(57)【要約】  本発明は、ハンドリング装置（４）をキャリブレートするシステムおよびその方法に関連する。本発明に従うと、ワークピース（２）が、ハンドリング装置（４）およびツール（６）に配置されている少なくとも１つの測定装置（８）によって移動されるとき、少なくとも１つの制御された変量が検出される。上記ワークピース（２）にある少なくとも２つの表面（Ａ，Ｂ）は、上記測定装置（８）、上記ツール（６）および上記ワークピース（２）と相互作用する制御装置（１０）によって、検出された制御された可変的な測定値を用いて、多次元領域において規定される。最適な軌道のコースの軌道座標は、規定され、さらに／または交点（Ｓ）からの構成的なラインから、変換のために備えられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドリング装置（４）、特にロボット（４）、を有する、ハンドリング装置を、特にワークピースに関連して、キャリブレートする、システムであって、
前記ハンドリング装置は、少なくとも１つのツール（６）または少なくとも１つのワークピース（２）および少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）を記録するための少なくとも１つの測定装置（８）を有し、
ワークピースが前記測定装置（８）にトラバースされるとき、前記ツール（６）および前記ワークピース（２）は相互作用し、多次元空間において少なくとも２つのフェース（Ａ，Ｂ）を規定するために前記少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）を用い、さらに最適化された軌道輪郭を実行するための軌道座標として前記フェースに対して、結果として生じる交点（Ｓ）からのラインを提供する、調節装置（１０）が備えられている、システム。
【請求項２】
前記ハンドリング装置（４）に対して、加工制御および／または運動制御のために、制御装置（１４）が備えられていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
提供された前記軌道座標および／または前記最適化された軌道輪郭を、前記ハンドリング装置（４）にある前記制御装置（１４）の実行のために転送するように用いられ、
ワイヤードまたはワイヤレス通信および／またはデータ転送のために、少なくとも１つのインターフェースが備えられていることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記調節装置（１０）は、前記制御装置（１４）に組み込まれることが可能であり、さらに／または前記制御装置（１４）の一部としての形をとることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項５】
前記調節装置（１０）は、前記測定装置（８）に組み込まれることが可能であり、さらに／または前記測定装置（８）の一部としての形をとることを特徴とする請求項１ないし３のうちの１つに記載のシステム。
【請求項６】
前記軌道座標および／または前記最適化された軌道輪郭を規定することは、前記ツール（６）を前記ワークピース（２）に関連してキャリブレートすることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項７】
予め定めることのできるパラメータを考慮して、前記ツール（６）および／または前記ハンドリング装置（４）に対して目下実行されている各機械加工の軌道が、前記両フェースに関する交点（Ｓ）からの前記ラインを用いて確認された前記軌道輪郭に該当するまで、前記各機械加工および／または加工工程は１回以上実行するようにセットアップされているので、次に続く機械加工および／または加工の前記ワークピース（２）の最終的な形は、予め定めることのできる許容範囲内であることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項８】
前記ハンドリング装置（４）にある少なくとも１本の軸の座標システムは、前記軌道座標および／または軌道曲線を規定するための基準として用いられることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項９】
複数の軸を持つハンドリング装置（４）、特に６本の軸を持つハンドリング装置（４）、が用いられることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１０】
単一の軸を持つハンドリング装置（４）が用いられることを特徴とする前述した請求項１ないし８のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１１】
前記ハンドリング装置（４）は、機械加工される前記ワークピース（２）に対してキャリブレートされ、さらに／または、最適化された軌道輪郭を得るための前記軌道座標は、前記機械加工および／または加工工程より前および／間に規定されうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１２】
前記ハンドリング装置（４）は、機械加工される前記ワークピース（２）に対してキャリブレートされ、さらに／または、最適化された軌道輪郭を得るための軌道座標は、連続的、周期的または不連続的に、特に、予め定めることのできるパラメータに基づいて規定されることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１３】
前記ハンドリング装置（４）は、プログラム制御の下および／またはパラメータに基づいて機械加工される前記ワークピース（２）に関連してキャリブレートされることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１４】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されていることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）と前記ツール（６）との間の前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されており、さらに／または物理的にこれらに接続されていることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１６】
少なくとも１つの測定装置（８）は、フォースおよび／またはモーメント、および／またはフォースおよび／またはモーメントの差異を記録するための少なくとも１つのセンサを有することを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１７】
保持装置（２０）は、少なくとも１つのツール（６）または少なくとも１つのワークピース（２）を保持し、さらに／または前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されていることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されている少なくとも１つの測定装置（８）は、物理的に前記保持装置（２０）に接続されていることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
制御された可変的な測定値および／または少なくとも１つの測定装置（８）から得られる各結果として生じる測定信号は、絶対値として出力されうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２０】
制御された可変的な測定値および／または各結果として生じる測定信号は、絶対値として出力されうることを特徴とする前述した請求項１ないし１８のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２１】
制御された可変的な測定値および／または各結果として生じる測定信号は、アナログ信号またはデジタル信号として出力されうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２２】
制御された可変的な測定値および／または最適化された軌道輪郭に対する軌道座標および／または軌道修正データは、上位管理および／または制御システムおよび／またはネットワークによって前記ハンドリング装置（４）の前記制御装置（１４）に転送されうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２３】
記録され制御された可変的な測定値および／または前記結果として生じる測定信号は、外部の制御システムによって前記ハンドリング装置（４）の前記制御装置（１４）に転送されることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２４】
工程から得られる物理的変量の測定は促されることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２５】
動的に測定された変量は確認されることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２６】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）の運動学の一部および／または移動装置の一部としての形をとることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２７】
前記測定装置（８）と前記制御装置（１４）が相互作用するとき、前記記録され制御された可変的な測定値は、柔軟な軌道の変更を実行するために用いられうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２８】
前記制御された変量は、単一または多次元の変量として確認されることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項２９】
前記制御された可変的な測定値および／または前記結果として生じる測定信号もまた、前記ハンドリング装置（４）を完全にキャリブレートするために用いられうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項３０】
機械加工される前記ツール（６）と前記ワークピース（２）との間で生じる機械加工角度は、考慮され、さらに／または前記測定装置（８）および前記調節装置（１０）に影響を及ぼさないことを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項３１】
前記測定装置（８）および前記調節装置（１０）の操作は、機械加工される前記ワークピース（２）に関連して、前記ツール（６）に関連する動作および／または関連するスピードから独立していることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項３２】
ハンドリング装置（４）をキャリブレートする方法であって、
ハンドリング装置（４）に配置されている少なくとも１つの測定装置（８）およびツール（６）は、ワークピース（２）がトラバースされるとき、少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）を記録するために用いられ、
同時に、調節装置（１０）は、前記測定装置（８）、前記ツール（６）および前記ワークピース（２）と相互作用して、前記記録され制御された可変的な測定値から、多次元空間における前記ワークピース（２）の少なくとも２つのフェース（Ａ，Ｂ）を規定するために用いられ、交点（Ｓ）からの前記構成的なラインは、最適化された軌道輪郭のためおよび／またはそれらを実行するための軌道座標を確認するために用いられる方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）および交点のラインの形成は、前記ワークピース（２）それぞれが隣接するおよび／または面する輪郭および／または表面部位を１回以上オフセットとともにトラバースすることによって記録されることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
制御装置（４）は、前記ハンドリング装置（４）に対するプロセス制御および／または動作制御のために用いられることを特徴とする請求項３２および３３のうちの１つに記載の方法。
【請求項３５】
有線または無線通信および／またはデータ通信のための少なくとも１つのインターフェースは、提供された軌道座標および／または最適化された軌道輪郭を、前記ハンドリング装置（４）にある前記制御装置（１４）の実行のために転送するように用いられることを特徴とする請求項３２ないし３４のうちの１つに記載の方法。
【請求項３６】
前記軌道座標および／または前記最適化された軌道輪郭を規定することは、前記ツール（６）それぞれを前記ワークピース（２）に関連してキャリブレートすることを特徴とする前述した請求項３２ないし３５のうちの１つに記載の方法。
【請求項３７】
予め定めることのできるパラメータを考慮して、前記ツール（６）および／または前記ハンドリング装置（４）に対して目下実行されている各機械加工の軌道が、前記両フェースに関する交点（Ｓ）からのラインから確認された前記軌道輪郭に該当するまで、前記各機械加工および／または加工工程は１回以上実行されるので、次に続く機械加工および／または加工の前記ワークピース（２）の最終的な形は、予め定めることのできる許容範囲内であることを特徴とする前述した請求項３２ないし３６のうちの１つに記載の方法。
【請求項３８】
前記ハンドリング装置（４）にある少なくとも１本の軸の座標システムおよび／または基準用システムは、前記軌道座標および／または前記軌道曲線を規定するための基準として用いられることを特徴とする前述した請求項３２ないし３７のうちの１つに記載の方法。
【請求項３９】
複数の軸を持つハンドリング装置（４）、特に６本の軸を持つハンドリング装置（４）、が用いられることを特徴とする前述した請求項３２ないし３８のうちの１つに記載の方法。
【請求項４０】
単一の軸を持つハンドリング装置（４）が用いられることを特徴とする前述した請求項３２ないし３８のうちの１つに記載の方法。
【請求項４１】
前記ハンドリング装置（４）は、機械加工される前記ワークピース（２）に対してキャリブレートされ、さらに／または、最適化された軌道輪郭を得るための前記軌道座標は、前記機械加工および／または加工工程より前および／間に規定されることを特徴とする前述した請求項３２ないし４０のうちの１つに記載の方法。
【請求項４２】
前記ハンドリング装置（４）は、機械加工される前記ワークピース（２）に対してキャリブレートされ、さらに／または、最適化された軌道分を得るための軌道座標は、連続的、周期的または不連続的に、特に、予め定めることのできるパラメータに基づいて規定されることを特徴とする前述した請求項３２ないし４１のうちの１つに記載の方法。
【請求項４３】
前記ハンドリング装置（４）は、プログラム制御の下および／またはパラメータに基づいて機械加工される前記ワークピース（２）に関連してキャリブレートされることを特徴とする前述した請求項３２ないし４２のうちの１つに記載の方法。
【請求項４４】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されていることを特徴とする前述した請求項３２ないし４３のうちの１つに記載の方法。
【請求項４５】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）と前記ツール（２）との間の前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されており、さらに／または物理的にこれらに接続されていることを特徴とする前述した請求項３２ないし４４のうちの１つに記載の方法。
【請求項４６】
フォースおよび／またはモーメント、および／またはフォースおよび／またはモーメントの差異を記録するための少なくとも１つのセンサを有する少なくとも１つの測定装置（８）が用いられることを特徴とする前述した請求項３２ないし４５のうちの１つに記載の方法。
【請求項４７】
保持装置（２０）は、少なくとも１つのツール（６）または少なくとも１つのワークピース（２）を保持し、さらに／または前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されていることを特徴とする前述した請求項３２ないし４４のうちの１つに記載の方法。
【請求項４８】
前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されている少なくとも１つの測定装置（８）は、物理的に前記保持装置（２０）に接続されていることを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
制御された可変的な測定値および／または少なくとも１つの測定装置（８）から得られる各結果として生じる測定信号は、絶対値として出力されることを特徴とする前述した請求項３２ないし４８のうちの１つに記載の方法。
【請求項５０】
制御された可変的な測定値および／または各結果として生じる測定信号は、絶対値として出力されることを特徴とする前述した請求項３２ないし４９のうちの１つに記載の方法。
【請求項５１】
制御された可変的な測定値および／または各結果として生じる測定信号は、アナログ信号またはデジタル信号として出力されることを特徴とする前述した請求項３２ないし５０のうちの１つに記載の方法。
【請求項５２】
制御された可変的な測定値および／または最適化された軌道輪郭に対する軌道座標および／または軌道修正データは、上位管理および／または制御システムおよび／またはネットワークによって前記ハンドリング装置（４）の前記制御装置（１４）に転送されることを特徴とする前述した請求項３２ないし５２のうちの１つに記載の方法。
【請求項５３】
記録され制御された可変的な測定値および／または前記結果として生じる測定信号は、外部の制御システムによって前記ハンドリング装置（４）の前記制御装置（１４）に転送されることを特徴とする前述した請求項３２ないし５３のうちの１つに記載の方法。
【請求項５４】
工程から得られる物理的変量は測定されることを特徴とする前述した請求項３２ないし５３のうちの１つに記載の方法。
【請求項５５】
動的に測定された変量は確認されることを特徴とする前述した請求項３２ないし５４のうちの１つに記載の方法。
【請求項５６】
前記測定装置（８）と前記制御装置（１４）が相互作用するとき、前記記録され制御された可変的な測定値は、柔軟な軌道の変更を実行するために用いられることを特徴とする前述した請求項３２ないし５５のうちの１つに記載の方法。
【請求項５７】
前記制御された変量（Ｆ）は、単一または多次元の変量として確認されることを特徴とする前述した請求項３２ないし５６のうちの１つに記載の方法。
【請求項５８】
前記制御された可変的な測定値および／または前記結果として生じる測定信号もまた、前記ハンドリング装置（４）の完全なキャリブレートのために用いられることを特徴とする前述した請求項３２ないし５７のうちの１つに記載の方法。
【請求項５９】
機械加工される前記ツール（６）と前記ワークピース（２）との間で生じる機械加工角度は、考慮および／または利用され、さらに／または測定装置および前記調節装置（１０）に影響を及ぼさないことを特徴とする前述した請求項３２ないし５８のうちの１つに記載の方法。
【請求項６０】
前記測定装置（８）および前記調節装置（１０）の操作は、機械加工される前記ワークピースに関連して、前記ツールに関連する動作および／または関連するスピードによって影響されないことを特徴とする前述した請求項３２ないし５９のうちの１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工の最適化のために、特に、機械加工または加工される製造途中製品（workpiece）に関わるハンドリング装置をキャリブレート(calibrate)するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
とりわけ、本発明は、鋳造の自動化されたポスト加工およびさらにその後の加工にも関わり、例えば、その先の製造工程のために材料または生産方法にかかわらずハンドリング装置に用いられるものである。
【背景技術】
【０００３】
ワークピースを生産する鋳造方法は、工業生産において広範囲で用いられ、多くの範囲における技術的基準である。おそらく、最もよく知られ、鋳造の最も古い形態が金属鋳造であろう。近年、このタイプの鋳造は、技術の発展によりますます改良され、特殊化されてきている。プラスチックのようなその他の材料も加えられてきている。この製造工程は、経済的に非常に有意であるので、鋳造学の中で独立した分野であり、通常は射出成形と呼ばれる。
【０００４】
いずれのタイプの鋳造およびいずれの生産方法の鋳造も、非常に普及し、ますます用いられてきているのは、全製造工程のほとんどを網羅するオートメーション概念に対する要求が今まで以上に重視されていることに帰する。つまり、鋳造の再加工および／または射出成形品は、ますます有用となるということも意味している。この分野において、オートメーションには、特に処理量、生産性、品質および生産コストに関係する限り、手動の機械加工と比較して、常に新しい機会が開けている。全自動で、再現可能な工程により、製品品質および生産安定度は、他の工程と比較して、著しく向上および／または高められる。
【０００５】
鋳造および／または射出成形品を再加工する間の、２つの最もよく知られる機械加工は、
・ロボットによる複合３Ｄ鋳型(complex 3D molds)のフライス加工(milling)  
・ロボットによる複合３Ｄ鋳型のバリ取りである。
【０００６】
製造工程が原因で、鋳造に対する製造許容誤差は多少とも明白だ。この状況において、特にエッジの再加工は、後の製造工程に必要な許容誤差内で鋳造の重要性をもたらす役目を果たす。この場合、各ロボットプログラムまたは制御プログラムは空間における位置ポイントを作動させており、事実上、製造許容誤差および／または不規則性のために、ワークピースの正確な位置決めを十分且つ確実に行うことができないことが多く、ツールに関連するワークピースを適応させることは、第一の障害である。
【０００７】
更なる難点は、ワークピース自体において実に様々な余分な鋳造が起こるということである。例えば、バリ取り工程の際、ワークピースから取り外されるか除去される必要のある材料も、量の点から様々である。
【０００８】
従来のシステムにおいて、ロボットプログラムおよび／または制御プログラムは、各ワークピースのＣＡＤ図から直接制作されている。しかしながら、このようなＣＡＤ図が利用できない場合、プログラムは、例えば“ティーチ・イン(teach-in)”方法および／または手動座標入力(manual coordinate input)を用いて、既にワークピースの最終的な形状および幾何学的な形を示す、“マスター品(master part)”とも呼ばれる原型品に基づいて制作される。これらの方法は、通常非常に時間がかかり、さらに／またはエラーが起こりやすく、後に製造されたパーツの品質はマスター品自体とほとんど変わらない。
【０００９】
ツールとワークピースとの間のキャリブレートは、ワークピースの実際の位置および／または位置付けを決定することを含み、少なくとも一部は機械加工されている対象物およびツール操作位置を手動でキャリブレートすることが日常的に行われている。
【００１０】
例えば自動溶接工程の間、ハンドリング装置の操作位置を最新のものにするためにレーザーによって正確に測定すること、も知られている。
【００１１】
工業用画像処理は、装置を操作するための軌道修正を行うために、カメラを組み込むことによって、鋳造における鋳造許容範囲を機械加工の際にも利用可能である。この場合、機械加工に対する表面または平面は、ビジョンシステム（画像処理システム）のデジタル情報から計算され、さらに位置データとしてロボットに転送される。しかしながら、これは、デジタル画像処理設備の位置または併用したときの位置がツールに関連して正確に測定されることを前提としており、これらの座標は、プログラムのシーケンスにおいて考慮されている。カメラシステムまたはキャリブレートにおける測定エラーの結果によるわずかな不一致によって、機械加工の間、ワークピースは使用できなくなる。
【００１２】
前述した難点は、それぞれの機械加工方法において異なる形で発生する。
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、ハンドリング装置をキャリブレートする際に、前述した欠点を可能な限り回避する方法を明記する目的と、工業用ハンドリングシステムに対する出願の適用範囲を拡張する目的と、に基づいている。
【００１４】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有するシステムによって成し遂げられる。本発明に基づくシステムの好ましい実施形態および展開と、ハンドリング装置をキャリブレートする方法は、更なる請求項および以下の説明において明記されている。
【００１５】
ハンドリング装置をキャリブレートする前述したシステムは、ハンドリング装置、特にロボットと、少なくとも１つのツールまたはその上に配置された少なくとも１つのワークピースと、少なくとも１つの制御された変量を記録する少なくとも１つの測定装置と、を有し、ワークピースが測定装置にトラバースされるとき、ツールおよびワークピースは相互作用し、多次元空間において少なくとも２つのフェースを規定するために少なくとも１つの制御された変量を用い、さらに最適化された軌道輪郭を実行するための軌道座標として前記両フェースに関する交点（Ｓ）からの前記合成的なラインを調節装置に提供する。
【００１６】
ハンドリング装置に、プロセス制御および／または動作制御のための制御装置を提供することも可能であるのが好ましい。
【００１７】
本発明の好ましい一実施形態において、有線または無線通信および／またはデータ転送のために、少なくとも１つのインターフェースが備えられており、これは、提供された軌道座標および／または最適化された軌道輪郭を、ハンドリング装置にある制御装置の実行のために転送するように用いられる。
【００１８】
他の実施形態において、調節装置は、制御装置に組み込まれることが可能であり、さらに／または制御装置の一部としての形をとり、代替として、調節装置は、測定装置に組み込まれることも可能であり、さらに／または測定装置の一部としての形をとる。
【００１９】
軌道座標を規定することおよび／または最適化された軌道輪郭によって、ワークピースに関連するツールのキャリブレートが可能となるのが好ましい。
【００２０】
本システムの一展開において、予め定めることのできるパラメータを考慮して、目下実行されているツールの各機械加工の軌道および／またはハンドリング装置が、両フェースに関する交点（Ｓ）からのラインを用いて確認された、最適化された軌道輪郭に該当するまで、各機械加工および／または加工工程は１回以上実行されるので、次に続く機械加工および／または加工のワークピースの最終的な形は、予め定めることのできる許容誤差内である。
【００２１】
複数の軸を持つハンドリング装置、特に、６軸を持つ工業用ロボットのような６軸を持つハンドリング装置、または１軸を持つハンドリング装置を用いることが可能であるのが好ましく、本システムの一展開において、ハンドリング装置にある少なくとも１軸の座標システムまたは基準用システムは、軌道座標および／または軌道曲線を規定するための基準として用いられることが可能であるのが好ましい。
【００２２】
特に、ハンドリング装置は、機械加工されるワークピースに対してキャリブレートされ、さらに／または、最適化された軌道輪郭を得るための軌道座標は、機械加工および／または加工工程より前および／または間に規定されることが好ましい。
【００２３】
本システムの一展開において、位置および／または状態に基づいて、さらに／または端部の影響下、材料の変化、表面の粗さのような、特に、予め定めることのできるパラメータおよび／または周囲の状況に基づいて、キャリブレートも、連続的、周期的または不連続的に実行されると同時に、特にプログラム制御の下でキャリブレート操作も実行されることも可能である。
【００２４】
この場合、少なくとも１つの測定装置は、特にハンドリング装置の先端に配置されていると同時に、ハンドリング装置と各ツールとの間に配置されており、さらに／または物理的にこれらに接続されていることも可能である。
【００２５】
保持装置が、少なくとも１つのツールまたは少なくとも１つのワークピースを保持するような、さらに／またはハンドリング装置の先端に配置されるような設備(provision)が設けられており、特に、ハンドリング装置の先端に配置されている少なくとも１つの測定装置もまた、物理的に保持装置に接続されているか、または接続可能である。
【００２６】
この場合、接続は特に、ねじ、溶接、締め金、バヨネット、磁気性またはフランジ付きのジョイントの形をとる。
【００２７】
好ましい一実施形態において、少なくとも１つの測定装置は、フォースおよび／またはモーメント、および／またはフォースおよび／またはモーメントの差異を記録するための少なくとも１つのセンサ、特に、以下のタイプのセンサのうちの１つ、を有する。
【００２８】
―圧電センサにおいて、圧力、すなわちエリアごとにかかる力が水晶振動子において電圧を生じさせるために用いられると同時に、電荷は水晶振動子において分離される(isolated)（圧電効果）。この場合、電圧は、予め定められた範囲内で、力と比例して変化する。この効果は、その逆にも適用されるので、電圧を圧電センサに印加させることによって、後者は変形する(deform)。そのうえ、圧電センサには、例えば、高温の影響を受けない、外部の電源を必要としない、さらに、比較的効率がいい、などいくつかの利点がある。
【００２９】
―フォーストランスデューサ(force transducer)―フォーストランスデューサを用いると、力の働きによって、ばね部材が弾力的に変形し、力は、所定方向に縮める必要がある。力の働きによって引き起こされた、通常金属である、ばね本体の変形は、計測帯体の伸張によって電圧へ変換される。その後、提供可能な(providable)測定増幅器は、例えば、力の働きおよびそれに伴う伸張の変化によってもたらされた電圧を示すために用いられ、さらに／または上記電圧およびそれに伴う伸張の変化はばね本体の弾性に基づいて値を測定された力へ変換されうる。
【００３０】
―差圧計―これは、２つの絶対圧力の差、つまり圧力差を測定する。圧力差センサは、仕切板によって互いに密閉して分離されている、２つの測定チャンバを有する。このとき、仕切板における測定可能な偏差は、圧力差の基準(measure)サイズである。チャンバは、液体、特に適切な粘度のジェル、でも満たされている。
【００３１】
本システムの一実施形態において、フォースおよび／またはモーメントを規定するため、またはフォースおよび／またはモーメントの差異を規定するための少なくとも１つの測定装置は、ハンドリング装置の回転軸の少なくとも１つまたは複数の回転軸の範囲に配置されている。
【００３２】
本システムは、少なくとも１つの測定装置が、ハンドリング装置における運動学または運動学的システムの一部および／またはハンドリング装置における移動装置の一部としての形をとるような設備を有する。
【００３３】
出力されるおよび／または絶対値として転送される、少なくとも１つの測定装置から得られる、記録され制御された可変的な測定値および／または、それらから形成されたまたはそれらの結果の各測定信号を備えることも可能である。
【００３４】
代替として、出力されるおよび／または相対的な値として転送される、適切な値および／または適切な信号を備えることが可能である。
【００３５】
出力されるおよび／またはアナログ信号またはデジタル信号として転送される、記録され制御された可変的な測定値および／または各結果として生じる測定信号を備えることが可能であるのも好ましく、同時に、特に、適切なインターフェースは、例えばＤ／Ａ変換器および／またはＡ／Ｄ変換器の形で備えられることが必要である。
【００３６】
本システムの更なる形態において、上位管理(superordinate management)または制御システムおよび／またはネットワークによってハンドリング装置の制御装置に転送される、制御された可変的測定値および／または最適化された軌道輪郭に対する軌道座標および／または軌道修正データのための設備も設けられる。
【００３７】
加えて、本システムは、外部の制御システムによってハンドリング装置の制御装置に転送される、制御された可変的な測定値および／またはそれらから得られたまたはそれらの結果の測定信号のための設備を有する。
【００３８】
好ましい一実施形態において、物理的変量(physical variables)、特に適切なプロセス変量の測定または記録は、工程(process)によって、すなわち、少なくとも１つのワークピースのキャリブレートおよび／または機械加工または加工の間中、促される。
【００３９】
本システムは、非常に柔軟におよび／または比較的短時間で軌道の変更を実行するために、測定装置、調節装置および制御装置と相互作用し、用いられることが可能な、記録され制御された可変的な測定値のための設備を有する。
【００４０】
記録され制御された変量は、例えば、ベクトル変量(a vectorial variable)、特にフォースベクトル(a force vector)のような単一または多次元の変量であるか、または３次元空間における座標ポイントである。
【００４１】
本システムの一展開において、制御された可変的な測定値および／または結果として生じる測定信号は、ハンドリング装置の完全なキャリブレートのためにも用いられる。
【００４２】
機械加工されるツールとワークピースとの間で生じる機械加工角度(machining angle)もまた、考慮されることが可能であるのが好ましく、さらに／または測定装置および調節装置に影響を及ぼさないのが好ましい。
【００４３】
とりわけ、測定装置および調節装置の操作は、機械加工されるワークピースに関連して、ツールに関連する動作および／または関連するスピードから独立している。
【００４４】
加えて、上述した目的は、請求項３２に記載の特徴を有するハンドリング装置をキャリブレートするための適切な方法によって成し遂げられる。
【００４５】
本方法に従って、ハンドリング装置に配置されている少なくとも１つの測定装置およびツールは、ワークピースがトラバースされるとき、少なくとも１つの制御された変量を記録するために用いられ、同時に、調節装置は、測定装置、ツールおよびワークピースと相互作用して、記録され制御された可変的な測定値から、多次元空間におけるワークピースの少なくとも２つの表面を規定するために用いられ、交点からのラインは、最適化された軌道輪郭のためおよび／またはそれらを実行するための軌道座標を確認するために用いられる。
【００４６】
本方法の一実施形態において、上記少なくとも１つの制御された変量および交点からのラインの形成は、各ワークピースの隣接するおよび／または面する輪郭(contour)および／または表面部位を１回以上トラバースすることによって記録され、特に、２つのトラバースされた軌道間にオフセットを提供することが可能である。
【００４７】
加えて、少なくとも１つの予め定めることのできる基準値に関連して、ツールとワークピースとの間および／またはフォースおよびまたはモーメントの差異の、少なくとも１つの予め定められた方向において作動する上記フォースおよび／またはモーメントになるように記録された制御された変量のために、設備が設けられる。
【００４８】
特に、ワークピースとツールとの間の接触力(contact force)即ち耐力(bearing force)は、記録され、さらに／または方法の展開においては、予め定めることの可能な参照値が規定される。
【００４９】
代替として、ツールおよび／またはワークピースの定位は、各輪郭および／または表面部位が１回のみトラバースされた後でも、多次元空間または基準用システムにおけるフェースを規定するために、特にハンドリング装置からの角度送信機情報(angle transmitter information)を用いて考慮される。
【００５０】
自動的にトラバースされるワークピースまたは輪郭および／または表面部位を備えることも可能である。
【００５１】
ハンドリング装置に対して、加工制御および／または運動制御に用いられる制御装置を備えることが可能で有利である。
【００５２】
自動トラバースの基本として、本方法の準備のために、ツールおよび／または操作されるハンドリング装置の制御装置を用いた、手動のトラバースおよび／または半自動式のトラバースおよび／またはワークピースの誘導および／またはワークピースの監視によっておおよそ記録される、輪郭および／または表面状態を備えることが可能で有利である。
【００５３】
本方法に従って、有線または無線通信および／またはデータ転送のために、少なくとも１つのインターフェースが備えられており、これは、提供された軌道座標および／または最適化された軌道輪郭を、ハンドリング装置にある制御装置の実行のために転送するように用いられる。
【００５４】
好都合に、ツールは、軌道座標および／または最適化された軌道輪郭を規定することによって、ワークピースに関連してキャリブレートされることができる。
【００５５】
本方法の一展開において、予め定めることのできるパラメータを考慮して、ツールおよび／またはハンドリング装置に対して目下実行されている各機械加工の軌道が、両フェースに関する交点からのラインを用いて確認された軌道輪郭に該当するまで、各機械加工および／または加工工程は１回以上実行されるので、次に続く機械加工および／または加工のワークピースの最終的な形は、予定の許容誤差内である。
【００５６】
本方法は、複数の軸を持つハンドリング装置、特に、６軸を持つ工業用ロボットのような６軸を持つハンドリング装置、または１軸を持つハンドリング装置を用いることができるようにする設備を有する。
【００５７】
加えて、ハンドリング装置にある少なくとも１本の軸に対する座標システムおよび／または基準用システムが、軌道座標および／または軌道曲線を規定するための基準として用いられる設備が設けられる。
【００５８】
本方法の更なる実施形態は、機械加工されるワークピースに関連してキャリブレートされるハンドリング装置を備え、さらに／または、機械加工および／または加工工程より前および／または間に規定される最適化された軌道輪郭を得るための軌道座標を備える。
【００５９】
さらに相違した実施形態において、ハンドリング装置は、機械加工されるワークピースに関連してキャリブレートされ、さらに／または最適化された軌道輪郭を得るための軌道座標は、連続的、周期的または不連続的に、特に、予め定めることのできるパラメータに基づいて、規定される。
【００６０】
本方法に従って、ハンドリング装置は、プログラム制御の下および／またはパラメータに基づいて機械加工されるワークピースに関連してキャリブレートされることが可能であるのが好ましい。
【００６１】
本方法の一実施形態において、制御された可変的な測定値は、ハンドリング装置の先端に配置されている少なくとも１つの測定装置によって記録され、同時に、代替として、ハンドリング装置と、ツールとの間に配置されており、さらに／または物理的にこれらに接続されている、測定装置を用いることも可能である。
【００６２】
本方法は、用いられるフォースおよび／またはモーメント、および／またはフォースおよび／またはモーメントの差異を記録するための少なくとも１つのセンサを有する測定装置のための設備を有する。
【００６３】
他の実施形態において、保持装置は、少なくとも１つのツールまたは少なくとも１つのワークピースを保持し、さらに／または保持装置は、ハンドリング装置の先端に配置されている。
【００６４】
物理的に保持装置に接続されているハンドリング装置の先端に配置されている、少なくとも１つの測定装置を備えることも可能である。
【００６５】
他の実施形態において、少なくとも１つの測定装置から得られる、制御された可変的な測定値および／または各結果として生じる測定信号は、絶対値として出力される。
【００６６】
本方法の他の実施形態において、制御された可変的な測定値および／またはそれらから形成されたまたはそれらの結果の測定信号は、相対的な値として出力される。
【００６７】
アナログ信号またはデジタル信号として出力される、制御された可変的な測定値および／または各結果として生じる測定信号を備えることも可能であるのが好ましい。
【００６８】
加えて、上位管理または制御システムおよび／またはネットワークによってハンドリング装置の制御装置に転送される、制御された可変的測定値および／または最適化された軌道輪郭の軌道座標および／または軌道修正データのための設備も設けられる。
【００６９】
外部の制御システムによってハンドリング装置またはハンドリング設備の制御装置に転送される、記録され制御された可変的な測定値および／または結果として生じる測定信号ための設備もまた設けられる。
【００７０】
さらに、確認される動的な測定値のための設備が設けられる。
【００７１】
本方法は、測定装置と制御装置が相互作用するとき、柔軟に軌道の変更を実行するために用いられる、記録され制御された可変的な測定値のための設備もまた有する。
【００７２】
単一または多次元の変量、特にベクトル変量、として確認される制御された変量のための設備もまた有する。
【００７３】
本方法の他の実施形態において、制御された可変的な測定値および／または結果として生じる測定信号を用いて、ハンドリング設備は完全にキャリブレートもされる。
【００７４】
本方法は、考慮および／または利用され、さらに／または測定装置および調節装置に影響を及ぼさない、機械加工されるツールとワークピースとの間で生じる、機械加工角度のための設備を有する。
【００７５】
本発明は、機械加工が、実際のワークピースの形にかかわらず、製造直後に再現可能な１工程で行われることを特に可能にする。この場合、多次元空間において機械加工されるツールとワークピースとの間の実際の接触力を測定するためのセンサ技術の使用によって、ツールの移動速度は、ハンドリング装置にある制御装置によって常に最適値に調節されるということが強調されるべきである。
【００７６】
ハンドリング装置に取り付けられている測定装置で実行されるセンサ技術とツールの併用もまた、機械加工の軌道を確認するために必要なフェースを規定するという事実は、ハンドリング装置を制御するために、この機能を付加的および外部的に目下実行する必要のあるいずれの種類の、キャリブレートに用いられる測定装置を追加する必要がないことを示す。
【００７７】
それゆえ、異なるタスクおよび機能を、機械加工より前および間に実行することと、生産の間ワークピースにおいて許容範囲を補うことが可能である。センサを追加するのを回避することによって、これら機械加工のセル(cells)をセットアップするために更なる費用がかからない。
【００７８】
残りの説明に関して、説明の焦点は、金属鋳造のバリ取りにある。しかしながら、他の機械加工の方法も動揺に網羅されている。
【００７９】
本発明および好ましい展開は、いくつかの図面および典型的な実施形態を参照してさらに説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の方法に従って規定され、バリ取りツールのための最適化された軌道曲線を備えて、ワークピースと共にハンドリング装置がキャリブレートするために設計されたシステム例を示す。
【図２】本発明の方法に従って解明され、最適化された軌道曲線及び、２つのバリ(burrs)を持つワークピースの断面図を示す。
【図３】本発明の方法に従って解明され、最適化された軌道曲線を有するワークピースの立体図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８１】
図１は、バリ取りが行われるワークピース２と、バリ取りツール６を備えるロボット４に対して、本方法に従って規定され適化された軌道曲線を有する本発明に従い設計されたシステム例を示す。図面は、一定の縮尺ではない。バリ７があるワークピース２に関わるバリ取りツール６を備えるロボット２をキャリブレートするために、バリ取りツール６とワークピース２との間のシャフトフォースＦ即ち接触力を記録するための少なくとも１つの力覚センサ(force sensor)を有するロボット２に設置されている、少なくとも１つの測定装置８は、ワークピース２がトラバースされるときの接触力を記録するために用いられており、同時に、調節装置１０は、測定装置８、ツール６およびワークピース２と相互作用して、値を測定され記録された力から得られる立体空間における少なくとも２つのフェースＡ，Ｂに対して、ワークピース２の上記少なくとも２つのフェースＡ，Ｂと、交点Ｓからのラインと、を規定するために用いられ、バリ取りのために最適化されている軌道輪郭のための軌道座標は、交点Ｓからのラインに基づいて確認され、ロボット４を実行するために制御装置１６に送られる。この場合、制御装置１４は、ディスプレイ装置１６および、例えばパラメータ入力のための、入力装置１８もまた有する。本システムには、バリ取りツール６を保持するための保持装置２０も備えられている。
【００８２】
図２が示すように、各ワークピース２に対して、隣接するおよび／または面する輪郭および／または表面部位は、フェースＡ、Ｂを得るためおよび交点Ｓのラインを規定するために、オフセットＶまたは間隔に対して互いに少なくとも２度トラバースされる。
【００８３】
ワークピース２は、特にバリ取りされるなど、自動的に機械加工され、バリ取りツール６を持つロボット４と、ロボット４の先端とバリ取りツール６との間に設置されている測定装置８とは、力覚センサを用いてツール６とワークピース２との間の接触力Ｆを記録するために、バリ取りツール６を持つワークピース２を繰り返しトラバースすることによって、最適化された軌道曲線Ｓを完成しようと試みる。
【００８４】
この場合、各機械加工および／または加工工程もまた、記録された接触力Ｆを考慮して断続的に最適化される。
【００８５】
図３は、２本のそれぞれトラバースする軌道３１ａ、３１ｂおよび３２ａ、３２ｂと、交点Ｓからのラインまたはフェースから得られる最適化された軌道曲線と、を持つフェースＡ、Ｂを有する、相当するワークピース２を示す。
【図１】
2010506739.tif 000003
【図２】
2010506739.tif 000004
【図３】
2010506739.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月3日(2009.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドリング装置（４）、特にロボット（４）、を有する、ハンドリング装置を、特にワークピースに関連して、キャリブレートする、システムであって、
前記ハンドリング装置は、少なくとも１つのツール（６）または少なくとも１つのワークピース（２）および少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）を記録する少なくとも１つの測定装置（８）を有し、
ワークピースが、前記測定装置（８）、前記ツール（６）および前記ワークピース（２）と相互作用してトラバースされるとき、多次元空間において少なくとも２つのフェース（Ａ，Ｂ）を規定するために前記少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）を用い、さらに、実行する最適化された軌道輪郭のための軌道座標として、前記両フェースに関する交点（Ｓ）から合成的なラインを提供する、調節装置（１０）が備えられている、システム。
【請求項２】
前記ハンドリング装置（４）に対して、加工制御および／または運動制御のために、制御装置（１４）が備えられていることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記軌道座標および／または前記最適化された軌道輪郭を規定することは、前記ツール（６）を前記ワークピース（２）に関連してキャリブレートすることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項４】
予め定めることのできるパラメータを考慮して、前記ツール（６）および／または前記ハンドリング装置（４）に対して目下実行されている各機械加工の軌道が、前記両フェースに関する交点（Ｓ）からの前記合成的なラインを用いて確認された前記軌道輪郭に該当するまで、前記各機械加工および／または加工工程は１回以上実行するようにセットアップされているので、後続する機械加工および／または加工の前記ワークピース（２）の最終的な形は、予定の許容誤差内であることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項５】
前記ハンドリング装置（４）は、機械加工される前記ワークピース（２）に対してキャリブレートされ、および／または、最適化された軌道輪郭を得るための前記軌道座標は、前記機械加工および／または加工工程より前および／間に規定されうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項６】
前記ハンドリング装置（４）は、プログラム制御の下および／またはパラメータに基づいて機械加工される前記ワークピース（２）に関連してキャリブレートされることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項７】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されていることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）と前記ツール（６）との間の前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されており、および／または物理的にこれらに接続されていることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも１つの測定装置（８）は、フォースおよび／またはモーメント、および／またはフォースおよび／またはモーメントの差異を記録するための少なくとも１つのセンサを有することを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１０】
保持装置（２０）は、少なくとも１つのツール（６）または少なくとも１つのワークピース（２）を保持し、および／または前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されていることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１１】
前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されている少なくとも１つの測定装置（８）は、物理的に前記保持装置（２０）に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
動的に測定された変量は確認されることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１３】
前記測定装置（８）と前記制御装置（１４）が相互作用するとき、前記記録され制御された可変的な測定値は、柔軟な軌道の変更を実行するために用いられうることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１４】
前記制御された変量は、単一または多次元の変量として確認されることを特徴とする前述した請求項のうちの１つに記載のシステム。
【請求項１５】
ハンドリング装置（４）をキャリブレートする方法であって、
ハンドリング装置（４）に配置されている少なくとも１つの測定装置（８）およびツール（６）は、ワークピース（２）がトラバースされるとき、少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）を記録するために用いられ、
同時に、調節装置（１０）は、前記測定装置（８）、前記ツール（６）および前記ワークピース（２）と相互作用して、前記記録され制御された可変的な測定値から、多次元空間における前記ワークピース（２）の少なくとも２つのフェース（Ａ，Ｂ）を規定するために用いられ、前記両フェースに関する交点（Ｓ）からの合成的なラインは、最適化された軌道輪郭のためおよび／またはそれらを実行するための軌道座標を確認するために用いられる方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの制御された変量（Ｆ）および交点のラインの形成は、前記ワークピース（２）それぞれが隣接するおよび／または面する輪郭および／または表面部位を１回以上オフセットとともにトラバースすることによって記録されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
予め定めることのできるパラメータを考慮して、前記ツール（６）および／または前記ハンドリング装置（４）に対して目下実行されている各機械加工の軌道が、前記両フェースに関する交点（Ｓ）からの前記ラインから確認された前記軌道輪郭に該当するまで、前記各機械加工および／または加工工程は１回以上実行されるので、次に続く機械加工および／または加工の前記ワークピース（２）の最終的な形は、予め定めることのできる許容範囲内であることを特徴とする前述した請求項１５ないし１６のうちの１つに記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されていることを特徴とする前述した請求項１５ないし１７のうちの１つに記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つの測定装置（８）は、前記ハンドリング装置（４）と前記ツール（２）との間の前記ハンドリング装置（４）の先端に配置されており、および／または物理的にこれらに接続されていることを特徴とする前述した請求項１５ないし１８のうちの１つに記載の方法。
【請求項２０】
フォースおよび／またはモーメント、および／またはフォース、および／またはモーメントの差異を記録するための少なくとも１つのセンサを有する少なくとも１つの測定装置（８）が用いられることを特徴とする前述した請求項１５ないし１９のうちの１つに記載の方法。
【請求項２１】
工程から得られる物理的変量は測定されることを特徴とする前述した請求項１５ないし２０のうちの１つに記載の方法。
【請求項２２】
動的に測定された変量は確認されることを特徴とする前述した請求項１５ないし２１のうちの１つに記載の方法。
【請求項２３】
前記測定装置（８）および前記調節装置（１０）の操作は、機械加工される前記ワークピースに関連して、前記ツールに関連する動作および／または関連するスピードによって影響されないことを特徴とする前述した請求項１５ないし２２のうちの１つに記載の方法。
【国際調査報告】
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2010506739.tif 000008
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