DE102016002658A1

DE102016002658A1 - Bearbeitungsmaschinensystem, das dazu fähig ist, durch spanende Bearbeitung erzeugte Späne zu entfernen

Info

Publication number: DE102016002658A1
Application number: DE102016002658.8A
Authority: DE
Inventors: Toru Shirahata
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2036-03-05
Also published as: US20160263745A1; JP6181687B2; US9943966B2; CN105965313A; JP2016168661A; DE102016002658B4; CN105965313B

Abstract

Ein Bearbeitungsmaschinensystem umfasst eine Bearbeitungsmaschine mit einem Bearbeitungstisch, einen Roboter, der durch die Bearbeitung des Werkstücks erzeugte Späne entfernt, eine Spansammelhand, die an einem distalen Endabschnitt des Roboters angebracht ist, um die Späne einzusammeln, und eine Robotersteuereinrichtung. Die Robotersteuereinrichtung erfasst eine Ablagerungsmenge der auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne und entscheidet basierend auf der Ablagerungsmenge, ob eine Einsammlung der Späne notwendig ist. Wenn eine Spaneinsammlung notwendig ist, betätigt die Robotersteuereinrichtung den Roboter, um nach Beendigung der Bearbeitung die Späne mit der Spansammelhand einzusammeln.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsmaschinensystem, das dazu fähig ist, durch spanende Bearbeitung erzeugte Späne zu entfernen, und insbesondere ein Bearbeitungsmaschinensystem, das einen Roboter umfasst, der die in der Bearbeitungsmaschine abgelagerten Späne entfernt.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Wenn eine Bearbeitungsmaschine, wie etwa eine Drehbank oder ein Bearbeitungszentrum, ein Werkstück bearbeitet, werden durch die Bearbeitung Späne erzeugt und die Späne müssen daher aus der Bearbeitungsmaschine abgeführt werden. Dies ist der Fall, da eine Ablagerung der Späne auf dem Werkstück oder einer Einspanneinrichtung zu Problemen führt, wie etwa einer Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit und einer Beschädigung eines Bearbeitungswerkzeugs. Insbesondere wenn eine Trockenbearbeitung oder Halbtrockenbearbeitung durchgeführt wird, können die Späne nicht mit einem Kühlmittel aus der Maschine abtransportiert werden, weshalb sich leicht eine große Menge Späne in der Bearbeitungsmaschine ansammeln kann.
Zur Vermeidung des vorstehend genannten Problems wurden einige Maßnahmen ergriffen, beispielsweise ein periodisches Stoppen der Bearbeitungsmaschine und Entfernen der in der Bearbeitungsmaschine befindlichen Späne. Eine solche Abhilfemaßnahme führt jedoch nicht nur zu einer verringerten Produktionseffizienz, sondern behindert auch die Ausführung einer automatisierten Produktion.
Wenn eine Nassbearbeitung durchgeführt wird, die ein Kühlmittel verwendet, muss das Kühlmittel dazu gebracht werden, über den Bereich zu fließen, in dem die Späne erzeugt werden, um die Späne aus der Maschine abzutransportieren, woraufhin dann die Späne von dem Kühlmittel getrennt werden müssen, beispielsweise unter Verwendung eines Spanfördergeräts. Außerdem muss, da die Späne während der Bearbeitung über ein großes Gebiet verstreut werden, den Spanerzeugungsstellen ohne Auslassung eine große Menge Kühlmittel zugeführt werden. Wenn jedoch die Kühlmittelmenge unzureichend ist oder das Kühlmittel einer falschen Stelle zugeführt wird, können sich die Späne auf der das Werkstück haltenden Einspanneinrichtung oder an anderen Stellen ablagern. Daher muss der Bediener, auch bei Durchführung einer Nassbearbeitung, die in der Bearbeitungsmaschine befindlichen Späne periodisch entfernen.
Es wird daher eine Bearbeitungsmaschine angestrebt, die es ermöglicht, die in der Bearbeitungsmaschine befindlichen Späne periodisch zu entfernen, ohne dabei auf menschliche Kraft angewiesen zu sein. Deshalb werden Bearbeitungsmaschinen, die dazu eingerichtet sind, die darin erzeugten Späne zu entfernen, beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2005-231008 , der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2010-105065 und der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2001-322049 vorgeschlagen.
Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2005-231008 offenbart eine Trockenbearbeitungsmaschine, die eine Schneidspanpressvorrichtung umfasst, die die aus einem Bearbeitungsabschnitt abgeführten Späne zu einem Klumpen presst, um dadurch die Späne in Form eines Klumpens abzuführen.
Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2010-105065 offenbart eine NC-Drehbank, die einen Mechanismus und eine Abdeckung umfasst, die das Einsammeln der Späne erleichtern.
Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2001-322049 offenbart eine Spanreinigungsvorrichtung, die einen Reinigungsroboter umfasst, der während einer Trockenbearbeitung in einer Bearbeitungsmaschine angeordnet ist, wobei der Reinigungsroboter eine Absaugdüse umfasst, die die Späne während der Bearbeitung absaugt.
Bei der Trockenbearbeitungsmaschine gemäß der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2005-231008 muss jedoch eine spezielle Spanpressvorrichtung zur Bearbeitungsmaschine hinzugefügt werden. Darüber hinaus können die in einem Gebiet außerhalb eines spezifischen Bereichs verstreuten Späne nicht durch die Schneidspanpressvorrichtung zusammengepresst werden. Folglich muss der Bediener zum Entfernen solcher Späne die Bearbeitungsmaschine stoppen und die Späne aus der Maschine abtransportieren. Daher ist die Trockenbearbeitungsmaschine gemäß der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2005-231008 dennoch nicht dazu in der Lage, die Produktionseffizienz zu steigern oder eine automatisierte Produktion umzusetzen.
Obgleich die NC-Drehbank gemäß der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2010-105065 die Abdeckung umfasst, um es dem Bediener zu erleichtern, die Späne einzusammeln, ist keine Vorrichtung zum Abtransportieren der Späne aus der Maschine vorgesehen. Daher ist auch die NC-Drehbank nicht dazu in der Lage, die Produktionseffizienz zu steigern oder eine automatisierte Produktion umzusetzen.
Bei der Spanreinigungsvorrichtung gemäß der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2001-322049 befindet sich die Absaugdüse nahe eines Bearbeitungswerkzeugs, um die Späne während der Durchführung der Bearbeitung abzusaugen. Die Absaugdüse erzeugt die Absaugkraft jedoch in einer Richtung, weshalb es schwierig ist, alle Späne, die über ein weites Gebiet verstreut werden, von der Spitze des Bearbeitungswerkzeugs abzusaugen. Folglich können, wenn die Späne während der Bearbeitung abgesaugt werden, die Späne auf der das Werkstück haltenden Einspanneinrichtung und im Umfeld der Einspanneinrichtung verbleiben. In diesem Fall muss der Bediener die Bearbeitungsmaschine stoppen und die Späne entfernen.
Des Weiteren muss, da die Späne bei der Spanreinigungsvorrichtung gemäß der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2001-322049 während der Bearbeitung abgesaugt werden, der Reinigungsroboter auf komplizierte Weise gesteuert werden, um eine Beeinträchtigung zwischen der Absaugdüse und dem Bearbeitungswerkzeug zu verhindern. Darüber hinaus kann es Stellen geben, die nicht während der Bearbeitung gereinigt werden können. Mit anderen Worten, wenn die Späne während der Bearbeitung abgesaugt werden, können einige Stellen ungereinigt bleiben und es kann zusätzliche Zeit für die Reinigung erforderlich sein, was zu einer Verschlechterung der Produktionseffizienz führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Bearbeitungsmaschinensystem bereit, das einen unbemannten Langzeitbetrieb umsetzt und die Produktionseffizienz steigert.
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Bearbeitungsmaschinensystem bereit, das eine Bearbeitungsmaschine, die dazu eingerichtet ist, ein Werkstück zu bearbeiten, und die einen Bearbeitungstisch umfasst, der das Werkstück hält, einen Roboter mit einer Spansammelhand, die auf dem Bearbeitungstisch abgelagerte Späne einsammelt, und eine Steuereinrichtung umfasst, die die Bewegungen und den Betrieb der Spansammelhand steuert. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Ablagerungsmenge der durch die Bearbeitung des Werkstücks erzeugten und auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne zu erfassen, basierend auf der erfassten Ablagerungsmenge zu entscheiden, ob eine Einsammlung der Späne notwendig ist, und nach der Entscheidung, dass eine Spaneinsammlung notwendig ist, den Roboter zu veranlassen, nach Beendigung der Bearbeitung die Späne mit der Spansammelhand einzusammeln.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung das Bearbeitungsmaschinensystem nach dem ersten Aspekt bereit, bei dem die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Ablagerungsmenge der auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne basierend auf Informationen in einem Bearbeitungsprogramm zu erfassen, das zur Bearbeitung des Werkstücks genutzt wird.
Gemäß einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung das Bearbeitungsmaschinensystem nach dem ersten Aspekt bereit, das ferner einen visuellen Sensor umfasst, und bei dem die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, unter Verwendung des visuellen Sensors die Ablagerungsmenge und einen Ablagerungsbereich der auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne zu erfassen und nach der Entscheidung, dass eine Spaneinsammlung notwendig ist, den Roboter zu veranlassen, nach Beendigung der Bearbeitung die Späne in dem erfassten Ablagerungsbereich mit der Spansammelhand einzusammeln.
Gemäß einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung das Bearbeitungsmaschinensystem nach dem dritten Aspekt bereit, bei dem die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, unter Verwendung des visuellen Sensors die Ablagerungsmenge und den Ablagerungsbereich der auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne nach dem Einsammeln der Späne in dem erfassten Ablagerungsbereich mit der Spansammelhand zu erfassen, basierend auf der erfassten Ablagerungsmenge zu entscheiden, ob eine Einsammlung der Späne notwendig ist, und nach der Entscheidung, dass eine Spaneinsammlung notwendig ist, die Späne im Ablagerungsbereich mit der Spansammelhand einzusammeln.
Gemäß einem fünften Aspekt stellt die vorliegende Erfindung das Bearbeitungsmaschinensystem nach dem dritten oder vierten Aspekt bereit, bei dem der visuelle Sensor am Roboter angebracht ist, wobei sich der Roboter außerhalb eines Gehäuses der Bearbeitungsmaschine befindet, und bei dem die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, den Roboter zu veranlassen, die Ablagerungsmenge und den Ablagerungsbereich der auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne zu erfassen, um nach Beendigung der Bearbeitung den visuellen Sensor von außen in das Innere des Gehäuses einzubringen.
Gemäß einem sechsten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung das Bearbeitungsmaschinensystem nach einem der ersten bis fünften Aspekte bereit, das ferner eine Einspanneinrichtung, die das Werkstück festhält, wobei die Einspanneinrichtung auf dem Bearbeitungstisch befestigt ist, und eine Reinigungsbürste umfasst, die bewegbar an einem distalen Endabschnitt des Roboters angebracht ist, und bei dem die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, nach dem Einsammeln der Späne mit der Spansammelhand den Roboter zu veranlassen, das Werkstück aus der Einspanneinrichtung zu entfernen und die Einspanneinrichtung mit der Reinigungsbürste zu reinigen.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der genauen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer hervor, die in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Vorderansicht, die ein Bearbeitungsmaschinensystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2A ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Betriebsablaufs des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
2B ist ein Flussdiagramm, das den restlichen Teil des Betriebsablaufs des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
3 ist eine schematische Vorderansicht, die ein Bearbeitungsmaschinensystem gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
4A ist ein Flussdiagramm, das einen Teil des Betriebsablaufs des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
4B ist ein Flussdiagramm, das den restlichen Teil des Betriebsablaufs des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen unterscheidungskräftigen Teil eines Betriebsablaufs eines Roboters darstellt, der in einem Bearbeitungsmaschinensystem gemäß einer dritten Ausführungsform enthalten ist;
6 ist eine schematische Vorderansicht, die ein Bearbeitungsmaschinensystem gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt; und
7 ist ein Flussdiagramm, das einen unterscheidungskräftigen Teil eines Betriebsablaufs eines Roboters darstellt, der in einem Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der vierten Ausführungsform enthalten ist.
Genaue Beschreibung
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Klarheit können die Komponenten in verschiedenen Maßstäben dargestellt sein. Es wird darauf hingewiesen, dass die in jeder Zeichnung dargestellte Konfiguration eines Bearbeitungsmaschinensystems lediglich ein Beispiel darstellt und die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Konfiguration beschränkt ist.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Vorderansicht, die ein Bearbeitungsmaschinensystem gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
Bezug nehmend auf 1 umfasst das Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der ersten Ausführungsform eine Bearbeitungsmaschine 1, die dazu eingerichtet ist, eine Trockenbearbeitung oder Halbtrockenbearbeitung durchzuführen, eine Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2, die die Bearbeitungsmaschine 1 steuert, einen Roboter 4, der eine an einem distalen Endabschnitt des Roboters angebrachte Spansammelhand 3 umfasst, und eine Robotersteuereinrichtung 5, die den Roboter 4 steuert. Das Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der ersten Ausführungsform umfasst außerdem eine Bearbeitungsmaschinenkommunikationseinrichtung 6 und eine Roboterkommunikationseinrichtung 7 zum Herstellen einer Kommunikation zwischen der Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 und der Robotersteuereinrichtung 5.
Die Bearbeitungsmaschine 1 umfasst ein Bearbeitungswerkzeug 8, das eine Bearbeitung durchführt, wie etwa Bohren und Schneiden, und einen Bearbeitungstisch 9, der ein zu bearbeitendes Werkstück W bewegt, wobei das Bearbeitungswerkzeug 8 und der Bearbeitungstisch 9 in einem Gehäuse 10 montiert sind. Eine Tür 11 ist in einer Seitenfläche des Gehäuses 10 bereitgestellt. Das Werkstück W ist ein zu bearbeitender Gegenstand, der aus einem Metall oder Harz geformt ist. Auf dem Bearbeitungstisch 9 sind ein Sockel 12, auf dem das Werkstück W zu platzieren ist, und eine Einspanneinrichtung 13 bereitgestellt, die das Werkstück W auf dem Sockel 12 in Stellung hält. Die Einspanneinrichtung 13 umfasst einen Einspannmechanismus. Die Einspanneinrichtung 13 ist abnehmbar am Bearbeitungstisch 9 befestigt. Zur expliziten Darstellung der Konfiguration innerhalb des Gehäuses 10 in 1 sind das Bearbeitungswerkzeug 8, das Werkstück W, der Bearbeitungstisch 9, der Sockel 12 und die Einspanneinrichtung 13 durch durchgezogene Linien dargestellt, als ob die Wand des Gehäuses 10 durchsichtig wäre.
Der Roboter 4 ist außerhalb der Bearbeitungsmaschine 1 montiert. Der Roboter 4 kann beispielsweise ein vertikaler Knickarmroboter sein. Die Spansammelhand 3 ist am distalen Endabschnitt des Roboters 4 angebracht. Wenn die Tür 11 in der Seitenfläche des Gehäuses 10 geöffnet ist, kann der Roboter 4 betätigt werden, um die Spansammelhand 3 von außen in das Innere des Gehäuses 10 einzubringen und die Spansammelhand 3 aus dem Inneren des Gehäuses 10 zurückzuziehen. Die Spansammelhand 3 sammelt Späne X im Gehäuse 10 durch eine Greif- oder Schaufelbewegung ein. Eine Staubbox 14 zum Verstauen der durch die Spansammelhand 3 eingesammelten Späne ist in der Nähe eines Basisabschnitts des Roboters 4 montiert. Obgleich der Roboter 4 bei dieser Ausführungsform außerhalb des Gehäuses 10 montiert ist, kann der Roboter 4 auch innerhalb des Gehäuses 10 der Bearbeitungsmaschine 1 montiert werden.
Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 enthält eine Mehrzahl Bearbeitungsprogramme, in denen zur Bearbeitung des Werkstücks W erforderliche Informationen beschrieben sind, wie etwa Bearbeitungsstrecken, Bearbeitungsprodukttypen und Bearbeitungswerkzeuge, und eine Mehrzahl den jeweiligen Bearbeitungsprogrammen zugeordnete Spansammelprogramme P1, in denen Bereiche vorgegeben sind, in denen die Späne mit der Spansammelhand 3 eingesammelt werden sollen.
Des Weiteren entscheidet die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 nach der Bearbeitung des Werkstücks W gemäß dem Bearbeitungsprogramm, ob es notwendig ist, die Späne einzusammeln. Nach der Entscheidung, dass die Spaneinsammlung notwendig ist, betätigt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Spansammelhand 3 gemäß dem dem Bearbeitungsprogramm zugeordneten Spansammelprogramm P1, um dadurch die Späne einzusammeln.
Nach der Entscheidung, dass die Spaneinsammlung notwendig ist, öffnet die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 nach Beendigung der Bearbeitung des Werkstücks W außerdem die Tür 11 in der Seitenfläche des Gehäuses 10. Des Weiteren meldet die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 über die Bearbeitungsmaschinenkommunikationseinrichtung 6 und die Roboterkommunikationseinrichtung 7 der Robotersteuereinrichtung 5, dass die Tür 11 geöffnet wurde.
Die Robotersteuereinrichtung 5 führt gemäß dem Spansammelprogramm P1 die Spansammelhand 3 durch die Seitenfläche des Gehäuses 10 in dessen Inneres ein. Die Robotersteuereinrichtung 5 betätigt auch die Spansammelhand 3 des Roboters 4, um die Späne auf der Einspanneinrichtung 13 und in deren Umfeld im Gehäuse 10 einzusammeln. Dabei sammelt die Spansammelhand 3 die Späne durch eine Greifbewegung oder eine Schaufelbewegung ein. Dann bewegt die Robotersteuereinrichtung 5 die Spansammelhand 3 zur Staubbox 14, die sich außerhalb des Gehäuses 10 befindet, und betätigt die Spansammelhand 3, um die von der Spansammelhand 3 gehaltenen Späne in die Staubbox 14 fallenzulassen. Darüber hinaus betätigt die Robotersteuereinrichtung 5 den Roboter 4, um das bearbeitete Werkstück W im Gehäuse 10 durch ein unbearbeitetes Werkstück W auszutauschen.
Des Weiteren meldet die Robotersteuereinrichtung 5 über die Roboterkommunikationseinrichtung 7 und die Bearbeitungsmaschinenkommunikationseinrichtung 6 der Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2, dass die Entfernung der Späne im Gehäuse 10 beendet ist. Danach schließt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Tür 11 in der Seitenfläche des Gehäuses 10. Überdies betätigt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 das Bearbeitungswerkzeug 8 und den Bearbeitungstisch 9 gemäß dem Bearbeitungsprogramm, um das unbearbeitete Werkstück W zu bearbeiten.
Nachstehend ist der Betrieb des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der ersten Ausführungsform genauer beschrieben. 2A und 2B sind Flussdiagramme, die den Betriebsablauf des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der ersten Ausführungsform darstellen. Der Betriebsablauf des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der ersten Ausführungsform ist in 2A und 2B geteilt dargestellt. Verbindungsstellen mit derselben Ziffer in 2A und 2B zeigen die Abschnitte an, an denen die in den jeweiligen Zeichnungen dargestellten Betriebsabläufe miteinander verbunden sind. Es wird davon ausgegangen, dass im Anfangszustand des folgenden Betriebsablaufs keine Späne in der Bearbeitungsmaschine 1 vorhanden sind und das unbearbeitete Werkstück W durch die Einspanneinrichtung 13 gehalten wird.
Wenn der Bediener einen nicht dargestellten Startknopf des Bearbeitungsmaschinensystems drückt oder eine Startanweisung von außen an das Bearbeitungsmaschinensystem gesendet wird, startet die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Bearbeitungsmaschine 1, um das Bearbeitungswerkzeug 8 zum Starten der Bearbeitung des Werkstücks W zu aktivieren (Schritt S1 in 2A). Darüber hinaus startet die Robotersteuereinrichtung 5 den Roboter 4 (Schritt S21 in 2B).
Dann initialisiert die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 einen Stand SK zum Bewerten der Spanablagerungsmenge (Schritt S2 in 2A). Mit anderen Worten, der Stand SK wird auf null zurückgesetzt. Hier bezieht sich der Stand SK auf eine Kennzahl der Höhe der Spanablagerungsmenge, die gemäß dem Ausmaß der Ablagerung bewertet wird.
Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 aktiviert dann das der Bearbeitung des Werkstücks W entsprechende Bearbeitungsprogramm (Schritt S3 in 2A). Das Bearbeitungsprogramm enthält Bearbeitungsbedingungen, Bearbeitungsstrecken, Bearbeitungsgeschwindigkeiten und andere Arten von Informationen. Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 berechnet und erfasst einen Stand S zum Bewerten einer Auswurfmenge der Späne gemäß dem Bearbeitungsprogramm (Schritt S4 in 2A). Hier bezieht sich der Stand S auf eine Kennzahl der Höhe der Spanauswurfmenge, die gemäß dem Ausmaß der Auswurfmenge bewertet wird, wobei ein höherer Stand S eine größere Menge der durch Ausführen des Bearbeitungsprogramms aus dem Werkstück W erzeugten Späne repräsentiert.
Das auf dem Bearbeitungsprogramm basierende Berechnungsverfahren des Standes S ist nachfolgend beschrieben.
Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 addiert dann den erfassten Stand S zu dem Stand SK und erhält das Ergebnis (Schritt S5 in 2A). Danach vergleicht die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 den wie vorstehend erhaltenen Stand SK mit einem voreingestellten Wert N1 (Schritt S6 in 2A). Wenn der berechnete Stand SK höher als der voreingestellte Wert N1 ist, gibt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 ein Spansammelaktivierungssignal an die Robotersteuereinrichtung 5 aus (Schritt S7 in 2A). Hier ist der voreingestellte Wert N1 ein Schwellenwert zum Entscheiden, ob die auf dem Bearbeitungstisch 9 abgelagerten Späne eingesammelt werden müssen. Der voreingestellte Wert N1 ist nachstehend als Ablagerungsgrenzwert bezeichnet.
Wenn der Stand SK in Schritt S6 gleich oder kleiner als der Ablagerungsgrenzwert N1 ist, wird entschieden, dass die Spaneinsammlung unnötig ist. Daher folgt auf das Verfahren gemäß Schritt S6 der Schritt S12.
Nach Schritt S7 bestimmt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 das Spansammelprogramm P1 basierend auf dem Bearbeitungsprogramm und dem Stand SK (Schritt S8 in 2A).
Spezifischer wird die Mehrzahl Spansammelprogramme P1, die jeweils der Mehrzahl Bearbeitungsprogramme zugeordnet sind, vorab ausgearbeitet und in der Robotersteuereinrichtung 5 gespeichert. Die Bearbeitungsprogramme und die Spansammelprogramme P1 werden jeweils mit Nummern versehen. Auf Seiten der Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 werden die Mehrzahl Bearbeitungsprogramme, die jeweils eine Nummer aufweisen, und die Nummern der jeweiligen den Bearbeitungsprogrammen zugeordneten Spansammelprogramme P1 gespeichert. Des Weiteren werden der in Schritt S5 berechnete Stand SK und die Nummer des zur Berechnung des Standes SK verwendeten Bearbeitungsprogramms in Verbindung miteinander in der Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 gespeichert.
Daher kann die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2, wenn der Stand SK eingegeben wird, die Nummer des Spansammelprogramms P1 bestimmen, das dem zum Berechnen des Stands SK verwendeten Bearbeitungsprogramm zugeordnet ist. Mit anderen Worten, es wird eines der Mehrzahl Spansammelprogramme P1 in der Robotersteuereinrichtung 5 ausgewählt.
Im Spansammelprogramm P1 sind ein Bereich, über den die Spansammelhand 3 in Bezug auf den Bearbeitungstisch 9 bewegt werden soll, und der Betrieb der Spansammelhand 3 vorgegeben. Das Ausarbeitungsverfahren des Spansammelprogramms P1 ist nachstehend beschrieben.
Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 gibt ferner die Nummer des Spansammelprogramms P1 an die Robotersteuereinrichtung 5 aus (Schritt S9 in 2A). Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 wartet dann auf ein Spansammelabschlusssignal, das den Abschluss der Spaneinsammlung anzeigt, von der Robotersteuereinrichtung 5 (Schritt S10 in 2A). Wenn das Spansammelabschlusssignal eingegeben wurde, initialisiert die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 den Stand SK (Schritt S11 in 2A). Danach wird die Bearbeitung des Werkstücks W abgeschlossen, wenn das bislang arbeitende Bearbeitungsprogramm beendet ist (Schritt S12 in 2A).
Nach Schritt S12 wird das bearbeitete Werkstück W durch ein unbearbeitetes Werkstück W ersetzt. Zu diesem Zweck treibt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 den Bearbeitungstisch 9 an, um das bearbeitete Werkstück W in einer nicht dargestellten Werkstückaustauschstellung in der Bearbeitungsmaschine 1 zu positionieren (Schritt S13 in 2A). Bei dieser Ausführungsform wird das bearbeitete Werkstück W durch den Einspannmechanismus der Einspanneinrichtung 13 gehalten während es zur Werkstückaustauschstellung transportiert wird. Nachdem das bearbeitete Werkstück W in die Werkstückaustauschstellung bewegt worden ist, löst die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 das bearbeitete Werkstück W aus dem Einspannmechanismus der Einspanneinrichtung 13. Überdies öffnet die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Tür 11 des Gehäuses 10 der Bearbeitungsmaschine 1.
Des Weiteren gibt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 ein Austauschzulassungssignal zum Zulassen des Austausches des Werkstücks W an die Robotersteuereinrichtung 5 aus (Schritt S14 in 2A). Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 wartet dann auf ein Austauschabschlusssignal, das den Abschluss des Austausches des Werkstücks W anzeigt, von der Robotersteuereinrichtung 5 (Schritt S15 in 2A).
Der Roboter 4 hingegen ist bereit, den Betrieb zu starten (Schritt S21 in 2B). Wie in 2B dargestellt, überprüft die Robotersteuereinrichtung 5 nach Schritt S21, ob das Austauschzulassungssignal eingegeben wurde (Schritt S22 in 2B). Nach der Entscheidung, dass das Austauschzulassungssignal eingegeben wurde, überprüft die Robotersteuereinrichtung 5, ob das Spansammelaktivierungssignal eingegeben wurde (Schritt S23 in 2B). Wenn das Spansammelaktivierungssignal eingegeben wurde, führt die Robotersteuereinrichtung 5 das in Schritt S9 in 2A ausgegebene Spansammelprogramm P1 aus (Schritt S24 in 2B). Dann bewegt und betätigt die Robotersteuereinrichtung 5 die Spansammelhand 3 gemäß dem Spansammelprogramm P1, wodurch die Späne auf dem Werkstück W und im Umfeld der Einspanneinrichtung 13 im Gehäuse 10 entfernt werden.
Nach Schritt S24 gibt die Robotersteuereinrichtung 5 das Spansammelabschlusssignal aus, das den Abschluss der Spaneinsammlung anzeigt (Schritt S25 in 2B). Dann führt die Robotersteuereinrichtung 5 das Werkstückaustauschprogramm aus (Schritt S26 in 2B). Wenn das Spansammelaktivierungssignal in Schritt S23 nicht eingegeben wurde, wird das Werkstückaustauschprogramm sofort durchgeführt.
Die Spansammelhand 3 gemäß dieser Ausführungsform verfügt über eine Greiffunktion zum Austauschen des Werkstücks. Daher kann die Robotersteuereinrichtung 5 unter Verwendung der Greiffunktion der Spansammelhand 3 das bearbeitete Werkstück W in der Werkstückaustauschstellung durch ein unbearbeitetes Werkstück W austauschen.
Wenn die Spansammelhand 3 keine Greiffunktion besitzt, tauscht die Robotersteuereinrichtung 5 die am distalen Endabschnitt des Roboters 4 angebrachte Spansammelhand 3 unter Verwendung eines nicht dargestellten Handwechslers durch eine Werkstückaustauschhand aus. Dann tauscht die Werkstückaustauschhand das bearbeitete Werkstück W in der Werkstückaustauschstellung durch ein unbearbeitetes Werkstück W aus. Nach dem Austausch des Werkstücks wird die Werkstückaustauschhand durch die Spansammelhand 3 ersetzt.
Nach dem Austausch des Werkstücks W gibt die Robotersteuereinrichtung 5 das Austauschabschlusssignal an die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 aus (Schritt S27 in 2B). Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 hingegen überprüft, ob das Austauschabschlusssignal eingegeben wurde (Schritt S15 in 2A). Wenn das Austauschabschlusssignal eingegeben wurde, schließt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Tür 11 des Gehäuses 10 der Bearbeitungsmaschine 1 und hält das Werkstück W durch den Einspannmechanismus der Einspanneinrichtung 13 fest. Des Weiteren treibt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 den Bearbeitungstisch 9 an, um das Werkstück W aus der Werkstückaustauschstellung in die Bearbeitungsstellung zu bewegen (Schritt S16 in 2A). Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 kehrt dann zu Schritt S3 zurück und aktiviert das dem ausgetauschten unbearbeiteten Werkstück W entsprechende Bearbeitungsprogramm.
Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform dient die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 dazu, die Entscheidung zu treffen, ob die Spaneinsammlung notwendig ist (Schritt S4 bis Schritt S6), und das Spansammelprogramm P1 zum Bewegen und Betätigen der Spansammelhand 3 auszuwählen (Schritt S7 bis Schritt S11). Alternativ können diese Schritte durch die Robotersteuereinrichtung 5 durchgeführt werden.
Bei der ersten Ausführungsform wird die Spanablagerungsmenge basierend auf der Beschreibung im Bearbeitungsprogramm erfasst und die Entscheidung, ob die Spaneinsammlung notwendig ist, wird abhängig von der derart erfassten Ablagerungsmenge getroffen. Wenn entschieden wird, dass die Spaneinsammlung notwendig ist, wird der Roboter nach Beendigung der Bearbeitung aktiviert, um die Späne unter Verwendung der Spansammelhand 3 einzusammeln. Somit wird die Spaneinsammlung nur dann durchgeführt, wenn die Spaneinsammlung nach Beendigung der Bearbeitung notwendig ist, dadurch kann die Stillstandzeit reduziert und die Produktionseffizienz gesteigert werden. Darüber hinaus kann die durch den Bediener durchzuführende Arbeit zum Stoppen der Bearbeitungsmaschine und zum Entfernen der Späne minimiert werden. Folglich kann ein unbemannter Langzeitbetrieb umgesetzt werden, der zu einer Senkung der Produktionskosten führt. Des Weiteren muss bei der ersten Ausführungsform keine Einrichtung zum Erfassen der Spanablagerungsmenge in der Nähe des distalen Endabschnitts des Roboters 4 bereitgestellt werden, wodurch das Bearbeitungsmaschinensystem mit niedrigeren Kosten hergestellt werden kann.
Das Berechnungsverfahren des Standes S wird nun nachfolgend beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform wird der Stand S zum Bewerten der Spanauswurfmenge durch Nachschlagen des Bearbeitungsprogramms berechnet, wie in Bezug auf Schritt S4 in 2A beschrieben. Wenn die Bearbeitung wiederholt wird, wird der Stand S jedes Mal akkumuliert, wenn das Bearbeitungsprogramm aktiviert wird, um dadurch den Stand SK zu berechnen, wie in Bezug auf Schritt S5 in 2A beschrieben.
Im Bearbeitungsprogramm sind Informationen bezüglich der Bearbeitungsbedingungen, der Bearbeitungsstrecken, der Bearbeitungsprodukttypen, der Bearbeitungszeit, der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Bearbeitungswerkzeuge angegeben. Zum Berechnen des Standes S basierend auf dem Bearbeitungsprogramm wird daher zumindest einer der genannten Faktoren, d. h. die Bearbeitungsbedingungen, die Bearbeitungsstrecken, die Bearbeitungsprodukttypen, die Bearbeitungszeit, die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die Bearbeitungswerkzeuge, nachgeschlagen.
Bezüglich der Bearbeitungsbedingungen sind beispielsweise die Drehzahl der Spindel der Bearbeitungsmaschine, die Schnitttiefe der Klinge und der Hub des Bearbeitungstisches im Bearbeitungsprogramm beschrieben. Der Stand S wird basierend auf dem aktivierten Bearbeitungsprogramm in der Annahme berechnet, dass die Spanerzeugungsmenge steigt, je höher die Drehzahl der Spindel und je tiefer die Schnitttiefe der Klinge ist. Als spezifisches Beispiel wird die Bewertung der Schnitttiefe der Klinge zwischen 1 mm und 5 mm als Mindeststand ”1” bezeichnet. Dann wird der Mindeststand mit einem Koeffizienten multipliziert, der abhängig von der im Bearbeitungsprogramm beschriebenen Schnitttiefe der Klinge differiert, um dadurch den Stand S zu berechnen.
Bezüglich der Bearbeitungsstrecke wird der Stand S basierend auf dem aktivierten Bearbeitungsprogramm in der Annahme berechnet, dass die Spanerzeugungsmenge steigt, je länger die Bearbeitungsstrecke ist, entlang der das Bearbeitungswerkzeug die Bearbeitung durchführt. Beispielsweise wird die Bewertung der Bearbeitungsstrecke einer gegebenen Länge als Mindeststand ”1” bezeichnet. Dann wird der Mindeststand mit einem Koeffizienten multipliziert, der abhängig von der Länge der anhand des Bearbeitungsprogramms erfassten Bearbeitungsstrecke differiert, um dadurch den Stand S zu berechnen.
Bezüglich des Bearbeitungsprodukttyps variieren die Spanablagerungsposition, die Spanform und die Spanauswurfmenge abhängig von der Form des Werkstücks W und dessen Material, z. B. Aluminium, Gusseisen und Zinklegierung. Praktisch werden zwei Werkstücke W vorbereitet, die sich in Form und Material voneinander unterscheiden, und unter derselben Bearbeitungsbedingung längs derselben Bearbeitungsstrecke und mit demselben Bearbeitungswerkzeug bearbeitet. Nach einer solchen Bearbeitung können die Spanablagerungsposition, die Spanform und die Spanauswurfmenge zwischen den zwei Werkstücken W unterschiedlich ausfallen. Daher wird die Korrelation zwischen dem Bearbeitungsprodukttyp und der Spanauswurfmenge in Bezug auf eine Mehrzahl Bearbeitungsprodukttypen vorab definiert. Dann wird die Bewertung eines gegebenen Bearbeitungsprodukttyps als Mindeststand ”1” bezeichnet und der Mindeststand mit einem Koeffizienten multipliziert, der abhängig von dem anhand des Bearbeitungsprogramms erfassten Bearbeitungsprodukttyp differiert, um dadurch den Stand S zu berechnen.
Bezüglich der Bearbeitungszeit wird der Stand S basierend auf dem aktivierten Bearbeitungsprogramm in der Annahme berechnet, dass die Spanerzeugungsmenge proportional zur Bearbeitungszeit steigt. Beispielsweise wird die Bewertung einer gegebenen Bearbeitungszeit als Mindeststand ”1” bezeichnet. Dann wird der Mindeststand mit einem Koeffizienten multipliziert, der abhängig von der anhand des Bearbeitungsprogramms erfassten Bearbeitungszeit differiert, um dadurch den Stand S zu berechnen.
Bezüglich der Bearbeitungsgeschwindigkeit kann die Spanauswurfmenge basierend auf dem Produkt der Drehzahl der Spindel und des Klingenvorschubbetrags bewertet werden. Demgemäß wird die Bewertung eines vorgegebenen Werts des Produkts der Drehzahl der Spindel und des Klingenvorschubbetrags als Mindeststand ”1” bezeichnet. Dann werden die Drehzahl der Spindel und der Klingenvorschubbetrag aus dem Bearbeitungsprogramm ausgelesen und der Mindeststand mit einem Koeffizienten multipliziert, der abhängig vom Produkt der Drehzahl der Spindel und des Klingenvorschubbetrags differiert, um dadurch den Stand S zu berechnen.
Bezüglich des Bearbeitungswerkzeugs variiert die Spanauswurfmenge abhängig vom Typ des Bearbeitungswerkzeugs. Beispielsweise zwischen Fräsen und Gewindebohren, während beim Fräsen eine große Menge Späne erzeugt wird, ist die Spanerzeugungsmenge beim Gewindebohren relativ gering. Darüber hinaus werden die Späne beim Durchführen des Fräsens über einen weiten Bereich verstreut, während der Spanstreubereich beim Durchführen des Gewindebohrens relativ klein ist. Demgemäß wird die Bewertung des zum Gewindebohren verwendeten Bearbeitungswerkzeugs als Mindeststand ”1” bezeichnet. Ebenso wird die Korrelation zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Spanauswurfmenge in Bezug auf eine Mehrzahl Bearbeitungswerkzeuge vorab definiert. Dann wird der Typ des Bearbeitungswerkzeugs aus dem Bearbeitungsprogramm ausgelesen und der Mindeststand mit einem Koeffizienten multipliziert, der abhängig vom Bearbeitungswerkzeug differiert, um dadurch den Stand S zu berechnen.
Nachstehend ist das Ausarbeitungsverfahren des Spansammelprogramms P1 beschrieben.
Die Spansammelprogramme P1 werden in Verbindung mit den jeweiligen Bearbeitungsprogrammen vorab ausgearbeitet und die Spansammelprogramme P1 in der Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 oder in der Robotersteuereinrichtung 5 gespeichert. Obgleich der Inhalt des Spansammelprogramms P1 bei der ersten Ausführungsform in der Robotersteuereinrichtung 5 gespeichert wird, ist der Speicherort des Spansammelprogramms P1 nicht spezifisch beschränkt. Folglich können sowohl die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 als auch die Robotersteuereinrichtung 5 als Einrichtung zum Ausgeben der Anweisung zum Einsammeln der Späne dienen.
Das Spansammelprogramm P1 kann einen Bereich, über den die Spansammelhand 3 bewegt werden soll, sowie die Bewegungen der Spansammelhand 3 in Bezug auf den Bearbeitungstisch 9 vorgeben, auf dem sich die Späne abgelagert haben. Der Bewegungsbereich der Spansammelhand 3 zum Einsammeln der Späne wird in Verbindung mit dem entsprechenden Bearbeitungsprogramm definiert.
Wie zuvor beschrieben, enthält das Bearbeitungsprogramm Informationen bezüglich der Bearbeitungsbedingungen, der Bearbeitungsstrecken, der Bearbeitungsprodukttypen, der Bearbeitungszeit, der Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Bearbeitungswerkzeuge. Darüber hinaus werden während der Bearbeitung des Werkstücks W erzeugte Späne von der Bearbeitungsstrecke, entlang der das Werkstück W bearbeitet wird, verstreut und auf dem Werkstück W und im Umfeld der Einspanneinrichtung 13 auf dem Bearbeitungstisch 9 abgelagert. Daher wird der Spanstreubereich basierend auf den Informationen im Bearbeitungsprogramm bezogen auf jedes der Bearbeitungsprogramme in der Annahme definiert, dass der Streubereich der Späne von der Bearbeitungsstrecke abhängig von den Bearbeitungsprogrammen variiert. Beispielsweise wird ein Bereich einer vorgegebenen Breite um die Bearbeitungsstrecke als Spanstreubereich vorgegeben.
Dann werden die Spansammelprogramme P1 für die jeweiligen Bearbeitungsprogramme ausgearbeitet und der Spanstreubereich um die Bearbeitungsstrecke wird in jedem der Spansammelprogramme P1 als Bewegungsbereich der Spansammelhand 3 vorgegeben. Solche Spansammelprogramme P1 können durch Teaching- oder Offline-Programmierung erstellt werden.
Darüber hinaus enthält das Spansammelprogramm P1 die Bewegungsart der Spansammelhand 3, die in Bezug auf den Aufbau und Mechanismus der als Spansammelhand 3 ausgewählten Einrichtung vorgegeben ist. Obgleich die Spansammelhand 3 bei der ersten Ausführungsform dazu eingerichtet ist, die Späne zu greifen oder zu schaufeln, ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Bewegungsarten beschränkt. Wenn ein Werkstück aus einem magnetischen Material bearbeitet wird, kann die Spansammelhand 3 dazu eingerichtet sein, die Späne unter Verwendung eines Elektromagneten anzulagern. Des Weiteren kann eine Absaugdüse zum Absaugen der Späne an der Spansammelhand 3 angebracht werden.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend ist eine zweite Ausführungsform beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind dieselben Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen und Abweichungen von der ersten Ausführungsform sind vorrangig beschrieben.
3 ist eine schematische Vorderansicht, die ein Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
Bezug nehmend auf 3 umfasst das Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der zweiten Ausführungsform zusätzlich zu der Konfiguration des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der ersten Ausführungsform ferner einen visuellen Sensor 15. Der visuelle Sensor 15 befindet sich in der Nähe des distalen Endabschnitts des Roboters 4. Der visuelle Sensor 15 nimmt Bilder des bearbeiteten Werkstücks W und dessen Umfelds auf dem Bearbeitungstisch 9 auf. Bei der zweiten Ausführungsform werden der Spanablagerungsbereich und die Spanablagerungsmenge auf dem Bearbeitungstisch 9 anhand von durch den visuellen Sensor 15 aufgenommenen Bilddaten erfasst und die Spaneinsammlung wird gemäß dem Ablagerungsbereich und der Ablagerungsmenge durchgeführt, die wie vorstehend erfasst werden.
Nachstehend ist der Betrieb des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der zweiten Ausführungsform genauer beschrieben.
4A und 4B sind Flussdiagramme, die den Betriebsablauf des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der zweiten Ausführungsform darstellen. Hier ist der Betriebsablauf des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der zweiten Ausführungsform in 4A und 4B getrennt dargestellt. Verbindungsstellen mit derselben Ziffer in 4A und 4B zeigen die Abschnitte an, an denen die in den jeweiligen Zeichnungen dargestellten Betriebsabläufe miteinander verbunden sind. Es wird davon ausgegangen, dass im Anfangszustand des folgenden Betriebsablaufs keine Späne in der Bearbeitungsmaschine 1 vorhanden sind und das unbearbeitete Werkstück W durch die Einspanneinrichtung 13 gehalten wird.
Wenn der Bediener einen nicht dargestellten Startknopf des Bearbeitungsmaschinensystems drückt oder eine Startanweisung von außen an das Bearbeitungsmaschinensystem gesendet wird, startet die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Bearbeitungsmaschine 1, um das Bearbeitungswerkzeug 8 zum Starten der Bearbeitung des Werkstücks W zu aktivieren (Schritt S31 in 4A). Darüber hinaus startet die Robotersteuereinrichtung 5 den Roboter 4 (Schritt S38 in 4B).
Dann aktiviert die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 das der Bearbeitung des Werkstücks W entsprechende Bearbeitungsprogramm (Schritt S32 in 4A). Danach wird die Bearbeitung des Werkstücks W abgeschlossen, wenn das bislang arbeitende Bearbeitungsprogramm beendet ist (Schritt S33 in 4A).
Nach Schritt S33 wird das bearbeitete Werkstück W durch ein unbearbeitetes Werkstück W ersetzt. Zu diesem Zweck treibt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 den Bearbeitungstisch 9 an, um das bearbeitete Werkstück W in einer nicht dargestellten Werkstückaustauschstellung in der Bearbeitungsmaschine 1 zu positionieren (Schritt S34 in 4A). Bei dieser Ausführungsform wird das bearbeitete Werkstück W durch den Einspannmechanismus der Einspanneinrichtung 13 gehalten während es zur Werkstückaustauschstellung transportiert wird. Nachdem das bearbeitete Werkstück W in die Werkstückaustauschstellung bewegt worden ist, löst die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 das bearbeitete Werkstück W aus dem Einspannmechanismus der Einspanneinrichtung 13. Überdies öffnet die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Tür 11 des Gehäuses 10 der Bearbeitungsmaschine 1.
Des Weiteren gibt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 das Austauschzulassungssignal zum Zulassen des Austausches des Werkstücks W an die Robotersteuereinrichtung 5 aus (Schritt S35 in 4A). Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 wartet dann auf ein Austauschabschlusssignal, das den Abschluss des Austausches des Werkstücks W anzeigt, von der Robotersteuereinrichtung 5 (Schritt S36 in 4A).
Der Roboter 4 hingegen ist bereit, den Betrieb zu starten (Schritt S38 in 4B). Wie in 4B dargestellt, überprüft die Robotersteuereinrichtung 5 nach Schritt S38, ob das Austauschzulassungssignal eingegeben wurde (Schritt S39 in 4B). Nach der Entscheidung, dass das Austauschzulassungssignal eingegeben wurde, aktiviert die Robotersteuereinrichtung 5 den visuellen Sensor 15 und führt außerdem das Spanablagerungsüberwachungsprogramm PS1 aus (Schritt S40 in 4B).
Somit wird der visuelle Sensor 15, sobald die Bearbeitung beendet ist, in Schritt S40 in die Bearbeitungsmaschine 1 eingebracht und die Tür 11 des Gehäuses 10 der Bearbeitungsmaschine 1 geöffnet (Schritt S33 bis Schritt S35). Dann wird der distale Endabschnitt des Roboters mit dem daran angebrachten visuellen Sensor 15 entlang der Strecke bewegt, die der Form der Einspanneinrichtung 13 folgt, so dass der visuelle Sensor 15 ein Bild der auf dem Werkstück W und im Umfeld der Einspanneinrichtung 13 abgelagerten Späne aufnimmt. Im Spanablagerungsüberwachungsprogramm PS1 ist die Strecke, die der Form der Einspanneinrichtung 13 folgt, als Bewegungsstrecke des visuellen Sensors 15 vorgegeben.
Da der visuelle Sensor 15 nach Beendigung der Bearbeitung in die Bearbeitungsmaschine 1 eingebracht wird, kann das Bild des Werkstücks W und des Umfelds der Einspanneinrichtung 13 aufgenommen werden während keine Späne verstreut werden. Mit anderen Worten, es kann verhindert werden, dass das Sichtfeld des visuellen Sensors 15 durch die Späne beeinträchtigt wird und somit eine Verschlechterung der Bildklarheit des visuellen Sensors 15. Alternativ kann der visuelle Sensor 15 in eine Stellung bewegt werden, in der die Gesamtheit des Bearbeitungstisches 9 fotografiert werden kann, und das Bild aus einer solchen Stellung aufgenommen werden.
Des Weiteren berechnet und erfasst die Robotersteuereinrichtung 5 den Stand SK und die Ablagerungsbereichsdaten SA unter Verwendung der durch den visuellen Sensor 15 aufgenommenen Bilddaten (Schritt S41 in 4B). Dann vergleicht die Robotersteuereinrichtung 5 den berechneten Stand SK mit einem Ablagerungsgrenzwert N2 (Schritt S42 in 4B). Wenn der berechnete Stand SK infolge des Vergleichs höher als der Ablagerungsgrenzwert N2 ist, führt die Robotersteuereinrichtung 5 den Spansammelbetrieb durch.
Wenn der Stand SK in Schritt S42 gleich oder kleiner als der Ablagerungsgrenzwert N2 ist, wird entschieden, dass die Spaneinsammlung unnötig ist. In diesem Fall wird das Werkstückaustauschprogramm sofort nach Schritt S42 ausgeführt (Schritt S46 in 4B).
Zum Erfassen der Ablagerungsbereichsdaten SA wird der Bereich längs der Bearbeitungsstrecke durch den visuellen Sensor 15 fotografiert bevor das Spanablagerungsüberwachungsprogramm PS1 ausgeführt wird und die Bilddaten des Bereichs werden in der Robotersteuereinrichtung 5 gespeichert. Dann kann durch einen Vergleich der Bilddaten vor und nach der Ausführung des Spanablagerungsüberwachungsprogramms PS1 der Bereich erfasst werden, in dem sich die Späne abgelagert haben. Demgemäß können die Ablagerungsbereichsdaten SA basierend auf dem erfassten Bereich erzeugt werden.
Ferner kann nicht nur der Bereich auf dem Bearbeitungstisch 9, in dem sich die Späne abgelagert haben, sondern auch die Höhe der abgelagerten Späne erfasst werden, indem die Einspanneinrichtung 13 durch den visuellen Sensor 15 sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung in Bezug auf den Bearbeitungstisch 9 fotografiert wird. Demgemäß kann, bezüglich des Stands SK, die Bewertung einer gegebenen Höhe der Späne als Mindeststand ”1” bezeichnet und der Mindeststand mit einem Koeffizienten multipliziert werden, der abhängig von der erfassten Höhe der Späne differiert, um dadurch den Stand SK zu berechnen.
Dann schlägt die Robotersteuereinrichtung 5 den Stand SK und die Ablagerungsbereichsdaten SA nach, um dadurch das Spansammelprogramm P2 zu bestimmen (Schritt S43 in 4B), um den Spansammelbetrieb durchzuführen. Spezifischer wird eine Mehrzahl Spansammelprogramme P2, die jeweils einer Mehrzahl Elemente der Ablagerungsbereichsdaten SA zugeordnet sind, vorab ausgearbeitet und in der Robotersteuereinrichtung 5 gespeichert. Des Weiteren enthält die Robotersteuereinrichtung 5 den berechneten Stand SK und die Ablagerungsbereichsdaten SA, die in Schritt S41 erfasst wurden und miteinander in Zusammenhang stehen. Daher kann die Robotersteuereinrichtung 5, wenn der Stand SK eingegeben wird, das den Ablagerungsbereichsdaten SA entsprechende Spansammelprogramm P2 aus der Mehrzahl Spansammelprogramme P2 auswählen.
Im Spansammelprogramm P2 sind der Bereich, über den die Spansammelhand 3 in Bezug auf den Bearbeitungstisch 9 bewegt werden soll, und der Betrieb der Spansammelhand 3 vorgegeben.
Folglich führt die Robotersteuereinrichtung 5 das Spansammelprogramm P2 aus (Schritt S44 in 4B). Die Robotersteuereinrichtung 5 betätigt den Roboter 4 und die Spansammelhand 3 gemäß dem Spansammelprogramm P2, wodurch die Späne auf dem Bearbeitungstisch 9 im Gehäuse 10 entfernt werden. Spezifischer greift oder nimmt die Spansammelhand 3 des Roboters 4 die Späne im Gehäuse 10 der Bearbeitungsmaschine 1 auf und lässt die Späne in die außerhalb des Gehäuses 10 befindliche Staubbox 14 fallen.
Nach Schritt S44 initialisiert die Robotersteuereinrichtung 5 den Stand SK (Schritt S45 in 4B). Dann führt die Robotersteuereinrichtung 5 das Werkstückaustauschprogramm aus (Schritt S46 in 4B). Die Spansammelhand 3 gemäß dieser Ausführungsform verfügt über eine Greiffunktion zum Austauschen des Werkstücks. Daher kann die Robotersteuereinrichtung 5 unter Verwendung der Greiffunktion der Spansammelhand 3 das bearbeitete Werkstück W in der Werkstückaustauschstellung durch ein unbearbeitetes Werkstück W austauschen.
Wenn die Spansammelhand 3 keine Greiffunktion besitzt, tauscht die Robotersteuereinrichtung 5 die am distalen Endabschnitt des Roboters 4 angebrachte Spansammelhand 3 unter Verwendung eines nicht dargestellten Handwechslers durch eine Werkstückaustauschhand aus. Dann tauscht die Werkstückaustauschhand das bearbeitete Werkstück W in der Werkstückaustauschstellung durch das unbearbeitete Werkstück W aus. Nach dem Austausch des Werkstücks wird die Werkstückaustauschhand durch die Spansammelhand 3 ersetzt.
Nach dem Austausch des Werkstücks W gibt die Robotersteuereinrichtung 5 das Austauschabschlusssignal an die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 aus (Schritt S47 in 4B). Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 hingegen überprüft, ob das Austauschabschlusssignal eingegeben wurde (Schritt S36 in 4A). Wenn das Austauschabschlusssignal eingegeben wurde, schließt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 die Tür 11 des Gehäuses 10 der Bearbeitungsmaschine 1 und hält das Werkstück W durch den Einspannmechanismus der Einspanneinrichtung 13 fest. Des Weiteren treibt die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 den Bearbeitungstisch 9 an, um das Werkstück W aus der Werkstückaustauschstellung in die Bearbeitungsstellung zu bewegen (Schritt S37 in 4A). Die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 kehrt dann zu Schritt S32 zurück und aktiviert das dem unbearbeiteten Werkstück W entsprechende Bearbeitungsprogramm.
Bei der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform werden die Spanablagerungsmenge und der Ablagerungsbereich durch den visuellen Sensor erfasst und die Entscheidung, ob die Spaneinsammlung notwendig ist, wird abhängig von der derart erfassten Ablagerungsmenge getroffen. Wenn die Spaneinsammlung durchgeführt wird, werden die Späne in dem erfassten Ablagerungsbereich nach Beendigung der Bearbeitung durch die Spansammelhand des Roboters eingesammelt. Somit wird die Spaneinsammlung nur dann durchgeführt, wenn die Spaneinsammlung nach Beendigung der Bearbeitung notwendig ist, dadurch kann die Stillstandzeit verringert und die Produktionseffizienz gesteigert werden. Darüber hinaus kann die durch den Bediener durchzuführende Arbeit zum Stoppen der Bearbeitungsmaschine und zum Entfernen der Späne minimiert werden. Folglich kann ein unbemannter Langzeitbetrieb umgesetzt werden, der zu einer Senkung der Produktionskosten führt.
Bei der zweiten Ausführungsform wird insbesondere der Spanablagerungsbereich anhand der durch den visuellen Sensor aufgenommenen Bilddaten erfasst und die Späne in dem erfassten Ablagerungsbereich werden durch den Roboter eingesammelt. Daher kann, da die Reinigung nur an den Stellen durchgeführt wird, an denen eine Spaneinsammlung nötig ist, unnötige Reinigungszeit minimiert und folglich die Produktionseffizienz gesteigert werden.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend ist eine dritte Ausführungsform beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind dieselben Komponenten wie bei der ersten oder zweiten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen und Abweichungen von der ersten oder zweiten Ausführungsform sind vorrangig beschrieben.
Das Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der dritten Ausführungsform umfasst dieselben Komponenten wie die in 3 gezeigte zweite Ausführungsform.
Bei der dritten Ausführungsform jedoch führt die Robotersteuereinrichtung 5 nach Ausführung des Spansammelprogramms P2 das Spanablagerungsüberwachungsprogramm PS1 unter Verwendung des visuellen Sensors 15 erneut durch, um dadurch die Spanablagerungsmenge und den Ablagerungsbereich zu erfassen. Wenn die Spanablagerungsmenge infolge der Erfassung größer ist als ein vorgegebener Wert, führt die Robotersteuereinrichtung 5 das Spansammelprogramm P2 erneut durch. Des Weiteren wird die Ausführung des Spansammelprogramms P2 wiederholt bis die erfasste Spanablagerungsmenge kleiner als der vorgegebene Wert ist.
Nachstehend ist der Betrieb des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der dritten Ausführungsform genauer beschrieben. Der Betrieb des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der dritten Ausführungsform ist jedoch, bis auf den Betrieb des Roboters, derselbe wie bei der zweiten Ausführungsform, weshalb nur der Betrieb des Roboters beschrieben wird, der sich von der zweiten Ausführungsform unterscheidet.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen unterscheidungskräftigen Teil des Betriebsablaufs des Roboters darstellt, der in dem Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der dritten Ausführungsform enthalten ist. 5 stellt einen Ersatz für den Betriebsablauf von Schritt S40 bis Schritt 45 dar, der in 4B veranschaulicht ist. Die Schritte in 5, die denen von 4B entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Wie in 5 gezeigt, aktiviert die Robotersteuereinrichtung 5 nach der Entscheidung, dass das Austauschzulassungssignal eingegeben wurde, den visuellen Sensor 15 und führt außerdem das Spanablagerungsüberwachungsprogramm PS1 aus (Schritt S40 in 5). In Schritt S40 wird der distale Endabschnitt des Roboters mit dem daran angebrachten visuellen Sensor 15 längs der Strecke bewegt, die der Form der Einspanneinrichtung 13 folgt, so dass der visuelle Sensor 15 ein Bild der auf dem Werkstück W und im Umfeld der Einspanneinrichtung 13 abgelagerten Späne aufnimmt. Hier ist die Strecke, die der Form der Einspanneinrichtung 13 folgt, im Spanablagerungsüberwachungsprogramm PS1 als Bewegungsstrecke des visuellen Sensors 15 vorgegeben.
Da der visuelle Sensor 15 nach Beendigung der Bearbeitung in die Bearbeitungsmaschine 1 eingebracht wird, kann ein Bild des Werkstücks W und des Umfelds der Einspanneinrichtung 13 aufgenommen werden während keine Späne verstreut werden. Mit anderen Worten, es kann verhindert werden, dass das Sichtfeld des visuellen Sensors 15 durch die Späne beeinträchtigt wird und somit eine Verschlechterung der Bildklarheit des visuellen Sensors 15. Alternativ kann der visuelle Sensor 15 in eine Stellung bewegt werden, in der die Gesamtheit des Bearbeitungstisches 9 fotografiert werden kann, und das Bild aus einer solchen Stellung aufgenommen werden.
Des Weiteren berechnet und erfasst die Robotersteuereinrichtung 5 den Stand SK und die Ablagerungsbereichsdaten SA unter Verwendung der durch den visuellen Sensor 15 aufgenommenen Bilddaten (Schritt S41 in 5). Die Berechnungsverfahren des Standes SK und der Ablagerungsbereichsdaten SA sind dieselben wie bei der zweiten Ausführungsform. Nach Schritt S41 vergleicht die Robotersteuereinrichtung 5 den berechneten Stand SK mit dem Ablagerungsgrenzwert N2 (Schritt S42 in 5). Wenn der berechnete Stand SK infolge des Vergleichs höher als der Ablagerungsgrenzwert N2 ist, führt die Robotersteuereinrichtung 5 den Spansammelbetrieb durch.
Dann schlägt die Robotersteuereinrichtung 5 den Stand SK und die Ablagerungsbereichsdaten SA nach, um dadurch das Spansammelprogramm P2 zu bestimmen (Schritt S43 in 5), um den Spansammelbetrieb durchzuführen. Spezifischer wird die Mehrzahl Spansammelprogramme P2, die jeweils der Mehrzahl Elemente der Ablagerungsbereichsdaten SA zugeordnet sind, vorab ausgearbeitet und in der Robotersteuereinrichtung 5 gespeichert. Des Weiteren enthält die Robotersteuereinrichtung 5 den berechneten Stand SK und die Ablagerungsbereichsdaten SA, die in Schritt S41 erfasst wurden und miteinander in Zusammenhang stehen. Daher kann die Robotersteuereinrichtung 5, wenn der Stand SK eingegeben wird, das den Ablagerungsbereichsdaten SA entsprechende Spansammelprogramm P2 aus der Mehrzahl Spansammelprogramme P2 auswählen.
Im Spansammelprogramm P2 sind der Bereich, über den die Spansammelhand 3 in Bezug auf den Bearbeitungstisch 9 bewegt werden soll, und der Betrieb der Spansammelhand 3 vorgegeben.
Folglich führt die Robotersteuereinrichtung 5 das Spansammelprogramm P2 aus (Schritt S44 in 5). Die Robotersteuereinrichtung 5 betätigt den Roboter 4 und die Spansammelhand 3 gemäß dem Spansammelprogramm P2, wodurch die Späne auf dem Bearbeitungstisch 9 im Gehäuse 10 entfernt werden. Spezifischer nimmt die Spansammelhand 3 des Roboters 4 die Späne im Gehäuse 10 der Bearbeitungsmaschine 1 auf und lässt die Späne in die außerhalb des Gehäuses 10 befindliche Staubbox 14 fallen.
Nach Schritt S44 aktiviert die Robotersteuereinrichtung 5 erneut den visuellen Sensor 15 und führt auch das Spanablagerungsüberwachungsprogramm PS1 aus (Schritt S51 in 5). Dann berechnet und erfasst die Robotersteuereinrichtung 5 den Stand SK und die Ablagerungsbereichsdaten SA unter Verwendung der durch den visuellen Sensor 15 aufgenommenen Bilddaten (Schritt S52 in 5). Die Berechnungsverfahren des Standes SK und der Ablagerungsbereichsdaten SA sind dieselben wie bei der zweiten Ausführungsform.
Dann vergleicht die Robotersteuereinrichtung 5 den berechneten Stand SK mit dem Ablagerungsgrenzwert N2 (Schritt S42 in 5). Wenn der berechnete Stand SK infolge des Vergleichs höher als der Ablagerungsgrenzwert N2 ist, wählt die Robotersteuereinrichtung 5 erneut das den Ablagerungsbereichsdaten SA entsprechende Spansammelprogramm P2 aus (Schritt S43 in 5) und führt das ausgewählte Spansammelprogramm P2 aus (Schritt S44 in 5).
Schritt S42, Schritt S43, Schritt S44, Schritt S51 und Schritt S52 werden wiederholt bis der berechnete Stand SK gleich oder kleiner als der Ablagerungsgrenzwert N2 ist. Daher verringert die Anordnung gemäß der dritten Ausführungsform im Vergleich zur zweiten Ausführungsform die in der Bearbeitungsmaschine verbleibenden Späne effizienter. Die dritte Ausführungsform ist besonders nützlich, wenn eine Spanmenge abgelagert wird, die nicht auf einmal eingesammelt werden kann.
Danach führt die Robotersteuereinrichtung 5 das Werkstückaustauschprogramm aus (Schritt S46 in 5). Wenn der Stand SK in Schritt S42 kleiner als der Ablagerungsgrenzwert N2 ist, wird entschieden, dass die Spaneinsammlung unnötig ist. In diesem Fall wird das Werkstückaustauschprogramm sofort nach Schritt S42 ausgeführt.
Nach dem Austausch des Werkstücks W gibt die Robotersteuereinrichtung 5 das Austauschabschlusssignal an die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 aus (Schritt S47 in 5).
Vierte Ausführungsform
Nachstehend ist eine vierte Ausführungsform beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind dieselben Komponenten wie bei der ersten bis dritten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen versehen und Abweichungen von der ersten bis dritten Ausführungsform sind vorrangig beschrieben.
6 ist eine schematische Vorderansicht, die ein Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
Bezug nehmend auf 6 umfasst das Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der vierten Ausführungsform zusätzlich zu der Konfiguration des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der dritten Ausführungsform ferner eine Reinigungsbürste 16. Die Reinigungsbürste 16 befindet sich, wie auch der visuelle Sensor 15, in der Nähe des distalen Endabschnitts des Roboters 4. Durch Bewegen des distalen Endabschnitts des Roboters 4 können der Sockel 12 und die Einspanneinrichtung 13 auf dem Bearbeitungstisch 9 mit der Reinigungsbürste 16 gefegt werden. Die Reinigungsbürste 16 kann bevorzugt im distalen Endabschnitt des Roboters 4 untergebracht werden, um von innen nach außen gefahren zu werden, wenn die Reinigung durchgeführt werden soll. Zum Antreiben der Reinigungsbürste 16 kann ein Luftzylinder oder ein Elektromotor eingesetzt werden.
Nachstehend ist der Betrieb des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben. Der Betrieb des Bearbeitungsmaschinensystems gemäß der vierten Ausführungsform ist jedoch, bis auf den Betrieb des Roboters, derselbe wie bei der zweiten und dritten Ausführungsform, weshalb nur der Betrieb des Roboters beschrieben wird, der sich von dem der zweiten und dritten Ausführungsform unterscheidet.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen unterscheidungskräftigen Teil des Betriebsablaufs des Roboters darstellt, der in dem Bearbeitungsmaschinensystem gemäß der vierten Ausführungsform enthalten ist. 7 stellt lediglich Ersatzschritte für den in 4B und 5 gezeigten Schritt S46 dar. Darüber hinaus ist Schritt S47 in 7 derselbe wie Schritt S47 in 4B.
Anstelle von Schritt 45 aus 4B und 5, betätigt die Robotersteuereinrichtung 5 den Roboter 4 wie in 7 in Schritt S71 bis Schritt S73 beschrieben. Insbesondere führt die Robotersteuereinrichtung 5 ein Aufnahmeprogramm für ein bearbeitetes Werkstück aus (Schritt S71). Gemäß diesem Programm entfernt die Robotersteuereinrichtung 5 unter Verwendung der Greiffunktion der Spansammelhand 3 das bearbeitete Werkstück W in der Werkstückaustauschstellung aus der Einspanneinrichtung 13. Die Robotersteuereinrichtung 5 treibt dann den Roboter 4 an, um das bearbeitete Werkstück W aus dem Gehäuse 10 zu transportieren.
Danach führt die Robotersteuereinrichtung 5 ein Einspanneinrichtungsreinigungsprogramm PC1 zum Entfernen der auf dem Sockel 12 der Einspanneinrichtung 13 abgelagerten Späne aus (Schritt S72). Das Einspanneinrichtungsreinigungsprogramm PC1 wird vorab in der Robotersteuereinrichtung 5 gespeichert, um die Bewegungen und den Betrieb der Reinigungsbürste 16 entsprechend der Form der Einspanneinrichtung 13, einschließlich des Sockels 12, zu steuern. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Reinigungsbürste 16 außerhalb des distalen Endabschnitts des Roboters 4, um zu bewirken, dass die Reinigungsbürste 16 die Späne auf dem Sockel 12 wegfegt und somit die Späne davon entfernt.
Wenn das Werkstück W aus der Einspanneinrichtung 13 gelöst wird während sich die Späne noch auf der Einspanneinrichtung 13 befinden, können die Späne auf die Oberfläche des Sockels 12 fallen, auf der das Werkstück W bis dahin platziert war. In diesem Fall können, wenn das unbearbeitete Werkstück W auf dem Sockel 12 der Einspanneinrichtung 13 platziert und mit dem Einspannmechanismus fixiert wird, die Späne zwischen dem Sockel 12 und dem unbearbeiteten Werkstück W gefangen werden. Folglich befindet sich das unbearbeitete Werkstück W nicht in engem Kontakt mit dem Sockel 12, sondern unter einem geringen Abstand davon. Wenn das unbearbeitete Werkstück W in einem solchen Zustand bearbeitet wird, wird dem Werkstück W eine unbeabsichtigte Form gegeben. Daher ist es bevorzugt, die Einspanneinrichtung 13 zu reinigen, nachdem das Werkstück entfernt wurde. Bei dieser Ausführungsform reinigt der Roboter 4 die Einspanneinrichtung 13 nachdem das bearbeitete Werkstück W entfernt wurde, wodurch die Produktionseffizienz gesteigert und ein unbemannter Langzeitbetrieb umgesetzt werden kann.
Nach dem Reinigen der Einspanneinrichtung 13 führt die Robotersteuereinrichtung 5 ein Einsetzprogramm für das unbearbeitete Werkstück aus (Schritt S73). Gemäß diesem Programm nutzt die Robotersteuereinrichtung 5 die Greiffunktion der Spansammelhand 3, um das unbearbeitete Werkstück W auf dem Sockel 12 der in der Werkstückaustauschstellung befindlichen Einspanneinrichtung 13 zu platzieren. Das unbearbeitete Werkstück W wird dann durch den Einspannmechanismus der Einspanneinrichtung 13 fixiert.
Nach dem Austausch des Werkstücks W gibt die Robotersteuereinrichtung 5 das Austauschabschlusssignal an die Bearbeitungsmaschinensteuereinrichtung 2 aus (Schritt S47 in 7).
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Spanablagerungsmenge auf dem Bearbeitungstisch erfasst und es wird gemäß der erfassten Ablagerungsmenge entschieden, ob eine Spaneinsammlung notwendig ist. Darüber hinaus wird, wenn die Spaneinsammlung notwendig ist, der Roboter aktiviert, um die Späne nach Beendigung der Bearbeitung mit der Spansammelhand einzusammeln. Somit wird die Spaneinsammlung nur dann durchgeführt, wenn nach Beendigung der Bearbeitung die Spaneinsammlung notwendig ist, wodurch die Stillstandzeit verringert und die Produktionseffizienz gesteigert werden kann. Darüber hinaus kann die durch den Bediener durchzuführende Arbeit zum Stoppen der Bearbeitungsmaschine und zum Entfernen der Späne minimiert werden. Daher kann ein unbemannter Langzeitbetrieb umgesetzt werden, der zu einer Senkung der Produktionskosten führt.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Ablagerungsmenge der Späne auf dem Bearbeitungstisch unter Verwendung der Informationen im Bearbeitungsprogramm erfasst werden. Eine solche Anordnung beseitigt die Notwendigkeit, eine Einrichtung zum Erfassen der Spanablagerungsmenge am Roboter anzubringen, wodurch die Herstellungskosten des Bearbeitungsmaschinensystems gesenkt werden.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Spanablagerungsmenge und der Ablagerungsbereich auf dem Bearbeitungstisch durch den visuellen Sensor erfasst werden. Insbesondere können die Spanablagerungsmenge und der Ablagerungsbereich auf dem Bearbeitungstisch genau erfasst werden, indem durch den visuellen Sensor ein Bild der auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne aufgenommen wird. Darüber hinaus wird die Reinigung nur an den Stellen durchgeführt, an denen eine Spaneinsammlung notwendig ist, wodurch unnötige Reinigungszeit minimiert und folglich die Produktionseffizienz gesteigert werden kann.
Gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Spanablagerungsmenge und der Ablagerungsbereich, nachdem die Späne einmal eingesammelt wurden, erneut durch den visuellen Sensor erfasst, und wenn dann noch immer eine Spaneinsammlung notwendig ist, werden in Späne im Ablagerungsbereich erneut eingesammelt. Eine solche Anordnung stellt sicher, dass die auf dem Bearbeitungstisch abgelagerten Späne vollständig entfernt werden. Der vierte Aspekt ist besonders nützlich, wenn sich eine Spanmenge abgelagert hat, die nicht auf einmal eingesammelt werden kann.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung befindet sich der Roboter außerhalb des Gehäuses der Bearbeitungsmaschine und der visuelle Sensor ist am Roboter angebracht. Dann wird der Roboter aktiviert, um den visuellen Sensor nach Beendigung der Bearbeitung in das Innere des Gehäuses einzubringen, um die Spanablagerungsmenge und den Ablagerungsbereich zu erfassen. Wenn der visuelle Sensor während der Bearbeitung in das Innere des Gehäuses der Bearbeitungsmaschine eingebracht wird, können Späne am visuellen Sensor haften bleiben und somit die Bildaufnahmegenauigkeit des visuellen Sensors verschlechtern. Gemäß dem fünften Aspekt kann daher die Bildaufnahmegenauigkeit des visuellen Sensors auf einem gewünschten Niveau gehalten werden und folglich können die Spanablagerungsmenge und der Ablagerungsbereich mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst der Roboter nach dem Einsammeln der Späne mit der Spansammelhand das Werkstück aus der Einspanneinrichtung und reinigt dann die Einspanneinrichtung mit der Reinigungsbürste. Folglich werden die Späne von der Einspanneinrichtung entfernt und das unbearbeitete Werkstück kann in einer in Bezug auf die Einspanneinrichtung korrekten Stellung fixiert werden. Eine solche Anordnung minimiert eine fehlerhafte Formung des Werkstücks, wodurch die Produktionseffizienz gesteigert wird.
Obgleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist und andere Formen, Strukturen und Materialien angewandt werden können, ohne vom Umfang und Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-231008 [0005, 0006, 0009, 0009]
JP 2010-105065 [0005, 0007, 0010]
JP 2001-322049 [0005, 0008, 0011, 0012]

Claims

Bearbeitungsmaschinensystem, das umfasst: – eine Bearbeitungsmaschine (1), die dazu eingerichtet ist, ein Werkstück (W) zu bearbeiten, und die einen Bearbeitungstisch (9) umfasst, der das Werkstück (W) hält, – einen Roboter (4) mit einer Spansammelhand (3), die auf dem Bearbeitungstisch (9) abgelagerte Späne einsammelt, und – eine Steuereinrichtung (2, 5), die die Bewegungen und den Betrieb der Spansammelhand (3) steuert, – wobei die Steuereinrichtung (2, 5) ist dazu eingerichtet, eine Ablagerungsmenge der durch die Bearbeitung des Werkstücks (W) erzeugten und auf dem Bearbeitungstisch (9) abgelagerten Späne zu erfassen, basierend auf der erfassten Ablagerungsmenge zu entscheiden, ob eine Einsammlung der Späne notwendig ist, und nach der Entscheidung, dass eine Spaneinsammlung notwendig ist, den Roboter (4) zu veranlassen, nach Beendigung der Bearbeitung die Späne mit der Spansammelhand (3) einzusammeln.
Bearbeitungsmaschinensystem nach Anspruch 1, – bei dem die Steuereinrichtung (2, 5) dazu eingerichtet ist, die Ablagerungsmenge der auf dem Bearbeitungstisch (9) abgelagerten Späne basierend auf Informationen in einem Bearbeitungsprogramm zu erfassen, das zur Bearbeitung des Werkstücks (W) genutzt wird.
Bearbeitungsmaschinensystem nach Anspruch 1, das ferner einen visuellen Sensor (15) umfasst, – bei dem die Steuereinrichtung (2, 5) dazu eingerichtet ist, unter Verwendung des visuellen Sensors (15) die Ablagerungsmenge und einen Ablagerungsbereich der auf dem Bearbeitungstisch (9) abgelagerten Späne zu erfassen und nach der Entscheidung, dass eine Spaneinsammlung notwendig ist, den Roboter (4) zu veranlassen, nach Beendigung der Bearbeitung die Späne in dem erfassten Ablagerungsbereich mit der Spansammelhand (3) einzusammeln.
Bearbeitungsmaschinensystem nach Anspruch 3, – bei dem die Steuereinrichtung (2, 5) dazu eingerichtet ist, unter Verwendung des visuellen Sensors (15) die Ablagerungsmenge und den Ablagerungsbereich der auf dem Bearbeitungstisch (9) abgelagerten Späne nach dem Einsammeln der Späne in dem erfassten Ablagerungsbereich mit der Spansammelhand (3) zu erfassen, basierend auf der erfassten Ablagerungsmenge zu entscheiden, ob eine Einsammlung der Späne notwendig ist, und nach der Entscheidung, dass eine Spaneinsammlung notwendig ist, die Späne im Ablagerungsbereich mit der Spansammelhand (3) einzusammeln.
Bearbeitungsmaschinensystem nach Anspruch 3, – bei dem der visuelle Sensor (15) am Roboter (4) angebracht ist, wobei sich der Roboter (4) außerhalb eines Gehäuses (10) der Bearbeitungsmaschine (1) befindet, und – bei dem die Steuereinrichtung (2, 5) dazu eingerichtet ist, den Roboter (4) zu veranlassen, die Ablagerungsmenge und den Ablagerungsbereich der auf dem Bearbeitungstisch (9) abgelagerten Späne zu erfassen, um nach Beendigung der Bearbeitung den visuellen Sensor (15) von außen in das Innere des Gehäuses (10) einzubringen.
Bearbeitungsmaschinensystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: – eine Einspanneinrichtung (13), die das Werkstück (W) festhält, wobei die Einspanneinrichtung (13) auf dem Bearbeitungstisch (9) befestigt ist, und – eine Reinigungsbürste (16), die bewegbar an einem distalen Endabschnitt des Roboters (4) angebracht ist, – wobei die Steuereinrichtung (2, 5) dazu eingerichtet ist, nach dem Einsammeln der Späne mit der Spansammelhand (3) den Roboter (4) zu veranlassen, das Werkstück (W) aus der Einspanneinrichtung (13) zu entfernen und die Einspanneinrichtung (13) mit der Reinigungsbürste (16) zu reinigen.