Sensor 34b erfasst werden können.
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In ähnlicher Weise weist die Betriebseinheit 14c zumindest einen (einen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) Betriebsroboter 30c auf, der konfiguriert ist, um einen Betrieb (maschinelle Bearbeitung, Schweißen oder Montage usw.) bezüglich der Komponente 20c durchzuführen, die durch die Beförderungsvorrichtung 16c befördert wurde. Zudem kann die Betriebseinheit 14c einen Arbeitstisch 32c aufweisen, auf dem die Komponente 20c aus der Beförderungsvorrichtung 16c positioniert wird, wodurch der Betriebsroboter 30c einen vorbestimmten Betrieb hinsichtlich der Komponente auf dem Arbeitstisch 32c durchführen kann. Des Weiteren kann der Betriebsroboter 30c mit einem visuellen Sensor 34c versehen sein, der eine Funktion äquivalent zu dem visuellen Sensor 26 wie vorstehend beschrieben aufweist, wodurch die Position und Ausrichtung der Komponente, die durch die Beförderungsvorrichtung 16c befördert und auf dem Arbeitstisch 32c positioniert wurde, durch den visuellen Sensor 34c erfasst werden können.
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Die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16a ist konfiguriert, um die Betriebseinheit 14a mit der Komponentenzuführeinheit 12 zu verbinden, und um die Komponente 20a, die von der Komponentenzuführeinheit zugeführt ist, zu der Betriebseinheit 14a zu befördern. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16a ein Förderband. Das Förderband wird insbesondere durch zwei lineare Förderbänder 36a und 38a gebildet, wobei deren Längsrichtungen im Allgemeinen lotrecht aufeinander stehen.
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In ähnlicher Weise ist die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16b konfiguriert, um die Betriebseinheit 14b mit der Komponentenzuführeinheit 12 zu verbinden, und um die Komponente 20b, die von der Komponentenzuführeinheit zugeführt ist, zu der Betriebseinheit 14b zu befördern. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16b ein Förderband. Das Förderband wird insbesondere durch zwei lineare Förderbänder 36b und 38b gebildet, wobei deren Längsrichtungen im Allgemeinen lotrecht aufeinander stehen.
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Die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16c ist konfiguriert, um die Betriebseinheit 14c mit der Komponentenzuführeinheit 12 zu verbinden, und um die Komponente 20c, die von der Komponentenzuführeinheit zugeführt ist, zu der Betriebseinheit 14c zu befördern. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Komponentenbeförderungsvorrichtung 16c eine Fördereinrichtung, wie ein Förderband oder ein Walzenband. Die Fördereinrichtung wird insbesondere durch zwei lineare Fördereinrichtungen 36c und 38c gebildet, wobei deren Längsrichtungen im Allgemeinen lotrecht aufeinander stehen.
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Wenn die Komponentenbeförderungsvorrichtung durch die Fördereinrichtung wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet wird, können die linearen Fördereinrichtungen kombiniert werden, um zum Beispiel eine L-Form auszubilden, wie vorstehend beschrieben. Deshalb kann die Komponente in einer beliebigen Richtung befördert oder zugeführt werden, wodurch ein flexibles Betriebssystem bei niedrigen Kosten gebildet werden kann, entsprechend der Positionsbeziehung zwischen der Komponentenzuführeinheit und jeder Betriebseinheit.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Komponentenzuführeinheit 12 und die Betriebseinheiten 14a, 14b und 14c voneinander mithilfe von Sicherheitszäunen 40, 42a, 42b und 42c usw. getrennt. Diese Zäune sind jedoch für die Erfindung nicht wesentlich.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Roboterbetriebssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In einem Roboterbetriebssystem 10' des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Konfiguration der Komponentenzuführvorrichtung von jenem des ersten Ausführungsbeispiels verschieden. Demgegenüber, da die anderen Elemente (d. h. eine Komponentenzuführeinheit 12 und die Vielzahl von (drei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel) Betriebseinheiten 14a, 14b und 14c) dieselben wie in dem ersten Ausführungsbeispiel sein können, wird eine ausführliche Beschreibung derer ausgelassen werden.
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Eine Komponentenbeförderungsvorrichtung 44a in dem zweiten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die Betriebseinheit 14a mit der Komponentenzuführeinheit 12 zu verbinden, und um die Komponente 20a, die von der Komponentenzuführeinheit zugeführt wurde, zu der Betriebseinheit 14 zu befördern. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Komponentenbeförderungsvorrichtung 44a ein Gleiter, wie ein Linearschlitten, der im Einzelnen eine lineare Schiene 46a und einen beweglichen Tisch 48a aufweist, der auf der Schiene 46a beweglich ist. Aufgrund eines derartigen Aufbaus, wenn der bewegliche Tisch 48a bei einem Ende der Schiene 46a nahe der Komponentenzuführeinheit 12 positioniert ist, kann eine Reihe von Betrieben (d. h. der Zuführroboter 22 lokalisiert die Komponente 20a auf dem beweglichen Tisch 48a; der bewegliche Tisch 48a wird zu einem Ende der Schiene 46a nahe der Betriebseinheit 14a bewegt; und der Roboter 30a führt einen vorbestimmten Betrieb aus) ausgeführt werden.
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In ähnlicher Weise ist eine Komponentenbeförderungsvorrichtung 44b konfiguriert, um die Betriebseinheit 14b mit der Komponentenzuführeinheit 12 zu verbinden, und um die Komponente 20b, die von der Komponentenzuführeinheit zugeführt ist, zu der Betriebseinheit 14b zu befördern. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Komponentenbeförderungsvorrichtung 44b ein Gleiter, wie ein Linearschlitten, der im Einzelnen eine lineare Schiene 46b und einen beweglichen Tisch 48b aufweist, der auf der Schiene 46b beweglich ist. Aufgrund eines derartigen Aufbaus, wenn der bewegliche Tisch 48b bei einem Ende der Schiene 46b nahe der Komponentenzuführeinheit 12 positioniert ist, kann eine Reihe von Betrieben (d. h. der Zuführroboter 22 lokalisiert die Komponente 20b auf dem beweglichen Tisch 48b; der bewegliche Tisch 48b wird zu einem Ende der Schiene 46b nahe der Betriebseinheit 14b bewegt; und der Betriebsroboter 30b führt einen vorbestimmten Betrieb aus) ausgeführt werden.
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In ähnlicher Weise ist die Komponentenbeförderungsvorrichtung 44c in dem zweiten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um die Betriebseinheit 14c mit der Komponentenzuführeinheit 12 zu verbinden, und um die Komponente 20c, die von der Komponentenzuführeinheit zugeführt ist, zu der Betriebseinheit 14c zu befördern. In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Komponentenzuführvorrichtung 44c ein Gleiter, wie ein Linearschlitten, der im Einzelnen eine lineare Schiene 46c und einen beweglichen Tisch 48c aufweist, der auf der Schiene 46c beweglich ist. Aufgrund einer derartigen Konfiguration, wenn der bewegliche Tisch 48c bei einem Ende der Schiene 46c nahe der Komponentenzuführeinheit 12 positioniert wird, kann eine Reihe von Betrieben (d. h. der Zuführroboter 22 lokalisiert die Komponente 20c auf dem beweglichen Tisch 48c; der bewegliche Tisch 48c wird zu einem Ende der Schiene 46c nahe der Betriebseinheit 14c bewegt; und der Betriebsroboter 30c führt einen vorbestimmten Betrieb aus) ausgeführt werden.
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Als jeder lineare Gleiter, die vorstehend beschrieben sind, kann zum Beispiel ein luftbetriebener Gleiter, ein servobetriebener Gleiter oder ein Gleiter verwendet werden, der durch einen Linearmotor angetrieben wird. Wenn der luftbetriebene Gleiter verwendet wird, kann der lineare Gleiter bei niedrigen Kosten ausgebildet werden. Wenn der servobetriebene Gleiter verwendet wird, kann der Gleiter die Komponente schnell und präzise befördern. Andernfalls, wenn der Gleiter verwendet wird, der durch den Linearmotor angetrieben wird, kann der lineare Gleiter die Komponente schnell und präzise befördern, und kann des Weiteren das Betriebsgeräusch des Gleiters verringert werden.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen können unterschiedliche Komponenten zu jeweiligen Betriebseinheiten zugeführt werden, und können die jeweiligen Betriebseinheiten verschiedene Betriebe ausführen. Es kann jedoch die gleiche Komponente jeder Betriebseinheit zugeführt werden, und jede Betriebseinheit kann den gleichen Betrieb ausführen. In jedweden Fall ist es bevorzugt, dass die Betriebseinheiten voneinander mittels Sicherheitszäunen usw. getrennt sind, so dass die Bewegung eines Roboters nicht die Bewegung eines anderen Roboters beschränkt oder mit dieser interferiert.
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Gemäß der Erfindung, durch Verbinden einer Komponentenzuführeinheit und jeder Betriebseinheit mittels der Komponentenbeförderungsvorrichtung, kann die Komponente vielen Einheiten mit weniger Bedienern zugeführt werden. Des Weiteren, da die Komponenten individuell und sequenziell befördert werden können, kann eine Palette für die Komponenten vereinfacht werden.
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Durch Ausführen des Zuführvorgangs bei der Komponentenzuführeinheit unter Verwendung eines Zuführroboters können die Mannstunden verringert werden, die für den Zuführvorgang erforderlich sind.
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Durch Ausführen des Zuführvorgangs bei der Komponentenzuführeinheit unter Verwendung eines intelligenten Roboters mit einem visuellen Sensor kann eine Vorrichtungs- oder Arbeitslast, die erforderlich ist, um die Komponente präzise auf der Palette zu positionieren, beseitigt oder verringert werden.
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Der Zuführvorgang der Komponente von der Komponentenzuführeinheit zu jeder Betriebseinheit kann mittels einer konventionellen Vorrichtung ausgeführt werden, wie eines linearen Gleiters oder eines Förderbands.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003-062727 [0002, 0004]
- JP 05-138463 [0003, 0005]
