(57)【要約】ツール（１１）並びに/若しくは製品（１３）のような部材を交換並びに貯蔵するためのロボットセル（１）は、部材（１１，１２，１３）を、ピックアップしてロボットセル外からロボットセル内に、またこの逆に移動させるのに適したロボット（３）と、このロボットの周りに少なくとも部分的に設置され、ロボットを用いてロボットセル外からロボットセル内に、またこの逆に交換若しくは貯蔵されなければならない部材の移動を可能にするようにインターチェンジ・ステーションを有する壁部と、少なくとも２つの位置を有する、壁部内のマガジン部分（４）と、ロボットを制御するための制御ユニットとを備えている。このロボットセルは、第１のプロセッサと、このプロセッサに相互接続されたメモリとをさらに有している。部材がインターチェンジ・ステーション内に位置されたとき、プロセッサは、メモリからのデータに基づいて、ロボットセル内の適切な位置を選択する。
2008517788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツール（１１）並びに/若しくは製品（１３）のような独特の性質を有した、部材を交換並びに貯蔵するためのロボットセル（１）であって、
前記部材（１１，１２，１３）を、ピックアップしてロボットセル（１）外からロボットセル（１）内に、また、この逆に移動させるのに適したロボット（３）と、
このロボット（３）の周りに少なくとも部分的に設置されており、ロボットセル外からロボットセル内に、また、この逆に交換並びに貯蔵されなければならない前記部材（１１，１２，１３）の移動を前記ロボット（３）を使用して可能にするようにインターチェンジ・ステーション（５）を有する壁部と、
少なくとも２つの位置を有した、前記壁部内のマガジン部分（４）と、
前記ロボット（３）を制御するための制御ユニット（２４）とを具備し、
前記マガジン部分（４）内の少なくとも２つの位置は、各々が、独特の性質のための異なる値をそれぞれ有した前記部材（１１，１２，１３）を貯蔵するのに適し、また、このロボットセル（１）は、独特の性質を有した部材（１１，１２，１３）が、前記インターチェンジ・ステーション（５）内に位置されたときに、前記マガジン部分（４）内の適切な位置を選択するように設計されている、ロボットセル。
【請求項２】
このロボットセル（１）は、第１並びに第２のデータベース（２１，２２）を備えた、前記マガジン部分（４）内の適切な位置を選択するためのメモリと、
前記インターチェンジ・ステーション（５）内に位置された部材（１１，１２，１３）に対する適切な位置を、前記第１並びに第２のデータベース（２１，２２）からのデータに基づいて算出するための第１のプロセッサ（２３）とをさらに具備し、
前記第１のデータベース（２１）は、前記位置された部材（１１，１２，１３）の独特の性質に関するデータを含み、また、前記第２のデータベース（２２）は、前記マガジン部分（４）内の位置が占有されているかどうか、並びに、独特の性質のための特定の値を有した部材の貯蔵における、位置１つ当りの適合性に関するデータを含んでいる、請求項１のロボットセル。
【請求項３】
前記位置された部材（１１，１２，１３）の独特の性質を測定するための測定デバイスをさらに具備している請求項１又は２のロボットセル（１）。
【請求項４】
前記測定デバイスは、前記位置された部材（１１，１２，１３）の高さを測定するための高さ測定デバイス（１６）を有している請求項３のロボットセル。
【請求項５】
前記高さ測定デバイス（１６）は、
互いに上方で位置され、ほぼ水平のレーザビーム（１７）を各々が射出する複数のレーザと、
各々が、１つのレーザに対応し、射出された関連の前記レーザビーム（１７）を受ける複数のセンサと、
これら複数のセンサからの信号に基づいて、前記位置された部材（１１，１２，１３）の高さを決定するように、これら複数のセンサに接続された第２のプロセッサとを有している請求項４のロボットセル。
【請求項６】
前記部材（１１，１２，１３）には、データキャリアが設けられ、このデータキャリアを読み取るためのリーダ（２０）をさらに具備している前記全ての請求項のいずれか１のロボットセル（１）。
【請求項７】
前記リーダ（２０）は、前記ロボット（３）に設置されている請求項６のロボットセル。
【請求項８】
前記部材（１１，１２，１３）は、貯蔵ユニット（１０）に位置されている前記全ての請求項のいずれか１のロボットセル。
【請求項９】
前記貯蔵ユニット（１０）を移動させることなく、前記部材（１１，１２，１３）を交換するための部材チェンジャ（６）をさらに具備している請求項８のロボットセル（１）。
【請求項１０】
クリーニングデバイス（１８）をさらに具備している前記全ての請求項のいずれか１のロボットセル（１）。
【請求項１１】
１つ以上の産業マシンと、前記全ての請求項のいずれか１のロボットセル（１）との組み合わせ。
【請求項１２】
前記１つ以上の産業マシンは、ＣＮＣ処理マシン（２）である請求項１１の組み合わせ。
【請求項１３】
独特の性質を有した部材（１１，１２，１３）を、交換並びにロボットセル（１）内に貯蔵するための方法であって、
このロボットセルは、ロボット（３）を有し、このロボットの少なくとも一部の周りには、壁が設置され、この壁には、インターチェンジ・ステーション（５）が設けられ、この壁は、内側に、少なくとも２つの位置を有したマガジン部分（４）を備え、このマガジン部分（４）内の少なくとも２つの位置は、各々が、独特の性質のための異なる値をそれぞれ有した前記部材（１１，１２，１３）を貯蔵するのに適しており、
このロボットセル（１）の前記インターチェンジ・ステーション（５）内に前記部材（１１，１２，１３）を位置させることと、
前記部材（１１，１２，１３）の独特の性質を検出することと、
検出された前記独特の性質を第１のデータベース（２１）にストアすることと、
第１のデータベース（２１）にストアされた前記検出された独特の性質と、前記マガジン部分（４）内の位置が占有されているかどうかに関するデータと、前記第２のデータベース（２２）にストアされた、独特の性質のための特定の値を有した前記部材の貯蔵における、位置１つ当りの適合性とに基づいて、前記部材（１１，１２，１３）に対する適切な位置を、プロセッサ（２３）の助けにより選択することと、
前記プロセッサ（２３）の助けにより決定された、前記マガジン部分（４）内の位置に前記部材（１１，１２，１３）を配置することと、
前記部材（１１，１２，１３）が配置された位置と、この配置によってもたらされた、独特の性質の特定の値を有した部材を貯蔵するための位置１つ当りの適合性の変更とを前記第２のデータベース（２２）にストアすることとを具備する方法。
【請求項１４】
前記部材（１１，１２，１３）には、データキャリアが設けられており、リーダ（２０）の助けによってこのデータキャリアを読み取ることにより、検出が果たされる請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記検出は、高さ測定デバイス（１６）の助けにより、前記部材（１１，１２，１３）の高さを測定することにより果たされる請求項１３の方法。
【請求項１６】
２つ以上の位置が等しく適切である場合、前記プロセッサは、最下の位置を選択する請求項１３ないし１５のいずれか１の方法。
【請求項１７】
前記部材（１１，１２，１３）は、貯蔵ユニット（１０）に位置される請求項１３ないし１６のいずれか１の方法。
【請求項１８】
新しい位置を形成するように、前記プロセッサ（２３）の助けによるロボットセル（１）のデフラグを具備する請求項１３ないし１７のいずれか１の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツール並びに/若しくは製品のような独特の性質を有した部材を変更並びに貯蔵するためのロボットセルに関する。このロボットセルは、
部材を、ピックアップしてロボットセル外からロボットセル内に、また、この逆に移動させるのに適したロボットと、
このロボットの周りに少なくとも部分的に設置され、このロボットを使用してロボットセル外からロボットセル内に、また、この逆に、交換若しくは貯蔵されなければならない部材の移動を可能にするようにインターチェンジ・ステーションを有する壁部と、
少なくとも２つの位置を有した、前記壁部内のマガジン部分と、
前記ロボットを制御するための制御ユニットとを有している。
【背景技術】
【０００２】
現代の産業において、とりわけ、様々なタイプの処理マシンに製品並びに/若しくはツールのチェンジャを組み合わせることによる自動化が、拡大している。このようなチェンジャは、容積が限られており、このチェンジャには、実行される処理の実質的な交換の場合に、更なる又は交換用の製品並びに/若しくはツールが、これに関連付けられたマシンの外部から与えられなければならない。多くの場合、これは、ロボットにより自動でなされることができる。例えば、ロボットは、ＣＮＣ処理マシン内の製品とツールとを交換するのに使用される。しかし、このようなロボットは、幾つかの反復動作を行うことに限定されている。ツール並びに製品のチェンジャの収容は、マガジンからなされることができる。このマガジンとロボットとは、いわゆるロボットセルを形成している。このようなロボットセルの１つの欠点は、マガジンが、マシンと、その上多くの場合に製造者とに依存して装備されなければならないことである。これは、異なるタイプの処理マシンと異なる製造者とに対するツール並びに製品のチェンジャが、各々、自身の要求と需要を有しているからである。この結果、ロボットセルの寿命は、処理マシン、例えばＣＮＣ処理マシンの寿命にリンクされているが、ロボットセルの固有の経済寿命は、比較的長い。従って、処理マシンを交換するときは、新しいロボットセルが、また、購入されなければならない。これは、かなりの追加のコストをもたらす。
【０００３】
米国特許再発行第３７６２２号は、ウェハを研磨するための方法と装置とを開示している。このウェハを研磨する装置は、ウェハの入力/出力モジュールと、ウェハを処理するモジュールとを有している。入力/出力モジュールにおいて、装填用のロボットが、使用されている。この装填用のロボットは、入力カセット中に供給されているウェハを１つずつ外して、これらウェハをアライメントユニット上に位置させる。アライメントのあとに、グリッパーユニットが、アライメントされたウェハを、割出しテーブルの入力位置に存在する装填ポイント上に配置する。この割出しテーブルは、回転する。ウェハが配置されなければならないポイントは、割出しテーブルに固定され、入力位置での利用可能性に応じて占有される。
【０００４】
米国特許第６１５７８６６号は、互いに分離した製造エリアに分割された製造環境で部材を自動的に取り扱うシステムを開示している。このシステムに使用されているロボットは、ウェハを一時的に固定位置に位置させる。
【０００５】
"Robot handling on machine tools" by Mueller at al., Industrial& Product Engineering 12 (1988) pp72-74, 77の記事において、ギアボックス部品を形成するための自動システムが、開示されている。このシステムには、４つの内蔵型ロボットが使用されている。これらロボットの各々は、ロボットセル内に設置されている。各ロボットセルは、自身が果たす特定のタスクに適合されている。
【０００６】
米国特許第４５４３６３６号は、複数のツールを貯蔵するためのマガジンからなるツールマガジンと、貯蔵マガジンとを設定するためのデジタル制御された装置を開示している。処理される製品が供給さるとき、必要なツールは、実行される動作のプログラムに基づいて、プロセッサに入力として供給される。このプロセッサは、製品を処理するために必要とされる全てのツールが、複数のツールを貯蔵するためのマガジン内に貯蔵されるように、ツール交換プログラムを展開している。
【０００７】
最後に、Ｅｒｏｗａ  ＡＧ名義の米国特許公報第４８４５８３５号は、ツール並びに/若しくは製品を効果的な方法で交換並びに貯蔵することができるロボットセルを開示している。
【０００８】
上記の装置は、処理並びに/若しくは製品の交換に応答した適応性を有するように装備されていない。各部材は、装置内に固定位置を有している。マシン並びに/若しくは製品の交換は、部材の交換を意味している。このような場合、装置は、適応若しくは交換されなければならず、従って、高コストをもたらす。各使用者が特定の必要性を課するので、ほとんど全てのロボットセルは、さらに、特注であり、従って、製品の高コストと装置の高コストとをもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、これら欠点を有することのないロボットセルを提供することである。この目的は、マガジン部分内の少なくとも２つの位置の各々が、独特の性質のための異なる値をそれぞれ有した部材を貯蔵するのに適した上記のようなロボットセルにより達成される。このロボットセルは、独特の性質を有した部材が、インターチェンジ・ステーション内に位置されているとき、マガジン部分内の適切な位置を選択するように設計されている。本発明に従ったロボットセルは、適切に組織されることができる。このロボットセルは、様々なタイプの処理マシンにカップリングされることができ、これら処理マシンの各々は、異なる部材を必要とし、さらに、処理若しくは製品の交換の場合に、ロボットセルの組織に効果的に適応することができる。
【００１０】
独特の性質は、高さ、長さ、幅、質量等のようなパラメーターを有することができるが、部材の他の性質、例えば、部材の形状に関係することもできる。同じ独特の性質を有する様々な部材が、ロボットセル内に貯蔵可能であることは、理解されなければならない。この対応した独特の性質に基づいて、ロボットセルは、可能であれば、マガジン部分内の同じタイプの適切な位置を選択する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態において、このロボットセルは、第１並びに第２のデータベースを備えた、マガジン部分内の適切な位置を選択するためのメモリと、前記インターチェンジ・ステーション内に位置された部材に対する適切な位置を、第１並びに第２のデータベースからのデータに基づいて算出するための第１のプロセッサとを有している。前記第１のデータベースは、位置された部材の独特の性質に関するデータを含み、また、前記第２のデータベースは、前記マガジン部分内の位置が占有されているかどうか、並びに、独特の性質のための特定の値を有した部材の貯蔵に対する、１つの位置当りの適合性に関するデータを含んでいる。
【００１２】
更なる実施形態において、このロボットセルは、測定デバイスを有している。この測定デバイスの存在の結果、ロボットセルは、独立して良好に機能することができる。この測定デバイスは、例えば、位置された部材の高さを測定することができる。測定デバイスは、ロボットセルにより、効果的な選択のための必要なデータを素早く供給することができる。
【００１３】
一実施形態において、位置された部材には、データキャリアが設けられ、ロボットセルは、このデータキャリアを読み取ることができるリーダを有している。このような測定の組合せにより、位置された部材に関する多くの情報を素早く得ることが可能である。前記リーダは、ロボットに設置されることが好ましい。このように、ロボットは、例えば部材を取り扱うときに重要である性質を容易に処理することができる。
【００１４】
上記の実施形態において、前記部材は、貯蔵ユニットの上若しくは中に配置されることができる。これは、ロボットセルを幾つかのユニットに容易に分割することを可能にし、かくして、適応性を向上させている。
【００１５】
一実施形態において、このロボットセルには、部材チェンジャがさらに設けられている。この部材チェンジャは、他の部材を有した貯蔵ユニットが交換される必要なく、破損若しくは摩耗した部材をロボットの助けにより交換することを可能にしている。
【００１６】
全ての実施形態において、このロボットセルには、クリーニングデバイスがさらに設けられることができる。このようなクリーニングデバイスは、ロボットセルとロボットセル内に存在する部材との汚染を制限することにより、ロボットセルの誤作動とマシンの処理のエラーとを極力防止するのを助けることができる。
【００１７】
本発明は、さらに、１つ以上の産業マシンと、本発明に係るロボットセルとの組合せ体に関する。１つ以上の産業マシンは、ＣＮＣ処理マシンであることができる。
【００１８】
本発明は、独特の性質を有した部材の交換、並びにロボットセル内への貯蔵のための方法にさらに関する。このロボットセルは、ロボットを有し、このロボットの少なくとも一部の周りには、壁が設置され、この壁には、インターチェンジ・ステーションが設けられ、この壁は、内側に、少なくとも２つの位置を有するマガジン部分を備え、このマガジン部分内の少なくとも２つの位置は、各々が、独特の性質のための異なる値をそれぞれ有した部材を貯蔵するのに適している。この方法は、
ロボットセルの前記インターチェンジ・ステーション内に前記部材を位置させることと、
前記部材の独特の性質を検出することと、
検出された前記独特の性質を第１のデータベースにストアすることと、
第１のデータベースにストアされた前記検出された独特の性質と、前記マガジン部分内の位置が占有されているかどうかに関するデータと、前記第２のデータベースにストアされた、前記独特の性質のための特定の値を有した前記部材を貯蔵するための、位置１つ当りの適合性とに基づいて、前記部材のための適切な位置をプロセッサの助けにより選択することと、
前記プロセッサの助けにより決定された、前記マガジン部分内の位置に前記部材を配置することと、
前記部材が配置された位置と、この配置によってもたらされた、独特の性質の特定の値を有した部材を貯蔵するための、位置１つ当りの適合性の変更とを前記第２のデータベースにストアすることとを有している。
【００１９】
前記検出は、配置される部材に取着されたデータキャリアをリーダにより読み取ることにより、若しくは、高さ測定デバイスで部材の高さを測定することにより果たされることができる。
【００２０】
一実施形態において、２つ以上の位置が等しく適切である場合、前記プロセッサは、最下の位置を選択する。このようにして、ロボットセルの動作は、達成されることができる。
【００２１】
一実施形態において、前記性質は高さであり、この高さが予め決定された閾値を越え、２つ以上の位置が等しく適切である場合、前記プロセッサは、最上の位置を選択する。このようにして、高い部材は、例えば屋根構造がない場合に、特別に広いスペースを取ることなく、ロボットセル内に配置されることができる。
【００２２】
方法の上記の実施形態において、前記部材は、貯蔵ユニットの上若しくは中に位置されることができる。これは、ロボットセルを複数のユニットに分割することを可能にし、かくして、適応性が向上される。
【００２３】
上記の実施形態において、この方法は、新しい位置を形成するように、プロセッサの助けにより、ロボットセルのデフラグを有している。連続して貯蔵された部材間の、地震で部材を収容するには小さすぎるギャップを組み合わせることにより、１つ以上の位置が、形成されることができる。
【００２４】
本発明は、さらに、添付図面に基づいて一例として以下に説明される。図は、本発明の範囲を限定するように意図されておらず、本発明を単に図示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に従った自動のロボットセル１と、これに関連した複数のＣＮＣ処理マシン２との組み合わせの平面図を示している。このようなロボットセル１の側面図は、図２に示されている。関連したマシン２の数は、図１並びに２に示されているように２つに限定されることはなく、別の数であっても良いことは理解されなければならない。また、ＣＮＣ処理マシン２とは別に、ツール並びに/若しくは製品の規則的な交換を必要とする他のマシンが、自動のロボットセル１に関連付けられ得ることも可能である。
【００２６】
このロボットセル１は、ロボット３と複数のマガジン部分４とを有している。これらマガジン部分は、多角形の壁構造が得られるように、ロボット３のまわりに設置されることができる。ロボット３は、例えば、Ｅｒｏｗａ名義の上述の米国特許公報第４，８４５，８３５号に開示されているような４若しくは６ジョイントのロボットであることが好ましい。
【００２７】
前記マガジン４には、これらマガジンが、作用される(serve)マシン２とロボットセル１との間に直接的なリンクを与えて、部材の交換を容易にするために、好ましくは外方に、部分的若しくは全体的に曲げられ(fold)得ることを確実にする曲げ手段が設けられることができる。
【００２８】
従って、ロボットセル１内でのマガジンの配置は、作用されなければならないマシン２の数と、ロボットセル１に対するこれらマシンの位置と、カップリングされたマシン２当りの、このマシン２とロボットセル１との間での部材の直接の移送に使用されるマガジン部分４の表面積とに部分的に依存している。
【００２９】
さらに、このロボットセル１は、インターチェンジ・ステーション５と部材チェンジャ６とを有している。各マガジン部分４は、処理される製品若しくはツールのような部材が与えられた貯蔵ユニットが配置され得る複数の位置、この場合、所定の高さ全体に渡って分配された複数の位置を有している。これら貯蔵ユニットは、インターチェンジ・ステーション５を介して、ロボットセル１内外に移送されることができる。さらに、ツール、並びに、オプションとしての製品の交換は、また、部材チェンジャ６を介してもたらされることもできる。新たに配置される、若しくは、交換される貯蔵ユニット並びに/若しくは部材は、オペレーターにより手動で、若しくは、ロボットの助けにより自動的に、インターチェンジ・ステーション５へと外部から配置されることができる。
【００３０】
このロボットセル１は、入力パネル７とディスプレイ８とに接続されることが好ましいコンピューターを有している。オペレーターは、マシン２が実行しなければならないタスクに関する新しいデータを入力するように、入力パネル７を介して命令を入力することができる。ディスプレイ８は、様々なデータ、例えば、ロボットセル１の内容の状況、ロボットセル１により実行されている処理の進行状況、並びに、温度及び圧力のような処理状態を表示することができる。コンピューターは、ロボットセル１だけでなく、このロボットセル１により作用されるマシン２も制御するように、装備されることができる。しかし、マシン２が、独立して、即ち単独で機能することも可能である。
【００３１】
さらに、このロボットセル１には、配置若しくは交換される貯蔵ユニット並びに/若しくは部材の１つ以上の独特の性質を測定するための測定デバイスが設けられることができる。このような独特の性質は、高さ、長さ、幅、質量等のようなパラメーターであり得る。しかし、独特の性質が、配置若しくは交換される部材並びに/若しくは貯蔵ユニットの形状に関係することも可能である。以下の説明では、独特の性質が、性質として言及されている。測定デバイスは、前記インターチェンジ・ステーション５の開口部内に位置されることが好ましいが、このようなデバイスは、他の位置、例えばロボットセル１内に収容されることもできる。
【００３２】
さらに、本発明に係るロボットセル１は、プロセッサと少なくとも１つのメモリとを有している。これらは、入力パネル７とディスプレイ８とに接続された前記コンピューター４内に設置されることができるが、このコンピューター４にリンクされた他のコンピューター内に設置されることもできる。少なくとも１つのメモリからのデータに基づいて、前記プロセッサは、荷、即ち、新たに配置、若しくは、交換される１つ以上の部材が設けられた貯蔵ユニットが配置され得る位置を選択する。前記データは、貯蔵ユニットに配置されている、並びに、新たに配置若しくは交換される個々の部材並びに/若しくは荷を有する貯蔵ユニットの１つ以上の性質に関するデータと、ロボットセル１内での利用可能な位置に関するデータとを有している。
【００３３】
前記貯蔵ユニットに配置された荷の識別に関するデータは、オペレーターにより手動で、若しくは、幾つかの他の方法で、外部からロボットセル１のコンピューター４のメモリに入力されることができる。新たに配置される、若しくは、交換される荷を有する貯蔵ユニットの１つ以上の性質に関するデータは、同様の方法で入力されることができるが、前記測定デバイスにより得られることが好ましい。
【００３４】
図３ａ並びに３ｂは、ツール１１が与えられた貯蔵ユニット１０の一例の側面図並びに平面図をそれぞれ示している。この貯蔵ユニット１０は、マガジン部分４内の様々な位置に配置され得るように成形されている。このマガジン部分４は、１つ若しくは幾つかの貯蔵ユニット１０を収容することができる。正確な数は、１つのマガジン部分４当りの位置の数と、荷を有する各貯蔵ユニット１０の性質、特に高さとに依存している。
【００３５】
図４ａ並びに４ｂは、上面に製品１３を有する製品ホルダー１２が設けられた貯蔵ユニット１０の一例の側面図並びに平面図をそれぞれ示している。製品１３は、すでに処理されているか、未処理である。
【００３６】
前記製品ホルダー１２と、製品１３と、図３ａ，３ｂ並びに図４ａ，４ｂに示されているツールとは別に、貯蔵ユニット１０は、荷のような他の部材を支持することもできる。例えば、貯蔵ユニット１０は、いわゆるグリッパーのようなグリッパーユニットを支持することが可能である。各グリッパーユニットは、特定のタイプのツール並びに/若しくは製品をピックアップして取り扱うのに適している。個々の部材を移動させる前に、前記ロボット３は、この動作を果たすために適切なグリッパーユニットをピックアップすることができる。さらに、前記ツール１１は、製品ホルダー１２が貯蔵ユニット１０に位置されているような別のツールホルダーに配置されることができる。
【００３７】
配設されるほとんどの部品、即ち、各貯蔵ユニット１０と、この貯蔵ユニットに配設される、製品ホルダー１２、グリッパーユニット、ツールホルダー、並びに/若しくは、ツール１１のような部材とには、データキャリアが設けられることが好ましい。製品１３に、また、データキャリアが設けられることもできる。しかし、製品が、データキャリアが損傷若しくは破損され得るリスクのある１つ以上の処理を受けるという事実が、このようなデータキャリアの付加価値を減じている。
【００３８】
データキャリアは、部材の少なくとも１つの性質に関するデータを含んでおり、この部材に対して、データキャリアが取着されている。例えば、データキャリアは、部材の高さに関する情報を含むことができ、図３ａ並びに３ｂの貯蔵ユニット１０の場合、ツール１１に対して利用可能な位置は７つあることを示している。好ましくは、データキャリアは、また、部材の識別に関するデータを含んでいる。例えば、ツール１１のデータキャリアは、このデータキャリアがドリルＴ１に取着されていることを示すことができる。データキャリアの例は、例えば、高周波識別（ＲＦＩＤ）チップ、並びに、適切な（バー）コードが与えられた粘着性のラベルのようなチップである。
【００３９】
データキャリアが部品に設けられている場合、ロボットセル１には、レーダーが設けられることが好ましく、このレーダーは、前記ロボット３に設置されることが好ましい。ロボットセル１内に貯蔵されるための貯蔵ユニット１０をピックアップする前に、ロボット３は、貯蔵ユニット１０に位置されている個々の部材が配置される位置を検出することができる。
【００４０】
図５は、本発明の一実施形態に従った自動のロボットセル１の内部の側面図を示している。図示された内部は、複数の貯蔵ユニット１０が中に配置された複数のマガジン部分４を示している。１つのマガジン部分４当りの貯蔵ユニット１０の数は、利用可能なスペースと、１つの貯蔵ユニット１０当りの荷の高さとに部分的に依存している。幾つかの貯蔵ユニット１０には、製品１３を有する製品ホルダー１２が設けられ、一方、他の幾つかの貯蔵ユニットは、ツール１１の荷を支持している。この実施形態において、貯蔵ユニット１０が配置され得る位置の数は、十分なスペースが利用可能な場合、水平方向で互いに対向して位置され、かつ垂直方向で上方に位置された２列のスロット１５により決定される。貯蔵ユニット１０は、貯蔵ユニット１０と荷との組み合わせの高さが、この組み合わせを可能にしている場合、水平方向で互いに対向して位置された各１対のスロット１５内に押し入れられることができる。もちろん、例えば取外し可能/折り曲げ可能な支持部材を上方で互いに配設して、これら支持部材上に、貯蔵ユニット１０を配置し得ることにより複数の位置を得るように、他の構造を使用することも可能である。
【００４１】
前記部材にデータキャリアが設けられていない場合、若しくは、データキャリアが、部材の高さ並びに/若しくは質量のような部材の情報を含んでいない又はほとんど含んでいない場合、部材の１つ以上の性質は、前記測定デバイスを利用することにより、得られることができる。このような測定デバイスの一例は、図５に示されている高さ測定デバイス１６である。この場合、この高さ測定デバイス１６は、前記インターチェンジ・ステーション５に設置されているが、他の位置、例えばマガジン部分４内の固定位置に、この測定デバイス、若しくは、他の測定デバイスを設置することも可能である。この測定デバイスは、ロボットセル１内に新たに配置される、並びに/若しくは、荷が変更される貯蔵ユニット１０の、高さのような少なくとも１つの性質を測定する。
【００４２】
図６には、荷を有する貯蔵ユニット１０の高さを決定することができる測定デバイスの一実施形態が、示されている。これを達成するために、高さ測定デバイス１６は、上方で互いに位置された多様なレーザを有し、これらレーザの各々は、水平方向に延びるレーザビーム１７を射出する。各レーザビーム１７は、関連のレーザに対向して位置されたセンサ（図示されず）に当たる。互いに上方で位置された各対のレーザビーム１７間の距離は、各マガジン部分４内で、垂直方向で互いに上方に配置された位置間の距離より短いか等しいことが好ましい。荷を有する貯蔵ユニット１０が、高さ測定デバイス１６内に位置されている場合、複数のレーザビーム１７は、遮断される。これらレーザビーム１７の遮断は、対応したセンサにより記録される。プロセッサ（図示されず）の助けにより、荷を有する貯蔵ユニット１０の高さは、多様なセンサから受け取られる信号に基づいて決定される。この高さ測定デバイス１６が測定した高さは、本当の高さとは異なる。結局のところ、測定された、荷を有する貯蔵ユニット１０の本当の高さは、連続したレーザビーム１７間の距離により限定された精度によってのみ、測定されることができる。高さ測定デバイス１６が、対向したセンサまで達した水平方向の最下のレーザビーム１７に基づいて高さを決定する場合、高さ測定デバイス１６は、上限を測定する。高さ測定デバイス１６が、対向したセンサに達していない水平方向の最上のレーザビーム１７を使用する場合、測定された高さは、下限である。最終的に記憶される高さを決定するプロセッサは、これら２つの実施形態を考慮する。このプロセッサは、新たに配置される、荷を有する貯蔵ユニット１０のための適切な位置を選択するプロセッサと同じプロセッサであり得るが、異なるプロセッサ、例えば、高さ測定デバイス１６と一体的なプロセッサであっても良い。当業者は、ここに示されている高さ測定デバイス１６とは別に、より良い分析を有する高さ測定デバイスを含む他の高さ測定デバイスが使用されても良いことを、理解するだろう。
【００４３】
さらに、ロボットセル１には、クリーニングデバイス１８が設けられることが好ましい。汚染は、産業界において主要な問題である。ロボットセル１の位置付けとマシン２の処理とに関して、所望の精度を保証することが望まれる場合、処理される製品と、処理された製品と、使用されたツール１１とが、十分にクリーニングされることは、重要なことである。これら部材の汚染は、とりわけ、ロボットセル１の誤作動、並びに、マシン２の処理のエラーを引き起こす。
【００４４】
前記クリーニングデバイス１８は、前記ロボット３が、例えばマシン２により使用若しくは処理された部材を、これら部材が貯蔵される前に、クリーニングデバイスに接触させることができるように、ロボットセル１内に配設されている。これは、とりわけ、部材をしばらくの間クリーニングデバイス１８内に留め得ることにより、若しくは、ロボット３により実行される動作の助けで、部材を１回以上クリーニングデバイス１８に通過させることにより、果たされることができる。図５において、このクリーニングデバイス１８は、洗浄液が充填されたトレイを有している。しかし、異なるタイプのクリーニングデバイス１８を使用することも可能である。このクリーニングデバイス１８は、ロボット３により移動され得ることが好ましく、適切なマガジン部分４内の適切な位置に、好ましくは貯蔵ユニット１０の方法と同一の方法で配置されることができる。図５に示されているようなクリーニングデバイス１８は、複雑なすすぎ並びに/若しくはポンプシステムが必要とされないという効果を有している。好ましくは、前記トレイは、マシン２に対する開口部の下に位置されており、このため、マシン２からロボットセル１への移動のコースで、移動された部材から落ちる汚染物は、すぐに収集されることができる。
【００４５】
図６は、本発明の一実施形態の重要な部品間の相互関係を概略的に表したブロック図を示している。図示された実施形態において、前記貯蔵ユニット１０と１つ以上の部材とには、できる限りデータキャリアが設けられている。この場合、ロボットセル１は、リーダ２０を有している。さらに、ロボットセル１の少なくとも１つのメモリは、少なくとも２つのデータベース、即ち、部材データベース２１と位置データベース２２とを有している。この部材データベース２１は、ツール１１のような部材の１つ以上の性質に関するデータを含み、また、これら部材の識別に関するデータを含むこともできる。位置データベース２２には、位置が占有されているかどうかに関する、ロボットセル１内の各々の位置に対する表示、並びに、１つ以上の性質の特定の値を有した部材を貯蔵並びに/若しくは交換するための、１つの位置当りの適合性の表示があることが好ましい。
【００４６】
前記インターチェンジ・ステーション５を介したロボットセル１へのエントリーにおいて、新しい部材に取着されたデータキャリアは、前記リーダ２０により読み取られることができる。この読み取られたデータは、部材データベース２１にストアされる。どの部材が一緒になってグループをなしているかが、また、ストアされることが好ましい。必要に応じて、データは、入力ステーション、例えばコンピューターの入力パネル７を介して、位置データベース２２と部材データベース２１とに入力されることができる。これら２つのファイル２１，２２からのデータを用いて、プロセッサ２３は、新しい部材のグループが配置され得る適切な位置を選択する。例えば、部材データベース２１からのデータの１つが、貯蔵ユニット１０と１つ以上の部材１１，１２，１３との組合せ体の高さに関係している場合、プロセッサは、所定の高さを有する組合せ体が配置され得る位置を、位置データベース２２で検索することができる。選択された位置のデータは、プロセッサ２３により、ロボット３の制御ユニット２４に送られる。最後に、この制御ユニット２４は、ロボット３が、新しいグループの部材を、インターチェンジ・ステーション５の位置から、プロセッサ２３により選択された位置に移動させることを確実にしている。新しい部材のグループの位置付けは、１つ以上の性質のための特定の値を有した部材を貯蔵並びに/若しくは交換するための適合性に関して、まだ装填されていない周囲の位置の結果を有することができる。従って、位置付けにより果たされた、１つの位置当りの適合性の変更は、位置付けの後に、プロセッサ２３により位置データベース２２に入力される。
【００４７】
処理用のマシン２が、実行される処理のための部材を必要とする場合、同様の手順が、行われる。例えば、マシンがドリルＴ１を必要とする場合、コンピューターは、このドリルが正確なマガジン部分からピックアップされることを要求する。ドリルＴ１がチップＣ１００を備えている場合、このドリルは、チップＣ１が与えられている貯蔵ユニット１０に配置される。以上に説明された方法で、ロボットセル１のコンピューターのプロセッサ２３は、ドリルＴ１を有する貯蔵ユニット１０のための適切な位置を選択し、ロボット３は、選択された位置に、関連の貯蔵ユニット１０を配置する。第２のデータベース２２にストアされているような位置と、リードユニット２０によりチップＣ１，Ｃ１００から読み取られて、第１のデータベースにストアされているようなデータとの間の相互関係が、また、知られている。
【００４８】
ロボットセル１のコンピューターが、ドリルＴ１に対するマシン２からの要求を受けたとき、プロセッサ２３は、上記で知られたデータと相関関係とを利用する。結局のところ、特定の貯蔵ユニット１０に位置されたＴ１が、ロボットセル１内にあることは、知られている。関連の貯蔵ユニット１０の部材の位置は、また、記録されることが可能である。ロボットセル１内の特定の貯蔵ユニット１０の位置は、また、知られている。
【００４９】
前記コンピューターのプロセッサ２３は、ロボット３の制御ユニット２４に、関連のドリルＴ１、若しくは、このドリルＴ１が配置された関連の貯蔵ユニット１０をピックアップして、このドリル若しくは貯蔵ユニットを、例えばインターチェンジ・ステーション若しくは開口部を介して、要求のマシン２に提供する命令を与える。この開口部は、曲げ手段が設けられている場合に、ロボットセル１とマシン２とが延出されているときに、これらの間に形成されている。ロボットセル１は、好ましくは、マシン２から受けた要求に基づいた命令の実行装置(implementer)として機能するのではなく、むしろ、自身に与える処理命令に基づいて、関連のマシン２に対する独立の部材の分配装置(distributor)として機能することが好ましい。前記処理命令は、入力パネルを介して、若しくは、幾つかの他の方法で、ロボットセル１のコンピューターに入力される。ロボットセル１とマシン２との間には、いわゆるマスターとスレーブとの関係がある。この場合、ロボットセル１（マスター）は、実行される処理命令を特定のマシン２（スレーブ）に割り当て、好ましくは、特定の優先度を各処理命令に割り当てる。高い優先度で処理命令を実行するマシン２は、実行される処理に必要とされる、ロボットセル１からの部材のストックに関して、低い優先度で処理を実行するマシン２と比較して、好ましい処理を受ける。ロボットセル１並びにマシン２間のマスターとスレーブとの関係を設定するのに使用され得る技術と、異なる優先度の並列の命令を処理するための技術とは、当業者に知られている。
【００５０】
荷を有する貯蔵ユニット１０を、前記インターチェンジ・ステーション５を介して交換若しくは配置することに加えて、本発明の一実施形態では、個々の部材を、図２に示されているような部材チェンジャ６を介して交換することも可能である。余剰であるため、若しくは、摩耗又は破損されているために交換されなければならないツール１１並びに/若しくは製品１３は、ロボット３により、このような部材チェンジャ６内に位置されることができる。オペレーター若しくはロボットセル１外のロボットは、部材チェンジャ６内に位置されている、交換されるべき部材を手動若しくは自動で除去することができる。また、オペレーター若しくはロボットセル外のロボットは、新しい交換用の部材を部材チェンジャ６内に位置させることも可能である。好ましくは、交換される部材は、これに代わる部材が部材チェンジャ６内に位置される前に、ロボットセル１から完全に除去される。
【００５１】
多くの部材、即ち、製品ホルダー１２、ツールホルダー、グリッパーユニット、並びに、ツール１１に、データキャリアが設けられている場合、前記部材チェンジャ６に、また、リーダ２０が設けられることが好ましい。このリーダ２０は、データキャリアを読み取って、このデータキャリアを予備の部材データベース（図示されず）に送ることができる。この予備の部材データベースは、また、プロセッサ２３に接続されている。このプロセッサ２３は、新しく配置される部材のための、予備の部材データベースから読み取られたデータを、交換される部材のための、部材ファイル２１からのデータと比較する。差異が発見されない場合、若しくは、差異が予め決定された閾値以下で残っている場合、プロセッサは、プロセッサ２３により選択された位置に部材を配置する命令を、ロボットセル１の制御ユニット２４に出す。この制御ユニット２４は、多くの場合、ロボット３に、除去された部材の位置に新しい部材を配置させる。発見された差異が大きく、かくして、新しい部材が、除去された部材の位置に配置されることが不可能である場合、ロボット３は、この部材をすぐに配置しない。この場合、複数の可能性がある。部材データベース２１の、１つの部材当りの格納データと、部材が配置されていた位置に関する位置データベース２２のデータとを利用して、プロセッサ２３は、新しく配置される部材のために取って代わる位置を割り当てることができる。幾つかの場合において、プロセッサ２９は、また、ロボット３が、ツール１１のような複数の部材のための貯蔵ユニット１０をロボットセル内で変更しなければいけないことを示すことが可能である。しかし、プロセッサ２３は、また、信号機能、例えば特別な信号ランプを使用して、誤り信号を、例えば、ディスプレイ８若しくはロボットセル１の他の部品に送ることが可能である。エラーは、エラーメッセージ、音声信号、若しくは、光信号のような１つ以上の信号タイプにより報告されることができる。
【００５２】
図７は、自動のロボットセルを組織するための、本発明の一実施形態に係る方法を表した機能ブロック図を示している。第１の工程、即ち工程３０において、新しいグループの部材、例えば、１つ以上の製品１３を有した製品ホルダー１２、若しくは、１つ以上のツール１１を有したツールホルダーのような荷が与えられた貯蔵ユニット１０は、ロボットセル１の開口部、例えば、インターチェンジ・ステーション５内に位置される。これは、オペレーターにより、若しくは、ロボットの助けにより自動的に果たされることができる。検出デバイス、例えば、貯蔵ユニット１０並びに/若しくはこの貯蔵ユニットに存在する多くの部材にデータキャリアが設けられている場合に、リーダ２０の助けにより、若しくは、データキャリアが不十分な場合に、測定デバイスの助けにより、新しいグルーブの部材の１つ以上の性質、好ましくは高さが、工程３１で、検出、即ち、読み取り若しくは測定され、工程３２で、部材データベース２１にストアされる。
【００５３】
一実施形態において、前記測定デバイスは、例えば、図５に示されているような高さ測定デバイス１６を有している。他の実施形態において、ロボットセル１は、各部材に取着されたデータキャリア、例えばＲＦＩＤチップを読み取るためのリーダ２０を有している。データキャリアは、とりわけ、関連の部材の高さのような１つ以上の性質のデータを含んでいる。もちろん、ロボットセル１が、オプションとして他の更なる測定デバイスと組み合わされたデバイス２０，１６を両方含むことも、可能である。
【００５４】
さらに、ロボットセル１は、また、位置データベース２２を有している。ロボットセル１の空いている位置と、占有された位置とは、位置データベース２２に記録されている(maintain)。最初は、全ての位置が空いている。かくして、位置データベース２２にストアされているデータは、全ての位置が利用可能であることを示している。好ましくは、この位置データベース２２は、どの位置が占有されているかを記録している。
【００５５】
前記ロボット３が、ロボットセル１内の正確な位置に新しいグループの部材を配置するのを可能にするために、工程３３で、部材データベース２１と位置データベース２２とからのデータが、組み合わされてプロセッサ２３に供給される。新しいグループの部材の検出された少なくとも１つの性質、例えば高さと、ロボットセル１内の利用可能なスペースとに基づいて、このプロセッサ２３は、マガジン部分４内の適切な位置を選択して、この位置をロボット３の制御ユニット２４に送る。検出された少なくとも１つの性質は、測定デバイス１６によってすぐに決定されることができるが、外部から入力されたデータ、若しくは、データキャリアにストアされリーダ２０により読み取られた個々のデータに基づいてプロセッサ２３により割り出されこともできる。工程３４において、ロボット３は、関連の新しいグループの部材を、プロセッサ２３により決定された位置に配置する。最後に、新しいグループの部材のために選択された位置は、工程３３のあとにプロセッサ２３により、若しくは、工程３４のあとに制御ユニット２４により、位置データベース２２に送られる。工程３５において、新たに装填された位置は、位置データベース２２にストアされる。図７は、オプションとして荷が与えられた貯蔵ユニット１０の高さの決定に基づいている。体積並びに質量のような他の性質を決定することも可能であることは理解されなければならない。
【００５６】
前記部材データベース２１は、様々な形態で設計されることができる。測定デバイス１６が、図５に示されているように、高さ測定を果たすために使用される場合、測定された高さは、好ましくは、貯蔵された新しい部材の組み合わせに関連付けられることが好ましい。リーダ２０を使用してデータキャリアを読み取る場合、高さの読み取りは、また、１つ当りの部材に関連付けられることができる。この後者の場合、グループをなした部材からなる１つの部材が、また、ストアされる。
【００５７】
上述された性質とは別に、プロセッサ２３が、位置を決定するときに考慮し得る状況が、さらにある。例えば、空いたマガジン部分４を底部から上部まで装填することが好ましい。この場合、空いたマガジン部分４に新たに配置される貯蔵ユニット１０は、マガジン部分４の底部の位置に割り当てられる。特定の性質が、あらかじめ決定された閾値を越える場合、例えば、貯蔵ユニット１０と荷との組合せが、あらかじめ決定された高さよりも高い場合、新たに配置される組合せ体は、少なくとも１つのマガジン部分４の上部に配置されることが好ましい。このように、特に屋根構造がない場合、高い部材は、特別に広いスペースを取ることなく、ロボットセル内に配置されることができる。ツール１１、製品ホルダー１２、並びに/若しくは、製品１３のような部材の好ましくない入力/出力の結果、小さなギャップが、貯蔵ユニット１０とこれら貯蔵ユニットの荷との間に形成され、このギャップ間に、部材を収容するには小さすぎる位置が形成されてしまう。この問題を最小にするために、特に、ロボットセル１の装填される全ての位置が、占有されている場合、若しくは、これがほとんどの場合、貯蔵ユニット１０と荷との全ての組合せ体が再び互いに隣接されるように、マガジン部分内の位置を再び位置付ける(re-rank)ようにプロセッサ２３を設定することは、可能である。言い換えれば、プロセッサ２３は、ロボットセル１をデフラグする(defragment)ように設定されることができる。この結果、荷を有した貯蔵ユニット１０を自身で収容するには小さすぎる空きスペースを組み合わせることにより、１つ以上の新しい位置が、再び形成されることができる。
【００５８】
上記の図は、本発明に係わる自動のロボットセルの一実施形態を示しており、このロボットセルは、１つ以上のＣＮＣ処理マシンと組み合わされる。このロボットセル１を他のタイプのマシンと組み合わせて、上述されたのと同じ種類の測定器が必要とされることも可能であることは理解されなければならない。
【００５９】
上記の説明は、本発明の可能な複数の実施形態を単に示している。本発明の多くの変形例が考えられ、これら変形例の全てが本発明の範囲内にあることは容易に判る。この範囲は、請求項により規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態に従った自動のロボットセルと、複数のＣＮＣ処理マシンとの組合せの平面図を示している。
【図２】本発明の一実施形態に従った自動のロボットセルの組合せの側面図を示している。
【図３ａ】ツールが設けられた貯蔵ユニットの側面図を示している。
【図３ｂ】ツールが設けられた貯蔵ユニットの平面図を示している。
【図４ａ】製品を有した製品ホルダーが設けられた貯蔵ユニットの側面図を示している。
【図４ｂ】製品を有した製品ホルダーが設けられた貯蔵ユニットの平面図を示している。
【図５】本発明の一実施形態に従った自動のロボットセルの内部の側面図を示している。
【図６】本発明の一実施形態の重要な部品間の相互関係を概略的に示したブロック図である。
【図７】自動のロボットセルを組織するための、本発明の一実施形態に従った方法を説明した機能ブロック図を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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