JP2016084838A - 除振装置及びロボットを搭載した位置決め装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロボットを高速に動作させる場合は、事前に除振装置を着座させ、ロボットが静止または低速で動作する場合は、除振装置を事前に浮上させることで、ロボットの動作による揺れを最小限に抑えることが出来る。ロボットが高速で動作するのは、工具交換やワーク交換時であり、加工や計測を行っていないので、除振装置が着座することによる床振動の影響は現れない。高い位置決め精度が必要となる加工中や計測中は除振装置が浮上して、床振動を除去するとともに、ロボットの動作を停止または低速にすることで、ロボットによる揺れや振動の影響を低減することが出来る。
【選択図】図1
Description
ロボットが床に設置されていると、除振装置による姿勢変化がロボットと位置決め装置の各軸間の位置ずれの原因となるが、ロボットがベース上に搭載されていることで、除振装置による姿勢変化は、ロボットと各軸間の相対位置に影響しない。
ロボットが低速動作または停止しているときには、除振装置を浮上させ、床振動がベース上の直線軸または回転軸に伝わらないようにすることで、高精度な位置決めを行なう。ロボットが高速動作しているときは、除振装置に支持されたベースが反動で揺らされることがないように、除振装置を着座させる。ロボットによる自動化で加工や計測のサイクルタイムを上げるためには、工具やワークを着脱するロボットを最高速度で動作させる必要がある。このとき、加工や計測は完了しているので、除振装置を着座させても精度的な影響は生じない。したがって本願によれば、ロボットによる工具、ワーク交換のサイクルタイム短縮と除振装置による加工・計測の高精度化を両立できる。
除振装置の浮上機構としては、機械的なバネ、永久磁石同士の反発も考えられるが、これらの構造で浮上または着座させるためには、別途アクチュエータを搭載して、固定(着座)させる構造が必要になる。一方、空気圧力や電磁力(電磁石+永久磁石の反発)を利用した除振装置は、供給エアのON/OFF、電源のON/OFFで容易に浮上/着座が可能となる。
ロボットの動作速度は、動作プログラムの中で常時一定ではないので、単純に閾値との大小を比較して除振装置の浮上/着座を制御すると、頻繁に浮上/着座の切り替えが起きる。浮上/着座を瞬間的に切り替えるとそれ自体がベースに大きな衝撃を加えることになるので、浮上/着座は衝撃が発生しない程度の時間(数秒)が必要になる。この間ロボットの動作を待機するとロボットのサイクルタイムが長くなるので、少なくとも一つの動作プログラムの中では、その中の最大速度を閾値と比較して、プログラム実行前に着座か浮上の状態にし、プログラム実行中はその状態を維持する。これにより、浮上/着座の切り替えでロボットが待機するのは、プログラム実行前のみとなる。
なお、厳密には速度の最大値というよりも、ハンド(ツール座標系)の加速が最大になるときにベースに加わる反動も最大になると考えられ、ロボットの姿勢も影響する。しかし、プログラム上では速度を指定するのが一般的なので、速度の大小を比較する。
ロボットを利用した自動化システムでは、同じ動作のプログラムを繰り返すだけなので、どのプログラムで除振装置を浮上または着座すべきかは、請求項3のように速度から判断するまでもなく、プログラムの目的から判断が付く。したがって、ユーザは除振装置の浮上/着座を制御する制御信号の命令文を予めプログラムに組み込むことが出来る。例えば、工作機械や測定装置上のワークや工具の交換をロボットで行なうプログラムは、先ず除振装置に着座する制御信号を送り、その後ロボットを最高速で動作させて、交換動作を行なう。次に、加工や計測を開始する前に除振装置を浮上させ、加工中、計測中の間に、次のワークや工具をロボットが準備するプログラムは、低速で動作させる。
上記位置決め装置の効果は以下のとおりである。
除振装置上のベースは、浮上していても着座していても水平方向の位置は再現しない。例えば、2台の位置決め装置が隣り合わせに設置され、一方のベース上に搭載されるロボットで隣の位置決めベース上にワークを置く場合、それぞれのベースの位置が正確に再現しないと、ワークを置く位置がずれる。請求項記載の構造であれば、一旦それぞれの除振装置を着座させてベースの位置を勘合部材で一意に定めることで、ロボットと隣の位置決め装置との位置ずれがなくなる。
本発明の概略を説明する。エアダンパやマグネットダンパは、エアのON/OFF、電磁石のON/OFFでダンパの浮上/着座を任意に行なうことができる。ロボットを高速に動作させる場合は、事前に除振装置を着座させ、ロボットが静止または低速で動作する場合は、除振装置を事前に浮上させることで、ロボットの動作による揺れを最小限に抑えることが出来る。ロボットが高速で動作するのは、工具交換やワーク交換時であり、加工や計測を行っていないので、除振装置が着座することによる床振動の影響は現れない。高い位置決め精度が必要となる加工中や計測中は除振装置が浮上して、床振動を除去するとともに、ロボットの動作を停止または低速にすることで、ロボットによる揺れや振動の影響を低減することが出来る。
[ステップsa01]ロボットがワークを真空チャックに取り付けるプログラムAを選択する。
[ステップsa02]プログラムAの最大速度が閾値を超えているか否かを判断し、超えている場合(YES)にはステップsa03へ移行し、超えていない場合(NO)にはステップsa04へ移行する。
[ステップsa03]エアダンパ着座の制御信号を出力する。
[ステップsa04]エアダンパ浮上の制御信号を出力する。
[ステップsa05]プログラムAを実行する。
[ステップsa06]プログラムAの実行が完了したか否かを判断し、完了した場合(YES)にはステップsa07へ移行し、完了していない場合(NO)は完了するのを待つ。
[ステップsa08]精密旋盤加工機の加工プログラムaを実行する。
[ステップsa09]プログラムaの実行が完了したか否かを判断し、完了した場合(YES)にはステップsa10へ移行し、完了していない場合(NO)は完了するのを待つ。
[ステップsa10]ロボットがワークを真空チャックから外すプログラムBを選択する。
[ステップsa12]エアダンパ着座の制御信号を出力する。
[ステップsa13]エアダンパ浮上の制御信号を出力する。
[ステップsa14]プログラムBを実行する。
[ステップsa15]プログラムBが完了したか否かを判断し、完了した場合(YES)には処理を終了し、完了していない場合(NO)には完了を待って処理を終了する。
[ステップsb01]ロボットがワークを真空チャックに取り付けるプログラムCを実行する。
[ステップsb02]プログラムCの中のエアダンパ着座命令を実行する。
[ステップsb03]エアダンパ着座させる。
[ステップsb04]プログラムCが完了したか否かを判断し、完了した場合(YES)にはステップsb05へ移行し、完了していない場合(NO)には完了を待つ。
[ステップsb05]精密旋盤加工機の粗加工プログラムbを実行する。
[ステップsb06]ロボットが機内洗浄を行なうプログラムDを実行する。
[ステップsb08]プログラムDの実行を終了する。
[ステップsb09]精密旋盤加工機の仕上げ加工プログラムcを実行する。
[ステップsb10]プログラムcの中のエアダンパ浮上命令を実行する。
[ステップsb11]エアダンパを浮上させる。
[ステップsb13]プログラムcが完了したか否かを判断し、完了した場合(YES)にはステップsb14へ移行し、完了していない場合(NO)には完了するのを待つ。
[ステップsb14]ロボットが真空チャックからワークを外し、次のワークと交換するプログラムFを実行する。
[ステップsb15]プログラムFの中のエアダンパ着座命令を実行する。
[ステップsb16]エアダンパを着座させる。
[ステップsb17]プログラムCの実行が完了したか否かを判断し、完了した場合(YES)には処理を終了し、完了していない場合(NO)には完了を待って処理を終了する。
2 ロボットを備えた精密三次元測定装置
3 精密三次元測定装置
10 徐振装置
11 ベース
12 X軸スライド
13 案内部材
14 Z軸スライド
15 案内部材
16 主軸
17 真空チャック
18 ワーク
19 工具
20 工具台
21 ロボット
22 ハンド
23 回転テーブル
24 真空チャック
25 プローブ
26 Y軸スライド
27 案内部材
28 Z軸スライド
29 案内部材
30 床
40 ピストン
41 ベローズ
42 エアダンパ本体
43 第2室
44 オリフィス
45 第1室
46 排気配管
47 絞り弁
48 給気配管
49 電磁弁
50 高圧エア源
51 レベル調整排気配管
52 レベル調整装置
53 基準板
60 ピストン
61 マグネトダンパ本体
62 永久磁石
63 コイル
64 鉄心
70 ダブルハンド
71 3つ爪エアチャック
72 3つ爪エアチャック
73 ハンド交換機構
75 洗浄用ハンド
76 洗浄ノズル
77 ハンド交換機構
80 凹凸勘合部品
81 勘合凸部品
82 勘合凹部品
90 大型ロボット
91 旋盤加工機
92 脚部と一体のベース
93 CCDカメラ
Claims (5)
- ベース上に少なくとも一つの直線軸または回転軸及びロボットを搭載する位置決め装置において、
前記ベースを着座及び浮上することが可能な除振装置と、
前記ロボットの動作状態に応じて、前記除振装置の浮上と着座を制御する制御装置と、
を有することを特徴とした位置決め装置。 - 前記除振装置は、空気圧力または電磁力を利用して浮上する構造を備え、前記制御装置は、制御信号により、浮上と着座を任意に制御することを特徴とする請求項1に記載の位置決め装置。
- 少なくとも一つのプログラムで区切られる連続したロボットの動作における指令速度の最大値を、予め設定した閾値と比較することで、前記連続したロボットの動作の最中は、浮上または着座の状態を前記除振装置が維持するように制御することを特徴とする請求項1または2に記載の位置決め装置。
- 前記制御装置または、前記ロボットを制御する制御装置は、プログラムで指定したタイミングで制御信号を出力する機能を有し、該制御信号により前記除振装置の浮上または着座を制御することを特徴とする請求項1から3の何れか一つに記載の位置決め装置。
- 前記除振装置が着座する際に、前記ベースの位置と姿勢が一意に決まる少なくとも一組の嵌合部材を備えたことを特徴とする請求項1から4の何れか一つに記載の位置決め装置。
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