DE102019103973B4

DE102019103973B4 - Roboter

Info

Publication number: DE102019103973B4
Application number: DE102019103973.8A
Authority: DE
Inventors: Yoshihito WAKEBE
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2039-02-19
Also published as: JP6708675B2; CN110181523A; US20190255710A1; DE102019103973A1; CN110181523B; JP2019141971A; US10807249B2

Abstract

Roboter (1), der Folgendes umfasst:einen Arm (10);einen Kraftsensor, der an einem distalen Endabschnitt (41c) des Arms (10) angebracht ist;ein Werkzeug (50) oder ein Tragelement (40) zum Tragen des Werkzeugs (50), das an dem Kraftsensor angebracht ist;eine Mehrzahl vorragender Abschnitte (45, 46, 47) zum Erfassen von Stellung, die von dem Werkzeug (50) oder dem Tragelement (40) vorragen; undeine Steuervorrichtung (21), die eine Situation bestimmt, in der alle der vorragenden Abschnitte (45, 46, 47) mit einem Werkobjekt (O) in Berührung sind, auf dem das Werkzeug (50) vorbestimmte Arbeit basierend auf den erfassten Werten des Kraftsensors ausführt.

Description

Gewöhnlich gibt es beim Ausführen einer Arbeit mit einem Werkzeug, wie einer Messvorrichtung mit Kontakt und dergleichen, unter Verwenden eines Roboters einen Fall, bei dem die Stellung des Werkzeugs bezüglich eines Werkobjekts nicht präzis gesteuert werden kann. Der Roboter arbeitet zum Beispiel auf der Basis eines Betriebsprogramms, das zuvor eingestellt wurde, wenn die Werkobjekte jedoch unregelmäßige Formen aufweisen, ist die Stellung des Werkzeugs bezüglich des Werkobjekts, das auf der Basis des Betriebsprogramms eingerichtet ist, nicht präzis.
Ein bekanntes Robotersystem weist auch ein Schneidwerkzeug und ein Werkzeug zum Messen auf, die an einem distalen Endabschnitt des Roboters vorgesehen sind. Dies geht zum Beispiel aus Druckschrift JP 6 011 089 B2 hervor. Dieses Robotersystem bewegt den distalen Endabschnitt des Roboters in einem Zustand, in dem das Werkzeug zum Messen mit einer Oberfläche des Werkobjekts in Berührung ist, um eine Form der Oberfläche des Werkobjekts zu messen. Und dieses Robotersystem vergleicht gemessene Formdaten der Oberfläche mit Formdaten der Oberfläche, die durch das Robotersystem vorab erhalten werden, um das Betriebsprogramm unter Verwenden eines Unterschieds dazwischen zu ändern.
Aus der Druckschrift DE 10 2016 204 465 A1 geht ein Manipulatorsystem hervor, welches einen Manipulator zum Bearbeiten und insbesondere zum sensitiven Bearbeiten eines Werkstücks umfasst. Das Manipulatorsystem umfasst dabei Mittel zum Erfassen von Kräften, die auf den Manipulator wirken, ein durch den Manipulator geführtes Werkzeug zum kontaktgebundenen Bearbeiten des Werkstücks, und ein durch den Manipulator geführtes Stützelement für einen direkten Kontakt mit dem Werkstück.
Die Druckschrift DE 10 2011 006 679 A1 offenbart eine Handhabungsvorrichtung für automatisierte oder robotergestützte Kontaktaufgaben. Die Handhabungsvorrichtung weist folgende Komponenten auf: eine mechanische Schnittstelle zur lösbaren oder festen Verbindung der Handhabungsvorrichtung mit einem Manipulator, eine relativ zu der Schnittstelle bewegbare Halterung zur Aufnahme eines Werkzeuges; mindestens ein haftreibungsfreies Stellelement zur Positionierung der Halterung relativ zur Schnittstelle zum Manipulator; eine Sensoreinrichtung zur direkten oder indirekten Messung der auf das mindestens eine Stellelement wirkenden Kraft; und eine Regeleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, bei Kontakt zwischen der Handhabungsvorrichtung und einer Oberfläche die Kontaktkraft nach Maßgabe eines vorgebbaren Kraftverlaufs zu regeln.
Die Druckschrift US 2015 / 0 352 716 A1 offenbart einen Endeffektor, welcher ein Paar Bearbeitungswerkzeuge umfasst. Das Paar Bearbeitungswerkzeuge ist durch ein Intervall in einer Richtung senkrecht zu einer Werkzeugdrehachse getrennt und um die Werkzeugdrehachse drehbar. Das Paar von Bearbeitungswerkzeugen ist positionsgesteuert und wird in einer Bearbeitungsrichtung senkrecht zu der einen Richtung und einer axialen Richtung der Werkzeugdrehachse kraftgesteuert und wird um die Werkzeugdrehachse drehmomentgesteuert.
Aus der Druckschrift JP 6 136 337 B2 ist eine Haltungserfassungssteuerung bekannt, die folgendes umfasst: ein Bewegungssteuerteil zum Bewegen eines beweglichen Körpers, der eine Kontaktfläche aufweist und die Kontaktfläche mit einer Kontaktzielfläche in Kontakt bringt; und ein Krafterfassungs-Ausgabeteil zum Ausgeben eines Ausgabewerts, der die Größe der Reaktionskraft anzeigt, die der bewegliche Körper von der Kontaktzielfläche erhält. Das Bewegungssteuerteil schwingt den beweglichen Körper aus einer Standardstellung, in der die Kontaktfläche der Kontaktzielfläche zugewandt ist, in einer ersten Schwingungsrichtung und einer zweiten Schwingungsrichtung, die der ersten Schwingungsrichtung entgegengesetzt ist, um einen voreingestellten Schwingungspunkt, um die Kontaktfläche mit der Kontaktzielfläche in Kontakt zu bringen.
Aus der Druckschrift JP 2016 - 002 628 A sind eine Arbeitsspurbildungsvorrichtung und eine Verfahren bekannt, bei denen eine Werkzeugstirnfläche eines Werkzeugs parallel zu einer Arbeitsfläche eingestellt wird, selbst wenn eine Werkstückform komplex ist. In einem ersten Schritt eines Trajektoriendaten-Erzeugungsschritts werden dabei die Position eines Bearbeitungspunkts einer Arbeitsfläche und ein Schubrichtungsvektor aus Formdaten erzeugt. In einem zweiten Schritt werden eine TCP-Position und ein Werkzeugachsenrichtungsvektor so berechnet, dass die Werkzeugstirnseite eines Bearbeitungswerkzeugs parallel zur Arbeitsfläche sein kann. In einem dritten Schritt wird darüber hinaus eine Haltung aus einer Vielzahl von Haltungen eines 7-Achsen-Roboterarms ausgewählt, bei der die TCP-Position und die Haltung des Werkzeugachsenrichtungsvektors beibehalten werden kann, um die Körperhaltung eines Roboters nicht zu beeinträchtigen.
Die Druckschrift JP 2001 - 038 659 A betrifft die Vereinfachung und Halbautomatisierung des Lehrens eines Arbeitsroboters. Der Arbeitsroboter umfasst ein Lehrpunktdaten-Messwerkzeug, das eine Form und Abmessungen hat, die im Wesentlichen denen eines Arbeitswerkzeugs entsprechen, und ist mit einem ersten und einem zweiten Abstandssensor versehen, die den Abstand von einer Oberfläche eines Werkstücks messen an einem zu bearbeitenden Teil, das einem Arbeitspunkt entspricht, und einen Tastkraftsensor zum Erfassen der Kontaktkraft auf die Oberfläche des Werkstücks. Das Messwerkzeug für Lehrpunktdaten wird mit der Oberfläche des Werkstücks in Kontakt gebracht, um die Positionsdaten des Lehrpunktes durch die Ausgabe des Tastkraftsensors zu bestimmen, der Lagefehler zwischen dem Abstandssensor und der zu bearbeitenden Oberfläche wird gemessen um die Lagedaten des Lehrpunktes zu bestimmen, und die Höhe und die Neigung der zu bearbeitenden Oberfläche werden gemessen.
Bei dem oben beschriebenen Robotersystem ist es vor dem Ausführen eines Schneidvorgangs mittels eines Schneidwerkzeugs und nach dem Bewegen des Werkzeugs für die Messung entlang der Oberfläche des Werkobjekts erforderlich, das Schneidwerkzeug neu anzuordnen, um den Schneidvorgang auszuführen. Man braucht daher Extrazeit, um den Vorgang so oft wie das Neuanordnen des Schneidwerkzeugs auszuführen. Das Robotersystem vergleicht auch die gemessenen Formdaten der Oberfläche mit den Formdaten der Oberfläche, die durch das Robotersystem vorab erhalten werden, und das Robotersystem ändert das Betriebsprogramm auf der Basis des Vergleichsresultats.
Die gemessenen Formdaten sind jedoch Formdaten des gesamten Werkobjekts und nicht Formdaten einer Objektposition zum Ausführen des Schneidvorgangs. Um hier präzis die Formdaten der Objektposition, an der der Schneidvorgang ausgeführt wird, zu erhalten, ist es erforderlich, einen Messvorgang auszuführen, der den distalen Endabschnitt des Roboterseine große Anzahl von Malen bewegt in einem Zustand , in dem das Werkzeug zum Messen mit dem Werkobjekt in Berührung ist. Wenn ein solcher Messvorgang eine große Anzahl von Malen ausgeführt wird, werden die Betriebszeiten länger, was ein Problem der aus dem Stand .
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der oben erwähnten Umstände. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Roboter bereitzustellen, der fähig ist, die oben genannten Probleme zu überwinden und die Stellung eines Werkzeugs bezüglich eines Werkobjekts präzis zu steuern, ohne die Betriebszeiten unnötig zu verlängern.
Um das oben erwähnten Problem zu lösen, wendet die vorliegende Erfindung die folgenden Mittel an.
Ein Roboter gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen Arm; einen Kraftsensor, der an einem distalen Endabschnitt des Arms angebracht ist; ein Werkzeug oder ein Tragelement zum Tragen des Werkzeugs, das an dem Kraftsensor befestigt ist; eine Mehrzahl vorragender Abschnitte zum Erfassen von Stellung, die von dem Werkzeug oder dem Tragelement vorragen; und eine Steuervorrichtung auf, die eine Situation, in der alle der vorstehenden Abschnitte mit einem Werkobjekt in Berührung sind, auf dem das Werkzeug vorbestimmte Arbeit ausführt, basierend auf erfassten Werten des Kraftsensors bestimmt.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt bestimmt die Steuervorrichtung eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte mit dem Werkobjekt in Berührung gekommen sind, auf der Basis der erfassten Werte des Kraftsensors. Die Tatsache, dass alle der vorragenden Abschnitte mit dem Werkobjekt in Berührung kommen, bedeutet hingegen, dass das Werkzeug in vorbestimmter Stellung bezüglich des Werkobjekts ist. Die oben stehende Konfiguration ist folglich für präzises Steuern der Stellung des Werkzeugs bezüglich des Werkobjekts nützlich.
Da die Mehrzahl der vorragenden Abschnitte verwendet wird, ist es auch möglich zu bestimmen, dass das Werkzeug in der vorbestimmten Stellung bezüglich des Werkobjekts nicht nur ist, wenn die Oberfläche des Werkobjekts eine flache Oberfläche ist, sondern auch, wenn seine Oberfläche eine gewölbte Oberfläche, eine Oberfläche mit Unebenheit und dergleichen ist.
Bei dem oben stehenden Aspekt bestimmt die Steuervorrichtung bevorzugt eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte mit dem Werkobjekt in Berührung sind, indem eine Singularität verwendet wird, die beim Wechsel in den erfassten Werten des Kraftsensors in einem Zustand auftritt, in dem die Stellung des Werkzeugs oder des Tragelements gewechselt wird.
Da diese Konfiguration die Singularität verwendet, die bei dem Wechsel in den erfassten Werten des Kraftsensors auftritt, kann die Stellung des Werkzeugs präzis durch Verwenden einer einfachen Struktur eingestellt werden.
Bei dem oben stehenden Aspekt ist das Werkzeug bevorzugt ein Messwerkzeug vom Typ mit Berührung, das eine vorbestimmt die Messung in einem Zustand ausführt, in dem das Werkzeug mit dem Werkobjekt in Berührung ist.
Bei dieser Art von Messwerkzeug ist es oft der Fall, dass Messwerte als Reaktion auf Stellung des Werkzeugs bezüglich des Werkobjekts variieren. Die oben stehende Konfiguration, die fähig ist, die Stellung des Werkzeugs präzis einzustellen, verbessert folglich die Präzision der Messung, die unter Verwenden des Werkzeugs ausgeführt wird.
Bei dem oben stehenden Aspekt ragt bevorzugt die Mehrzahl vorragender Abschnitte von dem Tragelement in eine vorbestimmt die Richtung vor, wobei ein Endabschnitt des Werkzeugs, der eine vorbestimmte Arbeit ausführt, von dem Tragelement in die vorbestimmte Richtung vorragt, und die Steuervorrichtung bestimmt eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte und der eine Endabschnitt des Werkzeugs mit dem Werkobjekt in Berührung sind, basierend auf den erfassten Werten des Kraftsensors.
Bei dem oben stehenden Aspekt ist es auch möglich zu erfassen, dass die vorragenden Abschnitte und der eine Endabschnitt des Werkzeugs mit dem Werkobjekt in Berührung kommen, indem die Singularität verwendet wird, die bei dem Wechsel in den erfassten Werten des Kraftsensors auftritt, was präzises Einstellen der Stellung des Werkzeugs bezüglich des Werkobjekts ermöglicht.
Bei dem oben stehenden Aspekt ragen bevorzugt drei der vorragenden Abschnitte von dem Werkzeug oder dem Tragelement vor, und eine zentrale Achsenlinie eines Handgelenkflanschs des Roboters verläuft nicht durch ein Dreieck, das durch Verbinden distaler Enden der drei vorragenden Abschnitte gebildet wird.
Durch Verwenden der oben stehenden Konfiguration ist es wahrscheinlicher, dass eine Singularität, die bei einem Wechsel des Drehmoments auftritt, und die von dem Kraftsensor erfasst wird, signifikant erscheint.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Stellung eines Werkzeugs bezüglich von Werkobjekten präzis zu steuern, ohne notwendigerweise die Betriebszeiten zu verlängern.

1 ist ein Diagramm, das eine schematische Struktur eines Roboters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine schematische Ansicht eines distalen Endabschnitts eines Arms des Roboters dieser Ausführungsform.
3 ist eine ungefähre Vorderansicht des distalen Endabschnitts des Roboters und eines Werkzeugs dieser Ausführungsform.
4 ist eine ungefähre Vorderansicht, die ein modifiziertes Beispiel eines Tragelements des Werkzeugs dieser Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Blockschaltbild einer Steuereinheit des Roboters dieser Ausführungsform.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess der Steuereinheit dieser Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das einen Berührungszustand der vorragenden Abschnitte dieser Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen den vorragenden Abschnitten und einer zentralen Achsenlinie dieser Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess einer Steuereinheit eines Roboters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein geändertes Beispiel der vorragenden Abschnitte der ersten und zweiten Ausführungsform zeigt.

Ein Roboter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, weist der Roboter 1 gemäß dieser Ausführungsform einen Arm 10, eine Steuereinheit 20, einen Kraftsensor 30, der an einem distalen Endabschnitt des Arms 10 angebracht ist, ein Tragelement 40, das an dem Kraftsensor 30 angebracht ist, und ein Werkzeug 50, das an dem Tragelement 40 angebracht ist, auf.
Bei dieser Ausführungsform ist das Werkzeug 50 ein Messwerkzeug vom Typ mit Berührung, das Werkzeug 50 kann jedoch ein Messwerkzeug vom Typ ohne Berührung, andere Arten von Werkzeugen und dergleichen sein. Das Werkzeug vom Typ mit Berührung verweist auf ein Dickenmessgerät, eine Vorrichtung zur internen Inspektion, die Ultraschallwellen verwendet, eine Härtemessvorrichtung und dergleichen. Das Messwerkzeug vom Typ ohne Berührung verweist auf ein Thermometer vom Typ ohne Berührung, eine Kamera für Nahaufnahmen und dergleichen. Beispiele der anderen Arten von Werkzeugen sind Verarbeitungswerkzeug, ein Werkzeug zum Zusammenfügen und dergleichen. Beispiele des Verarbeitungswerkzeugs sind ein Bohrwerkzeug, wie ein elektrischer Bohrer und dergleichen, ein Schraubenbildungswerkzeug, das einen Gewindebohrer an seinem distalen Ende aufweist, ein elektrisches Polierwerkzeug, ein Lackierwerkzeug, wie eine Farbspritzpistole und dergleichen, ein Schweißwerkzeug, wie eine Servo-Schweißpistole und dergleichen usw. Beispiele des Werkzeugs zum Zusammenfügen weisen einen elektrischen Schraubendreher, ein Werkzeug, das einen Stift hält und ihn in eine Bohrung einfügt und dergleichen auf.
Der Arm 10 weist eine Mehrzahl von Armelementen und Gelenken auf. Der Arm 10 weist auch eine Mehrzahl von Servomotoren 11 auf, um jeweils die Mehrzahl von Gelenken anzutreiben (siehe 5). Als die Servomotoren 11 kann jede Art von Servomotoren verwendet werden, wie ein Drehmotor, ein linearer Motor und dergleichen. Jeder der Servomotoren 11 weist eine Betriebspositionserfassungsvorrichtung auf, die zum Erfassen einer Betriebsposition und Betriebsdrehzahl des Servomotors 11 dient, und ein Beispiel der Betriebspositionserfassungsvorrichtung ist ein Codierer. Erfasste Werte der Betriebspositionserfassungsvorrichtungen werden zu der Steuereinheit 20 übertragen.
Der Kraftsensor 30 ist ein bekannter sechsachsiger Sensor. Wie in 1 gezeigt, ist der Kraftsensor 30 an einem Handgelenkflansch 12 des Arms 10 befestigt. Wie in 3 gezeigt, ist auch eine Richtung, zu der sich eine Z-Achse des Kraftsensors erstreckt, parallel zu einer Richtung, zu der sich eine zentrale Achsenlinie CL des Handgelenkflanschs 12 des Arms 10 erstreckt. Bei dieser Ausführungsform entspricht eine zentrale Achsenlinie des Kraftsensors 30 der zentralen Achsenlinie CL des Handgelenkflanschs 12 des Arms 10. In der folgenden Beschreibung kann auf eine X-Achsenrichtung, eine Y-Achsenrichtung und eine Z-Achsenrichtung des Kraftsensors 30, die in 3 gezeigt sind, einfach als eine X-Achsenrichtung, eine Y-Achsenrichtung und eine Z-Achsenrichtung verwiesen werden.
Der Kraftsensor 30 erfasst Kraft in die Z-Achsenrichtung, Kraft in die X-Achsenrichtung und Kraft in die Y-Achsenrichtung, wobei die Kräfte an einen Flansch 31 des Kraftsensors 30 angelegt werden. Der Flansch 31 ist auch ein elementbefestigter Abschnitt, an dem ein Element angebracht ist. Zusätzlich erfasst der Kraftsensor 30 auch Drehmoment um die Z-Achse, Drehmoment um die X-Achse und Drehmoment um die Y-Achse, das an den Flansch 31 angelegt wird.
Das Tragelement 40 ist ein Element zum Tragen des Werkzeugs 50. Das Tragelement 40 weist einen Tragelementkörper 41, eine lineare Führung 40, die an dem Tragelementkörper 41 befestigt ist, und einen Werkzeughalter 43, der von der linearen Führung 42 getragen wird, auf.
Der Tragelementkörper 41 weist einen Anbringungsabschnitt 41a auf, der an dem Flansch 31 des Kraftsensors 30 mittels eines Bolzens und dergleichen, der in den Figuren nicht gezeigt ist, befestigt ist, einen Mittenabschnitt 41b, der von dem Anbringungsabschnitt 41a getragen wird, und einen distalen Endabschnitt 41c, der von dem Mittenabschnitt 41b getragen wird.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Ende des Mittenabschnitts 41b in eine Z-Achsenrichtung an dem Anbringungsabschnitt 41a befestigt, und das andere Ende des Mittenabschnitts 41b in die Z-Achsenrichtung ist an dem distalen Endabschnitt 41c befestigt.
Der distale Endabschnitt 41c ist zum Beispiel ein plattenähnliches Element. Eine durchgehende Bohrung 41d wird an dem distalen Endabschnitt 41c bereitgestellt, und die durchgehende Bohrung 41d dringt in den distalen Endabschnitt 41c entlang der Z-Achsenrichtung ein.
Eine Schiene 42a der linearen Führung 42 ist an dem Mittenabschnitt 41b befestigt, und eine Längsrichtung der Schiene 42a ist zu der Z-Achse parallel. Eine Gleitvorrichtung 42b ist an der Schiene 42a befestigt, und die Gleitvorrichtung 42b ist entlang der Schiene 42a in die Z-Achsenrichtung bewegbar.
Der Werkzeughalter 43 ist an dem Gleitelement 42b befestigt, und das Werkzeug 50 wird von dem Werkzeughalter 43 getragen. Das Werkzeug 50 und der Werkzeughalter 43 sind folglich entlang der Schiene 42a in die Z-Achsenrichtung bewegbar. Ein Endabschnitt des Werkzeugs 50 in die Z-Achsenrichtung, der von dem Werkzeughalter 43 getragen wird, wird in die durchgehende Bohrung 41d eingefügt. Hier wird an dem einen Endabschnitt des Werkzeugs 50 in die Z-Achsenrichtung ein Prüfkopf 51 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Distanz zwischen dem einen Ende des Werkzeugs 50 in die Z-Achsenrichtung und dem Kraftsensor 30 größer als zwischen dem anderen Ende des Werkzeugs 50 in die Z-Achsenrichtung und dem Kraftsensor 30. Hier ist der Prüfkopf 51 an dem einen Ende des Werkzeugs 50 vorgesehen.
Das Werkzeug 50 ist daher bezüglich des distalen Endabschnitts 41c in die Z-Achsenrichtung bewegbar. Und der Endabschnitt des Werkzeugs 50, an dem der Prüfkopf 51 vorgesehen ist, ragt von einer Oberfläche des distalen Endabschnitts 41c in eine Stärkenrichtung vor, und eine Distanz zwischen der einen Oberfläche in die Stärkenrichtung und dem Kraftsensor 30 ist größer als die zwischen der anderen Oberfläche in die Stärkenrichtung und dem Kraftsensor 30. Der eine Endabschnitt des Werkzeugs 50 ragt daher bezüglich des distalen Endabschnitts 41c zu einer Richtung vor, die von dem Kraftsensor 30 beabstandet ist.
Darüber hinaus weist das Tragelement 40 ein Vorspannelement 44, wie eine Feder und dergleichen (siehe 2) auf. Ein Ende des Vorspannelements 44 ist an dem Werkzeughalter 43 befestigt, und das andere Ende des Vorspannelements 44 ist an dem distalen Endabschnitt 41c befestigt. Der Werkzeughalter 43 wird von dem Vorspannelement 44 mit Energie versorgt, und seine Vorspannrichtung ist eine Richtung zu einer entfernten Seite von dem Kraftsensor 30.
Eine Mehrzahl vorragender Abschnitte 45, 46, 47 ist in dem distalen Endabschnitt 41c vorgesehen (siehe 2). Jeder der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 ist ein vorragender Abschnitt zum Erfassen von Stellung. Bei dieser Ausführungsform werden die drei vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 in dem distalen Endabschnitt 41c vorgesehen. Und jeder der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 ragt von einer Oberfläche des distalen Endabschnitts 41c zu einer Richtung vor, die von dem Kraftsensor 30 beabstandet ist. Jeder der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 ragt daher bezüglich der einen Oberfläche des distalen Endabschnitts 41c zu der Z-Achsenrichtung vor.
Distale Endabschnitte 45a, 46a, 47a der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 bestehen aus Kunststoffmaterial (siehe 2). Wie in 3 gezeigt, wenn alle der distalen Enden der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit einer Oberfläche eines Werkobjekts O in Berührung kommen, wird die Stellung des Werkzeugs 50 eine Stellung, die zum Ausführen eines vorbestimmten Vorgangs bezüglich des Werkobjekts O geeignet ist. Als ein Beispiel ist die Oberfläche des Werkobjekts O eine flache Oberfläche, eine gewölbte Oberfläche, die eine im Wesentlichen gleichmäßige Wölbung aufweist, eine gewölbte Oberfläche, die eine relativ große Wölbung aufweist, eine Oberfläche mit Unebenheit, die kleiner ist als eine vorragende Menge des Vorsprungabschnitts 45 und dergleichen.
Die Positionen der Mehrzahl vorragender Abschnitte 45, 46, 47 sind voneinander in eine Richtung beabstandet, die zu der Z-Achse orthogonal ist. Die Distanz, die zwischen den distalen Enden der vorragenden Abschnitte 45, 6 40, 47 zueinander in die Richtung orthogonal zu der Z-Achse liegt, beträgt bevorzugt mehr als 1 cm, und es wird weiter bevorzugt, dass die Distanz davon mehr beträgt als 2 cm.
Bei dieser Ausführungsform sind die zwei vorragenden Abschnitte 45, 46 in die Y-Achsenrichtung ausgerichtet, und der andere vorragende Abschnitt 47 ist an einer Position platziert, die bezüglich der vorragenden Abschnitte 45, 46 von der X-Richtung beabstandet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist das Werkzeug 50 vom Typ mit Berührung ein Messwerkzeug. In die Z-Achsenrichtung ist daher die Distanz zwischen Positionen des einen Endes des Werkzeugs 50 und dem Kraftsensor 30 weiter beabstandet als die Zwischenpositionen der distalen Enden der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 und des Kraftsensors 30. Wie in 3 gezeigt, wenn alle der distalen Enden der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit der Oberfläche des Werkobjekts O in Berührung kommen, bewegt sich das Werkzeug 50, in dem es sich der Vorspannkraft des Vorspannelements 44 widersetzt, um sich zu der Z-Achsenrichtung zu bewegen.
Wie in 4 gezeigt, kann auch der Werkzeughalter 43 an dem Mittenabschnitt 41b oder dem distalen Endabschnitt 41c befestigt werden, und das Werkzeug 50 kann fähig sein, sich der Vorspannkraft des Vorspannelements 44, wie der Feder oder dergleichen, in die Z-Achsenrichtung widersetzend zu bewegen. Auch in diesem Fall, wenn alle der distalen Enden der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit der Oberfläche des Werkobjekts O in Berührung kommen, ist die Stellung des Werkzeugs 50 die Stellung, die zum Ausführen des vorbestimmten Vorgangs an dem Werkobjekts O geeignet ist.
Wie in 5 gezeigt, weist die Steuereinheit 20 eine Steuervorrichtung 21 auf, die einen Prozessor und dergleichen, ein Display 22, eine Speichereinheit 23, die einen nichtflüchtigen Speicher, einen ROM, einen Rahmen und dergleichen aufweist, eine Eingabevorrichtung 24, die eine Tastatur, ein Touchpanel, ein Programmierhandgerät und dergleichen, und eine Übertragungs- und Empfangseinheit 25 zum Übertragen und Empfangen von Signalen aufweist. Die Eingabevorrichtung 24 und die Übertragungs- und Empfangseinheit 25 funktionieren als eine Eingabeeinheit. Die Steuereinheit 20 ist mit dem Kraftsensor 30 und den ServoSteuervorrichtungen 11a der Servomotoren 11 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit 20 eine Robotersteuereinheit, die Bewegungen des Roboters 1 steuert. Hingegen kann die Steuereinheit 20 eine Steuereinheit sein, die innerhalb der Robotersteuereinheit oder außerhalb der Robotersteuereinheit vorgesehen ist, und die die oben beschriebene Konfiguration aufweist.
Ein Systemprogramm 23a ist in der Speichereinheit 23 gespeichert und das Systemprogramm 23a stellt eine grundlegende Funktion der Steuereinheit 20 bereit. Es ist auch ein Betriebsprogramm 23b in der Speichereinheit 23 gespeichert. Ein Werkzeugstellungsteuerprogramm 23c, ein Messprogramm 23d und ein Betriebseinstellprogramm 23e, das das Betriebsprogramm 23b einstellt und zurückstellt, sind in der Speichereinheit 23 gespeichert. Das Betriebsprogramm 23b ist eine Reihe von Steuerbefehlen, die den Roboter 1 im Zeitpunkt des Ausführens einer vorbestimmten Arbeit unter Verwenden des Werkzeugs 50 steuert.
Bei dieser Ausführungsform sendet die Steuervorrichtung 21 Steuerbefehle zu den Servosteuervorrichtungen 11a der Servomotoren 11 auf der Basis des Betriebsprogramms 23b. Dadurch, um die vorbestimmte Arbeit auszuführen, wechselt der Roboter 1 eine Position und Stellung des Werkzeugs 50 in Übereinstimmung mit dem Betriebsprogramm 23b.
Bei dieser Ausführungsform wird die Folienstärke an der Oberfläche des Werkobjekts O an einer Mehrzahl von Messpositionen von dem Werkzeug 50 gemessen. Man kann auch sagen, dass die Messposition eine Arbeitsposition ist, an der das Werkzeug 50 den Vorgang ausführt. Bei dieser Ausführungsform ist auch eine Größe des Werkobjekts O groß, und daher ist es nicht möglich, Unregelmäßigkeit der Form des Werkobjekts O zu ignorieren. Aus diesem Grund gibt es einen Fall, in dem das Werkzeug 50 nicht in geeigneter Stellung bezüglich der Oberfläche des Werkobjekts O ist, wenn das Werkzeug 50 an jeder der Messpositionen platziert ist, so dass die Position und die Stellung des Werkzeugs 50 die Position und die Stellung sein sollen, die durch das Betriebsprogramm 23b eingestellt wurde.
Ein solcher Umstand tritt auch auf, wenn die Einstellung des Betriebsprogramms 23b nicht präzis ausgeführt wird. Es ist sehr zeitaufwändig, das Betriebsprogramm 23b präzis einzustellen. Es ist zum Beispiel sehr zeitaufwändig, das Betriebsprogramm 23b einzustellen, bei dem die Stellung des Werkzeugs 50 an jeder der Messpositionen präzis eingestellt werden muss. Umgekehrt ist der unten beschriebene Prozess nützlich, wenn ein Ausmaß der Unregelmäßigkeit der Form der Werkobjekte O groß ist, und er ist auch zum Ausführen des Einstellens des Betriebsprogramms 23b in einer kurzen Zeitspanne nützlich. Darüber hinaus, wenn die Arbeitsposition auf der Oberfläche der Werkobjekte O markiert ist, so dass das Werkzeug 50 an der Arbeitsposition unter Verwenden eines Sichtsystems platziert werden soll, kann die Stellung des Werkzeugs 50 auch präzis unter Verwenden des unten beschriebenen Prozesses eingestellt werden.
Unter solchen Umständen führt die Steuervorrichtung 21 den unten beschriebenen Prozess auf der Basis des Betriebsprogramms 23b, des Werkzeugstellungssteuerprogramms 23c, des Messprogramms 23d und des Betriebseinstellprogramms 23e aus. Der unten beschriebene Prozess ist in einem Ablaufdiagramm der 6 gezeigt.
Zunächst, wenn die Steuervorrichtung 21 ein Startsignal empfängt, das unter Verwenden der Eingabevorrichtung 24, der Übertragungs- und Empfangseinheit 25 und dergleichen eingegeben wird (Schritt S1-1), sendet die Steuervorrichtung Steuerbefehle, die auf dem Betriebsprogramm 23b basieren, zu den Servosteuervorrichtungen 11a (Schritt S1-2). Dadurch arbeitet der Arm 10 auf der Basis des Betriebsprogramms 23b, und das Werkzeug 50 wird an einer vorbestimmten Messposition aufgrund des Betriebs des Arms 10 platziert.
In diesem Zeitpunkt, auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramms 23c, bewegt die Steuervorrichtung 21 den distalen Endabschnitt des Arms 10 in die Z-Achsenrichtung, so dass erfasste Kraftwerte in die Z-Achsenrichtung, die von dem Kraftsensor 30 erfasst werden, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu liegen kommen (Schritt S1-3). In diesem Zeitpunkt, wie zum Beispiel in 7 gezeigt, kommt nur der vorragende Abschnitt 45 mit dem Werkobjekt O in Berührung, und der vorragende Abschnitt 46 und der vorragende Abschnitt 47 kommen nicht mit dem Werkobjekt O in Berührung.
Hier sind Positionskoordinaten des Kraftsensors 30 in einem Koordinatensystem des Roboter 1 in der Speichereinheit 23 gespeichert, und Positionskoordinaten jedes der distalen Enden der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 in ²Die Steuervorrichtung 21 bestimmt, welcher vorragende Abschnitt mit dem Werkobjekt O der Mehrzahl von vorragenden Abschnitten 45, 46, 47 in Berührung kommt, indem die Kraft in die Z-Achsenrichtung, das Drehmoment um die Y-Achse das Drehmoment um die X-Achse und dergleichen verwendet werden, die durch den Kraftsensor 30 erfasst werden, auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramms 23c (Schritt S1-4).
Anschließend, auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramms 23c, sendet die Steuervorrichtung 21 Steuerbefehle, die zum Wechseln der Stellung des Werkzeugs 50 und des Tragelements 40 bezüglich des Werkobjekts O dienen, zu Servosteuervorrichtungen 11a, so dass die vorragenden Abschnitte 46, 47, die nicht mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, mit dem Werkobjekt O in Berührung kommen (Schritt S1-5). Bei dieser Ausführungsform sendet die Steuervorrichtung 21 Steuerbefehle, die das Werkzeug 50 in die X-Richtung und/oder die Y-Richtung zu den Servosteuervorrichtungen 11a neigen sollen.
Wenn die vorragenden Abschnitte 46, 47, die nicht mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, mit dem Werkobjekt O durch Neigen des Werkzeugs 50 in Berührung kommen, tritt eine Singularität bei Wechsel der Kraft in die Z-Achsenrichtung, des Drehmoments um die Y-Achse, des Drehmoments um die X-Achse und dergleichen auf, die durch den Kraftsensor 30 erfasst werden. Die Singularität ist zum Beispiel ein Punkt, an dem sich eine Änderungsrate des Drehmoments, die sich als Reaktion auf die Neigung des Werkzeugs 50 ändert, wechselt. Die Steuervorrichtung 21 erfasst eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, unter Verwenden der Singularität auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramms 23c (Schritt S1-6). Die Steuervorrichtung 21 kann auch eine Situation erfassen, in der alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, indem die Positionskoordinaten des distalen Endes jedes der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 und die Kraft in die Z-Achsenrichtung, das Drehmoment um die X-Achse, das Drehmoment um die X-Achse und dergleichen, die durch den Kraftsensor 30 erfasst werden, verwendet werden.
Wenn erfasst wird, dass alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, führt die Steuervorrichtung 21 einen Messprozess unter Verwenden des Werkzeugs 50 auf der Basis des Messprogramms 23d aus (Schritt S1-7). Der Messprozess weist das Speichern gemessener Werte, die von dem Werkzeug 50 gemessen werden, zu der Speichereinheit 23, das Senden davon zu einer vorbestimmten Vorrichtung, das Anzeigen davon unter Verwenden des Displays 22 und dergleichen auf.
Anschließend, auf der Basis des Betriebseinstellprogramms 23e, stellt die Steuervorrichtung 21 einen Teil des Betriebsprogramms 23b, der mit der vorbestimmten Messposition zusammenhängt, unter Verwenden erfasster Werte der Betriebspositionserfassungsvorrichtung jedes der Servomotoren 11 in einem Zeitpunkt zurück, in dem der Messprozess von Schritt S1-7 ausgeführt wird (Schritt S1-8).
Die Steuervorrichtung 21 führt die Schritte S1-2 bis S1-8 wiederholt aus, um die Messung an den anderen Messpositionen auszuführen, bis die Messung der letzten Messposition abgeschlossen ist (Schritt S1-9).
Es ist auch nicht nötig, den Schritt S1-8 in einem Fall auszuführen, in dem das Ausmaß der Unregelmäßigkeit der Form des Werkobjekts O groß ist. Und es ist auch nicht nötig, den Schritt S1-3 in einem Fall auszuführen, in dem ein beliebiger der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O bei Schritt S1-2 in Berührung kommt. Darüber hinaus ist es nicht nötig, den Schritt S1-4 in einem Fall auszuführen, in dem das Bestimmen, das bei Schritt S1-6 erfolgt, allein durch Ausführen des Schritts S1-5 erfolgen kann.
Wie oben beschrieben, bestimmt bei dieser Ausführungsform die Steuervorrichtung 21 eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, auf der Basis der erfassten Werte des Kraftsensors 30. Die Tatsache, dass alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung kommen, bedeutet hingegen, dass das Werkzeug 50 in vorbestimmter Stellung bezüglich des Werkobjekts O ist. Die oben stehende Konfiguration ist folglich für präzises Steuern der Stellung des Werkzeugs 50 bezüglich des Werkobjekts O nützlich.
Zusätzlich, da die Mehrzahl der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 verwendet wird, ist es möglich zu bestimmen, dass das Werkzeug 50 in der vorbestimmten Stellung bezüglich des Werkobjekts O nicht nur ist, wenn die Oberfläche des Werkobjekts O eine flache Oberfläche ist, sondern auch, wenn seine Oberfläche eine gewölbte Oberfläche, eine Oberfläche mit Unregelmäßigkeiten und dergleichen ist.
Bei dem oben stehenden Aspekt bestimmt die Steuervorrichtung 21 bevorzugt eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, indem eine Singularität verwendet wird, die beim Wechsel der erfassten Werte des Kraftsensors 30 in einem Zustand auftritt, in dem die Stellung des Werkzeugs 50 oder des Tragelements 40 gewechselt wird. Da die Singularität, die bei dem Wechsel in den erfassten Werten des Kraftsensors 30 auftritt, verwendet wird, ist es möglich, die Einstellung der Stellung des Werkzeugs 50 präzis unter Verwenden einer einfachen Struktur auszuführen.
Und bei dieser Ausführungsform ist das Werkzeug 50 ein Messwerkzeug vom Typ mit Berührung, das vorbestimmte Messung in einem Zustand ausführt, in dem das Werkzeug 50 mit dem Werkobjekt O in Berührung kommt. Bei dieser Art von Messwerkzeug ist es oft der Fall, dass die Messwerte als Reaktion auf die Stellung des Werkzeugs bezüglich des Werkobjekts O variieren. Die oben stehende Konfiguration, die fähig ist, die Stellung des Werkzeugs 50 präzis einzustellen, verbessert folglich die Präzision der Messung, die unter Verwenden des Werkzeugs 50 ausgeführt wird.
Weiter geht bei dieser Ausführungsform, wie in 8 gezeigt, die zentrale Achsenlinie CL des Handgelenkflanschs 12 des Roboters 1 nicht durch das Dreieck, das durch Verbinden der distalen Enden der drei vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 gebildet wird. Das Dreieck ist mit den schraffierten Linien in 8 gezeigt. Durch Verwenden dieser Konfiguration kann die Singularität bei einem Wechsel des Drehmoments, der durch den Kraftsensor 30 erfasst wird, signifikant erscheinen.
Sogar in einem Fall, in dem die zentrale Achsenlinie CL durch das Dreieck, das durch Verbinden der distalen Enden der drei vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 gebildet wird, durchgeht, kann ein Effekt, der gleich oder ähnlich den oben beschriebenen ist, erhalten werden.
Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform auch möglich, den vorragenden Abschnitt 47 wegzulassen, und den einen Endabschnitt des Werkzeugs 50 an Stelle des vorragenden Abschnitts 47 zu verwenden. In diesem Fall wird das Werkzeug 50 zum Beispiel an dem Tragelement 40 befestigt, und das Werkzeug 50 bewegt sich nicht bezüglich des Tragelements 40 in die Z-Achsenrichtung. Sogar bei dieser Konfiguration ist es bei Schritt S1-6 möglich, zu erfassen, dass die vorragenden Abschnitte 45, 46 und der eine Endabschnitt des Werkzeug 50 mit dem Werkobjekt O in Berührung kommen, indem die Singularität verwendet wird, die bei dem Wechsel in den erfassten Werten des Kraftsensors 30 aufgetreten ist. Und bei Schritt S1-7 ist es möglich, den Messprozess mittels des Werkzeugs 50 auszuführen, wenn die Berührung erfasst wird. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Stellung des Werkzeugs 50 bezüglich des Werkobjekts O präzis einzustellen.
Ein Roboter 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform werden Bauteile, die mit denjenigen der vorhergehenden Ausführungsform identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung der Konfigurationen und Prozesse, die identisch oder ähnlich denjenigen in der vorhergehenden Ausführungsform sind, werden weggelassen. Es ist auch möglich, an die zweite Ausführungsform eine Änderung anzuwenden, die ähnlich dem Fall bei der vorhergehenden Ausführungsform ist. Das Werkzeug 50 kann zum Beispiel durch andere Arten von Werkzeugen, wie einen elektrischen Antrieb und dergleichen ersetzt werden, die Steuereinheit 20 kann außerhalb des der Roboter-Steuervorrichtung vorgesehen werden, und dergleichen.
Bei der zweiten Ausführungsform wird das Werkzeug 50 nicht von dem Tragelement 40 getragen, und die Steuervorrichtung 21 führt einen Prozess zum Einstellen oder Zurückstellen des Betriebsprogramms 23b aus. Die Steuervorrichtung kann auch das Betriebsprogramm 23b in einem Zustand, in dem das Werkzeug 50 von dem Tragelement 40 getragen wird, einstellen und zurücksetzen. Und bei der zweiten Ausführungsform ist ein vorläufiges Betriebsprogramm, das das Werkzeug 50 an der Arbeitsposition platziert, in der Speichereinheit 23 gespeichert. Zu bemerken ist, dass der oben beschriebene Prozess insbesondere nützlich ist, wenn ein Ausmaß der Unregelmäßigkeit der Form des Werkobjekts O klein ist.
Die Steuervorrichtung 21 führt den unten beschriebenen Prozess auf der Basis des vorläufigen Betriebsprogramms, des Werkzeugstellungssteuerprogramms 23c und des Betriebseinstellprogramms 23e aus. Der unten beschriebene Prozess ist in einem Ablaufdiagramm der 9 gezeigt.
Zunächst, wenn die Steuervorrichtung 21 das Startsignal empfängt, das unter Verwenden der Eingabevorrichtung 24, der Übertragungs- und Empfangseinheit 25 und dergleichen eingegeben wird (Schritt S2-1), sendet die Steuervorrichtung 21 Steuerbefehle, die auf dem vorläufigen Betriebsprogramm basieren, zu den Servosteuervorrichtungen 11a (Schritt S2-2). Dadurch arbeitet der Arm 10 auf der Basis des vorläufigen Betriebsprogramms, und das Werkzeug 40, das zum Tragen des Werkzeugs 50 dient, wird an einer vorbestimmten Messposition aufgrund des Betriebs des Arms 10 platziert. Bei Schritt S2-2 kann auch ein Bediener manuell das Tragelement 40 an der vorbestimmten Arbeitsposition unter Verwenden eines manuellen Lehrmodus platzieren. Und der Bediener kann auch das Tragelement 40 an der vorbestimmten Arbeitsposition unter Verwenden der Eingabevorrichtung 24 platzieren.
Wenn der Schritt S2-2 ausgeführt wird, bewegt die Steuervorrichtung 21 auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramm 23c den distalen Endabschnitt des Arms 10 in die Z-Achsenrichtung, so dass die erfassten Werte der Kraft in die Z-Achsenrichtung, die von dem Kraftsensor 30 erfasst werden, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu liegen kommen (Schritt S2-3). In diesem Zeitpunkt, ähnlich wie zum Beispiel bei dem Fall in der ersten Ausführungsform, kommt nur der vorragende Abschnitt 45 mit dem Werkobjekt O in Berührung, und der vorragende Abschnitt 46 und der vorragende Abschnitt 47 kommen nicht mit dem Werkobjekt O in Berührung.
Nächstfolgend bestimmt die Steuervorrichtung 21, welcher vorragende Abschnitt mit dem Werkobjekt O unter der Mehrzahl von vorragenden Abschnitten 45, 46, 47 in Berührung kommt, indem die Kraft in die Z-Achsenrichtung, das Drehmoment um die Y-Achse das Drehmoment um die X-Achse und dergleichen verwendet werden, die durch den Kraftsensor 30 erfasst werden, auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramms 23c (Schritt S2-4) .
Anschließend, auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramms 23c, sendet die Steuervorrichtung 21 Steuerbefehle, die die Stellung des Werkzeugs 50 des Tragelements 40 bezüglich des Werkobjekts O wechseln, zu Servosteuervorrichtungen 11a, so dass die vorragenden Abschnitte 46, 47, die nicht mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, mit dem Werkobjekt O in Berührung kommen (Schritt S2-5) .
Wenn die vorragenden Abschnitte 46, 47, die nicht mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, mit dem Werkobjekt O durch Neigen des Tragelements 40 in Berührung kommen, tritt die Singularität in den Änderungen in der Kraft in die Z-Achsenrichtung, des Drehmoments um die Y-Achse, des Drehmoments um die X-Achse und dergleichen auf, die durch den Kraftsensor 30 erfasst werden. Die Steuervorrichtung 21 erfasst eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, unter Verwenden der Singularität auf der Basis des Werkzeugstellungsteuerprogramms 23c (Schritt S2-6).
Wenn erfasst wird, dass alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, stellt die Steuervorrichtung 21 auf der Basis des Betriebseinstellungsprogramms 23e den Teil des vorbestimmten Betriebsprogramms 23b ein, der sich mit der vorbestimmten Arbeitsposition befasst, indem die erfassten Werte der Arbeitspositionserfassungsvorrichtung jedes der Servomotoren 11 an einem Zeitpunkt verwendet werden, wenn das Erfassen bei Schritt S2-6 ausgeführt wird (Schritt S2-7).
Die Steuervorrichtung 21 führt die Schritte S2-2 bis S 2-7 wiederholt aus, um Einstellungen der anderen Arbeitspositionen auszuführen, bis die Einstellung der letzten Arbeitsposition abgeschlossen ist (Schritt S2-8). Dadurch wird das Betriebsprogramm 23b unter Verwenden des vorläufigen Betriebsprogramms eingestellt. Wenn das Betriebsprogramm 23b an Stelle des vorläufigen Betriebsprogramms bei dem oben beschriebenen Prozess verwendet wird, wird auch das Betriebsprogramm 23b durch den oben beschriebenen Prozess zurückgestellt.
Und es ist auch nicht nötig, den Schritt S2-3 in einem Fall auszuführen, in dem ein beliebiger der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O bei Schritt S2-2 in Berührung kommt. Darüber hinaus ist es nicht nötig, den Schritt S2-4 in einem Fall auszuführen, in dem das Bestimmen, das bei Schritt S2-6 erfolgt, allein durch Ausführen des Schritts S2-5 erfolgen kann.
Wie oben beschrieben, bestimmt bei dieser Ausführungsform die Steuervorrichtung 21 eine Situation, in der alle der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung gekommen sind, auf der Basis der erfassten Werte des Kraftsensors 30. Die Tatsache, dass alle der Mehrzahl der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 mit dem Werkobjekt O in Berührung kommen, bedeutet hingegen, dass das Werkzeug 50 in vorbestimmter Stellung bezüglich des Werkobjekts O ist. Die oben stehende Konfiguration ist folglich für präzises Steuern der Stellung des Werkzeugs 50 bezüglich des Werkobjekts O nützlich.
Darüber hinaus ragen bei den zweiten Ausführungsformen die vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 bezüglich des Tragelements 40 in die Z-Achsenrichtung vor, die vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 können jedoch bezüglich des Tragelements in die X-Achsenrichtung oder die Y-Achsenrichtung vorragen. In diesem Fall ragt der eine Endabschnitt des Werkzeugs 50 auch von dem Tragelement 40 in die X-Achsenrichtung oder die Y-Achsenrichtung vor.
Darüber hinaus kann bei der ersten und zweiten Ausführungsform das Werkzeug 50 selbst an dem Flansch 31 des Kraftsensors 30 befestigt sein. In diesem Fall ist es nicht nötig, das Tragelement 40 bereitzustellen. Und es ist auch möglich, den distalen Endabschnitt 41c an dem Werkzeug 50 auf eine Art, die in 4 gezeigt ist, anzubringen, und vorragende Abschnitte 45, 46, 47, die denjenigen der ersten und zweiten Ausführungsform ähnlich sind, an dem distalen Endabschnitt 41c bereitzustellen. In diesem Fall kann auch derselbe Effekt wie oben beschrieben erhalten werden.
Weiter ist der Kraftsensor 30 bei der ersten und zweiten Ausführungsform ein sechsachsiger Sensor, der Kraftsensor 30 kann jedoch ein beliebiger Sensor sein, solange der Sensor erfassen kann, welcher vorragende Abschnitt mit dem Arbeitsobjekt O unter den vorragenden Abschnitten 45, 46, 47 in Berührung kommt, wie es der Fall bei dem Schritt S1-6 und dem Schritt S2-6 ist.
Und bei der ersten und zweiten Ausführungsform kann jeder der vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 an dem distalen Endabschnitt 41 über das Vorspannelement, wie eine Feder und dergleichen, angebracht werden. Auch in diesem Fall kann derselbe Effekt wie oben beschrieben erhalten werden.
Bei der ersten und zweiten Ausführungsform werden auch die drei vorragenden Abschnitte 45, 46, 47 vorgesehen, es ist jedoch möglich, die Singularität, die in Schritt S1-6 und Schritt S2-6 beschrieben ist, unter Verwenden nur der zwei vorragenden Abschnitte 45, 46 zu erfassen. Das heißt, dass bei der ersten und zweiten Ausführungsform in einem Fall, in dem die Neigung des Werkzeugs 50 um die Y-Achse kein Problem wird, und wenn die Singularität, die in Schritt S1-6 und Schritt S2-6 beschrieben ist, unter Verwenden der vorragenden Abschnitte 45, 46 erfasst wird, die Stellung des Werkzeugs um die X-Achse eingestellt wird.
Zusätzlich können bei der ersten und zweiten Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, der vorragende Abschnitt 45 und der vorragende Abschnitt 46 vorragende Abschnitte sein, die auf beiden Endseiten eines konvexen Abschnitts, der in die Y-Richtung lang ist, gebildet werden. In diesem Fall kann auch derselbe Effekt wie oben beschrieben erhalten werden.
Bezugszeichenliste

1: Roboter
10: Arm
11: Servomotor
11a: Servosteuervorrichtung
12: Handgelenkflansch
20: Steuereinheit
21: Steuervorrichtung
22: Display
23: Speichereinheit
23a: Systemprogramm
23b: Betriebsprogramm
23c: Werkzeugstellungsteuerprogramm
23d: Messprogramm
23e: Betriebseinstellprogramm
24: Eingabevorrichtung
25: Übertragungs- und Sendeeinheit
30: Kraftsensor
31: Flansch
40: Tragelement
41: Tragelementkörper
41a: Anbringungsabschnitt
41b: Mittenabschnitt
41c: distaler Endabschnitt
41d: durchgehende Bohrung
42: lineare Führung
43: Werkzeughalter
44: Werkzeughalter
45, 46, 47: vorragende Abschnitte
45a, 46a, 47a: distale Endabschnitte
50: Werkzeug
51: Prüfkopf
CL: zentrale Achsenlinie
O: Werkobjekt

Claims

Roboter (1), der Folgendes umfasst: einen Arm (10); einen Kraftsensor, der an einem distalen Endabschnitt (41c) des Arms (10) angebracht ist; ein Werkzeug (50) oder ein Tragelement (40) zum Tragen des Werkzeugs (50), das an dem Kraftsensor angebracht ist; eine Mehrzahl vorragender Abschnitte (45, 46, 47) zum Erfassen von Stellung, die von dem Werkzeug (50) oder dem Tragelement (40) vorragen; und eine Steuervorrichtung (21), die eine Situation bestimmt, in der alle der vorragenden Abschnitte (45, 46, 47) mit einem Werkobjekt (O) in Berührung sind, auf dem das Werkzeug (50) vorbestimmte Arbeit basierend auf den erfassten Werten des Kraftsensors ausführt.
Roboter (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (21) eine Situation bestimmt, in der alle der vorragenden Abschnitte (45, 46, 47) mit dem Werkobjekts (O) in Berührung sind, unter Verwenden einer Singularität, die beim Wechseln in den erfassten Werten des Kraftsensors in einem Zustand auftritt, in dem die Stellung des Werkzeugs (50) oder des Tragelements (40) geändert wird.
Roboter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkzeug (50) ein Messwerkzeug vom Typ mit Berührung ist, das eine vorbestimmt die Messung in einem Zustand ausführt, in dem das Werkzeug (50) mit dem Werkobjekt (O) in Berührung ist.
Roboter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mehrzahl vorragender Abschnitte (45, 46, 47) von dem Tragelement (40) in eine vorbestimmte Richtung vorragt, wobei ein Endabschnitt des Werkzeugs (50), der eine vorbestimmte Arbeit ausführt, aus dem Tragelement (40) in die vorbestimmte Richtung vorragt, und die Steuervorrichtung (21) eine Situation bestimmt, in der alle der vorragenden Abschnitte (45, 46, 47) und der eine Endabschnitt des Werkzeugs (50) mit dem Werkobjekt (O) in Berührung sind, basierend auf den erfassten Werten des Kraftsensors.
Roboter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei drei der vorragenden Abschnitte (45, 46, 47) von dem Werkzeug (50) oder dem Tragelement (40) vorragen, und eine zentrale Achsenlinie (CL) eines Handgelenkflanschs (12) des Roboters (1) nicht durch ein Dreieck, das durch Verbinden distaler Enden der drei vorragenden Abschnitte (45, 46, 47) gebildet wird, durchgeht.