CN104551629A - 紧固装置、机器人系统以及紧固方法 - Google Patents

紧固装置、机器人系统以及紧固方法 Download PDF

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Abstract

提供能够使多个紧固工具更迅速且高精度地配置到多个紧固部位的紧固装置、机器人系统以及紧固方法。用于将多个紧固构件(B)紧固至物体的多个紧固部位的紧固装置具备：多个紧固工具；移动机构，其使多个紧固工具相互相对地移动；摄像部，其拍摄多个紧固部位；紧固位置计算部，其基于多个紧固部位的图像数据来计算多个紧固部位的位置；以及移动控制部，其对移动机构进行控制，使得移动机构基于所计算出的多个紧固部位的位置使至少一个紧固工具移动，以使各个紧固工具被配置于能够将紧固构件紧固至对应的紧固部位的位置。

Description

紧固装置、机器人系统以及紧固方法
技术领域
本发明涉及一种用于将多个紧固构件紧固至工件的紧固装置、机器人系统以及紧固方法。
背景技术
已知如下一种机器人：能够基于拍摄得到的工件等物体的图像数据，将例如螺栓这样的紧固构件紧固至物体(例如，日本特开平5-293725号公报和日本特开2003-225837号公报)。
上述的专利文献所记载的机器人具备一个能够将紧固构件紧固至物体的紧固工具，在进行紧固作业的情况下，基于拍摄得到的物体的图像数据，将该紧固工具定位到形成于物体的紧固部位。因而，根据这种机器人，在需要对物体紧固多个紧固构件的情况下，需要使一个紧固工具对于形成于物体的多个紧固部位分别依次进行定位，因此导致紧固作业会耗费大量的时间。
另外，以往，还已知具备多个紧固工具的机器人，但是在这种机器人中，紧固工具之间的距离(即间距)是固定的。因而，在这种以往的机器人中，在需要对具有各种间距的物体紧固多个紧固构件的情况下，无法根据形成于物体的紧固部位之间的间距来变更紧固工具的间距，因此也无法高效地进行紧固作业。
发明内容
在本发明的一个方式中，用于将多个紧固构件紧固至具有多个紧固部位的物体的该紧固部位的紧固装置具备：多个紧固工具；移动机构，其使多个紧固工具相互相对地移动；摄像部，其拍摄多个紧固部位；紧固位置计算部，其基于由摄像部拍摄得到的多个紧固部位的图像数据来计算多个紧固部位的位置；以及移动控制部，其对移动机构进行控制，使得移动机构基于所计算出的多个紧固部位的位置使至少一个紧固工具移动，以使各个紧固工具被配置于能够将紧固构件紧固至对应的紧固部位的位置。
多个紧固工具也可以包括被固定的第一紧固工具以及能够相对于该第一紧固工具移动的第二紧固工具。在这种情况下，移动控制部对移动机构进行控制，使得移动机构使第二紧固工具相对于第一紧固工具移动，以使第一紧固工具和第二紧固工具之间的距离变得与多个紧固部位中的第一紧固部位和第二紧固部位之间的距离相等。
紧固装置也可以还具备基座部，第一紧固工具固定于该基座部。移动机构也可以包括：轨道部，其设置于基座部；工具保持部，其以能够移动的方式安装于轨道部，保持第二紧固工具；以及动力部，其使工具保持部沿轨道部移动。紧固装置也可以还具备：多个工具驱动部，该多个工具驱动部对多个紧固工具分别进行旋转驱动；以及旋转控制部，其对多个工具驱动部进行控制使得对多个紧固工具同时进行旋转驱动。
在本发明的其它方式中，机器人系统具备机器人手臂、对机器人手臂进行控制的机器人控制部以及上述的紧固装置。机器人控制部具有移动控制部，并且控制机器人手臂来使多个紧固工具与物体相对定位。
多个紧固工具也可以安装于机器人手臂。在这种情况下也可以是，通过机器人手臂的动作而多个紧固工具移动到对物体执行紧固作业的位置。或者，多个紧固工具也可以被配置于远离机器人手臂的位置。在这种情况下也可以是，机器人手臂把持物体来进行动作，由此使物体移动到多个紧固工具执行紧固作业的位置。另外，机器人控制部也可以基于图像数据来控制机器人手臂的动作。
在本发明的另一方式中，用于利用具有多个紧固工具的紧固机将多个紧固构件紧固至具有多个紧固部位的物体的该紧固部位的紧固方法具备以下步骤：拍摄多个紧固部位；基于拍摄得到的多个紧固部位的图像数据来计算多个紧固部位的位置；以及基于所计算出的多个紧固部位的位置使至少一个紧固工具移动，以使各个紧固工具被配置于能够将紧固构件紧固至对应的紧固部位的位置。
多个紧固工具也可以包括第一紧固工具以及能够相对于该第一紧固工具移动的第二紧固工具。在这种情况下也可以是，计算多个紧固部位的位置的步骤包括：基于图像数据来计算多个紧固部位中的第一紧固部位与第二紧固部位之间的距离。
另外，也可以是，使紧固工具移动的步骤包括：使第二紧固工具相对于第一紧固工具移动，以使第一紧固工具和第二紧固工具之间的距离变得与第一紧固部位和第二紧固部位之间的距离相等。
该紧固方法也可以还具备利用机器人手臂使多个紧固工具与物体相对定位的步骤。多个紧固工具也可以安装于机器人手臂。在这种情况下也可以是，使多个紧固工具与物体相对定位的步骤包括：通过机器人手臂的动作，将多个紧固工具移动到对物体执行紧固作业的位置。
或者，多个紧固工具也可以被配置于远离机器人手臂的位置。在这种情况下也可以是，使多个紧固工具与物体相对定位的步骤包括：利用机器人手臂来把持并搬运物体，使该物体移动到多个紧固工具执行紧固作业的位置。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统的框图，
图2是图1所示的紧固机的放大图，
图3A是表示图1所示的物体的俯视图，
图3B表示以图3A中的线b-b剖切得到的物体的剖视图，
图4是表示图1所示的机器人系统的动作方法的流程图，
图5是表示图4的步骤S11的详情的流程图，
图6A是用于说明图4的步骤S1和图5的步骤S112的图，是表示步骤S1中的紧固工具的移动前后的状态的图，
图6B表示从图6A中的箭头b观察图6A所示的紧固机和物体所得的图，
图7是表示图4的步骤S8开始时的紧固工具和物体的配置的图，
图8是本发明的其它实施方式所涉及的机器人系统的框图，
图9是表示图8所示的机器人系统的动作方法的流程图，
图10是表示图9的步骤S11’的详情的流程图，
图11是用于说明图9的步骤S1’的图，表示步骤S1’中的紧固工具的移动前后的状态，
图12是表示图9的步骤S8开始时的紧固工具和物体的配置的图。
具体实施方式
下面，基于附图来详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1来说明本发明的一个实施方式所涉及的机器人系统10。本实施方式所涉及的机器人系统10是用于对物体A紧固作为紧固构件的多个螺栓B的机器人系统。
机器人系统10具备螺栓紧固用的机器人11以及控制机器人11的机器人控制部12。机器人控制部12直接或间接地控制构成机器人11的各要素。机器人11例如是具有多个关节轴的垂直多关节型机器人，具备机器人手臂13、驱动机器人手臂13的机器人手臂驱动部14以及紧固装置100。
机器人手臂13与能够绕铅垂轴旋转的旋转躯干(未图示)连结，包括安装于旋转躯干的下臂部(未图示)和安装于下臂部的前臂部13a。前臂部13a的顶端处安装有手腕部15。机器人手臂驱动部14根据来自机器人控制部12的指令对设置于机器人手臂13的关节轴的伺服电动机进行驱动，由此使机器人手臂13动作。
紧固装置100具备：紧固机101，其将螺栓B紧固至物体A；移动控制部102，其用于控制后述的移动机构的移动；紧固位置计算部103，其计算应该紧固螺栓B的物体A上的紧固部位的位置；以及摄像部104，其用于拍摄物体A。此外，在本实施方式中，机器人控制部12承担移动控制部102和紧固位置计算部103的功能。移动控制部102和紧固位置计算部103的功能的详情在后面叙述。
摄像部104包括例如由CCD或CMOS传感器构成的摄像元件以及对拍摄得到的被摄体的数据进行图像处理的图像处理部，对透过透镜而入射的被摄体像进行光电转换，并作为实施了图像处理的图像数据来输出。该摄像部104根据来自机器人控制部12的指令对物体A进行拍摄，并将物体A的图像数据发送到机器人控制部12。摄像部104例如固定设置于机器人手臂13，在拍摄物体A时，被定位于预先决定的位置。机器人控制部12将摄像部104的位置预先存储为三维空间中的坐标。
机器人系统10具备旋转控制部16，该旋转控制部16用于对设置于紧固机101的紧固工具111、112进行旋转驱动。旋转控制部16与机器人控制部12以能够通信的方式进行连接，与机器人控制部12相互通信并对紧固工具111、112进行旋转驱动，来将螺栓B紧固至物体A。
接着，参照图2来详细叙述紧固机101的结构。紧固机101具有与机器人手臂13的手腕部15连结的基座部110以及设置于基座部110的第一紧固工具111和第二紧固工具112。基座部110是沿轴O0呈直线状延伸的棒状的构件。在基座部110的顶端侧的底部固定设置有从该底部向下方突出的第一工具保持部113。第一紧固工具111通过该第一工具保持部113而固定于基座部110。
另外，在基座部110的底部固定设置有从基座部110的基端部115沿轴O0呈直线状延伸到第一工具保持部113附近的位置的轨道部114。轨道部114是中空的构件，在内部容纳有螺纹轴(未图示)。在基座部110的基端部115处固定有电动机116，上述的螺纹轴与该电动机116的输出轴(未图示)连结。该电动机116作为根据来自机器人控制部12的指令对输出轴进行旋转驱动的动力部而发挥功能。
第二工具保持部117以能够移动的方式安装于轨道部114。该第二工具保持部117具有与上述的螺纹轴螺纹结合的连结部(未图示)。通过该连结部，随着通过电动机116对螺纹轴进行旋转驱动，第二工具保持部117如图中的箭头D0所示那样沿轴O0被驱动。第二紧固工具112被第二工具保持部117所保持。
因而，第二紧固工具112随着第二工具保持部117的移动而沿轴O0与第二工具保持部117一起移动。这样，在本实施方式中，通过轨道部114、沿轨道部114移动的第二工具保持部117、作为驱动螺纹轴的动力部的电动机116以及包括螺纹轴的滚珠丝杠机构，第二紧固工具112沿轴O0移动。即，轨道部114、第二工具保持部117、电动机116以及滚珠丝杠机构作为使第二紧固工具112移动的移动机构而发挥功能。
第一紧固工具111包括沿与轴O0正交的轴O1延伸的轴部111a以及对轴部111a进行旋转驱动的工具驱动部(未图示)。要紧固至物体A的第一螺栓B1设置于轴部111a的顶端。工具驱动部内置于第一紧固工具111，根据来自上述的旋转控制部16的指令来驱动轴部111a，使得该轴部111a如图中的箭头D1所示那样绕轴O1旋转。
同样地，第二紧固工具112包括沿与轴O1平行的轴O2延伸的轴部112a以及对轴部111a进行旋转驱动的工具驱动部(未图示)。要紧固至物体A的第二螺栓B2设置于轴部112a的顶端。工具驱动部内置于第二紧固工具112，根据来自上述的旋转控制部16的指令来驱动轴部112a，使得该轴部112a如图中的箭头D2所示那样绕轴O2旋转。
紧固机101的基座部110通过手腕部15而与机器人手臂13的前臂部13a的顶端连结。手腕部15将基座部110以能够绕轴O4旋转的方式保持。轴O4是与前臂部13a的轴O3正交地延伸的(在图2中在纸面表里方向上延伸的)轴。另外，手腕部15将基座部110以能够绕轴O5旋转的方式保持。该轴O5是与轴O4正交且能够绕轴O4旋转的轴。基座部110的轴O0是与轴O5正交且能够绕轴O5旋转的轴。
接着，参照图3A和图3B来简单说明作为由紧固装置100紧固螺栓B的对象物的物体A。在本实施方式中，物体A包括工件W以及配置在工件W上的夹具J。工件W上在预先决定的位置处形成有共计四个螺纹孔21、22、23以及24。
另外，夹具J上在与工件的螺纹孔21、22、23以及24对应的位置处形成有共计四个贯通孔31、32、33以及34。紧固装置100为了使该工件W与夹具J相互固定，而在如图3A和图3B所示那样将夹具J配置在工件W上的状态下将螺栓B插到夹具J的贯通孔31、32、33、34中，并拧到工件W的螺纹孔21、22、23、24。
接着，参照图1～图7来说明本实施方式所涉及的机器人系统10的动作。如上所述，机器人系统10是为了使工件W与夹具J相互固定而用于将螺栓B紧固至物体A的系统。如图4所示，在本实施方式所涉及的动作流程开始之后，在步骤S1中，机器人控制部12使机器人手臂13动作，使紧固工具111、112移动到作业前位置。
具体地说，机器人控制部12按照机器人程序来向机器人手臂驱动部14发送指令，使机器人手臂13动作以使紧固工具111、112配置于物体A附近的预先设定的作业前位置。图6A中概要地示出了步骤S1中的动作。如图6A所示，在步骤S1中，紧固工具111、112通过机器人手臂13的动作，从图中的X所示的初始位置移动到图中的Y所示的作业前位置。
此外，上述的机器人程序是包含用于通过机器人手臂13使紧固工具111、112移动到作业前位置Y的针对机器人手臂13的动作指令的程序。通过将从初始位置X处的机器人手臂13的位置到作业前位置Y处的机器人手臂13的位置的路径教给机器人11，来构建该机器人程序。
再次参照图4，在步骤S2中，机器人控制部12对多个紧固部位进行拍摄。具体地说，机器人控制部12向摄像部104发送指令，从物体A的上侧拍摄例如被传送带(conveyor)搬运到预先设定的位置的物体A。由此，拍摄形成于夹具J的贯通孔31、32、33以及34(形成于工件W的螺纹孔21、22、23以及24)作为多个紧固部位。
在步骤S3中，机器人控制部12判断是否适当地完成了紧固部位的拍摄。具体地说，机器人控制部12对从摄像部104接收到的图像数据进行分析，判断是否识别出共计四个贯通孔31、32、33以及34的全部。机器人控制部12在识别出所有贯通孔31、32、33以及34的情况下判断为“是”，进入步骤S4。另一方面，机器人控制部12在未能识别出贯通孔31、32、33以及34中的至少一个的情况下判断为“否”，返回到步骤S2。
在步骤S4中，机器人控制部12计算物体A上的应该紧固螺栓B的紧固部位的位置。具体地说，机器人控制部12基于物体A的图像数据以及摄像部104的坐标和视线数据，来计算设置于夹具J的贯通孔31、32、33以及34(即工件W的螺纹孔21、22、23、24)的坐标。这样，在本实施方式中，机器人控制部12承担基于图像数据来计算紧固部位的位置的紧固位置计算部103的功能。
在步骤S4之后，在步骤S5中，机器人控制部12计算两个紧固部位之间的距离。具体地说，机器人控制部12使用通过步骤S4计算出的贯通孔31、32、33以及34的坐标，来计算贯通孔31、32、33以及34中的两个之间的距离、例如图3A和图3B所示那样夹具J的贯通孔31与贯通孔33之间的距离d2。
在步骤S6中，机器人控制部12基于所计算出的两个紧固部位之间的距离使第二紧固工具112相对于第一紧固工具111移动。具体地说，机器人控制部12对电动机116进行旋转驱动，使第二紧固工具112移动以使第一紧固工具111和第二紧固工具112之间的距离d1(图2)变得与通过步骤S5计算出的距离d2相等。这样，在本实施方式中，机器人控制部12承担控制移动机构以使各个紧固工具配置于对应的紧固部位的移动控制部102的功能。
在步骤S7中，机器人控制部12判断第二紧固工具112的移动是否已完成。例如，机器人控制部12基于电动机116的转数来判断是否已移动第二紧固工具112使得距离d1与距离d2相等。
机器人控制部12在判断为“是”的情况下进入步骤S8。这样，在步骤S7中判断为“是”时，第一紧固工具111和第二紧固工具112会分别被配置于能够将螺栓B1和B2紧固至对应的螺纹孔21和23的位置。另一方面，机器人控制部12在判断为“否”的情况下返回到步骤S6。
另一方面，机器人控制部12在步骤S4之后，与步骤S5～S7并行地执行步骤S11。在步骤S11中，机器人控制部12使紧固工具111、112与物体A相对定位。参照图5来说明该步骤S11。
在步骤S11开始之后，在步骤S111中，机器人控制部12基于通过步骤S2得到的图像数据计算机器人手臂13的移动校正值。具体地说，机器人控制部12参照根据图像数据计算出的贯通孔31、32、33以及34的坐标，来计算用于使紧固工具111、112移动到能够对物体A执行紧固作业的作业位置的机器人手臂13的移动校正值。
参照图6B来更具体地说明该步骤S111。图6B表示从图6A中的箭头b观察被配置于作业前位置的紧固机101和物体A的图。此外，在图6B中，从易于理解的观点出发，以虚线表示紧固机101的基座部110、紧固工具111、112。
在步骤S111中，机器人控制部12例如计算第一紧固工具111与形成于工件W的螺纹孔21(夹具J的贯通孔31)之间的距离差δ、将螺纹孔21(夹具J的贯通孔31)和螺纹孔23(夹具J的贯通孔33)连接的虚拟线L0与基座部110的轴O0之间的第一角度差φ、以及夹具J的上表面S0与和紧固工具111、112的轴O1、O2正交的平面(即基座部110的上表面)S1之间的第二角度差，来作为移动校正值。
再次参照图5，在步骤S112中，机器人控制部12基于通过步骤S111计算出的移动校正值，来将紧固工具111、112的位置校正到能够对物体A执行紧固作业的作业位置。具体地说，机器人控制部12通过机器人手臂驱动部14使机器人手臂13动作，对紧固工具111、112的位置进行校正使得距离差δ、第一角度差φ以及第二角度差为0。
其结果，夹具J的上表面S0与和紧固工具111、112的轴O1、O2正交的平面S1变得相互平行。另外，第一紧固工具111被定位于螺纹孔21(夹具J的贯通孔31)的中心轴线上，并且基座部110的轴O0与虚拟线L0一致。在步骤S112完成之后，机器人控制部12结束步骤S11，进入图4所示的步骤S8。
如上所述，在本实施方式中，使第二紧固工具112相对于第一紧固工具111移动的步骤S5～S6与将紧固工具111、112配置到作业位置的步骤S11是并行地执行的。因此，在步骤S8开始时，处于如图7所示那样第一紧固工具111和第二紧固工具112分别被定位于螺纹孔21(贯通孔31)和螺纹孔23(贯通孔33)的状态。
在步骤S8中，机器人控制部12通过紧固工具111、112同时紧固多个螺栓B1、B2。具体地说，机器人控制部12与旋转控制部16通信，旋转控制部16对第一紧固工具111的轴部111a和第二紧固工具112的轴部112a同时进行旋转驱动。由此，螺栓B1和B2同时地分别被紧固至工件W的螺纹孔21和23。
在步骤S9中，机器人控制部12判断是否适当地执行了紧固作业。例如，在将螺栓B1、B2紧固时的紧固转矩在固定时间内未达到预先设定的值的情况下，旋转控制部16向机器人控制部12发送紧固异常信号。机器人控制部12在接收到紧固异常信号的情况下判断为“否”，进入步骤S10。另一方面，机器人控制部12在固定期间内未接收到紧固异常信号的情况下判断为“是”，结束图4所示的流程。
在步骤S10中，机器人控制部12开始异常处理步骤。在异常处理步骤中，机器人控制部12将未被适当地执行紧固的物体A判断为不良品，使机器人手臂13动作来将该物体A输送到不良品收容处。然后，机器人控制部12结束图4所示的流程。
或者，机器人控制部12在异常处理步骤中也可以再次执行紧固作业。在这种情况下，机器人控制部12与旋转控制部16通信，旋转控制部16将检测出紧固异常的紧固工具向与步骤S8相反的方向旋转，由此松开螺栓B的紧固。之后，旋转控制部16将螺栓B向与步骤S8相同的方向旋转，由此再次执行紧固作业。然后，机器人控制部12返回到步骤S9。
根据本实施方式，机器人控制部12使用由摄像部104拍摄得到的图像数据来使紧固工具111、112移动到应该执行紧固作业的作业位置的同时，使第二紧固工具移动以将紧固工具111、112分别配置于对应的紧固部位。由此，能够使多个紧固工具111、112更迅速且高精度地配置到多个紧固部位。因此，能够缩短螺栓B的紧固作业所需的时间，因此能够提高产品的制造效率。
接着，参照图8来说明本发明的其它实施方式所涉及的机器人系统40。此外，对与上述的实施方式同样的构件标注相同标记，省略详情的说明。机器人系统40具备机器人41、控制机器人41的机器人控制部42以及被固定于预先设定的位置的紧固装置200。与上述的实施方式同样地，机器人控制部42具有移动控制部102和紧固位置计算部103的功能。
机器人41具备机器人手臂13、驱动机器人手臂13的机器人手臂驱动部44以及机器人手43。机器人手43通过手腕部15而安装于机器人手臂13的前臂部13a的顶端，把持物体A来将其举起，或者释放所把持的物体A。
机器人手臂驱动部44根据来自机器人控制部42的指令对设置于机器人手臂13的关节轴的伺服电动机进行驱动，由此使机器人手臂13动作。另外，机器人手臂驱动部44根据来自机器人控制部42的指令对机器人手43进行操作，把持并释放物体A。
紧固装置200与上述的实施方式同样地具备紧固机101、移动控制部102、紧固位置计算部103以及摄像部104。紧固机101具有与图2所示的实施方式同样的结构，被固定于远离机器人手臂13的预先设定的位置。例如，紧固机101的基座部110被固定于生产线的机器人单元中设置的壁上。另外，机器人系统40具备用于对紧固工具111、112进行旋转驱动的旋转控制部16。
接着，参照图8～图12来说明本实施方式所涉及的机器人系统40的动作。在本实施方式所涉及的流程中，机器人控制部42执行图9所示的步骤S1’和步骤S11’以外，除此以外与上述的实施方式同样地执行图4所示的步骤S2～步骤S10。因而，省略步骤S2～步骤S10的详细说明，下面对步骤S1’和步骤S11’进行说明。
在图9所示的流程开始之后，在步骤S1’中，机器人控制部42使机器人手臂13动作，使物体A移动到作业前位置。具体地说，机器人控制部42按照机器人程序来向机器人手臂驱动部44发送指令，使机器人手臂13动作以使由机器人手43把持的物体A配置于紧固工具111、112附近的预先设定的作业前位置。
图11中概要地示出了步骤S1’的动作。如图11所示，在步骤S1’中，由机器人手43把持的物体A通过机器人手臂13的动作，从图中的X’所示的初始位置移动到图中的Y’所示的作业前位置。
再次参照图9，在步骤S4之后，机器人控制部42与步骤S5～S7并行地执行步骤S11’。在步骤S11’中，机器人控制部42使紧固工具111、112与物体A相对定位。参照图10来说明该步骤S11’。
在步骤S11’开始之后，在步骤S111’中，机器人控制部42基于通过步骤S2得到的图像数据计算机器人手臂13的移动校正值。具体地说，机器人控制部42基于根据图像数据计算出的贯通孔31、32、33以及34的坐标，来计算用于使物体A移动到能够使用紧固工具111、112对物体A执行紧固作业的作业位置的、机器人手臂13的移动校正值。
例如，与上述的步骤S111同样地，机器人控制部42计算第一紧固工具111与形成于工件W的螺纹孔21(夹具J的贯通孔31)之间的距离差δ(图6B)、将螺纹孔21(夹具J的贯通孔31)和螺纹孔23(夹具J的贯通孔33)连接的虚拟线L0与基座部110的轴O0之间的第一角度差φ(图6B)、以及夹具J的上表面S0与和紧固工具111、112的轴O1、O2正交的平面(即基座部110的上表面)S1之间的第二角度差，来作为移动校正值。
在步骤S112’中，机器人控制部42基于通过步骤S111’计算出的移动校正值，将物体A的位置校正到作业位置。例如，机器人控制部42通过机器人手臂驱动部44使机器人手臂13动作，对物体A的位置进行校正使得距离差δ、第一角度差φ以及第二角度差为0。
其结果，夹具J的上表面S0与和紧固工具111、112的轴O1、O2正交的平面S1变得相互平行，第一紧固工具111被定位于螺纹孔21(夹具J的贯通孔31)的中心轴线上，并且基座部110的轴O0与虚拟线L0一致。在步骤S112’完成之后，机器人控制部42结束步骤S11’，进入图9所示的步骤S8。
这样，在本实施方式中，使第二紧固工具112相对于第一紧固工具111移动的步骤S5～S6与使物体A配置到作业位置的步骤S11’是并行地执行的。因此，在步骤S8开始时，处于如图12所示那样第一紧固工具111和第二紧固工具112分别被定位于螺纹孔21(贯通孔31)和螺纹孔23(贯通孔33)的状态。
根据本实施方式，能够使多个紧固工具111、112更迅速且高精度地配置到多个紧固部位。因此，能够缩短螺栓B的紧固作业所需的时间，因此能够提高产品的制造效率。
此外，在上述的实施方式中，叙述了紧固装置100被组装到机器人系统10、40中的情况，但是不限于此，作为紧固装置100单体，也能够紧固多个紧固构件。下面，说明紧固装置100作为单体来执行紧固作业的情况下的紧固装置100的结构和动作。
在这种情况下，紧固装置100具备紧固装置控制部和上述的旋转控制部16，该紧固装置控制部是与上述的机器人控制部12对应的要素。紧固装置控制部直接或间接地控制构成紧固装置100的各要素。该紧固装置控制部承担上述的移动控制部102和紧固位置计算部103的功能，并且控制摄像部104的拍摄动作。另外，紧固装置控制部与旋转控制部16通信，对第一紧固工具111的轴部111a和第二紧固工具112的轴部112a进行旋转驱动。
在进行紧固作业的情况下，紧固装置控制部执行图4所示的步骤S2～S8。下面简单地说明紧固装置的动作流程的例子。在紧固装置的动作流程开始之后，在步骤S2中，紧固装置控制部向摄像部104发送指令，对多个紧固部位进行拍摄。在步骤S3中，紧固装置控制部判断是否适当地完成了紧固部位的拍摄。在步骤S4中，紧固装置控制部作为紧固位置计算部103而发挥功能，基于图像数据来计算物体A上的应该紧固螺栓B的紧固部位的位置。
在步骤S5中，紧固装置控制部计算两个紧固部位之间的距离。在步骤S6中，紧固装置控制部作为移动控制部102而发挥功能，基于所计算出的两个紧固部位之间的距离d2来使第二紧固工具112相对于第一紧固工具111移动。在步骤S7中，紧固装置控制部判断第二紧固工具112的移动是否已完成。然后，在步骤S8中，紧固装置控制部与旋转控制部16通信，通过紧固工具同时紧固多个螺栓B。
通过这种紧固装置100，也能够使用由摄像部104拍摄得到的图像数据来使紧固工具中的一个移动以将各个紧固工具配置于对应的紧固部位。由此，能够使多个紧固工具更迅速且高精度地配置到多个紧固部位。因此，能够缩短紧固作业所需的时间，因此能够提高产品的制造效率。
此外，在上述的实施方式中，叙述了紧固装置具备两个紧固工具的情况。然而，并不限定于此，紧固装置也可以具备三个以上的紧固工具。另外，在上述的实施方式中，叙述了第二紧固工具沿一个方向移动的情况，但是不限于此，第二紧固工具例如也可以构成为在x-y平面上向任意的方向移动。这种结构能够利用包括沿x轴配置的x轴方向螺纹轴以及沿y轴方向配置的y轴方向螺纹轴的滚珠丝杠机构来实现。
另外，在上述的实施方式中，叙述了机器人控制部计算距离差δ、第一角度差φ以及第二角度差作为移动校正值的情况。然而，并不限定于此，机器人控制部例如也可以根据多个紧固工具各自的坐标与物体上的紧固部位各自的坐标之差来计算移动校正值，还可以基于其它任意的参数来计算移动校正值。
在上述的实施方式中，叙述了通过将从初始位置X处的机器人手臂的位置到作业前位置Y处的机器人手臂的位置的路径教给机器人来使紧固工具移动到作业前位置Y的情况。然而，并不限于此，机器人控制部12也可以预先记录与作业前位置Y对应的坐标，参照该坐标使机器人手臂动作，使紧固工具配置到作业前位置Y。
如上所述，根据本发明，能够使用由摄像部拍摄得到的图像数据来使多个紧固工具移动到应该执行紧固作业的位置的同时，使紧固工具中的一个移动以将各个紧固工具配置于对应的紧固部位。由此，能够使多个紧固工具更迅速且高精度地配置到多个紧固部位。因此，能够缩短紧固作业所需的时间，因此能够提高产品的制造效率。
以上，通过发明的实施方式说明了本发明，但是上述的实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。另外，实施方式中说明的特征的组合的全部未必是发明的技术方案所必需的。并且，能够对上述的实施方式施以各种变更或改进，这是本领域技术人员所清楚的。这种施以变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围中，这从权利要求书的记载是可以明确的。
另外，应该注意：权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、过程、步骤以及阶段等各处理的执行顺序没有特别注明“比…之前”、“在…之前”等，另外，只要不是将之前的处理的输出用在之后的处理中，就能够以任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书以及附图中的动作流程，虽然为了方便而使用“首先，”、“接着，”等来进行了说明，但是并不意味着必须以此顺序来实施。

Claims (13)

1.一种紧固装置(100)，用于将多个紧固构件(B)紧固至具有多个紧固部位的物体(A)的该紧固部位，该紧固装置具备：
多个紧固工具(111、112)；
移动机构，其使上述多个紧固工具(111、112)相互相对地移动；
摄像部(104)，其拍摄上述多个紧固部位；
紧固位置计算部(103)，其基于由上述摄像部(104)拍摄得到的上述多个紧固部位的图像数据来计算上述多个紧固部位的位置；以及
移动控制部(102)，其对上述移动机构进行控制，使得上述移动机构基于所计算出的上述多个紧固部位的位置使至少一个上述紧固工具(112)移动，以使各个上述紧固工具(111、112)被配置于能够将上述紧固构件(B)紧固至对应的上述紧固部位的位置。
2.根据权利要求1所述的紧固装置，其特征在于，
上述多个紧固工具(111、112)包括被固定的第一紧固工具(111)以及能够相对于该第一紧固工具(111)移动的第二紧固工具(112)，
上述移动控制部(102)对上述移动机构进行控制，使得上述移动机构使上述第二紧固工具(112)相对于上述第一紧固工具(111)移动，以使上述第一紧固工具(111)和上述第二紧固工具(112)之间的距离(d1)变得与上述多个紧固部位中的第一紧固部位和第二紧固部位之间的距离(d2)相等。
3.根据权利要求2所述的紧固装置，其特征在于，
还具备基座部(110)，上述第一紧固工具(111)固定于该基座部(110)，
上述移动机构包括：
轨道部(114)，其设置于上述基座部(110)；
工具保持部(117)，其以能够移动的方式安装于上述轨道部(114)，保持上述第二紧固工具(112)；以及
动力部(116)，其使上述工具保持部(117)沿上述轨道部(114)移动。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的紧固装置，其特征在于，还具备：
多个工具驱动部，该多个工具驱动部对上述多个紧固工具(111、112)分别进行旋转驱动；以及
旋转控制部(16)，其对上述多个工具驱动部进行控制使得对上述多个紧固工具同时进行旋转驱动。
5.一种机器人系统(10)，具备：
机器人手臂(13)；
对上述机器人手臂(13)进行控制的机器人控制部(12)；以及
根据权利要求1～4中的任一项所述的紧固装置(100)，
其中，上述机器人控制部(12)具有上述移动控制部(102)，并且控制上述机器人手臂(13)来使上述多个紧固工具(111、112)与上述物体(A)相对定位。
6.根据权利要求5所述的机器人系统，其特征在于，
上述多个紧固工具(111、112)安装于上述机器人手臂(13)，通过该机器人手臂(13)的动作而上述多个紧固工具(111、112)移动到对上述物体(A)执行紧固作业的位置。
7.根据权利要求5所述的机器人系统(40)，其特征在于，
上述多个紧固工具(111、112)被配置于远离上述机器人手臂(13)的位置，
上述机器人手臂(13)把持上述物体(A)来进行动作，由此使上述物体(A)移动到上述多个紧固工具(111、112)执行紧固作业的位置。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的机器人系统，其特征在于，
上述机器人控制部(12)基于上述图像数据来控制上述机器人手臂(13)的动作。
9.一种紧固方法，用于利用具有多个紧固工具(111、112)的紧固机(101)将多个紧固构件(B)紧固至具有多个紧固部位的物体(A)的该紧固部位，该方法具备以下步骤：
拍摄上述多个紧固部位；
基于拍摄得到的上述多个紧固部位的图像数据来计算上述多个紧固部位的位置；以及
基于所计算出的上述多个紧固部位的位置使至少一个上述紧固工具(112)移动，以使各个上述紧固工具(111、112)被配置于能够将上述紧固构件(B)紧固至对应的上述紧固部位的位置。
10.根据权利要求9所述的紧固方法，其特征在于，
上述多个紧固工具(111、112)包括第一紧固工具(111)以及能够相对于该第一紧固工具移动的第二紧固工具(112)，
计算上述多个紧固部位的位置的步骤包括：基于上述图像数据来计算上述多个紧固部位中的第一紧固部位与第二紧固部位之间的距离(d2)，
使上述紧固工具(111、112)移动的步骤包括：使上述第二紧固工具(112)相对于上述第一紧固工具(111)移动，以使上述第一紧固工具(111)和上述第二紧固工具(112)之间的距离(d1)变得与上述第一紧固部位和上述第二紧固部位之间的上述距离(d2)相等。
11.根据权利要求9或10所述的紧固方法，其特征在于，
还具备利用机器人手臂(13)使上述多个紧固工具(111、112)与上述物体(A)相对定位的步骤。
12.根据权利要求11所述的紧固方法，其特征在于，
上述多个紧固工具(111、112)安装于上述机器人手臂(13)，
使上述多个紧固工具(111、112)与上述物体(A)相对定位的步骤包括：通过上述机器人手臂(13)的动作，将上述多个紧固工具(111、112)移动到对上述物体(A)执行紧固作业的位置。
13.根据权利要求11所述的紧固方法，其特征在于，
上述多个紧固工具(111、112)被配置于远离上述机器人手臂(13)的位置，
使上述多个紧固工具(111、112)与上述物体(A)相对定位的步骤包括：利用上述机器人手臂(13)来把持并搬运上述物体(A)，使该物体(A)移动到上述多个紧固工具(111、112)执行紧固作业的位置。
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