CN103659069B - 定位装置及具备定位装置的机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位装置，其具备夹具和增压器。其中夹具包含有接受压力供应进行驱动的驱动部件、以及由该驱动部件驱动，将作为加工对象的工件固定于规定位置的固定机构。增压器设于所述夹具，对被供应至所述驱动部件的压力进行增压。此外，所述夹具基于从外部供应的第1压力，使所述工件初步固定于所述固定机构，并且基于将所述第1压力通过所述增压器增压后的第2压力，使所述工件正式固定于所述固定机构。

Description

定位装置及具备定位装置的机器人系统

技术领域

本发明涉及一种定位装置及具备定位装置的机器人系统。

背景技术

以往，已知有将作为加工对象的工件用夹具等保持在规定位置的定位装置。并且，还提案有例如能够通过使保持工件的夹具自身旋转，而使工件面向规定的方向的定位装置（例如参照日本专利特开平5-177391号公报）。

这样的定位装置，例如被装备于机器人系统，用于焊接加工这样的由机器人进行规定的加工作业时工件的定位。

另外，如由该种机器人实施规定的加工作业的情况下，要求定位装置高精度地定位工件。因此，保持工件的夹具，结构中包含与油压气缸能够联动地联接的把持爪等固定机构，通过向油压气缸供应高压的油压，用固定机构来紧固固定工件（以下称为“压紧”）的情况较多。

然而，以往的定位装置，在减少成本、提高可靠性方面有进一步改善的余地。

例如，如上所述，将高压油压供应至夹具的油压气缸的情况下，需要使用作为接头的油压接头等，并且将硬质高压用的油压管配管到夹具。然而，在如上所述的夹具自身旋转的情况下，因包含旋转机构等，所以油压管难以排设，且设置及维护易消耗成本。

此外，在以上述油压接头等接合的部分，易发生工作油的液体泄漏。因此，有发生故障，可靠性降低的可能性。

本发明的一种形态鉴于上述内容而完成，其目的在于提供一种能够减少成本，并提高可靠性的定位装置及具备定位装置的机器人系统。

发明内容

本发明的一种形态涉及的定位装置，包括夹具和增压器。其中，所述夹具包含接受压力供应并进行驱动的驱动部件、以及由该驱动部件所驱动，将作为加工对象的工件固定于规定位置的固定机构。所述增压器设置于所述夹具，对供应给所述驱动部件的压力进行增压。此外，所述夹具基于从外部供应的第1压力使所述工件初步固定于所述固定机构，并且基于第2压力使所述工件正式固定于所述固定机构，所述第2压力为将所述第1压力通过所述增压器增压后的压力。

根据本发明的一种形态，能够减少成本，并提高可靠性。

附图说明

对照附图阅读下述发明的详细说明，能够容易地对本发明进行更为完整的认识，并理解与其相关的优点。

图1是表示实施方式所涉及的定位器的结构概要的模式图。

图2是表示实施方式所涉及的具备定位器的机器人系统结构的立体模式图。

图3是表示高压用管的一种连接形态的立体模式图。

图4是表示实施方式所涉及的定位器油压系统的事例的图。

图5是表示实施方式所涉及的机器人系统的结构的框图。

图6是表示实施方式所涉及的机器人系统执行的处理的序列流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明所揭示的定位装置及具备定位装置的机器人系统的实施方式。另外，本发明不限定于以下所示的实施方式。

此外，以下例举将定位装置用于由焊接机器人进行工件的焊接加工时的情况进行说明。此外，以下将接受压力供应进行驱动的驱动部件设为油压气缸。此外，以下分别将定位装置称为“定位器”，将油压气缸称为“气缸”。

首先，用图1对实施方式涉及的定位器的结构概要进行说明。图1是表示实施方式所涉及的定位器10的结构概要的模式图。

另外，为了易于理解说明，图1中图示有包含以铅直向上为正方向，铅直向下为负方向的Z轴的三维直角坐标系。因此，沿XY平面的方向指“水平方向”。在以下说明所使用的其他附图中也有时会适当的显示该直角坐标系。

此外，在以下所示的各图中，有关于由多个部件组成的结构部件等，有时只对多个部件之中的1个部件标注符号，而对于其他部件省略符号标注的情况。该情况下，标注了符号的1个部件与其他部件相同。

如图1所示，实施方式涉及的定位器10，具备一对支架11、旋转轴12、以及夹具13。此外，定位器10的外部配设有气油压转换器20（压力介质转换器）。

一对支架11固定于地面等处，并对旋转轴12进行轴支撑，以使其与水平方向大致平行，且能够绕AXy轴转动（参照图中双箭头101）。旋转轴12为夹具13具有的旋转轴，使夹具13绕AXy轴转动。

另外，旋转轴12的一侧支架11（图中面向图纸的左侧），形成有中空结构的中空部分12a。此外，另一侧支架11（图中面向图纸的右侧），配设有使旋转轴12旋转的驱动源M。

夹具13具备增压器13a和气缸13b。另外，图1中仅示意性地表示说明时所需的结构部件。因此，图1不用于限定增压器13a及气缸13b的配置关系和气缸13b的个数、形状等。

此处，在对增压器13a及气缸13b进行详细描述之前，先对到夹具13为止的油压系统的概要进行描述。如图1所示，首先，气压被输入配设于定位器10外部的气油压转换器20（参照图中的箭头102），并将该气压转换为压力大致相同的第1油压。

此处，气压及第1油压优选为0.5MPa左右，但不限于此。另外，本实施方式中，气压及第1油压为该0.5MPa左右。

之后从气油压转换器20输出的第1油压，从支架11内部经由中空部分12a被供应至夹具13内部（参照图中箭头103）。即，到夹具13为止，仅形成了0.5MPa左右较为低压的“第1油压”的供应路径。

因此，到夹具13为止的供应路径，能够使用用于低压的较为软质的油压管来形成。即，能够排设方便地形成油压供应路径，所以能够降低定位器10的设置工时和维护工时，有助于低成本化。

此外，因减少使用了作为故障发生的原因之一的油压接头，所以能够有助于减少故障，提高可靠性。

另外，虽图1中无图示，被供应至夹具13内部的第1油压，在增压器13a进行后述的增压处理之前，预先供应至气缸13b。此时，接受了第1油压供应的气缸13b，驱动与该气缸13b能够联动地联接的固定机构（后述），并基于第1油压使工件初步固定。

之后，在工件被初步固定后，增压器13a将第1油压增压为较该第1油压更大的第2油压并供应至气缸13b（参照图中箭头104）。此处，该增压优选为25倍左右，但不限于此。

之后，接受了第2油压供应的气缸13b，基于第2油压驱动固定机构，压紧工件并使其正式固定。

之后，被正式固定的工件，与后述机器人的焊接加工动作同步，连同夹具13一起绕AXy轴进行旋转。

因此，供应第2油压的供应路径，仅形成于夹具13内部即可。换言之，因能够将需要硬质油压管和油压接头的部位集中于夹具13，所以能够有助于提高维护性和可靠性。

此外，就成本方面而言，不仅减少了油压接头等部件数目，还因通过使用气油压转换器20，例如能够利用被供应至工厂内的压缩空气，所以能够省去加压站等的设置。因此，在该点上也能够谋求低成本化。

继而，用图2对实施方式涉及的具备定位器10的机器人系统1的结构的事例进行说明。图2是表示实施方式所涉及的具备定位器10的机器人系统1结构的立体模式图。另外，在图2中，关于定位器10，以夹具13为主进行图示。

如图2所示，实施方式涉及的机器人系统1，具备机器人30。另外，在图2中虽显示有3台机器人30，但机器人30的台数和类别并无限定。因此，机器人30可以为1台，亦可为多台类别不同的机器人30。此处为具备有3台同一结构的机器人30。

如图2所示，机器人30分别为具有多轴，在前端可动部分具备点焊(spotwelding)用的末端执行器31的单臂型焊接机器人。机器人30被配置于夹具13周围，基于后述的上层控制器和机器人控制器的指示，对正式固定于夹具13的工件W进行规定的点焊动作。

夹具13具备增压器13a、气缸13b-1～13b-3、形成第1油压的供应路径的低压用管13c-1、形成第2油压的供应路径的高压用管13c-2、以及作为把持爪的夹持器(gripper)13d-1～13d-4。夹持器13d-1～13d-4组成上述固定机构。

增压器13a为用图1说明的、将第1油压增压为第2油压的单元。

气缸13b-1～13b-3为对应于图1所示的气缸13b的油压气缸。首先，气缸13b-1经由联接机构与夹持器13d-1联接。夹持器13d-1以下述方式设置：气缸13b-1受到油压供应后，与向Y轴的负方向进行的直线运动联动，而从图中箭头201的方向按压工件W。

此外，气缸13b-2同样的与夹持器13d-2联接。夹持器13d-2以下述方式设置：气缸13b-2受到油压供应后，与向Y轴的正方向进行的直线运动联动，而从图中箭头202的方向按压工件W。

此外，气缸13b-3同样的与夹持器13d-3及13d-4联接。夹持器13d-3及13d-4以下述方式设置：与受到油压供应的气缸13b-3联动，而从图中箭头203的方向及箭头204的方向的两个方向按压工件W。

另外，虽无图示，亦可另外设置用于从下方缓冲工件W而支撑的气缸或夹持器。如此，通过从多方向按压工件W，能够防止工件W产生歪斜。

此处，对高压用管13c-2的连接形态进行说明。图3是表示高压用管13c-2的一种连接形态的立体模式图。

如图3所示，在夹具13的内部中，从增压器13a向气缸13b-1～13b-3分别连接有高压用管13c-2。而且，由增压器13a供应高压的第2油压后，气缸13b-1向着箭头301，气缸13b-2向着箭头302，气缸13b-3向着箭头303一起做直线运动，通过上述夹持器13d-1～13d-4压紧工件W。

如此，在本实施方式中，通过在夹具13上设置增压器13a，能够将硬质高压用管13c-2和接合该管的油压接头，集中配置于夹具13。因此，对于从定位器10外部至夹具13为止的油压的供应路径，因能够不使用高压用管13c-2，而以低压用管13c-1排设方便地形成，所以能够减低定位器10的设置和维护所消耗的成本。此外，还能够有助于提高可靠性。

另外，虽图3中未出现，低压用管13c-1在夹具13内部中也与高压用管13c-2同样，分别连接于气缸13b-1～13b-3。关于该点，用图4进行说明。

图4是表示实施方式所涉及的定位器10的油压系统事例的图。另外，在图4中，以直线显示的系统表示低压的气压系统及第1油压系统，以波浪线显示的系统表示高压的第2油压系统。此外，在图4中，将用于从下方缓冲工件W而支撑的气缸（上述）作为气缸13b-4进行图示。

首先，如图4所示，亦如到目前为止所说明的，对于作为油压气缸的气缸13b-1～13b-3，分别连接于来源于增压器13a的高压第2油压系统。

之后，与此相同，来源于气油压转换器20的第1油压系统，也分别连接于气缸13b-1～13b-3。在实施方式涉及的定位器10中，基于以该第1油压系统所供应的第1油压，实施基于第2油压的工件W正式固定前的初步固定。

具体而言，进行工件W正式固定之前，将分别到达气缸13b-1～13b-3的供应路径的油压通过第1油压保持一致，分别使气缸13b-1～13b-3进行所谓的初步驱动。由此，驱动上述夹持器13d-1～13d-4使其成为与工件W接触的程度，而对工件W进行初步固定。

通过进行该工件W的初步固定，能够缩短到工件W正式固定为止所消耗的时间。另外，如图4所示，对于气缸13b-4，气压不经过气油压转换器20而直接供应。

继而，用图5说明实施方式涉及的机器人系统1的框结构。图5是表示实施方式所涉及的机器人系统1结构的框图。

另外，在图5中，仅表示了本实施方式的说明所需要的结构部件，省略了一般的结构部件的记载。此外，对于已经说明过的气油压转换器20和机器人30，省略其详细说明。

如图5所示，实施方式涉及的机器人系统1，具备上层控制器2、机器人控制器3、定位器10、气油压转换器20、及机器人30。

上层控制器2，为控制机器人系统1整体的控制装置。另外，上层控制器2只要采用按照预先规定的顺序或步骤进行控制的、能够进行序列控制的结构即可，对其物理或逻辑形态并无要求。因此，亦可由多台单元组成。

机器人控制器3，为基于来自上层控制器2的指示，对其下级连接的定位器10及机器人30的动作进行控制的控制装置。另外，机器人控制器3能够以1台控制多个机器人30或定位器10。

定位器10，如目前为止所说明那样，在夹具13中具备增压器13a。此外，定位器10具备控制第1油压系统（参照图4）的油压的第1油压阀13e、以及同样地控制第2油压系统（参照图4）的油压的第2油压阀13aa。

通过上层控制器2控制该第1油压阀13e及第2油压阀13aa的开启/关闭来进行定位器10中的油压控制。

以该框结构为前提，继而，用图6对机器人系统1所执行处理的处理序列进行说明。图6是表示实施方式所涉及的机器人系统1执行的处理的序列流程图。

另外，在图6中，表示处理1个工件W的情况下的处理序列。

如图6所示，首先，工件W被设置于夹具13上的载物台（步骤S101）。该设置例如可由搬运机器人等来进行，也可通过人手来进行。

接着，上层控制器2将从外部经由气油压转换器20受到低压油压供应的第1油压阀13e（步骤S102）开启。由此，第1油压被供应至第1油压系统（参照图4）整体。

之后，如图6所示，以该第1油压驱动气缸13b-1～13b-3（步骤S103）。

之后，与步骤S103的气缸13b-1～13b-3的低压驱动联动，驱动夹持器13d-1～13d-4使其成为与工件W接触的程度，而对工件W进行初步固定（步骤S104）。

之后，上层控制器2关闭第1油压阀13e（步骤S105）。

接着，上层控制器2开启增压器13a的第2油压阀13aa（步骤S106）。由此，第2油压被供应至第2油压系统（参照图4）整体。

之后，如图6所示，以该第2油压驱动气缸13b-1～13b-3（步骤S107）。

之后，与步骤S107的气缸13b-1～13b-3的高压驱动联动，夹持器13d-1～13d-4压紧工件W，正式固定工件W（步骤S108）。

接着，由上层控制器2及机器人控制器3，同步控制定位器10及机器人30的动作，以使被正式固定的工件W一边通过定位器10进行旋转，一边接受由机器人30进行的规定的焊接加工（步骤S109）。

接着，规定的焊接加工结束后，第2油压阀13aa被关闭（步骤S110）。由此，第1油压及第2油压的供应都被停止，关闭的夹持器13d-1～13d-4被开启，从而工件W被放开（步骤S111），结束1个工件W的处理。

如上所述，实施方式涉及的定位装置，具备夹具、增压器。夹具包含受到压力（油压）供应进行驱动的驱动部件（气缸）、以及由该驱动部件所驱动，将作为加工对象的工件固定于规定位置的固定机构。增压器设置于所述夹具，对供应至所述驱动部件的压力进行增压。此外，上述夹具基于从外部供应的第1压力，使上述工件初步固定于上述固定机构，并且基于第2压力，使上述工件正式固定于上述固定机构，上述第2压力为将上述第1压力通过上述增压器增压后的压力。

因此，根据实施方式涉及的定位装置，能够减少成本，提高可靠性。

另外，在上述实施方式中，例举了将定位装置用于由焊接机器人进行工件的焊接加工时的情况，但并不以此限定加工的形态。因此，机器人的类别也不限于焊接机器人。

此外，在所述实施方式中，例举了机器人为单臂机器人的情况，但并不以此限定手臂的条数。因此，亦可为双臂机器人。

此外，在上述实施方式中，例举了夹具为油压驱动系统的情况，但只要为压力驱动系统则对压力介质并无要求。

此外，在上述实施方式中，例举了固定机构包含作为把持爪的夹持器而构成，通过该夹持器进行压紧并保持工件来进行固定的情况，不过只要是基于压力驱动即可，不限定于固定的方式。

此外，在上述实施方式中，列举了夹具自身旋转的定位装置，但并不用于限定定位所需的夹具的动作。因此，亦可为在夹具正式固定工件的状态下进行直线运动的情况。

Claims (5)

1.一种定位装置，其特征在于具有：

夹具，包括接受压力供应并进行驱动的驱动部件、以及由所述驱动部件所驱动，将作为加工对象的工件固定于规定位置的固定机构；以及

增压器，设置于所述夹具，对供应给所述驱动部件的压力进行增压，其中，

所述夹具基于从外部供应的第1压力使所述工件初步固定于所述固定机构，并且基于第2压力使所述工件正式固定于所述固定机构，所述第2压力为将所述第1压力通过所述增压器增压后的压力，

所述夹具通过支架被轴支撑，并在一侧所述支架具有形成有中空部分的旋转轴，

供应所述第1压力的供应路径，以从外部经过所述支架并经由所述中空部分，到达所述驱动部件的方式形成。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，

在另一侧所述支架配设使所述旋转轴旋转的驱动源。

3.根据权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，

所述第1压力为在设于外部的压力介质转换器中从气压进行介质转换后的油压，

所述第2压力为在所述增压器中从所述第1压力进行压力转换后的油压。

4.根据权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，

所述固定机构具有联接于所述驱动部件的把持爪，通过该把持爪从多方向按压所述工件来固定所述工件。

5.一种机器人系统，其特征在于具有：

权利要求1所述的定位装置；

机器人；以及

控制装置，对所述机器人指示加工工件的动作，所述工件通过所述定位装置定位。