專利名稱：用于自動處理和/或機械加工工件的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工件的自動機械加工和/或處理的系統(tǒng)和 方法，其中，具體地為機器人和/或工業(yè)可應(yīng)用機器人的至少一個操
作設(shè)備可被用于對至少一個工件自動執(zhí)行可指定的機械加工和/或處 理過程。
背景技術(shù)：
機器人作為工業(yè)生產(chǎn)的一部分執(zhí)行越來越多的任務(wù)和功能。在 本文中，機器人更多地用于將組件定位和/或裝配到預(yù)定位置，也就 是說用于裝配的目的，以及更多地用于利用將裝配有相關(guān)機械加工工 具(例如，焊頭、涂漆噴嘴、或者激光切割設(shè)備)的適當機器人工具 對工件進行機械加工(例如，涂漆、磨削、激光切割、磨光、鉆孔、 銑削等)的目的。在這種情況下，機器人利用設(shè)置的軸來執(zhí)行預(yù)先編 程的移動。為了實現(xiàn)至少均勻的機械加工質(zhì)量(特別是對于表面機械 加工)，需要穩(wěn)定和/或檢查在將加工工件與機械加工所使用的工具 之間的接觸壓力。為此，工業(yè)傳統(tǒng)上包括不同系統(tǒng)的使用。例如，當 磨削工件時，壓縮空氣可被用于將來自磨削工具的預(yù)定接觸壓力施加 到將磨削的工件，以確保在機械加工或生產(chǎn)過程中工件和工具之間的 連續(xù)接觸，并避免失去接觸從而破壞磨削質(zhì)量或使磨削質(zhì)量下降。其 他系統(tǒng)包括例如機械懸架、借助橡膠塊的懸架、具有基本相當?shù)牟僮?模式和/或相似的操作原則的電磁懸架。缺點在于沒有必須規(guī)定日期 以允許已知系統(tǒng)和/或方法來調(diào)整和/或調(diào)節(jié)施加的接觸壓力，使其具 有足夠的精度和/或速度，特別是當使用壓縮空氣時，這意味著在機 械加工過程期間其不需要規(guī)定日期來將可預(yù)先確定或可預(yù)先設(shè)置的 機械加工力或接觸力調(diào)整到恒定值。
具體地，在壓縮空氣的情況下，這可以至少部分成比例地歸因于其可壓縮性，因此這意味著不能確保氣流在體積和速度上是恒定 的。通過己知系統(tǒng)作為在工藝處理中的物理定律的結(jié)果來進行進一步 限定。因此，當使用壓縮空氣時，通過壓力提供裝置(主系統(tǒng)和壓縮 機)的性能來限定可實現(xiàn)的接觸壓力。當使用電氣系統(tǒng)時，例如當時 用電磁鐵時，需要相對較大的電流和/或電壓，以克服存在的電阻并 生成需要的場強。其他工藝組件的電磁兼容也作為本文中的一部分。 此外，還通過使用的工具和將機械加工的工件的物理形狀、設(shè)計、和 特殊材料特征來限制可施加的接觸壓力，例如，可以在工件從厚壁到 薄壁區(qū)域的轉(zhuǎn)換中和/或當使用具有不同特殊特性(例如，表面硬度) 的不同材料時，局部產(chǎn)生實質(zhì)的不同。利用因此相當復(fù)雜的工藝結(jié)構(gòu)， 也可以嚴格地限制處理設(shè)備的設(shè)計依據(jù)的靈活性，并且起限制作用的 補償機構(gòu)可以對工具產(chǎn)生運動限制。這可以在不能對組件中的變化尺 寸精度進行補償?shù)淖詣酉到y(tǒng)中依次生成。例如，當發(fā)生工具磨損時， 還將需要對施加的接觸壓力的進一步校正或調(diào)整。使用已知的系統(tǒng)和 方法也不能適當?shù)匾?guī)定這種自動調(diào)整的日期，這意味著通?；旧峡?以僅手動地執(zhí)行基本的機械加工工藝，這在給出唯 一 項目的自然特性 的機械加工副產(chǎn)品和每個機械加工組件中產(chǎn)生自然特性的偏差和/或 不同。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明基于描述在工件的自動機械加工期間，特別在工 件的表面機械加工期間，特別還在改變的環(huán)境條件下，實現(xiàn)可再生產(chǎn) 禾口 /或均勻的機械加工質(zhì)量的改進方法的目的。
該目的通過具有在權(quán)利要求1中描述的特征的用于自動機械加 工和/或處理工件的系統(tǒng)來實現(xiàn)。在其他權(quán)利要求和下列描述中描述 了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的有利實施例和發(fā)展以及用于機械加工和/或處 理工件的適當方法。
用于工件的自動機械加工和/或處理的本發(fā)明的系統(tǒng)具有至少 一個操作設(shè)備(具體地，為機器人和/或工業(yè)可應(yīng)用機器人)，該操 作設(shè)備具有用于記錄至少一個受控變量的至少一個測量裝置，其中，設(shè)置至少一個調(diào)整裝置，其與至少一個測量裝置相結(jié)合并關(guān)注至少一 個使各個機械加工和/或處理過程最優(yōu)化的受控變量。
在該系統(tǒng)的一個有利實施例中，通過受控變量依據(jù)的校正的指 定運動序列，從而通過校正操作設(shè)備的軌跡和/或位置來最優(yōu)化各個 機械加工和/或處理過程。
該系統(tǒng)的一個改進提供至少一個保持設(shè)備，布置在操作裝置的 末端，用于保持至少一個工具或者至少一個工件。
具體地，可以在這種情況下使用的至少一個工具是磨削和/或 磨光和/或銑削和/或去毛刺工具。
具體地，可以在這種情況下使用的至少一個工件是將被磨光和 /或?qū)⒈荒ハ骱?或?qū)⒈蝗ッ痰耐鈿ぴ?，例如，相機外殼部件。 例如，該外殼元件可由鎂、鋁、或其組合構(gòu)成。
在本發(fā)明的有一個實施例中，提供至少一個測量裝置，用于確 定力和/或力矩，和/或用于確定力和/或力矩差，其中，被考慮和 /或利用的受控變量是作用在使用的工具和各個工件之間的至少一 個可預(yù)先確定方向上的力和/或力矩。
在一個系統(tǒng)的改進中，提供至少一個控制裝置，用于操作設(shè)備 的位置和/或運動控制，該裝置與至少一個調(diào)整裝置相結(jié)合，以向控 制裝置發(fā)送控制校正值，具體地，為與各個執(zhí)行的位置和/或軌跡最 優(yōu)化相對應(yīng)的用于實現(xiàn)描述的運動序列和/或軌跡圖形的運動和/ 或位置校正值。
該系統(tǒng)還可以提供前述測量裝置，其將能夠完全高質(zhì)量地記錄 在至少一個可自由指定的方向，和/或沿在工具和工件之間的至少一 個軸上生成或者作用到該方向和/或該軸上的力和/或力矩，和/或 該系統(tǒng)提供可以經(jīng)由用于通信和數(shù)據(jù)交換的至少--個可提供接口傳 輸?shù)秸{(diào)整組件的記錄測量值。
在該系統(tǒng)的另一實施例中，能夠有利地提供力和/或力矩或者 力和/或力矩的偏差，其沿至少一個軸和/或在關(guān)于至少一個預(yù)定值 和/或經(jīng)由至少一個可提供接口，具體地，通過諸如USB、以太網(wǎng)、
RS-232、火線、SCSI、或者其他局域網(wǎng)的有線方式，或者通過諸如藍牙、紅外線、無線電鏈路、或者用于通信和數(shù)據(jù)交換的另一無線局域 網(wǎng)的無線方式傳輸?shù)秸{(diào)整裝置的將被記錄的至少一個可指定方向上 生成。
有利地，還可以提供在靜止和/或運動參考系或者坐標系中可自 由指定的至少一個方向，其即使當存在多重機械加工工藝和/或嵌入 參數(shù)為變量時，也允許最優(yōu)化的軌跡校正，從而，使用于機械加工各 個工件的各個工具的使用最優(yōu)化。
在該系統(tǒng)的一個有利實施例中，調(diào)整裝置解釋和處理各受控變 量的傳輸測量值，和/或從而確定操作設(shè)備的各個運動或軌跡校正和/ 或?qū)?yīng)軌跡校正值，和/或?qū)崿F(xiàn)適當?shù)能壽E和/或位置最優(yōu)化。
具體地，至少一個調(diào)整裝置與控制裝置和至少一個測量裝置相 結(jié)合，使得作用在至少一個可預(yù)定方向上的力和/或作用在至少一個 方向上的力矩被調(diào)整到和/或保持到至少一個預(yù)定參考值不變。
在該系統(tǒng)的一個改進中，調(diào)整裝置被用于基于一個或多個可指 定參數(shù)(例如，工具或工件的當前位置、所使用工具的類型、各個機 械加工或處理過程的類型)從可預(yù)定的參考值組中選擇各個合適的參 考值，該可預(yù)定的參考值組被具體地存儲在數(shù)據(jù)存儲器中以使其可被 調(diào)用。
因此，可以提供具有包括存儲的參考值的數(shù)據(jù)存儲器的調(diào)整裝置。
在該系統(tǒng)的一個有利改進中，通過與調(diào)整裝置相結(jié)合的測量裝 置來循環(huán)或連續(xù)地實現(xiàn)測量值記錄和/或處理，在這種情況下，還可 以循環(huán)或連續(xù)地實現(xiàn)合成軌跡和/或位置校正，或者軌跡和/或位置最 優(yōu)化。
優(yōu)選地，至少一個處理設(shè)備呈單軸或者多軸形式，具體地，為 六軸形式，這意味著存在六個可能的旋轉(zhuǎn)自由度。
在該系統(tǒng)的一個有利改進中，至少一個調(diào)整裝置被集成到控制 裝置中，并作為其一部分。
在另一實施例中，調(diào)整裝置為模塊設(shè)計和/或可以被集成到控制 裝置中。
13特別地，控制裝置和/或調(diào)整裝置和/或測量裝置具有用于有線 和/或無線通信和/或用于數(shù)據(jù)交換的至少一個各自接口。
作為實例，可以存在諸如PCI總線、SCSI、 USB、火線或其他 RS-232的，禾P/或特別覆蓋網(wǎng)絡(luò)的用于進程間通信(IPC)的數(shù)據(jù)接 口的在物理系統(tǒng)之間硬件接口，例如，遠程過程調(diào)用、DCOM、 RMI或 D0RBA、或者其他ODBC和JDBC。諸如TCP、 HTT等的已知網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也 可以作為IPC接口被了解。
有利地，還可以使用普通工業(yè)和/或現(xiàn)場總線系統(tǒng)及其用于數(shù)據(jù) 交換和/或數(shù)據(jù)通信的接口。這還包括例如CAN總線、過程現(xiàn)場總線 (Profibus)、現(xiàn)場總線、MOST總線、LIN總線、EIB、 KNX或者其 他車載網(wǎng)絡(luò)標準(FlexRay)。
在另一實施例中，測試布置包括基于下述原理/類型之一的至少 一個力和/或力矩傳感器
-壓電傳感器；在壓電傳感器中，壓力(即，每個區(qū)域上的力) 被用于利用在晶體中隔離的電荷在晶體中產(chǎn)生電壓(壓電效 應(yīng))。在這種情況下，在預(yù)定范圍內(nèi)的電壓改變與力的改變 成比例。該效應(yīng)還以相反的方式工作，從而將電壓施加到壓 電傳感器使壓電傳感器失真。此外，壓電傳感器存在幾個優(yōu) 點，例如，它們在達到高溫時不靈敏，不需要外部電源，并 且它們的效率相對較高。 -力傳感器；當使用力傳感器時，力的作用導(dǎo)致彈簧元件彈性 形變，該力需要在預(yù)定方向上施加。通過擴展測試帶將由力 的作用導(dǎo)致的彈簧主體(通常是金屬的)的形變轉(zhuǎn)換為電壓。 然后，例如將適當?shù)目商峁y試放大器用于保存(register) 由力的作用以及此后的擴展改變而生成的電壓，禾口 /或可以 基于彈簧主體的彈性特性將該電壓以及此后的擴展改變轉(zhuǎn) 換為力的測試值。 -差動壓力計；其測試兩個絕對壓力之差，這被理解為差動壓 力。差動壓力傳感器可以具有通過隔板彼此密封地隔離的兩 個測量室。然后，在隔板中的可測量形變?yōu)椴顒訅毫Υ笮〉?br> 14測量值。室可以被液體填充，具體地其還可以具有膠狀物的 適當粘稠度。
在一個有利的實施例中，用于確定力和/或力矩或者用于確定力 和/或力矩差的至少一個測量裝置被布置在操作設(shè)備的至少一個旋轉(zhuǎn) 軸或者多個旋轉(zhuǎn)軸上。
該系統(tǒng)還可以提供至少一個測量裝置，其以操作設(shè)備的運動部 分的形式呈現(xiàn)。
在該系統(tǒng)的一個改進中，操作設(shè)備呈具有至少一個旋轉(zhuǎn)軸(具 體地，具有六個旋轉(zhuǎn)軸)的機器人的形式，具體地，呈工業(yè)可用機器 人的形式。
在該系統(tǒng)的一個改進中，操作設(shè)備沿預(yù)定軌跡相對于工件移動 各個工具。
可選地，還可以設(shè)置操作設(shè)備，以沿預(yù)定軌跡相對于工具移動 各個工件。
此外，可以提供測量裝置，以允許將確定在操作設(shè)備的一個或 多個軸(具體地，為六個軸)禾口/或包括多個軸的組合中的力和/或力 矩或者將確定的力和/或力矩差。
在該系統(tǒng)的一個改進中，保持設(shè)備具有磨削和l/或磨光機構(gòu)和/ 或銑削和/或去毛刺工具。
有利地，可以提供工件的復(fù)雜成形和/或材料轉(zhuǎn)變和/或不同材 料，該工件也將被考慮和/或可以被考慮和/或可以在調(diào)整裝置中實 現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個有利實施例中，提供其他測量裝置，來記錄例 如工具、工件和/或操作設(shè)備的其他物理變量。
特別地，可以提供調(diào)整裝置，來直接和/或間接地影響過程變量。 在該系統(tǒng)的另一形式中，諸如力傳感器、壓力傳感器、測遠儀、 運動傳感器、速度傳感器、位置傳感器、電導(dǎo)儀、光敏元件和傳感元 件的多種測量裝置的不同形狀、功能和設(shè)計(特別是針對溫度和/或 濕度的)彼此相互作用或者獨立地使用，以記錄測量值和/或形成測 量信號。在一個有利地實施例中，通過適當?shù)膮?shù)選擇，調(diào)整裝置還考 慮到支持各個測量過程的附加裝置的使用，例如用于磨削和/或磨光 的不同磨削冷卻劑的使用，用于磨削和/或磨光和/或噴砂的不同顆 粒的使用，其中，作為實例，這種附加裝置具有與其相關(guān)的至少一個 適當過程參數(shù)，例如，對于受控變量的特定參數(shù)值，具體地例如，為 在磨床與工件之間的接觸力，以及機械加工速度或者操作設(shè)備的速 度。
在該系統(tǒng)的一個改進中，來自測量裝置的記錄測量值被用于操 作設(shè)備的絕對或相對校正。
有利地，該系統(tǒng)還可以提供一個或多個測量步驟，包括可能的 不同工具和/或環(huán)境條件或者參數(shù)，可以有利地提供工具和/或參數(shù)和 /或?qū)⒆詣訄?zhí)行的特別參數(shù)參考值調(diào)整的改變。
此外，可以有利地提供各個機械加工或處理工具的不同定向，
例如，磨床對于各個工件的必要傾斜應(yīng)用，其在工件表面的法向與磨
床的旋轉(zhuǎn)軸之間形成一個角度，該定向可以考慮測量裝置和/或調(diào)整
裝置的操作方式和/或?qū)ζ錄]有影響。
在該系統(tǒng)的一個有利實施例中，測量裝置和/或調(diào)整裝置的操作 方式與工具和工件之間的相對運動和/或相對速度無關(guān)。
有利地，測量裝置和/或調(diào)整裝置的使用以及最優(yōu)化過程沒有對 操作設(shè)備和/或供電線的工作狀態(tài)和靈活性產(chǎn)生不利的影響。
通過考慮可測量的受控變量，從而特別在表面機械加工期間， 即使利用改變的環(huán)境參數(shù)(例如，不同磨削冷卻劑)以及在不同磨削 和/或磨光操作期間的不同接觸力，上述系統(tǒng)也將實現(xiàn)可再生產(chǎn)和/ 或均勻的機械加工質(zhì)量。
還通過一種用于工件的自動機械加工和/或處理的適當方法來 實現(xiàn)描述的目的，其中，操作設(shè)備的至少一個測量裝置被用于記錄至 少一個受控變量，并且至少一個調(diào)整裝置被用于通過考慮至少一個受 控變量來使各個機械加工和/或處理過程最優(yōu)化。
在該方法的一個實施例中，通過獲得確定的受控變量作為校正 指定的(特別是編程的)運動序列以及校正操作設(shè)備的軌跡和/或位置的基礎(chǔ)，來使各個機械加工和/或處理過程最優(yōu)化。
具體地，在本文中應(yīng)用的機械加工和/或處理過程為磨削和/或 磨光和/或銑削和/或去毛刺過程，以此為基礎(chǔ)還可以使用適當?shù)墓?具，具體地為磨削機構(gòu)、磨光機構(gòu)、銑床和/或去毛刺機。
在該方法的一個改進中，至少一個測量裝置被用于確定力和/或
力矩，禾n/或確定力和/或力矩差，其中，考慮的受控變量是作用在使
用的各個工具和各個工件之間的至少一個可預(yù)定的方向。
有利地，還可以提供在靜止和/或移動參考系或坐標系中可自由
指定的至少一個方向，其即使當存在多重不同種類的機械加工工藝和
/或嵌入條件或參數(shù)為變量時，也允許最優(yōu)化的軌跡校正，從而，使
用于機械加工各個工件的各個工具的使用最優(yōu)化。
在該系統(tǒng)的另一實施例中，記錄的受控變量測量值被用于確定
適當?shù)目刂菩Ｕ?具體地，為運動和/或位置校正值)，并將其傳
輸?shù)讲僮髟O(shè)備的控制裝置，以執(zhí)行對適當位置和/或軌跡最優(yōu)化的實現(xiàn)。
該系統(tǒng)還可以提供前述測量裝置，其將能夠完全高質(zhì)量地記錄 在至少一個可自由指定的方向，和/或沿在工具和工件之間的至少--個軸上生成或者作用到該方向和/或該軸上的力和/或力矩，和/或 以將記錄測量值經(jīng)由用于通信和數(shù)據(jù)交換的至少一個可提供接口傳 輸?shù)秸{(diào)整組件。
在該系統(tǒng)的另一實施例中，能夠有利地提供力和/或力矩或者 力和/或力矩的偏差，其沿至少一個軸和/或在關(guān)于至少 一個預(yù)定參 考值和/或經(jīng)由至少一個可指定接口，具體地，通過諸如USB、以太 網(wǎng)、RS-232、火線、SCSI、或者其他局域網(wǎng)的有線方式，或者通過諸 如藍牙、紅外線、無線電鏈路、或者用于通信和數(shù)據(jù)交換的另一 WLAN 的無線方式傳輸?shù)秸{(diào)整裝置的將被記錄的至少一個可指定方向上生 成。
在該方法的一個有利實施例中，至少一個調(diào)整裝置被用于解釋 和處理各受控變量的傳輸測量值，禾卩/或從而確定操作設(shè)備的各個運 動或軌跡校正和/或?qū)?yīng)軌跡校正值，禾卩/或?qū)崿F(xiàn)適當?shù)能壽E和/或位
17置最優(yōu)化。
特別地，作用在至少一個可預(yù)定方向上的力和/或至少一個方向 上的力矩被調(diào)整到和/或保持到至少一個預(yù)定參考值不變。
在該方法的另一實施例中，基于從可預(yù)定的參考值組中選擇各 個適當參考值來獲得一個或多個可指定的參數(shù)(例如，工具或工件的 當前位置、所使用工具的類型、各個機械加工或處理過程的類型)， 該參考值組被具體地存儲在數(shù)據(jù)存儲器中以使其可被調(diào)用。
在該方法的一個有利改進中，測量值記錄和/或處理被循環(huán)或連 續(xù)地執(zhí)行，在這種情況下，合成軌跡和/或位置校正，或者軌跡和/ 或位置最優(yōu)化也可以被循環(huán)或連續(xù)地執(zhí)行。
有利地，該方法可以具體地提供六個可能的旋轉(zhuǎn)自由度的將考 慮的操作設(shè)備。
在該方法的一個有利改進中，通信和/或數(shù)據(jù)交換(具體地，當 記錄測量值和/或位置和/或軌跡校正值被傳輸時)其中的每一個都可 以通過有線或無線的方式使用適當?shù)慕涌趤韺崿F(xiàn)。
作為實例，可以存在諸如pci總線、scsi、 usb、火線或其他 RS-232的，禾P/或特別覆蓋網(wǎng)絡(luò)的用于進程間通信(IPC)的數(shù)據(jù)接 口的在物理系統(tǒng)之間硬件接口，例如，遠程過程調(diào)用、DC0M、 RMI或 D0RBA、或者其他0DBC和jdbc。諸如tcp、 HTT等的己知網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也
可以作為ipc接口被了解。
有利地，普通工業(yè)和/或現(xiàn)場總線系統(tǒng)及其接口也可以用于數(shù)據(jù) 交換和/或數(shù)據(jù)通信。作為實例，這還包括例如CAN總線、過程現(xiàn)場 總線(Profibus)、現(xiàn)場總線、MOST總線、LIN總線、EIB、 KNX或 者其他車載網(wǎng)絡(luò)標準(FlexRay)。
在另一實施例中，該方法涉及至少一個壓電傳感器和/或一個力 傳感器和/或一個作為力和/或力矩感應(yīng)器的差動壓力計。
該方法還提供至少一個操作裝置，用于沿預(yù)定(具體地，為編 成)的軌跡相對于工件移動各個操作或機械加工的工具；可選地，沿 預(yù)定(具體地，為編成)的軌跡相對于工具移動各個工件。
在一個變更實施例中，測量裝置用于確定在一個或多個軸(具
18體地，為六個軸)中上的力和/或力矩或者用于確定力和/或力矩差， 和/或包括多個軸的操作設(shè)備的合力。
有利地可以提供工件的復(fù)雜成形和/或材料轉(zhuǎn)換和/或不同材 料，該工件也可以被考慮符合該方法。
還可以提供其他將被記錄的物理和/或工藝相關(guān)的變量，特別是 針對工具、工件和/或處理設(shè)備。
在一個變更實施例中，諸如力傳感器、壓力傳感器、測遠儀、 運動傳感器、速度傳感器、位置傳感器、電導(dǎo)儀、光敏元件和傳感元 件的多種不同形狀、功能和設(shè)計的測量裝置(特別是針對溫度和/或 濕度的)彼此相互作用或者獨立地使用，以記錄一個或多個受控變量 和各個測量值和/或合成測量信號。
在該方法的一個有利形式中，還考慮使用各個參數(shù)選擇，其中， 作為實例，為支持各個機械加工過程的每個附加裝置(例如，用于磨 削和/或磨光的不同磨削冷卻劑，用于磨削和/或磨光和/或噴砂的 不同顆粒)分配至少一個其他過程參數(shù)，例如，用于各個受控變量的 特定參考值，具體地例如，基于適當組合的特殊特征和/或特殊參數(shù) 的在磨床與工件之間的接觸力，以及機械加工速度或者操作設(shè)備的速 度。
在該方法的一個改進中，來自測量裝置中的記錄測量值還被用 于校正和處理設(shè)備。
有利地，該方法還可以涉及包括利用不同工具和/或在不同的環(huán) 境條件或參數(shù)下的一個或多個機械加工歩驟被執(zhí)行，有利地可以提供 工具和/或參數(shù)的改變和/或?qū)⒆詣訄?zhí)行的特定參數(shù)參考值調(diào)整。
還可以有利地提供各個機械加工或處理工具的不同定向，例如， 磨床對于各個工件的必要傾斜應(yīng)用，其在工件表面的法向與磨床的旋 轉(zhuǎn)軸之間形成一個角度，該定向可以考慮和/或不影響方法的順序或 者該方法的執(zhí)行。
在一個變更實施例中，在程序控制下使用至少一個可預(yù)定特征 來選擇軌跡最優(yōu)化的類型或者基本過程參數(shù)。
該方法的一個實施例還可以提供一個或多個可指定特征，例如，工具或工件的當前位置、所使用工具的類型、各個機械加工或處理過 程的類型，以該指定特征為基礎(chǔ)，從可預(yù)定的參考值組中選擇各個合 適的參考值，其被具體地存儲在數(shù)據(jù)存儲器中以使其可被調(diào)用。
還可以有利地提供將使用至少一個單軸或多軸處理裝置進行處 理或機械加工的至少一個工件。
在該方法的另一實施例中，至少一個測量信號或者力和/或力矩 的至少一個方向的測量值作為絕對值被輸出和/或發(fā)送。
該方法可以有利地提供基于測量信號或者記錄的測量值將以特 殊應(yīng)用的方式最優(yōu)化的操作設(shè)備在兩個任意可指定位置之間的運動 軌跡。
在該方法的其他形式中，測量或估計的結(jié)果和/或測量值的解釋 導(dǎo)致在運動序列或過程序列和/或基本程序的靈活改變。
還可以有利地提供一維或多維變量和/或測量值和/或?qū)⒋_定的 校正值。
有利地，該方法可以廣泛和/或完全獨立地用于某種類型和/或
形式和/或種類的各個工件和/或各個工具。
進 一 歩參照幾個附圖和示例性實施例示出本發(fā)明以及有利實施例。


圖1示出了用于工件的自動機械加工和/或處理的實例系統(tǒng)設(shè)計。
具體實施例方式
圖1示出了用于工件的自動機械加工和/或處理的實例系統(tǒng)設(shè)
計。提供的處理設(shè)備4多軸機器人或工業(yè)機器人，具體地，為六軸機 器人，其具有至少一個測量裝置8，該測量裝置8具有用于記錄至少 一個受控變量9的至少一個力傳感器。
機器人4的末端設(shè)置有用于保持至少一個工具6的保持設(shè)備12， 在此示出的實例中，為研磨機或研磨機構(gòu)。例如，保持設(shè)備12可以具有法蘭和/或抓爪和/或工具的更換盒(changing magazine)。
然而，具體地，還可以使用其它處理工具，具體地例如，磨光 和/或銑削和/或去毛刺工具和/或焊接機。
此外，設(shè)置有調(diào)整裝置IO，其與測量裝置8相結(jié)合，并考慮至 少一個受控變量9，以通過執(zhí)行和/或促使指定的運動序列的取決于 受控變量的校正來使各個機械加工和/或處理過程最優(yōu)化，從而進行 機器人4或者工具6相對于工件2的軌跡和/或位置校正。
工件2的一個實例是需要磨光的外殼元件(具體地，為相機外 殼部件)。該外殼元件可以由例如鎂或鋁或者塑膠，或者其組合組成。
用于確定力和/或力矩，禾B/或用于確定力和/或力矩差的測量裝 置記錄以至少一個可預(yù)定方向R作用在使用的工具和各個工件2之間 的軸承力和/或接觸力，作為受控變量9。
此外，具有顯示器16和輸入裝置18的控制裝置14被設(shè)置，用 于機器人4的位置和/或運動控制，并且其與調(diào)整裝置IO相結(jié)合，以 控制裝置14發(fā)送關(guān)于預(yù)定運動序列和/或軌跡輪廓的控制校正信號 (具體地，為運動和/或位置校正值)，其對應(yīng)用各個執(zhí)行的位置和/ 或軌跡最優(yōu)化，并且其通過該控制裝置自動地執(zhí)行。在這種情況下， 這些校正值被均分，使得在各個記錄受控變量測量值和可預(yù)訂參考值 之間的差被彌補，也就是說，各個受控變量被調(diào)整到可預(yù)定的參考值。
在這種情況下，能夠獲得參數(shù)，具體地獲得工具位置和/或工件 的各個材料特性和/或各個機械加工步驟和/或使用的附加物(例如， 各種磨削和/或磨光劑)，其還作為使用各種差積或者不同參考值的 基礎(chǔ)。
因此，還可以有利地執(zhí)行不同的機械加工步驟和/或階段。 基于在工具和工件之間軸承力的高水平自動化和調(diào)整，用于系
統(tǒng)和用于方法的相當高水平的機械加工和/或工藝質(zhì)量(具體地，磨
削和/或磨光質(zhì)量)被可再生產(chǎn)地提供和實現(xiàn)。
2權(quán)利要求
1.一種用于工件(2)的自動機械加工和/或處理的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有至少一個操作設(shè)備(4)，具體地為機器人或者工業(yè)機器人，所述至少一個操作設(shè)備具有用于記錄至少一個受控變量(9)的至少一個測量裝置(8)，其中，提供至少一個調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置與至少一個測量裝置(8)相結(jié)合，并考慮所述至少一個受控變量，用于使各個機械加工和/或處理過程最優(yōu)化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過校正指定的 運動序列并通過校正所述操縱設(shè)備(4)的所述軌跡和/或位置來使所 述各個機械加工和/或處理過程最優(yōu)化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操縱設(shè) 備(4)的末端被設(shè)置有用于保持至少一個工具(6)或者至少一個工 件(2)的保持設(shè)備(12)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置的至少一個 工具(6)為磨削和/或磨光和/或銑削和/或去毛刺工具。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置的至少 一個工件(2)為將被磨光和/或?qū)⒈荒ハ骱?或?qū)⒈蝗ッ痰耐鈿?元件，具體地，為相機外殼部件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所 述至少一個工件(2)由鎂、鋁、或其組合構(gòu)成。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，提供 至少一個測量裝置(8)，用于確定力和/或力矩，禾P/或用于確定力 和/或力矩差，其中，考慮和/或利用的所述受控變量(9)是作用在使用的所述工具(6)和所述各個工件(2)之間的至少一個可預(yù)先確定方向上的力和/或力矩，具體地，為軸承和/或接觸力。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，提供 至少一個控制裝置(14)，用于所述操縱設(shè)備(4)的位置和/或運動 控制，和/或與所述至少一個調(diào)整裝置(10)相結(jié)合，以向或者可以 向所述控制裝置(14)發(fā)送控制校正值，具體地，為與各個執(zhí)行的位 置和/或軌跡最優(yōu)化相對應(yīng)的運動和/或位置校正值，用于實現(xiàn)描述的 位置序列和/或軌跡圖形。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，提供 至少一個各個接口，用于在所述調(diào)整裝置(10)和/或所述測量裝置(8)和/或所述控制裝置(14)之間的有線或者無線通信和數(shù)據(jù)傳輸。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個測量裝置(8)完全高質(zhì)量地記錄在至少一個可ej由指定的方向，禾口/或沿在所述工具(6)和所述工件(2)之間的至少--個軸上 生成或作用的所述力和/或力矩。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，可 以相對于至少一個預(yù)定參考值來記錄沿至少一個軸和/或至少一個可 指定方向發(fā)生的力和/或力矩，禾口/或力和/或力矩差，禾口/或可以經(jīng)由 至少一個可提供接口將所述力和/或力矩，禾n/或力和/或力矩差傳輸 到所述調(diào)整裝置(10)，所述至少一個可提供接口為具體為USB、以 太網(wǎng)、RS-232、火線、SCSI、或者其他局域網(wǎng)的有線接口，或者具體 為藍牙、紅外線、無線電鏈路、或者用于通信和數(shù)據(jù)交換的另一無線 局域網(wǎng)的無線接口。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，在靜止和/或 運動參考系或者坐標系中可自由定義所述至少一個方向。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所 述調(diào)整裝置(10)解釋和處理所述各個受控變量(9)的所述記錄測量值，和/或從而確定所述處理設(shè)備(4)的各個運動或者軌跡校正和/或?qū)?yīng)的軌跡校正，禾Q/或?qū)崿F(xiàn)適當?shù)能壽E和/或位置最優(yōu)化。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述至少一個調(diào)整裝置(10)與所述控制裝置(14)以及所述至少一 個測量裝置(8)相結(jié)合，以使作用在至少一個可預(yù)定方向上的所述 力和/或作用在至少一個方向上的所述力矩被調(diào)整到和/或保持到至 少一個預(yù)定參考值不變。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述調(diào)整裝置(10)被用于基于一個或多個可指定參數(shù)從可預(yù)定的參 考值組中選擇各個合適的參考值，所述可預(yù)定的參考值組被具體地存 儲在數(shù)據(jù)存儲器中以使其可被調(diào)用，所述可指定參數(shù)具體為工具或工 件的當前位置、所使用工具的類型、各個機械加工或處理過程的類型。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述調(diào)整裝置具有數(shù)據(jù)存儲器，所述數(shù)據(jù)存儲器具有存儲的參考值。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，通 過與所述調(diào)整裝置(10)相結(jié)合的測量裝置來循環(huán)或連續(xù)實現(xiàn)所述測 量值記錄和/或處理，和/或循環(huán)或連續(xù)地實現(xiàn)合成軌跡和/或位置校 正，或者軌跡和/或位置最優(yōu)化。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，至 少一個處理設(shè)備(4)呈單軸或者多軸形式，具體地，為六軸形式。
19. 根據(jù)權(quán)利要求8至18中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于， 至少一個調(diào)整裝置(10)被集成在所述控制裝置(14)中。
20. 根據(jù)權(quán)利要求8至18中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述調(diào)整裝置(10)為模塊設(shè)計和/或可以被集成到控制裝置(14) 中。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所 述控制裝置(14)和/或調(diào)整裝置(10)和/或測量裝置(8)具有用 于有線和/或無線通信和/或用于數(shù)據(jù)交換的至少一個各自接口。
22. —種用于工件的自動機械加工和/或處理的方法，其中，操 作設(shè)備(4)的至少一個測量裝置(8)被用于記錄至少一個受控變量(9)，并且至少一個調(diào)整裝置(10)被用于通過考慮所述至少一個 受控變量來使各個機械加工和/或處理過程最優(yōu)化。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，基于校正指定 的，特別是編程的運動序列，并通過校正所述操作設(shè)備(4)的所述 軌跡和/或位置通過獲得所述確定的受控變量(9)來使所述各個機械 加工和/或處理過程最優(yōu)化。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的方法，其特征在于，應(yīng)用的 所述機械加工和/或處理過程為磨光和/或磨削和/或銑削和/或去毛 刺過程，并且以此為基礎(chǔ)還使用適當?shù)墓ぞ撸唧w地為磨削機構(gòu)、磨 光機構(gòu)、銑床和/或去毛刺機。
25. 根據(jù)權(quán)利要求22或24中任一項所述的方法，其特征在于， 至少一個測量裝置(8)用于確定力和/或力矩，禾卩/或用于確定力和/ 或力矩差，其中，關(guān)注的所述受控變量(9)是作用在使用的所述工 具(6)和所述各個工件(2)之間的至少一個可預(yù)先確定方向上的力 和/或力矩。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，在靜止和/或運動參考系或坐標系中可自由定義至少一個方向。
27. 根據(jù)權(quán)利要求22至26中任一項所述的方法，其特征在于， 所述記錄受控變量測量值用于確定適當?shù)目刂菩Ｕ?，具體地為運動 和/或位置校正值，以及用于將所述控制校正值傳輸?shù)剿霾僮髟O(shè)備(4)的控制裝置(14)，以實現(xiàn)執(zhí)行的適當位置和/或軌跡最優(yōu)化。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22至27中任一項所述的方法，其特征在于， 所述測量裝置(8)被用于完全高質(zhì)量地記錄在至少一個可自由指定 的方向，禾P/或沿在所述工具(6)和所述工件(2)之間的至少一個 軸上生成或作用的所述力和/或力矩。
29. 根據(jù)權(quán)利要求22至28中任一項所述的方法，其特征在于， 所述記錄受控變量測量值被傳輸?shù)剿稣{(diào)整裝置(10)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求22至29中任一項所述的方法，其特征在于， 相對于至少一個預(yù)定參考值記錄沿至少一個軸和/或在至少一個指定 方向上產(chǎn)生的所述力和/或力矩，或者力和/或力矩差；禾n/或?qū)⑺?力和/或力矩，或者力和/或力矩差通過具體為USB、以太網(wǎng)、RS-232、 火線、SCSI、或者其他局域網(wǎng)的有線形式，或者具體為藍牙、紅外線、 無線電鏈路、或者用于通信和數(shù)據(jù)交換另一無線局域網(wǎng)的無線形式傳 輸?shù)剿稣{(diào)整裝置(10)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述調(diào)整裝置 (10)用于解釋和處理所述各個受控變量(9)的所述傳輸測量值，和/或從而確定所述處理設(shè)備(4)的各個運動或者軌跡校正，和/或 對應(yīng)和/或適當?shù)能壽E校正，和/或?qū)崿F(xiàn)適當?shù)能壽E和/或位置最優(yōu)化。
32. 根據(jù)權(quán)利要求22至31中任一項所述的方法，其特征在于， 作用在至少一個可預(yù)定方向上的所述力和/或作用在至少一個方向上的所述力矩被調(diào)整到和/或保持到至少一個預(yù)定參考值不變。
33. 根據(jù)權(quán)利要求22至32中任一項所述的方法，其特征在于， 獲得參數(shù)，作為從可預(yù)定參考值組中選取各個適當參考值得基礎(chǔ)并以 其為基礎(chǔ)進行所述最優(yōu)化過程。
34. 根據(jù)權(quán)利要求22至33中任一項所述的方法，其特征在于， 所述測量值記錄和/或處理被循環(huán)或連續(xù)地或者間斷和/或基于參數(shù) 地執(zhí)行，在這種情況下，合成軌跡和/或位置校正或者軌跡和/或位置 最優(yōu)化也基于參數(shù)被循環(huán)或連續(xù)地執(zhí)行。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的方法，其特征在于，可使用 和/或利用的所述參數(shù)具體地為所述工具(6)的各個位置和/或所述 工件(2)的所述材料自然特性和/或所述各個機械加工過程和/或所 使用附加物的類型。
36. 根據(jù)權(quán)利要求22至35中任一項所述的方法，其特征在于， 考慮和/或利用六個可能旋轉(zhuǎn)自由度的所述操作設(shè)備(4)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求22至36中任一項所述的方法，其特征在于， 至少一個壓電傳感器和/或力傳感器和/或差動壓力計在至少一個測 試布置(8)中被用作力和l/或力矩傳感器。
38. 根據(jù)權(quán)利要求22至37中任一項所述的方法，其特征在于， 所述測試布置(8)被用于確定在一個或多個軸上的力和/或力矩或者 用于確定在一個或多個軸上的力和/或力矩差，或者包括多個軸的所 述操縱設(shè)備(4)的合力，所述多個軸具體地為六個軸。
39. 根據(jù)權(quán)利要求22至38中任一項所述的方法，其特征在于， 工件的復(fù)雜成形和/或材料轉(zhuǎn)換和/或不同材料也被考慮和/或利用和/或處理。
40. 根據(jù)權(quán)利要求22至39中任一項所述的方法，其特征在于， 記錄其他物理和/或處理相關(guān)的變量，特別是關(guān)于所述工具(6)、工 件(2)禾B/或處理設(shè)備的變量，例如，硬度和/或粗糙度。
41. 根據(jù)權(quán)利要求22至40中任一項所述的方法，其特征在于， 彼此相互作用或者獨立地使用多個不同形式、功能和/或設(shè)計的測試 布置(8)，具體地為力傳感器、壓力傳感器、測遠儀、運動傳感器、 速度傳感器、位置傳感器、電導(dǎo)儀、光敏元件和傳感元件，用于記錄 一個或多個受控變量(9)和各個測量值和/或合成測量信號。
42. 根據(jù)權(quán)利要求22至41中任一項所述的方法，其特征在于， 還考慮和/或利用在所述機械加工和/或處理過程中使用附加物。
43. 根據(jù)權(quán)利要求22至42中任一項所述的方法，其特征在于， 所述測量裝置還用于校準所述操縱設(shè)備(4)。
44. 根據(jù)權(quán)利要求22至43中任一項所述的方法，其特征在于， 包括利用不同工具和/或在不同環(huán)境條件或者參數(shù)情況下的一個或多 個機械加工步驟被執(zhí)行，可以有利地提供工具和l/或參數(shù)的改變和/' 或?qū)⒆詣訄?zhí)行的特定參數(shù)參考值調(diào)整。
45. 根據(jù)權(quán)利要求22至44中任一項所述的方法，其特征在于， 考慮所述各個機械加工或處理工具(6)的不同定向。
46. 根據(jù)權(quán)利要求22至45中任一項所述的方法，其特征在于， 在程序控制下使用至少一個可預(yù)定特征和/或至少一個其他參數(shù)來選 擇軌跡最優(yōu)化的類型，具體地為基本過程參數(shù)。
47. 根據(jù)權(quán)利要求22至46中任一項所述的方法，其特征在于， 獲得一個或多個可指定參數(shù)，具體地為所述工具(6)或所述工件(2) 的當前位置、所使用工具的類型、所述各個機械加工或處理過程的類 型，以所述指定參數(shù)為基礎(chǔ)，從可預(yù)定的參考值組中選擇各個合適的 參考值。
48. 根據(jù)權(quán)利要求22至47中任一項所述的方法，其特征在于， 基于所述測量信號和/或所述記錄的測量值將以特殊應(yīng)用的方式將操 作設(shè)備在兩個任意可指定位置之間的運動軌跡最優(yōu)化。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自動機械加工和/或處理工件(2)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括具有用于檢測至少一個控制變量(9)的至少一個測量裝置(8)的至少一個處理裝置(4)，具體地為機器人或者工業(yè)機器人。該系統(tǒng)裝配有與至少一個測量裝置(8)共同工作的至少一個控制單元(10)，并且通過考慮該至少一個變量來使各個機械加工和/或操作過程最優(yōu)化。
文檔編號B25J9/16GK101583468SQ200780039071
公開日2009年11月18日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月19日
發(fā)明者賴納·克拉平格, 馬丁·科爾梅爾 申請人:Abb股份有限公司