JP2017019053A - Robot joint system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のロボットを用いてワークを接合するロボット接合システムに関する。 The present invention relates to a robot joining system that joins workpieces using a plurality of robots.
自動車等の工業製品を製造する工場においては、ワークとしての複数の金属部品が互いに重なった部位にスポット溶接等を行って、複数の金属部品が接合された金属製品を製造している。
この金属製品の製造は、例えば、ロボットの移動先端部にスポット溶接ガンを設けるとともに、金属部品を位置決め治具によって保持し、位置決め治具に保持された金属部品に対して、ロボットにおけるスポット溶接ガンによってスポット溶接を行っている。
In a factory that manufactures industrial products such as automobiles, a metal product in which a plurality of metal parts are joined is manufactured by performing spot welding or the like on a portion where a plurality of metal parts as workpieces overlap each other.
This metal product is manufactured, for example, by providing a spot welding gun at the moving tip of the robot, holding the metal part by a positioning jig, and performing the spot welding gun in the robot against the metal part held by the positioning jig. Is performing spot welding.
例えば、特許文献１のロボット用位置データ修正装置においては、視覚センサによって検出される、治具又はワークの基準位置からのずれ量に応じて、スポット溶接を行うロボットの動作位置データを補正することが開示されている。また、視覚センサは、ロボットのアームに搭載されたツールに取り付けている。そして、視覚センサを用いることにより、ロボットのプログラムの位置データを簡便に修正できるようにしている。
For example, in the robot position data correction device disclosed in
しかしながら、ロボットを用いた従来の接合システムにおいては、ワークを、位置決めを行って保持する専用の治具が必要になる。そのため、治具等の段替えをしなくては、大きさ、形状等が異なる複数種類のワークについて接合を行うことはできない。 However, in a conventional joining system using a robot, a dedicated jig for positioning and holding the workpiece is required. Therefore, it is not possible to join a plurality of types of workpieces having different sizes, shapes, etc., without changing the jig or the like.
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、簡単な段替えによって、複数種類のワークの接合を行うことができ、複数種類のワークの接合を行うための汎用性を容易に持たせることができるロボット接合システムを提供しようとして得られたものである。 The present invention has been made in view of such a background, and it is possible to join a plurality of types of workpieces by simple changeover, and to easily have versatility for joining a plurality of types of workpieces. It was obtained by trying to provide a robot joint system that can
本発明の一態様は、ワークを把持する把持ツールが設けられた移動先端部の位置及び姿勢を三次元的に変更可能な複数の把持用ロボットと、
該複数の把持用ロボットと相対的に移動可能な固定物又は移動機械に設けられ、上記複数の把持用ロボットにおけるそれぞれの上記把持ツールに把持されて、互いに合わされた状態の複数のワークを接合する接合装置と、
上記固定物、上記移動機械及び上記複数の把持用ロボットのうちの少なくともいずれかに設けられ、複数のワークの位置及び姿勢を監視する補正用カメラと、
上記複数の把持用ロボット、上記接合装置、上記補正用カメラの動作を制御する制御装置と、を備え、
該制御装置は、上記複数の把持用ロボットを互いに協調させて動作させる協調制御と、上記補正用カメラによって撮影される画像に基づいて複数のワークの位置及び姿勢を求め、該複数のワークの位置及び姿勢が、目標とする位置及び姿勢になるよう上記複数の把持用ロボットの動作を補正する補正制御と、上記接合装置によって複数のワークを接合する接合制御とを行うよう構成されている、ロボット接合システムにある。
One aspect of the present invention is a plurality of gripping robots that can three-dimensionally change the position and posture of a moving tip provided with a gripping tool for gripping a workpiece,
A fixed object or a moving machine that is movable relative to the plurality of gripping robots, and is gripped by each of the gripping tools in the plurality of gripping robots to join a plurality of workpieces that are aligned with each other. A joining device;
A correction camera that is provided on at least one of the fixed object, the moving machine, and the plurality of gripping robots, and monitors the positions and postures of the plurality of workpieces;
A plurality of gripping robots, the joining device, a control device for controlling the operation of the correction camera,
The control device obtains positions and postures of a plurality of workpieces based on cooperative control for operating the plurality of gripping robots in cooperation with each other and an image photographed by the correction camera, and positions of the plurality of workpieces And a robot configured to perform correction control for correcting the operations of the plurality of gripping robots so that the position and posture become a target position and posture, and joining control for joining a plurality of workpieces by the joining device. In the joining system.
上記ロボット接合システムは、複数の把持用ロボットにそれぞれ把持されたワーク同士を、固定物又は移動機械に設けられた接合装置によって接合するものである。そして、把持用ロボット同士の動作を協調させるとともに、固定物、移動機械及び複数の把持用ロボットのうちの少なくともいずれかに設けられた補正用カメラを用いて、各把持用ロボットの把持ツールに把持されたワークの位置及び姿勢を補正する。 The robot joining system joins workpieces gripped by a plurality of gripping robots by a joining device provided on a fixed object or a moving machine. Then, the operations of the gripping robots are coordinated, and the gripping tool of each gripping robot is gripped by using a correction camera provided on at least one of a fixed object, a mobile machine, and a plurality of gripping robots. Correct the position and orientation of the workpiece.
ロボット接合システムを用いて複数のワークの接合を行う際には、制御装置は、各把持用ロボットの把持ツールにそれぞれワークを把持させる。このとき、固定物又は移動機械に補正用カメラが設けられている場合には、制御装置は、協調制御を行って各把持用ロボットの動作を互いに協調させながら、各把持ツールにおけるワークを補正用カメラに近づけ、この補正用カメラによってワークを撮影する。一方、各把持用ロボットの移動先端部に補正用カメラが設けられている場合には、制御装置は、この各補正用カメラによって各把持用ロボットの把持ツールに把持されたワークを撮影する。 When joining a plurality of workpieces using the robot joining system, the control device causes the gripping tool of each gripping robot to grip the workpiece. At this time, when the correction camera is provided on the fixed object or the moving machine, the control device performs the cooperative control to coordinate the operations of the respective holding robots with each other, and corrects the workpiece in each holding tool. The work is photographed with this correction camera close to the camera. On the other hand, when a correction camera is provided at the moving tip of each gripping robot, the control device photographs the workpiece gripped by the gripping tool of each gripping robot by each correction camera.
ところで、各把持用ロボットの把持ツールが移動するときの、各把持ツールに把持されたワークの位置及び姿勢には、ワーク自体の形状のばらつき、ワークの把持状態のばらつき、把持用ロボット及び把持ツールの位置精度のばらつき等によって、誤差が生じる。特に、大きなワーク等の場合には、把持ツールによる把持部位から離れたワークの部位ほど、生じる位置及び姿勢の誤差は大きくなる。
そこで、ロボット接合システムにおいては、制御装置は、各把持用ロボットの把持ツールに把持されたワークを補正用カメラによって撮影し、補正用カメラによって撮影される画像に基づいて、各把持用ロボットの把持ツールに把持されたワークの位置及び姿勢を求める。
By the way, when the gripping tool of each gripping robot moves, the position and posture of the work gripped by each gripping tool may vary in the shape of the work itself, in the gripping state of the work, the gripping robot and the gripping tool. An error occurs due to variations in the positional accuracy of the. In particular, in the case of a large workpiece or the like, the position and orientation errors that occur are greater as the part of the work is farther from the part gripped by the gripping tool.
Therefore, in the robot joining system, the control device captures the workpiece gripped by the gripping tool of each gripping robot with the correction camera, and grips each gripping robot based on the image captured by the correction camera. Obtain the position and orientation of the work gripped by the tool.
この補正用カメラによって求められた各ワークの位置及び姿勢のデータは、各把持用ロボットの動作にフィードバックされ、各把持用ロボットの把持ツールの位置及び姿勢を補正するために用いられる。そして、制御装置は、補正用カメラによって求められる複数のワークの位置及び姿勢が、目標とする位置及び姿勢になるよう、各把持用ロボットの動作を補正する。 The position and orientation data of each workpiece determined by the correction camera is fed back to the operation of each gripping robot and used to correct the position and orientation of the gripping tool of each gripping robot. The control device corrects the operation of each gripping robot so that the positions and postures of the plurality of workpieces obtained by the correction camera become the target positions and postures.
このようなロボット接合システムの構成により、ワークの位置及び姿勢を固定するための専用の治具を用いる必要がなくなり、大きさ、形状等が異なる複数種類のワークの接合を行う場合にも、ワークの種類ごとに専用の治具を準備する必要がなくなる。これにより、ロボット接合システムの簡略化を図ることができる。また、複数種類のワークの接合を行う場合に、専用の治具の段替えを行う必要がなくなり、接合を行う各ワークの種類を変更する際の段替えに要する時間を短縮することができる。 With the configuration of such a robot joining system, it is not necessary to use a dedicated jig for fixing the position and posture of the workpiece, and even when joining multiple types of workpieces having different sizes, shapes, etc. There is no need to prepare a dedicated jig for each type. Thereby, simplification of a robot joining system can be achieved. In addition, when joining a plurality of types of workpieces, it is not necessary to change the stage of a dedicated jig, and the time required for changing the stage when changing the type of each workpiece to be joined can be shortened.
また、補正用カメラを用いて、接合を行うときの各ワークの位置及び姿勢を補正することにより、各把持用ロボットの把持ツールに把持する各ワークの位置及び姿勢を正確に決定する必要がなくなる。これにより、各把持用ロボットの把持ツールの構造は、ワークを把持する機能を有する簡単な構造にすることができる。
そして、専用の治具をなくし、把持ツールも共通化することによって、ロボット接合システムに、複数種類のワークの接合を行うための汎用性を容易に持たせることができる。
In addition, by correcting the position and orientation of each workpiece when joining using the correction camera, it is not necessary to accurately determine the position and orientation of each workpiece held by the holding tool of each holding robot. . Thereby, the structure of the gripping tool of each gripping robot can be a simple structure having a function of gripping a workpiece.
Then, by eliminating the dedicated jig and sharing the gripping tool, the robot joining system can easily have versatility for joining a plurality of types of workpieces.
それ故、ロボット接合システムによれば、簡単な段替えによって、複数種類のワークの接合を行うことができ、複数種類のワークの接合を行うための汎用性を容易に持たせることができる。 Therefore, according to the robot joining system, a plurality of types of workpieces can be joined by simple changeover, and versatility for joining a plurality of types of workpieces can be easily provided.
上述したロボット接合システムにおける好ましい実施の形態について説明する。
上記ロボット接合システムにおける上記接合装置によって行うワークの接合は、複数のワークを一体化することができる種々の工法とすることができる。接合装置によって行う接合は、例えば、種々の溶接、接着、かしめ等とすることができる。溶接の種類は、例えば、熱、光、ビーム等を利用する融接法としてのアーク溶接、レーザー溶接、電子ビーム溶接等、電気抵抗を利用する抵抗溶接としてのスポット溶接、プロジェクション溶接等とすることができる。
A preferred embodiment of the above-described robot bonding system will be described.
The workpieces to be joined by the joining device in the robot joining system can be various methods capable of integrating a plurality of workpieces. The joining performed by the joining device can be, for example, various welding, adhesion, caulking, and the like. The type of welding shall be, for example, arc welding, laser welding, electron beam welding, etc. as fusion welding methods using heat, light, beam, etc., spot welding, projection welding, etc. as resistance welding using electrical resistance Can do.
また、上記固定物とは、架台、安全柵等の工場の床面、天面、側壁面等に設置された構造物とすることができる。また、上記移動機械とは、移動先端部の位置及び姿勢を三次元的に変更可能なロボット、可動部分の位置制御が可能な種々の機械等とすることができる。 The fixed object may be a structure installed on the floor, top, side wall or the like of a factory such as a gantry or a safety fence. The mobile machine may be a robot that can change the position and orientation of the moving tip in a three-dimensional manner, various machines that can control the position of the movable part, and the like.
以下に、ロボット接合システムにかかる実施例について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
本実施形態のロボット接合システム１は、図１〜図３に示すように、複数の把持用ロボット２Ａ，２Ｂ、接合装置としてのスポット溶接ガン３、補正用カメラ４１及び制御装置７を備えている。
各把持用ロボット２Ａ，２Ｂは、工場の床面に設置されており、ワーク８Ａ，８Ｂを把持する把持ツール２２が設けられた移動先端部２１の位置及び姿勢を三次元的に変更可能なものである。スポット溶接ガン３は、工場の床面に設置された固定物としての架台１１に設けられており、複数の把持用ロボット２Ａ，２Ｂにおけるそれぞれの把持ツール２２に把持されて、互いに合わされた状態の複数のワーク８Ａ，８Ｂを接合するものである。
補正用カメラ４１は、固定物としての安全柵１２に設けられており、複数のワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を監視するものである。
Embodiments according to a robot joining system will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1 to 3, the
Each
The
制御装置７は、複数の把持用ロボット２Ａ，２Ｂを互いに協調させて動作させる協調制御と、補正用カメラ４１によって撮影される画像に基づいて複数のワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を求め、複数のワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢が、目標とする位置及び姿勢になるよう複数の把持用ロボット２Ａ，２Ｂの動作を補正する補正制御と、スポット溶接ガン３によって複数のワーク８Ａ，８Ｂを接合する接合制御とを行うよう構成されている。
The
以下に、本実施形態のロボット接合システム１について、図１〜図３を参照して詳説する。
図１、図２に示すように、ロボット接合システム１は、架台１１に設けられた定置式のスポット溶接ガン３に対して、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２によって把持するワーク８Ａ，８Ｂを移動させて、ワーク８Ａ，８Ｂ同士の接合を行うものである。複数の把持用ロボット２Ａ，２Ｂは、互いに隣接して設置された第１の把持用ロボット２Ａと第２の把持用ロボット２Ｂとである。各把持用ロボット２Ａ，２Ｂは、複数のリンクを関節部によって連結し、この関節部をサーボモータによって駆動する多関節型産業用ロボットである。
Below, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図３は、ロボット接合システム１の構成を概略的に示すブロック図である。制御装置７には、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂを動作させるための動作プログラムが記憶されている。動作プログラムは、作業者が、制御装置７に接続された教示ペンダントを用いて、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２の位置及び姿勢を教示するオンラインティーチングによって構築することができる。また、動作プログラムは、コンピュータにおいて動作する教示用ソフトウェアを用い、教示用ソフトウェアにおいて各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２の位置及び姿勢を教示するオフラインティーチングによって構築することもできる。オフラインティーチングを利用する場合には、コンピュータから制御装置７へ教示データを送信して、制御装置７における動作プログラムとする。各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの動作は、動作プログラムとして制御装置７に記憶させておく。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing the configuration of the
一般的に、オフラインティーチングの特性は、オンラインティーチングに比べて教示の精度は低いが、迅速な教示が可能であることにある。ロボット接合システム１においては、補正用カメラ４１等を用いて各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持するワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を補正する。そのため、ロボット接合システム１においては、補正用カメラ４１等を用いた補正によって教示の精度を補って、オフラインティーチングを有効に活用することができる。
In general, the characteristic of off-line teaching is that teaching accuracy is lower than on-line teaching, but rapid teaching is possible. In the
制御装置７の協調制御においては、第１の把持用ロボット２Ａと第２の把持用ロボット２Ｂとが、互いに各把持ツール２２の位置及び姿勢を確認しながら、各把持ツール２２同士の干渉を避けて動作するよう制御される。また、制御装置７においては、第１の把持用ロボット２Ａの動作プログラムと、第２の把持用ロボット２Ｂの動作プログラムとは、互いに連携した一体のものとして扱われる。
制御装置７の補正制御においては、第１の把持用ロボット２Ａの動作プログラムにおける把持ツール２２の位置及び姿勢を、補正用カメラ４１によって撮影される画像に基づいて補正し、第２の把持用ロボット２Ｂの動作プログラムにおける把持ツール２２の位置及び姿勢を、補正用カメラ４１によって撮影される画像に基づいて補正する。また、制御装置７の補正制御においては、動作プログラムにおける各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２の位置及び姿勢の教示データが変更される。
In the cooperative control of the
In the correction control of the
スポット溶接ガン３は、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２に把持された第１のワーク８Ａと、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２に把持された第２のワーク８Ｂとに対して抵抗溶接としてのスポット溶接を行う。スポット溶接ガン３は、その一対のチップが向き合う方向が鉛直方向に対して略平行になるよう、架台１１に設置されている。
制御装置７の接合制御においては、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂが各ワーク８Ａ，８Ｂを移動させる動作と連携して、制御装置７がスポット溶接ガン３によるスポット溶接を行う。
The
In the joint control of the
図２に示すように、第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂに対してスポット溶接を行う部位８１は、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとが重なり合う部位における複数個所に設定されている。
第１の把持用ロボット２Ａと第２の把持用ロボット２Ｂとは、協調制御を行って、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとを互いに重ね合わせ、互いに重ね合わされた第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとにおけるスポット溶接を行う各部位８１を、スポット溶接ガン３の一対のチップによる溶接位置に順次移動させるよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the
The first
補正用カメラ４１には、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２に把持する第１のワーク８Ａの位置及び姿勢を監視するものと、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２に把持する第２のワーク８Ｂの位置及び姿勢を監視するものとがある。補正用カメラ４１は、固定物としての安全柵１２に設けられており、スポット溶接ガン３の上方から第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂをそれぞれ撮影するよう構成されている。なお、補正用カメラ４１は、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２に把持する第１のワーク８Ａの位置及び姿勢と、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２に把持する第２のワーク８Ｂの位置及び姿勢とを同時に監視するものとしてもよい。
The
制御装置７は、補正制御を行う際には、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２を設計上の基準位置及び基準姿勢にする。基準位置は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における三次元の位置によって示され、基準姿勢は、各方向に沿った軸線を中心とする回転角度によって示される。各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２を基準位置及び基準姿勢にしたとき、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持された各ワーク８Ａ，８Ｂは、補正用カメラ４１によって撮影可能な位置に配置される。
When performing the correction control, the
また、制御装置７においては、基準位置及び基準姿勢にある各把持ツール２２に把持されたときの各ワーク８Ａ，８Ｂの正規位置及び正規姿勢が設定されている。制御装置７は、補正制御を行う際に、各ワーク８Ａ，８Ｂを補正用カメラ４１によって撮影した画像に基づいて、各ワーク８Ａ，８Ｂが正規位置及び正規姿勢にあるかを判別する。そして、制御装置７は、制御装置７に設定された各ワーク８Ａ，８Ｂの正規位置及び正規姿勢と、補正用カメラ４１による画像から求められる各ワーク８Ａ，８Ｂの実際の位置及び姿勢との誤差（ずれ）を補正用誤差として求める。制御装置７の補正制御においては、この補正用誤差に基づいて、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２が基準位置及び基準姿勢にあるときの、各把持ツール２２に把持された各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢が、目標とする位置及び姿勢になるように補正される。
Further, in the
また、補正用誤差が、制御装置７の動作プログラムにおける、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２の位置及び姿勢の教示データにフィードバックされ、動作プログラムにおける教示データが補正用誤差に応じて補正される。そして、スポット溶接ガン３における一対のチップの位置及び姿勢に対して、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとにおけるスポット溶接を行う各部位８１の位置及び姿勢が一致するように補正される。
Further, the correction error is fed back to the teaching data of the position and orientation of the gripping
制御装置７は、協調制御を行う際には、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２に把持された第１のワーク８Ａと、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２に把持された第２のワーク８Ｂとが重ね合わされた状態で、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとにスポット溶接を行う部位８１がスポット溶接ガン３における一対のチップが対向する位置に対して順次対向するよう、第１の把持用ロボット２Ａにおける第１のワーク８Ａと第２の把持用ロボット２Ｂにおける第２のワーク８Ｂとを移動させる。そして、スポット溶接ガン３は、架台１１に固定させたままにすることができ、スポット溶接ガン３によってスポット溶接を行う接合制御を簡単にすることができる。
When performing the cooperative control, the
図１に示すように、ロボット接合システム１は、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２によって把持される第１のワーク８Ａと、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２によって把持される第２のワーク８Ｂとが載置される載置台５を備えている。載置台５には、大きさ、形状等が異なる種々の第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂを載置するために、各ワーク８Ａ，８Ｂの位置決め及び保持を行う治具等は設けられていない。ただし、載置台５には、各ワーク８Ａ，８Ｂの概略的な位置を決定することができる位置決定用のピン、部材等を設けることができる。載置台５は、２台の把持用ロボット２Ａ，２Ｂに合わせて２台設置することができる。
As shown in FIG. 1, the
同図に示すように、ロボット接合システム１は、載置台５に載置された第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂのそれぞれの位置及び姿勢を監視する把持用カメラ４２を備えている。把持用カメラ４２は、載置台５の上方から第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂをそれぞれ撮影するよう構成されている。制御装置７は、把持用カメラ４２によって撮影される画像に基づいて、載置台５における第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂの位置及び姿勢を求める。そして、制御装置７は、把持制御を行い、第１のワーク８Ａを把持するための位置及び姿勢に第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２を移動させ、この把持ツール２２によって第１のワーク８Ａを把持させる。また、制御装置７は、把持制御を行い、第２のワーク８Ｂを把持するための位置及び姿勢に第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２を移動させ、この把持ツール２２によって第２のワーク８Ｂを把持させる。
As shown in the figure, the
把持制御においては、補正制御の場合と同様に、オンラインティーチング又はオフラインティーチングによって、把持制御を行うための各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの動作プログラムを構築しておくことができる。そして、この動作プログラムに基づいて移動させる各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２の位置及び姿勢を、把持用カメラ４２によって求められる実際の各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢に合わせるよう補正することができる。
載置台５と把持用カメラ４２とを用いることにより、大きさ、形状等が異なる種々の各ワーク８Ａ，８Ｂの接合を行う際に、各ワーク８Ａ，８Ｂごとに専用の治具を用いない汎用性の高いロボット接合システム１を形成することができる。
In the grip control, as in the case of the correction control, an operation program for each
By using the mounting table 5 and the gripping
次に、ロボット接合システム１の動作及び作用効果について説明する。
ロボット接合システム１を用いて第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとの接合を行う際には、制御装置７は、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２によって載置台５に載置された第１のワーク８Ａを把持させ、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２によって載置台５に載置された第２のワーク８Ｂを把持させる。このとき、制御装置７は、把持用カメラ４２によって第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂの位置及び姿勢を検出し、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２を移動させる位置及び姿勢を求める。そして、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に各ワーク８Ａ，８Ｂをそれぞれ把持する。
Next, the operation and effect of the
When joining the
ところで、第１の把持用ロボット２Ａによって移動させる第１のワーク８Ａの位置及び姿勢には、第１のワーク８Ａ自体の形状のばらつき、把持ツール２２による第１のワーク８Ａの把持状態のばらつき、第１の把持用ロボット２Ａ及び第１の把持用ロボット２Ａにおける把持ツール２２の位置精度のばらつき等によって、誤差が生じる。また、第２の把持用ロボット２Ｂによって移動させる第２のワーク８Ｂの位置及び姿勢についても、第１の把持用ロボット２Ａの場合と同様に誤差が生じる。特に、第１のワーク８Ａ又は第２のワーク８Ｂが大きい場合等には、生じる位置及び姿勢の誤差はより大きくなる。
Incidentally, the position and posture of the
そこで、制御装置７は、協調制御を行って第１の把持用ロボット２Ａと第２の把持用ロボット２Ｂとの動作を互いに協調させながら、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２に把持する第１のワーク８Ａと第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２に把持する第２のワーク８Ｂとを、補正用カメラ４１に近づける。そして、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２が基準位置及び基準姿勢に移動したときに、制御装置７は、補正用カメラ４１によって各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持された各ワーク８Ａ，８Ｂを撮影する。また、制御装置７は、補正用カメラ４１によって撮影される画像に基づいて、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持された各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を求める。
Therefore, the
補正用カメラ４１及び制御装置７によって求められた第１のワーク８Ａの位置及び姿勢のデータは、第１の把持用ロボット２Ａの動作にフィードバックされ、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２の位置及び姿勢を補正するために用いられる。また、補正用カメラ４１によって求められた第２のワーク８Ｂの位置及び姿勢のデータは、第２の把持用ロボット２Ｂの動作にフィードバックされ、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２の位置及び姿勢を補正するために用いられる。
The position and orientation data of the
こうして、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２に把持する第１のワーク８Ａの位置及び姿勢が正規位置及び正規姿勢になるよう、制御装置７における動作プログラムに構築された第１の把持用ロボット２Ａの教示データが補正される。また、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２に把持する第２のワーク８Ｂの位置及び姿勢が正規位置及び正規姿勢になるよう、制御装置７における動作プログラムに構築された第２の把持用ロボット２Ｂの教示データが補正される。
その後、位置及び姿勢の補正が行われた第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとに対してスポット溶接ガン３によってスポット溶接を行う。
Thus, the first gripping machine constructed in the operation program in the
After that, spot welding is performed with the
ロボット接合システム１においては、位置決め治具等によって固定された複数のワークに対して、スポット溶接ガンを支持するロボットによってスポット溶接を行う従来の方法とは全く異なるシステムを提供する。
具体的には、スポット溶接ガン３を固定し、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持する各ワーク８Ａ，８Ｂを、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの協調制御を行いながらスポット溶接ガン３へ移動させる。そして、補正用カメラ４１を用いて各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢の補正を行った後にスポット溶接を行う。
The
Specifically, the
このようなロボット接合システム１の構成により、各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を固定するための専用の治具を用いる必要がなくなり、大きさ、形状等が異なる複数種類のワーク８Ａ，８Ｂのスポット溶接を行う場合にも、ワーク８Ａ，８Ｂの種類ごとに専用の治具を準備する必要がなくなる。これにより、ロボット接合システム１の簡略化を図ることができる。また、複数種類のワーク８Ａ，８Ｂのスポット溶接を行う場合に、専用の治具の段替えを行う必要がなくなり、スポット溶接を行う各ワーク８Ａ，８Ｂの種類を変更する際の段替えに要する時間を短縮することができる。
With such a configuration of the
また、補正用カメラ４１を用いて、スポット溶接を行うときの各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を補正することにより、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持する各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を正確に決定する必要がなくなる。これにより、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２の構造は、ワーク８Ａ，８Ｂを把持する機能を有する簡単な構造にすることができる。
そして、専用の治具をなくし、把持ツール２２も共通化することによって、ロボット接合システム１に、複数種類のワーク８Ａ，８Ｂのスポット溶接を行うための汎用性を容易に持たせることができる。
Further, by correcting the positions and postures of the
Further, by eliminating the dedicated jig and using the gripping
それ故、ロボット接合システム１によれば、簡単な段替えによって、複数種類のワーク８Ａ，８Ｂの接合を行うことができ、複数種類のワーク８Ａ，８Ｂの接合を行うための汎用性を容易に持たせることができる。
Therefore, according to the
（実施形態２）
本実施形態は、図４、図５に示すように、ロボット接合システム１において、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとの接合を行うだけでなく、第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂに対してさらに第３のワーク８Ｃを接合する場合を示す。この場合に、第３のワーク８Ｃは、第２のワーク８Ｂの把持を解除した、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２によって把持する。
具体的には、制御装置７は、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとを各把持用ロボット２Ａ，２Ｂによってスポット溶接ガン３に対向する位置まで移動させて、スポット溶接ガン３によって第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂにおける少なくとも２箇所の部位にスポット溶接を行う。
(Embodiment 2)
In this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, in the
Specifically, the
次いで、図４に示すように、第２の把持用ロボット２Ｂは、その把持ツール２２に把持する第２のワーク８Ｂの把持を解除する。このとき、第２のワーク８Ｂは、スポット溶接が行われた少なくとも２箇所の部位によって第１のワーク８Ａに連結されている。そのため、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２が第１のワーク８Ａの把持を継続することにより、第２のワーク８Ｂも第１のワーク８Ａとともに第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２によって支持される。そして、第１の把持用ロボット２Ａの把持ツール２２に把持する第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂを適宜移動させて、スポット溶接ガン３によって、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとにおけるスポット溶接を行う部位８１にさらにスポット溶接を行う。
Next, as shown in FIG. 4, the second
一方、第１の把持用ロボット２Ａに支持される第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとにスポット溶接ガン３によってスポット溶接を行う時間を利用して、第２の把持用ロボット２Ｂは、その把持ツール２２によって載置台５に載置された第３のワーク８Ｃを把持する。そして、第２の把持用ロボット２Ｂの把持ツール２２の移動によって第３のワーク８Ｃを、第１のワーク８Ａ又は第２のワーク８Ｂに重なり合う位置まで移動させる。
On the other hand, using the time for spot welding by the
その後、図５に示すように、第１のワーク８Ａ及び第２のワーク８Ｂを把持する第１の把持用ロボット２Ａと、第３のワーク８Ｃを把持する第２の把持用ロボット２Ｂとの協調制御を行って、第１のワーク８Ａ又は第２のワーク８Ｂと第３のワーク８Ｃとにスポット溶接を行う部位８１を、スポット溶接ガン３における一対のチップに順次対向させる。こうして、第３のワーク８Ｃを、第１のワーク８Ａ又は第２のワーク８Ｂに接合することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 5, cooperation between the first
本実施形態のロボット接合システム１によれば、把持用ロボット２Ａ，２Ｂの台数を増やすことなく、第１のワーク８Ａ又は第２のワーク８Ｂに対して第３のワーク８Ｃをさらに接合することができる。
本実施形態においても、ロボット接合システム１のその他の構成は実施形態１の場合と同様であり、図中の符号が示す内容は実施形態１の場合と同様である。また、本実施形態においても、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。
According to the
Also in this embodiment, the other configurations of the
（実施形態３）
本実施形態は、図６、図７に示すように、スポット溶接ガン３及び補正用カメラ４１を、移動機械としての接合用ロボット６の移動先端部６１に設けた場合を示す。接合用ロボット６は、把持用ロボット２Ａ，２Ｂと同様に、移動先端部６１の位置及び姿勢を三次元的に変更可能な多関節型産業用ロボットによって構成されている。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the
本実施形態においても、実施形態１に示した場合と同様にして、制御装置７によって協調制御及び補正制御が行われる。そして、制御装置７は、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に各ワーク８Ａ，８Ｂを把持し、各ワーク８Ａ，８Ｂを、接合用ロボット６の移動先端部６１における補正用カメラ４１に接近させる。このとき、制御装置７は、接合用ロボット６の移動先端部６１における補正用カメラ４１を各ワーク８Ａ，８Ｂと対向する位置に適宜移動させ、補正用カメラ４１によって各ワーク８Ａ，８Ｂを撮影することができる。
Also in the present embodiment, cooperative control and correction control are performed by the
また、制御装置７によって協調制御が行われ、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとがスポット溶接を行う状態に互いに重ね合わされる。
制御装置７は、接合用ロボット６の移動先端部６１における補正用カメラ４１によって、互いに重ね合わせられる前の第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとを別々に撮影し、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持する各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢の補正を行うことができる。この補正は、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持する各ワーク８Ａ、８Ｂの位置及び姿勢が正規位置及び正規姿勢になるよう、制御装置７における動作プログラムに構築された各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの教示データを変更することによって行うことができる。また、この補正は、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの移動先端部２１の位置及び姿勢の教示データと、補正用カメラ４１による各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢の撮影データとを照合して、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの移動先端部２１に対する各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を特定することによって行うことができる。
Further, cooperative control is performed by the
The
また、制御装置７は、接合用ロボット６の移動先端部６１における補正用カメラ４１によって、互いに重ね合わされた第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとを同時に撮影し、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に把持する各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢の補正を行うことができる。補正は、上記と同様に行うことができる。また、この場合には、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとの干渉を検知するために、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの移動先端部２１又は把持ツール２２に力センサを設けることができる。力センサを用いることにより、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとの意図しない干渉を回避して、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとを重ね合わせることができる。力センサは、ロードセル、荷重計等を用いて構成することができる。なお、力センサは、他の実施形態に示す把持用ロボット２Ａ，２Ｂに設けても勿論よい。
Further, the
また、制御装置７は、スポット溶接ガン３における一対のチップを第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとにおけるスポット溶接を行う部位８１に対向させるときには、接合用ロボット６におけるスポット溶接ガン３を移動させることができる。そして、第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとにおけるスポット溶接を行う部位８１に対して、スポット溶接ガン３が順次対向するよう、接合用ロボット６におけるスポット溶接ガン３を移動させることができる。
Further, when the
本実施形態のロボット接合システム１によれば、スポット溶接ガン３による第１のワーク８Ａと第２のワーク８Ｂとのスポット溶接を、一層柔軟に行うことができる。
本実施形態においても、ロボット接合システム１のその他の構成は実施形態１の場合と同様であり、図中の符号が示す内容は実施形態１の場合と同様である。また、本実施形態においても、実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。
According to the
Also in this embodiment, the other configurations of the
（実施形態４）
本実施形態は、図８、図９に示すように、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの移動先端部２１に補正用カメラ４１を設けた場合を示す。
本実施形態の制御装置７は、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの把持ツール２２に各ワーク８Ａ，８Ｂを把持するときに、各補正用カメラ４１によって各ワーク８Ａ，８Ｂを撮影する。そして、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの移動先端部２１に対する各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢が正規位置及び正規姿勢になるよう、制御装置７における動作プログラムに構築された各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの教示データを補正することができる。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, a
The
各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの移動先端部２１に補正用カメラ４１を設けることにより、実施形態１に示した把持用カメラ４２を省略することができる。また、各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの移動先端部２１に設けられた補正用カメラ４１によって、各ワーク８Ａ，８Ｂの位置及び姿勢を監視しながら、各ワーク８Ａ，８Ｂを互いに重ね合わせることができる。
By providing the
なお、補正用カメラ４１は、実施形態３に示した接合用ロボット６及び各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの両方に設けることができる。また、補正用カメラ４１は、実施形態１に示した安全柵１２及び各把持用ロボット２Ａ，２Ｂの両方に設けることもできる。
また、実施形態１に示した安全柵１２等の固定物に設ける補正用カメラ４１は、任意の位置に任意の数を設けることができる。
The
Further, the
１ ロボット接合システム
１１ 架台（固定物）
１２ 安全柵（固定物）
２Ａ，２Ｂ 把持用ロボット
２１ 移動先端部
２２ 把持ツール
３ スポット溶接ガン（接合装置）
４１ 補正用カメラ
４２ 把持用カメラ
５ 載置台
６ 接合用ロボット（移動機械）
６１ 移動先端部
７ 制御装置
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ ワーク
1
12 Safety fence (fixed)
2A,
41 Camera for
61
Claims (9)
該複数の把持用ロボットと相対的に移動可能な固定物又は移動機械に設けられ、上記複数の把持用ロボットにおけるそれぞれの上記把持ツールに把持されて、互いに合わされた状態の複数のワークを接合する接合装置と、
上記固定物、上記移動機械及び上記複数の把持用ロボットのうちの少なくともいずれかに設けられ、複数のワークの位置及び姿勢を監視する補正用カメラと、
上記複数の把持用ロボット、上記接合装置、上記補正用カメラの動作を制御する制御装置と、を備え、
該制御装置は、上記複数の把持用ロボットを互いに協調させて動作させる協調制御と、上記補正用カメラによって撮影される画像に基づいて複数のワークの位置及び姿勢を求め、該複数のワークの位置及び姿勢が、目標とする位置及び姿勢になるよう上記複数の把持用ロボットの動作を補正する補正制御と、上記接合装置によって複数のワークを接合する接合制御とを行うよう構成されている、ロボット接合システム。 A plurality of gripping robots capable of three-dimensionally changing the position and posture of the moving tip provided with a gripping tool for gripping a workpiece;
A fixed object or a moving machine that is movable relative to the plurality of gripping robots, and is gripped by each of the gripping tools in the plurality of gripping robots to join a plurality of workpieces that are aligned with each other. A joining device;
A correction camera that is provided on at least one of the fixed object, the moving machine, and the plurality of gripping robots, and monitors the positions and postures of the plurality of workpieces;
A plurality of gripping robots, the joining device, a control device for controlling the operation of the correction camera,
The control device obtains positions and postures of a plurality of workpieces based on cooperative control for operating the plurality of gripping robots in cooperation with each other and an image photographed by the correction camera, and positions of the plurality of workpieces And a robot configured to perform correction control for correcting the operations of the plurality of gripping robots so that the position and posture become a target position and posture, and joining control for joining a plurality of workpieces by the joining device. Joining system.
上記補正制御は、上記動作プログラムにおける上記把持ツールの位置及び姿勢の教示データを変更する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット接合システム。 The operations of the plurality of gripping robots are stored in the control device as an operation program constructed by teaching the position and posture of the gripping tool,
The robot correction system according to any one of claims 1 to 4, wherein the correction control changes teaching data of a position and a posture of the gripping tool in the operation program.
該載置台に載置されたワークの位置及び姿勢を監視する把持用カメラと、をさらに備え、
上記制御装置は、上記把持用カメラによって撮影される画像に基づいて上記載置台におけるワークの位置及び姿勢を求め、該ワークを把持するための位置及び姿勢に上記把持用ロボットの上記把持ツールを移動させる把持制御をさらに行うよう構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット接合システム。 A mounting table installed at a position facing the gripping robot and on which a workpiece is mounted;
A gripping camera that monitors the position and orientation of the workpiece placed on the mounting table, and
The control device obtains the position and posture of the workpiece on the mounting table based on an image photographed by the gripping camera, and moves the gripping tool of the gripping robot to the position and posture for gripping the workpiece. The robot joining system according to any one of claims 1 to 5, wherein gripping control is further performed.
上記接合装置は、上記第１の把持用ロボットの上記把持ツールに把持された第１のワークと、上記第２の把持用ロボットの上記把持ツールに把持された第２のワークとに対して抵抗溶接を行うものであり、
上記制御装置は、上記接合装置によって上記第１のワーク及び上記第２のワークにおける少なくとも２箇所に抵抗溶接を行った後には、上記第１の把持用ロボットの上記把持ツールによって、上記第２のワークが連結された状態の上記第１のワークの把持を継続して、上記第１のワーク及び上記第２のワークにさらに抵抗溶接を行うとともに、該抵抗溶接を行う時間を利用して、上記第２の把持用ロボットの上記把持ツールによって上記第１のワーク及び上記第２のワーク以外の第３のワークを把持するよう構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボット接合システム。 The plurality of gripping robots are a first gripping robot and a second gripping robot installed adjacent to each other,
The joining device is resistant to the first work gripped by the gripping tool of the first gripping robot and the second work gripped by the gripping tool of the second gripping robot. Welding,
After the resistance welding is performed on at least two places in the first work and the second work by the joining device, the control device uses the gripping tool of the first gripping robot to perform the second work. The gripping of the first workpiece in a state where the workpieces are connected is continued, and further resistance welding is performed on the first workpiece and the second workpiece, and the time for performing the resistance welding is used. The gripping tool of the second gripping robot is configured to grip the third workpiece other than the first workpiece and the second workpiece, according to any one of claims 1 to 6. Robot bonding system.
上記制御装置は、上記協調制御を行う際には、上記第１の把持用ロボットの上記把持ツールに把持された第１のワークと、上記第２の把持用ロボットの上記把持ツールに把持された第２のワークとが合わさる状態で、該第１のワークと該第２のワークとに抵抗溶接を行う部位が上記接合装置に対して順次対向するよう、上記接合用ロボットにおける上記接合装置を移動させるよう構成されている、請求項７に記載のロボット接合システム。
The mobile machine is constituted by a joining robot that can three-dimensionally change the position and posture of the moving tip provided with the joining device,
When performing the coordinated control, the control device is held by the first workpiece held by the holding tool of the first holding robot and the holding tool of the second holding robot. The joining device in the joining robot is moved so that a portion where resistance welding is performed on the first workpiece and the second workpiece are sequentially opposed to the joining device in a state where the second workpiece is brought together. The robot joining system of claim 7, wherein the robot joining system is configured to cause
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