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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboter, eine Messvorrichtung und ein Werkzeugspitzenpositionsbestimmungsverfahren.
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[Stand der Technik]
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Im Stand der Technik gibt es eine bekannte Technologie, in der ein visueller Sensor mit einer Sichtlinie in einer Vertikalrichtung eingesetzt wird, um Folgendes durchzuführen: einen Schritt des Anordnens einer Spitze eines Werkzeugs in der Mitte eines Sichtfelds des visuellen Sensors mittels eines Roboters; einen Schritt des translatorischen Bewegens der Mitte des Werkzeugs in der Vertikalrichtung mittels des Roboters; und einen Schritt des verschiedenartigen Änderns der Ausrichtung des das Werkzeug stützenden Roboters in diesem Zustand, wodurch die Position der Spitze des Werkzeugs bestimmt wird. Siehe zum Beispiel PTL 1.
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Darüber hinaus gibt es eine bekannte Technologie, in der ein Reflektor an einem Werkzeug eines Roboters befestigt ist und die Position des Reflektors mittels eines Lasertrackers detektiert wird. Siehe zum Beispiel PTL 2.
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[Liste der Anführungen]
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[Patentliteratur]
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- [PTL 1] Japanische Patentveröffentlichung Nr. 4191080
- [PTL 2] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnr. 2006-181591
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[Kurzdarstellung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Da die Position der Spitze des Werkzeugs mittels des visuellen Sensors detektiert wird, gibt es bei der ersteren Technologie sehr viele Einschränkungen, wie zum Beispiel, dass die Form der Spitze des Werkzeugs eine angemessene Gestalt für die Positionserkennung haben muss, die Spitze des Werkzeugs von dem visuellen Sensor aus sichtbar sein muss, sowie Einschränkungen hinsichtlich der Richtung, in der der visuelle Sensor angeordnet ist. Darüber hinaus ist es erforderlich zu bewirken, dass der Roboter verschiedene Bewegungen durchführt, um die Position der Spitze des Werkzeugs zu bestimmen.
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Bei der letzteren Technologie ist es erforderlich, kostspielige Ausrüstung, wie zum Beispiel den Lasertracker und den Reflektor, zu verwenden, um die Position der Spitze des Werkzeugs zu detektieren.
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Angesichts der oben beschriebenen Umstände besteht ein Bedarf an einer Technologie, mit der es möglich ist, die Position einer Spitze eines Werkzeugs eines Roboters unter Verwendung von kostengünstiger Ausrüstung genau zu bestimmen.
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[Lösung des Problems]
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Roboter, der Folgendes aufweist: einen Arm; ein an dem Arm befestigtes Werkzeug; eine an einem Spitzenteil des Werkzeugs lösbar zu befestigende Messvorrichtung; und eine Steuerung, die ein zum Steuern des Arms verwendetes Bezugskoordinatensystem erkennt und die den Arm steuert, wobei die Steuerung Daten, die eine Positionsbeziehung zwischen einer Spitze des Werkzeugs und der Messvorrichtung angeben, oder Daten, die zur Berechnung der Positionsbeziehung zu verwenden sind, speichert und die Steuerung Positionskoordinaten der Spitze des Werkzeugs in dem Bezugskoordinatensystem basierend auf Positionsdaten der Messvorrichtung und der Positionsbeziehung berechnet, wobei die Positionsdaten durch Verwendung von erfassten Bilddaten von einem visuellen Sensor, dessen Position dem Bezugskoordinatensystem zugeordnet ist, detektiert werden.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Messvorrichtung zur Befestigung an einem Spitzenteil eines Werkzeugs für einen Roboter, wobei die Messvorrichtung Folgendes aufweist: einen Greifteil, der eine Außenumfangsfläche des Spitzenteils ergreift, der sich in einer vorgeschriebenen Richtung erstreckt; und einen Verlängerungsteil, der sich von dem Greifteil in der vorgeschriebenen Richtung erstreckt, wobei eine Nut, die sich in der vorgeschriebenen Richtung erstreckt und in der die Außenumfangsfläche des Spitzenteils passt, in dem Greifteil ausgebildet ist und mehrere Löcher oder Markierungen, die durch einen visuellen Sensor abzubilden sind, in dem Verlängerungsteil ausgebildet sind.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Werkzeugspitzenpositionsbestimmungsverfahren, das Folgendes beinhaltet: Befestigen einer Messvorrichtung an einem Spitzenteil eines an einem Arm eines Roboters befestigten Werkzeugs; Erfassen eines Bilds der Messvorrichtung mittels eines visuellen Sensors, dessen Position einem zum Steuern des Arms verwendeten Bezugskoordinatensystem zugeordnet ist; Speichern von Daten, die eine Positionsbeziehung zwischen einer Spitze des Werkzeugs und der Messvorrichtung angeben, oder Daten, die zur Berechnung der Positionsbeziehung zu verwenden sind, in einer den Arm steuernden Steuerung; und Berechnen von Positionskoordinaten der Spitze des Werkzeugs in dem Bezugskoordinatensystem mittels der Steuerung basierend auf Positionsdaten der Messvorrichtung und der Positionsbeziehung, wobei die Positionsdaten durch Verwendung von erfassten Bilddaten von dem visuellen Sensor detektiert werden.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein Konfigurationsschema eines Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [2] 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
- [3] 3 ist eine Seitenansicht der Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
- [4] 4 ist eine Draufsicht der Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
- [5] 5 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung des Roboters der vorliegenden Ausführungsform.
- [6] 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für durch die Steuerung des Roboters der vorliegenden Ausführungsform durchgeführte Verarbeitung zeigt.
- [7] 7 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Modifikation der Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
- [8] 8 ist eine Seitenansicht einer zweiten Modifikation der Messvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
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[Beschreibung der Ausführungsform]
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Nachfolgend wird ein Roboter 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform einen Arm 10 und eine den Arm 10 steuernde Steuerung 20 auf. Darüber hinaus weist dieser Roboter 1 ein Punktschweißwerkzeug 30 auf, das an einem Handgelenkflansch 12, der ein Spitzenteil des Arms 10 ist, befestigt ist und Punktschweißen durch Verwendung des Werkzeugs 30 durchführt.
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Der Arm 10 des Roboters 1 weist mehrere Armglieder und mehrere Gelenke auf. Darüber hinaus weist der Arm 10 mehrere Servomotoren 11 auf, die die mehreren Gelenke einzeln antreiben (siehe 5). Als die einzelnen Servomotoren 11 könnten verschiedene Arten von Servomotoren, wie zum Beispiel Drehmotoren und Linearmotoren, eingesetzt werden. Die einzelnen Servomotoren 11 weisen Betriebspositionsdetektionsvorrichtungen zum Detektieren von Betriebspositionen und Betriebsdrehzahlen davon auf, und ein Encoder ist ein Beispiel für die Betriebspositionsdetektionsvorrichtung. Detektionswerte von den Betriebspositionsdetektionsvorrichtungen werden an die Steuerung 20 gesendet.
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Wie in 5 gezeigt ist, beinhaltet die Steuerung 20: einen Prozessor 21, wie zum Beispiel eine CPU; eine Anzeigevorrichtung 22; eine Speichervorrichtung 23, die einen nichtflüchtigen Speicher, einen ROM, einen RAM usw. hat; eine Eingabevorrichtung 24, wie zum Beispiel eine Tastatur, ein Touchscreen oder ein Bedienfeld; und einen Sende-/Empfangsteil 25 zum Senden/Empfangen von Signalen. Die Eingabevorrichtung 24 und der Sende-/Empfangsteil 25 fungieren als Eingabeeinheiten. Die Steuerung 20 ist mit einem später beschriebenen visuellen Sensor 40 und den einzelnen Servomotoren 11 verbunden.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Steuerung 20 eine Robotersteuerung, die in dem Roboter 1 vorgesehen ist; die Steuerung 20 kann jedoch ein Computer sein, der außerhalb des Roboters 1 vorgesehen ist und die oben beschriebene Konfiguration hat.
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Die Speichervorrichtung 23 speichert ein Systemprogramm 23a, und das Systemprogramm 23a stellt Grundfunktionen der Steuerung 20 bereit. Die Speichervorrichtung 23 speichert auch ein Betriebsprogramm 23b. Das Betriebsprogramm 23b wird durch Bezugnahme auf ein Bezugskoordinatensystem des Roboters 1 geschaffen und dient dem sequenziellen Anordnen des an dem Spitzenteil des Arms 10 befestigten Werkzeugs 30 an mehreren vorgeschriebenen Schweißstellen in dem Bezugskoordinatensystem. Die Speichervorrichtung 23 speichert auch ein Positionsdetektionsprogramm 23c.
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Das Werkzeug 30 der vorliegenden Ausführungsform weist Folgendes auf: einen an dem Handgelenkflansch 12 angebrachten Körperteil 31; einen an dem Körperteil 31 angebrachten Werkzeugarm 32; eine an einem Basisteil des Körperteils 31 oder des Werkzeugarms 32 gestützte bewegliche Elektrodeneinheit 33; und eine an einem Spitzenteil des Werkzeugarms 32 gestützte stationäre Elektrodeneinheit 34. Eine Elektrode der beweglichen Elektrodeneinheit 33 kann zu der stationären Elektrodeneinheit 34 bewegt werden. Die stationäre Elektrodeneinheit 34 weist eine Elektrode auf, die der Elektrode der beweglichen Elektrodeneinheit 33 zugekehrt ist.
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Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform ist mit dem visuellen Sensor 40 versehen. Der visuelle Sensor 40 kann getrennt von dem Roboter 1 vorgesehen sein. Der visuelle Sensor 40 ist eine zweidimensionale Kamera, eine dreidimensionale Kamera oder dergleichen. Bei dieser Ausführungsform ist der visuelle Sensor 40 eine zweidimensionale Kamera.
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Der Roboter 1 weist eine Messvorrichtung 50 auf, und die Messvorrichtung 50 ist lösbar an dem Spitzenteil des Werkzeugs 30 befestigt, wie in 1 gezeigt ist. Der Spitzenteil des Werkzeugs 30 ist bei dieser Ausführungsform die stationäre Elektrodeneinheit 34, und die Messvorrichtung 50 ist an der stationären Elektrodeneinheit 34 befestigt.
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Bei dieser Ausführungsform wird eine Richtung, in der sich die stationäre Elektrodeneinheit 34 erstreckt, als die z-Richtung (vorgeschriebene Richtung) bezeichnet. Obgleich die z-Richtung eines Vorrichtungskoordinatensystems 202 auf eine Richtung, in der sich eine mittlere Achse CL des Handgelenkflansches 12 erstreckt, ausgerichtet oder im Wesentlichen ausgerichtet ist, gibt es darüber hinaus bei dieser Ausführungsform diesbezüglich keine Einschränkung.
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Wie in den 1-4 gezeigt ist, weist die Messvorrichtung 50 einen Greifteil 60, der die stationäre Elektrodeneinheit 34 ergreift, und einen Verlängerungsteil 70, der sich von dem Greifteil 60 in der z-Richtung des Vorrichtungskoordinatensystems 202 erstreckt, auf.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, weist der Greifteil 60 Folgendes auf: ein erstes Greifglied 61; und ein zweites Greifglied 62, das dem ersten Greifglied 61 in einer y-Richtung des Vorrichtungskoordinatensystems 202 zugekehrt ist. Die y-Richtung verläuft orthogonal zur z-Richtung. Eine Nut 61a ist auf einer Seite der Oberfläche des zweiten Greifglieds 62 in dem ersten Greifglied 61 ausgebildet, und die Nut 61a erstreckt sich in der z-Richtung. Darüber hinaus ist eine Nut 62a auf einer Seite der Oberfläche des ersten Greifglieds 61 in dem zweiten Greifglied 62 ausgebildet, und die Nut 62a erstreckt sich in der z-Richtung.
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Das zweite Greifglied 62 ist mittels mehrerer Schrauben 63 mit dem ersten Greifglied 61 gekoppelt, und infolge des Festziehens der mehreren Schrauben 63 in dem ersten Greifglied 61 bewegt sich das zweite Greifglied 62 zu dem ersten Greifglied 61. Mit anderen Worten wird infolge des Festziehens der mehreren Schrauben 63 in das erste Greifglied 61 nach dem Anordnen der stationären Elektrodeneinheit 34 zwischen dem ersten Greifglied 61 und dem zweiten Greifglied 62 die stationäre Elektrodeneinheit 34 durch das erste Greifglied 61 und das zweite Greifglied 62 ergriffen. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Außenumfangsfläche der stationären Elektrodeneinheit 34 in die Nuten 61a und 62a eingepasst. Dementsprechend wird die Richtung, in der sich die stationäre Elektrodeneinheit 34 erstreckt, auf die Richtung, in der sich die Nuten 61a und 62a erstrecken, ausgerichtet. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Rutschhemmung, wie zum Beispiel eine Rändelung, auf die Außenumfangsflächen von Kopfteilen der Schrauben 63 aufgebracht sein kann. In diesem Fall kann ein Bediener das Festziehen durch Halten der Köpfe der Schrauben 63 durchführen.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Verlängerungsteil 70 aus einem Plattenglied 71, das sich in der x-Richtung und der z-Richtung des Vorrichtungskoordinatensystems 202 erstreckt und mittels der Schrauben B an dem ersten Greifglied 61 angebracht ist, hergestellt. Mehrere Löcher 71a sind in dem Plattenglied 71 ausgebildet, und einige der Löcher 71a sind größer als andere Löcher. Die einzelnen Löcher 71a verlaufen durch das Plattenglied 71. Einige der großen Löcher 71a sind in der z-Richtung angeordnet, und die anderen großen Löcher 71a sind in der x-Richtung angeordnet. Eines der großen Löcher 71a dient als ein mittleres Loch CH, das in einer Mitte der Gruppe von Löchern 71a angeordnet ist. Die kleinen Löcher 71a sind auch in der z-Richtung und der x-Richtung angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die mehreren Löcher 71a in einem gleichmäßigen Abstand angeordnet, und die Steuerung 20 erkennt anhand des Designs oder durch die tatsächliche Positionsbeziehung der Löcher 71a die Positionsbeziehung.
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Bei dieser Ausführungsform wird die stationäre Elektrodeneinheit 34 in dem Zustand, in dem z-Richtungs-Positionen einer Spitzenfläche der stationären Elektrodeneinheit 34 und eine z-Richtungs-Endfläche des ersten Greifglieds 61 aufeinander ausgerichtet sind, durch das erste Greifglied 61 und das zweite Greifglied 62 ergriffen.
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Ein Antireflexionsglied 72, das heißt eine Platte oder dergleichen, auf die ein schwarzer Textilstoff aufgebracht oder stromloses Schwarzvernickeln angewandt ist, ist auf einer Seite einer Oberfläche eines ersten Greifglieds 61 in dem Plattenglied 71 befestigt, und Öffnungen der einzelnen Löcher 71a auf der Seite des ersten Greifglieds 61 sind mit dem Antireflexionsglied 72 verschlossen. Die Oberfläche, an der das Antireflexionsglied 72 in dem Plattenglied 71 nicht befestigt ist, dient als eine Messfläche 71b.
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Die Steuerung 20 führt zum Beispiel die folgende Verarbeitung basierend auf dem Positionsdetektionsprogramm 23c durch (6). Es sei darauf hingewiesen, dass der visuelle Sensor 40 an einer willkürlichen Stelle in dem Umgebungsbereich des Roboters 1 installiert ist und sich in einem Zustand befindet, in dem sich die Messvorrichtung 50 an der Spitze des Arms 10 in einem Sichtfeld des visuellen Sensors 40 befindet.
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Zunächst gibt der Bediener unter Verwendung der Eingabevorrichtung 24 oder dergleichen Daten ein, die die Positionsbeziehung zwischen einer mittleren Position der Öffnung des mittleren Lochs CH in der Messfläche 71b der Messvorrichtung 50 und der Spitze der stationären Elektrodeneinheit 34 angeben. Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist zum Beispiel in der Messvorrichtung 50 ein Abstand in der z-Richtung L2 von einer Oberfläche des ersten Greifglieds 61 in der z-Richtung zu der Mitte des mittleren Lochs CH bekannt. Darüber hinaus ist auch die Form der Nut 61a des ersten Greifglieds 61 bekannt, und der Durchmesser der stationären Elektrodeneinheit 34 mit einer zylindrischen Form ist auch bekannt. Dementsprechend ist auch ein Abstand L1 von einer mittleren Achse der stationären Elektrodeneinheit 34 zu der Messfläche 71b bekannt. Der Bediener gibt zum Beispiel die Abstände L1 und L2 durch Verwendung der Eingabevorrichtung 24 oder dergleichen ein.
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Der Bediener kann unter Verwendung der Eingabevorrichtung 24 oder dergleichen zum Berechnen der Positionsbeziehung zu verwendende Daten eingeben. Der Bediener gibt zum Beispiel CAD-Daten über die Messvorrichtung 50 und die stationäre Elektrodeneinheit 34 ein.
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Die Steuerung 20 speichert die in die Eingabevorrichtung 24 eingegebenen Positionsbeziehungsdaten in der Speichervorrichtung 23 (Schritt S1-1).
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In diesem Zustand bewirkt die Steuerung 20, dass der Spitzenteil des Arms 10 oder die Messvorrichtung 50 an mehreren vorgeschriebenen Stellen angeordnet wird, während die Position des Spitzenteils des Arms 10 oder die Messvorrichtung 50 durch Verwendung erfasster Bilddaten, die von dem visuellen Sensor 40 sequenziell zu ihr gesendet werden, erkannt wird, und bestimmt dadurch die Position und die Richtung des visuellen Sensors 40 in einem Bezugskoordinatensystem 201 (Schritt S1-2). Es sei darauf hingewiesen, dass ein bezüglich des Spitzenteils des Arms 10 eingestelltes Bezugskoordinatensystem statt des Bezugskoordinatensystems 201 eingesetzt werden kann.
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Bildverarbeitung wird angemessen auf die erfassten Bilddaten angewandt. In Schritt S1-2 werden die Position und die Richtung des visuellen Sensors 40 dem Bezugskoordinatensystem 201 zugeordnet.
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Schritt S1-2 wird mittels eines wohlbekannten Kalibrierungsprogramms oder dergleichen durchgeführt. Zum Beispiel bewirkt die Steuerung 20, dass ein Teil des Spitzenteils des Arms 10 in einer ersten Position angeordnet wird, in der der Teil dem visuellen Sensor 40 zugekehrt ist. Die Steuerung 20 erkennt die Position und die Ausrichtung dieses Teils in dem Bezugskoordinatensystem 201 durch Verwendung der zum Zeitpunkt des Versands des Roboters eingestellten Einstellungen. Die Steuerung 20 bewirkt, dass der Teil verschiedenartig um die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse gedreht wird, damit der Teil dem visuellen Sensor 40 genau zugekehrt ist, und detektiert die Form oder dergleichen des Teils.
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Darüber hinaus bewirkt die Steuerung 20, dass der Teil von der ersten Position zu einer zweiten Position bewegt wird, und detektiert zu diesem Zeitpunkt die Form, die Größe oder dergleichen der Messvorrichtung 50. Wenn der Abstand zwischen dem Teil und dem visuellen Sensor 40 in dem Zustand, in dem der Teil dem visuellen Sensor 40 genau zugekehrt ist, geändert wird, ändert sich die Größe des Teils in den erfassten Bilddaten. Wenn der Abstand so geändert wird, dass sich eine mittlere Position des Teils in dem Sichtwinkel des visuellen Sensors 40 nicht ändert, wird die Richtung der Sichtlinie des visuellen Sensors 40 identifiziert. Hier erkennt die Steuerung 20 das Ausmaß, die Richtung usw. von Bewegungen des Teils, die durch den Arm 10 bewirkt werden, basierend auf den Detektionswerten der Betriebspositionsdetektionsvorrichtungen der einzelnen Servomotoren. Mit solchen Bewegungen kann die Steuerung 20 die Position und die Richtung des visuellen Sensors 40 bestimmen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Steuerung 20 durch Verwendung der Messvorrichtung 50 statt des Teils des Spitzenteils des Arms 10 gleichermaßen auch die Position und die Richtung des visuellen Sensors 40 bestimmen kann. Bei Durchführung von Schritt S1-2 kann die Steuerung 20 auch Verzerrung in einer Linse des visuellen Sensors 40 durch Verwendung der mehreren kleinen Löcher 71a erkennen.
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Als Nächstes platziert die Steuerung 20 den Verlängerungsteil 70 der Messvorrichtung 50 in den Sichtwinkel des visuellen Sensors 40 (Schritt S1-3). Zum Beispiel wird das mittlere Loch CH des Verlängerungsteils 70 in der Mitte des Sichtwinkels des visuellen Sensors 40 angeordnet, und der gesamte Verlängerungsteil 70 wird in dem Sichtwinkel des visuellen Sensors 40 angeordnet.
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In diesem Zustand ändert die Steuerung 20 verschiedenartig die Ausrichtung des Verlängerungsteils 70, während durch Verwendung der erfassten Bilddaten sequenziell die Form des Verlängerungsteils 70, die Form des mittleren Lochs CH, die Abstände der Löcher 71a usw. detektiert werden, und somit bewirkt die Steuerung 20, dass der Verlängerungsteil 70 dem visuellen Sensor 40 zugekehrt ist (Schritt S1-4).
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In diesem Zustand detektiert die Steuerung 20 durch Verwendung der erfassten Bilddaten die mittlere Position des mittleren Lochs CH des Verlängerungsteils 70 in dem Bezugskoordinatensystem 201 (Schritt S1-5). Darüber hinaus detektiert die Steuerung 20 durch Verwendung der erfassten Bilddaten eine Richtung der Ausrichtung der Löcher 71a, die in der z-Richtung angeordnet sind, in dem Bezugskoordinatensystem 201 und detektiert eine Richtung der Ausrichtung der Löcher 71a, die in der x-Richtung angeordnet sind, in dem Bezugskoordinatensystem 201 (Schritt S1-6). Dadurch kann die Steuerung 20 die jeweiligen Richtungen des Vorrichtungskoordinatensystems 202 in dem Bezugskoordinatensystem 201 erkennen. Darüber hinaus verläuft die Richtung, in der sich die Nut 61a des ersten Greifglieds 61 der Messvorrichtung 50 erstreckt, in der z-Richtung des Vorrichtungskoordinatensystems 202, und die Außenumfangsfläche der stationären Elektrodeneinheit 34 passt in die Nut 61a. Dementsprechend erkennt die Steuerung 20 in Schritt S1-6 auch die Erstreckungsrichtung der stationären Elektrodeneinheit 34 in dem Bezugskoordinatensystem 201.
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Als Nächstes berechnet die Steuerung 20 Positionskoordinaten der Spitze der stationären Elektrodeneinheit 34 in dem Bezugskoordinatensystem 201 basierend auf den in Schritt S1-1 gespeicherten Positionsbeziehungsdaten und dem in Schritt S1-5 detektierten Detektionsergebnis der mittleren Position des mittleren Lochs CH in dem Bezugskoordinatensystem 201 (Schritt S1-7). Die Steuerung 20 erkennt in dem Bezugskoordinatensystem 201 die Richtung sowohl des Abstands L1 als auch des Abstands L2 in dem Vorrichtungskoordinatensystem 202. Dementsprechend kann die Steuerung 20 die Koordinaten der mittleren Position des mittleren Lochs CH auf eine Art und Weise bewegen, die dem Abstand L1 und dem Abstand L2 entspricht, und kann die Positionskoordinaten der Spitze der stationären Elektrodeneinheit 34 in dem Bezugskoordinatensystem 201 berechnen. Die Koordinatenposition kann durch Verwendung der CAD-Daten um die Messvorrichtung 50 und die stationäre Elektrodeneinheit 34 berechnet werden.
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Wie oben beschrieben wurde, wird das Positionsmesssystem des Spitzenteils des Werkzeugs durch Einsetzen des visuellen Sensors 40, der Steuerung 20 und der Messvorrichtung 50 konfiguriert.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Messvorrichtung 50 lösbar an dem Spitzenteil des Werkzeugs 30 befestigt, und die Steuerung 20 speichert die Daten, die die Positionsbeziehung zwischen der Spitze des Werkzeugs 30 und der Messvorrichtung 50 angeben, oder die Daten, die zur Berechnung der Positionsbeziehung zu verwenden sind. Darüber hinaus werden die Position der Messvorrichtung 50 durch Verwendung der erfassten Bilddaten von dem visuellen Sensor 40, der dem Bezugskoordinatensystem 201 des Arms 10 des Roboters 1 zugeordnet ist, und die Positionskoordinaten der Spitze des Werkzeugs 30 in dem Bezugskoordinatensystem 201 basierend auf der detektierten Position und der Positionsbeziehung berechnet.
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Dementsprechend werden die Positionskoordinaten der Spitze des Werkzeugs 30 in dem Bezugskoordinatensystem 201 infolgedessen, dass der Bediener einfach die Messvorrichtung 50 an dem Spitzenteil des Werkzeugs 30 befestigt, genau berechnet. Diese Konfiguration ist dahingehend vorteilhaft, sowohl Arbeitserleichterung als auch erhöhte Präzision von durch den Roboter 1 durchgeführten Arbeiten zu erzielen.
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Darüber hinaus erstreckt sich bei dieser Ausführungsform die stationäre Elektrodeneinheit 34, die der Spitzenteil des Werkzeugs 30 ist, in der vorgeschriebenen Richtung, und die Nut 61a, in der die Außenumfangsfläche der stationären Elektrodeneinheit 34 passt, ist in der Messvorrichtung 50 ausgebildet. Dementsprechend kann die Steuerung 20 die vorgeschriebene Richtung, in der sich die stationäre Elektrodeneinheit 34 erstreckt, durch Detektieren der Ausrichtung der Messvorrichtung 50 genau erkennen.
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Darüber hinaus verlaufen bei dieser Ausführungsform die Löcher 71a durch das Plattenglied 71, das der Verlängerungsteil 70 ist, und Öffnungen der Löcher 71a, die nicht durch den visuellen Sensor 40 gemessen werden, sind durch das Antireflexionsglied 72 verschlossen. Dementsprechend ist das Ausmaß von unerwünschtem Licht, das von den Innenseiten der Löcher 71a kommt, bei Beobachtung der Löcher 71a des Verlängerungsteils 70 mittels des visuellen Sensors 40 reduziert. Dies ist zur genauen Detektion der einzelnen Löcher 71a vorteilhaft.
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Darüber hinaus erstreckt sich bei dieser Ausführungsform der Verlängerungsteil 70 in der Richtung, in der sich der Spitzenteil des Werkzeugs 30 erstreckt. Dementsprechend ist es möglich, die Position der Spitze des Werkzeugs 30 unabhängig von der Form der Spitze des Werkzeugs 30 genau zu bestimmen. Bei dem Punktschweißwerkzeug 30 wie bei dieser Ausführungsform ist darüber hinaus die stationäre Elektrodeneinheit 34, die der Spitzenteil des Werkzeugs 30 ist, der beweglichen Elektrodeneinheit 33 zugekehrt. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der Verlängerungsteil 70 in der Richtung, in der sich die stationäre Elektrodeneinheit 34 erstreckt, so dass er parallel zu der stationären Elektrodeneinheit 34 ist. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine ausreichend große Fläche in dem Verlängerungsteil 70 zu gewährleisten, und dementsprechend ist es möglich, die Position der Spitze des Punktschweißwerkzeugs 30 genau zu bestimmen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass es bei dieser Ausführungsform auch möglich ist, statt der einzelnen Löcher 71a Markierungen mit Kreisformen oder anderen Formen vorzusehen. Darüber hinaus ist es auch möglich, statt der mehreren kreisförmigen Löcher 71a Löcher mit anderen Formen vorzusehen. Darüber hinaus ist es auch möglich, in Schritt S1-5 die Position eines Merkmalspunkts des Verlängerungsteils 70 oder des Greifteils 60 ohne Bereitstellung der einzelnen Löcher 71a zu detektieren. In diesem Fall werden in Schritt S1-1 die Abstände L1 und L2 bezüglich des Merkmalspunkts in die Eingabevorrichtung 24 oder dergleichen eingegeben. Wie in 7 gezeigt ist, ist es auch möglich, Markierungen 61b, die den Löchern 71a in dem ersten Greifglied 61 in dem Greifteil 60 entsprechen, vorzusehen, ohne das Verlängerungsteil 70 vorzusehen.
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Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform die Messvorrichtung 50 an dem Spitzenteil des Punktschweißwerkzeugs 30 befestigt; die Messvorrichtung 50 kann jedoch alternativ an dem Spitzenteil eines Lichtbogenschweißwerkzeugs befestigt sein.
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Wie in 8 gezeigt ist, kann darüber hinaus, beispielsweise beim Befestigen der Messvorrichtung 50 an einem Spitzenteil eines Werkzeugs T, das ein Lichtbogenschweißwerkzeug, ein Werkzeug zum Einschlagen eines Stifts oder dergleichen in ein Glied, ein Schneidwerkzeug oder dergleichen ist, das Plattenglied 71 eine Platte sein, die sich in einer orthogonal zu der z-Richtung des Vorrichtungskoordinatensystems 202 verlaufenden Richtung erstreckt. Auch in diesem Fall ist das Plattenglied 71 an dem ersten Greifglied 61 angebracht. Durch Anordnen des Spitzenteils des Werkzeugs T zwischen dem ersten Greifglied 61 und dem zweiten Greifglied 62 und Festziehen der Schrauben 63 in dem Zustand, in dem die Spitze des Werkzeugs T mit dem Plattenglied 71 in Kontakt ist, wird die Messvorrichtung 50 an dem Spitzenteil des Werkzeugs T befestigt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Position der Spitze des Werkzeugs T und die Position der z-Richtungs-Endfläche des ersten Greifglieds 61 in der z-Richtung eingestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Roboter
- 10
- Arm
- 11
- Servomotor
- 20
- Steuerung
- 23
- Speichervorrichtung
- 23c
- Positionsdetektionsprogramm
- 30
- Werkzeug
- 34
- stationäre Elektrodeneinheit
- 40
- visueller Sensor
- 50
- Messvorrichtung
- 60
- Greifteil
- 61
- erstes Greifglied
- 61a
- Nut
- 62
- zweites Greifglied
- 62a
- Nut
- 63
- Schraube
- 70
- Verlängerungsteil
- 71
- Plattenglied
- 71a
- Loch
- 71b
- Messfläche
- 201
- Bezugskoordinatensystem
- 202
- Vorrichtungskoordinatensystem
- CH
- mittleres Loch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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