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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein kombiniertes System, das eine Werkzeugmaschine und einen Roboter umfasst.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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In einer Produktionslinie, die eine Werkzeugmaschine, wie etwa ein Bearbeitungszentrum oder eine Drehmaschine umfasst, wird oftmals ein Roboter verwendet, um Auswechselvorgänge eines Werkstücks oder eines Werkzeugs usw. auszuführen. Eine Installationsumgebung der Werkzeugmaschine und des Roboters kann zwischen jeder Produktionslinie unterschiedlich sein. Beispielsweise können sich die Werkzeugmaschine und der Roboter unabhängig auf einem Boden befinden, oder der Roboter kann an der auf dem Boden befindlichen Maschine montiert sein.
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Wenn ein Sockel der Werkzeugmaschine oder des Roboters am Boden befestigt ist, ist es vorzuziehen, dass der Sockel unter Verwendung von Ankerschrauben usw. gut befestigt ist. Wenn anderseits die Werkzeugmaschine oder der Roboter nicht befestigt werden kann oder lose am Boden befestigt ist, kann deren/dessen Installationsposition relativ zum Boden aufgrund von durch die Bewegung der Werkzeugmaschine oder des Roboters erzeugten Schwingungen verschoben werden. Als ein Ergebnis kann sich die Positionsbeziehung zwischen dem Roboter und der Werkzeugmaschine ändern.
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Normalerweise wird der Roboter entlang von Positionskoordinaten bewegt, die vorab basierend auf der Positionsbeziehung zwischen der Werkzeugmaschine und dem Roboter eingelernt werden, um den Auswechselvorgang des Werkstücks usw. auszuführen. Wenn daher die Positionsbeziehung zwischen der Werkzeugmaschine und dem Roboter geändert wird, können sich eine Vorrichtung der Werkzeugmaschine und das Werkstück während des Austauschvorgangs des Werkstücks störend beeinflussen, wodurch eine Belastung jeder Achse des Roboters erhöht werden kann, und/oder die Lage des Werkstücks, wenn es an der Spannvorrichtung angebracht wird, kann sich ändern. Als ein Ergebnis kann das Werkstück in der Werkzeugmaschine nicht korrekt ausgewechselt werden.
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In einem solchen Fall ist es notwendig, den Roboter nochmals einzulernen. Insbesondere in einem System, in dem ein Roboter betrieben wird, um ein Werkstück für mehrere Werkzeugmaschinen anzubringen/herauszunehmen, ist es notwendig, den Roboter für jede Werkzeugmaschine einzulernen, wenn die Position des Roboters relativ zum Boden verschoben wird.
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Als einschlägiger Stand der Technik zum automatischen Einlernen eines Roboters in einer kurzen Zeit offenbart
JP H05-111886 A ein Robotersystem, in dem ein sechsachsiger Kraftsensor an einem Manipulator befestigt ist, um eine Impedanzsteuerung des Manipulators auszuführen, und ein Kalibrierverfahren, in dem eine Festpunktbeobachtung ausgeführt wird, indem ein an einem Handgelenk des Manipulators befestigtes Werkzeug (Stange) in eine Bohrung der Spannvorrichtung eingeführt wird.
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JP 2013-006244 A offenbart ein Positionseinstellverfahren, in dem eine Bewegung zum Auswechseln eines Arbeitswerkzeugs basierend auf einem zuvor bestimmten Sollwert ausgeführt wird und der Sollwert basierend auf der Größe und Richtung einer durch eine Störeinwirkung zwischen dem Arbeitswerkzeug und einem Roboter während der Austauschbewegung erzeugten Last korrigiert wird, um die Last zu reduzieren.
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JP 2009-208209 A offenbart eine Technik, in der ein Betrag einer Abweichung der Position eines ersten Arbeitstisches von einer vorbestimmten Position durch eine Kamera detektiert wird, um die als Kriterien für die Bewegung eines Förderroboters verwendeten Einlerndaten basierend auf dem Detektionsergebnis zu korrigieren.
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Des Weiteren offenbart
JP H05-116094 A ein Detektionsverfahren für eine anormale Last, in dem ein unmittelbar vor einem beweglichen Teil einer Maschine durch einen Störungsbeobachter geschätztes Stördrehmoment gespeichert wird, das gespeicherte Stördrehmoment von einem geschätzten Stördrehmoment subtrahiert wird, während der bewegliche Teil bewegt wird, und der berechnete Wert als eine anormale Last detektiert wird, wenn der berechnete Wert größer als ein Sollwert ist.
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Bei der Technik von
JP H05-111886 A ,
JP 2013-006244 A oder
JP 2009-208209 A wird eine zweckbestimmte Detektionseinheit verwendet, um Informationen bezüglich der Positionsausrichtung zu erhalten. Wenn die Detektionseinheit an dem Manipulator befestigt ist, wird daher das Gewicht des durch den Manipulator gehandhabten Werkstücks aufgrund des Gewichts der Detektionseinheit begrenzt.
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Andererseits wird ein Störwert, wie das in
JP H05-116094 A beschriebene geschätzte Stördrehmoment, in Abhängigkeit davon geändert, ob sich ein Roboter und ein Werkstück störend beeinflussen oder nicht, und es ist somit möglich, basierend auf dem Störwert jeder Achse zu beurteilen, ob der Störeinfluss auftritt oder nicht. Jedoch wird im Allgemeinen, wenn jede Achse des Roboters betrieben wird, der Störwert jeder Achse dynamisch geändert, ohne vom Auftreten des Störeinflusses abzuhängen; insbesondere wird ein Betrag der Änderung des Störwerts erhöht, wenn sich die Bewegungsgeschwindigkeit der Achse erhöht. Daher ist es bei dem Verfahren zum Beurteilen des Auftretens des Störeinflusses basierend auf dem Störwert notwendig, die Bewegungsgeschwindigkeit (oder Suchgeschwindigkeit) des Roboters zum Vermeiden des Störeinflusses beträchtlich zu reduzieren, um eine falsche Detektion aufgrund der Änderung des Störwerts zu verhindern. Als ein Ergebnis ist es schwierig den Roboter so zu betreiben, dass sich der Roboter schnell bewegt, um den Störeinfluss zu vermeiden (oder die Positionsfehlausrichtung zu korrigieren).
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein kombiniertes System bereitzustellen, das eine Funktion zum schnellen Detektieren und Korrigieren einer Positionsfehlausrichtung zwischen einer Werkzeugmaschine und einem Roboter aufweist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein kombiniertes System bereitgestellt, das umfasst: eine Werkzeugmaschine, die eine numerische Steuerung aufweist, einen Tisch, der durch Steuern durch die numerische Steuerung bewegbar ist, und eine Werkstück-Fixiervorrichtung, die auf dem Tisch angeordnet ist und im Verbund mit dem Tisch bewegbar ist; ein Robotersystem, das von der Werkzeugmaschine getrennt ist und einen Roboter mit einer Roboterhand, die dazu ausgestaltet ist, ein Werkstück zu greifen, aufweist, und eine Robotersteuerung zum Steuern des Roboters, wobei der Roboter dazu ausgestaltet ist, das Werkstück der Werkstück-Fixiervorrichtung zuzuführen oder es daraus zu entnehmen; ein Netzwerk zur Informationsübertragung zumindest zwischen der numerischen Steuerung und der Robotersteuerung; einen Störeinfluss-Beurteilungsteil, der das Auftreten eines Störeinflusses zwischen der Werkstück-Fixiervorrichtung und dem Werkstück basierend auf einem Störwert jeder Achse des Roboters beurteilt, wenn das Werkstück der Werkstück-Fixiervorrichtung zugeführt wird oder daraus entnommen wird; und einen Störeinfluss-Vermeidungsteil, der, wenn der Störeinfluss-Beurteilungsteil beurteilt, dass der Störeinfluss auftritt, eine Bewegung des Roboters stoppt und den Tisch basierend auf dem Störwert jeder Achse des Roboters in eine Richtung von mindestens einer Achse des Roboters bewegt, um den Störeinfluss zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sucht der Störeinfluss-Vermeidungsteil zur Vermeidung des Störeinflusses die Bewegungsrichtung des Tisches basierend auf einer Änderung des Störwerts jeder Achse des Roboters aufgrund der Bewegung des Tisches entlang mindestens zweier Achsen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obengenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, wobei:
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1 eine Ansicht ist, die eine schematische Ausgestaltung eines kombinierten Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Ausgestaltung einer in dem kombinierten System von 1 umfassten Werkzeugmaschine zeigt;
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3 eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Ausgestaltung eines in dem kombinierten System von 1 umfassten Roboters zeigt;
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4a eine vergrößerte Ansicht rund um eine in dem kombinieten System von 1 umfasste Werkstück-Fixiervorrichtung ist, in der eine Roboterhand ein Werkstück greift;
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4b eine vergrößerte Ansicht rund um die in dem kombinieten System von 1 umfasste Werkstück-Fixiervorrichtung ist, und in der das Werkstück durch die Werkstück-Fixiervorrichtung gehalten wird;
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5a eine Ansicht ist, die ein Beispiel einer Bewegung des Zuführens des Werkstücks durch den Roboter zeigt, und in der der das Werkstück greifende Roboter zu einer Werkstückzuführ-Startposition bewegt wird;
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5b eine Ansicht ist, die ein Beispiel der Bewegung des Zuführens des Werkstücks durch den Roboter zeigt, wobei der Roboter zu einer Werkstück-Fixierposition bewegt wird;
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5c eine Ansicht ist, die ein Beispiel der Bewegung des Zuführens des Werkstücks durch den Roboter zeigt, und in der das Werkstück durch eine Spannstruktur gehalten wird;
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5d eine Ansicht ist, die ein Beispiel der Bewegung des Zuführens des Werkstücks durch den Roboter zeigt, und in der der Roboter zu einer Neustartposition bewegt wird;
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6 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Verfahrensablauf der Werkstück-Zuführbewegung in dem kombinierten System von 1 zeigt;
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7 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Einzelheit eines Unterbrechungsprozesses zum Detektieren eines Störeinflusses in dem Ablaufdiagramm von 6 zeigt;
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8 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Einzelheit einer Bewegung zum Vermeiden eines Störeinflusses in dem Ablaufdiagramm von 7 zeigt;
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9a den Roboter und das Werksstück zeigt, die sich einander nicht störend beeinflussen;
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9b den Roboter und das Werkstück zeigt, die sich störend beeinflussen;
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10a eine Ansicht ist, die ein Beispiel zum Korrigieren der Position während einer Störeinflussvermeidung zeigt, und in der die Position eines Tisches, wenn der Störeinfluss auftritt, erklärt wird;
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10b eine Ansicht ist, die ein Beispiel zum Korrigieren der Position während einer Störeinflussvermeidung zeigt, und in der der Tisch zu der Phasenwinkelposition von 0 Grad auf einem Umfang bewegt wird;
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10c eine Ansicht ist, die ein Beispiel zum Korrigieren der Position während einer Störeinflussvermeidung zeigt, und in der der Tisch zu der Phasenwinkeiposition von 90 Grad auf dem Umfang bewegt wird;
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10d eine Ansicht ist, die ein Beispiel zum Korrigieren der Position während einer Störeinflussvermeidung zeigt, und in der der Tisch zu der Phasenwinkelposition von 180 Grad auf dem Umfang bewegt wird; und
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10e eine Ansicht ist, die ein Beispiel zum Korrigieren der Position während einer Störeinflussvermeidung zeigt, und in der der Tisch zu der Phasenwinkelposition von 270 Grad auf dem Umfang bewegt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGEN
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Die 1 stellt beispielhaft eine schematische Ausgestaltung eines kombinierten Systems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das kombinierte System umfasst eine Werkzeugmaschine 2 und einen Roboter 3, die sich auf einem Boden (einer Installationsfläche) 1 befinden, und die 2 und 3 zeigen Ausgestaltungen der Werkzeugmaschine 2 beziehungsweise des Robotersystems 3.
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Wie in 2 gezeigt weist die Werkzeugmaschine 2 einen Spindelkopf 24, der in einer Z-Richtung (oder vertikalen Richtung) relativ zum Ständer 25 bewegbar ist, einen Tisch 22 mit einer Werkstück-Fixiervorrichtung 5, die auf einer Oberseite des Tisches 22 positioniert ist, und eine numerische Steuerung 21 zum Steuern der Bewegung der Werkzeugmaschine 2 auf. Der Tisch 22 ist in der X- und Y-Richtung (oder in einer Ebene) in Kombination mit einem Schlitten 23 bewegbar. Der Tisch 22 ist dazu ausgestaltet, durch einen Befehl von der numerischen Steuerung 21 bewegt zu werden, und die auf der Oberseite des Tisches 22 positionierte Werkstück-Fixiervorrichtung 5 wird ebenfalls im Verbund mit dem Tisch 22 in der X- und Y-Richtung bewegt. Außerdem weist die numerische Steuerung 21 einen ersten Speicher 211 und eine erste CPU 212 auf, und deren Funktionen werden nachfolgend erklärt.
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Wie in 3 gezeigt weist das Robotersystem 3 einen von der Werkzeugmaschine 2 unabhängig auf dem Boden 1 befindlichen Robotersockel 31, eine auf dem Robotersockel 31 positionierte Roboter-Mechanikeinheit 32 und eine Robotersteuerung 34 zum Steuern der Bewegung Roboter-Mechanikeinheit 32 auf. Beispielsweise ist die Roboter-Mechanikeinheit 32 ein Mehrgelenkroboter, der sechs Achsen (J1 bis J6) aufweist und eine Roboterhand 33 aufweist, die an einem Vorderende (J6-Achse) der Mechanikeinheit 32 befestigt ist. Die Roboter-Mechanikeinheit 32 weist eine ausreichende Anzahl von Drehachsen auf, um die Roboterhand 33 in eine beliebige Lage zu bewegen. Außerdem weist die Robotersteuerung 34 einen zweiten Speicher 341 und eine zweite CPU 342 auf, und deren Funktionen werden nachfolgend erklärt.
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Die 4a ist eine vergrößerte Ansicht, die die auf dem Tisch 22 positionierte Werkstück-Fixiervorrichtung 5, ein in dem kombinierten System zu handhabendes Werkstück 2 und die das Werkstück 6 greifende Roboterhand 33 zeigt. Die Werkstück-Fixiervorrichtung 5 hat ein zur Z-Richtung paralleles Stiftloch 51, eine an einem oberen Ende des Stiftlochs 51 ausgebildete Passfedernut 52 und eine Spannstruktur 53, die dazu ausgestaltet ist, in radialer Einwärtsrichtung des Stiftlochs 51 vorzustehen. Andererseits hat das Werkstück 6 einen Stift 61 mit einem Außendurchmesser, der kleiner als ein Innendurchmesser des Stiftlochs 51 ist, eine Passfeder 62, die dazu ausgestaltet ist, in die Passfedernut 52 einzugreifen, eine Spannsitzfläche 63, die dazu ausgestaltet ist, durch die Spannstruktur 53 eingespannt zu werden, und einen Greifabschnitt 64 (siehe 4b), der dazu ausgestaltet ist, durch die Roboterhand 33 gegriffen zu werden. In der dargestellten Ausführungsform ist das Werkstück 6 an der Werkstück-Fixiervorrichtung 5 durch den Positionierstift 61 und das Stiftloch 51, die koaxial zueinander sind, durch Eingreifen der Passfeder 62 in die Passfedernut 52 und durch Spannen der Sitzfläche 63 durch die Spannstruktur 53 fixiert. Außerdem beeinflussen sich der Stift 61 und das Stiftloch 51 nicht störend, wenn das Werkstück fixiert ist.
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Wie in 1 gezeigt umfasst das kombinierte System der Ausführungsform ein Netzwerk 4 mit einem Speicherteil zum Speichern von den von der Werkzeugmaschine 2 und dem Robotersystem 3 übermittelten Informationen, und ein Arithmetik-Prozessorteil zum Ausführen verschiedener Berechnungen basierend auf den Informationen des Speicherteils. Das Netzwerk 4 ist dazu ausgestaltet, Informationen zumindest zwischen der numerischen Steuerung 21 und der Robotersteuerung 34 zu übermitteln, und die numerische Steuerung 21 und die Robotersteuerung 34 können im Netzwerk 4 als Komponenten davon umfasst sein. In dieser Ausführungsform können der erste Speicher 211 der numerischen Steuerung 21 (oder darin eingebaute Speicher) und der zweite Speicher 341 der Robotersteuerung 34 (oder darin eingebaute Speicher) als der Speicherteil des Netzwerks 4 funktionieren, und die erste CPU 212 der numerischen Steuerung 21 (oder darin eingebaute CPU) und die zweite CPU 342 der Robotersteuerung 34 (oder darin eingebaute CPU) können als der Arithmetik-Prozessorteil des Netzwerks 4 funktionieren.
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Die 5a bis 5d zeigen ein Beispiel der Bewegung zum Zuführen des Werkstücks 6 zu der Werkstück-Fixiervorrichtung 5, und die 6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Verfahrensablauf der Zuführbewegung zeigt. Da die Bewegung zum Herausnehmen des Werkstücks 6 aus der Werkstück-Fixiervorrichtung 5 eine Rückwärtsbewegung der Zuführbewegung sein kann, wird nur die Zuführbewegung nachfolgend erklärt, und eine ausführliche Erklärung der Herausnahmebewegung wird weggelassen.
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Zunächst wird in Schritt S101 beurteilt, ob das Werkstück an der Werkstück-Fixiervorrichtung 5 vorhanden ist oder nicht, und dann, wenn das Werkstück an der Vorrichtung vorhanden ist, wird die Bewegung zum Herausnehmen des Werkstücks ausgeführt. Wenn andererseits das Werkstück nicht an der Vorrichtung 5 vorhanden ist, steuert die numerische Steuerung 21 die Werkstück-Fixiervorrichtung 5 so, dass die Vorrichtung 5 in einen ungespannten Zustand ist (oder so, dass die Spannstruktur 53 in einem offenen Zustand ist). Wie in 5a gezeigt bewegt dann die numerische Steuerung 21 die Fixiervorrichtung 5 an eine vorbestimmte Werkstück-Wechselposition P1 (Schritte S102 bis S103). Parallel zu diesen Schritten wird im Robotersystem 3 die Roboterhand 33 zu einem Werkstückregal bewegt, und die Roboterhand 33 greift dann ein durch die Werkzeugmaschine 2 zu bearbeitendes Werkstück und nimmt es heraus (Schritte S104 bis S106).
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Als Nächstes steuert die Robotersteuerung 34, um das durch die Roboterhand 33 gegriffene Werkstück 6 an eine in Bezug auf die Werkstück-Wechselposition P1 vorbestimmte Werkstückzuführ-Startposition P2 zu fördern (Schritt S107). Diesbezüglich wird die Werkstückzuführ-Startposition P2 als Positionsinformation relativ zur Werkstück-Fixiervorrichtung 5 an der Werkstück-Wechselposition P1 definiert. In der Ausführungsform entspricht die Werkstück-Zuführposition P2 einer Position, an die das Werkstück 6 von einer Werkstück-Fixierposition P3, wie in 5b gezeigt, um eine vorbestimmte Strecke aufwärts entlang einer Mittelachse des Stiftlochs 51 verschoben wird (oder bewegt wird, ohne dessen Lage zu ändern).
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Im nächsten Schritt S108 wird der Störeinfluss zwischen der Roboterhand 33 und der Fixiervorrichtung 5 detektiert, und ein Prozess zum Vermeiden des Störeinflusses wird bestätigt oder zugelassen, wie nachfolgend erklärt.
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Im nächsten Schritt S109, wie in 5b gezeigt, steuert die Robotersteuerung 34 den Roboter, um das Werkstück von der Werkstück-Zuführposition P2 zur Werkstück-Fixierposition P3 entlang eines Werkstück-Zuführpfads R1 zu verschieben. Nachdem das Werkstück 6 zur Werkstück-Fixierposition P3 verschoben ist, wie in 5c gezeigt, aktiviert als Nächstes die numerische Steuerung 21 die Spannstruktur 53, um die Spannsitzfläche 63 (siehe 4a) zu greifen, wodurch die Fixierbewegung des Werkstücks 6 abgeschlossen ist (Schritt S110).
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Zuletzt, nachdem das Werkstück 6 fixiert ist, wie in 5d gezeigt, steuert die Robotersteuerung 34 den Roboter so, dass die Roboterhand 33 das Werkstück 6 freigibt (Schritt S111), annulliert oder unterdrückt die Detektion des Störeinflusses und den in Schritt S108 bestätigten oder zugelassenen Prozess zum Vermeiden des Störeinflusses (Schritt S112), und bewegt die Roboterhand 33 entlang eines vorbestimmten Rückzugspfads R2 (Schritt S113) vom Werkstück 6 weg, wodurch die Werkstück-Zuführbewegung abgeschlossen ist.
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Außerdem kann die in Schritt S103 abgerufene oder gelesene Information der Werkstück-Wechselposition P1 in dem ersten Speicher 211 in einer Form einer Positionsinformation oder eines Bewegungsprogramms usw. gespeichert werden. Ferner können die Informationen zur Werkstückzuführ-Startposition P2, Werkstück-Fixierposition P3, zum Werkstück-Zuführpfad R1 und Rückzugspfad R2 im zweiten Speicher 341 in einer Form einer Positionsinformation oder eines Bewegungsprogramms usw. gespeichert werden.
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Als Nächstes werden Beispiele von Prozessen zum Beurteilen und Vermeiden eines Störeinflusses zwischen dem Werkstück 6 und der Werkstück-Fixiervorrichtung 5 während der Zuführbewegung des Werkstücks 6 mit Bezug auf die Ablaufdiagramme von 7 und 8 erklärt.
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Die Prozesse zum Beurteilen und Vermeiden des Störeinflusses können durch einen Störeinfluss-Beurteilungsteil 41 beziehungsweise einen Störeinfluss-Vermeidungsteil 42, die im Netzwerk 4 angeordnet sind, ausgeführt werden. In dieser Ausführungsform, wie in 7 gezeigt, kann der Störeinfluss-Beurteilungsteil 41 aus der Roboter-Mechanikeinheit 32, dem zweiten Speicher 341 und der zweiten CPU 342 gebildet werden, und der Störeinfluss-Vermeidungsteil 42 kann aus dem ersten Speicher 211, der ersten CPU 212, der Roboter-Mechanikeinheit 32, dem zweiten Speicher 341 und der zweiten CPU 342 gebildet werden.
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Der Störeinfluss-Beurteilungsteil 42 beginnt einen Störwert Di (i = Achsennummer) jeder Achse der Roboter-Mechanikeinheit 32 zu überwachen, wenn das Werkstück 6 während der Werkstück-Zuführbewegung zur Zuführ-Startposition P2 bewegt wird. Der Störeinfluss-Beurteilungsteil 41 vergleicht den Störwert Di mit einem Referenz-Störwert Bi in angemessenen Zeitintervallen, wobei der Referenzwert Bi basierend auf Daten vorbestimmt wird, die erhalten werden, wenn das Werkstück 6 und die Fixiervorrichtung 5 ohne Störungseinfluss zwischen ihnen gehandhabt werden. Wenn dann eine Differenz zwischen dem Störwert Di und dem Referenzwert Bi einen vorbestimmten zulässigen Wert E überschreitet, beurteilt der Störeinfluss-Beurteilungsteil 41, dass der Störeinfluss aufgetreten ist (Schritt S201). Diesbezüglich kann der Störwert (oder das Stördrehmoment) jeder Achse durch einen herkömmlichen Störungsbeobachter geschätzt werden, oder durch einen Drehmomentsensor usw., der an jeder Achse vorgesehen ist, gemessen werden.
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In dem Verfahren des Vergleichens des Störwerts Di jeder Achse mit dem Referenzwert Bi sollte das Auftreten eines Störeinflusses durch Verwendung der Änderung des Störwerts Di jeder Achse umfassend beurteilt werden. Es ist jedoch durch Experimente bekannt, dass ein Störwert einer spezifischen Achse nur beträchtlich geändert wird, wenn der Störeinfluss auftritt; das Auftreten des Störeinflusses kann durch Überwachen von nur dem Störwert der spezifischen Achse beurteilt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Werkzeugmaschine 2 aus einem beliebigen Grund eine kleine Strecke relativ zum Boden 1 bewegt wird. Diesbezüglich zeigt 9a eine Positionsbeziehung zwischen der Werkstück-Fixiervorrichtung 5 und dem Werkstück 6 (oder der Roboterhand 33) in der Werkstück-Zuführbewegung, in der die Werkstück-Fixiervorrichtung 5 zur Werkstück-Wechselposition P1 bewegt wird und das Werkstück 6 zur Werkstückzuführ-Startposition P2 bewegt wird (siehe 5a). Andererseits zeigt 9b einen Zustand, in dem sich der Stift 61 und das Stiftloch 51 störend beeinflussen, während das Werkstück 6 zur Werkstück-Fixierposition P3 bewegt wird. In dem Beispiel von 9b wird die Position des Werkstücks 6 durch eine reaktive Kraft F1 von der Werkstück-Fixiervorrichtung 5 elastisch verschoben. Mit anderen Worten, die Verschiebung des Werkstücks 6 wird aufgehoben, wenn die reaktive Kraft F1 weggenommen wird.
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In dem Zustand von 9b kann an jeder Achse der Roboter-Mechanikeinheit 32 die Störung aufgrund einer reaktiven Kraft F1 von der Werkstück-Fixiervorrichtung 5 auftreten. In einem idealen Modell, wie in 9b, wird angenommen, dass der Störwert D2 der zweiten (32) Achse der Roboter-Mechanikeinheit 32 linear relativ zu der Größe der reaktiven Kraft F1 geändert wird. Wenn während der Zuführbewegung des Werkstücks 6 der Störwert D2 der zweiten Achse relativ zum Referenzwert B2 um einen vorbestimmten zulässigen Wert E2 oder mehr variiert (d. h. die folgende Gleichung (1) wahr ist), dann beurteilt der Störeinfluss-Beurteilungsteil 41, dass der Störeinfluss auftritt und unterbricht die Bewegung (in diesem Fall die Zuführbewegung des Werkstücks 6) durch den Roboter (Schritte S202 und S203 in 7). |D2 – B2| > E (1)
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Wenn der Störeinfluss-Beurteilungsteil 41 das Auftreten des Störeinflusses detektiert, übermittelt der Störeinfluss-Vermeidungsteil 42 einen Befehl zum Unterbrechen der Bewegung des Roboters an die Robotersteuerung 34. Dann, nachdem der Roboter gestoppt ist, führt der Störeinfluss-Vermeidungsteil 42 die Störeinfluss-Vermeidungsbewegung durch, d. h., korrigiert die Position des Tisches 22 durch Bewegen des Tisches 22 in die Richtung von mindestens einer Achse (Schritt S204). Nachdem die Positionskorrektur durch den Störeinfluss-Vermeidungsteil 42 ausgeführt ist, beurteilt der Störeinfluss-Beurteilungsteil 41 das Auftreten des Störeinflusses durch Verwenden der Geleichung (1) nochmals, bis die Gleichung (1) nicht wahr ist.
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Ein Beispiel der Positionskorrektur durch den Störeinfluss-Vermeidungsteil 42 wird mit Bezug auf die 8 und 10a bis 10e erklärt. Zuerst wird, wie in 10a gezeigt, die Position des Tisches 22 (oder der Werkstück-Fixiervorrichtung 5) zum Zeitpunkt, wenn der Störeinfluss auftritt (zum Beispiel ein Schnittpunkt eines Fadenkreuzes in 10a), als Referenzposition gespeichert (Schritt S301), und dann wird der Tisch 22 (oder die Werkstück-Fixiervorrichtung 5) um eine kleine Strecke d in eine beliebige Richtung bewegt (Schritt S302). Beispielsweise wird, wie in 10b gezeigt, der Tisch 22 um eine Strecke d in einer Suchrichtung θ, die 0° (Grad) entspricht, bewegt.
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Als Nächstes wird der Tisch 22 von der aktuellen Position (d. h. dem Zustand von 10b) bewegt, um einem vollen Umfang (d. h. 360°) eines Kreises zu folgen, dessen Mittelpunkt die obengenannte Referenzposition ist. Während der kreisförmigen Bewegung wird der Störwert Di jeder Achse als zu einer Phase θ der Tischposition vergleichbare Daten in angemessenen Winkelintervallen im zweiten Speicher 341 gespeichert (Schritte S303 bis S305). Die 10b bis 10e zeigen Zustände, in denen die Phase θ 0°, 90°, 180° beziehungsweise 270° entspricht. In jeder der 10a bis 10e stellen die Richtung und die Länge des Pfeils F1 jeweils die Richtung und die Größe der Kraft F1 in jeder Phase dar. Nachdem der Tisch 22 um eine Umdrehung auf dem Umfang des Kreises bewegt wird, wird der Tisch 22 zur Referenzposition bewegt oder zurückgeführt.
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Basierend auf den im zweiten Speicher 341 gespeicherten Daten des Störwerts jeder Achse bestimmt die erste CPU 212 eine Richtung der Korrektur als eine Phase ψ (in diesem Fall, ψ = θ = 0°, wie in 10b gezeigt), in der der Wert der linken Seite der Gleichung (1) minimiert ist (Schritt S306), und dann wird der Tisch 22 um eine kleine Strecke d in Richtung der Phase ψ bewegt (Schritt S307).
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Wiederum mit Bezug auf 7 beurteilt der Störeinfluss-Beurteilungsteil 41, nachdem der Positionskorrekturprozess mit dem Suchen der Bewegungsrichtung, wie oben beschrieben, mehrere Male ausgeführt wird, und wenn die Differenz (oder das Vergleichsergebnis) zwischen dem Störwert Di und dem Referenzwert Bi auf nicht höher als einen zulässigen Wert E läuft, dass die Störeinfluss-Vermeidungsbewegung abgeschlossen wurde. Dann wird die Position des Tisches 22 zum Zeitpunkt, wenn die Störeinfluss-Vermeidungsbewegung abgeschlossen worden ist (oder die aktuelle Position), als neue Werkstück-Wechselposition P1 (Schritt S205) neu eingestellt, und dann wird die Information im ersten Speicher 211 aktualisiert. (Schritt S206). Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Störeinfluss-Vermeidungsbewegung abgeschlossen wurde, startet die Robotersteuerung 34 erneut die Bewegung des Werkstücks 6 und schließt die Zuführbewegung ab.
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Außerdem kann eine Obergrenze der Anzahl oder Häufigkeit von Wiederholungen des Positionskorrekturprozesses vorab bestimmt werden. Wenn in diesem Fall die Differenz zwischen dem Störwert und dem Referenzwert nicht unter den zulässigen Wert innerhalb der vorbestimmten Obergrenze läuft, dann kann beurteilt werden, dass der Störeinfluss nicht vermieden werden kann.
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In der obenstehenden Ausführungsform wird der Roboter nicht grundsätzlich in dem Positionskorrekturprozess zum Vermeiden des Störeinflusses bewegt, stattdessen wird der Tisch mit der Werkstück-Fixiervorrichtung bewegt. Daher wird der Störwert jeder Achse des Roboters nicht dynamisch verändert, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer falschen Detektion beträchtlich reduziert werden kann. Weiterhin wird in der Ausführungsform die Bewegungsrichtung des Tisches zum Vermeiden des Störeinflusses basierend auf der Änderung des Störwerts jeder Achse aufgrund der (Dreh-)Bewegung des Tisches unter Verwendung von mindestens zwei Achsen (der X- und der Y-Achse) gesucht, und der Störeinfluss kann durch Bewegen des Tisches in der Richtung von mindestens einer Achse vermieden werden. Diesbezüglich kann die Bewegungsrichtung basierend auf dem Wert und der Richtung der auf jede Achse ausgeübten Störung berechnet werden, und in einem solchen Fall ist das obengenannte Suchen nicht nötig.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Störeinfluss aufgrund kleiner Positionsabweichungen zwischen der Werkzeugmaschine und dem Roboter durch die Änderung des Störwerts jeder Achse des Roboters detektiert werden, und somit wird ein im Stand der Technik erforderlicher zweckbestimmter Detektor in der vorliegenden Erfindung nicht benötigt. Da des Weiteren in der vorliegenden Erfindung die Bewegung zum Vermeiden eines Störeinflusses nach dem Detektieren des Störeinflusses durch den Tisch der Werkzeugmaschine ausgeführt wird, kann eine Auswirkung auf den Störwert durch die Bewegung des Roboters reduziert werden, wodurch ein Detektionsfehler aufgrund der Störung reduziert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 05-111886 A [0006, 0010]
- JP 2013-006244 A [0007, 0010]
- JP 2009-208209 A [0008, 0010]
- JP 05-116094 A [0009, 0011]
