[发明专利]使用机器人管理进行储存以及处理多种零件形状的方法及系统

说明书

相关申请案/优先权

本申请请求2013年4月29日申请的美国第61/816927号临时专利申请案为优先权，该专利的说明在此加入作为参考。

技术领域

本申请所公开以及请求的发明构思一般涉及机器人制造以及CNC数值加工机，尤其涉及CNC数值加工机的机器人管理。

背景技术

本发明涉及机器人系统。更具体地说机器人系统能够由从零件货架区域抓持零件，提交零件至作业区域，可选择性地一次或多次重新置放以及重新提交零件至作业区域以及再存储零件回到货架区域。

在业界零件处理的机器人系统为人所熟知。该机器人系统典型的为ABB Robotics的IRB-140。IRB-140为六轴机器人手臂。作为零件处理应用，IRB-140通常配置支臂器具端部(EOAT)安装于机器人的手臂端部。EOAT可操作来抓取零件，以及将其从一个位置移动到另一个位置。

由于机器人可以快速地移动以及功能强大出乎预期，通常提供保护性防护。在机器人周围防护可防止人们进入机器人可能碰击和伤害人们的区域。通常，提供进入防护区域的出入门以及配备感应器，使得当出入门打开时，防止机器人移动。

机器人零件处理一般应用是CNC数值加工机管理。CNC数值加工机通常将材料从一零件切割形成新形状的零件。零件几乎为无限种类的形状以及大小。零件通常置于以及通过夹具或其他构件牢固地夹住以固定零件于CNC数值加工机中。夹具通常具有可替换，可机械加工的规定。夹爪通常可加工以与零件的形状匹配，由于其将被固定进行第一次机器加工操作。在许多情况下，零件需要第二次机器加工操作。对于第二次加工操作，零件通常固定于使用在第一次操作中加工的零件的表面的夹具中。因为在第一次操作之后，零件形状通常会改变，第一次操作后与零件形状匹配的第二组夹爪固定在第二夹具中，其通常需要固定零件用于第二次操作。

CNC数值加工机管理应用中，零件通常穿过出入门放在位于机器人防护区域内的零件货架区域内。当货架区填满零件以及出入门关紧时，操作员将传送信号给系统以开始作业。零件货架区域通常被设计为精确放置各零件于精确的位置以便收集整理。机器人的EOAT通常设计以配合零件的形状，使得零件能够精确地定位以由货架上取出以及精确地放置于CNC数值加工机夹具中。在许多情况下，用于放置用于第一次操作的零件的机器人EOAT并不适合将零件从第一次操作移动至第二次操作。此外，在许多情况下，机器人使用第三EOAT，移动离开第二操作的配件和回到零件货架。每一机器人EOAT通常是订制的并且通常具有比CNC数值加工机中所使用夹爪高的成本。如果具有不同尺寸的新零件加入CNC数值加工机管理应用中，则必须制作新零件货架，机器人程式设计，EOATs以及CNC数值加工机夹具。

为了管理多个EOATs，机器人通常以两种方式之一配置:多个附接至机器人手臂端部的EOAT或机器人EOAT变换器。多个EOATs具有增加重量至机器人手臂端部的缺点。额外的重量可能需要更大更昂贵的机器人。机器人EOAT变换器重量较轻，但通常是较昂贵的替代物。

实施机器人CNC数值加工机管理应用可能会非常昂贵。机器人的费用包括围篱，门以及其他安全设备；零件货架，多个EOATs，器具变换器以及其他的设备需固定，撷取以及定位零件。机器人设备的成本通常相似于CNC数值加工机以及夹具之成本。但是，设计零件货架，EOATs，防护以及程式设计的工程费用通常是远远高于设计以及程式设计人工载入零件的工程成本。机器人技术工程师的成本一般是CNC数值加工机程式设计师的两到四倍。

对于一般CNC数值加工机管理的应用，具有单一零件的整个系统的机器人工程以及实施费用在2万元至10多万元范围内。然而夹爪以及单一零件的CNC数值加工机工程以及实施费用通常小于1，000美元。添加新的不同零件至现有机器人管理应用会引起零件货架，EOAT以及机器人程式设计之新机器人的工程费用，约为$5000到超过$100000。在许多情况下，在机器人管理应用中一个零件与另外一个零件之间切换设定时间需要机器人工程师许多工作小时并且价格过高。然而在现代CNC数值加工机中，一个零件与另外一个零件之间切换的设定时间通常小于1个小时，能够由廉价的受过训练的操作员工进行。