JP2005103649A - 搬送用ハンド、およびその制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワークを搬送するための搬送用ロボット1のアーム4先端に配置される搬送用ハンド10を、振動抑制用のアクチュエータとしての圧電素子11と、振動検出用の加速度センサ12とを取り付けることによって、構成する。
【選択図】図2
Description
すなわち、請求項1においては、ワークを搬送するための搬送用ロボットのアーム先端に配置される搬送用ハンドであって、振動抑制用のアクチュエータとしての圧電素子と、振動検出用のセンサとを取り付けたものである。
すなわち、請求項1に示すような搬送用ハンドによれば、ワークのサイズが大型化した場合であっても、搬送用ハンドの振動を減衰させる力をアクチュエータとしての圧電素子でアクティブに発生させているので、パッシブな振動抑制のみによる場合よりも短い時間で減衰させることができる。また、ワーク搬送中の減衰も可能なので、搬送用ハンドの動作終了後における振動収束時間短縮だけでなく、搬送用ハンドの動作中における過渡振動特性の向上(例えば、最大振幅の低下)をも図ることができる。さらに、圧電素子およびセンサは軽量なので、同等の振動特性を有する従来の搬送用ハンドと比べて軽量化を図ることができる。しかも、ハンドアセンブリとして完結していること、および搬送用ハンドの形状変化が少ないことにより、従来の搬送用ハンドを使用しているロボットに対しても、わずかな変更を加えるだけで適用することができる。さらに、ワークやシステム全体を変更する必要性は殆どなくなる。
そして、ワークのサイズが大型化した場合であっても、振動が搬送用ハンドの基部から先端部へ伝わりにくくなるため、搬送用ハンドの動作中における過渡振動特性(例えば、最大振幅の低下)が向上する。また、搬送用ハンドの動作終了後における搬送用ハンドの先端部の残留振動をより速く減衰させることができる。さらに、圧電素子は軽量なので、同等の振動特性を有する従来の搬送用ハンドと比べて軽量化を図ることができる。しかも、ハンドアセンブリとして完結していること、および搬送用ハンドの形状変化が少ないことにより、従来の搬送用ハンドを使用しているロボットに対しても、わずかな変更を加えるだけで適用することができる。さらに、ワークやシステム全体を変更する必要性は殆どなくなる。
図1は本発明を適用する搬送用ハンドをロボットに取り付けた一実施例を示す図、図2は圧電素子と加速度センサを取り付けた搬送用ハンドを示す底面図、図3は搬送用ハンドとコントローラの信号の入出力関係を示す図、図4はコントローラの内部構成を示す図、図5はフィードバックコントローラによる搬送用ハンドの振動抑制の手順を示す図、図6はアクチュエータとして積層型圧電素子を取り付けた搬送用ハンドを示す底面図、図7は同じく側面図、図8はパッシブ振動抑制機能を有する搬送用ハンドを示す底面図、図9は同じく側面図である。
ロボット1において、ハンド10を適切な位置に移動させることによってハンド10上に載置される基板を搬送するために、ハンド10は、水平方向に進退可能、水平面内で旋回可能、かつ、鉛直方向に昇降可能となっている。つまり、ロボット1は、ハンド10の進退機能、旋回機能、昇降機能を備えている。
ハンド10の進退機能は、このようにアーム4が伸縮することにより、ハンド10を基台6に対してその向き(姿勢)を保持したまま、図1の矢印Xに示す方向へハンド10を水平移動させる機能である。このとき、第1アーム2と第2アーム3とが回動することでアーム4が伸縮するとともに、ハンド10が回動することでハンド10の基台6に対する向きを保持する。
ハンド10の昇降機能は、支持台5が基台6に対して昇降することにより、ハンド10とともに、アーム4および支持台5を、基台6に対して鉛直方向に昇降させる機能である。
ハンド10は、第1アーム2の先端部2aに取り付けられ(図1)、片持ち梁状に支持されている。基板を搬送するためにロボット1を作動させると、ハンド10に振動が発生する。本実施例のハンド10は、ハンド10に発生する振動を能動的に抑制するためのアクティブ振動抑制機能を有する。ここで言う、ハンド10のアクティブ振動抑制機能は、ハンド10の振動をセンサ12で検出し、その情報から適切なコントローラを用いてアクチュエータを駆動することにより、ハンド10の振動抑制を図ろうとする機能である。
また、延出部10b・10bの先端部(つまりハンド10の先端部)10c・10cのそれぞれの下面に、振動検出用のセンサとしての加速度センサ12・12が取り付けられ、基板の載置や搬送の邪魔にならず振動が大きい部分に取り付けられている。
図3を用いて、ハンド10とコントローラ20の信号の入出力関係について説明する。コントローラ20からハンド10のアクチュエータ(圧電素子)11に操作入力(操作信号)uが入力されるとともに、ハンド10(加速度センサ12)からコントローラ20に観測出力(観測信号)yが入力される。また、ハンド10に対して、外乱入力wが入力され、制御出力zが出力される。
コントローラ20の設計は、予め振動特性試験を行って、ハンド10の振動特性を同定することにより行う。本実施例のコントローラ20は、「ハンド10の振動」を抑えることを目的とするレギュレータ(調整器)であり、一般にレギュレーション(外乱等で乱されることなく、制御出力をある一定の値に保つ制御)を行うのに適切とされるフィードバックコントローラとして構成される(図4参照)。フィードバックコントローラとしてのコントローラ20は、ハンド10に設置された加速度センサ12からリアルタイムで振動情報(観測信号y)を取得し、アクチュエータ11への指令(操作信号u)を生成する。コントローラ20をフィードバックコントローラとして構成することにより、外乱入力wやハンド10の振動特性の同定に誤差が存在する場合であっても、一定の性能を保証するようなコントローラの設計が可能となる。
ハンド10の振動特性試験を行う。これは、ロボット1に取り付けていない状態のハンド10に対して行う。ハンド10の基部10aを固定し、ハンド10を、例えばインパクトハンマーで叩くことにより先端部10cを振動させる。このとき、ハンド10に発生する振動を加速度センサ12で検出してハンド10の振動特性を調べる。
コントローラ20は、AD変換器(アナログ−デジタル変換器)21、デジタル演算器22、DA変換器(デジタル−アナログ変換器)23、ドライバ24等から構成される。また、コントローラ20には、コントローラ20に電力を供給する電源25が接続される。
なお、デジタル演算器22は、電気回路で構成され、一般的には、PID制御、最適レギュレータ、H∞制御等の制御理論に基づいて構成される。
ハンド10を取り付けたロボット1が作動すると(ステップS1)、第1アーム2の先端部2aが振動し、ハンド基部10aからハンド10全体に振動が伝達する(ステップS2)。この振動がハンド10の外乱入力wとなる。
具体的には、ハンド10は、第1アーム2の先端部2aにフランジ33を用いて取り付けられ、片持ち梁状に支持されている。フランジ33は、上下に分割されて上フランジ33aと下フランジ33bとにより形成されており、上フランジ33aがハンド10の基部10aの下面に取り付けられている。アクチュエータとしての積層型圧電素子31・31は、上フランジ33aと下フランジ33bとの間に取り付けられ、左右(水平面内でハンド10の進退方向と直交する方向)に1つずつ配置されている。この積層型圧電素子31の分極方向は上下方向となっている。また、ハンド10の先端部10c・10cのそれぞれの下面に、振動検出センサとしての加速度センサ32・32が取り付けられている。そして、コントローラ20が、ハンド10下面に取り付けられた積層型圧電素子31と加速度センサ32と接続されている。
この別実施例のハンド10´は、前述のハンド10と同様に、第1アーム2の先端部2aに取り付けられ、片持ち梁状に支持されている(図1参照)。ハンド10´は、ハンド10´に発生する振動を受動的に抑制するためのパッシブ振動抑制機能を有する。ここで言う、ハンド10´のパッシブ振動抑制機能は、圧電素子と電気回路とを用いてハンド10´の振動抑制を図ろうとする機能である。
4 アーム
10 搬送用ハンド
11 圧電素子
12 加速度センサ
20 コントローラ
Claims (3)
- ワークを搬送するための搬送用ロボットのアーム先端に配置される搬送用ハンドであって、
振動抑制用のアクチュエータとしての圧電素子と、振動検出用のセンサとを取り付けたことを特徴とする搬送用ハンド。 - ワークを搬送するための搬送用ロボットのアーム先端に配置される搬送用ハンドであって、
ワーク非接触面に圧電素子を取り付けたことを特徴とする搬送用ハンド。 - 請求項1または請求項2に記載の搬送用ハンドの制御装置であって、
搬送用ハンドの振動情報をリアルタイムで取得し、該振動情報に基づいて前記圧電素子の操作信号を生成し、該操作信号を圧電素子へ出力することを特徴とする搬送用ハンドの制御装置。
Priority Applications (1)
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JP2003335897A JP2005103649A (ja) | 2003-09-26 | 2003-09-26 | 搬送用ハンド、およびその制御装置 |
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Publications (1)
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ID=34532201
Family Applications (1)
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2003
- 2003-09-26 JP JP2003335897A patent/JP2005103649A/ja active Pending
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