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Diese Erfindung betrifft ein Werkzeugträger- und -steuerungs-
System, welches dafür eingerichtet ist, an einer beweglichen
Vorrichtung wie dem Handgelenk eines Roboters befestigt zu
werden und ein Werkzeug, welches durch die Vorrichtung
getragen wird, so zu steuern, daß eine Kurve mit einer
kreisförmigen oder nichtkreisförmigen Form interpoliert wird.
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Beim Herstellen eines Körperteils eines Automobils oder von
Teilen, die daran angebracht werden sollen, ist es nötig, eine
Vielzahl von Löchern mit kreisförmiger, ovaler, rechteckiger
und anderer Form zu bilden, um Maschinenschrauben, Bolzen und
andere Instrumente durch diese Löcher einzuführen. Obwohl es
eine gängige Praxis ist, diese Löcher mit Hilfe einer
Lochstanze und dergleichen zu bilden, ist im Fall von
dreidimensionalen Produkten wie einem Körperteil des Automobils das
Setzen der Lochstanze nicht einfach und die Form und die Größe
der Produkte sind weiterhin aufgrund von Modelländerungen und
verschiedenen Arten von Motorfahrzeugen verschieden. Aus
diesem Grund ist die Anwendung einer Lochstanze nicht einfach und
daher ist die Verwendung eines Roboters zum Bilden dieser
Löcher jetzt vorherrschend. Fig. 18 zeigt einen Roboter,
welcher dafür eingerichtet ist, diese Löcher zu bilden. Dieser
Roboter besitzt eine Reihe von Armen, wie die mit 1a und 1b
bezeichneten, welche eine dementsprechende Anzahl von
Freiheitsgraden besitzen. Ein Werkzeug 2 wird durch ein Handgelenk
des Roboters getragen, welches an den letzten Arm anschließend
vorgesehen ist. Das Werkzeug 2 kann eine Laserkanone, eine
Plasmakanone, eine Wasserstrahlkanone und dergleichen sein und
ein kleines Loch 4 wird dadurch durch ein Werkstück 3 mit
einer dreidimensionalen Konfiguration entsprechend einem
Bogeninterpolationsvorgang unter der Kontrolle eines
Robotersteuerers gebildet, welcher mit einer hohen Geschwindigkeit
arbeitet. Löcher mit einer Polygonform oder einer länglichen
Kreisform und rechteckiger Form können ebenfalls erzeugt werden,
indem lineare Interpolation, zirkulare Interpolation und
dergleichen kombiniert werden.
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Die Kurveninterpolation, welche durch den Roboter gesteuert
wird, weist jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich ihrer geringen
Arbeitsgeschwindigkeit und einer Zeitverzögerung auf, welche
durch die folgende Gründe hervorgerufen werden.
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(1) Die Umfangsgeschwindigkeit, welche für das Bilden dieser
Löcher nötig ist und durch die Betriebseigenschaften des
Werkzeugs bestimmt wird, ist wesentlich größer als die
Steuergeschwindigkeit des Roboters.
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(2) Der Durchmesser des zu bildenden Loches ist in einem
Bereich von 4-20 mm und eine Bogeninterpolation ist daher
äußerst schwierig.
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(3) Im Fall einer Konstruktion, bei welcher das Werkzeug mit
einer nicht zirkularen Kurveninterpolation bezüglich von
zwei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenachsen
(wie X-Y-Tabellen) gesteuert wird, wird die Größe der
Einheit groß, die Produktionskosten werden hoch und das
Installieren von Kabeln, welche das Werkzeug und die
Motoren betreiben, wird schwierig.
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FR-A-2514912 offenbart einen computergestützten numerischen
Steuerprozeß (CNC) zum Versetzen eines beweglichen Teils,
welches ein Werkzeug oder ein Werkstück in einer Fräsmaschine,
einer Drehbank und so weiter sein kann und auch irgendein
bewegliches Teil in anderen Maschinen wie eine Roboterhand sein
kann. Der Prozeß umfaßt das Aufstellen einer allgemeinen
Gleichung für jede dieser Kategorien und das Speichern der
aufgestellten allgemeinen Gleichungen in einer Speichereinheit für
einen Computer, und Daten, welche notwendig sind, um jede der
gespeicherten allgemeinen Gleichungen an einen entsprechenden
charakteristischen Bereich in dem dreidimensionalen
Koordinatensystem anzupassen, werden in den Computer eingegeben, um
die allgemeinen Gleichungen auf ihre entsprechenden
spezifischen Gleichungen zu reduzieren, in welchen nicht mehr als
drei Koordinaten variabel sind. Daher betrifft FR-A-2514912
einen Prozeß zum Versetzen des beweglichen Teils entlang eines
Wegs auf einer komplizierten Oberfläche in dem
dreidimensionalen Koordinatensystem statt ein Verfahren zum Tragen und
Steuern eines Werkzeugssystems.
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Es ist die Ausgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Werkzeugträger- und -steuerungssystem zu schaffen, welches die oben
beschriebenen Schwierigkeiten der herkömmlichen Vorrichtungen
beseitigen kann, und eine Kurveninterpolationssteuerung einer
kreisförmigen oder nicht kreisförmigen Konfiguration kann
unabhängig von einem beweglichen Gerät wie einem Roboter
ausgeführt werden. Die oben beschriebene Aufgabe der Erfindung kann
durch das Werkzeugträger- und -steuerungssystem wie in
Anspruch 1 beansprucht gelöst werden.
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In den Zeichnungen sind:
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Fig. 1 eine Seitenansicht, welche eine grundsätzliche
Konstruktion der Erfindung zeigt,
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Fig. 2 ein Diagramm, welches die Kurve zum Bestimmen
von kreisförmigen Bewegungen der vorliegenden
Erfindung zeigt,
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Fig. 3 eine charakteristische Kurve, welche eine
Beziehung zwischen dem Drehwinkel und dem Radius
einer kreisförmigen Bewegung zeigt,
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Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel des
Steuerns der kreisförmigen Bewegung zeigt,
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Fig. 5a und 5b Diagramme zum Erklären der Daten, die nötig
sind, um eine Kurve im Fall des Bildens eines
rechteckigen Lochs und eines länglichen Lochs
(nichtkreisförmige Löcher) zu bilden,
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Fig. 6 ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen
den Rotationszentren einer Welle T&sub1; und einer
Welle T&sub2; zum Zeitpunkt des Beginns eines Vorgangs
zum Bilden eines nichtkreisförmigen Loches
zeigt,
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Fig. 7 und 8 Diagramme, welche dafür vorgesehen sind, die
Koordinatenwerte und die Drehwinkel der Welle T&sub1;
und der Welle T&sub2; zu erläutern, welche an einem
beliebigen Punkt auf der längeren Seite des
nichtkreisförmigen Wegs gezeigt ist,
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Fig. 9 ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel der
Steuerung des Vorgangs des Bildens eines
nichtkreisförmigen Lochs zeigt,
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Fig. 10, 11 und 12 eine Schnittansicht, eine Vorderansicht und eine
Rückansicht einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
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Fig. 13 eine perspektivische Explosionsdarstellung,
welche ein Beispiel einer Oldhamkupplung zeigt,
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Fig. 14 und 15 eine Schnittansicht und eine Vorderansicht einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 16 eine Vorderansicht, welche eine dritte
Ausführungsform der Erfindung zeigt,
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Fig. 17 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform
der Erfindung und
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Fig. 18 eine Seitenansicht einer herkömmlichen
Vorrichtung zum Bilden eines kleinen Lochs.
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Bevor die Beschreibung der Ausführungsformen begonnen wird,
wird eine allgemeine Anordnung und das Prinzip der Erfindung
beschrieben. Das Werkzeugträger- und -steuersystem dieser
Erfindung ist an einem Ende eines Handgelenks eines Roboters 6
befestigt, welcher eine Anzahl von Armen 7a und 7b und
dementsprechend eine Anzahl von Freiheitsgraden wie in Fig. 1
gezeigt besitzt. Die Vorrichtung ergreift ein Werkzeug 8 und
betreibt dasselbe unabhängig von dem Roboter 6. Das Werkzeug 8
ist von einer Art, welche keinen Kontakt mit einem Werkstück 9
besitzt, durch welches ein kleines Loch 10 mit einem
vorbestimmten Durchmesser an einer vorbestimmten Stelle gebildet
werden soll. Wenn das Werkstück 9 eine dreidimensionale
Konfiguration hat, sind fünf Freiheitsgrade für den Roboter 6
nötig und weiterhin sind zwei Freiheitsgrade für die
Kurveninterpolationsvorrichtung 5 notwendig, um eine kreisförmige
Bewegung und einen Radiuseinstellvorgang zu bewirken.
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In einem Fall, in dem das Werkstück 9 eine planare Anordnung
besitzt, reicht ein mit drei Freiheitsgraden betreibbarer
Roboter 6 aus und das gesamte System erfordert daher fünf
Freiheitsgrade. Das Werkzeug, welches durch die
Kurveninterpolationsvorrichtung getragen wird, kann eine YAG-Laserkanone,
eine CO&sub2;-Gas-Laserkanone, eine Plasmakanone, eine
Wasserstrahlkanone und dergleichen sein. Die
Kurveninterpolationsvorrichtung 5 ist im wesentlichen von einer Art, in welcher Daten,
welche sich auf die Werkzeugversetzungsgeschwindigkeit und
einen Radius der kreisförmigen Bewegung oder eine Messung der
längeren Seite einer nichtkreisförmigen Lochanordnung
beziehen, numerisch gegeben werden und diese automatisch verändert
werden können. Die Funktion des Bestimmens der
Verschiebungsgeschwindigkeit und der Verschiebungskurve ist unabhängig
von der Grundoperation des Roboters 6 gemacht und der Betrieb
der Vorrichtung wird durch einen Steuerabschnitt (nicht
gezeigte der Vorrichtung 5 gesteuert.
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Das Prinzip des Interpolierens einer kreisförmigen Bahn wird
nun mit Bezug auf die Fig. 2, 3 und 4 erläutert. Fig. 2
stellt eine Operationskurve im Fall des Bildens eines
kreisförmigen Lochs daß und Fig. 3 stellt eine charakteristische
Kurve dar, welche eine Beziehung zwischen dem Rotationswinkel
und dem Radius einer zirkularen Bewegung zeigt, welche für das
Bilden eines kreisförmigen Lochs nötig sind.
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In Fig. 2 bezeichnet die Bezugszahl 11 eine Welle T&sub2;, welche
eine Operationswelle darstellt, welche das Werkzeug 8 hält und
um einen Punkt 14 gedreht wird. Die Ziffer 12 bezeichnet eine
Rotationskurve einer Welle T&sub1;, welche eine Drehwelle darstellt,
die die Welle T&sub2; 11 um ihr Rotationszentrum dreht. Der Abstand
zwischen dem Rotationszentrum 13 der Welle T&sub1; und dem
Rotationszentrum 14 der Welle T&sub2; ist so gewählt, daß er gleich
einem Maximalwert des Radius y ist, welcher durch die Daten der
Vorrichtung bestimmt ist, und die Welle T&sub2; 11, welche das
Werkzeug hält, ist von ihrem Rotationszentrum 14 um den Radius y
entfernt. Man beachte, daß dann&sub1; wenn die Welle T&sub2; 11 um den
Punkt 13 gedreht wird, das Zentrum 14 ebenfalls um den Punkt
13 gedreht wird. Dementsprechend stellt der Abstand R(O)
zwischen der Welle T&sub2; 11 und dem Rotationszentrum 13 der Welle
T&sub1; eine Information dar, welche sich auf den Radius der
kreisförmigen Bewegung des Werkzeuges (welcher dem Radius des zu
bildenden kleinen Loches entspricht) bezieht und zu einem
Kontrollabschnitt (nicht gezeigt) der
Kurveninterpolationsvorrichtung gegeben wird. Der Wert von R(O) kann aus dem
Drehwinkel e der Welle T&sub2; 11 gemäß der folgenden Gleichung (1)
bestimmt werden.
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Dementsprechend kann der Drehwinkel 6 der Welle T&sub2; umgekehrt
aus der folgenden Gleichung (2) bestimmt werden.
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Andererseits wird eine weitere Information, welche an die
Interpolationsvorrichtung 5 gegeben werden muß, nämlich eine
Umfangsgeschwindigkeit v (mm/s) des Werkzeugs, durch die
folgenden Gleichungen (3) und (4) in eine Drehgeschwindigkeit ω&sub1;
eines Motors, welcher die Welle T&sub1; (über ein Zahnrad mit einer
Zahnzahl i&sub1;) antreibt, und eine Drehgeschwindigkeit ω&sub2; eines
Motors, welcher die Welle T&sub2; (über ein Zahnrad mit einer
Zahnzahl i&sub2;) antreibt, umgewandelt.
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ω&sub1; = v/2n·R(R) xi&sub1; . . . (3)
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ω&sub2; = ω&sub1; i&sub2;/i&sub1; . . . (4)
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Aus der oben beschriebenen Beziehung kann die kreisförmige
Bewegung des Werkzeugs gemäß einem Flußdiagramm, das in Fig. 4
gezeigt ist, gesteuert werden. Bei der Steuerung werden Daten,
welche sich auf den Radius R(R) der kreisförmigen Bewegung und
die Umfangsgeschwindigkeit v derselben Bewegung beziehen,
durch die Schritte 20 und 21 eingegeben. Die Daten, welche
sich auf den Radius R(R) beziehen, werden mit Hilfe von
Gleichung (2) in einen Drehwinkel R der Welle T&sub2; umgewandelt,
welche das Werkzeug trägt, und die Welle T&sub2; wird auf die
Winkelposition in dem Schritt 22 gesetzt. Andererseits werden die
Daten,
welche sich auf die Umfangsgeschwindigkeit der
Werkzeugbewegung beziehen, im Schritt 23 in die
Rotationsgeschwindigkeit ω&sub1; des die Welle T&sub1; antreibenden Motors auf der
Grundlage von Gleichung (3) umgewandelt und in dem Schritt 24 wird
die Drehgeschwindigkeit ω&sub1; in die Drehgeschwindigkeit ω&sub2; des
die Welle T&sub2; antreibenden Motors auf der Grundlage von
Gleichung (4) umgewandelt. Als Folge davon werden diese Motoren
gleichzeitig mit Rotationsgeschwindigkeiten ω&sub1; und ω&sub2; betrieben
und das Werkzeug wird dadurch um 360º oder mehr derart
gedreht, daß ein kleines Loch durch das Werkstück (in Schritt
25) gebildet wird. Nach dem Bilden des kleinen Lochs versetzt
der Roboter das Werkzeug in Schritt 26 zu einer vorbestimmten
Stelle, wo gewünscht wird, daß ein weiteres kleines Loch
gebildet wird. Die Daten, welche sich auf das weitere kleine
Loch beziehen, werden dem Steuerabschnitt der
Interpolationsvorrichtung eingegeben und die oben beschriebenen Schritte
werden wiederholt, um das nachfolgende kleine Loch zu bilden.
Infolgedessen kann die kreisförmige Bewegung des Werkzeugs
glatt mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden und
daher kann ein kleines Loch mit verschiedenen Durchmessern
genau und unabhängig von der Art des Werkzeugs gebohrt werden.
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Ein weiterer Fall des Bohrens eines kleinen Lochs mit einer
nichtkreisförmigen Konfigurationen, wie einer rechteckigen
oder länglichen Form, wird nun beschrieben. Da die Größe des
kleinen Lochs sich mit der Richtung ändert, wird nicht nur das
Rotationszentrum der Welle T&sub1; in den Ursprung des
Koordinatensystems wie im Fall eines kreisförmigen Lochs gebracht,
sondern es muß auch ein Startpunkt S der Kurvenbewegung wie in
den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigt durch Betätigen der Wellen T&sub1;
und T&sub2; gelehrt und gelernt werden. Das heißt, daß das
Rotationszentrum der Welle T&sub1; in Übereinstimmung mit dem Zentrum
der nichtkreisförmigen Kurvenbewegung gebracht wird und
numerische
Daten, welche sich auf eine längere Seite A (mm) und
eine Umfangsgeschwindigkeit v (mm/s) beziehen, werden
eingegeben.
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Die Kurvenbildungssteuerung wird nun genauer beschrieben.
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Wie in Fig. 6 gezeigt wird das Rotationszentrum der Welle T&sub1;
als Ursprung C gewählt und eine Linie, welchen den Ursprung C
und den Startpunkt S verbindet, wird als die Y-Achse definiert
und eine Linie, welche durch den Ursprung C läuft und sich
orthogonal zu der Y-Achse erstreckt, wird als die X-Achse
definiert. Es wird angenommen, daß die Kurve, welche bei dem
Punkt S beginnt, parallel zu der X-Achse gerichtet ist und die
Drehwinkel der Welle T&sub1; und der Welle T&sub2; durch R&sub1; bzw. R&sub2;
bezeichnet werden. Dann werden die Koordinatenwerte X und Y der
Spitze des Werkzeugs 8 wie folgt ausgedrückt:
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X = γcosR&sub1; + γcosR&sub2; . . . (5)
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Y = γsinR&sub1; + γsinR&sub2; . . . (6)
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Anderseits wurde der Startpunkt S gelehrt und daher kann eine
Seite B der Kurve wie folgt auf der Grundlage des Drehwinkels
R&sub0;&sub2; der Welle T&sub2; zu dem Zeitpunkt berechnet werden, zu dem die
Spitze an dem Startpunkt S gehalten wird.
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Durch die Verwendung der Länge der Seiten A und B kann eine
rechteckige oder längliche Konfiguration der Kurve bestimmt
werden.
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Hier wird, weil eine Koordinatenberechnung der Spitzenposition
während jedes Zeitintervalls (s) der Steueruhr unter
Verwendung der Anfangsgeschwindigkeit v (mm/s) weit bekannt war,
eine solche Berechnung- weggelassen und nur die sich ergebenden
Koordinatenwerte X&sub1; und Y&sub1; werden wie folgt angegeben.
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X&sub1; = γcosR&sub1; + γcosR&sub2; . . . (8)
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Y&sub1; = γsinR&sub1; + γsinR&sub2; . . . (9)
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Aus den Gleichungen (8) und (9),
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X&sub1;-γcosR&sub1; = γcosR&sub2; . . . (10)
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YWgsinV = gsinV . . . (11)
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X&sub1;cosR&sub1; + Y&sub1;sinR&sub1; = (X&sub1;² + Y&sub1;²)/2γ . . . (12)
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Mit der Annahme, daß
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J = (X&sub1;² + Y&sub1;²)/2γ
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X&sub1; = McosR&sub0;
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Y&sub1; = MsinR&sub0;
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und durch Einsetzen dieser Werte in die Gleichung (12) erhält
man
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Mcos (R&sub0;-R&sub1;) = J
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cos(R&sub0;-R&sub1;) = J/M . . . (13)
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Wenn ω wie in Fig. 7 gezeigt definiert ist, cos(ω) = J/M und
sin(ω) = N/M, und
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ω =R&sub0;-R&sub1;
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und daher sind tan(ω) = N/J und tan (R&sup0;) = Y&sub1;/X&sub1;.
Dementsprechend ist
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TanR&sub1; =tan(R&sub0;-ω)
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= tanVWtanw/1+tanVtanwa
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ϒ&sub1; -Ξ&sub1;N/Ξ&sub1; + ϒ&sub1;N
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uνδ
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R&sub1; = tan&supmin;¹ Y&sub1;J-X&sub1;N/X&sub1;J + Y&sub1;N . . . (14)
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Durch Einsetzen von (14) in die Gleichungen (10) und (11) ist
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cosR&sub2; = (X&sub1;-γcosR&sub1;)/γ
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AsinV = (YWgsinV)/g
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daher ist
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tanRT2 = Y&sub1;-γsinR&sub1;/X&sub1;-γcosR&sub1;
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R&sub2; =
tan&supmin;¹ Y&sub1;-γsinR&sub1;/X&sub1;-γcosR&sub1; . . . (15)
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Mit der Annahme, daß die Drehwinkel der Wellen T&sub1; und T&sub2;,
welche notwendig sind, um das Werkzeug von der Startposition S zu
einer Position X&sub1; und Y&sub1; zu verschieben, mit R&sub1;&sub1; und R&sub2;&sub2;
bezeichnet sind, können diese Werte wie folgt ausgedrückt werden.
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R&sub1;&sub1; = R&sub1;-R&sub0;&sub1; . . . (16)
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R&sub2;&sub2; = R&sub2; + 180º-R&sub1; . . . (17)
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wobei R&sub0;&sub1; = 180º-1/2 R&sub0;&sub2;.
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Der Kurvenbildungsvorgang für ein rechteckiges oder länglies
Loch wird gemäß dem Flußdiagram, das in Fig. 9 gezeigt ist,
ausgeführt.
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In einem Schritt 91 werden Daten, welche sich auf die Seite A
(mm) und die Umfangsgeschwindigkeit v (mm/s) des Werkzeugs 8
beziehen, eingegeben, während in dem Schritt 92 die Größe der
Seite B (mm) durch Gleichung (7) berechnet wird. In Schritt 93
werden die Koordinatenwerte, welche das rechteckige oder
längliche Loch definieren, gemäß den Gleichungen (8) und (9)
berechnet und in dem Schritt 94 werden die Drehwinkel R&sub1;&sub1; und R&sub2;&sub2;
der Welle T&sub1; und der Welle T&sub2; entsprechend den Gleichungen (14)
und (15) berechnet. Der vorangehend beschriebene Vorgang des
Berechnens von Koordinatenwerten und der Vorgang des
Berechnens von Drehwinkeln in den Schritten 93 und 94 werden
wiederholt, bis eine Vervollständigung einer Kurve mit einer
gewünschten nichtkreisförmigen Konfiguration in Schritt 95
entschieden wird, und es wird nach dem Vollenden des
Kurvenbildungsvorgangs der Roboter zu einer anderen Position
verschoben, um für einen nachfolgenden Lochbildungsvorgang
vorbereitet zu werden.
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Daher ist offensichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung
dann, wenn die Daten, wie die Umfangsgeschwindigkeit des
Werkzeugs und der Radius oder die Länge einer längeren Seite der
Bahn, zusammen mit dem Startpunkt eingegeben werden, das
Werkzeug unabhängig von der Bewegung des Roboters so gesteuert
werden kann, daß ein Loch mit einer kreisförmigen oder
nichtkreisförmigen Konfiguration durch ein Werkstück gebildet
werden kann.
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Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun mit Bezug auf die Fig. 10 bis 17 beschrieben.
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In einer ersten Ausführungsform, welche in den Fig. 10, 11
und 12 gezeigt ist, sind Motoren 31 und 32 zum Drehen der
Welle T&sub1; und der Welle T&sub2; parallel zueinander auf einem
rückwärtigen Teil eines Gehäuses 30 vorgesehen. Der Motor 31 dreht eine
Welle T&sub1; 36 mit einer hohlen Konstruktion über ein Zahnrad 35,
während der Motor 32 eine hohle Welle 34, welche als ein Teil
eines Antriebssystems für die Welle T&sub2; wirkt, über ein Zahnrad
33 antreibt. Die Hohlwellen 34 und 36 werden drehbar durch
eine Vielzahl von Lagern 37 so gestützt, daß sich die Welle 34
durch die Hohlwelle T&sub1; 36 in koaxialer Weise erstreckt. Eine
exzentrische Kupplung 39 ist in dem Antriebssystem für die
Welle T&sub2; vorgesehen, so daß die Kupplung 39 ein vorderes
Wellenteil drehbar unterstützt, welches exzentrisch als die Welle
T&sub2; betrieben werden kann. Ein Werkzeug, z. B. eine Laserkanone,
wird durch das Wellenteil mit ebenfalls hohler Konstruktion
getragen und Kabel 38, wie optische Fasern, welche Energie zu
dem Werkzeug 8 übertragen, sind durch das Wellenteil und die
Hohlwelle 34 geführt, um mit einer Energiequelle verbunden zu
werden. Die exzentrische Kupplung 39 kann eine Oldham-Kupplung
mit einem durchgängigen Loch 40 in der Mitte sein. Die
vorangehend
genannten Kabel erstrecken sich durch das zentrale Loch
40 in die hohle Welle 34. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet
einen Flansch, welcher die Kurveninterpolationsvorrichtung an
dem Handgelenk des Roboters, der in Fig. 1 gezeigt ist,
sichert. Die Kurveninterpolationsvorrichtung mit der oben
beschriebenen Konstruktion steuert das Werkzeug 8 gemäß dem
Prinzip&sub1; das in den Fig. 2 und 6 gezeigt ist.
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Die Fig. 14 und 15 sind eine Schnittansicht und eine
Vorderansicht, welche eine zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigen. In diesen Zeichnungen sind Teile, ,welche
ähnlich den in den Fig. 10, 11 und 12 gezeigten sind, mit
ähnlichen Bezugziffern bezeichnet.
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Ein die Welle T&sub1; antreibender Motor 31 und ein die Welle T&sub2;
antreibender Motor 32 sind an einem rückwärtigen Endabschnitt
eines Kastens 30 befestigt. Eine hohle Welle 34, welche mit
dem Motor 32, der die Welle T&sub2; antreibt, gekoppelt ist,
erstreckt sich durch eine hohle Welle 36, welche mit dem die
Welle T&sub1; antreibenden Motor 31 gekoppelt ist. Ein Zahnrad 42
ist mit dem vorderen Ende der Welle 34 in Eingriff gebracht
und ein Arm 43 ist durch Bolzen an dem Zahnrad 42 gesichert.
An einem Ende des Arms 43 wird ein Werkzeug 8 über ein Lager
44 getragen. Dementsprechend rotiert dann, wenn der die Welle
T&sub2; antreibende Motor 33 angeregt wird, die Welle 34 den Arm 43
über das Zahnrad 42 und daher wird das Werkzeug 8 um einen
Winkel 6 um das Rotationszentrum 14 der Welle T&sub2; (in diesem
Fall die Zentrallinie des Zahnrads 42) gedreht. Durch diese
Rotation wird das Werkzeug 8 an einer Stelle gehalten, welche
von dem Rotationszentrum 13 der Welle T&sub1; um einen Abstand R(R)
entfernt ist, welcher dem Radius eines kleinen Lochs, das
gebohrt werden soll, entspricht. Daher dreht dann, wenn der die
Welle T&sub1; antreibende Motor 31 arbeitet, die dadurch
angetriebene
Welle 36 die Zentrallinie des Zahnrads 42 um die
Zentrallinie der hohlen Welle 36 und das kleine Loch wird durch ein
Werkstück (nicht gezeigt) gebohrt. Ein kleines Loch mit einer
rechteckigen oder ovalen Form kann in ähnlicher Weise wie oben
beschrieben gebildet werden.
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Fig. 16 stellt eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung
dar. In diesem Fall ist ein exzentrischer Nocken 45 an einem
Ende der Welle befestigt, welche mit dem Motor gekoppelt ist,
der die Welle T&sub2; antreibt. Die Funktion des Nockens 45
entspricht der des Zahnrads 42 in der zweiten Ausführungsform,
die in Fig. 15 gezeigt ist. Wenn der die Welle T&sub2; antreibende
Motor betrieben wird, wird der Nocken 45 um das
Rotationszentrum 13 der Welle T&sub1; rotiert. Ein Hebel 47, der um ein
Scharnier 49 schwingen kann, wird durch eine Zugfeder 46 auf die
äußere Oberfläche des exzentrischen Nockens 45 herabgedrückt.
Ein Bauteil 48, welches das Werkzeug 8 hält, ist an dem Hebel
47 befestigt. Im Betrieb wird das Bauteil 48 um den Punkt 49
entsprechend dem Drehwinkel das exzentrischen Nockens 45
geschwungen, so daß der Rotationsradius des Werkzeugs 8 gleich
dem Radius eines kleinen Lochs, das gebohrt werden soll,
gemacht wird und ein kreisförmiges Loch durch das Werkstück
(nicht gezeigt) wird dadurch gebildet. Es ist offensichtlich,
daß ein kleines Loch mit einer rechteckigen oder ovalen Form
ebenfalls in einer ähnlichen Weise gebildet werden kann.
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Fig. 17 stellt eine vierte Ausführungsform der Erfindung dar,
deren Konstruktion wesentlich einfacher als die der anderen
Ausführungsformen ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine
Klammer 50 an dem Handgelenk des Roboters befestigt und ein
das Werkzeug drehender Motor 51 ist an der Klammer 50
befestigt. Ein sich seitlich erstreckendes Gehäuse 52 wird durch
die sich drehende Welle des das Werkzeug drehenden Motors 51
getragen. Innerhalb des Gehäuses 52 ist eine Vorschubspindel
53 vorgesehen, welche durch einen Radiuseinstellmotor 55
gedreht wird. Ein Werkzeughalteteil 54, welches ein Werkzeug 8
hält- steht in einer Schraubverbindung mit der Vorschubspindel
53 und beim Drehen des Radiuseinstellmotors 55 wird der Radius
der Werkzeugrotation eingestellt. Dementsprechend kann dann,
wenn der das Werkzeug drehende Motor 51 dann betrieben wird,
ein kleines Loch mit einem solchermaßen eingestellten Radius
durch das nicht dargestellte Werkstück gebohrt werden. Es ist
offensichtlich, daß ein Loch mit einer rechteckigen oder
ovalen Form ebenfalls durch die Vorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform gebohrt werden kann. Bei dieser Ausführungsform
behindern jedoch die Leitungen 38 zum Zuführen von Energie zu
dem Werkzeug 8 den Arm 7b des Roboters oder die Klammer 50 und
daher kann eine Rotation des Werkzeugs 8 von mehr als 360º
kaum erreicht werden, ungeachtet des vorteilhaften Merkmals,
daß der Radius des Lochs durch eine einfache Mechanik wie oben
beschrieben eingestellt werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, weil das Betätigen des
Werkzeugs zum Bilden eines kleinen Lochs durch verschiedene
Formen wie Kreis, Rechteck oder Oval gesteuert werden kann,
indem einfach die Daten, die sich auf die
Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeugversetzung und den Radius und die längere
Seite-der zu folgenden Kurve beziehen, aufgegeben werden, ein
kleines Loch mit einer kreisförmigen, rechteckigen oder ovalen
Form genau an einer genauen Position unabhängig von der Größe
und der Form des kleinen Lochs und der Art des Werkzeugs
gebohrt werden, welches für das Bohren des Lochs verwendet wird.