CN110271011A - 机器人系统以及机器人的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人系统以及机器人的控制方法，即使在周围的温度等条件存在变化的情况下也能够以均匀的层厚来涂布液体。包括：机器人(10)；液体涂布部(20)，设于机器人(10)；涂布厚度测量部(22)，对由液体涂布部(20)所涂布的液体的涂布厚度进行测量；以及控制部(73)，当由涂布厚度测量部(22)所测量的涂布厚度大于规定厚度时，以使液体涂布部(20)接近涂布对象(40)的方式，驱动机器人(10)，当由涂布厚度测量部(22)所测量的涂布厚度小于规定厚度时，以使液体涂布部(20)远离涂布对象(40)的方式，驱动机器人(10)。

Description

机器人系统以及机器人的控制方法
技术领域
本发明涉及一种机器人系统(robot system)以及机器人的控制方法。
背景技术
在专利文献1中揭示了下述技术：在上下移动的致动器(actuator)上安装模头(die head)，通过配设在模头中的距离测定传感器(sensor)来测定模头与基板表面的距离，将模头与基板表面的距离维持为设定距离。根据专利文献1，追随于基板的起伏而在基板上形成均匀的涂布膜。
在专利文献2中揭示了下述技术：根据溶液的粘度来设定药液喷嘴(nozzle)相对于基盘的位置。根据专利文献2，在基盘表面以均匀的膜厚来涂布高粘度的溶液。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2004-298697号公报
专利文献2：日本专利特开2010-042325号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，在使用机器人在基板等上涂布液体的情况下，液体的涂布厚度不仅受到基板的起伏影响，而且受到周围温度、液体涂布部中的液体剩余量、或者液体涂布部内的压力等影响。关于此点，在专利文献1及专利文献2所记载的技术中，无法实时(real time)地追随于周围的温度变化等来控制液体的涂布量，从而无法以均匀的层厚来涂布液体。
因此，本发明的课题在于提供一种即使在周围的温度等条件存在变化的情况下也能够以均匀的层厚来涂布液体的机器人系统以及机器人的控制方法。
[解决问题的技术手段]
为了解决所述课题，本揭示的机器人系统包括：
机器人；
液体涂布部，设于所述机器人；
涂布厚度测量部，对由所述液体涂布部所涂布的液体的涂布厚度进行测量；以及
控制部，当由所述涂布厚度测量部所测量的涂布厚度大于规定厚度时，以使所述液体涂布部接近涂布对象的方式，驱动所述机器人，当由所述涂布厚度测量部所测量的涂布厚度小于规定厚度时，以使所述液体涂布部远离所述涂布对象的方式，驱动所述机器人。
所述机器人系统中，通过设于机器人的液体涂布部来涂布液体，通过涂布厚度测量部来测量液体的涂布厚度。控制部在由涂布厚度测量部所测量的涂布厚度大于规定厚度时，以使液体涂布部接近涂布对象的方式，驱动机器人。而且，控制部在由涂布厚度测量部所测量的涂布厚度小于规定厚度时，以使液体涂布部远离涂布对象的方式，驱动机器人。
因此，根据所述机器人系统，对液体的涂布厚度进行测量，且根据涂布厚度来线性(linear)地实时控制液体涂布部与涂布对象的距离，因此，即使在周围的温度等条件存在变化的情况下，也能够以均匀的层厚来涂布液体。
一实施方式的机器人系统中，
所述液体涂布部包括注射器(syringe)及喷嘴，通过将所述注射器内设为负压，从而抑制液体的喷出，通过将注射器内设为大气压或正压，从而进行液体的喷出。
所述一实施方式的机器人系统中，注射器内的压力被设为正压时的液体喷出量将根据喷嘴与涂布对象的距离而变化。对所喷出的液体的涂布厚度进行测量，并根据涂布厚度来线性地实时控制液体涂布部与涂布对象的距离。因此，即使在周围的温度等条件存在变化的情况下，也能够以均匀的层厚来涂布液体。
一实施方式的机器人系统中，
所述涂布厚度测量部为光学传感器，对从所述光学传感器直至所述涂布对象的表面为止的距离、与从所述光学传感器直至涂布于所述涂布对象的所述表面上的所述液体的表面为止的距离进行测定，通过算出这些距离之差，从而测定所述液体的涂布厚度。
所述一实施方式的机器人系统中，光学传感器对从光学传感器直至涂布对象的表面为止的距离进行测定。而且，光学传感器对从光学传感器直至涂布于涂布对象表面上的液体的表面为止的距离进行测定。并且，光学传感器通过算出这些距离之差，来测定液体的涂布厚度。因此，不仅在周围的温度等条件存在变化的情况下，而且在涂布对象的表面存在起伏的情况下，也能够以均匀的层厚来涂布液体。
为了解决所述课题，本揭示的机器人的控制方法包括下述步骤：
对由设于机器人的液体涂布部所涂布的液体的涂布厚度进行测量；
当由涂布厚度测量部所测量的涂布厚度大于规定厚度时，以使所述液体涂布部接近涂布对象的方式，驱动所述机器人；以及
当由所述涂布厚度测量部所测量的涂布厚度小于规定厚度时，以使所述液体涂布部远离所述涂布对象的方式，驱动所述机器人。
根据本揭示的控制方法，对液体的涂布厚度进行测量，且根据涂布厚度来线性地实时控制液体涂布部与涂布对象的距离，因此，即使在周围的温度等条件存在变化的情况下，也能够以均匀的层厚来涂布液体。
[发明的效果]
根据以上可明确的是，根据本揭示的机器人系统以及机器人的控制方法，即使在周围的温度等条件存在变化的情况下，也能够以均匀的层厚来涂布液体。
附图说明
图1是表示一实施方式中的机器人系统的俯视图。
图2是表示分注器头(dispenser head)的结构的侧面图。
图3是表示分注器控制器的硬件(hardware)结构的框图。
图4是分注器控制器的功能框图。
图5是从图2所示的箭头F方向观察传感器、涂布液及工件(work)的正面图。
图6的(A)是对工件与喷嘴分离时的涂布液的喷出进行说明的图，图6的(B)是对工件与喷嘴未较图6的(A)分离时的涂布液的喷出进行说明的图。
图7是表示分注器头的Z轴(上下方向)控制的控制回路(loop)的框线图。
图8的(A)及图8的(B)是用于说明涂布量多时的涂布量控制的图。
图9的(A)及图9的(B)是用于说明涂布量少时的涂布量控制的图。
[符号的说明]
20：分注器头(液体涂布部)
22：传感器(涂布厚度测量部)
30：分注器控制器
73：控制部
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
(机器人系统)
图1是表示本揭示的一实施方式中的机器人系统100的俯视图。如图1所示，本实施方式中的机器人系统100包括机器人10、作为液体涂布部的分注器头20、作为机器人10的控制装置的分注器控制器30及作为涂布对象的工件40。
机器人10例如为臂(arm)型的6轴垂直多关节机器人。臂型的6轴垂直多关节机器人具备伺服马达(servo motor)等动力源，通过基于机器人控制程序而从分注器控制器30输出的控制信号来驱动伺服马达，以使各关节轴动作。
分注器头20将液体涂布于工件40。作为液体，例如使用密封胶(sealer)材、水性印刷用的油墨(ink)、机油(engine oil)、橄榄油(olive oil)等低粘度至中粘度的液体。
图2是表示分注器头20的结构的侧面图。如图2所示，分注器头20包括支架(holder)21、传感器22、注射器23及喷嘴24。支架21保持传感器22及注射器23。传感器22是用于对涂布于工件40的液体的高度即涂布液高度d进行探测的传感器，作为一例，使用作为光学传感器的激光传感器。注射器23是收容要涂布的液体的容器。喷嘴24被安装于注射器23的前端，是喷出液体的管。
分注器控制器30是控制机器人10以调整液体涂布量的控制装置。图3表示分注器控制器30的硬件结构。分注器控制器30如图3所示，包括输入装置31、显示装置32、中央运算装置33、存储装置34及通信I/F35。作为一例，输入装置31包含键盘(keyboard)等。作为一例，显示装置32包含显示器(display)。作为一例，中央运算装置33包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。存储装置34包括非易失性存储装置与易失性存储装置，非易失性存储装置存储机器人控制程序及序列控制程序等。而且，作为中央运算装置33执行时的工作存储器(work memory)，适当使用易失性存储装置。通信I/F35例如为RS232C等串行线路(serial line)的接口(interface)，进行传感器22的输出值的输入以及与机器人10的通信。通信I/F35也可为其他通信线路的接口。
图4是本实施方式中的分注器控制器30的功能框图。分注器控制器30作为输入处理部71、显示处理部72、控制部73、存储部74及通信处理部75发挥功能。输入处理部71对来自输入装置31的输入进行处理。显示处理部72制作输出至显示装置32的显示数据。控制部73控制机器人10的驱动。控制部73的功能详细将后述。存储部74存储机器人控制程序及序列控制程序等。
(涂布厚度测定方法)
接下来，对本实施方式的机器人系统100中的涂布厚度测定方法进行说明。图5是从图2所示的箭头F方向观察传感器22、涂布液Lq及工件40的正面图。
如图5所示，传感器22对工件40及涂布液Lq照射激光L1，同时测定从传感器22直至涂布液Lq为止的距离A与从传感器22直至工件40为止的距离B。进而，传感器22从距离B减去距离A，以测定出涂布液高度d。传感器22具备这样测定涂布液高度d的功能。本实施方式中，能够测定从传感器22直至工件40为止的距离B，因此，即使在涂布对象工件40的表面并不平坦而具有起伏的情况下，也能够追随于此而测定涂布液高度d。由传感器22所测定的涂布液高度d经由通信处理部75而输入至控制部73。
(涂布量的控制方法)
图6的(A)及图6的(B)是用于说明本实施方式中的涂布液Lq在工件40上的涂布量的控制方法的图。分注器头20通过将注射器23内设为负压，以抑制涂布液Lq因重力而流下。并且，通过将注射器23内负压设为大气压或正压，从而喷出涂布液Lq。
此时，如图6的(A)所示，当涂布对象工件40与喷嘴24离开距离C时，因从喷嘴24流出的涂布液Lq的重力，从而与如图6的(B)所示那样未离开距离C的情况相比，将喷出更多的涂布液Lq。本实施方式中，利用此作用，通过分注器控制器30来控制机器人10，通过改变涂布对象工件40与喷嘴24的距离来进行涂布量的控制。
接下来，参照图7至图9的(A)及图9的(B)来更具体地说明本实施方式的涂布量的控制。图7是表示本实施方式中的分注器头的Z轴(上下方向)控制的控制回路的框线图。分注器控制器30的控制部73如图7所示，通过传感器22来测定涂布液高度d，并输入测定值。接下来，控制部73通过高度-容量转换功能80，将涂布液高度d转换为涂布液容量。其结果，由于涂布液容量的当前值已知，因此控制部73反馈此值。
在对涂布液Lq进行涂布时，预先规定有涂布液容量的目标值。控制部73根据所述涂布液容量的目标值与涂布液容量的当前值的反馈，来算出相对于涂布液容量目标值的变动值。接下来，控制部73将涂布液容量的变动值输入至变动值-指令转换功能81。变动值-指令转换功能81在涂布液容量的变动值大于目标值的情况下，即，在涂布量多的情况下，输出使分注器头20朝Z轴的负(minus)方向(下方向)移动的指令。而且，变动值-指令转换功能81在涂布液容量的变动值小于目标值的情况下，即，在涂布量少的情况下，输出使分注器头20朝Z轴的正(plus)方向(上方向)移动的指令。
从变动值-指令转换功能81输出的Z轴方向的动作指令被输入至Z轴控制功能82。Z轴控制功能82按照所输入的动作指令，来使分注器头20移动。本实施方式中，通过如上所述的控制回路，来进行涂布量的控制。
接下来，参照图8的(A)及图8的(B)与图9的(A)及图9的(B)来说明涂布量多的情况与涂布量少的情况下的涂布量控制的具体例。图8的(A)及图8的(B)是用于说明涂布量多时的涂布量控制的图。图9的(A)及图9的(B)是用于说明涂布量少时的涂布量控制的图。在图8的(A)及图8的(B)与图9的(A)及图9的(B)中，分注器头20的涂布方向为箭头G方向。
首先，对涂布量多的情况进行说明。首先，在图8的(A)中以虚线表示分注器头20的位置，控制部73通过传感器22来测定涂布液高度d。控制部73将所述涂布液高度d转换为涂布液容量，并与涂布液容量的目标值进行比较。控制部73在当前的涂布液容量大于涂布液容量的目标值的情况下，如图8的(A)中的实线所示，使分注器头20朝箭头D方向，即，朝Z轴的负方向移动。
通过使分注器头20朝Z轴的负方向移动，从而喷嘴24与工件40的涂布面的距离变小，能够减少涂布量。其结果，如图8的(B)所示，随着时间的经过，涂布液Lq达到固定的高度，涂布液高度d变得低于如上所述那样测定时的涂布液高度d。
接下来，对涂布量少的情况进行说明。首先，在图9的(A)中以虚线表示分注器头20的位置，控制部73通过传感器22来测定涂布液高度d。控制部73将所述涂布液高度d转换为涂布液容量，并与涂布液容量的目标值进行比较。控制部73在当前的涂布液容量小于涂布液容量的目标值的情况下，如图9的(A)中的实线所示，使分注器头20朝箭头E方向，即，朝Z轴的正方向移动。
通过使分注器头20朝Z轴的正方向移动，从而喷嘴24与工件40的涂布面的距离变大，能够增加涂布量。其结果，如图9的(B)所示，随着时间的经过，涂布液Lq达到固定的高度，涂布液高度d变得高于如上所述那样测定时的涂布液高度d。
如上所述，根据本实施方式，使分注器头20朝Z轴方向移动而线性地进行控制，以将喷嘴24与工件40上的涂布液Lq的涂布面的距离保持为固定。其结果，即使在因温度、涂布液Lq的剩余量、分注器头20的注射器23内的压力变化，而来自喷嘴24的涂布液Lq的喷出量存在变动的情况下，也能够将工件40上的涂布液Lq的涂布厚度保持为固定。
而且，根据本实施方式，即使在工件40的表面存在起伏的情况下，由于能够通过传感器22来测定从传感器22直至工件40为止的距离B，因此即使在涂布对象工件40的表面并非平坦而具有起伏的情况下，也能够追随于此来准确地测定涂布液高度d。其结果，即使在工件40的表面存在起伏的情况下，也能够将工件40上的涂布液Lq的涂布厚度保持为固定。
以上的实施方式为例示，能够不脱离本发明的范围而进行各种变形。所述多个实施方式可分别独立地成立，但也可进行实施方式彼此的组合。而且，不同实施方式中的各种特征也可分别独立地成立，但也可进行不同实施方式中的特征彼此的组合。

Claims (4)

1.一种机器人系统，其特征在于，包括：
机器人；
液体涂布部，设于所述机器人；
涂布厚度测量部，对由所述液体涂布部所涂布的液体的涂布厚度进行测量；以及
控制部，当由所述涂布厚度测量部所测量的涂布厚度大于规定厚度时，以使所述液体涂布部接近涂布对象的方式，驱动所述机器人，当由所述涂布厚度测量部所测量的涂布厚度小于规定厚度时，以使所述液体涂布部远离所述涂布对象的方式，驱动所述机器人。
2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，
所述液体涂布部包括注射器及喷嘴，通过将所述注射器内设为负压，从而抑制液体的喷出，通过将注射器内设为大气压或正压，从而进行液体的喷出。
3.根据权利要求1或2所述的机器人系统，其特征在于，
所述涂布厚度测量部为光学传感器，对从所述光学传感器直至所述涂布对象的表面为止的距离、与从所述光学传感器直至涂布于所述涂布对象的所述表面上的所述液体的表面为止的距离进行测定，通过算出这些距离之差，从而测定所述液体的涂布厚度。
4.一种机器人的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
对由设于机器人的液体涂布部所涂布的液体的涂布厚度进行测量；
当由涂布厚度测量部所测量的涂布厚度大于规定厚度时，以使所述液体涂布部接近涂布对象的方式，驱动所述机器人；以及
当由所述涂布厚度测量部所测量的涂布厚度小于规定厚度时，以使所述液体涂布部远离所述涂布对象的方式，驱动所述机器人。
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