DE112019004497T5

DE112019004497T5 - Golden data für industrieroboter

Info

Publication number: DE112019004497T5
Application number: DE112019004497.4T
Authority: DE
Inventors: Yi Sun; Jason Tsai; Sai-Kai Cheng; Don Kijek; Q. Niederquell Bradley
Original assignee: Fanuc America Corp
Current assignee: Fanuc America Corp
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2021-07-22
Also published as: CN112654468A; US20200078937A1; JP7479353B2; JP2021536617A; WO2020051590A1

Abstract

Verfahren zum Überwachen eines Industrieroboters. Das Verfahren umfasst das Konfigurieren des Roboters zum Ausführen einer bestimmten Aufgabe während eines Integrationsvorgangs und das Speichern von Integrationsdaten im Roboter, die die Konfiguration des Roboters zum Ausführen der Aufgabe kennzeichnen. Das Verfahren umfasst außerdem das Installieren des Roboters in einer Fertigungsanlage und das Hochladen der gespeicherten Integrationsdaten in die Cloud, wenn der Roboter in der Fertigungsanlage installiert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen von Produktionsdaten, die während des Betriebes des Roboters in der Fertigungsanlage durch den Roboter erzeugt werden, das Hochladen der Produktionsdaten in die Cloud und das Vergleichen der Produktionsdaten mit den Integrationsdaten.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung nimmt den Nutzen des Einreichungsdatums der am 7. September 2018 eingereichten, vorläufigen US-Patentanmeldung 62/728 115 , Golden Data für Industrieroboter bezeichnet, in Anspruch.
HINTERGRUND
Gebiet
Diese Offenlegung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zur Überwachung eines Industrieroboters, das die Speicherung von Eckdaten eines Robotereinsatzes in der Cloud umfasst und spezieller ein Verfahren zur Überwachung eines Industrieroboters, welches das Speichern von Eckdaten eines Robotereinsatzes aus einer Roboterintegration in der Cloud, das periodische Hochladen von Produktionsdaten in die Cloud während eines Robotereinsatzes und das Vergleichen der Eckdaten mit den Produktionsdaten umfasst, um festzulegen, ob die Produktionsdaten akzeptabel sind.
Erörterung des Standes der Technik
Industrieroboter sind komplexe Maschinen, die viele verschiedene Funktionen und Einsätze präzis und zuverlässig durchführen können. Zum Beispiel werden Roboter oft in Produktionsanlagen eingesetzt, um verschiedene Aufgaben während der Produktion eines Gegenstands auszuführen, wie etwa Punktschweißen von Karosserieteilen an einem Fahrzeuggestell. Einheiten, die Roboter zum Ausführen dieser Aufgaben herstellen, werden typischerweise ein Integrierwerk einbeziehen, das den Roboter programmiert, unterrichtet und konfiguriert, um eine gewünschte Aufgabe optimal auszuführen. Die durch das Integrierwerk erzeugten Informationen und Daten für eine spezielle Aufgabe werden manchmal als Golden Data, Golden Record oder Golden Copy bezeichnet und beziehen sich auf Daten, die die empfohlene Anfangsqualität zur Verfügung stellen, die auf den Entwurfskriterien mechanischer Komponenten basiert, von denen eine Softwareanwendung abhängig sein kann. Somit sind Golden Data der Bezug, an den sich ein Nutzer wenden kann, um zu gewährleisten, dass die korrekte Version einer Information verwendet wird.
Wenn ein Roboter konfiguriert wurde, um eine bestimmte Aufgabe durch den Integrationsvorgang auszuführen, dann wird er in einer Produktionsanlage zum Ausführen dieser Aufgabe eingebaut. Bei Betrieb des Roboters über die Zeit in der Anlage kann der Nutzer des Roboters verschiedene Änderungen und/oder Einstellungen am Arbeitsablauf des Roboters vornehmen, weil er die Aufgabe als Folge verschiedener Dinge wie Temperarturänderungen, Unterschiede in der Ausführung von Teilen, usw. nicht optimal ausführt. Zum Beispiel kann der Nutzer die Ausrichtung eines Schweißkopfes des Roboters mit dem Versuch ändern, eine Schweißung höherer Qualität zu erlangen. Des Weiteren kann der Nutzer wünschen, die Arbeitsgeschwindigkeit des Roboters zu erhöhen. Wie diese Änderungen an dem Roboter vorgenommen werden, kann sich die Leistung des Roboters verschlechtern und es kann wünschenswert sein, die Konfiguration des Roboters in ihren ursprünglichen, normalerweise optimalen Zustand zurückzusetzen. Diese Situation könnte eine Situation im Hinblick darauf schaffen, ob der Roboter zweckmäßig integriert wurde, bevor er dem Kunden zur Verfügung gestellt wird, oder ob der Kunde die Konfiguration des Roboters unzweckmäßig verändert hat. Jedoch gingen die zum Zurücksetzen des Roboters in den ursprünglichen Zustand erforderlichen Informationen verloren und sind normalerweise nicht abrufbar.
ZUSAMMENFASSUNG
Die folgende Erörterung offenbart und beschreibt ein Verfahren zum Überwachen eines Industrieroboters. Das Verfahren umfasst allgemein Konfigurieren des Roboters, um eine bestimmte Aufgabe während eines Integrationsprozesses auszuführen, und Speichern von Integrationsdaten im Roboter, die die Konfiguration des Roboters zum Ausführen der Aufgabe kennzeichnen. Das Verfahren umfasst außerdem das Installieren des Roboters in einer fertigenden Produktionsanlage und das Hochladen der gespeicherten Integrationsdaten in die Cloud, wenn der Roboter in der fertigenden Produktionsanlage installiert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Erfassen von Produktionsdaten, die durch den Roboter während seines Betriebs in der Fertigungsanlage erzeugt werden, das Hochladen der Produktionsdaten in die Cloud und das Vergleichen der Produktionsdaten mit den Integrationsdaten.
Zusätzliche Merkmale der Offenlegung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung und angefügten Ansprüchen, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet werden.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung eines Roboters, der an einem Integrationsstandort konfiguriert ist;
2 ist ein Blockdiagramm eines Roboterfertigungs- oder produktionskomplexes einschließlich des in 1 gezeigten, konfigurierten Roboters; und
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang zum Speichern von Eckdaten in der Cloud zum Roboterbetrieb zeigt, die von dem Integrierwerk erhalten werden, wenn das Robotersystem erstmalig in der Produktionsanlage ankommt, zum Speichern von Produktionsdaten in der Cloud während des Betriebs des Roboters in der Produktionsanlage und zum Vergleichen der durch die Cloud bereitgestellten Eckdaten und Produktionsdaten in einem Regelungssystem.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erörterung der Ausführungsformen der auf ein Verfahren zum Betrieb eines Industrieroboters gerichteten Offenlegung, die das Erzeugen von Warnsignalen einschließt, wenn Änderungen in einer Menge von Produktionsdaten sich einem Schwellenwert nähern, ist nur beispielhafter Natur und keineswegs dafür beabsichtigt, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Einsätze zu beschränken.
Wie es nachstehend ausführlich erörtert wird, behandelt diese Offenlegung ein System und Verfahren, wo manchmal als Golden Data und Integrationsdaten bezeichnete Eckdaten, die vorher nicht in der Cloud verfügbar waren, während der Inbetriebnahme eines Roboters gesammelt und in die Cloud hochgeladen werden, wenn der Roboter zum Beispiel beim Aufbau des Roboters in einer Fertigungsanlage an eine Steuerung angeschlossen ist. Zum Beispiel werden an einem Einbaustandort, wenn der Fuß aufgestellt wird, die von den Nutzerprogrammen generierten Eckdaten aufgenommen und bei Inbetriebnahme des Roboters in der Robotersteuerung gespeichert. Wenn der Roboter in der Fertigungsanlage installiert und an die Steuerung angeschlossen ist, werden die Integrationsdaten in die Cloud hochgeladen. Daher hat der Nutzer eine Aufzeichnung der in der Cloud gespeicherten Integrationseckdaten. Die Integrationsdaten sind eine Momentaufnahme des mechanischen Zustands des Roboters am Ende des Integrationsvorgangs, die Informationen über Hemmzählungen, rechtzeitigen Servoantrieb, Zustand des Untersetzungsgetriebes, Kabelzustand, usw. enthalten. Die Datenmenge basiert auf benutzerspezifischen Softwareprogrammen und kann Informationen wie etwa Betriebszyklus, Überstrom, Überhitzung, Erwartungswert von Belastung/Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes, Energieverbrauch, falsche Verwendung der Zuladung, Beeinflussung der Beschleunigung, umfassende Bewegungsprofildaten, Programminformationen, Prozessinformationen, usw. enthalten. Produktionsdatenmengen werden verfolgt und regelmäßig mit den Eckdaten verglichen, wie etwa auf täglicher Basis. Die Steuerung warnt den Benutzer vor Datenänderungen, die sich Schwellenwerten nähern.
1 ist eine Darstellung eines Integrationsstandortes 10, die einen Industrieroboter 12 mit einem Roboterarm 14 und einer Robotersteuereinheit 16 zeigt, wobei der Roboter 12 so in Betrieb genommen wurde, dass er programmiert und konfiguriert ist, um eine bestimmte Produktionsaufgabe in optimaler Weise durch eine Bedienperson oder einen Techniker 18 auszuführen. Der Roboter 12 soll irgendeinen Roboter von beliebiger Art und Konfiguration darstellen, der jeden Arbeitsgang wie Lackieren, Schweißen, usw. ausführen kann, die mit der Erörterung hier geeignet und übereinstimmend sind. Die Bedienperson 18 nutzt eine beliebige geeignete Technik, um dem Roboter 12 beizubringen, die Aufgabe auszuführen, wobei die Integrationsdaten und Informationen, die es zulassen, dass der Roboter 12 diese Aufgabe ausführt, in der Robotersteuereinheit 16 gespeichert werden. Sobald der Roboter 12 konfiguriert wurde und die Produktionsaufgabe auszuführen bestätigt wurde, wird er zum Betrieb in eine Produktionsanlage transportiert.
2 ist eine Darstellung eines Produktions- oder Fertigungskomplexes 20 mit einer Anzahl von Betrieben 22, die eine beliebige Fertigungs- oder Produktionsanlage, die Industrieroboter verwendet, darstellen sollen, wobei einer der Betriebe 22 zeigt, dass der Roboter 12 Teil einer Robotermontagelinie 24 mit anderen Robotern 26 ist. Die Roboter 12 und 26 sind verbunden mit der gleichen Art von Netzwerkschnittstelle oder Schaltervorrichtung 28, die an einen Server 30 in einem der Betriebe 22 angeschlossen ist, der eine Datensammlungsanwendung 22 abarbeitet, wobei die Anwendung 32 dem Server 30 erlaubt, mit einem Datenzentrum 34 in der Cloud zu kommunizieren. Daten und andere von den Robotern 12 und 26 erlangten Informationen werden in einer Datenspeichereinrichtung 38 im Datenzentrum 34 gespeichert und durch einen Analytikprozessor 40 zusammen mit den Daten und Informationen von anderen Robotern in allen Betrieben 22 verarbeitet. Die im Datenzentrum 36 gespeicherten und analysierten Informationen und Daten sind zugänglich für einen Datenanalytiker 42 wie etwa einem Angestellten des Besitzers des Datenzentrums 36, durch einen Webservice 44 am Datenzentrum 36 und einen Nutzer 46 im Werk 220 oder der anders in der Lage ist, die analysierten Daten zu erhalten, die Warnsignale für bevorstehende Wartung, potentielle nicht erwartete Ausfallzeitprobleme und dergleichen enthalten.
Die Kombination der Datensammleranwendung 32, des Datenzentrums 36, des Datenanalytikers 42 und des Benutzers 46 werden hier als Steuerung bezeichnet, deren Funktion dem Fachmann verständlich ist. Die Steuerung, wie sie beschrieben ist, sammelt Daten von den Robotern 26 in den Betrieben 22 und überwacht die Roboter 26, um zu erkennen, ob ein ungewöhnlicher Verschleiß auftritt, der zu einem Ausfall führen könnte, und falls es so ist, Teile und/oder Unterstützung gesendet werden können, um sich dem Problem zu widmen, bevor irgendeine Ausfallzeit auftritt. Die Steuerung beobachtet außerdem die Verwendung des Roboters und sendet in entsprechenden Intervallen Mahnungen, um sicherzustellen, dass wichtige Wartungsaktivitäten rechtzeitig abgeschlossen werden. Die Steuerung sammelt Daten über alle Roboter 26, sodass die Zustandsdaten des Roboters wie Untersetzungsgetriebe, Motor, Notfallunterbrechungen, Energienutzung, Mahnungen zur Wartung, usw., verfügbar sind. Obwohl die Erörterung hier auf die Steuerung Bezug nimmt, die Daten und Informationen vom Roboter 12 in bestimmter Weise sammelt und analysiert, soll angemerkt werden, dass diese nur veranschaulichenden Zwecken dadurch dient, das jedes geeignete Datensammlungs- und Analysesystem eingesetzt werden kann, das mit der Erörterung hier übereinstimmend ist.
Wenn der Roboter 12 an den Betrieb 22 geliefert und durch die Einrichtung 28 mit dem Server 30 verbunden ist, werden die Integrations- oder Eckdaten von der Robotersteuereinheit 16 in das Datenzentrum 36 hochgeladen, so dass sie später, wenn erwünscht, verfügbar sind. Wenn der Roboter 12 die Aufgabe in dem Betrieb 22 ausführt, werden Konfiguration und Betrieb des Roboters 12 periodisch in das Datenzentrum 36 als Produktionsdaten mit einem Zeitstempel hochgeladen. Deshalb können, falls durch den Nutzer zu irgendeinem Zeitpunkt Änderungen an der Konfiguration des Roboters 12 vorgenommen werden, diese Änderungen mit den Integrationsdaten verglichen werden, um zu bestimmen, ob sie außerhalb eines gewissen Schwellenwertes liegen, was möglicherweise den Roboter 12 beschädigen, die Funktion des Roboters 12 beschränken könnte, usw., wie es zum Beispiel durch die Steuerung analysiert wird. Mit anderen Worten, die Steuerung kann am Roboter 12 vorgenommene Änderungen analysieren und bestimmen, ob diese Änderungen akzeptabel sind, wobei die Änderungen bewertet werden können, so dass der Nutzer gewährleistet, dass sie gut sind. Außerdem können jederzeit die Integrationsdaten in die Robotersteuereinheit 16 runtergeladen werden, um sie in ihrer ursprünglichen Konfiguration wiederherzustellen.
3 ist ein Ablaufdiagramm 50, das einen Vorgang zur Überwachung des Roboters 12 in der oben erörterten Weise darstellt. Im Kästchen 52 wurde der Roboter 12 in Betrieb genommen und befindet sich am Integrationsstandort 10, wo die Eckdaten in der Robotersteuerung 16 gespeichert werden, die zum Beispiel Bewegungsplanungsdaten, Programmprofildaten und Prozessinformationen einschließen. Am Ende des Inbetriebnahmevorgangs im Kästchen 54 wird die endgültige Eckdatenaufzeichnung mit einer Momentaufnahme der Bedingungen des Roboters festgelegt, die in der Robotersteuereinheit 16 gespeichert sind. Der Roboter 12 wird dann im Kästchen 56 in den Betrieb 22 geschickt; und im Kästchen 58 wird die Eckdatenaufzeichnung von der Robotersteuereinheit 16 ins Datenzentrum 36 hochgeladen. Im Kästchen 60 werden, bei Betrieb des Roboters 12 im Werk 22, Produktionsdaten oder Daten der Konfiguration und Arbeitsweise des Roboters 12 bei seinem Einsatz periodisch von dem Roboter 12 in das Datenzentrum 36, wie etwa täglich, hochgeladen, die auch Bewegungsplanungsdaten, Programmprofildaten und Prozessinformationen umfassen. Die Eckdatenaufzeichnung und die Produktionsdaten werden durch die Steuerung periodisch verglichen und analysiert, einschließlich eines Vergleichs der während der Produktion empfangenen Daten mit den Eckdaten und einer Ausgabe eines Warnsignals an den Nutzer, falls sich die Daten außerhalb eines bestimmten vorgegebenen Bereichs im Kästchen 62 befinden, Wiederherstellung der Eckdaten im Kästchen 64 in die Robotersteuereinheit 16 zurück und Vorhersage der Ergebnisse vorgeschlagener Produktionsänderungen an den Roboter 12 basierend auf den Eckdaten, bevor der Roboter 12 mit neuen Produktionsdaten im Kästchen 66 arbeitet. Der Betrieb im Kästchen 66 umfasst außerdem eine Bestimmung, ob die Integrationsdaten akzeptabel sind, wenn sie in die Cloud hochgeladen werden.
Die vorhergehende Erörterung offenbart und beschreibt nur beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung. Der Fachmann wird ohne weiteres aus dieser Erörterung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen erkennen, dass daran verschiedene Änderungen, Modifizierungen und Varianten vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Geltungsbereich der Offenlegung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.
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

US 62/728115 [0001]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Industrieroboters, wobei das Verfahren umfasst: Konfigurieren des Roboters zur Ausführung einer bestimmten Aufgabe während eines Integrationsvorgangs; Speichern von Integrationsdaten im Roboter, die die Konfiguration des Roboters zur Ausführung der Aufgabe kennzeichnen; Installieren des Roboters in einer Fertigungsanlage; und Hochladen der gespeicherten Integrationsdaten in die Cloud, wenn der Roboter in der Fertigungsanlage installiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Erfassen von Produktionsdaten, die durch den Roboter während des Betriebes des Roboters in der Fertigungsanlage erzeugt werden, und periodisches Hochladen der Produktionsdaten in die Cloud.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Integrationsdaten und die Produktionsdaten Bewegungsplanungsdaten, Programmprofildaten und Prozessinformationen einschließen.
Verfahren nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend das Vergleichen der Produktionsdaten und der Integrationsdaten und das Bereitstellen eines Warnsignals, falls Unterschiede zwischen den Produktionsdaten und den Integrationsdaten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten oder sich diesem nähern.
Verfahren nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend das Vorhersagen der Ergebnisse vorgeschlagener Produktionsänderungen für den Roboter basierend auf den Integrationsdaten.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Integrationsdaten und die Produktionsdaten durch eine Steuerung analysiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Bestimmen, ob die Integrationsdaten zum Roboterbetrieb akzeptabel sind, wenn sie in die Cloud hochgeladen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Wiederherstellen der Integrationsdaten für den Roboter.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend das Anschließen des Roboters an eine Steuerung und das Betreiben der Steuerung, um die Produktionsdatensätze zu erfassen, den Vergleichsschritt durchzuführen und den Warnschritt durchzuführen.
Verfahren zur Überwachung eines Industrieroboters, wobei das Verfahren umfasst: Konfigurieren des Roboters zum Ausführen einer bestimmten Aufgabe während eines Integrationsvorgangs; Speichern von Integrationsdaten im Roboter, die die Konfiguration des Roboters zum Ausführen der Aufgabe kennzeichnen; und Hochladen der gespeicherten Integrationsdaten in die Cloud.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Hochladen der gespeicherten Integrationsdaten in die Cloud auftritt, nachdem der Roboter in einer Fertigungsanlage installiert ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Hochladen der gespeicherten Integrationsdaten in die Cloud auftritt, bevor der Roboter in einer Fertigungsanlage installiert ist.
Verfahren nach Anspruch 10, des Weiteren umfassend das Erfassen von Produktionsdaten, die während des Betriebes des Roboters in der Fertigungsanlage durch den Roboter erzeugt werden, und periodisches Hochladen der Produktionsdaten in die Cloud.
Verfahren nach Anspruch 13, des Weiteren umfassend das Vergleichen der Produktionsdaten und der Integrationsdaten und das Bereitstellen eines Alarmsignals, falls Differenzen zwischen den Produktionsdaten und den Integrationsdaten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten oder sich diesem nähern.
System zur Überwachung eines Industrieroboters, wobei das System umfasst: Einrichtungen zum Konfigurieren des Roboters, um eine bestimmte Aufgabe während eines Integrationsvorgangs auszuführen; Einrichtungen zum Speichern von Integrationsdaten im Roboter, die die Konfiguration des Roboters zum Ausführen der Aufgabe kennzeichnen; Einrichtungen zum Installieren des Roboters in einer Fertigungsanlage; und Einrichtungen zum Hochladen der gespeicherten Integrationsdaten in die Cloud, wenn der Roboter in der Fertigungsanlage installiert ist.
System nach Anspruch 15, des Weiteren umfassend Einrichtungen zum Erfassen von Produktionsdaten, die durch den Roboter während des Betriebes des Roboters in der Fertigungsanlage erzeugt werden, und periodisches Hochladen der Produktionsdaten in die Cloud.
System nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend eine Einrichtung zum Vergleichen der Produktionsdaten und der Integrationsdaten und zum Bereitstellen eines Warnsignals, falls Differenzen zwischen den Produktionsdaten und den Integrationsdaten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreiten oder sich diesem nähern.
System nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend Einrichtungen zum Vorhersagen der Ergebnisse vorgeschlagener Produktionsänderungen für den Roboter basierend auf den Integrationsdaten.