JP2009198203A - Method for computing amount of backlash and direct-acting robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶ガラス基板搬送用の上下軸などに設置されるラック＆ピニオンのバックラッシュ測定方法とその機能を持つ直動型ロボット装置に関する。 The present invention relates to a rack and pinion backlash measurement method installed on a vertical axis for transporting a liquid crystal glass substrate and a direct acting robot apparatus having the function.
従来の走行軸にラックとピニオンが配置された直動型ロボットのバックラッシュ測定の一般的な方法として、例えば走行軸のベースプレートにダイヤルゲージを設置し、モータユニット部の端面にダイヤルゲージを当て、モータの正転方向および逆転方向へモータユニット部を手で押し、ダイヤルゲージの振れ幅を見て行なっている。
また、ラックとピニオンを有した直線走行型ロボットのバックラッシュを除去する装置として、直線走行方向に対して交差させた方向に相対変位可能な遊動台を設けこの遊動台に押し付け力を与えてラックとピニオン噛合させる構成のものもある（例えば、特許文献１参照）
In addition, as a device for removing backlash of a linear traveling robot having a rack and a pinion, an idler base that is relatively displaceable in a direction intersecting the linearly traveling direction is provided, and a pressing force is applied to the idler rack to provide a rack. There is also a configuration that meshes with a pinion (see, for example, Patent Document 1)
ところが、従来のバックラッシュ測定方法では、モータユニット部を手で押して測定するという手順をとっているので、ラックとピニオンを上下軸へ配した場合に、重力の影響があって測定が容易でないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、モータトルク値を利用してバックラッシュを測定し、ラックとピニオンが上下軸方向に設置された場合でもバックラッシュ測定を容易にかつ精度よくすることができる方法および直動型ロボット装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional backlash measurement method, the procedure is to measure by pushing the motor unit by hand, so when the rack and pinion are arranged on the vertical axis, the measurement is not easy due to the influence of gravity. There was a problem.
The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to measure the backlash using the motor torque value, and to easily perform the backlash measurement even when the rack and pinion are installed in the vertical axis direction. It is an object of the present invention to provide a method and a direct-acting robot apparatus that can improve accuracy.
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたものである。
請求項１に記載の発明は、サーボモータと、これに結合された減速機と、前記減速機の出力軸に結合されたピニオンと、上下方向に設けられ前記ピニオンに噛合するラックと、前記サーボモータを保持し前記ラック上を移動する移動体と、前記サーボモータに設けられたトルクおよび回転位置を検出する検出部と、前記サーボモータを制御する制御部とを備えた直動型ロボット装置のバックラッシュ量算出方法において、前記サーボモータを回転させて前記移動体を下方向に移動させ、前記移動体より下に設けた固定台に前記移動体を預けてトルクがゼロになったときからトルクの方向が逆転するまでの間の前記検出部の回転位置パルス値を用いることにより前記ラックとピニオンのバックラッシュ量を算出するものである。
請求項２に記載の発明は、サーボモータと、これに結合された減速機と、前記減速機の出力軸に結合されたピニオンと、上下方向に設けられ前記ピニオンに噛合するラックと、前記サーボモータを保持し前記ラック上を移動する移動体と、前記サーボモータに設けられたトルクおよび回転位置を検出する検出部と、前記サーボモータを制御する制御部とを備えた直動型ロボット装置において、前記制御部に、前記サーボモータを回転させて前記移動体を下方向に移動させ、前記移動体より下に設けた固定台に前記移動体を預けて前記検出部のトルクがゼロになったときからトルクの方向が逆転するまでの間の前記検出部の回転位置パルス値を用いることにより前記ラックとピニオンのバックラッシュ量を算出する演算部を設けたものである。
請求項３に記載の発明は、サーボモータと、これに結合された減速機と、前記減速機の出力軸に結合されたピニオンと、上下方向に設けられ前記ピニオンに噛合するラックと、前記サーボモータを固定しガラス基板を保持し上下駆動するアーム部と、前記ラック上を移動する移動体と、前記サーボモータに設けられたトルクおよび回転位置を検出する検出部と、前記サーボモータを制御する制御部とを備えた直動型ロボット装置において、前記制御部に、前記サーボモータを回転させて前記アーム部を下方向に移動させ、前記移動体より下に設けた固定台に前記アーム部を預けて前記検出部のトルクがゼロになったときからトルクの方向が逆転するまでの間の前記検出部の回転位置パルス値を用いることにより前記ラックとピニオンのバックラッシュ量を算出する演算部を設けたものである。
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
The invention according to claim 1 is a servo motor, a speed reducer coupled to the servo motor, a pinion coupled to the output shaft of the speed reducer, a rack provided in the vertical direction and meshing with the pinion, and the servo A linear motion robot apparatus comprising: a moving body that holds a motor and moves on the rack; a detection unit that detects a torque and a rotation position provided in the servo motor; and a control unit that controls the servo motor. In the backlash amount calculation method, the servomotor is rotated to move the moving body downward, and the torque is zero when the moving body is deposited on a fixed base provided below the moving body and the torque becomes zero. The amount of backlash between the rack and the pinion is calculated by using the rotational position pulse value of the detection unit until the direction is reversed.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a servo motor, a speed reducer coupled to the servo motor, a pinion coupled to an output shaft of the speed reducer, a rack provided in a vertical direction and meshing with the pinion, and the servo In a direct acting robot apparatus comprising: a moving body that holds a motor and moves on the rack; a detection unit that detects a torque and a rotation position provided in the servo motor; and a control unit that controls the servo motor. The control unit rotates the servo motor to move the moving body downward, deposits the moving body on a fixed base provided below the moving body, and the torque of the detection unit becomes zero. A calculation unit is provided that calculates the backlash amount of the rack and pinion by using the rotation position pulse value of the detection unit from the time until the direction of torque is reversed.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a servo motor, a speed reducer coupled to the servo motor, a pinion coupled to an output shaft of the speed reducer, a rack provided in a vertical direction and meshing with the pinion, and the servo An arm unit that fixes the motor and holds the glass substrate to drive up and down, a moving body that moves on the rack, a detection unit that detects torque and a rotational position provided in the servo motor, and controls the servo motor In a direct acting robot apparatus including a control unit, the control unit rotates the servo motor to move the arm unit downward, and the arm unit is attached to a fixed base provided below the moving body. By using the rotational position pulse value of the detection unit during the period from when the torque of the detection unit becomes zero until the direction of torque is reversed, the rack and pinion back It is provided with a calculation unit for calculating the Mesh amount.
請求項１に記載の発明によると、サーボモータのトルク値がゼロになったときからトルクの方向が逆転するまでの間の回転位置パルスによりバックラッシュ量が計算できるため、バックラッシュ測定の精度が向上する。
請求項２、３に記載の発明によると、アナライジングモニタおよびプログラミングペンダント上でモータトルク値およびパスル数を検出するため、移動体の重量の影響を受けずにバックラッシュを測定することができ、測定を容易にする。
According to the first aspect of the present invention, since the backlash amount can be calculated by the rotational position pulse from when the torque value of the servo motor becomes zero until the direction of the torque is reversed, the accuracy of the backlash measurement is improved. improves.
According to the second and third aspects of the invention, since the motor torque value and the number of pulses are detected on the analyzing monitor and the programming pendant, the backlash can be measured without being affected by the weight of the moving body, Facilitates measurement.
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の直動型ロボット装置の全体構成を示す側面図である。
図において、１はラック支持体、２はラック、３はピニオン、４はモータユニット部（上下軸用：Ｕ軸）、５は固定台、８は移動体（アーム部）、９は制御部（コントローラ）、９ａ バックラッシュ量演算部、１０ 回転数表示部（コントローラパネル）、１１はトルク表示部（アナライジングモニタ）である。本発明の直動型ロボット装置は、移動体８が上下に移動する構造である。
図２は、図１のモータユニット部４を示す部分拡大平面図である。図において、６はサーボモータ、７は減速機である。図３は、ラック２とピニオン３の噛合いを示す部分拡大図である。モータユニット部４は、ピニオン２とサーボモータ３と減速機４および移動体５により構成されている。サーボモータ３には図示しないモータの回転位置を検出するエンコーダとトルクを検出するトルク検出器が内蔵されている。なお、ｄｐはラック２と噛み合うピニオン３のピッチ円直径である。
FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of the linear motion robot apparatus of the present invention.
In the figure, 1 is a rack support body, 2 is a rack, 3 is a pinion, 4 is a motor unit part (vertical axis: U axis), 5 is a fixed base, 8 is a moving body (arm part), and 9 is a control part ( Controller), 9a, backlash amount calculation unit, 10 rpm display unit (controller panel), and 11 a torque display unit (analyzing monitor). The direct acting robot apparatus of the present invention has a structure in which the moving body 8 moves up and down.
FIG. 2 is a partially enlarged plan view showing the motor unit 4 of FIG. In the figure, 6 is a servo motor and 7 is a speed reducer. FIG. 3 is a partially enlarged view showing the engagement between the rack 2 and the pinion 3. The motor unit section 4 includes a pinion 2, a servo motor 3, a speed reducer 4, and a moving body 5. The servo motor 3 has a built-in encoder (not shown) for detecting the rotational position of the motor and a torque detector for detecting torque. D p is the pitch circle diameter of the pinion 3 that meshes with the rack 2.
つぎに、本実施例の動作について説明する。図４、図５は、バックラッシュ量を計算する処理手順を示すフローチャート図である。
(1)まず、上下軸モータユニット部４を下降させる。
(2)トルク表示部（アナライジングモニタ）１１によりモータトルクを測定する。
(3)モータユニット部４を固定台５に載せモータに作用するトルクを解放する。そして、このトルクがゼロになった時の位置のパルス値をメモリに記憶させ（録す）る。
(4)モータ回転を続行させ、モータのトルクの符号が逆転したときの位置のパルス値を記憶させる。
(5)バックラッシュ量演算部９ａにより次式にパルス値を入力して、移動量（スキマ）ΔＣｃを計算する。
Next, the operation of this embodiment will be described. 4 and 5 are flowcharts showing a processing procedure for calculating the backlash amount.
(1) First, the vertical axis motor unit 4 is lowered.
(2) The motor torque is measured by the torque display unit (analyzing monitor) 11.
(3) The motor unit 4 is placed on the fixed base 5 and the torque acting on the motor is released. Then, the pulse value at the position when the torque becomes zero is stored (recorded) in the memory.
(4) The motor rotation is continued and the pulse value at the position when the motor torque sign is reversed is stored.
(5) The pulse value is input to the following equation by the backlash amount calculation unit 9a, and the movement amount (spacing) ΔC c is calculated.
Ｄｖ：分解能（パルス／deg）
αｐ：−側トルク発生時のＵ軸パルス
βｐ：＋側トルク発生時のＵ軸パルス
ｉ：総合減速比
ｄｐ：噛合ピッチ円直径
このように、アナライジングレコーダおよびプログラミングペンダントによってモータのトルク値およびパルスを検出する手順をとるため、容易にバックラッシュ量が測定できる。
D v : Resolution (pulse / deg)
α p : U-axis pulse when -side torque is generated β p : U-axis pulse when + side torque is generated i: Overall reduction ratio d p : Engagement pitch circle diameter In this way, the torque of the motor is generated by the analyzing recorder and the programming pendant. Since the procedure for detecting values and pulses is taken, the amount of backlash can be easily measured.
１ ラック支持体
２ ラック
３ ピニオン
４ モータユニット部（上下軸用）
５ 固定台
６ サーボモータ
７ 減速機
８ 移動体（アーム部）
９ 制御部（コントローラ）
９ａ バックラッシュ量演算部
１０ 回転数表示部（コントローラパネル）
１１ トルク表示部（アナライジングモニタ）
1 Rack support 2 Rack 3 Pinion 4 Motor unit (for vertical axis)
5 Fixed base 6 Servo motor 7 Reducer 8 Moving body (arm part)
9 Controller (Controller)
9a Backlash amount calculation unit 10 Speed display unit (controller panel)
11 Torque display (analyzing monitor)
Claims (3)
前記サーボモータを回転させて前記移動体を下方向に移動させ、前記移動体より下に設けた固定台に前記移動体を預けてトルクがゼロになったときからトルクの方向が逆転するまでの間の前記検出部の回転位置パルス値を用いることにより前記ラックとピニオンのバックラッシュ量を算出することを特徴とする直動型ロボット装置のバックラッシュ量算出方法。 Servo motor, speed reducer coupled thereto, pinion coupled to the output shaft of the speed reducer, rack provided vertically and meshing with the pinion, and moving on the rack holding the servo motor A backlash amount calculation method for a linear motion robot apparatus, comprising: a moving body that includes: a detection unit that detects torque and a rotational position provided in the servo motor; and a control unit that controls the servo motor.
Rotating the servo motor to move the moving body downward, leaving the moving body on a fixed base provided below the moving body until the torque direction is reversed until the torque is reversed A backlash amount calculation method for a direct acting robot apparatus, wherein the backlash amount between the rack and the pinion is calculated by using a rotation position pulse value of the detection unit in between.
前記制御部に、前記サーボモータを回転させて前記移動体を下方向に移動させ、前記移動体より下に設けた固定台に前記移動体を預けて前記検出部のトルクがゼロになったときからトルクの方向が逆転するまでの間の前記検出部の回転位置パルス値を用いることにより前記ラックとピニオンのバックラッシュ量を算出する演算部を設けたことを特徴とする直動型ロボット装置。 Servo motor, speed reducer coupled thereto, pinion coupled to the output shaft of the speed reducer, rack provided vertically and meshing with the pinion, and moving on the rack holding the servo motor In a direct acting robot apparatus comprising a moving body, a detection unit that detects a torque and a rotational position provided in the servo motor, and a control unit that controls the servo motor,
When the servo motor is rotated to the control unit to move the moving body downward, and the moving body is deposited on a fixed base provided below the moving body, and the torque of the detection unit becomes zero A linear motion type robot apparatus comprising a calculation unit that calculates a backlash amount of the rack and pinion by using a rotation position pulse value of the detection unit from when the torque direction is reversed to when the torque is reversed.
前記制御部に、前記サーボモータを回転させて前記アーム部を下方向に移動させ、前記移動体より下に設けた固定台に前記アーム部を預けて前記検出部のトルクがゼロになったときからトルクの方向が逆転するまでの間の前記検出部の回転位置パルス値を用いることにより前記ラックとピニオンのバックラッシュ量を算出する演算部を設けたことを特徴とする液晶ガラス基板搬送用の直動型ロボット装置。 Servo motor, speed reducer coupled thereto, pinion coupled to the output shaft of the speed reducer, rack provided in the vertical direction and meshing with the pinion, fixing the servo motor and holding the glass substrate Direct-acting type comprising an arm unit that drives up and down, a moving body that moves on the rack, a detection unit that detects torque and a rotational position provided in the servo motor, and a control unit that controls the servo motor In robotic devices,
When the servo motor is rotated to the control unit to move the arm unit downward, and the arm unit is placed on a fixed base provided below the moving body, and the torque of the detection unit becomes zero. A calculation unit for calculating the backlash amount of the rack and pinion by using the rotation position pulse value of the detection unit from when the torque direction is reversed to when the direction of torque is reversed. Direct acting robotic device.
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