DE102020106249A1

DE102020106249A1 - Arbeitswerkzeug zum ergreifen von werkstücken mit einem steckverbinder, und mit einem arbeitswerkzeug versehene robotervorrichtung

Info

Publication number: DE102020106249A1
Application number: DE102020106249.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Mukou; Yoshihito Ooagu
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2020-09-17
Also published as: CN111687819A; CN111687819B; JP7015265B2; US20200290206A1; US11413758B2; JP2020146812A

Abstract

Ein Arbeitswerkzeug umfasst einen Greifmechanismus, der einen Kabelstrang ergreift. Der Greifmechanismus umfasst mehrere Einspannelemente, die ein Kabelelement ergreifen und zwei Klemmelemente, die einander so gegenüberliegend angeordnet werden, dass sie das Kabelelement einklemmen. Eine Antriebsvorrichtung des Greifmechanismus umfasst einen Bewegungsmechanismus, der das zweite Klemmelement in eine Richtung zu dem ersten Klemmelement bewegt. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Drehmechanismus, der das erste Klemmelement so antreibt, dass es das Kabelelement in einem Zustand, in dem das Kabelelement durch die Einspannelemente ergriffen wurde, dreht.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitswerkzeug zum Ergreifen von Werkstücken mit einem Steckverbinder und eine mit einem Arbeitswerkzeug versehene Robotervorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei einer Robotervorrichtung ist es durch Anbringen eines der Arbeit entsprechenden Arbeitswerkzeugs an einem Roboter möglich, verschiedene Tätigkeiten unter Veränderung der Position und der Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs vorzunehmen. In einem Prozess zur Herstellung eines Produkts kann es vorkommen, dass ein Kabelstrang, der ein Kabelelement und an den Enden des Kabelelements fixierte Steckverbinder umfasst, an einer bestimmten Vorrichtung angebracht wird. Das heißt, es kann vorkommen, dass eine Tätigkeit vorgenommen wird, bei der ein Steckverbinder, der an einem Ende eines Kabels angeordnet ist, an einen Aufnahmeverbinder einer bestimmten Vorrichtung angeschlossen wird.
Beim Einstecken des Steckverbinders ist die Ausrichtung des Steckverbinders in Bezug auf den Aufnahmeverbinder festgelegt. Beim Anschließen eines Kabelstrangs an einen Aufnahmeverbinder ist es nötig, die Ausrichtung des Steckverbinders an die Ausrichtung der Einstecköffnung des Aufnahmeverbinders anzupassen. Daher ist es nötig, die Ausrichtung des Steckverbinders unter Anpassung an die Ausrichtung der Einstecköffnung zu regulieren.
Nach dem Stand der Technik ist eine Robotervorrichtung bekannt, die einen Steckverbinder eines Kabelstrangs, der an einem Ende fixiert wurde, ergreift und den Steckverbinder in einen Aufnahmeverbinder einsteckt (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift 2005-11580 und die Patentoffenlegungsschrift 2014-176917).
Außerdem ist nach dem Stand der Technik eine mit einem Greifelement versehene Hand bekannt, die ein Werkstück innerhalb der Hand manipuliert, um die Ausrichtung des durch die Hand ergriffenen Werkstücks zu regulieren (siehe zum Beispiel die Patentoffenlegungsschrift Hei-1-274987).
Offenbarung der Erfindung
Wenn ein Steckverbinder durch ein Arbeitswerkzeug ergriffen wird, wenn die Ausrichtung des Steckverbinders eines auf einer Ablagefläche angeordneten Kabelstrangs eine passende Ausrichtung ist, wird die Ausrichtung des Steckverbinders in Bezug auf das Arbeitswerkzeug festgelegt. Daher kann der Roboter den Kabelstrang durch Verändern der Position und der Lage an einem Aufnahmeverbinder einer anderen Vorrichtung anschließen.
Doch je nach dem Zustand, in dem ein Werkstück transportiert wird, kann es vorkommen, dass die Ausrichtung des Steckverbinders nicht festgelegt ist. Beispielsweise kann der Steckverbinder eine rechteckige Querschnittform aufweisen. Wenn der Steckverbinder auf der Werkstückablagefläche angeordnet wurde, kann der Steckverbinder so angeordnet sein, dass er waagerecht gerichtet verläuft, oder so angeordnet sein, dass er senkrecht gerichtet verläuft. In diesem Fall ist es möglich, dass die Ausrichtung des Steckverbinders beim Einstecken des Steckverbinders in die Einstecköffnung des Aufnahmeverbinders nicht mit der Ausrichtung der Einstecköffnung übereinstimmt. Wenn die Ausrichtung des Steckverbinders und die Ausrichtung der Einstecköffnung nicht übereinstimmen, kann der Steckverbinder nicht in die Einstecköffnung eingesteckt werden. Wenn der Steckverbinder in einem Zustand, in dem die Ausrichtungen abweichen, in die Einstecköffnung eingesteckt wird, kann der Steckverbinder beschädigt werden.
Es ist vorstellbar, die Ausrichtung des Steckverbinders durch Ändern der Position und der Lage des Roboters zu regulieren. Es kann jedoch vorkommen, dass der Bereich, in dem ein Antrieb des Roboters möglich ist, überschritten wird und die Ausrichtung des Steckverbinders nicht an die Ausrichtung der Einstecköffnung angepasst werden kann.
Nach dem Stand der Technik kann der Steckverbinder eines Kabelstrangs, der an einem Ende fixiert wurde, an einen bestimmten Bereich angeschlossen werden. Doch da ein Ende fixiert ist, besteht das Problem, dass der Kabelstrang nicht transportiert werden kann. Zum Beispiel besteht das Problem, dass ein an einem Ende eines Kabels fixierter Steckverbinder an einen Aufnahmeverbinder angeschlossen werden kann, aber ein an dem anderen Ende fixierter Steckverbinder nicht an einen anderen Aufnahmeverbinder angeschlossen werden kann.
Ein Arbeitswerkzeug nach einer Form der vorliegenden Offenbarung wird an einem Roboter angebracht. Das Arbeitswerkzeug umfasst einen Greifmechanismus, der ein Werkstück, das ein Kabelelement und einen an dem Ende des Kabelelements angebrachten Steckverbinder aufweist, ergreift. Der Greifmechanismus umfasst mehrere Einspannelemente, die so gebildet sind, dass sie das Kabelelement ergreifen. Der Greifmechanismus umfasst in dem Bereich zwischen den mehreren Einspannelementen zwei Klemmelemente, die einander so gegenüberliegend angeordnet werden, dass sie das Kabelelement einklemmen. Der Greifmechanismus umfasst eine Antriebsvorrichtung, die die Elemente, die den Greifmechanismus bilden, antreibt. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Bewegungsmechanismus, der wenigstens ein Klemmelement in Richtungen, in denen sich die beiden Klemmelemente einander nähern sowie voneinander entfernen, bewegt. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Drehmechanismus, der ein Klemmelement der beiden Klemmelemente in Bezug auf das andere Klemmelement relativ so bewegt, dass er das Kabelelement in einem Zustand, in dem das Kabelelement durch die Einspannelemente ergriffen wurde, dreht. Der Bewegungsmechanismus wird angetrieben, das Kabelelement durch die beiden Klemmelemente eingeklemmt, und der Drehmechanismus wird angetrieben und das Kabelelement um die Achsenrichtung des Kabelelements gedreht.
Eine Robotervorrichtung nach einer Form der vorliegenden Offenbarung umfasst das oben beschriebene Arbeitswerkzeug, einen Roboter, der das Arbeitswerkzeug bewegt, und eine Steuervorrichtung, die das Arbeitswerkzeug und den Roboter steuert. Die Robotervorrichtung umfasst einen Detektor, um die Ausrichtung des Steckverbinders, wenn das Arbeitswerkzeug das Kabelelement ergriffen hat, zu detektieren. Die Steuervorrichtung detektiert die Ausrichtung des Steckverbinders auf Basis des Ausgangs des Detektors. Wenn die Ausrichtung des Steckverbinders von einem vorab festgelegten Bestimmungsbereich abweicht, gibt die Steuervorrichtung einen Befehl zum Drehen des Kabels an die Antriebsvorrichtung aus. Wenn die Ausrichtung des Steckverbinders in dem Bestimmungsbereich liegt, steuert die Steuervorrichtung die Position und die Lage des Roboters so, dass der Steckverbinder in einen vorab festgelegten Abschnitt eingesteckt wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Robotervorrichtung bei einer Ausführungsform.
2 ist ein Blockdiagramm der Robotervorrichtung bei der Ausführungsform.
3 ist eine Schrägansicht eines Arbeitswerkzeugs bei der Ausführungsform.
4 ist eine Schrägansicht, wenn die Robotervorrichtung einen Kabelstrang ergreift.
5 ist eine schematische Schrägansicht eines Greifmechanismus des Arbeitswerkzeugs.
6 ist eine andere schematische Schrägansicht des Greifmechanismus des Arbeitswerkzeugs.
7 ist eine Schrägansicht des Greifmechanismus des Arbeitswerkzeugs bei der Ausführungsform.
8 ist ein Blockdiagramm des Greifmechanismus des Arbeitswerkzeugs.
9 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung zum Ergreifen eines Kabelstrangs durch die Robotervorrichtung.
10 ist ein Ablaufdiagramm der Steuerung zum Anschließen des Kabelstrangs durch die Robotervorrichtung an einen Aufnahmeverbinder einer Leiterplatte.
11 ist ein Beispiel für Bilder, die durch eine Neigungserfassungskamera bei der Ausführungsform aufgenommen wurden.

Ausführliche Erklärung
Unter Bezugnahme auf 1 bis 11 werden ein Arbeitswerkzeug und eine mit dem Arbeitswerkzeug versehene Robotervorrichtung bei einer Ausführungsform erklärt. Die Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform transportiert ein Werkstück, das ein Kabelelement und einen an dem Ende des Kabels angebrachten Steckverbinder aufweist, und schließt den Steckverbinder an eine andere Vorrichtung an.
1 ist eine schematische Ansicht der Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Die Robotervorrichtung 5 umfasst ein Arbeitswerkzeug 2 als Endeffektor und einen Roboter 1, der das Arbeitswerkzeug 2 bewegt. Das Arbeitswerkzeug 2 ist an dem Roboter 1 angebracht. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Knickarmroboter mit mehreren Gelenkabschnitten.
Der Roboter 1 umfasst einen Basisabschnitt 14 und eine auf dem Basisabschnitt 14 getragene Drehbasis 13. Der Basisabschnitt 14 ist auf einer Aufstellfläche fixiert. Die Drehbasis 13 ist so gebildet, dass sie sich in Bezug auf den Basisabschnitt 14 dreht. Der Roboter 1 umfasst einen Oberarm 11 und einen Unterarm 12. Der Unterarm 12 wird über einen Gelenkabschnitt drehbar an der Drehbasis 13 gehalten. Der Oberarm 11 wird über einen Gelenkabschnitt drehbar an dem Unterarm 12 gehalten. Der Oberarm 11 ist um eine zu der Verlaufsrichtung des Oberarms 11 parallele Drehachse drehbar.
Der Roboter 1 umfasst ein Handgelenk 15, das mit einem Ende des Oberarms 11 gekoppelt ist. Das Handgelenk 15 wird über einen Gelenkabschnitt drehbar an dem Oberarm 11 gehalten. Das Handgelenk 15 umfasst einen drehbar ausgebildeten Flansch 16. Das Arbeitswerkzeug 2 ist an dem Flansch 16 fixiert. Der Roboter 1 der vorliegenden Ausführungsform weist sechs Antriebsachsen auf, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Es kann ein beliebiger Roboter, der die Position und die Lage des Arbeitswerkzeugs 2 verändern kann, eingesetzt werden.
Das Arbeitswerkzeug 2 der vorliegenden Ausführungsform ergreift einen Kabelstrang 81 als Werkstück bzw. gibt diesen frei. Der Kabelstrang 81 umfasst ein Kabelelement 82, das linear verläuft. Der Kabelstrang 81 umfasst einen ersten Steckverbinder 83a, einen zweiten Steckverbinder 83b und einen dritten Steckverbinder 83c, die an den Enden des Kabelelements 82 angebracht sind. Das Kabelelement 82 kann ein Stromkabel zur Lieferung von Strom oder ein Signalkabel, das Signale überträgt, oder dergleichen enthalten. Das Kabelelement 82 kann auch mehrere Stromkabel oder mehrere Signalkabel enthalten. Die mehreren Stromkabel oder die mehreren Signalkabel können durch Kabelbinder oder Klebeband aneinander fixiert sein.
Die Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Transporteinrichtung 8 als in der Nähe des Roboters 1 eingerichtetes peripheres Gerät. Die Transporteinrichtung 8 transportiert den Kabelstrang 81 von einer anderen Position an eine Position, an der er durch das Arbeitswerkzeug 2 ergriffen werden kann.
Das Arbeitswerkzeug 2 bei der vorliegenden Ausführungsform ergreift das Kabelelement 82 des Kabelstrangs 81. Die Robotervorrichtung 5 umfasst eine Neigungserfassungsvorrichtung, die die Ausrichtung der Steckverbinder 83a, 83b, 83c, wenn das Kabelelement 82 des Kabelstrangs 8 ergriffen wurde, detektiert. Die Neigungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst als Detektor eine Neigungserfassungskamera 7, die in der Nähe des Robotes 1 angeordnet ist. Die Neigungserfassungskamera 7 ist an einem Gerüst 25 fixiert. Die Neigungserfassungskamera 7 ist an einer Position angeordnet, an der sie die einzelnen Steckverbinder 83a, 83b, 83c des durch das Arbeitswerkzeug 2 ergriffenen Kabelstrangs 81 aufnehmen kann, indem der Roboter 1 seine Position und seine Lage verändert. Die Neigungserfassungskamera 7 bei der vorliegenden Ausführungsform ist auf dem Boden fixiert, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung und kann sie auch beweglich ausgebildet sein.
Bei der Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform wird der Kabelstrang 81 durch die Transporteinrichtung 8 transportiert. Der Roboter 1 verändert seine Position und seine Lage und das Arbeitswerkzeug 2 ergreift den Kabelstrang 81. Außerdem bewegt der Roboter 1 den Kabelstrang 81 in die Nähe der Neigungserfassungskamera 7. Die Neigungserfassungskamera 7 nimmt die einzelnen Steckverbinder 83a, 83b, 83c auf. Das Arbeitswerkzeug 2 reguliert die Ausrichtung der einzelnen Steckverbinder 83a, 83b, 83c an dem Arbeitswerkzeug 2 auf Basis der durch die Neigungserfassungskamera 7 aufgenommenen Bilder.
In der Nähe des Roboters 1 ist eine Werkbank angeordnet. Auf der Werkbank ist sind Leiterplatten als Werkstücke zum Anschließen des Kabelstrangs angeordnet. An diesen Leiterplatten sind Aufnahmesteckverbinder, an die die jeweiligen Steckverbinder 83a, 83b, 83c angeschlossen werden, angeordnet. Der Roboter 1 transportiert den Kabelstrang 1 durch Verändern seiner Position und seiner Lage in die Nähe der Leiterplatten. Die Robotervorrichtung 5 nimmt eine Tätigkeit des Einsteckens der Steckverbinder 83a, 83b, 83c in Einstecköffnungen der Aufnahmesteckverbinder vor.
2 zeigt ein Blockdiagramm der Robotervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst der Roboter 1 eine Roboterantriebsvorrichtung, die die Position und die Lage des Roboters 1 verändert. Die Roboterantriebsvorrichtung umfasst mehrere Roboterantriebsmotoren 17, die Aufbauelemente wie die Arme und das Handgelenk und so weiter antreiben. Für jedes der mehreren Aufbauelemente ist ein Roboterantriebsmotor 17 eingerichtet. Durch den Antrieb der Roboterantriebsmotoren 17 verändert sich die Ausrichtung der einzelnen Aufbauelemente.
Die Steuervorrichtung der Robotervorrichtung 5 umfasst eine Robotersteuervorrichtung 4. Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer), die eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) als Prozessor aufweist. Die Rechenverarbeitungsvorrichtung weist einen RAM (Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Nurlesespeicher) usw. auf, die über einen Bus an die CPU angeschlossen sind. In die Robotersteuervorrichtung 4 wird ein vorab erstelltes Betriebsprogramm zu Vornahme der Steuerung des Roboters 1, des Arbeitswerkzeugs 2, der Transporteinrichtung 8 und der Neigungserfassungskamera 7 eingegeben. Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Speichereinheit 42, die Informationen im Zusammenhang mit der Steuerung der Robotervorrichtung 5 speichert. Die Steuereinheit 42 kann durch ein Speichermedium, das Informationen speichern kann, wie einen flüchtigen Speicher, einen nichtflüchtigen Speicher, oder eine Festplatte, oder dergleichen gebildet werden. Das Betriebsprogramm 41 wird in der Speichereinheit 42 gespeichert. Die Robotervorrichtung 5 bei der vorliegenden Ausführungsform transportiert den Kabelstrang 81 auf Basis des Betriebsprogramms 41.
Die Robotersteuervorrichtung 4 umfasst eine Betriebssteuereinheit 43, die Betriebsbefehle ausgibt. Die Betriebssteuereinheit 43 entspricht einem Prozessor, der gemäß dem Betriebsprogramm 41 arbeitet. Der Prozessor, der als die Betriebssteuereinheit 43 wirkt, ist so ausgeführt, dass er die in der Speichereinheit 42 gespeicherten Informationen lesen kann. Der Prozessor wirkt durch Lesen des Betriebsprogramms 41 und Ausführen der in dem Betriebsprogramm 41 festgelegten Steuerung als Betriebssteuereinheit 43.
Die Betriebssteuereinheit 43 gibt auf Basis des Betriebsprogramms 41 Antriebsbefehle zum Antrieb des Roboters 1 an eine Roboterantriebseinheit 45 aus. Die Roboterantriebseinheit 45 umfasst elektrische Schaltungen zum Antrieb der Roboterantriebsmotoren 17. Die Robotersteuereinheit 45 versorgt die Roboterantriebsmotoren 17 auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom.
Außerdem gibt die Betriebssteuereinheit 43 auf Basis des Betriebsprogramms 41 Antriebsbefehle zum Antrieb des Arbeitswerkzeugs 2 an eine Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 aus. Die Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 umfasst elektrische Schaltungen zum Antrieb einer Antriebsvorrichtung 65 des Arbeitswerkzeugs 2. Die Arbeitswerkzeugantriebseinheit 44 versorgt die Antriebsvorrichtung 65 des Arbeitswerkzeugs 2 auf Basis der Betriebsbefehle mit Strom. Außerdem gibt die Betriebssteuereinheit 43 auf Basis des Betriebsprogramms 41 einen Befehl zur Bildaufnahme an die Neigungserfassungskamera 7 aus.
Der Roboter 1 umfasst einen Zustandsdetektor zum Detektieren der Position und der Lage des Roboters 1. Der Zustandsdetektor bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst Positionsdetektoren 18, die an den Roboterantriebsmotoren 17, welche den Antriebsachsen der Aufbauelemente wie etwa der Arme und dergleichen entsprechen, angebracht sind. Die Robotersteuervorrichtung 4 kann durch den Ausgang des Zustandsdetektors die Ausrichtung der Aufbauelemente an den jeweiligen Antriebsachsen erlangen. Beispielsweise detektieren die Positionsdetektoren 18 den Drehwinkel beim Antrieb durch die Roboterantriebsmotoren 17. Die Robotersteuervorrichtung 4 detektiert auf Basis der Ausgänge der Positionsdetektoren 18 die Position und die Lage des Roboters 1.
Die Steuervorrichtung der Robotervorrichtung 5 umfasst eine Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9, die die Transporteinrichtung 8 steuert. Die Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9 umfasst eine Rechenverarbeitungsvorrichtung (einen Computer), die eine CPU und einen RAM usw. umfasst. Die Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9 ist so ausgeführt, dass sie wechselseitig mit der Robotersteuervorrichtung 4 kommunizieren kann. Die Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9 erhält einen Befehl von der Robotersteuervorrichtung 4 und treibt die Transporteinrichtung 8 an. Außerdem hält die Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9 die Transporteinrichtung 8 an, wenn die Transporteinrichtung 8 den Kabelstrang 81 bis zu einer vorab festgelegten Position transportiert hat. Die Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9 sendet ein Signal, dass sie die Transporteinrichtung 8 angehalten hat, an die Robotersteuervorrichtung 4.
Die Steuervorrichtung der Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Robotersteuervorrichtung 4, die den Roboter 1, das Arbeitswerkzeug 2 und die Neigungserfassungskamera 7 steuert, und die Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9, die die Transporteinrichtung 8 steuert, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Die Robotervorrichtung 5 kann so ausgeführt sein, dass sie den Roboter 1, das Arbeitswerkzeug 2, die Neigungserfassungskamera 7 und die Transporteinrichtung 8 durch eine beliebige Anzahl von Steuervorrichtungen steuert.
Als nächstes wird das Arbeitswerkzeug 2 bei der vorliegenden Ausführungsform ausführlich erklärt. 3 zeigt eine Schrägansicht des Arbeitswerkzeugs bei der vorliegenden Ausführungsform. 4 zeigt eine Schrägansicht des Arbeitswerkzeugs, des Kabelstrangs und der Transporteinrichtung. Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 umfasst das Arbeitswerkzeug 2 bei der vorliegenden Ausführungsform ein mit dem Roboter 1 gekoppeltes Basiselement 21. Das Basiselement 21 ist plattenförmig ausgebildet. Das Basiselement 21 weist einen Kopplungsabschnitt 21a auf, der mit dem Flansch 16 des Handgelenks 15 gekoppelt wird. Das Arbeitswerkzeug 2 umfasst ein Trägerelement 22, das über Säulenelemente 23 an dem Basiselement 21 fixiert ist.
Das Arbeitswerkzeug 2 umfasst Greifmechanismen, die den Kabelstrang 81 ergreifen. Das Arbeitswerkzeug 2 der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen ersten Greifmechanismus 51a, einen zweiten Greifmechanismus 51b und einen dritten Greifmechanismus 51c. Die Greifmechanismen 51a, 51b, 51c der vorliegenden Ausführungsform werden an dem Trägerelement 22 getragen.
Der Kabelstrang 81 bei der vorliegenden Ausführungsform weist mehrere Steckverbinder 83a, 83b, 83c auf, die an einem Kabelelement 82 fixiert sind. Das Kabelelement 82 der vorliegenden Ausführungsform ist auf seinem Verlauf verzweigt. An die mehreren Spitzenenden des Kabelelements 82 sind die Steckverbinder 83a, 83b, 83c angeschlossen. Der Kabelstrang 81 wird von der Transporteinrichtung 8 wie durch den Pfeil 97 gezeigt transportiert.
Der Roboter 1 bewegt das Arbeitswerkzeug 2 über den transportierten Kabelstrang 81. Die mehreren Greifmechanismen 51a, 51b, 51c sind an dem Trägerelement 22 an Positionen fixiert, die den mehreren Steckverbindern 83a, 83b, 83c entsprechen. Das Trägerelement 22 weist eine Form auf, die der Form des Kabelstrangs 81 entspricht. Das Trägerelement 22 weist Verlängerungsabschnitte 22a, 22b, 22c auf, die so ausgeführt sind, dass sie entlang des Kabelelements 82, an dem die Steckverbinder 83a, 83b, 83c angeordnet sind, verlaufen. Beispielsweise ist der Verlängerungsabschnitt 22a so gebildet, dass er entlang der Richtung verläuft, in die sich das Kabelelement 82, an dem der Steckverbinder 83a fixiert ist, erstreckt. An den Spitzenenden der jeweiligen Verlängerungsabschnitte 22a, 22b, 22c sind die Greifmechanismen 51a, 51b, 51c fixiert. Die einzelnen Greifmechanismen sind so fixiert, das sie den Positionen der einzelnen Steckverbinder entsprechen. Die Greifmechanismen 51a, 51b, 51c sind so ausgebildet, dass sie den Kabelstrang 82 jeweils in der Nähe der jeweiligen Steckverbinder 83a, 83b, 83c ergreifen.
5 zeigt eine schematische Ansicht des ersten Greifmechanismus bei der vorliegenden Ausführungsform. In 5 ist der Greifmechanismus zum Verständnis des Aufbaus des Greifmechanismus schematisch gezeigt. Die drei Greifmechanismen 51a, 51b, 51c weisen den gleichen Aufbau auf. An dieser Stelle wird der erste Greifmechanismus 51a erklärt. Der erste Greifmechanismus 51a weist mehrere Einspannelemente 61, 62 auf, die so gebildet sind, dass sie das Kabelelement 82 des Kabelstrangs 81 ergreifen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind ein erstes Einspannelement 61 und ein zweites Einspannelement 62 angeordnet. Die mehreren Einspannelemente 61, 62 sind voneinander beabstandet angeordnet. Die mehreren Einspannelemente 61, 62 der vorliegenden Ausführungsform sind an Positionen angeordnet, an denen sie das Kabelelement 82 so ergreifen, dass sich das Kabelelement 82 geradlinig erstreckt.
Die Einspannelemente 61, 62 weisen jeweils Klauen 61a, 62a auf, die sich wie durch den Pfeil 91 gezeigt bewegen. Der Greifmechanismus 51a der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Antriebsvorrichtung 65, die die Elemente, die den Greifmechanismus 51a bilden, antreibt. Die Antriebsvorrichtung 65 bewegt die Klauen 61a, 62a, wodurch die Einspannelemente 61, 62 das Kabelelement 82 ergreifen und freigeben können.
Der Greifmechanismus 51a umfasst ein erstes Klemmelement 63 und ein zweites Klemmelement 64, die so angeordnet sind, dass sich das Kabelelement 82 dazwischen befindet. Die Klemmelemente 63, 64 bei der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils plattenförmig ausgebildet. Die Klemmelemente 63, 64 sind in dem Bereich zwischen den beiden Einspannelementen 61, 62 angeordnet. Die beiden Klemmelemente 63, 64 sind an beiden Seiten in der vertikalen Richtung des Kabelelements 82 so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen. Die Verlaufsrichtung des ersten Klemmelements 63 und die Verlaufsrichtung 64 des zweiten Klemmelements 64 sind zueinander parallel. Wenn die Einspannelemente 61, 62 das Kabelelement 82 ergriffen haben, werden die Klemmelemente 63, 64 so angeordnet, dass sie zu der Verlaufsrichtung des Kabelelements 82 orthogonal verlaufen.
Die Antriebsvorrichtung 65 des ersten Greifmechanismus 51a weist einen Bewegungsmechanismus 76 auf, der wenigstens ein Klemmelement aus den beiden Klemmelementen 63, 64 bewegt. Der Bewegungsmechanismus 76 reguliert die relativen Positionen der Klemmelemente 63, 64 so, dass sich die beiden Klemmelemente 63, 64 aneinander annähern und voneinander entfernen. Der Bewegungsmechanismus 76 bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Klemmelementantriebszylinder 70, der das zweite Klemmelement 64 in die mit dem Pfeil 92 gezeigten Richtungen bewegt. Der Bewegungsmechanismus 76 bewegt das zweite Klemmelement 64 in die in Bezug auf die Verlaufsrichtung des Kabelelements 82 orthogonale Richtung.
Der Bewegungsmechanismus 76 der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgeführt, dass er das zweite Klemmelement 64 bewegt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Der Bewegungsmechanismus kann auch so ausgeführt sein, dass er beide Elemente aus dem ersten Klemmelement 63 und dem zweiten Klemmelement 64 bewegt. Oder der Bewegungsmechanismus kann auch so ausgeführt sein, dass er das erste Klemmelement 63 zu dem zweiten Klemmelement 64 hin bewegt, ohne das zweite Klemmelement 64 zu bewegen.
Die Antriebsvorrichtung 65 des Greifmechanismus 51a weist einen Drehmechanismus 77 auf, der das Kabelelement 82 in einem Zustand, in dem das Kabelelement 82 durch die Einspannelemente 61, 62 ergriffen wurde, dreht. Der Drehmechanismus 77 bewegt ein Klemmelement aus den beiden Klemmelementen 63, 64 relativ in Bezug auf das andere Klemmelement.
Der Drehmechanismus 77 bewegt die Klemmelemente 63, 64 relativ in eine Richtung, die zu der Klemmrichtung des Kabelelements 82 orthogonal verläuft. Durch den Antrieb des Drehmechanismus 77 dreht sich das Kabelelement 82 um die Achsenrichtung des Kabelelements 82.
Der Drehmechanismus 77 bewegt das erste Klemmelement 63 in die durch den Pfeil 94 gezeigten Richtungen. Das erste Klemmelement 63 bewegt sich in die Verlaufsrichtung des ersten Klemmelements 63. Der Drehmechanismus kann auch so ausgeführt sein, dass er das erste Klemmelement 63 und das zweite Klemmelement 64 in zueinander entgegengesetzte Richtungen bewegt. Oder der Drehmechanismus kann so ausgeführt sein, dass erste Klemmelement 63 stehenbleibt, während er das zweite Klemmelement 64 bewegt.
Die Antriebsvorrichtung des Greifmechanismus 51a weist einen Mechanismus 78 auf, der das an der Außenseite angeordnete zweite Klemmelement 64 aus den beiden Klemmelementen 63, 64 dreht. Der Mechanismus 78, der das zweite Klemmelement 64 dreht, umfasst einen Klemmelementantriebszylinder 70. Der Klemmelementantriebszylinder 70 dreht das zweite Klemmelement 64 wie mit dem Pfeil 93 gezeigt. Das zweite Klemmelement 64 dreht sich so, dass es sich von dem Bereich, in dem das Kabelelement 82 angeordnet wird, entfernt, wenn die Einspannelemente 61, 62 das Kabelelement 82 ergriffen haben.
In dem Zustand, der in 5 gezeigt ist, ist das zweite Klemmelement 64 so angeordnet, dass es dem ersten Klemmelement 63 gegenüberliegt. In diesem Zustand ist das zweite Klemmelement 64 in einem Bereich angeordnet, durch den das Kabelelement 82 verläuft, wenn das Kabelelement 82 durch die Einspannelemente 61, 62 ergriffen wird. Das zweite Klemmelement 64 stößt mit dem Kabelelement 82 zusammen, wenn das Kabelelement 82 durch die Einspannelemente 91, 92 ergriffen wird. Durch Drehen des zweiten Klemmelements 64 in die durch den Pfeil 93 gezeigte Richtung wird es von dem Bereich, durch den das Kabelelement 82 verläuft, entfernt. Zum Beispiel kann das zweite Klemmelement 64 in der gestrichelt gezeigten Position angeordnet werden. Es kann vermieden werden, dass das zweite Klemmelement 64 mit dem Kabelelement 85 zusammenstößt, wenn das Kabelelement 82 durch die Einspannelemente 91, 92 ergriffen wird.
Die Antriebsvorrichtung 65 des Greifmechanismus 51a weist einen Mechanismus 79 auf, der wenigstens ein Einspannelement aus den beiden Einspannelementen 61, 62 bewegt und eine Zugkraft auf das Kabelelement 82 ausübt. Der Mechanismus 79 der Antriebsvorrichtung 65 ist so ausgeführt, dass er das wenigstens eine Einspannelement in Richtungen bewegt, in denen sich die Einspannelemente 61, 62 aneinander annähern und voneinander entfernen. Die Antriebsvorrichtung 65 bewegt das Einspannelement in einem Zustand, in dem die Einspannelemente 61, 62 das Kabelelement 82 ergriffen haben, entlang der Verlaufsrichtung des Kabelelements 82.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Mechanismus 79, der die Zugkraft ausübt, einen Einspannelementantriebsmotor, der das erste Einspannelement 61 in die mit dem Pfeil 95 gezeigten Richtungen bewegt. Die Einspannelemente 61, 62 ergreifen das Kabelelement 82 mit einer schwachen Greifkraft. In diesem Zustand kann sich das Kabelelement 82 in den Klauen 61a, 62a bewegen und drehen. Dann ergreift das zweite Einspannelement 62 das Kabelelement fest. Danach bewegt sich das erste Einspannelement 61 in die von dem zweiten Einspannelement 62 weg führende Richtung. Das erste Einspannelement 61 gelangt mit dem ersten Steckverbinder 83a in Kontakt. Und wenn sich das erste Einspannelement 61 in die von dem zweiten Einspannelement 62 weg führende Richtung bewegt, wird eine Zugkraft auf das Kabelelement 82 ausgeübt. Dann ergreift das erste Einspannelement 61 das Kabelelement 82 mit einer starken Greifkraft. In dem Zustand, in dem die Zugkraft auf das Kabelelement 82 ausgeübt wird, kann das Kabelelement 82 durch die Einspannelemente 61, 62 ergriffen werden.
Es ist auch möglich, dass das erste Greifelement 61 das Kabelelement 82 mit einer starken Greifkraft ergreift, wenn sich das erste Einspannelement 61 an den ersten Steckverbinder 83a angelegt hat. Danach kann sich das erste Einspannelement 61 in die von dem zweiten Einspannelement 62 wegführende Richtung bewegen und die Zugkraft auf das Kabelelement 82 ausüben.
Durch den Mechanismus 79, der die Zugkraft auf das Kabelelement 82 ausübt, kann ein Schwingen der jeweiligen Steckverbinder 83a, 83b, 83c beim Einstecken der Steckverbinder 83a, 83b, 83c in Aufnahmeverbinder von Leiterplatten unterdrückt werden. Die Steckverbinder 83a, 83b, 83c können stabil an die Aufnahmeverbinder der Leiterplatte angeschlossen werden.
Die Antriebsvorrichtung 65 des Greifmechanismus 51a weist einen Mechanismus 80 auf, der den Greifmechanismus 51a in Bezug auf das Trägerelement 22 des Arbeitswerkzeugs 2 entfernt sowie annähert. Der Mechanismus 80 der Antriebsvorrichtung 65 weist einen Rahmen 75, der die Einspannelemente 61, 65 und das erste Klemmelement 63 trägt, und einen Rahmenantriebszylinder 71, der den Rahmen 75 bewegt, auf. Der Rahmen 75 bewegt sich durch den Rahmenantriebszylinder 71 in die durch den Pfeil 96 gezeigten Richtungen. Das zweite Klemmelement 64 bewegt sich durch den Klemmelementantriebszylinder 70 in die durch den Pfeil 92 gezeigten Richtungen. Auf diese Weise ist der Greifmechanismus 51a entlang der Richtung zu dem Kabelstrang 81 beweglich ausgeführt.
Bei dem Greifmechanismus 51a der vorliegenden Ausführungsform ergreifen die Einspannelemente 61, 62 das Kabelelement 82 des Kabelstrangs 81. Der Greifmechanismus 51a kann die Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a durch Drehen des Kabelelements 82 in dem Zustand, in dem der Kabelstrang 81 ergriffen wurde, verändern. Der Greifmechanismus 51a kann die Ausrichtung des Steckverbinders 83a in Bezug auf das Arbeitswerkzeug 2 regulieren.
Unter Bezugnahme auf 4 ordnet der Roboter 1 die Greifmechanismen 51a, 51b, 51c durch Verändern der Position und der Lage über den Bereichen, an denen das Kabelelement 82 des Kabelstrangs 81 ergriffen wird, an. Die mehreren Greifmechanismen 51a, 51b, 51c sind an dem Trägerelement 22 an Positionen fixiert, die den Positionen der mehreren Steckverbinder 83a, 83b, 83c entsprechen. Das Arbeitswerkzeug 2 kann so angeordnet werden, dass die entsprechenden Greifmechanismen über den jeweiligen Steckverbindern angeordnet werden. Daher ist es nach dem Ergreifen eines Steckverbinders möglich, durch geringfügiges Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 die anderen Steckverbinder zu ergreifen. Zum Ergreifen der mehreren Steckverbinder brauchen die Position und die Lage des Roboters 1 nicht stark verändert zu werden, und die Robotervorrichtung 5 kann die Arbeitszeit zum Ergreifen des Kabelstrangs kurz gestalten.
Der erste Greifmechanismus 51a wird über dem ersten Steckverbinder 83a angeordnet. Unter Bezugnahme auf 5 ist das zweite Klemmelement 64 wie gestrichelt dargestellt von dem Bereich, durch den das Kabelelement 82 verläuft, entfernt angeordnet. Die Antriebsvorrichtung 65 öffnet die Klauen 61a, 62a der Einspannelemente 61, 62. Durch Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 wird das Kabelelement 82 in den Klauen 61a und den Klauen 62a angeordnet. Durch Schließen der Klauen 61a, 62a kann das Kabelelement 82 durch die Einspannelemente 61, 62 ergriffen werden. Die Einspannelemente 61, 62 können das Kabelelement 82 fest ergreifen. Die Antriebsvorrichtung 65 dreht das zweite Klemmelement 64 wie durch den Pfeil 98 gezeigt, wodurch das zweite Klemmelement 64 an der Unterseite des Kabelelements 82 angeordnet wird. Das zweite Klemmelement 64 wird an einer dem ersten Klemmelement 63 gegenüberliegenden Position angeordnet.
6 zeigt eine schematische Schrägansicht des Greifmechanismus bei der Regulierung der Ausrichtung des Steckverbinders durch den Greifmechanismus. Das erste Einspannelement 61 und das zweite Einspannelement 62 lockern die Greifkraft, mit der sie das Kabelelement 82 ergreifen. Die Einspannelemente 61, 62 lockern die Greifkraft so weit, dass sie das Kabelelement 82 nicht fallen lassen. Die Einspannelemente 61, 62 ergreifen das Kabelelement 82 so, dass sich das Kabelelement 82 in den Klauen 61a, 62a dreht.
Als nächstes wird das zweite Klemmelement 64 durch Antreiben des Klemmelementantriebszylinders 70 durch die Antriebsvorrichtung 65 wie durch den Pfeil 100 gezeigt zu dem ersten Klemmelement 63 bewegt. Durch diese Steuerung wird das Kabelelement 82 durch das erste Klemmelement 63 und das zweite Klemmelement 64 eingeklemmt. Das Kabelelement 82 biegt sich geringfügig. Vorzugsweise wird das erste Einspannelement 61 an einer von dem zweiten Einspannelement 62 entfernten Position angeordnet, damit das Biegeausmaß des Kabelelements 82 klein wird.
Dann kann das Kabelelement 82 durch Bewegen des ersten Klemmelements 63 in die durch den Pfeil 94 gezeigten Richtungen gedreht werden. Als Folge dreht sich der Steckverbinder 83a wie durch den Pfeil 101 gezeigt und ändert er seine Ausrichtung. Der Steckverbinder 83a dreht sich um eine zu der Verlaufsrichtung des Spitzenendes des Kabelelements 82 parallele Drehachse. Die Ausrichtung des Steckverbinders 83a in Bezug auf das Arbeitswerkzeug 2 wird so reguliert, dass sie eine vorab festgelegte Ausrichtung erreicht. Insbesondere kann der Drehwinkel des Steckverbinders 83a um die Richtung, in die sich das Kabelelement 82 erstreckt, reguliert werden. Auf diese Weise kann die Ausrichtung des Steckverbinders 83a so reguliert werden, dass die Ausrichtung des Steckverbinders 83a der Ausrichtung der Einstecköffnung des Aufnahmeverbinders der Leiterplatte entspricht.
Nach dem Abschluss der Regulierung der Ausrichtung des Steckverbinders 83a erhöht das zweite Einspannelement 62 die Kraft, mit der es das Kabelelement 82 ergreift. Das Kabelelement 82 wird durch das zweite Einspannelement 62 fest ergriffen, damit es sich nicht dreht. Der Klemmelementantriebszylinder 70 bewegt das zweite Klemmelement 64 in die Richtung, in der es sich von dem ersten Klemmelement 63 entfernt. Das Einklemmen des Kabelelements 82 durch das erste Klemmelement 63 und das zweite Klemmelement 64 wird gelöst.
Dann bewegt die Antriebsvorrichtung 64 das erste Einspannelement 61 in die durch den Pfeil 99 gezeigte Richtung. Das erste Einspannelement 61 gelangt mit dem ersten Steckverbinder 83a in Kontakt, wodurch eine Zugkraft auf das Kabelelement 82 ausgeübt werden kann. Dann erhöht das erste Einspannelement 61 die Kraft, mit der es das Kabelelement 82 ergreift. Das Kabelelement 82 wird durch die Einspannelemente 61, 62 fest ergriffen, damit es sich nicht in den Klauen 61a, 62a dreht.
Danach steckt der Roboter 1 den ersten Steckverbinder 83a durch Verändern seiner Position und seiner Lage in die Einstecköffnung des Aufnahmesteckverbinders der Leiterplatte ein. Da die Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a in Bezug auf das Arbeitswerkzeug 2 reguliert ist, kann die Robotersteuervorrichtung 4 die Phase (Ausrichtung) des ersten Steckverbinders 83a leicht an die Phase (Ausrichtung) der Einstecköffnung anpassen. Der erste Steckverbinder 83a kann verlässlich in die Einstecköffnung des Aufnahmeverbinders eingesteckt werden.
Unter Bezugnahme auf 3 und 5 weist das Arbeitswerkzeug 2 der vorliegenden Ausführungsform mehrere Greifmechanismen 51a ,51b, 51c auf. Die Antriebsvorrichtung 65 des Greifmechanismus 51a weist den Rahmenantriebszylinder 71 und den Klemmelementantriebszylinder 70 auf, um den Greifmechanismus 51a in Bezug auf das Trägerelement 22 des Arbeitswerkzeugs zu entfernen und daran anzunähern. Wenn das Kabelelement 82 durch einen Greifmechanismus ergriffen wird, kann es vorkommen, dass die anderen Greifelemente mit der Ablagefläche des Kabelstrangs 81 in Kontakt kommen und das Kabelelement 82 von einem Greifmechanismus nicht ergriffen werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann eine derartige Steuerung erfolgen, dass sich die anderen Greifmechanismen von der Fläche, auf der der Kabelstrang 81 abgelegt ist, entfernen, wenn ein Greifmechanismus das Kabelelement 82 ergreift.
Zum Beispiel nehmen der Rahmenantriebszylinder 71 und der Klemmelementantriebszylinder 70 einen derartigen Antrieb vor, dass sich der Rahmen 75 und das zweite Klemmelement 64 von dem Trägerelement 22 entfernen, wenn der Kabelstrang 81 durch den ersten Greifmechanismus 51a ergriffen wird. Der erste Greifmechanismus 51a bewegt sich in die Richtung, in der er sich an den Kabelstrang 81 annähert. Im Gegensatz dazu nehmen der Rahmenantriebszylinder 71 und der Klemmelementantriebszylinder 70 bei dem zweiten Greifmechanismus 51b und dem dritten Greifmechanismus 51c einen derartigen Antrieb vor, dass sich der Rahmen 75 und das zweite Klemmelement 64 dem Trägerelement 22 nähern. Der zweite Greifmechanismus 51b und der dritte Greifmechanismus 51c bewegen sich in die von dem Kabelstrang 81 weg führende Richtung. Durch Vornehmen dieser Steuerung kann verhindert werden, dass es bei der Steuerung zum Ergreifen des Kabelelements 82 durch einen Greifmechanismus dazu kommt, dass die anderen Greifmechanismen mit dem Kabelstrang 81 oder der Ablagefläche des Kabelstrangs 81 in Kontakt gelangen. Als Folge kann der Kabelstrang 82 durch den einen Greifmechanismus stabil ergriffen werden.
Als nächstes wird der konkrete Aufbau des Greifmechanismus bei der vorliegenden Ausführungsform erklärt. 7 zeigt eine vergrößerte Schrägansicht des Greifmechanismus des Arbeitswerkzeugs bei der vorliegenden Ausführungsform. 7 ist eine Schrägansicht des in 5 und 6 gezeigten Greifmechanismus 51a aus einer anderen Richtung. 8 zeigt ein Blockdiagramm des Greifmechanismus bei der vorliegenden Ausführungsform. An dieser Stelle wird der erste Greifmechanismus 51a unter den mehreren Greifmechanismen 51a, 51b, 51c erklärt. Unter Bezugnahme auf 5, 7 und 8 sind das erste Einspannelement 61 und das zweite Einspannelement 62 linear nebeneinander angeordnet. Die Klauen 61a, 62a weisen eine Aushöhlung auf, die der Form des Kabelelements 82 entspricht. Das erste Klemmelement 63 und das zweite Klemmelement 64 sind so angeordnet, dass sie sich in eine zu der Verlaufsrichtung des durch die Einspannelemente 61, 62 ergriffenen Kabelstrangs 82 orthogonale Richtung erstrecken.
Die Antriebsvorrichtung 65 des ersten Greifmechanismus 51a weist einen ersten Einspannelementantriebsmotor 66 auf, der die Klauen 61a des ersten Einspannelements 61 in die durch den Pfeil 91 gezeigten Richtungen antreibt. Die Antriebsvorrichtung 65 weist eine Triebkraftumwandlungsvorrichtung 72 auf, die die Drehbewegung einer Ausgangswelle des ersten Einspannelementantriebsmotors 66 in eine lineare Bewegung der Klauen 61a umwandelt. Durch Antreiben des ersten Einspannelementantriebsmotors 66 öffnen und schließen sich die Klauen 61a. Die Antriebsvorrichtung 65 weist einen zweiten Einspannelementantriebsmotor 67 auf, der die Klauen 62a des zweiten Einspannelements 62 in die durch den Pfeil 91 gezeigten Richtungen antreibt. Die Antriebsvorrichtung 65 weist eine Triebkraftumwandlungsvorrichtung 73 auf, die die Drehbewegung einer Ausgangswelle des zweiten Einspannelementantriebsmotors 67 in eine lineare Bewegung der Klauen 62a umwandelt. Durch Antreiben des zweiten Einspannelementantriebsmotors 67 öffnen und schließen sich die Klauen 62a. Die Triebkraftumwandlungsvorrichtungen 72, 73 können auch Untersetzungsmechanismen umfassen, die die Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausgangswellen der Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 verlangsamen.
Die Antriebsvorrichtung 65 weist einen Einspannelementbewegungsmotor 68 auf, der das erste Einspannelement 61 zum Ausüben einer Zugkraft auf das Kabelelement 82 in die durch den Pfeil 95 gezeigten Richtungen bewegt. Die Antriebsvorrichtung weist einen Klemmelementbewegungsmotor 69 auf, der das erste Klemmelement 63 in die durch den Pfeil 94 gezeigten Richtungen bewegt. Die Antriebsvorrichtung 65 weist den Klemmelementantriebszylinder 70 auf, der das zweite Klemmelement 64 in die durch den Pfeil 92 gezeigten Richtungen bewegt und in die durch den Pfeil 93 gezeigten Richtungen dreht. Der Rahmen 75 trägt die Einspannelemente 61, 62, die Einspannelementantriebsmotoren 66, 67, den Einspannelementbewegungsmotor 68, das erste Klemmelement 63 und den Klemmelementbewegungsmotor 69. Die Antriebsvorrichtung 65 weist den Rahmenantriebszylinder 71 auf, der den Rahmen 75 wie durch den Pfeil 96 gezeigt bewegt. Durch Antreiben des Rahmenantriebszylinders 71 werden die an dem Rahmen 75 getragenen Elemente wie die Einspannelemente 61, 62 usw. einstückig bewegt.
Die Aufbauelemente, die den Greifmechanismus bei der vorliegenden Ausführungsform bilden, werden durch Zylinder oder Motoren angetrieben, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Die Aufbauelemente, die den Greifmechanismus bilden, können durch beliebige Mechanismen angetrieben werden. Zum Beispiel können die Aufbauelemente, die den Greifmechanismus bilden, so ausgeführt sein, dass sie durch Magnetkraft angetrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 weist das Arbeitswerkzeug 2 bei der vorliegenden Ausführungsform eine an dem Basiselement 21 getragene Hauptkamera 52 auf. Die Hauptkamera 52 nimmt an einer von dem Kabelstrang 81 entfernten Position ein Bild des gesamten Kabelstrangs 81 auf. Die Hauptkamera 52 ist über ein Kameraträgerelement 24 in dem Mittelbereich des Basiselements 21 fixiert. Das Arbeitswerkzeug 2 umfasst eine erste Hilfskamera 53a, die in der Nähe des ersten Greifmechanismus 51a angeordnet ist, eine zweite Hilfskamera 53b, die in der Nähe des zweiten Greifmechanismus 51b angeordnet ist, und eine dritte Hilfskamera 53c, die in der Nähe des dritten Greifmechanismus 51c angeordnet ist.
Die jeweiligen Hilfskameras 53a, 53b, 53c sind in der Umgebung der Greifmechanismen 51a, 51b, 51c angeordnet. Die einzelnen Hilfskameras 53a, 53b, 53c nehmen beim Ergreifen des Kabelstrangs 81 ein Bild eines auf der Ablagefläche abgelegten Steckverbinders und ein Bild des Kabelelements 82 in der Nähe des Steckverbinders auf. Die einzelnen Hilfskameras 53a, 53b, 53c werden über Kameraträgerelemente 24 an dem Trägerelement 22 getragen.
Die Hauptkamera 52, die Hilfskameras 53a, 53b, 53c und die Neigungserfassungskamera 7 der vorliegenden Ausführungsform sind 2D-Kameras, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Die einzelnen Kameras können auch 3D-Kameras sein.
Die Robotersteuervorrichtung 4 weist eine Signalverarbeitungseinheit 31 auf, die die Signale von der Hauptkamera 52, den Hilfskameras 53a, 53b, 53c und der Neigungserfassungskamera 7 erhält und eine Verarbeitung der Signale vornimmt. Die Signalverarbeitungseinheit 31 umfasst eine Bildverarbeitungseinheit 32, die die von den einzelnen Kameras aufgenommenen Bilder verarbeitet.
Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert durch Verarbeiten des Bilds der Neigungserfassungskamera 7 die Ausrichtung der Steckverbinder 83a, 83b, 83c in Bezug auf das Arbeitswerkzeug 2. Die Signalverarbeitungseinheit 31 weist eine Bestimmungseinheit 33 auf, die auf Basis des Verarbeitungsergebnisses des von der Neigungserfassungskamera 7 aufgenommenen Bilds bestimmt, ob die Ausrichtung der Steckverbinder 83a, 83b, 83c in Bezug auf das Arbeitswerkzeug 2 passend ist oder nicht. Der Bestimmungsbereich der Ausrichtung der Steckverbinder ist vorab festgelegt und in einer Speichereinheit 42 gespeichert.
Die Signalverarbeitungseinheit 31 umfasst eine Befehlseinheit 35, die Betriebsbefehle an die Betriebssteuereinheit 43 ausgibt. Wenn die Ausrichtung eines Steckverbinders von dem Bestimmungsbereich abweicht, gibt die Befehlseinheit 35 einen Befehl zum Drehen des Kabelelements 82 an die Betriebssteuereinheit 43 aus. Die Betriebssteuereinheit 43 gibt den Befehl zum Drehen des Kabelelements 82 an die Antriebsvorrichtung 65 des Arbeitswerkzeugs 2 aus. Wenn die Ausrichtung des Steckverbinders andererseits in dem Bestimmungsbereich liegt, gibt die Befehlseinheit 35 einen Befehl zum Einstecken des Steckverbinders in einen vorab bestimmten Teil an die Betriebssteuereinheit 43 aus. Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert die Betriebssteuereinheit 43 die Position und die Lage des Roboters 1 so, dass der Steckverbinder an einen Aufnahmeverbinder einer Leiterplatte angeschlossen wird.
Außerdem detektiert die Bildverarbeitungseinheit 32 auf Basis des von der Hauptkamera 52 aufgenommenen Bilds die jeweilige Position der auf der Transporteinrichtung 8 abgelegten Steckverbinder 83a, 83b, 83c. Die Befehlseinheit 35 gibt Betriebsbefehle für den Roboter 1 an die Betriebssteuereinheit 43 aus, damit die einzelnen Greifmechanismen in der Nähe der den Greifmechanismen entsprechenden Steckverbinder angeordnet werden. Ferner detektiert die Bildverarbeitungseinheit 32 auf Basis der von den Hilfskameras 53a, 53b, 53c aufgenommenen Bilder die Position der jeweiligen Steckverbinder 83a, 83b, 83c und die Position des an die Steckverbinder 83a, 83b, 83c angeschlossenen Kabelelements 82. Die Befehlseinheit 35 gibt Betriebsbefehle für den Roboter 1 und das Arbeitswerkzeug 2 an die Betriebssteuereinheit 43 aus, damit ein Greifmechanismus den Bereich des Kabelelements 82 in der Nähe eines Steckverbinders ergreift.
Die jeweiligen Einheiten aus der Signalverarbeitungseinheit 31, der Bildverarbeitungseinheit 32, der Bestimmungseinheit 33 und der Befehlseinheit 35, die oben beschrieben wurden, entsprechen einem Prozessor, der gemäß dem Betriebsprogramm 41 arbeitet. Der Prozessor wirkt durch Lesen des Betriebsprogramms 41 und Ausführen der in dem Betriebsprogramm 41 festgelegten Steuerungen als die jeweiligen Einheiten.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerung zum Ergreifen eines Kabelstrangs durch die Robotervorrichtung. In Schritt 111 ordnet die Robotersteuervorrichtung 4 das Arbeitswerkzeug 2 durch Verändern der Position und der Lage des Roboters 1 an einer vorab festgelegten Position über dem Kabelstrang 81 an. Unter Bezugnahme auf 4 hält die Transporteinrichtungssteuervorrichtung 9 die Transporteinrichtung 8 an, wenn der Kabelstrang 81 an der vorab festgelegten Position angeordnet wurde. Außerdem wird das Arbeitswerkzeug 2 so angeordnet, dass die einzelnen Greifmechanismen 51a, 51b, 51c über den entsprechenden Steckverbindern 83a, 83b, 83c angeordnet werden.
Unter Bezugnahme auf 9 wird in Schritt 112 von der Hauptkamera 52 ein Bild des gesamten Kabelstrangs 81 aufgenommen. In Schritt 113 verarbeitet die Bildverarbeitungseinheit 32 das von der Hauptkamera 52 aufgenommene Bild. Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert zum Beispiel durch das Musterabgleichsverfahren die Position eines Steckverbinders. Bei dem Musterabgleichsverfahren kann ein Betreiber vorab Referenzbilder von Steckverbindern, die in verschiedenen Ausrichtungen angeordnet wurden, erstellen und in der Speichereinheit 42 speichern. Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert jenes Bild unter den Referenzbildern von Steckverbindern, das mit dem tatsächlich aufgenommenen Bild übereinstimmt. Die Bildverarbeitungseinheit 32 ist so ausgeführt, dass sie aus der Position des Steckverbinders in dem Bild, das von der Hauptkamera 52 aufgenommen wurde, die tatsächliche Position des Steckverbinders auf der Ablagefläche der Transporteinrichtung 8 detektieren kann. Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert die Position des Steckverbinders auf der Ablagefläche der Transporteinrichtung 8.
Die Bildverarbeitungseinheit 32 kann auf Basis des von der Hauptkamera 52 aufgenommenen Bilds auch die Ausrichtung des Kabelstrangs 81 auf der Ablagefläche der Transporteinrichtung 8 detektieren. Und die Befehlseinheit 35 kann den Roboter 1 so steuern, dass die Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 in Abstimmung mit der Ausrichtung des Kabelstrangs 81 reguliert wird. Zum Beispiel können die Position und die Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 so reguliert werden, dass der erste Greifmechanismus 51a direkt über dem ersten Steckverbinder 83a angeordnet wird, der zweite Greifmechanismus 51b direkt über dem zweiten Steckverbinder 83b angeordnet wird, und der dritte Greifmechanismus 51c direkt über dem dritten Steckverbinder 83c angeordnet wird.
Als nächstes wählt die Robotersteuervorrichtung 4 in Schritt 114 einen Steckverbinder. Die Robotersteuervorrichtung 4 verändert die Position und die Lage des Roboters 1 so, dass ein Greifmechanismus in der Nähe des gewählten Steckverbinders angeordnet wird. An dieser Stelle wird eine Steuerung erklärt, wodurch das Kabelelement 82 in der Nähe des ersten Steckverbinders 83a durch den ersten Greifmechanismus 51a ergriffen wird. Der erste Greifmechanismus 51a wird in der Nähe des ersten Steckverbinder 83a angeordnet.
Dann nimmt die Robotersteuervorrichtung 4 in Schritt 115 durch die erste Hilfskamera 53a, die dem ersten Greifmechanismus 51a entspricht, ein Bild des auf der Transporteinrichtung 8 angeordneten ersten Steckverbinders 83a und des an den ersten Steckverbinder 83a angeschlossenen Kabelelements 82 auf. Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert auf Basis des Bilds, das mit der ersten Hilfskamera 53a aufgenommen wurde, die Positionen des ersten Steckverbinders 83a und des Kabelelements 82. Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert die Positionen des Steckverbindes 83a und des Kabelelements 82 in dem Bild beispielsweise durch das Musterabgleichsverfahren. Die Bildverarbeitungseinheit 32 ist so ausgeführt, dass sie aus den Positionen der Steckverbinder in den durch die Hilfskameras 53a, 53b, 53c aufgenommenen Bildern die tatsächlichen Positionen der Steckverbinder auf der Ablagefläche der Transporteinrichtung 8 detektieren kann. Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert die tatsächlichen Positionen der Steckverbinder auf der Ablagefläche der Transporteinrichtung 8.
In Schritt 116 verändert der Roboter 1 seine Position und seine Lage auf Basis der Positionen des ersten Steckverbinders 83a und des Kabelelements 82, die durch die Bildverarbeitungseinheit 82 detektiert wurden. Die Befehlseinheit 35 gibt einen Befehl aus, um die Bereiche des Kabelelements 82 in der Nähe des ersten Steckverbinders 83a durch die Einspannelemente 61, 62 des ersten Greifmechanismus 51a zu ergreifen. Noch genauer bringt die Betriebssteuereinheit 43 die Klauen 61a, 62a der Einspannelemente 61, 62 in einen geöffneten Zustand. Die Betriebssteuereinheit 43 treibt den Klemmelementantriebszylinder 70 so an, dass das zweite Klemmelement 64 aus dem Bereich, durch den das Kabelelement 82 verläuft, zurückgezogen wird. Die Betriebssteuereinheit 43 treibt die Klemmelementantriebszylinder 70 und die Rahmenantriebszylinder 71 der einzelnen Greifmechanismen so an, dass der erste Greifmechanismus 51a an einer von dem Trägerelement 22 entfernten Position angeordnet wird und der zweite Greifmechanismus 51b und der dritte Greifmechanismus 51c an das Trägerelement 22 angenähert werden. Dann verändert die Betriebssteuereinheit 43 die Position und die Lage des Robotes 1 so, dass das Kabelelement 82 zwischen den Klauen 61a, 62a der Einspannelemente 61, 62 angeordnet wird.
In Schritt 117 ergreift der erste Greifmechanismus 51a den Bereich des Kabelelements 82 in der Nähe des ersten Steckverbinders 83a. Die Betriebssteuereinheit 43 steuert die Antriebsvorrichtung 65 so, dass der erste Greifmechanismus 51a das Kabelelement 82 des Kabelstrangs 81 ergreift. Das heißt, die Betriebssteuereinheit 43 nimmt eine Steuerung vor, um die Klauen 61a des ersten Einspannelements 61 und die Klauen 62a des zweiten Einspannelements 62 zu schließen. Das Kabelelement 82 des Kabelstrangs 81 wird durch die beiden Einspannelemente 61, 62 ergriffen. In Schritt 117 können die Einspannelemente 61, 62 das Kabelelement 82 mit einer vorab festgelegten Kraft ergreifen. Das erste Einspannelement 61 ergreift den Bereich des Kabelelements 82 in der Nähe des Steckverbinders vorzugsweise so, dass es nicht mit dem Steckverbinder in Kontakt gelangt.
Auf diese Weise wird der gesamte Kabelstrang 81 durch die Hauptkamera 52 aufgenommen und werden die Positionen der einzelnen Steckverbinder 83a, 83b, 83c detektiert. Wenn der erste Greifmechanismus 51a in der Nähe des ersten Steckverbinders 83a angeordnet wird, wird durch die erste Hilfskamera 53a ein Bild des ersten Steckverbinders 83a und des Kabelelements 82 aufgenommen und werden die Positionen des ersten Steckverbinders und des Kabelelements 82 detektiert. Durch diese Steuerung kann die Bildverarbeitungseinheit 32 die Positionen des ersten Steckverbindes 83a und des Kabelelements 82 genau detektieren. Der erste Greifmechanismus 51a kann das Kabelelement 82 verlässlich ergreifen.
Übrigens werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Einspannelemente 61, 62 durch die Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 angetrieben. Deshalb kann die Greifkraft, mit der das Kabelelement 82 ergriffen wird, leicht reguliert werden, indem der Strom, der den Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 geliefert wird, reguliert wird. Zum Beispiel kann es sein, dass die Antriebsschaltung, die den Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 den Strom liefert, eine Rückmeldeschaltung aufweist, die die Drehposition und den Drehwinkel der Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 steuert. In diesem Fall kann die Greifkraft durch Detektieren des Werts des Rückmeldestroms leicht reguliert werden. Beispielsweise kann die Greifkraft durch eine derartige Steuerung, dass der Rückmeldestrom groß wird, verstärkt werden. Außerdem können die Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 die Positionen der Klauen 61a, 62a leicht regulieren. Daher ist auch eine derartige Steuerung möglich, dass die Klauen 61a, 62a je nach dem Durchmesser des Kabelelements 82 an einer vorab festgelegten Position geschlossen werden.
Als nächstes bestimmt die Robotersteuervorrichtung 4 in Schritt 118, ob ein nicht von einem Greifmechanismus ergriffener Bereich des Kabelelements 82 in der Nähe eines Steckverbinders vorhanden ist oder nicht. Wenn ein nicht von einem Greifmechanismus ergriffener Bereich des Kabelelements 82 in der Nähe eines Steckverbinders vorhanden ist, kehrt die Steuerung zu Schritt 114 zurück. Dann werden die Bereiche des Kabelelements 82 in der Nähe der Steckverbinder, die den jeweiligen Greifmechanismen entsprechen, durch Wiederholen der Steuerung von Schritt 114 bis Schritt 118 durch diese Greifmechanismen ergriffen. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Schritte 114 bis 118 wiederholt, bis die Bereiche des Kabelelements 82 in der Nähe aller Steckverbinder 83a, 83b, 83c durch die drei Greifmechanismen 51a, 51b, 51c ergriffen wurden.
Wenn in Schritt 118 die Bereiche des Kabelelements 82 in der Nähe aller Steckverbinder 83a, 83b, 83c ergriffen sind, geht die Steuerung zu Schritt 119 über. In Schritt 119 bewegt der Roboter 1 den Kabelstrang 81 zu einer Winkeldetektionsvorrichtung. Unter Bezugnahme auf 1 bewegt der Roboter 1 das Arbeitswerkzeug 2 in die Nähe der Neigungserfassungskamera 7.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm der Steuerung zum Anschließen der Steckverbinder an Aufnahmeverbinder von Leiterplatten. In Schritt 121 verändert der Roboter 1 die Position und die Ausrichtung des Arbeitswerkzeugs 2 so, dass ein Steckverbinder der Neigungserfassungskamera 7 gegenüberliegt. Hier wird beispielhaft der erste Steckverbinder 83a erklärt.
In Schritt 122 nimmt die Neigungserfassungskamera 7 ein Bild des ersten Steckverbinders 83a auf. In Schritt 123 verarbeitet die Bildverarbeitungseinheit 32 der Signalverarbeitungseinheit 31 das von der Neigungserfassungskamera 7 aufgenommene Bild des ersten Steckverbinders 83a.
11 zeigt ein Beispiel für Bilder, die durch die Neigungserfassungskamera 7 aufgenommen wurden. Das Bild 87 ist ein Bild des ersten Steckverbinders 83a, wenn der erste Steckverbinder 83a in der gewünschten Ausrichtung ergriffen wurde. Eine Referenzlinie 89, die die Referenzrichtung bei diesem Beispiel zeigt, verläuft parallel zu der waagerechten Richtung. Die Richtung, in der mehrere Klemmen 84 in der Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind, entspricht der Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a. Die Richtung, in der die mehreren Klemmen 84 in der Breitenrichtung nebeneinander angeordnet sind, verläuft parallel zu der Referenzlinie 89. Diese Referenzrichtung des ersten Steckverbinders 83a wurde vorab der Ausrichtung der Einstecköffnung des Aufnahmeverbinders einer Leiterplatte entsprechend festgelegt. Die Referenzrichtung ist in der Speichereinheit 42 gespeichert. In dem Bild 88 ist der erste Steckverbinder 83c in Bezug auf die Referenzrichtung geneigt. In diesem Bild 88 ist die Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a in Bezug auf die gewünschte Ausrichtung geneigt.
In Schritt 123 detektiert die Bildverarbeitungseinheit 32 durch das Musterabgleichsverfahren die Position und die Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a in dem Bild. Die Bildverarbeitungseinheit 32 detektiert den Drehwinkel θ des ersten Steckverbinders 83a in Bezug auf die Referenzlinie 89. Der Drehwinkel θ entspricht dem Abweichungsausmaß der Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a.
Dann bestimmt die Bestimmungseinheit 33 der Signalverarbeitungseinheit 31 in Schritt 124, ob die Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt oder nicht. Hier bestimmt die Bestimmungseinheit 33, ob der Drehwinkel θ des ersten Steckverbinders 83a innerhalb eines vorab festgelegten Bestimmungsbereichs liegt oder nicht. Wenn der Drehwinkel θ in Schritt 124 nicht innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt, geht die Steuerung zu Schritt 125 über.
In Schritt 125 wird der Drehwinkel des ersten Steckverbinders 83a reguliert. Die Befehlseinheit 35 der Signalverarbeitungseinheit 31 gibt einen Befehl zum derartigen Drehen des Kabelelements 82, dass sich der Drehwinkel θ des ersten Steckverbinders 83a zum Inneren des Bestimmungsbereichs bewegt, an die Betriebssteuereinheit 43 aus. Die Betriebssteuereinheit 43 treibt die Antriebsvorrichtung 65 an. Die Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 verringern die Kraft, mit der die Einspannelemente 61, 62 das Kabelelement 82 ergreifen. Der Klemmelementantriebszylinder 70 dreht das zweite Klemmelement 64 so, dass es dem ersten Klemmelement 63 gegenüberliegt. Der Klemmelementantriebszylinder 70 bewegt das zweite Klemmelement 64 zu dem ersten Klemmelement 63. Das Kabelelement 82 wird durch die Klemmelemente 63, 64 eingeklemmt.
Danach bewegt der Klemmelementbewegungsmotor 69 das erste Klemmelement 63, wodurch das Kabelelement 82 gedreht wird.
Das Kabelelement 82 und damit zusammen der erste Steckverbinder 83a drehen sich, wodurch die Ausrichtung des ersten Steckverbinders 83a reguliert werden kann. Dabei kann die Signalverarbeitungseinheit 31 die Distanz, über die das erste Klemmelement 63 bewegt wird, auf Basis des Drehwinkels θ des ersten Steckverbinders 83a berechnen. Oder das erste Klemmelement 63 kann auch über eine vorab festgelegte Distanz bewegt werden.
Nach dem Abschluss der Steuerung von Schritt 125 geht die Steuerung zu Schritt 122 über. Dann wird in Schritt 122 bis Schritt 124 durch die Neigungserfassungskamera 7 ein Bild des ersten Steckverbinders 83a aufgenommen und bestimmt, ob der Drehwinkel des ersten Steckverbinders 83a innerhalb des Bestimmungsbereichs liegt oder nicht. Auf diese Weise wird eine Regulierung des Drehwinkels vorgenommen, bis der Drehwinkel des ersten Steckverbinders 83a innerhalb des bestimmten Bereichs liegt.
Wenn der Drehwinkel des ersten Steckverbindes 83a in Schritt 124 innerhalb des bestimmten Bereichs liegt, wird der Einspannelementbewegungsmotor 68 angetrieben und eine Zugkraft auf das Kabelelement 82 ausgeübt und werden die Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 angetrieben und wird das Kabelelement 82 durch die Einspannelemente 61, 62 fest ergriffen.
Das erste Einspannelement 61 der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgeführt, dass es durch den Einspannelementbewegungsmotor 68 bewegt wird. Daher kann die Zugkraft, die auf das Kabelelement 82 ausgeübt wird, durch Regulieren des Stroms, der dem Einspannelementbewegungsmotor 68 geliefert wird, leicht reguliert werden. Beispielsweise kann die auf das Kabelelement 82 ausgeübte Zugkraft so wie bei den Einspannelementantriebsmotoren 66, 67 durch Detektieren des Stromwerts einer Rückmeldeschaltung zum Antrieb des Einspannelementbewegungsmotors 68 leicht reguliert werden.
Dann geht die Steuerung zu Schritt 126 über. In Schritt 126 wird bestimmt, ob die Ausrichtung aller Steckverbinder 83a, 83b, 83c reguliert wurde oder nicht. Wenn in Schritt 126 ein Steckverbinder, dessen Ausrichtung nicht reguliert ist, vorhanden ist, geht die Steuerung zu Schritt 121 über. Dann wird die Ausrichtung des Steckverbinders durch die Steuerung von Schritt 121 bis Schritt 126 reguliert. Auf diese Weise wird der Drehwinkel der Steckverbinder 83a, 83b, 83c in der Nähe des von den mehreren Greifmechanismen 51a, 51b, 51c ergriffenen Kabelelements 82 reguliert.
Wenn in Schritt 126 die Regulierung der Ausrichtung aller Steckverbinder abgeschlossen ist, geht die Steuerung zu Schritt 127 über. In Schritt 127 wird der Kabelstrang 81 in die Nähe der Leiterplatten, in die die Steckverbinder 83a, 83b, 83c eingesteckt werden, transportiert.
In Schritt 128 werden die Steckverbinder 83a, 83b, 83c an Aufnahmesteckverbinder der Leiterplatten angeschlossen. Da die Ausrichtung der Steckverbinder 83a, 83b, 83c in Bezug auf das Arbeitswerkzeug 2 reguliert ist, können die Steckverbinder 83a, 83b, 83c verlässlich an die Aufnahmeverbinder angeschlossen werden. Die Steuerung von Schritt 128 kann durch eine beliebige Steuerung ausgeführt werden. Zum Beispiel kann durch die Hilfskamera ein Bild des Aufnahmeverbinders aufgenommen werden und die Position des Aufnahmeverbinders detektiert werden. Die Robotersteuervorrichtung kann die Position und die Lage des Roboters auf Basis der Position des Aufnahmeverbinders so steuern, dass der Steckverbinder des Kabelstrangs in den Aufnahmeverbinder eingesteckt wird.
Auf diese Weise kann das Arbeitswerkzeug 2 der vorliegenden Ausführungsform die Ausrichtung der Steckverbinder 83a, 83b, 83c in einem Zustand, in dem der Kabelstrang 81 ergriffen wurde, regulieren. Die Ausrichtung der Steckverbinder 83a, 83b, 83c kann durch die Mechanismen des Arbeitswerkzeugs 2 auch ohne Veränderung der Position und der Lage des Robotes 1 reguliert werden. Auch wenn der Kabelstrang 81 bei verschiedenartigen Ausrichtungen der Steckverbinder ergriffen wurde, kann die Ausrichtung der Steckverbinder 83a, 83b, 83c so reguliert werden, dass sie der Ausrichtung der Einstecköffnungen der Aufnahmeverbinder entspricht. Für das Ergreifen des Kabelstrangs durch die Robotervorrichtung ist es nicht nötig, den Kabelstrang in einer vorab festgelegten Ausrichtung anzuordnen, so dass leicht auf eine Automatisierung der Robotervorrichtung abgezielt werden kann. Außerdem kann die Robotervorrichtung 5 der vorliegenden Ausführungsform den Kabelstrang 81 transportieren und die Steckverbinder 83a, 83b, 83c an Aufnahmeverbinder von anderen Vorrichtungen anschließen.
Das Arbeitswerkzeug 2 bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Hauptkamera 52 und die Hilfskameras 53a, 53b, 53c, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Es ist auch möglich, dass das Arbeitswerkzeug wenigstens eines aus der Hauptkamera und den Hilfskameras nicht aufweist. Beispielsweise können die Hauptkamera und die Hilfskameras auch an Positionen fixiert sein, an denen sie Bilder des durch die Transporteinrichtung transportierten Kabelstrangs aufnehmen können. Oder wenn die Hauptkamera eine hohe Auflösung aufweist, können die genauen Positionen der einzelnen Steckverbinder auch auf Basis des Bilds, das durch die Hauptkamera aufgenommen wurde, detektiert werden. In diesem Fall brauchen auch keine Hilfskameras angeordnet zu werden.
Der Detektor zur Erfassung der Ausrichtung des Steckverbinders bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Neigungserfassungskamera, die ein Bild des Steckverbinders aufnimmt, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Es kann ein beliebiger Detektor eingesetzt werden, der die Ausrichtung des Steckverbinders erfassen kann. Zum Beispiel kann zur Erfassung der Ausrichtung des Steckverbinders ein Positionssensor eingerichtet werden, der die Positionen von zwei Abschnitten des Steckverbinders detektiert.
Das Arbeitswerkzeug 2 bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die mehreren Greifmechanismen 51a, 51b, 51c, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Es ist auch möglich, dass an dem Arbeitswerkzeug ein Greifmechanismus angeordnet ist.
Das Werkstück der vorliegenden Ausführungsform wird durch eine Transporteinrichtung transportiert, doch besteht keine Beschränkung auf diese Ausführung. Die Steuerung der vorliegenden Ausführungsform kann auf eine Robotervorrichtung, der das Werkstück durch einen beliebigen Mechanismus geliefert wird, angewendet werden. Zum Beispiel kann das Werkstück auch durch eine andere Robotervorrichtung auf einer Werkbank abgelegt werden und das Werkstück auf der Werkbank durch die Robotervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ergriffen werden.
Gemäß der Ausführung der vorliegenden Offenbarung können ein Arbeitswerkzeug, das ein Werkstück mit einem Kabelelement und Steckverbindern ergreift und die Ausrichtung der Steckverbinder reguliert, sowie eine mit diesem Arbeitswerkzeug versehene Robotervorrichtung bereitgestellt werden.
Bei den einzelnen oben beschriebenen Steuerungen kann die Reihenfolge der Schritte in einem Umfang, in dem es nicht zu einer Änderung der Funktionen und Wirkungen kommt, passend verändert werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können passend kombiniert werden. In den einzelnen oben beschriebenen Figuren sind gleiche oder entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind beispielhaft und beschränken die Erfindung nicht. In den Ausführungsformen sind auch Änderungen der in den Ansprüchen gezeigten Ausführungen enthalten.

Claims

Arbeitswerkzeug (2), das an einem Roboter (1) angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Greifmechanismus (51a, 51b, 51c) umfasst, der ein Werkstück (81), das ein Kabelelement (82) und einen an einem Ende des Kabelelements angebrachten Steckverbinder (83a, 83b, 83c) aufweist, ergreift, wobei der Greifmechanismus mehrere Einspannelemente (61, 62), die so gebildet sind, dass sie das Kabelelement ergreifen, in dem Bereich zwischen den mehreren Einspannelementen zwei Klemmelemente (63, 64), die einander so gegenüberliegend angeordnet werden, dass sie das Kabelelement einklemmen, und eine Antriebsvorrichtung (65), die die Elemente, die den Greifmechanismus bilden, antreibt, umfasst, wobei die Antriebsvorrichtung einen Bewegungsmechanismus (76), der wenigstens ein Klemmelement in Richtungen, in denen sich die beiden Klemmelemente einander nähern sowie voneinander entfernen, bewegt, und einen Drehmechanismus (77), der ein Klemmelement der beiden Klemmelemente in Bezug auf das andere Klemmelement relativ so bewegt, dass er das Kabelelement in einem Zustand, in dem das Kabelelement durch die Einspannelemente ergriffen wurde, dreht, umfasst, wobei der Bewegungsmechanismus angetrieben wird, das Kabelelement durch die beiden Klemmelemente eingeklemmt wird, und der Drehmechanismus angetrieben wird und das Kabelelement um die Achsenrichtung des Kabelelements gedreht wird.
Arbeitswerkzeug nach Anspruch 1, wobei ein Klemmelement aus den beiden Klemmelementen in einem Bereich, durch den das Kabelelement verläuft, wenn die Einspannelemente das Kabelelement ergreifen, angeordnet ist, und die Antriebsvorrichtung einen Mechanismus (78) aufweist, der das eine Kabelelement so dreht, dass es von dem Bereich, durch den das Kabelelement verläuft, entfernt wird.
Arbeitswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebsvorrichtung einen Mechanismus (79) aufweist, der in dem Zustand, in dem die Einspannelemente das Kabelelement ergriffen haben, wenigstens ein Einspannelement aus den beiden Einspannelementen in eine Richtung bewegt, in der sich die Einspannelemente voneinander entfernen, und eine Zugkraft auf das Kabelelement ausübt.
Arbeitswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das mehrere Greifmechanismen, und ein Trägerelement (22), das die mehreren Greifmechanismen trägt, umfasst, wobei das Werkstück mehrere Steckverbinder aufweist, und die mehreren Greifmechanismen an dem Trägerelement an Positionen fixiert sind, die den Positionen der mehreren Steckverbinder entsprechen.
Arbeitswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das mehrere Greifmechanismen, und ein Trägerelement (22), das die mehreren Greifmechanismen trägt, umfasst, wobei die Antriebsvorrichtung einen Mechanismus (80) aufweist, der die jeweiligen Greifmechanismen in Bezug auf das Trägerelement entfernt sowie annähert.
Robotersteuervorrichtung, umfassend das Arbeitswerkzeug (2) nach Anspruch 1; einen Roboter (1), der das Arbeitswerkzeug bewegt; eine Steuervorrichtung (4), die das Arbeitswerkzeug und den Roboter steuert; und einen Detektor (7), um die Ausrichtung des Steckverbinders (83a, 83b, 83c), wenn das Arbeitswerkzeug das Kabelelement (2) ergriffen hat, zu detektieren, wobei die Steuervorrichtung die Ausrichtung des Steckverbinders auf Basis des Ausgangs des Detektors detektiert und einen Befehl zum Drehen des Kabels an die Antriebsvorrichtung ausgibt, wenn die Ausrichtung des Steckverbinders von einem vorab festgelegten Bestimmungsbereich abweicht, und die Steuervorrichtung die Position und die Lage des Roboters so steuert, dass der Steckverbinder in einen vorab festgelegten Abschnitt eingesteckt wird, wenn die Ausrichtung des Steckverbinders in dem Bestimmungsbereich liegt.
Robotervorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Detektor eine Neigungserfassungskamera (7) umfasst, die in einem Zustand, in dem das Werkstück durch das Arbeitswerkzeug ergriffen wurde, ein Bild des Steckverbinders aufnimmt, die Steuervorrichtung eine Bildverarbeitungseinheit (31) umfasst, die das durch die Neigungserfassungskamera aufgenommene Bild verarbeitet, und die Bildverarbeitungseinheit durch Verarbeiten des Bilds des Steckverbinders die Ausrichtung des Steckverbinders in Bezug auf das Arbeitswerkzeug detektiert.
Robotervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Arbeitswerkzeug eine Hauptkamera (52), die an einer von dem Werkstück entfernten Position ein Bild des gesamten Werkstücks aufnimmt, und eine Hilfskamera (53a, 53b, 53c), die in der Nähe des Greifmechanismus angeordnet ist und beim Ergreifen des Werkstücks ein Bild eines auf einer Ablagefläche angeordneten Steckverbinders aufnimmt, umfasst, die Steuervorrichtung eine Bildverarbeitungseinheit (32) umfasst, die die durch die Hauptkamera und die Hilfskamera aufgenommenen Bilder verarbeitet, die Bildverarbeitungseinheit durch Verarbeiten der durch die Hauptkamera und die Hilfskamera aufgenommenen Bilder die Position des Steckverbinders detektiert, und die Steuervorrichtung die Position und die Lage des Roboters auf Basis des durch die Hauptkamera aufgenommenen Bilds so steuert, dass das Arbeitswerkzeug in die Nähe des Steckverbinders bewegt wird, und den Roboter auf Basis des durch die Hilfskamera aufgenommenen Bilds in eine Position und eine Lage zum Ergreifen des Kabelelements durch die Einspannelemente steuert.