JP2015127096A - Robot system - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fastening device in which a plurality of fastening tools can be arranged at a plurality of fastening positions more quickly with higher accuracy.SOLUTION: A fastening device 100 for fastening a plurality of fastening members B to a plurality of fastening positions of an article A comprises: a plurality of fastening tools; a movement mechanism for moving the plurality of fastening tools relatively to each other; an imaging part 104 for imaging the plurality of fastening positions; a fastening position calculation part 103 for calculating the locations of the plurality of fastening positions based on the image data of the plurality of fastening positions; and a movement control part 102 for moving at least one fastening tool based on the calculated locations of the plurality of fastening positions and controlling the movement mechanism so that each fastening tool is arranged at a position capable of fastening the fastening member B to the corresponding fastening position.

Description

本発明は、ロボットシステムに関する。   The present invention relates to a robot system.
撮像されたワーク等の物体の画像データに基づいて、例えばボルトのような締結部材を物体に締結可能なロボットが知られている(例えば、特許文献1および2)。   A robot that can fasten a fastening member such as a bolt to an object based on image data of an imaged object such as a work is known (for example, Patent Documents 1 and 2).
特開平5−293725号公報JP-A-5-293725 特開2003−225837号公報JP 2003-225837 A
上述の特許文献に記載のロボットは、締結部材を物体に締結可能な締結工具を1つ備えており、締結作業を行う場合、この締結工具を、撮像された物体の画像データに基づいて、物体に形成された締結箇所に位置決めしている。したがって、このようなロボットによれば、物体に対して複数の締結部材を締結する必要がある場合、1つの締結工具を、物体に形成された複数の締結箇所の各々に対して、その都度位置決めする必要があるので、締結作業に多くの時間を費やしてしまう。   The robot described in the above-mentioned patent document includes one fastening tool that can fasten a fastening member to an object. When performing a fastening operation, the robot is used to select an object based on image data of the imaged object. Are positioned at the fastening points formed in Therefore, according to such a robot, when it is necessary to fasten a plurality of fastening members to the object, one fastening tool is positioned each time for each of a plurality of fastening points formed on the object. Therefore, it takes a lot of time for the fastening work.
また、従来、複数の締結工具を備えたロボットも知られてはいるが、このようなロボットにおいては、締結工具間の距離(すなわち、ピッチ)が固定されている。したがって、このような従来のロボットにおいても、様々なピッチを有する物体に対して複数の締結部材を締結する必要がある場合、物体に形成された締結箇所間のピッチに応じて、締結工具のピッチを変更することができないので、締結作業を効率的に行うことができない。   Conventionally, a robot having a plurality of fastening tools is also known, but in such a robot, the distance (ie, pitch) between the fastening tools is fixed. Therefore, even in such a conventional robot, when it is necessary to fasten a plurality of fastening members to an object having various pitches, the pitch of the fastening tool is determined according to the pitch between fastening points formed on the object. Therefore, the fastening operation cannot be performed efficiently.
本発明の一態様において、複数の締結箇所を有する物体の該締結箇所に、複数の締結部材を締結するための締結装置は、複数の締結工具と、複数の締結工具を互いに相対的に移動させる移動機構と、複数の締結箇所を撮像する撮像部と、撮像部が撮像した複数の締結箇所の画像データに基づいて、複数の締結箇所の位置を算出する締結位置算出部と、算出された複数の締結箇所の位置に基づいて、少なくとも1つの締結工具を移動させ、個々の締結工具が、対応の締結箇所に締結部材を締結可能な位置に配置されるように、移動機構を制御する移動制御部とを備える。   In one embodiment of the present invention, a fastening device for fastening a plurality of fastening members to a fastening part of an object having a plurality of fastening parts moves the plurality of fastening tools and the plurality of fastening tools relative to each other. A moving mechanism; an imaging unit that images a plurality of fastening points; a fastening position calculation unit that calculates positions of the plurality of fastening points based on image data of the plurality of fastening points captured by the imaging unit; Movement control for controlling the moving mechanism so that at least one fastening tool is moved on the basis of the position of the fastening portion, and each fastening tool is arranged at a position where the fastening member can be fastened to the corresponding fastening portion. A part.
複数の締結工具は、固定された第1の締結工具と、該第1の締結工具に対して移動可能な第2の締結工具とを有してもよい。この場合において、移動制御部は、第2の締結工具を第1の締結工具に対して移動させて、第1の締結工具と第2の締結工具との間の距離が、複数の締結箇所のうちの第1の締結箇所と第2の締結箇所との間の距離と等しくなるように、移動機構を制御してもよい。   The plurality of fastening tools may include a fixed first fastening tool and a second fastening tool movable with respect to the first fastening tool. In this case, the movement control unit moves the second fastening tool relative to the first fastening tool so that the distance between the first fastening tool and the second fastening tool is equal to or greater than a plurality of fastening points. You may control a moving mechanism so that it may become equal to the distance between the 1st fastening location and the 2nd fastening location of them.
締結装置は、第1の締結工具が固定されるベース部をさらに備えてもよい。移動機構は、ベース部に設けられるレール部と、レール部に移動可能に取り付けられ、第2の締結工具を保持する工具保持部と、工具保持部をレール部に沿って移動させる動力部とを有してもよい。締結装置は、複数の締結工具の各々を回転駆動する複数の工具駆動部と、複数の締結工具を同時に回転駆動するように複数の工具駆動部を制御する回転制御部とをさらに備えてもよい。   The fastening device may further include a base portion to which the first fastening tool is fixed. The moving mechanism includes a rail part provided in the base part, a tool holding part that is movably attached to the rail part and holds the second fastening tool, and a power part that moves the tool holding part along the rail part. You may have. The fastening device may further include a plurality of tool driving units that rotationally drive each of the plurality of fastening tools, and a rotation control unit that controls the plurality of tool driving units so as to rotationally drive the plurality of fastening tools simultaneously. .
本発明の他の態様において、ロボットシステムは、ロボットアームと、ロボットアームを制御するロボット制御部と、上述の締結装置とを備える。ロボット制御部は、移動制御部を有するとともに、ロボットアームを制御して、複数の締結工具と物体とを相対的に位置決めする。   In another aspect of the present invention, a robot system includes a robot arm, a robot controller that controls the robot arm, and the fastening device described above. The robot control unit includes a movement control unit and controls the robot arm to relatively position the plurality of fastening tools and the object.
複数の締結工具は、ロボットアームに取り付けられてもよい。この場合において、複数の締結工具は、ロボットアームの動作により、物体に対して締結作業を実行する位置に移動されてもよい。または、複数の締結工具は、ロボットアームから離れた場所に配置されてもよい。この場合において、ロボットアームは、物体を把持して動作することにより、複数の締結工具が締結作業を実行する位置に物体を移動させてもよい。また、ロボット制御部は、画像データに基づいて、ロボットアームの動作を制御してもよい。   The plurality of fastening tools may be attached to the robot arm. In this case, the plurality of fastening tools may be moved to positions for performing fastening work on the object by the operation of the robot arm. Or a some fastening tool may be arrange | positioned in the place away from the robot arm. In this case, the robot arm may move the object to a position where a plurality of fastening tools perform a fastening operation by gripping and operating the object. The robot control unit may control the operation of the robot arm based on the image data.
本発明のさらに他の態様において、複数の締結工具を有する締結機によって、複数の締結箇所を有する物体の該締結箇所に、複数の締結部材を締結するための方法は、複数の締結箇所を撮像するステップと、撮像された複数の締結箇所の画像データに基づいて、複数の締結箇所の位置を算出するステップと、個々の締結工具が、対応の締結箇所に締結部材を締結可能な位置に配置されるように、算出された複数の締結箇所の位置に基づいて、少なくとも1つの締結工具を移動させるステップとを備える。   In still another aspect of the present invention, a method for fastening a plurality of fastening members to a fastening part of an object having a plurality of fastening parts by a fastening machine having a plurality of fastening tools, images the plurality of fastening parts. A step of calculating the positions of the plurality of fastening locations based on the image data of the plurality of fastening locations that have been imaged, and the individual fastening tools arranged at positions where fastening members can be fastened to the corresponding fastening locations. And a step of moving at least one fastening tool based on the calculated positions of the plurality of fastening points.
複数の締結工具は、第1の締結工具と、該第1の締結工具に対して移動可能な第2の締結工具とを有してもよい。この場合において、複数の締結箇所の位置を算出するステップは、画像データに基づいて、複数の締結箇所のうちの第1の締結箇所と第2の締結箇所との間の距離を算出することを含んでもよい。   The plurality of fastening tools may include a first fastening tool and a second fastening tool that is movable with respect to the first fastening tool. In this case, the step of calculating the positions of the plurality of fastening locations calculates the distance between the first fastening location and the second fastening location among the plurality of fastening locations based on the image data. May be included.
また、締結工具を移動させるステップは、第1の締結工具と第2の締結工具との間の距離が、第1の締結箇所と第2の締結箇所との間の距離と等しくなるように、第2の締結工具を第1の締結工具に対して移動させることを含んでもよい。   Further, the step of moving the fastening tool is such that the distance between the first fastening tool and the second fastening tool is equal to the distance between the first fastening place and the second fastening place. Moving the second fastening tool relative to the first fastening tool may be included.
この方法は、ロボットアームによって、複数の締結工具と物体とを相対的に位置決めするステップをさらに備えてもよい。複数の締結工具は、ロボットアームに取り付けられてもよい。この場合において、複数の締結工具と物体とを相対的に位置決めするステップは、ロボットアームの動作により、複数の締結工具を、物体に対して締結作業を実行する位置に移動することを含んでもよい。   The method may further include the step of relatively positioning the plurality of fastening tools and the object by the robot arm. The plurality of fastening tools may be attached to the robot arm. In this case, the step of relatively positioning the plurality of fastening tools and the object may include moving the plurality of fastening tools to positions for performing the fastening operation on the object by the operation of the robot arm. .
または、複数の締結工具は、ロボットアームから離れた場所に配置されてもよい。この場合において、複数の締結工具と物体とを相対的に位置決めするステップは、ロボットアームによって物体を把持して運搬し、複数の締結工具が締結作業を実行する位置に該物体を移動させることを含んでもよい。   Or a some fastening tool may be arrange | positioned in the place away from the robot arm. In this case, the step of relatively positioning the plurality of fastening tools and the object includes moving the object to a position where the plurality of fastening tools perform the fastening operation by gripping and transporting the object by the robot arm. May be included.
本発明によれば、撮像部によって撮像された画像データを用いて、複数の締結工具を、締結作業を実行すべき位置へ移動させるとともに、締結工具の各々を対応する締結箇所に配置すべく、締結工具のうちの1つを移動させることができる。これにより、複数の締結工具を、複数の締結箇所に対してより迅速且つ高精度に配置させることができる。このため、締結作業に要する時間を短縮することができるので、製品の製造効率を向上させることができる。   According to the present invention, using the image data captured by the imaging unit, a plurality of fastening tools are moved to positions where the fastening operation is to be performed, and each of the fastening tools is arranged at a corresponding fastening location. One of the fastening tools can be moved. Thereby, a some fastening tool can be arrange | positioned more rapidly and with high precision with respect to a some fastening location. For this reason, since the time required for fastening work can be shortened, the production efficiency of the product can be improved.
本発明の一実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。1 is a block diagram of a robot system according to an embodiment of the present invention. 図1に示す締結機の拡大図である。It is an enlarged view of the fastening machine shown in FIG. 図1に示す物体を説明するための図であって、(a)は物体の上面図を示し、(b)は(a)中の線b−bで切断した物体の断面図を示す。It is a figure for demonstrating the object shown in FIG. 1, Comprising: (a) shows the top view of an object, (b) shows sectional drawing of the object cut | disconnected by the line bb in (a). 図1に示すロボットシステムの動作方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement method of the robot system shown in FIG. 図4のステップS11の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of step S11 of FIG. 図4のステップS1および図5のステップS112を説明するための図であって、(a)はステップS1における締結工具の移動前後の状態を示す図であり、(b)は、図6(a)に示す締結機および物体を、図6(a)中の矢印bから見た図を示す。4A and 4B are diagrams for explaining step S1 in FIG. 4 and step S112 in FIG. 5, in which FIG. 6A is a diagram illustrating a state before and after the fastening tool is moved in step S1, and FIG. The figure which looked at the fastening machine and object shown to) from the arrow b in Fig.6 (a) is shown. 図4のステップS8の開始時における、締結工具と物体の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a fastening tool and an object at the time of the start of step S8 of FIG. 本発明の他の実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。It is a block diagram of the robot system which concerns on other embodiment of this invention. 図8に示すロボットシステムの動作方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement method of the robot system shown in FIG. 図9のステップS11’の詳細を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing details of step S <b> 11 ′ in FIG. 9. 図9のステップS1’を説明するための図であって、ステップS1’における締結工具の移動前後の状態を示す。It is a figure for demonstrating step S1 'of FIG. 9, Comprising: The state before and behind the movement of the fastening tool in step S1' is shown. 図9のステップS8の開始時における、締結工具と物体の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a fastening tool and an object at the time of the start of step S8 of FIG.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットシステム10について説明する。本実施形態に係るロボットシステム10は、締結部材としての複数のボルトBを、物体Aに対して締結するためのロボットシステムである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a robot system 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The robot system 10 according to the present embodiment is a robot system for fastening a plurality of bolts B as fastening members to an object A.
ロボットシステム10は、ボルト締結用のロボット11と、ロボット11を制御するロボット制御部12とを備える。ロボット制御部12は、ロボット11を構成する各要素を直接的または間接的に制御する。ロボット11は、例えば、複数の関節軸を有する垂直多関節型ロボットであって、ロボットアーム13と、ロボットアーム13を駆動するロボットアーム駆動部14と、締結装置100とを備える。   The robot system 10 includes a robot 11 for fastening bolts and a robot control unit 12 that controls the robot 11. The robot control unit 12 directly or indirectly controls each element constituting the robot 11. The robot 11 is, for example, a vertical articulated robot having a plurality of joint axes, and includes a robot arm 13, a robot arm driving unit 14 that drives the robot arm 13, and a fastening device 100.
ロボットアーム13は、鉛直軸周りに回転可能な旋回胴(図示せず)に連結されており、旋回胴に取付けられた下腕部(図示せず)、および下腕部に取り付けられた前腕部13aを含む。前腕部13aの先端には、手首部15が取り付けられている。ロボットアーム駆動部14は、ロボット制御部12からの指令に応じて、ロボットアーム13の関節軸に設けられたサーボモータを駆動することによって、ロボットアーム13を動作させる。   The robot arm 13 is connected to a swivel trunk (not shown) rotatable about a vertical axis, and a lower arm part (not shown) attached to the swivel trunk and a forearm part attached to the lower arm part. 13a is included. A wrist portion 15 is attached to the tip of the forearm portion 13a. The robot arm drive unit 14 operates the robot arm 13 by driving a servo motor provided on the joint axis of the robot arm 13 in response to a command from the robot control unit 12.
締結装置100は、ボルトBを物体Aに締結する締結機101と、後述する移動機構の移動を制御するための移動制御部102と、ボルトBを締結すべき物体A上の締結箇所の位置を算出する締結位置算出部103と、物体Aを撮像するための撮像部104とを備える。なお、本実施形態においては、ロボット制御部12が、移動制御部102および締結位置算出部103の機能を担う。移動制御部102および締結位置算出部103の機能の詳細については、後述する。   The fastening device 100 includes a fastening machine 101 for fastening the bolt B to the object A, a movement control unit 102 for controlling movement of a moving mechanism described later, and positions of fastening points on the object A to which the bolt B is to be fastened. A fastening position calculation unit 103 for calculating and an imaging unit 104 for imaging the object A are provided. In the present embodiment, the robot control unit 12 functions as the movement control unit 102 and the fastening position calculation unit 103. Details of the functions of the movement control unit 102 and the fastening position calculation unit 103 will be described later.
撮像部104は、例えばCCDまたはCMOSセンサからなる撮像素子と、撮像された被写体のデータを画像処理する画像処理部とを含み、レンズを透過して入射する被写体像を光電変換し、画像処理が施された画像データとして出力する。この撮像部104は、ロボット制御部12からの指令に応じて、物体Aを撮像し、物体Aの画像データをロボット制御部12へ送信する。撮像部104は、例えばロボットアーム13に固設されており、物体Aを撮像するとき、予め定められた位置に位置決めされる。ロボット制御部12は、撮像部104の位置を、3次元空間における座標として予め記憶する。   The imaging unit 104 includes, for example, an imaging device composed of a CCD or CMOS sensor, and an image processing unit that performs image processing on captured subject data. The imaging unit 104 photoelectrically converts a subject image that is transmitted through a lens and performs image processing. Output as applied image data. The imaging unit 104 images the object A in response to a command from the robot control unit 12 and transmits image data of the object A to the robot control unit 12. The imaging unit 104 is fixed to the robot arm 13, for example, and is positioned at a predetermined position when imaging the object A. The robot control unit 12 stores in advance the position of the imaging unit 104 as coordinates in a three-dimensional space.
ロボットシステム10は、締結機101に設けられた締結工具111、112を回転駆動するための回転制御部16を備える。回転制御部16は、ロボット制御部12に通信可能に接続されており、ロボット制御部12と相互通信しつつ、締結工具111、112を回転駆動して、ボルトBを物体Aに締結する。   The robot system 10 includes a rotation control unit 16 for rotationally driving the fastening tools 111 and 112 provided in the fastening machine 101. The rotation control unit 16 is communicably connected to the robot control unit 12 and rotates the fastening tools 111 and 112 to mutually fasten the bolt B to the object A while communicating with the robot control unit 12.
次に、図2を参照して、締結機101の構成について詳述する。締結機101は、ロボットアーム13の手首部15に連結されたベース部110と、ベース部110に設置された第1の締結工具111および第2の締結工具112とを有する。ベース部110は、軸Oに沿って直線状に延在する棒状の部材である。ベース部110の先端側の底部には、該底部から下方へ突出する第1の工具保持部113が固設されている。第1の締結工具111は、この第1の工具保持部113を介して、ベース部110に固定されている。 Next, the configuration of the fastening machine 101 will be described in detail with reference to FIG. The fastening machine 101 has a base part 110 connected to the wrist part 15 of the robot arm 13, and a first fastening tool 111 and a second fastening tool 112 installed on the base part 110. Base portion 110 is a rod-like member extending linearly along the axis O 0. A first tool holding portion 113 that protrudes downward from the bottom portion is fixed to the bottom portion on the tip side of the base portion 110. The first fastening tool 111 is fixed to the base portion 110 via the first tool holding portion 113.
また、ベース部110の底部には、ベース部110の基端部115から第1の工具保持部113の近傍の位置まで、軸Oに沿って直線状に延在するレール部114が固定されている。レール部114は、中空の部材であって、内部に螺子軸(図示せず)を収容している。ベース部110の基端部115には、モータ116が固定されており、上述の螺子軸は、このモータ116の出力シャフト(図示せず)に連結されている。このモータ116は、ロボット制御部12からの指令に応じて、出力シャフトを回転駆動する動力部として機能する。 Further, a rail portion 114 that extends linearly along the axis O 0 from the base end portion 115 of the base portion 110 to a position near the first tool holding portion 113 is fixed to the bottom portion of the base portion 110. ing. The rail part 114 is a hollow member and accommodates a screw shaft (not shown) therein. A motor 116 is fixed to the base end portion 115 of the base portion 110, and the above-described screw shaft is connected to an output shaft (not shown) of the motor 116. The motor 116 functions as a power unit that rotationally drives the output shaft in response to a command from the robot control unit 12.
レール部114には、第2の工具保持部117が移動可能に取り付けられている。この第2の工具保持部117は、上述の螺子軸と螺合する連結部(図示せず)を有している。この連結部を介して、第2の工具保持部117は、モータ116によって螺子軸が回転駆動されるのに伴って、図中の矢印Dに示すように、軸Oに沿って駆動される。第2の締結工具112は、第2の工具保持部117によって保持されている。 A second tool holding portion 117 is movably attached to the rail portion 114. The second tool holding portion 117 has a connecting portion (not shown) that engages with the above-described screw shaft. Through this connecting portion, the second tool holding portion 117 is driven along the axis O 0 as indicated by an arrow D 0 in the drawing as the screw shaft is rotationally driven by the motor 116. The The second fastening tool 112 is held by the second tool holding unit 117.
したがって、第2の締結工具112は、第2の工具保持部117が移動するのに伴って、軸Oに沿って第2の工具保持部117とともに移動する。このように、本実施形態においては、第2の締結工具112は、レール部114と、レール部114に沿って移動する第2の工具保持部117と、螺子軸を駆動する動力部としてのモータ116と、螺子軸を含むボール螺子機構とによって、軸Oに沿って移動される。すなわち、レール部114、第2の工具保持部117、モータ116、およびボール螺子機構は、第2の締結工具112を移動させる移動機構として機能する。 Therefore, the second fastening tool 112 moves together with the second tool holding portion 117 along the axis O 0 as the second tool holding portion 117 moves. As described above, in the present embodiment, the second fastening tool 112 includes the rail portion 114, the second tool holding portion 117 that moves along the rail portion 114, and a motor as a power portion that drives the screw shaft. and 116, by a ball screw mechanism including a screw shaft, are moved along the axis O 0. That is, the rail part 114, the second tool holding part 117, the motor 116, and the ball screw mechanism function as a moving mechanism that moves the second fastening tool 112.
第1の締結工具111は、軸Oと直交する軸Oに沿って延びる軸部111aと、軸部111aを回転駆動する工具駆動部(図示せず)とを含む。軸部111aの先端には、物体Aに締結される第1のボルトBが設置される。工具駆動部は、第1の締結工具111に内蔵されており、上述した回転制御部16からの指令に応じて、軸部111aを、図中の矢印Dに示すように軸O周りに回転駆動する。 The first fastening tool 111 includes a shaft portion 111a extending along the axis O 1 perpendicular to the axis O 0, tool drive unit for rotating the shaft portion 111a and a (not shown). The tip of the shaft portion 111a has a first bolt B 1 to be fastened to the object A is installed. Tool driving unit is incorporated in a first fastening tool 111, in accordance with the instruction from the rotation control unit 16 described above, the shaft portion 111a, an axis O 1 around as shown by an arrow D 1 of the in FIG. Rotating drive.
同様に、第2の締結工具112は、軸Oと平行な軸Oに沿って延びる軸部112aと、軸部111aを回転駆動する工具駆動部(図示せず)とを含む。軸部112aの先端には、物体Aに締結される第2のボルトBが設置される。工具駆動部は、第2の締結工具112に内蔵されており、上述した回転制御部16からの指令に応じて、軸部112aを、図中の矢印Dに示すように軸O周りに回転駆動する。 Similarly, the second fastening tool 112 includes a shaft portion 112a extending along the axis O 1 and parallel to the axis O 2, tool drive unit for rotating the shaft portion 111a and a (not shown). The tip of the shaft portion 112a, a second bolt B 2 is installed, which is fastened to the object A. Tool driving unit is incorporated in the second fastening tool 112, in accordance with the instruction from the rotation control unit 16 described above, the shaft portion 112a, an axis O 2 around as indicated by the arrow D 2 in FIG. Rotating drive.
締結機101のベース部110は、手首部15を介して、ロボットアーム13の前腕部13aの先端に連結されている。手首部15は、軸O周りに回転可能となるように、ベース部110を保持する。軸Oは、前腕部13aの軸Oと直交して延びる(図2においては紙面表裏方向に延びる)軸である。また、手首部15は、軸O周りに回転可能となるように、ベース部110を保持する。この軸Oは、軸Oと直交し、且つ軸O周りに回転可能な軸である。ベース部110の軸Oは、軸Oに直交し、且つ、軸O周りに回転可能な軸である。 The base portion 110 of the fastening machine 101 is connected to the tip of the forearm portion 13 a of the robot arm 13 via the wrist portion 15. The wrist portion 15 holds the base portion 110 so as to be rotatable around the axis O 4 . The axis O 4 is an axis extending orthogonally to the axis O 3 of the forearm portion 13a (extending in the front and back direction in FIG. 2). Further, the wrist portion 15 holds the base portion 110 so as to be rotatable around the axis O 5 . This axis O 5 is perpendicular to the axis O 4, a and rotatable about the axis O 4 axes. Axis O of the base portion 110 0 is orthogonal to the axis O 5, and a rotatable shaft in the axial O 5 around.
次に、図3を参照して、締結装置100によってボルトBを締結する対象物となる物体Aについて簡単に説明する。本実施形態においては、物体Aは、ワークWと、ワークW上に配置された治具Jとを含む。ワークWには、計4個の螺子孔21、22、23、および24が、予め定められた位置に形成されている。   Next, with reference to FIG. 3, the object A that is a target for fastening the bolt B by the fastening device 100 will be briefly described. In the present embodiment, the object A includes a workpiece W and a jig J disposed on the workpiece W. A total of four screw holes 21, 22, 23, and 24 are formed in the workpiece W at predetermined positions.
また、治具Jには、ワークの螺子孔21、22、23、および24に対応する位置に、計4個の貫通孔31、32、33、および34が形成されている。締結装置100は、このワークWと治具Jとを互いに固定するために、図3に示すように治具JをワークW上に配置した状態で、ボルトBを治具Jの貫通孔31、32、33、34に挿通し、ワークWの螺子孔21、22、23、24に螺着する。   The jig J is formed with a total of four through holes 31, 32, 33, and 34 at positions corresponding to the screw holes 21, 22, 23, and 24 of the workpiece. In order to fix the workpiece W and the jig J to each other, the fastening device 100 is configured such that the bolt B is inserted into the through hole 31 of the jig J, with the jig J disposed on the workpiece W as shown in FIG. 32, 33, and 34, and screwed into the screw holes 21, 22, 23, and 24 of the workpiece W.
次に、図1〜図7を参照して、本実施形態に係るロボットシステム10の動作について説明する。上述したように、ロボットシステム10は、ワークWと治具Jとを互いに固定するために、ボルトBを物体Aに締結するためのシステムである。図4に示すように、本実施形態に係る動作フローが開始した後、ステップS1において、ロボット制御部12は、ロボットアーム13を動作させ、締結工具111、112を作業前位置へ移動させる。   Next, the operation of the robot system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. As described above, the robot system 10 is a system for fastening the bolt B to the object A in order to fix the workpiece W and the jig J to each other. As shown in FIG. 4, after the operation flow according to the present embodiment is started, in step S <b> 1, the robot control unit 12 operates the robot arm 13 and moves the fastening tools 111 and 112 to the pre-operation positions.
具体的には、ロボット制御部12は、ロボットプログラムに従って、ロボットアーム駆動部14に指令を送り、締結工具111、112を、物体Aの近傍の予め定められた作業前位置に配置させるべく、ロボットアーム13を動作させる。ステップS1における動作を図6(a)に概略的に示す。図6(a)に示すように、ステップS1において、締結工具111、112は、ロボットアーム13の動作により、図中のXに示す初期位置から、図中のYに示す作業前位置へ移動される。   Specifically, the robot control unit 12 sends a command to the robot arm drive unit 14 in accordance with the robot program, and places the fastening tools 111 and 112 at a predetermined pre-operation position in the vicinity of the object A. The arm 13 is operated. The operation in step S1 is schematically shown in FIG. As shown in FIG. 6A, in step S1, the fastening tools 111 and 112 are moved from the initial position indicated by X in the figure to the pre-operation position indicated by Y in the figure by the operation of the robot arm 13. The
なお、上述のロボットプログラムは、ロボットアーム13によって締結工具111、112を作業前位置Yに移動させるためのロボットアーム13に対する動作指令を含むプログラムである。このロボットプログラムは、初期位置Xにおけるロボットアーム13の位置から、作業前位置Yにおけるロボットアーム13の位置に至るまでの経路を、ロボット11に教示することによって、構築される。   The robot program described above is a program including an operation command for the robot arm 13 for moving the fastening tools 111 and 112 to the pre-operation position Y by the robot arm 13. This robot program is constructed by teaching the robot 11 the path from the position of the robot arm 13 at the initial position X to the position of the robot arm 13 at the pre-work position Y.
再度図4を参照して、ステップS2において、ロボット制御部12は、複数の締結箇所を撮像する。具体的には、ロボット制御部12は、撮像部104に指令を送り、例えばコンベアによって予め定められた位置に運搬された物体Aを、物体Aの上側から撮像する。これにより、治具Jに形成された貫通孔31、32、33、および34(ワークWに形成された螺子孔21、22、23、および24)を、複数の締結箇所として撮像する。   Referring to FIG. 4 again, in step S2, robot control unit 12 images a plurality of fastening points. Specifically, the robot control unit 12 sends a command to the imaging unit 104 and images the object A transported to a predetermined position by a conveyor, for example, from above the object A. Thereby, the through holes 31, 32, 33, and 34 (screw holes 21, 22, 23, and 24 formed in the workpiece W) formed in the jig J are imaged as a plurality of fastening portions.
ステップS3において、ロボット制御部12は、締結箇所の撮像が適正に完了したか否かを判断する。具体的には、ロボット制御部12は、撮像部104から受信した画像データを解析し、計4個の貫通孔31、32、33、および34の全てを認識したか否かを判断する。ロボット制御部12は、全ての貫通孔31、32、33、および34を認識した場合にYESと判断し、ステップS4に進む。一方、ロボット制御部12は、貫通孔31、32、33、および34のうちの少なくとも1つを認識できなかった場合にNOと判断し、ステップS2に戻る。   In step S <b> 3, the robot control unit 12 determines whether imaging of the fastening portion has been properly completed. Specifically, the robot control unit 12 analyzes the image data received from the imaging unit 104, and determines whether or not all the four through holes 31, 32, 33, and 34 have been recognized. The robot control unit 12 determines YES when all the through holes 31, 32, 33, and 34 are recognized, and proceeds to step S4. On the other hand, the robot control unit 12 determines NO when at least one of the through holes 31, 32, 33, and 34 cannot be recognized, and returns to step S2.
ステップS4において、ロボット制御部12は、物体Aにおける、ボルトBを締結すべき締結箇所の位置を算出する。具体的には、ロボット制御部12は、物体Aの画像データと、撮像部104の座標および視線データとに基づいて、治具Jに設けられた貫通孔31、32、33、および34(すなわち、ワークWの螺子孔21、22、23、24)の座標を算出する。このように、本実施形態においては、ロボット制御部12は、画像データに基づいて締結箇所の位置を算出する締結位置算出部103の機能を担う。   In step S <b> 4, the robot control unit 12 calculates the position of the fastening location where the bolt B is to be fastened in the object A. Specifically, the robot control unit 12 determines whether the through holes 31, 32, 33, and 34 provided in the jig J are based on the image data of the object A and the coordinates and line-of-sight data of the imaging unit 104 (that is, The coordinates of the screw holes 21, 22, 23, 24) of the workpiece W are calculated. As described above, in the present embodiment, the robot control unit 12 functions as the fastening position calculation unit 103 that calculates the position of the fastening part based on the image data.
ステップS4の後、ステップS5において、ロボット制御部12は、2つの締結箇所の間の距離を算出する。具体的には、ロボット制御部12は、ステップS4にて算出された貫通孔31、32、33、および34の座標を用いて、貫通孔31、32、33、および34のうちの2つの間の距離、例えば、図3に示すように、治具Jの貫通孔31と貫通孔33との間の距離dを算出する。 After step S4, in step S5, the robot control unit 12 calculates the distance between the two fastening points. Specifically, the robot control unit 12 uses the coordinates of the through holes 31, 32, 33, and 34 calculated in step S4 to determine the distance between two of the through holes 31, 32, 33, and 34. For example, as shown in FIG. 3, a distance d 2 between the through hole 31 and the through hole 33 of the jig J is calculated.
ステップS6において、ロボット制御部12は、算出された2つの締結箇所の間の距離に基づいて、第2の締結工具112を第1の締結工具111に対して移動させる。具体的には、ロボット制御部12は、モータ116を回転駆動し、第1の締結工具111と第2の締結工具112との間の距離d(図2)が、ステップS5にて算出された距離dと等しくなるように、第2の締結工具112を移動させる。このように、本実施形態においては、ロボット制御部12は、個々の締結工具を対応の締結箇所に配置すべく移動機構を制御する移動制御部102の機能を担う。 In step S <b> 6, the robot control unit 12 moves the second fastening tool 112 relative to the first fastening tool 111 based on the calculated distance between the two fastening points. Specifically, the robot controller 12 drives the motor 116 to rotate, and the distance d 1 (FIG. 2) between the first fastening tool 111 and the second fastening tool 112 is calculated in step S5. distance to be equal to d 2, to move the second fastening tool 112. As described above, in this embodiment, the robot control unit 12 has a function of the movement control unit 102 that controls the movement mechanism so as to arrange individual fastening tools at corresponding fastening positions.
ステップS7において、ロボット制御部12は、第2の締結工具112の移動が完了したか否かを判断する。例えば、ロボット制御部12は、モータ116の回転数に基づいて、距離dと距離dとが等しくなるように第2の締結工具112が移動されたか否かを判断する。 In step S <b> 7, the robot control unit 12 determines whether the movement of the second fastening tool 112 is completed. For example, the robot controller 12 determines whether or not the second fastening tool 112 has been moved so that the distance d 1 and the distance d 2 are equal based on the number of rotations of the motor 116.
ロボット制御部12は、YESと判断した場合、ステップS8に進む。このようにステップS7においてYESと判断されたとき、第1の締結工具111および第2の締結工具112の各々が、対応する螺子孔21および23にボルトBおよびBを締結可能な位置に配置されることになる。一方、ロボット制御部12は、NOと判断した場合、ステップS6に戻る。 If the robot controller 12 determines YES, the process proceeds to step S8. If YES is determined in this manner step S7, each of the first fastening tool 111 and the second fastening tool 112, to a fastening a corresponding screw hole 21 and 23 to the bolt B 1 and B 2 position Will be placed. On the other hand, if the robot control unit 12 determines NO, it returns to step S6.
一方、ロボット制御部12は、ステップS4の後に、ステップS5〜S7と並行して、ステップS11を実行する。ステップS11において、ロボット制御部12は、締結工具111、112と物体Aとを相対的に位置決めする。このステップS11について、図5を参照して説明する。   On the other hand, after step S4, the robot control unit 12 executes step S11 in parallel with steps S5 to S7. In step S11, the robot control unit 12 relatively positions the fastening tools 111 and 112 and the object A. Step S11 will be described with reference to FIG.
ステップS11が開始された後、ステップS111において、ロボット制御部12は、ステップS2にて得られた画像データに基づいて、ロボットアーム13の移動補正値を算出する。具体的には、ロボット制御部12は、画像データから算出された貫通孔31、32、33、および34の座標を参照して、締結工具111、112を、物体Aに対して締結作業を実行することができる作業位置へ移動させるための、ロボットアーム13の移動補正値を算出する。   After step S11 is started, in step S111, the robot controller 12 calculates a movement correction value for the robot arm 13 based on the image data obtained in step S2. Specifically, the robot control unit 12 refers to the coordinates of the through holes 31, 32, 33, and 34 calculated from the image data and performs the fastening operation of the fastening tools 111 and 112 on the object A. A movement correction value of the robot arm 13 for moving to a work position where the robot arm 13 can be moved is calculated.
このステップS111について、図6(b)を参照してより具体的に説明する。図6(b)は、作業前位置に配置された締結機101および物体Aを、図6(a)中の矢印bから見た図を示す。なお、図6(b)においては、理解の容易の観点から、締結機101のベース部110、締結工具111、112を点線にて示す。   Step S111 will be described more specifically with reference to FIG. FIG.6 (b) shows the figure which looked at the fastening machine 101 and the object A which were arrange | positioned in the position before work from the arrow b in Fig.6 (a). In addition, in FIG.6 (b), the base part 110 of the fastening machine 101 and the fastening tools 111 and 112 are shown with a dotted line from an easy-to-understand viewpoint.
ステップS111において、ロボット制御部12は、移動補正値として、例えば、第1の締結工具111と、ワークWに形成された螺子孔21(治具Jの貫通孔31)との間の距離差δ、螺子孔21(治具Jの貫通孔31)および螺子孔23(治具Jの貫通孔33)を結ぶ仮想線Lと、ベース部110の軸Oとの間の第1の角度差φ、ならびに、治具Jの上面Sと、締結工具111、112の軸O、Oと直交する平面(すなわち、ベース部110の上面)Sとの間の第2の角度差を算出する。 In step S111, the robot controller 12 uses, as the movement correction value, for example, a distance difference δ between the first fastening tool 111 and the screw hole 21 (the through hole 31 of the jig J) formed in the workpiece W. , A first angle difference between a virtual line L 0 connecting the screw hole 21 (through hole 31 of the jig J) and the screw hole 23 (through hole 33 of the jig J) and the axis O 0 of the base portion 110. φ and the second angular difference between the upper surface S 0 of the jig J and the plane S 1 that is orthogonal to the axes O 1 and O 2 of the fastening tools 111 and 112 (that is, the upper surface of the base portion 110). calculate.
再度図5を参照して、ステップS112において、ロボット制御部12は、ステップS111にて算出された移動補正値に基づいて、締結工具111、112の位置を、物体Aに対して締結作業を実行することができる作業位置へ補正する。具体的には、ロボット制御部12は、ロボットアーム駆動部14を介してロボットアーム13を動作させ、距離差δ、第1の角度差φ、および第2の角度差が0となるように、締結工具111、112の位置を補正する。   Referring to FIG. 5 again, in step S112, the robot control unit 12 executes the fastening operation on the object A with the positions of the fastening tools 111 and 112 based on the movement correction value calculated in step S111. To a work position that can be done. Specifically, the robot control unit 12 operates the robot arm 13 via the robot arm driving unit 14 so that the distance difference δ, the first angle difference φ, and the second angle difference become zero. The positions of the fastening tools 111 and 112 are corrected.
その結果、治具Jの上面Sと、締結工具111、112の軸O、Oと直交する平面Sとが、互いに平行となる。また、第1の締結工具111が、螺子孔21(治具Jの貫通孔31)の中心軸線上に位置決めされるとともに、ベース部110の軸Oと、仮想線Lとが一致する。ステップS112が完了した後、ロボット制御部12は、ステップS11を終了し、図4に示すステップS8へ進む。 As a result, the upper surface S 0 of the jig J and the plane S 1 orthogonal to the axes O 1 and O 2 of the fastening tools 111 and 112 are parallel to each other. In addition, the first fastening tool 111 is positioned on the central axis of the screw hole 21 (the through hole 31 of the jig J), and the axis O 0 of the base portion 110 and the virtual line L 0 coincide with each other. After step S112 is completed, the robot controller 12 ends step S11 and proceeds to step S8 shown in FIG.
上述のように、本実施形態においては、第1の締結工具111に対して第2の締結工具112を移動させるステップS5〜S6と、締結工具111、112を作業位置へ配置させるステップS11とが、並行して実行される。このため、ステップS8の開始時においては、図7に示すように、第1の締結工具111および第2の締結工具112が、それぞれ、螺子孔21(貫通孔31)および螺子孔23(貫通孔33)に位置決めされた状態となる。   As described above, in the present embodiment, steps S5 to S6 for moving the second fastening tool 112 with respect to the first fastening tool 111, and step S11 for placing the fastening tools 111 and 112 at work positions. Executed in parallel. Therefore, at the start of step S8, as shown in FIG. 7, the first fastening tool 111 and the second fastening tool 112 are respectively connected to the screw hole 21 (through hole 31) and the screw hole 23 (through hole). 33).
ステップS8において、ロボット制御部12は、締結工具111、112によって、複数のボルトB、Bを同時に締結する。具体的には、ロボット制御部12は、回転制御部16と通信し、回転制御部16は、第1の締結工具111の軸部111aと、第2の締結工具112の軸部112aを同時に回転駆動する。これにより、ボルトBおよびBが、それぞれ、ワークWの螺子孔21および23に同時に締結される。 In step S <b> 8, the robot control unit 12 simultaneously fastens the plurality of bolts B 1 and B 2 with the fastening tools 111 and 112. Specifically, the robot control unit 12 communicates with the rotation control unit 16, and the rotation control unit 16 simultaneously rotates the shaft portion 111 a of the first fastening tool 111 and the shaft portion 112 a of the second fastening tool 112. To drive. Thereby, the bolts B 1 and B 2 are simultaneously fastened to the screw holes 21 and 23 of the workpiece W, respectively.
ステップS9において、ロボット制御部12は、締結作業が適正に実行されたか否かを判断する。例えば、回転制御部16は、ボルトB、Bを締結しているときの締結トルクが、予め定められた値に一定時間内で到達しなかった場合、締結異常信号をロボット制御部12へ送信する。ロボット制御部12は、締結異常信号を受信した場合にNOと判断し、ステップS10に進む。一方、ロボット制御部12は、一定期間内に締結異常信号を受信しなかった場合にYESと判断し、図4に示すフローを終了する。 In step S9, the robot control unit 12 determines whether the fastening operation has been properly executed. For example, when the fastening torque when fastening the bolts B 1 and B 2 does not reach a predetermined value within a certain time, the rotation control unit 16 sends a fastening abnormality signal to the robot control unit 12. Send. The robot control unit 12 determines NO when the fastening abnormality signal is received, and proceeds to step S10. On the other hand, the robot control unit 12 determines YES when the fastening abnormality signal has not been received within a certain period, and the flow shown in FIG.
ステップS10において、ロボット制御部12は、異常処理ステップを開始する。異常処理ステップにおいて、ロボット制御部12は、締結が適正に実行されなかった物体Aを不良品と判断し、ロボットアーム13を動作させて該物体Aを不良品収容場所へ搬送する。そして、ロボット制御部12は、図4に示すフローを終了する。   In step S10, the robot control unit 12 starts an abnormality processing step. In the abnormality processing step, the robot control unit 12 determines that the object A that has not been properly tightened is a defective product, operates the robot arm 13, and transports the object A to the defective product storage location. And the robot control part 12 complete | finishes the flow shown in FIG.
または、ロボット制御部12は、異常処理ステップにおいて、締結作業を再度実行してもよい。この場合、ロボット制御部12は、回転制御部16と通信し、回転制御部16は、締結異常が検出された締結工具を、ステップS8とは反対の方向に回すことによって、ボルトBの締結を緩める。その後に、回転制御部16は、ボルトBをステップS8と同じ方向に回すことによって、締結作業を再実行する。そして、ロボット制御部12は、ステップS9へ戻る。   Alternatively, the robot control unit 12 may execute the fastening operation again in the abnormality processing step. In this case, the robot control unit 12 communicates with the rotation control unit 16, and the rotation control unit 16 rotates the fastening tool in which the fastening abnormality is detected in the direction opposite to that in step S8, thereby fastening the bolt B. loosen. Thereafter, the rotation control unit 16 re-executes the fastening operation by turning the bolt B in the same direction as that in step S8. Then, the robot control unit 12 returns to step S9.
本実施形態によれば、ロボット制御部12は、撮像部104によって撮像された画像データを用いて、締結工具111、112を、締結作業を実行すべき作業位置へ移動させるとともに、締結工具111、112の各々を対応する締結箇所に配置すべく、第2の締結工具を移動させている。これにより、複数の締結工具111、112を、複数の締結箇所に対してより迅速且つ高精度に配置させることができる。このため、ボルトBの締結作業に要する時間を短縮することができるので、製品の製造効率を向上させることができる。   According to the present embodiment, the robot control unit 12 moves the fastening tools 111 and 112 to the work position where the fastening work is to be performed, using the image data captured by the imaging unit 104, and the fastening tool 111, The second fastening tool is moved to place each of 112 at the corresponding fastening location. Thereby, the some fastening tools 111 and 112 can be arrange | positioned more rapidly and with high precision with respect to a some fastening location. For this reason, since the time required for the fastening operation of the bolt B can be shortened, the production efficiency of the product can be improved.
次に、図8を参照して、本発明の他の実施形態に係るロボットシステム40について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。ロボットシステム40は、ロボット41と、ロボット41を制御するロボット制御部42と、予め定められた位置に固定された締結装置200とを備える。上述の実施形態と同様に、ロボット制御部42は、移動制御部102および締結位置算出部103の機能を有する。   Next, a robot system 40 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to the above-mentioned embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. The robot system 40 includes a robot 41, a robot control unit 42 that controls the robot 41, and a fastening device 200 that is fixed at a predetermined position. Similar to the above-described embodiment, the robot control unit 42 has the functions of the movement control unit 102 and the fastening position calculation unit 103.
ロボット41は、ロボットアーム13と、ロボットアーム13を駆動するロボットアーム駆動部44と、ロボットハンド43とを備える。ロボットハンド43は、ロボットアーム13の前腕部13aの先端に、手首部15を介して取り付けられており、物体Aを把持して持ち上げたり、把持した物体Aを解放したりする。   The robot 41 includes a robot arm 13, a robot arm drive unit 44 that drives the robot arm 13, and a robot hand 43. The robot hand 43 is attached to the tip of the forearm portion 13a of the robot arm 13 via the wrist portion 15, and grips and lifts the object A or releases the gripped object A.
ロボットアーム駆動部44は、ロボット制御部42からの指令に応じて、ロボットアーム13の関節軸に設けられたサーボモータを駆動することによって、ロボットアーム13を動作させる。また、ロボットアーム駆動部44は、ロボット制御部42からの指令に応じて、ロボットハンド43を操作して、物体Aを把持し、解放する。   The robot arm drive unit 44 operates the robot arm 13 by driving a servo motor provided on the joint axis of the robot arm 13 in response to a command from the robot control unit 42. Further, the robot arm drive unit 44 operates the robot hand 43 in accordance with a command from the robot control unit 42 to grip and release the object A.
締結装置200は、上述の実施形態と同様に、締結機101、移動制御部102、締結位置算出部103、および撮像部104を備える。締結機101は、図2に示す実施形態と同様の構成を有しており、ロボットアーム13から離隔した、予め定められた位置に固定される。例えば、締結機101のベース部110は、製造ラインのロボットセルに設けられた壁に固定される。また、ロボットシステム40は、締結工具111、112を回転駆動するための回転制御部16を備える。   The fastening device 200 includes a fastening machine 101, a movement control unit 102, a fastening position calculation unit 103, and an imaging unit 104, as in the above-described embodiment. The fastening machine 101 has the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. 2 and is fixed at a predetermined position separated from the robot arm 13. For example, the base part 110 of the fastening machine 101 is fixed to a wall provided in a robot cell of the production line. Further, the robot system 40 includes a rotation control unit 16 for driving the fastening tools 111 and 112 to rotate.
次に、図8〜12を参照して、本実施形態に係るロボットシステム40の動作について説明する。本実施形態に係るフローにおいては、ロボット制御部42は、図9に示すステップS1’およびステップS11’以外は、上述の実施形態と同様に、図4に示すステップS2〜ステップS10を実行する。したがって、ステップS2〜ステップS10の詳細な説明は省略し、ステップS1’およびステップS11’に関して、以下に説明する。   Next, the operation of the robot system 40 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the flow according to the present embodiment, the robot control unit 42 executes steps S2 to S10 shown in FIG. 4 in the same manner as in the above-described embodiment, except for steps S1 'and S11' shown in FIG. Therefore, detailed description of step S2 to step S10 is omitted, and step S1 'and step S11' will be described below.
図9に示すフローが開始した後、ステップS1’において、ロボット制御部42は、ロボットアーム13を動作させ、物体Aを作業前位置へ移動させる。具体的には、ロボット制御部42は、ロボットプログラムに従って、ロボットアーム駆動部44に指令を送り、ロボットハンド43によって把持された物体Aを、締結工具111、112の近傍の予め定められた作業前位置に配置させるべく、ロボットアーム13を動作させる。   After the flow shown in FIG. 9 starts, in step S1 ', the robot control unit 42 operates the robot arm 13 to move the object A to the pre-work position. Specifically, the robot control unit 42 sends a command to the robot arm drive unit 44 in accordance with the robot program, and causes the object A gripped by the robot hand 43 to be set in advance in the vicinity of the fastening tools 111 and 112. The robot arm 13 is operated so as to be placed at the position.
ステップS1’の動作を図11に概略的に示す。図11に示すように、ステップS1’において、ロボットハンド43によって把持された物体Aは、ロボットアーム13の動作により、図中のX’に示す初期位置から、図中のY’に示す作業前位置へ移動される。   The operation of step S1 'is schematically shown in FIG. As shown in FIG. 11, in step S <b> 1 ′, the object A gripped by the robot hand 43 is moved from the initial position indicated by X ′ in the figure by the operation of the robot arm 13 before the work indicated by Y ′ in the figure. Moved to position.
再度図9を参照して、ステップS4の後、ロボット制御部42は、ステップS5〜S7と並行して、ステップS11’を実行する。ステップS11’において、ロボット制御部42は、締結工具111、112と物体Aとを相対的に位置決めする。このステップS11’について、図10を参照して説明する。   Referring to FIG. 9 again, after step S4, the robot control unit 42 executes step S11 'in parallel with steps S5 to S7. In step S11 ', the robot controller 42 relatively positions the fastening tools 111 and 112 and the object A. Step S11 'will be described with reference to FIG.
ステップS11’が開始された後、ステップS111’において、ロボット制御部42は、ステップS2にて得られた画像データに基づいて、ロボットアーム13の移動補正値を算出する。具体的には、ロボット制御部42は、画像データから算出された貫通孔31、32、33、および34の座標に基づいて、締結工具111、112を用いて物体Aに対して締結作業を実行することができる作業位置へ物体Aを移動させるための、ロボットアーム13の移動補正値を算出する。   After step S11 'is started, in step S111', the robot control unit 42 calculates a movement correction value for the robot arm 13 based on the image data obtained in step S2. Specifically, the robot control unit 42 performs a fastening operation on the object A using the fastening tools 111 and 112 based on the coordinates of the through holes 31, 32, 33, and 34 calculated from the image data. The movement correction value of the robot arm 13 for moving the object A to the work position where it can be calculated is calculated.
例えば、ロボット制御部42は、上述のステップS111と同様に、移動補正値として、第1の締結工具111と、ワークWに形成された螺子孔21(治具Jの貫通孔31)との間の距離差δ(図6(b))、螺子孔21(治具Jの貫通孔31)および螺子孔23(治具Jの貫通孔33)を結ぶ仮想線Lと、ベース部110の軸Oとの間の第1の角度差φ(図6(b))、ならびに、治具Jの上面Sと、締結工具111、112の軸O、Oと直交する平面(すなわち、ベース部110の上面)Sとの間の第2の角度差を算出する。 For example, as in step S111 described above, the robot control unit 42 uses a movement correction value between the first fastening tool 111 and the screw hole 21 (the through hole 31 of the jig J) formed in the workpiece W. , A virtual line L 0 connecting the screw hole 21 (through hole 31 of the jig J) and the screw hole 23 (through hole 33 of the jig J), and the axis of the base portion 110 The first angle difference φ with respect to O 0 (FIG. 6B), and the plane orthogonal to the upper surface S 0 of the jig J and the axes O 1 and O 2 of the fastening tools 111 and 112 (that is, calculating a second angular difference between the top) S 1 of the base portion 110.
ステップS112’において、ロボット制御部42は、ステップS111’にて算出された移動補正値に基づいて、物体Aの位置を作業位置へ補正する。例えば、ロボット制御部42は、ロボットアーム駆動部44を介してロボットアーム13を動作させ、距離差δ、第1の角度差φ、および第2の角度差が0となるように、物体Aの位置を補正する。   In step S112 ', the robot control unit 42 corrects the position of the object A to the work position based on the movement correction value calculated in step S111'. For example, the robot control unit 42 operates the robot arm 13 via the robot arm driving unit 44, so that the distance difference δ, the first angle difference φ, and the second angle difference become zero. Correct the position.
その結果、治具Jの上面Sと、締結工具111、112の軸O、Oと直交する平面Sとが、互いに平行となり、第1の締結工具111が、螺子孔21(治具Jの貫通孔31)の中心軸線上に位置決めされるとともに、ベース部110の軸Oと、仮想線Lとが一致する。ステップS112’が完了した後、ロボット制御部42は、ステップS11’を終了し、図9に示すステップS8へ進む。 As a result, the upper surface S 0 of the jig J and the plane S 1 perpendicular to the axes O 1 and O 2 of the fastening tools 111 and 112 are parallel to each other, and the first fastening tool 111 is screwed into the screw hole 21 (jiling). while being positioned on the center axis of the through hole 31) of the tool J, the axis O 0 of the base portion 110, and a virtual line L 0 matches. After step S112 ′ is completed, the robot controller 42 ends step S11 ′ and proceeds to step S8 shown in FIG.
このように、本実施形態においては、第1の締結工具111に対して第2の締結工具112を移動させるステップS5〜S6と、締結工具111、112を作業位置へ配置させるステップS11’とが、並行して実行される。このため、ステップS8の開始時においては、図12に示すように、第1の締結工具111および第2の締結工具112が、それぞれ、螺子孔21(貫通孔31)および螺子孔23(貫通孔33)に位置決めされた状態となる。   Thus, in this embodiment, steps S5 to S6 for moving the second fastening tool 112 with respect to the first fastening tool 111, and step S11 ′ for placing the fastening tools 111 and 112 at the work position. Executed in parallel. For this reason, at the start of step S8, as shown in FIG. 12, the first fastening tool 111 and the second fastening tool 112 are respectively screw holes 21 (through holes 31) and screw holes 23 (through holes). 33).
本実施形態によれば、複数の締結工具111、112を、複数の締結箇所に対してより迅速且つ高精度に配置させることができる。このため、ボルトBの締結作業に要する時間を短縮することができるので、製品の製造効率を向上させることができる。   According to the present embodiment, a plurality of fastening tools 111 and 112 can be arranged more quickly and with high accuracy at a plurality of fastening locations. For this reason, since the time required for the fastening operation of the bolt B can be shortened, the production efficiency of the product can be improved.
なお、上述の実施形態においては、締結装置100がロボットシステム10、20に組み込まれている場合について述べたが、これに限らず、締結装置100単体としても、複数の締結部材を締結することも可能である。以下、締結装置100が単体として締結作業を実行する場合における、締結装置100の構成および動作について説明する。   In the above-described embodiment, the case where the fastening device 100 is incorporated in the robot systems 10 and 20 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of fastening members may be fastened as the fastening device 100 alone. Is possible. Hereinafter, the configuration and operation of the fastening device 100 when the fastening device 100 performs fastening work as a single unit will be described.
この場合、締結装置100は、上述のロボット制御部12に対応する要素である締結装置制御部と、上述の回転制御部16とを備える。締結装置制御部は、締結装置100を構成する各要素を直接的または間接的に制御する。この締結装置制御部は、上述の移動制御部102および締結位置算出部103の機能を担うとともに、撮像部104の撮像動作を制御する。また、締結装置制御部は、回転制御部16と通信し、第1の締結工具111の軸部111aと、第2の締結工具112の軸部112aを回転駆動する。   In this case, the fastening device 100 includes a fastening device control unit that is an element corresponding to the robot control unit 12 described above, and the rotation control unit 16 described above. The fastening device control unit controls each element constituting the fastening device 100 directly or indirectly. The fastening device control unit functions as the movement control unit 102 and the fastening position calculation unit 103 described above, and controls the imaging operation of the imaging unit 104. The fastening device control unit communicates with the rotation control unit 16 and rotationally drives the shaft portion 111a of the first fastening tool 111 and the shaft portion 112a of the second fastening tool 112.
締結作業を行う場合、締結装置制御部は、図4に示すステップS2〜S8を実行する。締結装置の動作フローの例について、以下に簡単に説明する。締結装置の動作フローが開始した後、ステップS2において、締結装置制御部は、撮像部104に指令を送り、複数の締結箇所を撮像する。ステップS3において、締結装置制御部は、締結箇所の撮像が適正に完了したか否かを判断する。ステップS4において、締結装置制御部は、締結位置算出部103として機能し、画像データに基づいて、物体Aにおける、ボルトBを締結すべき締結箇所の位置を算出する。   When performing a fastening operation | work, a fastening apparatus control part performs step S2-S8 shown in FIG. An example of the operation flow of the fastening device will be briefly described below. After the operation flow of the fastening device is started, in step S2, the fastening device control unit sends a command to the imaging unit 104 and images a plurality of fastening locations. In step S <b> 3, the fastening device control unit determines whether imaging of the fastening portion has been properly completed. In step S <b> 4, the fastening device control unit functions as the fastening position calculation unit 103, and calculates the position of the fastening point where the bolt B is to be fastened in the object A based on the image data.
ステップS5において、締結装置制御部は、2つの締結箇所の間の距離を算出する。ステップS6において、締結装置制御部は、移動制御部102として機能し、算出された2つの締結箇所の間の距離dに基づいて、第2の締結工具112を第1の締結工具111に対して移動させる。ステップS7において、締結装置制御部は、第2の締結工具112の移動が完了したか否かを判断する。そして、ステップS8において、締結装置制御部は、回転制御部16と通信し、締結工具によって、複数のボルトBを同時に締結する。 In step S5, the fastening device control unit calculates the distance between the two fastening points. In step S <b> 6, the fastening device control unit functions as the movement control unit 102, and the second fastening tool 112 is moved to the first fastening tool 111 based on the calculated distance d 2 between the two fastening points. To move. In step S7, the fastening device control unit determines whether or not the movement of the second fastening tool 112 has been completed. In step S8, the fastening device control unit communicates with the rotation control unit 16 and simultaneously fastens the plurality of bolts B with the fastening tool.
このような締結装置100によっても、撮像部104によって撮像された画像データを用いて、締結工具の各々を対応する締結箇所に配置すべく、締結工具のうちの1つを移動させることができる。これにより、複数の締結工具を、複数の締結箇所に対してより迅速且つ高精度に配置させることができる。このため、締結作業に要する時間を短縮することができるので、製品の製造効率を向上させることができる。   Even with such a fastening device 100, one of the fastening tools can be moved using the image data captured by the imaging unit 104 in order to place each of the fastening tools at the corresponding fastening location. Thereby, a some fastening tool can be arrange | positioned more rapidly and with high precision with respect to a some fastening location. For this reason, since the time required for fastening work can be shortened, the production efficiency of the product can be improved.
なお、上述の実施形態においては、締結装置が2つの締結工具を備える場合について述べた。しかしながら、これに限らず、締結装置は、3以上の締結工具を備えてもよい。また、上述の実施形態においては、第2の締結工具が一方向に沿って移動する場合について述べたが、これに限らず、第2の締結工具が、例えばx−y平面上を任意の方向に移動する構成であってもよい。このような構成は、x軸に沿って配設されたx軸方向螺子軸と、y軸方向に沿って配設されたy軸方向螺子軸とを含むボール螺子機構によって実現することができる。   In the above-described embodiment, the case where the fastening device includes two fastening tools has been described. However, the present invention is not limited to this, and the fastening device may include three or more fastening tools. Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the case where the 2nd fastening tool moves along one direction was described, not only this but a 2nd fastening tool is arbitrary directions on xy plane, for example. It may be configured to move to. Such a configuration can be realized by a ball screw mechanism including an x-axis direction screw shaft disposed along the x-axis and a y-axis direction screw shaft disposed along the y-axis direction.
また、上述の実施形態においては、ロボット制御部が、移動補正値として、距離差δ、第1の角度差φ、ならびに、第2の角度差を算出する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、ロボット制御部は、例えば、複数の締結工具の各々の座標と、物体上の締結箇所の各々の座標との差から、移動補正値を算出してもよいし、他の如何なるパラメータに基づいて、移動補正値を算出してもよい。   In the above-described embodiment, the case where the robot control unit calculates the distance difference δ, the first angle difference φ, and the second angle difference as the movement correction values has been described. However, the present invention is not limited to this, and the robot control unit may calculate the movement correction value from the difference between each coordinate of the plurality of fastening tools and each coordinate of the fastening portion on the object. The movement correction value may be calculated based on any parameter.
上述の実施形態においては、初期位置Xにおけるロボットアームの位置から、作業前位置Yにおけるロボットアームの位置に至るまでの経路を、ロボットに教示させることによって、締結工具を作業前位置Yに移動させる場合について述べた。しかしながら、これによ限らず、ロボット制御部12は、作業前位置Yに対応する座標を予め記録し、該座標を参照してロボットアームを動作させ、締結工具を作業前位置Yに配置させてもよい。   In the above-described embodiment, the fastening tool is moved to the pre-work position Y by causing the robot to teach the route from the position of the robot arm at the initial position X to the position of the robot arm at the pre-work position Y. Said about the case. However, the present invention is not limited to this, and the robot control unit 12 records coordinates corresponding to the pre-work position Y in advance, operates the robot arm with reference to the coordinates, and places the fastening tool at the pre-work position Y. Also good.
以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated through embodiment of invention, the above-mentioned embodiment does not limit the invention based on a claim. In addition, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention. Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the above-described embodiments. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   In addition, the execution order of each process such as operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the specification, and the drawings is particularly “before”, “ It should be noted that “precedent” or the like is not specified, and that the output of the previous process can be realized in any order unless it is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10,40 ロボットシステム
11,41 ロボット
12,42 ロボット制御部
13 ロボットアーム
16 回転制御部
100,200 締結装置
101 締結機
102 移動制御部
103 締結位置算出部
104 撮像部
110 ベース部
111 第1の締結工具
112 第2の締結工具
114 レール部
116 モータ
117 第2の工具保持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,40 Robot system 11,41 Robot 12,42 Robot control part 13 Robot arm 16 Rotation control part 100,200 Fastening device 101 Fastening machine 102 Movement control part 103 Fastening position calculation part 104 Imaging part 110 Base part 111 First fastening Tool 112 Second fastening tool 114 Rail portion 116 Motor 117 Second tool holding portion

Claims (3)

  1. ロボットアームと、
    前記ロボットアームを制御するロボット制御部と、
    複数の締結箇所を有する物体の該締結箇所に、複数の締結部材を締結するための締結装置と、を備え、
    前記締結装置は、
    複数の締結工具と、
    前記複数の締結工具を互いに相対的に移動させる移動機構と、
    前記複数の締結箇所を撮像する撮像部と、を有し、
    前記ロボット制御部は、
    前記撮像部が撮像した前記複数の締結箇所の画像データに基づいて、前記複数の締結箇所の位置を算出し、
    算出された前記複数の締結箇所の位置に基づいて、少なくとも1つの前記締結工具を移動させ、個々の前記締結工具が、対応の前記締結箇所に前記締結部材を締結可能な位置に配置されるように、前記移動機構を制御し、
    前記画像データに基づいて、前記ロボットアームの移動補正値を算出し、
    算出された前記移動補正値に基づいて、前記ロボットアームを動作させて、前記複数の締結工具を前記物体に対して位置決めする、ロボットシステム。
    A robot arm,
    A robot controller for controlling the robot arm;
    A fastening device for fastening a plurality of fastening members to the fastening location of an object having a plurality of fastening locations;
    The fastening device is:
    A plurality of fastening tools;
    A moving mechanism for moving the plurality of fastening tools relative to each other;
    An imaging unit that images the plurality of fastening points,
    The robot controller is
    Based on the image data of the plurality of fastening locations imaged by the imaging unit, the positions of the plurality of fastening locations are calculated,
    Based on the calculated positions of the plurality of fastening locations, at least one of the fastening tools is moved, and the individual fastening tools are arranged at positions where the fastening members can be fastened to the corresponding fastening locations. And controlling the moving mechanism,
    Based on the image data, a movement correction value of the robot arm is calculated,
    A robot system that operates the robot arm based on the calculated movement correction value to position the plurality of fastening tools with respect to the object.
  2. 前記複数の締結工具は、第1の締結工具と、該第1の締結工具に対して移動可能な第2の締結工具とを有し、
    前記ロボット制御部は、
    前記第2の締結工具を前記第1の締結工具に対して移動させて、前記第1の締結工具と前記第2の締結工具との間の距離が、前記複数の締結箇所のうちの第1の締結箇所と第2の締結箇所との間の距離と等しくなるように、前記移動機構を制御し、
    前記第1の締結工具および前記第2の締結工具が、前記第1の締結箇所および前記第2の締結箇所にそれぞれ配置されるように、前記ロボットアームを動作させて前記複数の締結工具を前記物体に対して位置決めする、請求項1に記載のロボットシステム。
    The plurality of fastening tools include a first fastening tool and a second fastening tool movable with respect to the first fastening tool;
    The robot controller is
    The second fastening tool is moved with respect to the first fastening tool, and the distance between the first fastening tool and the second fastening tool is a first of the plurality of fastening points. Controlling the moving mechanism to be equal to the distance between the second fastening point and the second fastening point,
    The robot arm is operated to move the plurality of fastening tools so that the first fastening tool and the second fastening tool are arranged at the first fastening place and the second fastening place, respectively. The robot system according to claim 1, wherein the robot system is positioned with respect to an object.
  3. 前記ロボット制御部は、
    前記移動補正値として、前記第1の締結工具と前記第1の締結箇所との間の距離差、および、前記第1の締結箇所と前記第2の締結箇所とを結ぶ仮想線の方向と、前記第2の締結工具の移動方向との間の角度差を算出し、
    前記ロボットアームを動作させて、算出された前記距離差および前記角度差がゼロとなるように、前記複数の締結工具を前記物体に対して位置決めする、請求項2に記載のロボットシステム。
    The robot controller is
    As the movement correction value, a distance difference between the first fastening tool and the first fastening location, and a direction of an imaginary line connecting the first fastening location and the second fastening location, Calculating an angular difference between the second fastening tool and the moving direction of the second fastening tool;
    The robot system according to claim 2, wherein the robot arm is operated to position the plurality of fastening tools with respect to the object such that the calculated distance difference and the angle difference become zero.
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