CN104093522A - 机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明的技术问题是提供一种能够高精度地组装具有可动部的产品的机器人系统。为了解决该技术问题，本实施方式的一个方式涉及的机器人系统(1)具有机器人(10)和控制装置(110)。上述机器人(10)进行基于控制装置(110)的动作指示的多轴动作。上述控制装置(110)一边向具有通过被供电而变得能够控制的可动部的半成品供电来控制可动部，一边指示所述机器人(10)进行将规定部件安装在所述半成品上的动作。

Description

机器人系统

技术领域

本发明的实施方式涉及一种机器人系统。

背景技术

以往，各种各样的机器人系统被提出，它们通过使机器人在产品的生产线等中进行曾由人执行的规定作业，来实现生产线的高效化。

例如，在这些机器人系统中，具有利用机器人搬运底板或侧板等部件的同时使这些部件相互接合从而进行框体组装的组装系统等(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003―340657号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

然而，在上述的机器人系统中，在高精度地组装具有可动部的产品的方面，具有进一步改善的余地。

例如，在对具有轴作为可动部的马达进行组装时，当将规定的部件安装在所述轴上时，在安装过程中，所述轴与部件之间有可能产生相对的错位。

本实施方式的一个方式是鉴于上述问题而作出的，其目的是提供一种能够高精度地组装具有可动部的产品的机器人系统。

用于解决问题的手段

本实施方式的一个方式涉及的机器人系统包括机器人和控制装置。控制装置一边向具有通过被供电而变得能够控制的可动部的半成品供电来控制该可动部，一边指示所述机器人进行将规定部件安装在所述半成品上的动作。

发明效果

根据本实施方式的一个方式，能够高精度地组装具有可动部的产品。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的机器人系统的整体结构的俯视示意图。

图2A是表示机器人的结构的主视示意图。

图2B是表示机器人的结构的俯视示意图。

图3A是表示左手的结构的立体示意图。

图3B是表示左侧第二夹钳的结构的主视示意图。

图3C是表示左侧第二夹钳的结构的侧视示意图。

图4A是表示连接单元的结构的俯视示意图。

图4B是表示连接单元的结构的侧视示意图。

图5是表示右手的结构的立体示意图。

图6是表示编码器的安装步骤的概要的图。

图7A是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7B是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7C是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7D是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7E是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7F是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7G是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7H是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7I是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7J是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7K是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7L是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7M是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

图7N是用于说明编码器的安装步骤的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请公开的机器人系统的实施方式进行详细说明。另外，本发明不限于以下所示的实施方式。

另外，在以下所示的实施方式中，在前工序中完成主体组装的马达为半成品，所述马达的轴为可动部。另外，在下面，例举对所述马达的相反负载侧安装编码器而形成为产品的机器人系统来进行说明。

另外，在以下所示的实施方式中，在前工序中完成主体组装的马达为半成品，所述马达的轴作为可动部。另外，在下面，例举对所述马达的相反负载侧安装位置检测器而形成为产品的机器人系统来进行说明。另外，例举了对于位置检测器采用编码器的情况，但不限于此，例如，也可以为解析器。

图1是表示实施方式涉及的机器人系统1的整体结构的俯视示意图。另外，在图1中，为了使说明容易理解，图示了包含将垂直向上作为正方向的Z轴的三维正交坐标系。在以下的说明中使用的其他附图中有时也示出所述正交坐标系。另外，在本实施方式中，X轴的正方向是指机器人10的前方。

另外，在下面，对于由多个部件构成的构成要素，有时仅对多个部件中的一个部件标出附图标记，对于其他的部件省略附图标记的标出。该情况下，标出了附图标记的一个部件与其他部件为相同的结构。

如图1所示，机器人系统1包括形成长方体状的作业空间的单元(cell)2。另外，机器人系统1在所述单元2的内部中，包括机器人10、连接单元20、马达移动机构30、部件压入单元40、第一部件供给单元50、第二部件供给单元60、夹具单元70、润滑油涂覆单元80、摄像部90、以及编码器储存部100。

另外，机器人系统1在单元2的外部具有控制装置110。控制装置110与以机器人10为首的单元2内部的各种装置以能够传递信息的方式连接。

在此，控制装置110是对所连接的各种装置的动作进行控制的控制器，并且被构成为包含各种控制设备、运算处理装置、存储装置、向马达M供电的直流电源和转换器等。另外，在图1中，为了方便，示出了一个框体的控制装置110，然而也可以由多个框体构成。另外，控制装置110也可以配置于单元2的内部。

另外，在单元2中设有省略图示的开口部，经由所述开口部从前工序搬入作为半成品的马达M。此时，马达M的搬运方法不特别地限定。因此，前工序的机器人可以直接将马达M载置于本工序的机器人10的前面，也可以通过输送机等将马达M搬运至机器人10的前面。

机器人10是接收来自控制装置110的动作指示之后为了对马达M安装编码器进行动作的双臂机械手，针对每个手臂(以下，记为“臂”)，具有后述的机器人手(以下，记为“手”)。另外，利用图2A至图3C和图5在后面叙述机器人10的详细结构。

连接单元20是与马达M及编码器连接的连接器经由后述的连接钩悬挂的单元。

另外，在机器人系统1中，在安装编码器时，将悬挂在所述连接单元20上的连接器连接至马达M，一边向马达M供电的同时控制轴的运动，一边进行编码器的安装。另外，连接器的连接通过接收到控制装置110的动作指示的机器人10来进行。

在此，叙述所述安装方法的概要。具体而言，首先，控制装置110向马达M供给直流电，对马达M施加所谓的“励磁锁定”。即，无论有无马达M的制动器，限制轴的向旋转方向的运动。

由此，能够防止安装编码器时的轴的旋转错位，并且能够容易地进行高精度的组装。另外，由于能够同时进行规定马达M的旋转基准位置(以下，记为“原点”)的、所谓的“原点找出”，因此能够根据原点准确地进行编码器的安装。

另外，在编码器的安装过程中，一边使轴旋转一边检查安装在轴上的中间部件(后述)的安装状态。由此，由于能够容易地检查中间部件相对于轴的歪斜情况等，由此仍然能够容易地进行高精度的组装。另外，当使轴旋转时，控制装置110通过转换器供电。

另外，编码器上也连接对应的连接器，获取编码器侧的信息。然后，根据所获取的信息，例如，以使马达M与编码器的原点准确地一致的方式，进行编码器的位置对准。由此，能够进行高精度的组装。

另外，利用图4A和图4B在后面叙述关于连接单元20的详细结构。

对安装方法的概要的说明至此结束，继续说明图1的马达移动机构30。马达移动机构30是使马达M沿着图中的Y轴方向滑动的机构。在图1所示的例子中，马达移动机构30使马达M在机器人10的前方与部件压入单元40之间往复运动。

部件压入单元40是在安装编码器时将马达M的轴上所安装的作为中间部件的十字头毂(以下，记为“第一部件”)压入的单元。

第一部件供给单元50是将第一部件向单元2内部供给的单元。另外，第二部件供给单元60是将称为“滑块”的中间部件之一向单元2内部供给的单元。另外，以下将“滑块”记为“第二部件”。

夹具单元70是用于安装第一部件的夹具J的收纳部。润滑油涂覆单元80是对第一部件或第二部件等涂覆润滑油的单元。另外，在图1中，示出了一个润滑油涂覆单元80，然而也可以针对每个部件分别设置润滑油涂覆单元80。

摄像部90是具有规定的摄像区域的摄像设备。摄像部90也可以根据部件的种类等设置多个。另外，虽然在图1中较难理解，但润滑油涂覆单元80和摄像部90吊设于机器人10的右肩部的上方。

编码器储存部100是被安装在马达M之前的编码器的收纳部。

另外，机器人系统1在单元2的壁面上具有第一工具T1和第二工具T2。所述第一工具T1和第二工具T2设置为能够卸下，根据机器人10所进行的作业，通过安装于右臂的后手把持而进行使用。关于第一工具T1和第二工具T2，利用图7F和图7M在后面叙述。

接着，利用图2A和图2B说明机器人10的结构例。图2A是表示机器人10的结构的主视示意图，图2B是表示机器人10的结构的俯视示意图。

如图2A所示，机器人10是双臂式多轴机器人。具体而言，机器人10具有基台部11、主体部12、左臂部13L、以及右臂部13R。

基台部11被固定在单元2(参照图1)内部的地面等，在前端部以使主体部12能够围绕轴SW旋转的方式支承主体部12(参照轴SW周围的双箭头)。

主体部12其基端部由基台部11支承，在右肩部以使右臂部13R的基端部能够围绕轴S转动的方式支承右臂部13R的基端部。同样地，在左肩部以使左臂部13L的基端部能够围绕轴S转动的方式支承左臂部13L的基端部(均参照轴S周围的双箭头)。

左臂部13L和右臂部13R分别由多个连杆和关节部构成，以在基端部至前端部的各关节中能够围绕轴S、轴E和轴T转动的方式设置(参照轴S、轴E和轴T周围的双箭头)。

另外，如图2B所示，左臂部13L和右臂部13R能够分别围绕轴L、轴U、轴R和轴B转动(参照轴L、轴U、轴R和轴B周围的双箭头)。即，在机器人10中，每个臂具有七个轴。

然后，机器人10根据来自控制装置110的动作指示，进行将两个所述七轴的臂与围绕轴SW的旋转组合后的多种的多轴动作。另外，具体而言，来自控制装置110的动作指示作为分别对搭载于机器人10的各关节部的致动器发出的驱动指示而被通知。

另外，在左臂部13L的围绕轴T的前端部安装左手，在右臂部13R的围绕轴T的前端部安装右手。

接着，利用图3A～图3C说明左手的结构例。图3A是表示左手15L的结构的立体示意图。另外，图3B是表示左侧第二夹钳15Lb的结构的主视示意图，图3C是表示左侧第二夹钳15Lb的结构的侧视示意图。

如图3A所示，左手15L具有左侧第一夹钳15La、左侧第二夹钳15Lb、以及传感器部15Lc。左侧第一夹钳15La具有前端部分别形成为“コ”字形的两个把持爪，通过所述把持爪把持夹具J或编码器。

另外，如图3B所示，左侧第二夹钳15Lb具有两个把持爪，通过所述把持爪把持后述的连接钩。另外，如图3B所示，左侧第二夹钳15Lb具有与连接钩卡合的把持面151和把持销152。

对于所述把持面151，如图3C所示，左侧第二夹钳15Lb的每一个把持爪设有两个把持面，所述两个把持面151线接触。即，左侧第二夹钳15Lb的把持爪形成为大致刀形。

在此，利用图4A和图4B说明连接单元20的结构例。图4A是表示连接单元20的结构的俯视示意图，图4B是表示连接单元20的结构的侧视示意图。

如图4A所示，连接单元20具有基部21和多个(在此，四个)悬挂部22。悬挂部22分别具有悬挂轴22a，连接钩H被悬挂在所述悬挂轴22a上。

另外，如图4B所示，连接器C与连接钩H连接，左侧第二夹钳15Lb通过把持所述连接钩H使其移动，使连接器C在马达M以及编码器与连接单元20之间往复运动(参照图中的双箭头)。

另外，如图4B所示，连接钩H上设有卡合槽Ha和卡合孔Hb。卡合槽Ha上形成从边沿部至底部下降的斜坡，上述的形成为大致刀形的左侧第二夹钳15Lb的把持爪将卡合到所述槽Ha中。

即，通过使所述形状彼此之间卡合，即使在把持位置产生一定程度的偏差，也能够将左侧第二夹钳15Lb的把持爪导入卡合槽Ha进行把持。另外，卡合孔Hb与所述把持销152卡合，然而，为了获取与卡合槽Ha相同的效果，也可以对卡合孔Hb的周缘部进行倒角。

另外，在图4A中示出了设有四个悬挂部22的例子，在所述四个悬挂部22上分别悬挂不同种类的连接器C。

即，通常，马达M根据制动器的有无等构造上的差异，插接连接器C的连接口(端口)不同。因此，通过事先在悬挂部22上分别悬挂不同种类的连接器C，即使组装不同种类的马达M的情况下，也能够适当地应对。

另外，在该方面，对于编码器的连接器C，也是同样的。因此，优选在悬挂部22上分别悬挂与马达M和编码器的种类分别相对应的不同的连接器C。

接着，利用图5说明右手的构成例。图5是表示右手15R的结构的立体示意图。

如图5所示，右手15R具有夹钳15Ra。夹钳15Ra具有两个把持爪，利用所述把持爪把持上述的第一部件和第二部件。另外，为了调整事前安装于编码器侧的第三部件(后述)的方向，有时也把持所述第三部件。另外，虽然已经进行了说明，但有时也把持第一工具T1和第二工具T2。

接着，利用图6说明编码器的安装步骤的概要。图6是表示编码器e的安装步骤的概要的图。

如图6所示，马达M具有轴M1和相反负载侧的托架M2。另外，轴AXZ是经过轴M1的轴心的轴线。

在此，当安装编码器e时，首先，将第一部件p1安装于轴M1的相反负载侧的端部(省略图示)(参照图中的从第一部件p1向下方延伸的虚线的箭头)。

接着，在所安装的第一部件p1上安装第二部件p2(参照图中的从第二部件p2向下方延伸的虚线的箭头)。

接着，在所安装的第二部件p2上安装第三部件p3(参照图中的从第三部件p3向下方延伸的虚线的箭头)，所述第三部件是事前安装在编码器e上的十字头毂。

然后，使用螺钉sc将编码器e固定在托架M2上(参照图中的从螺钉sc向下方延伸的虚线的箭头)。

另外，在进行所述安装步骤的期间，在马达M的连接口M3上，连接机器人10所选择的与马达M的种类相对应的连接器C。另外，当编码器e被临时放置于托架M2上时，在编码器e的连接口e1上，连接机器人10所选择的与编码器e的种类相对应的连接器C。

然后，在编码器e的安装结束后，被连接到连接口M3和连接口e1的连接器C双方均被机器人10拔出。由此，对一个马达M安装编码器e的步骤结束。

接着，针对图6中所说明的编码器e的安装步骤，包含机器人10的一系列动作在内，利用图7A至图7N进一步详细说明。图7A至图7N是用于说明编码器e的安装步骤的说明图。

另外，以下，对与马达M对应的连接器C，标注附图标记“C1”，对与编码器e对应的连接器C，标注附图标记“C2”，来进行说明。

另外，以下所示的机器人10的一系列动作均由控制装置110进行指示。

首先，如图7A所示，机器人10利用左手15L的左侧第二夹钳15Lb把持与连接器C1连结着的连接钩H并从连接单元20卸下，将所卸下的连接器C1连接到马达M(参照图中的箭头7A1)。

在此，向马达M供给直流电，马达M被进行“原点找出”，并且处于施加了“励磁锁定”的状态。另外，以下，为了方便，有时省略连接钩H的图示。

另一方面，机器人10利用右手15R的夹钳15Ra，从第一部件供给单元50中取出第一部件p1(参照图中的箭头7A2)。

接着，如图7B所示，机器人10将使用右手15R的夹钳15Ra取出的第一部件p1向润滑油涂覆单元80搬运，并对第一部件p1的规定部位涂覆润滑油。之后，将第一部件p1向摄像部90的摄像区域搬运，利用摄像数据检查润滑油的涂覆状态之后，使右手15R朝向左手15L的方向(参照图中的箭头7B1)。

另一方面，机器人10利用左手15L的左侧第一夹钳15La把持夹具J，从夹具单元70取出，使左手15L朝向右手15R的方向(参照图中的箭头7B2)。

然后，将夹钳15Ra所把持的第一部件p1安装到利用左侧第一夹钳15La把持的夹具J的底面。

接着，如图7C所示，机器人10利用左手15L将夹具J载置于马达M的相反负载侧的托架M2上。

另外，虽未图示，但是，在此，马达M通过马达移动机构30滑动到部件压入单元40的主要部分中。

接着，如图7D所示，通过部件压入单元40所具有的压入部41铅垂向下推压夹具J(参照图中的箭头7D1)，第一部件p1通过所述夹具J被压入在托架M2内部露出的轴M1的端部。在所述压入之后，马达M通过马达移动机构30滑动到机器人10的前方。

另外，虽未图示，但利用左手15L从滑动到机器人10的前方的马达M卸下夹具J，将夹具J再次收纳到夹具单元70中。

接着，如图7E所示，从转换器经由连接器C1供电，使轴M1围绕轴AXZ旋转(参照图中的双箭头)。如此，一边使轴M1旋转，一边利用左手15L的传感器部15Lc检查第一部件p1的歪斜情况或高度位置等。

另外，在图7E中，示出了传感器部15Lc是非接触型传感器、通过光op的照射来进行所述检查的例子，然而也可以使用具有探针等的接触型传感器。

接着，如图7F所示，由右手15R的夹钳15Ra把持第一工具T1。在此，第一工具T1是用于测量旋转扭矩的处理工具，用于确认在安装第一部件p1后的轴M1上有无正常的旋转扭矩。

接着，虽未图示，但机器人10利用右手15R的夹钳15Ra，从第二部件供给单元60取出第二部件p2。

然后，如图7G所示，机器人10将利用右手15R的夹钳15Ra取出的第二部件p2向润滑油涂覆单元80搬运，对第二部件p2的规定部位涂覆润滑油。之后，将第二部件p2向摄像部90的摄像区域搬运，利用摄像数据检查润滑油的涂覆状态之后，将第二部件p2安装在第一部件p1上(参照图中的箭头7G1)。

接着，如图7H所示，机器人10利用左手15L的左侧第一夹钳15La从编码器储存部100中把持编码器e进行取出，将编码器e向摄像部90的摄像区域搬运(参照图中的箭头7H1)。

然后，根据基于摄像部90的摄像数据，检查事前安装于编码器e上的部件(所述的第三部件p3或O型圈等)的状态。

然后，如图7I所示，机器人10使左手15L与右手15R相面对。此时，如果需要调整编码器e内部的第三部件p3围绕轴T的朝向，则利用夹钳15Ra把持第三部件p3的同时围绕轴T调整其朝向(参照图中的双箭头)。

接着，如图7J所示，机器人10利用左手15L将编码器e向润滑油涂覆单元80搬运，并对编码器e的规定部位(所述的第三部件p3)涂覆润滑油。之后，将编码器e向摄像部90的摄像区域搬运，利用摄像数据检查润滑油的涂覆状态之后，将编码器e临时放置于马达M上(参照图中的箭头7J1)。

然后，如图7K所示，机器人10利用左手15L的左侧第二夹钳15Lb，从连接单元20卸下连接器C2，将卸下的连接器C2连接至编码器e(参照图中的箭头7K1)。然后，控制装置110通过所述连接器C2获取关于编码器e的信息。

所述信息例如包含编码器e的机型的识别符，控制装置110根据所述识别符，判定当临时放置的编码器e被安装在马达M上时是否适当。

另外，所述信息包含编码器e的原点，控制装置110向机器人10指示以下动作：使所述编码器e的原点与马达M的原点一致的方式，将编码器e调整成围绕轴M1的朝向。

即，如图7L所示，利用左手15L，将编码器e的朝向调整成围绕轴T。

接着，如图7M所示，由右手15R的夹钳15Ra把持第二工具T2。在此，第二工具T2是扭矩紧固用的处理工具。即，利用所述第二工具T2，使用螺钉sc(参照图6)使编码器e螺纹配合于托架M2。

然后，如图7N所示，机器人10利用左手15L的左侧第二夹钳15Lb，从马达M卸下连接器C1，从编码器e卸下连接器C2(参照图中的箭头7N1)。至此，对一个马达M安装编码器e的步骤结束。

如上所述，本实施方式涉及的机器人系统具有机器人和控制装置。机器人进行基于控制装置的动作指示的多轴动作。控制装置一边向具有通过被供电而变得能够控制的可动部的半成品供电来控制该可动部，一边指示所述机器人进行将规定部件安装在半成品上的动作。

因此，根据本实施方式涉及的机器人系统，能够高精度地组装具有可动部的产品。

然而，在上述实施方式中，例举了半成品和完成组装后的产品是马达、可动部是轴的情况来进行说明，然而不限于此，只要是具有被供电而变得能够控制的可动部的半成品和产品即可。

另外，在上述实施方式中，被构成为分体的单元也可以一体地构成。例如，第一部件供给单元和第二部件供给单元也可以被构成为一个中间部件供给单元。

相反，也可以根据功能等将一个单元分成多个单元。例如，控制装置也可以被构成为分成与供电有关的控制专用的供电控制装置、与机器人有关的控制专用的机器人控制装置等。

另外，上述实施方式中所示的左手和右手不一定必须分别对应于左臂部和右臂部。即，根据单元内的布局结构等，例如，也可以将右手安装在左臂部，将左手安装在右臂部。

另外，在上述实施方式中，例示了双臂机器人，然而不限于此，例如也可以使用具有三个以上臂的多臂机器人。另外，在上述实施方式中，例示了每一个臂具有七个轴的多轴机器人，然而不对轴数进行限定。

对于本领域技术人员而言，能够容易地导出进一步的效果及变形例。因而，本发明的更广范围的方式不限于如上表示且记述的特定的细节、以及具有代表性的实施方式。所以，在不脱离权利要求书及其等同物所定义的发明的总的发明概念的精神或者范围的情况下，可以进行各种变更。

附图标记说明

1：机器人系统

2：单元

10：机器人

11：基台部

12：主体部

13L：左臂部

13R：右臂部

15L：左手

15La：左侧第一夹钳

15Lb：左侧第二夹钳

15Lc：传感器部

15R：右手

15Ra：夹钳

20：连接单元

21：基部

22：悬挂部

22a：悬挂轴

30：马达移动机构

40：部件压入单元

41：压入部

50：第一部件供给单元

60：第二部件供给单元

70：夹具单元

80：润滑油涂覆单元

90：摄像部

100：编码器储存部

110：控制装置

151：把持面

152：把持销

C：连接器

C1：连接器

C2：连接器

H：连接钩

Ha：卡合槽

Hb：卡合孔

J：夹具

M：马达

M1：轴

M2：托架

M3：连接口

T1：第一工具

T2：第二工具

e：编码器

e1：连接口

p1：第一部件

p2：第二部件

p3：第三部件

Claims (6)

1.一种机器人系统，其特征在于，具有：

机器人；以及

控制装置，一边向具有通过被供电而变得能够控制的可动部的半成品供电来控制该可动部，一边指示所述机器人进行将规定部件安装在所述半成品上的动作。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，

所述半成品是马达，

所述规定部件是位置检测器，

所述控制装置在使所述机器人将连接器连接至所述马达之后，经由该连接器对所述马达供电，由此规定该马达的旋转基准位置即原点，并指示所述机器人进行以使所规定的原点与所述位置检测器的原点一致的方式安装该位置检测器的动作。

3.根据权利要求2所述的机器人系统，其特征在于，

所述控制装置指示所述机器人进行选择与所述马达的种类对应的所述连接器的动作。

4.根据权利要求2或3所述的机器人系统，其特征在于，

所述可动部是所述马达的轴，

所述控制装置使所述机器人将所述位置检测器临时放置于所述马达上之后，使所述机器人将连接器连接至该位置检测器，并指示所述机器人进行以使经由该连接器获取的所述位置检测器的原点与所述马达的原点一致的方式，将该位置检测器调整成围绕所述轴的朝向的动作。

5.根据权利要求4所述的机器人系统，其特征在于，

所述控制装置一边使所述轴旋转，一边使所述机器人对在安装所述位置检测器之前安装于所述轴上的中间部件的安装状态进行检查。

6.根据权利要求5所述的机器人系统，其特征在于，

所述机器人系统还包括具有规定的摄像区域的摄像部，

所述控制装置在由所述机器人保持所述位置检测器或所述中间部件时，向所述摄像区域搬运该位置检测器或该中间部件，并根据由所述摄像部拍摄的摄像数据，检查该位置检测器和该中间部件的状态。