DE102018100710A1

DE102018100710A1 - Bearbeitungssystem mit einem Roboter, der Werkstücke zu einer Bearbeitungsmaschine transportiert

Info

Publication number: DE102018100710A1
Application number: DE102018100710.8A
Authority: DE
Inventors: Takashi Nagatomi; Daisuke Itou
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2018-01-15
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2038-01-16
Also published as: US20180207804A1; JP2018116617A; US10328582B2; JP6404957B2; CN108326864A; CN108326864B; DE102018100710B4

Abstract

Ein Bearbeitungssystem ist mit einer Detektionsvorrichtung versehen, die den Drehwinkel eines Werkstücks, wenn ein Roboter das Werkstück ergriffen hat, detektiert. Eine Steuervorrichtung umfasst eine Speichereinheit, die einen Referenzdrehwinkel, der die Basis für den Drehwinkel des Werkstücks bildet, speichert, und eine Abweichungsberechnungseinheit, die für den durch die Detektionsvorrichtung detektierten Drehwinkel des Werkstücks eine Drehabweichung in Bezug auf den Referenzdrehwinkel berechnet. Die Steuervorrichtung korrigiert den Drehwinkel einer fixierenden Spannvorrichtung auf Basis der Drehabweichung so, dass er dem durch die Detektionsvorrichtung detektierten Drehwinkel des Werkstücks entspricht, wenn der Roboter das Werkstück zu der fixierenden Spannvorrichtung transportiert hat.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungssystem mit einem Roboter, der Werkstücke zu einer Bearbeitungsmaschine transportiert.
Beschreibung des Stands der Technik
Die Bearbeitung von Werkstücken durch Bearbeitungsmaschinen wie Werkzeugmaschinen und dergleichen in Werken und dergleichen, die Produkte herstellen, ist bekannt. Außerdem sind Bearbeitungssysteme, die mit einer Bearbeitungsmaschine und einem Roboter, der Werkstücke zu der Bearbeitungsmaschine transportiert, bekannt.
Wenn ein Werkstück an eine Position, an der es von einem Roboter ergriffen wird, transportiert wurde, kommt es vor, dass das Werkstück in Bezug auf die Hand nicht in eine gewünschte Ausrichtung (einen gewünschten Drehwinkel) gerichtet ist. Oder es kommt vor, dass beim Ergreifen eines Werkstücks durch den Roboter eine Abweichung der Stelle, an der das Werkstück ergriffen wird, in Bezug auf die Hand auftritt. Da der Roboter das Werkstück in diesen Fällen nicht mit dem gewünschten Drehwinkel oder an der gewünschten Stelle ergreift, kommt es vor, dass das Werkstück an der Bearbeitungsmaschine nicht an der gewünschten Position und mit dem gewünschten Drehwinkel angeordnet werden kann. Daher kann es nach dem Ergreifen des Werkstücks durch den Roboter nötig sein, die Position und den Drehwinkel des Werkstücks an die Position und den Drehwinkel beim Anordnen an der Bearbeitungsmaschine anzupassen.
Nach dem Stand der Technik ist die Vorgangsweise bekannt, das Werkstück zu der Bearbeitungsmaschine zu transportieren, nachdem die Position und die Lage des Roboters gemäß dem Abweichungsausmaß der Position des Werkstücks in Bezug auf die Hand geändert wurden (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift 2004-106079).
Kurzdarstellung der Erfindung
Wenn der Drehwinkel eines Werkstücks in Bezug auf die Hand abweicht, wenn der Roboter das Werkstück ergriffen hat, kann es vorkommen, dass der Drehwinkel des Werkstücks bei einer Steuerung zur Korrektur der Position und der Lage des Roboters nicht korrigiert werden kann. Zum Beispiel kann es sein, dass das Abweichungsausmaß des Drehwinkels des Werkstücks über den Bewegungsbereich des Roboters hinausgeht. Oder es kann vorkommen, dass der Roboter nach einer Korrektur des Drehwinkels des Werkstücks mit einem anderen Element zusammenstößt. Zum Beispiel kann es vorkommen, dass der Arm des Roboters mit der Bearbeitungsmaschine in Kontakt gelangt, wenn der Roboter den Drehwinkel des Werkstücks korrigiert.
Zur Korrektur des Drehwinkels eines Werkstücks, das von einem Roboter ergriffen wurde, kann eine Phasenanpassungsvorrichtung für das Werkstück, die den Drehwinkel des Werkstücks reguliert, oder eine Plattform zur vorübergehenden Anordnung, auf der das Werkstück vorübergehend angeordnet wird, verwendet werden. Doch wenn eine Phasenanpassungsvorrichtung oder eine Plattform zur vorübergehenden Anordnung verwendet wird, besteht das Problem, dass eine Vorrichtung zur Einrichtung des Drehwinkels des Werkstücks auf den gewünschten Drehwinkel erforderlich wird. Außerdem besteht das Problem, dass für die Einrichtung des Drehwinkels des Werkstücks auf den gewünschten Drehwinkel Zeit nötig ist.
Ein Bearbeitungssystem nach einer Form der vorliegenden Offenbarung ist mit einer Bearbeitungsmaschine versehen, die eine fixierende Spannvorrichtung, an der ein Werkstück fixiert wird, und einen Roboter, der das Werkstück zu der fixierenden Spannvorrichtung transportiert, umfasst. Das Bearbeitungssystem ist mit einer Steuervorrichtung versehen, die die Bearbeitungsmaschine und den Roboter steuert. Das Bearbeitungssystem ist mit einer Detektionsvorrichtung versehen, die den Drehwinkel des Werkstücks um eine vorab festgelegte Achsenlinie, wenn der Roboter das Werkstück ergriffen hat, detektiert. Die Bearbeitungsmaschine umfasst eine Antriebsvorrichtung, die die fixierende Spannvorrichtung dreht. Die Steuervorrichtung umfasst eine Speichereinheit, die einen Referenzdrehwinkel, der die Basis für den Drehwinkel des Werkstücks bildet, speichert, und eine Abweichungsberechnungseinheit, die für den durch die Detektionsvorrichtung detektierten Drehwinkel des Werkstücks eine Drehabweichung in Bezug auf den Referenzdrehwinkel berechnet. Die Steuervorrichtung korrigiert den Drehwinkel der fixierenden Spannvorrichtung auf Basis der Drehabweichung so, dass er dem durch die Detektionsvorrichtung detektierten Drehwinkel des Werkstücks entspricht, wenn der Roboter das Werkstück zu der fixierenden Spannvorrichtung transportiert hat.
Figurenliste

1 ist eine Schrägansicht eines Bearbeitungssystems bei einer Ausführungsform.
2 ist eine Schrägansicht des Hauptabschnitts einer Werkzeugmaschine bei der Ausführungsform.
3 ist ein Blockdiagramm des Bearbeitungssystems bei der Ausführungsform.
4 ist eine Schrägansicht der Werkzeugmaschine und eines Roboters bei der Ausführungsform.
5 ist eine schematische Draufsicht auf einen ersten Prozess der Steuerung bei einem Vergleichsbeispiel, bei der ein Werkstück zu einer Werkzeugmaschine transportiert wird.
6 ist eine schematische Draufsicht auf einen zweiten Prozess der Steuerung bei dem Vergleichsbeispiel, bei der ein Werkstück zu einer Werkzeugmaschine transportiert wird.
7 ist eine schematische Draufsicht auf einen dritten Prozess der Steuerung bei dem Vergleichsbeispiel, bei der ein Werkstück zu einer Werkzeugmaschine transportiert wird.
8 ist eine schematische Draufsicht auf einen ersten Prozess der Steuerung bei der Ausführungsform.
9 ist eine schematische Draufsicht auf einen zweiten Prozess der Steuerung bei der Ausführungsform.
10 ist eine schematische Draufsicht auf einen dritten Prozess der Steuerung bei der Ausführungsform.
11 ist eine Grafik zur Erklärung der Korrektur des Drehwinkels eines Werkstücks.
12 ist eine Grafik zur Erklärung der Korrektur der Position und des Drehwinkels eines Werkstücks.

Ausführliche Erklärung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 12 wird ein Bearbeitungssystem bei einer Ausführungsform erklärt. Das Bearbeitungssystem bei der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Bearbeitungsmaschine, die Werkstücke bearbeitet, und einem Roboter, der Werkstücke zu der Bearbeitungsmaschine transportiert, versehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Bearbeitungsmaschine beispielhaft eine Werkzeugmaschine erklärt.
1 zeigt eine schematische Schrägansicht des Bearbeitungssystems bei der Ausführungsform. Bei dem Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform werden Werkstücke 90, die durch die Werkzeugmaschine 1 bearbeitet werden, durch den Roboter 2 ausgetauscht. Das Bearbeitungssystem 9 umfasst den Roboter 2 und eine Hand 3. Der Roboter 2 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Knickarmroboter, der mehrere Arme 21 und mehrere Gelenkabschnitte 22 umfasst. Ein Handgelenkabschnitt 23 ist über einen Gelenkabschnitt 22 mit dem Spitzenende der Arme 21 gekoppelt. An dem Handgelenkabschnitt 23 ist die Hand 3 als Endeffektor fixiert.
Der Roboter 2 kann die Position und die Lage der Hand 3 verändern. Der Roboter 2 ist nicht auf einen Knickarmroboter beschränkt, es kann ein beliebiger Roboter, der ein Werkstück zu der Bearbeitungsmaschine transportieren kann, eingesetzt werden.
Die Hand 3 ist so gebildet, dass sie ein Werkstück 90 ergreifen und freigeben kann. Die Hand 3 der vorliegenden Ausführungsform umfasst zwei Saugnäpfe 35, die das Werkstück 90 ansaugen. Der erste Saugnapf 35 ergreift ein Werkstück 90 vor der Bearbeitung. Der zweite Saugnapf 35 ergreift ein an einer fixierenden Spannvorrichtung 19 der Werkzeugmaschine 1 angeordnetes Werkstück 90 nach der Bearbeitung. Nach dem Ergreifen des Werkstücks 90 nach der Bearbeitung durch den zweiten Saugnapf 35 dreht sich das Handgelenk 3. Dann kann ein durch den ersten Saugnapf 35 ergriffenes Werkstück 90 vor der Bearbeitung an der fixierenden Spannvorrichtung 19 der Werkzeugmaschine 1 angeordnet werden.
Der Endeffektor ist nicht auf diese Form beschränkt, es kann eine beliebige Vorrichtung, die ein Werkstück ergreifen kann, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Endeffektor, der ein Werkstück über einen Schwamm ansaugt, oder ein Endeffektor, der ein Werkstück durch Fingerteile festklemmt, oder dergleichen eingesetzt werden.
Die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform ist numerisch gesteuert. Das heißt, die Werkzeugmaschine 1 kann Werkstücke 90 auf Basis eines vorab erstellten Bearbeitungsprogramms automatisch bearbeiten. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst eine Tür 52, die in einer Seitenfläche eines Rahmenkörpers 51 angeordnet ist. Die Tür 52 ist so gebildet, dass sie sich öffnet und schließt. In einer durch den Rahmenkörper 51 umgebenen Bearbeitungskammer sind ein Hauptspindelkopf, an dem ein Werkzeug angebracht wird, und ein Drehtisch 18, der das Werkstück 90 trägt, angeordnet.
2 zeigt eine Schrägansicht des Hauptabschnitts der Werkzeugmaschine bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst die Werkzeugmaschine 1 einen Tisch 16 und den Drehtisch 18, der über ein Halteelement 17 auf dem Tisch getragen wird. Der Drehtisch 18 ist um eine Achsenlinie 91 drehbar. An dem Drehtisch 18 ist eine fixierende Spannvorrichtung 19, die das Werkstück 90 fixiert, befestigt. In der fixierenden Spannvorrichtung 19 ist eine Vertiefung 20, die der Form des Werkstücks 90 entspricht, gebildet. Das Werkstück 90 der vorliegenden Ausführungsform wird in der Vertiefung 20 angeordnet. Die fixierende Spannvorrichtung 19 ist nicht auf diese Form beschränkt, es kann ein beliebiges Element, das das Werkstück fixiert, eingesetzt werden.
Das Werkstück 90 wird über die fixierende Spannvorrichtung 19 auf dem Drehtisch 18 getragen. Die Werkzeugmaschine 1 ist mit einem Hauptspindelkopf 15, der ein Werkzeug 55 dreht, versehen. Der Hauptspindelkopf 15 ist so gebildet, dass er das Werkzeug um die Mittelachse des Werkzeugs 55 dreht.
Während der Bearbeitung des Werkstücks bewegt sich wenigstens eines aus dem Hauptspindelkopf 15 und dem Tisch 16 und wird die relative Position des Werkzeugs 55 in Bezug auf das Werkstück 90 verändert. Außerdem wird die relative Position des Werkzeugs 55 in Bezug auf das Werkstück 90 durch Drehen des Drehtischs 18 verändert. Dann wird das Werkstück 90 zu einer gewünschten Form bearbeitet.
Die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform weist drei zueinander orthogonale direkt angetriebene Achsen und eine Drehachse um die Achsenlinie 91 einer C-Achse auf. Bei der Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform sind als zueinander orthogonale direkt angetriebene Achsen eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse festgelegt. Der Tisch 16 der vorliegenden Ausführungsform ist entlang der X-Achse und der Y-Achse beweglich ausgeführt. Der Hauptspindelkopf 15 ist entlang der Z-Achse beweglich ausgeführt.
Der Roboter 2 bei der vorliegenden Ausführungsform ordnet ein Werkstück 90 vor der Bearbeitung an der fixierenden Spannvorrichtung 19 an und entnimmt der fixierenden Spannvorrichtung 19 ein Werkstück 90 nach der Bearbeitung. Während des Zeitraums des Austauschs der Werkstücke befindet sich die Tür 52 im geöffneten Zustand. Der Roboter 2 steckt einen Arm 21 von dem Öffnungsbereich in die Bearbeitungskammer und kann im Inneren der Bearbeitungskammer Tätigkeiten vornehmen.
Ein optischer Sensor 4 bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein zweidimensionaler optischer Sensor. Der optische Sensor 4 wird an einem Ständer 41 getragen. Der optische Sensor 4 ist an einer Position angeordnet, an der er ein von dem Roboter 2 ergriffenes Werkstück 90 von der Unterseite her aufnehmen kann. Der optische Sensor 4 ist nicht auf diese Ausführung beschränkt, er kann an einer Position angeordnet sein, an der er ein auf einer Fördereinrichtung 8 transportiertes Werkstück 90 oder ein durch die Hand 3 ergriffenes Werkstück 90 aufnehmen kann. Außerdem wird der optische Sensor 4 der vorliegenden Ausführungsform an dem Ständer 41 getragen und ist er unbeweglich, doch besteht keine Beschränkung darauf. Der optische Sensor 4 kann auch an dem Handgelenkabschnitt oder an einem Arm befestigt sein.
3 zeigt ein Blockdiagramm des Bearbeitungssystems bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 ist die Werkzeugmaschine 1 mit einer Antriebsvorrichtung 10 versehen, die das Werkzeug entlang jeweiliger Vorschubachsen relativ in Bezug auf das Werkstück bewegt. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst Antriebsmotoren 11, die Elemente entlang der direkt angetriebenen Achsen bewegen. Die Antriebsvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Antriebsmotor, der den Tisch 16 in der X-Achsen-Richtung bewegt, und einen Antriebsmotor, der den Tisch 16 in der Y-Achsen-Richtung bewegt. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst einen Antriebsmotor, der den Hauptwellenkopf 15 in der Z-Achsen-Richtung bewegt. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst einen Antriebsmotor 13, der ein Element entlang einer Drehachse bewegt. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst einen Antriebsmotor 13 für den Drehtisch, der die fixierende Spannvorrichtung 19 um die Richtung der C-Achse dreht. Der Roboter 2 umfasst Armantriebsmotoren 25, die die Arme 21 und den Handgelenkabschnitt 23 antreiben. Die Hand 3 umfasst eine Handantriebspumpe 33, die die Hand antreibt.
Das Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Fördereinrichtung 8, die die Werkstücke 90 transportiert. Die Fördereinrichtung 8 transportiert mehrere Werkstücke 90 wie durch den Pfeil 95 gezeigt. Die Fördereinrichtung 8 transportiert die Werkstücke 90 bis zu einer Position, an der die Hand 3 ein Werkstück 90 ergreifen kann. Die mehreren Werkstücke 90 der vorliegenden Ausführungsform sind so auf die Fördereinrichtung 8 gelegt, dass sich ihre Ausrichtungen voneinander unterscheiden. Das heißt, die mehreren Werkstücke 90 werden in einem Zustand, in dem sie unregelmäßig ausgerichtet angeordnet wurden, transportiert.
Das Bearbeitungssystem 90 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Detektionsvorrichtung 40 versehen, die dann, wenn der Roboter 2 ein Werkstück 90 ergriffen hat, den Drehwinkel des Werkstücks 90 um eine vorab festgelegte Achsenlinie detektiert. Die Detektionsvorrichtung 40 der vorliegenden Ausführungsform umfasst den optischen Sensor 4 als Detektor, der das Werkstück 90 aufnimmt. Der Drehwinkel des Werkstücks 90 ist der Winkel, wenn sich das Werkstück 90 von einer vorab festgelegten Ausrichtung gedreht hat, und wird auch als Phase bezeichnet. Das heißt, der Drehwinkel des Werkstücks 90 zeigt die Ausrichtung des Werkstücks 90, wenn sich das Werkstück um die Achsenlinie gedreht hat. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist an dem Werkstück 90 eine Achsenlinie festgelegt, die mit einer Achsenlinie 91, bei der es sich um die Drehachse des Drehtischs 18 handelt, übereinstimmt, wenn das Werkstück an dem fixierenden Spannmittel 19 angeordnet wurde.
Außerdem detektiert die Detektionsvorrichtung 40 die Position des Werkstücks 90, wenn der Roboter 2 das Werkstück 90 ergriffen hat. Die Position des Werkstücks 90 ist die relative Position des gegenwärtigen Werkstücks 90 in Bezug auf die Position eines vorab festgelegten Werkstücks 90. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Position des Werkstücks 90 die relative Position eines an dem Werkstück 90 festgelegten Einstellpunkts in Bezug auf einen vorab festgelegten Punkt. Außerdem entspricht bei der vorliegenden Ausführungsform die relative Position des Werkstücks 90 in Bezug auf die Hand 3 der Position des Werkstücks 90.
Das Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform ist mit einer Steuervorrichtung 5 versehen, die die Werkzeugmaschine 1, den Roboter 2, die Hand 3 und den optischen Sensor 4 steuert. Die Steuervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7, die die Werkzeugmaschine 1 steuert, und eine Robotersteuervorrichtung 6, die den Roboter 2, die Hand 3 und den optischen Sensor 4 steuert. Die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 wirkt als Bearbeitungsmaschinensteuervorrichtung.
Die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 ist durch eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer) gebildet, der eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) und einen RAM (Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Nurlesespeicher) und dergleichen, die über einen Bus an die CPU angeschlossen sind, aufweist. Auch die Robotersteuervorrichtung 6 ist wie die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 durch eine Rechenverarbeitungsvorrichtung, die eine CPU usw. umfasst, gebildet. Die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 und die Robotersteuervorrichtung 6 sind so ausgeführt, dass sie über eine Kommunikationsvorrichtung 77 miteinander kommunizieren können.
Die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 umfasst eine Betriebssteuereinheit 71 und eine Speichereinheit 73. Die Betriebssteuereinheit 71 steuert die Antriebsmotoren 11 der direkt angetriebenen Achsen und den Antriebsmotor 13 der Drehachse. Die Speichereinheit 73 speichert beliebige Informationen im Zusammenhang mit der Bearbeitung. Zum Beispiel speichert die Speichereinheit 73 das Bearbeitungsprogramm zum Bearbeiten des Werkstücks 90.
Die Werkzeugmaschine 1 umfasst einen Detektor, der die relative Position des Werkzeugs 55 in Bezug auf das Werkstück 90 detektiert. Der Detektor der Werkzeugmaschine 1 bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Drehwinkeldetektor 12, der den Drehwinkel der Antriebsmotoren 11 der direkt angetriebenen Achsen detektiert. Der Detektor der Werkzeugmaschine 1 umfasst einen Drehwinkeldetektor 14, der den Drehwinkel des Antriebsmotors 13 der Drehachse detektiert. Die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 kann durch den Ausgang des Drehwinkeldetektors die Position des Tischs in der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse und die Position der Hauptspindel detektieren. Durch den Ausgang des Drehwinkeldetektors 14 kann der Drehwinkel des Drehtischs 18 detektiert werden.
Die Robotersteuervorrichtung 6 umfasst eine Betriebssteuereinheit 61 und eine Speichereinheit 63. Die Betriebssteuereinheit 61 steuert die Armantriebsmotoren 25. Durch den Antrieb der Armantriebsmotoren 25 ändern sich die Position und die Lage des Roboters 2. Außerdem steuert die Betriebssteuereinheit 61 die Handantriebspumpe 33 der Hand 3. Durch das Steuern der Handantriebspumpe 33 mittels der Betriebssteuereinheit 61 ergreift die Hand 3 ein Werkstück 90 bzw. gibt es dieses frei.
Außerdem steuert die Robotersteuervorrichtung 6 den optischen Sensor 4. Die Betriebssteuereinheit 61 sendet einen Befehl zum Aufnehmen an den optischen Sensor 4 und empfängt das von dem optischen Sensor 4 aufgenommene Bild. Die Speichereinheit 63 speichert beliebige Informationen im Zusammenhang mit der Steuerung des Roboters 2, der Hand 3 und des optischen Sensors 4. Zum Beispiel speichert die Speichereinheit 63 Betriebsprogramme zum Betreiben des Roboters 2, der Hand 3 und des optischen Sensors, durch den Detektor detektierte Informationen und durch die Robotersteuervorrichtung 6 berechnete Informationen.
Der Roboter 2 umfasst einen Detektor, der die Position und die Lage des Roboters 2 detektiert. Der Detektor des Roboters 2 bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Drehwinkeldetektor, der den Drehwinkel der Armantriebsmotoren 25 detektiert. Der Drehwinkeldetektor 26 kann durch einen Codierer oder dergleichen gebildet werden. Die Robotersteuervorrichtung 6 kann auf Basis des Ausgangs des Drehwinkeldetektors 26 die Position und die Lage des Roboters 2 detektieren. Außerdem wird durch den Ausgang des Drehwinkeldetektors 26 der Drehwinkel des Handgelenkabschnitts 23 detektiert. Zum Beispiel kann auf Basis des Ausgangs des Drehwinkeldetektors 26 der abwärts gerichtete Saugnapf unter den beiden Saugnäpfen 35 der Hand detektiert werden.
Der optische Sensor kann auch durch die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung gesteuert sein. Oder die Steuervorrichtung kann eine Steuervorrichtung, die den optischen Sensor steuert, umfassen. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung, die den optischen Sensor steuert, so ausgeführt sein, dass sie mit der Robotersteuervorrichtung und mit der Werkzeugmaschinensteuervorrichtung kommunizieren kann.
Unter Bezugnahme auf 1 werden die Werkstücke 90 bei dem Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform durch die Fördereinrichtung 8 transportiert. Durch die Änderung der Position und der Lage des Roboters 2 ändern sich die Position und die Lage der Arme 21. Danach ergreift der erste Saugnapf 35 der Hand 3 ein Werkstück 90.
4 zeigt eine Schrägansicht, wenn der Roboter ein Werkstück an der fixierenden Spannvorrichtung angeordnet hat. Nun wird auf 2 und 4 Bezug genommen. Nachdem das Werkstück 90 vor der Bearbeitung durch die Hand 3 ergriffen wurde, transportiert der Roboter 2 dieses Werkstück 90 durch Ändern der Position und der Lage in das Innere der Bearbeitungskammer der Werkzeugmaschine 1. Wenn an der fixierenden Spannvorrichtung 19 ein Werkstück 90 nach der Bearbeitung angeordnet ist, ergreift die Hand 3 das Werkstück 90 nach der Bearbeitung mit dem zweiten Saugnapf 35. Danach wird das durch den ersten Saugnapf 35 ergriffene Werkstück 90 vor der Bearbeitung durch Ändern der Position und der Lage des Roboters 2 in der Vertiefung 20, die in der fixierenden Spannvorrichtung 19 gebildet ist, angeordnet.
Dann gibt die Hand 3 das Werkstück 90 vor der Bearbeitung frei. Der Roboter 2 zieht sich durch Ändern seiner Position und seiner Lage aus dem Inneren der Bearbeitungskammer zurück. Der Roboter 2 transportiert das Werkstück 90 nach der Bearbeitung an eine vorab festgelegte Stelle.
5 bis 7 zeigen eine Erklärung der Steuerung bei einem Vergleichsbeispiel, bei der ein durch die Fördereinrichtung transportiertes Werkstück an der fixierenden Spannvorrichtung angeordnet wird. 5 ist eine schematische Draufsicht auf einen ersten Prozess der Steuerung bei dem Vergleichsbeispiel. Die Form des Werkstücks 90 der vorliegenden Ausführungsform ist in einer Draufsicht fünfeckig. Das Werkstück 90 weist eine Ausrichtung auf, doch verfügt es nicht über Punktsymmetrie. Das Werkstück 90 muss in einer vorab festgelegten Richtung in Bezug auf das fixierende Spannmittel 19 an dem fixierenden Spannmittel 19 fixiert werden.
Werkstücke 90 werden in der Draufsicht betrachtet in verschiedenen Ausrichtungen transportiert. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist die Spitze 90a des Werkstücks 90, das von dem Roboter 2 ergriffen wurde, in die durch den Pfeil 95 gezeigte Vorschubrichtung der Fördereinrichtung 8 gerichtet. Die Hand 3 ergreift das Werkstück 90. Die Position und die Lage des Roboters 2 beim Ergreifen des Werkstücks 90 durch die Hand 3 sind in dem Bearbeitungsprogramm vorab festgelegt. Als nächstes wird der Roboter 2 betrieben und wird das Werkstück 90 in das Innere der Bearbeitungskammer transportiert.
6 zeigt eine schematische Draufsicht auf den zweiten Prozess der Steuerung bei dem Vergleichsbeispiel. 6 ist eine schematische Draufsicht auf die im Inneren der Bearbeitungskammer der Werkzeugmaschine 1 angeordnete fixierende Spannvorrichtung 19. Die Vertiefung 20 weist eine Spitze 20a auf, die der Spitze 90a des Werkstücks 90 entspricht. Bei dem in 6 gezeigten Beispiel ist die Spitze 20a zu der Vorderseite der X-Richtung gerichtet. Die Position des Tischs 16 und der Drehwinkel des Drehtischs 18 zu dieser Zeit sind in dem Bearbeitungsprogramm vorab festgelegt.
7 zeigt eine schematische Draufsicht auf den dritten Prozess der Steuerung bei dem Vergleichsbeispiel. 7 ist eine schematische Draufsicht auf das Anordnen des Werkstücks 90 an der fixierenden Spannvorrichtung 19. Der Arm 21 des Roboters 2 dreht sich wie durch den Pfeil 96 gezeigt. Bei diesem Beispiel dreht sich der Roboter 2 um 90 ° aus der Position und der Lage, in der das Werkstück 90 ergriffen wurde. Nun stimmen die Richtung der Spitze 20a der Vertiefung 20 und die Richtung der Spitze 90a des Werkstücks überein. Daher bewegt der Roboter 2 das Werkstück 90 wie durch den Pfeil 97 gezeigt und kann das Werkstück 90 in der Vertiefung 20 angeordnet werden. Die Position und die Lage des Roboters 2 zu dieser Zeit sind durch das Bearbeitungsprogramm vorab festgelegt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Referenzdrehwinkel, der die Basis für den Drehwinkel des Werkstücks bildet, und die Referenzposition, die die Basis für die Position des Werkstücks bildet, vorab festgelegt. Der Referenzdrehwinkel und die Referenzbasis sind in der Speichereinheit 63 der Robotersteuervorrichtung 6 gespeichert. Wie bei dem Vergleichsbeispiel stellt die Position des Werkstücks in Bezug auf die Hand die Referenzposition dar, wenn das Werkstück ohne Korrektur der Position des Werkstücks 90 in einem gewünschten Bereich angeordnet werden kann. Außerdem stellt der Drehwinkel des Werkstücks in Bezug auf die Hand den Referenzdrehwinkel dar, wenn das Werkstück 90 ohne Korrektur des Drehwinkels des Werkstücks 90 in dem gewünschten Bereich angeordnet werden kann. Falls die Hand 3 das Werkstück 90 in der Referenzposition und mit dem Referenzdrehwinkel ergriffen hat, kann der Roboter 2 das Werkstück 90 in der durch das Bearbeitungsprogramm festgelegten Position und Lage transportieren. Doch die Position und der Drehwinkel des Werkstücks 90 der vorliegenden Ausführungsform weichen von der Referenzposition und dem Referenzdrehwinkel ab.
8 bis 10 zeigen eine Erklärung der Steuerung beim Anordnen eines durch die Fördereinrichtung transportierten Werkstücks an der fixierenden Spannvorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Zunächst wird der Fall eines Abweichens des Drehwinkels (der Phase) des Werkstücks von dem Referenzdrehwinkel erklärt.
8 zeigt eine Erklärung des ersten Prozesses der Steuerung bei der vorliegenden Ausführungsform. 8 ist eine schematische Draufsicht, wenn der Roboter 2 das Werkstück 90 nach dem Transport des Werkstücks 90 durch die Fördereinrichtung 8 ergriffen hat. Die Spitze 90a des Werkstücks 90 ist zu jener Seite gewandt, die zu der Transportrichtung (der durch den Pfeil 95 gezeigten Richtung) des Werkstücks 90 durch die Fördereinrichtung 8 entgegengesetzt ist.
9 zeigt eine Erklärung des zweiten Prozesses der Steuerung bei der vorliegenden Ausführungsform. 9 ist eine schematische Draufsicht, wenn der Roboter 2 das Werkstück 90 zu der Bearbeitungskammer der Werkzeugmaschine 1 transportiert hat. Wie bei der Steuerung bei dem Vergleichsbeispiel kann der Roboter 2 das Werkstück 90 durch Drehen wie durch den Pfeil 96 gezeigt bis in die Nähe der fixierenden Spannvorrichtung 19 transportieren. Doch die Richtung der Spitze 90a des Werkstücks 90 und die Richtung der Spitze 20a der Vertiefung 20 der fixierenden Spannvorrichtung 19 unterscheiden sich voneinander. Auch wenn das Werkstück 90 wie durch den Pfeil 97 gezeigt bewegt wird, kann das Werkstück 90 nicht in der Vertiefung 20 angeordnet werden.
Um das Werkstück 90 in der Vertiefung anzuordnen, ist es nötig, den Arm 21 des Roboters 2 an die Position 89 zu bewegen. Aber an der Position 89 erstreckt sich der Arm 21 zum Inneren der Bearbeitungskammer. Die Lage des Arms 21 zu dieser Zeit geht über den Bewegungsbereich des Roboters 2 hinaus. Oder wenn der Roboter 2 angetrieben wird, kann es vorkommen, dass Aufbaubestandteile des Roboters 2 wie der Arm 21 mit Aufbaubestandteilen der Werkzeugmaschine 1 in Kontakt gelangen. Das heißt, wenn der Roboter 2 angetrieben wird, kann der Roboter 2 mit der Werkzeugmaschine 1 zusammenstoßen.
Bei dem Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform bringt die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 der Werkzeugmaschine die Ausrichtung des Bereichs, an der das Werkstück 90 angeordnet wird, durch Drehen des Drehtischs 18 mit der Ausrichtung des Werkstücks 90 zur Zeit des Transports des Werkstücks 90 durch den Roboter 2 in Übereinstimmung. Das heißt, der Drehtisch 18 korrigiert den Drehwinkel der fixierenden Spannvorrichtung 19. Der Drehtisch 18 dreht die fixierende Spannvorrichtung 19 wie durch den Pfeil 98 gezeigt so, dass die Ausrichtung der Vertiefung 20 mit der Ausrichtung des durch den Roboter 2 transportierten Werkstücks 90 übereinstimmt.
10 zeigt eine Erklärung des dritten Prozesses der Steuerung bei der vorliegenden Ausführungsform. 10 ist eine schematische Draufsicht auf die fixierende Spannvorrichtung 19 und das Werkstück 90, nachdem die fixierende Spannvorrichtung 19 gedreht wurde. Durch eine Drehung des Drehtischs 18 um 180 ° stimmen die Ausrichtung der Vertiefung 20 und die Ausrichtung des durch den Roboter 2 transportierten Werkstücks 90 überein. In diesem Zustand bewegt der Roboter 2 das Werkstück 90 wie durch den Pfeil 97 gezeigt und kann das Werkstück 90 in der Vertiefung 20 angeordnet werden.
Auf diese Weise wird bei dem Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn eine Abweichung des Drehwinkels eines Werkstücks 90 um eine vorab festgelegte Achsenlinie besteht, nachdem der Roboter 2 das Werkstück ergriffen hat, eine Korrektur der Abweichung des Drehwinkels an der Werkzeugmaschine 1 vorgenommen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird diese Abweichung (das Abweichungsausmaß) des Drehwinkels als Drehabweichung bezeichnet. Als nächstes wird die Steuerung der Korrektur des Drehwinkels der fixierenden Spannvorrichtung 19 erklärt.
Unter Bezugnahme auf 1 und 3 umfasst die Robotersteuervorrichtung 6 eine Bildverarbeitungseinheit 62, die das durch den optischen Sensor 4 erfasste Bild verarbeitet. Nachdem die Hand 3 das Werkstück 90 ergriffen hat, ordnet der Roboter 2 das Werkstück 90 in einem Bereich an, den der optische Sensor 4 aufnehmen kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ordnet der Roboter 2 das Werkstück 90 über dem optischen Sensor 4 an. Die Position und die Lage des Roboters 2 zu dieser Zeit sind in dem Bearbeitungsprogramm vorab festgelegt. Der optische Sensor 4 der vorliegenden Ausführungsform nimmt die untere Fläche des Werkstücks 90 auf.
11 zeigt ein Beispiel für ein Bild, wofür der Ausgang von dem optischen Sensor in der Bildverarbeitungseinheit verarbeitet wurde. Unter Bezugnahme auf 3 und 11 speichert die Speichereinheit 63 ein Referenzbild 42 des Werkstücks 90 nach dem Ergreifen des Werkstücks 90 durch den Roboter 2. Dieses Referenzbild 42 ist ein Bild des Falls, in dem die Hand 3 das Werkstück 90 in der Referenzposition und mit dem Referenzdrehwinkel ergriffen hat. Außerdem ist das Referenzbild 42 ein Bild des Falls, in dem keine Abweichung der Position und des Drehwinkels des Werkstücks besteht. Die Bildverarbeitungseinheit 62 verarbeitet das Bild so, dass der Drehwinkel des aufgenommenen Werkstücks 90 detektiert werden kann. Die Bildverarbeitungseinheit 62 der vorliegenden Ausführungsform detektiert den Umriss des Werkstücks 90. Wenn das Bild, das der optische Sensor 4 aufgenommen hat, mit dem Referenzbild 42 übereinstimmt, beträgt das Korrekturausmaß für den Drehwinkel null. In dem Referenzbild 42 ist ein vorab festgelegter Einstellpunkt CPB festgelegt. Als Einstellpunkt CPB der vorliegenden Ausführungsform ist die Position der Achsenlinie 91 der C-Achse, wenn das Werkstück 90 in der Vertiefung 20 angeordnet wurde, festgelegt. Die Position des Einstellpunkts CPB entspricht der Referenzposition, die die Basis für die Position des Werkstücks 90 bildet.
Außerdem ist in dem Referenzbild 42 des Werkstücks 90 eine Hilfslinie 92 zur Detektion des Drehwinkels des Werkstücks 90 festgelegt. Die Hilfslinie 92 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Linie, die den Einstellpunkt CB und die Spitze des Werkstücks verbindet. Der Referenzdrehwinkel in dem Referenzbild 42 beträgt 0 °. Die Bildverarbeitungseinheit 62 berechnet einen Einstellpunkt CPA und eine Hilfslinie 93 eines Bilds 43 des tatsächlich aufgenommenen Werkstücks. Bei dem Beispiel, das in 11 gezeigt ist, stimmen der Einstellpunkt CPB des Referenzbilds 42 und der Einstellpunkt CPA des Bilds 43 des tatsächlich aufgenommenen Werkstücks überein. Der Drehwinkel des Werkstücks 90 ist der Winkel der Drehung um den Einstellpunkt CPA. Der Einstellpunkt und die Hilfslinie können beliebig festgelegt werden.
Die Robotersteuervorrichtung 6 umfasst eine Abweichungsberechnungseinheit 64, die für den Drehwinkel des Werkstücks 90 die Abweichung in Bezug auf den Referenzdrehwinkel berechnet. Das heißt, die Abweichungsberechnungseinheit 64 berechnet die Drehabweichung. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Winkel θ, den die Hilfslinie 93 des Bilds 43 des tatsächlich aufgenommenen Werkstücks und die Hilfslinie 92 des Referenzbilds 42 bilden, der Abweichung des Drehwinkels. Bei dem Beispiel, das in 11 gezeigt ist, detektiert die Abweichungsberechnungseinheit 64 +180 ° als Winkel θ der Drehabweichung. Das Abweichungsausmaß des Drehwinkels des Werkstücks 90 entspricht dem Korrekturausmaß der einzelnen Achsen, wenn die Werkzeugmaschine 1 betrieben wird. Die Robotersteuervorrichtung 6 sendet die durch die Abweichungsberechnungseinheit 64 berechnete Drehabweichung an die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7.
Die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 korrigiert den Drehwinkel der fixierenden Spannvorrichtung 19 auf Basis der Drehabweichung so, dass dieser dem durch die Detektionsvorrichtung 40 detektierten Drehwinkel des Werkstücks 90 entspricht, wenn der Roboter 2 das Werkstück 90 zu der fixierenden Spannvorrichtung 19 transportiert hat. Die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 umfasst eine Korrektureinheit 72, die die vorab festgelegten Positionen der einzelnen Achsen korrigiert. Die Anfangsposition als Basis für die einzelnen Achsen ist durch das Bearbeitungsprogramm festgelegt. Die Korrektureinheit 72 berechnet auf Basis der von der Robotersteuervorrichtung 6 erhaltenen Drehabweichung des Werkstücks 90 das Korrekturausmaß von Koordinatenwerten eines Koordinatensystems der Werkzeugmaschine 1. Das heißt, die Korrektureinheit 72 berechnet das Korrekturausmaß der einzelnen Achsen.
Bei diesem Beispiel nimmt die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 eine Korrektur vor, bei der eine Drehung um +180 ° um die C-Achse erfolgt. Die Betriebssteuereinheit 71 nimmt auf Basis des Korrekturausmaßes der C-Achse eine Korrektur des Drehwinkels der fixierenden Spannvorrichtung 19 vor. Unter Bezugnahme auf Figur 9 lässt die Betriebssteuereinheit 71 den Drehtisch 18 die fixierende Spannvorrichtung 19 wie durch den Pfeil 98 gezeigt um +180 ° drehen. Durch die Vornahme dieser Steuerung können wie in 10 gezeigt die Ausrichtung des Werkstücks 90 und die Ausrichtung des Bereichs, in dem das Werkstück 90 angeordnet wird, in Übereinstimmung gebracht werden.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde eine Steuerung erklärt, bei der die Drehabweichung des Werkstücks 90, wenn die Hand 3 das Werkstück 90 ergriffen hat, korrigiert wird. Andererseits kann es vorkommen, dass die Position des Werkstücks 90 in Bezug auf die Hand 3 verschoben ist, wenn die Hand 3 das Werkstück 90 ergriffen hat. Zum Beispiel ergreift der Roboter 2 auf Basis des Betriebsprogramms ein durch die Fördereinrichtung 8 transportiertes Werkstück 90. Dabei kann es sein, dass das Werkstück nicht an der vorab festgelegten Position für die Hand 3 ergriffen werden kann. Das Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform kann auf die gleiche Weise wie Abweichungen des Drehwinkels auch Abweichungen der Position des Werkstücks 90 korrigieren.
12 zeigt ein anderes Bild, das durch den optischen Sensor aufgenommen wurde. Unter Bezugnahme auf 12 und 3 weicht der Einstellpunkt CPA des durch den optischen Sensor 4 aufgenommenen Bilds 43 des Werkstücks 90 von dem Einstellpunkt CPB des Referenzbilds 42 ab. Die Abweichungsberechnungseinheit 64 detektiert auf Basis des Ausgangs von dem optischen Sensor 4 die Position des Einstellpunkts CPA des Werkstücks 90. Die Position des Einstellpunkts CPB des Referenzbilds 42 entspricht der Referenzposition des Werkstücks 90. Die Abweichungsberechnungseinheit 64 detektiert den Drehwinkel des Werkstücks 90. Die Abweichungsberechnungseinheit 64 berechnet die Abweichung der Position des Werkstücks 90 in Bezug auf die Referenzposition. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Abweichung der Position des Werkstücks 90, wenn der Roboter 2 das Werkstück 90 ergriffen hat, als Positionsabweichung bezeichnet. Die Abweichungsberechnungseinheit 64 berechnet wie durch den Pfeil 94 gezeigt die Positionsabweichung des Einstellpunkts CPA des Bilds des Werkstücks 90 in Bezug auf den Einstellpunkt CPB. Außerdem berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 64 den Winkel θ, der die Drehabweichung darstellt. Die Robotersteuervorrichtung 6 sendet die Positionsabweichung und die Drehabweichung, die durch die Abweichungsberechnungseinheit 64 berechnet wurden, an die Werkzeugmaschinensteuereinheit 7.
Die Korrektureinheit 72 der Werkzeugmaschinensteuereinheit 7 berechnet auf Basis der empfangenen Positionsabweichung und Drehabweichung das Korrekturausmaß der einzelnen Achsen der Werkzeugmaschine 1. Zum Beispiel berechnet die Korrektureinheit 72 auf Basis der Positionsabweichung das Korrekturausmaß der Position in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung des Tischs 16. Außerdem berechnet die Korrektureinheit 72 auf Basis der Drehabweichung das Korrekturausmaß des Drehwinkels des Drehtischs 18. Die Betriebssteuereinheit 71 korrigiert die Position und den Drehwinkel des Drehtischs 18. Die Betriebssteuereinheit 71 korrigiert die Position und den Drehwinkel der fixierenden Spannvorrichtung 19 auf Basis der durch die Abweichungsberechnungseinheit 64 berechneten Abweichungen so, dass diese der Position und dem Drehwinkel des durch die Detektionsvorrichtung detektierten Werkstücks 90 entsprechen, wenn der Roboter 2 das Werkstück 90 zu der fixierenden Spannvorrichtung 19 transportiert hat.
Auf diese Weise kann die Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 die anfängliche Position und den anfänglichen Drehwinkel der fixierenden Spannvorrichtung 19, die durch das Bearbeitungsprogramm vorab festgelegt wurden, korrigieren. Wenn das Abweichungsausmaß der Position und des Drehwinkels des Werkstücks 90 wie in 5 gezeigt null beträgt, wird das Korrekturausmaß der Position und des Drehwinkels null.
Bei dem Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform kann die Abweichung des Drehwinkels, wenn der Roboter 2 ein Werkstück 90 ergriffen hat, durch diese Werkzeugmaschine 1 korrigiert werden. Daher sind keine Phasenanpassungsvorrichtung und keine Plattform zur vorübergehenden Anordnung oder dergleichen nötig und kann der Aufbau des Bearbeitungssystems einfach gestaltet werden. Da keine Phasenanpassung durch eine Phasenanpassungsvorrichtung oder kein erneutes Ergreifen des Werkstücks auf einer Plattform zur vorübergehenden Anordnung erforderlich sind, kann das Werkstück 90 in einer kurzen Zeit zu der Werkzeugmaschine 1 transportiert werden. Ferner kann das Bearbeitungssystem 9 der vorliegenden Ausführungsform eine Abweichung der Position, wenn der Roboter 2 ein Werkstück 90 ergriffen hat, durch die Werkzeugmaschine 1 korrigieren. Da außerdem der Betrieb des Drehtischs 18 und dergleichen innerhalb der Werkzeugmaschine 1 geändert werden und ein Betrieb des Roboters 2 unterdrückt werden kann, wird die Sicherheit erhöht. Zum Beispiel kann ein Kontakt des Roboters 2 mit einem Arbeiter während des Betriebs des Roboters 2 unterdrückt werden.
Es ist auch möglich, eines aus der Drehabweichung und der Positionsabweichung durch den Roboter zu korrigieren. Zum Beispiel ist es möglich, dass einerseits die Werkzeugmaschine die Drehabweichung durch Drehen der fixierenden Spannvorrichtung korrigiert und andererseits der Roboter die Positionsabweichung korrigiert. In diesem Fall kann die Robotersteuervorrichtung die Position und die Lage des Roboters, der das Werkstück zu der fixierenden Spannvorrichtung transportiert hat, auf Basis des berechneten Positionsabweichungsausmaßes korrigieren.
Die Detektionsvorrichtung 40 bei der vorliegenden Ausführungsform, die den Drehwinkel des Werkstücks 90 detektiert, umfasst einen optischen Sensor 4. Durch diese Ausführung können das Abweichungsausmaß des Drehwinkels und das Abweichungsausmaß der Position des Werkstücks 90 kontaktlos detektiert werden. Außerdem können das Abweichungsausmaß des Drehwinkels und das Abweichungsausmaß der Position des Werkstücks 90 innerhalb einer kurzen Zeit detektiert werden. Die Detektionsvorrichtung 40 ist jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt, es kann eine beliebigen Vorrichtung, die den Drehwinkel eines Werkstücks um eine vorab festgelegte Achsenlinie und die Position des Werkstücks detektieren kann, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Detektionsvorrichtung eine Sonde umfassen, die die Form eines Werkstücks durch Berühren des Werkstücks mit einem Spitzenende detektiert.
Die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst zwei direkt angetriebene Achsen, in die die fixierende Spannvorrichtung 19 direkt bewegt wird, und eine Drehachse, um die die fixierende Spannvorrichtung 19 gedreht wird. Durch diese Ausführung kann die Werkzeugmaschine 1 die Drehabweichung und die Positionsabweichung eines Werkstücks 90 korrigieren. Die Werkzeugmaschine ist jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt, sie kann auch drei oder mehr direkt angetriebene Achsen, in die die fixierende Spannvorrichtung bewegt wird, und zwei oder mehr Drehachsen, um die die fixierende Spannvorrichtung gedreht wird, umfassen.
Bei dem Werkstück 90 der vorliegenden Ausführungsform weist die durch die Hand 3 ergriffene Greiffläche eine flache Form auf. Daher kann die Hand 3 das Werkstück 90 mit einer bestimmten Neigung ergreifen. Doch je nach der Art des Endeffektors und der Art des Werkstücks kann es vorkommen, dass sich die Neigung des Werkstücks, wenn der Endeffektor das Werkstück ergriffen hat, ändert.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 weist die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform eine A-Achse auf, um die der Drehtisch 18 schwenkbar ist. Die Werkzeugmaschine 1 umfasst ein Stützelement 17, das den Drehtisch 18 so hält, dass er schwenken kann. Somit weist die Werkzeugmaschine 1 der vorliegenden Ausführungsform zwei Drehachsen auf. Die Antriebsvorrichtung 10 umfasst einen Antriebsmotor 13, der die fixierende Spannvorrichtung 19 in der Richtung der A-Achse zur Drehung bringt. Die Betriebssteuereinheit 71 steuert den der A-Achse entsprechenden Antriebsmotor 13. Durch das Schwenken des Drehtischs 18 wird die Lage (die Neigung) der an dem Drehtisch 18 befestigten fixierenden Spannvorrichtung 19 geändert.
Außerdem kann als optischer Sensor 4 ein dreidimensionaler optischer Sensor eingerichtet werden. Als dreidimensionaler optischer Sensor können verschiedene kontaktlose Ausführungen eingesetzt werden. Zum Beispiel können dreidimensionale Sensoren des Stereo-Typs mit zwei Kameras, des Typs, der Laserspaltlicht abtastet, des Typs, der einen Projektor verwendet und Musterlicht auf ein Objekt projiziert, oder dergleichen eingesetzt werden.
Die Bildverarbeitungseinheit 62 der Robotersteuervorrichtung 6 kann zusätzlich zu der Form eines Werkstücks 90 auch die Lage (die Neigung) des Werkstücks 90 detektieren. Die Bildverarbeitungseinheit 62 kann auf Basis des durch den dreidimensionalen Sensor erlangten Bilds die Lage des Werkstücks 90 detektieren. An dem Werkstück 90 kann vorab die Achsenlinie einer anderen Drehachse, die der A-Achse der Werkzeugmaschine 1 entspricht, festgelegt werden. Die Speichereinheit 63 kann einen vorab festgelegten Referenzdrehwinkel bezüglich der A-Achse speichern. Die Robotersteuervorrichtung 6 kann den Drehwinkel in Bezug auf die andere Drehachse detektieren. Die Abweichungsberechnungseinheit 64 kann die Drehabweichung in Bezug auf die andere Drehachse berechnen.
Die Korrektureinheit 72 der Werkzeugmaschinensteuervorrichtung 7 berechnet auf Basis der Drehabweichung in Bezug auf die andere Drehachse ein Korrekturausmaß für die Koordinatenwerte des Werkstücks in der Werkzeugmaschine 1, wenn das Werkstück 90 zu der Werkzeugmaschine 1 transportiert wurde.
Die Korrektureinheit 72 kann das Korrekturausmaß des Drehwinkels der A-Achse berechnen. Dann kann die Betriebssteuereinheit 71 die Lage der fixierenden Spannvorrichtung 19 auf Basis des Korrekturausmaßes korrigieren.
Auf diese Weise kann eine Abweichung der Lage eines Werkstücks 90, wenn der Roboter 2 das Werkstück 90 ergriffen hat, durch Korrigieren der Lage der fixierenden Spannvorrichtung 19 der Werkzeugmaschine 1 korrigiert werden. Auch wenn bei der Neigung eines Werkstücks nach dem Ergreifen des Werkstücks durch den Endeffektor Veränderungen auftreten, kann die Lage des Werkstücks durch Einsetzen einer Werkzeugmaschine, die einen dreidimensionalen optischen Sensor und zwei oder mehr Drehachsen aufweist, korrigiert werden.
Bei der Steuervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Robotersteuervorrichtung 6 eine Bildverarbeitungseinheit 62 und eine Abweichungsberechnungseinheit 64, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Wenigstens eines aus der Bildverarbeitungseinheit und der Abweichungsberechnungseinheit kann in der Werkzeugmaschinensteuervorrichtung eingerichtet sein. Außerdem kann eine Steuervorrichtung eingerichtet sein, die die Werkzeugmaschine, den Roboter, die Hand und den optischen Sensor steuert.
Die Fördereinrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform transportiert Werkstücke 90 im Zustand der Ausrichtung in unterschiedliche Richtungen, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Die Werkstücke können auch in die gleiche Richtung ausgerichtet transportiert werden. Wenn die Ausrichtungen der durch die Fördereinrichtung transportierten Werkstücke übereingestimmt sind, kann die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden. Auch in diesem Fall kommt es zu Abweichungen des Drehwinkels und der Position eines Werkstücks, wenn der Roboter das Werkstück ergreift. Durch Anwenden der Steuerung der vorliegenden Ausführungsform können die Abweichungen des Werkstücks, die beim Ergreifen durch den Roboter auftreten, korrigiert werden.
Die Bearbeitungsvorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Werkzeugmaschine, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Als Bearbeitungsmaschine kann eine beliebige Bearbeitungsmaschine, die ein Werkstück bearbeitet und das Werkstück drehen kann, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung wie etwa eine Laserschweißvorrichtung oder eine Laserschneidevorrichtung angewendet werden. Die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann außerdem auf Bearbeitungsmaschinen, die wenigstens eine Drehachse aufweisen, angewendet werden.
Nach einer Form der vorliegenden Offenbarung kann ein Bearbeitungssystem bereitgestellt werden, das den Drehwinkel eines Werkstücks, wenn ein Roboter das Werkstück zu einer Bearbeitungsmaschine transportiert, korrigiert.
Die oben beschriebenen Ausführungsweisen können beliebig kombiniert werden. In den einzelnen oben beschriebenen Zeichnungen sind gleiche oder identische Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die oben beschriebene Ausführungsform ist beispielhaft und beschränkt die vorliegende Erfindung nicht. Außerdem umfassen Ausführungsweisen auch Änderungen der in den Ansprüchen gezeigten Ausführungen.

Claims

Bearbeitungssystem (9), umfassend: eine Bearbeitungsmaschine (1), die eine fixierende Spannvorrichtung (19), an der ein Werkstück fixiert wird; einen Roboter (2), der das Werkstück zu der fixierenden Spannvorrichtung transportiert; eine Steuervorrichtung (5), die die Bearbeitungsmaschine und den Roboter steuert; und eine Detektionsvorrichtung (40), die den Drehwinkel des Werkstücks um eine vorab festgelegte Achsenlinie, wenn der Roboter das Werkstück ergriffen hat, detektiert, wobei die Bearbeitungsmaschine eine Antriebsvorrichtung (10) umfasst, die die fixierende Spannvorrichtung dreht, wobei die Steuervorrichtung eine Speichereinheit (63), die einen Referenzdrehwinkel, der die Basis für den Drehwinkel des Werkstücks bildet, speichert, und eine Abweichungsberechnungseinheit (64), die für den durch die Detektionsvorrichtung detektierten Drehwinkel des Werkstücks eine Drehabweichung in Bezug auf den Referenzdrehwinkel berechnet, umfasst, wobei die Steuervorrichtung den Drehwinkel der fixierenden Spannvorrichtung auf Basis der Drehabweichung so korrigiert, dass er dem durch die Detektionsvorrichtung detektierten Drehwinkel des Werkstücks entspricht, wenn der Roboter das Werkstück zu der fixierenden Spannvorrichtung transportiert hat.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei die Detektionsvorrichtung einen optischen Sensor (4) umfasst, der das Werkstück aufnimmt.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 2, wobei der optische Sensor ein dreidimensionaler optischer Sensor ist.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Detektionsvorrichtung die Position des Werkstücks nach dem Ergreifen des Werkstücks durch den Roboter detektiert, wobei die Speichereinheit eine Referenzposition, die die Basis für die Position des Werkstücks bildet, speichert, wobei die Abweichungsberechnungseinheit für die durch die Detektionsvorrichtung detektierte Position des Werkstücks eine Positionsabweichung in Bezug auf die Referenzposition berechnet, wobei die Steuervorrichtung die Position der fixierenden Spannvorrichtung auf Basis der Positionsabweichung so korrigiert, dass sie der durch die Detektionsvorrichtung detektierten Position des Werkstücks entspricht, wenn der Roboter das Werkstück zu der fixierenden Spannvorrichtung transportiert hat.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 4, wobei die Bearbeitungsmaschine wenigstens zwei direkt angetriebene Achsen, in die die fixierende Spannvorrichtung direkt bewegt wird, und wenigstens eine Drehachse, um die die fixierende Spannvorrichtung gedreht wird, umfasst.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuervorrichtung eine Bearbeitungsmaschinensteuervorrichtung (7), die die Bearbeitungsmaschine steuert, eine Robotersteuervorrichtung (6), die den Roboter steuert, und eine Kommunikationsvorrichtung (77), die eine Kommunikation zwischen der Bearbeitungsmaschinensteuervorrichtung und der Robotersteuervorrichtung vornimmt, umfasst, und wobei die Robotersteuervorrichtung die Speichereinheit und die Abweichungsberechnungseinheit umfasst.