DE102019106756A1

DE102019106756A1 - Roboterbearbeitungssystem

Info

Publication number: DE102019106756A1
Application number: DE102019106756.1A
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Sakai
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2039-03-19
Also published as: US12030147B2; US20190299350A1; CN110303494A; JP2019171503A; CN110303494B; JP6773712B2; DE102019106756B4

Abstract

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine präzise Bearbeitung eines Werkstücks, das von einem Roboter gehalten wird. vorgesehen wird ein Roboterbearbeitungssystem, das ausgestattet ist mit: einem Roboter, in dem eine Hand 52, die ein Werkstück W ergreift, an einem Distalende eines Arms 51 des Roboters befestigt ist; einer Bearbeitungseinrichtung, die ein Bearbeitungswerkzeug 42 drehend antreibt; einem Kraftsensor 48, der in mindestens einem von dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung vorgesehen ist und der eine Kraft detektiert, die zwischen dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung wirkt, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird; und einer Steuereinrichtung, die mindestens eines von dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung in Übereinstimmung mit der detektierten Kraft steuert, wobei eines von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand mit Führungsoberflächen 45a, 46a ausgestattet ist, die sich entlang einer Richtung erstrecken, in die die Bearbeitungseinrichtung und die Hand relativ bewegt werden, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, wobei das andere von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand mit geführten Abschnitten 57a, 58a ausgestattet ist, die mit den Führungsoberflächen in Kontakt gebracht werden, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, und wobei die Steuereinrichtung eine Steuerung zum Aufrechterhalten eines Kontaktzustands zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten während einer Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs durchführt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Roboterbearbeitungssystem .
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik gibt es ein bekanntes Bearbeitungssystem, in dem ein Werkstück von einer Hand ergriffen wird, die am Distalende eines Roboters über einen Kraftsensor befestigt ist, und beim Durchführen einer Bearbeitung durch Drücken des Werkstücks gegen ein Bearbeitungswerkzeug, das von einer Bearbeitungsmaschine gedreht wird, werden die Umdrehungsgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs und der Werkstückvorschub des Roboters so angepasst, dass die vom Kraftsensor detektierte Kraft innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs liegt (zum Beispiel, siehe Patentliteratur 1).
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTLITERATUR
PTL 1 Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nr. 2016-215359
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Jedoch besteht, da die Steifigkeit des Roboters, der ein Werkstück hält, deutlich geringer ist als jene einer Werkzeugmaschine, insbesondere in einem Fall, in dem die Härte des Werkstücks hoch ist oder dergleichen, ein Problem darin, dass es nicht möglich ist, eine Positionierung des Werkstücks mit dem Roboter während einer Bearbeitung präzise durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die zuvor erwähnten Umstände gemacht, und eine Aufgabe ist es, ein Roboterbearbeitungssystem bereitzustellen, das fähig ist, ein Werkstück, das von einem Roboter gehalten wird, in Bezug auf ein Werkzeug präzise zu positionieren und das Werkstück präzise zu bearbeiten.
LÖSUNG DER AUFGABE
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Roboterbearbeitungssystem, umfassend: einen Roboter, in dem eine Hand, die ein Werkstück ergreift, an einem Armende des Roboters befestigt ist; eine Bearbeitungseinrichtung, die ein Bearbeitungswerkzeug drehend antreibt; einen Kraftsensor, der in mindestens einem von dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung vorgesehen ist und der eine Kraft detektiert, die zwischen dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung wirkt, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird; und eine Steuereinrichtung, die mindestens eines von dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung in Übereinstimmung mit der vom Kraftsensor detektierten Kraft steuert, wobei eines von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand mit Führungsoberflächen ausgestattet ist, die sich entlang einer Richtung erstrecken, in die die Bearbeitungseinrichtung und die Hand relativ bewegt werden, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, wobei das andere von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand mit geführten Abschnitten ausgestattet ist, die mit den Führungsoberflächen in Kontakt gebracht werden, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, und wobei die Steuereinrichtung eine Steuerung zum Aufrechterhalten eines Kontaktzustands zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten während einer Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs durchführt.
Gemäß diesem Aspekt wird durch Betätigung des Roboters das Werkstück, das von der Hand am Armende ergriffen wurde, an das Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungseinrichtung angenähert, und wenn eine Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs gestartet wird, werden die geführten Abschnitte, die in einem von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand vorgesehen sind, mit den Führungsoberflächen, die in dem anderen von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand vorgesehen sind, in Kontakt gebracht. Durch ein solches Vorgehen wirkt eine Kraft aufgrund von Kontakten zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten zwischen dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung, und sie wird vom Kraftsensor detektiert, der in mindestens einem von dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung vorgesehen ist.
Dann steuert die Steuereinrichtung mindestens eines von der Bearbeitungseinrichtung und dem Roboter basierend auf der detektierten Kraft, wodurch der Kontaktzustand zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten während einer Bearbeitung aufrechterhalten wird. Durch ein solches Vorgehen werden die relativen Positionen der Hand und des Bearbeitungswerkzeugs in einer vorgeschriebenen Positionsbeziehung mittels Kontakten zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten gehalten, und folglich ist es möglich, das Werkstück präzise in eine Form zu bearbeiten, die von den Führungsoberflächen definiert wird.
Mit anderen Worten ist es möglich, selbst wenn die Kraft, die das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug empfängt, in einem Zustand schwankt, in dem das Werkstück vom Roboter, der eine geringe Steifigkeit aufweist, getragen wird, die Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück stabil aufrechtzuerhalten, wodurch die Bearbeitungspräzision verbessert wird. Durch ein solches Vorgehen ist es möglich, die Werkstück-Bearbeitungspräzision zu verbessern, während die Bearbeitungsflexibilität durch Verwenden des Roboters verbessert wird.
Gemäß dem zuvor erwähnten Aspekt kann die Bearbeitungseinrichtung ein weiterer Roboter sein, in dem das Bearbeitungswerkzeug am Armende des Roboters befestigt ist.
Mit dieser Ausgestaltung, durch Verwenden des Roboters auch als Bearbeitungseinrichtung, wird es möglich, die Position und die Ausrichtung des Bearbeitungswerkzeugs zu ändern, wodurch die Bearbeitungsflexibilität verbessert wird, während es möglich ist, eine weitere Abnahme in der Steifigkeit zu kompensieren, indem der Kontaktzustand zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten aufrechterhalten wird, wodurch die Bearbeitungspräzision verbessert wird.
Zusätzlich kann gemäß dem zuvor erwähnten Aspekt das Bearbeitungswerkzeug ein Fräser sein; und die Führungsoberflächen können zwei zueinander orthogonale Oberflächen sein, gegen die die geführten Abschnitte in einer ersten Richtung entlang einer Drehachse des Fräsers und einer zweiten Richtung orthogonal zu der ersten Richtung anschlagen.
Mit dieser Ausgestaltung werden die relativen Bewegungen des Werkstücks und des Bearbeitungswerkzeugs in der ersten Richtung entlang der Drehachse des Fräsers und in der zweiten Richtung orthogonal dazu eingeschränkt mittels eines Kontakts zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten, und die relativen Bewegungen des Werkstücks und des Bearbeitungswerkzeugs entlang der Führungsoberflächen in der zur ersten Richtung orthogonalen Richtung und der zweiten Richtung werden zugelassen.
Mit anderen Worten ist es möglich, durch Einschränken der relativen Bewegungen des Werkstücks und des Bearbeitungswerkzeugs in der ersten Richtung entlang der Drehachse des Fräsers und in der zweiten Richtung orthogonal dazu, ein Fräsen in der Richtung entlang der Führungsoberflächen präzise durchzuführen, während die vom Fräser erzeugten Frästiefen in den zwei Richtungen begrenzt werden.
Zusätzlich kann gemäß dem zuvor erwähnten Aspekt das Bearbeitungswerkzeug ein Bohrer sein; die Führungsoberfläche kann eine innere Umfangsoberfläche eines Lochs sein, das sich in einer Richtung entlang einer Drehachse des Bohrers erstreckt; und der geführte Abschnitt kann eine äußere Umfangsoberfläche eines säulenförmigen Abschnitts sein, der eine Form aufweist, die in das Loch passt.
Mit dieser Ausgestaltung wird beim Durchführen einer Bearbeitung mit dem Bohrer der säulenförmige Abschnitt, der in einem von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand vorgesehen ist, in das Loch eingepasst, das in dem anderen vorgesehen ist, wodurch die relativen Bewegungen des Bohrers und des Werkstücks in der Richtung entlang der Drehachse des Bohrers präzise geführt werden, indem der Kontaktzustand zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Lochs und der äußeren Umfangsoberfläche des säulenförmigen Abschnitts aufrechterhalten wird, und folglich ist es möglich, Bohren präzise durchzuführen.
Zusätzlich können gemäß dem zuvor erwähnten Aspekt die Führungsoberflächen und die geführten Abschnitte Formen aufweisen, die einen Kontakt dazwischen ermöglichen, von vor einer Bearbeitung bis zu einer Beendigung einer Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bietet dahingehend einen Vorteil, dass es möglich ist, ein Werkstück, das von einem Roboter gehalten wird, in Bezug auf ein Werkzeug präzise zu positionieren und das Werkstück präzise zu bearbeiten.
Figurenliste

1 ist eine Grafik einer Gesamtausgestaltung, die ein Roboterbearbeitungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine teilweise Seitenansicht, die ein Bearbeitungswerkzeug und eine Hand, die ein Werkstück hält, zeigt, die an Distalendabschnitten von zwei Robotern vorgesehen sind, die in dem Roboterbearbeitungssystem von 1 vorgesehen sind.
3 ist eine teilweise Seitenansicht zur Erklärung eines Zustands, in dem das Werkstück von dem Bearbeitungswerkzeug des Roboterbearbeitungssystems von 1 bearbeitet wird.
4 ist eine teilweise perspektivische Ansicht zur Erklärung der Bewegungsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs in dem Roboterbearbeitungssystem von 1.
5 ist eine teilweise Seitenansicht, die ein Bearbeitungswerkzeug und eine Hand, die ein Werkstück hält, zeigt, die an Distalendabschnitten von zwei Robotern vorgesehen sind, die in einer Abwandlung des Roboterbearbeitungssystems von 1 vorgesehen sind.
6 ist eine teilweise Seitenansicht zur Erklärung eines Zustands, unmittelbar bevor das Werkstück von dem Bearbeitungswerkzeug des Roboterbearbeitungssystems von 5 bearbeitet wird.
7 ist eine teilweise Seitenansicht zur Erklärung eines Zustands bei Beendigung der Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs des Roboterbearbeitungssystems von 5.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Roboterbearbeitungssystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Das Roboterbearbeitungssystem 1 gemäß dieser Ausführungsform ist zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, ein System zur Bearbeitung in der Mitte einer Strecke, in der ein Werkstück W, z. B. ein Gusswerkstück W, das auf einem Platzierungstisch 2 platziert ist, gehandhabt und zu einer Werkzeugmaschine 3 befördert wird, eine Sitzoberfläche zum Installieren des Werkstücks W auf der Werkzeugmaschine 3.
Das Roboterbearbeitungssystem 1 ist ausgestattet mit: dem Platzierungstisch 2, auf dem das Werkstück W platziert ist; einem ersten Roboter (Bearbeitungseinrichtung) 4 und einem zweiten Roboter (Roboter) 5; einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt), die den ersten Roboter 4 und den zweiten Roboter 5 steuert; und der Werkzeugmaschine 3. Ein Bildsensor 6 ist über dem Platzierungstisch 2 angeordnet, wodurch es möglich ist, Positionen und Ausrichtungen einer Vielzahl der Werkstücke W zu erfassen, die auf dem Platzierungstisch 2 platziert sind.
Der erste Roboter 4 und der zweite Roboter 5 sind vertikal angelenkte Roboter und jeweils mit ATCs (automatischen Werkzeugwechslern) 43, 53 ausgestattet, die fähig sind, verschiedene Bearbeitungswerkzeuge 42 und Hände 52 an Distalenden (Armenden) von Armen 41, 51 zu wechseln und zu befestigen.
Wie in 2 dargestellt, hält der erste Roboter 4 das Bearbeitungswerkzeug 42 mittels des ATC 43. In einem in 2 dargestellten Beispiel ist das Bearbeitungswerkzeug 42 zum Beispiel ein Fräser, der von einem Motor drehend angetrieben wird und der an einer flachen, plattenförmigen Halterung 44 befestigt ist, die von dem ATC 43 in einer befestigbaren/lösbaren Weise gehalten wird. Wie in 2 dargestellt, sind mit Bezug auf ein Werkzeugkoordinatensystem x1 y1 z1, das in Bezug auf die Halterung 44 fixiert ist, eine erste flache Oberfläche (Führungsoberfläche) 45a, die orthogonal zu einer Drehachse A ist und die sich in die x1y1-Richtungen erstreckt, und eine zweite flache Oberfläche 46a, die orthogonal zu der ersten flachen Oberfläche 45a ist und die sich in die x1z1-Richtungen erstreckt, an einem Rand der Halterung 44 vorgesehen. Der Fräser 42 wird um die Drehachse A drehend angetrieben, die parallel zu der z1-Richtung (erste Richtung) verläuft. Hier ist die y1-Richtung (zweite Richtung) orthogonal zu der z1-Richtung entlang der Drehachse A.
Zusätzlich ist der erste Roboter 4 mit einem Kraftsensor 48 zwischen einem Handgelenk 47 an dem Distalende des Arms 41 und dem ATC 43 ausgestattet. Der Kraftsensor 48 ist fähig, Kräfte in drei zueinander orthogonalen Richtungen zu detektieren. Zum Beispiel ist der Kraftsensor 48 fähig, jeweilige Kräfte in den x1-, y1- und z1-Richtungen zu detektieren.
Der zweite Roboter 5 hält mittels des ATC 53 die Hand 52, die das Werkstück W in einer befestigbaren/lösbaren Weise ergreift. Die Hand 52 ist an dem Distalende einer flachen, plattenförmigen Halterung 54 befestigt, die von dem ATC 53 in einer befestigbaren/lösbaren Weise gehalten wird. Die Hand 52 ist zum Beispiel mit Bezug auf ein Werkzeugkoordinatensystem x2y2z2, das an der Halterung 54 fixiert ist, ausgestattet mit: einer Druckoberfläche 55a, gegen die eine Oberfläche des Werkstücks W in die y2-Richtung gedrückt wird; und einem Paar von Greifteilen 56, die das Werkstück W ergreifen, indem sie von beiden Seiten an das Werkstück W angenähert werden, um das Werkstück W in die x2-Richtung in einem Zustand einzuschichten, in dem das Werkstück W gegen die Druckoberfläche 55a gedrückt ist.
Wie in 2 dargestellt, sind zwei flache Oberflächen (geführte Abschnitte) 57a, 58a, die sich in die x2-Richtung erstrecken, die parallel zu einer Richtung verläuft, in die das Werkstück W von dem Bearbeitungswerkzeug 42 bearbeitet wird, und die orthogonal zueinander sind, an einem Rand der Halterung 54 vorgesehen.
Der erste Roboter 4, der das Bearbeitungswerkzeug 42 hält, ist an einer Position angeordnet, wo Fräsen an dem Werkstück W angewendet werden kann, an einer Zwischenposition in einer Strecke, in der das Werkstück W vom Platzierungstisch 2 zur Werkzeugmaschine 3 von dem zweiten Roboter 5, der das Werkstück W hält, befördert wird.
Die Steuereinrichtung steuert den ersten Roboter 4 und den zweiten Roboter 5 und steuert ebenfalls den ersten Roboter 4 basierend auf der Größe der Kraft, die vom Kraftsensor 48 detektiert wird.
Insbesondere nachdem zum Beispiel irgendeines der Werkstücke W auf dem Platzierungstisch 2 von der Hand 52 des zweiten Roboters 5 ergriffen wurde, fixiert die Steuereinrichtung den zweiten Roboter 5 in einem Zustand, in dem der zweite Roboter 5 in die in 2 dargestellte Ausrichtung bewegt worden ist, und bedient, wie in 3 dargestellt, den ersten Roboter 4 so, dass er an einer Position angeordnet wird, wo die zwei flachen Oberflächen 57a, 58a auf Seite der Hand 52 gleichzeitig in einen nahen Kontakt mit der ersten flachen Oberfläche 45a und der zweiten flachen Oberfläche 46a der Halterung 44 auf Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 gebracht werden.
In dieser Ausführungsform erstrecken sich die erste flache Oberfläche 45a und die zweite flache Oberfläche 46a, welche die Führungsoberflächen bilden, und die zwei flachen Oberflächen 57a, 58a, welche die geführten Abschnitte bilden, jeweils in die x1-Richtung und die x2-Richtung, und in einem Zustand, in dem die geführten Abschnitte 57a, 58a gegen die Führungsoberflächen 45a, 46a vor dem Bearbeiten anschlagen, sind ein Blatt des Fräsers 42 und das Werkstück W mit einem Versatz in die x1-Richtung angeordnet.
Von diesem Zustand aus, während der Fräser 42 durch die Betätigung des Motors drehend angetrieben wird, wie von einem Pfeil P in 4 angezeigt, wird der erste Roboter 4 so gesteuert, dass das Bearbeitungswerkzeug 42 linear in die x1-Richtung bewegt wird und folglich das Werkstück W in einer geraden Linie entlang der x2-Richtung gefräst wird.
In diesem Fall steuert die Steuereinrichtung den ersten Roboter 4 so, dass er in der Ausrichtung ist, in der während einer Bearbeitung des Werkstücks W mittels des Bearbeitungswerkzeugs 42: die Kräfte, die nacheinander vom Kraftsensor 48 detektiert werden, gleich oder größer sind als eine vorgeschriebene Größe in der z1-Richtung und der y1-Richtung; und Absolutwerte von Momenten um die x1-Achse, y1-Achse und z1-Achse kleiner oder gleich einem vorgeschriebenen Grenzwert sind.
Durch ein solches Vorgehen wird Fräsen durchgeführt, während der Zustand aufrechterhalten wird, in dem die zwei flachen Oberflächen 57a, 58a auf Seite der Hand 52 gleichzeitig in einen nahen Kontakt mit der ersten flachen Oberfläche 45a und der zweiten flachen Oberfläche 46a der Halterung 44 auf Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 gebracht werden.
Der Betrieb des so ausgestalteten Roboterbearbeitungssystems 1 gemäß dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
Zum Durchführen einer Bearbeitung eines Werkstücks W unter Verwendung des Roboterbearbeitungssystems 1 gemäß dieser Ausführungsform veranlasst die Steuereinrichtung, gemäß einem eingelernten Programm, den Bildsensor 6, ein Bild von Werkstücken W zu erfassen, die willkürlich auf dem Platzierungstisch 2 platziert sind, und durch Verarbeiten des aufgenommenen Bildes detektiert sie die Position und die Ausrichtung eines zu ergreifenden Werkstücks W.
Nachdem die Position und die Ausrichtung des Werkstücks W detektiert wurden, steuert die Steuereinrichtung den zweiten Roboter 5 und bedient den zweiten Roboter 5 so, dass er in der Ausrichtung zum Ergreifen des detektierten Werkstücks W mit dessen Hand 52 ist. Die Steuereinrichtung veranlasst den zweiten Roboter 5, die Hand 52 zu bewegen und die Greifteile 56 in einen Zustand zu betätigen, in dem das Werkstück W gegen die Druckoberfläche 55a gedrückt wird, wodurch das Werkstück W zwischen den Greifteilen 56 eingeschichtet wird.
In diesem Zustand bedient die Steuereinrichtung den zweiten Roboter 5 und den ersten Roboter 4 und eine Sitzoberfläche wird auf dem Werkstück W mittels des Bearbeitungswerkzeugs 42, das an dem ersten Roboter 4 befestigt ist, bearbeitet.
In diesem Fall wird der erste Roboter 4 an den zweiten Roboter 5 angenähert, der an einer vorgeschriebenen Position gestoppt wird, und die zwei flachen Oberflächen 57a, 58a, die auf der Halterung 54 auf Seite der Hand 52 vorgesehen sind, werden jeweils in einen nahen Kontakt mit der ersten flachen Oberfläche 45a und der zweiten flachen Oberfläche 46a gebracht, die auf der Halterung 44 auf Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 vorgesehen sind.
In diesem Zustand wird der Motor betätigt, um den Fräser 42 zu drehen, und der erste Roboter 4 wird betätigt, um das Bearbeitungswerkzeug 42 in die x1-Richtung linear zu bewegen. Durch ein solches Vorgehen wird Fräsen des Werkstücks W mittels des Blattes des Fräsers 42 durchgeführt.
In diesem Fall steuert die Steuereinrichtung den ersten Roboter 4 basierend auf der Größe der Kraft, die vom Kraftsensor 48 detektiert wird. Mit anderen Worten wird, während der erste Roboter 4 in der Ausrichtung gehalten wird, in der die Kräfte in der y1-Richtung und der z1-Richtung, die vom Kraftsensor 48 detektiert werden, gleich oder größer sind als eine vorgeschriebene Größe und in der Absolutwerte von Momenten um die x1-Achse, y1-Achse und z1-Achse kleiner oder gleich einem vorgeschriebenen Grenzwert sind, das Bearbeitungswerkzeug 42 in die x1-Richtung linear bewegt. Durch ein solches Vorgehen wird, während die erste flache Oberfläche 45a und die zweite flache Oberfläche 46a, die auf der Halterung 44 auf Seite des Bearbeitungswerkzeugs 42 vorgesehen sind, und die zwei flachen Oberflächen 57a, 58a, die auf der Halterung 54 auf Seite der Hand 52 vorgesehen sind, in einem Zustand nahen Kontakts während der Bearbeitung gehalten werden, das Bearbeitungswerkzeug 42 in die x1-Richtung bewegt.
Mit anderen Worten ist, da das Blatt des Fräsers 42 ebenso wie die erste flache Oberfläche 45a und die zweite flache Oberfläche 46a auf den gleichen Halterungen 44, 54 angeordnet sind, die Maßgenauigkeit hoch und die Steifigkeit auch in den Halterungen 44, 54 hoch. Daher ist es möglich, durch Aufrechterhalten eines Zustands, in dem die erste flache Oberfläche 45a und die zweite flache Oberfläche 46a gegen die zwei flachen Oberflächen 57a, 58a der Halterung 54 auf Seite der Hand 52 von vor der Bearbeitung bis zur Beendigung der Bearbeitung des Werkstücks W gedrückt werden, die Position des Blattes des Fräsers 42 in Bezug auf die zwei flachen Oberflächen 57a, 58a auf Seite der Hand 52 präzise zu halten. Folglich besteht ein Vorteil darin, dass, selbst wenn sich die Ausrichtungen der Roboter 4, 5 während einer Bearbeitung unter Verwendung der Roboter 4, 5, die eine geringere Steifigkeit aufweisen als die Werkzeugmaschine 3, ändern, die Position des Blattes des Fräsers 42 in Bezug auf das Werkstück W nicht variiert, außer in der Zuführrichtung, und es möglich ist, die Sitzoberfläche präzise zu bearbeiten.
Zusätzlich ist es möglich, da der ATC 43 in dem ersten Roboter 4 eingesetzt ist, um das Bearbeitungswerkzeug 42 zu halten, und der ATC 53 in dem zweiten Roboter 5 eingesetzt ist, um die Hand 52 zu halten, mit der das Werkstück W ergriffen wird, durch angemessenes Einstellen der Ausrichtungen des ersten Roboters 4 und des zweiten Roboters 5 und auch durch erneutes Halten des Werkstücks W mit der Hand 52 verschiedene Arten von Bearbeitung an dem Werkstück W anzuwenden. Zusätzlich ist es möglich, verschiedene Arten von Bearbeitung durch Wechseln der Hand 52 oder des Bearbeitungswerkzeugs 42 mittels des ATC 43, 53 durchzuführen.
Zusätzlich ist es mit dem Roboterbearbeitungssystem 1 gemäß dieser Ausführungsform möglich, an einem Werkstück W, das auf dem Platzierungstisch 2 platziert ist, und in dem Prozess des Beförderns des Werkstücks W zur Werkzeugmaschine 3 eine Sitzoberfläche zum Befestigen des Werkstücks W an der Werkzeugmaschine 3 zu bearbeiten. Mit anderen Worten besteht, da die Bearbeitung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem das Werkstück W von der Hand 52 zur Beförderung ergriffen wird, keine Notwendigkeit für eine Arbeit, wie etwa eine Aufbauänderung der Werkzeugmaschine 3, und somit ist es möglich, eine Präzisionsbearbeitung durch die Werkzeugmaschine 3 rasch durchzuführen, wodurch die Bearbeitungszeit verkürzt wird.
Es ist zu beachten, dass, obwohl ein Fall, in dem eine Bearbeitung einer Sitzoberfläche an einem Werkstück W, das aus Guss gebildet ist, mittels der Roboter 4, 5 durchgeführt wird, als ein Beispiel in dieser Ausführungsform veranschaulicht worden ist, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Beliebige Arten von Werkstück W und Bearbeitung können eingesetzt werden. Zusätzlich kann jede beliebige Bearbeitung in dem Prozess des Ergreifens des Werkstücks W und des Beförderns des Werkstücks W zur Werkzeugmaschine 3 durchgeführt werden und ein Entgraten oder dergleichen kann in einem Beförderungsverfahren durchgeführt werden, in dem das Werkstück W aus der Werkzeugmaschine 3 herausgenommen und zugeführt wird.
Zusätzlich kann, obwohl der zweite Roboter 5, der das Werkstück W hält, fixiert ist und eine Bearbeitung durchgeführt wird, während das Bearbeitungswerkzeug 42 in Bezug auf das Werkstück W mittels Betreiben des ersten Roboters 4, der das Bearbeitungswerkzeug 42 in dieser Ausführungsform hält, bewegt wird, der erste Roboter 4, der das Bearbeitungswerkzeug 42 hält, fixiert sein und eine Bearbeitung kann durch Bedienen des zweiten Roboters 5, der das Werkstück W hält, durchgeführt werden.
Zusätzlich kann, obwohl Fräsen, bei dem der Fräser 42 als Bearbeitungswerkzeug verwendet wird, das als Beispiel in dieser Ausführungsform veranschaulicht worden ist, alternativ, wie in den 5 bis 7 dargestellt, die vorliegende Erfindung auf Bohren angewendet werden, bei dem ein Bohrer 49 als Bearbeitungswerkzeug verwendet wird. In diesem Fall kann, wie in den 6 und 7 dargestellt, ein Passloch (Loch) 59, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und durch welches ein Blatt des Bohrers 49 eindringt, in der Halterung 54 der Hand 52, die das Werkstück W ergreift, vorgesehen werden, ein säulenförmiger Vorsprung (säulenförmiger Abschnitt) 60, der auf einer Drehachse B des Bohrers 49 zentriert ist, kann auf der Halterung 44 auf Seite des Bearbeitungswerkzeugs 49 vorgesehen werden, und die innere Umfangsoberfläche des Passlochs 59 und die äußere Umfangsoberfläche des Vorsprungs 60 können jeweils als Führungsoberfläche und geführter Abschnitt dienen.
Wie in 7 dargestellt, ist es durch Einpassen des Vorsprungs 60 in das Passloch 59 beim Durchführen einer Bohrung mit dem Bohrer 49 möglich, eine Bohrung auf dem Werkstück W durch Bewegen des Bohrers 49 in eine Richtung entlang der Drehachse B durchzuführen, während die äußere Umfangsoberfläche des Vorsprungs 60 in einen nahen Kontakt mit der inneren Umfangsoberfläche des Passlochs 59 gebracht wird. Mit anderen Worten ist es möglich, da der Bohrer 49 und das Werkstück W beim Durchführen einer Bohrung mit dem Bohrer 49 in einem präzise ausgerichteten Zustand gehalten werden, eine Bearbeitung präzise durchzuführen. Zusätzlich ist es durch Bearbeiten zu einer Position, wo die Halterung 44 auf Seite des Bearbeitungswerkzeugs 49 an der Halterung 54 auf Seite der Hand 52 anliegt, möglich, eine gewünschte Lochtiefe präzise zu erreichen.
Zusätzlich kann, obwohl der Kraftsensor 48 in dem ersten Roboter 4, der das Bearbeitungswerkzeug 42 hält, vorgesehen ist und der erste Roboter 4 basierend auf der Kraft gesteuert wird, die von dem Kraftsensor 48 in dieser Ausführungsform detektiert wird, alternativ der zweite Roboter 5 basierend auf der Kraft gesteuert werden, die von dem Kraftsensor 48 detektiert wird, der in dem ersten Roboter 4 vorgesehen ist. Zusätzlich kann der Kraftsensor 48 in dem zweiten Roboter 5, der das Werkstück W hält, vorgesehen sein und der zweite Roboter 5 oder der erste Roboter 4 können basierend auf der detektierten Kraft gesteuert werden.
Zusätzlich können sowohl der erste Roboter 4 als auch der zweite Roboter 5 mit den Kraftsensoren 48 ausgestattet sein.
Zusätzlich kann, obwohl ein Fall, in dem der erste Roboter 4 das Bearbeitungswerkzeug 42 hält, der zweite Roboter 5 das Werkstück W hält und das Werkstück W zwischen den zwei Robotern 4, 5 bearbeitet wird, als ein Beispiel in dieser Ausführungsform veranschaulicht worden ist, alternativ der erste Roboter 4, der das Bearbeitungswerkzeug 42 hält, durch eine Bearbeitungseinrichtung installierter Art ersetzt werden. In diesem Fall kann eine Bearbeitung durchgeführt werden, während der zweite Roboter 5, der das Werkstück W hält, das Werkstück W in Bezug auf die Bearbeitungseinrichtung bewegt.
Bezugszeichenliste

1: Roboterbearbeitungssystem
4: erster Roboter (Bearbeitungseinrichtung)
5: zweiter Roboter (Roboter)
42: Fräser (Bearbeitungswerkzeug)
45a: erste flache Oberfläche (Führungsoberfläche)
46a: zweite flache Oberfläche (Führungsoberfläche)
48: Kraftsensor
49: Bohrer (Bearbeitungswerkzeug)
41, 51: Arm
52: Hand
57a, 58a: flache Oberfläche (geführter Abschnitt)
59: Passloch (Loch, Führungsoberfläche)
60: Vorsprung (säulenförmiger Abschnitt, geführter Abschnitt)
A, B: Drehachse
W: Werkstück

Claims

Roboterbearbeitungssystem, umfassend: einen Roboter, in dem eine Hand, die ein Werkstück ergreift, an einem Armende des Roboters befestigt ist; eine Bearbeitungseinrichtung, die ein Bearbeitungswerkzeug drehend antreibt; einen Kraftsensor, der in mindestens einem von dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung vorgesehen ist und der eine Kraft detektiert, die zwischen dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung wirkt, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird; und eine Steuereinrichtung, die mindestens eines von dem Roboter und der Bearbeitungseinrichtung in Übereinstimmung mit der vom Kraftsensor detektierten Kraft steuert, wobei eines von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand mit Führungsoberflächen vorgesehen ist, die sich entlang einer Richtung erstrecken, in die die Bearbeitungseinrichtung und die Hand relativ bewegt werden, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, wobei das andere von der Bearbeitungseinrichtung und der Hand mit geführten Abschnitten ausgestattet ist, die mit den Führungsoberflächen in Kontakt gebracht werden, wenn das Werkstück vom Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, und wobei die Steuereinrichtung eine Steuerung zum Aufrechterhalten eines Kontaktzustands zwischen den Führungsoberflächen und den geführten Abschnitten während einer Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs durchführt.
Roboterbearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungseinrichtung ein weiterer Roboter ist, in dem das Bearbeitungswerkzeug am Armende des Roboters befestigt ist.
Roboterbearbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das Bearbeitungswerkzeug einen Fräser umfasst; und die Führungsoberflächen zwei zueinander orthogonale Oberflächen sind, gegen die die geführten Abschnitte in einer ersten Richtung entlang einer Drehachse des Fräsers und einer zweiten Richtung orthogonal zu der ersten Richtung anschlagen.
Roboterbearbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das Bearbeitungswerkzeug einen Bohrer umfasst; die Führungsoberfläche eine innere Umfangsoberfläche eines Lochs ist, das sich in einer Richtung entlang einer Drehachse des Bohrers erstreckt; und der geführte Abschnitt eine äußere Umfangsoberfläche eines säulenförmigen Abschnitts ist, der eine Form aufweist, die in das Loch passt.
Roboterbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Führungsoberflächen und die geführten Abschnitte Formen aufweisen, die einen Kontakt dazwischen ermöglichen, von vor einer Bearbeitung bis zu einer Beendigung einer Bearbeitung des Werkstücks mittels des Bearbeitungswerkzeugs.