DE102019128605B4 - robotic system - Google Patents
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Abstract
Robotersystem (1), das Folgendes umfasst:einen Roboterkörper (2); undeine Steuervorrichtung (3), die den Roboterkörper (2) steuert,wobei der Roboterkörper (2) mit einem ersten Handgelenkelement (26), das an einem distalen Ende eines Arms (24) dahingehend gestützt wird, um eine erste Achse (L4), die sich entlang der Längsachse des Arms (24) erstreckt, drehbar zu sein, einem zweiten Handgelenkelement (27), das an dem ersten Handgelenkelement (26) dahingehend gestützt wird, um eine zweite Achse (L5), die die erste Achse (L4) schneidet, drehbar zu sein, und einem dritten Handgelenkelement (28), das an dem zweiten Handgelenkelement (27) dahingehend gestützt wird, um eine dritte Achse (L6), die die zweite Achse (L5) schneidet, drehbar zu sein, versehen ist;ein Drahtkörper (5), der durch das Innere des Arms (24) verkabelt ist, so mit einem an dem dritten Handgelenkelement (28) fixierten Arbeitsorgan (4) verbunden ist, dass er von einem in dem ersten Handgelenkelement (26) vorgesehenen Drahtkörperauslass durch einen Luftpfad außerhalb des Roboterkörpers (2) hindurchgeht; unddie Steuervorrichtung (3) mit Folgendem versehen ist: einer Winkelberechnungseinheit (32), die in einem Kartesischen Koordinatensystem, dessen Ursprung der Drahtkörperauslass ist und das eine sich in einer Richtung entlang der ersten Achse (L4) erstreckende Koordinatenachse aufweist, einen Winkel (Aθ, Bθ) einer geraden Linie (LA, LB), die den Drahtkörperauslass und einen speziellen Punkt (A, B) des Drahtkörpers (5) verbindet, wobei die gerade Linie (LA, LB) auf eine senkrecht zu der Koordinatenachse verlaufende Ebene projiziert ist, um die Koordinatenachse in Bezug auf eine Position, an der eine auf den Drahtkörper (5) wirkende Last am geringsten ist, berechnet; und einer Bestimmungseinheit (33), die bestimmt, ob der Absolutwert des von der Winkelberechnungseinheit (35) berechneten Winkels (Ae, Be) einen vorbestimmten Winkelschwellenwert überschritten hat.A robot system (1) comprising: a robot body (2); anda controller (3) that controls the robot body (2),wherein the robot body (2) rotates about a first axis (L4) with a first wrist member (26) supported at a distal end of an arm (24), extending along the longitudinal axis of the arm (24) to be rotatable, a second wrist member (27) supported on the first wrist member (26) to be rotatable about a second axis (L5) which is the first axis (L4) intersects to be rotatable and a third wrist member (28) supported on the second wrist member (27) to be rotatable about a third axis (L6) intersecting the second axis (L5); a wire body (5) wired through the inside of the arm (24) connected to a working organ (4) fixed to the third wrist member (28) so as to pass through a wire body outlet provided in the first wrist member (26). an air path outside the robot body (2) goes through andthe control device (3) is provided with: an angle calculation unit (32) which calculates an angle (Aθ, Bθ) a straight line (LA, LB) connecting the wire body outlet and a specific point (A, B) of the wire body (5), the straight line (LA, LB) being projected onto a plane perpendicular to the coordinate axis, calculated around the coordinate axis with respect to a position where a load acting on the wire body (5) is smallest; and a determination unit (33) which determines whether the absolute value of the angle (Ae, Be) calculated by the angle calculation unit (35) has exceeded a predetermined angle threshold value.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Robotersystem.The present invention relates to a robot system.
Im Stand der Technik ist ein Industrieroboter bekannt, bei dem ein Teil eines durch das Innere des Roboters verkabelten Drahtkörpers zur Außenseite eines Handgelenks geführt ist und mit einem an dem distalen Ende des Handgelenks befestigten Werkzeug verbunden ist, wodurch für eine ausreichende zusätzliche Länge des Drahtkörpers in einem Außenbereich des Handgelenks gesorgt wird, und die ausreichende zusätzliche Länge des Drahtkörpers absorbiert durch den Betrieb des Handgelenks verursachtes Verbiegen und Verdrehen des Drahtkörpers, wodurch Beschädigungen an dem Drahtkörper reduziert werden (beispielsweise PTL 1).In the prior art, there is known an industrial robot in which part of a wire body wired through the inside of the robot is led to the outside of a wrist and connected to a tool attached to the distal end of the wrist, thereby allowing a sufficient extra length of the wire body in an exterior of the wrist, and the sufficient extra length of the wire body absorbs bending and twisting of the wire body caused by the operation of the wrist, thereby reducing damage to the wire body (e.g., PTL 1).
[PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr.:
Bei dem Industrieroboter von PTL 1 besteht jedoch ein Nachteil darin, dass der Drahtkörper in Abhängigkeit von einem Betriebswinkel des Handgelenks zu stark verdreht wird und dem Drahtkörper unbewusst beträchtlicher Schaden zugefügt wird, wodurch die Lebensdauer des Drahtkörpers zu einem frühen Zeitpunkt reduziert wird.However, in the industrial robot of PTL 1, there is a disadvantage that the wire body is twisted too much depending on an operating angle of the wrist and considerable damage is unknowingly caused to the wire body, thereby reducing the life of the wire body at an early stage.
Aus der Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Der Versorgungselement-Führungsabschnitt ist so konfiguriert, dass er einer Drehbewegung des ersten Handgelenkelements um die erste Achse folgt und sich um die erste Achse verschiebt. Der Versorgungselement-Halteabschnitt ist konfiguriert, um einer Drehbewegung des zweiten Handgelenkselements um die zweite Achse zu folgen und das Versorgungselement in einem Radius zu biegen, der nicht kleiner ist, als ein zulässiger Biegeradius zwischen dem Versorgungselement-Führungsabschnitt und dem zweite Handgelenkelement.The umbilicus guide portion is configured to follow rotation of the first wrist member about the first axis and translate about the first axis. The umbilical member holding portion is configured to follow rotational movement of the second wrist member about the second axis and bend the umbilicus at a radius that is not smaller than an allowable bending radius between the umbilicus guide portion and the second wrist member.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Robotersystem bereitzustellen, das den Betrieb eines Handgelenks innerhalb eines Bereichs, in dem einem Drahtkörper kein Schaden zugefügt wird, gestattet, das die Lebensdauer des Drahtkörpers stabilisieren kann und das die Wartungshäufigkeit reduzieren kann. Diese Aufgabe wird durch ein Robotersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.An object of the present invention is to provide a robot system that allows operation of a wrist within a range where no damage is caused to a wire body, that can stabilize the life of the wire body, and that can reduce the frequency of maintenance. This object is solved by a robot system with the features of claim 1. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Robotersystem bereit, das Folgendes umfasst: einen Roboterkörper; und eine Steuervorrichtung, die den Roboterkörper steuert, wobei der Roboterkörper mit einem ersten Handgelenkelement, das an einem distalen Ende eines Arms dahingehend gestützt wird, um eine erste Achse, die sich entlang der Längsachse des Arms erstreckt, drehbar zu sein, einem zweiten Handgelenkelement, das an dem ersten Handgelenkelement dahingehend gestützt wird, um eine zweite Achse, die die erste Achse schneidet, drehbar zu sein, und einem dritten Handgelenkelement, das an dem zweiten Handgelenkelement dahingehend gestützt wird, um eine dritte Achse, die die zweite Achse schneidet, drehbar zu sein, versehen ist; ein Drahtkörper, der durch das Innere des Arms verkabelt ist, so mit einem an dem dritten Handgelenkelement fixierten Arbeitsorgan verbunden ist, dass er von einem in dem ersten Handgelenkelement vorgesehenen Drahtkörperauslass durch einen Luftpfad außerhalb des Roboterkörpers hindurchgeht; und die Steuervorrichtung mit Folgendem versehen ist: einer Winkelberechnungseinheit, die in einem Kartesischen Koordinatensystem, dessen Ursprung der Drahtkörperauslass ist und das eine sich in einer Richtung entlang der ersten Achse erstreckende Koordinatenachse aufweist, einen Winkel einer geraden Linie, die den Drahtkörperauslass und einen speziellen Punkt des Drahtkörpers verbindet, wobei die gerade Linie auf eine senkrecht zu der Koordinatenachse verlaufende Ebene projiziert ist, um die Koordinatenachse in Bezug auf eine Position, an der eine auf den Drahtkörper wirkende Last am geringsten ist, berechnet; und einer Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob der Absolutwert des von der Winkelberechnungseinheit berechneten Winkels einen vorbestimmten Winkelschwellenwert überschritten hat.According to one aspect, the present invention provides a robot system, comprising: a robot body; and a controller that controls the robot body, the robot body having a first wrist member supported at a distal end of an arm to be rotatable about a first axis extending along the longitudinal axis of the arm, a second wrist member, supported on the first wrist member to be rotatable about a second axis intersecting the first axis and a third wrist member supported on the second wrist member to be rotatable about a third axis intersecting the second axis to be provided; a wire body wired through the inside of the arm is connected to a working organ fixed to the third wrist member so as to pass from a wire body outlet provided in the first wrist member through an air path outside the robot body; and the control device is provided with: an angle calculation unit that is in a Cartesian coordinate system whose origin is the wire body outlet and which has a coordinate axis extending in a direction along the first axis, an angle of a straight line that includes the wire body outlet and a specific point of the wire body, wherein the straight line is projected on a plane perpendicular to the coordinate axis, calculated around the coordinate axis with respect to a position where a load acting on the wire body is smallest; and a determination unit that determines whether the absolute value of the angle calculated by the angle calculation unit has exceeded a predetermined angle threshold.
Gemäß diesem Aspekt ist der durch das Innere des Arms verkabelte Drahtkörper so mit dem an dem dritten Handgelenkelement fixierten Arbeitsorgan verbunden, dass er von dem Drahtkörperauslass des ersten Handgelenkelements, das an dem distalen Ende des Arms des Roboterkörpers befestigt ist, durch einen Luftpfad außerhalb des Roboterkörpers hindurchgeht. In diesem Fall ändert sich, wenn das zweite Handgelenkelement um die zweite Achse bezüglich des ersten Handgelenkelements gedreht wird oder wenn das dritte Handgelenkelement um die dritte Achse bezüglich des zweiten Handgelenkelements gedreht wird, der Luftpfad, wodurch sich das Ausmaß an Verdrehung an dem speziellen Punkt des Drahtkörpers entsprechend der Größe des Drehwinkels ändert.According to this aspect, the wire body wired through the inside of the arm is connected to the working organ fixed to the third wrist member so as to be discharged from the wire body outlet of the first wrist member fixed to the distal end of the arm of the robot body through an air path outside the robot body goes through. In this case, when the second wrist member is rotated about the second axis with respect to the first wrist member, or when the third wrist member is rotated about the third axis with respect to the second wrist member, the air path changes, thereby changing the amount of twist at the particular point of the wrist Wire body changes according to the size of the rotation angle.
Gemäß diesem Aspekt berechnet die Winkelberechnungseinheit einen Winkel der geraden Linie, die den speziellen Punkt und den Drahtkörperauslass verbindet, wobei die gerade Linie auf eine senkrecht zu der Koordinatenachse verlaufende Ebene projiziert ist, um die Koordinatenachse in Bezug auf eine Position, an der die Last am geringsten ist, und die Bestimmungseinheit bestimmt, ob der Absolutwert des berechneten Winkels den Winkelschwellenwert überschritten hat. Es ist vorstellbar, dass der berechnete Winkel das Maß an Verdrehung des Drahtkörpers an der Position des speziellen Punkts darstellt, und wenn dieser Winkel mehr als der Winkelschwellenwert beträgt, wird eine starke Beschädigung aufgrund von Verdrehung an dem Drahtkörper verursacht. Durch Ändern eines Betriebsprogramms oder Ändern der Steuerung auf Basis des Bestimmungsergebnisses ist es möglich, zu gestatten, dass das Handgelenk in einem Bereich, in dem dem Drahtkörper kein Schaden zugefügt wird, betrieben wird, um die Lebensdauer des Drahtkörpers zu stabilisieren und die Wartungshäufigkeit zu reduzieren.According to this aspect, the angle calculation unit calculates an angle of the straight line connecting the specific point and the wire body outlet, the straight line projected on a plane perpendicular to the coordinate axis, about the coordinate axis with respect to a position where the load is is smallest, and the determining unit determines whether the absolute value of the calculated angle has exceeded the angle threshold. It's imaginable, that the calculated angle represents the amount of twist of the wire body at the position of the particular point, and if this angle is more than the angle threshold, severe twist damage is caused to the wire body. By changing an operation program or changing the control based on the determination result, it is possible to allow the wrist to be operated in a range where no damage is done to the wire body to stabilize the life of the wire body and reduce the frequency of maintenance .
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuervorrichtung mit einer Abstandsberechnungseinheit versehen sein, die den Abstand zwischen dem Drahtkörperauslass und dem speziellen Punkt des Drahtkörpers berechnet; und die Bestimmungseinheit kann bestimmen, ob der von der Abstandsberechnungseinheit berechnete Abstand einen vorbestimmten Abstandsschwellenwert, der dem Winkel entspricht, überschritten hat.In the aspect described above, the control device may be provided with a distance calculation unit that calculates the distance between the wire body outlet and the specified point of the wire body; and the determination unit may determine whether the distance calculated by the distance calculation unit has exceeded a predetermined distance threshold corresponding to the angle.
Mit dieser Konfiguration ändert sich, wenn das zweite Handgelenkelement um die zweite Achse bezüglich des ersten Handgelenkelements gedreht wird oder wenn das dritte Handgelenkelement um die dritte Achse bezüglich des zweiten Handgelenkelements gedreht wird, der Luftpfad, wodurch sich das Ausmaß an Ziehen oder das Ausmaß an Zusammendrücken an dem speziellen Punkt des Drahtkörpers entsprechend der Größe des Drehwinkels ändert.With this configuration, when the second wrist member is rotated about the second axis relative to the first wrist member or when the third wrist member is rotated about the third axis relative to the second wrist member, the air path changes, thereby changing the amount of pulling or the amount of squeezing at the specific point of the wire body changes according to the magnitude of the twist angle.
Die Abstandsberechnungseinheit berechnet den Abstand der geraden Linie, die den speziellen Punkt und den Drahtkörperauslass verbindet, und die Bestimmungseinheit bestimmt, ob der berechnete Abstand den Abstandsschwellenwert, der dem Winkel entspricht, überschritten hat. Es ist vorstellbar, dass der berechnete Abstand das Maß an Ziehen oder das Maß an Zusammendrücken des Drahtkörpers an der Position des speziellen Punkts darstellt, und wenn dieser Abstand mehr als der Abstandsschwellenwert beträgt, wird eine starke Beschädigung aufgrund von Ziehen oder Zusammendrücken an dem Drahtkörper verursacht. Durch Ändern des Betriebsprogramms oder Ändern der Steuerung auf Basis des Bestimmungsergebnisses ist es möglich, zu gestatten, dass das Handgelenk in einem Bereich, in dem dem Drahtkörper kein Schaden zugefügt wird, betrieben wird, um die Lebensdauer des Drahtkörpers zu stabilisieren und die Wartungshäufigkeit zu reduzieren.The distance calculation unit calculates the distance of the straight line connecting the specific point and the wire body outlet, and the determination unit determines whether the calculated distance has exceeded the distance threshold value corresponding to the angle. It is conceivable that the calculated distance represents the amount of pulling or the amount of squeezing of the wire body at the position of the specific point, and if this distance is more than the distance threshold, severe damage due to pulling or squeezing will be caused to the wire body . By changing the operation program or changing the control based on the determination result, it is possible to allow the wrist to be operated in a range where no damage is done to the wire body to stabilize the life of the wire body and reduce the frequency of maintenance .
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuervorrichtung den Roboterkörper in einem Winkelbereich, in dem der Winkel den Winkelschwellenwert nicht überschreitet, steuern.In the aspect described above, the control device can control the robot body in an angle range in which the angle does not exceed the angle threshold.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Betrieb des Roboterkörpers bei Winkeln der jeweiligen Handgelenkelemente, bei denen dem Drahtkörper weniger Schaden zugefügt wird, beizubehalten, um die Lebensdauer des Drahtkörpers zu stabilisieren und die Wartungshäufigkeit zu reduzieren.With this configuration, it is possible to keep the robot body operating at angles of the respective wrist members at which less damage is caused to the wire body, to stabilize the life of the wire body and reduce the frequency of maintenance.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuervorrichtung mit einer Benachrichtigungseinheit versehen sein, die, wenn bestimmt wird, dass der Winkel den Winkelschwellenwert überschritten hat, eine Benachrichtigung, die das Bestimmungsergebnis angibt, ausgibt.In the aspect described above, the control device may be provided with a notification unit that, when it is determined that the angle has exceeded the angle threshold value, issues a notification indicating the determination result.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, einen Bediener zu benachrichtigen, dass der dem Drahtkörper zugefügte Schaden groß ist, und eine Korrektur des Betriebsprogramms zu veranlassen.With this configuration, it is possible to notify an operator that the damage done to the wire body is large and prompt correction of the operation program.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuervorrichtung den Roboterkörper innerhalb eines Abstandsbereichs, in dem der Abstand den Abstandsschwellenwert nicht überschreitet, steuern.In the aspect described above, the control device can control the robot body within a distance range in which the distance does not exceed the distance threshold.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Betrieb des Roboterkörpers bei Winkeln der jeweiligen Handgelenkelemente, bei denen dem Drahtkörper weniger Schaden zugefügt wird, beizubehalten, um die Lebensdauer des Drahtkörpers zu stabilisieren und die Wartungshäufigkeit zu reduzieren.With this configuration, it is possible to keep the robot body operating at angles of the respective wrist members at which less damage is caused to the wire body, to stabilize the life of the wire body and reduce the frequency of maintenance.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuervorrichtung mit einer Benachrichtigungseinheit versehen sein, die, wenn bestimmt wird, dass der Abstand den Abstandsschwellenwert überschritten hat, eine Benachrichtigung, die das Bestimmungsergebnis angibt, ausgibt.In the aspect described above, the control device may be provided with a notification unit that, when it is determined that the distance has exceeded the distance threshold, issues a notification indicating the determination result.
Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Bediener zu benachrichtigen, dass der dem Drahtkörper zugefügte Schaden groß ist, und eine Korrektur des Betriebsprogramms zu veranlassen.With this configuration, it is possible to notify the operator that the damage done to the wire body is large and prompt correction of the operation program.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt kann die Steuervorrichtung die nacheinander von der Winkelberechnungseinheit berechneten Winkel speichern und kann die Lebensdauer des Drahtkörpers auf Basis der gespeicherten Zeitreihenwinkel berechnen.In the aspect described above, the control device may store the angles successively calculated by the angle calculation unit, and may calculate the life of the wire body based on the stored time-series angles.
Mit dieser Konfiguration ist es mit der berechneten Lebensdauer möglich, den dem Drahtkörper zugefügten Schaden genauer darzustellen, und eine Korrektur des Betriebsprogramms auf der Basis der Lebensdauer zu veranlassen.With this configuration, with the life calculated, it is possible to more accurately represent the damage done to the wire body, and cause the operation program to be corrected based on the life.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird darin eine vorteilhafte Wirkung geboten, dass es möglich ist, zu gestatten, dass ein Handgelenk in einem Bereich, in dem einem Drahtkörper kein Schaden zugefügt wird, betrieben wird, um die Lebensdauer des Drahtkörpers zu stabilisieren und um die Wartungshäufigkeit zu reduzieren.
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1 ist eine Ansicht, die die Gesamtkonfiguration eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. -
2 ist ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Steuervorrichtung des in1 gezeigten Robotersystems. -
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Bestimmung des Ausmaßes einer Beschädigung an einem speziellen Punkt A, die von einer Bestimmungseinheit der in2 gezeigten Steuervorrichtung durchgeführt wird. -
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Bestimmung des Ausmaßes einer Beschädigung an einem speziellen Punkt B, die von der Bestimmungseinheit der in2 gezeigten Steuervorrichtung durchgeführt wird. -
5 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des in1 gezeigten Robotersystems. -
6 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Lebensdauerberechnungsroutine in dem in5 gezeigten Ablaufdiagramm.
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1 12 is a view showing the overall configuration of a robot system according to an embodiment of the present invention. -
2 FIG. 14 is a block diagram for explaining a control device of FIG1 shown robot system. -
3 Fig. 13 is a view for explaining the determination of the extent of damage at a specific point A made by a determining unit of Figs2 control device shown is carried out. -
4 FIG. 14 is a view for explaining the determination of the extent of damage at a specific point B made by the determination unit of FIG2 control device shown is carried out. -
5 is a flow chart for explaining the operation of the in1 shown robot system. -
6 FIG. 14 is a flowchart for explaining a life calculation routine in FIG5 shown flow chart.
Es wird nachstehend ein Robotersystem 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.A robot system 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Gemäß der Darstellung in
Der Roboterkörper 2 ist beispielsweise ein 6-Achs-Gelenkroboter und ist mit Folgendem versehen: einer Basis 21, die auf einer Bodenfläche F installiert ist; einem Drehtorso 22, der dahingehend gestützt wird, um eine erste vertikale Achse L1 bezüglich der Basis 21 drehbar zu sein; einem ersten Arm 23, der dahingehend gestützt wird, um eine zweite horizontale Achse L2 bezüglich des Drehtorsos 22 drehbar zu sein; einem zweiten Arm (Arm) 24, der dahingehend gestützt wird, um eine dritte horizontale Achse L3 bezüglich des ersten Arms 23 drehbar zu sein; und einer 3-Achs-Handgelenkeinheit 25, die an einem distalen Ende des zweiten Arms 24 befestigt ist.The robot body 2 is, for example, a 6-axis articulated robot, and is provided with: a base 21 installed on a floor surface F; a
Die 3-Achs-Handgelenkeinheit 25 ist mit Folgendem versehen: einem ersten Handgelenkelement 26, das dahingehend gestützt wird, um eine vierte Achse (erste Achse) L4, die sich in einer Richtung entlang der Längsachse des zweiten Arms 24 erstreckt, bezüglich des zweiten Arms 24 drehbar zu sein; einem zweiten Handgelenkelement 27, das dahingehend gestützt wird, um eine fünfte Achse (zweite Achse) L5, die senkrecht zu der vierten Achse L4 ist, bezüglich des ersten Handgelenkelements 26 drehbar zu sein; und einem dritten Handgelenkelement 28, das dahingehend gestützt wird, um eine sechste Achse (dritte Achse) L6, die senkrecht zu der fünften Achse L5 ist und die durch den Schnittpunkt der vierten Achse L4 und der fünften Achse L5 verläuft, bezüglich des zweiten Handgelenkelements 27 drehbar zu sein.The 3-
Der zweite Arm 24 und das erste Handgelenkelement 26 weisen Hohlstrukturen mit einer Hohlbohrung 26a um die vierte Achse L4, die sich entlang der vierten Achse L4 erstreckt, auf. Das zweite Handgelenkelement 27 und das dritte Handgelenkelement 28 weisen auch Hohlstrukturen mit einer Hohlbohrung 27a bzw. 28a um die sechste Achse L6, die sich entlang der sechsten Achse L6 erstrecken, auf.The
Ein Laserbearbeitungswerkzeug (Arbeitsorgan) 4 ist beispielsweise an dem dritten Handgelenkelement 28 fixiert. Ein Kabel mit hoher Steifigkeit (nicht gezeigt) oder dergleichen zum Antrieb des Laserbearbeitungswerkzeugs 4 geht durch die Hohlbohrung 26a in dem zweiten Arm 24 und dem ersten Handgelenkelement 26 von der Rückseite des zweiten Arms 24 hindurch, geht über einen Luftpfad von dem Auslass (Drahtkörperauslass) der Hohlbohrung 26a in dem ersten Handgelenkelement 26 durch die Hohlbohrungen 27a und 28a in dem zweiten Handgelenkelement 27 und dem dritten Handgelenkelement 28 hindurch und ist mit dem Laserbearbeitungswerkzeug 4 verbunden. Durch Verdrahten des Kabels mit hoher Steifigkeit entlang der vierten Achse L4 und der sechsten Achse L6 wird verhindert, dass durch eine Drehung des ersten Handgelenkelements 26, des zweiten Handgelenkelements 27 und des dritten Handgelenkelements 28 verursachtes übermäßiges Verdrehen und Verbiegen an das Kabel angelegt werden.A laser processing tool (working body) 4 is fixed to the
Andererseits ist ein Glasfaserkabel mit geringer Steifigkeit (Drahtkörper) 5, das zusammen mit dem Kabel oder dergleichen in der Hohlbohrung 26a in dem ersten Handgelenkelement 26 zu dem Auslass der Hohlbohrung 26a geführt wird, über einen Luftpfad, der sich von jenem für das Kabel mit hoher Steifigkeit unterscheidet, mit dem Laserbearbeitungswerkzeug 4 verbunden. Da das Glasfaserkabel 5 nicht entlang der vierten Achse L4 und der sechsten Achse L6 verkabelt ist, ist das Glasfaserkabel 5 in einem Zustand verkabelt, in dem für eine ausreichende zusätzliche Länge zum Absorbieren von durch eine Drehung des ersten Handgelenkelements 26, des zweiten Handgelenkelements 27 und des dritten Handgelenkelements 28 verursachtem Verdrehen und Verbiegen gesorgt wird.On the other hand, a low-rigidity optical fiber cable (wire body) 5 guided to the outlet of the
In einigen Fällen wirkt in Abhängigkeit von den Ausrichtungen der Handgelenkelemente 26, 27 und 28 übermäßiges Verbiegen, Ziehen oder Zusammendrücken jedoch an einem speziellen Punkt A, der sich an einem Verbindungsteil 41 des Glasfaserkabels 5 zur Verbindung mit dem Laserbearbeitungswerkzeug 4 befindet oder an einem speziellen Punkt B, der sich an einer Zwischenposition des Glasfaserkabels 5 in der Längsrichtung befindet. Die speziellen Punkte A und B können beliebig festgelegt werden.However, in some cases, depending on the orientations of the
Die Steuervorrichtung 3 ist mit einem Prozessor und einem Speicher versehen und definiert gemäß der Darstellung in
Dann berechnet die Steuervorrichtung 3 die Koordinaten jedes der speziellen Punkte A und B auf Basis von Winkelinformationen zu den jeweiligen Handgelenkelementen 26, 27 und 28 des Roboterkörpers 2. Die Koordinaten des Verbindungsteils 41 an dem Laserbearbeitungswerkzeug 4 können eindeutig auf Basis der Winkelinformationen zu den jeweiligen Handgelenkelementen 26, 27 und 28 und den Abmessungen des Laserbearbeitungswerkzeugs 4 berechnet werden, und die Koordinaten der Zwischenposition des Glasfaserkabels 5 können auf Basis der Winkel Informationen zu den jeweiligen Handgelenkelementen 26, 27 und 28 geschätzt werden.Then, the
Gemäß der Darstellung in
Die Steuervorrichtung 3 ist mit Folgendem versehen: einer Bestimmungseinheit 33, die den Winkeln Aθ und Bθ zugeordnete Winkelschwellenwerte und den Längen AR und BR zugeordnete Abstandsschwellenwerte speichert und die bestimmt, ob die berechneten Winkel Aθ und Bθ und die berechneten Längen AR und BR die jeweiligen Schwellenwerte überschritten haben; und einer Lebensdauerberechnungseinheit 34, die die Lebensdauer des Glasfaserkabels 5 berechnet. Gemäß der Darstellung in
Ein Bestimmungsergebnis von der Bestimmungseinheit 33 wird auf einer Anzeigeeinheit (nicht gezeigt), wie z. B. einem Monitor, angezeigt.A determination result from the
Die Steuervorrichtung 3 berechnet unter Verwendung der folgenden Gleichungen das Ausmaß an dem Glasfaserkabel 5 zugefügter Beschädigung an den speziellen Punkten A und B auf Basis der berechneten Längen AR und BR und der berechneten Winkel Aθ und Bθ der geraden Linien LA und LB;
D1 das Ausmaß an Beschädigung an dem Verbindungsteil 41 an dem Glasfaserkabel 5 angibt,
D2 das Ausmaß an Beschädigung an der Zwischenposition des Glasfaserkabels 5 angibt,
AR den Abstand von dem Ursprung O zu dem Verbindungsteil 41 an dem Glasfaserkabel 5 angibt,
Aθ den Winkel der geraden Linie LA, die zwischen dem Verbindungsteil 41 an dem Glasfaserkabel 5 und dem Ursprung O gezogen ist, zur Z-Achse in der YZ-Ebene angibt,
BR den Abstand von dem Ursprung O zu der Zwischenposition des Glasfaserkabels 5 angibt,
Bθ den Winkel der geraden Linie LB, die zwischen der Zwischenposition des Glasfaserkabels 5 und dem Ursprung O gezogen ist, zur Z-Achse in der YZ-Ebene angibt,
Fra und Frb Funktionen zur Berechnung des Ausmaßes an Beschädigung auf Basis der Abstände AR und BR angeben, und
Fθa und Fθb Funktionen zur Berechnung des Ausmaßes an Beschädigung auf Basis der Winkel Aθ und Bθ angeben.The controller 3 calculates the amount of damage done to the optical fiber cable 5 at the specific points A and B based on the calculated lengths A R and B R and the calculated angles A θ and B θ of the straight lines LA and LB using the following equations;
D1 indicates the extent of damage to the
D2 indicates the extent of damage at the intermediate position of the
A R indicates the distance from the origin O to the
A θ indicates the angle of the straight line LA drawn between the
B R indicates the distance from the origin O to the intermediate position of the
B θ indicates the angle of the straight line LB drawn between the intermediate position of the
Fra and Frb provide functions for calculating the extent of damage based on the distances A R and B R , and
Fθa and Fθb specify functions for calculating the amount of damage based on the angles A θ and B θ .
Die Steuervorrichtung 3 berechnet mit der Lebensdauerberechnungseinheit 34 die verbleibende Lebensdauer L des Glasfaserkabels 5 unter Verwendung der Formeln (1) und (2) auf Basis der berechneten Ausmaße an Beschädigung D1 und D2 und zeigt die verbleibende Lebensdauer L auf der Anzeigeeinheit an.
[Formel 1]
[Formel 2]
L die verbleibende Lebensdauer angibt,
H die Gesamtlebensdauer angibt,
D das Ausmaß an dem Glasfaserkabel während eines Zyklus zugefügte Beschädigung angibt,
n die Anzahl an Abtastereignissen während eines Zyklus angibt.The
[Formula 1]
[Formula 2]
L indicates the remaining lifetime,
H indicates the total lifetime,
D indicates the amount of damage inflicted on the fiber optic cable during a cycle,
n indicates the number of sampling events during one cycle.
Nachstehend wird der Betrieb des so konfigurierten Robotersystems 1 dieser Ausführungsform beschrieben.The operation of the thus configured robot system 1 of this embodiment will be described below.
Gemäß dem Robotersystem 1 dieser Ausführungsform berechnet die Steuervorrichtung 3 gemäß der Darstellung in
Als Nächstes werden auf der Basis der berechneten Koordinaten jeweils die Abstände AR und BR von den speziellen Punkten A und B zu dem Ursprung O des Auslasskoordinatensystems berechnet (Schritt S3). Die Winkel Aθ und Bθ von der Z-Achse in der YZ-Ebene in dem Auslasskoordinatensystem werden jeweils berechnet (Schritt S4). Next, based on the calculated coordinates, the distances A R and B R from the specific points A and B to the origin O of the outlet coordinate system are calculated, respectively (step S3). The angles A θ and B θ from the Z axis on the YZ plane in the outlet coordinate system are calculated, respectively (Step S4).
Als Nächstes führt die Lebensdauerberechnungseinheit 34 eine Lebensdauerberechnungsroutine durch (Schritt S5). Bei der Lebensdauerberechnungsroutine wird das Ausmaß an Beschädigung D'i unter Verwendung der berechneten Abstände AR und BR und der berechneten Winkel Aθ und Bθ berechnet (Schritt S51), und das berechnete Ausmaß an Beschädigung D'i wird gespeichert (Schritt S52). Dann wird bestimmt, ob ein Zyklus beendet worden ist (Schritt S53). Wenn ein Zyklus nicht beendet worden ist, geht das Ablaufdiagramm zur Hauptroutine zurück. Wenn ein Zyklus beendet worden ist, wird die verbleibende Lebensdauer L berechnet (Schritt S54) und auf dem Monitor angezeigt (Schritt S55), und das Ablaufdiagramm kehrt zur Hauptroutine zurück.Next, the
Als Nächstes wird bestimmt, ob die berechneten Abstände AR und BR und die berechneten Winkel Aθ und Bθ die jeweiligen Schwellenwerte überschritten haben (Schritt S6). Wenn die Abstände AR und BR und die Winkel Aθ und Bθ die jeweiligen Schwellenwerte nicht überschritten haben, werden die Schritte von Schritt S1 an wiederholt. Wenn andererseits in Schritt S6 bestimmt wird, dass die Abstände AR und BR und die Winkel Aθ und Bθ die jeweiligen Schwellenwerte überschritten haben, wird dieses Bestimmungsergebnis auf der Anzeigeeinheit angezeigt (Schritt S7) und der Betrieb des Roboterkörper 2 wird angehalten (Schritt S8).Next, it is determined whether the calculated distances A R and B R and the calculated angles A θ and B θ have exceeded the respective threshold values (step S6). If the distances A R and B R and the angles A θ and B θ have not exceeded the respective threshold values, the steps are repeated from step S1. On the other hand, when it is determined in step S6 that the distances A R and B R and the angles A θ and B θ have exceeded the respective threshold values, this determination result is displayed on the display unit (step S7) and the operation of the robot body 2 is stopped ( step S8).
So wird gemäß dem Robotersystem 1 dieser Ausführungsform, wenn die von der Winkelberechnungseinheit 32 berechneten Winkel Aθ und Bθ und die Abstände AR und BR die jeweiligen Schwellenwerte überschritten haben, dieses Bestimmungsergebnis auf der Anzeigeeinheit angezeigt, wobei eine Benachrichtigung ausgegeben wird; somit besteht ein Vorteil darin, dass es durch Ändern eines Betriebsprogramms oder Ändern der Steuerung auf Basis des Bestimmungsergebnisses möglich ist, zu gestatten, dass die 3-Achs-Handgelenkeinheit 25 in einem Bereich betrieben wird, in dem dem Glasfaserkabel 5 kein Schaden zugefügt wird, um die Lebensdauer des Glasfaserkabels 5 zu stabilisieren und die Wartungshäufigkeit zu reduzieren. Da die T Sekunden später zu erhaltenden Winkel Aθ und Bθ vorhergesagt werden, kann eine Benachrichtigung ausgegeben werden, bevor dem Glasfaserkabel 5 Schaden zugefügt wird. Thus, according to the robot system 1 of this embodiment, when the angles A θ and B θ calculated by the
Insbesondere ist vorstellbar, dass die Winkel Aθ und Bθ die Ausmaße an Verdrehen des Glasfaserkabels 5 an den Positionen der speziellen Punkte A und B darstellen und das Glasfaserkabel 5 an dem Verbindungsteil 41 an dem Glasfaserkabel 5 einer erheblichen Beschädigung aufgrund von Verdrehen ausgesetzt wird. Somit ist es durch Bestimmen, ob die Winkel Aθ und Bθ die Winkelschwellenwerte überschritten haben, und Ausgeben einer Benachrichtigung in Abhängigkeit von dem Bestimmungsergebnis möglich, Maßnahmen zu ergreifen, z. B. den Betrieb zu einem derartigen Betrieb zu ändern, dass das Glasfaserkabel 5 nicht beschädigt wird, wodurch die Lebensdauer des Glasfaserkabels 5 stabilisiert wird.In particular, it is conceivable that the angles A θ and B θ represent the amounts of twisting of the
Es ist vorstellbar, dass die Abstände AR und BR Ziehen und Zusammendrücken des Glasfaserkabels 5 an den Positionen der speziellen Punkte A und B darstellen und das Glasfaserkabel 5 an der Zwischenposition des Glasfaserkabels 5 einer beträchtlichen Beschädigung aufgrund von Ziehen und Zusammendrücken ausgesetzt wird. Somit ist es durch Bestimmen, ob die Abstände AR und BR die Abstandsschwellenwerte überschritten haben, und Ausgeben einer Benachrichtigung in Abhängigkeit von dem Bestimmungsergebnis möglich, Maßnahmen zu ergreifen, z. B. den Betrieb zu einem derartigen Betrieb zu ändern, dass das Glasfaserkabel 5 nicht beschädigt wird, wodurch die Lebensdauer des Glasfaserkabels 5 stabilisiert wird.It is conceivable that the distances A R and B R represent pulling and squeezing of the
Gemäß dieser Ausführungsform besteht, da die restliche Lebensdauer L des Glasfaserkabels 5 auf Basis der berechneten Abstände AR und BR und Winkel Aθ und Bθ berechnet und auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird, ein Vorteil darin, dass es möglich ist, durch die angezeigte verbleibende Lebensdauer L dem Glasfaserkabel 5 zugefügten Schaden objektiv zu verstehen und eine Korrektur des Betriebsprogramms auf der Basis der verbleibenden Lebensdauer L zu veranlassen.According to this embodiment, since the remaining life L of the
Bei dieser Ausführungsform ist es, obgleich auf Basis sowohl der Längen (Abstände) AR und BR der geraden Linien LA und LB, die von dem Ursprung O des Auslasskoordinatensystems zu den speziellen Punkten A und B gezogen sind, als auch der Winkel Aθ und Bθ der geraden Linien LA und LB von der Z-Koordinatenachse, wobei die geraden Linien LA und LB auf die YZ-Ebene projiziert werden, bestimmt wird, ob das Ausmaß an Beschädigung D'i des Glasfaserkabels 5 groß ist, stattdessen auch möglich, lediglich die Winkel Aθ und Bθ zur Bestimmung der Beschädigung, die insbesondere aufgrund von Verdrehen entsteht, zu verwenden, oder lediglich die Abstände AR und BR zur Bestimmung der Beschädigung, die insbesondere aufgrund von Ziehen und Zusammendrücken entsteht, zu verwenden.In this embodiment, although based on both the lengths (distances) A R and B R of the straight lines LA and LB drawn from the origin O of the outlet coordinate system to the specific points A and B, and the angle A, it is θ and B θ of the straight lines LA and LB from the Z-coordinate axis with the straight lines LA and LB projected onto the YZ plane, whether the degree of damage D' i of the
Bei dieser Ausführungsform wird als Folge der Bestimmung, die von der Bestimmungseinheit 33 durchgeführt wird, eine Benachrichtigung des Bestimmungsergebnisses ausgegeben, wenn die Abstände AR und BR oder die Winkel Aθ und Bθ die Schwellenwerte überschritten haben; stattdessen kann die Steuervorrichtung 3 jedoch die Handgelenkelemente 26, 27 und 28 des Roboterkörpers 2 derart steuern, dass die Abstände AR und BR oder die Winkel Aθ und Bθ die Schwellenwerte nicht überschreiten, wenn die Abstände AR und BR oder die Winkel Aθ und Bθ die Schwellenwerte erreichen.In this embodiment, as a result of the determination performed by the
Bei dieser Ausführungsform ist es, obgleich ein Mittel zur Durchführung einer Bildschirmanzeige unter Verwendung der Anzeigeeinheit als Benachrichtigungseinheit eingesetzt wird, stattdessen auch möglich, ein Mittel zur Ausgabe einer Benachrichtigung eines Bestimmungsergebnisses durch Ton einzusetzen.In this embodiment, although means for performing screen display using the display unit as a notification unit is employed, it is also possible to employ means for issuing notification of a determination result by sound instead.
Obgleich das Glasfaserkabel 5 als ein Beispiel für den Drahtkörper gezeigt wird, ist der Drahtkörper nicht darauf beschränkt.Although the
Bei dieser Ausführungsform ist es, obgleich das Ausmaß an Beschädigung D'i unter Verwendung der Funktionen Fra und Frb, die das Ausmaß an Beschädigung D'i auf Basis der Abstände AR und BR berechnen, und der Funktionen Fθa und Fθb, die das Ausmaß an Beschädigung D'i auf Basis der Winkel Aθ und Bθ berechnen, berechnet wird, stattdessen auch möglich, das Ausmaß an Beschädigung D'i durch Konsultieren einer Datenbank zu erhalten. Maschinenlernen kann auch angewendet werden.In this embodiment, although the amount of damage D' i using the functions Fra and Frb that calculate the amount of damage D' i based on the distances A R and B R and the functions Fθa and Fθb that Calculating the damage amount D' i based on the angles A θ and B θ is calculated, instead it is also possible to obtain the damage amount D' i by consulting a database. Machine learning can also be applied.
Bezugszeichenlistereference list
- 11
- Robotersystemrobotic system
- 22
- Roboterkörperrobot body
- 33
- Steuervorrichtungcontrol device
- 44
- Laserbearbeitungswerkzeug (Arbeitsorgan)Laser processing tool (working body)
- 55
- Glasfaserkabel (Drahtkörper)fiber optic cable (wire body)
- 2424
- zweiter Arm (Arm)second arm (arm)
- 2626
- erstes Handgelenkelementfirst wrist element
- 2727
- zweites Handgelenkelementsecond wrist element
- 2828
- drittes Handgelenkelementthird wrist element
- 3131
- Abstandsberechnungseinheitdistance calculation unit
- 3232
- Winkelberechnungseinheitangle calculation unit
- 3333
- Bestimmungseinheitunit of determination
- A, BAWAY
- spezieller Punktspecial point
- Aθ, BθAθ, Bθ
- Winkelangle
- AR, BRAR, BR
- Länge (Abstand)length (distance)
- L4L4
- vierte Achse (erste Achse)fourth axis (first axis)
- L5L5
- fünfte Achse (zweite Achse)fifth axis (second axis)
- L6L6
- sechste Achse (dritte Achse)sixth axis (third axis)
- LA, LBLA, LB
- gerade Liniestraight line
Claims (7)
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2019
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