本發(fā)明涉及包括機(jī)床和機(jī)器人的生產(chǎn)系統(tǒng)，該機(jī)器人進(jìn)行在該機(jī)床中要加工的工件的供給以及取出。

背景技術(shù)：

在包括機(jī)床和進(jìn)行針對(duì)該機(jī)床的工件供給以取出的機(jī)器人的系統(tǒng)中，若機(jī)器人相對(duì)于機(jī)床的相對(duì)位置產(chǎn)生偏差則無法進(jìn)行正確的作業(yè)，因此希望測(cè)定該相對(duì)位置來進(jìn)行適當(dāng)校正。

作為與此相關(guān)的眾所周知技術(shù)例，在日本特開2009-000782號(hào)公報(bào)中記載了具有以下部分的機(jī)器人控制系統(tǒng)：機(jī)器人，其包括機(jī)器人手臂、以及設(shè)置于該機(jī)器人手臂的末端且具有工件把持用卡盤部的機(jī)器人手；操作部，其用于對(duì)該機(jī)器人進(jìn)行示教輸入；攝像部，其能夠?qū)ぜM(jìn)行攝影；以及控制部，其根據(jù)由該攝像部拍攝到的圖像來校正由該操作部示教輸入的預(yù)定坐標(biāo)位置，將該機(jī)器人驅(qū)動(dòng)控制成移動(dòng)到校正后的坐標(biāo)位置。

此外，在日本特開昭和62-191904號(hào)公報(bào)中記載了如下位置校正方法：將搭載于無人運(yùn)輸車的機(jī)器人運(yùn)輸至作業(yè)位置，按照預(yù)先示教的示教點(diǎn)對(duì)放置于該作業(yè)位置的工件進(jìn)行作業(yè)，此時(shí)在該作業(yè)位置的預(yù)定部位安裝標(biāo)記，通過該機(jī)器人的圖像檢測(cè)單元來檢測(cè)該標(biāo)記的位置，根據(jù)檢測(cè)出的標(biāo)記位置與示教時(shí)的標(biāo)記位置之差來校正示教點(diǎn)的位置。

在包括機(jī)床以及機(jī)器人的系統(tǒng)中，有時(shí)機(jī)床以及機(jī)器人分別通過地腳螺栓(anchor bolt)等固定于地面而被使用，以便在該系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中機(jī)床以及機(jī)器人的設(shè)置位置不偏移。但是，在工廠變更布局等轉(zhuǎn)移設(shè)置機(jī)床或者機(jī)器人時(shí)，產(chǎn)生用地腳螺栓重新固定機(jī)床或者機(jī)器人的作業(yè)，非常麻煩。因此，優(yōu)選的是，在頻繁地有變更布局等時(shí)，不通過地腳螺栓將機(jī)床和機(jī)器人固定于地面，而是使用支架(outrigger)等簡(jiǎn)易地進(jìn)行設(shè)置。

但是，在使用了支架的情況下，有時(shí)因機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)、機(jī)器人手臂的 活動(dòng)等，機(jī)床或機(jī)器人的設(shè)置位置慢慢地偏移，導(dǎo)致兩者間的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生變化。若這樣的變化在一定值以上，則不能由機(jī)器人進(jìn)行工件相對(duì)于機(jī)床的裝卸(供給和取出)。因此，在這樣的情況下，在機(jī)器人的手末端安裝照相機(jī)，檢測(cè)出工件的位置或者檢測(cè)出安裝工件的夾具的位置，由此，即使機(jī)床或機(jī)器人的設(shè)置位置偏移，也能夠根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果來校正機(jī)器人的動(dòng)作位置，進(jìn)行工件的供給和取出。

但是，在現(xiàn)有技術(shù)中存在如下問題：需要在使用照相機(jī)測(cè)量出工件或者夾具的位置之后進(jìn)行工件的供給和取出，導(dǎo)致到工件的供給和取出結(jié)束為止所需的時(shí)間變長(zhǎng)。此外，在通過照相機(jī)測(cè)量出處于機(jī)床內(nèi)部的工件或者夾具的位置時(shí)，由于照相機(jī)受到切削油的影響，因此難以進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。

例如，在日本特開2009-000782號(hào)公報(bào)中，通過利用設(shè)置于機(jī)器人手臂末端的小型照相機(jī)來拍攝工件，能夠根據(jù)由照相機(jī)拍攝到的圖像來對(duì)示教輸入的預(yù)定的坐標(biāo)位置進(jìn)行校正，使機(jī)器人移動(dòng)到校正后的坐標(biāo)位置。但是，機(jī)器人在通過照相機(jī)拍攝了工件之后為了把持該工件而進(jìn)行移動(dòng)，因此，照相機(jī)的拍攝時(shí)間以及處理拍攝到的圖像數(shù)據(jù)的期間機(jī)器人不能移動(dòng)，機(jī)器人的周期時(shí)間延長(zhǎng)相應(yīng)的時(shí)間量。此外，在針對(duì)機(jī)床供給和取出工件時(shí)，使機(jī)器人的手臂末端進(jìn)入到機(jī)床的機(jī)械內(nèi)部，需要使照相機(jī)接近工件來進(jìn)行拍攝，照相機(jī)容易受到切削液的影響。

另一方面，在日本特開昭62-191904號(hào)公報(bào)中，在搭載于無人運(yùn)輸車的機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)位置并對(duì)放置于作業(yè)位置的工件進(jìn)行作業(yè)時(shí)，在作業(yè)位置的預(yù)定部位安裝標(biāo)記，通過機(jī)器人的圖像檢測(cè)單元檢測(cè)出標(biāo)記的位置，檢測(cè)出標(biāo)記的檢測(cè)位置與示教點(diǎn)之差，由此，能夠校正機(jī)器人的示教點(diǎn)的位置。但是，該技術(shù)是在無人運(yùn)輸車移動(dòng)至作業(yè)位置之后進(jìn)行標(biāo)記的檢測(cè)，并且是在計(jì)算出相對(duì)位置之后校正機(jī)器人的示教點(diǎn)位置，沒有考慮任何有關(guān)于在相同的位置重復(fù)相同的作業(yè)時(shí)的位置偏移的校正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人相對(duì)于機(jī)床的位置的測(cè)定和基于測(cè)定結(jié)果的機(jī)器人的動(dòng)作位置的校正。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)系統(tǒng)，其具有機(jī)床和針對(duì)該機(jī)床 進(jìn)行工件的供給以及取出的機(jī)器人，其中，所述生產(chǎn)系統(tǒng)具有：視覺目標(biāo)，其設(shè)置于所述機(jī)床的外表面；視覺裝置，其設(shè)置于所述機(jī)器人的可動(dòng)部，通過對(duì)所述視覺目標(biāo)進(jìn)行拍攝來測(cè)定所述機(jī)器人與所述機(jī)床的相對(duì)位置關(guān)系；以及校正部，其根據(jù)由所述視覺裝置測(cè)定出的所述機(jī)器人與所述機(jī)床的相對(duì)位置關(guān)系，來校正針對(duì)所述機(jī)床進(jìn)行工件的供給以及取出的所述機(jī)器人的動(dòng)作位置。

優(yōu)選的是，生產(chǎn)系統(tǒng)具有：調(diào)度部，其在與所述機(jī)床的加工開始相同的時(shí)刻、或者從加工開始到加工結(jié)束為止的、預(yù)先指定的時(shí)刻，開始由所述視覺裝置進(jìn)行的測(cè)定。

優(yōu)選的是，所述視覺目標(biāo)由多個(gè)標(biāo)記構(gòu)成。

優(yōu)選的是，將所述機(jī)床以及所述機(jī)器人中的至少一方使用支架固定于地面。

附圖說明

通過一邊參照附圖一邊對(duì)以下的最佳的實(shí)施方式進(jìn)行說明，進(jìn)一步明確本發(fā)明的上述或者其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。

圖1是表示本發(fā)明涉及的生產(chǎn)系統(tǒng)的一實(shí)施方式的概要圖。

圖2是表示圖1的生產(chǎn)系統(tǒng)中的處理的一例的流程圖。

圖3是表示設(shè)置于圖1的生產(chǎn)系統(tǒng)的機(jī)床的視覺目標(biāo)的形狀例的圖。

具體實(shí)施方式

圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的生產(chǎn)系統(tǒng)(加工系統(tǒng))的結(jié)構(gòu)的概要圖。生產(chǎn)系統(tǒng)10構(gòu)成為，具有：NC機(jī)床等機(jī)床12、針對(duì)機(jī)床12進(jìn)行工件14的供給以及取出的機(jī)器人16、以及控制機(jī)器人16的機(jī)器人控制裝置18，在控制機(jī)床12的NC等與機(jī)器人控制裝置18之間能夠收發(fā)后述的各種信息(信號(hào))。

例如，機(jī)器人16是六軸的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，構(gòu)成為具有機(jī)器人手臂20、安裝于機(jī)器人手臂20的末端的機(jī)械手等作業(yè)工具22，能夠進(jìn)行要在機(jī)床12中加工的工件供給以及要在機(jī)床12中加工的工件取出。

機(jī)器人16具有設(shè)置于機(jī)器人手臂20或者作業(yè)工具22等機(jī)器人16的可動(dòng)部的照相機(jī)等視覺裝置24，另一方面，機(jī)床12具有設(shè)置于其外表面(在圖示例中，機(jī)床12的前表面)的視覺目標(biāo)26。另外，視覺目標(biāo)26實(shí)際上可以由 一個(gè)標(biāo)記構(gòu)成，也可以如圖示例那樣由多個(gè)標(biāo)記28以及30構(gòu)成。

由照相機(jī)24拍攝到的視覺目標(biāo)26的圖像通過機(jī)器人控制裝置18或者未圖示的圖像處理裝置而被處理，通過該圖像處理，能夠測(cè)定出機(jī)器人16相對(duì)于機(jī)床12的相對(duì)位置(機(jī)器人16與機(jī)床12的相對(duì)位置關(guān)系)。此外，生產(chǎn)系統(tǒng)10還具有：校正部，其根據(jù)由照相機(jī)24測(cè)定出的機(jī)器人16與機(jī)床12的相對(duì)位置關(guān)系，來校正關(guān)于機(jī)器人16針對(duì)機(jī)床12供給以及取出工件14的動(dòng)作位置。而在本實(shí)施方式中設(shè)為：機(jī)器人控制裝置18具有該校正部的功能以及后述的調(diào)度部的功能。

接下來，一邊參照?qǐng)D2的流程一邊對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)10中的處理的一例進(jìn)行說明。首先，在機(jī)床12中開始第一工件的加工，之后將表示該意思的信息(加工開始信號(hào))等從機(jī)床12發(fā)送給機(jī)器人16(或者控制裝置18)(步驟S11、S21)。

在機(jī)床12中進(jìn)行第一工件的加工期間(步驟S12)，在機(jī)器人16中開始工件的更換準(zhǔn)備(步驟S22)。具體來說，利用機(jī)械手22來把持要通過機(jī)床12加工的第二工件，并使所把持的第二工件移動(dòng)到預(yù)定的工件更換位置(步驟S23)。

若機(jī)床12中第一工件的加工結(jié)束(步驟S13)，則將表示應(yīng)該更換工件的意思的信息(更換請(qǐng)求信號(hào))等從機(jī)床12發(fā)送至機(jī)器人16(或者控制裝置18)(步驟S14、S24)。機(jī)器人16在接收到更換請(qǐng)求信號(hào)之后，進(jìn)入到機(jī)床12的內(nèi)部將第一工件更換為第二工件(步驟S25)。

若機(jī)器人16進(jìn)行的工件的更換作業(yè)結(jié)束，則將表示該意思的信息(更換結(jié)束信號(hào))等從機(jī)器人16(或者控制裝置18)發(fā)送給機(jī)床12(步驟S26、S15)。機(jī)床12在接收到更換結(jié)束信號(hào)之后，開始第二工件的加工，將表示該意思的信息(加工開始信號(hào))等發(fā)送給機(jī)器人16(或者控制裝置18)(步驟S11)。

機(jī)器人16在接收到關(guān)于第二工件的加工開始信號(hào)之后(步驟S27)，使用上述的視覺裝置24，進(jìn)行機(jī)床12的位置的測(cè)定(步驟S28)。具體來說，使照相機(jī)24移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢脤?duì)設(shè)置于機(jī)床12的視覺目標(biāo)26進(jìn)行拍攝，根據(jù)得到的圖像的圖像處理結(jié)果、和照相機(jī)24的位置以及姿勢(shì)，求出機(jī)器人16與機(jī)床12的相對(duì)位置關(guān)系。另外，步驟S28的處理可以在與開始機(jī)床12的加工相 同的時(shí)刻開始，也可以在加工過程中(從開始加工到加工結(jié)束為止的預(yù)先指定的時(shí)刻)開始。生產(chǎn)系統(tǒng)10能夠具有進(jìn)行上述的測(cè)定時(shí)刻的設(shè)定的調(diào)度部，在本實(shí)施方式中設(shè)為機(jī)器人控制裝置18還承擔(dān)該調(diào)度部的功能。

圖3是表示構(gòu)成設(shè)置于機(jī)床12的視覺目標(biāo)26的校準(zhǔn)用標(biāo)記28以及30的形狀例的圖。在圖3的示例中，校準(zhǔn)用標(biāo)記28以及30分別在圓32內(nèi)具有十字線，并且還具有：線段38，其平行于構(gòu)成十字線的相互正交的兩個(gè)線段34以及36中的一方(在圖示例中是線段34)。但是，校準(zhǔn)用標(biāo)記的形狀不限于此，只要是能夠根據(jù)照相機(jī)24的拍攝結(jié)果確定機(jī)器人16以及機(jī)床12的相對(duì)位置關(guān)系，可以是任何形狀。

此外，視覺目標(biāo)26不是形成于機(jī)床12的內(nèi)部，而是形成于機(jī)床12的外表面(例如，機(jī)床12的框體的前表面、側(cè)面、或者上表面等)，但設(shè)為預(yù)先規(guī)定了配置于機(jī)床12的內(nèi)部的工件或者保持該工件的夾具與視覺目標(biāo)26的相對(duì)位置關(guān)系。另外，視覺目標(biāo)26也可以由一個(gè)標(biāo)記構(gòu)成，但是也可以由多個(gè)標(biāo)記構(gòu)成，由此能更高精度地測(cè)定機(jī)器人16以及機(jī)床12的相對(duì)位置關(guān)系。

在步驟S28的處理結(jié)束之后，根據(jù)測(cè)定出的相對(duì)位置關(guān)系，來校正預(yù)先示教或者被編程的、機(jī)器人16的供給和取出動(dòng)作的位置(步驟S29)。也就是說，在本發(fā)明中，機(jī)器人16的供給和取出動(dòng)作根據(jù)測(cè)定出的相對(duì)位置關(guān)系而被逐次校正，因此，針對(duì)各工件進(jìn)行正確的供給和取出作業(yè)。因此，機(jī)床12不需要通過地腳螺栓固定于地面，例如圖1所示，能夠通過如下等簡(jiǎn)易的方法來進(jìn)行設(shè)置：使用從機(jī)床12在橫向上展開的支架40，利用機(jī)床12的自重固定于地面。對(duì)于機(jī)器人16來說也是相同的，不需要通過地腳螺栓固定于地面，例如能夠通過如下等簡(jiǎn)易的方法來進(jìn)行設(shè)置：使用從機(jī)器人16在橫向上展開的支架42，利用機(jī)器人16的自重固定于地面。

此外，通過在機(jī)床12的加工開始時(shí)或者加工過程中進(jìn)行步驟S28的處理(相對(duì)位置關(guān)系的測(cè)定)，能夠在開始接下來的工件的更換準(zhǔn)備之前，結(jié)束相對(duì)位置關(guān)系的測(cè)定和基于相對(duì)位置關(guān)系的測(cè)定的動(dòng)作位置的校正，因此，機(jī)器人的周期不會(huì)因相對(duì)位置關(guān)系的測(cè)定和動(dòng)作位置的校正而延長(zhǎng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)作為生產(chǎn)系統(tǒng)整體的高效化。

根據(jù)本發(fā)明，設(shè)定成不將機(jī)床以及機(jī)器人中的至少一方堅(jiān)固地固定于地面 就能夠使用，因此，能夠靈活變更工廠布局，并且即使校正了位置偏移，也不會(huì)實(shí)質(zhì)上延長(zhǎng)對(duì)機(jī)床供給和取出工件所花費(fèi)的時(shí)間。此外，由于能夠從外部進(jìn)行機(jī)床的測(cè)量，因此能夠進(jìn)行穩(wěn)定的測(cè)量。