DE112021004529T5

DE112021004529T5 - Steuervorrichtung und Steuerverfahren

Info

Publication number: DE112021004529T5
Application number: DE112021004529.6T
Authority: DE
Inventors: Hangjie Jiang
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2023-09-14
Also published as: JPWO2022071058A1; JP7481472B2; US20230330838A1; WO2022071058A1; CN116194260A

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsprogramm erstellt, indem nur ein Lernpunkt gelernt wird, ohne dass dies von der Erfahrung eines Bedieners abhängt. Es wird eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Roboters und einer Gelenkwelle des Roboters bereitgestellt, wobei die Gelenkwelle am distalen Ende eines Arms des Roboters zum Bewegen eines Werkstücks in einer Richtung angebracht ist. Die Steuervorrichtung umfasst: eine Betriebsprogramm-Analyseeinheit, die einen bewegbaren Bereich einer Kombination aus dem Roboter und der Gelenkwelle auf der Grundlage eines Betriebsprogramms berechnet, in dem eine Anfangsposition der Gelenkwelle vom Koordinatenursprung des Roboters aus gesehen festgelegt ist; und eine Roboter/Werkzeug-Bewegungsabstandsberechnungseinheit, die auf der Grundlage des berechneten bewegbaren Bereichs einen Betrag der Bewegung der Gelenkwelle zum Bewegen der Gelenkwelle zu einer Grenzposition in dem bewegbaren Bereich als einen spezifizierten Wert einstellt und den Betrag der Bewegung des distalen Endes des Arms des Roboters, wenn die Gelenkwelle zu der Grenzposition bewegt wird, und den Betrag der Bewegung der Gelenkwelle und den Betrag der Bewegung des distalen Endes des Arms des Roboters für mindestens einen anderen Lernpunkt als die Grenzposition berechnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren.
Stand der Technik
Eine Technik zur Beförderung eines Werkstücks mit hoher Geschwindigkeit ist bekannt. Bei dieser Technik wird eine gleitende Gelenkwelle (im Folgenden als „Linearwerkzeug“ bezeichnet), die das Werkstück linear in einer Richtung (z. B. in Y-Richtung) bewegt, an einem Ende eines Arms eines sechsachsigen Roboters angebracht, um den Roboter in einen siebenachsigen Roboter umzuwandeln, und der Roboter und das Linearwerkzeug werden in dieselbe Richtung bewegt. Siehe zum Beispiel Patentdokument 1.
Für das Lernen eines siebenachsigen Robotersystems werden in der Regel die Bewegungsentfernungen des sechsachsigen Roboters und des Linearwerkzeugs getrennt angegeben.
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Publikationsnummer 2019-126850
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Der mit dem Linearwerkzeug ausgerüstete Sechs-Achsen-Roboter wird in der Regel an Lernpunkten auf seine Positionen und Haltungen gelernt, während sich der Roboter bewegt.
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein siebenachsiges Robotersystem zeigt, bei dem das Linearwerkzeug am Ende des Arms des sechsachsigen Roboters befestigt ist.
Wie in 8 dargestellt, ist ein Roboter 10 z.B. ein sechsachsiger, vertikal gelenkiger Roboter, der an einem Ende seines Arms ein Linearwerkzeug 20 aufweist. Das Linearwerkzeug 20 ist z. B. ein Förderwerkzeug in Form eines Gleitarms (einer Gelenkwelle) und hat einen streifenförmigen (rechteckigen, plattenförmigen) Rahmen 21, einen Roboter-Seitiger Schieber 22, der auf einer Oberseite des Rahmens 21 angeordnet ist, und einen Werkstück-Seitiger Schieber 23, der auf einer Unterseite des Rahmens 21 angeordnet ist. An dem Werkstück-Seitiger Schieber 23 ist beispielsweise ein Werkzeug (nicht dargestellt) mit einer Vielzahl von Adsorptionspads angebracht, die das Werkstück adsorbieren, und das Linearwerkzeug 20 ist in der Lage, das von dem angebrachten Werkzeug (nicht dargestellt) adsorbierte Werkstück (nicht dargestellt) in einer Richtung, d.h. in Richtung der Y-Achse, linear zu bewegen.
9 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen dem Ende des Arms des Roboters 10 und dem Linearwerkzeug 20 zeigt. 9 zeigt als Roboter 10 das Ende des Arms des Roboters 10 (kann im Folgenden als „Finger des Roboters 10“ bezeichnet werden) und andere Teile des Roboters 10 als den Finger. In 9 liegen der Koordinatenursprung des Roboters 10, die Position des Fingers des Roboters 10, der Koordinatenursprung des Werkzeugs und die Position des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 des Linearwerkzeugs 20 auf einer geraden Linie in Richtung der X-Achse.
10 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Positionsbeziehung darstellt, wenn sich der Werkstück-Seitige Schieber 23 des Linearwerkzeugs 20 in Richtung der +Y-Achse bewegt.
Wie in 10 gezeigt, bewegt sich der Finger des Roboters 10 bei einer Bewegung des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 des Linearwerkzeugs 20 z.B. in Richtung der +Y-Achse um eine Strecke D_r in Richtung der +Y-Achse, was einem Bewegungsbetrag des Fingers entspricht, und der Werkstück-Seitige Schieber 23 bewegt sich in Richtung der +Y-Achse um eine Strecke D_t, was einem Bewegungsbetrag des Werkzeugs relativ zum Koordinatenursprung des Werkzeugs entspricht. Um Betriebsprogramme des Roboters 10 zu erstellen, muss ein Bediener den Bewegungsbetrag D_r des Fingers und den Bewegungsbetrag D_t des Werkzeugs untersuchen und einen Gesamtbewegungsbetrag D_all (= D_r + D_t) eingeben, der die Koordinaten des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 (im Folgenden als „Roboter-und Werkzeugkoordinaten“ bezeichnet) und den Bewegungsbetrag D_t des Werkzeugs darstellt.
Für die Überprüfung des Bewegungsbetrags des Fingers D_r und des Bewegungsbetrags des Werkzeugs D_t ist jedoch Lrnerfahrung erforderlich. Wenn der Bediener wenig Erfahrung hat, erfordert das Anlernen in nachteiliger Weise mehr Arbeitsstunden und mehr Zeit.
Unter diesen Umständen ist es erforderlich, dass die Betriebsprogramme nur durch das Einlernen eines einzigen Lernpunktes erstellt werden, unabhängig von der Erfahrung des Bedieners.
Mittel zur Lösung der Probleme
Eine Steuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung steuert einen Roboter und eine Gelenkwelle, die an einem Ende eines Arms des Roboters angebracht ist und ein Werkstück in einer Richtung bewegt, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Betriebsprogramm-Analyseeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Gesamtbewegungsbereich des Roboters und der Gelenkwelle auf der Grundlage eines Betriebsprogramms berechnet, das eine Anfangsposition der Gelenkwelle relativ zu einem Koordinatenursprung des Roboters festlegt; und eine Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Bewegungsbetrag, den die Gelenkwelle benötigen würde, um eine Grenzposition des Bewegungsbereichs zu erreichen, auf einen spezifizierten Wert basierend auf dem berechneten Bewegungsbereich zu setzen, und einen Bewegungsbetrag des Endes des Arms des Roboters zu berechnen, wenn die Gelenkwelle sich zu der Grenzposition bewegt hat, und Bewegungsbeträge, die die Gelenkwelle und das Ende des Arms des Roboters benötigen würden, um mindestens einen anderen Lernpunkt als die Grenzposition zu erreichen.
Ein Steuerungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung steuert einen Roboter und eine Gelenkwelle, die an einem Ende eines Arms des Roboters angebracht ist und ein Werkstück in einer Richtung bewegt, wobei das Steuerungsverfahren umfasst: einen Betriebsprogrammanalyseschritt zum Berechnen eines Gesamtbewegungsbereich s des Roboters und der Gelenkwelle auf der Grundlage eines Betriebsprogramms, das eine Anfangsposition der Gelenkwelle relativ zu einem Koordinatenursprung des Roboters festlegt; und einen Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungsschritt des Setzens eines Bewegungsbetrags, den die Gelenkwelle benötigen würde, um eine Grenzposition des Bewegungsbereichs zu erreichen, auf einen spezifizierten Wert auf der Grundlage des berechneten Bewegungsbereichs, und des Berechnens eines Bewegungsbetrags des Endes des Arms des Roboters, wenn die Gelenkwelle sich zu der Grenzposition bewegt hat, und von Bewegungsbeträgen, die die Gelenkwelle und das Ende des Arms des Roboters benötigen würden, um mindestens einen anderen Lernpunkt als die Grenzposition zu erreichen.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß diesem Aspekt können Betriebsprogramme erstellt werden, indem einem Roboter nur ein einziger Lernpunkt beigebracht wird, unabhängig von der Erfahrung eines Bedieners.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das ein Beispiel für die funktionale Konfiguration eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Betriebsprogramm zeigt;
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für einen im Betriebsprogramm von 2 festgelegten Lernpunkt zeigt;
4A ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen einem Roboterfinger und einem Werkstück-Seitigen Schieber eines Linearwerkzeugs an den Lernpunkten P1 und P6 zeigt;
4B ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen dem Roboterfinger und dem Werkstück-Seitigen Schieber des Linearwerkzeugs an einem Lernpunkt P3 zeigt;
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Beziehung zwischen den Lernpunkten und einem Koordinatenursprung des Roboters zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Steuerungsverarbeitung durch eine Roboter-Steuervorrichtung;
7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Beziehung zwischen den Lernpunkten und den Grenzpositionen zeigt;
8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein siebenachsiges Robotersystem mit einem Linearwerkzeug zeigt, das an einem Ende eines Arms eines sechsachsigen Roboters befestigt ist;
9 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen dem Ende des Roboterarms und dem Linearwerkzeug zeigt; und
10 ist eine Ansicht, die schematisch ein Beispiel für die Positionsbeziehung darstellt, wenn sich der werkstückseitige Schieber des Linearwerkzeugs in Richtung der +Y-Achse bewegt.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Eine Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
<Ausführungsform>
1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Beispiel für die funktionelle Konfiguration eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform zeigt. Die Komponenten, die dieselben Funktionen wie der Roboter 10 und die Komponenten des in 8 gezeigten Linearwerkzeugs 20 haben, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet und werden im Folgenden nicht näher beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Robotersystem 1 einen Roboter 10, ein Linearwerkzeug 20 und eine Roboter-Steuervorrichtung 30. Das Robotersystem 1 wird beispielsweise in einer Fabrik mit vielen Pressmaschinen (nicht dargestellt) eingesetzt, und der Roboter 10 befördert ein Werkstück zwischen den Pressmaschinen, die nicht dargestellt sind, unter Verwendung des Linearwerkzeugs 20 auf der Grundlage eines Steuerbefehls von der Roboter-Steuervorrichtung 30.
Der Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 können über eine nicht dargestellte Verbindungsschnittstelle direkt mit der Roboter-Steuervorrichtung 30 verbunden sein. Der Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 können über ein Netzwerk, wie z. B. ein lokales Netzwerk (LAN), mit der Roboter-Steuervorrichtung 30 verbunden sein. In diesem Fall kann eine nicht gezeigte Kommunikationseinheit für den Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 sowie für die Roboter-Steuervorrichtung 30 vorgesehen werden, um eine gegenseitige Kommunikation über die Verbindung zu erreichen.
<Roboter-Steuervorrichtung 30>
Wie in 1 gezeigt, gibt die Roboter-Steuervorrichtung 30 auf der Grundlage eines Betriebsprogramms einen Fahrbefehl an den Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 aus, um die Bewegungen des Roboters 10 und des Linearwerkzeugs 20 zu steuern. Die Roboter-Steuervorrichtung 30 kann mit einer Lernkonsole (nicht dargestellt) verbunden sein, die dem Roboter 10 und dem Linearwerkzeug 20 die Bewegungen beibringt.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Roboter-Steuervorrichtung 30 der vorliegenden Ausführungsform eine Steuereinheit 31, eine Eingabeeinheit 32, eine Speichereinheit 33 und eine Anzeigeeinheit 34. Die Steuereinheit 31 umfasst eine Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311, eine Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 und eine Betriebs-Steuerungs-/Antriebseinheit 313.
Bei der Eingabeeinheit 32 handelt es sich beispielsweise um eine Tastatur oder eine nicht dargestellte Taste, die in der Roboter-Steuervorrichtung 30 enthalten ist, oder um einen Touchscreen der Anzeigeeinheit 34, die später beschrieben wird, und die eine Eingabe von einem Bediener der Roboter-Steuervorrichtung 30 empfängt.
Die Speichereinheit 33 ist beispielsweise ein Festwertspeicher (ROM) oder ein Festplattenlaufwerk (HDD) und speichert Programme wie ein Systemprogramm und ein Anwendungsprogramm, das von der Steuereinheit 31 ausgeführt wird, die später noch beschrieben wird. Die Speichereinheit 33 kann einen Fingerbewegungsbetrag D_r, der ein Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters 10 ist, und einen Werkzeugbewegungsbetrag D_t, der ein Bewegungsbetrag des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 des Linearwerkzeugs 20 ist, zu Lernpunkten speichern, die von der Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 berechnet werden, die später beschrieben wird.
Bei der Anzeigeeinheit 34 handelt es sich beispielsweise um eine Anzeigevorrichtung wie eine Flüssigkristallanzeige (LCD), die einen Bildschirm anzeigt, auf dem das Betriebsprogramm erstellt wird, und einen Bildschirm, auf dem der Bewegungsbetrag D_t des Werkzeugs des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 angegeben wird.
<Steuereinheit 31 >
Die Steuereinheit 31 umfasst Komponenten wie eine Zentraleinheit (CPU), ein ROM, ein RAM und einen CMOS-Speicher (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), die aus der Praxis bekannt sind und über Busse miteinander kommunizieren können. Die CPU ist ein Prozessor, der im Allgemeinen die Roboter-Steuervorrichtung 30 steuert.
Die CPU liest das Systemprogramm und das Anwendungsprogramm, die im ROM gespeichert sind, über den Bus und steuert die gesamte Roboter-Steuervorrichtung 30 in Übereinstimmung mit dem Systemprogramm und dem Anwendungsprogramm. Wie in 1 gezeigt, ist die Steuereinheit 31 so konfiguriert, dass sie die Funktionen der Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311, der Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 und der Betriebs-Steuerungs-/Antriebseinheit 313 erfüllt. Der Arbeitsspeicher speichert verschiedene Arten von Daten, wie z. B. temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten. Der CMOS-Speicher wird durch eine nicht dargestellte Batterie gestützt und ist als nichtflüchtiger Speicher konfiguriert, der die Daten speichert, nachdem die Stromversorgung der Roboter-Steuervorrichtung 30 ausgeschaltet wurde.
Die Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311 empfängt z.B. eine Eingabe eines Betriebsprogramms, das die Koordinaten des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 (d.h. die Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs) von einer nicht dargestellten externen Vorrichtung, wie z.B. einem Computer, festlegt, und berechnet einen Gesamtbewegungsbereich des Roboters 10 und des Linearwerkzeugs 20 auf der Grundlage des eingegebenen Betriebsprogramms.
Die Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311 kann ein Betriebsprogramm erfassen, das durch die Eingabe des Bedieners über die Eingabeeinheit 32 erstellt wurde.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für ein Betriebsprogramm zeigt. Das Betriebsprogramm von 2 setzt, wie oben beschrieben, die Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs (z.B. die maximale Entfernung, die der Werkstück-Seitige Schieber 23 relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 oder dem vom Bediener angegebenen Wert zurücklegen kann) nur in der „Position [1]“, die dem Lernpunkt P1 entspricht.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die im Betriebsprogramm von 2 festgelegten Lernpunkte zeigt. Basierend auf dem in 2 gezeigten Betriebsprogramm bewegen sich der Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 beispielsweise vom Lernpunkt P1, der die Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs angibt, zu den Lernpunkten P2 bis P6 in dieser Reihenfolge. 2 zeigt nur „Position [1]“ und „Position [2]“, die den Lernpunkten P1 und P2 des Betriebsprogramms entsprechen, aber das Betriebsprogramm enthält auch „Position [3]“ bis „Position [6]“, die den Lernpunkten P3 bis P6 entsprechen.
4A ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen dem Finger des Roboters 10 und dem Werkstück-Seitigen Schieber 23 des Linearwerkzeugs 20 an den Lernpunkten P1 und P6 zeigt. 4B ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Positionsbeziehung zwischen dem Finger des Roboters 10 und dem Werkstück-Seitigen Schieber 23 des Linearwerkzeugs 20 am Lernpunkt P3 zeigt. Die Bewegungsbeträge des Werkzeugs des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 vom Koordinatenursprung des Werkzeugs (der Position des Fingers des Roboters 10) zu den Lernpunkten P1, P3 und P6 werden als Distanzen D_t1, D_t3 und D_t6 bezeichnet.
Das in 2 gezeigte Betriebsprogramm umfasst sechs Lernpunkte, aber die Anzahl der Lernpunkte kann auch anders sein.
Konkret analysiert die Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311 das eingegebene Betriebsprogramm. Basierend auf den Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs am Lernpunkt P1, der in der „Position [1]“ des Betriebsprogramms festgelegt ist, berechnet die Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311 einen Bewegungsbereich von einer Grenzposition, die der Lernpunkt P1 ist, zur anderen Grenzposition, die der Lernpunkt P6 ist, wie in 4A gezeigt, in einem Bereich, der von den in 3 gezeigten Lernpunkten P1 bis P6 umgeben ist. Die eine Grenzposition ist die am weitesten entfernte Position des Linearwerkzeugs 20 in Richtung der -Y-Achse, und die andere Grenzposition ist die am weitesten entfernte Position des Linearwerkzeugs 20 in Richtung der +Y-Achse.
Die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 setzt den Bewegungsbetrag des Werkzeugs, den der Werkstück-Seitige Schieber 23 des Linearwerkzeugs 20 benötigt, um jede Grenzposition des Bewegungsbereichs zu erreichen, auf einen spezifizierten Wert, der auf dem berechneten Bewegungsbereich basiert, und berechnet einen Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters, wenn der Werkstück-Seitige Schieber 23 zu jeder Grenzposition gefahren ist, und einen Bewegungsbetrag des Linearwerkzeugs 20 zu jedem der Lernpunkte P2 bis P5, die nicht die Grenzpositionen sind.
Konkret betrachtet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 beispielsweise einen Abstand D_t1 vom Koordinatenursprung des Werkzeugs zu den Koordinaten des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 am Lernpunkt P1, der die Grenzposition ist, und einen Abstand D_t6 vom Koordinatenursprung des Werkzeugs zu den Koordinaten des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 am Lernpunkt P6, der ebenfalls die Grenzposition ist, als die Bewegungsbeträge des Werkzeugs, und setzt den Bewegungsbetrag D_t1 des Werkzeugs auf einen spezifizierten Wert D_c1 und den Bewegungsbetrag D_t6 des Werkzeugs auf einen spezifizierten Wert D_c2. Die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 kann den Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters 10 zum Lernpunkt P1 berechnen, der die Grenzposition aus der Differenz zwischen den Roboter- und Werkzeugkoordinaten am Lernpunkt P1 und dem spezifizierten Wert D_c1 ist, und den Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters 10 zum Lernpunkt P6 berechnen, der die Grenzposition aus der Differenz zwischen den Roboter- und Werkzeugkoordinaten am Lernpunkt P6 und dem spezifizierten Wert D_c2 ist.
Jeder der spezifizierten Werte D_c1 und D_c2 kann der maximale Bewegungsbetrag des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 in Bezug auf den Koordinatenursprung des Werkzeugs oder ein vom Bediener angegebener Bewegungsbetrag sein. Wenn beispielsweise die spezifizierten Werte D_c1 und D_c2 die maximalen Bewegungsbeträge des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 in Bezug auf den Koordinatenursprung des Werkzeugs sind, kann die Leistung des Linearwerkzeugs 20 maximiert werden.
Als nächstes berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 den Bewegungsbetrag D_tn des Werkzeugs zu den Lernpunkten Pn (n = 2, 3, 4 und 5), die nicht zu den Grenzpositionen P1 und P6 gehören, unter Verwendung der Formel 1 oder 2. $D_{t n} = D_{C 1} \times \frac{D_{y n}}{D_{m a x 1}}$
$D_{t n} = D_{C 2} \times \frac{D_{y n}}{D_{m a x 2}}$
In den Formeln steht D_max1 für die Y-Achsenkoordinaten des Lernpunkts P1, der die Grenzposition relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 ist, und D_max2 für die Y-Achsenkoordinaten des Lernpunkts P6, der die Grenzposition relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 ist. Im Einzelnen ist D_max1 der Y-Achsen-Bewegungsbetrag des Roboters und des Werkzeugs D_Y1, der der maximale Bewegungsbetrag in Richtung der -Y-Achse ist, und D_max2 ist der Y-Achsen- Bewegungsbetrag des Roboters und des Werkzeugs D_Y6, der der maximale Bewegungsbetrag in Richtung der +Y-Achse ist. D_yn stellt die Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs am Lernpunkt Pn relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 dar (kann im Folgenden als „Y-Achsen-Bewegungsbetrag“ bezeichnet werden).
Insbesondere, wenn der Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_yn des Roboters und des Werkzeugs zum Lernpunkt Pn gleich oder kleiner als „0“ ist, wie in 5 gezeigt, berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 den Bewegungsbetrag D_tn des Werkzeugs zum Lernpunkt Pn aus dem Verhältnis zwischen dem Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_max1 zum Lernpunkt P1 und dem Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_yn zum Lernpunkt Pn unter Verwendung der Formel 1. Wenn beispielsweise der Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_max1 zum Lernpunkt P1 relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 1000 mm beträgt und der Bewegungsbetrag Dt1 des Werkzeugs (spezifizierter Wert D_c1 ) 800 mm beträgt, beträgt der Bewegungsbetrag D_t3 des Werkzeugs 400 mm, wenn der Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_y3 zum Lernpunkt P3 500 mm beträgt.
Wenn der Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_yn des Roboters und des Werkzeugs zum Lernpunkt Pn größer als „0“ ist, berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 den Bewegungsbetrag D_tn des Werkzeugs zum Lernpunkt Pn aus dem Verhältnis zwischen dem Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_max2 zum Lernpunkt P6 und dem Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_yn zum Lernpunkt Pn unter Verwendung der Formel 2.
Die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 kann den Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters 10 zu dem von den Grenzpositionen abweichenden Lernpunkt Pn aus der Differenz zwischen den Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs an dem von den Grenzpositionen abweichenden Lernpunkt Pn und dem Bewegungsbetrag D_tn des Werkzeugs berechnen.
Die Betriebs-Steuerungs-/Antriebseinheit 313 setzt die Bewegungsbeträge der Finger des Roboters 10 und die Bewegungsbeträge D_tn des Werkzeugs auf die von der Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 in „Position [2]“ bis „Position [6]“ des Betriebsprogramms berechneten Lernpunkte P2 bis P6 und führt das Betriebsprogramm aus, um den Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 anzutreiben.
<Steuer-Verarbeitung durch die Roboter-Steuervorrichtung 30>
Die Steuerungsverarbeitung durch die Roboter-Steuervorrichtung 30 der vorliegenden Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben.
6 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerungsverarbeitung durch die Roboter-Steuervorrichtung 30 veranschaulicht. Die im Flussdiagramm dargestellte Verarbeitung wird jedes Mal durchgeführt, wenn das Betriebsprogramm eingegeben wird, das die Koordinaten des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 (die Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs) relativ zum Koordinatenursprung des Roboters 10 am Lernpunkt P1 festlegt.
In Schritt S1 empfängt die Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311 eine Eingabe des Betriebsprogramms, das die Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs am Lernpunkt P1 von einer externen Vorrichtung (nicht gezeigt) festlegt.
In Schritt S2 analysiert die Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311 das eingegebene Betriebsprogramm und berechnet einen Bewegungsbereich mit den Lernpunkten P1 und P6 als Grenzpositionen auf der Grundlage der Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs am Lernpunkt P1, der in „Position [1]“ des Betriebsprogramms festgelegt ist.
In Schritt S3 setzt die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 die Bewegungsbeträge D_t1 und D_t6 des Werkzeugs des Werkstück-Seitiger Schiebers 23 zu den Lernpunkten P1 und P6 auf die spezifizierten Werte D_c1 und D_c2.
In Schritt S4 berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 den Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters 10 zum Lernpunkt P1, der die Grenzposition aus der Differenz zwischen den Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs am Lernpunkt P1 (Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_max1) und dem spezifizierten Wert D_c1 ist, und berechnet den Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters 10 zum Lernpunkt P6, der die Grenzposition aus der Differenz zwischen den Koordinaten von Roboter und Werkzeug am Lernpunkt P6 (Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_max2) und dem spezifizierten Wert D_c2 ist.
In Schritt S5 berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 die Bewegungsbeträge D_tn des Werkzeugs zu den Lernpunkten Pn, die nicht die Grenzpositionen P1 und P6 sind, unter Verwendung der Formel 1 oder 2.
In Schritt S6 berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 den Bewegungsbetrag des Fingers des Roboters 10 zu jedem der von den Grenzpositionen P1 und P6 abweichenden Lernpunkte Pn aus der Differenz zwischen den Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs (Y-Achsen- Bewegungsbetrag D_yn) an dem von den Grenzpositionen P1 und P6 abweichenden Lernpunkt Pn und dem entsprechenden Werkzeug- Bewegungsbetrag D_tn.
In Schritt S7 setzt die Betriebs-Steuerungs-/Antriebseinheit 313 die berechneten Bewegungsbeträge der Finger des Roboters 10 auf die Lernpunkte P2 bis P6 und die berechneten Werkzeugbewegungsbeträge D_tn in „Position [2]“ bis „Position [6]“ des Betriebsprogramms und führt das Betriebsprogramm aus, um den Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 anzutreiben.
Wie oben beschrieben, erhält die Roboter-Steuervorrichtung 30 der Ausführungsform eine Eingabe des Betriebsprogramms, das die Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs am Lernpunkt P1 festlegt, der einer der am weitesten entfernten Punkte im Bewegungsbereich des Werkstück-Seitigen Schiebers 23 des Linearwerkzeugs 20 ist. Ausgehend von den Koordinaten des Roboters und des Werkzeugs am Lernpunkt P1 berechnet die Roboter-Steuervorrichtung 30 die Bewegungsbeträge der Finger des Roboters 10 und die Bewegungsbeträge des Werkzeugs zu den anderen Lernpunkten P2 bis P6 unter Verwendung der Formel 1 oder 2 und setzt die berechneten Bewegungsbeträge in das Betriebsprogramm. Mit dieser Roboter-Steuervorrichtung 30 kann ein Bediener das Betriebsprogramm erstellen, indem er nur einen einzigen Lernpunkt anlernen muss, unabhängig von der Erfahrung des Bedieners. Dies ermöglicht es einem Bediener mit wenig Erfahrung im Anlernen des Roboters und des Werkzeugs, das Anlernen leicht zu erreichen und spart dem Bediener Zeit und Mühe, die Position des Werkzeugs anzulernen.
Die Ausführungsform wurde gerade oben beschrieben, aber die Roboter-Steuervorrichtung 30 ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in dem Maße verändert oder verbessert werden, dass der Zweck erreicht werden kann.
<Erste Variante>
In der Ausführungsform wurde beschrieben, dass sich das Linearwerkzeug 20 in Richtung der Y-Achse bewegt. Die Bewegungsrichtung ist jedoch nicht auf die Y-Achse beschränkt, und das Linearwerkzeug 20 kann sich in jeder beliebigen Richtung in einer X-Y-Ebene bewegen.
<Zweite Variante>
Es wurde zwar in der Ausführungsform beschrieben, dass die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 die Bewegungsbeträge D_tn des Werkzeugs zu den Lernpunkten Pn, die nicht die Grenzpositionen P1 und P6 sind, unter Verwendung der Formel 1 oder 2 berechnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 die Bewegungsbeträge D_tn des Werkzeugs zu den Lernpunkten Pn, die nicht die Grenzpositionen P1 und P6 sind, unter Verwendung der Formel 3 oder 4 berechnen. Insbesondere, wenn der Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_yn zum Lernpunkt Pn gleich oder kleiner als (D_max1 + D_max2 ) / 2 ist, wie in 7 gezeigt, berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 den Bewegungsbetrag D_tn des Werkzeugs zum Lernpunkt Pn unter Verwendung der Formel 3. Alternativ, wenn der Y-Achsen-Bewegungsbetrag D_yn zum Lernpunkt Pn größer ist als (D_max1 + D_max2) / 2, berechnet die Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312 den Bewegungsbetrag des Werkzeugs D_tn zum Lernpunkt Pn unter Verwendung der Formel 4. $D_{t n} = D_{C 1} \times \frac{2 D_{y n} - D_{m a x 1} - D_{m a x 2}}{D_{m a x 1} - D_{m a x 2}}$
$D_{t n} = D_{C 2} \times \frac{2 D_{y n} - D_{m a x 1} - D_{m a x 2}}{D_{m a x 1} - D_{m a x 2}}$
Die Funktionen der Roboter-Steuervorrichtung 30 der vorliegenden Ausführungsform können durch Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. Der Ausdruck „die Funktionen werden durch die Software implementiert“ bedeutet, dass ein Computer ein Programm liest und ausführt, um die Funktionen zu implementieren.
Die Komponenten der Roboter-Steuervorrichtung 30 können durch Hardware, einschließlich einer elektronischen Schaltung, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Das Programm wird in verschiedenen Arten von nicht-übertragbaren computerlesbaren Medien gespeichert und dem Computer zugeführt. Zu den nicht transitorischen, computerlesbaren Medien gehören verschiedene Arten von materiellen Speichermedien. Beispiele für nicht transitorische computerlesbare Medien sind ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (z. B. eine flexible Platte, ein Magnetband und ein Festplattenlaufwerk), ein magneto-optisches Aufzeichnungsmedium (z. B. eine magnetooptische Platte), ein Compact-Disc-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine CD-R, eine CD-R/W und ein Halbleiterspeicher (z. B. ein Masken-ROM, ein programmierbares ROM (PROM), ein löschbares ROM (EPROM), ein Flash-ROM und ein RAM). Das Programm kann dem Computer durch verschiedene Arten von transitorischen computerlesbaren Medien zugeführt werden. Beispiele für transitorische computerlesbare Medien sind ein elektrisches Signal, ein optisches Signal und eine elektromagnetische Welle. Die transitorischen computerlesbaren Medien können dem Computer das Programm über einen verdrahteten Kommunikationskanal wie ein elektrisches Kabel und eine optische Faser oder einen drahtlosen Kommunikationskanal zuführen.
Der Schritt des Schreibens des Programms in das Aufzeichnungsmedium umfasst sowohl Prozesse, die chronologisch in der Reihenfolge ausgeführt werden, als auch Prozesse, die nicht notwendigerweise chronologisch in der Reihenfolge, sondern parallel oder einzeln ausgeführt werden.
Mit anderen Worten, die offengelegte Steuervorrichtung und das Steuerungsverfahren können in Form verschiedener, unten beschriebener Ausführungsformen realisiert werden.

(1) Die Roboter-Steuervorrichtung 30 der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuervorrichtung, die einen Roboter 10 und ein Linearwerkzeug 20 steuert, das an einem Ende eines Arms des Roboters 10 angebracht ist und ein Werkstück in einer Richtung bewegt, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Betriebsprogramm-Analyseeinheit 311, die so konfiguriert ist, dass sie einen Gesamtbewegungsbereich des Roboters 10 und des Linearwerkzeugs 20 auf der Grundlage eines Betriebsprogramms berechnet, das eine Anfangsposition des Linearwerkzeugs 20 relativ zu einem Koordinatenursprung des Roboters 10 festlegt; und eine Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit 312, die konfiguriert ist, um einen Bewegungsbetrag des Linearwerkzeugs 20, den das Linearwerkzeug 20 benötigt, um eine Grenzposition des Bewegungsbereichs zu erreichen, auf einen spezifizierten Wert basierend auf dem berechneten Bewegungsbereich zu setzen, und einen Bewegungsbetrag des Endes des Arms des Roboters 10 zu berechnen, wenn das Linearwerkzeug 20 zu der Grenzposition gefahren ist, und Bewegungsbeträge zu berechnen, die das Linearwerkzeug 20 und das Ende des Arms des Roboters 10 benötigen würden, um mindestens einen Lernpunkt Pn zu erreichen, der nicht die Grenzposition ist.

Mit dieser Roboter-Steuervorrichtung 30 kann ein Bediener das Betriebsprogramm erstellen, indem er nur einen einzigen Lernpunkt anlernt, unabhängig von der Erfahrung des Bedieners.

(2) In der Roboter-Steuervorrichtung 30 von Aspekt (1) kann der spezifizierte Wert der Maximalwert einer Strecke sein, die das Linearwerkzeug 20 zurücklegen kann.

Dadurch kann die Roboter-Steuervorrichtung 30 die Leistung des Linearwerkzeugs 20 maximieren.

(3) Die Roboter-Steuervorrichtung 30 von Aspekt (1) kann ferner eine Eingabeeinheit 32 umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie eine Eingabe von einem Benutzer empfängt, und der festgelegte Wert kann ein vom Benutzer über die Eingabeeinheit 32 spezifizierter Wert sein.

Dadurch kann die Roboter-Steuervorrichtung 30 den Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 in jedem beliebigen Bewegungsbereich bewegen.

(4) Die Roboter-Steuervorrichtung 30 nach einem der Aspekte (1) bis (3) kann ferner eine Betriebs-Steuerungs-/Antriebseinheit 313 umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie einen Bewegungsbetrag des Linearwerkzeugs 20 und einen Bewegungsbetrag des Endes des Arms des Roboters 10 einstellt, um mindestens einen Lernpunkt zu erreichen, der sich von der berechneten Grenzposition im Betriebsprogramm unterscheidet, und das Betriebsprogramm ausführt.

Dadurch kann die Roboter-Steuervorrichtung 30 den Roboter 10 und das Linearwerkzeug 20 antreiben.

(5) Ein Steuerungsverfahren der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Steuern eines Roboters 10 und eines Linearwerkzeugs 20, das an einem Ende eines Arms des Roboters 10 angebracht ist und ein Werkstück in einer Richtung bewegt, wobei das Verfahren umfasst: einen Betriebsprogrammanalyseschritt zum Berechnen eines Gesamtbewegungsbereich s des Roboters 10 und des Linearwerkzeugs 20 auf der Grundlage eines Betriebsprogramms, das eine Anfangsposition des Linearwerkzeugs 20 relativ zu einem Koordinatenursprung des Roboters 10 festlegt; und einen Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungsschritt des Einstellens eines Bewegungsbetrags des Linearwerkzeugs 20, den das Linearwerkzeug 20 benötigen würde, um eine Grenzposition des Bewegungsbereichs zu erreichen, auf einen spezifizierten Wert auf der Grundlage des berechneten Bewegungsbereichs, und des Berechnens eines Bewegungsbetrags des Endes des Arms des Roboters 10, wenn sich das Linearwerkzeug 20 zu der Grenzposition bewegt hat, und von Bewegungsbeträgen, die das Linearwerkzeug 20 und das Ende des Arms des Roboters 10 benötigen würden, um mindestens einen anderen Lernpunkt als die Grenzposition zu erreichen.

Diese Kontrollmethode kann die gleichen Vorteile bieten wie die Vorrichtung nach Aspekt (1).
Erläuterung der Bezugszeichen

1: Robotersystem
10: Roboter
20: Linearwerkzeug
21: Rahmen
22: Roboter-seitiger Schieber
23: Werkstück-Seitiger Schieber
30: Roboter-Steuervorrichtung
31: Steuereinheit
311: Betriebsprogramm-Analyseeinheit
312: Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit
313: Betriebs-Steuerungs-/Antriebseinheit
32: Eingabeeinheit
33: Speichereinheit
34: Anzeigeeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019126850 [0004]

Claims

Steuervorrichtung zur Steuerung eines Roboters und einer Gelenkwelle, die an einem Ende eines Armes des Roboters befestigt ist und ein Werkstück in eine Richtung bewegt, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Betriebsprogramm-Analyseeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Gesamtbewegungsbereich des Roboters und der Gelenkwelle auf der Grundlage eines Betriebsprogramms berechnet, das eine Anfangsposition der Gelenkwelle relativ zu einem Koordinatenursprung des Roboters festlegt; und eine Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Bewegungsbetrag, den die Gelenkwelle benötigen würde, um eine Grenzposition des Bewegungsbereichs zu erreichen, auf einen spezifizierten Wert basierend auf dem berechneten Bewegungsbereich einstellt, und einen Bewegungsbetrag des Endes des Arms des Roboters berechnet, wenn die Gelenkwelle sich zu der Grenzposition bewegt hat, und Bewegungsbeträge, die die Gelenkwelle und das Ende des Arms des Roboters benötigen würden, um mindestens einen Lernpunkt, der anders als die Grenzposition ist, zu erreichen.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der spezifizierte Wert der maximale Wert einer Strecke ist, die die Gelenkwelle zurücklegen kann.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: eine Eingabeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Eingabe von einem Benutzer empfängt, wobei der spezifizierte Wert ist ein vom Benutzer über die Eingabeeinheit spezifizierter Wert.
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner umfasst: eine Betriebs-Steuerungs-/Antriebseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Bewegungsbetrag der Gelenkwelle und einen Bewegungsbetrag des Endes des Arms des Roboters einstellt, um mindestens einen Lernpunkt zu erreichen, der von der berechneten Grenzposition im Betriebsprogramm abweicht, und das Betriebsprogramm ausführt.
Verfahren zur Steuerung eines Roboters und einer Gelenkwelle, die an einem Ende eines Armes des Roboters angebracht ist und ein Werkstück in eine Richtung bewegt, wobei das Verfahren umfasst: einen Betriebsprogrammanalyseschritt zum Berechnen eines Gesamtbewegungsbereichs des Roboters und der Gelenkwelle auf der Grundlage eines Betriebsprogramms, das eine Anfangsposition der Gelenkwelle relativ zu einem Koordinatenursprung des Roboters festlegt; und einen Roboter/Werkzeug-Bewegungsentfernungs-Berechnungsschritt, bei dem ein Bewegungsbetrag, den die Gelenkwelle benötigt, um eine Grenzposition des Bewegungsbereichs zu erreichen, auf einen spezifizierten Wert auf der Grundlage des berechneten Bewegungsbereichs gesetzt wird, und ein Bewegungsbetrag des Endes des Roboterarms, wenn die Gelenkwelle die Grenzposition erreicht hat, und Bewegungsbeträge berechnet werden, die die Gelenkwelle und das Ende des Roboterarms benötigen würden, um mindestens einen anderen Lernpunkt als die Grenzposition zu erreichen.