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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung basiert auf der am 30. Juli 2007 eingereichten früheren
japanischen Patenanmeldung Nr.
2007-197439 , deren Beschreibung hierin durch Bezugnahme
aufgenommen ist, und beansprucht das Prioritätsvorrecht
derselben.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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[Technisches Gebiet der Erfindung]
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung, die für
einen Roboter oder eine Robotervorrichtung verwendet ist, und insbesondere
auf eine Steuerung zum Steuern der Operationen sowohl des Roboters,
der einen Roboterkörper, der auf Roboterachsen (d. h. Roboteroperationsachsen)
in Betrieb ist, hat, als auch von zusätzlichen Vorrichtungen,
die auf zusätzlichen Achsen (d. h. zusätzlichen Operationsachsen),
die zu den Roboterachsen hinzugefügt sind, in Betrieb sind.
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[Hintergrundtechnik]
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Ein
Industrierobotersystem ist konfiguriert, um einen Roboterkörper
(der beispielsweise ein gelenkiger Roboterarm ist), wie zum Ausführen
einer Zusammenbauarbeit, und eine Robotersteuervorrichtung zum Steuern
der Achsen des Roboterkörpers aufzuweisen. Periphere Vorrichtungen,
wie ein manuell betriebenes Pendant, das „Lehrpendant"
genannt ist, sind mit der Robotersteuervorrichtung elektrisch verbunden.
Das Lehrpendant weist eine Anzeigeeinheit mit einem Berührungsfeld
und eine Tastenbetriebsvorrichtung zum Durchführen verschiedener Tastendruckeingaben
auf. Das Robotersystem ist konfiguriert, so dass ansprechend auf
einen Betrieb eines Be treibers bei dem Lehrpendant ein Roboterprogramm
aktiviert wird und der Roboterkörper während des
Lehrens manuell betrieben (fernbetrieben) wird.
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Die
Robotersteuervorrichtung weist eine Steuerschaltung, die im Wesentlichen
durch einen Mikrocomputer konfiguriert ist, einen Servosteuerabschnitt
mit Ansteuerschaltungen für eine Mehrzahl von Roboterachsen,
eine Leistungszufuhrvorrichtung und eine Schnittstelleneinheit zum
Durchführen einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
zwischen der Schnittstelleneinheit und den peripheren Vorrichtungen
auf. Die Steuerschaltung ist angepasst, um die Roboteroperationsachsen
(die Servomotoren) des Roboterkörpers gemäß beispielsweise
einem Roboterprogramm, das im Voraus eingegeben und gespeichert
ist, verschiedenen Daten und Parametern sowie Signalen von dem Lehrpendant
durch die Servosteuereinheit anzusteuern, um dadurch den Roboterkörper
zu betreiben und zu steuern.
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Bei
einem manuellen Betreiben des Roboterkörpers (während
eines Lehrbetriebs) unter Verwendung des Lehrpendants kann häufig
erforderlich sein, dass der Betreiber einen Betrieb in der Nähe
des Arbeitsbereichs des Roboterkörpers durchführt.
Unter solchen Umständen ist ein Gewährleisten
einer Sicherheit für den Betreiber von Bedeutung. Aus diesem
Grund wurde, wie in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 09-193060 offenbart ist, die Bewegungsgeschwindigkeit
des äußersten Endes des Roboterkörpers
während eines Lehrprozesses begrenzt, um eine vorbestimmte
Geschwindigkeit nicht zu überschreiten. In diesem Fall, gemäß der
ISO
10218-1, „muss die Werkzeugmittelpunkts-(engl.:
tool center point; TCP)Geschwindigkeit eines Roboters auf maximal
250 mm/s oder weniger begrenzt werden, wenn der Roboter manuell betrieben
wird".
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Bei
dem im Vorhergehenden beschriebenen Robotersystem sind zusätzlich
zu dem Roboterkörper zusätzliche Operationsachsen
für eine Arbeit in Zusammenarbeit mit dem Roboterkörper
vorgesehen. Solche zusätzliche Operationsachsen weisen beispielsweise
Werkzeuge, wie eine servomotorangetriebene Hand, die an dem Ende
eines Arms befestigt ist, und einen Translationstisch (eine XY-Translationsvorrichtung
oder Drehtische) auf, auf dem der Roboterkörper eingerichtet
ist. Eine Robotersteuer vorrichtung kann konfiguriert sein, so dass der
Servosteuerabschnitt zusätzlich zu der Ansteuerschaltung
zum Steuern der Achsen des Roboterkörpers eine Ansteuerschaltung
für die zusätzlichen Operationsachsen aufweisen
kann (oder mit derselben zusätzlich versehen sein kann).
Mit einer solchen Robotersteuervorrichtung kann eine Steuerung des Roboterkörpers
zusammen mit der Steuerung der zusätzlichen Operationsachsen
durchgeführt werden.
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Das
Robotersystem mit den zusätzlichen Operationsachsen, wie
im Vorhergehenden beschrieben ist, kann die Geschwindigkeit des
Roboterkörpers an sich bei einem manuellen Betrieb steuern, um
die vorbestimmte maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten,
wenn der im Vorhergehenden erwähnte Lehrprozess ausgeführt
wird. Wenn die zusätzlichen Operationsachsen parallel zu
dem Roboterkörper betrieben werden, kann jedoch ein solches Robotersystem
verursachen, dass beispielsweise die Geschwindigkeit des Werkzeugmittelpunkts
(TCP) die vorbestimmte maximale Geschwindigkeit überschreitet.
Es gab daher einen Bedarf an völlig zuverlässiger
Sicherheit bei der manuellen Steuerung eines solchen Robotersystems
mit zusätzlichen Operationsachsen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der im Vorhergehenden beschriebenen
Umstände geschaffen und hat als ihre Aufgabe, eine Robotersteuervorrichtung,
die eine Funktion eines Steuerns von zusätzlichen Operationsachsen
(oder zusätzlichen Achsen) von zusätzlichen Einrichtungen
sowie des Roboterkörpers an sich hat und eine Sicherheit bei
dem manuellen Betrieb völlig gewährleistet, zu schaffen.
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Um
die vorhergehende Aufgabe zu lösen, schafft als ein Aspekt
die vorliegende Erfindung eine Steuerung für einen Roboter,
der mit einem Roboterkörper, der eine zu steuernde Operationsachse
hat, versehen ist, und eine zusätzliche Einrichtung, die
zu dem Roboterkörper hinzugefügt ist und eine
zu steuernde zusätzliche Operationsachse hat. Die Steuerung
weist eine Vorrichtung für einen manuellen Betrieb, die
ermöglicht, dass ein Benutzer Operationen des Roboterkörpers
und der zusätzlichen Einrichtung parallel zueinander manuell
betreiben kann; eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob die
zusätzliche Einrichtung hinsichtlich von Operationen in einem
gekoppelten Zustand mit dem Roboterkörper ist oder nicht;
und eine Steuereinrichtung zum Steuern von Operationsgeschwindigkeiten
sowohl eines äußersten Endes der Operationsachse
des Roboterkörpers als auch der zusätzlichen Operationsachse der
zusätzlichen Einrichtung innerhalb einer vorbestimmten
maximalen Geschwindigkeit auf, wenn die Vorrichtung für
einen manuellen Betrieb verwendet wird, um die Operationen des Roboterkörpers
und der zusätzlichen Einrichtung parallel zueinander manuell
zu steuern, und die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass die zusätzliche
Einrichtung hinsichtlich von Operationen in einem gekoppelten Zustand mit
dem Roboterkörper ist. Die Steuereinrichtung weist beispielsweise
eine erste Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen der Operationsgeschwindigkeiten
sowohl des äußersten Endes der Operationsachse
des Roboterkörpers als auch der zusätzlichen Operationsachse
der zusätzlichen Einrichtung auf, so dass eine Summe der
Operationsgeschwindigkeiten unter der vorbestimmten maximalen Geschwindigkeit
ist.
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In
dem gekoppelten Zustand, in dem der Betrieb der zusätzlichen
Einrichtung (d. h. der zusätzlichen Achse) den Betrieb
des Roboterkörpers beeinflusst, ist daher eine addierte
Geschwindigkeit (eine aufsummierte Geschwindigkeit) der Geschwindigkeit (der
Geschwindigkeit des äußersten Endes) der zusätzlichen
Operationsachse der zusätzlichen Einrichtung und der Werkzeugmittelpunkts-(TCP-)Geschwindigkeit
des Roboterkörpers angepasst, um in dem Modus eines manuellen
Betriebs zum Manipulieren des Roboterkörpers und der zusätzlichen
Einrichtung die vorbestimmte maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
Mit anderen Worten ist dieselbe so konfiguriert, dass basierend
auf einem vorbestimmten Geschwindigkeitsbegrenzungsalgorithmus die
addierte Geschwindigkeit (d. h. beide Einzelgeschwindigkeiten) auf
eine gewünschte Geschwindigkeit, die eine Sicherheit gewährleisten kann,
begrenzt wird. In dem Fall, in dem der Roboterkörper und
die zusätzliche Einrichtung parallel zueinander betrieben
werden, kann demgemäß verhindert werden, dass
beispielsweise die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers
die maximale Geschwindigkeit überschreitet, um eine Sicherheit
bei dem manuellen Betrieb völlig zu gewährleisten.
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Es
ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung eine zweite Begrenzungseinrichtung
zum Begrenzen der Operationsgeschwindigkeiten sowohl des äußersten
Endes der Operationsachse des Roboterkörpers als auch der
zusätzlichen Operationsachse der zusätzlichen
Einrichtung aufweist, so dass jede der Operationsgeschwindigkeiten
unter der vorbestimmten maximalen Geschwindigkeit ist, wenn die
Vorrichtung für einen manuellen Betrieb verwendet wird,
um die Operationen des Roboterkörpers und der zusätzlichen
Einrichtung parallel zueinander manuell zu steuern, und die Bestimmungseinrichtung
bestimmt, dass die zusätzliche Einrichtung hinsichtlich
von Operationen nicht in einem gekoppelten Zustand mit dem Roboterkörper
ist.
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In
dem nichtgekoppelten Zustand, d. h. in dem Zustand, in dem der Betrieb
der zusätzlichen Operationsachse den Betrieb des Roboterkörpers nicht
beeinflusst, werden daher die Geschwindigkeit des äußersten
Endes der zusätzlichen Operationsachse der zusätzlichen
Einrichtung und die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers
unabhängig begrenzt, um die maximale Geschwindigkeit nicht
zu überschreiten. Die Geschwindigkeit der zusätzlichen Einrichtung
und die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers werden demgemäß unabhängig
gesteuert, um eine Sicherheit zu gewährleisten, ohne besonders
vermindert zu werden.
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Der
Summenwert beider Geschwindigkeiten ist ferner eine skalare Größe.
Die Geschwindigkeit wird daher durch Addieren der Geschwindigkeit
der zusätzlichen Operationsachse als skalare Größe
zu der TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers als skalare
Größe berechnet. Der Berechnungsprozess kann demgemäß vereinfacht
werden, während die Sicherheit gleichzeitig verbessert
werden kann, da die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers
als die maximale Geschwindigkeit nicht überschreitend vorhergesagt
werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration einer
Robotersteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2A ein
Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Einstellen von Kopplungsinformationen
darstellt;
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2B ein
Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Begrenzen einer Geschwindigkeit
darstellt;
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3 eine
Bildschirmansicht zum Einstellen der Kopplungsinformationen;
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4A bis 4C jeweils
einen unterschiedlichen Modus eines Roboterkörpers und
von zusätzlichen Operationsachsen oder eine unterschiedliche
Beziehung zwischen denselben; und
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5A und 5B jeweils
ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
d. h. einen Modus eines Roboterkörpers und von zusätzlichen
Operationsachsen oder eine Beziehung zwischen denselben, der oder
die sich von den in 4A bis 4C gezeigten
unterscheidet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 4A–4C wird
im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Robotersystems 1 beispielsweise
zum Ausführen einer Zusammenbauarbeit gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
darstellt. Eine Roboter steuervorrichtung 2 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels ist angepasst, um einen Roboterkörper 3 zu steuern
und gleichzeitig Achsen (d. h. eine oder mehrere Operationsachsen),
die für den Roboterkörper 3 zusätzlich
vorgesehen sind, zu steuern. Ein Lehrpendant 4 beispielsweise
als eine äußere Vorrichtung ist mit der Robotersteuervorrichtung 2 kommunizierfähig
verbunden.
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Jede
von 4A bis 4C stellt
schematisch einen Modus des Roboterkörpers 3 und
von zusätzlichen Operationsachsen (oder einfach zusätzlichen
Achsen) dar. Um es kurz zu erläutern, ist der Roboterkörper 3 als
beispielsweise ein vertikal gelenkiger kleiner Roboter mit 6 Achsen
konfiguriert. Der Roboterkörper 3 hat ferner einen
Arm 5 mit 6 Operationsachsen (J1 bis J6), die durch jeweilige
Servomotoren angetrieben werden. Der Arm 5 hat ein äußerstes
Ende mit einem Arbeitswerkzeug 6 (z. B. einer luftgetriebenen
Spannvorrichtung). Wie in 1 gezeigt
ist, sind die Servomotoren für die Operationsachsen (J1
bis J6) angepasst, um durch Roboteransteuervorrichtungen 7 (mit
sechs Ansteuerungsschaltungen) der Robotersteuervorrichtung 2 gesteuert
zu werden.
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In
dem Modus von 4A ist der Roboterkörper 3 mit
einer Einrichtung 8 für eine lineare X-Achsen-Translation
(einer Achse J7) und einer Einrichtung 9 für eine
lineare Y-Achsen-Translation (einer Achse J8) als die zusätzlichen
Operationsachsen versehen. Um es kurz zu erläutern, ist
die Einrichtung 8 für eine lineare X-Achsen-Translation
konfiguriert, um einen bewegbaren Körper 8a, der
in der X-Achsen-Richtung linear translatorisch bewegt werden kann,
und einen Servomotor zum translatorisch freien Bewegen des bewegbaren
Körpers 8a zu haben. Die Einrichtung 9 für
eine lineare Y-Achsen-Translation ist ähnlich konfiguriert,
um einen bewegbaren Körper 9a, der in der Y-Achsen-Richtung
linear translatorisch bewegt werden kann, und einen Servomotor zum
translatorisch freien Bewegen des bewegbaren Körpers 9a zu
haben.
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In
diesem Modus ist die Basis des Roboterkörpers 3 an
dem bewegbaren Körper 8a der Einrichtung 8 für
eine lineare X-Achsen-Translation angebracht. Es ist daher gewährleistet,
dass der gesamte Roboterkörper 3 durch die Einrichtung 8 in
der X-Achsen-Richtung translatorisch bewegt wird. Die Einrichtung 9 für
eine lineare Y-Achsen-Translation ist unabhängig von dem
Roboterkörper 3 vorgesehen. Dieselbe ist so kon figuriert,
dass beispielsweise ein Arbeitsstück, das auf dem bewegbaren
Körper 9a gehalten wird, zum Arbeiten in Zusammenarbeit
mit dem Roboterkörper 3 (sowie der Einrichtung 8 für eine
lineare X-Achsen-Translation) in der Y-Achsen-Richtung translatorisch
bewegt werden kann.
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Die
in 4B und 4C dargestellten Modi
sind jeweils mit einer XY-Translationseinrichtung 10 versehen.
Wie bekannt, weist die XY-Translationseinrichtung 10 ein
mechanisches X-Achsen-Translation-Teil 10a (eine Achse
J7), das sich in der X-Achsen-Richtung erstreckt, und ein mechanisches
Y-Achsen-Translation-Teil 10b (eine Achse J8) auf, das
zu dem mechanischen Teil 10a orthogonal ist und sich in
der Y-Achsen-Richtung erstreckt. Das mechanische Teil 10a ist
konfiguriert, um das mechanische Teil 10b durch das Antreiben
des Servomotors in der X-Achsen-Richtung translatorisch frei zu
bewegen. Das mechanische Teil 10b ist konfiguriert, um
einen bewegbaren Körper 10c durch das Antreiben des
Servomotors in der Y-Achsen-Richtung translatorisch frei zu bewegen.
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In
dem in 4B dargestellten Modus ist die Basis
des Roboterkörpers 3 an dem bewegbaren Körper 10c der
XY-Translationseinrichtung 10 angebracht. Es ist daher
gewährleistet, dass der gesamte Roboterkörper 3 durch
die XY-Translationseinrichtung 10 in der X-Achsen-Richtung
und der Y-Achsen-Richtung translatorisch bewegt wird. In dem in 4C dargestellten
Modus ist die XY-Translationseinrichtung 10 unabhängig
von dem Roboterkörper 3 vorgesehen. Dieselbe ist
daher so konfiguriert, dass ein Arbeitsstück, das auf dem
bewegbaren Körper 10c gehalten wird, zum Arbeiten
in Zusammenarbeit mit dem Roboterkörper 3 in der
X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung translatorisch bewegt
werden kann.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind die Servomotoren für
die zusätzlichen Operationsachsen J7 und J8 der Einrichtungen 8 und 9 für
eine lineare X-Achsen-Translation und eine lineare Y-Achsen-Translation
und der XY-Translationseinrichtung 10 angepasst, um durch
eine Ansteuervorrichtung 11 für zusätzliche Achsen
(in diesem Fall zwei Ansteuerungsschaltungen) der Robotersteuervorrichtung 2 gesteuert
zu werden. Die An steuervorrichtung 11 für zusätzliche Achsen
ist konfiguriert, um eine Steuerung von maximal bis zu vier zusätzlichen
Operationsachsen zu ermöglichen.
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Die
Robotersteuervorrichtung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist in einem (nicht gezeigten) rechtwinkligen kastenartigen Rahmen
aufgebaut und hat einen Mikrocomputer als eine Hauptkomponente,
wobei eine Steuereinheit 12 vorgesehen ist, um die Gesamtheit
zu steuern, wie in 1 gezeigt ist. Die Robotersteuervorrichtung 2 weist
die Roboteransteuervorrichtungen 7 und die Ansteuervorrichtung 11 für
zusätzliche Achsen, die im Vorhergehenden erwähnt
sind, und einen Programmspeicher 13, einen Operationsparameterspeicher 14 und eine
Pendant-Schnittstelle (engl.: Interface; I/F) 15 auf, die
alle mit der Steuereinheit 12 elektrisch und kommunizierfähig
verbunden sind. Obwohl dies nicht gezeigt ist, weist die Robotersteuervorrichtung 2 ferner
eine Schnittstelle zum Herstellen einer Verbindung mit den peripheren
Vorrichtungen, wie einem Computer, der zum Programmieren verwendet
wird, sowie einem Bildprozessor und einer Leistungsversorgung, auf.
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Der
Programmspeicher 13 speichert Programme des Roboters, die
beispielsweise von dem Lehrpendant 4 und dem Computer eingegeben
und durch dieselben eingestellt werden. Der Operationsparameterspeicher 14 ist
angepasst, um verschiedene Daten, die Zielpositionsdaten für
die Translation des Roboterkörpers 3 zu einer
Zielposition umfassen, und verschiedene Parameter zu speichern.
Wie im Folgenden beschrieben wird, ist der Speicher 14 angepasst,
um vorbestimmte Kopplungsinformationen zu speichern, um als eine
Kopplungsinformationen-Speichereinrichtung zu funktionieren. Das
Lehrpendant 4 ist konfiguriert, um auf eine kommunizierfähige
Art und Weise mit der Pendant-I/F 15 verbunden zu sein.
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Das
Lehrpendant 4 ist aufgebaut, um eine dünne und
im Wesentlichen rechtwinklige kastenartige Form, die kompakt genug
ist, um von einem Betreiber für eine Manipulation in der
Hand getragen zu werden, zu haben. Diese Form ist in der Figur nicht spezifisch
gezeigt. Das Lehrpendant 4 hat als seinen Mittelteil einen
vergleichsweise großen Anzeigeabschnitt 16 (siehe 3),
der beispielsweise durch eine Farbflüssiganzeige aufgebaut
ist, um verschiedene Bildschirmansichten zu zeigen. Ein Berührungsfeld
ist auf der Oberfläche des Anzeigeabschnitts 16 vorgesehen.
Das Lehrpendant 4 hat verschiedene Betriebstasten (mechanische
Schalter), die sich entlang der Peripherie des Anzeigeabschnitts 16 befinden,
um zusammen mit dem Berührungsfeld als ein Tastenbetriebsabschnitt
zu dienen. Dasselbe ist so konfiguriert, dass Manipulationssignale,
die beispielsweise von dem Tastenbetriebsabschnitt eingegeben werden,
von dem Lehrpendant 4 zu der Robotersteuervorrichtung 2 übertragen
werden.
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Auf
diese Weise ist der Betreiber fähig, unter Verwendung des
Lehrpendants 4 verschiedene Funktionen, wie einen Betrieb
und ein Einstellen des Roboterkörpers 3 und der
zusätzlichen Operationsachsen (oder der zusätzlichen
Achsen) J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10,
auszuführen. Der Betreiber kann insbesondere den Tastenbetriebsabschnitt
betreiben, um eine Liste von Roboterprogrammen, die für
eine Auswahl im Voraus gespeichert (eingestellt) sind, abzurufen
und den Roboterkörper 3 und die zusätzlichen
Operationsachsen J7 und J8 zu starten (automatisch zu betreiben).
Der Betreiber kann ferner beispielsweise die verschiedenen Parameter
der Roboterprogramme einstellen oder ändern.
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Der
Betreiber kann ferner den Tastenbetriebsabschnitt betreiben, um
einen Modus eines manuellen Betriebs zu bestimmen. Ein Betrieb des
Tastenbetriebsabschnitts in dem Modus eines manuellen Betriebs ermöglicht,
dass der Betreiber einen manuellen Betrieb des Roboterkörpers 3 und
der zusätzlichen Operationsachsen J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 ausführt,
um denselben basierend auf Daten, wie von Zielpositionen (Bewegungsbahn),
verschiedene Anweisungen zu geben (oder ein direktes Lehren auszuführen).
Das Lehrpendant 4 funktioniert daher als eine Manipuliereinrichtung.
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Die
Steuereinheit 12 mit ihrer Software-Konfiguration ist angepasst,
um die Servomotoren der Achsen (J1 bis J6) des Roboterkörpers 3 ansprechend
beispielsweise auf die Roboterprogramme, die in dem Programmspeicher 13 gespeichert
sind, die verschiedenen Daten oder Parameter, die in dem Operationsparameterspeicher 14 gespeichert
sind, oder die Manipulationssignale von dem Lehrpendant 4 durch
die Roboteransteuervorrichtungen 7 anzusteuern/zu steuern.
Die Steuereinheit 12 ist zusätzlich angepasst,
um die Servomotoren der zusätzlichen Operationsachsen J7
und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 durch
die Ansteuervorrichtung 11 für zusätzliche
Achsen anzusteuern/zu steuern. Die Zusammenbauarbeit des Arbeitsstücks
beispielsweise kann daher mit der Zusammenarbeit zwischen dem Roboterkörper 3 und
den zusätzlichen Operationsachsen J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 automatisch
ausgeführt werden.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wenn der Betreiber
das Lehrpendant 4 betreibt, um den Modus eines manuellen
Betriebs zum manuellen Betreiben des Roboterkörpers 3 und
der zusätzlichen Operationsachsen J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 auszuführen,
die Steuereinheit 12 der Robotersteuervorrichtung 2 angepasst,
um als eine Geschwindigkeitsbegrenzungseinrichtung zum Begrenzen
der Werkzeugmittelpunkts-(TCP-)Geschwindigkeit des Roboterkörpers 3,
um eine vorbestimmte maximale Geschwindigkeit (z. B. 250 mm/s) nicht
zu überschreiten, um eine Sicherheit zu gewährleisten,
zu funktionieren.
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In
dieser Hinsicht kann der Betreiber das Lehrpendant 4 betreiben,
um Kopplungsinformationen zum Angeben, ob die Kopplung in einem
Zustand, in dem der Betrieb der zusätzlichen Operationsachsen
J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 den
Betrieb des Roboterkörpers 3 beeinflussen kann,
ist oder nicht, voreinzustellen. Die voreingestellten Kopplungsinformationen
sind angepasst, um in dem Operationsparameterspeicher 14 gespeichert
zu werden. 3 stellt den Anzeigeabschnitt 16 des
Lehrpendants 4, der in einem Zustand eines Anzeigens einer
Bildschirmansicht zum Einstellen der Kopplungsinformationen ist,
dar. Wie zu sehen ist, sind die einzelnen Operationsachsen J1 bis
J6 des Roboterkörpers 3 und die zusätzliche
Operationsachse J7 in einem gekoppelten Zustand, und die zusätzliche
Operationsachse J8 ist in einem nichtgekoppelten Zustand eines Nichtbeeinflussens
des Betriebs des Roboterkörpers 3.
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In
einem gekoppelten Zustand während des Modus eines manuellen
Betriebs werden eine oder beide der zusätzlichen Operationsachsen
J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10,
wenn vorhanden, den Betrieb des Roboterkörpers 3 (der
Roboteroperationsachsen J1 bis J6) beeinflussen. In einem solchen
Fall ist die Steuereinheit 12 angepasst, um die Geschwindigkeit,
bei der die Geschwindigkeiten (die Geschwindigkeiten der äußersten
Enden) der zusätzlichen Operationsachsen und die Werkzeugmittelpunkts-(TCP-)Geschwindigkeit
des Roboterkörpers 3 (d. h. die beiden Geschwindigkeiten
der zusätzlichen Operationsachsen und die TCP-Geschwindigkeit
des äußersten Endes des Roboterkörpers 3)
addiert (aufsummiert) sind, zu begrenzen, um die vorbestimmte maximale
Geschwindigkeit nicht zu überschreiten, wie im Folgenden
unter Bezugnahme auf die beigefügten Flussdiagramme beschrieben wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bezieht sich die
zu begrenzende addierte Geschwindigkeit auf eine Geschwindigkeit,
die aus einer Addition einer Geschwindigkeit der zusätzlichen
Operationsachsen als skalare Größe und der TCP-Geschwindigkeit
des Roboterkörpers 3 als skalare Größe
resultiert.
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In
einem nichtgekoppelten Zustand des Modus eines manuellen Betriebs
wird andererseits keine der zusätzlichen Operationsachsen
J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 den
Roboterkörper 3 (die Roboterachsen J1 bis J6)
beeinflussen. In einem solchen Fall ist die Steuereinheit 12 angepasst,
um die Geschwindigkeiten der zusätzlichen Operationsachsen
J7 und J8 und die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers 3 unabhängig
zu begrenzen, um die maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
In dem Fall, in dem eine Mehrzahl von zusätzlichen Operationsachsen
in einem gekoppelten Zustand sind, begrenzt die Steuereinheit 12 die addierte
Geschwindigkeit der Mehrzahl von zusätzlichen Operationsachsen,
um die maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
Bei dem Fall, bei dem die Mehrzahl von zusätzlichen Operationsachsen
in einem nichtgekoppelten Zustand sind, werden ferner die zusätzlichen
Operationsachsen unabhängig begrenzt, um die maximale Geschwindigkeit nicht
zu überschreiten.
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Der
Betrieb bei der vorhergehenden Konfiguration ist im Folgenden ferner
Bezug nehmend auf 2A und 2B beschrieben. 2A ist
ein Flussdiagramm, das eine Prozedur zum Einstellen der Kopplungsinformationen,
die bei der Robotersteuervorrichtung 2 ausgeführt
wird, darstellt. 2B ist ein Flussdiagramm, das
eine Prozedur zum Begrenzen einer Geschwindigkeit, die in dem Modus
eines manuellen Betriebs durch die Steuereinheit 12 ausgeführt
wird, darstellt. Bei einem Einstellen der Kopplungsin formationen
verwendet ein Benutzer (ein Betreiber) das Lehrpendant 4,
um auf dem Anzeigeabschnitt 16 die Bildschirmansicht zum Einstellen
der Kopplungsinformationen (siehe 3) zu zeigen,
und gibt durch Betreiben des Tastenbetriebsabschnitts die Kopplungsinformationen
ein (Schritt S1).
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In
diesem Fall werden die Parameter der zusätzlichen Operationsachsen
(z. B. ein Radius einer Drehung, wenn die betreffende zusätzliche
Achse eine Drehwelle ist), wenn notwendig, eingegeben. Nach einer
Fertigstellung der Kopplungsinformationen werden die eingegebenen/eingestellten
Kopplungsinformationen und die Parameter der zusätzlichen
Operationsachsen in dem Operationsparameterspeicher 14 gespeichert
(Schritt S2). Es ist offensichtlich, dass die Kopplungsinformationen
nicht notwendigerweise unter Verwendung des Lehrpendants 4 eingestellt
werden müssen, sondern durch beispielsweise einen Computer,
der mit der Robotersteuervorrichtung 2 verbunden sein kann,
eingestellt werden können.
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3 stellt
ein Beispiel einer Bildschirmansicht zum Einstellen der Kopplungsinformationen
mit der Angabe der Kopplungsinformationen in einer Tabelle dar.
Die Tabelle zeigt Kopplungsinformationen 1, 2 ...
und 5, die Kopplungsgruppen darstellen, in der vertikalen
Richtung und Achsennummern (J1 bis J8) in der horizontalen Richtung.
Die Bezugnahmen J1 bis J6 geben die einzelnen Achsen des Roboterkörpers 3 an,
und die Bezugnahmen ab J7 aufwärts geben die zusätzlichen
Operationsachsen an. Bei den Kopplungsinformationen sind miteinander
gekoppelte Achsen durch das Symbol „0" dargestellt, und nichtgekoppelte
Achsen sind durch das Symbol „x" dargestellt. Das Symbol „-„ in
der Tabelle stellt ferner dar, dass ein Einstellen bereits vorgenommen
wurde.
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In
dem in 4A gezeigten Modus ist die Einrichtung 8 für
eine lineare X-Achsen-Translation (die zusätzliche Achse
J7) in einem gekoppelten Zustand eines Beeinflussens des Betriebs
des Roboterkörpers 3. Wie in 3 gezeigt
ist, sind demgemäß die Achsen J1 bis J7 in den
Kopplungsinformationen 1 durch „0" angegeben.
Alle Roboterachsen J1 bis J6, aus denen der Roboterkörper 3 aufgebaut
ist, sind selbstverständlich in einem gekoppelten Zustand.
Die Einrichtung 9 für eine lineare Y-Achsen- Translation
(die zusätzliche Achse J8), deren Betrieb den Betrieb des
Roboterkörpers 3 nicht beeinflusst, ist andererseits
durch „x" als sich in einem nichtgekoppelten Zustand befindend
angegeben. Die Achse J8 ist in einer anderen unabhängigen
Gruppe (Kopplungsinformationen 2) als nicht mit anderen Achsen
gekoppelt eingestellt (als einzige als „0" angegeben).
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In
dem in 4B gezeigten Modus sind die Achsen
J7 und J8 der XY-Translationseinrichtung 10 in einem gekoppelten
Zustand eines Beeinflussens des Betriebs des Roboterkörpers 3,
und alle Achsen J1 bis J8 werden daher in den Kopplungsinformationen 1 durch „0"
angegeben. In dem in 4C gezeigten Modus sind die
Achsen J7 und J8 der XY-Translationseinrichtung 10 in einem
nichtgekoppelten Zustand eines Nichtbeeinflussens des Betriebs des
Roboterkörpers 3, und die Achsen J1 bis J6 werden
daher in den Kopplungsinformationen 1 durch „0"
angegeben, während die zusätzlichen Operationsachsen
J7 und J8 durch „x" als sich in einem nichtgekoppelten
Zustand befindend angegeben werden. In diesem Fall werden die zusätzlichen
Operationsachsen J7 und J8, die miteinander gekoppelt sind, in den
Kopplungsinformationen 2 durch „0" angegeben.
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Wenn
die Kopplungsinformationen einmal wie im Vorhergehenden beschrieben
eingestellt sind, wird die in dem Flussdiagramm von 2B dargestellte
Steuerung (Geschwindigkeitsbegrenzung) in dem Modus eines manuellen
Betriebs ausgeführt. In dem Modus eines manuellen Betriebs
kann insbesondere der Betreiber das Lehrpendant 4 betreiben, um
Befehlssignale in die Robotersteuervorrichtung 2 einzugeben,
so dass der Roboterkörper 3 und die zusätzlichen
Operationsachsen J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 aktiviert
werden können. Bei einem Schritt S11 wird dann auf die
Kopplungsinformationen, die in dem Operationsparameterspeicher 14 gespeichert
sind, Bezug genommen, um die Anwesenheit von zusätzlichen
Operationsachsen zu bestimmen.
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Wenn
keine zusätzlichen Operationsachsen anwesend sind („NEIN” bei
dem Schritt S11), wird bei einem Schritt S12 die TCP-(Werkzeugmittelpunkts-)Geschwindigkeit
des Roboterkörpers 3 berechnet. Wenn zusätzliche
Operationsachsen anwesend sind („JA” bei dem Schritt
S11), werden andererseits bei einem Schritt S13 die Geschwindigkeiten der äußersten
Enden der zusätzlichen Operationsachsen berechnet, während
gleichzeitig bei einem Schritt S14 die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers 3 berechnet
wird. Bei einem folgenden Schritt S15 wird auf die Kopplungsinformationen,
die in dem Operationsparameterspeicher 14 gespeichert sind,
Bezug genommen, um zu bestimmen, ob irgendwelche der zusätzlichen
Operationsachsen in dem Zustand eines Gekoppeltseins mit dem Roboterkörper 3 sind
oder nicht.
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Wenn
keine zusätzlichen Operationsachsen in dem Zustand eines
Gekoppeltseins mit dem Roboterkörper 3 sind (nichtgekoppelter
Zustand) („NEIN” bei dem Schritt S15), werden
die Einzelgeschwindigkeiten an sich, die bei den Schritten S12 bis
S14 berechnet wurden, bei einem Schritt S16 als die TCP-Geschwindigkeiten
betrachtet. Wenn irgendwelche der zusätzlichen Operationsachsen
in dem Zustand eines Gekoppeltseins mit dem Roboterkörper 3 sind
(gekoppelter Zustand) („JA", bei dem Schritt S15), wird
andererseits bei einem folgenden Schritt S17 bestimmt, ob gekoppelte
Achsen und/oder nichtgekoppelte Achsen anwesend sind.
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Basierend
auf dem Bestimmungsprozess des Schritts S17 wird bei dem Schritt
S16 für jede nichtgekoppelte Achse die berechnete Geschwindigkeit
an sich wiedergegeben, um die TCP-Geschwindigkeit zu sein. Für
gekoppelte Achsen wird bei einem Schritt S18 die Geschwindigkeit,
die durch Summieren der Geschwindigkeiten, die bei den Schritten S13
und S14 als skalare Größen erhalten wurden, berechnet
wird, wiedergegeben, um die TCP-Geschwindigkeit zu sein. Bei einem
Schritt S19 werden dann der Roboterkörper 3 und
die zusätzlichen Operationsachsen gesteuert, so dass jede
TCP-Geschwindigkeit die maximale Geschwindigkeit (z. B. 250 mm/s)
nicht überschreiten wird und auf der Basis eines vorbestimmten
Algorithmus, der in dem Programmspeicher 13 vorher gespeichert
wird, auf eine gewünschte Geschwindigkeit, die gleich der
oder kleiner als die maximale Geschwindigkeit ist, eingestellt wird.
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In
dem Modus von 4A beispielsweise wird daher
die Summe der TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers 3 als
skalare Größe und der Geschwindigkeit des äußersten
Endes der Einrichtung 8 für eine lineare X-Achsen-Translation
(der Gesch windigkeit des bewegbaren Körpers 8a)
als skalare Größe begrenzt, um die maximale Geschwindigkeit
nicht zu überschreiten. Unabhängig von dieser
Begrenzung wird die Geschwindigkeit des äußersten
Endes der Einrichtung 9 für eine lineare Y-Achsen-Translation
(die Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers 9a)
begrenzt, um die maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
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In
dem Modus von 4B wird die Summe der TCP-Geschwindigkeit
des Roboterkörpers 3 als skalare Größe
und der Geschwindigkeit des äußersten Endes der
XY-Translationseinrichtung 10 (der Geschwindigkeit des
bewegbaren Körpers 10c) als skalare Größe
begrenzt, um die maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
In dem Modus von 4C wird ferner die TCP-Geschwindigkeit
des Roboterkörpers 3 begrenzt, um die maximale
Geschwindigkeit nicht zu überschreiten. Unabhängig von
dieser Begrenzung wird die Geschwindigkeit des äußersten
Endes der XY-Translationseinrichtung 10 begrenzt, um die
maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
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Wie
im Vorhergehenden beschrieben ist, werden gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem gekoppelten Zustand,
in dem der Betrieb der zusätzlichen Operationsachsen J7
und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 den
Betrieb des Roboterkörpers 3 beeinflusst, die
Geschwindigkeiten der zusätzlichen Operationsachsen J7
und J8 und die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers 3 alle begrenzt,
um in dem Modus eines manuellen Betriebs zum Betreiben des Roboterkörpers 3 und
der zusätzlichen Operationsachsen J7 und J8 die maximale
Geschwindigkeit nicht zu überschreiten. Mit anderen Worten
wird die addierte Geschwindigkeit begrenzt, so dass eine Sicherheit
gewährleistet werden kann.
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In
dem nichtgekoppelten Zustand, in dem der Betrieb der zusätzlichen
Operationsachsen J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 den
Betrieb des Roboterkörpers 3 nicht beeinflusst,
werden andererseits die Geschwindigkeiten der zusätzlichen Operationsachsen
J7 und J8 und die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers 3 unabhängig
begrenzt, um die maximale Geschwindigkeit nicht zu überschreiten.
Die Geschwindigkeiten der zusätzlichen Operationsachsen
J7 und J8 und die TCP-Geschwindig keit des Roboterkörpers 3 werden
demgemäß unabhängig gesteuert, um eine
Sicherheit zu gewährleisten, ohne besonders vermindert
zu werden.
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Gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein paralleler Betrieb
des Roboterkörpers 3 und der zusätzlichen
Operationsachsen J7 und J8 der Translationseinrichtungen 8 bis 10 nicht
erlauben, dass die TCP-Geschwindigkeit des Roboterkörpers 3 die
maximale Geschwindigkeit überschreitet, um dadurch herausragende
Vorteile eines völligen Gewährleistens einer Sicherheit
bei dem manuellen Betrieb zu liefern. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird insbesondere die addierte Geschwindigkeit der zusätzlichen
Operationsachsen J7 und J8 und des Roboterkörpers 3 in
einem gekoppelten Zustand durch Summieren der Operationsgeschwindigkeiten
der Ersteren als skalare Größe und der TCP-Geschwindigkeit
des Letzteren als skalare Größe berechnet, um
den Berechnungsprozess zu vereinfachen. Da beispielsweise die TCP-Geschwindigkeit
des Roboterkörpers 3 als die maximale Geschwindigkeit
nicht überschreitend vorhergesagt werden kann, kann zusätzlich
die Sicherheit weiter verbessert werden.
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(Andere Ausführungsbeispiele)
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5A und 5B stellen
andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
dar. Jede von 5A und 5B stellt
einen Modus dar, der mit einer zusätzlichen Achse, die
sich von den bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
Bezug nehmend auf 4A bis 4C beschriebenen
zusätzlichen Operationsachsen (d. h. linearen Achsen) unterscheidet,
versehen ist. In dem Modus von 5A ist
insbesondere ein Drehtisch 21 eines Plattentyps (der die
zusätzliche Operationsachse J7 liefert) als die zusätzliche
Operationsachse verwendet, und der Roboterkörper 3 ist
an dem Drehtisch 21 angebracht. Der Drehtisch 21 ist
konfiguriert, um durch einen Servomotor 21a drehbar zu
sein. Der Drehtisch 21 ist in einem gekoppelten Zustand
eines Beeinflussens des Betriebs des Roboterkörpers 3.
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Wenn
ein solcher Drehtisch 21 als die zusätzliche Operationsachse
vorgesehen ist, werden bei dem Schritt S1 des in 2A dargestellten
Flussdiagramms solche Pa rameter wie der Radius der Drehung und das Übersetzungsverhältnis
der zusätzlichen Achse als Parameter für zusätzliche
Achsen eingegeben. Die Geschwindigkeit des äußersten Endes
der zusätzlichen Achse kann aus dem Radius der Drehung
und dem Übersetzungsverhältnis (Untersetzungsverhältnis)
ohne weiteres berechnet werden. In dem in 5A dargestellten
Modus kann alternativ der einzugebende Parameter der maximale Radius
der Drehung, der eine Gesamtsumme des Radius der Drehung des Drehtisches 21 an
sich, der maximalen Länge des Arms 5 des Roboterkörpers 3 und
der maximalen Länge des Arbeitswerkzeugs 6 ist,
sein. Die Geschwindigkeiten des Roboterkörpers 3 und
des Drehtisches 21 können daher alle ohne weiteres
berechnet werden.
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Der
in 5B dargestellte Modus verwendet eine Servohand 22 als
die zusätzliche Operationsachse J7. Die Servohand 22 dient
als ein Arbeitswerkzeug, das an dem Ende des Arms 5 des
Roboterkörpers 3 befestigt ist und mit einer Drehwelle,
die durch einen nicht gezeigten Servomotor angetrieben wird, versehen
ist. Die Servohand 22 (die die zusätzliche Operationsachse
J7 liefert) ist in einem gekoppelten Zustand eines Beeinflussens
des Betriebs des Roboterkörpers 3. In diesem Fall
wird der Radius der Drehung lediglich der Servohand 22 als
der Parameter für zusätzliche Achsen eingegeben.
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Die
im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele haben
das Lehrpendant 4 als die Manipuliereinrichtung zum manuellen
Betreiben des Roboterkörpers und der zusätzlichen
Operationsachsen verwendet. Alternativ zu dem Lehrpendant 4 kann
ein Computer (z. B. eine Tastatur und eine Maus) für den
manuellen Betrieb verwendet sein. Das Lehrpendant kann ferner eine
relativ einfache Konfiguration haben, ohne den Anzeigeabschnitt 16 zu
haben. Die Kopplungsinformationen können zusätzlich
unter Verwendung einer Vorrichtung, die von der Vorrichtung zum
manuellen Betreiben des Roboterkörpers und der zusätzlichen
Operationsachsen getrennt ist, eingestellt werden.
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Bei
den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist der Roboterkörper
nicht auf einen mit dem Arm eines gelenkigen Typs begrenzt, sondern
kann mit einem Arm eines Eingelenktyps versehen sein. Bei den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen können als die zusätzlichen
Einrichtungen zwei oder mehr der Einrichtung 8 für
eine lineare X- Achsen-Translation, der Einrichtung 9 für
eine lineare Y-Achsen-Translation, der XY-Translationseinrichtung 10,
des Drehtisches 21 eines Plattentyps und der Servohand 22 auf
eine geeignete gewünschte Art und Weise kombiniert sein.
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Verschiedene
Modifikationen können schließlich vorgenommen
sein, wie bei der Gesamtkonfiguration des Robotersystems 1,
der Konfiguration des Roboterkörpers 3 und der
Form und dem Aufbau der Robotersteuervorrichtung 2, um
die vorliegende Erfindung angemessen zu ändern und zu implementieren,
ohne von dem Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-197439 [0001]
- - JP 09-193060 [0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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