DE102016108498B4

DE102016108498B4 - Bearbeitungssystem zum anpassen der drehzahl eines bearbeitungswerkzeugs und der vorschubgeschwindigkeit eines werkstücks

Info

Publication number: DE102016108498B4
Application number: DE102016108498.0A
Authority: DE
Inventors: Yoshitake Furuya
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-05-14
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2036-05-10
Also published as: US10120365B2; CN106142081A; US20160332273A1; DE102016108498A1; CN106142081B

Abstract

Bearbeitungssystem, welches Folgendes umfasst;
einen Roboter (12), welcher eine Hand (11), die an einem Armende bereitgestellt ist, zum Greifen eines Werkstücks (W) aufweist;
eine Bearbeitungsmaschine (13), welche eine Spindel zum Drehen eines Bearbeitungswerkzeugs (14) aufweist;
eine Steuereinheit (17), welche die Bearbeitungsmaschine (13) und den Roboter (12) steuert, um das Bearbeitungswerkzeug (14) zu drehen und das Werkstück (W), das durch die Hand (11) gehalten wird, gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) zu drücken, um das Werkstück dadurch zu bearbeiten; und
einen Kraftsensor (16), welcher eine Kraft, die zwischen dem Werkstück (W) und dem Bearbeitungswerkzeug (14) wirkt, erkennt, wenn das Werkstück (W) durch den Roboter (12) gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) gedrückt und durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird,
wobei die Steuereinheit (17) die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W), das durch den Roboter (12) gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) regelt, sodass der Kraftwert, der durch den Kraftsensor erkannt wird, zwischen einer vorbestimmten oberen Schwelle und einer vorbestimmten unteren Schwelle liegt, und
wobei der Kraftsensor (16) an der Spindel der Bearbeitungsmaschine (13) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungssystem, das mit einem Roboter versehen ist, welcher ein Werkstück zu einer Verarbeitungsmaschine überträgt.
Herkömmlich wird ein Werkstück durch einen Roboter zu einer Bearbeitungsmaschine übertragen und wird durch ein Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungsmaschine bearbeitet. Insbesondere gibt es bei einem Bearbeitungsvorgang, wie z.B. Entgraten, Polieren oder Schleifen, Fälle, in welchen das Werkstück, das durch eine Hand eines Roboters gehalten wird, durch ein Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, welches sich dreht, während das Werkstück gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt wird. In diesem Zusammenhang offenbart die JP 2008-142810 A ein Verfahren zum Anpassen der Bewegung eines Armabschnittes eines Roboters, um eine angemessene Größe einer Kraft zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug während des Bearbeitungsvorgangs zu erhalten. Ferner offenbart die vorgenannte JP 2008-142810 A auch einen Kraftsensor, der zum Messen der Kraft an dem Armabschnitt des Roboters angebracht ist.
Wenn das Werkstück durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungsmaschine gedrückt wird, kann sich das Bearbeitungswerkzeug in Abhängigkeit vom Material des Werkstücks oder von der Bearbeitungszeit usw. verschlechtern (z.B. Verschleiß der Schneide oder des Schleifmittels). In diesem Fall ist es notwendig, die Qualität des bearbeiteten Werkstücks aufrechtzuerhalten, indem die Bearbeitungsbedingungen abhängig vom Grad der Verschlechterung des Bearbeitungswerkzeugs modifiziert werden. Zum Beispiel ist es notwendig, die Bearbeitung durchzuführen, während die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs und die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks komplex gesteuert werden.
Jedoch wird bei der Vorrichtung, die in der JP 2008-142810 A offenbart ist, nur die Kraft, die zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug wirkt, während das Werkstück durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungsmaschine gedrückt wird, angepasst. Mit anderen Worten werden in der JP 2008-142810 A die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs und die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks nicht in Abhängigkeit vom Grad der Verschlechterung des Bearbeitungswerkzeugs modifiziert. Demzufolge ist es schwierig, die Bearbeitungsqualität des Werkstücks aufrechtzuerhalten, wenn sich das Bearbeitungswerkzeug während des Bearbeitungsvorgangs verschlechtert.
Die DE 102 59 887 A1 zeigt ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einer geregelten Werkzeugmaschine.
Die DE 10 2013 210 582 A1 zeigt ein Verfahren zur Flächenbearbeitung eines Rotorblatts einer Windenergieanlage.
Die JP 2011-041992 A zeigt einen Bearbeitungsroboter.
Die EP 2 614 922 B1 zeigt ein Verfahren zur Erkennung von Ratterschwingungen bei Werkzeugmaschinen.
Die DE 39 41 057 C2 zeigt ein Verfahren zur Kontourbearbeitung von Leiterplatten.
Die DE 10 2004 055 382 B4 zeigt ein Verfahren zur Optimierung der Standzeiten von zum Drehen dienenden Bearbeitungswerkzeugen.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Bearbeitungssystem vor, welches in der Lage ist, eine hohe Bearbeitungsqualität des Werkstücks aufrechtzuerhalten.
Gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungssystem vorgesehen, das einen Roboter, welcher eine Hand aufweist, die zum Greifen eines Werkstücks an einem Armende bereitgestellt ist, eine Bearbeitungsmaschine, welche eine Spindel zum Drehen eines Bearbeitungswerkzeugs aufweist, eine Steuereinheit, welche die Bearbeitungsmaschine und den Roboter steuert, um das Bearbeitungswerkzeug zu drehen und das Werkstück, das durch die Hand gehalten wird, gegen das Bearbeitungswerkzeug zu drücken, um dadurch das Werkstück zu bearbeiten, und einen Kraftsensor, welcher eine Kraft erkennt, die zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug wirkt, wenn das Werkstück durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt und durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, umfasst, wobei die Steuereinheit die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, das durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs reguliert, sodass der Kraftwert, der durch den Kraftsensor erkannt wird, zwischen einer vorbestimmten oberen Schwelle und einer vorbestimmten unteren Schwelle liegt, und wobei der Kraftsensor (16) an der Spindel der Bearbeitungsmaschine (13) angeordnet ist.
Gemäß des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst, in dem Bearbeitungssystem gemäß des vorgenannten ersten Aspektes, die Steuereinheit einen Beurteilungsabschnitt, welcher beurteilt, ob der Kraftwert, der durch den Kraftsensor erkannt wird, zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt, und einen Betriebsbefehlsabschnitt, welcher die Werkstückvorschubgeschwindigkeit oder die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs verringert, wenn der Beurteilungsabschnitt beurteilt, dass der erkannte Kraftwert über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt; infolgedessen, wenn der erkannte Kraftwert noch immer über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Werkstückvorschubgeschwindigkeit und der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs verringert wird; und welcher die Werkstückvorschubgeschwindigkeit oder die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs erhöht, wenn der Beurteilungsabschnitt beurteilt, dass der erkannte Kraftwert unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt; infolgedessen, wenn der erkannte Kraftwert noch immer unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Werkstückvorschubgeschwindigkeit und der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs erhöht wird.
Gemäß des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Bearbeitungssystem vorgesehen, das einen Roboter, welcher eine Hand, die zum Greifen eines Werkstücks an einem Armende bereitgestellt ist, aufweist, eine Bearbeitungsmaschine, welche eine Spindel zum Drehen eines Bearbeitungswerkzeugs aufweist, eine Steuereinheit, welche die Bearbeitungsmaschine und den Roboter steuert, um das Bearbeitungswerkzeug zu drehen und das Werkstück, das durch die Hand gehalten wird, gegen das Bearbeitungswerkzeug zu drücken, um dadurch das Werkstück zu bearbeiten, und einen Kraftsensor, welcher eine Kraft erkennt, die zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug wirkt, wenn das Werkstück durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt und durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, umfasst.
Gemäß des Bearbeitungssystems des dritten Aspektes extrahiert die Steuereinheit eine spezifische Frequenzkomponente aus den Aufzeichnungen des durch den Kraftsensor erkannten Kraftwertes und regelt die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, das durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs, sodass die extrahierte Frequenzkomponente zwischen einer vorbestimmten oberen Schwelle und einer vorbestimmten unteren Schwelle liegt.
Gemäß des vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst, in dem Bearbeitungssystem gemäß des dritten Aspektes, die Steuereinheit einen Frequenzanalyseabschnitt, welcher eine spezifische Frequenzkomponente aus Aufzeichnungen des durch den Kraftsensor erkannten Kraftwertes extrahiert, einen Beurteilungsabschnitt, welcher beurteilt, ob die Frequenzkomponente, extrahiert durch den Frequenzanalyseabschnitt, zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt, und einen Betriebsbefehlsabschnitt, welcher die Werkstückvorschubgeschwindigkeit oder die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs verringert, wenn der Beurteilungsabschnitt beurteilt, dass die Frequenzkomponente über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt; infolgedessen, wenn die Frequenzkomponente noch immer über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Werkstückvorschubgeschwindigkeit und der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs verringert wird; und welcher die Werkstückvorschubgeschwindigkeit oder die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs erhöht, wenn der Beurteilungsabschnitt beurteilt, dass die Frequenzkomponente unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt; infolgedessen, wenn die Frequenzkomponente noch immer unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Werkstückvorschubgeschwindigkeit und der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs erhöht wird.
Gemäß des fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung ist, bei dem Bearbeitungssystem gemäß eines des dritten bis vierten Aspektes, der Kraftsensor zwischen dem Armende des Roboters und der Hand angeordnet.
Gemäß des sechsten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist, bei dem Bearbeitungssystem gemäß eines des dritten bis vierten Aspektes, der Kraftsensor an der Spindel der Bearbeitungsmaschine angeordnet.
Gemäß des siebenten Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst, bei dem Bearbeitungssystem gemäß eines des ersten bis sechsten Aspektes, die Bearbeitungsmaschine ferner einen automatischen Werkzeugwechsler, welcher ein Bearbeitungswerkzeug entsprechend der Art des zu bearbeitenden Werkstücks aus mehreren Bearbeitungswerkzeugen auswählt und ein Bearbeitungswerkzeug, welches an der Spindel angebracht ist, dadurch ersetzt.
Gemäß des achten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird, bei dem Bearbeitungssystem gemäß des siebenten Aspektes, mindestens die vorbestimmte obere Schwelle oder die vorbestimmte untere Schwelle in Abhängigkeit von der Art des zu bearbeitenden Werkstücks durch einen anderen Wert ersetzt.
Diese Aufgaben, Merkmale und Vorzüge und andere Aufgaben, Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der repräsentativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind, offensichtlicher werden.

1 ist eine Ansicht, welche die Struktur des Bearbeitungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2A ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Bearbeitungssystems gemäß der ersten Ausführungsform.
2B ist ein Flussdiagramm, welches spezifisch den Geschwindigkeitsanpassungsprozess beim in 2A gezeigten Schritt S14 zeigt.
3 ist eine Ansicht, welche die Struktur des Bearbeitungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist eine Ansicht, welche die Struktur des Bearbeitungssystems gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des charakteristischen Betriebs des Bearbeitungssystems gemäß der dritten Ausführungsform.
6 ist eine Ansicht, welche die Struktur des Bearbeitungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Als nächstes werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen diskutiert. In den Zeichnungen sind den gleichen Komponenten die gleichen Referenznummern zugewiesen. Zum einfachen Verständnis wurde der Maßstab der Zeichnungen entsprechend modifiziert. Die Ausführungsformen des in den Zeichnungen veranschaulichten Bearbeitungssystems sind lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt.
1 zeigt eine Struktur des Bearbeitungssystems gemäß der ersten Ausführungsform.
Das Bearbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine Werkstückstation 10, welche ein Werkstück W in einer vorbestimmte Position platziert, einen Roboter 12, der eine Hand 11 angebracht an einem Armende davon zum Greifen des Werkstücks W aufweist, und eine Bearbeitungsmaschine 13, die im Bewegungsbereich der Hand 11 des Roboters 12 installiert ist. Der Roboter 12 ist ein mehrgelenkiger vertikaler Manipulator. Die Bearbeitungsmaschine 13 weist ein Bearbeitungswerkzeug 14 auf, durch welches das Werkstück W bearbeitet wird, und einen Bearbeitungswerkzeug-Servomotor 15, welcher in die Spindel integriert ist, die das Bearbeitungswerkzeug 14 dreht.
In der vorliegenden Erfindung werden ein Schneider, Schleifer oder Schaftfräser usw. als das Bearbeitungswerkzeug 14 zum Durchführen eines Bearbeitungsprozesses, wie z.B. Entgraten, Polieren oder Schleifen des Werkstücks W, verwendet. Nachdem das Werkstück W auf der Werkstückstation 10 durch die Hand 11 des Roboters 12 gegriffen wurde, wird das gegriffene Werkstück W durch den Roboter 12 zum Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsmaschine 13 bewegt. Das Werkstück W wird gegen das Bearbeitungswerkzeug 14 gedrückt, welches sich dreht, um den Bearbeitungsprozess, wie z.B. Entgraten, Polieren oder Schleifen, an dem Werkstück W durchzuführen.
Wie in 1 zu sehen ist, ist ein Kraftsensor 16 an einem Handgelenksabschnitt zwischen dem Armende des Roboters 12 und der Hand 11 vorgesehen. Der Kraftsensor 16 gibt ein elektrisches Signal aus, welches die Kraft (welche als die „Aktionskraft“ bezeichnet wird) darstellt, die zwischen dem Werkstück W und dem Bearbeitungswerkzeug 14 wirkt, während das Werkstück W gegen das Bearbeitungswerkzeug 14 gedrückt wird, welches sich wie oben angegeben dreht. Zum Beispiel kann der Kraftsensor 16 einen Dehnungsmessstreifen angebracht an einem elastisch verformbaren Balken oder einen piezoelektrischen Wandler usw. verwenden.
Darüber hinaus ist das Bearbeitungssystem gemäß der ersten Ausführungsform mit einer Steuereinheit 17 versehen, welche den Roboter 12 und die Bearbeitungsmaschine 13 steuert. Die Steuereinheit 17 umfasst einen Servomotor-Steuerabschnitt (Servoverstärker) 18, einen Betriebsbefehlsabschnitt 19, einen Beurteilungsabschnitt 20 und Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21.
Der Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 überwacht und erkennt elektrische Signale, z.B. Spannung (welche als der „erkannte Kraftwert K“ bezeichnet wird), die durch den Kraftsensor 16 ausgegeben werden. Der Beurteilungsabschnitt 20 beurteilt, ob der erkannte Kraftwert K, der durch den Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 erfasst wird, zwischen einer vorbestimmten oberen Schwelle N1 und einer vorbestimmten unteren Schwelle N2 liegt.
Um die voreingestellte obere und untere Schwelle N1 und N2 variabel zu machen, kann ein Eingabeabschnitt (nicht gezeigt), über welchen die obere und untere Schwelle N1 und N2 eingegeben werden, mit dem Beurteilungsabschnitt 20 verbunden sein.
Der Betriebsbefehlsabschnitt 19 gibt Befehle zum Betreiben des Roboters 12 und der Bearbeitungsmaschine 13 an den Servomotor-Steuerabschnitt 18 aus. Der Befehl für die Bearbeitungsmaschine 13 ist ein Befehl zum Drehen des Bearbeitungswerkzeugs 14 mit einer vorbestimmten Drehzahl. Der Befehl für den Roboter 12 ist ein Befehl zum Bewegen des Werkstücks W, das durch die Hand 11 gehalten wird, zu dem Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsmaschine 13 und zum Bewegen des Werkstücks W zu dem Bearbeitungswerkzeug 14, welches sich dreht, mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Weg in dem Bearbeitungsbereich.
Der Servomotor-Steuerabschnitt 18 steuert die Drehzahl des Servomotors 15, welcher das Bearbeitungswerkzeug 14 auf der Grundlage des Befehls von dem Betriebsbefehlsabschnitt 19 dreht. Ferner steuert der Servomotor-Steuerabschnitt 18 die Übertragung des Werkstücks W von der Werkstückstation 10 zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 auf der Grundlage des Befehls von dem Betriebsbefehlsabschnitt 19. Dabei werden die Roboter-Servomotoren (nicht gezeigt), welche die Wellen der entsprechenden Gelenke des Roboters 12 antreiben, durch den Servomotor-Steuerabschnitt 18 gesteuert.
Der Betrieb des Bearbeitungssystems gemäß der ersten Ausführungsform wird unten diskutiert.
2A ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung des Betriebs des Bearbeitungssystems gemäß der ersten Ausführungsform. Der Betriebsbefehlsabschnitt 19 der Steuereinheit 17 gibt Betriebsbefehle für den Roboter 12 und die Bearbeitungsmaschine 13 an den Servomotor-Steuerabschnitt 18 aus. Der Servomotor-Steuerabschnitt 18 steuert den Servomotor (nicht gezeigt) für jede Welle des Roboters 12 zum Bewegen der Hand 11 und des Roboters 12 in Übereinstimmung mit den entsprechenden Befehlen. Bezüglich des Betriebsbefehls an den Roboter 12 greift und entnimmt der Roboter 12 das unbearbeitete Werkstück W mit der Hand 11 des Roboters 12 von der Werkstückstation 10 (Schritt S11 in 2A). Danach bewegt der Roboter 12 das Werkstück W zum Bearbeitungsausgangspunkt der Bearbeitungsmaschine 13 (Schritt S12 in 2A). Danach bewegt der Roboter 12 das Werkstück W, welches durch die Hand 11 gehalten wird, vom Bearbeitungsausgangspunkt in Richtung des Bearbeitungswerkzeugs 14 mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Weg. Zu diesem Zeitpunkt veranlasst der Servomotor-Steuerabschnitt 18 den Bearbeitungswerkzeug-Servomotor 15 der Bearbeitungsmaschine 13, sich mit einer vorbestimmten Drehzahl zu drehen (Schritt S13 in 2A). Folglich wird das Werkstück W gegen das Bearbeitungswerkzeug 14 gedrückt, welches sich dreht, und somit beginnt die Bearbeitung des Werkstücks W, wie z.B. Entgraten, Polieren oder Schleifen.
Nach Schritt S13 überwacht der Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 der Steuereinheit 17 den erkannten Kraftwert K des Kraftsensors 16. Während der Überwachung des erkannten Kraftwertes K regelt der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters 12 und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 auf der Grundlage des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 (Schritt S14 in 2A). Der Vorgang bei Schritt S14 wird fortgesetzt, bis das Werkstück W den Bearbeitungsendpunkt der Bearbeitungsmaschine 13 erreicht. Wenn das Werkstück W den Bearbeitungsendpunkt erreicht hat, endet der Bearbeitungsvorgang (Schritt S15 in 2A).
Bezugnehmend auf 2B wird der Prozess bei Schritt S14 unten detaillierter diskutiert. 2B ist ein Flussdiagramm, welches spezifisch den Geschwindigkeitsregelungsvorgang bei Schritt S14 in 2A zeigt.
Wenn der Vorgang bei Schritt S14 beginnt, wie in 2B gezeigt, erfasst der Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 der Steuereinheit 17 den erkannten Kraftwert K des Kraftsensors 16 (Schritt S21). Danach vergleicht der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 den erkannten Kraftwert K mit der vorbestimmten oberen Schwelle N1 (Schritt S22).
Wenn der erkannte Kraftwert K bei Schritt S22 über der vorbestimmten oberen Schwelle N1 liegt, verringert der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W um eine erste geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S23). Umgekehrt fährt, wenn der erkannte Kraftwert K bei Schritt S22 unter der vorbestimmten oberen Schwelle N1 liegt, die Steuerung mit Schritt S27 fort.
Die Vorgänge bei Schritt S27 und die anschließenden Schritte werden im Folgenden diskutiert.
Nach Schritt S23 erfasst der Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 der Steuereinheit 17 wieder den erkannten Kraftwert K des Kraftsensors 16 (Schritt S24). Danach vergleicht der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 den erkannten Kraftwert K, der bei Schritt S24 erhalten wurde, mit der vorbestimmten oberen Schwelle N1 (Schritt S25).
Wenn der erkannte Kraftwert K, der bei Schritt S24 erhalten wurde, noch immer über der vorbestimmten oberen Schwelle N1 liegt, verringert der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 um eine zweite geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S26). Danach kehrt die Steuerung zu Schritt S21 zurück und die Vorgänge bei Schritt S21 bis S26 werden wiederholt, bis der erkannte Kraftwert K bei Schritt S24 unter der vorbestimmten oberen Schwelle N1 liegt. Wenn der erkannte Kraftwert K bei Schritt S24 unter der vorbestimmten oberen Schwelle N1 liegt, fährt die Steuerung mit Schritt S27 fort.
Bei Schritt S27 vergleicht der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 den erkannten Kraftwert K, der bei Schritt S21 oder S24 erhalten wurde, mit der vorbestimmten unteren Schwelle N2 (Schritt S27). Infolgedessen erhöht, wenn der erkannte Kraftwert K, der bei Schritt S21 oder S24 erhalten wurde, bei Schritt S22 unter der vorbestimmten unteren Schwelle N2 liegt, der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters 12 um die erste geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S28).
Wenn der erkannte Kraftwert K, der bei Schritt S21 oder S24 erhalten wurde, über der vorbestimmten unteren Schwelle N2 liegt, wird beurteilt, dass eine gewünschte Bearbeitungsqualität des Werkstücks W aufrechterhalten wird. Daher schließt der Betriebsbefehlsabschnitt 19 den Geschwindigkeitsregelungsprozess ab und die Steuerung fährt mit dem in 2A gezeigten Schritt S15 fort.
Nach Schritt S28 erfasst der Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 der Steuereinheit 17 wieder den erkannten Kraftwert K des Kraftsensors 16 (Schritt S29). Danach vergleicht der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 den erkannten Kraftwert K, der bei Schritt S29 erhalten wurde, mit der vorbestimmten unteren Schwelle N2 (Schritt S30).
Wenn der erkannte Kraftwert K, der bei Schritt S29 erhalten wurde, noch immer unter der vorbestimmten unteren Schwelle N2 liegt, erhöht der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 um die zweite geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S31). Danach kehrt die Steuerung zu Schritt S21 zurück und die Vorgänge bei Schritt S21 bis S31 werden wiederholt, bis der erkannte Kraftwert K bei Schritt S29 über der vorbestimmten unteren Schwelle N2 liegt. Wenn der erkannte Kraftwert K bei Schritt S29 über der vorbestimmten unteren Schwelle N2 liegt, wird beurteilt, dass die gewünschte Bearbeitungsqualität des Werkstücks W aufrechterhalten wird. Daher beendet der Betriebsbefehlsabschnitt 19 den Geschwindigkeitsregelungsprozess und die Steuerung fährt mit dem in 2A gezeigten Schritt S15 fort.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird das Werkstück W bearbeitet, während die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 und die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters 12 komplex angepasst werden, sodass der erkannte Kraftwert K des Kraftsensors 16 zwischen der oberen Schwelle N1 und der unteren Schwelle N2 gehalten wird. Daher ist es, selbst wenn sich das Bearbeitungswerkzeug 14 aufgrund des Materials des Werkstücks W oder der Bearbeitungszeit verschlechtert (z.B. Verschleiß der Schneide oder des Schleifmittels), möglich, die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W aufrechtzuerhalten.
Natürlich können die obere Schwelle N1, die untere Schwelle N2, die erste geringe Geschwindigkeitsmenge, um welche die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 erhöht oder verringert wird, und die zweite geringe Geschwindigkeitsmenge, um welche die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 erhöht oder verringert wird, vor dem Bearbeitungsvorgang variabel voreingestellt werden.
Die obere Schwelle N1 und die untere Schwelle N2 können vorzugsweise durch das vorherige Durchführen einer Testbearbeitung des Werkstücks W bestimmt werden. Zum Beispiel werden zunächst die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 und die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 auf der Grundlage des Material und der Form usw. des Werkstücks W eingestellt. Der Roboter 12 führt die Testbearbeitung des Werkstücks W durch das Bewegen und Drücken des Werkstücks W mit der eingestellten Vorschubgeschwindigkeit gegen das Bearbeitungswerkzeug 14, welches sich mit der eingestellten Drehzahl dreht, durch. Nach der Testbearbeitung überprüft der Bediener des Bearbeitungssystems die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W. Der Bediener führt Überprüfungen durch, während er/sie den eingestellten Wert der Werkstückvorschubgeschwindigkeit schrittweise von Null erhöht und erhält den erkannten Kraftwert K des Kraftsensors 16 bei jeder Überprüfung. Infolgedessen können der größte Wert und der kleinste Wert unter den erkannten Kraftwerten K des Kraftsensors 16, bei welchen die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W als angemessen angesehen wird, als die obere Schwelle N1 bzw. die untere Schwelle N2 bestimmt werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorgenannten ersten Ausführungsform die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 nach der Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 angepasst wird (S23, S26, S28, S31 in 2B). Jedoch kann in der vorliegenden Erfindung die Reihenfolge der Anpassungen der Werkstückvorschubgeschwindigkeit und der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs umgekehrt sein. Und zwar kann die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 bei Schritt S26 oder S31 in 2B nach der Anpassung der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 bei Schritt S23 oder S28 in 2B angepasst werden.
Alternativ dazu kann bei Schritt S23 in 2B sowohl die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 als auch die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 verringert werden, und bei Schritt S28 in 2B kann sowohl die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 als auch die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 erhöht werden.
Als nächstes wird unten die zweite Ausführungsform diskutiert. Den gleichen Komponenten wie diejenigen in der ersten Ausführungsform sind die gleichen Referenznummern zugewiesen und im Folgenden wird keine wiederholte Erläuterung dazu geliefert. Unten werden nur die Komponenten beschrieben, die sich von denen in der ersten Ausführungsform unterscheiden.
3 zeigt die Struktur des Bearbeitungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform.
In der ersten Ausführungsform, veranschaulicht in 1, ist der Kraftsensor 16 am Handgelenksabschnitt zwischen dem Armende des Roboters 12 und der Hand 11 vorgesehen. Jedoch kann der Kraftsensor 16 auch nicht am Roboter 12, sondern an der Bearbeitungsmaschine 13 vorgesehen sein.
Und zwar ist der Kraftsensor 16 in der zweiten Ausführungsform an der Spindel der Bearbeitungsmaschine 13 vorgesehen, wie in 3 gezeigt. Spezifischer ist der Kraftsensor 16 zwischen dem Servomotor 15 für das Bearbeitungswerkzeug und dem Bearbeitungskopf 22 angeordnet, welcher durch den Bearbeitungswerkzeug-Servomotor 15 gedreht wird. Das Bearbeitungswerkzeug 14 ist entfernbar am Bearbeitungskopf 22 angebracht.
Gemäß der zweiten Ausführungsform kann, da der Kraftsensor 16 an der Spindel der Bearbeitungsmaschine 13 angebracht ist, der Handgelenksabschnitt des Roboters 12 im Vergleich zur ersten Ausführungsform miniaturisiert sein. Jedoch ist in der vorliegenden Erfindung die Stelle, an welcher der Kraftsensor 16 angeordnet ist, nicht auf eine spezifische Stelle beschränkt. Der Kraftsensor 16 kann an jeder Stelle angeordnet sein, an welcher die Kraft, die zwischen dem Werkstück W und dem Bearbeitungswerkzeug 14 wirkt, angemessen erkannt werden kann, wenn das Werkstück W gegen das Bearbeitungswerkzeug 14, welches sich dreht, gedrückt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die übrigen Strukturen der zweiten Ausführungsform die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind. Die Betriebsweise des Bearbeitungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die des vorgenannten Bearbeitungssystems gemäß der ersten Ausführungsform (siehe 2A, 2B).
Die dritte Ausführungsform wird unten diskutiert. Den gleichen Komponenten wie diejenigen in der ersten Ausführungsform sind die gleichen Referenznummern zugewiesen und im Folgenden wird keine wiederholte Erläuterung dazu geliefert. Unten werden nur die Komponenten beschrieben, die sich von denen in der ersten Ausführungsform unterscheiden.
4 zeigt die Struktur des Bearbeitungssystems gemäß der dritten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform beinhaltet die Steuereinheit 17 einen Frequenzanalyseabschnitt 23 darin, wie in 4 gezeigt.
Spezifischer führt der Frequenzanalyseabschnitt 23 eine Frequenzanalyse durch, z.B. eine FFT (Fast Fourier Transform) -Analyse des Verlaufs des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16, welcher durch den Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 überwacht wird. Der Frequenzanalyseabschnitt 23 löst die Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 durch die FFT-Analyse in mehrere Frequenzkomponenten auf, extrahiert eine spezifische Frequenzkomponente F aus den mehreren Frequenzkomponenten und überträgt eben diese an den Beurteilungsabschnitt 20.
Die zu extrahierende spezifische Frequenzkomponente F ist eine Frequenz einer Laständerung, welche stattfindet, wenn das Werkstück W durch das Bearbeitungswerkzeug 14, gegen welches das Werkstück W gedrückt wird, bearbeitet wird. Wenn eine derartige Frequenz der Laständerung einen vorbestimmten Frequenzbereich übersteigt, wird davon ausgegangen, dass ein sogenanntes „Klapper”-Phänomen des Werkstücks W stattfindet. In dieser Ausführungsform wird die spezifische Frequenzkomponente F aus den Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 extrahiert, um das „Klapper“-Phänomen zu vermeiden.
Dazu beurteilt der Beurteilungsabschnitt 20, ob sich die spezifische Frequenzkomponente F, die vom Frequenzanalyseabschnitt 23 übertragen wurde, im Bereich zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle N3 und der vorbestimmten unteren Schwelle N4 befindet. Um die eingestellte obere und untere Schwelle N3 und N4 variabel zu machen, kann ein Eingabeabschnitt (nicht gezeigt), durch welchen die obere und untere Schwelle N3 und N4 eingegeben werden kann, mit dem Beurteilungsabschnitt 20 verbunden sein.
Der Betriebsbefehlsabschnitt 19 gibt Befehle zum Betreiben des Roboters 12 und der Bearbeitungsmaschine 13 an den Servomotor-Steuerabschnitt 18 auf der Grundlage der Beurteilung des Beurteilungsabschnitts 20 aus. Der Befehl für die Bearbeitungsmaschine ist ein Befehl zum Drehen des Bearbeitungswerkzeugs 14 mit einer vorbestimmten Drehzahl. Der Befehl für den Roboter 12 ist ein Befehl zum Bewegen des Werkstücks W, das durch die Hand 11 gehalten wird, zum Bearbeitungsbereich der Bearbeitungsmaschine 13 und zum Bewegen des Werkstücks W zum Bearbeitungswerkzeug 14, welches sich dreht, mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Weg im Bearbeitungsbereich.
Der Servomotor-Steuerabschnitt 18 steuert die Drehzahl des Servomotors 15, welcher das Bearbeitungswerkzeug 14 auf der Grundlage des Befehls vom Betriebsbefehlsabschnitt 19 dreht. Ferner steuert der Servomotor-Steuerabschnitt 18 die Übertragung des Werkstücks W von der Werkstückstation 10 zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 auf der Grundlage des Befehls von dem Betriebsbefehlsabschnitt 19. Dabei werden die Roboter-Servomotoren (nicht gezeigt), welche die Wellen der entsprechenden Gelenke des Roboters 12 antreiben, durch den Servomotor-Steuerabschnitt 18 gesteuert.
Die übrigen Strukturen der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform (1) oder der zweiten Ausführungsform (3). Es sei darauf hingewiesen, dass der Kraftsensor 16 in der dritten Ausführungsform an jeder Stelle zwischen dem Armende des Roboters 12 und der Hand 11 oder zwischen dem Servomotor 15 für das Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungsmaschine 13 und dem Bearbeitungskopf 22 angeordnet sein kann.
Der Betrieb des Bearbeitungssystems gemäß der dritten Ausführungsform wird unten diskutiert.
Der Betrieb des Bearbeitungssystems gemäß der dritten Ausführungsform ist grundsätzlich identisch mit den Betriebsschritten S11 bis S15 der ersten Ausführungsform, die in 2A veranschaulicht ist. Jedoch unterscheidet sich, da der Frequenzanalyseabschnitt 23 zusätzlich in der Steuereinheit 17 vorgesehen ist, wie oben angegeben, der Vorgang bei Schritt S14 teilweise von dem der ersten Ausführungsform. Nur dieser Unterschied wird unten unter Bezug auf 5 diskutiert.
5 ist ein Flussdiagramm, welches den charakteristischen Betrieb des Bearbeitungssystems gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 5 spezifisch den Geschwindigkeitsregelungsprozess bei Schritt S21, gezeigt in 2A, gemäß der dritten Ausführungsform.
Wenn der Geschwindigkeitsregelungsprozess wie in 5 gezeigt beginnt, führt der Frequenzanalyseabschnitt 23 der Steuereinheit 17 eine FFT (Fast Fourier Transform) - Analyse der Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 durch, welcher durch den Erfassungsabschnitt für den erkannten Kraftwert 21 überwacht und erhalten wird. Der Frequenzanalyseabschnitt 23 löst die Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 durch die FFT-Analyse in mehrere Frequenzkomponenten auf und extrahiert die spezifische Frequenzkomponente F aus den mehreren Frequenzkomponenten (Schritt S51).
Danach vergleicht der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 die Frequenzkomponente F mit der vorbestimmten oberen Schwelle N3 (Schritt S52). Wenn die Frequenzkomponente F bei Schritt S52 über der vorbestimmten oberen Schwelle N3 liegt, verringert der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters 12 um eine erste geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S53). Wenn die Frequenzkomponente F bei Schritt S52 unter der vorbestimmten oberen Schwelle N3 liegt, fährt die Steuerung mit Schritt S57 fort. Die Vorgänge bei Schritt S57 und die anschließenden Schritte werden im Folgenden diskutiert.
Nach Schritt S53 löst der Frequenzanalyseabschnitt 23 wieder die Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 durch die FFT-Analyse in mehrere Frequenzkomponenten auf und extrahiert die spezifische Frequenzkomponente F aus den mehreren Frequenzkomponenten (Schritt S54). Der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 vergleicht die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S54 extrahiert wurde, mit der vorbestimmten oberen Schwelle N3 (Schritt S55).
Infolgedessen verringert, wenn die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S54 extrahiert wurde, noch immer über der vorbestimmten oberen Schwelle N3 liegt, der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 um eine zweite geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S56). Danach kehrt die Steuerung zu Schritt S51 zurück und die Vorgänge bei S51 bis S56 werden wiederholt, bis die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S54 extrahiert wurde, unter der vorbestimmten oberen Schwelle N3 liegt. Wenn die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S54 extrahiert wurde, unter der vorbestimmten oberen Schwelle N3 liegt, fährt die Steuerung mit Schritt S57 fort.
Bei Schritt S57 vergleicht der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S51 oder S54 extrahiert wurde, mit der vorbestimmten unteren Schwelle N4 (Schritt S57). Wenn die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S51 oder S54 extrahiert wurde, unter der vorbestimmten unteren Schwelle N4 liegt, erhöht der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters 12 um die erste geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S58).
Wenn die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S51 oder 54 extrahiert wurde, über der vorbestimmten unteren Schwelle N4 liegt, wird beurteilt, dass die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W angemessen aufrechterhalten wird. Daher beendet der Betriebsbefehlsabschnitt 19 den Geschwindigkeitsregelungsvorgang und die Steuerung fährt mit Schritt S15, in 2A gezeigt, fort.
Nach Schritt S58 löst der Frequenzanalyseabschnitt 23 wieder die Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 durch die FFT-Analyse in mehrere Frequenzkomponenten auf und extrahiert die spezifische Frequenzkomponente F aus den mehreren Frequenzkomponenten (Schritt S59). Der Beurteilungsabschnitt 20 der Steuereinheit 17 vergleicht die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S59 extrahiert wurde, mit der vorbestimmten unteren Schwelle N4 (Schritt S60).
Infolgedessen erhöht, wenn die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S59 extrahiert wurde, noch immer unter der vorbestimmten unteren Schwelle N4 liegt, der Betriebsbefehlsabschnitt 19 die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 um die zweite geringe Geschwindigkeitsmenge (Schritt S61). Danach kehrt die Steuerung zu Schritt S51 zurück und die Vorgänge bei S51 bis S61 werden wiederholt, bis die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S59 extrahiert wurde, über der vorbestimmten unteren Schwelle N4 liegt. Wenn die Frequenzkomponente F, die bei Schritt S59 extrahiert wurde, über der vorbestimmten unteren Schwelle N4 liegt, wird beurteilt, dass die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W angemessen aufrechterhalten wird. Daher beendet der Betriebsbefehlsabschnitt 19 den Geschwindigkeitsregelungsvorgang und die Steuerung fährt mit Schritt S15, in 2A gezeigt, fort.
Wie aus dem Vorgenannten ersichtlich ist, wird das Werkstück W bearbeitet, während die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 und die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters 12 komplex angepasst werden, sodass die Frequenzkomponente F, die aus den Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes K des Kraftsensors 16 extrahiert wird, in dem Bereich zwischen der oberen Schwelle N3 und der unteren Schwelle N4 gehalten wird. Da das Werkstück derart bearbeitet werden kann, dass die Frequenzkomponente F keine Frequenz ist, bei welcher ein sogenanntes „Klapper“-Phänomen auftritt, ist es möglich, die Bearbeitungsqualität des Werkstücks W aufrechtzuerhalten.
Natürlich können die obere Schwelle N3, die untere Schwelle N4, die erste geringe Geschwindigkeitsmenge, um welche die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 erhöht oder verringert wird, und die zweite geringe Geschwindigkeitsmenge, um welche die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 erhöht oder verringert wird, vor dem Bearbeitungsvorgang variabel voreingestellt werden. Ferner können die obere Schwelle N3 und die untere Schwelle N4 vorzugsweise durch das vorherige Durchführen einer Testbearbeitung des Werkstücks W bestimmt werden, wie in der ersten Ausführungsform.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der vorgenannten dritten Ausführungsform die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 nach der Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 angepasst wird (S53, S56, S58, S61 in 5). Jedoch kann in der vorliegenden Erfindung die Reihenfolge der Anpassungen der Werkstückvorschubgeschwindigkeit und der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs umgekehrt sein. Und zwar kann die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 bei Schritt S56 oder S61 in 5 nach der Anpassung der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 bei Schritt S53 oder S58 in 5 angepasst werden.
Alternativ dazu kann bei Schritt S53 in 5 sowohl die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 als auch die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 verringert werden, und bei Schritt S58 in 5 kann sowohl die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W relativ zu dem Bearbeitungswerkzeug 14 als auch die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14 erhöht werden.
In dem Bearbeitungssystem gemäß der vorgenannten ersten, zweiten und dritten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass das Bearbeitungswerkzeug 14, das an der Spindel der Bearbeitungsmaschine 13 angebracht ist, durch ein anderes Bearbeitungswerkzeug ersetzbar ist. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Bearbeitungssystems mit einem austauschbaren Bearbeitungswerkzeug 14. In 6 sind die Komponenten, die denjenigen der zuvor genannten Ausführungsformen entsprechen, wie in der vorherigen Beschreibung diskutiert, und ihnen sind die gleichen Referenznummern zugewiesen.
Spezifischer ist in dem Bearbeitungssystem, das in 6 veranschaulicht ist, die Bearbeitungsmaschine 13 mit einem automatischen Werkzeugwechsler 25 versehen, welcher in der Lage ist, das Bearbeitungswerkzeug 14, das an der Spindel angebracht ist, durch ein anderes Bearbeitungswerkzeug zu ersetzen. Ein Werkzeugbevorrater 26 ist in der Nähe der Bearbeitungsmaschine 13 angeordnet. In dem Werkzeugbevorrater 26 sind mehrere Bearbeitungswerkzeuge gelagert, welche selektiv in Übereinstimmung mit der Art des Bearbeitungsvorgangs, wie z.B. Entgraten, Polieren oder Schleifen usw., oder der Art des zu bearbeitenden Werkstücks W verwendet werden können. Zum Beispiel wählt, wenn Informationen hinsichtlich des zu bearbeitenden Werkstücks W eingegeben werden, der automatische Werkzeugwechsler 25 das Bearbeitungswerkzeug entsprechend der Art des zu bearbeitenden Werkstücks W aus den mehreren Bearbeitungswerkzeugen, die in dem Werkzeugbevorrater 26 gelagert sind und ersetzt das Bearbeitungswerkzeug, welches an der Spindel der Bearbeitungsmaschine 13 angebracht ist, durch das ausgewählte Bearbeitungswerkzeug.
In dem in 6 veranschaulichten Bearbeitungssystem erkennt der Kraftsensor 16 die Kraft, die zwischen dem Werkstück W und dem Bearbeitungswerkzeug 14 wirkt, wenn das Werkstück W bearbeitet wird, während es durch den Roboter 12 gegen das Bearbeitungswerkzeug 14 gedrückt wird. Die Steuereinheit 17 (in 6 nicht gezeigt) des Bearbeitungssystems regelt die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks W, welches durch den Roboter 12 gegen das Bearbeitungswerkzeug 14 gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs 14, sodass der Kraftwert, der durch den Kraftsensor 16 erkannt wird, im Bereich zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt, wie in den vorherigen Ausführungsformen. Insbesondere ist es in dem in 6 veranschaulichten Bearbeitungssystem bevorzugt, dass mindestens die vorbestimmte obere oder untere Schwelle in Abhängigkeit von der Art des zu bearbeitenden Werkstücks W durch einen anderen Wert ersetzbar ist. Dies macht es möglich, eine gute Bearbeitungsqualität des Werkstücks W aufrechtzuerhalten, selbst wenn das Bearbeitungswerkzeug 14 in Abhängigkeit von der Art des Werkstücks W ersetzt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass in der in 6 veranschaulichten Ausführungsform der automatische Werkzeugwechsler 25 und der Werkzeugbevorrater 26 auf das Bearbeitungssystem der zweiten Ausführungsform (3) angewandt sind, jedoch können der automatische Werkzeugwechsler 25 und der Werkzeugbevorrater 26 auch auf das Bearbeitungssystem der ersten Ausführungsform (1) angewandt werden.
Die obige Diskussion richtet sich auf die repräsentativen Ausführungsformen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann in Form, Struktur oder Material usw. modifiziert werden, ohne sich vom Geist der Erfindung zu entfernen.
Gemäß des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird, wenn das Werkstück bearbeitet wird, indem es durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt wird, die Kraft, die zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug wirkt, durch den Kraftsensor erkannt. Die Steuereinheit regelt die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, welches durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs, und somit liegt der Kraftwert, der durch den Kraftsensor erkannt wird, im Bereich zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle. Dabei wird, im Vergleich zum Stand der Technik, das Werkstück bearbeitet, indem die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, welches durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt wird, sowie die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs komplex angepasst werden. Folglich kann eine hohe Bearbeitungsqualität des Werkstücks aufrechterhalten werden, selbst wenn die Verschlechterung des Bearbeitungswerkzeugs während des Bearbeitungsvorgangs stattfindet.
Gemäß des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung beurteilt der Beurteilungsabschnitt, ob der erkannte Kraftwert des Kraftsensors im Bereich zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt. Der Betriebsbefehlsabschnitt verringert oder erhöht die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs auf der Grundlage der Beurteilung. Infolgedessen wird der erkannte Kraftwert des Kraftsensors derart gesteuert, dass er nicht über der vorbestimmten oberen Schwelle oder unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt. Daher kann, wie im ersten Aspekt, eine hohe Bearbeitungsqualität des Werkstücks aufrechterhalten werden, selbst wenn die Verschlechterung des Bearbeitungswerkzeugs während des Bearbeitungsvorgangs stattfindet.
Gemäß des dritten Aspektes der vorliegenden Erfindung extrahiert, während das Werkstück durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt und durch dieses bearbeitet wird, die Steuereinheit die spezifische Frequenzkomponente aus den Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes des Kraftsensors. Die Steuereinheit regelt die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks, welches durch den Roboter gegen das Bearbeitungswerkzeug gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs, sodass die extrahierte Frequenzkomponente zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt. Infolgedessen ist es möglich, das Werkstück zu bearbeiten, während verhindert wird, dass die extrahierte Frequenzkomponente einer Frequenz entspricht, bei welcher ein sogenanntes „Klapper-Phänomen auftritt, und folglich kann eine hohe Bearbeitungsqualität des Werkstücks aufrechterhalten werden.
Gemäß des vierten Aspektes der vorliegenden Erfindung beurteilt der Beurteilungsabschnitt, ob die spezifische Frequenzkomponente, die aus den Aufzeichnungen des erkannten Kraftwertes des Kraftsensors extrahiert wird, zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt. Der Betriebsbefehlsabschnitt verringert oder erhöht die Werkstückvorschubgeschwindigkeit des Roboters und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses des Beurteilungsabschnitts. Folglich ist es möglich zu verhindern, dass die vorgenannte spezifische Frequenzkomponente über der vorbestimmten oberen Schwelle oder unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt. Infolgedessen kann, wie im dritten Aspekt, eine hohe Bearbeitungsqualität des Werkstücks aufrechterhalten werden, indem verhindert wird, dass das „Klapper”-Phänomen während der Bearbeitung auftritt.
Gemäß des fünften Aspektes der vorliegenden Erfindung ist der Kraftsensor zwischen dem Armende des Roboters und der Hand angeordnet und dementsprechend ist es möglich, die Kraft, die zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug wirkt, zuverlässig zu erkennen, wenn der Roboter das Werkstück gegen das Bearbeitungswerkzeug drückt und dieses das Werkstück bearbeitet.
Gemäß des sechsten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist es, wie im fünften Aspekt, möglich, die Kraft, die zwischen dem Werkstück und dem Bearbeitungswerkzeug wirkt, zuverlässig zu erkennen, wenn der Roboter das Werkstück gegen das Bearbeitungswerkzeug drückt und dieses das Werkstück bearbeitet. Insbesondere kann, da der Kraftsensor an der Spindel der Bearbeitungsmaschine, welche das Bearbeitungswerkzeug dreht, angeordnet ist, der Handgelenksabschnitt des Roboters kleiner gemacht werden als in dem Bearbeitungssystem des fünften Aspektes.
Gemäß des siebenten Aspektes der vorliegenden Erfindung können, da der automatische Werkzeugwechsler vorgesehen ist, Bearbeitungswerkzeuge automatisch und selektiv in Abhängigkeit von der Art des Bearbeitungsvorgangs, wie z.B. Entgraten, Polieren oder Schleifen usw., oder der Art des zu bearbeitenden Werkstücks usw. verwendet werden.
Gemäß des achten Aspektes der vorliegenden Erfindung kann, selbst wenn das Bearbeitungswerkzeug in Übereinstimmung mit der Art des Werkstücks ausgetauscht wird, die Bearbeitungsqualität des Werkstücks hoch gehalten werden.

Claims

Bearbeitungssystem, welches Folgendes umfasst; einen Roboter (12), welcher eine Hand (11), die an einem Armende bereitgestellt ist, zum Greifen eines Werkstücks (W) aufweist; eine Bearbeitungsmaschine (13), welche eine Spindel zum Drehen eines Bearbeitungswerkzeugs (14) aufweist; eine Steuereinheit (17), welche die Bearbeitungsmaschine (13) und den Roboter (12) steuert, um das Bearbeitungswerkzeug (14) zu drehen und das Werkstück (W), das durch die Hand (11) gehalten wird, gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) zu drücken, um das Werkstück dadurch zu bearbeiten; und einen Kraftsensor (16), welcher eine Kraft, die zwischen dem Werkstück (W) und dem Bearbeitungswerkzeug (14) wirkt, erkennt, wenn das Werkstück (W) durch den Roboter (12) gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) gedrückt und durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, wobei die Steuereinheit (17) die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W), das durch den Roboter (12) gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) regelt, sodass der Kraftwert, der durch den Kraftsensor erkannt wird, zwischen einer vorbestimmten oberen Schwelle und einer vorbestimmten unteren Schwelle liegt, und wobei der Kraftsensor (16) an der Spindel der Bearbeitungsmaschine (13) angeordnet ist.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (17) Folgendes umfasst: einen Beurteilungsabschnitt (20), welcher beurteilt, ob der Kraftwert, der durch den Kraftsensor (16) erkannt wird, zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt; und einen Betriebsbefehlsabschnitt (19), welcher die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) verringert, wenn der Beurteilungsabschnitt (20) beurteilt, dass der erkannte Kraftwert über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt; infolgedessen, wenn der erkannte Kraftwert noch immer über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) verringert wird; und welcher die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) erhöht, wenn der Beurteilungsabschnitt (20) beurteilt, dass der erkannte Kraftwert unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt; infolgedessen, wenn der erkannte Kraftwert noch immer unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) erhöht wird.
Bearbeitungssystem, welches Folgendes umfasst; einen Roboter (12), welcher eine Hand (11), die an einem Armende bereitgestellt ist, zum Greifen eines Werkstücks (W) aufweist; eine Bearbeitungsmaschine (13), welche eine Spindel zum Drehen eines Bearbeitungswerkzeugs (14) aufweist; eine Steuereinheit (17), welche die Bearbeitungsmaschine (13) und den Roboter (12) steuert, um das Bearbeitungswerkzeug (14) zu drehen und das Werkstück (W), das durch die Hand (11) gehalten wird, gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) zu drücken, um das Werkstück dadurch zu bearbeiten; und einen Kraftsensor (16), welcher eine Kraft, die zwischen dem Werkstück (W) und dem Bearbeitungswerkzeug (14) wirkt, erkennt, wenn das Werkstück (W) durch den Roboter (12) gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) gedrückt und durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitet wird, wobei die Steuereinheit (17) eine spezifische Frequenzkomponente aus den Aufzeichnungen des Kraftwertes, der durch den Kraftsensor (16) erkannt wird, extrahiert und die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W), das durch den Roboter (12) gegen das Bearbeitungswerkzeug (14) gedrückt wird, und die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) regelt, sodass die extrahierte Frequenzkomponente zwischen einer vorbestimmten oberen Schwelle und einer vorbestimmten unteren Schwelle liegt.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (17) Folgendes umfasst: einen Frequenzanalyseabschnitt (23), welcher eine spezifische Frequenzkomponente aus Aufzeichnungen des Kraftwertes, der durch den Kraftsensor (16) erkannt wird, extrahiert; einen Beurteilungsabschnitt (20), welcher beurteilt, ob die Frequenzkomponente, die durch den Frequenzanalyseabschnitt (23) extrahiert wird, zwischen der vorbestimmten oberen Schwelle und der vorbestimmten unteren Schwelle liegt; und einen Betriebsbefehlsabschnitt (19), welcher die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder die Drehzahl der Bearbeitungswerkzeugs (14) verringert, wenn der Beurteilungsabschnitt (20) beurteilt, dass die Frequenzkomponente über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt; infolgedessen, wenn die Frequenzkomponente noch immer über der vorbestimmten oberen Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) verringert wird; und welcher die Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder die Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) erhöht, wenn der Beurteilungsabschnitt (20) beurteilt, dass die Frequenzkomponente unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt; infolgedessen, wenn die Frequenzkomponente noch immer unter der vorbestimmten unteren Schwelle liegt, das jeweils andere aus der Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks (W) oder der Drehzahl des Bearbeitungswerkzeugs (14) erhöht wird.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Kraftsensor (16) zwischen dem Armende des Roboters (12) und der Hand (11) angeordnet ist.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Kraftsensor (16) an der Spindel der Bearbeitungsmaschine (13) angeordnet ist.
Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bearbeitungsmaschine (13) ferner einen automatischen Werkzeugwechsler (25) umfasst, welcher ein Bearbeitungswerkzeug entsprechend der Art des zu bearbeitenden Werkstücks (W) aus mehreren Bearbeitungswerkzeugen auswählt und das Bearbeitungswerkzeug (14), welches an der Spindel angebracht ist, dadurch ersetzt.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 7, wobei mindestens die vorbestimmte obere Schwelle oder die vorbestimmte untere Schwelle in Abhängigkeit von der Art des zu bearbeitenden Werkstücks (W) durch einen anderen Wert ersetzt wird.