JP2013240858A - Part assembling device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばロボットなどを用いた部品組み立て装置に関するものである。 The present invention relates to a component assembling apparatus using, for example, a robot.
近年、電子部品の組み立てなどの生産現場において、マシンビジョンによる画像検査が汎用的に用いられており、製造不良率の低減に貢献している。 In recent years, image inspection based on machine vision has been widely used in production sites such as assembling electronic components, which has contributed to a reduction in manufacturing defect rate.
このマシンビジョンによる画像検査では、作業対象物がハンドなどのエンドエフェクタの陰に隠れてしまう場合が多いため、作業中の不良をリアルタイムで検出することは難しく、一般的に組立工程が終了した後に行われる。 In this machine vision image inspection, the work target is often hidden behind the end effector such as a hand, so it is difficult to detect defects during work in real time, and generally after the assembly process is completed. Done.
一方、人の手による部品組み立てでは、目視で作業状態を監視すると同時に、指先の感覚である触覚や指の力の入れ具合である力覚、場合によっては聴覚も利用して、総合的に判定する。したがって、作業中の不良に気付くことができ、すぐに作業をやり直すことができる。
ロボットによる部品組み立てにおいても、作業途中の不良状態を検知できればさらに不良率を下げることが可能である。
On the other hand, in the assembly of parts by human hands, the work state is visually monitored, and at the same time, the tactile sensation that is the sensation of the fingertips, the force sensation that is the force of the finger, and in some cases the auditory sense is also used for comprehensive judgment To do. Therefore, it is possible to notice a defect during the work, and the work can be redone immediately.
Even in the assembly of parts by a robot, the failure rate can be further reduced if a failure state during the operation can be detected.
ここで、部品組み立てとして、例えば一対の部品(第1,2の部品)の溝と爪を嵌合する場合を想定する。この場合、ロボットによる部品組み立ての成否を作業終了直後に判定する方法の一つとして、位置誤差などが原因で作業途中に部品がぶつかってしまう、もしくは、大きな押し込み力が必要となるといった作業不良を判定するために、部品組み立て中の力の変化を検出して正常に作業が終了した場合と比較するという方法が考えられる。 Here, as the component assembly, for example, a case is assumed in which a groove and a claw of a pair of components (first and second components) are fitted. In this case, as one of the methods for determining the success or failure of parts assembly by the robot immediately after the work is finished, a work failure such as a part colliding in the middle of work due to a position error or the like, or a large pushing force is required. In order to make a determination, a method of detecting a change in force during component assembly and comparing it with the case where the work is normally completed can be considered.
上記のような作業中の力の変化を検出するためには、例えば部品を把持する装置と、当該把持装置を移送する装置(例えば一般的に用いられている産業用ロボットなど)との間に力センサを設置すればよい。しかしながら、力センサは高価であり、また、破損しやすいという課題があった。
特に、把持装置を移送する装置として、質量が大きく剛性の高い産業用ロボットなどを用いた場合、その慣性の影響で短時間における急激な加減速が難しい。そのため、力センサや部品を破損しないよう作業中の操作速度を落とさざるを得ないため、作業に時間を要するという課題もあった。
In order to detect a change in force during the operation as described above, for example, between a device that grips a component and a device that transports the gripping device (for example, a commonly used industrial robot). A force sensor may be installed. However, the force sensor is expensive and has a problem of being easily damaged.
In particular, when an industrial robot having a large mass and high rigidity is used as a device for transferring the gripping device, rapid acceleration / deceleration in a short time is difficult due to its inertia. For this reason, the operation speed during work must be reduced so as not to damage the force sensor and the components, and there is also a problem that the work takes time.
また、作業中の摩擦力の変化は、力センサを使用しなくても、外乱オブザーバによって推定可能である。この外乱オブザーバでは、アクチュエータ可動部のアクチュエータ固定部に対する相対速度と、アクチュエータの駆動電流を入力することで推定を行う。しかしながら、外乱オブザーバの計算は複雑であり、コントローラの負荷が増えることや、ノイズの影響を受けやすいといった課題があった。 In addition, the change in the frictional force during work can be estimated by a disturbance observer without using a force sensor. In this disturbance observer, estimation is performed by inputting the relative speed of the actuator movable portion with respect to the actuator fixing portion and the drive current of the actuator. However, the calculation of the disturbance observer is complicated, and there are problems that the load on the controller increases and that it is easily affected by noise.
一方、部品組み立て作業において、様々な原因に依存する作業良否を正確に判定するシステムが開示されている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に開示されたシステムでは、ハンドを備えたロボットアームにより、事前にテスト作業を反復実施して、その際の力センサ出力および/またはロボットアームの各位置検出信号に基づく特徴量を用いて作業成功時および作業失敗時の特徴量存在範囲を算出し、実作業における特徴量がどの存在範囲にあるかによって作業良否および失敗原因を推定している。
しかし、この特許文献1に開示されたシステムでは、ハンドを備えたロボットアームによる部品組み立てのため、ロボットアームの質量・剛性により作業の高速化が困難であるという課題があった。さらに、力センサを用いているため、高価であり、また、破損しやすいという課題もあった。
On the other hand, a system has been disclosed that accurately determines whether or not work depends on various causes in component assembly work (see, for example, Patent Document 1). In the system disclosed in
However, the system disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ロボットによる部品組み立てにおいて、力センサや外部オブザーバを用いず簡易な方法で、作業途中の不良状態を検知可能な部品組み立て装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a component assembling apparatus capable of detecting a defective state during work by a simple method without using a force sensor or an external observer in assembling components by a robot. The purpose is to provide.
この発明に係る部品組み立て装置は、一対の部品のうち一方の部品を把持する把持手段と、把持手段が取り付けられたアクチュエータ可動部を、アクチュエータ固定部に対して相対的に移動可能なアクチュエータと、アクチュエータ可動部のアクチュエータ固定部に対する相対位置を検出する位置検出器と、位置検出器により検出された相対位置に基づいて、アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備え、アクチュエータ制御部は、一対の部品を組み立てるよう把持手段が把持している部品を移送する移送手段と、移送手段による移送期間において位置検出器により検出された相対位置に基づく相対速度から、部品組み立ての成否を判定する成否判定手段とを備えたものである。 The component assembly apparatus according to the present invention includes a gripping unit that grips one of a pair of components, an actuator that can move the actuator movable unit to which the gripping unit is attached, relative to the actuator fixing unit, The actuator includes a position detector that detects a relative position of the movable part of the actuator with respect to the actuator fixed part, and an actuator controller that controls the actuator based on the relative position detected by the position detector. Transfer means for transferring the parts gripped by the gripping means so as to assemble, and success / failure determination means for determining success / failure of parts assembly from a relative speed based on a relative position detected by the position detector during a transfer period by the transfer means; It is equipped with.
この発明によれば、上記のように構成したので、ロボットによる部品組み立てにおいて、力センサや外部オブザーバを用いず簡易な方法で、作業途中の不良状態を検知することができる。 According to this invention, since it comprised as mentioned above, in the assembly of parts by the robot, it is possible to detect a defective state during the work by a simple method without using a force sensor or an external observer.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る部品組み立て装置の構成を示す図である。
部品組み立て装置は、一対の部品(第1の部品と第2の部品)を組み立てる装置であり、図1に示すように、グリッパ(把持手段)1、アクチュエータ2、位置検出器3およびアクチュエータ制御部4から構成されている。なお以下では、第1の部品としてフレーム5を用い、第2の部品としてケース6を用いて、フレーム5の外壁に設けられた溝51に、ケース6の内壁に設けられた爪61を嵌合する作業を行う場合を想定して説明を行う。また、フレーム5は、不図示の把持手段により把持され、その位置が固定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a diagram showing a configuration of a component assembling apparatus according to
The component assembly device is a device that assembles a pair of components (first component and second component). As shown in FIG. 1, a gripper (gripping means) 1, an
グリッパ1は、アクチュエータ2(アクチュエータ可動部21)の先端に取り付けられ、一対の部品のうち一方の部品(図1ではケース6)を把持するものである。
アクチュエータ2は、アクチュエータ可動部21がアクチュエータ固定部22に対して所定方向に相対的に移動することで、アクチュエータ可動部21の先端に取り付けられたグリッパ1全体を移送するものである。なお、アクチュエータ2は、不図示の多関節アームなどのロボットアームに取り付けられている。
The
The
位置検出器3は、アクチュエータ固定部22に取り付けられ、アクチュエータ可動部21のアクチュエータ固定部22に対する相対位置を検出するものである。この位置検出器3により検出された相対位置を示す位置信号はアクチュエータ制御部4に供給される。
アクチュエータ制御部4は、位置検出器3からの位置信号に基づいて、アクチュエータ可動部21の動作(移動速度や推力)を制御するとともに、部品組み立ての成否判定を行うものである。
The position detector 3 is attached to the
The
次に、アクチュエータ制御部4の構成について、図2を参照しながら説明する。
アクチュエータ制御部4は、図2に示すように、位置・速度変換部41、基準速度変更部42、第1の減算器43、スイッチ44、ドライバ45、停止検出部46、位置保持部(記憶手段)47、第2の減算器(位置差分算出手段)48および状態判定部(成否判定手段)49から構成されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
位置・速度変換部41は、位置検出器3からの位置信号を微分して速度信号に変換するものである。これにより、アクチュエータ可動部21のアクチュエータ固定部22に対する相対速度を得ることができる。この位置・速度変換部41により変換された速度信号は第1の減算器43、停止検出部46および状態判定部49に供給される。
The position /
基準速度変更部42は、位置検出器3からの位置信号に基づき、第1の減算器43に供給する基準速度信号の値(基準速度)を変更するものである。ここで、基準速度変更部42は、当該位置信号の値が予め設定された速度切替え位置基準を超えた場合に、基準速度を低速に切替える。
The reference
なお、低速とは、アクチュエータ可動部21の先端に取り付けられたグリッパ1を含んだ質量Mの物体が速度Vで移動しており、ケース6をフレーム5と所定箇所で接触させた際に、アクチュエータ可動部21の運動量や運動エネルギーにより発生する力と接触個所の摩擦力の関係で決まる位置ずれ量が大きくなく、その接触状態を保つことができる速度である。
また、速度切替え位置基準を超えた場合に基準速度を低速に切替える理由は、作業時間を短縮するためであり、速度切替え位置基準は絶対位置の誤差を考慮して接触位置の直前に設定する。
The low speed means that when an object having a mass M including the
The reason why the reference speed is switched to a low speed when the speed switching position reference is exceeded is to shorten the work time, and the speed switching position reference is set immediately before the contact position in consideration of the error of the absolute position.
なお、グリッパ1を含むアクチュエータ可動部21を低速に移送するために、アクチュエータ制御部4では、まず、位置・速度変換部41により位置検出器3からの位置信号を速度信号に変換し、第1の減算器43により当該速度信号の値を基準速度信号の値で減算する。そして、その減算結果(速度差分)をスイッチ44のac接点、ドライバ45を経由してアクチュエータ2にフィードバックすることで、アクチュエータ可動部21の移動速度を制御するようにしている。
ケース6をフレーム5と所定箇所で接触させた場合、接触個所の摩擦力の影響で速度が低下し始めるが、速度が一定になるようにフィードバックしているためアクチュエータ2が発生する推力は増大する。そして、その推力の最大値が接触個所の摩擦力より少ない場合に速度が減少し停止する。
そして、接触してから停止するまでの移動量、つまり接触個所の位置ずれ量は、接触個所の摩擦力に比べ最大発生推力が十分小さければ少なくなるが、最大発生推力は後に説明するように速度制御ループの基準速度信号に比例するため、基準速度信号の値は接触個所の摩擦力に比べ最大発生推力が十分小さくなるように設定する。
In order to move the actuator
When the
The amount of movement from contact to stop, that is, the amount of displacement at the contact point, is smaller if the maximum generated thrust is sufficiently smaller than the friction force at the contact point, but the maximum generated thrust is a speed as described later. Since it is proportional to the reference speed signal of the control loop, the value of the reference speed signal is set so that the maximum generated thrust is sufficiently smaller than the frictional force at the contact point.
第1の減算器43は、位置・速度変換部41出力の速度信号の値から基準速度変換部42出力の基準速度信号の値を減算するものである。この第1の減算器43により減算された値を示す速度差分信号はスイッチ44に供給される。
The
スイッチ44は、停止検出部46からの停止検出信号を受け取るまでは第1の減算器43からの速度差分信号をドライバ45に出力し、停止検出信号を受け取った後は、予め設定された一定の推力を示す推力指令信号をドライバ45に出力するよう接続経路を切替えるものである。
The
ドライバ45は、スイッチ44を介して入力された速度差分信号をスイッチ44のac接点、ドライバ45を経由してアクチュエータ2にフィードバックすることで、アクチュエータ可動部21の移動速度を制御する。または推力指令信号に応じた駆動電圧を発生し、この駆動電圧に応じた推力でアクチュエータ可動部21を移動させる。
The
停止検出部46は、位置・速度変換部41からの速度信号の値が、予め設定された時間、零を中心とした範囲内に入っているかを検出するものである。ここで、停止検出部46は、当該速度信号の値が所定の時間、所定の範囲内に入っていると判定した場合には、アクチュエータ可動部21が停止したと判定して、その旨を示す停止検出信号をスイッチ44および位置保持部47に供給する。
The
位置保持部47は、停止検出部46からの停止検出信号を受け取ったタイミングで、位置検出器3から入力された位置信号を保持するものである。これにより、ケース6がフレーム5に最初に接触した際のアクチュエータ可動部21の相対位置を記憶することができる。そして、位置保持部47は、保持している位置信号を第2の減算器48に供給する。
The
第2の減算器48は、位置保持部47出力の位置信号の値から位置検出器3出力の位置信号の値を減算するものである。この第2の減算器48により減算された値を示す位置差分信号は状態判定部49に供給される。
The second subtracter 48 subtracts the value of the position signal output from the position detector 3 from the value of the position signal output from the
状態判定部49は、位置・速度変換部41からの速度信号に基づいて、作業時の外乱トルク(フレーム5とケース6との接触による動摩擦力)を推定し、部品組み立ての成否を判定するものである。なお、第2の減算器48からの位置差分信号も考慮してもよい。
The
なお、スイッチ44、ドライバ45および停止検出部46は、本発明の「一対の部品を組み立てるよう把持手段が把持している部品を移送する移送手段」に対応する。
また、位置・速度変換部41、基準速度変更部42、第1の減算器43、スイッチ44およびドライバ45は、本発明の「一対の部品を所定箇所で接触させた際にその接触状態を保つことができる速度で、一対の部品を所定箇所で接触させる接触手段」に対応する。
Note that the
In addition, the position /
ここで、部品組み立てにおいて、位置誤差などが原因で作業途中に部品がぶつかってしまう、もしくは、大きな押し込み力が必要となるといった作業不良を検出するためには、作業中における動摩擦力などの外乱トルクを検出し、正常値と比較すればよい。
図3は部品組み立てに用いるアクチュエータ2の等価モデルを示す図である。ここで、E(s)は駆動電圧、I(s)は駆動電流、τ(s)は外乱トルク、T(s)は駆動トルク、V(s)は可動部速度、X(s)は可動部位置、Lはインダクタンス、Rは抵抗値、Ktはトルク定数、Keは逆起電力定数、Jは可動部質量、Dは粘性抵抗である。
Here, in assembly of parts, disturbance torque such as dynamic friction force during work can be detected in order to detect work failures such as parts colliding during work due to position errors or the need for a large pushing force. May be detected and compared with a normal value.
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent model of the
図3に示す等価モデルにおいて、外乱トルクτ(s)は、駆動電流I(s)と可動部速度V(s)を入力とする外乱オブザーバを用いることで推定可能なことが一般的に知られている。
しかし、外乱オブザーバの計算は複雑であり、コントローラの負荷が増える点を考慮する必要がある。
In the equivalent model shown in FIG. 3, it is generally known that the disturbance torque τ (s) can be estimated by using a disturbance observer that receives the drive current I (s) and the moving part speed V (s). ing.
However, the calculation of the disturbance observer is complicated, and it is necessary to consider that the load on the controller increases.
ここで、上述したように外乱オブザーバの入力は駆動電流I(S)と可動部速度V(s)であるが、駆動電圧E(s)が一定値など予め決まっている場合には、駆動電流I(S)は可動部速度V(s)の影響だけを受けることになる。そのため、作業中の動摩擦力など、外乱トルクτ(s)の影響は直接速度変化となって現れる。
したがって、本発明では、作業中のアクチュエータ可動部21の相対速度の変化を監視することで、複雑な計算を行うことなく作業状態を推定する。
Here, as described above, the disturbance observer inputs are the drive current I (S) and the moving part speed V (s). If the drive voltage E (s) is predetermined such as a constant value, the drive current I (S) is only affected by the moving part speed V (s). Therefore, the influence of disturbance torque τ (s) such as dynamic friction force during work appears as a direct speed change.
Therefore, in the present invention, the working state is estimated without performing complicated calculations by monitoring the change in the relative speed of the actuator
次に、上記のように構成された部品組み立て装置による部品組み立て・成否判定動作について、図5,6を参照しながら説明する。なお図5では、フレーム5およびケース6のうち、接触部分である溝51付近および爪61付近のみを抜き出して示している。また、図6の接触状態(A)は、図5の接触状態とそれぞれ対応している。
なお、本実施例の部品組み立て装置による部品組み立てでは、図4に示すように、フレーム5に対してケース6をスライドさせ、フレーム5の溝51にケース6の爪61が嵌った状態となれば作業成功となる。
Next, the component assembly / success / failure determination operation by the component assembly apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. In FIG. 5, only the vicinity of the
In the component assembly by the component assembly apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 4, if the
本実施例の部品組み立て装置では、作業を行っている間、位置検出器3により、アクチュエータ可動部21のアクチュエータ固定部22に対する相対位置を検出し、当該相対位置を示す位置信号をアクチュエータ制御部4に供給している。
そして、アクチュエータ制御部4では、まず、位置・速度変換部41により位置検出器3からの位置信号を速度信号に変換し、第1の減算器43により当該速度信号の値を基準速度信号の値で減算する。そして、その減算結果(速度差分)をスイッチ44のac接点、ドライバ45を経由してアクチュエータ2にフィードバックすることで、アクチュエータ可動部21の移動速度を制御する。
In the component assembling apparatus of the present embodiment, the position detector 3 detects the relative position of the actuator
In the
また、基準速度変換部42では、位置検出器3からの位置信号の値が速度切替え位置基準を超えた場合に、基準速度を低速に切替える。
例えば、図6の現在位置(C)に示すように、速度切替え位置基準を、ケース6がフレーム5に接触する位置(停止位置)の数mm手前に設定し、基準速度(D)に示すように、この速度切替え位置基準を境に基準速度を低速に設定変更する。これにより、現在速度(B)の時刻t2に示すように、ケース6がフレーム5に接触する手前で速度が急速に低下する。その状態でケース6がフレーム5に接近し、ケース6がフレーム5と接触する(図5の接触状態A)と、速度は急速に低下して、図6の現在速度(B)、現在位置(C)の時刻t3に示すように停止する。このとき、アクチュエータ可動部21に発生する推力は、速度制御の基準速度(低速)の値に比例するため、ケース6はフレーム5に微小な力で接触し、その状態を保っている。
Further, the reference
For example, as shown in the current position (C) in FIG. 6, the speed switching position reference is set a few millimeters before the position where the
ここで、アクチュエータ可動部21の速度の基準となる基準速度と、接触停止した場合に発生する推力との関係を、図7の速度制御の等価モデルを用いて説明する。
この図7において、アクチュエータ可動部21が速度Vで移動している際に生じる推力(ケース6に加わる力)F2は、次式(1)となる。
F2=Kt・Ki・(Kv・ΔV−KeV)
=Kt・Ki・(Kv・(Vref−Ve)−KeV) (1)
そして、ケース6がフレーム5に接触して停止した状態(速度V=0)では、実速度電圧がVe=0、実速度V=0となり、その際の推力は次式(2)のようにVrefに比例することになる。
F2=Kt・Ki・Kv・Vref (2)
また、このときフレーム5はその反力F1(=F2)を受ける。
したがって、基準速度が十分低速に設定されていれば、ケース6はフレーム5に微小な力で接触し、その状態を保つことができる。
Here, the relationship between the reference speed serving as a reference for the speed of the actuator
In FIG. 7, the thrust (force applied to the case 6) F2 generated when the actuator
F2 = Kt · Ki · (Kv · ΔV−KeV)
= Kt · Ki · (Kv · (Vref−Ve) −KeV) (1)
When the
F2 = Kt · Ki · Kv · Vref (2)
At this time, the
Therefore, if the reference speed is set to a sufficiently low speed, the
また、十分速度を落とした状態でケース6をフレーム5に接触させることで、グリッパ1も含めたアクチュエータ可動部21の慣性が大きくても、その影響をほとんど受けることがない。そのため、フレーム5やケース6を傷つけたり変形させることもない。
Moreover, even if the inertia of the actuator
そして、この状態で、停止検出部46は、アクチュエータ可動部21の相対速度が予め設定された時間、零を中心とした所定の範囲内に入っていることを検出し、停止検出信号をスイッチ44および位置保持部47に供給する。
そして、位置保持部47は、停止検出信号を受け取ったタイミングで、位置検出器3から入力された位置信号を保持して第2の減算器48に供給する。第2の減算器48では、位置検出器3からの位置信号の値から位置保持部47の位置信号の値を減算して位置差分信号を出力する。なお、停止検出信号が出力された直後では、フレーム5とケース6は微小な力で接触し停止している状態であるため、位置差分信号は零である。
In this state, the
The
一方、スイッチ44では、停止検出部46からの停止検出信号を受け取ると、接続経路をac接点からbc接点に切替える。そして、所定の時間経過後、フレーム5の溝51にケース6の爪61を嵌め込むために必要な推力がbc接点、ドライバ45を経由してアクチュエータ2に加えられる。
そして、本発明では、フレーム5の溝51にケース6の爪61が嵌め込まれたか否かを判定するため、推力が印加された後のアクチュエータ可動部21の速度変化を監視する。
On the other hand, when the
And in this invention, in order to determine whether the nail | claw 61 of the
まず、推力がアクチュエータ2に印加されると、ケース6内壁の爪61がフレーム5外壁と接触しながら移動し、フレーム5外壁の溝51の手前に設けられた壁52と接触する(図5の接触状態B)。
その後、ケース6はさらに移動して、この壁52を乗り越える。この際、ケース6が外側に押し広げられるように変形し、接触による動摩擦力は移動に伴い増加するため、図6の現在速度(B)に示すように、速度が低下する。
First, when a thrust is applied to the
Thereafter, the
その後、爪61が壁52の頂点に達した状態(図5の接触状態C)から溝51に落ち始める手前(図5の接触状態D)までは、速度は概ね一定になると推定できる。
その後、爪61が溝51にさしかかった状態(図5の接触状態D)からさらに移動して溝51に嵌ると(図5の接触状態E)、外側に押し広げられていたケース6が元の状態に戻り、動摩擦力も低下するので、図6の現在速度(B)の時刻t5〜t6に示すように、速度も再び増加する。
Thereafter, from the state where the
Thereafter, when the
そして、爪61が溝51に嵌ってからさらに移動し(図5の接触状態F)、ストッパ位置まで到達すると(図5の接触状態G)、動摩擦力が急激に増加するため、図6の現在速度(B)の時刻t6〜t7に示すように、速度が低下し停止する。
そして、状態判定部49では、フレーム5の溝51にケース6の爪61を嵌め込むために必要な推力を加え始めてから停止するまでの期間(図6の時刻t4〜t7)での速度変化を監視する。その後、当該期間における速度変化のピーク値とボトム値を検出して、当該ピーク値とボトム値間でしきい値を設定し、当該しきい値を越える速度を検出した場合に状態判定出力をハイレベルにする。
Then, when the
Then, in the
ここで、部品組み立てが成功した場合では、図5の接触状態A,Bに至るまでに生じるピーク値に加えて、接触状態D,Eでのケース6の爪61がフレーム5の溝51にさしかかった状態から溝51に嵌った場合にも速度が増加してしきい値を超える。そのため、図6の状態判定(G)に示すように、状態判定出力は2回出力される。
一方、図5の接触状態Bにおいて、ケース6の爪61がフレーム5の溝51の手前に設けられた壁52と接触し、この壁52を乗り越えられずに停止した場合では、図6の現在速度(B)の点線部に示すように、速度が低下して零となる。そのため、図6の状態判定(G)に示すように、状態判定出力は1回だけ出力される。
したがって、上記期間中の速度変化を監視することで、部品組み立ての成否を判定することができる。
Here, when the parts are assembled successfully, the
On the other hand, in the contact state B of FIG. 5, when the
Therefore, it is possible to determine the success or failure of component assembly by monitoring the speed change during the period.
なお、状態判定部49による部品組み立ての成否判定において、第2の減算器48からの位置差分信号も考慮するようにしてもよい。すなわち、フレーム5の溝51にケース6の爪61を嵌め込むために必要な推力を加え始めてから停止するまでの期間において、速度がしきい値を超えた際の位置差分信号の値を検出する。これにより、その後の成否判定においても、同様の位置で速度がしきい値を超えることが推測されるため、成否判定に対する確実性を高めることができる。
It should be noted that the position difference signal from the second subtractor 48 may be taken into consideration in the success / failure determination of component assembly by the
以上のように、この実施の形態1によれば、部品組み立て中において、アクチュエータ可動部21の速度変化を監視して、作業中の動摩擦力を推定するように構成したので、力センサや外乱オブザーバを用いず簡易な方法で、作業状態を推定することが可能である。
As described above, according to the first embodiment, during the assembly of the parts, the change in the speed of the actuator
また、実施の形態1では、一旦、低速に微小な力でケース6をフレーム5に接触させた後に速度変化の監視を行うように構成したので、速度変化の監視を行うべき箇所を正確に判定でき、成否判定に対する確実性を高めることができる。
In the first embodiment, since the speed change is monitored after the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 グリッパ
2 アクチュエータ
3 位置検出器
4 アクチュエータ制御部
5 フレーム(第1の部品)
6 ケース(第2の部品)
21 アクチュエータ可動部
22 アクチュエータ固定部
41 位置・速度変換部
42 基準速度変更部
43 第1の減算器
44 スイッチ
45 ドライバ
46 停止検出部
47 位置保持部
48 第2の減算器
49 状態判定部
51 溝
52 壁
61 爪
1
6 Case (second part)
21 Actuator
Claims (3)
前記一対の部品のうち一方の部品を把持する把持手段と、
前記把持手段が取り付けられたアクチュエータ可動部を、アクチュエータ固定部に対して相対的に移動可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータ可動部の前記アクチュエータ固定部に対する相対位置を検出する位置検出器と、
前記位置検出器により検出された相対位置に基づいて、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備え、
前記アクチュエータ制御部は、
前記一対の部品を組み立てるよう前記把持手段が把持している部品を移送する移送手段と、
前記移送手段による移送期間において前記位置検出器により検出された相対位置に基づく相対速度から、部品組み立ての成否を判定する成否判定手段とを備えた
ことを特徴とする部品組み立て装置。 In a component assembly device that assembles a pair of components,
Gripping means for gripping one of the pair of parts;
An actuator capable of moving the actuator movable part to which the gripping means is attached relative to the actuator fixing part;
A position detector for detecting a relative position of the actuator movable portion with respect to the actuator fixing portion;
An actuator controller for controlling the actuator based on the relative position detected by the position detector;
The actuator controller is
Transfer means for transferring the parts gripped by the gripping means to assemble the pair of parts;
A component assembly apparatus comprising: success / failure determination means for determining success / failure of component assembly from a relative speed based on a relative position detected by the position detector during a transfer period by the transfer means.
前記一対の部品を所定箇所で接触させた際にその接触状態を保つことができる速度で、前記一対の部品を所定箇所で接触させる接触手段を備え、
前記移送手段は、前記接触手段により前記一対の部品が接触した状態から移送を行う
ことを特徴とする請求項1記載の部品組み立て装置。 The actuator controller is
Contact means for contacting the pair of components at a predetermined location at a speed capable of maintaining the contact state when the pair of components are contacted at a predetermined location;
The component assembling apparatus according to claim 1, wherein the transfer unit performs transfer from a state in which the pair of components are in contact with each other by the contact unit.
前記移送手段による移送期間において前記位置検出器により検出された相対位置と、前記記憶手段に記憶されている相対位置との位置差分を算出する位置差分算出手段とを備え、
前記成否判定手段は、前記位置差分算出手段により検出された位置差分も考慮して、部品組み立ての成否を判定する
ことを特徴とする請求項2記載の部品組み立て装置。 Storage means for storing a relative position detected by the position detector when the pair of components are contacted by the contact means;
A position difference calculation means for calculating a position difference between the relative position detected by the position detector during the transfer period by the transfer means and the relative position stored in the storage means;
The component assembly apparatus according to claim 2, wherein the success / failure determination unit determines the success / failure of component assembly in consideration of the position difference detected by the position difference calculation unit.
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