DE102018221127B4

DE102018221127B4 - Robotersystem

Info

Publication number: DE102018221127B4
Application number: DE102018221127.2A
Authority: DE
Inventors: Hajime Suzuki; Shuusuke WATANABE; Kaimeng Wang
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2021-04-29
Anticipated expiration: 2038-12-07
Also published as: US10994422B2; US20190184577A1; CN109954955A; JP2019104097A; JP6693939B2; CN109954955B; DE102018221127A1

Abstract

Robotersystem (1A, 1B), welches eine gewünschte Bearbeitung an einem Bearbeitungszielobjekt (W) unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs (T1, T2), umfassend:einen Roboter (10A, 10B) mit einer Armspitze (12), die das Bearbeitungswerkzeug (T1, T2) oder das Bearbeitungszielobjekt (W) hält,einen Positionsdetektor (16), der eine Position der Armspitze (12) detektiert; undeine Robotersteuerung (20), welche eine Relativposition zwischen dem Bearbeitungswerkzeug (T1, T2) und dem Bearbeitungszielobjekt (W) durch Steuern eines Betriebs des Roboters (10A, 10B) basierend auf einen Positionsbefehl und einer Positionsrückkopplung, die durch den Positionsdetektor (16) detektiert wird, steuert, wobeidie Robotersteuerung (20) beinhaltet:eine Justieroperations-Erzeugungseinheit (22), welche während der Justierung von Betriebsparametern zum Steuern des Betriebs des Roboters (10A, 10B) eine Anwendung des Roboters (10A, 10B) und einen Betriebsbereich des Roboters (10A, 10B) erfasst, welche durch einen Bediener eingegeben werden, und automatisch eine Justieroperation zum Justieren der Betriebsparameter erzeugt, wobei die Justieroperation der erfassten Anwendung und dem Betriebsbereich entspricht, wobei die Betriebsparameter eine Servoverstärkung oder/und eine Beschleunigungs-/Verlangsamungszeitkonstante beinhalten;eine Parameterjustiereinheit (23), welche die Betriebsparameter während der Ausführung der Justieroperation, die durch die Justieroperations-Erzeugungseinheit (22) erzeugt wird, so justiert, dass eine für die Anwendung erforderliche Leistung erfüllt wird; undeine Speichereinheit (24), die vorab Informationen speichert, in welchen die Anwendung und der Betriebsbereich mit der Justieroperation und der erforderlichen Leistung korrigiert sind, wobeidie Justieroperations-Erzeugungseinheit (22) die Justieroperation entsprechend der erfassten Anwendung und dem Betriebsbereich basierend auf der in der Speichereinheit (24) gespeicherten Information bestimmt,die Parameterjustiereinheit (23) die erforderliche Leistung entsprechend der erfassten Anwendung basierend auf der in der Speichereinheit (24) gespeicherten Information bestimmt, unddie erforderliche Leistung eine Betriebsgeschwindigkeit, eine Positioniergenauigkeit oder/und eine Trajektoriengenauigkeit beinhaltet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Robotersystem, das eine gewünschte Verarbeitung an einem Verarbeitungszielobjekt unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs durchführt.
Es werden Industrieroboter in verschiedenen Anwendungen (Verwendungen) verwendet und die für Industrieroboter benötigte Leistungsfähigkeit unterscheidet sich abhängig von der Applikation. Beispielsweise für einen Punktschweißroboter sind eine Hochgenauigkeitspositionier-Leistungsfähigkeit und eine Vibrationsunterdrückungs-Leistungsfähigkeit an Schweißpunkten erforderlich, um die Schweißqualität zu stabilisieren und ist eine Hochgeschwindigkeits-Betriebsleistungsfähigkeit während Luftschneidens (Kein-Lastverschiebung) zwischen Schweißpunkten erforderlich. Andererseits, hinsichtlich eines Bogenschweißroboters, da das Schweißen während der Bewegung ebenfalls durchgeführt wird, ist eine Leistung, die ausreicht, eine hochgenaue Trajektorie zu ziehen, so dass ein Hochqualitätsschweißen erzielt werden kann, erforderlich.
Ein Verfahren ist bekannt, in welchem eine Vielzahl von Roboterbetriebsmodi für unterschiedliche erforderliche Leistungen vorbereitet werden, abhängig von Anwendungen, und ein Betriebsmodus wird abhängig von der erforderlichen Leistung ausgewählt. Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 ein Verfahren, in dem eine Vielzahl von vorab justierten Betriebsmodi, wie etwa ein hochgeschwindigkeitsspezifischer Betriebsmodus, ein vibrationssteuerungsspezifischer Betriebsmodus oder dergleichen vorbereitet sind und der Betriebsmodus abhängig von der erforderlichen Leistung geändert wird. Im in Patentdokument 1 offenbarten Verfahren, wenn ein Betriebsmodus gewechselt wird, wird eine Servoverstärkung einer Servoschaltung, welche die Operationen des Roboters steuert, justiert. Siehe auch Patentdokumente 2-7.

Patentdokument 1: JP 6 008 121 B2
Patentdokument 2: DE 10 2016 012 065 A1
Patentdokument 3: DE 10 2015 002 192 B4
Patentdokument 4: DE 10 2012 104 194 B4
Patentdokument 5: DE 10 2010 048 961 A1
Patentdokument 6: DE 10 2009 049 327 A1
Patentdokument 7: DE 10 2007 060 682 B4

Allgemein wird die Justierung dieser Betriebsmodi basierend auf dem vorab durch den Hersteller bestimmten Betrieb durchführt. Jedoch unterscheiden sich von im tatsächlichen Gebiet auf Seiten des Anwenders verwendete Operationen von dem durch den Hersteller bestimmten Betrieb. Beispielsweise ist die Haltung eines Roboters (der Winkel eines Arms) oder das Gewicht oder dergleichen eines Werkzeugs anders. Daher wird eine gewünschte Leistung des Roboters nicht immer im tatsächlichen Gebiet auf Seite des Anwenders erhalten. Darüber hinaus, da die Justierung dieser Betriebsmodi nicht auf dem tatsächlichen Gebiet auf Seiten des Anwenders verwendete Anwendungen berücksichtigt, besteht die Möglichkeit, dass die Leistung des Roboters nicht ausreichend im Vergleich zu einem Betrieb ausgeübt werden kann, der für eine Anwendung auf dem tatsächlichen Gebiet auf Seite des Anwenders einmalig ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Robotersystem bereitzustellen, das eine Verschlechterung bei der Leistung von Robotern in tatsächlichen Anwendungen und Operationen reduziert.
Ein Robotersystem (beispielsweise ein später zu beschreibendes Punktschweißrobotersystem 1A oder ein Bogenschweißrobotersystem 1B) gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Robotersystem, welches eine gewünschte Bearbeitung (beispielsweise später zu beschreibendes Punktschweißen oder Bogenschweißen) an einem Bearbeitungszielobjekt (beispielsweise einem später zu beschreibenden Werkstück W) unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs (beispielsweise einer Punktschweißpistole T1 oder einer Bogenschweißpistole T2, später zu beschreiben), beinhaltend: einen Roboter (beispielsweise einen später zu beschreibenden Punktschweißroboter 10A oder Bogenschweißroboter 10B) mit einer Armspitze (beispielsweise einer später zu beschreibenden Armspitze 12), die das Bearbeitungswerkzeug oder das Bearbeitungszielobjekt hält, einen Positionsdetektor (beispielsweise einen später zu beschreibenden Geber 16), der eine Position der Armspitze detektiert; und eine Robotersteuerung (beispielsweise eine später zu beschreibende Robotersteuerung 20), welche eine Relativposition zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Bearbeitungszielobjekt durch Steuern eines Betriebs des Roboters basierend auf einen Positionsbefehl und einer Positionsrückkopplung, die durch den Positionsdetektor detektiert wird, steuert, wobei die Robotersteuerung beinhaltet: eine Justieroperations-Erzeugungseinheit (beispielsweise eine später zu beschreibende Justieroperations-Erzeugungseinheit 22), welche während der Justierung von Betriebsparametern zum Steuern des Betriebs des Roboters eine Anwendung des Roboters und einen Betriebsbereich des Roboters erfasst, welche durch einen Bediener eingegeben werden, und automatisch eine Justieroperation zum Justieren der Betriebsparameter erzeugt, wobei die Justieroperation der erfassten Anwendung und dem Betriebsbereich entspricht; und eine Parameterjustiereinheit (beispielsweise eine später zu beschreibende Parameterjustiereinheit 23), welche die Betriebsparameter während der Ausführung der Justieroperation, die durch die Justieroperations-Erzeugungseinheit erzeugt wird, und so justiert, dass eine für die Anwendung erforderliche Leistung erfüllt wird.
Das Robotersystem beinhaltet weiter eine Speichereinheit (beispielsweise eine später zu beschreibende Speichereinheit 24), die vorab Informationen speichert, in welchen die Anwendung und der Betriebsbereich mit der Justieroperation und der erforderlichen Leistung korrigiert sind, wobei die Justieroperations-Erzeugungseinheit die Justieroperation entsprechend der erfassten Anwendung und dem Betriebsbereich basierend auf der in der Speichereinheit gespeicherten Information bestimmen kann und die Parameterjustiereinheit die erforderliche Leistung entsprechend der erfassten Anwendung basierend auf der in der Speichereinheit gespeicherten Information bestimmen kann.
Im Robotersystem beinhalten die Betriebsparameter eine Servoverstärkung oder/und eine Beschleunigungs-/Verlangsamungszeitkonstante.
Im Robotersystem enthält die erforderliche Leistung eine Betriebsgeschwindigkeit, eine Positioniergenauigkeit oder/und eine Trajektoriengenauigkeit.
Das Robotersystem kann weiter einen Beschleunigungssensor (beispielsweise ein später zu beschreibenden Beschleunigungssensor 18), der auf der Armspitze vorgesehen ist, um Vibration der Armspitze zu detektieren, beinhalten, die Robotersteuerung kann den Betrieb des Roboters basierend auf dem Positionsbefehl, der Positionsrückkopplung und der durch den Beschleunigungssensor detektierten Vibration steuern, und die erforderliche Leistung beinhaltet eine Betriebsgeschwindigkeit, eine Positioniergenauigkeit oder/und eine Vibrationsunterdrückungsgenauigkeit.
Im Robotersystem kann die Justieroperations-Erzeugungseinheit den Betriebsbereich aus vorab erzeugten CAD-Daten erfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Robotersystem bereitzustellen, welches eine Verschlechterung bei der Leistung von Robotern in tatsächlichen Anwendungen und Operationen unterdrückt.

1A ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Robotersystems (für Punktschweißanwendungen) gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert.
1B ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines anderen Robotersystems (für Bogenschweißanwendungen) gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert.
2 ist ein Diagramm, das eine Hauptkonfiguration der in 1A und 1B illustrierten Robotersteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert.
3 ist ein Flussdiagram einer Betriebsparameterjustieroperation einer Robotersteuerung des Robotersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform.

Nachfolgend wird ein Beispiel einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dieselben oder entsprechende Bereiche in den jeweiligen Zeichnungen werden durch dieselben Bezugszeichen benannt.
Ein Robotersystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in verschiedenen Anwendungen (Einsätzen) verwendet. 1A ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Robotersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert, die für Punktschweißanwendungen verwendet wird. 1B ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Robotersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert, das für Bogenschweißanwendungen verwendet wird. Ein in 1A illustriertes Robotersystem 1A bewegt ein Werkzeug (eine Punktschweißpistole) T1 und ein Werkstück W relativ zu einander unter Verwendung eines Roboters 10A und führt Punktschweißen am Werkstück W unter Verwendung des Werkzeugs T1 durch. Ein in 1B illustriertes Robotersystem 1B bewegt ein Werkzeug (eine Bogenschweißpistole) T2 und ein Werkstück W relativ zueinander unter Verwendung eines Roboters 10B und führt Bogenschweißen am Werkstück W unter Verwendung des Werkzeugs T2 durch.
Das in 1A illustrierte Robotersystem 1A beinhaltet den Roboter 10A, das Werkzeug (eine Punktschweißpistole) T1, eine Robotersteuerung 20 und ein Programmiergerät 30. Das Robotersystem 1B, das in 1B illustriert ist, beinhaltet den Roboter 10B, das Werkzeug (eine Bogenschweißpistole) T2, die Robotersteuerung 20 und das Programmierhandgerät 30.
Die Roboter 10A und 10B sind Gelenkroboter wie etwa 6-Achsen-Vertikalgelenkroboter oder 4-Achsen-Vertikalgelenkroboter. Die Werkzeuge T1 und T2 werden an den Armspitzen 12 der Roboter 10A bzw. 10B angebracht. Die Roboter 10A und 10B weisen beide eine Vielzahl von Servomotoren 40 zum Antreiben einer Vielzahl von Antriebsachsen auf (nur ein Servomotor ist in 1A und 1B aus Gründen der Bequemlichkeit gezeigt). Der Servomotor 14 wird einer Antriebssteuerung durch die Robotersteuerung 20 unterworfen und die Positionen und Stellungen der Roboter 10A und 10B, wie auch jene der Werkzeuge T1 und T2 werden durch Antriebssteuerung des Servomotors 14 gesteuert.
Das Werkzeug (die Punktschweißpistole) T1 weist Elektroden für Punktschweißen auf. Das Werkzeug T1 führt Punktschweißen des Werkstücks W unter der Steuerung der Robotersteuerung 20 durch. Das Werkzeug (Bogenschweißpistole) T2 weist eine Elektrode für Bogenschweißen auf. Das Werkzeug T2 führt Bogenschweißen des Werkstücks W unter der Steuerung der Robotersteuerung 20 durch.
Ein Geber 16 ist an jedem Servomotor 14 vorgesehen. Der Geber 16 detektiert die Position der Armspitze 12 des Roboters 10A oder 10B, das heißt die Position des Werkzeugs T1 oder T2 durch Detektieren eines Rotationswinkels um die Achse des Servomotors 14. Die detektierte Position wird als eine Positionsrückkopplung verwendet.
Wie in 1A illustriert, kann ein Beschleunigungssensor 18 am Werkzeug T1 vorgesehen sein, das heißt der Armspitze 12 des Roboters 10A. Der Beschleunigungssensor 18 detektiert Vibration des Werkzeugs T1, das heißt Vibration der Armspitze 12.
Die Robotersteuerung 20 speichert Betriebsparameter, Lehrdaten und dergleichen zum Steuern der Operationen der Roboter 10A und 10B. Die Betriebsparameter beinhalten eine Beschleunigung/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigung/Verlangsamungsoperation, eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung) und dergleichen. Im Falle des in 1A illustrierten Punktschweißroboters 10A beinhalten die Lehrdaten Schweißpunktdaten, welche die Positionen und die Stellungen des Roboters 10A und des Werkzeugs T1 sind, wenn ein Punktschweißen am Werkstück W an einer Anzahl von Schweißpositionen durchgeführt wird. In dem Fall des in 1B illustrierten Bogenschweißroboters 10B beinhalten die Lehrdaten Trajektoriendaten, welche die Positionen und Stellungen des Roboters 10B und des Werkzeugs T2 sind, wenn ein Bogenschweißen am Werkzeug W längs einer Trajektorie so durchgeführt wird, wie etwa ein Bogen oder eine gerade Linie. Die Robotersteuerung 20 erzeugt ein Betriebsprogramm zum Steuern der Operationen des Roboters 10A oder 10B, basierend auf diesen Betriebsparametern und Lehrdaten. Die Robotersteuerung 20 steuert durch Steuern des Betriebs des Roboters 10A oder 10B, basierend auf einem Positionsbefehl, der auf dem Betriebsprogramm basiert, und der Positionsrückkopplung aus dem Geber 16, Position und Stellung des Roboters 10A oder 10B, wie auch Position und Stellung des Werkzeugs T1 oder T2 und steuert somit die Relativposition des Werkstücks W und des Werkzeugs T1 oder T1. Die Details der Robotersteuerung 20 werden später beschrieben.
Das Programmierhandgerät 30 ist eine Bedienplatine, die einem Bediener gestattet, Betriebsparameter, Lehrdaten und eine Applikation, einen Betriebsbereich und dergleichen des Roboters 10A oder 10B, was später beschrieben wird, einzugeben.
2 ist ein Diagramm, das eine Hauptkonfiguration der Robotersteuerung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform illustriert. Die in 2 illustrierte Robotersteuerung 20 beinhaltet eine Servosteuereinheit 21, eine Justieroperations-Erzeugungseinheit 22, eine Parameterjustiereinheit 23 und eine Speichereinheit 24.
Die Servosteuereinheit 21 erzeugt einen Antriebsstrom zum Unterwerfen des Servomotors 14 und des Roboters 10A oder 10B einer Antriebssteuerung, basierend auf einem Positionsfehler zwischen dem Positionsbefehl, der auf dem in der Speichereinheit 24 gespeicherten Betriebsprogramm basiert, und der Positionsrückkopplung (Positions-FB) aus dem Geber 16 und steuert somit den Betrieb des Roboters 10A oder 10B.
Hier, wie oben beschrieben, obwohl das Betriebsprogramm basierend auf den Betriebsparametern und den Lehrdaten erzeugt wird, müssen diese Betriebsparameter justiert werden, wenn das Robotersystem 1A oder 1B eingeführt wird. Allgemein wird eine Justierung von Betriebsparametern basierend auf dem vorab durch den Hersteller bestimmten Betrieb durchgeführt. Jedoch unterscheiden sich in einem tatsächlichen Gebiet der auf Seiten des Anwenders verwendeten Operationen von der durch den Hersteller bestimmten Operation. Beispielsweise ist die Stellung des Roboters 10A oder 10B oder des Gewichts oder dergleichen des Werkzeugs T1 oder T2 anders. Daher wird eine gewünschte Leistung des Roboters 10A oder 10B nicht immer auf einem tatsächlichen Gebiet auf Seiten des Anwenders erhalten. Daher stellt die vorliegende Ausführungsform ein Robotersystem bereit, das zum Durchführen der Justierung von Betriebsparametern, basierend auf in dem tatsächlichen Gebiet auf Seiten des Anwenders verwendeten Operationen bereit.
Wenn Betriebsparameter justiert werden, erfasst die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 die Anwendung des Roboters 10A oder 10B wie auch den Betriebsbereich des Roboters 10A oder 10B, welche durch einen Bediener über ein Programmierhandgerät 30 eingegeben werden und erzeugt automatisch eine Justieroperation entsprechend der erfassten Anwendung und den Betriebsbereich. Die Anwendung ist Information zur Verwendung, wie etwa Punktschweißen, Bogenschweißen oder dergleichen. Der Betriebsbereich ist Information über den Betriebsbereich des Roboters 10A oder 10B während der tatsächlichen Bearbeitung (gewünschte Prozessierung). Das heißt, dass der Betriebsbereich Information zur Stellung des Roboters 10A oder 10B während der tatsächlichen Bearbeitung ist. Der Betriebsbereich kann die vorab erzeugten CAD-Daten ausgelesene Information sein. Die Justieroperation ist eine Operation, die ausgeführt wird, wenn Betriebsparameter justiert werden. Beispielsweise im Falle des Punktschweißens kann die Justieroperation eine Kurzabstands-Punktschweißoperation sein, die eine typische Operation des Punktschweißroboters 10A ist. Andererseits kann beispielsweise im Falle des Bogenschweißens die Justieroperation eine Bogen- oder Linearoperation sein, die eine typische Operation des Bogenschweißroboters 10B ist.
Beispielsweise kann die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 eine Justieroperation entsprechend der erfassten Anwendung und dem Betriebsbereich, basierend auf einer Tabelle, die vorab in der Speichereinheit 24 gespeichert ist, bestimmen, in welcher eine Anwendung und ein Betriebsbereich mit einer Justieroperation korreliert sind.
Die Parameterjustiereinheit 23 justiert automatisch Betriebsparameter des Roboters während der Ausführung der Justieroperation durch die Servosteuereinheit 21, so dass die für die Applikation erforderliche Leistung erfüllt ist. Zu dieser Zeit kann die Parameterjustiereinheit 23 die erforderliche Leistung entsprechend der erfassten Applikation, basierend auf einer vorab in der Speichereinheit 24 gespeicherten Tabelle bestimmen, in der die Applikation mit der erforderten Leistung korreliert ist.
Beispielsweise in dem Punktschweißroboter 10A ist eine Hochgeschwindigkeits-Betriebsleistung zwischen Schweißpunkten erforderlich und sind eine hochgenaue Positionier-Genauigkeitsleistung und eine Vibrationsunterdrückungs-Genauigkeitsleistung an Schweißpunkten erforderlich, um die Schweißqualität zu stabilisieren. Daher justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigung/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigung/Verlangsamungsoperation, eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung) und dergleichen in einer umfassenden Weise.
Spezifisch justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigungs-/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigung/Verlangsamungsoperation, so dass eine Zykluszeit zwischen Schweißpunkten verkürzt ist. Darüber hinaus justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung), so dass ein Positionsfehler zwischen einem Positionsbefehl und einer Positionsrückkopplung an Schweißpunkten reduziert wird. Weiterhin kann die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter wie etwa eine Verlangsamungszeitkonstante einer Verlangsamungsoperation zwischen Schweißpunkten justieren, um die Positioniergenauigkeit zu steigern. Weiterhin justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Servoverstärkung (beispielswiese eine Potentialverstärkung) und eine Verlangsamungszeitkonstante einer Verlangsamungsoperation, basierend auf Vibration des Werkzeugs T1, die durch den Beschleunigungssensor 18 am Schweißpunkt detektiert wird, das heißt Vibration der Armspitze 12 des Roboters 10A, so dass die Vibration sinkt.
Auf diese Weise wird der Betriebsbereich des Roboters 10A während tatsächlicher Bearbeitung, das heißt ein der Stellung des Roboters 10A und dem Gewicht und dergleichen des Werkzeugs T1 während tatsächlicher Bearbeitung entsprechender Betriebsparameter erhalten.
Andererseits, beispielsweise im Bogenschweißroboter 10B, da Schweißen während der Bewegung ebenfalls durchgeführt wird, ist eine hohe Trajektorien-Genauigkeitsleistung erforderlich, um die Schweißqualität zu stabilisieren. Daher justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigung/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigung/Verlangsamungsoperation, eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung) und dergleichen in einer umfassenden Weise.
Spezifisch justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Servoverstärkung (beispielswiese eine Potentialverstärkung), so dass ein Positionsfehler zwischen dem Positionsbefehl und der Positionsrückkopplung reduziert wird. Darüber hinaus kann die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigungs-/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigungs-/Verlangsamungsoperation justieren, um die Trajektoriensteuergenauigkeit zu verbessern.
Auf diese Weise wird der Betriebsbereich des Roboters 10B während tatsächlicher Bearbeitung, das heißt ein Betriebsparameter entsprechend der Stellung des Roboters 10B während der tatsächlichen Bearbeitung und das Gewicht und dergleichen des Werkzeugs T2 erhalten.
Die Parameterjustiereinheit 23 speichert die justierten Betriebsparameter in der Speichereinheit 24. Beispielsweise aktualisiert die Parameterjustiereinheit 23 die in der Speichereinheit 24 gespeicherten Betriebsparameter zu den justierten Betriebsparametern.
Die Speichereinheit 24 speichert eine Tabelle, in der eine Anwendung und ein Betriebsbereich mit einer Justieroperation und einer erforderlichen Leistung korreliert sind. Darüber hinaus speichert die Speichereinheit 24 die letzten Betriebsparameter, welche durch die Parameterjustiereinheit 23 justiert sind. Darüber hinaus speichert die Speichereinheit 24 ein Betriebsprogramm, Lehrdaten und dergleichen. Die Speichereinheit 24 ist ein wiederbeschreibbarer Speicher wie etwa ein EEPROM und dergleichen.
Die Robotersteuerung 20 (ausschließlich der Speichereinheit 24) besteht aus einem Arithmetikprozessor, wie etwa einem Digitalsignalprozessor (DSP), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder dergleichen. Verschiedene Funktionen der Robotersteuerung 20 (ausschließlich der Speichereinheit 24) werden durch Ausführen vorbestimmter Software (Programm, Anwendung) realisiert, die beispielsweise in der Speichereinheit 24 gespeichert ist. Verschiedene Funktionen der Robotersteuerung 20 (ausschließlich der Speichereinheit 24) können durch Kooperation von Hardware und Software realisiert werden oder können nur durch Hardware (Elektronikschaltungen) realisiert werden.
Als Nächstes wird eine Betriebsparameter-Justieroperation der Robotersteuerung 20 im Robotersystem 1A oder 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm einer Betriebsparameter-Justieroperation der Robotersteuerung im Robotersystem 1A oder 1B gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Zuerst, wenn ein Roboter vom Hersteller ausgeliefert wird und im tatsächlichen Gebiet auf Seiten des Anwenders installiert wird, gibt ein Bediener Anfangswerte (vor Justierung) von Betriebsparametern, Lehrdaten und dergleichen, die Applikationen entsprechen, wie etwa einer Punktschweißapplikation oder einer Bogenschweißapplikation über das Programmierhandgerät ein. Dann gibt der Bediener die Applikation des Roboters 10A oder 10B und den Betriebsbereich des Roboters 10A oder 10B während der tatsächlichen Bearbeitung ein.
Beispielsweise im Fall des Punktschweißrobotersystems 1A erfasst die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 die Applikation des Roboters 10A und den Betriebsbereich des Roboters 10A während der tatsächlichen Bearbeitung (S1). Die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 erzeugt automatisch eine Justieroperation entsprechend der erfassten Applikation und dem Betriebsbereich, basierend auf der vorab in der Speichereinheit 24 gespeicherten Tabelle, in der eine Applikation und ein Betriebsbereich mit einer Justieroperation korreliert werden (S2). Beispielsweise erzeugt die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 als Justieroperation eine Kurzabstands-Punktschweißoperation, die eine typische Operation des Punktschweißroboters 10A ist.
Nachfolgend führt die Servosteuereinheit 21 eine Justieroperation des Roboters 10A aus, basierend auf einen Positionsfehler zwischen dem Positionsbefehl und der Positionsrückkopplung, basierend auf der durch die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 erzeugten Justieroperation. Zu dieser Zeit justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigungs-/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigungs-/Verlangsamungsoperation oder eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung) in einer umfassenden Weise (S3).
Spezifisch justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigung/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigung/Verlangsamungsoperation, so dass die Zykluszeit zwischen Schweißpunkten verkürzt wird. Darüber hinaus justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung), so dass ein Positionsfehler zwischen einem Positionsbefehl und einer Positionsrückkopplung an Schweißpunkten reduziert wird. Weiterhin kann die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter wie etwa eine Verlangsamungszeitkonstante einer Verlangsamungsoperation zwischen Schweißpunkten justieren, um die Positioniergenauigkeit zu verbessern. Darüber hinaus justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung) und eine Verlangsamungszeitkonstante einer Verlangsamungsoperation, basierend auf Vibration des Werkzeugs T1, die durch den Beschleunigungssensor 18 am Schweißpunkt detektiert wird, das heißt Vibration der Armspitze 12 des Roboters 10A, so dass die Vibration steigt. Auf diese Weise wird der Betriebsbereich des Roboters 10A während der tatsächlichen Bearbeitung, das heißt ein Betriebsparameter entsprechend der Stellung des Roboters 10A und dem Gewicht und dergleichen des Werkzeugs T1 während der tatsächlichen Bearbeitung erhalten.
Die Parameterjustiereinheit 23 speichert die justierten Betriebsparameter in der Speichereinheit 24 (S4). Beispielsweise aktualisiert die Parameterjustiereinheit 23 die in der Speichereinheit 24 gespeicherten Betriebsparameter zu den justierten Betriebsparametern.
Beispielsweise in dem Fall des Bogenschweißrobotersystems 1B erfasst die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 eine Applikation des Roboters 10B und den Betriebsbereich des Roboters 10B während der tatsächlichen Bearbeitung (S1). Die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 erzeugt automatisch eine Justieroperation entsprechend der erfassten Anwendung und den Betriebsbereich, basierend auf der Tabelle, die vorab in der Speichereinheit 24 gespeichert ist, wobei eine Applikation und ein Betriebsbereich mit einer Justieroperation korreliert sind (S2). Beispielsweise erzeugt die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 als die Justieroperation eine Bogen- oder Linearoperation, die eine typische Operation des Bogenschweißroboters 10B ist.
Nachfolgend führt die Servosteuereinheit 21 eine Justieroperation des Roboters 10B, basierend auf einem Positionsfehler zwischen dem Positionsbefehl und der Positionsrückkopplung, die auf der durch die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 erzeugten Justieroperation basiert, aus. Zu dieser Zeit justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigung/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigung/Verlangsamungsoperation oder eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung) in umfassender Weise (S3). Spezifisch justiert die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Servoverstärkung (beispielsweise eine Potentialverstärkung), so dass ein Positionsfehler zwischen einem Positionsbefehl und einer Positionsrückkopplung reduziert wird. Weiterhin kann die Parameterjustiereinheit 23 Betriebsparameter, wie etwa eine Beschleunigung/Verlangsamungszeitkonstante einer Beschleunigung/Verlangsamungsoperation zwischen Schweißpunkten justieren, um Trajektorien-Steuergenauigkeit zu erhöhen. Auf diese Weise wird der Betriebsbereich des Roboters 10B während der tatsächlichen Bearbeitung, das heißt ein Betriebsparameter entsprechend der Stellung des Roboters 10B während der tatsächlichen Bearbeitung und das Gewicht und dergleichen des Werkzeugs T2 erhalten.
Die Parameterjustiereinheit 23 speichert die justierten Betriebsparameter in der Speichereinheit 24 (S4). Beispielsweise aktualisiert die Parameterjustiereinheit 23 die in der Speichereinheit 24 gespeicherten Betriebsparameter zu den justierten Betriebsparametern.
Wie oben beschrieben, gemäß dem Robotersystem 1A oder 1B der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine Anwendung (Verwendung) und ein Betriebsbereich des Roboters 10A oder 10B eingegeben werden, erzeugt die Justieroperations-Erzeugungseinheit 22 automatisch eine Justieroperation entsprechend der Anwendung und dem Betriebsbereich, und während der Ausführung ihrer Justieroperation justiert die Parameterjustiereinheit 23 automatisch Betriebsparameter, so dass eine für die Anwendung erforderliche Leistung erfüllt wird. Auf diese Weise ist es in dem tatsächlichen Gebiet auf Seiten des Anwenders möglich, eine Justierung von Betriebsparametern entsprechend einer tatsächlichen Anwendung (Verwendung) und des tatsächlichen Betriebsbereichs (d. h. der tatsächlichen Stellung des Roboters 10A oder 10B, dem Gewicht des Werkzeugs und dergleichen) durchzuführen. Daher ist es möglich, die Beeinträchtigung bei der Leistung des Roboters 10A oder 10B in Anwendungen und Operationen auf dem tatsächlichen Gebiet auf Seiten des Anwenders zu unterdrücken.
Während eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soweit beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung in verschiedenen Weisen geändert und modifiziert werden, ohne auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt zu sein. Beispielsweise ist in der oben beschriebenen Ausführungsform das Robotersystem 1A oder 1B, in welchem das Werkstück W fest installiert ist, das Werkzeug T1 oder T2 an der Armspitze 12 des Roboters 10A oder 10B angebracht ist, und das Werkzeug T1 oder T2 relativ zum Werkstück 1 bewegt wird, illustriert worden. Jedoch ist das Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt und kann auf ein Robotersystem angewendet werden, in welchem ein Werkzeug fest installiert ist und ein Werkstück an einer Armspitze eines Roboters gehalten wird, wodurch das Werkzeug relativ zum Werkstück bewegt wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind das Punktschweißrobotersystem 1A und das Bogenschweißrobotersystem 1B illustriert worden. Jedoch ist das Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann auf eine Robotersteuerung verschiedener Robotersysteme angewendet werden, die eine gewünschte Bearbeitung an einem Bearbeitungszielobjekt durchführen. Beispielsweise ist eine Presse zum Pressen-Handhabungsrobotersystem ein Beispiel eines Robotersystems, in welchem eine Hochgeschwindigkeits-Betriebsleistung und Hochgenauigkeits-Positionierleistung, wie im Punktschweißrobotersystem 1A geschätzt werden. Alternativ ist ein Abdichtungsrobotersystem ein Beispiel eines Robotersystems, welches eine Hochgenauigkeits-Trajektoriensteuerleistung wie das Bogenschweißrobotersystem 1B, wertschätzt.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Geber 16 als ein Positionsdetektor illustriert worden, welcher die Position des Werkzeugs T1 oder T2 detektiert, das heißt die Position der Armspitze 12 des Roboters 10A oder 10B. Jedoch ist der Positionsdetektor nicht darauf beschränkt und kann ein Positionsdetektor sein, der im Werkzeug T1 oder T2 vorgesehen ist, das heißt der Armspitze 12 des Roboters 10A oder 10B. Zu dieser Zeit wird die durch den Positionssensor detektierte Position als eine Positionsrückkopplung verwendet.
Bezugszeichenliste

1A:: Punktschweißrobotersystem
1B:: Bogenschweißrobotersystem
10A:: Punktschweißroboter
10B:: Bogenschweißroboter
12:: Armspitze
14:: Servomotor
16:: Geber (Positionsdetektor)
18:: Beschleunigungssensor
20:: Robotersteuerung
21:: Servosteuereinheit
22:: Justieroperations-Erzeugungseinheit
23:: Parameterjustiereinheit
24:: Speichereinheit
30:: Programmierhandgerät
T1:: Punktschweißpistole (Verarbeitungswerkzeug)
T2:: Bogenschweißpistole (Verarbeitungswerkzeug)
W:: Werkstück (Verarbeitungszielobjekt)

Claims

Robotersystem (1A, 1B), welches eine gewünschte Bearbeitung an einem Bearbeitungszielobjekt (W) unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs (T1, T2), umfassend: einen Roboter (10A, 10B) mit einer Armspitze (12), die das Bearbeitungswerkzeug (T1, T2) oder das Bearbeitungszielobjekt (W) hält, einen Positionsdetektor (16), der eine Position der Armspitze (12) detektiert; und eine Robotersteuerung (20), welche eine Relativposition zwischen dem Bearbeitungswerkzeug (T1, T2) und dem Bearbeitungszielobjekt (W) durch Steuern eines Betriebs des Roboters (10A, 10B) basierend auf einen Positionsbefehl und einer Positionsrückkopplung, die durch den Positionsdetektor (16) detektiert wird, steuert, wobei die Robotersteuerung (20) beinhaltet: eine Justieroperations-Erzeugungseinheit (22), welche während der Justierung von Betriebsparametern zum Steuern des Betriebs des Roboters (10A, 10B) eine Anwendung des Roboters (10A, 10B) und einen Betriebsbereich des Roboters (10A, 10B) erfasst, welche durch einen Bediener eingegeben werden, und automatisch eine Justieroperation zum Justieren der Betriebsparameter erzeugt, wobei die Justieroperation der erfassten Anwendung und dem Betriebsbereich entspricht, wobei die Betriebsparameter eine Servoverstärkung oder/und eine Beschleunigungs-/Verlangsamungszeitkonstante beinhalten; eine Parameterjustiereinheit (23), welche die Betriebsparameter während der Ausführung der Justieroperation, die durch die Justieroperations-Erzeugungseinheit (22) erzeugt wird, so justiert, dass eine für die Anwendung erforderliche Leistung erfüllt wird; und eine Speichereinheit (24), die vorab Informationen speichert, in welchen die Anwendung und der Betriebsbereich mit der Justieroperation und der erforderlichen Leistung korrigiert sind, wobei die Justieroperations-Erzeugungseinheit (22) die Justieroperation entsprechend der erfassten Anwendung und dem Betriebsbereich basierend auf der in der Speichereinheit (24) gespeicherten Information bestimmt, die Parameterjustiereinheit (23) die erforderliche Leistung entsprechend der erfassten Anwendung basierend auf der in der Speichereinheit (24) gespeicherten Information bestimmt, und die erforderliche Leistung eine Betriebsgeschwindigkeit, eine Positioniergenauigkeit oder/und eine Trajektoriengenauigkeit beinhaltet.
Robotersystem (1A, 1B) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend: einen Beschleunigungssensor (18), der auf der Armspitze (12) vorgesehen ist, um Vibration der Armspitze (12) zu detektieren, wobei die Robotersteuerung (20) den Betrieb des Roboters (10A, 10B) basierend auf dem Positionsbefehl, der Positionsrückkopplung und der durch den Beschleunigungssensor (18) detektierten Vibration steuert, und die erforderliche Leistung eine Betriebsgeschwindigkeit, eine Positioniergenauigkeit oder/und eine Vibrationsunterdrückungsgenauigkeit beinhaltet.
Robotersystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Justieroperations-Erzeugungseinheit (22) den Betriebsbereich aus vorab erzeugten CAD-Daten erfasst.