DE102014015364A1

DE102014015364A1 - Befestigungsvorrichtung, robotersystem und befestigungsverfahren zum befestigen mehrerer befestigungsteile

Info

Publication number: DE102014015364A1
Application number: DE201410015364
Authority: DE
Inventors: Masaaki c/o FANUC CORPORATION Sasaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2015-04-30
Also published as: CN104551629A; JP5860021B2; US20160375532A1; CN106826207A; US20150119214A1; JP2015080843A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung, die ermöglicht, dass mehrere Befestigungswerkzeuge schnell und mit hoher Präzision an mehreren Befestigungsstellen angeordnet werden können. Eine Befestigungsvorrichtung, die mehrere Befestigungsteile an mehreren Befestigungsstellen eines Gegenstands befestigt ist ausgestattet mit mehreren Befestigungswerkzeugen, einem Bewegungsmechanismus, um die mehreren Befestigungswerkzeuge relativ zueinander zu bewegen, einem Bildaufnahmeteil, das mehrere Befestigungsstellen abbildet, ein Befestigungspositions-Berechnungsteil, das die Bilddaten der mehreren Befestigungsstellen als Basis verwendet, um die Positionen mehrerer Befestigungsstellen zu berechnen, und eine Bewegungssteuerung, die die Positionen der berechneten mehreren Befestigungsstellen als Basis zum Steuern des Bewegungsmechanismus verwendet, um wenigstens ein Befestigungswerkzeug zu bewegen, sodass die einzelnen Befestigungswerkzeuge an Positionen angeordnet werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Befestigungsteile an den entsprechenden Befestigungsstellen befestigt werden.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung, ein Robotersystem und ein Befestigungsverfahren zum Befestigen mehrerer Befestigungsteile an einem Werkstück.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Aus dem Stand der Technik ist ein Roboter bekannt, der mehrere Befestigungsteile, wie etwa Schrauben, an einem Gegenstand basierend auf Bilddaten des abgebildeten Gegenstands, wie etwa ein Werkstück, befestigen kann (siehe beispielsweise die j apanische Patentschrift Nr. H05-293725A und die japanische Patentschrift Nr. 2003-225837A ).
Der in den obengenannten Patentschriften beschriebene Roboter weist ein einzelnes Befestigungswerkzeug auf, das ein Befestigungsteil an einem Gegenstand befestigen kann. Wenn die Befestigungsarbeit ausgeführt wird, positioniert der Roboter das Befestigungswerkzeug basierend auf den Bilddaten des abgebildeten Gegenstands an einer an dem Gegenstand ausgebildeten Befestigungsstelle. Wenn es somit entsprechend einem derartigen Roboter erforderlich wird, mehrere Befestigungsteile an einem Gegenstand zu befestigen, ist es notwendig, das einzelne Befestigungswerkzeug separat an jeder der mehreren an dem Gegenstand ausgebildeten Befestigungsstellen zu positionieren, so dass letzten Endes viel Zeit für die Befestigungsarbeit aufgewendet wird.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik ebenfalls ein Roboter bekannt, der mehrere Befestigungswerkzeuge aufweist, wobei jedoch bei einem derartigen Roboter der Abstand zwischen den Befestigungswerkzeugen (d. h. die Teilung) fest ist. Wenn es bei einem derartigen herkömmlichen Roboter erforderlich wird, mehrere Befestigungsteile an einem Gegenstand mit verschiedenen Teilungen zu befestigen, kann somit die Befestigungsarbeit nicht effizient ausgeführt werden, das es nicht möglich ist, die Teilungen der Befestigungswerkzeuge entsprechend der Teilungen zwischen den an dem Gegenstand ausgebildeten Befestigungsstellen zu ändern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen mehrerer Befestigungsteile an mehreren an einem Gegenstand vorgesehenen Befestigungsstellen mehrere Befestigungswerkzeuge, einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen der mehreren Befestigungswerkzeuge relativ zueinander, ein Bildaufnahmeteil, das die mehreren Befestigungsstellen abbildet, ein Befestigungspositions-Berechnungsteil, das die Positionen der mehreren Befestigungsstellen basierend auf Bilddaten der durch das Bildaufnahmeteil abgebildeten mehreren Befestigungsstellen berechnet, und eine Bewegungssteuerung, die den Bewegungsmechanismus basierend auf den berechneten Positionen der mehreren Befestigungsstellen steuert, um mindestens eines der Befestigungswerkzeuge zu bewegen, sodass die einzelnen Befestigungswerkzeuge an Positionen angeordnet werden, an denen die einzelnen Befestigungswerkzeuge die Befestigungsteile an den entsprechenden Befestigungsstellen befestigen können.
Die mehreren Befestigungswerkzeuge können ein festes erstes Befestigungswerkzeug und ein relativ zum ersten Befestigungswerkzeug bewegliches zweites Befestigungswerkzeug aufweisen. In diesem Fall kann die Bewegungssteuerung den Bewegungsmechanismus steuern, um das zweite Befestigungswerkzeug relativ zum ersten Befestigungswerkzeug zu bewegen, sodass der Abstand zwischen dem ersten Befestigungswerkzeug und dem zweiten Befestigungswerkzeug gleich dem Abstand zwischen einer ersten Befestigungsstelle und einer zweiten Befestigungsstelle der mehreren Befestigungsstellen wird.
Die Befestigungsvorrichtung kann ferner mit einer Basis versehen sein, an der das erste Befestigungswerkzeug festgelegt ist. Der Bewegungsmechanismus kann eine Schiene, die an der Basis vorgesehen ist, ein Werkzeughalterungsteil, das beweglich an der Schiene angebracht ist und das das zweite Befestigungswerkzeug hält, und ein Leistungsteil, das das Werkzeughalterungsteil entlang der Schiene bewegt, aufweisen. Die Befestigungsvorrichtung kann ferner mit mehreren Werkzeugantrieben, die jeweils jedes der mehreren Befestigungswerkzeuge rotieren lassen, und einer Rotationssteuerung, die die mehreren Werkzeugantriebe zum gleichzeitigen Rotieren der mehreren Befestigungswerkzeuge steuert, versehen sein.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Robotersystem mit einem Roboterarm, einer Robotersteuerung, die den Roboterarm steuert, und mit der obengenannten Befestigungsvorrichtung bereitgestellt. Die Robotersteuerung umfasst eine Bewegungssteuerung und steuert den Roboterarm, um die mehreren Befestigungswerkzeuge relativ zum Gegenstand zu positionieren.
Die mehreren Befestigungswerkzeuge können am Roboterarm angebracht sein. In diesem Fall kann der Roboterarm betrieben werden, um die mehreren Befestigungswerkzeuge zur Ausführung der Befestigungsarbeit an dem Gegenstand zu bewegen. Weiterhin können die mehreren Befestigungswerkzeuge an einer von dem Roboterarm separaten Stelle angeordnet werden. In diesem Fall kann der Roboterarm den Gegenstand greifen und betätigt werden, um den Gegenstand an eine Stelle zu bewegen, an der die mehreren Befestigungswerkzeuge die Befestigungsarbeit ausführen. Ferner kann die Robotersteuerung die Betätigung des Roboterarms basierend auf den Bilddaten steuern.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Befestigen mehrerer Befestigungssteile an mehreren an einem Gegenstand vorgesehenen Stellen mittels einer mehrere Befestigungswerkzeuge aufweisenden Befestigungsmaschine die Schritte des Abbildens der mehreren Befestigungsstellen, Berechnen der Positionen der mehreren Befestigungsstellen basierend auf Bilddaten der mehreren abgebildeten Befestigungsstellen, und das Bewegen von mindestens einem der mehreren Befestigungswerkzeuge basierend auf den berechneten Positionen der mehreren Befestigungsstellen, sodass die einzelnen Befestigungswerkzeuge an Positionen angeordnet werden, an denen die einzelnen Befestigungswerkzeuge die Befestigungsteile an den entsprechenden Befestigungsstellen befestigen können.
Die mehreren Befestigungswerkzeuge umfassen ein erstes Befestigungswerkzeug und ein zweites Befestigungswerkzeug, das sich relativ zum ersten Befestigungswerkzeug bewegen kann. In diesem Fall kann der Schritt des Berechnens der Positionen der mehreren Befestigungsstellen das Berechnen, basierend auf den Bilddaten, des Abstands zwischen einer ersten Befestigungsstelle und einer zweiten Befestigungsstelle der mehreren Befestigungsstellen umfassen.
Ferner kann der Schritt des Bewegens der Befestigungswerkzeuge umfassen, das zweite Befestigungswerkzeug relativ zum ersten Befestigungswerkzeug zu bewegen, sodass ein Abstand zwischen dem ersten Befestigungswerkzeug und dem zweiten Befestigungswerkzeug gleich dem Abstand zwischen der ersten Befestigungsstelle und der zweiten Befestigungsstelle wird.
Das Verfahren kann ferner umfassen, die mehreren Befestigungswerkzeuge und den Gegenstand relativ zueinander durch einen Roboterarm zu bewegen. Die mehreren Befestigungswerkzeuge können an dem Roboterarm angebracht werden. In diesem Fall kann der Schritt des Positionierens von Befestigungswerkzeugen und des Gegenstands relativ zueinander umfassen, die mehreren Befestigungswerkzeuge an Positionen zum Ausführen der Befestigungsarbeit an dem Gegenstand durch Betätigen des Roboterarms zu bewegen.
Die mehreren Befestigungswerkzeuge können an einer vom Roboterarm separaten Stelle angeordnet werden. In diesem Fall kann der Schritt des Positionierens der mehreren Befestigungswerkzeuge und des Gegenstands relativ zueinander umfassen, den Gegenstand durch den Roboterarm zu greifen und zu transportieren, um den Gegenstand an eine Stelle zu bewegen, an der die mehreren Befestigungswerkzeuge die Befestigungsarbeit an dem Gegenstand ausführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm eines Robotersystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Ansicht einer in 1 gezeigten Befestigungsmaschine;
3A zeigt eine Draufsicht des in 1 gezeigten Gegenstands;
3B zeigt eine Querschnittsansicht des Gegenstands entlang der Schnittlinie b-b in 3A;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsverfahren des in 1 gezeigten Robotersystems zeigt;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten des Schritts S11 in 4 zeigt;
6A ist eine Ansicht zur Erklärung des Schritts S1 in 4 und des Schritts S112 in 5 und zeigt die Zustände vor und nach der Bewegung des Befestigungswerkzeugs bei Schritt S1;
6B ist eine Ansicht der Befestigungsmaschine und des in 6A gezeigten Gegenstands in Richtung des in 6A gezeigten Pfeils „b” gesehen;
7 zeigt die Anordnung von Befestigungswerkzeugen und des Gegenstands zur Zeit des Starts des Schritts S8 in 4;
8 ist ein Blockdiagramm eines Robotersystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsverfahren des in 8 gezeigten Robotersystems zeigt;
10 ist ein Ablaufdiagramm, das Einzelheiten des Schritts S11' in 9 zeigt;
11 ist eine Ansicht zur Erklärung des Schritts S1' in 9 und zeigt die Zustände vor und nach der Bewegung des Befestigungswerkzeugs im Schritt S1'; und
12 ist eine Ansicht, die die Anordnung des Befestigungswerkzeugs und des Gegenstands zur Zeit des Starts des Schritts S8 in 9 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich anhand der Zeichnungen erklärt. Zunächst wird mit Bezug auf 1 ein Robotersystem 10 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erklärt. Das Robotersystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung dient der Befestigung mehrerer Schrauben B als Befestigungsteile am Gegenstand A.
Das Robotersystem 10 umfasst einen Roboter 11 zum Befestigen von Schrauben und eine Robotersteuerung 12, die den Roboter 11 steuert. Die Robotersteuerung 12 steuert direkt oder indirekt jedes der den Roboter 11 darstellenden Elemente. Der Roboter 11 ist beispielsweise ein vertikaler mehrgelenkiger Roboter mit mehreren Gelenkachsen und umfasst einen Roboterarm 13, ein Roboterarm-Antriebsteil 14, das den Roboterarm 13 antreibt, und eine Befestigungsvorrichtung 100.
Der Roboterarm 13 ist mit einem (nicht gezeigten) Schwenkständer verbunden, der um eine vertikale Achse rotieren kann. Der Roboterarm 13 umfasst einen (nicht gezeigten) unteren Arm, der am Schwenkständer angebracht ist, und einen vorderen Arm 13a, der am unteren Arm angeracht ist. Ein Gelenk 15 ist am Vorderende des vorderen Arms 13a angebracht. Das Roboterarm-Antriebsteil 14 betreibt den Roboterarm 13 durch Antreiben der an den Schwenkachsen des Roboterarms 13 vorgesehenen Servomotoren entsprechend einem Befehl von der Robotersteuerung 12.
Die Befestigungsvorrichtung 100 umfasst eine Befestigungsmaschine 101, die die Schrauben B am Gegenstand A befestigt, eine Bewegungssteuerung 102 zum Steuern eines später erklärten Bewegungsmechanismus, ein Befestigungspositions-Berechnungsteil 103, das die Positionen der Befestigungsstellen auf dem Gegenstand A, an denen die Schrauben B befestigt werden sollen berechnet, und ein Bildaufnahmeteil 104 zum Abbilden des Gegenstands A. In der vorliegenden Ausführungsform führt die Robotersteuerung 12 die Funktionen der Bewegungssteuerung 102 und des Befestigungspositions-Berechnungsteils 103 aus. Einzelheiten zu den Funktionen der Bewegungsteuerung 102 und des Befestigungspositions-Berechnungsteils 103 werden später noch erklärt.
Das Bildaufnahmeteil 104 umfasst einen Bildsensor, wie einen CCD- oder CMOS-Sensor, sowie einen Bildprozessor, der die Daten eines abgebildeten Gegenstands verarbeitet. Das Bildaufnahmeteil 104 wandelt das durch eine Linse eintretende Bild des Gegenstands photoelektrisch um und gibt Bilddaten aus, die bildverarbeitet sind. Das Bildaufnahmeteil 104 bildet den Gegenstand A entsprechend eines Befehls von der Robotersteuerung 12 ab und sendet die Bilddaten des Gegenstands A an die Robotersteuerung 12. Das Bildaufnahmeteil 104 ist beispielsweise am Roboterarm 13 befestigt und beim Abbilden des Gegenstands A an einer vorbestimmten Position positioniert. Die Robotersteuerung 12 zeichnet die Position des Bildaufnahmeteils 104 vorab in Form von Koordinaten in einem 3D-Raum auf.
Das Robotersystem 10 umfasst eine Rotationssteuerung 16 zum Rotieren der an der Befestigungsmaschine 101 vorgesehenen Befestigungswerkzeuge 111, 112. Die Rotationssteuerung 16 ist kommunizierend mit der Robotersteuerung 12 verbunden. Die Rotationssteuerung 16 kommuniziert mit der Robotersteuerung 12 und rotiert die Befestigungswerkzeuge 111, 112, um die Schrauben B am Gegenstand A zu befestigen.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 2 der Aufbau der Befestigungsmaschine 101 ausführlich beschrieben. Die Befestigungsmaschine 101 umfasst eine Basis 110, die mit dem Gelenk 15 des Roboterarms 13 verbunden ist, sowie ein erstes Befestigungswerkzeug 111 und ein zweites Befestigungswerkzeug 112, die an der Basis 110 vorgesehen sind. Die Basis 110 ist ein stabförmiges Teil, das sich linear entlang einer Achse O₀ erstreckt. An der Unterseite des distalen Endes der Basis 110 ist ein davon nach unten ragendes erstes Werkzeughalterungsteil 113 befestigt. Das erste Befestigungswerkzeug 111 ist über das erste Werkzeughalterungsteil 113 an der Basis 110 befestigt.
Ferner ist an der Unterseite der Basis 110 eine Schiene 114 befestigt, die sich linear vom proximalen Ende der Basis 110 zu einer Position in der Nähe des ersten Werkzeughalterungsteils 113 entlang der Achse O₀ erstreckt. Die Schiene 114 ist ein hohles Teil und hält in ihrem Innern eine Gewindespindel (nicht gezeigt). Ein Motor 116 ist an einem proximalen Endteil 115 der Basis 110 befestigt. Die oben erwähnte Gewindespindel ist mit einer Abtriebswelle (nicht gezeigt) des Motors 116 verbunden. Der Motor 116 funktioniert als Leistungsteil, das die Abtriebswelle zum Rotieren entsprechend dem Befehl von der Robotersteuerung 12 antreibt.
Das zweite Werkzeughalterungsteil 117 ist beweglich an der Schiene 114 angebracht. Das zweite Werkzeughalterungsteil 117 weist ein Verbindungsteil auf (nicht gezeigt), das mit der obengenannten Gewindespindel verschraubt wird. Über das Verbindungsteil wird das zweite Werkzeughalterungsteil 117 entlang der Achse O₀ angetrieben, wie in der Figur durch die Pfeile D₀ angezeigt, während die Gewindespindel zum Rotieren durch den Motor 116 angetrieben wird. Das zweite Befestigungswerkzeug 112 wird durch die zweite Werkzeughalterung 117 gehalten.
Folglich bewegt sich das zweite Befestigungswerkzeug 112 entlang der Achse O₀ zusammen mit dem zweiten Werkzeughalterungsteil 117, wenn das zweite Werkzeughalterungsteil 117 bewegt wird. Somit werden in der vorliegenden Ausführungsform das zweite Befestigungswerkzeug 112 durch die Schiene 114, das sich entlang der Schiene 114 bewegende zweite Werkzeughalterungsteil 117, der Motor 116, der als das Leistungsteil zum Antreiben der Gewindespindel funktioniert, und ein Kugelgewindemechanismus mit der Gewindespindel entlang der Achse O₀ bewegt. Das heißt, die Schiene 114, das zweite Werkzeughalterungsteil 117, der Motor 116 und der Kugelgewindemechanismus funktionieren als ein Bewegungsmechanismus zum Bewegen des zweiten Befestigungswerkzeugs 112.
Das erste Befestigungswerkzeug 111a umfasst eine Welle 111a, die sich entlang einer Achse O₁ senkrecht zur Achse O₀ erstreckt, und einen Werkzeugantrieb (nicht gezeigt), der die Welle 111a antreibt, um sie rotieren zu lassen. Eine erste an dem Gegenstand A zu befestigende Schraube B₁ wird an der Spitze der Welle 111a angesetzt. Der Werkzeugantrieb ist im Innern des ersten Befestigungswerkzeugs 111 angeordnet und treibt die Welle 111a entsprechend einem Befehl von der obengenannten Rotationssteuerung 16 zum Rotieren um die Achse O₁ an, wie durch die Pfeile D₁ in der Figur angedeutet.
In ähnlicher Weise umfasst das zweite Befestigungswerkzeug 112 eine Welle 112a, die sich entlang der Achse O₂ parallel zur Achse O₁ erstreckt, sowie einen Werkzeugantrieb (nicht gezeigt), der die Welle 112a antreibt, um sie zu rotieren. Eine zweite an dem Gegenstand A zu befestigende Schraube B₂ wird an der Spitze der Welle 112a angesetzt. Der Werkzeugantrieb des zweiten Befestigungswerkzeugs 112 ist im Innern des zweiten Befestigungswerkzeugs 112 angeordnet und treibt die Welle 112a entsprechend einem Befehl von der obengenannten Rotationssteuerung 16 zum Rotieren um die Achse O₂ an, wie durch die Pfeile D₂ in der Figur angedeutet.
Die Basis 110 der Befestigungsmaschine 101 ist mit dem Vorderende des vorderen Arms 13a des Roboterarms 13 über das Gelenk 15 verbunden. Das Gelenk 15 hält die Basis 110, um um die Achse O₄ rotieren zu können. Die Achse O₄ erstreckt sich rechtwinklig zur Achse O₃ des vorderen Arms 13a (erstreckt sich in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung von 2). Des Weiteren hält das Gelenk 15 die Basis 110, um um die Achse O₅ rotieren zu können. Die Achse O₅ ist rechtwinklig zur Achse O₄ und kann um die Achse O₄ rotieren. Die Achse O₀ der Basis 110 ist rechtwinklig zur Achse O₅ und kann um die Achse O₅ rotieren.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 3A und 3B kurz der Gegenstand A erklärt, an dem die Schrauben B durch die Befestigungsvorrichtung 100 befestigt werden. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Gegenstand A ein Werkstück W und eine Bohrschablone J, die auf dem Werkstück W angeordnet ist. Das Werkstück W ist mit insgesamt vier Schraubenlöchern 21, 22, 23 und 24 an vorbestimmten Positionen ausgebildet.
Des Weiteren ist die Bohrschablone J mit insgesamt vier Durchgangslöchern 31, 32, 33 und 34 an den Schraubenlöchern 21, 22, 23 und 24 des Werkstücks entsprechenden Positionen ausgebildet. Um das Werkstück W und die Bohrschablone J aneinander zu befestigen, fügt die Befestigungsvorrichtung 100 die Schrauben B durch die Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34 der Bohrschablone J ein und schraubt sie in die Schraubenlöcher 21, 22, 23 und 24 des Werkstücks W in dem Zustand, in dem die Bohrschablone J auf dem Werkstück W wie in den 3A und 3B gezeigt angeordnet ist.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 1–7 der Betriebsablauf des Robotersystems 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erklärt. Wie oben erläutert dient das Robotersystem 10 dazu, das Werkstück W und die Bohrschablone J aneinander zu befestigen. Nachdem der Betriebsablauf gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, gestartet wird, betreibt die Robotersteuerung im Schritt S1 den Roboterarm 13, um die Befestigungswerkzeuge 111, 112 zur Vorarbeitsposition zu bewegen.
Insbesondere sendet die Robotersteuerung 12 entsprechend einem Roboterprogramm einen Befehl an das Roboterarm-Antriebsteil 14 und betreibt den Roboterarm 13, um die Befestigungswerkzeuge 111, 112 an den vorbestimmten Vorarbeitspositionen nahe am Gegenstand A anzuordnen. Der Betriebsablauf bei Schritt S1 wird schematisch in 6A gezeigt. Wie in 6A bei Schritt S1 gezeigt werden die Befestigungswerkzeuge 111, 112 durch die Betätigung des Roboterarms 13 von der durch „X” in der Figur angezeigten Ausgangsposition zur durch „Y” in der Figur angezeigten Vorarbeitsposition bewegt.
Es ist anzumerken, dass das obengenannte Roboterprogramm Betriebsbefehle für den Roboterarm enthält, um die Befestigungswerkzeuge 111, 112 durch den Roboterarm 13 an die Vorarbeitsposition Y zu bewegen. Dieses Roboterprogramm wird zusammengestellt, indem dem Roboter 11 der Pfad von der Position des Roboterarms 13 an der Ausgangsposition X zur Position des Roboterarms 13 an der Vorarbeitsposition gelehrt wird.
Mit Bezug wiederum auf 4 bildet bei Schritt S2 die Robotersteuerung 12 die mehreren Befestigungsstellen ab. Insbesondere sendet die Robotersteuerung 12 einen Befehl an das Bildaufnahmeteil 104, um den Gegenstand A, der z. B. durch einen Förderer zu einer vorbestimmten Position transportiert wird, von der Oberseite des Gegenstands A abzubilden. Aufgrund dessen bildet die Robotersteuerung 12 die an der Bohrschablone J ausgebildeten Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34 (oder die am Werkstück W ausgebildeten Schraubenlöcher 21, 22, 23 und 24) als die mehreren Befestigungsstellen ab.
Bei Schritt S3 bestimmt die Robotersteuerung 12, ob der Betriebsvorgang des Abbildens der Befestigungsstellen entsprechend abgeschlossen wurde. Insbesondere analysiert die Robotersteuerung 12 die von dem Bildaufnahmeteil 104 empfangenen Bilddaten und bestimmt, ob alle der insgesamt vier Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34 erkannt wurden. Wenn die Robotersteuerung 12 alle Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34 erkannt hat, entscheidet sie auf JA und geht weiter zu Schritt S4. Wenn hingegen die Robotersteuerung 12 nicht zumindest eines der Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34 erkennen konnte, entscheidet sie auf NEIN und kehrt zu Schritt S2 zurück.
Bei Schritt S4 berechnet die Robotersteuerung 12 die Positionen der Befestigungsstellen im Gegenstand A, an denen die Schrauben B befestigt werden sollen. Insbesondere berechnet die Robotersteuerung 12 die Koordinaten der an der Bohrschablone vorgesehenen Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34 (d. h., Schraubenlöcher 21, 22, 23 und 24 des Werkstücks W) basierend auf den Bilddaten des Gegenstands A, die Koordinaten des Abbildungsteils 104 und die Sichtliniendaten des Abbildungsteils 104. In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert somit die Robotersteuerung 12 als Befestigungspositions-Berechnungsteil 103, das die Positionen der Befestigungsstellen basierend auf den Bilddaten berechnet.
Nach Schritt S4 berechnet die Robotersteuerung 12 bei Schritt S5 den Abstand zwischen zwei Befestigungsstellen. Insbesondere berechnet die Robotersteuerung 12 den Abstand zwischen zwei der Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34, beispielsweise den Abstand d₂ zwischen den Durchgangslöchern 31 und 33 der Bohrschablone J, wie in den 3A und 3B gezeigt, unter Verwendung der in Schritt S4 berechneten Koordinaten der Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34.
Bei Schritt S6 bewegt die Robotersteuerung 12, basierend auf dem berechneten Abstand zwischen zwei Befestigungsstellen, das zweite Befestigungswerkzeug 112 relativ zum ersten Befestigungswerkzeug 111. Insbesondere steuert die Robotersteuerung 12 den Motor 116 an, um ihn zu rotieren, und bewegt das zweite Befestigungswerkzeug 112 derart, dass der Abstand d₁ (2) zwischen dem ersten Befestigungswerkzeug 111 und dem zweiten Befestigungswerkzeug 112 gleich dem in Schritt S5 berechneten Abstand d₂ wird. In der vorliegenden Ausführungsform funktioniert somit die Robotersteuerung 12 als die Bewegungssteuerung 102, die den Bewegungsmechanismus steuert, um die einzelnen Befestigungswerkzeuge an den entsprechenden Befestigungsstellen anzuordnen.
Bei Schritt S7 bestimmt die Robotersteuerung 12, ob die Bewegung des Befestigungswerkzeugs 112 abgeschlossen wurde. Die Robotersteuerung 12 bestimmt beispielsweise, ob das zweite Befestigungswerkzeug 112 bewegt wurde, sodass die Abstände d₁ und d₂ basierend auf der Anzahl der Rotationen des Motors 116 gleich werden.
Die Robotersteuerung 12 geht weiter zu Schritt S8, wenn sie auf JA entscheidet. Wenn dadurch bei Schritt S7 auf JA entschieden wird, werden das erste Befestigungswerkzeug 111 und das zweite Befestigungswerkzeug 112 an den Positionen angeordnet, an denen die Schrauben B₁ und B₂ an den entsprechenden Schraubenlöchern 21 beziehungsweise 23 befestigt werden können. Wird hingegen auf NEIN entschieden, kehrt die Robotersteuerung 12 zurück zu Schritt S6.
Nach Schritt S4 hingegen führt die Robotersteuerung 12 den Schritt S11 parallel zu den Schritten S5–S7 aus. Bei Schritt S11 positioniert die Robotersteuerung 12 die Befestigungswerkzeuge 111, 112 und den Gegenstand A relativ zueinander. Dieser Schritt S11 wird mit Bezug auf 5 erklärt.
Nach Starten des Schritts S11 berechnet die Robotersteuerung 12 bei Schritt S12 basierend auf den in Schritt S2 erhaltenen Bilddaten den Korrekturwert der Bewegung des Roboterarms 13. Insbesondere berechnet die Robotersteuerung 12 mit Bezug auf die aus den Bilddaten errechneten Koordinaten der Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34 den Korrekturwert der Bewegung des Roboterarms 13 zum Bewegen der Befestigungswerkzeuge 111, 112 an die Arbeitspositionen, an denen die Befestigungsarbeit am Gegenstand A ausgeführt werden kann.
Dieser Schritt S11 wird mit Bezug auf 6B ausführlicher erklärt. 6B ist eine Ansicht aus der Sicht des Pfeils „b” in 6A und zeigt die Befestigungsmaschine 101 und den an der Vorarbeitsposition angeordneten Gegenstand A. Es sei angemerkt, dass zum besseren Verständnis die Basis 110 der Befestigungsmaschine 101 und die Befestigungswerkzeuge 111 und 112 durch gestrichelte Linien gezeigt werden.
Bei Schritt S111 berechnet die Robotersteuerung 12 als den obengenannten Korrekturwert z. B. eine Abstandsdifferenz δ zwischen dem ersten Befestigungswerkzeug 111 und einem am Werkstück W ausgebildeten Schraubenloch 21 (Durchgangsloch 31 der Bohrschablone J), eine erste Winkeldifferenz ϕ zwischen einer virtuellen Linie L₀, die das Schraubenloch 21 (Durchgangsloch 31 der Bohrschablone J) und das Schraubenloch 23 (Durchgangsloch 33 der Bohrschablone J) verbindet, und der Achse O₀ der Basis 110, und eine zweite Winkeldifferenz zwischen einer Oberseite S₀ der Bohrschablone J und einer zu den Achsen O₁ und O₂ der Befestigungswerkzeuge 111 und 112 rechtwinkligen Ebene S₁ (d. h. einer Oberseite der Basis 110).
Mit Bezug wiederum auf 5 korrigiert die Robotersteuerung bei Schritt 12 basierend auf dem bei Schritt S111 berechneten Korrekturwert der Bewegung die Positionen der Befestigungswerkzeuge 111, 112 zur Arbeitsposition, an der sie die Befestigungsarbeit am Gegenstand A ausführen können. Insbesondere betreibt die Robotersteuerung 12 den Roboterarm 13 über das Roboterarm-Antriebsteil 14, um die Positionen der Befestigungswerkzeuge 111, 112 so zu korrigieren, dass die Abstandsdifferenz δ, die erste Winkeldifferenz ϕ) und die zweite Winkeldifferenz Null werden.
Dadurch werden die Oberseite So der Bohrschablone J und die zu den Achsen O₁ und O₂ der Befestigungswerkzeuge 111 und 112 rechtwinklige Ebene S₁ parallel zueinander. Des Weiteren wird das erste Befestigungswerkzeug 111 an der Mittenachse des Schraubenlochs 21 (Durchgangsloch 31 der Bohrschablone J) positioniert, und die Achse O₀ der Basis 110 und die virtuelle Linie L₀ stimmen miteinander überein. Nach Abschluss des Schritts S112 beendet die Robotersteuerung 12 den Schritt S11 und geht weiter zum in 4 gezeigten Schritt S8.
Wie oben erklärt werden in der vorliegenden Ausführungsform die Schritte S5–S6 zum Bewegen des zweiten Befestigungswerkzeugs 112 relativ zum ersten Befestigungswerkzeug 111 und der Schritt S11 zum Positionieren der Befestigungswerkzeuge 111, 112 an der Arbeitsposition parallel zueinander ausgeführt. Somit werden zum Zeitpunkt des Starts von Schritt S8 das erste Befestigungswerkzeug 111 und das zweite Befestigungswerkzeug 112 am Schraubenloch 21 (Durchgangsloch 31) und am Schraubenloch 23 (Durchgangsloch 33) positioniert, wie in 7 gezeigt.
Bei Schritt S8 befestigt die Robotersteuerung 12 mehrere Schrauben B₁ und B₂ gleichzeitig mittels der Befestigungswerkzeuge 111 und 112. Insbesondere kommuniziert die Robotersteuerung 12 mit der Rotationssteuerung 16, und die Rotationssteuerung 16 treibt die Welle 111a des ersten Befestigungswerkzeugs 111 und die Welle 112a des zweiten Befestigungswerkzeugs 112 gleichzeitig an, um sie rotieren zu lassen. Dadurch werden die Schrauben B₁ und B₂ gleichzeitig in den Schraubenlöchern 21 und 23 des Werkstücks W befestigt.
Bei Schritt S9 bestimmt die Robotersteuerung 12, ob die Befestigungsarbeit entsprechend ausgeführt wurde. Die Rotationssteuerung 16 sendet beispielsweise ein Befestigungsabnormalitätssignal an die Robotersteuerung 12, wenn das Befestigungsdrehmoment beim Befestigen der Schrauben B₁ und B₂ einen vorbestimmten Wert nicht innerhalb einer bestimmten Zeit erreicht. Die Robotersteuerung 12 entscheidet auf NEIN, wenn sie ein Befestigungsabnormalitätssignal empfängt und geht dann weiter zu Schritt S10. Die Robotersteuerung 12 entscheidet hingegen auf JA, wenn sie kein Befestigungsabnormalitätssignal innerhalb eines bestimmten Zeitraums empfängt und beendet den in 4 gezeigten Ablauf.
Bei Schritt S10 startet die Robotersteuerung 12 den Abnormalitätsverarbeitungsschritt. Im Abnormalitätsverarbeitungsschritt bestimmt die Robotersteuerung 12 den Gegenstand A, der nicht ordnungsgemäß befestigt wurde, als fehlerhaftes Produkt und betätigt den Roboterarm 13, um den Gegenstand A an einen Ort zu transportieren, an dem das fehlerhafte Produkt gelagert werden soll. Die Robotersteuerung 12 beendet dann den in 4 gezeigten Ablauf.
Ansonsten kann die Robotersteuerung 12 beim Abnormalitätsverarbeitungsschritt die Befestigungsarbeit wieder ausführen. In diesem Fall kommuniziert die Robotersteuerung 12 mit der Rotationssteuerung 16, und die Rotationssteuerung dreht dasjenige Befestigungswerkzeug, für das die Befestigungsabnormalität erfasst wurde, in eine zu der Richtung in Schritt S8 entgegengesetzten Richtung, um die Schraube B zu lösen. Danach führt die Rotationssteuerung 16 die Befestigungsarbeit wieder aus indem die Schraube B in dieselbe Richtung wie im Schritt S8 gedreht wird. Die Robotersteuerung kehrt dann zu Schritt S9 zurück.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewegt die Robotersteuerung 12 die Befestigungswerkzeuge 111, 112 zur Arbeitsposition, um die Befestigungsarbeit unter Verwendung der durch das Bildaufnahmeteil 104 abgebildeten Bilddaten auszuführen, und bewegt das zweite Befestigungswerkzeug, um die Befestigungswerkzeuge 111, 112 an den entsprechenden Befestigungsstellen anzuordnen. Aufgrund dessen ist es möglich mehrere Befestigungswerkzeuge 111, 112 schnell mit hoher Präzision an mehreren Befestigungsstellen anzuordnen. Es ist somit möglich, die Fertigungseffizienz des Produkts zu verbessern, da die zum Befestigen der Schrauben B benötigte Zeit gekürzt werden konnte.
Als nächstes wird mit Bezug auf 8 ein Robotersystem 40 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. Es wird angemerkt, dass Elementen ähnlich der obengenannten Ausführungsform die gleichen Bezugsziffern zugeordnet werden und auf eine ausführliche Erklärung deshalb verzichtet wird. Das Robotersystem 40 umfasst einen Roboter 41, eine Robotersteuerung 42, die den Roboter 41 steuert, und eine Befestigungsvorrichtung 200, die an einer vorbestimmten Position befestigt ist. Die Robotersteuerung 42 führt die Funktionen der Bewegungsteuerung 102 und des Befestigungspositions-Berechnungsteils 103 in gleicher Weise aus wie die obengenannten Ausführungsformen.
Der Roboter 41 umfasst einen Roboterarm 13, ein Roboterarm-Antriebsteil 44, das den Roboterarm 13 antreibt, und eine Roboterhand 43. Die Roboterhand 43 ist am Vorderende des vorderen Arms 13a des Roboterarms 13 über das Gelenk 15 angebracht. Die Roboterhand 43 greift und hebt den Gegenstand A an und gibt den gegriffenen Gegenstand A frei.
Das Roboterarm-Antriebsteil 44 treibt die an den Gelenkachsen des Roboterarms 13 vorgesehenen Servomotoren an, um den Roboterarm 13 entsprechend eines Befehls von der Robotersteuerung 42 zu betreiben. Des Weiteren betreibt das Roboterarm-Antriebsteil 44 die Roboterhand 43, um den Gegenstand entsprechend eines Befehls von der Robotersteuerung 42 zu greifen und freizugeben.
Ähnlich wie bei der obengenannten Ausführungsform umfasst die Befestigungsvorrichtung 200 eine Befestigungsmaschine 101, eine Bewegungssteuerung 102, ein Befestigungspositions-Berechnungsteil 103, und ein Bildaufnahmeteil 104. Die Befestigungsmaschine 101 weist einen ähnlichen Aufbau auf wie die in 2 gezeigte Ausführungsform und ist an einer vom Roboterarm 13 separaten vorbestimmten Position befestigt. Beispielsweise ist die Basis 110 der Befestigungsmaschine 101 an der Wand einer in der Fertigungslinie bereitgestellten Roboterzelle befestigt. Ferner umfasst das Robotersystem 40 eine Rotationssteuerung 16, um die Befestigungswerkzeuge 111, 112 rotieren zu lassen.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 8–12 der Betriebsablauf des Robotersystems 40 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erklärt. In dem Ablauf gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die Robotersteuerung 42 die in 4 gezeigten Schritte S2 bis S10 in gleicher Weise aus wie die obengenannten Ausführungsformen, mit Ausnahme der in 9 gezeigten Schritte S1' und S11'. Auf eine ausführliche Erklärung der Schritte S2 bis S10 wird daher verzichtet und die Schritte S1' und S11' werden nachfolgend erklärt.
Nach Starten des in 9 gezeigten Ablaufs betätigt die Robotersteuerung 42 bei Schritt S1' den Roboterarm 13, um den Gegenstand A an eine Vorarbeitsposition zu bewegen. Insbesondere sendet die Robotersteuerung 42 entsprechend dem Roboterprogramm einen Befehl an das Roboterarm-Antriebsteil 44 und betreibt den Roboterarm 13, um den durch die Roboterhand 43 gegriffenen Gegenstand A an der vorbestimmten Vorarbeitsposition in der Nähe des Befestigungswerkzeugs 111, 112 anzuordnen.
Der Betriebsablauf von Schritt S1' wird schematisch in 11 gezeigt. Wie in 11 gezeigt wird bei Schritt S1' der durch die Roboterhand 43 gegriffene Gegenstand A durch Betätigung des Roboterarms 13 von der in der Figur durch X' angezeigten Ausgangsposition zu der in der Figur durch Y' angezeigten Vorarbeitsposition bewegt.
Mit Bezug wiederum auf 9 führt die Robotersteuerung 42 nach Schritt S4 den Schritt S11' parallel zu den Schritten S5–S7 aus. Bei Schritt S11' positioniert die Robotersteuerung 42 die Befestigungswerkzeuge 111, 112 und den Gegenstand A relativ zueinander. Dieser Schritt S11' wird mit Bezug auf 10 erklärt.
Nach Starten des Schritts S11' berechnet die Robotersteuerung 42 bei Schritt S111' basierend auf den bei Schritt S2 erhaltenen Bilddaten einen Korrekturwert der Bewegung des Roboterarms 13. Insbesondere berechnet die Robotersteuerung 42 den Korrekturwert der Bewegung des Roboterarms 13 zum Bewegen des Gegenstands A an eine Arbeitsposition, an der die Befestigungsarbeit am Gegenstand A mittels der Befestigungswerkzeuge 111, 112 durchgeführt werden kann, basierend auf den aus den Bilddaten errechneten Koordinaten der Durchgangslöcher 31, 32, 33 und 34.
Beispielsweise berechnet die Robotersteuerung 42 als den obengenannten Korrekturwert die Abstandsdifferenz δ (6B) zwischen dem ersten Befestigungswerkzeug 111 und dem am Werkstück W ausgebildeten Schraubenloch 21 (Durchgangsloch 31 der Bohrschablone J), die erste Winkeldifferenz ϕ (6B) zwischen der virtuellen Linie L₀, die das Schraubenloch 21 (Durchgangsloch 31 der Bohrschablone J) und das Schraubenloch 23 (Durchgangsloch 33 der Bohrschablone J) verbindet, und der Achse O₀ der Basis 110, und die zweite Winkeldifferenz zwischen der Oberseite So der Bohrschablone J und der zu den Achsen O₁ und O₂ der Befestigungswerkzeuge 111 und 112 rechtwinkligen Ebene S₁ (d. h. der Oberseite der Basis 110), in gleicher Weise wie der obengenannte Schritt S111.
Bei Schritt S112' korrigiert die Robotersteuerung 42 die Position des Gegenstands A zur Arbeitsposition basierend auf den im Schritt S111' berechneten Korrekturwert der Bewegung. Beispielsweise betreibt die Robotersteuerung 42 den Roboterarm 13 über das Roboterarm-Antriebsteil 44, um die Position des Gegenstands A so zu korrigieren, dass die Abstandsdifferenz δ, die erste Winkeldifferenz ϕ und die zweite Winkeldifferenz Null werden.
Dadurch werden die Oberseite S₀ der Bohrschablone J und die zu den Achsen O₁ und O₂ der Befestigungswerkzeuge 111 und 112 rechtwinkligen Ebene S₁ parallel zueinander, das erste Befestigungswerkzeug 111 wird an der Mittenachse des Schraubenlochs 21 (Durchgangsloch 31 der Bohrschablone J) positioniert, und die Achse O₀ der Basis 110 und die virtuelle Linie L₀ stimmen miteinander überein. Nach Beenden des Schritts S112' beendet die Robotersteuerung 42 den Schritt S11' und geht weiter zum in 9 gezeigten Schritt S8.
Auf diese Weise werden in der vorliegenden Ausführungsform die Schritte S5–S7 zum Bewegen des zweiten Befestigungswerkzeugs 112 relativ zum ersten Befestigungswerkzeug 111 und der Schritt S11' zum Positionieren des Gegenstands A an der Arbeitsposition parallel zueinander ausgeführt. Somit werden zum Zeitpunkt des Starts von Schritt S8 das erste Befestigungswerkzeug 111 und das zweite Befestigungswerkzeug 112 am Schraubenloch 21 (Durchgangsloch 31) und am Schraubenloch 23 (Durchgangsloch 33) positioniert, wie in 12 gezeigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mehrere Befestigungswerkzeuge 111, 112 schnell mit hoher Präzision an mehreren Befestigungsstellen anzuordnen. Folglich ist es möglich, die Fertigungseffizienz des Produkts zu verbessern, da die zum Befestigen der Schrauben B benötigte Zeit gekürzt werden konnte.
Es ist anzumerken, dass in den obengenannten Ausführungsformen der Fall erklärt wurde, bei dem die Befestigungsvorrichtung 100 in den Robotersystemen 10, 40 eingebunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann die Befestigungsvorrichtung 100 allein mehrere Befestigungsteile befestigen. Nachfolgend wird der Aufbau und der Betriebsablauf der Befestigungsvorrichtung 100 für den Fall erklärt, in dem die Befestigungsvorrichtung 100 allein die Befestigungsarbeit ausführt.
In diesem Fall umfasst die Befestigungsvorrichtung 100 eine Befestigungsvorrichtungssteuerung als ein der obengenannten Robotersteuerung 12 entsprechendes Element, sowie die obengenannte Rotationssteuerung 16. Die Befestigungsvorrichtungsteuerung steuert direkt oder indirekt die die Befestigungsvorrichtung 100 darstellenden Element. Die Befestigungsvorrichtungsteuerung funktioniert als die obengenannte Bewegungssteuerung 102 und das obengenannte Befestigungspositions-Berechnungsteil 103 und steuert den Abbildungsvorgang des Bildaufnahmeteils 104. Des Weiteren kommuniziert die Befestigungsvorrichtungssteuerung mit der Rotationssteuerung 16, um die Welle 111a des ersten Befestigungswerkzeugs 111 und die Welle 112a des zweiten Befestigungswerkzeugs 112 rotieren zu lassen.
Beim Ausführen der Befestigungsarbeit führt die Befestigungsvorrichtungssteuerung die in 4 gezeigten Schritte S2–S8 aus. Ein Beispiel des Betriebsablaufs der Befestigungsvorrichtung wird nachfolgend erläutert. Nach Starten des Betriebsablaufs der Befestigungsvorrichtung sendet die Befestigungsvorrichtungssteuerung am Schritt S2 einen Befehl an das Bildaufnahmeteil 104 und bildet mehrere Befestigungsstellen ab. Bei Schritt S3 bestimmt die Befestigungsvorrichtungssteuerung ob der Abbildungsvorgang der Befestigungsstellen entsprechend abgeschlossen wurde. Bei Schritt S4 funktioniert die Befestigungsvorrichtungssteuerung als Befestigungspositions-Berechnungsteil 103 und berechnet die Positionen der Befestigungsstellen, an denen die Schrauben B am Gegenstand A basierend auf den Bilddaten befestigt werden sollen.
Bei Schritt S5 berechnet die Befestigungssteuerung den Abstand zwischen zwei Befestigungsstellen. Bei Schritt S6 funktioniert die Befestigungsvorrichtungssteuerung als Bewegungssteuerung 102 und bewegt, basierend auf dem berechneten Abstand d₂ zwischen zwei Befestigungsstellen, das zweite Befestigungswerkzeug 112 relativ zum ersten Befestigungswerkzeug 111. Bei Schritt S7 bestimmt die Befestigungsvorrichtungsteuerung, ob die Bewegung des zweiten Befestigungswerkzeugs 112 abgeschlossen wurde. Dann kommuniziert die Befestigungsvorrichtungssteuerung bei Schritt S8 mit der Rotationssteuerung 16, um die mehreren Schrauben B mittels der Befestigungswerkzeuge gleichzeitig anzuziehen.
Auch gemäß einer solchen Befestigungsvorrichtung 100 ist es möglich, eines der Befestigungswerkzeuge zu bewegen, um die einzelnen Befestigungswerkzeuge unter Verwendung der durch das Bildaufnahmeteil 104 abgebildeten Bilddaten an den entsprechenden Befestigungsstellen anzuordnen. Aufgrund dessen ist es möglich mehrere Befestigungswerkzeuge schnell mit hoher Präzision an mehreren Befestigungsstellen anzuordnen. Es ist somit möglich, die Fertigungseffizienz des Produkts zu verbessern, da die für die Befestigungsarbeit benötigte Zeit gekürzt werden konnte.
Es ist anzumerken, dass in den obengenannten Ausführungsformen der Fall erläutert wurde, in dem die Befestigungsvorrichtung mit zwei Befestigungswerkzeugen versehen ist, wobei jedoch die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Befestigungsvorrichtung kann auch mit drei oder mehr Befestigungswerkzeugen bereitgestellt werden. Ferner wurde in der obengenannten Ausführungsform der Fall erläutert, in dem das zweite Befestigungswerkzeug entlang einer Richtung bewegt wird, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist. Das zweite Befestigungswerkzeug kann beispielsweise ausgeführt werden, sich auf einer x-y-Ebene in jeder Richtung zu bewegen. Ein solcher Aufbau kann durch eine Kugelgewindemechanismus umgesetzt werden, der für die x-Achsenrichtung eine Kugelgewindespindel, die entlang der x-Achse angeordnet ist, und für die y-Achsenrichtung eine Kugelgewindespindel, die entlang der y-Achsenrichtung angeordnet ist, aufweist.
Ferner wurde in den obengenannten Ausführungsformen der Fall erläutert, in dem die Robotersteuerung als Korrekturwerte der Bewegung die Abstandsdifferenz δ, die erste Winkeldifferenz ϕ) und die zweite Winkeldifferenz berechnet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Robotersteuerung kann beispielsweise die Korrekturwerte der Bewegung aus der Differenz zwischen den Koordinaten der mehreren Befestigungswerkzeuge und den Koordinaten der Befestigungsstellen auf dem Gegenstand berechnen, oder kann andere Parameter als die Basis für die Berechnung der Korrekturwerte der Bewegung verwenden.
In den obengenannten Ausführungsformen wird der Fall erläutert, bei dem einem Roboter der Pfad von der Position des Roboterarms an den Ausgangspositionen X zur Position des Roboterarms an der Vorarbeitsposition Y gelehrt wird, um die Befestigungswerkzeuge an die Vorarbeitsposition Y zu bewegen. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Robotersteuerung 12 zeichnet vorab die Koordinaten auf, die der Vorarbeitsposition Y entsprechen und bezieht sich auf die Koordinaten, um den Roboterarm arbeiten zu lassen und die Befestigungswerkzeuge an der Vorarbeitsposition Y anzuordnen.
Auf die obengenannte Weise ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die durch das Bildaufnahmeteil abgebildeten Bilddaten zu verwenden, um mehrere Befestigungswerkzeuge zu Positionen zur Ausführung von Befestigungsarbeit zu bewegen, und es ist möglich, eines der Befestigungswerkzeuge zu bewegen, um die einzelnen Befestigungswerkzeuge an den entsprechenden Befestigungsstellen anzuordnen. Dadurch ist es möglich, mehrere Befestigungswerkzeuge in Bezug auf mehrere Befestigungsstellen schnell und mit hoher Präzision anzuordnen. Aus diesem Grund ist es möglich, die für die Befestigungsarbeit erforderliche Zeit zu verkürzen, so dass es möglich ist, die Fertigungseffizienz der Produkte zu verbessern.
Obenstehend wurde die vorliegende Erfindung durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt, wobei jedoch die obengenannten Ausführungsformen die Erfindung nicht in Bezug auf die Ansprüche beschränken. Ferner sind alle Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsformen erklärt wurden, nicht unbedingt wesentlich für die Erfindung. Ferner können die obengenannten Ausführungsformen, wie einem Fachmann verständlich ist, auf verschiedene Weisen geändert oder verbessert werden. Derartige geänderte oder verbesserte Ausführungsformen sind ebenfalls im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten, wie aus dem Wortlaut der Ansprüche verständlich ist.
Es ist anzumerken, dass die Betriebsabläufe, Routinen, Schritte, Stufen und andere Verarbeitungen in der Vorrichtung, dem System, dem Programm und Verfahren in den Ansprüchen, in der Beschreibung und den Zeichnungen, falls nicht ausdrücklich durch „vor”, „vorab”, usw. angezeigt, oder die Ausbringung einer früheren Verarbeitung für eine spätere Verarbeitung verwendet wird, in beliebiger Reihenfolge verwirklicht werden können. Selbst wenn in den Betriebsabläufen, in den Ansprüchen, der Beschreibung und in den Zeichnungen die Begriffe „erste”, „nächste” usw. der Einfachheit halber bei der Erklärung verwendet werden, bedeutet dies nicht, dass die Ausführung in dieser Reihenfolge wesentlich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 05-293725 A [0002]
JP 2003-225837 A [0002]

Claims

Befestigungsvorrichtung (100) zum Befestigen mehrerer Befestigungsteile (B) an mehreren an einem Gegenstand (A) vorgesehenen Befestigungsstellen, umfassend: mehrere Befestigungswerkzeuge (111, 112); einen Bewegungsmechanismus zum Bewegen der mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) relativ zueinander; ein Bildaufnahmeteil (104), das die mehreren Befestigungsstellen abbildet; ein Befestigungspositions-Berechnungsteil (103), das basierend auf den vom Bildaufnahmeteil (104) aufgenommenen Bilddaten der mehreren Befestigungsstellen die Positionen der mehreren Befestigungsstellen berechnet; und eine Bewegungssteuerung (102), die den Bewegungsmechanismus basierend auf den berechneten Positionen der mehreren Befestigungsstellen steuert, um mindestens eines (112) der Befestigungswerkzeuge (111, 112) zu bewegen, sodass die einzelnen Befestigungswerkzeuge (111, 112) an Positionen angeordnet sind, an denen die einzelnen Befestigungswerkzeuge (111, 112) die Befestigungsteile (B) an den entsprechenden Befestigungsstellen befestigen können.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) ein erstes Befestigungswerkzeug (111) aufweisen, das festgelegt ist, und ein zweites Befestigungswerkzeug (112), das relativ zum ersten Befestigungswerkzeug beweglich ist, die Bewegungssteuerung (102) den Bewegungsmechanismus steuert, um das zweite Befestigungswerkzeug (112) relativ zum ersten Befestigungswerkzeug (111) zu bewegen, sodass ein Abstand (d₁) zwischen dem ersten Befestigungswerkzeug (111) und dem zweiten Befestigungswerkzeug (112) gleich einem Abstand (d₂) zwischen einer ersten Befestigungsstelle und einer zweiten Befestigungsstelle der mehreren Befestigungsstellen wird.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Basis (110), an welcher das erste Befestigungswerkzeug (111) festgelegt ist, wobei der Bewegungsmechanismus umfasst: eine Schiene (114), die an der Basis (110) vorgesehen ist; ein Werkzeughalterungsteil (117), das beweglich an der Schiene (114) angebracht ist und das zweite Befestigungswerkzeug (112) hält; und ein Leistungsteil (116), das das Werkzeughalterungsteil (117) der Schiene (114) entlang bewegt.
Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: mehrere Werkzeugantriebe, die jeweils jedes der mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) rotieren lassen; und eine Rotationssteuerung (16), die die mehreren Werkzeugantriebe steuert, um die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) gleichzeitig rotieren zu lassen.
Robotersystem, umfassend: einen Roboterarm (13); eine Robotersteuerung (12), die den Roboterarm (13) steuert; und eine Befestigungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Robotersteuerung (12) die Bewegungssteuerung (102) umfasst und den Roboterarm steuert, um die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) relativ zu dem Gegenstand zu positionieren.
Robotersystem nach Anspruch 5, wobei die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) am Roboterarm (13) angebracht sind und an Positionen bewegt werden, um durch Betreiben des Roboterarms (13) die Befestigungsarbeit an dem Gegenstand auszuführen.
Robotersystem nach Anspruch 5, wobei die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) an einer Stelle separat von dem Roboterarm (13) angeordnet sind, der Roboterarm (13) den Gegenstand durch Greifen und Führen des Gegenstands an eine Position bewegt, an der die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) die Befestigungsarbeit ausführen.
Robotersystem nach Anspruch 5, wobei die Robotersteuerung (12) den Betriebsablauf des Roboterarms (13) basierend auf den Bilddaten steuert.
Verfahren zum Befestigen mehrerer Befestigungsteile (B) an mehreren an einem Gegenstand (A) vorgesehenen Befestigungsstellen mittels einer Befestigungsmaschine (101), die mehrere Befestigungswerkzeuge (111, 112) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Abbilden der mehreren Befestigungsstellen; Berechnen der Positionen der mehreren Befestigungsstellen basierend auf Bilddaten der abgebildeten mehreren Befestigungsstellen; und Bewegen mindestens eines (112) der Befestigungswerkzeuge (111, 112) basierend auf den berechneten Positionen der mehreren Befestigungsstellen, sodass die einzelnen Befestigungswerkzeuge (111, 112) an Positionen angeordnet werden, an denen die einzelnen Befestigungswerkzeuge (111, 112) die Befestigungsteile (B) an den entsprechenden Befestigungsstellen befestigen können.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) ein erstes Befestigungswerkzeug (111) und ein relativ zum ersten Befestigungswerkzeug bewegliches zweites Befestigungswerkzeug (112) aufweisen, der Schritt des Berechnens der Positionen der mehreren Befestigungsstellen das Berechnen, basierend auf den Bilddaten, eines Abstands (d₂) zwischen einer ersten Befestigungsstelle und einer zweiten Befestigungsstelle der mehreren Befestigungsstellen umfasst, der Schritt des Bewegens von mindestens einem (112) der Befestigungswerkzeuge (111, 112) das Bewegen des zweiten Befestigungswerkzeugs (112) relativ zum ersten Befestigungswerkzeug (111) umfasst, sodass ein Abstand (d₁) zwischen dem ersten Befestigungswerkzeug (111) und dem zweiten Befestigungswerkzeug gleich dem Abstand (d₂) zwischen der ersten Befestigungsstelle und der zweiten Befestigungsstelle wird.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Positionieren der mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) und des Gegenstands (A) relativ zueinander mittels eines Roboterarms (13).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) an dem Roboterarm (13) angebracht sind, der Schritt des Positionierens der mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) und des Gegenstands (A) relativ zueinander das Bewegen der mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) an Positionen zum Ausführen der Befestigungsarbeit an dem Gegenstand (A) durch Betreiben des Roboterarms (13) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) an einer vom Roboterarm (13) separaten Stelle angeordnet sind, der Schritt des Positionierens der mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) und des Gegenstands (A) relativ zueinander das Greifen und Transportieren des Gegenstands (A) durch den Roboterarm umfasst, um den Gegenstand (A) an eine Position zu bewegen, an der die mehreren Befestigungswerkzeuge (111, 112) die Befestigungsarbeit ausführen.