CN101352807A - 可挠性工件组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可挠性工件组装方法。本发明的可挠性工件组装方法通过具备第一手部(21)的第一机械手(20)和具备第二手部(31)的第二机械手(30)而将可挠性工件(W)组装到被组装物(60)上，包括：由第一手部保持可挠性工件的第一部分且由第二手部保持与第一部分不同的可挠性工件的第二部分的工序；通过第一及第二机械手的协调运动而将可挠性工件移动到被组装物的工序；通过第一及第二机械手将可挠性工件变形为与被组装物对应的形状的工序；以及通过第一及第二机械手将可挠性工件组装到被组装物上的工序。这样，可没有破损或切断地将可挠性工件准确地组装到被组装物上。第一及第二机械手也可以具备将可挠性工件压入被组装物的压入构件。

Description

可挠性工件组装方法
技术领域
本发明涉及通过具备手部的两个机械手来将可挠性工件组装到被组装物上的可挠性工件组装方法。
背景技术
通常，树脂成形品等可挠性工件的组装作业以使可挠性工件变形并组装到被组装物上为前提。因此，难以使用机械以高精度进行此类可挠性工件的组装作业。此外，即使在通过机械来自动地进行可挠性工件的组装作业的情况下，也存在此类机械有时会大型化、价格高且缺乏通用性的倾向。因此，可挠性工件的组装作业用专业作业者所进行的手工作业来进行。
在特开平8-174460号公报中，公开了将需要边使其变形边进行作业的较大可挠性工件例如管道单元通过机械手组装到仪器板上的内容。在特开平8-174460号公报中，在可挠性工件干涉时，在根据力传感器的检测值来求出机器人手臂的移动修正量后，判断修正后的臂位置是否位于规定的可运动范围内，只要修正后的机械手位置位于可运动范围内时，就以移动修正量的大小来修正机器人手臂的运动。
在特开平8-174460号公报中，以组装管道单元等较大的可挠性工件为前提，即使是可挠性的，此类工件也比较坚固。但是，在较小且较易于弯曲的可挠性工件例如橡胶制软管的情况下，在如特开平8-174460号公报那样根据力传感器的检测值来求出移动修正量时，其移动修正量也不一定正确。
在此类情况下，不仅不能正确地将可挠性工件组装到被组装物上，而且可挠性工件在可挠性工件的输送时可能会破损或被切断。因此，在可挠性工件较小且较易于弯曲的情况下，还需要细腻的控制。
发明内容
本发明鉴于此类问题而完成，其目的是提供即使在可挠性工件较小且较易于弯曲的情况下，也不会破损或被切断，且可将可挠性工件准确地组装到被组装物上的可挠性工件组装方法。
为实现上述目的，根据第一方式，提供一种可挠性工件组装方法，通过具备第一手部的第一机械手和具备第二手部的第二机械手而将可挠性工件组装到被组装物上，其特征在于，包括：由上述第一机械手的上述第一手部保持上述可挠性工件的第一部分且由上述第二机械手的上述第二手部保持与上述第一部分不同的上述可挠性工件的第二部分的工序；使上述第一机械手及上述第二机械手的协调运动有效且将上述可挠性工件移动到上述被组装物的工序；使上述第一机械手及上述第二机械手的协调运动无效且通过分别独立地改变上述第一机械手及上述第二机械手的位置/姿势来使上述可挠性工件变形为与上述被组装物对应的形状的工序；以及，通过上述第一机械手及上述第二机械手来将上述可挠性工件组装到上述被组装物上的工序。
即，在第一方式中，由于使用第一机械手及第二机械手的协调运动，所以可没有破损或切断地输送可挠性工件。此外，由于预先使可挠性工件变形为与被组装物对应的形状，所以可将可挠性工件正确地组装到被组装物上。
根据第二方式，在第一方式中，通过上述第一机械手及上述第二机械手来将上述可挠性工件组装到上述被组装物上的工序，使上述第一机械手及上述第二机械手的协调运动有效而进行。
即，在第二方式中，通过在压入可挠性工件时也使用协调运动，从而可将可挠性工件通过被组装物准确地组装。
根据第三方式，在第一方式中，在将上述可挠性工件移动到上述被组装物的工序之前进行使上述可挠性工件变形为与上述被组装物对应的形状的工序。
根据第四方式，提供一种可挠性工件组装方法，通过具备第一手部的第一机械手和具备第二手部的第二机械手而将细长形状可挠性工件组装到被组装物上，其特征在于，包括：由上述第一机械手的上述第一手部保持上述细长形状可挠性工件的第一部分且由上述第二机械手的上述第二手部保持与上述第一部分不同的上述可挠性工件的第二部分的工序；使上述第一机械手及上述第二机械手的协调运动有效且将上述可挠性工件移动到上述被组装物的工序；使上述第一机械手及上述第二机械手的协调运动无效且通过上述第一机械手及上述第二机械手而将上述可挠性工件的一端组装到上述被组装物上的工序；以及，通过上述第二机械手来将上述可挠性工件沿上述被组装物的表面形状进行组装的工序。
即，在第四方式中，由于使用第一机械手及第二机械手的协调运动，所以可没有破损或切断地输送可挠性工件。此外，将可挠性工件沿被组装物的表面形状进行组装，所以可将可挠性工件准确地组装到被组装物上。
根据第五方式，在第一至第四任一方式中，上述第一机械手及上述第二机械手中至少一方具备视觉检测构件，在保持上述可挠性工件前，还包括上述视觉检测构件检测上述可挠性工件的上述第一部分及上述第二部分。
即，在第五方式中，通过由视觉检测构件得到的可挠性工件的数据，可识别应由第一手部及第二手部保持的可挠性工件的第一部分及第二部分的每个。因此，可更准确地保持可挠性工件。
根据第六方式，在第一至第五任一方式中，上述第一机械手及上述第二机械手中至少一个具备将上述可挠性工件压入上述被组装物的压入构件。
即，在第六方式中，在压入可挠性工件时，也可排除作业者所进行的手工作业，因此，可仅由机械手完成可挠性工件的压入作业。压入构件可以是在机械手的手部安装的专用工具，也可以将机械手的手部的端部作为压入构件使用。
从附图所示的本发明的典型实施方式的详细说明，可更加了解本发明的这些目的、特征及优点和其它目的、特征及优点。
附图说明
图1是表示实施根据本发明的可挠性工件组装方法的机械手系统的基本结构的图。
图2是表示根据本发明第一实施方式的可挠性工件组装方法的流程图。
图3a到图3d是用于说明根据本发明第一实施方式的可挠性工件组装方法的图。
图4是表示根据本发明第二实施方式的可挠性工件组装方法的流程图。
图5a到图5e是用于说明根据本发明第二实施方式的可挠性工件组装方法的图。
图6是表示实施根据本发明的可挠性工件组装方法的其它机械手系统的基本结构的图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图中，对相同的部件标以相同的参考标记。为便于理解，这些附图均适当缩小。
图1是根据本发明的机械手程序调整装置的概念图。如图1所示，机械手系统10包括：具备手部21的第一操纵机械手20(以下称为第一机械手20)、具备手部31的第二操纵机械手30(以下称为第二机械手30)。在图1中，第一机械手20及第二机械手30是六自由度的多关节型机器人手臂。
如图所示，第一机械手20及第二机械手30分别具备视觉检测构件即摄像机29、39。这些摄像机29、39连接到后述的机械手控制装置11上。再有，第一机械手30的具备手部31的单元36在与手部31相反一侧的面上具备压入工具35。第一机械手20的单元26上也具备同样的压入工具25。
再有，机械手系统10包括：控制第一机械手20及第二机械手30的机械手控制装置11例如数字计算机；与机械手控制装置11连接且用于进行第一机械手20及第二机械手30的指示操作的指示操作盘14。
如图1所示，工件W装载于工作台15上。在本发明中，工件W是可挠性的，且是较小且较易于弯曲的部件。而且，此类工件W是在组装到被组装物50、60上时需要变形的工件。在图1等所示的实施方式中，可挠性工件W是例如橡胶制软管。
在下面，以可挠性工件W是橡胶制软管为例来说明本发明。但是，工件W并不限于此类软管，也包括可挠性的其它工件。此外，虽然出于简化的目的而在图1等中仅示出单一可挠性工件W，但实际上，在工作台15上装载多个可挠性工件W，且第一机械手20及第二机械手30一个个连续输送多个工件W。
图2是表示根据本发明第一实施方式的可挠性工件组装方法的流程图。还有，图3a到图3d是用于说明根据本发明第一实施方式的可挠性工件组装方法的图。下面参照附图来对本发明的第一实施方式进行说明。
首先，如步骤101及图3a所示，移动第一机械手20，以使摄像机29位于在工作台15上装载的可挠性工件W的上方。其次，启动摄像机29，并拍摄可挠性工件W整体。将由摄像机29得到的图像传送到机械手控制装置11。再有，也可以移动第二机械手30，并通过摄像机39拍摄可挠性工件W。
其次，由机械手控制装置11处理图像，从而检测应分别由手部21、31保持的可挠性工件W的第一部分41及第二部分42。可挠性工件W的第一部分41和第二部分42是互不相同的地点。例如，在图3a所示的实施方式中，可挠性工件W的第一部分41及第二部分42分别是可挠性工件W(橡胶制软管)的两端部或离开两端部规定距离的地点。
由于这些工件W是可挠性的，所以各个工件W的第一部分41及第二部分42的地点根据工件W的每个而不同。因此，在通过摄像机29而得到的可挠性工件W的第一部分41及第二部分42的实际位置与预先设定的位置不同的情况下，机械手控制装置11根据第一部分41及第二部分42的差来修正使手部21、31分别向第一部分41及第二部分42移动的移动命令。
其次，使摄像机29停止，如步骤102及图3b所示，使第一机械手20的手部21及第二机械手30的手部31分别移动到第一部分41及第二部分42。其次，这些手部21、31分别保持可挠性工件W的第一部分41及第二部分42。
由于工件W是可能性的，所以在手部21保持第一部分41后另一手部31保持第二部分42的情况下，第二部分31的位置存在偏移的可能性。因此，手部21、31分别同时保持工件W的第一部分41及第二部分42较理想。这样，可防止工件W的位置偏移，并正确地保持工件W。
其次，如步骤103所示，第一机械手20及第二机械手30通过协调运动而使可挠性工件W移动到被组装物60(图1中未示出)。这里，被组装物60是刚体，且配置在规定的固定位置。在步骤103中，若发出协调运动的命令，则第一机械手20主动、第二机械手30从动而发挥功能。因此，在进行协调运动时，如果作为主动的第一机械手20向被组装物60移动，则第二机械手30随着第一机械手20而一体化移动。
因此，在协调运动时，维持由手部21保持的可挠性工件W的第一部分41和由手部31保持的第二部分42之间的相对关系。因此，可挠性工件W边维持与被保持时相同的姿势边被输送到被组装物60。因此，在本发明中，在可挠性工件W的输送时，可挠性工件W不会被拉伸而伸展，或被拉断，可稳定地输送可挠性工件W。
其次，在步骤104中，解除协调运动，如图3c所示，通过第一机械手20及第二机械手30而使可挠性工件W变形为与被组装物60对应的期望形状。这里，如图3d所示，被组装物60具备弯曲的槽61。而且，在机械手控制装置11中已输入具备槽61的被组装物60的尺寸数据。因此，在步骤104中，根据此类尺寸数据，第一机械手20及第二机械手30使可挠性工件W弯曲成与被组装物60的槽61对应的形状。
再有，在机械手控制装置11中已输入与可挠性工件W相关的数据(尺寸、物理特性等)。在使可挠性工件W变形时，也参照与这些可挠性工件W相关的数据。这样，以不使可挠性工件W破损及切断的程度的力使可挠性工件W变形。
其次，如步骤105及图3d所示，第一机械手20及第二机械手30在保持可挠性工件W的变形后的形状的状态下，将可挠性工件W插入并组装到被组装物60的槽61中。在本发明中，由于使可挠性工件W预先变形为与被组装物60对应的形状，所以可将可挠性工件W正确地组装到被组装物60上。若将可挠性工件W组装到被组装物60上，则可挠性工件W从手部21、31释放。
再有，在将可挠性工件W组装到被组装物60上时，再次使用上述协调运动较理想，这样，可将可挠性工件W更正确地插入到被组装物60的槽61中。但是，由于在步骤105中已使可挠性工件W移动到被组装物60，所以在将可挠性工件W组装到被组装物60上时的可挠性工件W的移动距离较小。因此，不一定必须使用第一机械手20及第二机械手30之间的协调运动。
即使在将可挠性工件W组装到被组装物60上之后，也存在可挠性工件W没有完全插入到被组装物60的槽61深处的情况。在此类情况下，前进到步骤106。在步骤106中，驱动第一机械手20的单元26，使手部21朝向后方并使压入工具25朝向第一机械手20的前端一侧。
而且，使压入工具25运动，将可挠性工件W完全压入被组装物60的槽61中。这样，压入工具25起到辅助完成将可挠性工件W组装到被组装物60上的作用。因此，在本发明中，仅通过第一机械手20及第二机械手30便可将可挠性工件W完全压入槽61中。因此，在将可挠性工件W组装到被组装物60上时，可排除作业者所进行的手工作业。
再有，可使用第二机械手30的压入工具35来代替第一机械手20的压入工具25，或者可使用该压入工具25、35两者来将可挠性工件W压入槽61中。此外，可不必使用专用的压入工具25、35，而使用手部21、31的端部或侧部来将可挠性工件W压入槽61中。
这样，在本发明的第一实施方式中，通过使第一机械手20及第二机械手30协调运动，而可没有破损或切断地稳定输送可挠性工件W。再有，由于在通过第一机械手20及第二机械手30使可挠性工件W预先变形为与被组装物60对应的形状后将可挠性工件W组装到被组装物60上，所以可准确地组装可挠性工件W。
图4是表示根据本发明第二实施方式的可挠性工件组装方法的流程图。还有，图5a到图5d是用于说明根据本发明第二实施方式的可挠性工件组装方法的图。虽然下面参照附图来对本发明的第二实施方式进行说明，但从图4的步骤S201到步骤203及从图5a到图5c与从图2的步骤101到步骤103及从图3a到图3c相同，所以省略说明。
如图5c等所示，第二实施方式的被组装物50具备弯曲的顶面55。在顶面55上，设有用于插入作为橡胶制软管的可挠性工件W的一端的插销51和用于保持此类可挠性工件W的钩部52。
在第二实施方式中使可挠性工件W变形后，如图4的步骤204及图5d所示，使第一机械手20及第二机械手30移动，并将可挠性工件W的一端(第一部分41侧)插入被组装物50的插销51。在将可挠性工件W的一端插入被组装物50的插销51时，第一机械手20的手部21释放可挠性工件W。
其次，如步骤205所示，移动第二机械手30，并将可挠性工件W沿被组装物50的顶面55配置。其次，使第二机械手30进一步移动，从而将可挠性工件W夹持并临时固定在钩部52。然后，第二机械手30的手部31释放可挠性工件W。
最后，如步骤S206及图5e所示，驱动第二机械手30的单元36，使手部31朝向后方并使压入工具35朝向第一机械手30的前端一侧。其次，使压入工具35运动，将可挠性工件W压入被组装物50的钩部52，可挠性工件W与钩部52完全卡合。这样，即使在将可挠性工件W组装到被组装物50上时，也可排除作业者所进行的手工作业。
这样，在本发明的第二实施方式中，与第一实施方式同样，通过协调运动，可没有破损或切断地稳定输送可挠性工件W。再有，在第二实施方式中，将可挠性工件W沿被组装物50的顶面55组装，这样，可将可挠性工件W准确地组装到被组装物50上。
再有，虽然在附图中未示出，但在被组装物50为圆筒形状且在其外周以外的地点例如端面具备插销51的情况下，在将可挠性工件W插入插销51中后，可通过第二机械手30而将可挠性工件W缠绕在被组装物50的周面上。本领域技术人员可知，即使在此类情况下也能得到与上述内容相同的效果。
图6是表示实施根据本发明的可挠性工件组装方法的其它机械手系统的基本构成的图。在图6中，第一机械手20连接到具备指示操作盘14a的机械手控制装置11a上，第二机械手30连接到具备指示操作盘14b的机械手控制装置11b上。如图6所示，机械手控制装置11a和机械手控制装置11b通过通信构件18例如以太网(Ethernet，登记商标)而连接。在此类情况下，各种数据例如通过摄像机29得到的图像的数据经通信构件18而从机械手控制装置11a发送到机械手控制装置11b。此外，即使在第一机械手20及第二机械手30进行协调运动的情况下，也可适当使用通信构件18。可知，即使在图6所示的机械手系统中，也可得到与上述内容同样的效果。
虽然使用典型实施方式来说明本发明，但本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可进行上述各种变更及各种其它变更、省略、添加。

Claims (6)

1.一种可挠性工件组装方法，通过具备第一手部(21)的第一机械手(20)和具备第二手部(31)的第二机械手(30)而将可挠性工件(W)组装到被组装物上，其特征在于，包括：
由上述第一机械手(20)的上述第一手部(21)保持上述可挠性工件(W)的第一部分(41)，并且由上述第二机械手(30)的上述第二手部(31)保持与上述第一部分(41)不同的上述可挠性工件(W)的第二部分(42)的工序；
使上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)的协调运动有效且将上述可挠性工件(W)移动到上述被组装物的工序；
使上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)的协调运动无效且通过分别独立地改变上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)的位置/姿势而使上述可挠性工件(W)变形为与上述被组装物对应的形状的工序；以及，
通过上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)将上述可挠性工件(W)组装到上述被组装物上的工序。
2.根据权利要求1所述的可挠性工件组装方法，其特征在于，
通过上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)将上述可挠性工件(W)组装到上述被组装物上的工序，使上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)的协调运动有效而进行。
3.根据权利要求1所述的可挠性工件组装方法，其特征在于，
在将上述可挠性工件(W)移动到上述被组装物的工序之前进行使上述可挠性工件(W)变形为与上述被组装物对应的形状的工序。
4.一种可挠性工件组装方法，通过具备第一手部(21)的第一机械手(20)和具备第二手部(31)的第二机械手(30)而将细长形状的可挠性工件(W)组装到被组装物上，其特征在于，包括：
由上述第一机械手(20)的上述第一手部(21)保持上述细长形状的可挠性工件(W)的第一部分(41)，并且由上述第二机械手(30)的上述第二手部(31)保持与上述第一部分(41)不同的上述可挠性工件(W)的第二部分(42)的工序；
使上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)的协调运动有效且将上述可挠性工件(W)移动到上述被组装物的工序；
使上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)的协调运动无效且通过上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)而将上述可挠性工件(W)的一端组装到上述被组装物上的工序；以及，
通过上述第二机械手(30)将上述可挠性工件(W)沿上述被组装物的形状进行组装的工序。
5.根据权利要求1～4任一项所述的可挠性工件组装方法，其特征在于，
上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)中至少一方具备视觉检测构件(29、39)，
在保持上述可挠性工件(W)前，还包括上述视觉检测构件(29、39)检测上述可挠性工件(W)的上述第一部分(41)及上述第二部分(42)。
6.根据权利要求1～5任一项所述的可挠性工件组装方法，其特征在于，
上述第一机械手(20)及上述第二机械手(30)中至少一方具备将上述可挠性工件(W)压入上述被组装物的压入构件(35)。
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