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DE3689116T2 - Industrieller roboter. - Google Patents

Industrieller roboter.

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Publication number
DE3689116T2
DE3689116T2 DE86904380T DE3689116T DE3689116T2 DE 3689116 T2 DE3689116 T2 DE 3689116T2 DE 86904380 T DE86904380 T DE 86904380T DE 3689116 T DE3689116 T DE 3689116T DE 3689116 T2 DE3689116 T2 DE 3689116T2
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DE
Germany
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drive
arm
control
speed
actuator
Prior art date
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DE86904380T
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Makoto Doi
Mikio Hasegawa
Toshihiro Ide
Toshitsugu Inoue
Akiyoshi Nakada
Kenji Sogawa
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of DE3689116D1 publication Critical patent/DE3689116D1/de
Publication of DE3689116T2 publication Critical patent/DE3689116T2/de
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen industriellen Roboter, der in sich zum Erfassen der Position eines Gegenstandes in der Lage ist.
  • Bei der Anwendung industrieller Roboter entstehen Fälle, bei denen ein Positionieren eines Gegenstandes durch wiederholte Positioniervorgänge in Übereinstimmung mit einer Bestimmungsposition unbefriedigend sein kann. Dies kann an unterschiedlichen Gründen liegen, z. B., weil ein ausreichend hoher Grad an Positioniergenauigkeit nicht erhalten werden kann, da die Relativpositionen des Roboters und des Gegenstandes sich ändern können, da die Größe des Gegenstandes sich ändern kann oder da die Ausführung eines derartigen Positionierens oder die erforderliche Vorrichtung, um das Positionieren auszuführen, in übermäßig hohen Kosten resultiert. Es besteht daher ein großes Erfordernis, die Position des Gegenstandes zu erfassen und eine Korrektur der Roboterposition bezüglich der Bestimmungsposition auszuführen basierend auf den Ergebnissen dieses Erfassens.
  • Unter den Verfahren, die dies zu erreichen vorgeschlagen wurden, sind beispielsweise der Gebrauch einer optischen Erkennungsvorrichtung oder der Gebrauch einer Ultraschallwellen-Erkennungsvorrichtung zum Erfassen der Gegenstandsposition, wobei die die Ergebnisse dieses Erfassens darstellenden Daten zum Roboter übertragen werden und der Roboter dann eine Positionierkorrektur auf der Basis dieser Daten ausführt. Derartige Verfahren stellen jedoch den Nachteil des Erfordernisses des Gebrauchs einer hochentwickelten optischen Erkennungsvorrichtung oder einer Ultraschallwellen- Erkennungsvorrichtung für jeden Roboter dar. Dies ist unerwünscht unter dem Gesichtspunkt der Kosten. Zusätzlich sind derartige Verfahren nachteilbehaftet aufgrund von Problemen, die sie darstellen im Hinblick auf ein Positionserfassen in drei Dimensionen.
  • Es ist daher eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, einen industriellen Roboter vorzusehen, der das hochgenaue Erkennen einer Position eines Werkstücks ohne jegliche spezielle zusätzliche Vorrichtungen zum Ausführen einer derartigen Erkennung erreicht.
  • Gemäß der Erfindung kann diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst werden.
  • Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der industrielle Roboter in sich zum Erfassen der Position eines Gegenstandes in der Lage ohne die Notwendigkeit des Verwendens einer optischen Erkennungsvorrichtung oder Ultraschallwellen- Erfassungsvorrichtung, etc.
  • Weiterhin ist der industrielle Roboter in sich zum Erfassen der Position eines Gegenstandes und der Position eines Arbeitspunktes in der Lage, sowohl für den Fall, bei dem positionelle Abweichungen des Gegenstandes in zwei Dimensionen auftreten und bei dem derartige Abweichungen in drei Dimensionen auftreten, als auch bei Fällen, bei denen es nicht möglich ist, direkt den Arbeitspunkt zu erfassen.
  • Der industrielle Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der Position oder der Höhe eines Gegenstandes durch Vergleichen eines Referenzwertes mit einem Ausgangswert auf, der vom Positionssensor erzeugt wird, wenn es durch die Erfassungseinrichtung erfaßt wird, daß der Armabschnitt angehalten hat.
  • Zusätzlich weist der industrielle Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung zum ohne weiteres Erreichen der obigen Aufgaben weiterhin vier, den Armabschnitt bildende Arme auf, wobei die Arme aus einem ersten und einem zweiten Arm, die wechselweise parallel und einem zweiten Arm sowie einem vierten Arm, die wechselweise parallel angeordnet sind, bestehen, wobei die Arme in einer Pantographenanordnung angeordnet sind, ein Gelenk an einem Ende des ersten Armes vorgesehen ist und ein Gelenk auch an einem Ende des vierten Armes vorgesehen ist, diese Gelenke und das freie Ende des zweiten Armes entlang einer gemeinsamen geraden Linie angeordnet sind und der Antriebsabschnitt erste und zweite Linearmotoren aufweist, die jeweils zum Erzeugen einer Bewegung in die vertikalen und die horizontalen Richtungen in der Lage sind und einen dritten Linearmotor, der an das Gelenk des vierten Armes gekuppelt ist und in einer Richtung in rechten Winkeln zu den Richtungen der Bewegung der ersten und zweiten Linearmotoren bewegbar ist.
  • Fig. 1 ist ein Liniendiagramm einer Ausführungsform eines industriellen Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2 ist eine Schrägansicht der Ausführungsform nach Fig. 1;
  • Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung der Ausführungsform;
  • Fig. 4 ist ein Ablaufbild eines Arbeitsablauf s für eine 1-Punktmessung;
  • Fig. 5 ist ein Diagramm zur Hilfe beim Beschreiben einer Messung von ebenen Positionen in zwei Dimensionen, und;
  • Fig. 6 ist ein Ablaufbild eines Arbeitsablaufs zum Ausführen in Fig. 5 dargestellten Messung.
  • Fig. 1 ist ein Liniendiagramm einer Ausführungsform eines industriellen Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem ein durch die Bezugszeichen 1, 2, 3 und 4 bezeichneter Satz von Armen jeweils wechselweise drehbar an jeweiligen Punkten einer Kreuzungsstelle gekoppelt ist, wobei Arme 1 und 3 wechselweise parallel und Arme 2 und 4 auch wechselweise parallel angeordnet sind, wobei die Arme zur Bildung eines Parallelogramms angeordnet sind. Gelenke 5 und 6 gestatten eine Drehbewegung um jeweilige Achsen. Das freie Ende 7 eines Armes 2 und die Gelenke 5 und 6 sind jeweils entlang einer gemeinsamen geraden Linie angeordnet.
  • Bei einer derartigen Konfiguration wird, wenn das Gelenk 6 in der X-Richtung und eine Hebelstütze 5 in der Y oder Z Richtung bewegt wird, dann das Armende 7 auch in der X, Y oder Z Richtung bewegt. Wenn das Gelenk 6 linear entlang der X-Richtung bewegt wird, dann wird das Armende 7 auch linear in der X-Richtung bewegt werden um einen Betrag, der ein feststehendes Verhältnis des Betrags der Bewegung des Gelenkes 6 ist, wobei dieses feststehende Verhältnis durch die jeweilige Länge der Arme bestimmt ist. Wenn das Gelenk 5 linear in der Y-Richtung bewegt wird, dann wird das Armende 7 auch linear in der Y- Richtung bewegt werden, während, wenn das Gelenk 5 in der Z-Richtung bewegt wird, dann wird sich das Armende 7 in ähnlicher Weise in die Z-Richtung bewegen, wobei der Betrag der Bewegung des Armes 7 in jedem Fall ein feststehendes Verhältnis des Betrags der Bewegung des Gelenkes 5 ist. Auf diesem Weg wird das Armende 7 in wechselweise orthogonalen Koordinaten bewegt, die identisch sind mit den Koordinaten, in welchen sich das Antriebssystem bewegt, wobei ein feststehendes Verhältnis zwischen der Bewegung des Antriebssystems und der resultierenden Bewegung des Armendes 7 errichtet ist.
  • Fig. 2 ist eine Schrägansicht einer bestimmten Konfiguration für einen industriellen Roboter in Übereinstimmung mit dem Liniendiagramm nach Fig. 1. In Fig. 2 bezeichnen die Bezugszeichen 8, 9 und 10 jeweils lineare Servomotoren, 11, 12 und 13 bezeichnen Sensoren (lineare Kodiereinrichtungen) zum Erfassen der Positionen jeweils der Linearmotoren 8, 9 und 10. Die Linearmotoren 8, 9 und 10 erzeugen jeweils eines Bewegung des Gelenkes 6 in der X-Richtung und des Gelenkes 5 in den Y und Z- Richtungen. Jeder der Linearmotoren 8 bis 10 ist vom Schwingspulentyp, wobei das Verhältnis zwischen dem Motorantriebsstrom i(A) und der Ausgangskraft F (kgt) wie folgt ist:
  • F = k·i (wobei k eine Proportionalitätskonstante ist).
  • So kann die Höhe der durch den Motor erzeugten Ausgangskraft gesteuert werden durch die Steuerung der Höhe des dem Motor zugeführten Antriebsstroms.
  • Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Abschnitts einer Steuervorrichtung für den industriellen Roboter nach Fig. 2 zeigt, insbesondere einen Abschnitt zeigend, welcher die Steuerung eines bestimmten der Motoren 8 bis 10 ausführt. In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 14 einen Steuerabschnitt zum Steuern des Motors 10, das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Positionsverstärker zum Ableiten und Verstärken der Differenz zwischen den Inhalten eines Positionsbefehlssignals P (vom Steuerabschnitt 14 erzeugt) und eines Positionswertes, der von einer Positionszähleinrichtung 16 basierend auf einer Positionserfassungsquantität, die durch den Positionssensor 13 abgeleitet ist, erzeugt ist. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Geschwindigkeitsverstärker zum Ableiten und Verstärken der Differenz zwischen einer aus dem Positionsverstärker 17 erzeugten Ausgabe und einer Geschwindigkeitserfassungsquantität, die aus einem Geschwindigkeitssensor 18 erzeugt ist. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Wechselabschnitt zum wahlweisen Übertragen der Ausgabe aus dem Geschwindigkeitsverstärker 19 oder eines Signals, das die Differenz zwischen der Erfassungsausgabequantität aus dem Geschwindigkeitssensor 18 und einem Kraftbefehlswert L ist, der aus dem Steuerabschnitt 14 erzeugt ist, an ein Ausgabeanschlußstück davon, wobei ein Wechsel zwischen diesen beiden Zuständen des Wechselabschnitts 20 unter der Steuerung eines Wechselsignals, das aus dem Steuerabschnitt 14 erzeugt ist, ausgeführt wird. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Stromverstärker zum Ableiten und Verstärken der Differenz zwischen der Ausgabe aus dem Wechselabschnitt 20 und einem Stromerfassungswert If, der aus einem Leistungsverstärker 21 erzeugt ist. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet einen Pulsbreitenmodulator - (nachfolgend als PWM abgekürzt) Schaltkreis, der eine Pulsbreitenmodulation der Ausgabe aus dem Stromverstärker 22 ausführt. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet einen Berechnungsabschnitt, der ein Einlesen von Ausgabewerten ausführt, die aus dem Positionssensor 13 und der Positionszähleinrichtung 16 erzeugt sind, durch den Kontrollabschnitt 14 übertragen, und speichert diese Werte und der Berechnungen an einer Vielzahl von derart gespeicherten Werten in Übereinstimmung mit vorher zugewiesenen Gleichungen ausführt, wobei die Ergebnisse dieser Berechnungen dem Steuerabschnitt 14 zugeführt werden.
  • Wenn der Wechselabschnitt 20 sich in der "a" Schaltposition, die in Fig. 3 gezeigt ist, befindet, arbeitet die Vorrichtung in einem Positionssteuermodus, bei dem ein Positionieren durch eine Positionsrückkopplung, Geschwindigkeitsrückkopplung und Stromrückkopplung als Folge auf den von dem Steuerabschnitt 14 erzeugten Befehl P ausgeführt wird. In diesem Fall ist der Motor 10 durch die Ausgabe aus dem PWM Schaltkreis 23, durch den Leistungsverstärker 21 angelegt, gesteuert, um ein Antreiben (d. h. des in Fig. 2 gezeigten Endes 7 des Armes 2) zu einer Position auszuführen, die mit einem Positionsbefehlswert P übereinstimmt. Wenn sich der Wechselabschnitt 20 in der "b" Schaltposition befindet, arbeitet die Vorrichtung in einem Kraftsteuermodus, bei dem die Differenz zwischen dem Kraftbefehlswert L und der Geschwindigkeitsrückkopplung aus dem Geschwindigkeitssensor 18 abgeleitet wird und die Differenz zwischen dem Ergebnis dieses und des Stromrückkopplungswert If aus dem Leistungsverstärker 21 abgeleitet und durch den Stromverstärker 22, den PWM Schaltkreis 23 und den Leistungsverstärker angelegt wird, um den Motor 10 anzutreiben. Während des Betriebs in diesem Modus werden die Arme, solange sich das Armende 7 nicht in einen Kontakt mit dem Gegenstand, dessen Position erfaßt wird, bewegt, bei konstanter Geschwindigkeit als ein Ergebnis der Geschwindigkeitsrückkopplung bewegt, die an die Antriebssteuerung des Motors 10 angelegt wird. Wenn das Armende 7 in Kontakt mit dem Gegenstand kommt, dann wird die Geschwindigkeit der Arme zu Null verbracht, so daß der Antriebsstrom, der dem Motor zugeführt wird, dann durch die Stromrückkopplung bestimmt wird in einer Höhe, die nur durch den Kraftbefehlswert L bestimmt wird.
  • Wenn der Motor 10 ein Servomotor ist, dann werden der Motorlaststrom und die Ausgangskraft (d. h. Drehmoment oder Linearkraft) wechselseitig proportional sein, so daß ein feststehender Betrag an Ausgangskraft während des Betriebs im Kraftsteuermodus erzeugt werden kann. In diesem Modus wird die Position des sich bewegenden Abschnitts des Motors 10 (auf die im nachfolgenden einfach als die Position des Motors 10 Bezug genommen wird) in den Berechnungsabschnitt 24 eingelesen durch den Betrieb des Positionssensors 13 und der Positionszähleinrichtung 16. Durch geeignetes vorheriges Bestimmen des Grads der Kraft, die durch die Arme ausgeübt werden kann, wenn das Armende 7 in Kontakt mit dem Gegenstand kommt, kann ein sich aus diesem Kontakt ergebendes Anhalten der Bewegung der Arme erkannt werden, ohne daß irgendeine Veränderung in der Position des Gegenstandes erzeugt wird. Durch das Ausführen des Einlesens der Position des Armendes 7 zu dieser Zeit kann eine Position eines Punktes am Gegenstand entlang einer der X, Y oder Z Achsen gemessen werden.
  • Bei dem industriellen Roboter nach Fig. 2 wird ein Positionieren des Armendes 7 zuerst durch einen Betrieb der Linearmotoren 8, 9 und 10 im Positionssteuermodus ausgeführt, d. h. mit dem auf die "a" Position gesetztem Wechselabschnitt 20 durch das Wechselsteuersignal S aus dem Steuerabschnitt 14, bis das Armende 7 zu einer vorbestimmten Position nahe dem Gegenstand verbracht ist, dessen Position zu erfassen ist. Die Positionen, erhalten entlang zweier der drei Richtungen der Bewegung (die X, Y und Z Achsen) werden dann festgehalten und der Kraftsteuermodusbetrieb wird betreten, um eine Bewegung des Armendes 7 in der verbleibenden Richtung auszuführen, d. h. der Kraftsteuermodusbetrieb kann am Antriebsmotor 9 angelegt werden. Das Armende 7 wird dann bei konstanter Geschwindigkeit in der Y-Richtung bewegt und die Bewegung hält an, wenn das Armende 7 in Kontakt mit dem Gegenstand kommt, dessen Position erfaßt wird. Die Position entlang der Y-Achse, bei der dieser Kontakt auftritt, wird durch den Y-Richtungspositionssensor 12 erfaßt. Die obigen Vorgänge können dann für die X und Z Richtungen wiederholt werden.
  • Fig. 4 ist ein Ablaufbild zur Darstellung des Arbeitsablauf für eine Ein-Punkt Positionsmessung, d. h. für die Messung der Position eines Punktes an einem Gegenstand entlang einer der X, Y oder Z Richtungen.
  • Zunächst wird das Armende 7 im Positionssteuermodus in die Nähe eines Annäherungspunktes bewegt in Übereinstimmung mit vorher bestimmten Instruktionen (Schritt 1). Der Annäherungspunkt ist nahe dem Gegenstand angeordnet, dessen Position zu messen ist. Als nächstes wird das Armende 7 näher als dem Annäherungspunkt an den Gegenstand bewegt entlang einer der X, Y oder Z Achsen im Kraftsteuermodus, (Schritt 2), bis das Armende 7 in Kontakt mit dem Gegenstand kommt. Dieser Betrieb im Kraftsteuermodus wird ausgeführt basierend auf einem Kraftbefehlswert L, wie oben beschrieben. Der Wert von L wird vorher festgestellt derart, daß das Armende 7 nicht eine auf den zu erfassenden Gegenstand ausreichende Kraft ausüben kann, um eine Bewegung oder Deformation des Gegenstand zu erzeugen. Ein Kontakt zwischen dem Armende 7 und dem Gegenstand wird erkannt (Schritt 3) basierend auf der Tatsache, daß die Ausgabe aus dem Geschwindigkeitssensor 18 aufhören wird sich zu verändern, wenn der Kontakt auftritt (d. h., da die Bewegung des Armendes 7 natürlich angehalten ist). Nach dem Einlesen der Inhalte der Positionszähleinrichtung 16 in den Berechnungsabschnitt 24 zu dieser Zeit als ein Messungsdatenwert, wird ein Wechsel zum Positionssteuermodus ausgeführt und das Armende 7 wird an den Annäherungspunkt (Schritt 5) rückgeführt. Auf diesem Weg wird eine Positionsmessung ausgeführt unter Verwendung des Kraftsteuermodus.
  • Fig. 5 und 6 zeigen ein Beispiel einer Positionsmessung in zwei Dimensionen. In Fig. 5 deutet die voll durchgezogene Linie Referenzpositionen von Stirnflächen eines Gegenstandes 30 an, während die durchbrochene Linie die tatsächlichen Positionen dieser Stirnflächen zeigt. Eine Messung wird ausgeführt entlang der Richtungen der Pfeile A, B bzw. C durch Ableiten der Differenzen zwischen den jeweils gemessenen Positionswerten und den Referenzpositionswerten. Die Positionen und Neigungen der Stirnflächen des Gegenstandes 30 können dadurch erhalten werden und zusätzlich kann auch die Position eines Arbeitspunktes an den Stirnflächen erhalten werden. Das Verfahren zur Erreichung dieses ist in den Schritten 1 bis 5 aus Fig. 6 dargestellt. Mit diesem Arbeitsablauf können die Positionen und Neigungen der Stirnflächen des Gegenstandes und die Position eines Arbeitspunktes an den Stirnflächen erhalten werden unter Verwendung von Meßdaten, welche die Positionen jeweiliger Punkte an den Stirnflächen des Gegenstandes 30 darstellen in vorher festgelegten Berechnungsgleichungen, die durch den in Fig. 3 dargestellten Berechnungsabschnitt 24 ausgeführt werden.
  • Bei der Ausführungsform der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung wird die Kraftsteuerung ausgeführt durch eine Kombination eines Geschwindigkeitssteuermodus und eines Stromsteuermodus. Während des Kraftsteuermodusbetriebs wird eine Beurteilung ausgeführt, ob, oder ob nicht eine Bewegung der Arme angehalten hat und die Position, bei der diese Bewegung anhält, wird erkannt und wird in den Berechnungsabschnitt eingelesen. Diese Vorgänge werden wiederholt ausgeführt für eine Vielzahl von Punkten an der Oberfläche des Gegenstandes. Die derart abgeleiteten Daten werden verglichen mit Referenzpositionsdaten und der Berechnungsabschnitt führt Berechnungen aus, um die Beträge der Veränderung der Objektposition und der Veränderung in der Höhe des Objekts relativ zu einer Referenzposition zu erhalten. Auf diesem Wege führt der Roboter von sich aus ein Erfassen der Position und der Höhe in zwei Dimensionen oder in drei Dimensionen aus.
  • Die Ausführungsform der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung verwendet Linearmotoren, um einen Satz von Armen anzutreiben, die in einer Pantographenanordnung angeordnet sind. Bei einer derartigen Anordnung ist ein Armende des Roboters in orthogonalen Richtungen bewegbar durch ein von den Linearmotoren ausgeführtes Antreiben wobei die Bewegung des Armendes feststehend proportional zur Linearmotorantriebsbewegung ist. So sind während des Kraftsteuerbetriebs die Richtung der Bewegung des Armendes und der Grad der durch das Armende ausgeübten Kraft beide konstant. Jedoch wäre es in gleicher Weise möglich, Drehtypen des Motors für die Positionsmessung unter dem Gebrauch des Kraftsteuerbetriebs zu verwenden, so daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Anordnung von Armen beschränkt ist, die in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet ist.
  • Weiterhin können verschiedene Konfigurationen verwendet werden für die Verbindungsstellen des Roboters. Jedoch ist ein auf die Verbindungsstellen ausgeübter Motordirektantriebsbetrieb vorteilhaft, eher als ein Motorantrieb, der durch eine zwischen den Motoren und den Roboterverbindungsstellen gekuppelte Geschwindigkeitsverringerungsvorrichtung ausgeübt wird. Dies liegt an der Tatsache, daß ein Motordirektantriebsbetrieb in niedrigerer Reibung resultiert und dadurch die Genauigkeit des Kraftsteuerbetriebs erhöht und ein Lösen und Biegen der Arme verringert, um dadurch die Genauigkeit der Positionserfassung zu verstärken.
  • Die obige Ausführungsform wurde beschrieben für den Fall der Positionsmessung von Stirnflächen eines Gegenstandes in zwei Dimensionen. Jedoch ist die Erfindung selbstverständlich in gleicher Weise anwendbar auf eine Positionsmessung in drei Dimensionen durch Erhöhen der Anzahl der Meßpunkte. Die Berechnungen, die durch den Berechnungsabschnitt ausgeführt werden, müssen in einer vorbestimmten Weise auf die Messungspunkte bezogen werden derart, um dem bestimmten Gegenstand zu entsprechen, welcher der Positionsmessung auszusetzen ist.
  • Ein industrieller Roboter gemäß der vorliegenden Erfindung, wie obenstehend beschrieben, verwendet einen Kraftsteuerbetrieb, basierend auf einer Kombination eines Geschwindigkeitssteuermodus und eines Stromsteuermodus, um einen Armabschnitt anzutreiben. Wenn der Armabschnitt mit einem Gegenstand in Kontakt kommt, wird dies erfaßt und eine Position des Armabschnitts zu dieser Zeit wird in einen Berechnungsabschnitt aus einem Positionssensor eingelesen. Positionswerte für eine Vielzahl von Positionen werden auf diesem Weg eingelesen, wodurch die Position und Höhe des Gegenstand erhalten werden kann. So ist der Roboter in sich in der Lage, die Position und die Höhe eines Gegenstandes zu erfassen in zwei Dimensionen oder drei Dimensionen, ohne die Notwendigkeit der Verwendung einer optischen Erkennungsvorrichtung oder Ultraschallwellen-Erfassungsvorrichtung etc. Die vorliegende Erfindung ist daher ausgesprochen praktikabel und wertvoll.
  • Liste der Bezugszeichen in den Zeichnungen
  • 13 . . . Motor
  • 14 . . . Steuerabschnitt
  • 15 . . . Positionssensor
  • 16 . . . Positionszähleinrichtung
  • 18 . . . Geschwindigkeitssensor
  • 20 . . . Wechselabschnitt
  • 24 . . . Berechnungsabschnitt

Claims (5)

1. Industrieller Roboter mit einer Armvorrichtung (1, 2, 3, 4, 5, 6) zum Erzeugen einer Bewegung eines Betätigungsglieds (7) in einer Vielzahl von orthogonalen Richtungen,
einer Antriebseinrichtung (8, 9, 10) zum Antreiben der Armvorrichtung (1, 2 ,3, 4, 5, 6) zur Bewegung des Betätigungsglieds in die jeweiligen der Richtungen,
einer Positionserfassungseinrichtung (12, 13, 16) zum Erfassen von Beträgen der Versetzung des Betätigungsglieds (7) und
einer Steuereinrichtung (14) zum Steuern der Antriebseinrichtung (8, 9, 10), um das Betätigungsglied (7) zu bewegen,
wobei die Steuereinrichtung (14) eine zum wahlweisen Ausführen eines Positionsrückkopplungssteuervorgangs und eines kombinierten Kraft/Geschwindigkeits-Steuervorgangs betätigbare Wechseleinrichtung (20) zum Steuern der Bewegung des Betätigungsglieds (7) aufweist,
während, während des Positionsrückkopplungssteuervorgangs das Betätigungsglied (7) zu einer vorbestimmten Position entsprechend eines von der Steuereinrichtung (14) erzeugten Positionssteuersignals (P) angetrieben ist, und
während, während des kombinierten Kraft/Geschwindigkeits- Steuervorgangs das Betätigungsglied (7) aus der vorbestimmten Position in eine feststehende Richtung angetrieben ist, bis die Steuereinrichtung (14) ein aus dem Kontakt mit einem Werkstück resultierendes Aufhören der Bewegung des Betätigungsglieds erkennt, wobei das Aufhören der Bewegung durch die Steuereinrichtung (14) als ein Aufhören einer Veränderung in einem Ausgangssignal aus der Positionerfassungseinrichtung (12, 13, 16) erkannt ist, mit einer vorbestimmten Höhe an der Antriebseinrichtung (8, 9, 10) zugeführten Antriebsstroms (If), dem Aufhören der Bewegung folgend, wobei die Stromhöhe (If) durch ein Kraftsteuersignal (L) ermittelt ist, und
wobei die Antriebseinrichtung (8, 9, 10) aufweist
eine Vielzahl an Antriebsabschnitten zum Antreiben des Betätigungsglieds (7) in die jeweiligen der orthogonalen Richtungen, und
weiterhin eine Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (18) zum Erfassen einer Geschwindigkeit des Betätigungsglieds (7) und eine Stromerfassungseinrichtung zum Erfassen von Höhen eines an die Antriebseinrichtung (8, 9, 10) angelegten Antriebsstroms,
während, während des Positionsrückkopplungssteuervorgangs die Steuereinrichtung (14) für jeden der Antriebsabschnitte eine Positionssteuerschleife zum Steuern eines an jeden der Antriebsabschnitte in Übereinstimmung mit einem Fehler zwischen einem Positionsbefehlssignal (P) und einem Ausgangssignal aus der Positionserfassungseinrichtung (12, 13, 16) angelegten Antriebsstroms einrichtet und
einer Geschwindigkeitsrückkopplungssteuerschleife zum Steuern der Antriebsleistung unter Verwendung eines Ausgangssignals aus der Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (18) als ein Rückkopplungssignal, und
während, während des kombinierten Kraft/Geschwindigkeits- Steuervorgangs die Steuereinrichtung (14) für einen der gerade zur Betätigung ausgewählten Antriebsabschnitte eine Kraftsteuerschleife einrichtet zum Steuern eines an den Antriebsabschnitt angelegten Antriebsstroms in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen einem Kraftbefehlssignal (L) und einem Ausgangssignal aus der Geschwindigkeitserfassungseinrichtung (18) und eine Stromrückkopplungssteuerschleife zum Steuern des Antriebsstroms einrichtet unter Verwendung eines Ausgangssignals aus der Stromerfassungseinrichtung als ein Rückkopplungssignal.
2. Industrieller Roboter nach Anspruch 1, wobei die Positionserfassungseinrichtung (12, 13, 16) wenigstens eine mit der Antriebseinrichtung (8, 9, 10) gekoppelte Positionskodiereinrichtung (16) aufweist und wobei das Erkennen des Anhaltens des Betätigungsglieds durch Erkennen eines Aufhörens einer Veränderung an durch eine Positionszähleinrichtung, die zum Empfangen eines von der Kodiereinrichtung (16) erzeugten Ausgangssignals gekoppelt ist, erzeugter Zählwerte.
3. Industrieller Roboter nach Anspruch 2, wobei ein durch die Zähleinrichtung erhaltener Zählwert bei dem Anhalten des Betätigungsglieds (7) mit Referenzpositionsdaten verglichen ist, um dadurch die Position eines Flächenbereichs des Werkstücks relativ zu einer Referenzposition zu erhalten.
4. Industrieller Roboter nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl der Richtungen orthogonale X, Y und Z Richtungen sind und wobei die Armvorrichtung (2) eine von vier wechselweise angelenkten Armen, bestehend aus einem ersten und einem dritten Arm (1, 3), die wechselweise parallel angeordnet sind und einem zweiten und einem vierten (2, 4) Arm, die wechselweise parallel angeordnet sind, gebildete Pantographenvorrichtung aufweist und bei dem ein an einem Ende des ersten Armes (1) vorgesehenes erstes Gelenk (5) und ein an einem Ende des vierten Armes vorgesehenes zweites Gelenk (6) und das Ende eines freien Endes (7) des zweiten Armes (2) jeweils entlang einer gemeinsamen geraden Linie ausgerichtet sind mit einem Abschnitt des freien Endes das Betätigungsglied (7) bildend.
5. Industrieller Roboter nach Anspruch 4, wobei die Antriebseinrichtung (8, 9, 10) einen ersten Linearmotor zur Bewegung des ersten Gelenkes (5) in die Z Richtung gekuppelten, einen zweiten Linearmotor (9) zur Bewegung des ersten Gelenkes (5) in die Y Richtung gekuppelten und einen dritten Linearmotor (10) zur Bewegung des zweiten Gelenkes (6) in die X Richtung gekuppelten aufweist.
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