-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorhalterung und ein Robotersystem und insbesondere auf eine Sensorhalterung zur vorübergehenden Fixierung eines Beschleunigungssensors an einem Werkzeug eines Roboters.
-
Stand der Technik
-
Herkömmlicherweise wird für einen Roboter mit einem beweglichen Teil, wie z. B. einem Werkzeug, ein Beschleunigungssensor zum Detektieren einer Bewegung des beweglichen Teils verwendet (siehe PTL 1-4).
-
Liste bekannter Schriften
-
Patentliteratur
-
- PTL 1 Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2017-074647
- PTL 2 Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2013-106706
- PTL 3 Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2009-202235
- PTL 4 Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. H09-070716
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
In den letzten Jahren ist ein Roboter vorgeschlagen worden, der unter Verwendung eines mit einem Spitzenende eines Roboterarms verbundenen Werkzeugs verschiedene Bearbeitungsverfahren, wie z. B. Laserschneiden, Laserschweißen, Lichtbogenschweißen und Versiegeln, durchführt, wobei eine Trajektorie des Spitzenendes des Werkzeugs unter Einsatz von Maschinenlernen basierend auf der Trajektorie des Spitzenendes des Werkzeugs, die von einem Beschleunigungssensor detektiert wird, optimiert wird.
Bei solch einer Anwendung wird bevorzugt, den Beschleunigungssensor zum Detektieren einer akkuraten Trajektorie des Spitzenendes des Werkzeugs in der Nähe des Spitzenendes des Werkzeugs vorzusehen. Weiterhin muss der Beschleunigungssensor stabil an dem Werkzeug fixiert sein, so dass sich eine Position und eine Ausrichtung des Beschleunigungssensors bezüglich des Spitzenendes des Werkzeugs nicht ändern können.
-
Es ist jedoch schwierig, einen Beschleunigungssensor stabil in der Nähe des Spitzenendes des Werkzeugs zu fixieren, da es an dem Werkzeug keinen Platz zum Befestigen eines Beschleunigungssensors gibt. Somit ist ein Mittel, das eine vorübergehende und leichte Fixierung eines Beschleunigungssensors an einem Werkzeug ermöglicht, erwünscht. Weiterhin ist es, da es verschiedene Bearbeitungswerkzeuge mit unterschiedlichen Außendurchmessern gibt, erwünscht, ein vielseitig einsetzbares Mittel, mit dem ein Beschleunigungssensor an Werkzeugen mit unterschiedlichen Außendurchmessern fixiert werden kann, bereitzustellen.
-
Die vorliegende Erfindung erfolgt im Hinblick auf die obigen Umstände, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine vielseitig einsetzbare Sensorhalterung, die einen Beschleunigungssensor vorübergehend und leicht an einem Abschnitt in der Nähe eines Spitzenendes eines Werkzeugs fixieren kann, und ein Robotersystem mit solch einer Sensorhalterung bereitzustellen.
-
Lösung des Problems
-
Zum Lösen der obigen Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung das folgende Mittel bereit.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Sensorhalterung bereit, die mit Folgendem versehen ist: einem Rahmenglied, das einen Beschleunigungssensor stützt und ein Kreisbogenglied, das eine Außenperipherie eines Werkzeugs eines Roboters in einem Zustand, in dem ein Umfangsrichtungsspalt in mindestens einem Abschnitt des Kreisbogenglieds in einer Umfangsrichtung definiert wird, hält, aufweist; und einer in das Rahmenglied geschraubten Schraube zur Reduzierung des Umfangsrichtungsspalts.
-
Gemäß diesem Aspekt ist das Rahmenglied um die Außenperipherie des Werkzeugs herum vorgesehen, so dass das Kreisbogenglied die Außenperipherie des Werkzeugs hält, und die Schraube ist zum Reduzieren des Umfangsrichtungsspalts in das Rahmenglied geschraubt, wodurch die Innenfläche des Kreisbogenglieds eng an der Außenperipherie des Werkzeugs angebracht wird. Dabei ist es möglich, das Rahmenglied durch Reibung zwischen der Innenfläche in einem Kreisbogen und der Außenperipherie des Werkzeugs an der Außenperipherie des Werkzeugs zu fixieren. Wenn der Beschleunigungssensor nicht benötigt wird, kann das Rahmenglied durch Herausschrauben der Schraube leicht von dem Werkzeug entfernt werden.
-
Wie oben beschrieben wird, wird das Rahmenglied durch Einschrauben der Schraube mechanisch an dem Werkzeug fixiert. Somit ist es möglich, das Rahmenglied vorübergehend und leicht an dem Werkzeug zu fixieren. Weiterhin kann durch Fixieren des Rahmenglieds an dem Werkzeug selbst der von dem Rahmenglied gestützte Beschleunigungssensor stabil an einem Abschnitt in der Nähe des Spitzenendes des Werkzeugs fixiert werden. Darüber hinaus sorgt die Bereitstellung des Umfangsrichtungsspalts dafür, dass der Innendurchmesser des Kreisbogenglieds entsprechend dem Außendurchmesser des Werkzeugs geändert werden kann. Somit ist es möglich, das Rahmenglied an Werkzeugen mit unterschiedlichen Außendurchmessern zu fixieren und eine vielseitig einsetzbare Sensorhalterung bereitzustellen.
-
Bei diesem Aspekt kann das Rahmenglied ein erstes Rahmenglied und ein zweites Rahmenglied umfassen, und die Schraube kann eine erste Schraube und eine zweite Schraube umfassen, wobei die erste Schraube den Umfangsrichtungsspalt zwischen einem Endabschnitt des ersten Rahmenglieds und einem Endabschnitt des zweiten Rahmenglieds reduziert und die zweite Schraube den Umfangsrichtungsspalt zwischen dem anderen Endabschnitt des ersten Rahmenglieds und dem anderen Endabschnitt des zweiten Rahmenglieds reduziert.
Gemäß dieser Konfiguration können das erste und das zweite Rahmenglied in einer radialen Richtung um die Außenperipherie des Werkzeugs herum angebracht werden. Damit ist es möglich, das Rahmenglied leichter an der Außenperipherie des Werkzeugs zu positionieren.
-
Bei diesem Aspekt kann ferner ein Stützglied, dessen einer Endabschnitt mit dem Kreisbogenglied des Rahmenglieds gekoppelt ist, vorgesehen sein, wobei sich das Stützglied in einer Längsrichtung des Werkzeugs erstreckt, wobei der Beschleunigungssensor an dem anderen Endabschnitt des Stützglieds fixiert werden kann.
Gemäß dieser Konfiguration ist es bei Einsatz eines langen Werkzeugs möglich, den Beschleunigungssensor an einem Abschnitt in der Nähe des Spitzenendes des Werkzeugs zu positionieren, während das Rahmenglied an der Außenperipherie des Werkzeugs an einer von dem Spitzenende des Werkzeugs beabstandeten Position fixiert wird.
-
Bei diesem Aspekt kann eine Kopplungsposition des Stützglieds an dem Kreisbogenglied in einer Längsrichtung des Stützglieds geändert werden.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Beschleunigungssensors durch Einstellen der Kopplungsposition zwischen dem Stützglied und dem Kreisbogenglied näher an dem Spitzenende des Werkzeugs zu positionieren.
-
Bei diesem Aspekt kann der Kopplungswinkel des Stützglieds zu dem Kreisbogenglied geändert werden.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Beschleunigungssensor durch Einstellen des Kopplungswinkels zwischen dem Stützglied und dem Kreisbogenglied näher an dem Spitzenende des Werkzeugs zu positionieren.
-
Bei diesem Aspekt kann ferner ein elastisches Glied, das auf einer Innenfläche des Kreisbogenglieds vorgesehen ist, vorgesehen sein, wobei das elastische Glied elastisch komprimierbar ist.
Gemäß dieser Konfiguration wird die Innenfläche des Kreisbogenglieds durch Komprimieren des elastischen Glieds fester an der Außenperipherie des Werkzeugs angebracht. Damit ist es möglich, das Rahmenglied stabiler an dem Werkzeug zu fixieren.
-
Bei diesem Aspekt kann ferner ein Antirutschglied auf einer Innenfläche des Kreisbogenglieds vorgesehen sein.
Gemäß dieser Konfiguration verhindert das Antirutschglied, dass das Kreisbogenglied an der Außenperipherie des Werkzeugs rutscht. Damit ist es möglich, das Rahmenglied stabiler an dem Werkzeug zu fixieren.
-
Bei diesem Aspekt kann die Schraube eine Rändelschraube sein.
Gemäß dieser Konfiguration kann ein Bediener die Rändelschraube manuell ohne Einsatz eines Werkzeugs einschrauben und herausschrauben. Ferner ist es möglich, eine angemessene Befestigungskraft durch Optimieren eines Durchmessers eines Kopfabschnitts der Rändelschraube sicherzustellen.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Robotersystem bereit, das mit Folgendem versehen ist: einem Roboter; einem Werkzeug, das mit einem Spitzenende eines Roboterarms des Roboters verbunden ist; der Sensorhalterung gemäß einer der oben beschriebenen, wobei die Sensorhalterung an dem Werkzeug angebracht ist; und einem Beschleunigungssensor, der von der Sensorhalterung gestützt wird, wobei ein Armglied an einem am weitesten distalen Ende des Roboterarms eine Bohrung aufweist, die das Armglied entlang einer Drehachsenlinie des Armglieds durchdringt, und ein Steuerkabel des Beschleunigungssensors über die Bohrung des Armglieds an dem am weitesten distalen Ende zugeführt wird.
-
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine vorteilhafte Wirkung des Bereitstellens einer vielseitig einsetzbaren Sensorhalterung, die einen Beschleunigungssensor an einem Abschnitt in der Nähe eines Spitzenendes eines Werkzeugs vorübergehend und leicht fixieren kann, erzielt werden.
-
Figurenliste
-
- [1] 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
- [2] 2 ist eine perspektivische Komplettansicht einer Sensorhalterung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [3] 3 ist eine Draufsicht der in 2 gezeigten Sensorhalterung bei Betrachtung von einer Basisendseite eines Werkzeugs.
- [4] 4 ist eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Sensorhalterung.
- [5] 5 ist eine Seitenansicht eines modifizierten Beispiels der in 2 gezeigten Sensorhalterung.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
Im Folgenden werden eine Sensorhalterung 1 und ein Robotersystem 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Gemäß der Darstellung in 1 umfasst das Robotersystem 10 gemäß dieser Ausführungsform: einen Roboter 2 mit einem Werkzeug 5; eine Steuervorrichtung 3, die den Roboter 2 steuert; die Sensorhalterung 1, die von dem Werkzeug 5 entfernbar ist; und einen Beschleunigungssensor 4, der an der Sensorhalterung 1 fixiert ist.
-
Der Roboter 2 umfasst einen Roboterarm 2a mit Gelenken, und das Werkzeug 5 ist mit einem Spitzenende des Roboterarms 2a verbunden. Als ein Beispiel ist der Roboter 2 ein 6-Achs-Gelenkroboter. Das Werkzeug 5 ist zur maschinellen Bearbeitung bestimmt, wie z. B. Laserschneiden, Laserschweißen, Lichtbogenschweißen, Versiegeln, Lackieren oder Entgraten. Bei solch einer maschinellen Bearbeitung ist es erforderlich, eine Trajektorie eines einen kleinen Durchmesser aufweisenden Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 genau zu steuern. Das Werkzeug 5 weist eine Querschnittskreisform im Wesentlichen über eine gesamte Länge hinweg auf.
-
Die Steuervorrichtung 3 ist mit dem Roboter 2 und dem Werkzeug 5 verbunden. Die Steuervorrichtung 3 umfasst eine Steuereinheit (nicht gezeigt) mit einem Prozessor oder dergleichen und eine Speichereinheit (nicht gezeigt) mit einem nicht flüchtigen Speicher, ROM, RAM oder dergleichen. Die Speichereinheit speichert ein Bearbeitungsprogramm. Die Steuereinheit überträgt Steuerbefehle zum Antreiben von Servomotoren der Gelenke des Roboterarms 2a und des Werkzeugs 5 basierend auf dem Bearbeitungsprogramm an die Servomotoren und das Werkzeug 5. So werden der Roboterarm 2a und das Werkzeug 5 basierend auf dem Bearbeitungsprogramm betrieben, und ein Bearbeitungsobjekt wird einer maschinellen Bearbeitung durch das Spitzenende 5a des Werkzeugs 5, das sich entlang einer vorbestimmten Trajektorie bewegt, unterzogen.
-
Weiterhin ist die Steuervorrichtung 3 mit dem Beschleunigungssensor 4 über ein Steuerkabel 6 verbunden. Die Steuervorrichtung 3 führt Maschinenlernen des Bearbeitungsprogramms basierend auf der von dem Beschleunigungssensor 4 empfangenen Beschleunigung durch.
-
Wie in 2 bis 4 gezeigt wird, umfasst die Sensorhalterung 1: ein Paar Rahmenglieder 11 und 12, die um eine Außenperipherie des Werkzeugs 5 herum vorgesehen sind; elastische Glieder 13, die jeweils auf Innenflächen der Rahmenglieder 11 und 12 vorgesehen sind; Schrauben 14 und 15 zur Befestigung von Endabschnitten der Rahmenglieder 11 und 12; und ein Stützglied 16, das mit dem Rahmenglied 11 gekoppelt ist.
-
Jedes der Rahmenglieder 11 und 12 ist ein dünnbandiges Plattenglied, das insgesamt im Wesentlichen bogenförmig gebogen und aus einem starren Material, wie z. B. Metall, hergestellt ist. Das erste Rahmenglied 11 umfasst ein Kreisbogenglied 11a, das in einer Richtung im Wesentlichen bogenförmig gebogen ist, und Endabschnitte 11b und 11c, die an beiden Seitenenden des Kreisbogenglieds 11a vorgesehen sind. Die Endabschnitte 11b und 11c ragen entlang einer geraden Linie, die an den Seitenenden des Kreisbogenglieds 11a vorbeigeht, nach außen vor. Gleichermaßen umfasst das zweite Rahmenglied 12 ein Kreisbogenglied 12a, das in einer Richtung im Wesentlichen bogenförmig gebogen ist, und Endabschnitte 12b und 12c, die an beiden Seitenenden des Kreisbogenglieds 12a vorgesehen sind. Die Endabschnitte 12b und 12c ragen entlang einer geraden Linie, die an den Seitenenden des Kreisbogenglieds 12a vorbeigeht, nach außen vor.
-
Gemäß der Darstellung in 3 sind die ein Paar bildenden Rahmenglieder 11 und 12 so vorgesehen, dass ihre Innenflächen zu beiden Seiten des Werkzeugs 5 in einer radialen Richtung zu dem Werkzeug 5 weisen, so dass sie das Werkzeug 5 in der radialen Richtung umgeben und die Außenperipherie des Werkzeugs 5 halten. In dem in 3 gezeigten Zustand bilden die ein Paar bildenden Rahmenglieder 11 und 12 einen im Wesentlichen kreisförmigen Teilring mit zwei Umfangsrichtungsspalten 17a und 17b in einer Umfangsrichtung. In diesem Zustand weisen der eine Endabschnitt 11b des ersten Rahmenglieds 11 und der eine Endabschnitt 12b des zweiten Rahmenglieds 12 zueinander, wobei der eine Umfangsrichtungsspalt 17a dazwischen vorgesehen ist. Weiterhin weisen der andere Endabschnitt 11c des ersten Rahmenglieds 11 und der andere Endabschnitt 12c des zweiten Rahmenglieds 12 zueinander, wobei der andere Umfangsrichtungsspalt 17b dazwischen vorgesehen ist. Es wird bevorzugt, dass die Umfangsrichtungsspalte 17a und 17b an Positionen vorgesehen sind, die in einer radialen Richtung des Werkzeugs 5 zueinander weisen.
-
Die Endabschnitte 11b und 12b umfassen eine Bohrung 11d bzw. 12d, durch die eine erste Schraube 14 eingeführt wird, und die Endabschnitte 11c und 12c umfassen eine Bohrung 11e bzw. 12e, durch die eine zweite Schraube 15 eingeführt wird. Die Bohrungen 11d und 11e des ersten Rahmenglieds 11 sind Durchgangsbohrungen mit einem Innendurchmesser, der größer als ein Nenndurchmesser der Schrauben 14 und 15 ist. Die Bohrungen 12d und 12e des zweiten Rahmenglieds 12 sind Schraubenbohrungen mit einem Innengewinde auf ihren Innenflächen, mit dem die Schrauben 14 und 15 verschraubt werden. Die Schrauben 14 und 15 sind Rändelschrauben mit einer Rändelung auf Flächen ihrer Kopfabschnitte 14a und 15a. Ein Bediener kann die Kopfabschnitte 14a und 15a, die von der Hand des Bedieners gehalten werden, leicht drehen und kann die Schrauben 14 und 15 per Hand leicht in die Schraubenbohrungen 12d und 12e einschrauben und aus diesen herausschrauben.
-
Die elastischen Glieder 13 sind elastisch komprimierbare lagenförmige Glieder. Es wird bevorzugt, dass mindestens eine Teilfläche jedes der elastischen Glieder 13, die mit der Außenperipherie des Werkzeugs 5 in Kontakt gebracht wird, einen hohen Reibungskoeffizienten aufweist, so dass sie als ein Rutschwiderstand an der Außenperipherie des Werkzeugs 5 wirkt. Es wird bevorzugt, dass die elastischen Glieder 13 eine gummiartige Elastizität aufweisen, und ein Beispiel für das elastische Glied 13 ist eine Gummilage. Die elastischen Glieder 13 decken im Wesentlichen die gesamten Innenflächen der Kreisbogenglieder 11a bzw. 12a ab und sind an den Innenflächen der entsprechenden Kreisbogenglieder 11a und 12a fixiert.
-
Solange durch die elastischen Glieder 13 ein direkter Kontakt zwischen einer Außenfläche des Werkzeugs 5 und den Innenflächen der Kreisbogenglieder 11a und 12a verhindert wird, können die elastischen Glieder 13 die Innenfläche der Kreisbogenglieder 11a und 12a lediglich zum Teil abdecken. Beispielsweise können mehrere elastische Glieder 13 mit einem Spalt zwischen ihnen über die gesamten Innenflächen der Kreisbogenglieder 11a und 12a hinweg vorgesehen sein. Weiterhin können von den elastischen Gliedern 13 separate Antirutschglieder an den Innenflächen der Kreisbogenglieder 11a und 12a fixiert sein.
-
Das Stützglied 16 ist ein flaches und dünnbandiges Plattenglied und weist eine im Wesentlichen rechteckige Form mit einer Längsachse auf. Das Stützglied 16 erstreckt sich von dem ersten Rahmenglied 11 in einer vertikal zu einer Ebene, die von dem ersten Rahmenglied 11 definiert wird, (einer parallel zu einer Papierebene in 3 verlaufenden Ebene) verlaufenden Richtung. In einem Zustand, in dem die Rahmenglieder 11 und 12 an dem Werkzeug 5 fixiert sind, erstreckt sich das Stützglied 16 in einer Längsrichtung des Werkzeugs 5. Ein Endabschnitt des Stützglieds 16 ist durch ein Paar Gewindebolzen 18 an einer Außenfläche des ersten Rahmenglieds 11 fixiert. Der andere Endabschnitt des Stützglieds 16 umfasst einen Bereich für die Sensorbefestigung, an dem der Beschleunigungssensor 4 fixiert wird.
-
Das Werkzeug 5 zur maschinellen Bearbeitung ist oftmals derart konfiguriert, dass sein Spitzenendenabschnitt einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als jener des Basisendenabschnitts, der an dem Spitzenende des Roboterarms 2a fixiert ist, ist. Somit kann der Spitzenendenabschnitt des Stützglieds 16 von dem Basisendenabschnitt des Stützglieds 16 gemäß der Darstellung in 5 nach innen verlagert sein, so dass der Spitzenendenabschnitt des Stützglieds 16 näher an der Längsachse des Werkzeugs 5 als ein Basisendenabschnitt des Stützglieds 16 vorgesehen ist.
-
Als ein Beispiel ist der Beschleunigungssensor 4 ein 3-achsiger Beschleunigungssensor oder ein 6-achsiger Beschleunigungssensor. Der Beschleunigungssensor 4 ist unter Verwendung beliebiger Fixierungsmittel, wie z. B. Verschrauben und Magnete, an dem Bereich zur Sensorbefestigung des Stützglieds 16 fixiert. Das Steuerkabel 6 ist mit einem Anschluss 4a des Beschleunigungssensors 4 verbunden. Das Steuerkabel 6 wird in 2 bis 5 nicht gezeigt.
Anstatt des verdrahtet in Beschleunigungssensors 4 kann ein drahtloser Beschleunigungssensors 4 verwendet werden. Falls ein drahtloser Beschleunigungssensor 4 verwendet wird, ist das Vorsehen des Steuerkabels 6 nicht erforderlich.
-
Gemäß der Darstellung in 2 ist der eine Endabschnitt des Stützglieds 16 mit Bohrungen 16a versehen, die in zwei Reihen mit einem Abstand zwischen ihnen in einer Breitenrichtung des Stützglieds 16 ausgebildet sind. Jede der Bohrungen 16a durchdringt das Stützglied 16 in seiner Dickenrichtung. In jeder Reihe sind die mehreren Bohrungen 16a an Positionen mit einem Abstand zwischen ihnen in einer Längsrichtung des Stützglieds 16 angeordnet. Zwei Gewindebohrungen (nicht gezeigt) werden in der Außenfläche des ersten Rahmenglieds 11 definiert. Durch Auswählen eines der Löcher 16a in jeder Reihe und Einschrauben der Gewindebolzen 18 in die zwei Gewindebohrungen des ersten Rahmenglieds 11 über die ausgewählten beiden Bohrungen 16a kann das Stützglied 16 an dem ersten Rahmenglied 11 fixiert werden. Ferner ist es durch Ändern der Positionen der ausgewählten Bohrungen 16a in jeder Reihe möglich, die Kopplungspositionen des Stützglieds 16 an dem ersten Rahmenglied 11 in einer Längsrichtung und einen Kopplungswinkel des Stützglieds 16 bezüglich des ersten Rahmenglieds 11 zu ändern.
-
Als Nächstes werden Wirkungen der Sensorhalterung 1 und des Robotersystems 10 gemäß dieser Konfiguration beschrieben.
Die Sensorhalterung 1 wird beim Maschinenlernen an dem Werkzeug 5 fixiert, nachdem die Trajektorie des Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 von dem Bearbeitungsprogramm geführt wird. Der Bediener positioniert das Paar Rahmenglieder 11 und 12 an den beiden Endseiten des Werkzeugs 5 in einer radialen Richtung, führt die erste Schraube 14 in die Bohrungen 11d und 12d ein, führt die zweite Schraube 15 in die Bohrungen 11e und 12e ein und schraubt die Schrauben 14 und 15 fest in die Schraubenbohrungen 12d bzw. 12e.
-
Bei dem Vorgang des Einschraubens der Schrauben 14 und 15 nehmen der Umfangsrichtungsspalt 17a zwischen den Endabschnitten 11b und 12b und der Umfangsrichtungsspalt 17b zwischen dem Endabschnitt 11c und 12c allmählich ab, ein Abstand zwischen dem Paar Kreisbogenglieder 11a und 12a nimmt auch allmählich ab, und letztlich werden die Innenflächen der Kreisbogenglieder 11a und 12a über die elastischen Glieder 13 eng an der Außenperipherie des Werkzeugs 5 angebracht. Damit werden die Rahmenglieder 11 und 12 an der Außenperipherie des Werkzeugs 5 fixiert und der Beschleunigungssensor 4, der von dem ersten Rahmenglied 11 über das Stützglied 16 gestützt wird, wird in der Nähe des Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 positioniert.
-
In 1 bis 5 sind die Rahmenglieder 11 und 12 an dem Basisendenabschnitt des Werkzeugs 5 fixiert. Die Rahmenglieder 11 und 12 können jedoch an einer näher an dem Spitzenende 5a liegenden Position an dem Werkzeug 5 fixiert sein.
Dann stellt der Bediener je nach Bedarf die Kopplungsposition und den Kopplungswinkel des Stützglieds 16 zum ersten Rahmenglied 11 ein, so dass der Beschleunigungssensor 4 näher an dem Spitzenende 5a des Werkzeugs 5 positioniert werden kann.
-
Als Nächstes wird von dem Roboter 2 Maschinenlernen durchgeführt. Beim Maschinenlernen bewegt die Steuervorrichtung 3 durch Betreiben des Roboters 2 gemäß dem Bearbeitungsprogramm das Spitzenende 5a des Werkzeugs 5 entlang der angewiesenen Trajektorie. Aufgrund von Vibrationen, Ausschlagen und dergleichen des Werkzeugs 5 könnte ein Unterschied zwischen der angewiesenen Trajektorie und einer Ist-Trajektorie des Spitzenendes 5a auftreten. Während sich das Spitzenende 5a entlang der Trajektorie bewegt, detektiert der Beschleunigungssensor 4 die Beschleunigung im Verlauf der Zeit und überträgt ein Ergebnis der Detektion an die Steuervorrichtung 3. Die Steuervorrichtung 3 berechnet die Ist-Trajektorie des Spitzenendes 5a aus der von dem Beschleunigungssensor 4 detektierten Beschleunigung. Die Steuervorrichtung 3 wiederholt die Korrektur der Steuerbefehle an die Servomotoren des Roboterarms 2a und die Berechnung der Ist-Trajektorie des Spitzenendes 5a und lernt Steuerbefehle an die Servomotoren, mit denen der Unterschied zwischen der angewiesenen Trajektorie und der Ist-Trajektorie auf ein Minimum reduziert ist.
-
Nach dem Maschinenlernen entfernt der Bediener die Schrauben 14 und 15 aus dem Paar Rahmenglieder 11 und 12 und die Sensorhalterung 1 von dem Werkzeug 5. Danach wird das Bearbeitungsprogramm durchgeführt, und der Roboterarm 2a wird gemäß Steuerbefehlen, die gelernt worden sind, betrieben. Bei diesem Bearbeitungsprogramm nach dem Maschinenlernen wird der Betrieb des Roboterarms 2a so gesteuert, dass Vibrationen des Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 unterbunden werden, und dadurch die Trajektorie des Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 mit der angewiesenen Trajektorie übereinstimmt. Damit ist es möglich, eine akkurate maschinelle Bearbeitung an dem Bearbeitungsobjekt durchzuführen.
-
Wie oben beschrieben wird, kann gemäß dieser Ausführungsform das Paar Rahmenglieder 11 und 12 leicht durch mechanisches Befestigen der Schrauben 14 und 15 an dem Werkzeug 5 fixiert werden. Somit kann der Beschleunigungssensor 4 bei Bedarf vorübergehend und leicht an dem Werkzeug 5 fixiert werden, und der Beschleunigungssensor 4 kann leicht von dem Werkzeug 5 entfernt werden, wenn er nicht benötigt wird. Insbesondere ist der Bediener bei Verwendung von Rändelschrauben als die Schrauben 14 und 15 in der Lage, die Sensorhalterung 1 leichter ohne Einsatz eines Werkzeugs an dem Werkzeug 5 anzubringen und davon abzubauen.
-
Ferner kann, da die Rahmenglieder 11 und 12 an dem Werkzeug 5 selbst fixiert werden, eine Länge des Stützglieds 16 der vorkragenden Art im Vergleich zu einem Fall, in dem die Sensorhalterung 1 an dem Spitzenendenabschnitt des Roboterarms 2a fixiert ist, reduziert werden. Damit ist es möglich, eine hohe Steifigkeit des Stützglieds 16 zu erzielen, und es ist möglich, eine Verlagerung des Spitzenendenabschnitts des Stützglieds 16 aufgrund von Vibrationen und Biegen des Stützglieds 16 zu unterbinden. Insbesondere ist es möglich, relative Positionen und relative Ausrichtungen des Beschleunigungssensors 4 und des Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 während einer Bewegung des Roboterarms 2a beizubehalten und die Beschleunigung des Spitzenendes 5a mit dem Beschleunigungssensors 4 genau zu detektieren.
-
Darüber hinaus umfasst das Werkzeug 5 zur maschinellen Bearbeitung Werkzeuge mit unterschiedlichen Außendurchmessern. Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Abstand zwischen den ein Paar bildenden Kreisbogengliedern 11a und 12a basierend auf dem Gewindemaß der Schrauben 14 und 15 geändert werden. Somit ist es möglich, das Paar Rahmenglieder 11 und 12 an den Werkzeugen 5 mit unterschiedlichen Außendurchmessern zu fixieren. Insbesondere ist es nicht erforderlich, die Sensorhalterung 1 für jedes der Werkzeuge 5 vorzubereiten, und die Sensorhalterung 1, die gewöhnlich für Maschinenlernen verschiedener Arten des Werkzeugs 5 eingesetzt wird, kann verwendet werden. Wie oben beschrieben wird, ist es möglich, die Sensorhalterung 1, die vielseitig einsetzbar ist, bereitzustellen.
-
Des Weiteren werden die Innenflächen der Kreisbogenglieder 11a und 12a durch Komprimieren der elastischen Glieder 13, die jeweils zwischen der Außenperipherie des Werkzeugs 5 und den Innenflächen der Kreisbogenglieder 11a und 12a vorgesehen sind, fester an der Außenperipherie des Werkzeugs 5 angebracht. Damit ist es möglich, die Rahmenglieder 11 und 12 stabiler an dem Werkzeug 5 zu fixieren. Weiterhin wird, wenn die elastischen Glieder (Antirutschglieder) 13 aus einem Material mit einem hohen Reibungskoeffizienten, wie z. B. Gummi, hergestellt sind, Rutschen der Rahmenglieder 11 und 12 an der Außenfläche des Werkzeugs 5 durch die elastischen Glieder 13 verhindert. Damit ist es möglich, die Rahmenglieder 11 und 12 stabiler an dem Werkzeug 5 zu fixieren. Darüber hinaus schützen die elastischen Glieder 13 die Außenperipherie des Werkzeugs 5 vor direktem Kontakt mit den Rahmengliedern 11 und 12 und es ist möglich, eine Beschädigung der Außenperipherie des Werkzeugs 5 zu verhindern.
-
Es wird angemerkt, dass Anwendungen der Sensorhalterung 1 und des Beschleunigungssensors 4 gemäß dieser Ausführungsform nicht auf Maschinenlernen beschränkt sind und andere Nutzungen umfassen können. Beispielsweise kann der Beschleunigungssensor 4 während der maschinellen Bearbeitung eines Bearbeitungsobjekts durch das Spitzenende 5a des Werkzeugs 5 die Beschleunigung des Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 detektieren und die Steuervorrichtung 3 kann den Roboterarm 2a basierend auf der detektierten Beschleunigung steuern.
-
Des Weiteren weist das Werkzeug 5 gemäß dieser Ausführungsform eine Form mit einem kreisförmigen Querschnitt auf, jedoch ist die Form des Werkzeugs 5, bei dem die Sensorhalterung 1 angewendet wird, nicht auf solch ein Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Sensorhalterung 1 an einer Außenfläche des Werkzeugs 5 in einer beliebigen Prismenform mit einem polygonalen Querschnitt fixiert werden.
-
Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass das Stützglied 16 ein riemenartiges Fixierungsglied zum Fixieren des Steuerkabels 6 an dem Stützglied 16 umfasst.
Wenn das Steuerkabel 6 bezüglich des Beschleunigungssensors 4 frei beweglich ist, kann das Steuerkabel 6 aufgrund der Bewegung des Roboterarms 2a pendeln oder an ihm gezogen werden, und Vibrationen und Zugkräfte des Steuerkabels 6 können über den Anschluss 4a auf den Beschleunigungssensor 4 übertragen werden. Geräusche aufgrund derartiger Vibrationen und Zugkräfte des Steuerkabels 6 können in der von dem Beschleunigungssensor 4 detektierten Beschleunigung enthalten sein. Durch Fixieren des Steuerkabels 6 an dem Stützglied 16 unter Verwendung eines Fixierungsglieds kann das Auftreten von Geräuschen aufgrund des Steuerkabels 6 verhindert werden.
-
Bei dieser Ausführungsform kann das Steuerkabel 6 des Beschleunigungssensors 4 in einem Armglied 2b an dem am weitesten distalen Ende des Roboterarms 2a vorgesehen sein.
Bei einem Roboter, dessen Gelenk an dem am weitesten distalen Ende des Roboterarms 2a ein Drehgelenk ist, wie im Falle eines 6-Achs-Gelenkroboter, weist das Armglied 2b an dem am weitesten distalen Ende eine Bohrung 2c auf, die das Armglied 2B entlang einer Drehachsenlinie des Armglieds 2b gemäß der Darstellung in 1 durchdringt. Das Steuerkabel 6 wird von einer Spitzenendseite des Armglieds 2b in die Bohrung 2c eingeführt.
Dadurch, dass das Steuerkabel 6 in dem Armglied 2b enthalten ist, ist es möglich, eine störende Einwirkung des Steuerkabels 6 auf den sich bewegenden Roboterarm 2a zu verhindern.
-
Eine Einführungsöffnung 8a, die mit der Bohrung 2c des Armglieds 2b in Verbindung steht, kann in einer Außenperipherie eines Werkzeugaufsatzglieds 8 an einem Basisendenabschnitt definiert werden, so dass das Steuerkabel 6 leicht in das Armglied 2b an dem am weitesten distalen Ende eingeführt werden kann. Das Werkzeugaufsatzglied 8 ist ein Glied zum Verbinden des Werkzeugs 5 mit einem Spitzenende des Roboterarms 2a und zwischen dem Armglied 2b an dem am weitesten distalen Ende und dem Werkzeug 5 positioniert.
Ein Kabelkanal (nicht gezeigt) zur Aufnahme verschiedener Kabel ist in dem Roboterarm 2a oder außerhalb des Roboterarms 2a vorgesehen. Das von dem Basisende des Armglieds 2b an dem am weitesten distalen Ende gezogene Steuerkabel 6 ist über das Innere oder die äußere Umgebung des Kabelschachts mit der Steuervorrichtung 3 verbunden.
-
Gemäß dieser Ausführungsform liegen die ein Paar bildenden Rahmenglieder 11 und 12 in einem im Wesentlichen Kreisbogen, der einen kreisförmigen Teilring bildet, vor. Die Form der Rahmenglieder 11 und 12 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können die Kreisbogenglieder 11a und 12a der Rahmenglieder 11 und 12 in einer im Wesentlichen V-Form vorliegen.
Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die Sensorhalterung 1 ein Paar Rahmenglieder 11 und 12. Die Sensorhalterung 1 kann jedoch stattdessen ein einziges Rahmenglied in einer im Wesentlichen C-Form mit nur einem in einer Umfangsrichtung definierten Umfangsrichtungsspalt umfassen. Im Falle des einzigen Rahmenglieds kann durch Einstellen eines Abstands zwischen einem Paar Endabschnitten mit dem Umfangsrichtungsspalt dazwischen ein Abstand zwischen Innenflächen des Rahmenglieds entsprechend dem Außendurchmesser des Werkzeugs 5 geändert werden.
-
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Schrauben 14 und 15 Rändelschrauben. Stattdessen können die Schrauben 14 und 15 jedoch Schrauben einer anderen Art, die manuell oder mit einem Werkzeug ein- oder herausgeschraubt werden können, sein.
-
Bei dieser Ausführungsform stützt das Rahmenglied 11 den Beschleunigungssensor 4 über das Stützglied 16. Das Rahmenglied 11 kann jedoch stattdessen den Beschleunigungssensor 4 direkt stützen. Insbesondere enthält die Sensorhalterung 1 möglicherweise nicht das Stützglied 16, und ein Bereich für die Sensorbefestigung zur Fixierung des Beschleunigungssensors 4 kann in dem Rahmenglied 11 oder 12 reserviert sein.
Gemäß der Konfiguration, bei der das Stützglied 16 nicht wie oben beschrieben enthalten ist, ist es auch möglich, den Beschleunigungssensor 4 in der Nähe des Spitzenendes 5a des Werkzeugs 5 durch Fixieren der Rahmenglieder 11 und 12 an dem Werkzeug 5 selbst vorzusehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Sensorhalterung
- 2
- Roboter
- 2a
- Roboterarm
- 2b
- Armglied am weitesten distalen Ende
- 2c
- Bohrung
- 4
- Beschleunigungssensor
- 5
- Werkzeug
- 6
- Steuerkabel
- 10
- Robotersystem
- 11, 12
- Rahmenglied
- 11a, 12a
- Kreisbogenglied
- 11b, 11c, 12b, 12c
- Endabschnitt
- 13
- Elastisches Glied (Antirutschglied)
- 14, 15
- Schraube, Rändelschraube
- 14a, 15a
- Kopfabschnitt
- 16
- Stützglied
- 17a, 17b
- Spalt in Umfangsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2017074647 [0002]
- JP 2013106706 [0002]
- JP 2009202235 [0002]
- JP H09070716 [0002]
