DE102018004522A1

DE102018004522A1 - Roboterlehrvorrichtung zum Korrigieren einer Roboterbewegungsbahn

Info

Publication number: DE102018004522A1
Application number: DE102018004522.7A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Oumi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2018-12-20
Anticipated expiration: 2038-06-08
Also published as: JP6506348B2; CN109079802A; US20180361575A1; DE102018004522B4; JP2019000938A; CN109079802B; US10500724B2

Abstract

Eine Lehrvorrichtung ist mit einer Bewegungsbahn-Generierungseinheit, die eine Roboterbewegungsbahn basierend auf einem Startpunkt und einem Endpunkt generiert, einer Bestimmungseinheit, die die Vorschubrichtung eines Arbeitswerkzeugs in Bezug auf ein Werkstück bestimmt, und einer Korrektureinheit, die die Roboterbewegungsbahn korrigiert, ausgestattet. Die Bestimmungseinheit bestimmt, ob die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs eine vorbestimmte Richtung in Bezug auf die Drehrichtung eines Werkzeugs ist oder nicht. Die Korrektureinheit korrigiert die Roboterbewegungsbahn, indem sie den Startpunkt und den Endpunkt gegeneinander austauscht, wenn die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs von der vorbestimmten Richtung verschieden ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Roboterlehrvorrichtung zum Korrigieren einer Roboterbewegungsbahn.
Beschreibung des Standes der Technik
Wenn ein Betriebsprogramm zum Betreiben eines Roboters erstellt wird, verwendet der Bediener im Allgemeinen eine Einlernkonsole, um einen aktuellen Roboter anzutreiben. Der Bediener bestimmt die Position und Ausrichtung eines Arbeitswerkzeugs in Bezug auf ein Werkstück, bevor er die Position und Ausrichtung als Einlernpunkt in einer Lehrvorrichtung speichert. Die Information über den Einlernpunkt umfasst die Position und Ausrichtung des Roboters. Der Bediener stellt eine Mehrzahl von Einlernpunkten in Abhängigkeit von dem Betrieb des Roboters ein. Weiterhin generiert die Lehrvorrichtung das Betriebsprogramm, so dass beispielsweise ein Werkzeugmittelpunkt die Einlernpunkte oder die Umgebung der Einlernpunkte durchläuft.
Alternativ ist ein Verfahren bekannt, bei dem Modelle eines Werkstücks und eines Roboters in einen Computer eingegeben werden und eine Roboterbewegungsbahn auf einem Bildschirm des Computers eingestellt wird (siehe zum Beispiel die ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 6-250721 , ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 2011-48621 und ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Nr. 5-165509 ). Bei einem solchen Offline-Verfahren zum Einstellen einer Bewegungsbahn können Einlernpunkte für einen Roboter eingestellt werden, obwohl der aktuelle Roboter nicht aktiviert ist. Weiterhin kann der Computer das Betriebsprogramm für den Roboter basierend auf den Einlernpunkten nach dem Einstellen der Einlernpunkte erstellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Bei einem an einem Roboter angebrachten Arbeitswerkzeug kann eine Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf ein Werkstück vorbestimmt werden. Beispielsweise kann ein Arbeitswerkzeug mit einem rotierenden Werkzeug verwendet werden, um einen Grat des Werkstücks zu entfernen. Das Arbeitswerkzeug wird entlang der Richtung bewegt, in der sich ein Kantenteil des Werkstücks mit dem Grat erstreckt, wodurch der Grat entfernt werden kann. Abhängig von der Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs kann diesbezüglich die Wirkung des Entgratens unterschiedlich sein. Der Bediener muss die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf das Werkstück berücksichtigen, um den Grat effizient zu entfernen. Alternativ kann bei einem Arbeitswerkzeug eine Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf ein Werkstück vorbestimmt werden.
Bei einem Offline-Verfahren zum Einstellen der Roboterbewegungsbahn kann der Bediener eine beliebige Roboterbewegungsbahn einstellen. Der Bediener muss jedoch viele Roboterbewegungsbahnen einstellen und kann dementsprechend eine Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs in eine von der gewünschten Richtung verschiedene Richtung einstellen. Außerdem kann die Lehrvorrichtung die Bewegungsbahn automatisch generieren, zum Beispiel basierend auf einem dreidimensionalen Modell des Werkstücks. Dazu gibt der Bediener einen Startpunkt und einen Endpunkt der Bewegungsbahn ein, kann aber die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs in eine von der gewünschten Richtung verschiedene Richtung einstellen.
Wenn die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs von der gewünschten Richtung verschieden ist, kann eine effiziente Bearbeitung nicht durchgeführt werden. Des Weiteren muss der Bediener die Roboterbewegungsbahn zurücksetzen, wenn er feststellt, dass die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs nicht korrekt ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung stellt eine Offline-Roboterlehrvorrichtung bereit, die eine Bewegungsbahn eines Roboters erzeugt, an dem ein Arbeitswerkzeug mit einem um eine Mittelachse rotierenden Rotationselement angebracht ist. Die Lehrvorrichtung umfasst einen Anzeigeteil, der ein Werkstück anzeigt. Die Lehrvorrichtung umfasst eine Startpunkt-Einstelleinheit, die einen Startpunkt einer Roboterbewegungsbahn in Bezug auf das auf dem Anzeigeteil angezeigte Werkstück einstellt, und eine Endpunkt-Einstelleinheit, die einen Endpunkt der Roboterbewegungsbahn in Bezug auf das auf dem Anzeigeteil angezeigte Werkstück einstellt. Die Lehrvorrichtung umfasst eine Bewegungsbahn-Generierungseinheit, die die Roboterbewegungsbahn basierend auf dem Start- und Endpunkt generiert, eine Bestimmungseinheit, die die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf das Werkstück bestimmt, und eine Korrektureinheit, die die Roboterbewegungsbahn korrigiert. Die Bestimmungseinheit bestimmt, ob die Vorschubrichtung eine vorbestimmte Richtung in Bezug auf die Drehrichtung des Rotationselements ist oder nicht. Die Korrektureinheit korrigiert die Roboterbewegungsbahn durch Austauschen von Start- und Endpunkt, wenn die Vorschubrichtung von der vorgegebenen Richtung verschieden ist.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines ersten Roboters in einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockschaltbild eines Robotersystems in der Ausführungsform.
3 ist ein erstes Bild, das auf einem Anzeigeteil einer Lehrvorrichtung angezeigt wird.
4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Werkzeugs, das an einem Arbeitswerkzeug befestigt ist, und eines Kantenteils eines Werkstücks.
5 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerung zur Generierung einer Bewegungsbahn in der Ausführungsform.
6 ist ein zweites Bild, das auf dem Anzeigeteil angezeigt wird, wenn die Bewegungsbahn eingestellt ist.
7 ist ein zweites Bild, das auf dem Anzeigeteil angezeigt wird, wenn die Bewegungsbahn korrigiert wird.
8 ist ein drittes Bild, das auf dem Anzeigeteil angezeigt wird, wenn die Bewegungsbahn eingestellt ist.
9 ist eine schematische Seitenansicht einer zweiten Robotervorrichtung in der Ausführungsform.
10 ist ein viertes Bild, das auf dem Anzeigeteil der Lehrvorrichtung angezeigt wird.

Ausführliche Beschreibung
Mit Bezug auf die 1 bis 10 wird eine Roboterlehrvorrichtung in einer Ausführungsform beschrieben. Die Roboterlehrvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform generiert eine Roboterbewegungsbahn durch ein Offline-Verfahren. Ein Robotersystem in der vorliegenden Ausführungsform entfernt einen Grat, der bei der Bearbeitung eines Werkstücks erzeugt wird.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Robotervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Robotersystems in der vorliegenden Ausführungsform. Mit Bezug auf 1 und 2 umfasst das Robotersystem in der vorliegenden Ausführungsform eine erste Robotervorrichtung 71 und eine Lehrvorrichtung 10. Die erste Robotervorrichtung 71 ist mit einem Arbeitswerkzeug 2 ausgestattet, das einen Arbeitsgang für ein Werkstück 41 ausführt, und einem Roboter 1, der die Position und Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 ändert.
Das Werkstück 41 ist auf einem Untergestell 61 befestigt. Der Roboter 1 ist ein Knickarmroboter mit einer Mehrzahl von Gelenkteilen. Das Arbeitswerkzeug 2 wird an einem Handgelenkteil des Roboters 1 befestigt. Der Roboter 1 umfasst eine Roboterantriebsvorrichtung 1a, die einen Motor aufweist, der einen Arm und das Handgelenkteil antreibt. Die Konfiguration des Roboters 1 ist nicht hierauf beschränkt, und jeder Roboter, der das Arbeitswerkzeug 2 bewegen kann, kann übernommen werden.
Das Arbeitswerkzeug 2 entfernt den Grat, indem es ein Werkzeug 7 mit einem Kantenteil des Werkstücks in Kontakt bringt 41. Das Werkzeug 7 fungiert als ein Rotationselement, das sich um die Mittelachse des Werkzeugs 7 dreht. Das Arbeitswerkzeug 2 enthält eine Arbeitswerkzeug-Antriebsvorrichtung 2a, die das Werkzeug 7 antreibt. Die Arbeitswerkzeug-Antriebsvorrichtung 2a umfasst einen Motor, der das Werkzeug 7 dreht.
Die erste Robotervorrichtung 71 ist mit einer Robotersteuerungsvorrichtung 3 ausgestattet. Die Robotersteuerungsvorrichtung 3 umfasst eine Recheneinheit (Computer), die eine CPU (Central Processing Unit) als Prozessor, einen RAM (Random Access Memory), der über eine Busleitung mit der CPU verbunden ist, und einen ROM (Read Only Memory), der über eine Busleitung mit der CPU verbunden ist. Ein Betriebsprogramm, in dem die Bewegung des Roboters 1 eingestellt wird, wird in die Robotersteuerungsvorrichtung 3 eingegeben. Die Robotersteuerungsvorrichtung 3 weist eine Speichereinheit 3b auf, die das Betriebsprogramm etc. speichert. Die Robotersteuerungsvorrichtung 3 weist eine Bewegungssteuerungseinheit 3a auf, die einen Bewegungsbefehl für den Antrieb des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 2 basierend auf dem Betriebsprogramm aussendet. Die Bewegungssteuerungseinheit 3a sendet den Bewegungsbefehl zum Antreiben der Roboterantriebsvorrichtung 1a und der Arbeitswerkzeugantriebsvorrichtung 2a. Die Roboterantriebsvorrichtung 1a und die Bedienwerkzeugantriebsvorrichtung 2a werden gemäß dem Bewegungsbefehl angetrieben.
Das Robotersystem in der vorliegenden Ausführungsform ist mit der Lehrvorrichtung 10 ausgestattet, das eine Bewegungsbahn des Roboters 1 generiert. Die Lehrvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Funktion zum Generieren von Einlernpunkten des Roboters 1 und eine Funktion zum Generieren eines Betriebsprogramms des Roboters 1 basierend auf den erzeugten Einlernpunkten.
Die Lehrvorrichtung 10 enthält eine Recheneinheit (Computer), die eine CPU, einen RAM, einen ROM usw. umfasst. Die Lehrvorrichtung 10 ist mit einer Speichereinheit 17 ausgestattet, die die Information über die Einlernpunkte und die Information über das Betriebsprogramm speichert. Die Lehrvorrichtung 10 ist mit einem Eingabeteil 15 versehen, über den der Bediener beliebige Information eingibt. Der Eingabeteil 15 kann eine Tastatur, eine Maus, usw. umfassen. Weiterhin kann der Eingabeteil 15 so ausgebildet werden, dass er über eine Kommunikationsvorrichtung Information von einem externen Gerät erhält. Die Lehrvorrichtung 10 umfasst einen Anzeigeteil 16, der beispielsweise die Information zu den Einlernpunkten und die Information zum Betriebsprogramm anzeigt. Der Anzeigeteil 16 kann ein beliebiges Anzeigefeld wie z.B. ein Flüssigkristall-Anzeigefeld umfassen.
Die Lehrvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Startpunkt-Einstelleinheit 12, die einen Startpunkt der Bewegungsbahn des Roboters 1 in dem auf dem Anzeigeteil 16 dargestellten Werkstück 41 einstellt, und einer Endpunkt-Einstelleinheit 13, die einen Endpunkt der Bewegungsbahn des Roboters 1 in dem auf dem Anzeigeteil 16 dargestellten Werkstück 41 einstellt, ausgestattet. Die Lehrvorrichtung 10 ist mit einer Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 ausgestattet, die eine Bewegungsbahn des Roboters 1 erzeugt. Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 generiert die Bewegungsbahn des Roboters 1 basierend auf dem Startpunkt der Bewegungsbahn und dem Endpunkt der Bewegungsbahn. Die Lehrvorrichtung 10 ist mit einer Bestimmungseinheit 18 ausgestattet, die die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 gegenüber dem Werkstück 41 in Bezug auf die von der Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 generierte Bewegungsbahn des Roboters 1 bestimmt. Weiterhin ist die Lehrvorrichtung 10 mit einer Korrektureinheit 19 ausgestattet, die die Bewegungsbahn des Roboters 1 korrigiert. Außerdem ist die Lehrvorrichtung 10 mit einer Betriebsprogramm-Generierungseinheit 14 ausgestattet, die ein Betriebsprogramm für den Roboter 1 und das Arbeitswerkzeug 2 basierend auf der generierten Bewegungsbahn des Roboters 1 generiert.
3 zeigt ein erstes Bild auf dem Anzeigeteil der Lehrvorrichtung. Mit Bezug auf die 1 bis 3 gibt der Bediener zuvor ein dreidimensionales Modell 21 des Werkstücks 41 in die Lehrvorrichtung 10 ein. Weiterhin gibt der Bediener zuvor die dreidimensionalen Modelle 21 des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 2 ein. Beispielsweise können die dreidimensionalen Formdaten, die in einer CAD (Computer Aided Design)-Vorrichtung generiert werden, als dreidimensionale Modelle verwendet werden 21. Alternativ kann die Lehrvorrichtung 10 ein stereoskopisches dreidimensionales Modell erhalten, indem sie bewirkt, dass eine dreidimensionale Kamera ein aktuelles Werkstück 41 usw. abbildet. Alternativ kann die Lehrvorrichtung 10 die dreidimensionalen Modelle in der Lehrvorrichtung 10 unter Verwendung einer Mehrzahl von zweidimensionalen Zeichnungsdaten generieren, die in der CAD-Vorrichtung usw. gebildet werden.
Die Speichereinheit 17 speichert die eingegebenen dreidimensionalen Modelle 21. Der Anzeigeteil 16 kann Bilder des Werkstücks 41, des Roboters 1 und des Arbeitswerkzeugs 2 basierend auf den dreidimensionalen Modellen 21 anzeigen. Es wird angemerkt, dass der Anzeigeteil in der vorliegenden Ausführungsform das dreidimensionale Bild anzeigt, jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt ist und ein zweidimensionales Bild anzeigen kann.
In einem ersten Bild 31 werden ein Zustand, in dem das Werkstück 41 durch den Roboter 1 bearbeitet wird, und das Arbeitswerkzeug 2 angezeigt. Weiterhin wird im ersten Bild 31 eine Hilfslinie 33 angezeigt. Das Werkstück 41 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Vorsprungsteil 42, der aus dem Grundkörperteil des Werkstücks 41 herausragt. Der Vorsprungseil 42 ist länglich ausgebildet. Weiterhin ist der Vorsprungsteil 42 entlang eines vertieften Abschnitts geformt, der im Grundkörperteil des Werkstücks 41 ausgebildet ist.
Der Grat entsteht, wenn z.B. die Bohrung im Werkstück durch einen Bohrer erzeugt wird oder das Werkstück durch einen Schaftfräser zerspant wird. Der Vorsprungsteil 42 in der vorliegenden Ausführungsform wird durch Zerspanen ausgebildet. Wenn der Umfang des Vorsprungsteils 42 zerspant wird, wird der Grat an einem Kantenteil des Vorsprungsteils 42 erzeugt. Die Robotervorrichtung 71 in der vorliegenden Ausführungsform führt einen Arbeitsgang aus, bei dem der Grat am Kantenteil des Vorsprungsteils 42 entfernt wird. Der Roboter 1 bewegt das Arbeitswerkzeug 2 so, dass sich das Werkzeug 7 wie durch den Pfeil 95 angezeigt entlang der Kante des Vorsprungsteils 42 bewegt.
4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Werkzeugs des Arbeitswerkzeugs und des Kantenteils des Werkstücks in der vorliegenden Ausführungsform. Kleine Vorsprünge und Vertiefungen (Grat) treten an einem Kantenteil 42a des Vorsprungsteils 42 auf. Das Werkzeug 7 dreht sich um eine Mittelachse 81 des Werkzeugs 7, wie durch Pfeil 91 angezeigt. Das rotierende Werkzeug 7 kommt mit dem Kantenteil 42a in Berührung, wodurch der am Kantenteil 42a erzeugte Grat entfernt werden kann.
Die Bewegungsbahn des Roboters 1 ist beispielsweise eine Strecke, die ein Werkzeugmittelpunkt 87 des Werkzeugs 7 durchläuft. Beispielsweise werden Punkte, durch die der Werkzeugmittelpunkt 87 des Werkzeugs 7 verläuft, als Einlernpunkte eingestellt. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Bewegungsbahn des Roboters 1 eine Form, die der Form eines zu bearbeitenden Abschnitts entspricht. Die Bewegungsbahn des Roboters 1 hat eine Form entlang des Kantenteils 42a des Werkstücks 41.
Wenn der Grat entfernt wird, gibt es zwischenzeitlich als Bewegungsrichtung des Werkzeugs 7 in Bezug auf das Werkstück 41 eine Richtung, die durch Pfeil 92 und eine Richtung, die durch Pfeil 94 gekennzeichnet ist. Ein Zerspanungsverfahren, bei dem das Werkzeug 7 in eine Richtung zum Austragen von Spänen wie durch Pfeil 92 gekennzeichnet verfährt, wird als „Gegenlauf“ bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird ein Zerspanungsverfahren, bei dem das Werkzeug 7 entgegen der mit Pfeil 93 gekennzeichneten Richtung für den Späneaustrag verfährt, als „Gleichlauf“ bezeichnet.
Wenn der Grat entfernt wird und die Vorschubrichtung des Werkzeugs 7 in Bezug auf das Werkstück 41 abhängig vom Werkzeug 7 verschieden ist, kann die Wirkung des Entgratens unterschiedlich sein. Alternativ kann das Gegenlauf- oder Gleichlaufzerspanen dem Werkzeug 7 zugeordnet werden. Beispielsweise wird das in 4 gezeigte Werkzeug 7 so zugeordnet, dass der Grat durch den mit Pfeil 93 gekennzeichneten Gleichlauf entfernt wird. Alternativ kann das Arbeitswerkzeug zum Entfernen des Grates auch eine Bürste umfassen. Die rotierende Bürste kommt mit dem Kantenteil in Kontakt und wird verfahren, wodurch der Grat entfernt werden kann. Bei dem Arbeitswerkzeug, das eine solchen Bürste umfasst, kann es bevorzugt sein, dass der Grat durch Gegenlauf entfernt wird.
Die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 in Bezug zum Werkstück 41 wird entsprechend der Art des zu verwendenden Werkzeugs und der Drehrichtung des Werkzeugs vorbestimmt. Weiterhin ist es bevorzugt, das Arbeitswerkzeug 2 relativ zum Werkstück 41 in die vorbestimmte Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 zu bewegen. Wenn die Bewegungsbahn des Roboters 1 erzeugt wird, kann jedoch die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 unerwünscht sein. Die Lehrvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform führt eine Steuerung zur Umkehrung der Vorschubrichtung durch, wenn die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 gegenüber dem Werkstück 41 von der gewünschten Richtung verschieden ist.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm des Steuerungsprozesses zur Generierung der Roboterbewegungsbahn in der vorliegenden Ausführungsform. 6 zeigt ein zweites Bild, das auf der Anzeige angezeigt wird, wenn die Roboterbewegungsbahn generiert wird. In einem zweiten Bild 32 wird das Werkstück 41 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Eine zu generierende Bewegungsbahn 51 des Roboters 1 wird durch eine durchgezogene Linie dargestellt. In diesem Beispiel wird in dem Vorsprungsteil 42 des Werkstücks 41 eine Bewegungsbahn zum Entfernen des am Innenkantenteil 42a gebildeten Grates generiert. Es wird angemerkt, dass das Werkstück 41 im zweiten Bild 32 mit einer gestrichelten Linie und die Bewegungsbahn 51 des Roboters 1 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt wird, wobei jedoch die Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist. Das Werkstück 41 und die Bewegungsbahn des Roboters 1 können durch ein beliebiges Verfahren dargestellt werden. Beispielsweise kann der Anzeigeteil das Werkstück und die Bewegungsbahn in verschiedenen Farben darstellen.
Mit Bezug auf die 2, 5 und 6 zeigt der Anzeigeteil 16 das Werkstück 41 basierend auf dem eingegebenen dreidimensionalen Modell 21 an. Bei Schritt 101 bestimmt der Bediener einen Startpunkt 55 der Bewegungsbahn im Werkstück 41. Der Bediener bestimmt den Startpunkt 55 der Bewegungsbahn auf dem Bildschirm, indem er eine Maus usw. des Eingabeteils 15 betätigt. Die Startpunkt-Einstelleinheit 12 stellt den Startpunkt 55 der Bewegungsbahn des Roboters 1 in dem auf dem Anzeigeteil 16 dargestellten Werkstück 41 ein. Beispielsweise kann die Startpunkt-Einstelleinheit 12 den Startpunkt 55 durch einen Koordinatenwert eines vorbestimmten Koordinatensystems einstellen.
Anschließend bestimmt der Bediener bei Schritt 102 den Endpunkt 56 der Bewegungsbahn im Werkstück 41. Der Bediener bestimmt den Endpunkt 56 der Bewegungsbahn auf dem Bildschirm durch Betätigen der Maus usw. des Eingabeteils 15. Die Endpunkt-Einstelleinheit 13 stellt den Endpunkt 56 der Bewegungsbahn des Roboters 1 in dem auf dem Displayteil 16 dargestellten Werkstück 41 ein. Beispielsweise kann die Endpunkt-Einstelleinheit 13 den Endpunkt 56 durch einen Koordinatenwert eines vorbestimmten Koordinatensystems einstellen.
Anschließend generiert die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 bei Schritt 103 die Bewegungsbahn des Roboters 1. Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 in der vorliegenden Ausführungsform hat eine Funktion zur Erkennung einer Gratlinie des Werkstücks 41. Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 kann die Gratlinie erkennen, die sich vom Startpunkt 55 bis zum Endpunkt 56 erstreckt. Weiterhin kann die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 die sich vom Startpunkt 55 bis zum Endpunkt 56 erstreckende Gratlinie als Bewegungsbahn 51 des Roboters 1 anzeigen. In 6 ist die Bewegungsbahn 51 dargestellt, entlang welcher sich das Werkzeug 7 vom Startpunkt 55, wie durch Pfeil 94a gekennzeichnet, aus bewegt und sich zum Endpunkt 56, wie durch Pfeil 94b gekennzeichnet, bewegt.
Anschließend stellt die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 Einlernpunkte basierend auf der Bewegungsbahn 51 des Roboters 1 ein. Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 stellt Punkte auf der Bewegungsbahn 51 des Roboters 1 als Einlernpunkte ein. Beispielsweise wird eine Mehrzahl von Einlernpunkten vom Startpunkt 55 bis zum Endpunkt 56 basierend auf den Intervallen, die der Bediener im Voraus einstellt, generiert. Die Intervalle zwischen den Einlernpunkten sind frei einstellbar. Wenn beispielsweise die Bewegungsbahn eine Gerade ist, können ein Startpunkt und ein Endpunkt der Geraden an den Einlernpunkten eingestellt werden. Wenn die Bewegungsbahn eine gekrümmte Linie ist, können die Einlernpunkte eingestellt werden, während die Intervalle zwischen den Einlernpunkten so eingestellt werden, dass sie kurz sind.
Mit Bezug auf 4 entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die Gratlinie, die als eine Bewegungsbahn des Roboters 1 eingestellt ist, dem Kantenteil 42a. Andererseits liegt eine Seitenfläche des Werkzeugs 7 am Kantenteil 42a an, und der Werkzeugmittelpunkt 87 des Werkzeugs 7 ist vom Kantenteil 42a beabstandet. Die Position der Gratlinie und die Position des Werkzeugmittelpunktes 87 des Werkzeugs 7 stimmen nicht überein und sind voneinander beabstandet. Somit kann die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 eine Korrektur durchführen, bei der eine Mehrheit von auf der Gratlinie generierten Einlernpunkten in Richtung Werkzeugmittelpunkt 87 verschoben werden. Weiterhin kann die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 eine Bewegungsbahn des Roboters 1 erzeugen, durch die der Werkzeugmittelpunkt 87 verläuft. Mit anderen Worten, die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 kann den Startpunkt, den Endpunkt und die Einlernpunkte auf der Gratlinie verschieben, um die Einlernpunkte zu generieren, durch die der Werkzeugmittelpunkt 87 verläuft.
Anschließend berechnet die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 in Schritt 104 eine Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 gegenüber dem Werkstück 41. Mit Bezug auf 4 ist die Ausrichtung des Werkzeugs 7 zum Werkstück 41 vorbestimmt. Die Ausrichtung des Werkzeugs 7 entspricht der Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2. Die Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 kann durch eine Neigung der Mittelachse 81 mit Bezug auf eine vorbestimmte Richtung eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Winkel θ der Mittelachse 81 in Bezug auf eine Bezugslinie 82 senkrecht zu einer Oberfläche 42b des Vorsprungsteils 42 der Neigung des Arbeitswerkzeuges 2. Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 stellt die Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs 2 so ein, dass der Winkel θ ein vorbestimmter Winkel ist. Weiterhin stellt die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 die Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs 2 so ein, dass die Richtung, in der sich das Kantenteil 42a erstreckt, und die Richtung, in der sich die Mittelachse 81 erstreckt, senkrecht zueinander stehen. Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 berechnet die Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 an der Position jedes Einlernpunkts. Wie oben ersichtlich umfasst die Einstellung der Bewegungsbahn des Roboters 1 die Einstellung der Position der Einlernpunkte (die Einstellung der Position des Werkzeugmittelpunktes 87) und die Einstellung der Ausrichtung des Arbeitswerkzeuges 2.
Anschließend berechnet die Bestimmungseinheit 18 bei Schritt 105 die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 am Startpunkt 55. Bei Schritt 106 bestimmt die Bestimmungseinheit 18, ob die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 in Bezug auf die Drehrichtung des Werkzeugs 7 eine vorbestimmte Richtung (Bezugsrichtung) ist oder nicht. In Bezug auf 4 wird beim Drehen des Werkzeugs 7 in eine mit Pfeil 91 bezeichnete Richtung bestimmt, ob die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 die durch Pfeil 93 bezeichnete Richtung ist. Mit anderen Worten, die Bestimmungseinheit 18 bestimmt, ob der Grat durch den Gleichlaufschnitt in der eingestellten Bewegungsbahn entfernt wird oder nicht.
Es wird angemerkt, dass die Vorschubrichtung des Bearbeitungswerkzeugs 2 zum Werkstück 41 der Richtung entspricht, in der sich die Bewegungsbahn vom Startpunkt 55 aus erstreckt. Somit kann die Bestimmungseinheit 18 die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 basierend auf der Richtung bestimmen, in der sich die Bewegungsbahn vom Startpunkt 55 aus erstreckt.
Wenn die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 keine vorbestimmte Richtung ist, wird bei Schritt 106 der Steuerungsprozess zu Schritt 107 verschoben. Mit anderen Worten, wenn die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 eine entgegengesetzte Richtung zur Referenzrichtung ist, wird der Steuerungsvorgang zu Schritt 107 verschoben. Wenn, mit Bezug auf 4, das Arbeitswerkzeug 2 beispielsweise in der mit Pfeil 92 bezeichneten Gegenlaufrichtung verfährt, kann bestimmt werden, dass die Vorschubrichtung die der vorbestimmten Richtung entgegengesetzte Richtung ist.
Bei Schritt 107 tauscht die Korrektureinheit 19 den Startpunkt 55 und den Endpunkt 56 in der Bewegungsbahn 51 gegeneinander aus. Beispielsweise werden mit Bezug auf 6 die Position des Startpunkts 55 und die Position des Endpunkts 56 in der Bewegungsbahn 51 des Vorsprungsteils 42 gegeneinander ausgetauscht. 7 zeigt ein Bild, das nach dem gegenseitigen Austauschen von Start- und Endpunkt der Bewegungsbahn entsteht. Das Austauschen des Startpunktes 55 und des Endpunktes 56 der Bewegungsbahn 51 bewirkt, dass die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 gegenüber dem Werkstück 41 umgekehrt wird. Dann wird die Bewegungsbahn 51 generiert, die sich vom Startpunkt 55, wie durch Pfeil 94c gekennzeichnet, bis zum Endpunkt 56, wie durch Pfeil 94d gekennzeichnet, erstreckt. Es wird angemerkt, dass wenn die Richtung, in der sich die Bewegungsbahn 51 erstreckt, korrigiert wird, die Korrektureinheit 19 die Reihenfolge einer Mehrzahl von Einlernpunkten ändern kann. Die Position der Einlernpunkte, die innerhalb eines Abschnitts vom Startpunkt 55 bis zum Endpunkt 56 eingestellt wurden, und die Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs können unverändert verwendet werden.
Wenn, wie oben ersichtlich, die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 entgegengesetzt zur gewünschten Richtung ist, führt die Korrektureinheit 19 eine Steuerung so durch, dass der Startpunkt 55 und der Endpunkt 56 der Bahn 51 gegeneinander ausgetauscht werden. Durch das Austauschen des Startpunktes 55 und des Endpunktes 56 der Bewegungsbahn 51 wird ermöglicht, die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 gegenüber dem Werkstück 41 auf die gewünschte Vorschubrichtung zu korrigieren.
Mit Bezug auf 5 endet bei Schritt 106 dieser Steuerungsprozess, wenn die Vorschubrichtung des Bearbeitungswerkzeugs 2 eine vorbestimmte Richtung ist. Somit kann die Bewegungsbahn des Roboters 1 generiert werden.
Mit Bezug auf 2 kann die Betriebsprogramm-Generierungseinheit 14 der Lehrvorrichtung 10 das Betriebsprogramm basierend auf der generierten Bewegungsbahn des Roboters 1 generieren. Das Betriebsprogramm, das von der Betriebsprogramm-Generierungseinheit 14 erzeugt wird, wird in die Robotersteuerung 3 eingegeben. Die Bewegungssteuerung 3a der Robotersteuerungsvorrichtung 3 kann die Roboterantriebsvorrichtung 1a und die Arbeitswerkzeug-Antriebsvorrichtung 2a basierend auf dem Betriebsprogramm ansteuern. Wie oben ersichtlich, kann ein aktueller Betrieb durch die Robotervorrichtung 71 durchgeführt werden.
Die Lehrvorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform kann automatisch einen Fehler erkennen und die Bewegungsbahn korrigieren, auch wenn der Bediener den Startpunkt und den Endpunkt der Bewegungsbahn des Roboters 1 umgekehrt einstellt. Dadurch wird verhindert, dass das Werkstück in Bezug auf das Werkstück in der Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs, die von der gewünschten Richtung abweicht, bearbeitet wird. Wenn der Bediener nach der Erstellung des Betriebsprogramms den Fehler in der Vorschubrichtung findet, kann ein Vorgang zur erneuten Erstellung der Roboterbewegungsbahn vermieden werden.
8 zeigt ein drittes Bild auf dem Anzeigeteil in der vorliegenden Ausführungsform. Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 in der vorliegenden Ausführungsform hat die Funktion des Erkennens einer ringförmigen Gratlinie unter den Gratlinien des Werkstücks 41. Mit anderen Worten, die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 hat eine Funktion des Erkennens einer geschlossenen Gratlinie.
Im dritten Bild 34 wählt der Bediener einen Teil der Gratlinien in dem Vorsprungsbereich 42 aus, wodurch die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 die geschlossene Gratlinie in der Oberseite des Vorsprungsbereichs 42 erkennen kann. Der Anzeigeteil 16 kann dann eine Bewegungsbahn 52 des Roboters 1 anzeigen. Anschließend bezeichnet der Bediener den Startpunkt 55 und den Endpunkt 56 auf dem Bildschirm. Die Startpunkt-Einstelleinheit 12 stellt den Startpunkt der Bewegungsbahn ein, und die Endpunkt-Einstelleinheit 13 stellt den Endpunkt der Bewegungsbahn ein. Die Bewegungsbahn-Erzeugungseinheit 11 kann die Bewegungsbahn 52 des Roboters 1 basierend auf dem Startpunkt 55, dem Endpunkt 56 und der Gratlinie generieren.
Die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 generiert die Bewegungsbahn 52, entlang derer die Entfernung des Grats ab dem Startpunkt 55, wie durch Pfeil 95a gekennzeichnet, beginnt. Die Bewegungsbahn 52 erstreckt sich entlang des inneren Kantenteils des Vorsprungsteils 42 und ändert dann die Richtung entlang der Form des Vorsprungsteils 42 wie durch Pfeil 95b gekennzeichnet. Danach erstreckt sich die Bewegungsbahn 52 entlang des äußeren Kantenteils des Vorsprungsteils 42. Die Bewegungsbahn 52 verläuft entlang des äußeren Kantenteils des Vorsprungsteils 42 und ändert dann die Richtung entlang der Form des Vorsprungsteils 42, wie durch Pfeil 95c gekennzeichnet. Dann erstreckt sich die Bewegungsbahn 52 bis zum Endpunkt 56.
Wie oben ersichtlich, kann die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 die Gratlinie automatisch erkennen und die Bewegungsbahn 52 des Roboters 1 entlang der Gratlinie ab Startpunkt bis zum Endpunkt generieren. Diese Konfiguration eliminiert die Notwendigkeit, dass der Bediener eine Mehrzahl von Einlernpunkten in der Mitte der Bewegungsbahn einstellt und ermöglicht die einfache Erstellung der Roboterbewegungsbahn.
In der vorgenannten Steuerung zum Entfernen des Grates legt der Bediener den Startpunkt und den Endpunkt fest. Die Steuerung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Startpunkt-Einstelleinheit 12 kann den Startpunkt automatisch einstellen und die Endpunkt-Einstelleinheit 13 kann den Endpunkt automatisch einstellen. Mit Bezug auf 8 kann beispielsweise die Startpunkt-Einstelleinheit 12, wenn eine geschlossene Gratlinie ausgewählt ist, einen beliebigen Punkt auf der Gratlinie als den Startpunkt einstellen. Weiterhin kann die Endpunkt-Einstelleinheit 13 nach einer Umrundung der Gratlinie einen beliebigen Punkt als den Endpunkt einstellen.
Auch bei der Steuerung, bei der die Bewegungsbahn-Generierungseinheit 11 die ringförmige Gratlinie erfasst, kann die Bestimmungseinheit 18 die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 in Bezug auf die Bewegungsbahn 52 des Roboters 1 bestimmen. Wenn des Weiteren die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 von der vorbestimmten Richtung verschieden ist, kann die Korrektureinheit 19 die Bewegungsbahn korrigieren, indem sie den Startpunkt 55 und den Endpunkt 56 in der Bewegungsbahn 52 des Roboters 1 gegeneinander austauscht.
In der obigen Ausführungsform bestimmt die Bestimmungseinheit 18 die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 am Startpunkt 55 der Bewegungsbahn, ist aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Bestimmungseinheit 18 kann die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 an jedem beliebigen Punkt der Bewegungsbahn bestimmen. Alternativ kann die Bestimmungseinheit 18 die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 an einer Mehrzahl von Punkten bestimmen.
9 zeigt eine schematische Seitenansicht einer zweiten Robotervorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform. Eine zweite Robotereinrichtung 72 ist mit einem Roboter 5 und einem Arbeitswerkzeug 6 ausgestattet. Der Roboter 5 wird von der Robotersteuerungsvorrichtung 3 gesteuert. Das Arbeitswerkzeug 6 umfasst eine Walze 8 als Rotationselement, das um die Mittelachse 81 rotiert. Die Walze 8 ist frei drehbar gelagert. Die zweite Robotervorrichtung 72 führt einen Rollfalzprozess aus. Ein Prozess zum Biegen eines Blechteils wird als „Falzprozess“ bezeichnet. Der Rollfalzprozess ist ein Falzprozess, bei dem die Walze gegen eine Kante des Blechteils gedrückt wird, um das Blechteil zu biegen.
Ein Werkstück 43 wird auf einem Untergestell 62 befestigt. Das Werkstück 43 umfasst ein blechartiges Teil 44 in Plattenform. Am Roboter 5 wird die Walze 8 gegen das blechartige Teil 44 des Werkstücks 43 gedrückt, wodurch das blechartige Teil 44 gebogen wird. In einer anderen Lehrvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform wird eine Bewegungsbahn eines solchen Roboters 5 generiert.
10 zeigt ein viertes Bild auf einem Anzeigeteil einer Lehrvorrichtung. In einem vierten Bild 35 wird eine perspektivische Ansicht des Werkstücks 43, des Arbeitswerkzeugs 6 mit der Walze 8 und des Roboters 5 dargestellt. Der Roboter 5 bewirkt, dass sich die Walze 8 wie durch Pfeil 95 angezeigt bewegt, während die Walze 8 gegen das Werkstück 43 gedrückt wird. Die Walze 8 verfährt in der Richtung, in der sich das blechartige Teil 44 erstreckt. Das blechartige Teil 44 wird durch das Drücken der Walze 8 gebogen. Die Drehrichtung der Walze 8, die gegen das blechartige Teil 44 gedrückt wird, ist vorbestimmt. In diesem Beispiel wird die Walze 8 so eingestellt, dass sie sich beim Drücken gegen das blechartige Teils 44 in die durch den Pfeil 91 vorgegebene Richtung dreht.
Der Bediener kann den Startpunkt 55 und den Endpunkt 56 im Bild 35 festlegen. Weiterhin kann der Bediener Einlernpunkte zwischen dem Startpunkt 55 und dem Endpunkt 56 festlegen. Die Startpunkt-Einstelleinheit 12 stellt einen Bewegungsbahnstartpunkt basierend auf dem vom Bediener festgelegten Startpunkt 55 ein. Die Endpunkt-Einstelleinheit 13 stellt einen Bewegungsbahnendpunkt basierend auf dem vom Bediener festgelegten Endpunkt 56 ein. Dann generiert die Bahngenerierungseinheit 11 die Bewegungsbahn des Roboters 5 basierend auf dem Startpunkt 55, dem Endpunkt 56 und den Einlernpunkten.
Anschließend bestimmt die Bestimmungseinheit 18, ob die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 6 eine vorbestimmte Richtung ist oder nicht. Mit anderen Worten, die Bestimmungseinheit 18 bestimmt, ob die Drehrichtung der Walze 8 eine vorbestimmte Richtung ist oder nicht. Wenn die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs 6 von der vorgegebenen Richtung verschieden ist, führt die Korrektureinheit 19 die Steuerung zum gegenseitigen Austauschen des Startpunktes 55 und des Endpunktes 56 der Bewegungsbahn durch. Danach generiert die Korrektureinheit 19 eine neue Bewegungsbahn des Roboters 1.
Wie oben ersichtlich, kann der Steuerungsprozess gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch in der Lehrvorrichtung, die die die Bewegungsbahn in der Robotervorrichtung zur Durchführung des Rollfalzprozesses generiert, angewendet werden.
In der obigen Ausführungsform werden die Robotervorrichtung zum Entfernen des Grats des Werkstücks und die Robotervorrichtung zum Biegen des Teils eines Werkstücks als Beispiele beschrieben, wobei jedoch die Ausführungsform nicht darauf beschränkt ist. Die Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform kann auf die Lehrvorrichtung des Roboters angewendet werden, an dem ein beliebiges Arbeitswerkzeug mit einem um die Mittelachse rotierenden Rotationselements angebracht ist.
Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung kann die Lehrvorrichtung des Roboters bereitgestellt werden, die die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs korrigiert, wenn die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs von der gewünschten Richtung verschieden ist.
In jedem oben beschriebenen Steuerungsprozess kann die Reihenfolge der Schritte in einem Bereich, in dem die Funktion und die Wirkung nicht verändert werden, in geeigneter Weise geändert werden.
Die vorgenannten Ausführungsformen können in geeigneter Weise kombiniert werden. In jeder der oben beschriebenen Figuren sind gleiche oder gleichwertige Abschnitte mit der gleichen Bezugsziffer gekennzeichnet. Es wird angemerkt, dass die oben genannten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben werden und die Erfindung nicht einschränken. Ferner sind in den Ausführungsformen Modifikationen der in den Ansprüchen aufgezeigten Merkmale umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 6250721 [0003]
JP 2011048621 [0003]
JP 5165509 [0003]

Claims

Roboterlehrvorrichtung (10) zum Generieren einer Bewegungsbahn (51, 52) eines Roboters (1, 5), an dem ein Arbeitswerkzeug (2, 6) mit einem um eine Mittelachse (81) rotierenden Rotationselement (7, 8) angebracht ist, wobei die Roboterlehrvorrichtung offline ist und umfasst: einen Anzeigeteil (16), der ein Werkstück (41, 43) anzeigt; eine Startpunkt-Einstelleinheit (12), die einen Startpunkt (55) einer Roboterbewegungsbahn in Bezug auf das auf dem Anzeigeteil angezeigte Werkstück einstellt; eine Endpunkt-Einstelleinheit (13), die einen Endpunkt (56) der Roboterbewegungsbahn in Bezug auf das auf dem Anzeigeteil angezeigte Werkstück einstellt; eine Bewegungsbahn-Generierungseinheit (11), die die Roboterbewegungsbahn basierend auf dem Startpunkt und dem Endpunkt generiert; eine Bestimmungseinheit (18), die die Vorschubrichtung des Arbeitswerkzeugs in Bezug auf das Werkstück bestimmt; und eine Korrektureinheit (19), die die Roboterbewegungsbahn korrigiert, wobei die Bestimmungseinheit bestimmt, ob die Vorschubrichtung eine vorbestimmte Richtung in Bezug auf die Drehrichtung des Rotationselements ist oder nicht, und die Korrektureinheit die Roboterbewegungsbahn korrigiert, indem sie den Startpunkt und den Endpunkt gegeneinander austauscht, wenn die Vorschubrichtung von der vorbestimmten Richtung verschieden ist.
Roboterlehrvorrichtung nach Anspruch 1, die einen Eingabeteil (15) umfasst, durch den ein Bediener den Startpunkt und den Endpunkt kennzeichnet, wobei die Bewegungsbahn-Generierungseinheit eine Gratlinie des Werkstücks erkennt und die Roboterbewegungsbahn entlang der Gratlinie vom Startpunkt bis zum Endpunkt generiert.