CN111571199A - 部件组装系统 - Google Patents
部件组装系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111571199A CN111571199A CN202010042317.7A CN202010042317A CN111571199A CN 111571199 A CN111571199 A CN 111571199A CN 202010042317 A CN202010042317 A CN 202010042317A CN 111571199 A CN111571199 A CN 111571199A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sub
- arm
- tool
- arm tool
- force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P21/00—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control
- B23P21/002—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control the units stationary whilst being composed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
- B25J9/009—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators being mechanically linked with one another at their distal ends
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/085—Force or torque sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/088—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0084—Programme-controlled manipulators comprising a plurality of manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1682—Dual arm manipulator; Coordination of several manipulators
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39149—To assemble two objects, objects manipulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
一种部件组装系统,包括:第一机械臂,其具有安装在其上的第一臂端工具,并且适于抓握第一子部件;以及第二机械臂,其具有安装在其上的第二臂端工具,并且适于抓握第二子部件。系统控制器适于控制第一和第二机械臂以及第一和第二臂端工具,以将第一和第二子部件相对于彼此定位。第一互锁机构安装在第一臂端工具上,第二互锁机构安装在第二臂端工具上,其中第一和第二互锁机构彼此接合并将第一臂端工具锁定在第二臂端工具上,从而将第一和第二子部件相对于彼此锁定在初始位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种部件组装系统以及一种组装部件的方法。
背景技术
制造系统通常对零件、分总成和/或总成进行移动、变形或操作,这些零件、分总成和/或总成必须精确定位并保持在适当位置,以便进行制造和组装操作。例如,钣金零件或钢板、分总成或总成可能需要被精确定位和保持在适当的位置,以在车辆装配厂或沿着电器、飞机、家具和电子设备等产品的装配线进行装配、焊接和检查操作。零件定位夹具通常用于此目的。
零件定位夹具通常包括多个配置成装配到由零件限定的多个定位孔中的固定销和一个或多个配置成将零件保持在适当位置的夹具。零件定位夹具通常仅适用于一种特定的零件尺寸和/或形状,并且为了定位和保持不同尺寸和/或形状的零件,通常需要对零件定位夹具进行修改或改造。制造工厂中种类繁多的零件以及种类繁多的装配和制造操作通常需要多个零件定位夹具。因此,尽管现有的系统实现了它们的预期目的,但是需要一种用于组装部件(更具体地说,无需使用传统夹具的情况下就能在向部件施加外力的同时组装部件)的新的改进的系统和方法。
发明内容
根据本发明的若干方面,一种组装部件的方法,包括:用第一臂端工具抓住第一子部件,其中第一臂端工具连接到第一机械臂,用第二臂端工具抓住第二子部件,其中第二臂端工具连接到第二机械臂。移动第一和第二臂端工具以接合第一和第二子部件,并且利用第一和第二机械臂在第一和第二子部件上施加第一力,并且在不从第一臂端工具释放第一子部件且不从第二臂端工具释放第二子部件的情况下设置第二子部件相对于第一子部件的初始位置。将第一和第二臂端工具彼此锁定,其中第一和第二臂端工具在第一载荷下和初始位置将第一和第二子部件保持在一起。将第一和第二机械臂从位置控制切换到力控制,其中第一和第二机械臂不再向第一和第二部件施加第一力,而仅向第一和第二臂端工具施加力,以补偿重力来支撑臂端工具。向第一和第二子部件施加独立于第一力的外部载荷来使第一和第二子部件相对于初始位置变形,并在不从第一臂端工具释放第一子部件且不从第二臂端工具释放第二子部件的情况下设置第二子部件相对于第一子部件的工作位置。
根据本发明的另一方面,该方法还包括:在向第一和第二子部件施加独立于第一力的外部载荷来使第一和第二子部件相对于初始位置变形并在不从第一臂端工具释放第一子部件且不从第二臂端工具释放第二子部件的情况下设置第二子部件相对于第一子部件的工作位置后,利用连接到连接机械臂的连接工具在第一子部件和第二子部件之间形成接头,从而组装成部件,将第一和第二臂端工具彼此解锁,释放第一臂端工具,释放第二臂端工具,并卸下部件。
根据本发明的另一方面,该方法还包括:在利用连接到连接机械臂的连接工具在第一子部件和第二子部件之间形成接头从而组装成部件之后,从第一和第二子部件移除外部载荷。
根据本发明的另一方面,该方法还包括:在将第一和第二臂端工具彼此锁定(其中第一和第二臂端工具在第一载荷下和初始位置将第一和第二子部件保持在一起)之后,确认第一和第二臂端工具彼此锁定,并且向系统控制器发送锁定确认信号。
根据本发明的另一方面,向第一和第二子部件施加独立于第一力的外部载荷来使第一和第二子部件相对于初始位置变形并在不从第一臂端工具释放第一子部件且不从第二臂端工具释放第二子部件的情况下设置第二子部件相对于第一子部件的工作位置的步骤还包括:启动安装在第一和第二臂端工具中的至少一个上的多个线性致动器中的至少一个,以在第一和第二子部件上施加力。
根据本发明的另一方面,该方法还包括:在利用连接到连接机械臂的连接工具在第一子部件和第二子部件之间形成接头从而组装成部件的同时,在接头成形的过程中同时独立地改变由多个线性致动器中的每一个施加的力的大小。
根据本发明的若干方面,一种部件组装系统,包括:第一机械臂和第二机械臂,第一机械臂具有安装在其上的第一臂端工具,并且适于抓握第一子部件,第二机械臂具有安装在其上的第二臂端工具,并且适于抓握第二子部件,其中第一和第二臂端工具中的每一个都具有单侧零件保持能力;系统控制器,其适于控制第一和第二机械臂以及第一和第二臂端工具,以将第一和第二子部件相对于彼此定位,并在第一和第二子部件上施加第一力,以设置第二子部件相对于第一子部件的初始位置;以及安装在第一臂端工具和第二臂端工具中的至少一个上的互锁机构,其中互锁机构将第一臂端工具锁定到第二臂端工具,并且在第一载荷下和初始位置将第一和第二子部件保持在一起,其中第一和第二臂端工具中的至少一个包括安装在其上的多个线性致动器,多个线性致动器中的每一个适于向第一和第二子部件施加独立于第一力的外部载荷,以使第一和第二子部件相对于初始位置变形,并在不将反作用力传递给第一和第二机械臂的情况下设置第二子部件相对于第一子部件的工作位置。
根据本发明的另一方面,部件组装系统还包括其上安装有连接工具的第三机械臂,其中系统控制器适于控制第三机械臂以将连接工具与第一和第二子部件接合,并将第一和第二子部件彼此连接。
根据本发明的另一方面,连接工具是焊接工具,其适于将第一子部件焊接到第二子部件。
根据本发明的另一方面,部件组装系统还包括传感器,其适于检测第一和第二臂端工具何时彼此锁定并向系统控制器发回信号。
根据本发明的另一方面,部件组装系统还包括:安装在第一臂端工具上的第一测力计,其适于测量由第一机械臂施加在第一臂端工具上的力;以及安装在第二臂端工具上的第二测力计,其适于测量由第二机械臂施加在第二臂端工具上的力。
根据本发明的另一个方面,第一和第二机械臂适于由系统控制器基于位置控制(其中第一和第二机械臂的位置是基于机械臂在给定空间内的三维位置来控制的)和力控制(其中第一和第二机械臂的位置是基于由第一和第二测力计测量的第一和第二机械臂施加在第一和第二臂端工具上的力来控制的)中的一个来控制。
根据本发明的另一方面,当第一和第二互锁机构接合并且第一和第二臂端工具锁定在一起时,系统控制器适于利用力控制来控制第一和第二机械臂的运动,并且当第一和第二互锁机构未接合并且第一和第二臂端工具可相对于彼此自由运动时,系统控制器适于利用位置控制来控制第一和第二机械臂的运动。
根据本发明的另一方面,多个线性致动器是独立可控的,并且多个线性致动器中的每一个包括力传感器和位置传感器,其中力传感器适于向系统控制器发送实时力反馈,位置传感器适于向系统控制器发送实时位置信息,此外,其中系统控制器适于使用多个线性致动器中的每一个施加的位置和力的闭环控制来独立控制和改变多个线性致动器中的每一个施加的力。
根据本发明的若干方面,一种用于在组装期间保持部件的臂端工具系统,包括:用于抓握和保持第一子部件并适于安装到第一机械臂上的第一臂端工具和用于抓握和保持第二子部件并适于安装到第二机械臂上的第二臂端工具;互锁机构,其适于将第一和第二臂端工具锁定在一起,并保持第一和第二子部件之间的第一力,其中施加给第一和第二子部件的外部载荷不传递到第一和第二机械臂;以及多个线性致动器,其安装到第一和第二臂端工具中的至少一个上,并适于将外部载荷施加给第一和第二子部件。
根据本发明的另一方面,多个线性致动器适于独立地将外部载荷直接施加到第一和第二子部件中的一个上。
根据本发明的另一方面,多个线性致动器中的每一个包括力传感器和位置传感器,其中力传感器适于向系统控制器发送实时力反馈,位置传感器适于向系统控制器发送实时位置信息,系统控制器利用由多个线性致动器施加的位置和力的闭环控制。
根据本发明的另一方面,臂端工具系统还包括插入件,其位于多个线性致动器与第一和第二子部件之间并适于将来自多个线性致动器的外部载荷施加给第一和第二子部件,其中插入件被成形为将特定载荷分布施加给第一和第二子部件。
根据本发明的另一方面,臂端工具系统还包括多个不同的插入件,其中每个插入件针对具有不同形状轮廓的不同的第一和第二子部件来定制,其中臂端工具系统是柔性的,并且可以用于组装具有不同形状轮廓的不同的第一和第二子部件。
根据本文提供的描述,其它适用领域将变得显而易见。应当理解的是,该描述和具体实例仅用于说明目的,而非旨在限制本发明的范围。
附图说明
文中描述的附图仅用于说明目的,而非旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据示例性实施方案的部件组装系统的透视图;
图2是图1所示的部件组装系统的臂端工具的顶视图;
图3是根据示例性实施方案的组装部件的方法的示意性流程图;以及
图4是图1所示的部件组装系统的臂端工具的可选实施方案的顶视图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的,而非用于限制本发明、应用或使用。
参考图1和2,本发明的部件组装系统总体上以10示出。部件组装系统10包括第一机械臂12,其上安装有第一端臂工具14。第一臂端工具14适于在组装过程中抓住第一子部件16并保持第一子部件16。第二机械臂18具有安装在其上的第二臂端工具20,第二机械臂18适于在组装过程中抓住第二子部件22并保持第二子部件22。
作为非限制性实例,第一和第二子部件16、22可以是被配置为机动车辆的行李箱盖或举升门的面板。可选地,第一和第二子部件16、22可以是飞机机身面板、用于消费电器的门板、座椅扶手或被配置为连接或附接到另一子部件的任何其他子部件。第一和第二子部件16、22可以由金属、塑料、复合材料等任何合适的材料形成。
第一和第二机械臂12、18可以是可编程机械臂,可以包括手、腕、肘和肩部(未示出),并且可以由气动和/或电子设备远程控制。作为非限制性实例,第一和第二机械臂12、18可以是六轴铰接机械臂、笛卡尔机械臂、球形或极性机械臂、选择性柔顺装配机械臂等。在一个非限制性实例中,第一和第二机械臂12、18可以是六轴铰接机械臂。
系统控制器24适于控制第一和第二机械臂12、18以及第一和第二臂端工具14、20。系统控制器24是非通用的电子控制设备,其具有预编程的数字计算机或处理器、用于存储控制逻辑、软件应用程序、指令、计算机代码、数据、查找表等数据的存储器或非暂时性计算机可读介质以及收发器或输入/输出端口。计算机可读介质包括能够被计算机访问的任何类型的介质,例如,只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质不包括传输暂时性电信号或其它信号的有线链路、无线链路、光学链路或其它通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可永久存储数据的介质和可存储和覆盖数据的介质,例如,可复写光盘或可擦除存储器装置。计算机代码包括任何类型的程序代码,包括源代码、目标代码和可执行代码。系统控制器24移动机械臂12、18并驱动臂端工具14、20来将臂端工具14、20带到抓取子部件16、22的位置,并将第一和第二臂端工具14、20带到将第一和第二子部件16、22相对于彼此适当定位的位置。另外,系统控制器24在第一和第二子部件16、22上施加第一力,以设置第二子部件22相对于第一子部件16的初始位置。系统控制器24基于存储在存储器中或提供给系统控制器24的可执行代码来移动机械臂12、18。
互锁机构26安装在第一臂端工具14和第二臂端工具20中的至少一个上。互锁机构26将第一臂端工具14锁定到第二臂端工具20上,并在第一载荷下和初始位置将第一和第二子部件16、22保持在一起。在一个非限制性实施方案中,互锁机构26安装在第一臂端工具14上,并且适于接合第二臂端工具20,以将第一和第二臂端工具锁定在一起,并且在第一载荷下和初始位置将第一和第二子部件16、22保持在一起。可选地,如图2所示,第一互锁机构26安装在第一臂端工具14上,第二互锁机构28安装在第二臂端工具20上。第一和第二互锁机构26、28彼此接合并将第一臂端工具14锁定到第二臂端工具20上,从而将第一和第二子部件16、22相对于彼此锁定到初始位置。
第三机械臂30包括安装在其上的连接工具32。连接工具32适于将第一子部件16连接到第二部件22。第三机械臂30由系统控制器24控制,以将连接工具32与第一和第二子部件16、22接合。第三机械臂30可以是可编程机械臂,可以包括手、腕、肘和肩部(未示出),并且可以由气动和/或电子设备远程控制。作为非限制性实例,第三机械臂30可以是六轴铰接机械臂、笛卡尔机械臂、球形或极性机械臂、选择性柔顺装配机械臂等。在一个非限制性实例中,第三机械臂30可以是六轴铰接机械臂。
应当理解的是,连接工具32可以是适于连接不同材料和特性的子部件的任何类型的连接工具。在图1和图2所示的示例性实施方案中,连接工具32是适于将第一子部件16焊接到第二子部件22上的焊接工具。
部件组装系统10还包括传感器34,其适于检测第一和第二臂端工具14、20何时彼此锁定。一旦第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起,就向系统控制器24发送信号。一旦第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起且第一和第二子部件16、22被锁定接合,系统控制器24就将继续组装过程。第一和第二互锁机构26、28上的传感器34核实第一和第二互锁机构26、28接合,并核实第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起。传感器34向系统控制器24发送信号,以向系统控制器24提供第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起的反馈。
随着第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起,第一和第二子部件16、22可以被焊接。随着第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起,第一和第二子部件16、22不能相对于彼此移动,因此在焊接过程中可以最大程度地减少热变形和翘曲。此外,可能希望在第一和第二子部件16、22上产生预载荷,以对抗焊接期间预期的热变形。
第一和第二臂端工具14、20适于向第一和第二子部件16、22施加独立于第一载荷的外部载荷,以使第一和第二子部件16、22相对于初始位置变形,并设置第二子部件22相对于第一子部件16的工作位置,而不将反作用力传递给第一和第二机械臂12、18。第一和第二子部件16、22的焊接将引起第一和第二子部件16、22的热膨胀和变形。为了克服这一问题,在焊接开始之前,在第一和第二子部件16、22上施加外力。例如,可能希望在焊接之前在第一和第二子部件16、22中产生预载荷或弯曲。没有塑性变形的弯曲会在部件成品中产生预载荷。当焊接完成并且部件被移除时,该部件将不再受到外力的约束,并且将以可预测的方式对第一和第二部件16、22之间新形成的焊缝做出反应。
外力可以以任何合适的方式施加到第一和第二子部件16、22上。在该示例性实施方案的部件组装系统10中,第一和第二臂端工具14、20各自包括安装在其上的多个线性致动器36。多个线性致动器36中的每一个都位于臂端工具14、20上的特定位置,以在第一和第二子部件16、22的特定位置上施加力。可选地,第一和第二臂端工具14、20中的一个包括安装在其上的多个线性致动器36。
多个线性致动器36中的每一个都是独立可控的,并且当第一和第二子部件16、22连接在一起时,系统控制器24适于独立控制和改变多个线性致动器36中的每一个施加的力。多个线性致动器36中的每一个包括力传感器42和位置传感器44,其中力传感器42适于向系统控制器24发送实时力反馈,并且位置传感器44适于向系统控制器24发送实时位置信息。系统控制器24适于利用多个线性致动器36中的每一个施加的位置和力的闭环控制来独立控制和改变多个线性致动器36中的每一个施加的力。这样,施加到第一和第二子部件16、22的力可以在焊接过程进行时精确控制以对热膨胀和热变形作出反应或对焊接过程作出其它反应。
最终,在第一和第二子部件16、22被焊接在一起的同时,通过控制第一和第二子部件16、22相对于彼此的位置以及控制施加到第一和第二子部件16、22上的外力,可以控制所组装的部件的最终形状和材料特性。
在图2所示的示例性实施方案中,多个线性致动器36适于将外力直接施加到第一和第二子部件16、22上。在图4所示的可选实施方案中,插入件46位于多个线性致动器36与第一及第二子部件16、22之间。插入件46适于将来自多个线性致动器36的外部载荷施加给第一和第二子部件16、22。插入件46被成形为向第一和第二子部件16、22施加特定的载荷分布。多个插入件46可以可选地用在第一和第二臂端工具14、20中,使得臂端工具14、20是柔性的,并且能够保持具有不同形状和尺寸的且需要不同载荷分布的不同部件。
第一臂端工具14包括第一测量仪器38,其适于测量由第一机械臂12施加到第一臂端工具14的力。第二臂端工具20包括第二测量仪器40,其适于测量由第二机械臂18施加到第二臂端工具20的力。
第一和第二机械臂12、18适于由系统控制器24基于位置控制或力控制来控制。当系统控制器24采用位置控制时,基于第一和第二机械臂12、18在部件组装系统10的工作空间内的三维位置来控制第一和第二机械臂12、18。当采用位置控制时,第一和第二机械臂12、18被控制以保持在特定位置。当系统控制器24采用力控制时,基于由第一和第二测力计38、40测量的力反馈来控制第一和第二机械臂12、18。力控制使得第一和第二臂端工具14、20由力来控制,以确保施加在第一和第二子部件16、22上的外力受到控制。第一和第二机械臂12、18会实现相对于特定位置的运动,而通过控制在第一机械臂12和第一臂端工具14之间以及第二机械臂18和第二臂端工具20之间测量的力,消除了任何对在第一和第二子部件16、22上产生的外力的干扰。
当第一和第二互锁机构26、28接合且第一和第二臂端工具14、20锁定在一起时,系统控制器24适于利用力控制来控制第一和第二机械臂12、18的运动。在此期间,第一和第二子部件16、22被焊接在一起,并且在此期间,必须利用力控制来确保对施加在第一和第二子部件16、22上的外力的适当控制。在所有其他时间,当第一和第二互锁机构26、28没有接合且第一和第二臂端工具14、20相对于彼此自由移动时,系统控制器24采用位置控制来控制第一和第二机械臂12、18。
第一和第二臂端工具14、20必须以能使第一和第二子部件16、22彼此接触的方式抓住第一和第二子部件16、22。这种情况的一个例子是单侧零件保持,其中第一和第二臂端工具14、20能够仅接合子部件16、22的单侧,从而使子部件16、22的另一侧敞开。示例性实施方案的部件组装系统10是电磁夹具,其以磁性方式抓住并保持子部件16、22。这种抓握子部件16、22的方法使得子部件能牢固地保持,而无需使用伸到第一子部件16和第二子部件22周围并可能干扰第一子部件16和第二子部件22的接合的夹指。
参考图3,一种组装部件的方法总体上以50示出。利用部件组装系统10组装部件的方法包括:利用第一臂端工具14抓取52第一子部件16,并利用第二臂端工具20抓取52第二子部件22。在抓取52第一和第二部件16、22之后,第一和第二机械臂12、18移动54第一和第二臂端工具14、20以接合第一和第二子部件16、22。利用第一和第二机械臂12、18向第一和第二子部件16、22施加第一力,以在不从第一臂端工具14释放第一子部件16且不从第二臂端工具20释放第二子部件22的情况下设置第二子部件22相对于第一子部件16的初始位置。
在第一和第二部件16、22被带到初始位置之后,利用第一和第二互锁机构26、28将第一和第二臂端工具14、20锁定56在一起。在确认58第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起之后,安装在第一和第二互锁机构26、28上的传感器34向系统控制器24发回信号。
一旦系统控制器24获得第一和第二臂端工具14、20被锁定在一起的反馈,系统控制器24停止采用位置控制来控制第一和第二机械臂12、18,并开始采用力控制60来控制第一和第二机械臂12、18。外部载荷被施加62给第一和第二子部件16、22,以使第一和第二子部件16、22相对于初始位置变形。在不从第一臂端工具14释放第一子部件16且不从第二臂端工具20释放第二子部件22的情况下,这使第一和第二子部件16、22形成至第二子部件22位于相对于第一子部件16的工作位置。
第一和第二子部件16、22的焊接将引起第一和第二子部件16、22的热膨胀和变形。为了克服这一问题,在焊接开始之前,在第一和第二子部件16、22上施加外力。例如,可能希望在焊接之前在第一和第二子部件16、22中产生预载荷或弯曲。没有塑性变形的弯曲会在部件成品中产生预载荷。当焊接完成并且部件被移除时,部件将不再受到外力的约束,并且将以可预测的方式对第一和第二部件16、22之间新形成的焊缝做出反应。
在示例性实施方案中,通过启动64多个线性致动器36中的至少一个来将外力施加给第一和第二子部件16、22。线性致动器36安装在第一和第二臂端工具14、20上,并且被定位以在第一和第二子部件16、22上的特定位置施加力。
在施加外力之后,利用附接到第三机械臂30的连接工具32在第一子部件16和第二子部件22之间形成66接头。在将第一子部件16焊接66至第二子部件22期间,系统控制器24独立地改变68多个线性致动器36中的每一个在形成66接头过程中施加的力的大小。
在接头形成后,从第一和第二子部件16、22移除70外力,第一和第二互锁机构26、28脱离72,并且第一和第二臂端工具14、20相互解锁。这时,系统控制器24将第一和第二机械臂12、18的控制切换74回位置控制。最后,第一和第二臂端工具14、20释放76,并且卸下78成品部件。
本发明的部件组装系统10具有若干优点:子部件可以在不使用专用夹具的情况下组装;此外,子部件16、22可以在焊接过程之前和期间受到外力的影响,以产生可预测的热变形和材料特性;最后,本发明的部件组装系统10可以如上所述执行,灵活适应不同类型的部件并改变其中形成的部件的特性。
本发明的描述实质上仅为示例性的,并且未脱离本发明要旨的改变都包括在本发明的范围内。这些改变不应被视为脱离了本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种组装部件的方法,所述方法包括:
利用第一臂端工具抓住第一子部件,其中所述第一臂端工具附接到第一机械臂;
利用第二臂端工具抓住第二子部件,其中所述第二臂端工具附接到第二机械臂;
移动所述第一臂端工具和第二臂端工具以接合所述第一子部件和第二子部件;
利用所述第一机械臂和第二机械臂在所述第一子部件和第二子部件上施加第一力,并且在不从所述第一臂端工具释放所述第一子部件且不从所述第二臂端工具释放所述第二子部件的情况下设置所述第二子部件相对于所述第一子部件的初始位置;
将所述第一臂端工具和第二臂端工具彼此锁定,其中所述第一臂端工具和第二臂端工具在所述第一载荷下和所述初始位置将所述第一子部件和第二子部件保持在一起;
将所述第一机械臂和第二机械臂从位置控制切换到力控制,其中所述第一机械臂和第二机械臂不再向所述第一部件和第二部件施加所述第一力,而仅向所述第一臂端工具和第二臂端工具施加力,以补偿重力来支撑所述臂端工具;
向所述第一子部件和第二子部件施加独立于所述第一力的外部载荷来使所述第一子部件和第二子部件相对于所述初始位置变形并在不从所述第一臂端工具释放所述第一子部件且不从所述第二臂端工具释放所述第二子部件的情况下设置所述第二子部件相对于所述第一子部件的工作位置。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
在向所述第一子部件和第二子部件施加独立于所述第一力的外部载荷来使所述第一子部件和第二子部件相对于所述初始位置变形并在不从所述第一臂端工具释放所述第一子部件且不从所述第二臂端工具释放所述第二子部件的情况下设置所述第二子部件相对于所述第一子部件的工作位置后,
利用连接到连接机械臂的连接工具在所述第一子部件和所述第二子部件之间形成接头,从而组装成所述部件;
将所述第一臂端工具和第二臂端工具彼此解锁;以及
释放所述第一臂端工具,释放所述第二臂端工具,并卸下所述部件。
3.根据权利要求2所述的方法,还包括:
在利用附接到连接机械臂的连接工具在所述第一子部件和所述第二子部件之间形成接头从而组装成所述部件之后,
从所述第一子部件和第二子部件移除所述外部载荷。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
在将所述第一臂端工具和第二臂端工具彼此锁定其中所述第一臂端工具和第二臂端工具在所述第一载荷下和所述初始位置将所述第一子部件和第二子部件保持在一起之后,
确认所述第一臂端工具和第二臂端工具彼此锁定,并且向系统控制器发送锁定确认信号。
5.根据权利要求2所述的方法,还包括:
在将所述第一臂端工具和第二臂端工具彼此解锁之后,将所述第一机械臂和第二机械臂从力控制切换到位置控制。
6.根据权利要求2所述的方法,其中向所述第一子部件和第二子部件施加独立于所述第一力的外部载荷来使所述第一子部件和第二子部件相对于所述初始位置变形并在不从所述第一臂端工具释放所述第一子部件且不从所述第二臂端工具释放所述第二子部件的情况下设置所述第二子部件相对于所述第一子部件的工作位置的步骤还包括:
启动安装在所述第一臂端工具和第二臂端工具中的至少一个上的多个线性致动器中的至少一个,以在所述第一子部件和第二子部件上施加力。
7.根据权利要求6所述的方法,还包括:
在利用连接到连接机械臂的连接工具在所述第一子部件和所述第二子部件之间形成接头从而组装成所述部件的同时,
在接头成形的过程中同时独立地改变由所述多个线性致动器中的每一个施加的力的大小。
8.一种部件组装系统,包括:
第一机械臂和第二机械臂,所述第一机械臂具有安装在其上的第一臂端工具,并且适于抓握第一子部件,所述第二机械臂具有安装在其上的第二臂端工具,并且适于抓握第二子部件,其中所述第一臂端工具和第二臂端工具中的每一个都具有单侧零件保持能力;
系统控制器,适于控制所述第一机械臂和第二机械臂以及所述第一臂端工具和第二臂端工具,以将所述第一子部件和第二子部件相对于彼此定位,并在所述第一子部件和第二子部件上施加第一力,以设置所述第二子部件相对于所述第一子部件的初始位置;以及
互锁机构,安装在所述第一臂端工具和所述第二臂端工具中的至少一个上,其中所述互锁机构将所述第一臂端工具锁定至所述第二臂端工具,并且在所述第一载荷下和所述初始位置将所述第一子部件和第二子部件保持在一起;
其中所述第一臂端工具和第二臂端工具中的至少一个包括安装在其上的多个线性致动器,所述多个线性致动器中的每一个适于向所述第一子部件和第二子部件施加独立于所述第一力的外部载荷,以使所述第一子部件和第二子部件相对于所述初始位置变形,并在不将反作用力传递给所述第一机械臂和第二机械臂的情况下设置所述第二子部件相对于所述第一子部件的工作位置。
9.根据权利要求8所述的系统,还包括其上安装有连接工具的第三机械臂,其中所述系统控制器适于控制所述第三机械臂以将所述连接工具与所述第一子部件和第二子部件接合,并将所述第一子部件和第二子部件彼此连接。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述连接工具是焊接工具,其适于将所述第一子部件焊接至所述第二子部件。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/277,341 | 2019-02-15 | ||
US16/277,341 US11364623B2 (en) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | Component assembly system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111571199A true CN111571199A (zh) | 2020-08-25 |
CN111571199B CN111571199B (zh) | 2021-09-07 |
Family
ID=71843912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010042317.7A Active CN111571199B (zh) | 2019-02-15 | 2020-01-15 | 部件组装系统 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11364623B2 (zh) |
CN (1) | CN111571199B (zh) |
DE (1) | DE102020101817B4 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114473484A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 浙江联大科技有限公司 | 一种智能门锁的生产工艺及其设备 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004021388A1 (de) * | 2004-04-30 | 2005-12-01 | Daimlerchrysler Ag | Positionier- und Bearbeitungssystem und geeignetes Verfahren zum Positionieren und Bearbeiten mindestens eines Bauteils |
DE102012112025A1 (de) * | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Carl Zeiss Ag | Verfahren und Vorrichtungen zur Positionsbestimmung einer Kinematik |
US8855824B2 (en) * | 2009-12-02 | 2014-10-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Dual arm robot |
CN104252403A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 波音公司 | 用于在组装过程中执行工具作业操作的实时反馈控制 |
CN106466847A (zh) * | 2015-08-19 | 2017-03-01 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 部件组装系统和组装部件的方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6193142B1 (en) * | 1996-12-25 | 2001-02-27 | Nissan Motor Co., Ltd. | Assembling apparatus assembling body side of automotive vehicle and assembling method thereof |
DE102004012592B4 (de) * | 2004-03-12 | 2006-03-09 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum lagegenauen Positionieren von Bauteilen und hierzu geeignete Positioniervorrichtung |
DE102004049332A1 (de) | 2004-10-09 | 2006-04-13 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum automatisierten Positionieren mehrerer Bauteile |
DE202004017881U1 (de) * | 2004-11-17 | 2006-03-23 | Kuka Schweissanlagen Gmbh | Handlingvorrichtung |
EP2075096A1 (de) | 2007-12-27 | 2009-07-01 | Leica Geosystems AG | Verfahren und System zum hochpräzisen Positionieren mindestens eines Objekts in eine Endlage im Raum |
HUE050396T2 (hu) | 2008-05-21 | 2020-11-30 | Fft Produktionssysteme Gmbh & Co Kg | Alkatrészek keret nélküli összeillesztése |
US9517895B2 (en) * | 2013-10-30 | 2016-12-13 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle frame turnover system and method |
JP6208724B2 (ja) | 2015-09-09 | 2017-10-04 | ファナック株式会社 | 物体の姿勢算出システム |
-
2019
- 2019-02-15 US US16/277,341 patent/US11364623B2/en active Active
-
2020
- 2020-01-15 CN CN202010042317.7A patent/CN111571199B/zh active Active
- 2020-01-27 DE DE102020101817.7A patent/DE102020101817B4/de active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004021388A1 (de) * | 2004-04-30 | 2005-12-01 | Daimlerchrysler Ag | Positionier- und Bearbeitungssystem und geeignetes Verfahren zum Positionieren und Bearbeiten mindestens eines Bauteils |
US8855824B2 (en) * | 2009-12-02 | 2014-10-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Dual arm robot |
DE102012112025A1 (de) * | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Carl Zeiss Ag | Verfahren und Vorrichtungen zur Positionsbestimmung einer Kinematik |
CN104252403A (zh) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 波音公司 | 用于在组装过程中执行工具作业操作的实时反馈控制 |
CN106466847A (zh) * | 2015-08-19 | 2017-03-01 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 部件组装系统和组装部件的方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114473484A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 浙江联大科技有限公司 | 一种智能门锁的生产工艺及其设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111571199B (zh) | 2021-09-07 |
US20200262057A1 (en) | 2020-08-20 |
DE102020101817B4 (de) | 2021-01-14 |
US11364623B2 (en) | 2022-06-21 |
DE102020101817A1 (de) | 2020-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111571159B (zh) | 无夹具部件组装 | |
CN108500964B (zh) | 端部效应器组件和具有端部效应器组件的机器人系统 | |
EP2923794B1 (en) | System and method for assembly manufacturing | |
KR102144142B1 (ko) | 조인트의 적어도 하나의 특성을 결정하기 위한 방법 및 시스템 | |
Olabi et al. | Improving the accuracy of industrial robots by offline compensation of joints errors | |
CN111571642B (zh) | 坐标式机器人对机器人部件组装 | |
US20090108605A1 (en) | Robot Gripper and Method for Its Manufacture | |
Menq et al. | Identification and observability measure of a basis set of error parameters in robot calibration | |
US20110282483A1 (en) | Automated Positioning and Alignment Method and System for Aircraft Structures Using Robots | |
EP3825072A1 (en) | Fixtureless robotic assembly | |
CN111571199B (zh) | 部件组装系统 | |
US20170095927A1 (en) | Self-contained modular manufacturing tool | |
Patterson et al. | Robust control of a multi-axis shape memory alloy-driven soft manipulator | |
BE1019675A5 (nl) | Verbeterde bevestigingscomponent voor een werkstukspaninrichting. | |
US10025299B2 (en) | System and method for self-contained modular manufacturing device having nested controllers | |
JP2009173275A (ja) | 車体構造体の組立方法 | |
US8549723B2 (en) | Method and apparatus for squeezing parts such as fasteners | |
US20220176564A1 (en) | Accurate position control for fixtureless assembly | |
Maneetham | Kinematics Modeling and Simulation of SCARA Robot Arm | |
US10562141B2 (en) | Tool switching/holding device and robot system | |
Ligutan et al. | Design of a 3D-printed three-claw robotic gripper end-effector | |
US20230071893A1 (en) | Robotic gripper apparatus | |
JP2009012119A (ja) | ロボットハンド | |
JP2015100884A (ja) | ロボットハンド | |
Ahmad et al. | Reconfigurability and flexibility in a robotic fixture for automotive assembly welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |