專利名稱：一種自動(dòng)零件裝配機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種自動(dòng)零件裝配機(jī)，更具體地說，是關(guān)于帶有至少兩個(gè)用于將許多不同結(jié)構(gòu)形狀的零件裝配成產(chǎn)品的機(jī)器人的一種機(jī)器。
日本專利早期公報(bào)(KOKAI)No.4-223837揭示了一種已有的自動(dòng)零件裝配機(jī)，它帶有一個(gè)機(jī)器人和一對(duì)操作手，操作手可選擇地連接于機(jī)器人，用于進(jìn)行由工作臺(tái)上的夾具夾持著的零件的不同裝配操作。零件是盛放在靠近工作臺(tái)設(shè)置的托件盤內(nèi)并由連接于機(jī)器人的操作手，拿取傳送給工件臺(tái)上的夾具并在其上進(jìn)行裝配。機(jī)器人支承在一機(jī)座上，而工作臺(tái)可相對(duì)于機(jī)座和托件盤運(yùn)動(dòng)。就是說，工作臺(tái)上的夾具是可相對(duì)于機(jī)座上的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的，因此夾具可以運(yùn)動(dòng)到機(jī)器人的夠及范圍以外，以便由除機(jī)器人之外的裝具對(duì)零件進(jìn)行工藝處理。
本發(fā)明提供一種比上述已有機(jī)器有更多的和有用的特點(diǎn)的自動(dòng)零件裝配機(jī)。本發(fā)明的這種自動(dòng)零件裝配機(jī)包括一個(gè)由一機(jī)座支承并可相對(duì)于機(jī)座運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)和至少兩個(gè)分立的機(jī)器人，每一機(jī)器人有一可在各自的一工作范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)到所有各處的機(jī)械手。兩個(gè)機(jī)器人以一種有一個(gè)公共工作區(qū)域的關(guān)系而定位，所謂公共工作區(qū)域就是兩個(gè)機(jī)器人各自的工作區(qū)域的搭疊部分。工作臺(tái)旁安排有零件供給站，用于存放供機(jī)器人舒取的零件。有多個(gè)可選擇地且可拆卸地連接于機(jī)器人的末端操縱器的操作手，用于由機(jī)器人取裝零件。公共工作區(qū)域內(nèi)放置有夾具，用于將零件夾穩(wěn)定位，以便由機(jī)器人進(jìn)行裝配。機(jī)器人和工作臺(tái)都被控制而協(xié)同動(dòng)作，以便于零件的裝配。這種機(jī)器的特點(diǎn)在于，機(jī)器人連同操作手和夾具一起都安裝在可運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)上，各機(jī)器人沿工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向間隔地設(shè)置，零件供給站也是沿工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向延伸。這樣就使機(jī)器人能與夾具和操作手一起相對(duì)于零件供給站運(yùn)動(dòng)，因此機(jī)器人能伸手夠到超出其各自工作區(qū)域的一寬闊的范圍，從而能方便而有效地舒取要裝配的適當(dāng)零件并將其傳送給夾具，以便隨即進(jìn)行零件的裝配。而且，由于操作手位于可運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)上，機(jī)器人可以一邊相對(duì)于零件供給站運(yùn)動(dòng)一邊換接操作手，因而，可實(shí)現(xiàn)基本上無間斷的零件裝配，此外，還能做到，一個(gè)機(jī)器人在換接操作手時(shí)而另一機(jī)器人在取裝零件。
因此，本發(fā)明的首要目的是提供一種能夠有效地進(jìn)行包括拿取零件和換接操作手的零件裝配的自動(dòng)零件裝配機(jī)。
操作手包括使各機(jī)器人能相互協(xié)作取裝一個(gè)零件的組合手。用這種組合手，各機(jī)器人很容易互相協(xié)作地把零件放入夾具內(nèi)，也能夠在舒取零件的過程中改變零件的體位。
夾具包括一套不同的夾頭，每一夾頭能將一個(gè)零件以不同的體位夾穩(wěn)。用這樣一些夾頭，機(jī)器人可以對(duì)零件的不同部位進(jìn)行工藝處理，這使得能夠進(jìn)行復(fù)雜的零件裝配。
可取的是，夾具安裝在一座板上，座板又可拆卸地安裝于工作臺(tái)，因而必要時(shí)可以很容易更換不同的夾具。尤其是，當(dāng)零件需要由機(jī)器人以外的一個(gè)裝具進(jìn)行工藝處理時(shí)，可以將零件送到對(duì)應(yīng)裝具，就像夾穩(wěn)在夾具中一樣，在其處進(jìn)行工藝處理后又可以由機(jī)器人把零件拿回來。隨即由機(jī)器人進(jìn)行工藝處理。
而且，夾具有一卡鈕，通過這一卡鈕，夾具可拆卸地連接于機(jī)器人的末端操縱器，因此，夾具可被送出工作臺(tái)以外，但還是在機(jī)器人的工作區(qū)域之內(nèi)，這就便于由除機(jī)器人之外的裝具對(duì)零件進(jìn)行工藝處理。
夾具還包括一個(gè)卡爪，當(dāng)夾具被保持連接于機(jī)器人時(shí)它將零件鎖定在夾具上的一特定位置，而當(dāng)夾具放置在工作臺(tái)上時(shí)它放開零件。
在一較佳實(shí)施例中，夾具包括一往返夾具，它接納零件并且是可拆卸地連接于機(jī)器人的末端操縱器，這樣，零件可以在被接納在往返夾具內(nèi)的情況下由機(jī)器人傳送。這種往返夾具用于將零件傳送出工作臺(tái)之外送到上述工作裝具的一部分，用以支承和夾穩(wěn)零件，以便由該工作裝具對(duì)零件進(jìn)行工藝處理，這就消除了在該工作裝具上設(shè)置夾具的必要性。
這種機(jī)器的可取之處還在于其包括一個(gè)用于接納至少一個(gè)操作手的架子。此架子放置在公共工作區(qū)域內(nèi)，所以，任一機(jī)器人都可以伸手夠到至少一個(gè)操作手。
零件供給站可以在各機(jī)器人都能夠及到的一個(gè)區(qū)域帶有附加的操作手和附加的夾具，所以，機(jī)器人可以從更多型式的操作手和夾具中進(jìn)行選擇。
零件供給站最好圍繞工作臺(tái)設(shè)置，這樣，機(jī)器人可以有更大的能夠及零件的范圍。
機(jī)座可以有加長(zhǎng)的長(zhǎng)度，以加大工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)行程，這樣，機(jī)器人可以有更多的取放零件的機(jī)會(huì)。
該機(jī)器可以以與上述相同的方式包括帶有機(jī)器人、夾具和操作手的另一工作臺(tái)。
通過以下結(jié)合附圖對(duì)幾個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的自動(dòng)零件裝配機(jī)的立體視圖;
圖2是該機(jī)器的側(cè)視圖;
圖3是該機(jī)器的部分前視圖;
圖4是表示該機(jī)器的各機(jī)器人能伸手夠得到的工作區(qū)域的俯視圖;
圖5是表示一操作手的立體視圖，分別示出了從機(jī)器人的末端操縱器上脫離開來和裝接在其上的情形;
圖6A、6B、6C和6D分別示出了不同型式的操作手;
圖7是表示可拆地安裝在該機(jī)器的一工作臺(tái)上的夾具的立體視圖;
圖8A和8B示出了用在該機(jī)器中的用于將零件夾持于不同體位的不同型式的夾具;
圖9示出了該機(jī)器中用的另一種夾具，分別示出了其放開零件和夾持零件的狀態(tài);
圖10A、10B和10C示出了該機(jī)器中用的帶有一往返夾具的又一夾具，分別示出了往返夾具處于脫離于機(jī)器人、被機(jī)器人抓握、和由機(jī)器人傳送的狀態(tài);
圖11是表示該機(jī)器中用的各種變型夾具的立體視圖;
圖12是該機(jī)器中的一個(gè)零件供給站的立體視圖;
圖13是圖12所示之零件供給站的分解立體視圖;
圖14是該零件供給站的局部剖視圖;
圖15是表示該機(jī)器中用的一特殊工作裝具的側(cè)視圖;
圖16是表示零件供給站和該機(jī)器的機(jī)座之間的連接的示意圖;
圖17示出了一設(shè)計(jì)，用于將一個(gè)零件由一個(gè)機(jī)器人傳遞給另一機(jī)器人的特定操作手，且在傳遞中倒轉(zhuǎn)了零件的體位;
圖18示出了兩個(gè)機(jī)器人協(xié)作把由一只操作手舒著的一個(gè)零件與由另一只操作手舒著的另一個(gè)零件組合起來的一種方式;
圖19是表示機(jī)器人手臂與裝有操作手的架子協(xié)同的操作的俯視圖;
圖20是表示放置在零件供給站上的附加夾具和操作手的俯視圖;
圖21是表示按照上一實(shí)施例的一種變型的一類似零件裝配機(jī)的俯視圖;
圖22是本發(fā)明的第二實(shí)施例的自動(dòng)零件裝配機(jī);
圖23示出了用于將工作臺(tái)可移動(dòng)地支承在機(jī)座上的一種改型結(jié)構(gòu);
圖24示出了用在圖23的結(jié)構(gòu)中的齒條齒輪機(jī)構(gòu);
圖25和26分別示出了用在圖23的結(jié)構(gòu)中的一種變型的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(針條齒輪機(jī)構(gòu)和針輪齒條機(jī)構(gòu));
圖27示出了表示這種機(jī)器之一種控制程序的流程圖;
圖28是表示由機(jī)器人和特殊工作裝具相結(jié)合對(duì)零件進(jìn)行工藝處理的一個(gè)程序的流程圖;
圖29是表示一工作狀態(tài)監(jiān)視程序的流程圖;
圖30是機(jī)器人上裝有電視攝像機(jī)時(shí)這種機(jī)器的俯視圖;
圖31是表示用于把電視攝像機(jī)裝到機(jī)器人上的一種連接方式的前視圖;
圖32和33是分別表示裝有電視攝像機(jī)之機(jī)器人的操作的示意圖。
參見圖1至3，其中示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的自動(dòng)零件裝配機(jī)。該機(jī)器有一機(jī)座10，一矩形的工作臺(tái)20支承在其上且可沿其長(zhǎng)度方向水平運(yùn)動(dòng)。一對(duì)機(jī)器人30安裝在工作臺(tái)20上，沿工作臺(tái)的長(zhǎng)度方向有一定的間距，用于裝配從許多不同結(jié)構(gòu)形狀的零件中選擇出來的零件1。每一機(jī)器人30有一個(gè)水平地鉸接的手臂31而有四個(gè)自由度。手臂31的自由端裝有一個(gè)垂直延伸的末端操縱器32，末端操縱器32有一用于可脫卸地握持一操作手40的夾頭33，操作手40用于抓取并裝配零件1。為適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)形狀的零件，備有多種型式的操作手40，并將它們排列在工作臺(tái)20上，以便機(jī)器人可以根據(jù)要抓取的零件的型式選擇一個(gè)適當(dāng)型式的操作手40。該機(jī)器還包括一沿機(jī)座10的長(zhǎng)度方向設(shè)置且?guī)в卸鄠€(gè)托件板61的零件供給站60，每一托件板上存放多個(gè)同一結(jié)構(gòu)形狀的零件1。由操作手40抓取的零件被送到位于工作臺(tái)20上的一夾具50，零件被夾具夾住，以便與另一零件裝配到一起。該機(jī)器還包括鄰近機(jī)座10的相對(duì)兩端設(shè)置的特殊工作裝具80，用于執(zhí)行不行算由機(jī)器人30執(zhí)行的特殊工作，例如擰緊螺釘和壓配某些特定的零件。靠近機(jī)座10裝有一控制中心70，它通過連接措施控制機(jī)器人30和特殊工作裝具的動(dòng)作以及工作臺(tái)20的移動(dòng)。
如圖2和3所示，工作臺(tái)的底面上有滑軌21，滑軌21與機(jī)座10頂面上的導(dǎo)軌11滑動(dòng)配合。機(jī)座10有一進(jìn)給螺桿12，它由固定于機(jī)座10的一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)并與工作臺(tái)20之底面上的一螺母22嚙合，用于使工作臺(tái)20沿機(jī)座10的長(zhǎng)度方向水平移動(dòng)。如圖4所示，兩個(gè)機(jī)器人沿工作臺(tái)的移動(dòng)方向間隔布置成有一公共的工作區(qū)域R。它是兩個(gè)機(jī)器人各自可涉及的工作區(qū)域R1和R2的搭疊部分。一套夾具50放置在這一公共工作區(qū)域R內(nèi)，以使兩邊的機(jī)器人30能同等地夠及，這從圖4可以看得最清楚。同時(shí)，另一方面，兩套操作手40分別放置在工作區(qū)域R1和R2內(nèi)，隔夾具50而相對(duì)，其分別僅能由鄰近的那一機(jī)器人夠及。從圖中可以看出，工作區(qū)域延伸過零件供給站的一部分，這樣，機(jī)器人30在隨工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)可以夠及零件供給站60的大致整個(gè)區(qū)域，以便從沿工作臺(tái)20的移動(dòng)方向排列的各托件板61上抓取任何所需要的零件1。
如圖5所示，用于可放開地抓握操作手40的自鎖夾頭33固定在末端操縱器32的下端，并且使之能夠垂向地向著末端操縱器在一有限的范圍內(nèi)移動(dòng)。為此，夾頭33制成為有一組垂向的銷軸34，這些銷軸伸入固定在末端操縱器32之下端的對(duì)應(yīng)各軸承35內(nèi)。夾頭33由套裝在軸承35和夾頭33之間的各銷軸上的各彈簧36向下偏壓。銷軸34的上端固定于一止動(dòng)塊37，止動(dòng)塊37是靠在軸承35，用于限制夾頭33的向下移動(dòng)。通過供給到夾頭33的壓縮空氣的作用，夾頭33可以夾緊和放松操作手40之頂盤41的中央處的一鎖鈕42。一對(duì)從操作手40的頂面突出的定位柱伸入夾頭33上的對(duì)應(yīng)孔(未示)中，用于使操作手相對(duì)于夾頭33正確定位。在不使用時(shí)，操作手40由一支架44保持在工作臺(tái)20的兩個(gè)相對(duì)的端部。支架44有一對(duì)接合于操作手40之頂盤41的圓周的臂45。支架44還有一對(duì)片簧46，片簧46壓在圓盤41上，用以穩(wěn)固地保持住操作手40。為把操作手40連接于機(jī)器人30，首先將夾頭33向下落，如圖5中的箭頭所示，使其抓住鎖鈕42，隨后將末端操縱器32水平地移出支架44，如圖5中的另一箭頭所示。為使操作手40脫離機(jī)器人30，應(yīng)按相反的步驟進(jìn)行。
圖6A至6D示出了為拿裝各種特定型式的零件而設(shè)計(jì)的幾種型式的操作手40。圖6A所示的操作手40A有一組張閉爪48A，這些爪由通過進(jìn)氣口供給的壓縮空氣的作用張開和閉合，用于拿裝零件1A。圖6B所示的操作手40B有一用于吸取零件1B的吸頭，該吸頭靠通過真空口49B由連接的一真空源產(chǎn)生的低壓作用而產(chǎn)生吸力。圖6c所示的操作手40c有一被向下偏壓的銷桿48c，用于精確地校正零件的位置。圖6D所示的操作手40D能夠在-90°角范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)并有一抓手48D，用于抓握零件1D，以便使零件處于水平和垂直方向。用這一操作手40D，兩個(gè)相鄰的機(jī)器人可以協(xié)作在夾具50上方的空中相互傳送零件或組合零件。操作手40A和40B的氣口49A和49B可以通過機(jī)器人30的夾頭33內(nèi)的對(duì)應(yīng)成形的部分連通于一壓縮空氣源或一真空源，或者也可以通過單獨(dú)的軟管之類來連通。每一上述操作手都可以由一連裝的電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。同樣，夾頭33可以由一電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)而抓握和放開操作手。
如圖7所示，每一不同型式的夾具50都安裝在一座板51上并且由機(jī)器人30連同座板51一起傳送于公共區(qū)域和其以外之間，以便能夠在特殊工作裝具80處做特殊的工作。為此，座板51上設(shè)有一可從機(jī)器人30之夾頭33拆卸的卡鈕52，其連接方式與操作手40的鎖鈕42連接于機(jī)器人30的方式一樣。夾具50的結(jié)構(gòu)形狀做成為能接納處于固定方位的對(duì)應(yīng)零件并且有一用于將該零件鎖在一精確位置的卡爪53。例如，用一種型式的夾具50可以將零件1支承于如圖8A所示的正放位置，而用另一種夾具可以將零件1支承于圖8B所示的倒放位置?？ㄗ?3由控制著通過一管路供應(yīng)的壓縮空氣的作用的電磁閥(未示)操動(dòng)以鎖住零件以及通過放出壓縮空氣而放開或放松零件。管路54有一可從一套節(jié)24拆卸的插管55，固定在工作臺(tái)20上的一氣缸23可使套節(jié)24移動(dòng)。底板56固定在工作臺(tái)20上，用于依靠錐柱57插入座板51兩端的對(duì)應(yīng)孔中可拆卸地安裝座板51。圖9示出了一種帶有夾爪59的夾具50，夾爪59用于在機(jī)器人30傳送夾具50時(shí)夾持零件1。
如圖10A和10C所示，夾具50可以附加一往返使用的夾具150，往返夾具150可將零件接納在其內(nèi)并且可從座板51上拆卸的夾具50。往返夾具150的結(jié)構(gòu)形狀做成為適于由一對(duì)應(yīng)的操作手40拿取，以便能在公共工作區(qū)域和特殊工作裝具80之間傳送零件1，從而進(jìn)行在特殊工作裝具80處的特殊工作。借助于往返夾具150，可以降低對(duì)特殊工作裝具80那一側(cè)的空間要求。往返夾具150可以帶有一類似的鎖鈕，以便借以可從操作手40的夾頭拆卸。
如圖11所示，工作臺(tái)20可以配有一可拆卸的平臺(tái)25，其上裝有多個(gè)底板56，每一底板56供安裝夾具50的座板51。在這一情況中，平臺(tái)25是依靠工作臺(tái)上的錐柱26插入平臺(tái)25上的對(duì)應(yīng)孔中而在工作臺(tái)20上安裝就位的。平臺(tái)25制成為有一個(gè)內(nèi)部裝有一分配器(未示)和電子裝置(未示)的箱子27，分配器用于將通過管路28供來的壓縮空氣分配給插管55A，電子裝置用于操動(dòng)氣缸23以使插管55A能連接和脫離套節(jié)24。電纜29連接于箱子27內(nèi)的電子裝置，用于控制和監(jiān)視夾具50的動(dòng)作。平臺(tái)25可以很容易地用帶有不同種類的夾具50的另一平臺(tái)來取代，以便增加裝配不同種類的零件的靈活性。
下面參照?qǐng)D12和13來說明零件供給站60的結(jié)構(gòu)。每一盛放零件1的托件板61都裝在一安裝在一托板63上的托盤62內(nèi)，托板63借助角形架64固定在機(jī)座10上。角形架64靠錐銷16配合入角形架64上的對(duì)應(yīng)孔中定位于機(jī)座10的一側(cè)壁15上并且由夾緊把手65來固定。托盤62靠卡鉤66與托板63上的卡塊67相組合被保持在托板63上就位。托件板61上制有許多用于將零件1存放在其內(nèi)的承件孔68，如圖14所示。
如圖15所示，特殊工作裝具80包括一個(gè)例如壓機(jī)81的裝置，用于將一個(gè)零件壓入由夾具50夾持著的另一個(gè)零件。夾具50連同座板51一起由機(jī)器人30從公共工作區(qū)域R傳送到裝具80的一砧板82上。砧板82的結(jié)構(gòu)形狀如同工作臺(tái)20上的底板56，因此，它可從靠錐銷83配合入座板51上的對(duì)應(yīng)孔中可拆卸地使座板51連同夾持著零件1的夾具50定位于其上。在由適當(dāng)?shù)牟僮魇钟猛祳A具150在公共工作區(qū)域R和裝具80之間傳送零件時(shí)，裝具80制成為有一用于可拆卸地接納往返夾具150的特定工位。如圖16所示，裝具80帶有一小車84，小車84可裝拆地裝在機(jī)座10的與零件供應(yīng)站60所在的那一側(cè)相對(duì)的側(cè)壁15上，安裝方式與零件供應(yīng)站60相同。為了方便而精確地將裝具80連接于機(jī)座10，小車84上裝有多個(gè)輥?zhàn)?5，這些輥?zhàn)优c從機(jī)座10伸出的且有一斜面導(dǎo)端的梁17滾動(dòng)接觸。
由于夾具50放置在兩個(gè)機(jī)器人能夠同等地夠及的公共工作區(qū)域，工作過程就可以與工作臺(tái)20的運(yùn)動(dòng)相關(guān)連地并行地進(jìn)行，其中一個(gè)機(jī)器人執(zhí)行把零件放入夾具50內(nèi)，而同時(shí)另一機(jī)器人進(jìn)行更換操作手40或拿取另一零件的操作。尤其是，由于托件板61是沿工作臺(tái)20的運(yùn)動(dòng)方向排列的，任一機(jī)器人30都能夠及很寬范圍內(nèi)的零件，這就使零件的裝配方便了。而且，可以做到一個(gè)機(jī)器人連續(xù)不斷地拿取零件，而同時(shí)另一機(jī)器人把零件傳送給特殊工作裝具80去進(jìn)行工藝處理。在像參照?qǐng)D6D所說明的那樣使用操作手40D時(shí)，可以做到，由一個(gè)機(jī)器人30將零件1遞交給另一機(jī)器人30，同時(shí)使零件的體位或取向倒轉(zhuǎn)過來，如圖17所示，或者由兩個(gè)機(jī)器人30將分別抓握著的零件1裝配到一起，如圖18所示。
如圖19所示，當(dāng)把一個(gè)供操作手40用的架子90置放在公共工作區(qū)域R范圍內(nèi)的工作臺(tái)20上和/或零件供給站60上時(shí)，所有操作手40都可以暫時(shí)地轉(zhuǎn)移到架子90上，這樣，任一機(jī)器人30都可以使用對(duì)自己來說是專用的操作手40。再看，如圖20所示，當(dāng)把附加的操作手40A和夾具50A連同相關(guān)的架子90A和座板51A置放在零件供給站60上時(shí)，機(jī)器人30就可以通過適當(dāng)?shù)貜牧慵┙o站60拿取操作手和夾具放到工作臺(tái)20上而具有取裝更多種類的零件的更大靈活性。零件供給站60可以像圖21所示那樣圍繞機(jī)座10來布置，以使機(jī)器人30能夠夠及供給站60上的更多種類的零件。
圖22示出了本發(fā)明之第二實(shí)施例的自動(dòng)零件裝配機(jī)，它有一對(duì)沿工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向間隔地安裝在一加長(zhǎng)的機(jī)座10B上的工作臺(tái)20B以及設(shè)置機(jī)座10B的兩端和中間處的三個(gè)特殊工作裝具80B。每一工作臺(tái)20B都由有導(dǎo)軌11B、傳動(dòng)螺桿和螺母的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，這一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與上述第一實(shí)施例中所用的相類似。每一工作臺(tái)上裝有一對(duì)與上述第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)配置相同的機(jī)器人30B。工作臺(tái)20B上載有與上述第一實(shí)施例中的相同的夾具50B和操作手40B?；旧涎貦C(jī)座10B的全長(zhǎng)排列有類似的零件供給站。使其都能由機(jī)器人30B夠及。在這一實(shí)施例中，位于機(jī)座10B中間處的裝具80B可由位于工作臺(tái)20B之任一端的機(jī)器人30B公共使用。此外，可以通過控制使工作臺(tái)20B之任一端的機(jī)器人協(xié)同工作而將零件、操作手和夾具從一個(gè)工作臺(tái)傳送到另一工作臺(tái)，以連續(xù)進(jìn)行零件的多工序工藝處理。這一實(shí)施例中，與上一實(shí)施例中的同類的構(gòu)件以相同的數(shù)字標(biāo)示并加后綴字母B。
圖23和24示出了用在本發(fā)明中用于使工作臺(tái)20在機(jī)座10上運(yùn)動(dòng)的另一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)包括一裝在機(jī)座10上的齒條18和裝在工作臺(tái)20之底部的齒輪19。齒輪19由也是裝在工作臺(tái)20上的一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。用這種齒條齒輪機(jī)構(gòu)，通過設(shè)置加長(zhǎng)的齒條，可以很容易地使工作臺(tái)20走過延長(zhǎng)的長(zhǎng)度，此外，圖22的實(shí)施例中的兩個(gè)工作臺(tái)20B可以一起向機(jī)座10B的一縱向端部運(yùn)動(dòng)。齒輪齒條機(jī)構(gòu)也可以改換成圖25所示的齒輪針條機(jī)構(gòu)或圖26所示的針輪齒條機(jī)構(gòu)。
下面，參照?qǐng)D27至29來說明這一機(jī)器的控制?？刂浦行呢?fù)責(zé)多任務(wù)操作。以執(zhí)行下列五個(gè)程序1)機(jī)器人控制程序，2)機(jī)器人相互干擾管理程序，3)機(jī)器人順序程序，4)工作臺(tái)控制程序，5)故障監(jiān)督程序。
機(jī)器人控制程序規(guī)定機(jī)器人的操作投入各單獨(dú)的動(dòng)作，這些動(dòng)作以下列順序分類并描述操作手40的連接;
公共工作區(qū)域R之外的運(yùn)動(dòng);
公共工作區(qū)域R之外的零件裝配;向公共工作區(qū)域R內(nèi)運(yùn)動(dòng);
公共工作區(qū)域R內(nèi)的零件裝配;
超出公共工作區(qū)域R的運(yùn)動(dòng);以及操作手40的脫離。
機(jī)器人控制程序還包括用以規(guī)定選擇上述各動(dòng)作中之那一動(dòng)作的動(dòng)作輸入;以及用以說明零件供給站60之信息，例如托盤62在供給站60上的排列的零件信息輸入。這些輸入都被放在優(yōu)先于上述機(jī)器人動(dòng)作的地位。上述程序的順序以一種重復(fù)的方式來執(zhí)行，以進(jìn)行所要做的需要多級(jí)工藝處理的零件裝配。
機(jī)器人干擾管理程序負(fù)責(zé)監(jiān)視是否有機(jī)器人30中的任一個(gè)被定位在公共工作區(qū)域R內(nèi)以及控制機(jī)器人工作而不發(fā)生兩機(jī)器人之間互相干擾。這一程序識(shí)別各機(jī)器人30的手臂31的角度信息，以給機(jī)器人30提供位置數(shù)據(jù)。在一個(gè)機(jī)器人被監(jiān)視到是處于公共工作區(qū)域R以外時(shí)，該程序就允許另一機(jī)器人在公共工作區(qū)域內(nèi)操作。另一方面，在這一機(jī)器人是在公共工作區(qū)域內(nèi)時(shí)，該程序就禁止另一機(jī)器人在公共工作區(qū)域內(nèi)操作。但是，當(dāng)需要兩個(gè)機(jī)器人相互協(xié)同操作時(shí)，該程序?qū)γ恳粰C(jī)器人監(jiān)視在公共工作區(qū)域內(nèi)的精確位置，以便考慮操作手40的結(jié)構(gòu)形狀和在用的零件的結(jié)構(gòu)形狀來控制兩機(jī)器人30在公共工作區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，以避免兩者之間的干擾。
機(jī)器人順序程序?yàn)闄C(jī)器人規(guī)定一個(gè)預(yù)定的操作順序并且負(fù)責(zé)控制執(zhí)行上述機(jī)器人控制程序的重復(fù)循環(huán)。
工作臺(tái)控制程序根據(jù)機(jī)器人控制程序以一適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)發(fā)出的指令控制工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。
故障監(jiān)督程序監(jiān)督零件裝配過程中的差錯(cuò)以停止機(jī)器人的操作和/或根據(jù)差錯(cuò)的類型跳轉(zhuǎn)到一故障退出程序。
上述用于控制由機(jī)器人執(zhí)行的操作的五個(gè)程序是與用于控制由特殊工作裝具80執(zhí)行的操作的一輔助程序相關(guān)聯(lián)的。為了使由機(jī)器人30操作進(jìn)行的工藝處理和由特殊工作裝具進(jìn)行的工藝處理能并行地進(jìn)行，準(zhǔn)備了一個(gè)把由機(jī)器30執(zhí)行的工藝處理和由特殊工作裝具80進(jìn)行的工藝處理關(guān)聯(lián)起來的超控程序。例如，如圖28的右邊所示，超控程序包括四個(gè)由工作裝具80執(zhí)行的特殊工作程序S1至S4和十個(gè)由機(jī)器人執(zhí)行的機(jī)器人工作程序W1至W10。在圖示的這一特殊工作程序S1至S4與機(jī)器人工作程序W1至W10交替的例子中，超控程序構(gòu)成五個(gè)程序單元P1至P2，如圖28的左邊所示，每一單元都以一單個(gè)特殊工作程序開始，機(jī)器人工作程序跟隨在后，超控程序通過一步一步地執(zhí)行各程序單元控制著整個(gè)零件裝配程序。上述由機(jī)器人30執(zhí)行的機(jī)器人工作程序被排成按圖27所示的上述五個(gè)程序進(jìn)行零件裝配。特殊工作程序S1至S4被寫在特殊工作程序和超控程序之間控制工作狀況信號(hào)的取出。工作狀況信號(hào)包括一個(gè)BUSY(在工作)信號(hào)、一個(gè)READY(作好了)信號(hào)和一個(gè)WAIT(等待)信號(hào)，BUSY信號(hào)表示特殊工作裝具80正在工作，READY信號(hào)表示特殊工作裝具80已經(jīng)完成了指定的工藝處理，WAIT信號(hào)表示特殊工作程序要求由特殊工作裝具80進(jìn)行工藝處理。由特殊工作裝具80本身執(zhí)行的工藝處理按照裝在特殊工作裝具80旁邊的一程序裝置內(nèi)的一自身程序來進(jìn)行。應(yīng)用超控程序通過各獨(dú)立的程序單元控制工藝處理，超控程序就可以成功地安排必要的輸入/輸出信號(hào)，而不會(huì)引起對(duì)由各程序單元執(zhí)行的各步工藝處理的干擾。
為達(dá)到包括特殊工作的有效的工藝處理，超控程序允許各程序單元被安排優(yōu)先執(zhí)行。一俟完成執(zhí)行每一程序單元，超控程序就檢查其余各程序單元是否需要特殊工作程序。在為完成應(yīng)由特殊工作裝具80和機(jī)器人30進(jìn)行的預(yù)定工藝處理而第一個(gè)程序單元已被執(zhí)行之后，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)程序單元之間發(fā)生需要特殊工作程序S2至S4的爭(zhēng)奪時(shí)，如圖29所示，超控程序?qū)⒅甘緝?yōu)先于其它單元地執(zhí)行排在最后的那一程序單元，(包括特殊工作程序S4)。就是說，從圖29之右邊的流程圖可以看出，超控程序檢查來自尚未結(jié)束的各程序單元(在這一情況中包括特殊工作程序S2至S4)的BUSY、READY和WAIT信號(hào)并且若沒收到來自任一其余程序單元的WAIT信號(hào)就允許執(zhí)行下一個(gè)程序單元中的機(jī)器人工作程序。在出現(xiàn)了從兩個(gè)或多個(gè)程序單元收到WAIT信號(hào)的爭(zhēng)奪情況時(shí)，超控程序就指示執(zhí)行排在最后的那一程序單元。這樣，萬一特殊工作裝具80之一因故障而暫時(shí)地不能工作時(shí)就可以有效地使機(jī)器人進(jìn)行操作，從而增加零件裝配的MTBF(平均無故障時(shí)間)。
如圖30所示，機(jī)器人30除裝有操作手之外還可以帶有一個(gè)電視攝像機(jī)100，例如一個(gè)CCD攝像機(jī)，用于監(jiān)視正在由操作手裝配的零件，其監(jiān)視方式如圖31所示。在這一情況中，攝像機(jī)100借助一支撐桿101連接在機(jī)器人30的手臂31上而不是機(jī)器人的末端操縱器32上，支撐桿101可以沿?cái)z像機(jī)的光軸方向伸縮，以便于改變攝像機(jī)的視野?；蛘?，可以像圖32所示那樣，用包括帶有鎖鈕104的圓盤103和支撐桿105的攝像機(jī)支架102把攝像機(jī)100直接連接到機(jī)器人的末端操縱器32上。圓盤103是靠鎖鈕104嚙合入末端操縱器32而連接在末端操縱器32上，這與操作手40對(duì)末端操縱器32的連接是一樣的。而且，支撐桿105可以有一活動(dòng)關(guān)節(jié)，以使攝像機(jī)100能轉(zhuǎn)頭，如圖33所示，這樣，攝像機(jī)就可以轉(zhuǎn)到恰當(dāng)?shù)慕嵌热ケO(jiān)視零件1。裝了這樣的攝像機(jī)，可以很容易對(duì)零件進(jìn)行裝配前和裝配后檢查，以便由機(jī)器人30補(bǔ)償零件定位誤差或有利于裝配差錯(cuò)的檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)零件裝配機(jī)，它包括一由一機(jī)座支承的且可相對(duì)于所述機(jī)座運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)；至少兩個(gè)分立的機(jī)器人，每一機(jī)器人有一可運(yùn)動(dòng)而達(dá)到各自工作區(qū)域內(nèi)任一位置的末端操縱器，所述兩機(jī)器人以有一個(gè)公共工作區(qū)域的關(guān)系相互定位，所謂公共工作區(qū)域是兩個(gè)機(jī)器人各自的工作區(qū)域的互相搭疊的部分；靠近所述工作臺(tái)用來存放準(zhǔn)備由所述機(jī)器人拾取的零件的零件供給裝置；多個(gè)可選擇地且可拆卸地連接于所述機(jī)器人的所述末端操縱器的操作手，供所述機(jī)器人拿取和裝配所述零件之用；位于所述兩個(gè)相鄰機(jī)器人的所述公共區(qū)域內(nèi)的夾具裝置，用來夾持準(zhǔn)備由所述機(jī)器人組裝的所述零件；用于控制所述機(jī)器人的操作和使所述工作臺(tái)移動(dòng)的控制裝置；其特征在于，所述機(jī)器人和所述操作手以及所述夾具裝置都安裝在所述可運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)上，所述機(jī)器人沿所述工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向相互隔開，而且其特征在于，所述零件供給裝置沿所述工作臺(tái)的所述運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述操作手包括一種組合手，所述各機(jī)器人用這種組合手能夠相互協(xié)作地拿取和裝配一個(gè)所述零件。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述夾具裝置包括一套不同的夾頭，每一夾頭可將所述零件之一夾穩(wěn)于不同的體位。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述夾具安裝在一可從所述工作臺(tái)拆卸的座板上。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述夾具裝置包括卡鈕裝置，所述夾具裝置用這種卡鈕裝置可拆卸地連接于所述機(jī)器人的所述末端操縱器，因此，所述夾具裝置可被傳送出所述工作臺(tái)以外但仍在所述機(jī)器人的所述工作區(qū)域內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述夾具裝置包括卡爪裝置，在所述夾具裝置被保持連接于所述機(jī)器人時(shí)，所述卡爪裝置將所述零件鎖定于所述夾具裝置上的一特定位置，而當(dāng)所述夾具裝置被擱放在所述工作臺(tái)上時(shí)，所述卡爪裝置放開所述零件。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述夾具裝置包括一用于接納所述零件的往返夾具，所述往返夾具可拆卸地連接于所述機(jī)器人的所述末端操縱器，因此，所述零件可以在被接納在所述往返夾具中的情況下由所述機(jī)器人傳送。
8.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，還包括一個(gè)用于接納至少一個(gè)所述操作手的架子，所述架子放置在所述公共工作區(qū)域內(nèi)，因此，每一機(jī)器人可夠及至少一個(gè)所述操作手。
9.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述零件供給裝置帶有一附加的操作手和附加的夾具裝置，它們都位于各機(jī)器人都能夠及的一個(gè)區(qū)域。
10.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述零件供給裝置以圍繞所述工作臺(tái)的方式設(shè)置。
11.一種包括多組如權(quán)利要求1所述的所述工作臺(tái)、所述機(jī)器人、所述零件供給裝置、所述操作手和所述夾具裝置的自動(dòng)零件裝配機(jī)。
12.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述機(jī)座有一供延長(zhǎng)所述工作臺(tái)的可運(yùn)動(dòng)行程的加長(zhǎng)部分。
13.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述可移動(dòng)的工作臺(tái)由一齒輪齒條機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。
14.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述機(jī)座有用于可拆卸地安裝所述零件供給裝置的連接裝置和一個(gè)附屬的供零件裝配用的裝具。
15.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述控制裝置通過以下五個(gè)程序的并行工藝處理而進(jìn)行操縱1)機(jī)器人控制程序，2)機(jī)器人相互干擾管理程序，3)機(jī)器人順序程序，4)工作臺(tái)控制程序，以及5)故障監(jiān)督程序;其特征在于，所述機(jī)器人控制程序規(guī)定所述機(jī)器人投入各單獨(dú)動(dòng)作的運(yùn)行，這些動(dòng)作以下列順序分類并描述所述操作手的連接;在所述公共工作區(qū)域以外的運(yùn)動(dòng);在所述公共工作區(qū)域以外的零件裝配;向所述公共工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng);在所述公共工作區(qū)域內(nèi)的零件裝配;超出所述公共工作區(qū)域的運(yùn)動(dòng);以及所述操作手的脫離，所述機(jī)器人人控制程序還包括一個(gè)用于規(guī)定選擇以上各動(dòng)作中的那一個(gè)的動(dòng)作輸入;以及一個(gè)用于規(guī)定關(guān)于所述零件供給裝置的信息的信息輸入;其特征在于，所述機(jī)器人干擾管理程序監(jiān)視是否有任一所述機(jī)器人被定位在所述公共工作區(qū)域內(nèi);所述機(jī)器人順序程序規(guī)定所述機(jī)器人的運(yùn)行順序;所述工作臺(tái)控制程序控制著所述工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng);以及所述故障監(jiān)督程序監(jiān)督著零件裝配中的差錯(cuò)。
16.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述控制裝置實(shí)行控制而將所述機(jī)器人之一定位于所述公共工作區(qū)域以外，而同時(shí)將另一機(jī)器人定位于所述公共工作區(qū)域之內(nèi)。
17.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，它還包括鄰近所述機(jī)器人設(shè)置的用以進(jìn)行不由機(jī)器人執(zhí)行的特殊工作的特殊工作裝具裝置，所述控制裝置實(shí)行控制而能實(shí)現(xiàn)所述特殊工作裝具和所述機(jī)器人的并行工藝處理。
18.如權(quán)利要求17所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述控制裝置按照由多個(gè)程序單元組成的控制程序運(yùn)行，每一所述程序單元描述一個(gè)發(fā)指令指示在所述特殊工作裝具裝置處做所述特殊工作隨后又由所述機(jī)器人進(jìn)行零件裝配的例行程序，所述各程序單元被依序執(zhí)行以完成零件裝配。
19.如權(quán)利要求18所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述控制裝置有一工作狀況監(jiān)視程序，它監(jiān)視所述多個(gè)特殊工作裝具裝置是否發(fā)來一個(gè)表明正在等待特殊工作的等待信號(hào)，它還對(duì)分配給正發(fā)出等待信號(hào)的那一種所述特殊工作裝具裝置的一特定所述程序單元發(fā)出一個(gè)按照所述特定程序單元執(zhí)行特殊工作的控制，所述工作狀況監(jiān)視程序在收到來自兩個(gè)或多個(gè)所述特殊工作裝具裝置的等待信號(hào)時(shí)發(fā)出所述控制給分配給在一種預(yù)定的執(zhí)行特殊工作的順序中比其它的排列在較后的那一特殊工作裝具的一個(gè)程序單元。
20.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，它包括一架用于監(jiān)視正在被裝配的零件的電視攝像機(jī)。
21.如權(quán)利要求20所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述電視攝像機(jī)安裝在所述機(jī)器人的手臂上。
22.如權(quán)利要求20所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述電視攝像機(jī)可拆卸地安裝于所述機(jī)器人。
23.如權(quán)利要求20所述的自動(dòng)零件裝配機(jī)，其特征在于，所述電視攝像機(jī)是以可改變視野的方式安裝的。
全文摘要
一種自動(dòng)零件裝配機(jī)有一可相對(duì)于機(jī)座運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)和至少兩個(gè)各有一末端操縱器的機(jī)器人。兩機(jī)器人工作區(qū)有搭疊而形成一公共工作區(qū)。工作臺(tái)旁有零件供件裝置。機(jī)械手上可選擇地接上不同的操作手以拿取零件。機(jī)器人、操作手和夾具都在工作臺(tái)上，供件裝置也沿工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置。機(jī)器人可夠及超出其各自工作區(qū)的供件裝置上的零件并將其送到夾具去裝配。而且機(jī)器人可以一邊換裝操作手一邊相對(duì)于供件裝置運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)基本上不間斷的零件裝配。
文檔編號(hào)B23P21/00GK1108985SQ9411329
公開日1995年9月27日 申請(qǐng)日期1994年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月22日
發(fā)明者中谷卓也, 阿部充孝, 堂埜茂, 浦野洋二 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社