-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Robotersteuersystem
zum Steuern einer Gruppe bzw. Mehrzahl von (nachstehend
einfach als "Roboter" bezeichneten) Industrierobotern für einen
gemeinsamen Betrieb und insbesondere ein Robotersteuersystem
zum Steuern einer Gruppe von Robotern für einen gemeinsamen
Betrieb gemäß einem einzelnen Steuerprogramm.
-
Gemäß Fig. 4 umfaßt ein herkömmliches Robotersteuersystem zum
Steuern einer Gruppe von vier Robotern Ra, Rb, Rc und Rd zum
Bearbeiten eines Werkstückes W Speicher 12, 22, 32 und 44,
Lese-/Kompilier-Einheiten 13, 23, 33 und 43,
Befehls-Ausführungseinheiten 14, 24, 34 und 44 und Servoeinrichtungen 15,
25, 35 und 45 jeweils zum Steuern der Roboter Ra, Rb, Rc und
Rd. Die Lese-/Kompilier-Einheiten 13, 23, 33 und 43 sind
durch eine Übertragungsleitung 50 für den gemeinsamen Betrieb
der Roboter Ra, Rb, Rc und Rd miteinander verbunden.
-
Einzelne Steuerprogramme jeweils zum Steuern der Roboter Ra,
Rb, Rc und Rd sind in den Speichern 12, 22, 32 bzw. 42
gespeichert. Die Steuerprogramme sind derart beschaffen, daß
sich die Roboter Ra, Rb, Rc und Rd während des Betriebs nicht
gegenseitig behindern und in einer vorbestimmten Reihenfolge
arbeiten.
-
Wenn die Roboter Ra, Rb, Rc und Rd wie in Fig. 5 gezeigt
nacheinander jeweils einer zu einer Zeit betrieben werden,
enthält jedes Steuerprogramm Übertragungsbefehle wie STOP,
START und WAIT für eine Übertragung zwischen den Robotern Ra,
Rb, Rc und Rd zusätzlich zu einem Betriebsbefehl wie MOVE TO.
-
Bei einem derartigen herkömmlichen Robotersteuersystem zum
Steuern einer Vielzahl von Robotern für einen gemeinsamen
Betrieb wird eine Position in dem Programm durch ein für den
entsprechenden Roboter spezielles Koordinatensystem
ausgedrückt. Deshalb ist es schwierig, die jeweiligen Positionen
der Roboter relativ zueinander zu bestimmen, und daher
schwierig, die Programme zu einem zufriedenstellenden Steuern
der Roboter für einen gemeinsamen Betrieb zu befähigen und
einen Zusammenstoß zwischen den Robotern zu vermeiden.
-
Da die Programme für die Roboter einzeln erzeugt sind, ist es
außerdem schwierig, die Beziehung zwischen den Bewegungen der
Roboter aus den Programmen zu erkennen, und daher schwierig,
Fehler in den Programmen zu finden und die Programme zu
korrigieren.
-
Fig. 6 zeigt ein anderes herkömmliches Robotersteuersystem
zum Steuern von vier Robotern Ra, Rb, Rc und Rd für einen
gemeinsamen Betrieb, um ein Werkstück W zu bearbeiten. Das
Robotersteuersystem umfaßt eine Systemsteuereinrichtung 7,
Robotersteuereinrichtungen 1a, 2a, 3a und 4a jeweils zum
Steuern der Roboter Ra, Rb, Rc und Rd, die mit der
Systemsteuereinrichtung 7 verbunden sind, Lehreinheiten 1b, 2b, 3b und
4b, die jeweils mit den Robotersteuereinrichtungen 1a, 2a, 3a
und 4a zum Lehren der Roboter Ra, Rb, Rc und Rd verbunden
sind, und eine Ablaufprogramm-Eingabeeinheit 9, die mit der
Systemsteuereinrichtung 7 zum Eingeben eines
Betätigungs-Ablaufsteuer-Programms in die Systemsteuereinrichtung 7
verbunden ist. Steuerprogramme sind jeweils in den Speichern der
Robotersteuereinrichtungen 1a, 2a, 3a und 4a zum Steuern der
Roboter Ra, Rb, Rc und Rd für eine Folge von Arbeitsvorgängen
gespeichert. Außerdem sind eine Hilfseinrichtung, die eine
Beförderungseinrichtung 6 für eine Beförderung des
Werkstückes W enthält, eine Positioniereinrichtung zum
Positionieren des Werkstückes 1, Einspanneinrichtungen,
Sicherheitseinrichtungen und Verriegelungseinrichtungen zum
Vermeiden einer Behinderung zwischen den Robotern Ra, Rb, Rc und Rd
mit der Systemsteuereinrichtung 7 verbunden und werden durch
diese gesteuert. Eine Ablaufsteuereinrichtung 8, die in der
Systemsteuereinrichtung 7 enthalten ist, steuert die Roboter
Ra, Rb, Rc und Rd und die Hilfseinrichtung für einen
Arbeitsablauf.
-
Dieses herkömmliche Robotersteuersystem benötigt die
Robotersteuereinrichtungen und die Lehreinheiten einzeln für die
Vielzahl von Robotern und muß die Vielzahl von Robotern
jedesmal, wenn sich der Inhalt des Ablaufes ändert, individuell
in Arbeitsabläufen unterweisen. Die zusätzlich zu den
Robotersteuereinrichtungen vorgesehene Systemsteuereinrichtung
vergrößert die zum Einrichten des Robotersteuersystems
erforderliche Grundfläche.
-
Desweiteren erfordert eine komplizierte Verdrahtung zum
Zusammenschalten der Roboter und der Robotersteuereinrichtungen
sowie der Robotersteuereinrichtungen und der
Systemsteuereinrichtung zum Steuern der Roboter für einen koordinierten
gemeinsamen Betrieb viel Zeit zum Entwerfen und Einrichten der
Verdrahtung.
-
Wenn das Werkstück ausgetauscht oder verändert wird, was ein
Austauschen der Roboter und der Hilfseinrichtung erfordert,
erfordert das Verändern des Maschinensystems und des
Robotersteuersystems sowie das Unterweisen der Roboter in neuen
Bewegungen viel Zeit.
-
Fig. 7 zeigt ein drittes herkömmliches Robotersteuersystem
zum Steuern zweier Roboter Ra und Rb für einen gemeinsamen
Betrieb, um ein Werkstück W zu bearbeiten. Das
Robotersteuersystem umfaßt zwei Robotersteuereinrichtungen 4 und 5 jeweils
zum Steuern der Roboter Ra und Rb.
-
Die Robotersteuereinrichtung 4 (5) umfaßt einen Speicher 6
(7), einen Befehls-Compiler bzw. Befehls-Kompilierer 8 (9),
eine Antriebseinheit 10 (11) und eine Synchronisiereinheit 12
(13). Die Synchronisiereinheiten 12 und 13 der
Robotersteuereinrichtungen 4 und 5 sind durch ein externes
Übertragungskabel 14 zum Steuern der Roboter Ra und Rb für einen synchronen
Betrieb zusammengeschaltet.
-
Einzelne Steuerprogramme zum Steuern der Roboter Ra und Rb
sind jeweils in den Speichern 6 und 7 gespeichert. Die
Steuerprogramme
müssen zum Steuern der Roboter Ra und Rb für
einen vorbestimmten Folgebetrieb derart entworfen sein, daß
sich die Roboter nicht gegenseitig behindern.
-
Beim Ausführen der Steuerprogramme werden
Kontakt-Eingangs- und -Ausgangs-Signale über das externe Übertragungskabel 14
zwischen den Synchronisiereinheiten 12 und 13 übertragen.
-
Beispiele der Steuerprogramme zum Steuern der Roboter Ra und
Rb enthalten die folgenden Befehle.
-
Steuerprogramm für den Roboter Ra:
-
MOVE TO P&sub1;
-
OUT #1, ON
-
WAIT UNTIL #2 = ON
-
MOVE TO P&sub3;
-
Steuerprogramm für den Roboter Rb:
-
WAIT UNTIL #1 = ON
-
MOVE TO P&sub2;
-
OUT #2, ON
-
Entsprechend diesen Befehlen beginnt der Roboter Rb nach dem
Erreichen des Roboters Ra einer eingestellten Position bzw.
Sollposition P&sub1; zu arbeiten, während der Roboter Ra in einem
Bereitschaftszustand verbleibt, bis der Roboter Rb eine
Sollposition P&sub2; erreicht. Nach dem Erreichen des Roboters Rb der
Sollposition P&sub2; bewegt sich der Roboter Ra zu einer
Sollposition P&sub3;. Ein Signal, das das Erreichen der Sollposition P&sub1;
durch den Roboter Ra anzeigt, wird über eine Leitung 14a des
externen Übertragungskabels 14 übertragen, und ein Signal,
das das Erreichen der Sollposition P&sub2; durch den Roboter Rb
anzeigt, wird über eine Leitung 14b des externen
Übertragungskabels 14 übertragen.
-
Somit braucht dieses herkömmliche Robotersteuersystem das
externe Übertragungskabel 14 und die Synchronisiereinheiten 12
und 13 für die Übertragung zwischen den
Robotersteuereinrichtungen 4 und 5 zum Steuern der Roboter Ra und Rb für einen
synchronen Betrieb. Das externe Übertragungskabel 14 muß eine
erhöhte Anzahl von Leitungen für besondere Zwecke zum
Übertragen einer erhöhten Informationsmenge zwischen den
Robotersteuereinrichtungen 4 und 5 besitzen. Dementsprechend
ist das Robotersteuersystem kostspielig und die Änderung des
Robotersteuersystems zur Anpassung an verschiedene Abläufe
schwierig.
-
In der EP-A-0 067 446, die den Oberbegriff des Anspruchs 1
offenbart, ist ein Robotersteuerdaten-Verarbeitungsgerät mit
der Fähigkeit eines Bewirkens einer Arbeitsverteilung an
viele Roboter und eines augenblicklichen Bearbeitens
erforderlicher Robotersteuerdaten angegeben, um dadurch Änderungen
in der Arbeitsumgebungssituation zu folgen. Das
Robotersteuerdaten-Verarbeitungsgerät umfaßt eine
Robotersteuerdaten-Aufteilungsverarbeitungseinrichtung zum Aufteilen von
zum Überwachen und Steuern der Roboter angepaßten
Robotersteuerdaten in eine Vielzahl von Arbeitselementen und zum
Speichern der Robotersteuerdaten in einer Einheit des
Arbeitselementes und eine
Robotersteuerdaten-Bearbeitungssverarbeitungseinrichtung zum selektiven Kombinieren und
Bearbeiten von einem oder mehreren der Vielzahl der
Teil-Arbeitselemente.
-
Die US-A-4 633 385 gibt ein Verfahren zum Steuern eines
Arbeitsablaufs mehrerer Roboter an, das eine leichte
Erzeugung eines gemeinsamen Arbeitsablaufs mit Verriegelungen für
eine Synchronisation und ein Ausschließen unter den
Maschinenwerkzeugen oder einen Arbeitsablauf mit einer Anzahl von
Arbeitsmustern erlaubt, und das eine leichte Überprüfung und
eine Fehlerbeseitigung des Arbeitsablaufs und eine leichte
Korrektur des Arbeitsablaufs gestattet. Es sind Einrichtungen
zum Speichern eines Startablaufs
(Ausführungsbeginn-Reihenfolge) der zu synchronisierenden oder auszuschließenden
Einheitsarbeitsvorgänge, Einrichtungen zum Speichern des
Ausführungszustands der Einheitsarbeitsvorgänge und Einrichtungen
zum Speichern von Arbeitsbefehlen zum Starten der
Einheitsarbeitsvorgänge angegeben, wobei der zu startende
Einheitsarbeitsvorgang basierend auf dem Startablauf der
Einheitsarbeitsvorgänge
und dem in der Speichereinrichtung
gespeicherten Ausführungszustand bestimmt wird, und entsprechende
Arbeitsbefehle aus der Speichereinrichtung zum
aufeinanderfolgenden Starten der Einheitsarbeitsvorgänge ausgelesen
werden.
-
Erfindungsgemäß wird ein Robotersteuersystem zum Steuern
einer Vielzahl von Industrierobotern für ein gemeinsames
Arbeiten an einem einzelnen Werkstück angegeben mit
-
einer Speichereinrichtung, die ein einzelnes Programm
mit Betriebsbefehlen zum Betreiben der Industrieroboter
speichert,
-
einer einzelnen Lese-/Kompilier-Einrichtung zum Lesen
der Betriebsbefehle und getrennten Entnehmen der
Betriebsbefehle für jeden Industrieroboter, und
-
einer Vielzahl von Ausführungseinrichtungen, die die
entsprechenden Industrieroboter entsprechend den
Betriebsbefehlen steuern,
-
dadurch gekennzeichnet, daß
-
das einzelne Programm die Betriebsbefehle zum Betreiben aller
Industrieroboter in einem Weltkoordinatensystem beinhaltet,
und eine durch das Weltkoordinatensystem in den
Betriebsbefehlen bestimmte Position durch die
Lese-/Kompilier-Einrichtung in eine durch ein für jeden Roboter eigenes
Koordinatensystem bestimmte Position umgewandelt wird, damit eine
Behinderung zwischen den Robotern während des Betriebs
verhindert wird.
-
Dieses Robotersteuersystem speichert ein einzelnes
allgemeines Steuerprogramm in einer einzelnen Speichereinrichtung,
und eine einzelne Befehls-Lese-/Kompilier-Einrichtung
entnimmt Betriebsbefehle getrennt aus dem allgemeinen
Steuerprogramm. Dementsprechend können Befehle für die erforderlichen
Bewegungen der Roboter leicht in dem allgemeinen
Steuerprogramm unter Berücksichtigung der koordinierten gemeinsamen
Bewegungen der Roboter beschrieben werden.
-
Die Beschreibung von Sollpositionen durch ein
Weltkoordinatensystem erleichtert das Erkennen der Positionen der Roboter
relativ zueinander und ermöglicht das Untersuchen der
Fähigkeit eines Vermeidens einer Behinderung zwischen den Robotern
des allgemeinen Steuerprogramms bei dem Organisieren des
allgemeinen Steuerprogramms. Desweiteren erleichtert das
Verwenden eines einzelnen Steuerprogramms zum Steuern einer
Vielzahl von Robotern das Erkennen der Beziehung zwischen den
Bewegungen der Roboter, das Auffinden von Fehlern im
Steuerprogramm und das Korrigieren der Fehler.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
Die vorangehenden und andere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ersichtlich. Es
zeigen:
-
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen
Robotersteuersystems zum Steuern einer Gruppe von Robotern für einen
gemeinsamen Betrieb,
-
Fig. 2 einen Zeitverlauf zur Unterstützung der Erklärung
eines Beispiels für den gemeinsamen Betrieb einer Gruppe von
Robotern gesteuert von dem Robotersteuersystem gemäß Fig. 1,
-
Fig. 3 einen Zeitverlauf ähnlich dem in Fig. 2 zur
Unterstützung der Erklärung eines anderen Beispiels für den
gemeinsamen Betrieb der Gruppe von Robotern gesteuert von dem
Robotersteuersystem gemäß Fig. 1,
-
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen
Robotersteuersystems zum Steuern einer Gruppe von Robotern für einen
gemeinsamen Betrieb,
-
Fig. 5 einen Zeitverlauf zur Unterstützung der Erklärung
eines Beispiels für den gemeinsamen Betrieb der Gruppe von
Robotern gesteuert von dem Robotersteuersystem gemäß Fig. 4,
-
Fig. 6 eine Darstellung eines anderen herkömmlichen
Robotersteuersystems und
-
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines dritten herkömmlichen
Robotersteuersystems.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Bezugnehmend auf Fig. 1 steuert ein Robotersteuersystem 1
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vier Roboter Ra, Rb, Rc
und Rd für einen gemeinsamen Betrieb. Das Robotersteuersystem
1 umfaßt einen Speicher 2, eine
Befehls-Lese-/Kompilier-Einheit 3, Antriebssignal-Generatoreinheiten 4a, 4b, 4c und 4d
jeweils für die Roboter Ra, Rb, Rc und Rd und
Antriebseinheiten 5a, 5b, 5c und Sd jeweils zum Antreiben der Roboter Ra,
Rb, Rc und Rd.
-
Ein allgemeines Steuerprogramm mit Betriebsbefehlen für die
vier Roboter Ra, Rb, Rc und Rd ist im Speicher 2 gespeichert.
Beispiele für die in dem allgemeinen Steuerprogramm
beschriebenen Befehle sind:
-
MOVE Ra TO P&sub1;
-
MOVE Rb TO P&sub2;
-
MOVE Rc TO P&sub3;
-
MOVE Rd TO P&sub4;
-
Der Befehl "MOVE Ra TO P&sub1;" beispielsweise kennzeichnet ein
Bewegen des Effektors des Roboters Ra zu einer durch ein
Weltkoordinatensystem bestimmten Position P&sub1;.
-
Die Lese-/Kompilier-Einheit 3 liest das allgemeine
Steuerprogramm und entnimmt die Betriebsbefehle für jeden Roboter
getrennt, das bedeutet, daß die Lese-/Kompilier-Einheit 3 einen
Roboteridentifizierer und die Inhalte der Bewegungen für
jeden Roboter entnimmt und dann die Inhalte der Bewegungen zu
dem entsprechenden Roboter gibt. Die in dem Betriebsbefehl
durch das Weltkoordinatensystem bestimmte Position wird in
eine durch ein für jeden Roboter eigenes Koordinatensystem
bestimmte Position umgewandelt.
-
Grundsätzlich sind die Antriebssignal-Generatoreinheiten 4a,
4b, 4c und 4d hinsichtlich Aufbau und Funktion dieselben wie
Grundsätzlich sind die Antriebssignal-Generatoreinheiten 4a,
4b, 4c und 4d hinsichtlich Aufbau und Funktion dieselben wie
diejenigen bei dem herkömmlichen Robotersteuersystem
verwendeten. Die Antriebssignal-Generatoreinheiten 4a, 4b, 4c und
4d geben Antriebssignale entsprechend den in sie eingegebenen
Betriebsbefehlen aus.
-
Die Antriebseinheiten 5a, 5b, 5c und 5d sind hinsichtlich
Aufbau und Funktion dieselben wie diejenigen bei dem
herkömmlichen Robotersteuersystem verwendeten.
-
Wenn das allgemeine Steuerprogramm ausgeführt wird, bewegen
sich die Roboter Ra, Rb, Rc und Rd gemäß Fig. 2 nacheinander
jeweils zu Positionen P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4;. Wenn ein Befehl
-
CO-MOVE Ra TO P&sub1;
-
Rb TO P&sub2;
-
Rc TO P&sub3;
-
MOVE Rc TO P&sub4;
-
ausgeführt wird, der ein gleichzeitiges Bewegen der Roboter
Ra, Rb und Rc jeweils zu Positionen P&sub1;, P&sub2; und P&sub3;, die durch
das Weltkoordinatensystem bestimmt sind, und ein
nachfolgendes Bewegen des Roboters Rd zu einer Position P&sub4; bedeutet,
die durch das Weltkoordinatensystem bestimmt ist, bewegen
sich die Roboter Ra, Rb und Rc gleichzeitig jeweils zu den
Positionen P&sub1;, P&sub2; und P&sub3;, und dann bewegt sich gemäß Fig. 3
der Roboter Rd zu der Position P&sub4;.
-
Somit steuert das Robotersteuersystem 1 die vier Roboter Ra,
Rb, Rc und Rd durch Ausführen des einzelnen allgemeinen
Steuerprogramms, ohne irgendeinen Übertragungsbefehl zu
benötigen. Da die Positionen durch das Weltkoordinatensystem
bestimmt sind, kann das allgemeine Steuerprogramm unter
Berücksichtigung der gemeinsamen Arbeitsvorgänge der vier Roboter
Ra, Rb, Rc und Rd leicht organisiert werden.
-
Das Robotersteuersystem 1 mit dem einzelnen Speicher 2 und
der einzelnen Lese-/Kompilier-Einheit 3 benötigt desweiteren
keine Übertragungsleitung und ist einfach im Aufbau.
-
Da die Beziehung zwischen den jeweiligen Bewegungen aller
Roboter aus dem einzelnen allgemeinen Steuerprogramm verstanden
werden kann, können desweiteren Fehler in dem allgemeinen
Steuerprogramm leicht gefunden und korrigiert werden.