JP2001079716A

JP2001079716A - 搬送アーム位置誤差吸収装置用センサ

Info

Publication number: JP2001079716A
Application number: JP25301599A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Maekawa; 仁前川
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-27
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: JP3044307B1

Abstract

(57)【要約】【課題】搬送アームにより部品を部品挿入口に挿入す
る等の部品組立時に、部品を円滑に組み立てるため弾性
可動部材を設ける。このような搬送装置において、搬送
アームが部品を押圧する力を、弾性可動部材の弾性体に
歪ゲージを貼り、その出力により検出するように構成す
ると高価な装置となる。【解決手段】搬送アーム１に固定される上板３と、部
品把持部５を設けた下板４とを弾性円柱体８で連結した
ものにおいて、上板３に磁石ブロック１５を、下板４に
ホール素子１８を設け、両者を対向して配置する。部品
９を部品挿入穴１９に挿入する際、装入穴１９の開口周
縁に設けた面取り部２４に案内されつつ挿入されると
き、搬送アーム１による部品９への押圧力Ｆにより、部
品９と共に下板４が移動し、ホール素子１８が磁石ブロ
ック１５に近接する。その時のホール素子の出力電圧を
検出することにより、上記押圧力Ｆを検出することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの搬送ア
ーム先端部の位置誤差を吸収するために設けられるＲＣ
Ｃ（Remote Center Compliance）等において、その位置
誤差を検出するためのセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】組立用ロボット等においては、物品を搬
送アームの先端に把持し、例えばこれを組立箇所の上部
の所定の位置まで水平に移動させ、次いで垂直に降下さ
せて搬送した物品を所定の位置に降ろして組立を行って
いる。このような操作は上記のような物品の水平と垂直
搬送に限らず、種々の姿勢での組立のために種々の形態
での搬送が行われており、更に、上記のような組立用ロ
ボットに限らず、各種の物品の搬送装置において同様の
操作が行われている。

【０００３】このような搬送アームを用いた搬送装置に
おいては、例えば図４に示すように、搬送アーム４１先
端に設けた部品把持部４２に部品４３を把持し、例えば
（ａ）に示す位置から水平方向にＤ、垂直方向にＨ移動
した点に中心開口がある部品挿入口４４に部品を挿入す
るとき、位置誤差を生じ、正確に水平方向にＤだけ移動
することができずに、図４（ｂ）に示すように、距離ｄ
ずれた位置で垂直方向に部品を降下させたとすると、部
品４３の下端が部品挿入口４４の開口縁に当接し、それ
以上降下することができないので、この部品の組立を行
うことができない。このとき、部品挿入口４４を十分に
大きくとることも考えられるが、部品組立製品の精度悪
化を生じる等により、大きくとることができない場合が
多い。

【０００４】したがって、他の対策として、例えば図５
に示すように、部品挿入口４４の周縁に面取り部４５を
施し、前記のように部品挿入口４４に近接した位置で部
品挿入口周縁に当接するときには、部品の先端が面取り
部４５に当接し、搬送アーム４１の降下により部品４３
が部品挿入口４４の中心側に案内されるようにしてい
る。その際、搬送アーム４１に部品４３が強固に固定さ
れているときには、部品４３が降下しても面取り部４５
による案内を行うことができないので、例えば図５に略
図化して示すように、搬送アーム４１と部品把持部４２
間に弾性可動部材４６を設けている。

【０００５】それにより、図５（ａ）に示すように部品
４３の下端が面取り部４５に当接した状態で部品４３が
降下するとき、図５（ｂ）に示すように弾性可動部材４
６により部品把持部４２が概略水平に移動し、部品４３
が部品挿入口４４の中心に案内されるようにしている。
その後、最終的に図５（ｃ）に示すように、部品４３の
外周が部品挿入口４４の内周に案内されつつ挿入され
る。このような作動を行うための弾性可動部材はＲＣＣ
（Remote Center Compliance）と呼ばれ、組立作業用ロ
ボット等に広く用いられている。

【０００６】上記のような搬送アームの位置誤差を吸収
するための弾性可動部材としては、例えば図６に示すよ
うなものが提案されている。即ち、この弾性可動部材５
０においては、搬送アーム５１に固定される突起５２を
備えた上板５３と、部品５９を把持し、離脱させること
ができる把持部５５を設けた下板５４とを備え、上板５
３に例えば３個等の複数個の固定ピン５６を設け、同様
に下板５４に上記上板５３の固定ピン５６に対向して固
定ピン５７を設け、対向する両固定ピン５６，５７間に
ゴム等からなる弾性円柱体５８を配置し、両固定ピン５
６，５７を弾性円柱体５８内に軸線方向に挿入して固定
している。また、下板５４から１乃至複数個のガイドピ
ン６０を突出し、その先細の先端を上板５３の前記ガイ
ドピン６０に対向して設けたガイド穴６１内に挿入さ
せ、上板５３に対する下板５４の過剰な水平移動を防い
でいる。

【０００７】上記のような弾性可動部材５０を設けるこ
とにより、前記のような部品５９の組立時に部品５９の
下端が押圧されつつ、挿入口の面取り部で案内されて挿
入口の中心側に水平移動する時、図６（ｂ）に示すよう
に弾性可動部材５０における下板５４が水平移動する。
その際弾性円柱体５８の両端部においては、内部の固定
ピン５６，５７によって水平方向に移動することができ
ない状態に保持されているので、弾性円柱体５８におけ
る両固定ピン５６，５７間の弾性変形によって水平に移
動し、且つ押圧方向への移動を吸収している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この時の搬送アーム５
１が部品５９を押しつける力、即ち部品が挿入口に円滑
に挿入されずに弾性可動部材５０により部品が押しつけ
られる力Ｆが大きいと、部品は損傷し、また、部品が挿
入される部材も損傷する。そのため、この押圧力を検出
し、その力が大きいときには搬送アームを移動し、部品
の中心線と挿入口の中心線がより一致するように操作す
る必要がある。

【０００９】このような搬送アームが部品を押しつける
力を検出するに際して、従来は、例えば図６に示すよう
に、弾性可動部材の弾性円柱体５８の側部に歪ゲージ６
２を貼って固定し、搬送アーム５１による部品の押圧力
Ｆに応じて変形した弾性円柱体５８の変形量を、歪ゲー
ジ６２で測定することが試みられている。しかしなが
ら、このような歪ゲージ６２は高価であり、装置のコス
トアップの要因となる。更に、歪ゲージは少量の変形の
測定には適しているものの、上記ＲＣＣのように変形量
の大きなものに用いるには必ずしも適してはいない。

【００１０】一方、上記のような歪ゲージを設けること
なく、搬送アームが部品を押しつける力を力センサによ
り直接検出することも考えられる。しかしながら、装置
全体に剛性が必要とされ、上記ＲＣＣのように柔軟に変
形するものに適用することは困難である。

【００１１】したがって、本発明は、搬送アーム先端の
位置誤差を吸収するために設けるＲＣＣ等の弾性可動部
材を用いた搬送位置誤差吸収装置において、搬送アーム
が加える力を正確に、且つ安価に測定することができる
ようにした搬送アーム位置誤差吸収装置用センサを提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、請求項１に係る発明は、搬送アームに固定
される上板と、部品把持部を設けた下板とを弾性可動部
材で連結した搬送位置誤差吸収装置において、上板また
は下板に永久磁石を固定し、前記永久磁石を固定した側
と反対側の下板または上板にホール素子を前記永久磁石
に近接して固定し、ホール素子の出力により搬送アーム
位置誤差による搬送アームの部品に対する押圧力を検出
することを特徴とする搬送アーム位置誤差吸収装置用セ
ンサとしたものである。

【００１３】また、請求項２に係る発明は、永久磁石の
配置、または永久磁石の極性の配置の選択により、ホー
ル素子の出力特性を選択してなる請求項１記載の搬送ア
ーム位置誤差吸収装置用センサとしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例の模式図を
示している。搬送アームに設けられるＲＣＣ２０の全体
構成は前記従来例として示した図６に示すものと同様で
あり、搬送アーム１に固定される突起２を備えた上板３
と、部品９を把持し、離脱させることができる把持部５
を設けた下板４とを備え、上板３に複数個の固定ピン６
を設け、同様に下板４に上記上板３の固定ピン６に対向
して固定ピン７を設け、対向する両固定ピン６，７間に
ゴム等からなる弾性円柱体８を配置し、両固定ピン６，
７を弾性円柱体８内に軸線方向に挿入して固定してい
る。また、下板４から１乃至複数個のガイドピン１０を
突出し、その先細の先端を上板３の前記ガイドピン１０
に対向して設けたガイド穴１１内に挿入させ、上板３に
対する下板４の過剰な水平移動を防いでいる点も前記図
６に示すものと同様である。なお、弾性円柱体８の内部
には、必要に応じて複数枚の円板を間隔を設けて水平に
埋設し、更に、弾性円柱体の周囲にその軸線方向に沿っ
て弾性リブを配置してもよい。

【００１５】上記のような構造のＲＣＣ２０に対して、
本発明においては、上板３から下方に延びる支持ロッド
１３の下端に、断面コ字型の磁石フレーム１４を備えた
磁石ブロック１５を固定しており、また、下板４から上
方に延びる支持ロッド１６の折曲端部１７にはホール素
子１８を固定している。磁石フレーム１４における上下
のフレームには互いに間隙２１を設けて永久磁石２２、
２３を固定しており、この間隙はホール素子１８の高さ
より大きく、しかし許容範囲内で狭く形成されている。
前記ホール素子１８は図１に示されるように、下板４が
部品９の移動により図中右方向に移動しているとき、前
記永久磁石２２，２３の間隙２１内に入り込むように配
置されており、このように永久磁石の間隙２１内に入り
込んだときでも、両永久磁石２２，２３に当接すること
がないように設定されている。なお、永久磁石及びホー
ル素子の固定手段としては、図１に示す模式図のような
構成の他、例えばガイドピン１０にホール素子を突設し
て固定する等、種々の手段を採用することができる。ま
た、ホール素子１８にはリード線が適宜の手段で外部の
制御装置に接続されている。

【００１６】永久磁石の極性の配置等は任意に設定する
ことができるが、例えば図２（ａ）に示すように、磁石
フレーム１４の上フレーム２５には磁石フレーム１４の
開口側がＮ極、反対側がＳ極となるように配置した上磁
石２６を固定し、下フレーム２７には上記磁石２６と極
性を逆に配置した下磁石２８を固定し、両磁石の間にホ
ール素子１８が出入りする間隙２１を形成している。こ
のように配置した磁石間の間隙２１に対して、ホール素
子１８は図示する位置から、前記のように略水平方向
に、各磁石の中心位置に向けて移動する。その時のホー
ル素子１８の移動距離はＤで表される。

【００１７】また、例えば図２（ｂ）に示すように、磁
石フレーム１４の上フレーム２５、及び下フレーム２７
には２個の磁石を併設し、上フレーム２５の磁石フレー
ム１４の開口側に位置する磁石３０は、磁石フレーム１
４の中心側がＮ極、上フレームに接する側がＳ極となる
ように配置し、これと隣接する磁石３１はその極性を逆
にして配置している。同様に下フレーム２７の磁石フレ
ーム１４の開口側に位置する磁石３２は、磁石フレーム
の中心側がＳ極、また、これと隣接する磁石３３はその
極性を逆にして配置している。このように配置した磁石
間の間隙２１に対してホール素子１８は図示する位置か
ら隣接する両磁石の隣接面に向けて移動する。その時の
ホール素子１８の移動距離はＤで表される。上記のよう
な磁石の配置、及び磁石の極性の配置の他、種々の態様
で磁石を配置し、また、極性の配置を行うことができ
る。

【００１８】上記のような永久磁石とホール素子を配置
したＲＣＣにおいて、図１に示すように搬送アーム１に
より部品９を部品挿入穴１９に装入するに際して、部品
９の下端部周縁が部品挿入穴１９の開口周縁に設けた面
取り部２４に当接し、搬送アーム１の押圧力Ｆによって
ＲＣＣ２０の下板４が、弾性円柱体８の戻し力に抗して
図中右方向に移動し、その結果、下板４に固定したホー
ル素子１８が共に移動し、磁石に接近ないし対向する磁
石の間隙内に入り込む。

【００１９】この時のホール素子の出力電圧は、図３に
示すグラフのように変化する。即ち、図３には前記図２
（ａ）及び図２（ｂ）に示す各実施例に対応してその出
力電圧を示しており、図２（ａ）のような磁石の配置、
極性の配置においては、磁石の中心をその変化の中心と
して＋−対称的に、ホール素子の移動距離Ｄに対して出
力電圧は急唆に変化する。それに対して図２（ｂ）のよ
うな磁石の配置、極性の配置においては、両磁石の隣接
部をその変化の中心として＋−対称的に、ホール素子の
移動距離Ｄに対して出力電圧は緩やかに変化する。この
ような変化特性を利用し、僅かなホール素子の移動を大
きな出力変化として出力したいときには図２（ａ）のよ
うな磁石の配置及び極性の配置を選択し、逆に小さな出
力変化として出力したいときには図２（ｂ）のように配
置する。したがって、ＲＣＣの特性と使用の態様等に合
わせてこれらを任意に選択することができ、また、他の
磁石の配置及び磁極の配置により更に他の態様に適合さ
せることができる。

【００２０】上記のようにホール素子の出力電圧を測定
することにより、搬送アームにより部品を押しつける力
Ｆを検出することができ、その力が所定より大きいとき
には図示されない制御装置により、搬送アームによる押
しつけ操作を停止し、部品を再び移動する等の作動を行
うことができる。

【００２１】上記実施例においては、永久磁石を上板に
固定し、ホール素子を下板に固定したものであるが、両
者を逆に配置し、永久磁石を下板に固定し、ホール素子
を上板に固定することもできる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、請
求項１に係る発明は、搬送アーム先端の位置誤差を吸収
するために設けるＲＣＣ等の弾性可動部材を設けた搬送
アーム位置誤差吸収装置において、搬送アームが部品に
対して加える力を、搬送位置誤差吸収装置の移動量に変
換し、この移動量をホール素子により検出することがで
き、正確、且つ安価に計測することができる。

【００２３】また、請求項２に係る発明は、永久磁石の
配置、または永久磁石の極性の配置の選択により、ホー
ル素子の出力特性を選択したので、ＲＣＣの特性等に応
じて適切な出力特性に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による搬送位置誤差吸収装置及びセンサ
の構成及び作動を示す概要図である。

【図２】同装置のセンサの各種実施例である。

【図３】同センサの各種実施例におけるホール素子から
の出力特性図である。

【図４】搬送装置による部品の組立状態を示す模式図で
ある。

【図５】搬送位置誤差吸収装置を設けた搬送装置による
部品の組立状態を示す模式図である。

【図６】従来の搬送位置誤差吸収装置における具体例の
作動、及び搬送アームの部品に対する力を検出するセン
サの例を示す模式図である。

【符号の説明】

１搬送アーム２突起３上板４下板５把持部６固定ピン７固定ピン８弾性円柱体９部品１０ガイドピン１１ガイド穴１３支持ロッド１４磁石フレーム１５磁石ブロック１６支持ロッド１７折曲端部１８ホール素子２０ＲＣＣ２１間隙２２永久磁石２３永久磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送アームに固定される上板と、部品把
持部を設けた下板とを弾性可動部材で連結した搬送位置
誤差吸収装置において、上板または下板に永久磁石を固
定し、前記永久磁石を固定した側と反対側の下板または
上板にホール素子を前記永久磁石に近接して固定し、ホ
ール素子の出力により搬送アーム位置誤差による搬送ア
ームの部品に対する押圧力を検出することを特徴とする
搬送アーム位置誤差吸収装置用センサ。
【請求項２】永久磁石の配置、または永久磁石の極性
の配置の選択により、ホール素子の出力特性を選択して
なる請求項１記載の搬送アーム位置誤差吸収装置用セン
サ。