密封机器人的制作方法

1.本发明涉及将密封材料涂布于工件的涂布部位的密封机器人。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种用于汽车的制造现场的粘性材料涂布装置。该装置具备安装于机械手的混合头。混合头一边沿着规定轨迹移动一边将密封材料排出，将密封材料涂布于工件的涂布部位。
3.专利文献1：日本特开平6-269720号公报
4.即使工件被制造或者定位在公差的范围内，工件相对于机器人的位置也存在偏差。根据位置偏移量，即使沿着规定轨迹移动，也存在密封材料偏离涂布部位的可能性。若为了不使密封材料偏离，而将涂布部位的每单位长度的密封材料的涂布量增多，则会导致产品的高成本化。


技术实现要素：

5.因此本发明的目的在于提供一种节约涂布量而能够将密封材料涂布于涂布部位的密封机器人。
6.本发明的密封机器人将密封材料涂布于呈线形延伸的工件的涂布部位，其中，具备：
7.基台；
8.机械臂，其在基端部连结于所述基台；
9.密封枪，其安装于所述机械臂的前端部，并将密封材料排出；以及
10.控制装置，其按照规定所述密封枪的路径的规定的动作计划，控制所述机械臂的动作，并使所述密封枪在与所述涂布部位对置的状态下沿所述涂布部位的延伸方向移动，
11.当将上述密封枪的上述路径上的任意位置中的、在从该任意位置沿上述密封枪的上述移动方向朝下游分离规定距离的位置上，上述涂布部位以上述密封枪为基准在与上述移动方向垂直的方向上进入到规定的允许尺寸内的位置设为第一位置，将上述涂布部位偏离上述允许尺寸的位置设为第二位置的情况下，
12.上述控制装置基于在位于上述第一位置的上述测定点测定出的上述涂布部位的形状，根据通过所述动作计划规定的路径修正上述密封枪的路径。
13.根据上述结构，在涂布作业中，在密封枪的下游测定涂布部位的形状，并基于测定结果修正密封枪的路径。即使工件相对于机器人的位置产生偏移，也能够维持密封枪与涂布部位对置的状态。即使节约涂布量也能够将密封材料涂布于涂布部位。
14.控制装置在密封枪处于路径上的“第一位置”时，基于传感器的测定结果来修正路径。“第一位置”是指在从密封枪向下游分离规定距离的位置，涂布部位以密封枪为基准在与移动方向垂直的方向上进入到允许尺寸内的路径上的位置。作为偏离允许尺寸的情况，能够例示出传感器进行了误测定的情况、或者涂布部位为急曲线、或弯折成直角或者锐角
的情况。在涂布部位弯折的地方，存在涂布部位未收敛在传感器的扫描范围内而得不到测定结果的可能性。由于在进入到允许尺寸内时进行修正，因此能够抑制由误测定引起的密封材料偏离涂布部位的担忧，另外，能够预防涂布部位偏离传感器的扫描范围。能够减轻用于修正的运算负荷，有利于密封枪的高速移动。
15.根据本发明，提供一种即使节约涂布量也能够对涂布部件涂布密封材料的密封机器人。
附图说明
16.图1是表示第一实施方式的密封机器人的简图。
17.图2是表示涂布部位的一个例子的俯视图。
18.图3是表示第一实施方式的密封机器人的结构的框图。
19.图4是表示第一实施方式的涂布处理的流程图。
20.图5a和图5b是第一位置和第二位置的说明图。
21.图6是导出修正量的处理的说明图。
22.图7是表示第二实施方式的涂布处理的流程图。
具体实施方式
23.以下，参照附图对实施方式进行说明。
24.图1是第一实施方式的密封机器人1的简图。密封机器人1将密封材料90涂布于工件91、92的涂布部位93。密封机器人1具备基台2、机械臂3、密封枪4以及传感器5。基台2设置在进行涂布作业的制造现场。可以固定设置于地面、墙壁或者顶棚，也可以被承为能够移动。机械臂3的基端部连结于基台2。密封枪4可拆卸地安装于机械臂3的前端部。
25.机械臂3通过将多个连杆部件11～16从基台2起依次经由关节连结而构成。在本实施方式中，作为一个例子，密封机器人1为6轴机器人。机械臂3作为六个连杆部件，具备旋转台11、上下臂12、13以及第一～第三手腕部14～16。旋转台11形成机械臂3的基端部，第三手腕部16的前端部形成机械臂3的前端部。旋转台11能够绕第一轴a1旋转地连结于基台2，下臂12能够绕第二轴a2旋转地连结于旋转台11，上臂13能够绕第三轴a3旋转地连结于下臂12。第一手腕部14能够绕第四轴a4旋转地连结于上臂13，第二手腕部15能够绕第五轴a5旋转地连结于第一手腕部14，第三手腕部16能够绕第六轴a6旋转地连结于第二手腕部15。在本实施方式中，作为一个例子，密封机器人1或者机械臂3为垂直多关节型。第一轴a1垂直于基台2的支承面，第二轴a2垂直于第一轴a1，第三轴a3与第二轴a2平行。第四轴a4垂直于第三轴a3，第五轴a5垂直于第四轴a4，第六轴a6垂直于第五轴a5。不过，连杆部件(或者关节、旋转轴)的个数并不限于六个。机械臂3也可以是水平多关节型。
26.密封枪4以可拆卸的方式直接或者间接地安装于机械臂3的前端部。在本实施方式中，密封枪4的基端部固定于平板状的保持部件6的表面，保持部件6的背面安装于机械臂3的前端部。密封枪4经由保持部件6可拆卸地安装于机械臂3。
27.密封枪4具有存积部21和喷嘴22。存积部21形成为筒状，并存积密封材料90。喷嘴22为细管状，并在基端部与存积部21连通，在前端部向外敞开。作为一个例子，存积部21经由软管23与制造现场内的供给源(未图示)连接。喷嘴22将存积在存积部21中的密封材料90
向外排出。与密封材料90的排出并行地，密封材料90被从供给源向存积部21补给。使密封材料90排出的排出致动器49(参照图3)只要构成为能够通过控制装置7(参照图3)切换工作状态(排出)与停止状态(非排出)即可，并未被特别地限定。可以是设置于供给源的泵，也可以是设置于存积部21的柱塞。
28.从喷嘴22排出的密封材料90被涂布于涂布部位93。作为一个例子，涂布部位93是通过两个板状的工件91、92重叠而形成的对合部。喷嘴22示意性地在工件91、92的板厚方向上与涂布部位93对置，并在该对置方向上排出密封材料90。通过涂布于涂布部位93的密封材料90将对合部的间隙密封。从喷嘴22观察，第一工件91位于比第二工件92靠里侧。涂布部位93由第一工件91的表面、第二工件92的侧端面以及第二工件92的表面构成，并沿着第二工件92的侧端面延伸。
29.如图2所示，从工件91、92的板厚方向观察，涂布部位93呈线形延伸。“线形”包括直线、曲线以及它们的连续部。在图2的例示中，涂布部位93包括第一直线部分93a、折线部分93b、急曲线部分93c、第二直线部分93d、折曲部分93e、s字部分93f以及第三直线部分93g，这些部分93a～93g依次连续而形成一条线。不过，涂布部位93也可以形成为环状。
30.返回图1，附图标记cb表示将原点设定在基台2上的基座坐标系。附图标记ct表示将原点设定在密封枪4上的工具坐标系。在图1中，例示了将工具坐标系ct的原点设定于喷嘴22的前端的情况，但也能够设定于密封枪4或者相对于密封枪4不相对移位的部分(例如，保持部件6或者传感器5)上的任意的位置。基座坐标系cb的原点也是同样的。
31.密封枪4通过控制装置7(参照图3)控制机械臂3的动作，以使密封枪4与涂布部位93对置的状态沿涂布部位93的延伸方向移动。密封枪4的路径仿照图2所例示的涂布部位93的形状(从板厚方向观察的形状)。
32.在使密封枪4沿着路径移动期间，传感器5在密封枪4的路径上的密封枪4的下游(前方)测定涂布部位93的形状。作为一个例子，传感器5为激光传感器，向工件91、92照射直线状的检查光l，并基于其反射光来测定涂布部位93的形状。
33.传感器5与密封枪4一起保持于保持部件6，不受机械臂3的动作所影响而相对于密封枪4不相对移位。传感器5的检查光l在沿形成工具坐标系cb的正交的三个轴中的一个方向(例如y方向)与密封枪4分离的位置，以沿形成工具坐标系cb的正交的三个轴中的另一方向(例如x方向)直线地延伸的方式进行照射。由此，检查光l以沿该方向(例如x方向)横穿涂布部位93的方式进行照射。涂布部位93包括折线部、s字部。在基座坐标系cb中，密封枪4的路径的xyz各成分根据涂布部位93的位置而不同，但通过机械臂3的动作的控制(例如，第三手腕部16的旋转角的控制)，而在工具坐标系ct中，使y轴持续朝向密封枪4的移动方向。由此，即使涂布部位93复杂地弯弯曲曲，也能够在密封枪4的移动方向上的密封枪4的下游照射检查光l。
34.此外，密封枪4的喷嘴22沿形成工具坐标系cb的正交的三个轴中的另一方向(例如，z方向)延伸，密封材料90在该方向上被排出。密封材料90的排出方向、密封材料90与涂布部位93的对置方向、工件90、91的板厚方向均朝向该方向，喷嘴22的前端被保持为在该方向上以规定的间隔与涂布部位93分离的状态。
35.传感器5基于检查光l的反射光，能够测定被照射了检查光l的位置中的涂布部位93的截面形状。该截面为相对于密封枪4的移动方向垂直的截面。在本例中，为工具坐标系
ct的zx截面。利用传感器5测定的形状被定义为工具坐标系ct的坐标值。传感器5作为涂布部位93的截面形状，测定表示涂布部位93在工具坐标系ct中的位置的数据。传感器5作为表示截面形状的工具坐标系ct的坐标值，对测定位置上的涂布部位93在z方向(相当于喷嘴延伸方向、喷嘴对置方向、密封材料排出方向或者工件板厚方向)的坐标值zp、和测定位置上的涂布部位93在x方向(相当于涂布部位93的延伸方向或者与密封枪4的移动方向垂直的方向)的坐标值xp进行测定。
36.如图1简略示出那样，涂布部位93在x方向的坐标值xp是指涂布部位93的台阶差、或者从喷嘴22观察位于近前侧的第二工件92的侧端面在x方向的位置。在图1中，涂布部位93在z方向的坐标值zp示出为从喷嘴22观察位于里侧的第一工件91的表面的z位置，但这不过是一个例子。传感器5也可以代替第一工件91的表面的z位置或者在第一工件91的表面的z位置的基础上，测定第二工件92的表面的z位置、两个工件91、92的表面的z位置的差量(涂布部位93的台阶差高度)。以下，为了便于说明，获取进行图示的坐标值zp、xp。
37.图3是表示密封机器人1的结构的框图。密封机器人1具备控制装置7，控制装置7按照规定密封枪4的路径的规定的动作计划，控制机械臂3的动作，并使密封枪4在与涂布部位93对置的状态下沿涂布部位93的延伸方向移动。通过该控制，而进行将密封材料90呈珠状涂布于涂布部位93的涂布作业。
38.控制装置7具备与ram、rom等存储部31、cpu等运算部32、传感器5以及各种致动器41～46、49连接的接口33。控制装置7例如通过微控制器等具备计算机的机器人控制器实现。控制装置7可以由进行集中控制的单个的控制装置构成，也可以由相互协作而进行分散控制的多个控制装置构成。
39.在各种致动器中，包括上述的排出致动器49。在各种致动器中，包括分别对构成机械臂3的多个连杆11～16进行旋转驱动的多个致动器41～46。通过这些致动器41～46的动作，各连杆11～16的位置及姿势改变，密封枪4与传感器5一起移动。这些致动器41～46作为一个例子为电气马达。
40.在存储部31中存储有作为机器人控制器的基本程序、各种固定数据等信息。运算部32读取并执行存储在存储部31中的基本程序等软件，由此控制密封机器人1的动作。
41.在存储于存储部31的数据中包括表示教示位置的数据。教示位置在实施涂布作业之前，在涂布作业的现场通过沿着涂布部位93的形状的多点获取。运算部32在涂布作业中，基于存储在存储部31中的教示位置数据来生成动作计划。动作计划为在邻接的两个教示位置之间进行插补的位置数据的集合。教示位置和动作计划被定义为基座坐标系cb的坐标值，规定密封枪4的路径。另外，如上述那样，在使密封枪4沿着该路径移动时，喷嘴22在工具坐标系ct的z方向上与涂布部位93对置，另外，以使从密封枪4的当前位置观察的移动方向为工具坐标系ct的y方向的方式，由动作计划规定密封枪4的姿势。
42.在本实施方式中，在预先存储于存储部31的数据中，包括表示设定在密封枪4的路径上的多个测定点的测定点数据51、和表示涂布部位93的基准形状的基准形状数据50。
43.图5a和图5b是第一位置和第二位置的说明图。如图5a所示，当密封枪4位于直线路径上时，从密封枪4的位置观察，本来被照射传感器5的检查光l的位置的涂布部位也在x方向上位于相同的位置。当位于s字路径上时，从密封枪4的当前位置观察，测定位置的涂布部位在x方向上偏离。如图5b所示，折线部93b和急曲线部93c中也是同样的。但是，急曲线部
93c与s字部分93f相比，曲率较大，因此距密封枪4的x方向的分离量也较大。在曲率比较平缓的s字部分93c中，涂布部位收敛于允许尺寸δx内，在曲率比较大的急曲线部93c中，涂布部位93偏离允许尺寸δx。另外，在连续的两条线所成的角度比较大的折线部93b中，涂布部位93收敛于允许尺寸δx内，在两条线所成的角度比较小的折曲部93e(参照图2)中，涂布部位93偏离允许尺寸δx。
44.这里，将密封枪4的路径上的任意位置中的、在密封枪4的移动方向上从该任意位置向下游(前方)分离规定距离的位置，涂布部位93以密封枪4为基准在与移动方向垂直的方向上进入到规定的允许尺寸δx内的位置称为“第一位置”。相反地，将涂布部位93偏离允许尺寸δx的位置称为“第二位置”。在图5a和图5b的例子中，在直线部、折线部或者s字部分中，路径上的全部或者大部分的位置为第一位置。在急曲线部、折曲部或者其紧前的部分中，路径上的全部或者大部分的位置为第二位置。由测定点数据51表示的多个测定点均被预先设定为第一位置。
45.此外，即使密封枪4位于直线路径上，但根据测定环境以及其他的条件，也存在基于检查光l的测定结果未反映实际情况而产生误测定的可能性。在产生了这样的误测定的情况下，存在涂布部位93偏离允许尺寸δx的可能性。
46.这样，在本实施方式中，在实施涂布作业之前，预先选择多个测定点，并全部设定为第一位置。存储部31存储表示与预先选择出的多个测定点分别对应的多个基准形状的数据组。该基准形状在实施涂布作业中与由传感器5测定出的形状进行对比。因此，基准形状数据50也与能够由传感器5进行测定的数据同样地，被定义为工具坐标系ct的坐标值(特别是，z坐标和x坐标)。另外，与测定点对应的基准形状为涂布部位的在密封枪4的移动方向上从密封枪4应该位于的测定点向下游分离规定距离的位置上的形状，该规定距离与从密封枪4到检查光l的距离对应。
47.基准形状数据50也可以引用设计数据而生成。基准形状数据50也可以在教示位置生成后、涂布作业实施前，通过使用传感器5和样本的工件91、92的实测而获取。实测能够不伴随密封材料90的排出地执行。测定点可以与教示位置中的作为第一位置的教示位置对应，也可以为邻接的两个教示位置之间的位置。
48.图4是表示由控制装置执行的涂布处理的一个例子的流程图。如图4所示，首先，使机械臂3工作，使密封枪4移动到路径的起点(s1)。在本例中，以使密封枪4的喷嘴22为与第一直线部93a(参照图2)的端部对置的状态的方式，使密封枪4移动。
49.接下来，控制机械臂3的动作，而使密封枪4沿着由动作计划规定的路径移动，并且控制排出致动器49的动作，而将密封材料90从密封枪4朝向涂布部位93排出(s2)。另外，使传感器5动作，向路径上的比密封枪4的当前位置靠下游的位置照射检查光l(s3)。进而，当密封枪4如上述那样到达被预先设定及存储的测定点时，由传感器5测定涂布部位的形状(s4)。
50.接下来，基于s4的测定结果，根据通过动作计划规定的路径对密封枪4的从密封枪4的当前位置(测定点)至测定出形状的位置为止的路径进行修正(s6)。在本实施方式中，对该修正应用基准形状数据50。
51.如图6所示，导出基准形状数据50的形状与测定出的形状之差作为修正量。该“形状”如前述那样通过工具坐标系的z坐标和x坐标表示。修正量为z方向成分的修正量δz和x
方向成分的修正量δx这两种。z方向成分的修正量δz通过z坐标的测定值zp与基准值之差而导出，x方向成分的修正量δx通过x坐标的测定值xp与基准值之差而导出。
52.控制装置7在密封枪4到达测定出形状的位置时，根据最初规定的位置，以使密封枪4位于在x方向上移位了x方向成分的修正量δx、在z方向上移位了z方向成分的修正量δx的位置的方式，对密封枪4的路径进行修正。由此，当密封枪4到达测定出形状的位置时，能够使密封枪4与涂布部位93在z方向上隔开适当的间隔并在x方向上不偏移地对置。因此，即使节约密封材料90的每单位时间的排出量，也能够将密封材料90涂布于涂布部位93，密封材料90的珠宽度变小。
53.在密封枪4的移动中(s8：否)，反复执行上述处理。若密封枪4到达路径的终点(s8：是)，则涂布作业的处理结束。
54.接下来，针对第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，不需要基准形状数据，而通过与第一实施方式不同的方法对密封枪4的路径进行修正。图7是表示第二实施方式的涂布处理的流程图。
55.在本实施方式中，测定点的个数与需要针对每个测定位置存储基准形状数据的第一实施方式相比，设定得较多。作为一个例子，测定点与由动作计划规定的位置数据分别相对应地设定，但考虑运算负荷等，也可以设定为比其少的个数。
56.如图7所示，在本实施方式中，参照s4的测定结果，判断在该测定位置的涂布部位以密封枪4的当前位置为基准，在与涂布部位的延伸方向垂直的方向上是否处于规定的允许尺寸δx内(s5)。即，判断测定点为第一位置还是第二位置。在本例中，涂布部位的延伸方向为工具坐标系ct的y方向，与涂布部位的延伸方向垂直的方向为工具坐标系ct的x方向。控制装置7判断在路径上比密封枪4靠下游的测定位置上的涂布部位从密封枪4观察是否在x方向上偏离规定尺寸以上。
57.若判断为涂布部位在允许尺寸δx内(s5：是)，接下来，基于s4的测定结果，根据通过动作计划规定的路径对密封枪4从密封枪4的当前位置(测定点)至测定出形状的位置为止的路径进行修正(s6a)。
58.在本实施方式的修正的处理s6a中，将作为工具坐标系ct的坐标值而得到的形状的数据转换为基座坐标系cb的坐标值。这是由于动作计划通过基座坐标系cb的坐标值被定义。接下来，将表示与测定出形状的位置对应的动作计划上的位置的坐标值与通过转换而得到的坐标值进行对比。基于坐标值之差，来导出修正量。该修正量的导出与第一实施方式相同，作为修正量，工具坐标系ct的z方向成分的修正量、和x方向成分的修正量被导出。与第一实施方式同样地，反映修正量而使密封枪4移动至测定出形状的位置。
59.若判断为涂布部位处于允许尺寸δx外(s5：否)，则不参照s5的测定结果，而按照预先确定的动作计划使密封枪4移动至测定出形状的位置(s7)。此时，存在密封枪4与涂布部位93的间隔在z方向上大于或者小于合适值、或密封枪4在测定位置在x方向上偏离涂布部位93的可能性。因此，也可以控制排出致动器49的动作，而与判断为在允许尺寸δx内时相比，增多密封材料90的每单位时间的排出量。由此，能够抑制密封材料90偏离涂布部位93。
60.在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，能够节约密封枪4的排出量而将密封材料90涂布于涂布部件93。另外，在偏离允许范围那样的大曲率的部分中，由于省略修正处
理，因此能够减轻运算负荷，而有利于密封枪4的移动的高速化。
61.目前为止针对实施方式进行了说明，但上述结构为一个例子，在本发明的范围内能够适当地进行变更、删除以及/或者追加。