-
Diese
Anmeldung bezieht sich auf die japanische Patentanmeldung Nr.2004-340448, eingereicht am
25. November 2004, deren Inhalt hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen
ist.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein automatisiertes Herstellungssystem,
das aus einer Mehrzahl von Arbeitsvorrichtungen und mindestens einem
Industrieroboter gebildet ist.
-
2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
-
In
den letzten Jahren gibt es eine Tendenz, dass die Lebenszyklen von
hergestellten Erzeugnissen immer kürzer werden. Automatisierte
Herstellungssysteme müssen
dementsprechend eine Flexibilität
aufweisen, um zum Herstellen einer Vielfalt von Erzeugnissen verwendbar
zu sein und um schnelle Aufbauzeiten aufzuweisen.
-
Wie
in 12 gezeigt ist, wird ein solches automatisiertes
Herstellungssystem herkömmlicherweise
durch Anbringen eines Roboters 2 und von notwendigen Arbeitsvorrichtungen,
wie z. B. einer Beförderungsvorrichtung 3 und
einer Teilezuführvorrichtung 4,
an einem gemeinsamen Gestell bzw. Rahmen 1 zusammengebaut.
Der Rahmen 1 ist entworfen, um eine spezifische Form und
eine Größe aufzuweisen,
die zu ei ner spezifischen Fertigungsstraße passen. Der Rahmen 1 kann
dementsprechend nicht für
andere Fertigungsstraßen
umgewandelt werden und muss, wenn er nicht benötigt wird, verschrottet werden.
Dies erhöht
den Fertigungsaufwand. Beim Zusammenbauen des automatisierten Herstellungssystems
ist es ferner schwierig, den Mannstunden- bzw. Arbeitsstundenaufwand
für einen
Draht- und Rohreinbau zu reduzieren, da Stromdrähte, Luftrohre, Signaldrähte etc.
lediglich an Ort und Stelle gelegt werden, nachdem alle Arbeitsvorrichtungen
an dem Rahmen befestigt sind. Da ferner Programme zum Steuern des
Betriebs des automatisierten Herstellungssystems entwickelt werden,
nachdem die Spezifikation des automatisierten Herstellungssystems bestimmt
ist, ist es schwierig, die Programmentwicklungseffizienz zu verbessern.
-
Die
japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungs-Nr. 6-214632 offenbart
das Konfigurieren einer Robotervorrichtung und einer Lagervorrichtung als
unabhängige
Module und das Installieren einer Mehrzahl der Lagermodule an einem
Rahmen, an dem das Robotmodul angebracht ist, zum Zweck des Verbesserns
der Zusammenbaueffizienz, der Verdrahtungseffizienz und der Programmentwicklungseffizienz
des automatisierten Herstellungssystems mittels einer Modularisierung
der Robotervorrichtung und der Lagervorrichtung und einer Standardisierung der
Zusammenbauarbeiten. Das automatisierte Herstellungssystem, das
durch das vorhergehende Patentdokument geliefert wird, weist jedoch
dahingehend ein Problem auf, dass die Größe und die Form des gemeinsamen
Rahmens (Roboterrahmens) der maximal anbringbaren Zahl und Größe der Module Beschränkungen
auferlegen. Wenn der gemeinsame Rahmen groß ausgelegt ist, nehmen die
Verwaltungs- und Wartungskosten sowie der Fertigungsaufwand desselben
zu, da der große
Rahmen einen großen
Bereich in einer Fabrik einnimmt.
-
Da
das Steuerprogramm, das den Betrieb des Robotermoduls steuert, ferner
erst entwickelt wird, nachdem die Positionsbeziehungen zwischen dem
Robotermodul und anderen Modulen klar bestimmt sind, und dem Robotermodul
ferner die Position von jedem Modul gelehrt bzw. beigebracht werden
muss, nachdem das Steuerprogramm entwickelt ist, besteht ein weiteres
Problem darin, dass es notwendig ist, eine lange Zeitdauer einzukalkulieren,
um den Aufbau des automatisierten Herstellungssystems jedes Mal
durchzuführen,
wenn dasselbe zusammengebaut wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung schafft ein automatisiertes Herstellungssystem mit:
einem
Industrieroboter;
einer Mehrzahl von Arbeitsvorrichtungen;
einer
Mehrzahl von Einheitsrahmen, wobei jede der Arbeitsvorrichtungen
an einem entsprechenden der Einheitsrahmen angebracht ist; und
einem
Datenspeicher, der ein Robotersteuerprogramm speichert, das die
Operationen des Industrieroboters mit den Arbeitsvorrichtungen beschreibt, wobei
jede der Operationen unter Verwendung von mindestens einem Bezugspunkt,
der an einem entsprechenden der Einheitsrahmen als eine Bezugsposition
markiert ist, beschrieben ist;
wobei die Einheitsrahmen von
einem Basisrahmen, an dem der Industrieroboter angebracht is, trennbar bzw.
abnehmbar konfiguriert sind.
-
Das
automatisierte Herstellungssystem der Erfindung besitzt bei der
Konfiguration eine Flexibilität,
da dasselbe durch Miteinanderverbinden von zusammengelegten bzw.
zusammengeschlossenen Arbeitsmodulen, wobei jedes derselben durch
eine Arbeitsvorrichtung, die an dem Einheitsrahmen derselben angebracht
ist, gebildet ist, und eines Industrieroboters, der an dem Basisrahmen
desselben angebracht ist, zusammengebaut werden kann. Da das Robotersteuerprogramm
zusätzlich
für jedes
der Einheitsmodule unter Verwendung der lokalen Arbeitskoordinatensysteme
derselben beschrieben und in unterschiedlichen Dateien in einem
Server oder einem Datenspeicher gespeichert ist, kann der Roboter
mit allen Einheitsmodulen auf der Basis der Programme, die in den Dateien
beschrieben sind, in Betrieb sein, wenn die Positionen der Einheitsrahmen geliefert
werden. Mit dieser Erfindung kann dementsprechend die Aufbauzeit
des zusammengebauten automatisierten Herstellungssystems stark verkürzt werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Es
zeigen:
-
1 ein
Diagramm, das erklärt,
wie ein automatisiertes Herstellungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zusammengebaut wird;
-
2 ein
Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels des automatisierten
Herstellungssystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
-
3 ein
Diagramm, das hauptsächlich
eine Software betreffend eine Konfiguration einer Steuerung des
automatisierten Herstellungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung schematisch zeigt;
-
4 und 5 Diagramme,
die eine mechanische Konfiguration eines Beispiels des automatisierten
Herstellungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigen;
-
6 ein
Flussdiagramm, das die Prozedur zum Zusammenbauen des automatisierten
Herstellungssystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
-
7 ein
Diagramm, das die Prozedur zum Zusammenbauen des automatisierten
Herstellungssystems gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt;
-
8 ein
Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines automatisierten
Herstellungssystems gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt;
-
9 ein
Diagramm, das eine Konfiguration eines Roboters eines automatisierten
Herstellungssystems gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der
Erfindung erklärt;
-
10 ein
Flussdiagramm, das die Prozedur eines Roboter-Lehrbetriebs bei dem
automatisierten Herstellungssystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erklärt;
-
11 ein
Diagramm, das die Beziehung zwischen einem lokalen Arbeitskoordinatensystem und
einem Roboter-Koordinatensystem bei dem automatisierten Herstellungssystem
gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erklärt;
und
-
12 eine
Außenansicht
eines herkömmlichen
automatisierten Herstellungssystems.
-
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
DER ERFINDUNG
-
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
-
1 ist
ein Diagramm, das erklärt,
wie ein automatisiertes Herstellungssystem der Erfindung zusammengebaut
wird. Wie in (a) in 1 gezeigt ist, sind Arbeitsvorrichtungen,
die ihre spezifischen Funktionen durchführen, und ein Industrieroboter
an den jeweiligen Einheitsrahmen derselben angebracht. Eine Arbeitsvorrichtung
(oder ein Industrieroboter), die an dem Einheitsrahmen derselben
angebracht ist, und das Steuerprogramm (die Steuer-Software) derselben
bilden ein Einheitsmodul (ein Robotermodul 11, ein Drehtischmodul 12,
ein Teilezuführmodul 13,
ein Beförderungsvorrichtungsmodul 14, etc.).
-
Das
Robotermodul 11 ist beispielsweise durch einen Einheitsrahmen 11a,
einen Industrieroboter 11b, der an dem Einheitsrahmen 11a angebracht
ist, und ein Robotersteuerprogramm 11c für die Steuerung
des Betriebs des Roboters 11b gebildet. Das Drehtischmodul 12 ist
durch einen Einheitsrahmen 12a, eine Drehtischvorrichtung 12b,
die an dem Einheitsrahmen 12a angebracht ist, und ein Drehtischsteuerprogramm 12c für die Steuerung
des Betriebs der Drehtischvorrichtung 12b gebildet. Das Teilezuführmodul 13 ist
durch einen Einheitsrahmen 13a, eine Teilezuführvorrichtung 13b,
die an dem Einheitsrahmen 13a angebracht ist, und ein Teilezuführsteuerprogramm 13c für die Steuerung
des Betriebs der Teilezuführvorrichtung 13b gebildet.
Das Beförderungsvorrichtungsmodul 14 ist
durch einen Einheitsrahmen 14a, eine Arbeitstransportvorrichtung 14b,
die an dem Einheitsrahmen 14a angebracht ist, und ein Arbeitstransport-Steuerprogramm 14c für die Steuerung
des Betriebs der Arbeitstransportvorrichtung 14b gebildet.
Durch Kombinieren von notwendigen Modulen der zusammengeschlossenen
Einheitsmodule (siehe (b) in 1) können verschiedene Muster
(Muster A, Muster B, Muster C, die in (c), (d), (e) in 1 gezeigt
sind) des automatisierten Herstellungssystems erhalten werden. Jedes
dieser Muster weist mindestens eine Robotermodul auf.
-
2 ist
ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels des automatisierten
Herstellungssystems der Erfindung zeigt. Dieses Beispiel weist als
die Einheitsmodule ein Robotermodul 11, ein Drehtischmodul 12,
ein Teilezuführmodul 13,
ein Beförderungsvorrichtungsmodul 14 und
ein Arbeitsmessmodul 15 auf. Das Arbeitsmessmodul 15 ist durch
einen Einheitsrahmen 15a, eine Arbeitsmessvorrichtung 15b und
ein Arbeitsmesssteuerprogramm 15c (siehe 3)
für die
Steuerung der Arbeitsmessvorrichtung 15b gebildet.
-
Bei
diesem Beispiel ist das Robotermodul mit einer Steuerung 11d versehen. 3 zeigt
betreffend eine Konfiguration der Steuerung 11d schematisch
hauptsächlich
die Software. Die Steuerung 11d weist eine Hardware 16,
die eine CPU, eine Festplatte, eine UO-Einrichtung etc. aufweist,
ein Mehraufgaben-OS 17, eine Systemaufgabengruppe 18,
eine Betriebsaufgabengruppe 19 und eine Systemwartungsverwaltungs-Aufgabengruppe 20 auf.
Das Mehraufgaben-OS 17 verwaltet die Ressourcen bzw. Betriebsmittel
der Steuerung 11d, um zwischen Benutzerprogrammen und der
Hardware 16 zu vermitteln.
-
Die
Systemaufgabengruppe 18 weist Aufgaben auf, die in dem
Mehr-Aufgaben-OS 17 in
Betrieb sind, um Grundsteuerungen (eine Kommunikationssteuerung
zwischen einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle der Steuerung 11d und äußeren Vorrichtungen),
die im Allgemeinen zum laufen lassen von Benutzerprogrammen, um
verschiedene Vorrichtungen zu betätigen, benötigt werden, auszuführen.
-
Die
Betriebsaufgabengruppe 19 und die Systemwartungsverwaltungs-Aufgabengruppe 20,
die beide Aufgaben aufweisen, die als Benutzerprogramme durch den
Benutzer dieses automatisierten Herstellungssystems vorbereitet
sind, werden in einem Speicher, wie z. B. einer Festplatte der Steuerung 11d,
installiert. Diese Benutzerprogramme werden in dem Mehraufgaben-OS 17 und
der Systemaufgabengruppe 18 durch die CPU der Hardware 16 laufen gelassen.
-
Die
Betriebsaufgabengruppe 19 weist vorrichtungsgebundene Betriebsaufgaben,
wie z. B. die Robotersteueraufgabe (Robotersteuerprogramm) 11c,
eine Drehtischsteueraufgabe (Drehtischsteuerprogramm) 12c,
eine Teilezuführaufgabe
(Teilezuführsteuerprogramm) 13c,
eine Arbeitstransportaufgabe (Arbeitstransportsteuerprogramm) 14c und eine
Arbeitsmessaufgabe (ein Arbeitsmesssteuerprogramm) 15c auf.
-
Die
Systemwartungsverwaltungs-Aufgabengruppe 20 weist eine
Systemüberwachungsaufgabe 21 und
eine Systemglobalsteueraufgabe 22 auf. Die Systemüberwachungsaufgabe 21 dient
zum Überwachen
der Betriebszustände
des Roboters und der Arbeitsvorrichtungen 11b bis 15b durch
Durchführen
einer Mustererkennung in Bildsignalen, die von einer Kamera (nicht
gezeigt) gesendet werden, und durch Bezugnahme auf Sensorsignale,
die von verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt) gesendet werden. Wenn
die Systemüberwachungsaufgabe 21 eine Person
erfasst, die sich dem System nähert,
oder eine Möglichkeit
erfasst, dass das System beschädigt
wird, ist die Systemglobalsteueraufgabe 22 in Betrieb,
um die Fertigungsstraße
auf eine sichere Seite zu bewegen bzw. zu schalten. Der Betrieb
der Fertigungsstraße
wird beispielsweise wenigstens teilweise gestoppt, oder die Betriebsgeschwindigkeit wird
abgesenkt.
-
Bezug
nehmend zurück
auf 2 ist ein Bedienungsfeld bzw. eine Bedienungstafel
(Lehr-Pendant) 23, die als eine Mensch-Maschinen-I/F dient, mit
der Steuerung 11d verbunden. Diese Bedienungstafel ermöglicht es,
notwendige Informationen darauf anzuzeigen, und ermöglicht es
dem Benutzer ferner, Betriebsbefehle in das System einzugeben. Nachdem
die Einheitsrahmen 11a bis 15a die Einheitsmodule 11 bis 15 verbunden
sind, werden die Einheitsmodule 11 bis 15 miteinander
durch ein Stromkabel 24, ein Kommunikationskabel 25 und
ein Luftrohr 26 etc. verbunden. Eine Dienstvorrichtung bzw.
ein Server 28 ist ferner durch ein Kommunikationsnetz als
ein Datenspeicher mit der Steuerung 11d verbunden. Der
Server 28 speichert eine Einheitsmoduldatenbasis bzw. eine
Einheitsmoduldatenbank 29, die die Einheitsmodulzahlen
zum Identifizieren der Einheitsmodule 11 bis 15,
Roboterlehrdaten, ein Robotersteuerprogramm 11c, Vorrichtungssteuerprogramme 12c bis 15c,
etc. aufweist.
-
4 und 5 zeigen
ein Beispiel einer mechanischen Konfiguration des automatisierten Herstellungssystems
der Erfindung. Wie in (a) in 4 gezeigt
ist, ist bei diesem Beispiel ein Industrieroboter 31 an
einem Einheitsrahmen 33 angebracht, der entlang einer linearen
Fahrspur bzw. einer linearen Fahrschiene 32 bewegbar ist.
Der Einheitsrahmen 33 und die lineare Fahrschiene 32 bilden
einen Basisrahmen 34. Die Bezugsziffern 35 bis 41 bezeichnen
andere Einheitsrahmen. Bei diesem Beispiel, wie in (b) in 4 gezeigt
ist, sind die Einheitsrahmen 35 bis 39 ausgewählt und
trennbar mit den Basisrahmen 34 zusammengefügt bzw.
verbunden.
-
Der
Teil, der durch eine gestrichelte Linie in (b) in 4 eingekreist
ist, ist in (c) in 4 vergrößert. Der Basisrahmen 34 weist
einen Balken 42, der sich parallel zu der Fahrschiene 32 unter
der Fahrschiene 32 erstreckt, und mehrere Paare von zwei Führungsspuren
bzw. Führungsschienen 43a, 43b auf,
die sich zu dem Balken 42 orthogonal erstrecken. Die Führungsschienen 43a, 43b dienen
zum Führen
des Einheitsrahmens zu einer Verbindungsposition mit dem Basisrahmen 34.
Der Balken 42 ist mit mehreren Paaren von Feststellstiften
bzw. Positionierstiften 44a, 44b zum Sichern des
Einheitsrahmens bei der Verbindungsposition an dem Balken 42 versehen.
-
5 zeigt
den Einheitsrahmen 39, der mit dem Basisrahmen 34 verbunden
ist. Wie in (a) in 5 gezeigt ist, ist der Basisrahmen 34 mit
mehreren Sätzen
von Koppelverbindern 45a bis 45e versehen, und
der Einheitsrahmen 39 ist mit Koppelverbindern 46b bis 46d versehen.
Wenn der Einheitsrahmen 39 mit dem Basisrahmen 34 verbunden
ist, sind die Koppelverbinder 46b bis 46d in entsprechende der
Koppelverbinder 45a bis 45e gesteckt. Der Teil, der
durch eine gestrichelte Linie in (a) in 5 eingekreist
ist, ist bei (b) in 5 vergrößert. Der Einheitsrahmen 39 weist
Fahr-Räder 47 an
dem unteren Ende desselben und Rollen 48, die an einer
Trägerplatte 49 auf
einer rechten und einer linken Seite des Einheitsrahmens 39 befestigt
sind, auf.
-
Der
Einheitsrahmen 39 weist ferner eine Widerlagerplatte 51,
die gegen den Balken 42 des Basisrahmens 34 ein
Widerlager bildet bzw. stößt, auf. Die
Widerlagerplatte 51 weist Durchgangslöcher 50a, 50b,
die in derselben zum Aufnehmen der Positionierstifte 44a, 44b gebildet
sind, auf um den Einheitsrahmen 39 an dem Basisrahmen 34 zu
befestigen. Durch Festmachen von Metallanschlussstücken 52,
die in dem Basisrahmen 34 vorgesehen sind, an dem Einheitsrahmen 39 werden
dieselben miteinander verriegelt.
-
Die
im Vorhergehenden beschriebene Prozedur zum Zusammenbauen des automatisierten Herstellungssystems
ist im Folgenden unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 6 erklärt.
-
Die
Einheitsrahmen, an denen die Einheitsmodule, die für das System
erforderlich sind, angebracht sind, werden zuerst nahe zu dem Basisrahmen
bewegt (Schritt S 1). Jeder der Einheitsrahmen wird auf die Führungsschienen
gestellt und hin zu der Fahrschiene des Basisrahmens gedrückt (Schritt S2).
Die Positionierstifte an der Basisrahmenseite werden in die Durchgangslöcher in
der Einheitsrahmenseite eingeführt
(Schritt S3). Die Metallanschlussstücke, die in dem Basisrahmen
vorgesehen sind, werden an dem Einheitsrahmen festgemacht (Schritt
S4). Die Verbinder des Stromkabels, des Kommunikationskabels und
des Luftrohrs an der Einheitsrahmenseite werden in die entsprechenden
Verbinder an der Basisrahmenseite gesteckt (Schritt S5), um das
Einstellen der Hardware zu beenden.
-
Die
Verfahren von Schritt S1 bis Schritt S5 sind in (a) und (b) in 7 dargestellt.
In dieser Darstellung wird angenommen, dass Einheitsmodule M1 bis
M6 aus einem Zusammenschluss von Einheitsmodulen ausgewählt werden
und bei Stationen ST1 bis ST6 in dem Basisrahmen positioniert werden.
-
Die
innere Struktur eines Einheitsmoduldatensatzes, der sich auf eines
der Einheitsmodule bezieht (auf das im Folgenden als ein "fragliches Einheitsmodul" Bezug genommen wird)
und der in der Einheitsmoduldatenbank 29 enthalten ist,
ist bei (c) in 7 gezeigt. Bei jedem "ST1-Arbeitskoordinatensystem" bis "ST6-Arbeitskoordinatensystem" werden Koordinatenwerte
von drei Bezugspunkten P1 bis P3, die dem Roboter gelehrt wurden,
zum Zweck des Ermöglichens,
dass das fragliche Einheitsmodul bei jeder der Stationen ST1 bis
ST6 positioniert werden kann, geschrieben.
-
Die "Programmdaten" in diesem Einheitsmoduldatensatz
weisen eines der Vorrichtungssteuerprogramme 12c bis 15c auf,
die unter Verwendung des lokalen Arbeitskoordinatensystems, das
jeweils für
die Einheitsrahmen 12a bis 15a definiert ist,
beschrieben sind. Die "Programmdaten" weisen ferner eine
der Dateien auf, die das Robotersteuerprogramm 11c bilden,
das unter Verwendung des lokalen Arbeitskoordinatensystems, das
für das
fragliche Einheitsmodul definiert ist, das zum Steuern des Be triebs
des Roboters 11b mit dem fraglichen Einheitsmodul verwendet
wird, beschrieben ist.
-
Nachdem
das Hardware-Einstellen beendet ist, wird ein Software-Einstellen
ausgeführt.
Zurückkehrend
zu dem Flussdiagramm von 6 liest die Steuerung 11d aus
der Einheitsmoduldatenbank 29 Einheitsmoduldatensätze, die
sich auf die Einheitsmodule mit den Einheitsmodulzahlen, die der
Benutzer durch eine Verwendung der Bedienungstafel 23 bestimmt
hat (Schritt S6), beziehen, aus, und die gelesenen Einheitsmoduldatensätze werden
zu einem Systemprojekt importiert (Schritt S7). Anschließend wird
eine Datenverbindung innerhalb des Systemprojekts eingerichtet (Schritt
S8). Die Verfahren der Schritte S1 bis S8 entsprechen (a) → (d) → (e) in 7.
Wenn beispielsweise die Einheitsmodule M1, M3, M5 bestimmt sind,
werden die Einheitsmoduldatensätze,
die sich auf die Einheitsmodule M1, M3, M5 beziehen, einem "höheren Verfahren" untergeordnet. Das "höhere Verfahren", das der Systemglobalsteueraufgabe 22,
die die Systemwartungsverwaltungs-Aufgabengruppe 20 aufweist,
entspricht, ist ein Programm, das die Gesamtsteuerung des Systems beschreibt.
-
Das
höhere
Verfahren erhält
aus der Einheitsmoduldatenbank als Nächstes die Koordinatenwerte,
die die Positionen der Einheitsmodule darstellen, die davon abhängen, bei
welchen Stationen dieselben positioniert sind (Schritt S9). Das
Erhalten dieser Koordinatenwerte ermöglicht das Kombinieren der
unterschiedlichen lokalen Arbeitskoordinatensysteme, die für die unterschiedlichen
Einheitsmodule definiert sind, in das Roboterkoordinatensystem,
das für
das Robotermodul definiert ist. Danach wird ein Hauptfluss, der
die Startfolge der Programme, die in den Dateien, die das Robotersteuerprogramm 11c bilden,
beschrieben sind, spezifiziert, programmiert (Schritt S10). Schließlich wird
ein Testlauf ausgeführt,
um den Betrieb des Systems zu prüfen.
-
Wie
im Vorhergehenden erklärt
ist, wird das automatisierte Herstellungssystem dieses Ausführungsbeispiels
durch Miteinanderverbinden der zusammengeschlossenen Arbeitsvorrichtungen 12b bis 15b,
die an den Einheitsrahmen 12a bis 15a angebracht
sind, und des Industrieroboters 11b, der an dem Einheitsrahmen 11a angebracht
ist, zu sammengebaut. Das automatisierte Herstellungssystem dieses
Ausführungsbeispiels
weist dementsprechend eine Flexibilität hinsichtlich der Konfiguration
auf. Da das Robotersteuerprogramm 11c zusätzlich für jedes der
Einheitsmodule 11 bis 15 unter Verwendung der lokalen
Arbeitskoordinatensysteme derselben beschrieben ist und in unterschiedlichen
Dateien in dem Server 28 gespeichert ist, kann der Roboter 11b mit allen
Einheitsmodulen 12 bis 15 auf der Basis der Programme,
die in den Dateien beschrieben sind, lediglich in Betrieb sein,
wenn die Positionen der Einheitsrahmen 12a bis 15a geliefert
werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann dementsprechend die Aufbauzeit des zusammengebauten automatisierten Herstellungssystems
stark verkürzt
sein.
-
Da
die Einheitsrahmen 35 bis 39 ferner mit dem Basisrahmen 34,
an dem der Roboter 11b mittels der Positionierstifte 44a, 44b,
der Durchgangslöcher 50a, 50b,
der Führungsschienen 43a, 43b,
der Rollen 48, etc. angebracht ist, verbindbar hergestellt sind,
wird die Zusammenbauarbeit des automatisierten Herstellungssystems
sehr einfach.
-
Da
die Einheitsrahmen ferner eine vorbestimmte Größe aufweisen, kann die Gesamtgröße des automatisierten
Herstellungssystems ohne weiteres aus der Spezifikation desselben
geschätzt
werden.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
8 zeigt
ein Beispiel eines automatisierten Herstellungssystems gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind den Elementen,
die gleich denselben bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind, die gleichen
Bezugsziffern gegeben, und eine Erklärung derselben ist weggelassen.
-
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
sind die Einheitsrahmen 35 bis 39 mit RFID-Etiketten
bzw. -Tags 61 bis 65 versehen, und der Roboter 31,
der an dem Basisrahmen 34 angebracht ist, ist mit einem Etikettleser 66 an
dem vorderen Ende des Arms desselben versehen. Die RFID-Etiketten 61 bis 65,
die jeweils als ein Speicher dienen, bilden einen Datenspeicher.
Obwohl die Einheitsmoduldatensätze
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
zusammen in der Einheitsmoduldatenbank 29 gespeichert sind,
sind dieselben bei dem zweiten Ausführungsbeispiel getrennt in
den RFID-Etiketten 61 bis 65 gespeichert. Die
Einheitsmoduldatensätze,
die durch den Etikettenleser 66 über Funkewellen gelesen werden,
werden zu einer nicht gezeigten Steuerung, die zu der Steuerung 11d,
die an dem Basisrahmen 34 angebracht ist, äquivalent
ist, seriell transportiert bzw. übertragen.
-
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird anstatt des Zugreifens auf die Einheitsmoduldatenbank 29 bei
dem Schritt S6 des in 6 gezeigten Flussdiagramms der
Roboter entlang der Fahrschiene sequenziell bewegt, um die Einheitsmoduldatensätze, die
in den RFID-Etiketten 61 bis 65 gespeichert sind,
durch den Etikettleser 66 zu lesen. Selbst wenn genaue
Positionen der Einheitsrahmen 35 bis 39 unbekannt
sind, bevor der Roboter entlang der Fahrspur sequenziell bewegt
wird, ist es möglich, dass
der ID-Etikettleser 66 die Einheitsmoduldatensätze, die
in den RFID-Etiketten 61 bis 65 gespeichert sind,
durch den Etikettleser 66 lesen kann, wenn die Positionen
der Einheitsrahmen 35 bis 39 grob gekannt sind,
da der Etikettleser 66 Funksignale verwendet.
-
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
kann die Zeit, die zum Entwickeln der Software für die Gesamtsteuerung des Systems
benötigt
wird, verkürzt werden,
da die Hardware und die Software zum Steuern dieser Hardware für jede Arbeitsvorrichtung
gesamt geliefert werden.
-
Drittes Ausführungsbeispiel
-
9 ist
ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Beispiels eines automatisierten
Herstellungssystems gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erklärt.
Wie in dieser Figur gezeigt ist, ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel
der Roboter 31 mit einer CCD-Kamera 67 und einem
Entfernungssensor 68 an dem vorderen Ende des Arms desselben
für den
Zweck des effizienten Durchführens
eines Roboterlehrbetriebs versehen.
-
Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
wird der Roboterlehrbetrieb durch Bringen des vorderen Endes des
Roboterarms in eine Berührung
mit den Bezugspunkten P1, P2, P3, die an die oberste Oberfläche des
Einheitsrahmens markiert sind, durchgeführt. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel
wird andererseits der Roboterlehrbetrieb durch Aufnehmen eines Bilds,
das die Bezugspunkte P1, P2, P3 gesamt aufweist, durch die CCD-Kamera 67,
um die zweidimensionalen Positionen derselben zu bestimmen, und
durch Messen der Entfernungen zu den Bezugspunkten P1, P2, P3 durch
den Entfernungssensor 68 durchgeführt. Der Entfernungssensor 68 kann
von einem Typ sein, der die Reflexion eines Infrarotstrahls verwendet.
Die Daten, die durch diesen Roboterlehrbetrieb erhalten werden,
werden zu einer Steuerung 69, wie bei dem Fall des zweiten
Ausführungsbeispiels,
seriell transportiert.
-
10 ist
ein Flussdiagramm, das die Verfahren des Roboterlehrbetriebs (dreidimensionales Koordinatenerfassungsverfahren)
erklärt.
Wie in diesem Flussdiagramm gezeigt ist, bewegt die Steuerung 69 den
Arm des Roboters 31 zu einer Position, bei der die CCD-Kamera 67 ein
Bild, das die Bezugspunkte P1, P2, P3 zusammen aufweist, aufnehmen kann
(Schritt S21), und bei dem folgenden Schritt S22 nimmt die CCD-Kamera 67 ein
solches Bild auf. Die Steuerung 69 erhält als Nächstes die zweidimensionalen
Koordinatenwerte (x, y) von jedem der Bezugspunkte P1 bis P3 in
sowohl dem lokalen Arbeitskoordinatensystem als auch dem Roboterkoordinatensystem
durch Durchführen
einer Mustererkennung in dem Bild, das durch die CCD-Kamera 67 aufgenommen
wird (Schritt S23). Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Bezugspunkt 1 ein
Ursprungspunkt des lokalen Arbeitskoordinatensystems, und der Bezugspunkt
P2 ist ein Punkt auf der X-Achse des lokalen Arbeitskoordinatensystems.
-
Die
Steuerung 69 bewegt als Nächstes den Roboterarm zu der
Position, bei der die zweidimensionalen Koordinatenwerte gleich
denselben des Bezugspunktes P1 sind (Schritt S24), und misst unter Verwendung
des Entfernungssensors 68 die vertikale Entfernung von
dem Bezugspunkt P1 (Schritt S25). Aus der gemessenen Entfernung
kann der z-Koordinatenwert des Bezugspunktes P1 in sowohl dem lokalen
Arbeitskoordina tensystem als auch dem Roboterkoordinatensystem erhalten
werden. Diese Messprozedur der vertikalen Entfernung wird ferner
für die Bezugspunkte
P2, P3 durchgeführt.
Wenn diese Messprozedur für
die vertikale Entfernung für
alle Bezugspunkte P1 bis P3 beendet ist (Schritt S26), kann das
lokale Arbeitskoordinatensystem in Bezug auf das Roboterkoordinatensystem
erkannt werden.
-
11 ist
ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem lokalen Arbeitskoordinatensystem X'Y'Z' und
dem Roboterkoordinatensystem XYZ erklärt. Das lokale Arbeitskoordinatensystem
kann zu dem Roboterkoordinatensystem nicht parallel sein, kann jedoch
zu dem Roboterkoordinatensystem abhängig von dem Verbindungszustand
des Einheitsrahmens geneigt sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel
kann die Neigung des lokalen Arbeitskoordinatensystems auf der Basis
der dreidimensionalen Koordinatenwerte der Bezugspunkte P1 bis P3
kompensiert werden.
-
Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
kann der Roboterlehrbetrieb weggelassen werden, da es möglich ist,
dass der Roboter das lokale Arbeitskoordinatensystem bezogen auf
das Roboterkoordinatensystem durch Aufnehmen des Bildes, das die
Bezugspunkte, die auf die oberste Oberfläche des Einheitsrahmens markiert
sind, aufweist und durch Messen der vertikalen Entfernungen zu den
Bezugspunkten erkennt.
-
Obwohl
die Steuerung der Gesamtsteuerung des Systems bei den im Vorhergehenden
beschriebenen Ausführungsbeispielen
auf der Basisrahmenseite angeordnet ist, kann jedes Einheitsmodul
eine zweckgebundene Steuerung desselben aufweisen. Der Einheitsrahmen
kann mit zwei Bezugspunkten oder lediglich einem Bezugspunkt markiert
sein, wenn die Neigung des lokalen Arbeitskoordinatensystems hinsichtlich
des Roboterkoordinatensystems vernachlässigbar ist.
-
Die
im Vorhergehenden erklärten
bevorzugten Ausführungsbeispiele
sind für
die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, die ausschließlich durch die
im Folgenden beigefügten
Ansprüche
beschrieben ist, exemplarisch. Es ist offensichtlich, dass Modifika tionen
der bevorzugten Ausführungsbeispiele so
vorgenommen werden können,
wie es Fachleuten in den Sinn kommt.