DE102015008740A1

DE102015008740A1 - Robotersteuerungsvorrichtung, die in der lage ist, ein werkstück mit einem parameter zu befördern, der einen soll-werkstückparatmeter überschreitet

Info

Publication number: DE102015008740A1
Application number: DE102015008740.1A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Takahashi; Tsuyoshi HANNYA
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: CN105269570B; US10427302B2; JP6309847B2; US20160011588A1; DE102015008740B4; CN105269570A; JP2016020015A

Abstract

Eine Robotersteuerungsvorrichtung umfasst eine Einstelleinheit, die einen Werkstückparameter einstellt, der ein Parameter eines Werkstücks selbst ist und die Beförderbarkeit des durch einen Industrieroboter zu befördernden Werkstücks beeinflusst, eine Speichereinheit, die einen Soll-Werkstückparameter speichert, der ein maximaler Parameter eines Werkstücks selbst ist, das durch den Industrieroboter mit einer Sollgeschwindigkeit befördert werden kann, und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit, die die Maximalgeschwindigkeit des Industrieroboters auf einen Wert niedriger als die Sollgeschwindigkeit reduziert, wenn der durch die Einstelleinheit eingestellte Werkstückparameter den in der Speichereinheit gespeicherten Soll-Werkstückparameter überschreitet.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotersteuerungsvorrichtung, die in der Lage ist, ein Werkstück zu befördern, dessen Parameter einen Soll-Werkstückparameter überschreitet.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Vergrößern eines Industrieroboters zum Befördern schwergewichtiger Werkstücke führt zu einem beträchtlichen Anstieg der Herstellkosten des Roboters. Es sind einige herkömmliche Vorrichtungen bekannt, die dieses Problem ansprechen und die die Beförderung von schweren Gegenständen erreichen, indem die auf einen Industrieroboter wirkende Belastung reduziert wird (verwiesen wird beispielsweise auf die offengelegte japanische Patentschrift Nr. 61-214983 , die ofengelegte japanische Patentschrift Nr. 11-58287 oder die geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 63-7917 ). Die in diesen Patentschriften beschriebenen Vorrichtungen umfassen eine Ausgleichsvorrichtung, die an einer Decke oberhalb des Industrieroboters angeordnet ist und mit einer Werkstückgreifeinheit des Roboters verbunden ist, um die auf den Roboter in Richtung der Schwerkraft einwirkende Last aufzunehmen.
Die in den obengenannten Patentschriften beschriebenen Vorrichtungen führen jedoch zu einer Kostenerhöhung aufgrund der Notwendigkeit, eine Ausgleichsvorrichtung an einer Decke anzuordnen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Eine Robotersteuerungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Einstelleinheit, die einen Werkstückparameter einstellt, der ein Parameter des Werkstücks selbst ist und die Beförderbarkeit des durch den Industrieroboter beförderten Werkstücks beeinflusst, eine Speichereinheit, die einen Soll-Werkstückparameter speichert, der ein maximaler Parameter des Werkstücks selbst ist, das durch den Industrieroboter mit einer Sollgeschwindigkeit befördert werden kann, und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit, die die Maximalgeschwindigkeit des Industrieroboters auf einen Wert niedriger als die Sollgeschwindigkeit reduziert, wenn der durch die Einstelleinheit eingestellte Parameter den in der Speichereinheit gespeicherten Soll-Werkstückparameter überschreitet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch die folgende Beschreibung einer Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
1 ein Blockdiagramm ist, das Hauptkomponenten einer Robotersteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Beispiel von durch eine Robotersteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführten Vorgängen darstellt, und
3 ein Diagramm ist, das ein Beispiel von Betriebsmerkmalen einer Robotersteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das Hauptkomponenten einer Robotersteuerungsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Robotersteuerungsvorrichtung 100 ist dazu eingerichtet, Arbeitsvorgänge eines Roboters 1 zu steuern, der ein Industrieroboter ist. Der Roboter 1 kann beispielsweise ein mehrgelenkiger Roboter sein. Der Roboter 1 hat eine Greifeinheit an der Spitze des Arms, so dass die Greifeinheit ein Werkstück greift und es zu einer vorbestimmten Position befördert.
Für diese Art von Roboter, wie der Roboter 1, wird das Gewicht eines Werkstücks, das mit einer Maximalgeschwindigkeit (nachfolgend als Sollgeschwindigkeit Vmax bezeichnet) (das Gewicht wird nachfolgend als Werkstück-Maximalgewicht Wmax bezeichnet) befördert werden kann, als eine Spezifikation für den Roboter vorbestimmt. Mit anderen Worten, jedes Werkstück, das schwerer als das Werkstück-Maximalgewicht Wmax ist, macht es für den Roboter schwierig, das Werkstück mit einer Sollgeschwindigkeit zu befördern. Um mit dieser Situation fertig zu werden, kann ein größerer Roboter mit einer höheren Beförderungskapazität verwendet werden, um ein wesentlich schwereres Werkstück zu befördern. Die Verwendung eines größeren Roboters bringt jedoch eine deutliche Kostenerhöhung bei der Herstellung des Roboters mit sich. Alternativ kann eine Ausgestaltung eine Ausgleichsvorrichtung oder dergleichen umfassen, die an einer Decke oberhalb des Roboters angeordnet ist, um die auf den Roboter wirkende Last zu reduzieren. Diese Ausgestaltung bringt jedoch aufgrund der Notwendigkeit, eine Ausgleichsvorrichtung hinzuzufügen, ebenfalls einen Kostenanstieg mit sich. Außerdem führt diese Ausgestaltung zu einer Einschränkung in Bezug darauf, wo der Roboter zu installieren ist. Die vorliegende Ausführungsform ist daher wie folgt ausgeführt, um in der Lage zu sein, ein Werkstück zu befördern, das schwerer als ein Werkstück-Maximalgewicht Wmax ist, während eine Erhöhung der Kosten unterdrückt wird.
Zu Beginn wird das Grundprinzip der Robotersteuerungsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachfolgend beschrieben. Wenn sich ein Werkstück, das eine Masse M aufweist und durch den Roboter 1 gegriffen wird, mit einer Geschwindigkeit V bewegt, wird die kinetische Energie E eines Werkstücks als die folgende Formel ausgedrückt (I). E = 1/2MV² (I)
Gemäß der obenstehenden Formel (I) erhöht sich die kinetische Energie E, wenn die Masse M eines Werkstücks erhöht wird. Eine durch eine Erhöhung der Masse verursachte Erhöhung der kinetischen Energie E kann unterdrückt werden, indem die Geschwindigkeit V des Werkstücks reduziert wird. Mit anderen Worten, das Auferlegen einer Grenze für die Maximalgeschwindigkeit eines Werkstücks ermöglicht dem Roboter 1 ein Werkstück zu befördern, das schwerer als das Werkstück-Maximalgewicht Wmax ist.
Die Robotersteuerungsvorrichtung 100 in 1 ist so eingerichtet, dass sie einen Arithmetik-Prozessor umfasst, der eine CPU (eine Zentraleinheit), einen ROM (Nur-Lese-Speicher), einen RAM (Direktzugriffsspeicher), andere Peripherieschaltungen und dergleichen aufweist. Die Robotersteuerungsvorrichtung 100 umfasst als Funktionskomponenten eine Einstelleinheit 11, eine Speichereinheit 12, eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13, eine Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit 14 und eine Robotersteuerungseinheit 15.
Die Einstelleinheit 11 stellt einen Parameter ein, der durch das durch den Roboter 1 zu befördernde Werkstück selbst bestimmt wird, d. h. einen Werkstückparameter WP. Der Werkstückparameter WP ist ein Parameter, der sich auf ein Werkstück bezieht. Der Werkstückparameter WP umfasst physikalische Größen, die die Beförderbarkeit eines Werkstücks beeinflussen, wie etwa die Masse m, die Trägheit I, die Position des Schwerpunkts, das Moment des Werkstücks und dergleichen. Der Werkstückparameter WP wird durch einen Benutzer eingegeben, zum Beispiel über eine mit der Robotersteuerungsvorrichtung 100 verbundenen Eingabeeinheit. Alternativ kann ein durch die Einstelleinheit 11 mit Daten wie Materialien und Form des Werkstücks berechneter Werkstückparameter WP eingestellt werden.
Die Speichereinheit 12 speichert vorab einen Soll-Werkstückparameter WP1, eine Werkstückparameter-Obergrenze WP2, eine Sollgeschwindigkeit Vmax, eine Beschleunigung-Obergrenze Amax und eine Verzögerungs-Obergrenze Dmax. Der Soll-Werkstückparameter WP1, die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 und die Sollgeschwindigkeit Vmax, wie sie vorab gespeichert werden, sind für den Roboter 1 spezifische Werte und werden entsprechend der Ausgestaltung des Roboters 1 bestimmt. Die Beschleunigungs-Obergrenze Amax und die Verzögerungs-Obergrenze Dmax sind Werte, die sicherstellten, dass das Antriebsdrehmoment nicht gesättigt ist und dass die Spitze der Hand nicht vibriert, wenn ein Werkstück mit der Werkstückparameter-Obergrenze WP2 befördert wird. Die Beschleunigungs-Obergrenze Amax und die Verzögerungs-Obergrenze Dmax können bestimmt werden, indem man vorab den Roboter 1 ein Werkstück mit dem Werkstückparameter-Obergrenze WP2 befördern lässt und die Parameter abstimmt. Außerdem werden die Beschleunigungs-Obergrenze Amax und die Verzögerungs-Obergrenze Dmax vorab in der Speichereinheit 12 gespeichert. Der Soll-Werkstückparameter WP1, der ein Maximalwert des Werkstückparameters WP für ein Werkstück ist, das mit einer Sollgeschwindigkeit Vmax befördert werden kann, ist als eine Spezifikation für den Roboter 1 vorgegeben. Mit anderen Worten, solange der Werkstückparameter WP gleich oder kleiner als der Soll-Werkstückparameter WP1 ist, kann ein Werkstück mit einer Sollgeschwindigkeit Vmax befördert werden.
Die Werkstückparameter-Obergrenze WP2, die eine Obergrenze des Werkstückparameters WP für ein Werkstück ist, das durch den Roboter 1 befördert werden kann, ist größer als der Soll-Werkstückparameter WP1. Die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 wird unter Berücksichtigung struktureller Grenzen, wie Festigkeit der einzelnen Mechanismen im Roboter 1 und Drehmomentleistungsgrenzen des Antriebs (Servomotor oder dergleichen) bestimmt. Selbst dann, wenn der Werkstückparameter WP den Soll-Werkstückparameter WP1 überschreitet, ist der Roboter 1 noch betriebsfähig, indem die Geschwindigkeit V auf einen Wert reduziert wird, der kleiner als die Sollgeschwindigkeit Vmax ist, solange der Werkstückparameter kleiner als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist.
Die Speichereinheit 12 speichert entsprechende physikalische Größen, die den Soll-Werkstückparameter WP1 und die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 bilden. Mit anderen Worten, die Masse m1, die Trägheit I1 und dergleichen für den Soll-Werkstückparameter WP1, beziehungsweise die Masse m2, die Trägheit I2 und dergleichen für die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 werden gespeichert. Bei Speicherung besteht eine Beziehung von m2 > m1 zwischen der Masse m1 und der Masse m2 eines Werkstücks und I2 > I1 zwischen der Trägheit I1 und der Trägheit I2.
Die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 stellt eine Maximalgeschwindigkeit Vx für den ein Werkstück befördernden Roboter 1 abhängig davon ein, ob der durch die Einstelleinheit 11 eingestellte Werkstückparameter WP größer oder kleiner als die in der Speichereinheit 12 gespeicherten Soll-Werkstückparameter WP1 und Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist. Wenn beispielsweise der Werkstückparameter WP gleich oder kleiner als der Soll-Werkstückparameter WP1 (nachfolgend als ein erster Bereich bezeichnet) ist, dann stellt die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen Wert, der gleich der Soll-Geschwindigkeit Vmax ist. Wenn der Werkstückparameter WP größer als der Soll-Werkstückparameter WP1 ist und gleich oder kleiner als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist (nachfolgend als ein zweiter Bereich bezeichnet), stellt die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen Wert kleiner als die Sollgeschwindigkeit Vmax ein. Wenn der Werkstückparameter WP größer als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist (nachfolgend als ein dritter Bereich bezeichnet), stellt die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 die Maximalgeschwindigkeit Vx auf 0 ein.
Die Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit 14 stellt eine Beschleunigung A und eine Verzögerung B für den ein Werkstück befördernden Roboter abhängig davon ein, ob der durch die Einstelleinheit 11 eingestellte Werkstückparameter WP größer oder kleiner als die in der Speichereinheit 12 gespeicherten Soll-Werkstückparameter WP1 und Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist. Wenn beispielsweise der Werkstückparameter WP in den ersten Bereich fällt, ordnet die Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit 14 keine Begrenzung an. Wenn der Werkstückparameter WP in den zweiten Bereich fällt, stellt die Beschleunigungs- und Verzögerungseinheit 14 die Beschleunigung A und die Verzögerung D auf Werte ein, die kleiner als die Beschleunigung und Verzögerung sind, die im ersten Bereich auftreten würden. Wenn der Werkstückparameter WP in den dritten Bereich fällt, stellt die Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit 14 die Beschleunigung A und die Verzögerung D auf Werte ein, die gleich der in der Speichereinheit 12 gespeicherten Beschleunigungsobergrenze Amax und der Verzögerungs-Obergrenze Dmax sind.
Wenn der Werkstückparameter WP durch die Masse m eines Werkstücks definiert ist, dann ist ein Bereich, der m ≤ m1 erfüllt, der erste Bereich, ein Bereich, der m1 < m ≤ m2 erfüllt, ist der zweite Bereich und ein Bereich, der m > m2 erfüllt, ist der dritte Bereich. In diesem Fall entspricht m1 dem maximalen Geweicht eines Werkstücks Wmax. Wenn der Werkstückparameter WP durch die Trägheit I eines Werkstücks definiert ist, dann ist ein Bereich, der I ≤ I1 erfüllt, der erste Bereich, ein Bereich, der I1 < I ≤ I2 erfüllt, ist der zweite Bereich und ein Bereich, der I > I2 erfüllt, ist der dritte Bereich.
Wenn der Werkstückparameter WP durch die Masse m eines Werkstücks definiert ist und in den zweiten Bereich fällt, dann berechnet die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine maximale Geschwindigkeit Vx entsprechend der Formel (II) mittels der durch die Einstelleinheit 11 eingestellten Masse m. Vx = (m1/m)^1/2 × Vmax (II)
Wenn der Werkstückparameter durch die Trägheit I eines Werkstücks definiert ist und in den zweiten Bereich fällt, berechnet die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine Maximalgeschwindigkeit Vmax entsprechend der Formel (III) mittels der durch die Einstelleinheit 11 eingestellten Trägheit I. Vx = (I1/I)^1/2 × Vmax (III)
Wenn der Werkstückparameter WP durch die Masse m und die Trägheit I definiert ist und in den zweiten Bereich fällt, dann berechnet die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine Maximalgeschwindigkeit entsprechend der obenstehenden Formel (II) (nachfolgend als erste Maximalgeschwindigkeit Vx1 bezeichnet) und berechnet auch eine Maximalgeschwindigkeit entsprechend der obenstehenden Formel (III) (nachfolgend als zweite Maximalgeschwindigkeit Vx2 bezeichnet). Ferner stellt die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen Wert, der gleich der ersten oder zweiten Maximalgeschwindigkeit Vz1 oder Vx2 ist, je nachdem welche niedriger ist. Die wie oben eingestellte Maximalgeschwindigkeit Vx ist niedriger als die Soll-Geschwindigkeit Vmax.
Die Robotersteuerungseinheit 15 gibt Steuerungssignale an den Antrieb (Servomotor) aus, um den Roboter entsprechend eines vorbestimmten Arbeitsprogramms anzutreiben, um die Arbeitsvorgänge des Roboters 1 zu steuern. Dazu wird der Servomotor so gesteuert, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Greifeinheit die durch die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eingestellte Maximalgeschwindigkeit Vx nicht überschreitet. Wenn beispielsweise der Werkstückparameter WP in den zweiten Bereich fällt und die in dem Arbeitsprogramm vorbestimmte angewiesene Geschwindigkeit die Sollgeschwindigkeit Vmax ist, dann ändert die Robotersteuerungseinheit 15 die Arbeitsgeschwindigkeit derart, dass sich die angewiesene Geschwindigkeit in eine Maximalgeschwindigkeit Vx ändert, die niedriger als die Sollgeschwindigkeit Vmax (siehe 3) ist.
2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer durch die Robotersteuerungsvorrichtung 100 ausgeführten Prozessabarbeitung darstellt. Die in dem Ablaufdiagramm dargestellte Prozessabarbeitung wird beispielsweise durch einen Befehl ausgelöst, einen durch den Roboter 1 ausgeführten Beförderungsvorgang zu starten. Im Schritt S1 führt die Einstelleinheit 11 eine Prozessabarbeitung aus, um einen Parameter des durch die Greifeinheit des Roboters 1 zu greifenden Werkstücks einzustellen, d. h., den Werkstückparameter WP, der die Masse m, die Trägheit I und dergleichen des Werkstücks enthält.
Im Schritt S2 führt die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine Prozessabarbeitung durch, um zu bestimmen, ob der im Schritt S1 eingestellte Werkstückparameter WP größer als der Soll-Werkstückparameter WP1 ist, der bereits in der Speichereinheit 12 gespeichert ist. Wenn Ja im Schritt S2, dann geht die Steuerung weiter zu Schritt S3, wenn Nein im Schritt S2, dann geht die Steuerung weiter zu Schritt S6. Da der Werkstückparameter WP in den ersten Bereich fällt führt im Schritt S6 die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine Prozessabarbeitung aus, um die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen Wert einzustellen, der gleich der Soll-Geschwindigkeit Vmax ist. Des Weiteren ordnet die Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit 14 keine Begrenzung der Beschleunigung A und der Verzögerung D an.
Im Schritt S3 führt die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine Prozessabarbeitung aus, um zu bestimmen, ob der Werkstückparameter, der im Schritt S1 eingestellt wurde, größer als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist, die bereits in der Speichereinheit 12 gespeichert ist. Wenn Ja im Schritt S3, dann geht die Steuerung weiter zu Schritt S4, wenn Nein im Schritt S3, dann geht die Steuerung weiter zu Schritt S7. Da der Werkstückparameter WP in den zweiten Bereich fällt, führt im Schritt S7 die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine Prozessabarbeitung aus, um die Einstellung einer Maximalgeschwindigkeit Vx mittels der obenstehenden Formeln (II) und (III) zu machen. Die Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit 14 stellt die Beschleunigung A und die Verzögerung D auf Werte ein, die kleiner als die Beschleunigung und Verzögerung sind, die im ersten Bereich auftreten würden. Andererseits, da der Werkstückparameter WP in den dritten Bereich fällt, führt die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 im Schritt S4 eine Prozessabarbeitung aus, um die Maximalgeschwindigkeit Vx auf 0 einzustellen. Die Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit 14 stellt die Beschleunigung A und die Verzögerung D auf Werte ein, die gleich der Beschleunigungs-Obergrenze Amax beziehungsweise Verzögerungs-Obergrenze Dmax, wie in der Speichereinheit 12 gespeichert, sind.
Im Schritt S5 gibt die Robotersteuerungseinheit 15 Steuerungssignale an den Servomotor aus, um die Arbeitsvorgänge des Roboters 1 so zu steuern, dass die Geschwindigkeit die festgelegte Maximalgeschwindigkeit Vx nicht überschreitet. Mit anderen Worten, wenn der Werkstückparameter WP größer als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist, was Vx = 0 bedeutet, dann gibt die Robotersteuerungseinheit 14 ein Stoppsignal an den Servomotor aus, um Arbeitsvorgänge des Roboters 1 zu stoppen. Wenn der Werkstückparameter WP gleich oder kleiner als der Soll-Werkstückparameter WP1 ist, dann gibt die Robotersteuerungseinheit 15 ein Steuersignal an den Servomotor aus, so dass die Maximalgeschwindigkeit Vx des Roboters 1 (der Greifeinheit) gleich der Sollgeschwindigkeit Vmax ist. Wenn der Werkstückparameter WP größer als der Soll-Werkstückparameter WP1 ist und gleich oder kleiner als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist, dann gibt die Robotersteuerungseinheit 15 ein Steuersignal an den Servomotor aus, so dass die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen niedrigeren Wert als die Sollgeschwindigkeit Vmax eingestellt wird.
Das Folgende beschreibt allgemeine Arbeitsvorgänge der Robotersteuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die nachfolgende Beschreibung geht der Zweckmäßigkeit halber davon aus, dass der Werkstückparameter WP durch die Masse m eines Werkstücks definiert ist und dass das Arbeitsprogramm bereits eine Anweisung enthält, um die Greifeinheit des Roboters mit der Sollgeschwindigkeit Vmax zu bewegen. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Betriebsmerkmalen der Steuerungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Wenn die Masse m eines Werkstücks gleich oder kleiner als m1 ist, d. h., wenn der Werkstückparameter WP gleich oder kleiner als der Soll-Werkstückparameter WP1 (erster Bereich) ist, dann ist die Maximalgeschwindigkeit Vx gleich der Sollgeschwindigkeit Vmax, wie in 3 dargestellt (Schritt S6).
Wenn die Masse m eines Werkstücks größer als m1 und gleich oder kleiner als m2 ist, d. h., wenn der Werkstückparameter WP größer als der Soll-Werkstückparameter WP1 und gleich oder kleiner als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 (zweiter Bereich) ist, dann wird die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen Wert kleiner als die Sollgeschwindigkeit Vmax (Schritt S7) reduziert. Das oben genannte Reduzieren der Maximalgeschwindigkeit Vx verhindert eine Erhöhung der kinetischen Energie E eines Werkstücks (obenstehende Formel (I)) aufgrund einer erhöhten Masse des Werkstücks und ermöglicht dadurch, dass ein Werkstück, das schwerer als das Werkstück-Maximalgewicht Wmax ist, befördert werden kann, ohne dazu einen größeren Roboter zu benötigen. Wie in 3 dargestellt wird die Maximalgeschwindigkeit Vx mit größer werdendem Werkstückparameter WP weiter reduziert und die Maximalgeschwindigkeit Vx wird somit abhängig von der Masse m eines Werkstücks auf einen optimalen Wert eingestellt, was eine effiziente Beförderung von Werkstücken ermöglicht.
Wenn die Masse m eines Werkstücks größer als m2 ist, d. h., wenn der Werkstückparameter WP größer als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 (dritter Bereich) ist, dann ist die Maximalgeschwindigkeit Vx gleich 0 (Schritt S4). Dies verhindert, dass der Roboter 1 ein Werkstück befördert, das die Förderfähigkeit des Roboters 1 überschreitet und verhindert dadurch, dass der Roboter 1 beschädigt wird, dass ein befördertes Werkstück herunterfällt, und dergleichen.
Die vorliegende Ausführungsform bietet die folgenden funktionalen Wirkungen.

(1) Die Robotersteuerungsvorrichtung 100 umfasst die Einstelleinheit 11, die einen Werkstückparameter WP einstellt, der ein Parameter des Werkstücks selbst ist und die Beförderbarkeit des Werkstücks beeinflusst, die Speichereinheit 12, die einen Soll-Werkstückparameter speichert, der ein maximaler Parameter des Werkstücks selbst ist, das durch den Roboter 1 mit einer Sollgeschwindigkeit Vmax befördert werden kann, und die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13, die die maximale Geschwindigkeit Vx des Industrieroboters 1 (der Greifeinheit) auf einen Wert kleiner als die Sollgeschwindigkeit Vmax reduziert, wenn der durch die Einstelleinheit 11 eingestellte Werkstückparameter WP den in der Speichereinheit 12 gespeicherten Soll-Werkstückparameter WP1 überschreitet. Dies ermöglicht dem Roboter 1 mit einer einfachen Ausgestaltung ein Werkstück zu befördern, das schwerer als das Werkstück-Maximalgewicht Wmax ist, das bei einer Sollgeschwindigkeit Vmax befördert werden kann, und somit kann die Robotersteuerungsvorrichtung 100 kostensparend strukturiert werden.
(2) Die Maximalgeschwindigkeit wird um einen größeren Betrag reduziert, wenn der durch die Einstelleinheit 11 eingestellte Werkstückparameter WP den in der Speichereinheit 12 gespeicherten Soll-Werkstückparameter WP1 um einen größeren Betrag überschreitet. Dies ermöglicht, dass die Maximalgeschwindigkeit Vx des Roboters 1 abhängig von der Masse m eines Werkstücks auf einen optimalen Wert eingestellt werden kann und Werkstücke somit effizient befördert werden können.
(3) Die Speichereinheit 12 speichert ferner eine Werkstückparameter-Obergrenze WP2, die eine Obergrenze des Parameters des Werkstücks selbst ist, das durch den Roboter 1 befördert werden kann und größer als der Soll-Werkstückparameter WP1 ist, und die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 wird Arbeitsvorgänge des Roboters 1 stoppen, wenn der Werkstückparameter WP, der durch die Einstelleinheit 11 eingestellt wurde, größer als die Werkstückparameter-Obergrenze WP2 ist. Dies verhindert, dass der Roboter 1 ein Werkstück befördert, das die Förderfähigkeit des Roboters 1 überschreitet und verhindert dadurch, dass der Roboter 1 beschädigt wird, dass ein befördertes Werkstück herunterfällt, und dergleichen.
(4) Wenn der Werkstückparameter WP durch die Masse m und die Trägheit I eines Werkstücks definiert ist, dann berechnet die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 eine erste Maximalgeschwindigkeit Vx1 in Bezug auf die Masse m und entsprechend eine zweite Maximalgeschwindigkeit Vx2 mit Bezug auf die Trägheit I (obenstehende Formeln (II) und (III)) und stellt die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen Wert ein, der der kleinere dieser beiden ist. Auf diese Weise ermöglicht die Berücksichtigung mehrerer physikalischer Größen, d. h., der Masse m und der Trägheit I, als Bestandteile eines Werkstückparameters WP die Beförderbarkeit eines Werkstücks bei einer Sollgeschwindigkeit Vmax umfassend zu beurteilen und entsprechend eine Maximalgeschwindigkeit Vx der Werkstück-Greifeinheit des Roboters 1 zu definieren.

Es ist anzumerken, dass obwohl die obengenannte Ausführungsform davon ausgeht, dass die Einstelleinheit 11 die Masse m, die Trägheit I und dergleichen eines Werkstücks als einen Werkstückparameter WP einstellt, beliebige andere physikalische Größen als Werkstückparameter WP eingestellt werden können, solange sie einen Parameter darstellen, der die Beförderbarkeit eines Werkstücks selbst, das durch den Roboter 1 befördert werden soll, beeinflussen. Obwohl die obenstehende Ausführungsform davon ausgeht, dass die Maximalgeschwindigkeit Vx um einen größeren Betrag reduziert wird, wenn der durch die Einstelleinheit 11 eingestellte Werkstückparameter WP den in der Speichereinheit 12 gespeicherten Soll-Werkstückparameter WP1 um einen größeren Betrag überschreitet (siehe 3), kann die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit 13 in beliebiger Weise ausgestaltet werden, solange die Maximalgeschwindigkeit Vx auf einen Wert kleiner als Sollgeschwindigkeit Vmax reduziert wird, wenn der festgelegte Werkstückparameter WP größer als der Soll-Werkstückparameter WP 1 ist. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung auf einen Roboter zum Befördern verschiedener Werkstücke angewendet werden kann und dass Werkstücke nicht nur verschiedene Teile für Montage oder Bearbeitung umfassen, sondern auch Werkzeuge und dergleichen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Maximalgeschwindigkeit eines Industrieroboters auf einen Wert kleiner als die Sollgeschwindigkeit reduziert, wenn der Werkstückparameter größer als der Soll-Werkstückparameter ist, wodurch ermöglicht wird, dass der Industrieroboter mit einer einfachen Ausgestaltung schwere Gegenstände befördern kann, ohne das eine Ausgleichsvorrichtung oder dergleichen hinzugefügt werden muss.
Die obigen Beschreibungen werden lediglich als Beispiele bereitgestellt und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und deren Beispielvariationen beschränkt, solange Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Bestandteile der obigen Ausführungsform und Beispielvariationen umfassen diejenigen, die möglicherweise oder offensichtlich ersetzt werden können, während die Einheitlichkeit der Erfindung erhalten bleibt. Mit anderen Worten, jede andere mögliche Ausführungsform im Rahmen des Schutzumfangs von technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung fallen ebenfalls in den Schutzumfang der Erfindung. Außerdem kann obige Ausführungsform beliebig mit einer oder mehreren Beispielsvariationen kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 61-214983 [0002]
JP 11-58287 [0002]
JP 63-7917 [0002]

Claims

Robotersteuerungsvorrichtung, Folgendes umfassend: eine Einstelleinheit (11), die einen Werkstückparameter (WP) einstellt, der ein Parameter eines Werkstücks selbst ist und die Beförderbarkeit des durch einen Industrieroboter (1) zu befördernden Werkstücks beeinflusst; eine Speichereinheit, die einen Soll-Werkstückparameter (WP1) speichert, der ein maximaler Parameter eines Werkstücks selbst ist, das durch den Industrieroboter mit einer Sollgeschwindigkeit (Vmax) befördert werden kann; und eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit (13), die die Maximalgeschwindigkeit (Vx) des Industrieroboters auf einen Wert niedriger als die Sollgeschwindigkeit reduziert, wenn der durch die Einstelleinheit eingestellte Werkstückparameter größer als der in der Speichereinheit gespeicherte Soll-Werkstückparameter ist.
Robotersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit die Maximalgeschwindigkeit um einen größeren Betrag reduziert, wenn der durch die Einstelleinheit eingestellte Werkstückparameter den in der Speichereinheit gespeicherten Werkstückparameter um einen größeren Betrag überschreitet.
Robotersteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Beschleunigungs- und Verzögerungsbegrenzungseinheit (14), die die Beschleunigung und Verzögerung des Industrieroboters begrenzt, wenn der durch die Einstelleinheit eingestellte Werkstückparameter größer als der in der Speichereinheit gespeicherte Soll-Werkstückparameter ist.
Robotersteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Werkstückparameter eine Masse eines Werkstücks umfasst.
Robotersteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Speichereinheit ferner eine Werkstückparameter-Obergrenze (WP2) speichert, die eine Werkstückparameter-Obergrenze eines Werkstücks selbst ist, das durch den Industrieroboter befördert werden kann, und die größer als der Soll-Werkstückparameter ist, und die Geschwindigkeitsbegrenzungseinheit den Arbeitsvorgang des Industrieroboters stoppt, wenn der durch die Einstelleinheit eingestellte Werkstückparameter größer als die in der Speichereinheit gespeicherte Werkstückparameter-Obergrenze ist.