TW200932452A - Robot tool, robot system and method for processing of workpieces - Google Patents

Description

200932452 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一用於工作件處理的機器人工具，其具有一 連接元件，用於連接至一機器人。本發明也涉及一機器人 系統，還涉及一工作件處理方法。 【先前技術】 ❹

已知用於工作件處理之機器人工具被廣泛應用，例如， 用於油漆、焊接或黏合劑連接。但是，應用之範圍也存在 於迄今未曾由機器人執行而是頻繁地利用手動執行的工作 件處理中，這就是說該處理係藉由適合之人員手工處理。 例如，一超出一工作件之邊界的保護突出物、例如黏附 地結合在一液晶顯示器上之一保護薄片可由一鋒利之刀刃 手動除s，例如利用一適合之刀具手動地將其切除。諸如 此類刀具比較快變鈍，且因此頻繁地需要被更換。此外， 還具有-在該切割處理期間該等刀刀斷裂之情泥中 風險。 【發明内容】 針對先前技術之背景，本發明之目的為詳述—種機器人 工具，—種機器人系統以及一種工作件處理方法借助于 該等機盗人工具、機器人系統以及工作件處理方法，相比 ;^去’其可更快且更準確地執行該處理。 根據本發明，藉由該機器人工具可實現該目’該機器 ^工具用於處理工作件，其具有請求項丨中所詳述之特 133681.doc 200932452 本發明因此涉及一最初提及之該類型之機器人工具，其 特徵在於—+刀割刀刀藉纟—®持元件被固持在—預設位 置’且該固持元件藉由該連接元件可被連接至該機器人。 化得到機器人工具，其特別準確地執行切割任務如工 #件處理。這疋因為該切割刀刀被固持在一預設位置，且 可搭配該機器人使用，利用該機器人移動之準確性。 • 根據本發明之該機器人工具之—進—步之優點為具有一 切割刀刀變換器。 其確保任何切割刀刃在變鈍時可以一簡單方式更換或 尤其在使用一段時間後，易於根據一定期更換。 忒機器人工具之該固持元件之還有一優點為具有一用於 該切割刀刃的測試設備。 其允許當前使用之切割刀刃在其仍有—預設鋒利度時仍 可被使用。僅當該切割刀刃被發現不能使用時，其隨後被 適合地替代。 Ο 才艮據本發明之該機器人工具之-有利改良被特徵化為該 切割刀刀以一簧上形式被連接至該固持設備。 . 《有力地導致誤差補償。若’例如，該簧上固持器作用 在-空間方向上，隨後，一切割邊緣上之不平坦之特徵或 . $待切除1作件上之材料厚度變化、或其他未預設之事件 將特別地易於補償。 藉由根據本發明之該機器人工具之該切割刀刀係為一熱 刀刃’切割性能被有利地改善。 此外，根據本發明之該機器人工具之一改善中，一 133681.doc 200932452 步的連接元件被提供在該固持設備上。 其導致與該固持設備以及隨後在根據本發明之該機器人 工具上整合一進一步處理儀器之能力。一進一步處理儀器 例如是—第二切割刀刀’其具有一第二切割刀刃在被要求 時可特別快速可用的優點。但是，其也可毫無問題地用於 連接其他儀器或設備，例如，一吸引設備或檢測設備。

其對一將被連接之夾緊設備尤其有利，尤其是將被可分 離地連接至該固持元件。 。根據本發明之該機器人工具，其使得有可能以一特別簡 早之方式採用該夾緊設備以首先移動該將被處理之工作件 至-預設處理位置’且隨後，不需要第二機器人或甚至在 該相關機器人上之-工具之改變，以立即開始該工作件之 處理。尤其當該夹緊設備被可拆卸地連接至該固持元件， 根據本發明之該機器人工具能夠離 設備。其允許該工作件稍後以一特別簡單之 Ο 在根據本發明之該機器人工具之_有利的改善中，該固 持元件具有-感應器，尤其是—光學或f射型感應器。Λ 其允許該機器人工具採用該感應器例如—數位相機記錄 ,、環境之-圖冑’以及以該方法藉由分㈣圖以^ 環境，在該處理中’考慮該移動路徑上之可能之阻礙物成 ，至少借助於一先前 將被處理之工作件上 該感應器也有利地用於查證之目的 預設之參考點或一參考邊緣線，或— 133681.doc 200932452 或在該機器人之工作區域内之類似物。 2允許該將被處理之工作件之正確位置與方向以一特別 簡皁之方式被決定或被碟定。舉例來說，藉由搜索在該工 作件上之-預期或計畫點處之該參考點，執行該查證。若 $參考點不能被尋得，搜索移動將在該預期之位置附近被 &行以搜索該真實之參考點，例如，該工作件上之一已被 運用之標記或一典型點。 如此只疋可能具有用該感應器總體測量該工作件的能 力。此外，本發明還涉及該感應器可被用於辨認該工作件 之位置或方向，以及若需要可被用於利用該辨認所得之位 置和方向矯正該機器人之移動程式。 此亦允許在工作件固持器中之該工作件在位置上之細微 差異按需要被矯正，這就是說獨立地用於各自處理過程。 此外，藉由一機器人系統可實現該目的，該機器人系統 具有具備根據本發明之請求項14所詳述之特徵的一機器人 〇 以及一機器人工具。 一具有根據本發明之一機器人工具的此種機器人系統因 此也實現該機器工具自身之上述所有優點。 此外，在根據本發明之該機器人系統之一有利的細微改 . 良中，一刀刃變換器被排列在該機器人之工作區域，且該 機器人工具與該刀刀變換器按需要相互作用。 在如此之本發明之該主旨之一細微改良中，該機器人工 具本身可除去該刀刃更換之功能’因此可被簡單化。 一相應之情況適用於具備一刀刃測試器之該機器人系統 133681.doc 200932452 之設計，該刀刃測試器被排列在該機器人之工作區域中， 且與該機器人工具按需要相互作用。 最後’藉由該方法可實現該目的，根據本發明之該方法 用於處理一工作件，其具有請求項15所詳述之特徵。 本發明因此#及一方法，其利用根據本發明之一機器人 工具處理工作件，其特徵為該切割刀刃沿一預設移動路徑 被該機器人系統移動。 〇

首先，該自動化步驟可實現該處理之統一度與可重複 性，且因此實現-相應之高品質水準。此外，切割速度可 被最優化以適合所使用之刀刃，且其大體上來說會導致實 現明顯較好之㈣。此外，關^人之王何域為一 安全區域’在該機器人之操作_，沒有操作員可處於該 :域中。丨因此從開始就排除人員諸如受傷或危 常規可能性。 對根據本發明之該方法之一 有利之補充可被實現，藉由 ’J用感應器以確定—參考點 並垃一作為該移動路徑之-起點。 f按^被處理之工作件之適合之獨立位置與方向，以 一特別簡單之方式，瑞粗狡& UP 確保移動路徑之查證，Μ㈣⑽ 次切割之前及/或之後提= ㈣之該方法在該受測刀刀每 f曲等等)。 後、供该切割刀刃之狀況(例如破損、 其允許以一特別簡單之 本發明之主旨之進一步有：達成預期之品質標準。 ,的細微改善被詳述在其他獨 133681.doc 200932452 立請求項中。 【貫施方式】 該單一圖式顯示一機器人系統10，其具有一機器人12_， 一工作件臺丨4，一工作件丨6被排列在該工作臺上。在該所 闡述之實例中，該機器人12具有一機器人腿18以及一多軸 機器臂20 ’其在其自由端與一組合工具22安裝。在此例 中’ s亥組合工具22被牢固地連接至該機器臂2〇之一連接邊 ©緣（其未被細節性描述）’使得該機器人12藉由簡單移動確 定該組合工具22之空間位置以及其準直。 6亥組合工具22藉由一固持元件24被連接至該機器臂2〇。 此外該固持元件24被用作為一夾住—刀刃28之刀刀固持 件26、一感應器系統3〇以及一吸引夾緊設備的底座元 件°亥固持元件24被牢固地連接至所有此等元件26、3〇、 32 ° 。玄圖闡述該組合工具22為該吸引夹緊設備32被直接排列 〇 ㈣被處理之工具16之反向，該工具16已被放置在該工具 臺14上之-工作件固持器财，該卫具臺被定位在地面 上此外，在该闡述圖中，該吸引夾緊設備32與該工作件 16保持-定距離。—保護薄片％被連接至該工作件^之相 . _面，在社作件16背對該卫作件臺14之側。在此實例 中，該工作件16被希望為-太陽能電池元件，其從一列多 個獨a立太陽能電池中產生，該保護薄片36被希望用作為該 太陽月t*電池之保5蔓，讓該太陽能電池進行其他處理步驟以 及隨後之運輸。但在該所闡述之實例中，該保護薄片36甚 133681.doc 200932452 至比該工作件16之該相關表面更大，使得該機器人及其工 具之任務為沿與表面接界之邊緣户除該保護薄片，盡可能 地接近該等邊緣。 一刀刀測試器40以及-刀刀變換器42也被顯示在該地面 上，靠近該工具臺14,在該機器人之一工作區域中。其使 得該機器人12在該工作件16之該處理期間或在一工作件上 之各處理操作之前或之後檢查該切割刀刀之狀況，及若需 ❹

要執行一刀刀之更換。在本發明之構思之内，此等器件 40、42將以一 g當適應之形式被排列在該組合工具22自身 之該固持底座元件24上。其有利地避免了為了接觸該刀刃 測試器4 0或該刀刃變換器4 2所需之多種機器臂移動之需 要。該實例顯示一冷刀刀。但是，其同樣也可能採用熱刀 刃’其為熟悉此項技術者已知。其增加了該刀刀之壽命。 該所選之實例特別地意味著借助於根據本發明之該組合 工具22搭配機器人2〇及與機器人系統1〇有關之其他元: 4〇、U、14料該王作件丨6之該處理確保丄作件被快速可 靠地處理。 1用該所闡述之機器人系統1〇，根據本發明之該方法， 該工作件16之處理被該組合工具U如下述執行。首先，該 機器人接觸—移交臺（圖中未顯示其任何更多細節），其用 於未處理之工作件。其中，該吸引夾緊設備32被移動至一 位置’其高於下—個將被處理之工作件，至與圖式所示相 =之一位置’特定言之在該工作件之—裝有該保護薄片的 側面之近距離上方。該簡圖顯示該吸引夾緊工具32之一側 I33681.doc -12· 200932452 視圖’使得該視圖僅顯示一第一與一第二吸引夾緊器44， 且一吸引夾緊器是否夠用係取決於目的、該工作件之形狀 與大小’然亦可能需要大量吸引夾緊器44例如六個吸引夾 緊器以維持在一太陽能電池元件上安全夾緊及其運輸。該 機器人移動該吸引夾緊設備32直至該吸引夾緊器44置於該 工作件16之表面上。該吸引央緊器44接著被操作，以致產 生一吸引作用’使該工作件丨6黏附於該吸引夾緊設備上。 該機器人從該轉移位置移動該工作件16至該工具臺14上 之一點。在一進一步之機器人移動中，該工作件16被放置 在《亥工具臺14上之該固持設備34中，且該吸引夾緊設備32 之該吸引作用被停止，使得其從該工作件1 6處分離或釋 放。 舉例來說，作為該程序之替代，在該吸引夾緊設備3 2與 該底座元件2 4之間之一連接元件4 6可被設計為一可脫嚙或 可活動耦合，使得一機器人控制器或一工具控制器從該底 座元件22處按需要解麵或分離該吸引炎緊設備32。這意味 著，只要該工作件丨6被定位在該工作件固持器34中由於 至該吸引夾緊器44與該工作件之該連接，該吸引夾緊設備 32保持在該工作件上，整個吸引夾緊設備藉由解除該中間 件4 6上之麵合而被完全分離。 在任何情況下，該機器人工具22可利用不同設備執行進 一步處理步驟。首先，照相機30被一適合之組合工具/機 人之移動移動至該工作件16上方之一位置，使得該感應 器系統可測量該整個工作件。此時以測量點為基準判斷該 133681.doc .13- 200932452 工作件16在其工作件固持器34中之正確位置，此外，計算 一參考點且利用該參考點精確地且獨立地針對此時在工作 件當前位置之待處理工作件定義、校正及查證刀刃28之切 割動作之起點。 ， 首先借助於在該組合工具22之位置之一適合之改變使該 切割刀刀28被移動至該刀刀測試器40,其中其被移動至— 琪Μ位置’使得該測試器可測試該刀刀。假設該刀刀已磨 〇 ’且該機器人移動該組合工具22至該刀J7變換器42,在 λ中該刀刀被更換。但是，在本發明之範圍，，鋒利度測 式及/或刀刃更換亦係在該組合工具22本身上之適合儀器 上進行，該組合工具因此經適合地設計。該機器人移動該 刀刀28至其接近該工作件16之區域中之開始位置。在此定 位屑間，需關〉主於確保該刀刃28之該移動路徑具有一技術 上來說盡可能優化地用於該保護薄片36之切割的輪廓，使 其符合所要求之切割速度、切割角度等等。該刀刀28之移 Ο 動過耘中例如因工作件16將被切除之邊緣上之尺寸不精確 而k成之相對微小擾動將藉由一適合之補償設備補償，但 其未在圖中被細節描述。該刀刃被以一簧上形式安裝在例 如-補償設備中，特定言之係對該刀刃切割器之切割移動 成直角。在所選之實例中，用於切割該保護薄片36之移動 =也係沿邊緣運行’在該邊緣上，該保護薄片36突出超過 該工作件16，此移動包括四個獨立直線移動分量，使得一 旦該四個移動分量被完成，該過程已沿該邊緣移動一次。 在D玄切割處理結束之後，該組合工具22之機器臂以一 13368],doc •14- 200932452 使照相機3 0可記錄該工作件16之一進一步影像的方式移動 返回一大致在該工作件16之上的位置。借助於一恰當設計 之影像處理系統執行該切割之一品質檢測，且如果切割品 質為適當的，借助於該吸引夾緊設備22再次取起該工作 件’且從該工作臺I4處移動至已處理工作件之一傳遞位 置。 【圖式簡單說明】 該單一圖式顯示一機器人系統之一簡圖。 【主要元件符號說明】 10 機器人系統 12 機器人 14 工作件臺 16 工作件 18 機器人腿 20 機器臂 22 組合工具 24 元件 26 固持件 28 刀刀 30 感應器系統 32 組件 34 固持器 36 保護薄片 40 測試器 133681.doc .15· 200932452 42 變換器 44 吸引夾緊器 46 連接元件

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Claims (1)

1. 200932452 十、申請專利範圍： 1. 一種用於工作件處理的機器人工具其 至-機器人的連接元件，該機器人工具之—用於連接 割刀刀被-固持元件固持在—預設位置，^為：—切 件可藉由該連接元件被連接至該機器人。” Λ固持70 2. 根據請求項!之機器人工具，其特徵為 -切割刀刀變換器。 等7L件具有 ❹ 3. 根據請求項！或2之機器人工具，其 有用於兮+ 士 、广文為该固持元件具 、"亥切割刀刀之一刀刃測試器。 4. 根據請求項丨之機器人工 . z、行儍為該切割刀刀以一 貫丄万式破連接至該固持設備。 5_根據請求項丨之機器人工 其 熱刀刃。 -特徵為該切割刀刀係一 其特徵為該固持設備具有 6.根據請求項1之機器人工具 另一連接元件。 0 7.根據請求項1之機器人工具，其特徵為 接’尤其是可拆卸地連接至該固持元件 一夹緊設備被連 8·根據請求項7之機器人工具，其特徵為該失緊設備可藉 由恰當地操作該固持設備而被分離及/或連接。 9·根據請求項7之機器人工具，其特徵為該夾緊設備為-吸引夾緊設備。 H)·根據請求項i之機器人卫具’其特徵為該固持元件具有 一感應器，尤其是一光學或雷射型之感應器。 η.根據請求们G之機m，其特徵為該感應器可被用 133681.doc 200932452 於查證一待處理工作件上戋嗲 干上次該機器人之工作區域中的至 少一先前預設之參考點或一參考邊緣。 12.根據請求項10之機器人工具，並 於測量該工作件。 -特徵為該感應器可被用 A:據請求項1〇之機器人工具’其特徵為該感應器可被用 於辨認件之位置與方向，且若有需要，可利用書 經辨認之位置與方向校正該機器人之-移動程式。 14’且件處理之機器人系統，其具有-機器人且 具有根據凊求項1至13中任一士主 ^ 吻求項之一機器人工且。 15. 根據請求項14之機器人系 . ^ 其特徵為一刀刀變換器被 排列在該機器人之—工作 作&域中，且該機器人工具與該 刀刀變換器在需要時相互作用。 16. 根據請求項14之機器人系統， ^ ^ ^ 丹特徵為一刀刀測試器被 排列在该機器人之工作區 τ 且该機益人工具與該刀 刃測試器在需要時相互作用。 17. —種具有一機器人與根墟姓_七 人拖 么、根據π未項1至10中任一項之機器 人工具的機器人系統，其輯 她哭λ々 再特徵為-刀刀磨具被排列在該 機器人之一工作區域中， 在需要時相互作用。 〃機盗人工具與該刀刃磨具 18. —種利用根據請求項1 π AfcI 任—項之機器人工具處理 工作件的方法，其特徵為 5 17 ., 為該切割刀刃藉由根據請求項14 至17中任一項之機器人系 19 乎统化―預設移動路徑移動。 19·根據禎未項18之方法，並 .. ”特徵為藉由該感應器決定一起 點或一參考點當作該移動路徑之一起點。 133681.doc 200932452 20.根據請求項18或19之方法， 之前被加熱至一預設溫度。 其特徵為該切割工具在切割 2 1 ·根據請求項18之方法 後測試該切割刀刀之 22·根據請求項18之方法 其是該刀刀之狀況、 該刀刃。 ，其特徵為在每次切割之前及/或之 狀況。 其特徵為基於一預設值標準，尤 使用時間或切割長度之一函數更換

   ❹ 23·根據請求項18之方法，其特徵為該機器人㈣該夹緊設 備固持-將被處理之工作件，且將該卫作件移動至―預 設位置，尤其至一工作件固持器或臺。 认根據請求項23之方法，其特徵為一旦該工作件已被移動 至該預設位置，該機器人卫具釋放該夾緊設備。 25·根據請求項24之方法，其特徵為該夾緊設備保持在該工 作件上。 2 6.根據請求項1 8之方法’其特徵為 又馮借助於忒感應器測量該 工作件之位置和方向及/或各項尺寸。 27.根據請求項26之方法，其特徵為基於該經確定之位置與 方向及/或該等經確定之尺寸決定該移動路徑或校正一計 畫移動路徑。 133681.doc