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Die vorliegende Erfindung betrifft einer Robotersteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, einen Montageroboter zu steuern, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Werkstück an ein zweites Werkstück zu passen.
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Eine bekannte Robotersteuereinheit steuert einen Montageroboter, der dazu ausgebildet ist, einen Schaftteil, der an einem Fixierteil fixiert ist, in einen durch einen Roboterarm gehaltenen Öffnungsteil einzusetzen (siehe zum Beispiel PTL 1). Diese Robotersteuereinheit detektiert eine Kraft, die in der Einsetzrichtung auf den Öffnungsteil ausgeübt wird, wenn ein Spitzenendabschnitt des Schaftteils mit einem Umgebungsbereich einer Öffnung des Öffnungsteils in Kontakt gelangt, und ein Moment um eine orthogonal zu der Einsetzrichtung verlaufende Achsenlinie und nimmt auf Basis der detektierten Kraft und des detektierten Moments eine Berechnung vor. Die Robotersteuereinheit verwendet ein Ergebnis dieser Berechnung, um die Position des Kontakts zwischen dem Spitzenendabschnitt des Schaftteils und dem Umfangsbereich der Öffnung in Bezug auf die Mitte der Öffnung, mit anderen Worten, die Richtung und die Entfernung der Position des Kontakts in Bezug auf die Mitte der Öffnung, zu berechnen. Dann versucht die Robotersteuereinheit ein passendes Einsetzen des Schaftteils in den Öffnungsteil, indem sie den Öffnungsteil oder den Schaftteil gemäß der berechneten Richtung und Entfernung bewegt.
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Ein anderer bekannter Montageroboter weist einen Kraftsensor, einen Roboterarm, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Werkstück und ein zweites Werkstück relativ zu bewegen, eine Werkstückgreifeinheit, die an einem Spitzenende des Roboterarms bereitgestellt ist, und eine Robotersteuerung, die dazu ausgebildet ist, den Roboterarm und die Greifeinheit zu steuern, auf (siehe zum Beispiel PTL 2) .
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Diese Robotersteuereinheit bestimmt auf Basis eines durch den Kraftsensor detektierten Werts, eines zulässigen Bereichs für den Wert, und einer Information hinsichtlich der Position der Greifeinheit, die je nach der Lage des Roboterarms vorherbestimmt ist, ob das erste Werkstück und das zweite Werkstück bewegt wurden. Die Robotersteuereinheit bestimmt, dass das erste Werkstück und das zweite Werkstück erfolgreich zusammengesetzt wurden, wenn sich die Greifeinheit an eine vorherbestimmte Position bewegt.
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Ein anderer bekannter Montageroboter weist einen Roboterarm, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Werkstück an ein erstes Werkstück zu passen, eine Kamera zur Detektion einer Positionsbeziehung zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück, und ein Detektionsmittel, das dazu ausgebildet, ist, eine Kraft oder ein Geräusch, die bzw. das durch den Roboterarm während einer Passungstätigkeit von den Werkstücken erhalten wird, zu detektieren, auf (siehe zum Beispiel PTL 3). Eine Robotersteuereinheit für diesen Montageroboter speichert ein Bezugsdiagramm der erzeugten Kraft oder des erzeugten Geräuschs, die bzw. das durch den Roboterarm von den Werkstücken erhalten wird, wenn die Passungstätigkeit erfolgreich ist. Die Robotersteuereinheit bestimmt auf Basis eines Ergebnisses der Detektion durch die Kamera, ob die Passungstätigkeit durchgeführt wird, und bestimmt durch Vergleichen des Bezugsdiagramms mit einer zeitlichen Veränderung der Kraft oder des Geräuschs, die bzw. das durch das Detektionsmittel detektiert wird, ob die Passungstätigkeit erfolgreich ist.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 011 660 B4 sind eine Montagevorrichtung und ein Montageverfahren bekannt, mittels der ein Montagevorgang durchgeführt werden kann, ohne dass dabei montierte Werkstücke beschädigt werden. Ein zur Montage ausreichendes Moment muss nicht ermittelt werden, da das Werkstück in Montagerichtung gedrückt wird. Die Einrichtung umfasst einen Montagezustandbeurteilungsteil, der dazu ausgebildet ist, zu beurteilen, ob sich ein zweites Werkstück in einer Bewegung in einer Montagerichtung gegenüber einem ersten Werkstück befindet; einen Werkstückorientierungssuchteil, der dazu ausgebildet ist, eine aktuelle Orientierung des zweiten Werkstückes zu ändern, wenn festgestellt wird, dass sich das zweite Werkstück nicht in einer Bewegung in der Montagerichtung befindet, und eine ordnungsgemäße Orientierung für das zweite Werkstück auf Grundlage einer erfassten Kraft oder Geschwindigkeit des zweiten Werkstückes in der Montagerichtung während der Änderung der Orientierung zu suchen; und einen Montagebewegungsanweisungsteil, der dazu ausgebildet ist, einen Roboter anzuweisen, der das zweite Werkstück greift, um den Montagevorgang unter Verwendung der gesuchten ordnungsgemäßen Orientierung fortzuführen.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2010 010 718 A1 ist ein Verfahren zur Montage eines Bauteils in eine Öffnung eines Werkstücks bekannt, wobei das Bauteil einen Einführungsabschnitt und einen Halteabschnitt aufweist. Die Montage erfolgt mittels eines Industrieroboters, der einen Endeffektor aufweist, welcher das Bauteil an dem Halteabschnitt führt. Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt durch Annähern des Einführungsabschnitts des Bauteils an die Öffnung durch Bewegen des Industrieroboters, durch Erhöhen von Prozesskräften mittels des Industrieroboters nach einem Kontakt des Einführungsabschnitts des Bauteils mit dem Werkstück bis zum Erreichen einer Prozesskraftschwelle, wobei die Prozesskräfte insbesondere in Form von Materialspannungen gespeichert werden, durch Erhöhen der Nachgiebigkeit des Industrieroboters bei Erreichen der Prozesskraftschwelle, und durch Ausführen einer passiven Zentrierbewegung des Industrieroboters aufgrund der durch eine Materialentspannung frei werdenden Prozesskräfte.
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Aus der Druckschrift
EP 2 837 472 A2 ist ein Robotersystem bekannt, welches einen Roboter und eine Steuerung umfasst. Ein Arm des Roboters umfasst Gelenke und Aktuatoren zum Antreiben der Gelenke, wobei Sensoren Betriebszustände der Aktuatoren erfassen. Eine Sonde ist am Arm montiert, wobei ein Kraftsensor die von der Sonde aufgenommene Kraft erfasst. Die Steuerung steuert den Roboter. Ein Bestimmungsabschnitt bestimmt, ob die vom Kraftsensor erfasste Kraft von einer Struktur, die an einer Position auf einem Arbeitsständer angeordnet ist, eine Bedingung erfüllt. Ein Betriebszustandserfassungsabschnitt erfasst die Betriebszustände, wenn die Kraft die Bedingung erfüllt. Ein Koordinatenberechnungsabschnitt berechnet basierend auf den Betriebszuständen eine Positionskoordinate der Sonde. Ein Abschnitt zur Berechnung des Positionskorrekturbetrags berechnet einen Korrekturbetrag einer Position des Arbeitsständers relativ zum Roboter basierend auf der Positionskoordinate.
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Aus der Druckschrift US 2014 / 0 114 477 A1 ist eine Teachvorrichtung für einen Roboter bekannt, bei der eine Halteeinheit zum Halten flexibler Körper bewegt wird. Die Teachvorrichtung teacht eine Anpassungsaufgabe des flexiblen Körpers an einen Gegenstand. Eine Erreichungsbestimmungseinheit bestimmt, ob ein vorderes Ende des flexiblen Körpers den Gegenstand erreicht, eine Krümmungserfassungseinheit erfasst Bewertungsinformationen über einen Krümmungsgrad des flexiblen Körpers, wenn die Erreichungsbestimmungseinheit das Erreichen bestimmt hat, und eine Benachrichtigungseinheit führt eine vorbestimmte Benachrichtigung über das Teachen auf der Grundlage der erfassten Bewertungsinformationen durch.
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Aus der Druckschrift
JP 2015 - 160 271 A ist eine Steuervorrichtung bekannt, die einen Roboter steuert. Der Roboter umfasst einen Roboterarm, der einen Endeffektor und einem Krafterkennungsabschnitt umfasst und eine Montage zum Zusammenbau eines ersten Werkstücks und eines zweiten Werkstücks durchführt. Die Steuervorrichtung umfasst einen Steuerabschnitt, der den Betrieb des Roboterarms steuert, einen Bildgebungsabschnitt, der einen Bereich abbildet, der den Endeffektor enthält, der das erste Werkstück trägt und Bildgebungsdaten erhält und einen Qualitätsbestimmungsabschnitt, der die Qualitätsbestimmung der Baugruppe durchführt. Der Steuerabschnitt veranlasst den Roboterarm, die Positionierung des ersten Werkstücks und des zweiten Werkstücks auf der Basis der Bilddaten durchzuführen, startet die Montage und betreibt den Roboterarm so, dass die Montage tatsächlich auf der Basis der Erfassungsergebnisse des Krafterkennungsabschnitts durchgeführt wird. Der Qualitätsbestimmungsabschnitt führt die Qualitätsbestimmung auf der Grundlage der Bilddaten durch, während die Montage durchgeführt wird.
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Aus der Druckschrift
JP 2010 - 099 784 A ist eine Vorrichtung bekannt, bei der ein erster Roboter ein industrieller Hexa-Achsen-Gelenkroboter ist. Der Roboter umfasst einen Kraftsensor, der die Kräfte in hexa-axialen Richtungen am Ende eines Handgelenkteils erfassen kann. Ein Kolbenbolzen wird von dem Roboter gehalten, um den Kolbenbolzen in ein Stiftloch einzupassen. Eine Achse des Kolbenbolzens ist im Wesentlichen entlang einer Achse des Stiftlochs ausgerichtet, um den Kolbenbolzen in Richtung des Stiftlochs nach vorne zu bewegen. Wenn ein Niveau einer Druckkraft in Richtung der Achse einen Schwellenwert überschreitet, wird die Vorwärtsbewegung des Kolbenbolzens gestoppt. Eine Radialkraft, die auf den Kolbenbolzen wirkt, wird untersucht und bewegt den Kolbenbolzen parallel in die gleiche Richtung. Wenn die auf den Kolbenbolzen wirkende Radialkraft klein ist, wird der Kolbenbolzen an einem Kontaktpunkt des Kolbenbolzens mit dem Stiftloch gekippt, um den Kolbenbolzen weiter in Richtung der Achse zu bewegen.
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Patentliteratur
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- PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2008 - 221 387 A
- PTL 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2015 - 168 017 A
- PTL 3: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. JP 2014 - 188 641 A
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Die aus dem Stand der Technik bekannte Berechnung des Ausmaßes und der Richtung der Verschiebung einer Montageposition auf Basis der Kraft, die ausgeübt wird, wenn ein Schaftteil und ein Öffnungsteil miteinander in Kontakt gelangen, nimmt an, dass eines aus dem Schaftteil und dem Öffnungsteil fixiert ist. Wenn sowohl der Schaftteil als auch der Öffnungsteil durch Roboterarme gehalten werden, biegen sich die Roboterarme aufgrund des Kontakts des Schaftteils und des Öffnungsteils, was eine genaue Berechnung verhindert.
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Wenn die relativen Positionen eines ersten Werkstücks und eines zweiten Werkstücks auf Basis einer Information hinsichtlich der Position einer Greifeinheit, die je nach der Lage eines Roboterarms vorherbestimmt ist, bestimmt werden, verursacht ein Biegen des Roboterarms einen Unterschied zwischen der durch eine Robotersteuereinheit erkannten Position der Greifeinheit und ihrer tatsächlichen Position, was eine genaue Bestimmung verhindert.
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Wenn durch Vergleichen einer Kraft oder eines Geräuschs während einer Passungstätigkeit mit einem Diagramm bestimmt wird, ob die Passungstätigkeit erfolgreich ist, stimmt die tatsächliche Kraft oder das tatsächliche Geräusch zum Beispiel infolge einer Schwankung der Abmessungen der Werkstücke nicht vollständig mit dem Bezugsdiagramm überein, was eine genaue Bestimmung verhindert. Diese Bestimmung kann durch Detektieren der relativen Positionen des ersten Werkstücks und des zweiten Werkstücks auf Basis von Daten, die durch eine Bilderfassung mittels einer Kamera erhalten werden, unterstützt werden. Dies erfordert jedoch Zustände, in denen zwischen der Kamera und den Werkstücken kein Objekt vorhanden ist, das die Sicht behindert. Daher ist es schwierig, die Robotersteuereinheit für Werkstücke mit komplizierten Formen oder Herstellungsstätten mit dicht angeordneten Maschinen und Vorrichtungen anzuwenden. Überdies ist es schwierig, die relativen Positionen des ersten Werkstücks und des zweiten Werkstücks auf Basis der Daten, die durch die Bilderfassung durch die Kamera erhalten wurden, zu detektieren, und werden die Detektionskosten durch die Verwendung der Kamera höher.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben beschriebenen Umstände, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte Robotersteuervorrichtung für einen Montageroboter bereitzustellen, die auf Werkstücke mit komplizierten Formen oder eine Herstellungsstätte mit dicht angeordneten Maschinen und Vorrichtungen angewendet werden kann und die Genauigkeit der Bestimmung, ob eine Passung zwischen einem ersten Werkstück und einem zweiten Werkstück erfolgreich ist, verbessern kann.
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Um bei den oben beschriebenen Umständen eine Verbesserung herbeizuführen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen der vorgenannten Aufgabe bereit.
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Ein erster Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, welcher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe löst, stellt eine Robotersteuereinheit für einen Montageroboter, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Werkstück unter Verwendung eines ersten Haltemittels, bei dem es sich um einen Roboterarm handelt, zu halten und das erste Werkstück an ein zweites Werkstück, das durch ein zweites Haltemittel gehalten wird, zu passen, bereit, wobei die Robotersteuereinheit ein Kraftdetektionsmittel, das dazu ausgebildet ist, eine Kraft, die zur Zeit der Passung auf das erste Werkstück oder das zweite Werkstück ausgeübt wird, zu detektieren; eine Speichervorrichtung, die wenigstens eines aus einer Biegeausmaßtabelle für das erste Werkstück und einer Biegeausmaßberechnungsformel für das erste Werkstück speichert, wobei die Biegeausmaßtabelle für das erste Werkstück wenigstens Größenveränderungen der zur Zeit der Passung ausgeübten Kraft mit dem Biegeausmaßen des ersten Haltemittels oder den Biegeausmaßen des ersten Haltemittels und des ersten Werkstücks in der Richtung der Passung in einen Zusammenhang bringt, und die Biegeausmaßberechnungsformel für das erste Werkstück das Biegeausmaß des ersten Haltemittels oder das Biegeausmaß des ersten Haltemittels und des ersten Werkstücks in der Richtung der Passung unter Verwendung wenigstens der Größe der zur Zeit der Passung ausgeübten Kraft als Variable berechnet; ein Biegeausmaßerlangungsmittel, das dazu ausgebildet ist, unter Verwendung eines durch das Kraftdetektionsmittel detektierten Werts und wenigstens eines aus der Biegeausmaßtabelle für das erste Werkstück und der Biegeausmaßberechnungsformel für das erste Werkstück ein erstes Biegeausmaß als das Biegeausmaß im Zusammenhang mit dem ersten Haltemittel in der Richtung der Passung zu berechnen; ein Werkstückpositionserlangungsmittel, das dazu ausgebildet ist, auf Basis von Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Haltemittels eine Werkstückposition als Position des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück in der Richtung der Passung zu berechnen; und ein Echtpassungsausmaßerlangungsmittel, das dazu ausgebildet ist, durch Korrigieren der Werkstückposition unter Verwendung des ersten Biegeausmaßes einen Wert im Zusammenhang mit einem echten Passungsausmaß des ersten Werkstücks zu berechnen, um das Passungsausmaß des ersten Werkstücks unter Berücksichtigung der Biegung des ersten Haltemittels in der Passungsrichtung zur Zeit der Passung zu erhalten, aufweist.
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Bei diesem Gesichtspunkt wird das Biegeausmaß des ersten Haltemittels oder das Biegeausmaß des ersten Haltemittels und des ersten Werkstücks in der Richtung der Passung auf Basis der Kraft, die zur Zeit der Passung auf das erste Werkstück oder das zweite Werkstück ausgeübt wird, berechnet, und wird die Position des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück, die auf Basis der Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Haltemittels berechnet wurde, auf Basis des berechneten Biegeausmaßes korrigiert. Dies verbessert die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück erfolgreich ist.
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Da die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung erfolgreich ist, ohne Verwenden einer Bilderfassungsvorrichtung wie etwa einer Kamera verbessert werden kann, ist die Robotersteuereinheit auf Werkstücke mit komplizierten Formen oder eine Herstellungsstätte mit dicht angeordneten Maschinen und Vorrichtungen anwendbar.
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Bei dem oben beschriebenen Gesichtspunkt wird bevorzugt, dass das zweite Haltemittel ein Roboterarm ist, der dazu ausgebildet ist, das zweite Werkstück zu halten, die Speichervorrichtung wenigstens eines aus einer Biegeausmaßtabelle für das zweite Werkstück und einer Biegeausmaßberechnungsformel für das zweite Werkstück speichert, wobei die Biegeausmaßtabelle für das zweite Werkstück wenigstens die Größenveränderungen der zur Zeit der Passung ausgeübten Kraft mit den Biegeausmaßen des zweiten Haltemittels oder den Biegeausmaßen des zweiten Haltemittels und des zweiten Werkstücks in der Richtung der Passung in einen Zusammenhang bringt, und die Biegeausmaßberechnungsformel für das zweite Werkstück das Biegeausmaß des zweiten Haltemittels oder das Biegeausmaß des zweiten Haltemittels und des zweiten Werkstücks in der Richtung der Passung unter Verwendung wenigstens der Größe der zur Zeit der Passung ausgeübten Kraft als Variable berechnet, das Werkstückpositionserlangungsmittel die Werkstückposition auf Basis der Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Haltemittels und von Betriebsinformationen hinsichtlich des zweiten Haltemittels berechnet, das Biegeausmaßerlangungsmittel unter Verwendung des durch das Kraftdetektionsmittel detektierten Werts und wenigstens eines aus der Biegeausmaßtabelle für das zweite Werkstück und der Biegeausmaßberechnungsformel für das zweite Werkstück ein zweites Biegeausmaß als Biegeausmaß im Zusammenhang mit dem zweiten Haltemittel in der Richtung der Passung berechnet, und das Echtpassungsausmaßerlangungsmittel den Wert im Zusammenhang mit dem echten Passungsausmaß des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück durch Korrigieren der Werkstückposition unter Verwendung des ersten Biegeausmaßes und des zweiten Biegeausmaßes berechnet, um das Passungsausmaß des ersten Werkstücks relativ zu dem zweiten Werkstück unter Berücksichtigung der Biegungen des ersten Haltemittels und des zweiten Haltemittels in den Passungsrichtungen zur Zeit der Passung zu erhalten.
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Durch diesen Aufbau wird ein genauerer Wert im Zusammenhang mit dem echten Passungsausmaß erhalten, da die Biegeausmaße beider Roboterarme korrigiert werden.
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Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, welcher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe löst, stellt eine Robotersteuereinheit für einen Montageroboter, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Werkstück unter Verwendung eines ersten Haltemittels, bei dem es sich um einen Roboterarm handelt, zu halten und das erste Werkstück an ein zweites Werkstück, das durch ein zweites Haltemittel gehalten wird, zu passen, bereit, wobei die Robotersteuereinheit ein Kraftdetektionsmittel, das dazu ausgebildet ist, eine Kraft, die zur Zeit der Passung auf das erste Werkstück oder das zweite Werkstück ausgeübt wird, zu detektieren; eine Speichervorrichtung, die wenigstens eines aus einer Biegeausmaßtabelle und einer Biegeausmaßberechnungsformel speichert, wobei die Biegeausmaßtabelle wenigstens die Größenveränderungen der zu der Zeit der Passung ausgeübten Kraft mit den zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück in einer Richtung der Passung erzeugten Biegeausmaßen in Zusammenhang bringt, und die Biegeausmaßberechnungsformel die zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück in der Richtung der Passung erzeugten Biegeausmaße unter Verwendung wenigstens der Größe der zu der Zeit der Passung ausgeübten Kraft als Variable berechnet; ein Biegeausmaßerlangungsmittel, das dazu ausgebildet ist, unter Verwendung eines durch das Kraftdetektionsmittel detektierten Werts und wenigstens eines aus der Biegeausmaßtabelle und der Biegeausmaßberechnungsformel das zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück erzeugte Biegeausmaß zu berechnen; ein Werkstückpositionserlangungsmittel, das dazu ausgebildet ist, auf Basis von Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Haltemittels eine Werkstückposition als Position des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück in der Richtung der Passung zu berechnen; und ein Echtpassungsausmaßerlangungsmittel, das dazu ausgebildet ist, durch Korrigieren der Werkstückposition unter Verwendung des Biegeausmaßes einen Wert im Zusammenhang mit einem echten Passungsausmaß des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück zu berechnen, um das Passungsausmaß des ersten Werkstücks relativ zu dem zweiten Werkstück unter Berücksichtigung der Biegungen des ersten Haltemittels und des zweiten Haltemittels in den Richtungen der Passungen zur Zeit der Passung zu erhalten, umfasst.
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Nach diesem Gesichtspunkt wird das Ausmaß der zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück erzeugten Biegung auf Basis der Kraft, die zur Zeit der Passung auf das erste Werkstück oder das zweite Werkstück ausgeübt wird, berechnet, und wird die Position des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück, die auf Basis der Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Haltemittels berechnet wurde, auf Basis des berechneten Biegeausmaßes korrigiert. Dies verbessert die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück erfolgreich ist.
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Da die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung erfolgreich ist, ohne Verwenden einer Bilderfassungsvorrichtung wie etwa einer Kamera verbessert werden kann, ist die Robotersteuereinheit auf Werkstücke mit komplizierten Formen oder eine Herstellungsstätte mit dicht angeordneten Maschinen und Vorrichtungen anwendbar.
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Bei jedem Gesichtspunkt kann das zweite Haltemittel das zweite Werkstück fixieren und verhindern, dass sich das zweite Werkstück in Bezug auf eine Einrichtungsfläche des Montageroboters bewegt.
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Bei jedem Gesichtspunkt kann ferner ein Passungsbestimmungsmittel bereitgestellt sein. Das Passungsbestimmungsmittel ist dazu ausgebildet, auf Basis dessen, ob der durch das Echtpassungsausmaßerlangungsmittel berechnete Wert im Zusammenhang mit dem echten Passungsausmaß gleich oder größer als ein vorherbestimmter Schwellenwert ist, zu bestimmen, ob die Passung zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück erfolgreich ist.
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Bei jedem Gesichtspunkt kann das Echtpassungsausmaßerlangungsmittel den Wert im Zusammenhang mit dem echten Passungsausmaß auch auf Basis eines Ergebnisses der Detektion durch ein Bilderfassungsmittel, das dazu ausgebildet ist, die Position des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück zu detektieren, berechnen. In diesem Fall kann ein genauerer Wert im Zusammenhang mit dem echten Passungsausmaß erhalten werden.
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Bei dem Gesichtspunkt kann das Passungsbestimmungsmittel bestimmen, dass die Passung zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück nicht erfolgreich ist, wenn der durch das Kraftdetektionsmittel detektierte Wert gleich oder größer als ein vorherbestimmter Schwellenwert ist.
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Dieser Aufbau kann eine unnotwendige Beschädigung eines Werkstücks und eines Spannfutters zum Ergreifen des Werkstücks verhindern.
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Bei dem Gesichtspunkt wird bevorzugt, dass bei einer Bestimmung durch das Passungsbestimmungsmittel, dass die Passung nicht erfolgreich ist, wenigstens eines aus dem ersten Haltemittel und dem zweiten Haltemittel so angetrieben wird, dass die Passung zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück aufgehoben wird, und wenigstens eines aus dem ersten Haltemittel und dem zweiten Haltemittel so angetrieben wird, dass eine Position des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück in einer zu der Richtung der Passung orthogonalen Richtung auf Basis einer auf dem durch das Kraftdetektionsmittel detektierten Wert beruhenden Schätzung der Richtung einer Positionsverschiebung des ersten Werkstücks in Bezug auf das zweite Werkstück korrigiert wird.
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Durch diesen Aufbau kann die Passung zwischen dem ersten Werkstück und dem zweiten Werkstück automatisch erneut versucht werden.
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Bei jedem Gesichtspunkt wird bevorzugt, dass die Robotersteuereinheit so ausgebildet ist, dass der Wert, der durch das Kraftdetektionsmittel detektiert wird, wenn die Passung des ersten Werkstücks an dem zweiten Werkstück durchgeführt wird, keine vorherbestimmte obere Grenze übersteigt.
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Dieser Aufbau kann eine unnotwendige Beschädigung zum Beispiel eines Spannfutters zum Ergreifen eines Werkstücks, des Werkstücks und des Roboterarms verhindern.
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Die vorliegende Erfindung kann die Mühen bei der Befehlstätigkeit für einen Roboter verringern und die Verwaltung des Betriebs des Roboters erleichtern.
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Figurenliste
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1 ist eine schematische Vorderansicht eines Montageroboters nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2:
2 ist ein Blockdiagramm des Hauptteils einer Robotersteuereinheit des Montageroboters nach der ersten Ausführungsform.
- 3:
3 ist eine schematische Vorderansicht, die eine Abwandlung des Montageroboters nach der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 4:
4 ist ein Blockdiagramm des Hauptteils einer Robotersteuereinheit eines Montageroboters nach einer zweiten Ausführungsform.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ein Montageroboter nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 1 und 2 veranschaulicht weist dieser Montageroboter einen ersten Roboterarm (erstes Haltemittel) 10 zum Halten eines ersten Werkstücks W1, einen zweiten Roboterarm (zweites Haltemittel) 20 zum Halten eines zweiten Werkstücks W2 und eine Robotersteuereinheit 30, die zur Steuerung des ersten und des zweiten Roboterarms 10 und 20 ausgebildet ist, auf. Der Montageroboter nach der vorliegenden Ausführungsform passt eines aus dem ersten Werkstück W1, das durch den ersten Roboterarm gehalten wird, und dem zweiten Werkstück W2, das durch den zweiten Roboterarm gehalten wird, in der in 1 veranschaulichten Z-Achsen-Richtung an das andere. In 1 ist die Z-Achsen-Richtung mit einer Mittelachsenlinie eines Einsetzvorsprungs des ersten Werkstücks W1 und einer Mittelachsenlinie einer Einsetzvertiefung des zweiten Werkstücks W2 ausgerichtet.
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Obwohl in 1 das erste Werkstück W1 in das zweite Werkstück W2 eingesetzt wird, sind die Formen des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 nicht auf jene in 1 beschränkt. Die Passung umfasst eine Passung zwischen einem Aufnahme-Eingreifteil, der an einem Teil des zweiten Werkstücks W2 bereitgestellt ist, und einem Einsteck-Eingreifsteil, der an einem Teil des ersten Werkstücks W1 bereitgestellt ist. Das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 können zum Beispiel ein Paar von Steckverbinderkomponenten, eine Komponente, die mit einem Innengewindeloch versehen ist, und eine Komponente, die mit einem Außengewinde versehen ist, oder jedes beliebige andere Paar von Komponenten sein. In solchen Fällen werden das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 aneinander gepasst.
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Der erste Roboterarm 10 weist mehrere bewegliche Teile und mehrere Servomotoren 11, die zum Antrieb der jeweiligen beweglichen Teile ausgebildet sind, auf. Der erste Roboterarm 10 weist an einem Spitzenendabschnitt ein Spannfutter 13 zum Ergreifen des ersten Werkstücks W1 und einen Zusatzachsen-Servomotor 12 zum Antreiben des Spannfutters 13 auf.
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Der zweite Roboterarm 20 weist mehrere bewegliche Teile und mehrere Servomotoren 21, die zum Antrieb der jeweiligen beweglichen Teile ausgebildet sind, auf. Der zweite Roboterarm 20 weist an einem Spitzenendabschnitt ein Spannfutter 23 zum Ergreifen des zweiten Werkstücks W2 und einen Zusatzachsen-Servomotor 22 zum Antreiben des Spannfutters 23 auf. Die Spannfutter 13 und 23 können Werkstücke unter Verwendung von Elektromagneten anziehen. Alternativ können die Spannfutter 13 und 23 Werkstücke unter Verwendung pneumatischer Zylinder ergreifen.
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Die Servomotoren 11, 12, 21 und 22 können verschiedene Arten von Servomotoren wie etwa ein Drehmotor, ein Linearmotor oder dergleichen sein. Die Servomotoren 11, 12, 21 und 22 weisen jeweils eine eingebaute Betriebspositionsdetektionsvorrichtung wie etwa einen Codierer, die zur Detektion seiner Betriebsposition ausgebildet ist, auf, wobei Werte, die durch die Betriebspositionsdetektionsvorrichtung detektiert wurden, zu der Robotersteuereinheit 30 übertragen werden.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die Robotersteuereinheit 20 wie in 2 veranschaulicht eine CPU 31 als Hauptprozessor, eine Anzeigevorrichtung 32, eine Speichervorrichtung 33, die zum Beispiel einen nichtflüchtigen Speicher umfasst, einen RAM, eine Eingabeeinheit 35, die betätigt wird, um Betriebsprogramme für die Roboterarme 10 und 20 zu erzeugen, mehrere Servosteuereinheiten 36, die für die jeweiligen Servomotoren 11 bereitgestellt sind, mehrere Servosteuereinheiten 37, die für die jeweiligen Servomotoren 21 bereitgestellt sind, und Servosteuereinheiten 38 und 39, die für die jeweiligen Servomotoren 12 und 22 bereitgestellt sind, auf. Die Servosteuereinheiten 36, 37, 38 und 39 weisen jeweils einen Prozessor und Speichervorrichtungen wie einen ROM und einen RAM auf und steuern die Betriebsposition, die Betriebsgeschwindigkeit und dergleichen des entsprechenden der Servomotoren 11, 12, 21 und 22 durch Senden von Antriebssignalen an einen Servoverstärker des Servomotors.
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Die Speichervorrichtung 33 speichert ein Systemprogramm 33a, das eine Basisfunktion der Robotersteuereinheit 30 bereitgestellt. Die Speichervorrichtung 33 speichert auch wenigstens ein Betriebsprogramm 33b, das zum Beispiel unter Verwendung der Eingabeeinheit 35 erzeugt wurde. Zum Beispiel arbeitet die CPU 31 der Robotersteuereinheit 30 auf Basis des Systemprogramms 332a und liest das in der Speichervorrichtung 33 gespeicherte Betriebsprogramm 33b, speichert das gelesene Betriebsprogramm 33b vorübergehend in dem RAM, und sendet gemäß dem gelesenen Betriebsprogramm 33b Steuersignale an die Servosteuereinheiten 36, 37, 38 und 39, wodurch die Servoverstärker der Servomotoren 11, 12, 21 und 22 gesteuert werden.
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Wenn die Robotersteuereinheit 30 zum Beispiel einen vorherbestimmten Betriebsstartbefehl erhalten hat, wird das erste Werkstück W1 an einem ersten Werkstücklagerort durch den ersten Roboterarm 10 gehalten und das zweite Werkstück W2 an einem zweiten Werkstücklagerort durch den zweiten Roboterarm 20 gehalten. Dann werden der erste Roboterarm 10 und der zweite Roboterarm 20 bewegt, um das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 aneinander zu passen. Wenn die Passung erfolgreich ist, werden das aneinander gepasste erste und zweite Werkstück W1 und W2 zum Beispiel durch den ersten Roboterarm 10 an einem vorherbestimmten Werkstücklagerort angeordnet.
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Eine Kraftdetektionsvorrichtung 14, die dazu ausgebildet ist, eine Kraft zu detektieren, die bei der Passung auf das erste Werkstück W1 ausgeübt wird, ist an dem Spitzenendabschnitt des ersten Roboterarms 10 ausgebildet. Die Kraftdetektionseinheit 14 kann in das Spannfutter 13 eingebaut sein oder kann näher als das Spannfutter 13 an einem proximalen Ende des Roboterarms 10 angeordnet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Kraftdetektionsvorrichtung 14 ein Sechsachsen-Kraftsensor. Ein durch die Kraftdetektionsvorrichtung 14 detektierter Wert wird zu der Robotersteuereinheit 30 übertragen. Die CPU 31 der Robotersteuereinheit 30 berechnet auf Basis des erhaltenen Detektionswerts Kräfte und Momente, die auf das erste Werkstück W1 wirken, wie etwa eine Kraft in der Z-Achsen-Richtung, eine Kraft in der zu der Z-Achse orthogonalen X-Achsen-Richtung, eine Kraft in der zu der Z-Achse und der X-Achse orthogonalen Y-Achsen-Richtung, ein Moment um die X-Achse, ein Moment um die Y-Achse und ein Moment um die Z-Achse. Die Kraftdetektionsvorrichtung 14 kann ein Dreiachsen-Kraftsensor oder jeder beliebige andere Kraftsensor sein. Es sind Kraftsensoren verfügbar, die so ausgebildet sind, dass sie die Kraft zum Beispiel unter Verwendung eines Biegungsmessgeräts detektieren, Kapazitätsveränderungen detektieren, oder die Biegung optisch detektieren. Der Kraftsensor bei diesem Beispiel kann ein beliebiger dieser Sensoren sein.
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Die Speichervorrichtung 33 speichert auch eine Biegeausmaßtabelle 33c für das erste Werkstück, die die Größenveränderungen der bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder das zweite Werkstück W2 ausgeübten Kraft mit Biegeausmaßen in der Z-Achsen-Richtung des ersten Roboterarms 10 und des durch den ersten Roboterarm 10 gehaltenen ersten Werkstücks W1 in einen Zusammenhang bringt. In der Biegeausmaßtabelle 33c für das erste Werkstück sind verschiedene Kräfte, deren Ausübung bei der Passung erwartet wird, mit dem Bewegungsausmaß und der Bewegungsrichtung des ersten Werkstücks W1, wenn die verschiedenen Kräfte auf das erste Werkstück W1 ausgeübt werden, während der erste Roboterarm 10 das erste Werkstück W1 ergreift und in einer Lage zur Passung gehalten wird, in einen Zusammenhang gebracht. Dieses Bewegungsausmaß entspricht der Biegung.
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Eine Kraftdetektionsvorrichtung 24, die dazu ausgebildet ist, eine Kraft zu detektieren, die bei der Passung auf das zweite Werkstück W2 ausgeübt wird, ist an dem Spitzenendabschnitt des zweiten Roboterarms 20 ausgebildet. Die Kraftdetektionseinheit 24 kann in das Spannfutter 23 eingebaut sein oder kann näher als das Spannfutter 23 an einem proximalen Ende des zweiten Roboterarms 20 angeordnet sein. Die Kraftdetektionsvorrichtung 24 weist eine Funktion auf, die jener der Kraftdetektionsvorrichtung 14 gleich oder ähnlich ist. Wie im Fall der Kraftdetektionsvorrichtung 14 berechnet die CPU 31 der Robotersteuereinheit 30 auf Basis eines durch die Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektierten Werts Kräfte und Momente, die auf das zweite Werkstück W2 wirken, wie etwa eine Kraft in der Z-Achsen-Richtung, eine Kraft in der zu der Z-Achse orthogonalen X-Achsen-Richtung, eine Kraft in der zu der Z-Achse und der X-Achse orthogonalen Y-Achsen-Richtung, ein Moment um die X-Achse, ein Moment um die Y-Achse und ein Moment um die Z-Achse.
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Die Speichervorrichtung speichert auch eine Biegeausmaßtabelle 33d für das zweite Werkstück, die die Größenveränderungen der bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder das zweite Werkstück W2 ausgeübten Kraft mit Biegeausmaßen in der Z-Achsen-Richtung des zweiten Roboterarms 20 und des durch den zweiten Roboterarm 20 gehaltenen zweiten Werkstücks W2 in einen Zusammenhang bringt. In der Biegeausmaßtabelle 33d für das zweite Werkstück sind verschiedene Kräfte, deren Ausübung auf das zweite Werkstücke W2 bei der Passung erwartet wird, mit dem Bewegungsausmaß und der Bewegungsrichtung des zweiten Werkstücks W2, wenn die verschiedenen Kräfte ausgeübt werden, während der zweite Roboterarm 20 das zweite Werkstück W2 ergreift und in einer Lage zur Passung gehalten wird, in einen Zusammenhang gebracht. Dieses Bewegungsausmaß entspricht der Biegung.
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Bei der Passungstätigkeit arbeitet die CPU 31 auf Basis eines Biegeausmaßerlangungsprogramms 33e, das in der Speichervorrichtung 33 gespeichert ist. Insbesondere erhält die CPU 31 fortlaufend Werte, die durch wenigstens eine aus der Kraftdetektionsvorrichtung 14 und der Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektiert werden, und berechnet unter Bezugnahme auf die Biegeausmaßtabelle 33c für das erste Werkstück ein erstes Biegeausmaß als das Biegeausmaß des ersten Roboterarms 10 in der Z-Achsen- Richtung. Gleichzeitig arbeitet die CPU 31 auf Basis des Biegeausmaßerlangungsprogramms 33e. Insbesondere erhält die CPU 31 fortlaufend Werte, die durch wenigstens eine aus der Kraftdetektionsvorrichtung 14 und der Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektiert werden, und berechnet unter Bezugnahme auf die Biegeausmaßtabelle 33d für das zweite Werkstück ein zweites Biegeausmaß als das Biegeausmaß des zweiten Roboterarms 20 in der Z-Achsen-Richtung.
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Wenn die Biegeausmaßtabellen 33c und 33d keine Daten enthalten, die durch die Kraftdetektionsvorrichtung 14 und die Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektierten Werten entsprechen, können das erste Biegeausmaß und das zweite Biegeausmaß auf Biegeausmaße für Kräfte, die dicht an diesen detektierten Werten liegen, gesetzt werden, oder können sie durch eine vorherbestimmte Interpolationsberechnung erhalten werden.
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Die CPU 31 arbeitet auf Basis eines Werkstückpositionserlangungsprogramms 33f, das in der Speichervorrichtung 33 gespeichert ist. Insbesondere berechnet die CPU 31 fortlaufend die Position des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung und die Position des zweiten Werkstücks W2 in der Z-Achsen-Richtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Position eines Schnittpunkts zwischen einer vorderen Fläche des Einsetzvorsprungs des ersten Werkstücks W1 und seiner Mittelachsenlinie als die Position des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung berechnet, und die Position eines Schnittpunkts zwischen einer Öffnungsfläche der Einsetzvertiefung des zweiten Werkstücks W2 und ihrer Mittelachsenlinie als die Position des zweiten Werkstücks W2 in der Z-Achsen-Richtung berechnet. Es können jedoch beliebige andere Punkte als die Positionen des ersten und des zweiten Werkstücks W1 und W2 berechnet werden.
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Die Position des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung wird durch eine wohlbekannte Vorwärtskinematikberechnung auf Basis, zum Beispiel, der Ursprungsposition des ersten Roboterarms 10, eines von der Betriebspositionsdetektionsvorrichtung, die in jeden Servomotor 11 eingebaut ist, erhaltenen Detektionswerts, und jeder Gliedlänge des ersten Roboterarms 10 erhalten. Die Position des zweiten Werkstücks W2 in der Z-Achsen-Richtung wird durch eine wohlbekannte Vorwärtskinematikberechnung auf Basis, zum Beispiel, der Ursprungsposition des zweiten Roboterarms 20, eines von der Betriebspositionsdetektionsvorrichtung, die in jeden Servomotor 21 eingebaut ist, erhaltenen Detektionswerts, und jeder Gliedlänge des zweiten Roboterarms 20 erhalten. Somit sind die berechneten Positionen des ersten und des zweiten Werkstücks W1 und W2 in der Z-Achsen-Richtung Positionen, die von Betriebsinformationen hinsichtlich der Roboterarme 10 und 20 abgeleitet wurden, ohne die Biegung in der Z-Achsen-Richtung zu berücksichtigen.
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Die CPU 31 arbeitet auf Basis eines Werkstückpositionserlangungsprogramms 33f. Insbesondere berechnet die CPU 31 auf Basis der berechneten Positionen des ersten und des zweiten Werkstücks W1 und W2 in der Z-Achsen-Richtung fortlaufend eine Werkstückposition als Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2 in der Z-Achsen-Richtung.
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Die CPU 31 arbeitet auf Basis eines Echtpassungsausmaßerlangungsprogramms 33g, das in der Speichervorrichtung 33 gespeichert ist. Insbesondere berechnet die CPU 31 durch Korrigieren der Werkstückposition auf Basis des ersten Biegeausmaßes und des zweiten Biegeausmaßes fortlaufend die tatsächliche Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2. Diese tatsächliche Position ist eine Position (ein die Position darstellender Wert), die den Grad der Passung des ersten Werkstücks W1 an dem zweiten Werkstück W2 angibt, und dieser Wert steht mit einem echten Passungsausmaß in Zusammenhang.
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Anschließend arbeitet die CPU 31 auf Basis eines Passungsbestimmungsprogramms 33h, das in der Speichervorrichtung 33 gespeichert ist. Insbesondere bestimmt die CPU 31 auf Basis dessen, ob die tatsächliche Position gleich oder größer als ein vorherbestimmter Schwellenwert ist, ob die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Wenn die tatsächliche Position zum Beispiel ein Wert wird, der einen Zustand angibt, in dem das erste Werkstück in Bezug auf das zweite Werkstück W2 um 50 mm in der Z-Achsen-Richtung eingesetzt ist, bestimmt die CPU 31, dass die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Wenn der durch wenigstens eine aus der Kraftdetektionsvorrichtung 14 und der Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektierte Wert gleich oder größer als der vorherbestimmte Schwellenwert wird, bevor das erste Werkstück W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2 um 50 mm in der Z-Achsen-Richtung eingesetzt ist, bestimmt die CPU 31, dass die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 nicht erfolgreich ist.
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Die allgemein bekannte Kraftsteuerung kann verwendet werden, um die Roboterarme 10 und 20 so zu steuern, dass Werte, die durch die Kraftdetektionsvorrichtungen 10 und 20 zur Zeit der Passungstätigkeit detektiert werden, vorherbestimmte obere Grenzen nicht übersteigen. In diesem Fall bestimmt die CPU 31, dass die Passung nicht erfolgreich ist, wenn eine vorherbestimmte Zeit vergangen ist, bevor die tatsächliche Position gleich oder größer als ein vorherbestimmter Schwellenwert wird.
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Das in der Speichervorrichtung 33 gespeicherte Betriebsprogramm kann verwendet werden, um die Roboterarme 10 und 20 bei einer Bestimmung, dass die Passung nicht erfolgreich ist, so zu bewegen, dass die Passungstätigkeit erneut begonnen wird, nachdem wenigstens einer der Roboterarme 10 und 20 so bewegt wurde, dass sich das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 in Richtungen bewegen, die parallel zu der Z-Achse und relativ zueinander verlaufen, und wenigstens einer der Roboterarme 10 und 20 so in eine orthogonal zu der Z-Achse verlaufende Richtung bewegt wurde, dass die Mittelachsen des ersten und des zweiten Werkstücks W1 und W2 miteinander ausgerichtet sind.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird bei einer Bestimmung, dass die Passung nicht erfolgreich ist, das erste Werkstück W1 durch den ersten Roboterarm 10 in der Z-Achsen-Richtung bewegt, um die Passung durch Trennen des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 voneinander aufzuheben, wobei die CPU 34 auf Basis eines in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Werkstückpositionskorrekturprogramms 33i arbeitet. Insbesondere schätzt die CPU 31 gemäß, zum Beispiel, einer Kraft in der Z-Achsen-Richtung und Momenten um die X-Achse und die Y-Achse, die durch die Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektiert werden, wenn bestimmt wird, dass die Passung nicht erfolgreich ist, in welche Richtung unter den zu der Z-Achse orthogonalen Richtungen das erste Werkstück W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2 verschoben ist. Dann reguliert die CPU 31 die Position des ersten Werkstücks W1 in der zu der Z-Achse orthogonalen Richtung, indem der erste Roboterarm 10 so angetrieben wird, dass das Ausmaß der Verschiebung verringert wird. Danach wird durch das Betriebsprogramm erneut eine Passungstätigkeit vorgenommen.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform werden das Biegeausmaß des ersten Roboterarms 10 in der Z-Achsen-Richtung und das Biegeausmaß des zweiten Roboterarms 20 in der Z-Achsen-Richtung auf Basis einer Kraft, die bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder auf das zweite Werkstück W2 ausgeübt wird, berechnet. Dann wird die Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2, die zum Beispiel unter Verwendung der Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Roboterarms 10 und des zweiten Roboterarms 20 berechnet wurde, auf Basis der berechneten Biegeausmaße korrigiert. Dies verbessert die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das zweite Werkstück W2 durch den zweiten Roboterarm 20 gehalten. Doch wie in 3 veranschaulicht kann das zweite Werkstück 20 durch ein an einer Einrichtungsfläche fixiertes Spannfutter 40 fixiert werden und an einer Bewegung in Bezug auf die Einrichtungsfläche gehindert werden. In diesem Fall ist die Kraftdetektionsvorrichtung 14 zum Beispiel an dem Spitzenendabschnitt des Roboterarms 10 oder im Inneren des Spannfutters 40 bereitgestellt. 3 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Kraftdetektionsvorrichtung 14 an dem Spitzenendabschnitt 14 des Roboterarms 10 bereitgestellt ist.
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Auch in diesem Fall wird das erste Werkstück W1 durch den ersten Roboterarm 10 an das zweite Werkstück W2 gepasst. Dazu arbeitet die CPU 31 auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Biegeausmaßerlangungsprogramms 33e. Insbesondere erhält die CPU 31 fortlaufend durch die Kraftdetektionsvorrichtung 14 detektierte Werte und berechnet durch Bezugnahme auf die Biegeausmaßtabelle 33c für das erste Werkstück das erste Biegeausmaß als das Biegeausmaß des ersten Roboterarms 14 in der Z-Achsen-Richtung.
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Die CPU 31 arbeitet auch auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Werkstückpositionserlangungsprogramms 33f. Insbesondere berechnet die CPU 31 fortlaufend die Position des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung, und berechnet auch fortlaufend die Werkstückposition als die Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2 in der Z-Achsen-Richtung.
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Die CPU 31 arbeitet auch auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Echtpassungsausmaßerlangungsprogramms 33g. Insbesondere berechnet die CPU 31 durch Korrigieren der Werkstückposition auf Basis des ersten Biegeausmaßes fortlaufend die tatsächliche Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2.
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Dann arbeitet die CPU 31 auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Passungsbestimmungsprogramms 33h. Insbesondere bestimmt die CPU 31 auf Basis dessen, ob die tatsächliche Position gleich oder größer als ein vorherbestimmter Schwellenwert ist, ob die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Wenn bestimmt wird, dass die Passung nicht erfolgreich ist, wird die Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2 in der zu der Z-Achse orthogonalen Richtung durch Antreiben des ersten Roboterarms 10 reguliert.
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In diesem Fall wird das Biegeausmaß des ersten Roboterarms 10 in der Z-Achsen-Richtung auf Basis der Kraft, die bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder das zweite Werkstück W2 ausgeübt wird, berechnet und die Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2, die auf Basis der Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Roboterarms 10 berechnet wurde, auf Basis des berechneten Biegeausmaßes korrigiert. Dies verbessert die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 4 ein Montageroboter nach einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
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Bei der ersten Ausführungsform werden wie in 2 veranschaulicht die Biegeausmaßtabelle 33c für das erste Werkstück, die eine auf ein Werkstück ausgeübte Kraft mit dem Biegeausmaß des ersten Roboterarms 10 in Zusammenhang bringt, und die Biegeausmaßtabelle 33d für das zweite Werkstück, die eine auf das Werkstück ausgeübte Kraft mit dem Biegeausmaß des zweiten Roboterarms 20 in Zusammenhang bringt, verwendet.
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Doch bei der vorliegenden Ausführungsform speichert die Speichervorrichtung 33 eine Biegeausmaßtabelle 50, die verschiedene Grade der Kraft, die auf ein Werkstück ausgeübt wird, mit gesamten Biegeausmaßen der Biegeausmaße des ersten Roboterarms 10 und der Biegeausmaße des zweiten Roboterarms 20 in Zusammenhang bringt.
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Alle weiteren Aufbauten sind jenen bei der ersten Ausführungsform gleich. Gleiche Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform sind in den Zeichnungen mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, und es wird auf ihre Beschreibung verzichtet werden. Auf Beschreibungen von Tätigkeiten, die jenen bei der ersten Ausführungsformen gleich sind, wird ebenfalls verzichtet werden.
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Die Speichervorrichtung 33 speichert die Biegeausmaßtabelle 50, die die Größe der Kraft, die bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder das zweite Werkstück W2 ausgeübt wird, mit dem gesamten Biegeausmaß, das die Biegeausmaße des ersten Roboterarms 10 und des durch den ersten Roboterarm 10 gehaltenen ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung und die Biegeausmaße des zweiten Roboterarms 20 und des durch den zweiten Roboterarm 20 gehaltenen zweiten Werkstücks W2 in der Z-Achsen-Richtung summiert, in Zusammenhang bringt. Das gesamte Biegeausmaß entspricht dem Ausmaß der Biegung, das zwischen dem ersten Werkstück W1 und dem zweiten Werkstück W2 in der Z-Achsen-Richtung erzeugt wird.
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In der Biegeausmaßtabelle 50 sind verschiedene Kräfte, die auf das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 ausgeübt werden, um die Werkstücke voneinander in der Z-Achsen-Richtung zu trennen, nachdem das durch den ersten Roboterarm 10 gehaltene erste Werkstück W1 in der Z-Achsen-Richtung an das durch den zweiten Roboterarm 20 gehaltene zweite Werkstück W2 gepasst wurde, mit der Summe des absoluten Werts des Bewegungsausmaßes des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung in Bezug auf eine Bezugsposition an der Einrichtungsfläche und des absoluten Werts des Bewegungsausmaßes des zweiten Werkstücks in der Z-Achsen-Richtung in Bezug auf die Bezugsposition, wenn die verschiedenen Kräfte ausgeübt werden, in Zusammenhang gebracht.
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Bei der Passungstätigkeit arbeitet die CPU 31 auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Biegeausmaßerlangungsprogramms 33e. Insbesondere erhält die CPU 31 fortlaufend Werte, die durch wenigstens eines aus der Kraftdetektionsvorrichtung 14 und der Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektiert werden, und berechnet sie durch Bezugnahme auf die Biegeausmaßtabelle 50 das gesamte Biegeausmaß des Biegeausmaßes des ersten Roboterarms 10 in der Z-Achsen-Richtung und des Biegeausmaßes des zweiten Roboterarms 20 in der Z-Achsen-Richtung.
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Dann arbeitet die CPU 31 auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Echtpassungsausmaßerlangungsprogramms 33g. Insbesondere berechnet die CPU 31 fortlaufend die tatsächliche Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2, indem sie die Werkstückposition auf Basis des gesamten Biegeausmaßes korrigiert.
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Anschließend arbeitet die CPU 31 auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Passungsbestimmungsprogramms 33h. Insbesondere bestimmt die CPU 31 auf Basis dessen, ob die tatsächliche Position gleich oder größer als ein vorherbestimmter Schwellenwert ist, ob die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Nach der vorliegenden Ausführungsform wird das gesamte Biegeausmaß des Biegeausmaßes des ersten Roboterarms 10 in der Z-Achsen-Richtung und des Biegeausmaßes des zweiten Roboterarms 20 in der Z-Achsen-Richtung auf Basis der Kraft, die bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder das zweite Werkstück W2 ausgeübt wird, berechnet. Dann wird die auf Basis der Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Roboterarms 10 und des zweiten Roboterarms 20 berechnete Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2 auf Basis des berechneten gesamten Biegeausmaßes korrigiert. Dies verbessert die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform wird das zweite Werkstück W2 durch den zweiten Roboterarm 20 gehalten. Doch wie in 2 veranschaulicht kann das zweite Werkstück W2 durch das an der Einrichtungsfläche fixierte Spannfutter 40 fixiert werden und an einer Bewegung in Bezug auf die Einrichtungsfläche gehindert werden. Die Kraftdetektionsvorrichtung 14 ist zum Beispiel an dem Spitzenendabschnitt des Roboterarms 10 oder im Inneren des Spannfutters 40 bereitgestellt. 3 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Kraftdetektionsvorrichtung 14 an dem Spitzenendabschnitt des Roboterarms 10 bereitgestellt ist.
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In diesem Fall sind in der Biegeausmaßtabelle 50 verschiedene Kräfte, die auf das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 ausgeübt werden, um die Werkstücke in der Z-Achsen-Richtung voneinander zu trennen, wenn das durch den ersten Roboterarm 10 gehaltene erste Werkstück W1 mit dem durch das Spannfutter 40 fixierten zweiten Werkstück W2 in der Z-Richtung in Kontakt gebracht ist, mit der Summe des absoluten Werts des Bewegungsausmaßes des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung in Bezug auf eine Bezugsposition auf der Einrichtungsfläche und des absoluten Werts des Bewegungsausmaßes des zweiten Werkstücks W2 in der Z-Achsenrichtung in Bezug auf die Bezugsposition, wenn die verschiedenen Kräfte ausgeübt werden, in Zusammenhang gebracht. Der Zusammenhang kann nur in Bezug auf den absoluten Wert des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung hergestellt sein, wenn das zweite Werkstück W2 faktisch unbeweglich gehalten wird.
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Die CPU 31 arbeitet auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Biegeausmaßerlangungsprogramms 33e. Insbesondere erhält die CPU 31 fortlaufend Werte, die durch die Kraftdetektionsvorrichtung 14 detektiert werden, und berechnet unter Bezugnahme auf die Biegeausmaßtabelle 50 das gesamte Biegeausmaß des Biegeausmaßes des ersten Roboterarms 10 in der Z-Achsen-Richtung und des Biegeausmaßes des Spannfutters 40 in der Z-Achsen-Richtung.
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Auch in diesem Fall wird das gesamte Biegeausmaß auf Basis der Kraft, die bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder das zweite Werkstück W2 ausgeübt wird, berechnet, und wird die auf Basis der Betriebsinformationen hinsichtlich des ersten Roboterarms 10 berechnete Position des ersten Werkstücks W1 in Bezug auf das zweite Werkstück W2 auf Basis des gesamten Biegeausmaßes korrigiert. Dies verbessert die Genauigkeit der Bestimmung, ob die Passung des ersten Werkstücks W1 und des zweiten Werkstücks W2 erfolgreich ist.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen kann eine Bilderfassungsvorrichtung, die zur Erfassung eines Bilds des Zustands der Passung zwischen dem ersten Werkstück W1 und dem zweiten Werkstück W2 ausgebildet ist, bereitgestellt sein. In diesem Fall arbeitet die CPU 31 auf Basis des in der Speichervorrichtung 33 gespeicherten Echtpassungsausmaßerlangungsprogramms 33g. Insbesondere korrigiert die CPU 31 die Werkstückposition auf Basis des berechneten Biegeausmaßes und ferner auf Basis der Daten, die durch die Bilderfassung durch die Bilderfassungsvorrichtung erhalten wurden. Entsprechend kann ein genauerer Wert im Zusammenhang mit dem Echtpassungsausmaß erhalten werden.
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Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Biegeausmaße auf Basis von Werten, die durch die Kraftdetektionsvorrichtungen 14 und 24 detektiert werden, der Biegeausmaßtabelle für das erste Werkstück, der Biegeausmaßtabelle für das zweite Werkstück, und der Biegeausmaßtabelle berechnet. Doch die Speichervorrichtung 33 kann eine Berechnungsformel speichern, die das Bewegungsausmaß des ersten Werkstücks W1 unter Verwendung einer Kraft, deren Ausübung auf das erste Werkstück W1 zur Zeit der Passung erwartet wird, wenn der erste Roboterarm 10 das erste Werkstück W1 ergreift und in einer Lage zur Passung gehalten wird, als Variable berechnet. Diese Berechnungsformel ist zum Beispiel eine lineare Funktion im Zusammenhang mit den Elastizitätskoeffizienten des ersten Roboterarms 10 in der Lage und des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung.
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Ebenso kann die Speichervorrichtung 33 eine Berechnungsformel speichern, die das Bewegungsausmaß des zweiten Werkstücks W2 unter Verwendung einer Kraft, deren Ausübung auf das zweite Werkstück W2 zur Zeit der Passung erwartet wird, wenn der zweite Roboterarm 20 das zweite Werkstück W2 ergreift und in einer Lage zur Passung gehalten wird, als Variable berechnet. Die Speichervorrichtung 33 kann eine Berechnungsformel speichern, die das gesamte Biegeausmaß, das den absoluten Wert des Bewegungsausmaßes des ersten Werkstücks W1 in der Z-Achsen-Richtung in Bezug auf eine Bezugsposition an der Einrichtungsfläche und den absoluten Wert des Bewegungsausmaßes des zweiten Werkstücks W2 in der Z-Achsen-Richtung in Bezug auf die Bezugsposition summiert, unter Verwendung von Kräften, die auf das erste Werkstück W1 und das zweite Werkstück W2 ausgeübt werden, um die Werkstücke in der Z-Achsen-Richtung voneinander zu trennen, wenn das durch den ersten Roboterarm 10 gehaltene erste Werkstück W1 mit dem durch den zweiten Roboterarm 20 oder das Spannfutter 40 gehaltenen zweiten Werkstück W2 in der Z-Achsen-Richtung in Kontakt gebracht ist, als Variable berechnet.
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In diesem Fall können ähnlich wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das erste Biegeausmaß, das zweite Biegeausmaß und das gesamte Biegeausmaß durch Anwenden eines Werts, der durch die Kraftdetektionsvorrichtung 14 oder die Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektiert wird, auf die Berechnungsformel berechnet werden. Alternativ können diese Biegeausmaße durch Anwenden des Werts, der durch die Kraftdetektionsvorrichtung 14 oder die Kraftdetektionsvorrichtung 24 detektiert wird, sowohl auf die Biegeausmaßtabelle als auch die Berechnungsformel berechnet werden.
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Die Biegeausmaßtabellen bei der ersten Ausführungsform bringen verschiedene Kräfte mit der Summe des Biegeausmaßes des ersten Roboterarms 10 und des Biegeausmaßes des ersten Werkstücks W1 und der Summe des Biegeausmaßes des zweiten Roboterarms 20 und des Biegeausmaßes des zweiten Werkstücks W2 in Zusammenhang. Doch die Biegeausmaßtabellen bei der ersten Ausführungsform können verschiedene Kräfte mit dem Biegeausmaß des ersten Roboterarms 10 und dem Biegeausmaß des zweiten Roboterarms 20 in Zusammenhang bringen.
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Auch in diesem Fall werden das Biegeausmaß des ersten Roboterarms 10 in der Z-Achsen-Richtung und das Biegeausmaß des zweiten Roboterarms 20 in der Z-Achsen-Richtung auf Basis der Kraft, die bei der Passung auf das erste Werkstück W1 oder das zweite Werkstück W2 ausgeübt wird, berechnet, wodurch die gleiche Wirkung wie jene der ersten Ausführungsform erzielt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erster Roboterarm
- 11
- Servomotor
- 12
- Servomotor
- 13
- Spannfutter
- 14
- Kraftdetektionsvorrichtung
- 20
- zweiter Roboterarm
- 21
- Servomotor
- 22
- Servomotor
- 23
- Spannfutter
- 24
- Kraftdetektionsvorrichtung
- 30
- Robotersteuereinheit
- 31
- CPU
- 32
- Anzeigevorrichtung
- 33
- Speichervorrichtung
- 35
- Eingabeeinheit
- 36
- Servosteuerung
- 37
- Servosteuerung
- 38
- Servosteuerung
- 39
- Servosteuerung
- 40
- Spannfutter
