CN110919686A - 加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供加工系统(1)，在安装夹具时无需高精度的定位，加工具有各种表面形状的多种工件。加工系统具备：机器人(3)；控制部，按照动作程序控制机器人；工件供给部(6)，向机器人提供工件(W)；第一检测部(7)，检测提供的工件的位置；第一位置修正部，按照检测出的工件的位置，修正控制部的动作程序中的取出位置信息；加工装置(5)，加工从工件供给部取出的工件，工件供给部具备第一固定夹具，第一固定夹具在一对第一把持面之间以能够装卸的方式把持工件，第一固定夹具具备多个针，多个针在至少一个的第一把持面上，以能够沿轴向单独移动的方式相互并列排列，并且能够按照与前端接触的工件的表面形状来固定在任意的轴向位置。

Description

加工系统
技术领域
本发明涉及加工系统。
背景技术
以往，已知有如下的支撑组件：该支撑组件具备以沿轴向可移动的方式被支撑的多个针、和在任意位置上利用摩擦力来抑制针的移动的薄板弹簧，并且，该支撑组件以形成与支撑的工件的表面形状互补的形状的凹部的方式移动针(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-278734号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，若使用专利文献1的支撑组件，则虽可以支撑具有各种表面形状的多种工件，但是由机器人处理、或者由工作机械加工时，会有不得不以高精度来支撑定位状态的不便。
本发明的目的在于，提供一种在向夹具时无需高精度的定位，能够加工具有各种表面形状的多种工件的加工系统。
用于解决问题的方案
本发明的一方案提供如下的加工系统，其具备：机器人，其具备能够把持工件的手；控制部，其按照动作程序控制该机器人；工件供给部，其向所述机器人提供所述工件；第一检测部，其检测提供给该工件供给部的所述工件的位置；第一位置修正部，其按照由该第一检测部检测出的所述工件的位置，修正所述控制部的动作程序中的取出位置信息；以及加工装置，其加工由所述手从所述工件供给部取出的所述工件，所述工件供给部具备第一固定夹具，所述第一固定夹具在一对第一把持面之间以能够装卸的方式把持所述工件，该第一固定夹具具备多个针，所述多个针在至少一个所述第一把持面上，以能够沿轴向单独移动的方式相互并列排列，并且能够按照与前端接触的所述工件的表面形状来固定在任意的轴向位置。根据本方案，若向工件供给部提供工件，则在工件供给部所设置的第一固定夹具的一对第一把持面之间夹持并固定工件。这种情况下，使并列配置于第一固定夹具的至少一个第一把持面的多个针的前端，与工件的表面进行接触，由此针的前端位置按照工件的表面形状沿针的轴向移动，第一把持面固定在与工件的表面形状互补的形状的位置。由此，即使将工件以任意姿态以任意位置提供给第一把持面之间，也可以在该提供的位置上固定工件不移动。
然后，使第一检测部工作，检测固定在第一固定夹具的状态下的工件的位置，利用第一位置修正部，来修正控制部的动作程序中的取出位置信息，由此机器人利用手，可以将由第一固定夹具所固定的状态下的工件以高精度进行把持并从工件供给部取出来。即，在第一固定夹具，无需以高精度的定位状态进行提供，以大致的位置及姿态提供即可，故可以节省作业人员的时间。然后，机器人将取出到的工件搬运并交付至加工装置，可由加工装置对工件进行高精度的加工。
在上述方案中，所述加工装置还可以具备第二固定夹具，所述第二固定夹具在一对第二把持面之间以能够装卸的方式把持所述工件，该第二固定夹具具备多个针，所述多个针在至少一个所述第二把持面上，以能够沿轴向单独移动的方式相互并列排列，并且能够按照与前端接触的所述工件的表面形状来固定在任意的轴向位置。
根据此结构，在工件的形状单独不同的情况下，利用第二固定夹具固定工件，从而可高精度地进行加工。即，当机器人将由手把持的工件配置于第二固定夹具的第二把持面之间时，使一对第二把持面接近，从而在第二把持面之间把持工件。在这种情况下，使并列配置于第二固定夹具的至少一个第二把持面的多个针的前端，与工件的表面进行接触，由此针的前端位置按照工件的表面形状沿针的轴向移动，第二把持面被固定于与工件的表面形状互补的形状的位置。由此，工件的形状单独不同的情况下，也可将工件固定于提供的位置而不移动。
而且，在上述方案中，所述加工装置还可以具备：第二检测部，其检测固定于所述第二固定夹具的所述工件的位置；以及第二位置修正部，其按照由该第二检测部检测出的所述工件的位置，修正由该加工装置加工的加工位置信息。
根据该结构，使第二检测部工作，检测处于固定于第二固定夹具状态下的工件的位置，利用第二位置修正部，来修正由加工装置加工的加工位置信息，利用加工装置，能够高精度地加工处于固定于第二固定夹具状态下的工件。
发明效果
根据本发明，向夹具安装时无需高精度的定位，并且能够加工具有各种表面形状的多种工件。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的加工系统的整体结构图。
图2是示出在图1的加工系统的工件供给部所具备的固定家具上固定有工件的状态的立体图。
图3是示出图2的固定夹具的把持面所具备的多个针的前端对齐的状态的立体图。
图4是示出图3的针的前端按照工件的表面形状移动的状态的立体图。
图5是示出在图1的加工系统的加工装置所具备的固定夹具上固定有工件的状态的立体图。
图6是示出图5的固定夹具的把持面所具备的多个针的前端对齐的状态的立体图。
图7是示出图6的针的前端按照工件的表面形状进行移动的状态的立体图。
图8是示出图1的加工系统的工件供给部的一例的立体图。
图9是对检测图8的向工件供给部的固定夹具提供工件的位置的工序进行说明的立体图。
图10是对利用图1的加工系统的机器人上所安装的手来把持工件并提供至加工装置的固定夹具的状态进行说明的立体图。
图11是对检测通过图10提供的工件的位置的工序进行说明的立体图。
图12是对利用图1的加工系统的加工装置进行加工的工件固定于工件供给部的其他固定夹具的工序进行说明的立体图。
图13是示出图10的变形例的立体图。
附图标记说明：
1：加工系统
2：手
3：机器人
5：加工装置
6：工件供给部
7：摄像机(第一检测部)
10：固定夹具(第一固定夹具)
12a：把持面(第一把持面)
16：针
18：固定夹具(第二固定夹具)
19a：把持面(第二把持面)
20：针
21：触摸探针(第二检测部)
W：工件
具体实施方式
以下参照附图对本发明的一个实施方式的加工系统1进行说明。
如图1所示，本实施方式的机器人1具备：机器人3，其在手腕前端具备能够把持工件W的手2；控制装置4，其控制机器人3；加工装置5，其加工配置于机器人3的附近的工件W；工件供给部6，其临时放置将供应给机器人3的工件W并且放置由加工装置5加工后的工件W；以及摄像机(第一检测部)7，其安装于手2。
例如，如图2所示，工件W是接合了圆柱形的管而构成为T字形。工件W的形状并不局限于此。
例如，机器人3是一种六轴多关节型机器人。例如，如图9所示，手2具备可插入到构成工件W的管内的圆柱形的两个把持部8。在各把持部8，在长度方向的一部分上，设置有可膨胀及可收缩的气球部9，使气球部9在插入于管内的状态下进行膨胀，由此使气球部9紧贴在管的内表面，从而可以容易把持工件W。手2的结构也并不局限于此，还可以采用任意适合工件W的形状。
如图8所示，工件供给部6具备：并列配置于工作台上的两个固定夹具10、11。
一个固定夹具(第一固定夹具)10用于临时固定提供至机器人3的工件W。另一个固定夹具11用于固定从加工装置5取出的已加工的工件W。
如图2所示，两个固定夹具10、11具备：一对把持部件12、13，其沿水平方向被接近或者远离从而在一对把持部件12、13之间把持工件W；以及汽缸14、15，其沿水平方向驱动这些把持部件12、13。在各把持面12、13的相互对置的把持面(第一把持面)12a、13a，分别在沿着竖直面的方向二维排列有沿水平方向延伸的多个针16、17。各把持面12a、13a的针16、17使前端对置而配置。
而且，各针16、17被把持部件12、13以能够沿轴向单独移动的方式被支撑，并且利用未图示的弹簧始终向着前端施力，并且，利用未图示的固定机构可以将针16、17固定在任意的轴向位置。
即，解除了固定机构的状态下，如图3所示，各针16、17由弹簧推压到前端侧，并以前端对齐的方式进行排列，如图2所示，当在把持面12a、13a之间配置工件W，驱动气缸14、15，使把持部件12、13彼此接近时，在一对把持面12a、13a的针16、17的前端之间把持工件W。此时，接触工件W的各针16、17被推压到轴向后方，如图4所示，按照工件W的表面形状来移动。并且，由固定机构保持在移动后的位置。图3及图4，作为一例，示出了在一个固定夹具10中的把持面12a。
在控制装置4存储有通过另外示教等制作的动作程序，控制装置4具备有按照动作程序来控制机器人3的控制部(省略图示)。在动作程序存储有自固定夹具10、11的工件W的取出位置。而且，控制装置4具备：图像处理部(省略图示)，其处理由摄像机7获得的图像并检测工件W的位置；以及位置修正部(第一位置修正部、第二位置修正部：省略图示)，其基于由图像处理部检测出的工件的位置，修正动作程序的取出位置。
图像处理部及位置修正部可以由与控制装置4分开的处理器构成，也可以由同一处理器构成。
如图5所示，加工装置5具备与工件供给部6的固定夹具10、11相同的固定夹具(第二固定夹具)18。
如图5所示，此固定夹具18也具备沿水平方向能够被接近或者远离的一对把持部件19，从而在一对把持部件19之间把持工件W。各把持部件19固定于加工装置5的主轴，从而能够相互接近或远离。
在各把持部件19的相互对置的把持面(第一把持面)19a上，分别在沿着竖直面的方向二维排列沿水平方向延伸的多个针20。各把持面19a的针20使前端对置排列。
而且，各针20被把持部件19以能够沿轴向单独移动的方式支撑，并且利用未图示的弹簧始终向着前端施力，并且，可以利用未图示的固定机构固定在任意的轴向位置。
即，在解除了固定机构的状态下，如图6所示，各针20由弹簧推压到前端侧，以前端对齐的方式进行排列，如图5所示，当在把持面19a之间配置工件W，使把持部件19接近时，在一对把持面19a的针20的前端之间把持工件W。此时，接触于工件W的各针20被推压到轴向后方，如图7所示，按照工件W的表面形状进行移动。并且，由固定机构保持在移动后的位置。
如图11所示，加工装置5具备有接触于工件W后能够高精度地检测其位置的触摸探针(第二检测部)21。
并且，加工装置5具备第二位置修正部(省略图示)，所述第二位置修正部基于由触摸探针21检测出的工件W的位置，来修正加工位置信息，所述加工装置5可基于修正后的加工位置信息，在利用固定机构保持了工件W的状态下，对工件W实施加工。
以下对如此构成的根据本实施方式的加工系统1的作用进行说明。
利用本实施方式来加工工件W时，向工件供给部6的一个固定夹具10提供工件W。工件W的提供可以通过机器人3进行，也可以通过作业人员手动进行。
当作业人员手动提供工件W时，通过汽缸14的驱动，在一对把持部件12处于打开状态且固定机构被解除，在针16的前端如图3所示对齐的状态下，作业人员将工件W配置在把持部件12之间。在该状态下，若利用汽缸14的驱动，使一对把持部件12紧贴，则与工件W的表面接触的针16在该位置被停止的同时把持部件12进行移动，其结果，针16相对于把持部件12向轴向的后方移动。
由此，如图4所示，各针16配置在按照工件W的表面形状的位置，在该状态下，使固定机构工作，使针16相对于把持部件12固定，由此利用针16的前端，形成紧贴于工件W的表面并且将工件W固定至不移动的把持面12a的形状。
在此状态下使机器人3工作，利用搭载在机器人3的前端的摄像机7，拍摄固定在固定夹具10上的工件W。由图像处理部处理被获得的工件W的图像，由此检测工件W的取出位置。在该实施方式下，安装在机器人3的前端的手2的任意一个圆柱形的把持部8插入到工件W的管内并把持工件W，由此取出位置是管的内孔的中心位置。当管的内孔为圆形时，可以从图像上的内孔的形状中检测出内孔的中心位置及倾斜方向。
位置修正部基于由图像处理部检测出的内孔的中心位置及工件W的倾斜方向，来修正机器人3的动作程序的取出位置。由此，当机器人3取出工件W时，可使手2的把持部8配合工件W的倾斜方向进行倾斜从而高精度地插入至管内。
即，根据本实施方式的加工系统1，向工件供给部6的固定夹具10的工件W的提供无需在高精度的定位状态下进行，具有作业人员以一定程度的精度提供则足够的优点。
在该状态下，使手2的气球部9膨胀，由此气球部9的外周面紧贴在工件W的内孔内表面，从而可以容易把持工件W。并且，驱动汽缸14使一对把持部件12远离，释放工件W，由此可利用机器人3来运送工件W。此时，若利用固定机构来维持针16的固定状态，则当在后续中相同形状的工件W固定到固定夹具10时，能够在相同位置上固定到定位状态。
机器人3，把持工件W，并从工件供给部6的固定夹具10搬运至加工装置5内的固定夹具18。当预先使一对把持部件19远离，在解除固定机构的状态下的一对把持面19a之间，机器人3配置工件W时，能够使把持部件19接近，从而工件W被把持在一对把持面19a之间。即使在该情况下，前端接触到工件W的表面的针20，与把持部件19的移动无关地维持在该位置上，因此各针20配置在能够相对于把持部件19单独沿轴向移动的位置上，如图7所示，把持面19a的形状按照工件W的表面形状来形成，从而工件W固定至不移动。
在该情况下，由机器人3向加工装置5内的固定夹具18提供工件W，因此可对固定夹具18高精度地提供工件W。
在该状态下，解除利用手2的工件W的把持状态，使机器人3工作，从而使手2从工件W中退避。接下来，如图11所示，使加工装置5内的接触探针21工作，使接触探针21接触于工件W的预定位置。由此，检测出工件W的位置，当对于加工装置5内预先存储的工件W的位置存在误差时，修正所存储的工件W的位置。其结果，可以由加工装置5高精度地加工工件W。
在加工装置5中，加工工件W之后，如图10所示，使机器人3工作，从而将手2的把持部8插入至管内，使气球部9膨胀从而打开一对把持部件19的间隔，释放由固定夹具18固定的工件W，从而可由机器人3取出工件W。如图12所示，利用机器人3从加工装置5取出的工件W，与一个固定夹具10同样地，固定在工件供给部6的其他固定夹具11。
此时，若利用固定机构维持针20的固定状态，则后续将相同形状的工件W固定在固定夹具18时，能够以定位状态固定在相同位置。
如此，根据本实施方式的加工系统1，在具有多个针16的固定夹具10以适当的位置及姿态固定工件W，然后处理由摄像机7拍摄的图像，并检测工件W的取出位置及姿态，因此向工件供给部6提供工件W时具有无需高精度地定位的优点。
而且，在加工装置5中也具备具有多个针20的固定夹具18，因此即使改变工件W的形状，也可以牢牢固定工件W。并且，利用接触探针21高精度地检测固定于固定夹具18的状态下的工件W的位置，修正加工装置5所存储的工件W的位置，具有可以高精度地加工工件W的优点。
此外，在本实施方式中，如图13所示，在机器人3与手2之间，还可以具备检测施加到手2上的外力的传感器22。在加工装置5内的固定夹具18中，在存储有针20的前端位置的状态下，若提供形状不同的工件W，则能够利用传感器22检测出与通常不同的外力。此时，只要解除固定机构，使针20处于能够移动的状态，将工件W再次夹入到把持部件19之间，重新设定针20的位置即可。
另外，在本实施方式中，虽示示例了各固定夹具10、11、18在一对把持面12a、13a、19a的两边排列有多个针16、17、20的情况，但是代替于此，还可以仅在一边的把持面12a、13a、19a上排列针16、17、20。

Claims (3)

1.一种加工系统，其特征在于，具备：
机器人，其具备能够把持工件的手；
控制部，其按照动作程序控制该机器人；
工件供给部，其向所述机器人提供所述工件；
第一检测部，其检测提供给该工件供给部的所述工件的位置；
第一位置修正部，其按照由该第一检测部检测出的所述工件的位置，修正所述控制部的动作程序中的取出位置信息；以及
加工装置，其加工由所述手从所述工件供给部取出的所述工件，
所述工件供给部具备第一固定夹具，所述第一固定夹具在一对第一把持面之间以能够装卸的方式把持所述工件，
该第一固定夹具具备多个针，所述多个针在至少一个所述第一把持面上，以能够沿轴向单独移动的方式相互并列排列，并且能够按照与前端接触的所述工件的表面形状来固定在任意的轴向位置。
2.根据权利要求1所述的加工系统，其特征在于，
所述加工装置具备第二固定夹具，所述第二固定夹具在一对第二把持面之间以能够装卸的方式把持所述工件，
该第二固定夹具具备多个针，所述多个针在至少一个所述第二把持面上，以能够沿轴向单独移动的方式相互并列排列，并且能够按照与前端接触的所述工件的表面形状来固定在任意的轴向位置。
3.根据权利要求2所述的加工系统，其特征在于，
所述加工装置具备：
第二检测部，其检测固定于所述第二固定夹具的所述工件的位置；以及
第二位置修正部，其按照由该第二检测部检测出的所述工件的位置，修正由该加工装置加工的加工位置信息。
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