JP2013006244A - Method and control device for alignment of robot cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プログラムに従ってツールを交換するツールチェンジ機構を備え、作業内容に応じてツールを変更して加工作業等を行うロボットの、生産開始前の位置補正に関する。 The present invention relates to a position correction before starting production of a robot that includes a tool change mechanism for exchanging a tool according to a program and performs a machining operation or the like by changing the tool according to the work content.
近年、車両等の生産ラインへのロボットの導入が進んでおり、特に、ツールチェンジ機構によって複数のツール等を適宜交換して、ネジ締め、溶接、グリス塗布等の複数の作業を1台で行うことができるロボットの導入が進んでいる。このようなロボットを、ワークを固定する治具(ロケータ)と、使用する複数のツール等を保持するツールスタンドと共にロボットセルとしてユニット化し、1つの生産ラインに複数のロボットセルを用いて作業を行うことも行われている。 In recent years, robots have been introduced into production lines such as vehicles, and in particular, a plurality of tools such as screw tightening, welding, and grease application are performed by a single unit by appropriately replacing a plurality of tools by a tool change mechanism. The introduction of robots that can do this is progressing. Such a robot is unitized as a robot cell together with a jig (locator) for fixing a workpiece and a tool stand for holding a plurality of tools to be used, and the work is performed using a plurality of robot cells on one production line. Things are also done.
ロボットセルを用いる場合には、予めロボットとツールスタンドに保持されたツールとの相対関係及びロボットとワークとの相対関係について学習する、いわゆる位置合わせが必要であり、一般的に、ティーチングと呼ばれる作業が行われる。このティーチングは、1つの生産ラインで複数のロボットセルを使用する場合には、ロボットセル毎に行う必要がある。ツールが待機保持されている位置やワークの加工部位が、ロボットセルの作業内容によってそれぞれ異なり、さらに、ロボットセル毎の固体差によるズレもあるからである。 When using a robot cell, it is necessary to learn the relative relationship between the robot and the tool previously held on the tool stand and the relative relationship between the robot and the workpiece, so-called alignment is required. Is done. This teaching needs to be performed for each robot cell when a plurality of robot cells are used in one production line. This is because the position where the tool is held on standby and the processing part of the workpiece differ depending on the work contents of the robot cell, and there are also deviations due to individual differences for each robot cell.
また、これらのティーチングは、ロボットセルを生産ラインに設置した状態で行う必要がある。設置場所の状態、例えば床面の平滑度次第で、ロボットとツールスタンドとの相対関係、及びロボットとロケータとの相対関係が変化する可能性があるからである。 These teachings need to be performed with the robot cell installed on the production line. This is because the relative relationship between the robot and the tool stand and the relative relationship between the robot and the locator may change depending on the state of the installation location, for example, the smoothness of the floor surface.
このように、ロボットセル毎にティーチングを行う必要があるため、生産ラインを稼働させるまでには相当の時間を要していた。 Thus, since it is necessary to perform teaching for each robot cell, it takes a considerable amount of time to operate the production line.
ところで、生産ラインにおいては、生産量の増減調整や製品のモデルチェンジに柔軟に対応できることが望ましい。例えば、生産量を減少させる場合には、ワークの搬送速度や搬送タイミングを遅くすれば足りるが、これでは設備稼働率が低下してしまう。そこで、ロボットセルの作業内容を変更し、例えば、それまで5台のロボットセルで分担していた作業を3台で分担するように変更することが行われる。これによれば、余剰の2台を増産体制の別ラインに移動したり、休止中にメンテナンスしたりすることができる。 By the way, in the production line, it is desirable to be able to flexibly cope with the increase / decrease adjustment of the production volume and the model change of the product. For example, in order to reduce the production amount, it is sufficient to slow down the workpiece conveyance speed and conveyance timing, but this reduces the facility operation rate. Therefore, the work contents of the robot cell are changed, for example, the work that has been shared by the five robot cells so far is changed to be shared by the three. According to this, it is possible to move the surplus two units to another line of the production increase system or to perform maintenance during the suspension.
しかし、作業内容を変更する場合には、新たに使用することになったツールの位置について、ティーチングが必要となる。また、ロボットセルを他のラインに移動させる場合にも、移動先のラインでティーチングを行う必要がある。そして、上述したようにティーチングには相当の時間を要するので、工数増加によるコスト増加だけでなく、作業内容を変更して生産を開始するまでのライン休止期間が長くなる。 However, when the work content is changed, teaching is necessary for the position of the tool to be newly used. Also, when moving the robot cell to another line, it is necessary to perform teaching on the destination line. As described above, since teaching takes a considerable amount of time, not only the cost increases due to an increase in the number of man-hours, but also the line suspension period until the production is started after changing the work content is lengthened.
そこで、ティーチングに要する時間を短縮するための構成として、ロボットのアームにカメラを搭載し、画像処理によってロボットの所定位置に対するズレを検出し、検出結果に基づいてこのズレを補正するプログラムが組み込まれた構成が特許文献1に開示されている。 Therefore, as a configuration for shortening the time required for teaching, a program is installed in which a camera is mounted on the arm of the robot, a deviation from a predetermined position of the robot is detected by image processing, and the deviation is corrected based on the detection result. Such a configuration is disclosed in Patent Document 1.
しかしながら、画像処理によって位置のズレを検出する場合には、位置調整の要求精度が高いほどカメラの解像度も高くする必要があり、コスト増加を招くことになる。また、特許文献1では1つのカメラしか搭載していないが、3次元での位置のズレを検出するためには複数台のカメラが必要となるので、さらなるコスト増加を招く。 However, when detecting a positional shift by image processing, it is necessary to increase the resolution of the camera as the required accuracy of position adjustment increases, resulting in an increase in cost. Further, although only one camera is mounted in Patent Document 1, a plurality of cameras are required to detect a three-dimensional position shift, which further increases the cost.
さらに、複数のカメラを搭載することで重量が増加するので、ロボットを駆動するアクチュエータの大型化や、アームの耐荷重性能の確保も、コスト増加の要因となる。 Furthermore, since the weight increases by mounting a plurality of cameras, an increase in the size of an actuator that drives the robot and securing of the load-bearing performance of the arm also cause an increase in cost.
これらのコスト増加を回避するためには、全てのティーチングを廃止することができないので、ロボットセルの作業内容を変更する場合には、生産再開までに相当の時間を要することになる。 In order to avoid these cost increases, all teaching cannot be abolished. Therefore, when the work contents of the robot cell are changed, it takes a considerable time to resume production.
そこで、本発明では、生産計画の変更等に伴ってロボットセルの作業内容を変更する場合に、コストの増大を招くことなく、速やかに生産を再開することが可能な、ロボットとツールスタンド等との位置合わせ方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, when changing the work contents of the robot cell in accordance with a change in the production plan, etc., a robot and a tool stand that can resume production promptly without causing an increase in cost, It is an object of the present invention to provide an alignment method.
本発明は、ロボットと、ロボットの手首に選択的に着脱される作業ツールと、待機中の作業ツールを保持するツールスタンドとを含むロボットセルの位置合わせ方法である。そして、予め設定した指令値に基づいて作業ツールを交換するツールチェンジ動作を実行する工程と、ツールチェンジ動作中にロボットと作業ツールとが干渉して発生する荷重の大きさ及び向きに基づいて、荷重が低下する方向へ指令値を補正する工程とからなる。 The present invention is a method for aligning a robot cell, which includes a robot, a work tool that is selectively attached to and detached from the wrist of the robot, and a tool stand that holds a work tool that is on standby. Then, based on the step of performing a tool change operation for exchanging the work tool based on a preset command value, and the magnitude and direction of the load generated by the interference between the robot and the work tool during the tool change operation, And a step of correcting the command value in the direction in which the load decreases.
本発明によれば、ロボットと作業ツールとの干渉により発生した荷重を低下させるように、ロボットに対する指令値を補正するので、従来のティーチングよりも短時間で、かつ画像処理のようにコスト増大を招くことなく、生産を再開することができる。 According to the present invention, since the command value for the robot is corrected so as to reduce the load generated by the interference between the robot and the work tool, the cost can be increased in a shorter time than conventional teaching and as in image processing. Production can be resumed without incurring.
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図2は、本実施形態を適用するロボットセルを示しており、図1は正面図、図2は平面図である。 1 and 2 show a robot cell to which the present embodiment is applied. FIG. 1 is a front view and FIG. 2 is a plan view.
ロボットセル1は、ワークに部品を組み付けるための各作業ツールT及びハンドHを保持したツールスタンド3と、作業ツールT及びハンドHのいずれかを手首先端に着脱して組立作業を実行するロボット4とを備える。
The robot cell 1 includes a
ロボットセル1には、搬送用のコンベア2により、ワーク及びワークに組み付ける部品が前行程から搬送される。コンベア2は、ワークを積載固定するロケータ2Aと、ワークに組み付ける部品を積載するキットパレット2Bとを備える。コンベア2は、ロボットセル1に対して所定位置で停止され、キットパレット2B上の部品が順次ワークに組み付けられた後に、これらを次工程に搬送する。
The robot cell 1 is transported from the previous stroke by the conveyor 2 for transporting the workpiece and the parts to be assembled to the workpiece. The conveyor 2 includes a
ツールスタンド3は、コンベア2を跨って搬送方向上流側に配置された上流側ツールスタンド3Aと、搬送方向下流側に配置された下流側ツールスタンド3Bと、を備える。以下の説明では、個別のツールスタンドを示す場合にはその符号を3A、3Bとし、両者を総称する場合には符号を単に3とする。
The
そして、上流側ツールスタンド3Aのコンベア2を跨ぐ後方側(図2中の上方側)には、ツールT2、T3、及びハンドH3が脱着可能に装備されている。また、上流側ツールスタンド3Aの同じくコンベア2を跨ぐ前方側(図2中の下方側)には、ハンドH2が脱着可能に装備されている。また、下流側ツールスタンド3Bには、ツールT1、ハンドH1、及びツールT4が脱着可能に装備されている。ツールT1−T4としては、例えばネジ締めツール、グリス塗布ツール、はんだ付けツール等があり、ハンドH1−H3としては、基板組み付け用ハンド、パワーモジュール組み付け用ハンド等がある。
Tools T2, T3, and a hand H3 are detachably mounted on the rear side (upper side in FIG. 2) across the conveyor 2 of the upstream tool stand 3A. Further, a hand H2 is detachably mounted on the front side (lower side in FIG. 2) across the conveyor 2 of the
以下の説明では、個別のツールを示す場合には符号をT1−T4とし、ツール全般を示す場合には符号を単にTとする。また、ハンドについても同様に、符号H1−H3とHを使い分ける。 In the following description, the symbol is T1-T4 when indicating an individual tool, and the symbol is simply T when indicating an overall tool. Similarly, for the hand, the codes H1-H3 and H are properly used.
図3はロボット4のアーム4aを、図4はハンドHの一例としてのシート組み付けハンドを、図5はツールTの一例としてのグリス塗布ツールを示している。 3 shows an arm 4a of the robot 4, FIG. 4 shows a sheet assembling hand as an example of the hand H, and FIG. 5 shows a grease application tool as an example of the tool T.
ロボット4は、制御装置5に格納されたプログラムに従ってツールT又はハンドHを作業内容に応じたものに変更するツールチェンジ機構を備えており、アーム4aの先端には、本体側アダプタ20を装備している。そして、ハンドH側及びツールT側には、本体側アダプタ20に脱着可能な、ハンドアダプタ21及びツール側アダプタ22がそれぞれ装備されている。
The robot 4 includes a tool change mechanism that changes the tool T or the hand H according to the work content in accordance with a program stored in the control device 5, and a main
図4に示すように、ハンドH側には、先端のプレート25に固定して板状のシートを吸着把持する複数の吸着ノズル23Aが配置されている。また、図5に示すように、ツールT側にも、ハンドH側アダプタ21に設けたのと同様のプレート25を装備し、プレート25を挟んで先端側に作業用のツールTを固定して装備している。
As shown in FIG. 4, a plurality of suction nozzles 23 </ b> A that are fixed to the
なお、プレート25は、例えば四角形をした板材であり、この部分がツールスタンド3に設けた受け駒に係合することで、待機中のツールT及びハンドHはツールスタンド3に保持される。
Note that the
本体側アダプタ20は先端にテーパ部20Aを備え、ハンド側アダプタ21及びツール側アダプタ22の、ロボット4の本体側アダプタ20への脱着部(図4、図5の左端側の面)には、本体側アダプタ20が収まる凹部21A、22Aがそれぞれ設けてある。
The main
ロボット4とツールTまたはハンドHとの位置に設計値からのズレがあっても、ツールチェンジ動作時にテーパ部20Aが凹部21A、22Aの周縁部に当たる範囲のズレであれば、そのまま押し込むことでツールチェンジをすることができる。テーパ部20Aは、±1mm程度のズレがあってもツールチェンジできるよう設計する。
Even if there is a deviation from the design value in the position of the robot 4 and the tool T or hand H, if the taper portion 20A is displaced within the range where it hits the peripheral edge of the
また、ロボット4は、アーム4aにX、Y、Zの3軸方向からの入力を検知し得る力覚センサ30を備える。力覚センサ30の検出値、つまり入力方向及び入力荷重は、ロボット4に内蔵されているコントロールユニットに読み込まれ、後述する位置合わせに用いられる。 In addition, the robot 4 includes a force sensor 30 that can detect inputs from the three axes of X, Y, and Z on the arm 4a. The detection values of the force sensor 30, that is, the input direction and the input load are read into a control unit built in the robot 4 and used for alignment described later.
図6は、ロボット4がツールTを把持した状態を示している。ここでは、ツールTの一例として、グリス塗布ツールを示している。図6に示すように、ロボット4がツールTを把持した状態では、本体側アダプタ20がツール側アダプタ22に設けた凹部21Aに収まっている。
FIG. 6 shows a state where the robot 4 holds the tool T. Here, a grease application tool is shown as an example of the tool T. As shown in FIG. 6, in a state where the robot 4 grips the tool T, the main
図7A、図7Bは、ロケータ2Aの一例を示しており、図7Aは平面図、図7Bは正面図である。ロケータ2Aは、コンベア2にボルト等で固定された台座71と、そこから鉛直上向きに伸びる支柱72と、支柱72の上端に水平かつコンベア2の進行方向(以下、搬送方向という)に直交する向きで固定されたプレート部材73と、プレート部材73の両端から搬送方向に伸びる支持部材74、75を含んで構成される。
7A and 7B show an example of the
支持部材74は、搬送方向後端付近に第1位置出しピン76を備える。支持部材75は、搬送方向前端付近に第1位置出しピン76を、第1位置出しピン76より搬送方向後方に2本の第2位置出しピン77を備える。第1位置出しピン76は、例えば図8Aに示すような、支持部材74、75から突出する胴部が段付き形状の円柱ピンである。また、第2位置出しピン77は、例えば図8Bに示すような、支持部材75から突出する胴部が円柱のピンである。これら第1位置出しピン76、第2位置出しピン77は、製品を車載する際に車両側の位置決めピンが収まったり寸法測定の基準となるサービスホールに嵌ることで、ロケータ2Aにワークを固定するためのものである。したがって、図7A、図7Bに示した位置、図8A、図8Bに示した形状、に限られるものではなく、製造する製品によって異なる配置、形状になる。
The
上述したロボットセル1は、1台で製品完成までのすべての工程を実行することも可能であるが、実際の生産ラインでは、ロボットセル1を複数台直列に配置し、部品の取り付け、ネジ締め、溶接、グリス塗布等の作業を分担して実行する。したがって、ツールスタンド3には、そのロボットセル1で行う作業用のツールTだけが配備される。そして、生産開始前には、使用するツールTとロボット4との位置合わせを行う。
The robot cell 1 described above can execute all the processes up to the completion of the product with one unit. However, in an actual production line, a plurality of robot cells 1 are arranged in series, parts are attached, and screws are tightened. , Share and execute work such as welding and grease application. Accordingly, only the tool T for work performed in the robot cell 1 is provided on the
ところで、例えば#1−#5の5台のロボットセル1が配置された生産ラインにおいて、生産計画の変更により減産する場合には、次のパターンをとり得る。第1は、5台のロボットセル1をそのまま使用し、搬送の速度やタイミングを変更するパターンである。第2は、作業を実行するロボットセル1を例えば5台から#1−#3の3台に減らし、残りの#4、#5の2台を休止させるパターンである。 By the way, in the production line in which five robot cells 1 of # 1 to # 5 are arranged, for example, when the production is reduced by changing the production plan, the following pattern can be taken. The first is a pattern in which five robot cells 1 are used as they are, and the transfer speed and timing are changed. The second pattern is a pattern in which the number of robot cells 1 that perform work is reduced from, for example, three to # 1 to # 3, and the remaining two # 4 and # 5 are suspended.
第1のパターンでは、搬送の速度やタイミングを変更するだけで対応できるので、生産計画の変更に容易に対応することができるが、設備の稼働効率は低下することになる。 In the first pattern, it is possible to cope with the change of the production plan because it can be dealt with only by changing the conveyance speed and timing, but the operation efficiency of the facility is lowered.
一方、第2のパターンでは、休止させた2台のロボットセルを、例えば他の増産計画のラインに移設したり、メンテナンスを行ったりする等、休止期間を有効に利用することができる。 On the other hand, in the second pattern, it is possible to effectively use the suspension period, for example, by transferring the two robot cells that have been suspended to another production line or performing maintenance.
しかし、それまで5台で分担していた作業を3台で分担する場合には、休止する2台が分担していた作業を3台のいずれかに振り分けることになり、#4、#5で使用していたツールT等を#1−#3のいずれかへ移動することになる。この場合、新たに移動してきたツールT等について、ロボット4との位置合わせを行う必要がある。この位置合わせは、仮にツールスタンド3内での位置がそれまで使用していたロボットセル1におけるツールスタンド3内での位置と同じであっても、必要となる。例えば、#4にはツールT3が配備されているが、#1ではツールT3を使用しないので図2のツールT3の位置が空いている状況で、#4で使用していたツールT3を、#1のツールT3の位置へ移設する場合でも必要となる。ロボット4とツールスタンド3の位置関係は、設計値が同じであっても公差範囲で個体差が生じるからである。
However, if the work that was previously shared by 5 units is shared by 3 units, the work that was shared by the 2 units that have been suspended will be assigned to one of the 3 units. The used tool T or the like is moved to any of # 1 to # 3. In this case, it is necessary to align the tool T or the like that has newly moved with the robot 4. This alignment is necessary even if the position in the
また、他の生産ラインへ移設する場合には、上記のツールTとロボット4との位置合わせの他に、ロボット4とロケータ2Aとの位置合わせも必要となる。ロボットセル1を設置する場所が変われば平滑度や傾斜等の条件が変わり、その結果ロボット4とロケータ2Aの位置関係も変化するからである。
When moving to another production line, in addition to the alignment between the tool T and the robot 4, the alignment between the robot 4 and the
上記のような位置合わせのために、一般的にはティーチングとよばれる作業が行われる。例えば、まずロボット4がツールTを掴む位置の座標をロボットセル1の設計値に基づいて設定してロボット4を作動させ、実際にロボット4がツールTを掴む動作を行った位置とツールTの位置とのズレを求める。そして、このズレを無くすように座標を設定し直して、再びロボット4を作動させる。この作業を、ズレがなくなるまで繰り返す。 For the alignment as described above, an operation called teaching is generally performed. For example, first, the coordinates of the position where the robot 4 grips the tool T are set based on the design value of the robot cell 1 and the robot 4 is operated. The position where the robot 4 actually grips the tool T and the position of the tool T Find the deviation from the position. Then, the coordinates are reset so as to eliminate this deviation, and the robot 4 is operated again. This process is repeated until there is no deviation.
このようなティーチングは、ロボットセル1毎に、そのロボットセル1で使用するすべてのツールT、ハンドHについて実行する。したがって、ティーチングには相当の時間を要することとなり、生産計画の変更のたびに実行していると、かえって生産効率が低下してしまう。 Such teaching is executed for every robot cell 1 for all tools T and hands H used in the robot cell 1. Therefore, teaching takes a considerable amount of time, and if it is executed every time the production plan is changed, the production efficiency is lowered.
そこで、本実施形態では、上記のようなティーチングは実行せずに、以下に説明する方法によって位置合わせを行う。 Therefore, in the present embodiment, alignment is performed by the method described below without performing the above teaching.
なお、各ロボットセル1の制御装置5には、当該生産ラインで実行する全ての作業についてのプログラムが格納されている。したがって、ロボット4の作業内容を変更する場合でも、プログラムについては選択するプログラムを変更するだけで対応可能である。 Note that the control device 5 of each robot cell 1 stores a program for all the operations to be executed on the production line. Therefore, even when the work content of the robot 4 is changed, the program can be handled only by changing the selected program.
まず、ロボット4とツールTまたはハンドHとの位置合わせについて説明する。 First, alignment between the robot 4 and the tool T or hand H will be described.
図9は、制御装置5が実行する、ロボット4とツールTまたはハンドHとの位置合わせのルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、原則としては生産を再開する前に実行するものであるが、生産再開後の最初のツールチェンジ時に実行してもよい。 FIG. 9 is a flowchart showing a routine for alignment between the robot 4 and the tool T or hand H, which is executed by the control device 5. This routine is executed before resuming production in principle, but may be executed at the first tool change after resuming production.
制御装置5は、ツールTまたはハンドHを掴む位置(掴み位置)の座標を設計値に基づいて設定し、ツールチェンジの動作を実行する。このとき、設計値と実際の位置にズレがあれば、ロボット4はツールTまたはハンドHを掴むことはできず、力覚センサ30への入力値が、ズレの無い場合に比べて大きくなる。そこで、制御装置5は、力覚センサ30の検出値が小さくなるように、ロボット4の掴み位置の補正を行う。以下、フローチャートのステップにしたがって説明する。 The control device 5 sets the coordinates of the position where the tool T or the hand H is gripped (gripping position) based on the design value, and executes the tool change operation. At this time, if there is a deviation between the design value and the actual position, the robot 4 cannot grasp the tool T or the hand H, and the input value to the force sensor 30 becomes larger than when there is no deviation. Therefore, the control device 5 corrects the grip position of the robot 4 so that the detection value of the force sensor 30 becomes small. Hereinafter, it demonstrates according to the step of a flowchart.
ステップS10で、制御装置5はロボット4の動作速度を低下させる。具体的には、ツールチェンジ後にロボット4がツールT等をワークの作業部位へ移動する際の速度より低くする。これは、後述するステップによる動作において、ロボット4とツールTまたはハンドHが衝突した場合の衝撃を和らげるためである。 In step S <b> 10, the control device 5 decreases the operation speed of the robot 4. Specifically, after the tool change, the speed of the robot 4 is made lower than the speed when the tool T moves to the work part of the workpiece. This is to reduce the impact when the robot 4 collides with the tool T or the hand H in an operation in steps described later.
ステップS20で、制御装置5はツールチェンジ動作を開始する。このとき、掴み位置として、設計値に基づいて算出した座標を設定しておく。 In step S20, the control device 5 starts a tool change operation. At this time, coordinates calculated based on the design value are set as the gripping positions.
ステップS30で、制御装置5は力覚センサ30の検出値に基づいて、位置ズレがあるか否かを判定する。位置ズレの有無は力覚センサ30への入力荷重の大きさにより判断できる。図10は、X軸方向についての、力覚センサ30への入力荷重と位置ズレとの関係を示す図である。図中の「狙い値」とは、位置ズレが無い状態でツールチェンジをしたときの力覚センサ30への入力荷重である。つまり、位置ズレが無い状態でツールチェンジ動作を行った場合に、本体側アダプタ20とツールTまたはハンドHが当接したときに発生する荷重である。
In step S <b> 30, the control device 5 determines whether there is a positional shift based on the detection value of the force sensor 30. The presence / absence of positional deviation can be determined by the magnitude of the input load to the force sensor 30. FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between an input load to the force sensor 30 and a positional shift in the X-axis direction. The “target value” in the figure is an input load to the force sensor 30 when a tool change is performed with no positional deviation. That is, the load is generated when the main
図10に示すように、力覚センサ30への入力荷重は、位置ズレが無い場合には狙い値になり、位置ズレ量が大きくなるほど入力荷重は狙い値から離れて大きくなる。なお、上述したテーパ部20Aの作用によりツールチェンジできる程度のズレであれば、入力荷重はほぼ狙い値になる。この特性は、Y軸、Z軸についても図10と同様である。 As shown in FIG. 10, the input load to the force sensor 30 becomes a target value when there is no positional deviation, and the input load increases away from the target value as the positional deviation amount increases. If the displacement is such that the tool can be changed by the action of the tapered portion 20A described above, the input load becomes substantially the target value. This characteristic is the same as that of FIG. 10 for the Y axis and the Z axis.
したがって、ステップS30において、制御装置5は、掴み位置として設定した座標にロボット4が到達する前に、入力荷重が予め設定した値を超えたら位置ズレが有ると判定する。一方、入力荷重が予め設定した値より大きくなることなく掴み位置に到達したら位置ズレは無いと判定する。予め設定した値としては、例えばテーパ部20の作用によりツールチェンジが可能な範囲を超えたときの入力荷重を設定する。
Therefore, in step S30, the control device 5 determines that there is a positional deviation if the input load exceeds a preset value before the robot 4 reaches the coordinates set as the gripping position. On the other hand, if the input load reaches the gripping position without becoming larger than a preset value, it is determined that there is no positional deviation. As the preset value, for example, an input load when the tool change exceeds a possible range by the action of the
位置ズレがあると判定したときはステップS50の処理を実行し、位置ズレが無いと判定したときはステップS40の処理を実行する。 When it is determined that there is a positional deviation, the process of step S50 is executed, and when it is determined that there is no positional deviation, the process of step S40 is executed.
ステップS40で、制御装置5はツールチェンジを実行し、ロボット4の動作速度を元に戻して本ルーチンを終了する。 In step S40, the control device 5 executes a tool change, restores the operating speed of the robot 4, and ends this routine.
ステップS50で、制御装置5はロボット4がツールTまたはハンドHを掴む位置を、以下の手順で調整し、調整が終了したらロボット4の動作速度を元に戻して本ルーチンを終了する。 In step S50, the control device 5 adjusts the position where the robot 4 grasps the tool T or the hand H according to the following procedure. When the adjustment is completed, the operation speed of the robot 4 is returned to the original and the routine is finished.
まず、力覚センサ30への入力荷重の向きと大きさを読み込み、これらのデータに基づいて、入力荷重が小さくなる方向へ掴み位置の座標を補正する。補正量は、図10の位置ズレ量と入力荷重の大きさから決定する。掴み位置の座標を補正したら、補正後の座標にしたがってロボット4を作動させ、ツールチェンジを行う。以降は補正後の座標を掴み位置とする。 First, the direction and magnitude of the input load to the force sensor 30 are read, and the coordinates of the grip position are corrected in the direction in which the input load decreases based on these data. The correction amount is determined from the positional shift amount and the input load in FIG. When the coordinates of the grip position are corrected, the robot 4 is operated according to the corrected coordinates, and a tool change is performed. Hereinafter, the corrected coordinates are used as the gripping position.
上記のような位置合わせを行えば、位置ズレの測定と、測定値に基づく掴み位置の座標の変更と、を位置ズレが無くなるまで繰り返す従来のティーチングを行うことなく、ロボット4とツールTまたはハンドHとの位置合わせを行うことができる。したがって、生産計画の変更等によりロボットセル1の作業内容を変更した場合に、速やかに生産を再開することができる。 If the alignment is performed as described above, the robot 4 and the tool T or hand can be measured without performing conventional teaching that repeats the measurement of the positional deviation and the change of the coordinates of the gripping position based on the measurement value until the positional deviation is eliminated. Alignment with H can be performed. Therefore, when the work content of the robot cell 1 is changed by changing the production plan or the like, the production can be resumed promptly.
なお、ロボット4のアーム4Aにカメラを搭載し、画像処理にて位置合わせを行うことも可能であるが、X、Y、Z方向についてのズレを検知するには複数のカメラが必要となり、位置ズレの検出精度を高めるためには解像度の高いカメラが必要となる。いずれもコスト増大を招く要因となり、さらに、複数台のカメラを搭載する場合には、アーム4Aの重量増加に伴い、アーム4Aの耐荷重性能や駆動用アクチュエータの出力を確保することが必要となり、これによってもコストが増大することになる。
Although it is possible to mount a camera on the
しかし、力覚センサ30は、一般的に数十グラム程度と、カメラと比較して大幅に軽量であり、コストも低廉で済む。 However, the force sensor 30 is generally about several tens of grams, which is significantly lighter than a camera and can be manufactured at a low cost.
次に、ロボット4とロケータ2Aの位置合わせについて説明する。
Next, alignment between the robot 4 and the
ロボットセル1を他の生産ラインに移設した場合には、支持部材74、75を当該生産ラインで使用するものに変更し、ロボット4のアーム4Aには、ツールTとしてダイヤルゲージを把持させる。また、制御装置5には、設計値に基づく第1位置出しピン76と第2位置出しピン77のX、Y、Z方向の位置が、ロケータ2Aの基準位置として予め設定されている。
When the robot cell 1 is moved to another production line, the
そして、ダイヤルゲージによって第1位置出しピン76、第2位置出しピン77の位置を計測する。例えば、図8A、図8Bに示すように、第1位置出しピン76については、小径部分の側面76Aにダイヤルゲージを当ててX方向、Y方向の位
置を計測し、大径部分の上面76Bにダイヤルゲージを当ててZ方向の位置を計測する。第2位置出しピン77については、上面77Aにダイヤルゲージを当ててZ方向の位置を計測する。これらの計測値を基準値と比較し、その差分を補正量として基準値を補正する。なお、計測部位が多くなるほど位置出しの精度が上がるので、第2位置出しピン77についても、側面を計測するようにしてもよい。
And the position of the
上記のようにロボット4とロケータ2Aの位置合わせを行えば、従来のようなティーチングは不要となり、画像処理等による位置合わせのようにコストが増大することもない。また、それまで使用していたプログラムをそのまま使用することができる。
If the positioning of the robot 4 and the
なお、ロボットセル1を他の生産ラインに移設する場合には、ロケータ2Aとの位置合わせだけでなく、上述したツールT、ハンドHとの位置合わせも必要になる。
When the robot cell 1 is moved to another production line, not only alignment with the
以上のように、本実施形態によれば、次の効果が得られる。 As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)設計値から算出した指令値に基づいてツールT等を交換するツールチェンジを実行し、ツールチェンジ動作中にロボット4とツールT等とが干渉して発生する荷重の大きさ及び向きに基づいて、荷重が低下する方向へ指令値を補正する。これにより、従来のティーチングが不要となり、速やかに生産を再開できる。また、カメラを用いた画像処理のようにコスト増大を招くこともない。 (1) A tool change for exchanging the tool T or the like is executed based on the command value calculated from the design value, and the magnitude and direction of the load generated by the interference between the robot 4 and the tool T or the like during the tool change operation. Based on this, the command value is corrected in the direction in which the load decreases. Thereby, the conventional teaching becomes unnecessary and production can be resumed promptly. In addition, the cost does not increase unlike image processing using a camera.
(2)ロケータ2Aの所定部位の位置を計測し、設計値に基づいて定まる所定部位の位置である基準値と実測値との差分に基づいて、基準値を実測値に一致するよう補正するので、ロケータ2Aについてもティーチングが不要となり、速やかに生産を再開できる。
(2) Since the position of the predetermined part of the
(3)ツールチェンジ動作の速度は、ツールチェンジ終了後にワークへ移動する速度に比べて低いので、ロボット4とツールT等が衝突したときの衝撃を緩和できる。 (3) Since the speed of the tool change operation is lower than the speed of moving to the workpiece after the tool change is completed, the impact when the robot 4 and the tool T collide can be reduced.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
1 ロボットセル
2 コンベア
2A ロケータ
2B キットパレット
3 ツールスタンド
4 ロボット
5 制御装置
20 本体側アダプタ
21 ハンドアダプタ
22 ツール側アダプタ
30 力覚センサ
76 第1位置出しピン
77 第2位置出しピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot cell 2
Claims (4)
前記ロボットの手首に選択的に着脱される作業ツールと、
待機中の前記作業ツールを保持するツールスタンドと、
を含むロボットセルの位置合わせ方法であって、
予め設定した指令値に基づいて前記作業ツールを交換するツールチェンジ動作を実行する工程と、
前記ツールチェンジ動作中に前記ロボットと前記作業ツールとが干渉して発生する荷重の大きさ及び向きに基づいて、前記荷重が低下する方向へ前記指令値を補正する工程と、
からなることを特徴とするロボットセルの位置合わせ方法。 With robots,
A work tool selectively attached to and detached from the wrist of the robot;
A tool stand for holding the waiting work tool;
A method for aligning a robot cell including
Performing a tool change operation for replacing the work tool based on a preset command value;
Correcting the command value in the direction in which the load decreases based on the magnitude and direction of the load generated by the robot and the work tool interfering during the tool change operation;
A method for aligning a robot cell, comprising:
前記ロケータの所定部位の位置を計測する工程と、
設計値から算出した前記所定部位の位置である基準値と前記計測により求めた実測値との差分に基づいて、前記基準値を前記実測値に一致するよう補正する工程と、
をさらに有する請求項1に記載のロボットセルの位置合わせ方法。 The robot cell further includes a locator for fixing and supporting the workpiece;
Measuring the position of the predetermined part of the locator;
Correcting the reference value to match the actual measurement value based on the difference between the reference value that is the position of the predetermined part calculated from the design value and the actual measurement value obtained by the measurement;
The robot cell positioning method according to claim 1, further comprising:
前記ロボットの手首に選択的に着脱される作業ツールと、
待機中の前記作業ツールを保持するツールスタンドと、
を含み、前記ロボットが指令値に基づいて前記作業ツールを交換するツールチェンジ機能を有するロボットセルの位置合わせ制御装置において、
ツールチェンジ動作中に前記ロボットと前記作業ツールとが干渉して発生する荷重の大きさ及び向きを検知する荷重検知手段と、
を備え、
前記荷重の大きさ及び向きに基づいて前記荷重が低下するように前記指令値を補正することを特徴とするロボットセルの位置合わせ制御装置。 With robots,
A work tool selectively attached to and detached from the wrist of the robot;
A tool stand for holding the waiting work tool;
In a robot cell alignment control device having a tool change function in which the robot replaces the work tool based on a command value,
Load detecting means for detecting the magnitude and direction of the load generated by the interference between the robot and the work tool during a tool change operation;
With
The robot cell alignment control apparatus, wherein the command value is corrected so that the load is reduced based on the magnitude and direction of the load.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016189825A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-01 | 川崎重工業株式会社 | Lubricant injection system |
DE102016014155A1 (en) | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Fanuc Corporation | Combined system with machine tool and robot |
JP7468216B2 (en) | 2020-07-22 | 2024-04-16 | 株式会社Jvcケンウッド | Tool Stand System |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63139677A (en) * | 1986-11-27 | 1988-06-11 | ダイハツ工業株式会社 | Teaching method of tool change robot |
JPH0655478A (en) * | 1992-07-31 | 1994-03-01 | Citizen Watch Co Ltd | Tool setting method of robot |
JPH07328967A (en) * | 1994-06-10 | 1995-12-19 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Manipulator |
JP2002144034A (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-21 | Yasui:Kk | Device for checking reference position in working tool with robot |
JP2005138223A (en) * | 2003-11-06 | 2005-06-02 | Fanuc Ltd | Positional data correcting device for robot |
JP2008517788A (en) * | 2004-10-25 | 2008-05-29 | デ・ミールパール・ビー.ブイ. | Robot cell and method for exchanging and storing parts in a robot cell |
-
2011
- 2011-06-24 JP JP2011140886A patent/JP5895376B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63139677A (en) * | 1986-11-27 | 1988-06-11 | ダイハツ工業株式会社 | Teaching method of tool change robot |
JPH0655478A (en) * | 1992-07-31 | 1994-03-01 | Citizen Watch Co Ltd | Tool setting method of robot |
JPH07328967A (en) * | 1994-06-10 | 1995-12-19 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Manipulator |
JP2002144034A (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-21 | Yasui:Kk | Device for checking reference position in working tool with robot |
JP2005138223A (en) * | 2003-11-06 | 2005-06-02 | Fanuc Ltd | Positional data correcting device for robot |
JP2008517788A (en) * | 2004-10-25 | 2008-05-29 | デ・ミールパール・ビー.ブイ. | Robot cell and method for exchanging and storing parts in a robot cell |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016189825A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-01 | 川崎重工業株式会社 | Lubricant injection system |
JP2016215344A (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 川崎重工業株式会社 | Lubricant injection system |
US10605404B2 (en) | 2015-05-22 | 2020-03-31 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Lubricant injection system |
DE102016014155A1 (en) | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Fanuc Corporation | Combined system with machine tool and robot |
DE102016014155B4 (en) | 2015-12-04 | 2019-04-18 | Fanuc Corporation | Combined system with machine tool and robot |
US10386813B2 (en) | 2015-12-04 | 2019-08-20 | Fanuc Corporation | Combined system having machine tool and robot |
JP7468216B2 (en) | 2020-07-22 | 2024-04-16 | 株式会社Jvcケンウッド | Tool Stand System |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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