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VERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-273420 , eingereicht am 27. Dezember 2013, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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FACHGEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen mit einer Auftragsvorrichtung verbundenen Roboter, der ein Auftragsmaterial auf ein Auftragsobjekt aufträgt, ein Robotersteuerverfahren und ein Robotersteuerprogramm.
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HINTERGRUND
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Ein mit einer Auftragsvorrichtung der Art eines Spenders oder einer Sprühdüse verbundener Roboter vom Auftischgerätetyp wurde beispielsweise als ein Gerät vorgeschlagen, das ein Auftragsmaterial, etwa eine Flüssigkeit oder ein Pulver, auf ein Auftragsobjekt, etwa einen Untergrund, aufträgt. Ein Auftragsmaterial wird durch Steuerung eines Schrittmotors etc. aus einem Vorratsbehälter, der das Auftragsmaterial bevorratet, einer Auftragseinheit, wie etwa einer Düse der Auftragsvorrichtung, zugeführt. Der Roboter weist einen Halter auf, der die Auftragseinheit der Auftragsvorrichtung hält, und trägt das Auftragsmaterial, das aus dem Vorratsbehälter zugeführt wurde, auf das Auftragsobjekt auf, während die Auftragseinheit bewegt wird.
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Unter derartigen Robotern sind manche Roboter mit einer Lötvorrichtung oder Klebstoffauftragsvorrichtung als Auftragsvorrichtung verbunden. Wenn beispielsweise eine Lötvorrichtung mit einem Roboter verbunden ist, hält und bewegt der Roboter eine Spitze, die die Auftragseinheit der Lötvorrichtung ist. In diesem Fall wird durch Steuerung eines Schrittmotors Lot, das in einem Vorratsbehälter bevorratet wird, der Spitze zugeführt. Der Roboter führt eine Lötarbeit aus, während er die Spitze bewegt und trägt eine geeignete Lotmenge auf das Auftragsobjekt auf.
- Patentschrift 1: JP 2002-066965 A
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Nun ist in der Auftragstechnik die Oberflächenbeschaffenheit eines Auftragsobjektes, auf das ein Auftragsmaterial aufgetragen wurde, von Bedeutung. Die Oberflächenbeschaffenheit wird hervorragend, wenn die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial auf einem konstanten Betrag pro festgelegter Einheitslänge gehalten wird. Wenn daher die Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Halters des Roboters wechselt, ist erforderlich, die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial der Auftragsvorrichtung entsprechend anzupassen. Die Änderungspunkte der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters des Roboters umfassen einen Auftragsbeginnpunkt und einen Auftragsendepunkt. Der Halter des Roboters wird derart gesteuert, dass er nach dem Fortbewegungsbeginn allmählich beschleunigt wird und allmählich reduziert wird, wenn er sich dem Endpunkt nähert.
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Wenn das Auftragsmaterial in einem Eckbereich des Auftragsobjektes aufgetragen wird, ist es schwierig, die Ecke zu umrunden, ohne die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters des Roboters zu ändern. Wenn daher beispielsweise der Weg der Halterfortbewegung zum Eckpunkt der Ecke als Weg längs der X-Achse gesetzt wird und ein Weg im rechten Winkel zum Weg längs der X-Achse, auf dem sich der Halter bewegt, nachdem er den Eckpunkt erreicht hat, als Weg längs der Y-Achse gesetzt wird, wird die folgende Steuerung ausgeführt. Auf dem Weg längs der X-Achse wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit allmählich reduziert und nachdem der Halter den Eckpunkt erreicht hat, wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit allmählich auf dem Weg längs der Y-Achse erhöht und kehrt zur Geschwindigkeit vor Erreichen der Ecke zurück. Durch Ausführung der Steuerung, die die Fortbewegungsgeschwindigkeit in der oben beschriebenen Weise ändert, kann ein Zielweg durchlaufen werden.
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In diesem Fall wird die Zufuhrmenge des Auftragsmaterials in der mit dem Roboter verbundenen Auftragsvorrichtung durch eine Steuereinheit der Auftragsvorrichtung gesteuert. Das bedeutet, dass die Auftragsvorrichtung unabhängig von der Steuerung des Roboters gesteuert wird. Um die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Längeneinheit konstant zu halten ist erforderlich, die Zufuhrmenge der Auftragsvorrichtung mit einer Änderung der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters des Roboters zu synchronisieren, die Einstellarbeit ist jedoch unangenehm und die Synchronisation der Fortbewegungsgeschwindigkeit mit der Zufuhrmenge ist unpraktisch.
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Daher wird in den herkömmlichen Techniken eine Konstruktion verwendet, in der die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Roboterhalters geändert wird, während eine konstante Zufuhrmenge durch die Auftragsvorrichtung aufrechterhalten wird. Daher steigt in einem Bereich, in dem die Geschwindigkeit des Halters verringert wird und in einem Bereich, in dem der Halter vorübergehend anhält, die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial, so dass das aufgetragene Auftragsmaterial zu dick wird oder sich eine Klumpenstelle des Auftragsmaterials bildet. Dementsprechend wird eine Änderung der Fortbewegungsgeschwindigkeit durch allmähliches Abbremsen der Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der X-Achse und durch allmähliche Erhöhung der Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der Y-Achse minimisiert. In diesem Fall wird der Halter jedoch derart bewegt, dass er eine Kreisfortbewegung ausführt, und daher kann ein Zielweg nicht präzise erreicht werden. Außerdem wird, auch wenn die Klumpenstellen des Auftragsmaterials vermieden werden, das aufgetragene Auftragsmaterial zu dick, was zu einem Problem bei der Qualität des Auftragsobjekts führt.
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Die vorliegende Offenbarung ist gemacht worden, um den oben erwähnten Problemen der herkömmlichen Techniken Abhilfe zu schaffen, und die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, einen Roboter zu schaffen, ein Robotersteuerungsverfahren und ein Robotersteuerungsprogramm, die einen Zielweg präzise realisieren können und die das Auftreten von Klumpenstellen des Auftragsmaterials vermeiden können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, wird ein Roboter mit einer Auftragsvorrichtung verbunden, die einen Vorratsbehälter aufweist, der ein Auftragsmaterial bevorratet und eine Auftragseinheit, die das Auftragsmaterial auf ein Auftragszielobjekt aufträgt und das Auftragsmaterial aus dem Vorratsbehälter der Auftragseinheit mit Hilfe eines Motors zuführt, und der Roboter umfasst: einen Halter, der die Auftragseinheit relativ zum Auftragsobjekt bewegt, einen Zufuhrmengenregler, der die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial durch die Auftragsvorrichtung anpasst und einen Fortbewegungsgeschwindigkeitsregler, der die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters anpasst, wobei der Zufuhrmengenregler einen Impulsratenrechner aufweist, der eine Befehlsimpulsrate für den Motor berechnet.
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Der Impulsratenrechner kann die Befehlsimpulsrate für den Motor aus der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters berechnen, eine durch den Motor pro Impuls zugeführte Menge an Auftragsmaterial, und eine Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro vorab festgelegter Einheitsarbeitslänge.
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Der Fortbewegungsgeschwindigkeitsregler kann die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters entsprechend einem Weg ändern und der Impulsratenrechner kann in der Folge die Befehlsimpulsrate für den Motor auf der Grundlage der sich ändernden Fortbewegungsgeschwindigkeit berechnen. Die Auftragsvorrichtung kann eine Lotzufuhrvorrichtung sein oder eine Auftragsvorrichtung für Befestigungsmittel.
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Die vorliegende Offenbarung kann die Form eines Verfahrens zur Ausführung der Funktionen der jeweiligen oben erläuterten Komponenten durch einen Computer oder einen elektronischen Schaltkreis annehmen, und eines Programms, das einen Computer dazu veranlasst, die oben erläuterten Funktionen auszuführen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Roboter, ein Robotersteuerungsverfahren und ein Robotersteuerungsprogramm zu schaffen, die einen Zielweg präzise realisieren und die das Auftreten von Klumpenstellen des Auftragsmaterials vermeiden können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein erläuterndes Schema, das einen allgemeinen Beispielaufbau eines Roboters nach einer ersten Ausführungsform darstellt;
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2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Beispielsteuervorrichtung des Roboters der ersten Ausführungsform zeigt;
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3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das Beispiele für einen Fortbewegungsgeschwindigkeitsregler und einen Zufuhrmengenregler zeigt;
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4A bis 4C sind Diagramme, die ein Beispiel für einen Auftrag durch einen herkömmlichen Roboter zeigen, und 4A zeigt einen Weg, den eine Auftragseinheit auf einem Auftragsobjekt durchläuft, 4B zeigt einen Graphen, der die Fortbewegungsgeschwindigkeit in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse darstellt, und 4C zeigt, wie ein Auftragsmaterial aufgetragen wird;
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5A bis 5C sind Diagramme, die ein Beispiel für einen Auftrag durch einen herkömmlichen Roboter zeigen, und 5A zeigt einen Weg, den eine Auftragseinheit auf einem Auftragsobjekt durchläuft, 5B zeigt einen Graphen, der die Fortbewegungsgeschwindigkeit in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse darstellt, und 5C zeigt, wie ein Auftragsmaterial aufgetragen wird;
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6A bis 6C sind Diagramme, die ein Beispiel für einen Auftrag durch den Roboter der ersten Ausführungsform zeigen, und 6A zeigt einen Weg, den eine Auftragseinheit auf einem Auftragsobjekt durchläuft, 6B zeigt einen Graphen, der die Fortbewegungsgeschwindigkeit in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse darstellt, und 6C zeigt, wie ein Auftragsmaterial aufgetragen wird; und
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7A und 7B sind erläuternde Schemata, die eine Beispielauftragsvorrichtung zeigen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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[1. Ausführungsform]
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt. In der folgenden Beschreibung wird ein Roboter als Auftischgerät erläutert, die vorliegende Erfindung ist jedoch auf den Aufbau verschiedener Roboter anwendbar, etwa einen rechtwinkligen Typ, einen horizontalen Mehrfugentyp oder einen vertikalen Mehrfugentyp. Außerdem kann als mit dem Roboter verbundene Auftragsvorrichtung beispielsweise eine Lotzufuhrvorrichtung oder eine Klebstoffauftragsvorrichtung, die flüssiges oder pulverförmiges Auftragsmaterial aufträgt, verwendet werden. 1 zeigt als ein Beispiel dieser Ausführungsform, einen Auftischroboter A, der mit einer Lotzufuhrvorrichtung als Auftragsvorrichtung verbunden ist.
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(1) Auftragsvorrichtung
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Als Erstes wird eine mit dem Roboter A verbundene Auftragsvorrichtung B erläutert. Wenn die Auftragsvorrichtung B eine Lotzufuhrvorrichtung ist, umfasst die Auftragsvorrichtung B einen Vorratsbehälter B1, der einen Lotdraht als Auftragsmaterial bevorratet, und eine Auftragseinheit B2, die das Lot auf ein Auftragsobjekt aufträgt. Die Auftragsvorrichtung B führt den Lotdraht aus dem Vorratsbehälter B1 der Auftragseinheit B2 mit Hilfe eines Zuführmotors, wie etwa eines Schrittmotors (nicht dargestellt), zu. In Übereinstimmung mit dem Aufbau der zu verwendenden Auftragsvorrichtung B wird also eine Lotmenge pro Impuls, die durch den Zuführmotor, der durch ein Signal veranlasst wird, zugeführt wird, vorab festgelegt. Ein Beispiel einer Auftragseinheit B2 ist ein Lötkolben oder eine Laserheizvorrichtung.
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(2) Roboter
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Der mit der Auftragsvorrichtung B verbundene Roboter A umfasst einen Arbeitstisch A1, einen Haltepfosten A2, einen horizontalen Arm A3, eine Fortbewegungseinheit A4 für die Richtung der Y-Achse, eine Halterung A5 und einen Schiebetisch A6. Der Arbeitstisch A1 ist ein Tisch, der über eine Oberseite verfügt, die als im Wesentlichen rechteckige Ebene ausgebildet ist, und ein Auftragsobjekt trägt. In der folgenden Erklärung ist die Seite des Arbeitstisches A1 als eine niedrigere Seite definiert, und wird die vertikale Anordnung erklärt. Der Arbeitstisch A1 ist mit dem aufragenden Haltepfosten A2 in Form eines quadratischen Pfostens versehen. Der horizontale Arm A3, der sich in einer zum Tragpfosten rechtwinkligen Richtung erstreckt, ist auf dem Tragpfosten A2 vorgesehen.
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Der horizontale Arm A3 ist mit der Fortbewegungseinheit in Richtung der Y-Achse A4 versehen, die die horizontale Richtung ist. Die Fortbewegungseinheit in Richtung der Y-Achse A4 bewegt den horizontalen Arm A3 in Richtung der Y-Achse durch die Antriebskraft eines Fortbewegungsmotors A3 in Richtung der Y-Achse, bei dem es sich um einen Schrittmotor (nicht dargestellt) handelt. In 1 ist die Fortbewegungseinheit in Richtung der Y-Achse A4 nach ausgeführter Fortbewegung durch Doppelpunkt-Linien dargestellt. Die Halterung A5 ist unter der Fortbewegungseinheit in Richtung der Y-Achse A4 vorgesehen.
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Die Halterung A5 ist eine Struktur, die die Auftragseinheit B2 der Auftragsvorrichtung B hält. Die Halterung A5 bewegt sich gemeinsam mit der Fortbewegungseinheit in Richtung der Y-Achse A4 in Richtung der Y-Achse. Außerdem ist die Halterung A5 mit einem Motor zur Fortbewegung in Richtung der Z-Achse (nicht dargestellt) versehen und also in Richtung der Z-Achse beweglich, d. h. in vertikaler Richtung. Entsprechend dem oben erläuterten Aufbau bewegt die Halterung A5 die Auftragseinheit B2 relativ zum Auftragsobjekt. Zusätzlich kann eine θ-Achsen-Bewegungseinheit, die die Auftragseinheit B2 dreht, vorgesehen werden.
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Ein Schiebetisch A6, auf dem das Auftragsobjekt angeordnet ist, ist auf der oberen Seite des Arbeitstisches A1 vorgesehen. Der Schiebetisch A6 ist in Richtung der X-Achse auf dem Arbeitstisch A1 durch die Antriebskraft eines Fortbewegungsmotors für die Richtung der X-Achse beweglich, bei dem es sich um einen Schrittmotor (nicht dargestellt) handelt, der das auf der oberen Seite angeordnete Auftragsobjekt in Richtung der X-Achse bewegt. Dies bedeutet, dass der Schiebetisch A6 Teil eines Halters ist, der die Auftragseinheit B2 relativ zum Auftragsobjekt bewegt.
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(3) Robotersteuerungsvorrichtung
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Der Roboter A mit dem oben erläuterten Aufbau umfasst eine Steuervorrichtung, die im Funktionsblockdiagramm der 2 dargestellt ist. Diese Steuervorrichtung weist eine Steuereinheit 11 auf, einen Robotersteuerprogrammspeicher 12, einen Bedienungsblock 13, einen Bildschirm 14, einen Zwischenspeicher 15, einen Punktfolgespeicher 16, einen Befehlsfolgespeicher 17, eine Bestimmungseinheit für die Fortbewegungsgeschwindigkeit 18 und einen Zufuhrmengenregler 19. In dieser Ausführungsform wird der Roboter A mit Hilfe einer „CP”-Steuerung gesteuert. Das bedeutet, dass auf einem Weg zwischen festgelegten Stellen kontinuierlich kompensierende Strecken mit einer Vielzahl von Punkten vorgesehen werden und die Auftragseinheit B2 derart gesteuert wird, dass sie sich in einer Richtung bewegt, die die einzelnen Punkte linear miteinander verbindet.
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Die Steuereinheit 11 ist eine Zentraleinheit, die im Wesentlichen einen Mikrocomputer umfasst und den Roboter vollständig steuert. Der Robotersteuerprogrammspeicher 12 ist eine Datenverarbeitungseinheit, die ein Steuerprogramm zur Steuerung des Roboters A speichert. Die Steuereinheit 11 führt Eingabevorgänge, Anzeige, Speicherung, Motoransteuerung und Signaleingang/-ausgabe in Übereinstimmung mit dem Steuerprogramm aus, das im Robotersteuerprogrammspeicher 12 gespeichert ist.
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Die Bedienungseinheit 13 weist eine Eingabevorrichtung, wie etwa eine Tastatur, auf und Hardware und Software zur Unterrichtung, und dient der Eingabe eines Programms des Roboters und der Daten dafür. Der Bedienungsblock 13 ist auch eine Vorrichtung, die einem Bediener erlaubt, eine Änderung eines Einstellwertes einzugeben, wie etwa der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters des Roboters A, und der Zufuhrmenge an Auftragsmaterial der Auftragsvorrichtung B. Der Bildschirm 14 ist beispielsweise eine LCD-Anzeigevorrichtung und zeigt den Einstellwert und den Eingabestatus des Bedienungsblocks 13 an.
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Der Zwischenspeicher 15 ist ein so genannter Speicher und speichert vorübergehend Informationen, die benötigt werden, wenn die Steuereinheit 11 einen Steuerbefehl ausgibt. Der Punktfolgespeicher 16 speichert einen Punkt, an den das Auftragsobjekt gebracht wird, und eine Arbeit, die an diesem Punkt ausgeführt wird. Der Punktfolgespeicher 16 speichert den Punkt, an dem der Roboter eine Arbeit ausführt, als X-, Y-, Z-Koordinaten.
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Der Befehlsfolgespeicher 17 speichert als Punkt-Arbeits-Nummer eine Nummer, die Befehle für Arbeiten angibt, die von der Auftragseinheit B2 ausgeführt werden sollen, die der Halter A5 hält. Der Arbeitsbefehl dient dazu, den Roboter anzuweisen, eine Arbeit auszuführen, und umfasst verschiedene Arbeitsbefehle, wie etwa Auftragsarbeit und Lötarbeit. Hinsichtlich der Arbeitsbefehle werden zu mehreren Zeitpunkten, etwa bevor die Auftragseinheit B2 sich an einen Punkt begibt, während die Auftragseinheit B2 sich an einen Punkt begibt und nachdem die Auftragseinheit B2 einen Punkt erreicht hat, auszuführende Arbeitsbefehle eingestellt und gespeichert. Außerdem kann der Arbeitsbefehl durch Zuordnung zu einer Nummer gespeichert werden.
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Die Bestimmungseinheit für die Fortbewegungsgeschwindigkeit 18 ist eine Datenverarbeitungseinheit, die die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters festlegt und weist, wie in 3 dargestellt ist, einen Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a und einen Ermittler der Motoransteuerungsbedingung 18b. Der Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a speichert die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters, der die Auftragseinheit B2 relativ zum Auftragsobjekt zwischen Punkten bewegt. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit kann für den gesamten Weg einen festgelegten Betrag haben oder so eingestellt werden, dass sie zwischen Punkten geändert wird. Im Falle eines Weges, der mit konstanter Geschwindigkeit durchlaufen werden kann, ist ein fester Wert vorzuziehen. Dagegen ist im Fall eines komplexen Weges, der einen Eckenbereich etc. einschließt, vorzuziehen, die Fortbewegungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Weg zu ändern.
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Der Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a kann die Fortbewegungsgeschwindigkeit zugeordnet zu einem Intervall speichern, das ein Zwischenraum zwischen Punkten ist. Jeder Punkt kann in X- und Y-Koordinaten ausgedrückt werden. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit kann im Voraus gespeichert werden oder es kann eine Fortbewegungsgeschwindigkeit, die über den Bedienungsblock 13 eingegeben wird, gespeichert werden. Der Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a gibt die Fortbewegungsgeschwindigkeit zwischen Punkten an den Ermittler der Motoransteuerungsbedingung 18b und an einen Ermittler der Zufuhrmotoransteuerungsbedingung 19c aus, der später besprochen wird.
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Der Ermittler der Motoransteuerungsbedingung 18b ist eine Datenverarbeitungseinheit, die den Motoransteuerungswert derart bestimmt, dass eine gewünschte Fortbewegungsgeschwindigkeit entsprechend einem Signal vom Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a erreicht wird. Die vom Ermittler der Motoransteuerungsbedingung 18b ermittelte Motoransteuerungsbedingung wird an einen Motoransteuerungsregler 21a ausgegeben, der später mit der Steuereinheit 11 beschrieben wird.
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Der Zufuhrmengenregler 19 ist eine Datenverarbeitungseinheit, die die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial der Auftragsvorrichtung B anpasst, und weist, wie in 3 dargestellt, einen Zufuhrmengenspeicher 19a auf, einen Impulszufuhrmengenspeicher 19b und den Ermittler der Zufuhrmotoransteuerungsbedingung 19c. Der Zufuhrmengenspeicher 19a speichert die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitsarbeitslänge. Die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitsarbeitslänge ist ein vom Bediener eingestellter Wert. Es ist eine Menge des Auftragsmaterials bezogen auf eine gegebene Länge, wie beispielsweise 2 μl/mm. Die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitsarbeitslänge kann im Voraus gespeichert werden oder es kann eine Zufuhrmenge, die durch den Bedienungsblock 13 eingegeben wird, gespeichert werden.
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Der Impulszufuhrmengenspeicher 19b ist ein Speicher, der die Menge an Auftragsmaterial speichert, die ein Zufuhrmotor 22b zuführt, der durch ein Signal pro Impuls angesteuert wird. Dieser Wert wird in Übereinstimmung mit dem Aufbau der Auftragsvorrichtung B bestimmt und kann im Voraus gespeichert werden, oder es kann ein Wert, der über den Bedienungsblock 13 eingegeben wird, gespeichert werden. Der Zufuhrmengenspeicher 19a und der Impulszufuhrmengenspeicher 19b geben die gespeicherten Zufuhrmengen an den Ermittler der Zufuhrmotoransteuerungsbedingung 19c aus.
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Der Ermittler der Zufuhrmotoransteuerungsbedingung 19c (Impulsratenrechenblock) ist eine Datenverarbeitungseinheit, die eine Befehlsimpulsrate für den Zufuhrmotor 22b berechnet. In dieser Ausführungsform berechnet der Ermittler der Zufuhrmotoransteuerungsbedingung 19c (Impulsratenrechenblock) eine Befehlsimpulsrate für den Zufuhrmotor 22b aus der eingegebenen Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters, der Zufuhrmenge an Auftragsmaterial des Zufuhrmotors 22b pro Impuls und einer Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitsarbeitslänge. Insbesondere berechnet der Ermittler der Zufuhrmotoransteuerungsbedingung 19c die Impulsanzahl pro Sekunde als Impulsrate nach der folgenden Formel 1. Befehlswert C = A·V:B [Formel 1] worin
- V
- die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters ist (beispielsweise in mm/s),
- A
- die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitsarbeitslänge (beispielsweise in mm/Impuls), und
- B
- die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial des Zufuhrmotors pro Impuls (beispielsweise in mm/m).
Die vom Ermittler der Zufuhrmotoransteuerungsbedingung 19c bestimmte Impulsrate wird als Ansteuerungsbedingung des Zufuhrmotors 22b an einen Zufuhrmotoransteuerungsregler 21b ausgegeben, der später mit der Steuereinheit 11 besprochen wird.
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Die Steuereinheit 11 ist mit dem Motoransteuerungsregler 21a, dem Zufuhrmotoransteuerungsregler 21b und einer Signaleingangs-/-ausgabeeinheit 23 verbunden. Die Steuereinheit 11 erteilt den Motoransteuerungsreglern 21a, 21b Befehle, um den Motor 22a und den Zufuhrmotor 22b zu steuern und dadurch verschiedene Vorgänge auszuführen. Der Motoransteuerungsregler 21a ist eine Datenverarbeitungseinheit, die den Motor 22a entsprechend der Ansteuerungsbedingung steuert, die vom Ermittler der Motoransteuerungsbedingung 18a bestimmt wurde. Der Motor 22a ist eine Antriebseinheit, die die angeschlossene Auftragseinheit B2 mit Hilfe des Motors 22a relativ zum Auftragsobjekt bewegt und die Auftragseinheit B2 dazu veranlasst, eine Arbeit und einen Vorgang auszuführen.
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Bei Bedarf können mehrere Motoransteuerungsregler 21a und Motoren 22a vorgesehen werden. Wenn beispielsweise die oben erwähnte Auftragsvorrichtung B verwendet wird, kann zusätzlich zum Fortbewegungsmotor für die Richtung der X-Achse ein Fortbewegungsmotor für die Richtung der Y-Achse und ein Fortbewegungsmotor für die Richtung der Z-Achse vorgesehen werden, um die Auftragseinheit B2 zu einem festgelegten Punkt zu bringen, und ein Motor für die Richtung der θ-Achse, um die Auftragseinheit B2 zu drehen, vorgesehen werden, so dass die Steuerung durch insgesamt vier Motoren erfolgt.
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Der Zufuhrmotoransteuerungsregler 21b ist eine Datenverarbeitungseinheit, die den Zufuhrmotor 22b aufgrund der Ansteuerungsbedingung steuert, die vom Ermittler der Motoransteuerungsbedingung 19b bestimmt wurde. Der Zufuhrmotor 22b ist eine Antriebseinheit, die durch ihre Kraft das Auftragsmaterial aus dem Vorratsbehälter B1 der Auftragseinheit B2 zuführt. Die Signaleingangs-/-ausgabeeinheit 23 ist eine Datenverarbeitungseinheit, die aufgrund eines Befehls der Steuereinheit 11 ein Signal von außen empfängt oder ein Signal ausgibt. Die Signaleingangs-/-ausgabeeinheit 23 hat die Funktion, das externe Eingabesignal in eine Steuerung des Roboters umzusetzen und ein Steuersignal etc. an eine externe Vorrichtung auszugeben.
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[1.2 Arbeitsweise]
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Ein Beispiel für die Arbeitsweise des oben erwähnten Roboters A wird im Vergleich mit Beispielen der herkömmlichen Technik erläutert.
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(1) Erstes Beispiel der herkömmlichen Technik
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Als erstes Beispiel der herkömmlichen Technik zeigen die 4A bis 4C ein Beispiel für einen Auftrag durch einen Roboter, der die Fortbewegungsgeschwindigkeit seines Halters ändert, wobei eine konstante Zufuhrmenge durch die Auftragseinheit aufrechterhalten wird, wobei einem Weg der Vorrang eingeräumt wird. 4A zeigt einen Weg auf einem Auftragsobjekt, den die Auftragseinheit B2 durchläuft, 4B ein Graph, der die Fortbewegungsgeschwindigkeit in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse angibt, und 4C zeigt, wie das Auftragsmaterial aufgetragen wird.
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Wie in der 4A dargestellt, hat die Auftragseinheit B2 den Halter derart gesteuert, dass er einem Weg folgt, der im rechten Winkel um den Eckenbereich des Auftragsobjekts verläuft. In diesem Fall speichert der Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a eine Fortbewegungsgeschwindigkeit, die im Graphen der 4B dargestellt ist. Das bedeutet beispielsweise, dass die Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der X-Achse (erste Geschwindigkeitsrichtung in der Zeichnung) allmählich reduziert wird und nachdem die Auftragseinheit B2 die Spitze der Ecke erreicht, wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der Y-Achse (zweite Geschwindigkeitsrichtung in der Figur) allmählich erhöht. Nach diesem Verfahren wird die Auftragseinheit B2 nicht gleichzeitig in der Richtung der X-Achse und der Y-Achse bewegt, so dass ein Zielweg präzise durchlaufen werden kann.
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Entsprechend dem oben erläuterten Weg und Fortbewegungsgeschwindigkeit wird das Auftragsmaterial derart aufgetragen, wie in 4C dargestellt, wenn die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial konstant eingestellt wird. Das bedeutet, dass die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial in einem Abschnitt, wo die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Auftragseinheit B2 reduziert wird, anwächst und das Auftragsmaterial dick wird. Außerdem wird an der Spitze der Ecke, wo die Relativbewegung der Auftragseinheit B2 vorübergehend unterbrochen wird, eine Klumpenstelle verursacht. In der Figur wird es nicht gezeigt, aber das Auftragsmaterial wird am Anfangspunkt und Endpunkt des Auftragens dick, da die Auftragseinheit B2 verlangsamt wird. Daher gibt es ein Problem der Qualität des Auftragsobjekts, auch wenn der Weg präzise verfolgt werden kann.
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(2) Zweites Beispiel der herkömmlichen Technik
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Als zweites Beispiel der herkömmlichen Technik zeigen die 5A bis 5C ein Beispiel für einen Auftrag durch einen Roboter, der die Fortbewegungsgeschwindigkeit seines Halters ändert, während eine konstante Zufuhrmenge durch die Auftragseinheit aufrechterhalten wird, wobei der Geschwindigkeit der Vorrang eingeräumt wird. 5A zeigt einen Weg auf einem Auftragsobjekt, den die Auftragseinheit B2 durchläuft, 5B einen Graphen, der eine Fortbewegungsgeschwindigkeit in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse angibt, und 5C zeigt, wie das Auftragsmaterial aufgetragen wird.
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Wie in der 5A dargestellt, hat die Auftragseinheit B2 nach dem zweiten Beispiel der herkömmlichen Technik, das der Geschwindigkeit den Vorrang einräumt, den Halter derart gesteuert, dass er beispielsweise einem kreisförmigen Weg folgt, um den Eckenbereich des Auftragsobjekts zu umlaufen. In diesem Fall speichert der Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a eine Fortbewegungsgeschwindigkeit, die im Graphen der 5B dargestellt ist. Das bedeutet beispielsweise, dass die Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der X-Achse (erste Geschwindigkeitsrichtung in der Zeichnung) allmählich reduziert wird und die Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der Y-Achse (zweite Geschwindigkeitsrichtung in der Figur) allmählich erhöht. Nach diesem Verfahren wird die Auftragseinheit B2 gleichzeitig in der Richtung der X-Achse und der Y-Achse bewegt, so dass ein Weg um eine Ecke nicht verfolgt werden kann, es kann aber, wie durch eine breite Linie in 5B angegeben, die Änderung der Fortbewegungsgeschwindigkeit verringert werden.
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Entsprechend dem oben erläuterten Weg und Fortbewegungsgeschwindigkeit wird das Auftragsmaterial derart aufgetragen, wie in 5C dargestellt, wenn die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial konstant eingestellt wird. Das bedeutet, dass eine Klumpenstelle vermieden werden kann, aber die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial wächst mit einer Änderung der Fortbewegungsgeschwindigkeit und daher wird das Auftragsmaterial dick. Auch bei diesem Verlauf wird, wie im ersten Beispiel der herkömmlichen Technik, das Auftragsmaterial am Anfangspunkt und Endpunkt des Auftragens dick. Daher gibt es trotz der Vermeidung des Auftretens von Klumpenstellen ein Problem der Qualität des Auftragsobjekts.
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(3) Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung
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In dieser Ausführungsform wird der Motor 22a entsprechend der Fortbewegungsgeschwindigkeit gesteuert, die im Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a gespeichert ist. D. h. dass die Auftragseinheit B2 derart gesteuert wird, dass sie sich zwischen Punkten mit einer Fortbewegungsgeschwindigkeit bewegt, die einen Zielweg realisieren kann. Außerdem berechnet der Zufuhrmengenregler 19 aus der Fortbewegungsgeschwindigkeit, die im Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a gespeichert ist, und den Zufuhrmengen, die im Zufuhrmengenspeicher 19a und dem Impulszufuhrmengenspeicher 19b gespeichert sind, eine Befehlsimpulsrate für den Zufuhrmotor 22b der Auftragsvorrichtung B. Das bedeutet, dass der Zufuhrmotor 22b derart gesteuert wird, dass er die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitslänge konstant hält.
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6A bis 6C zeigen ein Beispiel für einen Auftrag nach dieser Ausführungsform. 6A zeigt einen Weg, den eine Auftragseinheit B2 auf einem Auftragsobjekt durchläuft, 6B ist ein Graph, der eine Fortbewegungsgeschwindigkeit in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse angibt, und 6C zeigt, wie das Auftragsmaterial aufgetragen wird.
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Wie in 6A dargestellt, wird der Halter der Auftragseinheit B2 derart gesteuert, dass er einen Weg mit Durchlaufen eines rechten Winkels um die Ecke des Auftragszielweges verfolgt. In diesem Fall speichert der Speicher der Fortbewegungsgeschwindigkeit 18a eine Fortbewegungsgeschwindigkeit, die im Graphen der 6B angegeben ist. Das bedeutet beispielsweise, dass die Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der X-Achse (erste Geschwindigkeitsrichtung in der Zeichnung) allmählich reduziert wird und nachdem die Auftragseinheit B2 die Spitze der Ecke erreicht, wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit auf dem Weg längs der Y-Achse (zweite Geschwindigkeitsrichtung in der Figur) allmählich erhöht. Nach diesem Verfahren wird die Auftragseinheit B2 nicht gleichzeitig in der Richtung der X-Achse und der Y-Achse bewegt, so dass an der Ecke ein Zielweg präzise durchlaufen werden kann.
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Entsprechend dem oben erläuterten Weg und Fortbewegungsgeschwindigkeit wird das Auftragsmaterial derart aufgetragen, wie in 6C dargestellt, wenn eine Steuerung derart erfolgt, dass die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitslänge konstant gehalten wird. Das bedeutet, dass die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial in geeigneter Weise in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeitsänderung geändert wird. Es wird also keine Klumpenstelle verursacht und das Auftragsmaterial kann in gewünschter Menge aufgetragen werden.
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[1.3 Wirkungen der Ausführungsform]
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Der Roboter A dieser Ausführungsform, die den oben erklärten Verlauf anwendet, hat folgende vorteilhafte Wirkungen:
- (1) Der Zufuhrmengenregler 19 ist vorgesehen, der eine Befehlsimpulsrate für den Zufuhrmotor 22b aus der eingegebenen Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters berechnet, die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial des Zufuhrmotors 22b pro Impuls und die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitsarbeitslänge, und der die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitslänge derart steuert, dass sie konstant ist. Es kann also ein Zielweg präzise realisiert werden und das Auftreten von Klumpenstellen des Auftragsmaterials kann verhindert werden.
- (2) Wenn die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters einen festen Wert hat und über den gesamten Weg konstant eingestellt wird, kann die Arbeit zur Unterrichtung des Roboters A vereinfacht werden. In diesem Fall kann, da die Zufuhrmenge an Auftragsmaterial pro Einheitslänge derart gesteuert wird, dass sie konstant ist, das Auftreten von Klumpenstellen des Auftragsmaterials verhindert werden.
- (3) Wenn die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Halters einem Weg entsprechend geändert wird, ist es möglich, eine Befehlsimpulsrate für den Zufuhrmotor 22b wie erforderlich zu ändern. Die Fortbewegung des Roboters A und die Auftragsarbeit der Auftragsvorrichtung B können also miteinander synchronisiert werden. Es kann daher ein Zielweg präzise verfolgt werden und das Auftreten von Klumpenstellen des Auftragsmaterials kann verhindert werden.
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Wenn die Fortbewegungsgeschwindigkeit einen festen Wert hat, ist es manchmal erforderlich, eine geringe Fortbewegungsgeschwindigkeit einzustellen, um einen Zielweg zu realisieren. Wenn dagegen die Fortbewegungsgeschwindigkeit entsprechend einem Weg geändert wird, kann eine Einschränkung der Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters verringert werden, was eine Auftragsarbeit mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht und die Qualität des Auftragsobjekts verbessert.
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[2. Andere Ausführungsformen]
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform eingeschränkt und erlaubt bei Bedarf verschiedene Abänderungen.
- (1) In der vorangehenden Ausführungsform wurde ein Fall als Beispiel erklärt, in dem die Auftragsvorrichtung B eine Lotzufuhrvorrichtung ist, die der Auftragseinheit B2 aus dem Vorratsbehälter B1 mit Hilfe des Schrittmotors Lot zuführt, der Aufbau der Auftragsvorrichtung B ist jedoch nicht auf diesen Fall eingeschränkt. Dieselben vorteilhaften Wirkungen, wie sie oben beschrieben wurden, können erzielt werden, solange nur die Auftragsvorrichtung B, die einen Lösungsauftrag präzise steuern kann, mit dem Roboter A verbunden ist. Das bedeutet, dass, wie in 7A dargestellt, eine Auftragsvorrichtung vom Schlauchpumpentyp verwendet werden kann, die über einen Motorantrieb eine Zufuhrmenge durch Fortbewegung eines Organs steuert, das einen Schlauch zusammendrückt, durch den ein Auftragsmaterial fließt. Außerdem ist, wie in 7B dargestellt, eine Auftragsvorrichtung vom Schraubenförderertyp ebenfalls verwendbar, die eine Zufuhrmenge über die Ansteuerung eines schraubenfördererartigen Pumpenmotors steuert. Weiterhin ist auch eine Auftragsvorrichtung vom Typ kontaktfreier Dosierer verwendbar, die eine kleine Entladungsmenge präzise spritzen kann.
- (2) In der oben erwähnten Ausführungsform wurde ein Aufbau angewandt, in dem eine Fortbewegung in Richtung der X-Achse durch den Schiebetisch A6 ausgeführt wird, durch welches Bauteil aber eine Fortbewegung in Richtung der X-, Y- oder Z-Achse ausgeführt wird, kann dem Bedarf entsprechend geändert werden. Das bedeutet, dass der Tragpfosten A2 derart vorgesehen werden kann, dass er in Richtung der X-Achse bewegbar ist, um eine Fortbewegung in Richtung der X-Achse auszuführen.
- (3) Die erwähnte Steuervorrichtung kann ausgeführt werden, indem ein Computer mit Zentralprozessor durch ein vorher festgelegtes Programm gesteuert wird. In diesem Fall verwendet das Programm physische Hardware des Computers, um die oben erwähnten Vorgänge auszuführen. Ein Verfahren, Programm und Speichermedium, in dem das Programm zur Ausführung der oben beschriebenen Vorgänge gespeichert ist, sind daher ebenfalls Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Wie der Umfang eines Vorganges durch Hardware festgelegt wird oder durch Software einschließlich des Programms, ist nicht auf irgendeine bestimmte Weise eingeschränkt. Beispielsweise kann irgendeine der jeweiligen Komponenten als Schaltkreis ausgeführt werden, der den ihm eigenen Vorgang ausführt.
- (4) Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden oben beschrieben, aber verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Abänderungen können vorgenommen werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Derartige Ausführungsformen und Abänderungen davon liegen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung und auch innerhalb des Umfangs des Gegenstandes, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargestellt ist, und dem dementsprechenden Umfang.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2013-273420 [0001]
- JP 2002-066965 A [0004]
