JP5903440B2 - ロボットアームのリーチを拡張するシステムと方法 - Google Patents
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Description
本発明は一般に産業ロボットに関する。本発明はより詳しくは、限定された移動範囲が制約されるように取り付けられた工業ロボットに関連している。
本仕様中に使用した「最大リーチ」なる用語は、産業ロボットの操作範囲を説明するパラメータに関し、当該リーチは、より詳しくは、ロボットの中心から、加工中のワークピースの特定表面上にあるロボットのアームのフル延長部までの長さを示す計量値を意味する。
産業ロボットは特定技術行動を高精度で実施するようプログラムする。これらのアクションは、産業ロボットの方向、加速、速度、減速および調和した一連のモーションに対応する距離を規定するプログラムされたルーチンによって決められる。産業ロボットは、人の労働や手作業で誘発されるエラーを自動産業製造プロセスによって減らすため、益々多く使われている。
本発明の目的は、ロボットアームの関節の中に保持されているオペレーティングツールを加工中のワークピースの底面に便利にアプローチすることを可能にする方法を考案することである。
本発明に基づき、制約が多いアクセスオペレーティングポジション中で、加工すべきワークピースに機械加工を施すロボットシステムが提供される,但し、当該システムには、ロボットの制限されたリーチを使って、加工すべきワークピースの面にアクセスするよう改良されたロボットアーム;加工すべきワークピースのすべての側面からからアクセス可能なオーバーラップのエリアを確認しながら、ツールチップの位置座標および底面上に中心線を計算する計算手段;制限されたリーチを使って、加工すべきワークピースの1つの面からフェース面上にある加工すべき前述のワークピースの他の側面から連続して操作されるよう改良されたロボットコントローラー;およびロボットアームの別な方向から、ロボットアームの制限されたリーチを使って、加工すべきワークピースの面上のポジションにアクセスできる部分の間にあるオーバーラップの有限エリアを有効化するよう改良された機械加工ゾーンが含まれる。
添付図面と関連付けて、本発明の限定しない1つの具体化例を以下の通り説明する;
ロボットアームタイプの産業ロボットは一般に、溶接、塗装、組み立て、パレット化、切断およびマテリアル・ハンドリング等を含む様々な利用分野に使われている。このような利用分野の中でロボットアームを使用すると、仕事のスピードと精度が高まる。ロボットアームあるいは産業ロボットによるサービスは大抵、精密金属カット、溶接およびこれらと同等な操作を含む作業用にツールを保持するのに適し関節および3本から9本までの範囲に収まる数の軸の動きによって提供される。産業分野におけるこのような利用に使われるロボットアームは、ロボットアームの動きが、それが持つ「最大リーチ」までの範囲に制限されるように、ガントリーまたは床に設置される。但し、ロボットアームの当該「最大リーチ」は、ロボットアームの取り付け点、ロボットアームのアーキテクチャおよび寸法によって規定される。従って、ロボットアームの関節の中に保持されているツールは限定されたリーチによる制限に直面するので、ツールがそれによって加工を施こさなければならないワークピースの或るエリアに届くことに時々失敗する。
本発明は、水平なワークピースの底面のような限定されたリーチを使って、ワークピースの面に便利にアプローチするロボットアームの関節の中に保持されている運転ツールの作用を促進し、ロボットのリーチが限定されているワークピースの面の近接性のエリアを効果的に利用し且つ最小化することによって、その上で運転を実施する方法を提供する。ワークピースの底面上で運転を実施する方法は、運転のサイクルタイムを短縮し、これによって、生産性を向上させるに適している。運転を実施する方法には、リアルタイムに計算を実行し、ロボットアームが、ワークピースの接近不能な部分に到達する最も適し、且つ最適化された方法を決めるのを容易にする計算手段が更に含まれる。本発明に基づいて働くロボットアームは、最大リーチまでの範囲内で働くので、ダメージの付与が阻止される。ロボットアームを運転する方法は手動介入を更に減らす。
切断手段、プラズマツールまたはジャストツールなる用語は、例証および例によって発明の原則を説明する目的で使われてきた。しかし、発明の完全な範囲は、ロボット装置あるいはCNC運動装置の固定でき、ワークピースの表面にインパクトを付与するツールやデバイスの上に存在する。ここでは、インパクトは、動きのスピード、ツールの傾き等のような内部パラメータに依存する。本発明の範囲に属する幾つかの例やツールは、プラズマ金属カッテングトーチ、塗装ガン、プラズマスプレー、アーク溶接、ウォータージェット、レーザー切断ツール、面取りツールおよび研削ツールである。
Claims (11)
- アクセスが限定的な作業位置においてワークピースに機械加工を施すロボットシステムであって、
水平なワークピースの底面のような、ロボットのロボットアームのリーチが限定されているワークピースの面にアクセスするように適合されたロボットアームと、
前記ロボットアームに保持されたツールの先端の位置座標および前記底面上の中心線の位置座標を、ワークピースのすべての側からアクセスできるオーバーラップのエリアを確認しながら、計算するように適合された計算手段と、
前記リーチが限定されている面上でワークピースの一方の側からワークピースの他方の側へ前記ロボットアームを連続して操作するように適合されたロボットコントローラーと、
前記ロボットアームのリーチが限定されているワークピースの面上のアクセス可能な部分の間に前記オーバーラップのエリアを有するように適合された機械加工ゾーンと
を含むシステム。 - 前記ワークピースのすべての側からの最大リーチと、前記ワークピースの底面および前記リーチが限定されているワークピースの面の少なくとも一方を正確に2個の半分に分割する軸とを査定するように適合されたリーチ査定手段と、
前記底面に滑らかな切削痕のない切り抜きを形成するために、前記ロボットアームのリーチが限定されているワークピースの面の切り抜き形状の湾曲した輪郭と前記軸が交差するか否か、および前記ワークピースの少なくとも2つの側からアクセス可能な領域の間に前記オーバーラップのエリアが存在するか否かを査定するように適合された交差査定手段と、
計算された前記中心線の位置座標と、前記底面に配置された前記切り抜き形状の位置座標と、前記ワークピースに機械加工を施す前記ロボットアームのリーチの大きさとを記憶するのに適したメモリーと
を更に含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記コントローラーは更に、前記ロボットアームとガントリーの協力運転機能を操作するように適合される、請求項1に記載のシステム。
- 前記ワークピースは金属製ワークピースと合金ワークピースからなるグループの中から選ばれる、請求項1に記載のシステム。
- 前記ロボットアームに保持された前記ツールは、ロボット装置あるいはCNC運動装置に固定することができ且つ前記ワークピースの底面に衝突するツール又はデバイスからなるグループの中から選ばれ、前記衝突は、運動のスピードおよびツールの傾きに依存する、請求項1に規定した記載のシステム。
- 前記ロボットコントローラーは特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサーおよび組込みシステムオンチップ(SoC)からなるグループの中から選んだデバイスによって駆動される、請求項1に記載のシステム。
- 前記計算手段は更に、前記底面に機械加工される切り抜きの各輪郭を考慮しながら、前記オーバーラップのエリアに対するその位置に従って、前記ワークピースの前記底面のダイナミックデバイダーをシフトし且つ前記ロボットのロボットアームの限定されたリーチを超える前記底面の領域を査定するため、前記リーチ査定手段および交差査定手段の両方と協働するように適合される、請求項1に記載のシステム。
- アクセスが限定的な作業位置においてワークピースに機械加工を施す方法であって、
切削痕のない切り抜き形状を機械加工するためにロボットアームで前記ワークピースの底面に順次アプローチするステップ(i)と、
前記ワークピースの少なくとも2つの側からのオーバーラップのエリアを確認するようにダイナミックデバイダーで前記底面を大きさが殆ど等しい2つの半分に分割するステップ(ii)と、
前記底面に機械加工される切り抜きの各輪郭を考慮して、前記オーバーラップのエリアに対するその位置に従って、前記ダイナミックデバイダーをシフトするステップ(iii)と、
前記オーバーラップのエリアの両方の境界と交差する特定の輪郭を分割し、その起点にリードインを加え且つその終点にリードアウトを加えることによって、2つの独立した非閉鎖形の輪郭を生成するステップ(iv)と、
他の輪郭が残っていなくなるまで前記底面にある独立した各輪郭に対して前記ステップ(i)から(iv)を繰り返すステップ(v)と、
各方向からのアプローチのための待ち行列における輪郭の順に前記ロボットアームで前記底面において作業するステップ(vi)と
を含む方法。 - 前記ロボットアームのリーチを超えた場所にある前記ワークピースの底面上の領域を査定し、且つ前記ロボットアームの前記底面へのアクセスを最適化するステップを更に含み、前記ロボットアームは、任意のロボットシステムに適合し、前記ワークピースの底面においてツールを使って作業し、限定されたリーチを有する、請求項8に記載の方法。
- 前記ダイナミックデバイダーの位置で分割され、ロボットの前記ロボットアームのリーチが限定されている前記ワークピースの底面に形成される、前記オーバーラップのエリアの両方の境界と交差する輪郭の、分割における起点と終点にリードインとリードアウトをそれぞれ加えるステップを更に含む、請求項8に記載の方法。
- 前記ロボットアームのリーチが限定されている前記ワークピースの底面を、前記底面にある各輪郭を個別に考慮して2つの部分に分割するために、前記ダイナミックデバイダーの最適な位置を査定するステップと、
前記ワークピースの長さに沿って両側からの前記オーバーラップのエリアで前記ダイナミックデバイダーを使って1つの面を2つに分割することによって、前記底面の各輪郭に対して、前記2つの部分を前記ワークピースの底面に繰り返し配置するステップと
を更に含む、請求項8に記載の方法。
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