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{Technisches Gebiet}
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersystem.
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{Stand der Technik}
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In einer Teilbearbeitungslinie, in der eine Vielzahl von Robotern eingerichtet ist, ist es, wenn der Typ eines Werkstücks, das von jedem der Roboter bearbeitet wird, gewechselt wird, erforderlich, eine Positionierungsanordnung auszutauschen, die für jeden Typ von Werkstück vorbereitet ist; es gibt daher bekannte herkömmliche Robotersysteme, in welchen Lagereinheiten, die Positionierungsanordnung lagern, an beiden Seiten der Bearbeitungslinie vorgesehen sind, und ein Wagen, auf dem ein Positionierungsanordnung aus einer der Lagereinheiten heraus genommen wird, ist platziert, um in eine Richtung zu zirkulieren (siehe zum Beispiel PTL1).
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DE 10 2006 020 924 B4 zeigt eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bauteilen mit einem Transport- und Positioniergerät mit einem Rotor und einem Schwenkarm für ein Bauteil und mehreren um dieses Transport- und Positioniergerät herum angeordneten Bearbeitungsstationen, denen das von einem Halter des Transport- und Positioniergerätes gehaltene Bauteil in bearbeitungsgerechter Lage zuführbar ist.
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EP 2 783 807 A2 offenbart ein Robotersystem mit einer Vielzahl von Robotern, einer Steuervorrichtung, einem gemeinsamen Arbeitstisch und einer Kalibriervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, um die Vielzahl der Roboter zu steuern. Auf dem gemeinsamen Arbeitstisch ist die Vielzahl der Roboter für den Betrieb konfiguriert. Basierend auf einer Position eines ersten Roboters mit einer kalibrierten Koordinate relativ zu einer Position eines zweiten Roboters aus der Vielzahl der Roboter ist die Kalibriervorrichtung konfiguriert, eine Koordinate des zweiten Roboters zu kalibrieren.
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WO 2015/ 075 775 A1 offenbart ein Robotersystem, das einen ersten Roboter mit einem ersten durch ein gehaltenes Werkstück erreichbaren Bereich und einem zweiten Roboter mit einem zweiten erreichbaren Bereich, der teilweise den ersten erreichbaren Bereich überlappt. Das Robotersystem umfasst eine Steuervorrichtung, die innerhalb des ersten erreichbaren Bereichs und außerhalb des zweiten erreichbaren Bereichs vorgesehen ist und die eine Steuerung durchführt, um das Werkstück zwischen einem Ein/Ausführungsbereich, der zum Einführen und Ausführen von Werkstücken verwendet wird, einer Position innerhalb des zweiten erreichbaren Bereichs und außerhalb des ersten erreichbaren Bereichs und dem Ein-/Ausführungsbereich unter Verwendung des ersten und zweiten Roboters zu transportieren.
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JP 2002 -
370 128 A zeigt eine Montagelinie für eine Antriebswelle mit einem festen Gleichlaufgelenk, einem gleitenden Gleichlaufgelenk, einer Welle, einem Faltenbalg und einem Faltenbalg, wobei eine Reihe von Knickrobotern an mehreren Positionen installiert sind. Die Lagen der Komponenten werden von Bildaufnahmevorrichtungen erfasst und die Knickarmroboter werden darauf basierend angesteuert.
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JP S58- 202 791 A zeigt eine Anordnung mehrerer drehbarer Roboter und einer Komponentenmontagevorrichtung mit einem Montagetisch zum Montieren einer Komponente, die von einer Komponentenzuführvorrichtung an einem Kreuzungsabschnitt auf einer Rotationstrajektorie des Roboters transportiert wird.
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JP H11- 277 348 A zeigt eine Reinigungseinheit, eine Klemmenmontageeinheit, eine Sichtkontrolleinheit und eine Einpresseinheit, welche aus Robotern als Hauptkörper geformt sind. Ein Werkstück wird aufgespannt und für den nachfolgenden Prozess mittels einer Robotervorrichtung weitergeführt.
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Bei dem Robotersystem aus der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr.
JP H05-15 979 A (hier: PTL 1) ist es jedoch erforderlich, über im Wesentlichen die gesamte Länge der Bearbeitungslinie eine Laufschiene bereitzustellen, auf der ein Wagen zum Befördern einer Positionierungsanordnung läuft, einen Raum für den Wagen, der auf der Laufschiene läuft, und eine Lagereinheit zum Lagern von Positionierungsanordnungen. Es ist auch erforderlich, eine getrennte Unterbringungseinheit bereitzustellen, die verwendet wird, um an einer Position, an der ein Werkstück befestigt ist, eine Positionierungsanordnung zu installieren, die von dem Wagen befördert wird; es besteht daher ein Nachteil, dass die Ausstattung sehr umfangreich wird.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben beschriebenen Umstände, und es ist ihre Aufgabe, ein Robotersystem bereitzustellen, das kompakt kostengünstig gebaut werden kann, ohne umfangreiche Ausstattung zu erfordern.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu verwirklichen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
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Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Robotersystem bereit, das Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Robotern, die in Abständen angeordnet sind und die jeweils Bearbeitung an einem Werkstück ausführen; eine Werkzeuglagereinheit, die ein Werkzeug lagert, das verwendet wird, wenn jeder der Roboter Bearbeitung auf dem Werkstück ausführt, und die an einer Position angeordnet ist, die es mindestens einem der Roboter erlaubt, das Werkzeug herauszunehmen, wobei die jeweiligen Roboter mit Händen versehen sind, mit welchen das Werkzeug, das in der Werkzeuglagereinheit gelagert ist, gehandhabt werden kann; und, wenn einer der Roboter das Werkzeug austauschen muss, alle anderen Roboter, die zwischen dem Roboter, der das Werkzeug austauschen muss, und der Werkzeuglagereinheit angeordnet sind, das Werkzeug zwischen den benachbarten Robotern mit den Händen weiterreichen und das Werkzeug zu dem Roboter, der das Werkzeug austauschen muss, befördern.
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Gemäß diesem Aspekt, wenn ein Roboter aus der Vielzahl von Robotern, die jeweils Bearbeitung an einem Werkstück ausführen, ein Werkzeug austauschen muss, das verwendet wird, wenn das Werkstück bearbeitet wird, nimmt der Roboter, der an einer Position angeordnet ist, die es ihm erlaubt, ein Werkzeug, das in der Werkzeuglagereinheit gelagert ist, aus der Werkzeuglagereinheit mit seiner Hand herauszunehmen, heraus und gibt das Werkzeug zu dem benachbarten Roboter weiter. Der Roboter, zu dem das Werkzeug weitergegeben wird, gibt das Werkzeug mit seiner Hand zu dem Roboter weiter, der auf seiner anderen Seite benachbart ist, um das das Werkzeug zu dem Roboter zu befördern, der das Werkzeug austauschen muss. Es ist folglich möglich, ein kompaktes kostengünstiges Robotersystem zu bauen, das keine getrennte umfangreiche Ausstattung zum Befördern eines Werkzeugs erfordert.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann das Weiterreichen des Werkzeugs zwischen den Händen der benachbarten Roboter ausgeführt werden.
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Dadurch wird das Werkzeug zwischen den Händen der Roboter weitergegeben, wodurch separate Ausstattung zum Weitergeben eines Werkzeugs vermieden wird, und es ermöglicht wird, ein kompakteres Robotersystem zu bauen.
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Der oben beschriebene Aspekt kann ferner einen zeitweiligen Tisch für das Werkzeug zwischen den benachbarten Robotern aufweisen, wobei das Weitergeben des Werkzeugs derart ausgeführt werden kann, dass das Werkzeug auf den zeitweiligen Tisch mit der Hand eines der benachbarten Roboter platziert wird, und von dem zeitweiligen Tisch mit der Hand des anderen Roboters aufgenommen wird.
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Dadurch platziert der Roboter, der das Werkzeug mit seiner Hand herausnimmt, das Werkzeug vorübergehend auf den zeitweiligen Tisch, wodurch es für den dazu benachbarten Roboter einfach ist, das Werkzeug mit seiner Hand zu erfassen, und es ermöglicht, das Werkzeug effizient zu befördern.
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Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann jeder der Roboter mit der Hand und einem Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks auf eine austauschbare Art versehen sein, und, wenn einer der Roboter das Werkzeug austauschen muss, alle anderen Roboter, die zwischen dem Roboter, der das Werkzeug austauschen muss, und der Werkzeuglagereinheit angeordnet sind, ihre Bearbeitungswerkzeuge für ihre Hände austauschen können.
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Dadurch können, wenn jeder der Roboter das Bearbeiten auf dem Werkstück durch Verwenden des Bearbeitungswerkzeugs ausführt, und einer der Roboter das Werkzeug austauschen muss, alle anderen Roboter, die zwischen dem Roboter, der das Werkzeug austauschen muss, und der Werkzeuglagereinheit ihre Bearbeitungswerkzeuge mit ihren Händen austauschen können, um das Werkzeug weiterzugeben.
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{Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung}
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine vorteilhafte Wirkung dadurch geboten, dass ein Robotersystem kompakt kostengünstig gebaut werden kann, ohne umfangreiche Ausstattung zu erfordern.
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Figurenliste
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- {1} 1 ist eine Ansicht, die die Gesamtkonfiguration eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- {2} 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Austauschen einer Hand und eines Bearbeitungswerkzeugs zeigt, das von einem AHC, der in jedem Roboter des Robotersystems, das in 1 gezeigt ist, bereitgestellt ist, ausgeführt wird.
- {3} 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Positionierungsanordnung als ein beispielhaftes Werkzeug, das in dem Robotersystem, das in 1 gezeigt ist, zu befördern ist, zeigt.
- {4} 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Positionierungsanordnung, die in 3 gezeigt ist, mit den Händen von zwei Robotern ergriffen wird.
- {5} 5 ist ein Flussdiagramm zum Erklären des Betriebs des Robotersystems, das in 1 gezeigt ist.
- {6} 6 ist ein Flussdiagramm zum Erklären des Rests des Betriebs des Robotersystems, das in 5 gezeigt ist.
- {7} 7 ist eine Ansicht, die die Gesamtkonfiguration einer Änderung des Robotersystems, das in 1 gezeigt ist, zeigt.
- {8} 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Änderung des Robotersystems, das in 1 gezeigt ist, zeigt.
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{Beschreibung der Ausführungsform}
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Ein Robotersystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, ist das Robotersystem 1 dieser Ausführungsform mit Folgendem versehen: eine Vielzahl von Robotern 2, 3 und 4, von welchen jeder ein Bearbeitungswerkzeugs 7 an sich befestigt hat, um ein Werkstück W zu bearbeiten; eine Werkzeuglagereinheit 5, die in der Nähe des Roboters 4 angeordnet ist, und eine Steuereinheit (nicht gezeigt), die die Roboter 2, 3 und 4 steuert.
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Die Roboter 2, 3 und 4 sind zum Beispiel 6-Achsen Gelenkroboter und wenden durch Verwenden der Bearbeitungswerkzeug geschrieben, die an den distalen Enden ihrer Arme 6 angebracht sind, Bearbeitung, wie zum Beispiel Entgraten, auf Werkstücken W an, die an Arbeitstischen 8, 9 und 10 mittels Positionierungsanordnungen (Werkzeugen) 11 angebracht sind, wobei die Arbeitstische 8, 9 und 10 an den Positionen angeordnet sind, die jeweils den Robotern 2, 3 und 4 entsprechen. Wie in 2 gezeigt, ist ein automatischer Handwechsler (Automatic Hand Changer - AHC) 12 an jedem der Roboter 2, 3 und 4 angebracht, so dass der AHC 12 im richtigen Moment: eine Hand 14, die auf einem Handtisch 13 platziert ist, der in der Nähe jedes der Roboters 2, 3 und 4 vorgesehen ist, und das Bearbeitungswerkzeug 7, das verwendet wird, um das Werkstück W zu bearbeiten, austauschen kann.
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Die Werkzeuglagereinheit 5 lagert eine Vielzahl von Typen von Positionierungsanordnungen 11 zum Befestigen der Werkstücke W, die von den Robotern 2, 3 und 4 bearbeitet werden, gemäß den Typen von Werkstücken W. Der Roboter 4, der der Werkzeuglagereinheit 5 am nächsten angeordnet ist, kann eine Positionierungsanordnung 11, die in der Werkzeuglagereinheit 5 gelagert ist, mit seiner Hand 14 herausnehmen.
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Wie in 3 gezeigt, hat jede Positionierungsanordnung 11, die in der Werkzeuglagereinheit 5 gelagert ist, an zwei Paaren von Positionen, Greifabschnitte 15a und 15b, die mit den Händen 14 erfasst werden können. Wie in 4 gezeigt, sind die zwei Paare von Greifabschnitten 15a und 15b an Positionen angeordnet, um es den Greifabschnitten 15b zu erlauben, mit der Hand 4 des Roboters 3 in einem Zustand erfasst zu werden, in dem die Greifabschnitte 15a mit der Hand 14 des Roboters 4 erfasst werden. Die Formen und die Positionen der jeweiligen Greifabschnitte 15a und 15b werden gleich gestaltet, so dass die jeweiligen Roboter 2, 3 und 4 nur die Hände 14 eines einzigen Typs haben, die auf eine befestigbare Art angeordnet sind, so dass es ermöglicht wird, jede Positionierungsanordnung 11 zu erfassen und zu handhaben.
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Die Steuereinheit gibt ein Befehlssignal zu jedem der Roboter 2, 3 und 4 als Reaktion auf einen Befehl von einer Liniensteuervorrichtung höheren Ranges aus. Insbesondere, wenn ein Befehlssignal für das Wechseln des Typs des Werkstücks W eines beliebigen der Roboter 2, 3 und 4 von der Liniensteuervorrichtung höheren Rangs empfangen wird, gibt die Steuereinheit zu dem Roboter 2 oder 3, dessen Werkstücktyp W zu wechseln ist (unten wird dieser Roboter betreffender Roboter genannt), ein Befehlssignal zum Entfernen der Positionierungsanordnung 11 von dem entsprechenden Arbeitstisch 8, 9 oder 10 aus, und zum Weitergeben der Positionierungsanordnung 11 zu dem dazu benachbarten Roboter 3 oder 4 auf der Seite der Werkzeuglagereinheit 5.
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Die Steuereinheit gibt zu allen Robotern 2, 3 und/oder 4, der/die zwischen dem betreffenden Roboter 2 oder 3 und der Werkzeuglagereinheit 5 angeordnet ist/sind, ein Befehlssignal zum Befördern der Positionierungsanordnung 11, die von dem betreffenden Roboter 2 oder 3 entfernt wurde, zu der Werkzeuglagereinheit 5 aus. Nach dem Empfangen des Befehlssignals, tauscht jeder Roboter 2, 3 oder 4 das gehaltene Bearbeitungswerkzeug 7 mit der Hand 14 zum Handhaben mittels des AHC 12 aus.
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Der Betrieb des derart konfigurierten Robotersystems 1 dieser Ausführungsform wird unten beschrieben.
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Gemäß dem Robotersystem 1 dieser Ausführungsform halten die jeweiligen Roboter 2, 3 und 4 mittels den AHCs 12 die Bearbeitungswerkzeuge 7, die zum Ausführen des Entgratens auf den Werkstücken W verwendet werden, und sind fähig, das Entgraten auf den Werkstücken W auszuführen, die mittels der Positionierungsanordnung 11 an den Arbeitstischen 8, 9 und 10, die jeweils den Robotern 2, 3 und 4 entsprechen, befestigt sind.
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In diesem Zustand, wie in 5 gezeigt, wenn ein Befehlssignal zum Wechseln des Typs des Werkstücks W, das durch irgendeinen der Roboter 2, 3 und 4 zu bearbeiten ist, von der Liniensteuervorrichtung höheren Rangs empfangen wird (Schritt S1), befiehlt die Steuereinheit des betreffenden Roboters 2 oder 3 das Zurückgeben der Positionierungsanordnung 11 (Schritt S2).
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Der betreffende Roboter 2 oder 3, der den Befehl zum Zurückgeben der Positionierungsanordnung 11 empfängt, und alle Roboter 3 und/oder 4, der/die zwischen dem betreffenden Roboter 2 oder 3 angeordnet ist/sind und die Werkzeuglagereinheit 5 wechseln von den gehaltenen Bearbeitungswerkzeugen 7 auf die Hände 14, die zum Handhaben der Positionierungsanordnung 11 verwendet werden, mittels der AHCs 12 um (Schritt S3).
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Der betreffende Roboter (Roboter der abgebenden Seite) 2 oder 3 erfasst mit der Hand 14, die an ihm befestigt ist, die Positionierungsanordnung 11 (auf dem entsprechenden Arbeitstisch 8 oder 9), indem er die Greifabschnitte 15a (Schritt S4) verwendet, und befördert die Positionierungsanordnung 11 in die Richtung zu dem Roboter (Roboter der empfangenden Seite (3 oder 4) neben ihm auf der Seite der Werkzeuglagereinheit 5 (Schritt S5)
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Der Roboter 3 oder 4 auf der empfangenden Seite, der sich neben dem Roboter 2 oder 3 auf der abgebenden Seite befindet, erfasst mit der Hand 14, die an ihm angebracht ist, die Greifabschnitte 15b der Positionierungsanordnung 11, die sich in einem Zustand befindet, in dem die Greifabschnitte 15a mit der Hand 14 des Roboters 2 oder 3 auf der abgebenden Seite erfasst werden (Schritt S6). Im Augenblick des Abschließens des Erfassens der Greifabschnitte 15b, das von dem Roboter 3 oder 4 auf der empfangenden Seite ausgeführt wird, wird das Erfassen der Positionierungsanordnung 11, das von dem Roboter 2 oder 3 der abgebenden Seite ausgeführt wird, freigegeben (Schritt S7). Die Positionierungsanordnung 11 wird daher von dem Roboter 2 oder 3 der abgebenden Seite an den Roboter 3 oder 4 der empfangenden Seite weitergegeben.
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Ähnlich wird in einem Fall, in dem eine Vielzahl von Robotern 2, 3 und 4 zwischen dem betreffenden Roboter 2 oder 3 und der Werkzeuglagereinheit 5 angeordnet ist (Schritt S8) der Prozess von Schritt S5 wiederholt, während die Greifabschnitte 15a und 15b, die zu erfassen sind, gewechselt werden, wodurch die Positionierungsanordnung 11 von der Hand 14 zu der Hand 14 zwischen allen benachbarten Robotern 2, 3 und 4 weitergegeben wird.
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Dann, nachdem die Positionierungsanordnung 11 zu dem Roboter 4, der der Werkzeuglagereinheit 5 am nächsten ist, weitergegeben wurde, gibt der Roboter 4 die erfasste Positionierungsanordnung 11 zu der Werkzeuglagereinheit 5 zurück (Schritt S9) und nimmt eine Positionierungsanordnung 11, die einem befohlenen neuen Werkstück W entspricht, aus der Werkzeuglagereinheit 5 (Schritt S10). Danach, wie in 6 gezeigt, wird die Positionierungsanordnung 11 von der Hand 14 zu der Hand 14 zwischen den Roboter 2, 3 und 4 in der umgekehrten Reihenfolge im Vergleich zu dem Prozess von Schritt S5 zu Schritt S8 (Schritt S11 zu Schritt S14) weitergegeben, und, wenn die Positionierungsanordnung 11 zu dem betreffenden Roboter 2, 3 oder 4 weitergegeben wird, wird die Positionierungsanordnung 11, die von dem betreffenden Roboter 2, 3 oder 4 empfangen wird, auf den entsprechenden Arbeitstisch 8, 9 oder 10 montiert (Schritt S15).
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Jeder Roboter 2, 3 oder 4, der das Weitergeben der Positionierungsanordnung 11 abgeschlossen hat, tauscht die Hand 14 mit dem Bearbeitungswerkzeug 7 mittels des AHC 12 aus, und daher beginnen die jeweiligen Roboter 2, 3 und 4 wieder das Entgraten auf den Werkstücken W, die auf den Arbeitstischen 8, 9 und 10, die jeweils den Robotern 2, 3 und 4 entsprechen, platziert sind.
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Auf diese Art, gemäß dem Robotersystem 1 dieser Ausführungsform ist es, wenn ein Bedarf an Wechseln der Positionierungsvorrichtung 11, die das Werkstück W trägt, aufgrund der Änderung des Typs des Werkstücks W, das zu bearbeiten ist, oder aus einem anderen Grund auszutauschen ist, wird die Positionierungsvorrichtung 11 zwischen den benachbarten Robotern 2, 3 und 4 weitergegeben, so dass ein Befördern der Positionierungsvorrichtung 11, die in der Werkzeuglagereinheit 5 gelagert ist, die an einer Stelle angeordnet ist, zu dem betreffenden Roboter 2, 3 oder 4, für den die Positionierungsvorrichtung 11 ausgetauscht werden muss, zu befördern.
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Daraus resultiert der Vorteil, dass es möglich ist, ein kostengünstiges kompaktes Robotersystem, das keine umfangreiche Ausstattung, wie zum Beispiel einen Förderwagen, eine Laufschiene usw. erfordert, zu bauen.
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Obwohl die benachbarten Roboter 2, 3 und 4 bei dieser Ausführungsform den Positionierungsanordnung 11 von der Hand 14 zu der Hand 14 durch abwechselndes Erfassen der zwei Paare von Greifabschnitten 15a und 15b, die auf der Positionierungsanordnung 11 vorgesehen sind, weitergeben, kann stattdessen nur ein Paar von Greifabschnitten 15a auf der Positionierungsanordnung 11 bereitgestellt sein, und, wie in 7 gezeigt, können zeitweilige Tische 16, auf welchen die Positionierungsanordnung 11 vorübergehend platziert wird, zwischen den benachbarten Robotern 2, 3 und 4 platziert werden. Dadurch ist der koordinierte Betrieb zwischen den Robotern 2, 3 und 4 nicht erforderlich, und der Roboter 2, 3 oder 4 auf der empfangenden Seite kann die Positionierungsanordnung 11 einfach durch Verwenden der Greifabschnitte 15a der Positionierungsanordnung 11, die auf dem zeitweiligen Tisch 16 von dem Roboter 2, 3 oder 4 der abgebenden Seite in einer Ausrichtung, die ein leichtes Erfassen erlaubt, platziert ist, erfassen.
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Bei dieser Ausführungsform hat jeder der Roboter 2, 3 und 4 den AHC 12 an sich befestigt, um das Bearbeitungswerkzeug 7 oder die Hand 14 in einer abwechselnden Art zu halten, und führt das Bearbeiten mit dem Bearbeitungswerkzeug 7 oder das Handhaben der Positionierungsanordnung 11 mit der Hand S14 aus, stattdessen, wie in 8 gezeigt, kann jeder der Roboter 2, 3 und 4 sowohl das Bearbeitungswerkzeug 7 als auch die Hand 14 halten und das Bearbeitungswerkzeug 7 oder die Hand 14 während des Wechsels zwischen ihnen verwenden.
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Obwohl die Positionierungsanordnung 11 zum Befestigen des Werkstücks W als ein Werkzeuge veranschaulicht wurde, das von den Robotern 2, 3 und 4 mit den Händen 14 zu erfassen und zu befördern ist, können stattdessen die Bearbeitungswerkzeuge 7 zum Bearbeiten der Werkstücke W zwischen der einzigen Werkzeuglagereinheit 5 und den Robotern 2, 3 und 4 befördert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Robotersystem
- 2, 3, 4
- Roboter
- 5
- Werkzeuglagereinheit
- 7
- Bearbeitungswerkzeug
- 11
- Positionierungsanordnung (Werkzeug)
- 14
- Hand
- 16
- zeitweiliger Tisch
- W
- Werkstück
