JP3271340B2 - ストッパを用いた静止制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減速機を介して物体を
モータ駆動する装置において、物体をモータの負荷がか
かる位置で静止させる場合に、ストッパを使用して静止
させる制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランスファマシンにおいてワークの搬
入搬出を行う搬送装置として、リフトアンドキャリー方
式の搬送装置がある。従来、リフトアンドキャリー方式
搬送装置のトランスファバーの昇降の駆動には、サーボ
モータが使用され、減速機を介して駆動がなされてい
る。そして、トランスファバーをワークの搬入搬出のた
めに所定の位置で静止させる場合には、サーボモータの
保持力によって静止がなされていた。しかし、前記手段
においては、常時サーボモータや減速機に大きな負荷が
かかるので、実効トルクが大きくなり容量の大きなサー
ボモータや、型の大きい減速機を必要とするという問題
を発生していた。そこで、上記問題を解決するために、
トランスファーバーを静止させたい位置にストッパを設
け、このストッパに、トランスファバーの昇降の駆動に
用いられているリフトアームを当接させることにより静
止し、サーボモータおよび減速機にかかる負荷を低減さ
せることが行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
より、トランスファバーを所定の位置にストッパを用い
て静止させる場合、トランスファバーを静止させている
間、ストッパにリフトアームを常に当接させるよう制御
しているため、結果的にリフトアームをストッパに常に
押しつけるようにサーボモータを制御していた。これに
より、トランスファバーを静止している間、常にサーボ
モータや減速機に押しつけのための負荷がかかり、この
時の実効トルクが大きくなり、十分なサーボモータや減
速機の小型化が実現できなっかた。さらに、トランスフ
ァバーを静止している間、サーボモータには押しつける
ための負荷がかかるため、その間常に、サーボモータに
は押しつけのための電流が流れており、消費電力を大き
くするといった問題も生じていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の静止制御装置は
上述した従来の問題点を解決するため、少なくとも１つ
のリフトアームの重力による旋回方向の運動を抑制しつ
つ少なくとも１つのリフトアームを旋回させるようサー
ボモータを駆動し、少なくとも１つのリフトアームがス
トッパに当接した時から減速機のバックラッシュ量の範
囲内でサーボモータを停止させることを特徴とする。

【０００５】

【作用】リフトアームを駆動する変位量と減速機のバッ
クラッシュ量とにより、あらかじめ決定されたサーボモ
ータの停止位置までの変位指令を制御装置よりサーボモ
ータに送り、サーボモータを駆動する。すると、減速機
を介して動力が伝達され物体を駆動する。そして、サー
ボモータが停止位置まで駆動されるとサーボモータは停
止され、物体はストッパに当接されて静止する。この
時、物体はストッパに当接した位置からバックラッシュ
の範囲で静止するため、サーボモータには大きな負荷が
作用することはない。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例について図面に基づいて説明
する。図１は本実施例に係るストッパを用いた静止制御
装置を有するリフトアンドキャリー方式の搬送装置の全
体構成図である。なお、特許請求の範囲における物体と
は本実施例においては、後述するトランスファバー１
１、各リフトアーム１３，１５およびリフトバー１２よ
り構成されているものとする。

【０００７】基台（図示せず）にサーボモータ３１、減
速機２１、アクチュエータ６１およびアクチュエータ駆
動装置６０が固定されている。減速機２１の入力側にサ
ーボモータ３１が接続されており、サーボモータ３１に
はエンコーダ３２がサーボモータ３１の回転変位を検出
するために取り付けられている。減速機２１の出力側に
はシャフト２２を介して駆動用リフトアーム１５が固定
されており、駆動用リフトアーム１５はサーボモータ３
１の回動によってシャフト２２を中心軸とし揺動可能に
なっている。減速機２１には三段式の遊星歯車機構のも
のが使用されている。

【０００８】また、駆動用リフトアーム１５と同じ形状
をした複数個のリフトアーム１３が、駆動用リフトアー
ム１５と同一平面内に、それぞれの回転軸Ｏを一直線上
に並ぶように基台（図示せず）に揺動可能に支持されて
いる。それぞれのリフトアーム１３，１５の一端にはリ
フトバー１２が揺動可能に取り付けられ、さらに他端に
はローラ１６が回転自在にそれぞれ取り付けられてい
る。このローラ１６の転動面にはトランスファバー１１
の下面が常時当接しており、サーボモータ３１の回動が
駆動用リフトアーム１５を揺動し、リフトバー１２を介
して各リフトアーム１３を揺動することによりトランス
ファバー１１を昇降させるようになっている。さらに、
トランスファバー１１の一端には直動式のアクチュエー
タ６１がリンク６２を介して連結されており、アクチュ
エータ駆動装置６０を駆動することでトランスファバー
１１を水平方向に移動するようになっている。なお、ア
クチュエータ駆動装置６０は油圧源とサーボ弁とで構成
されており、制御装置４０によりサーボ弁を制御するこ
とでアクチュエータ６１を駆動している。

【０００９】ストッパ５０は、基台（図示せず）に固定
され、駆動用リフトアーム１５を支持するようになって
いる。４０は制御装置であり、上述したトランスファバ
ー１１の昇降および水平移動の駆動を制御している。４
１はマイクロコンピュータのＣＰＵ、４２はメモリ、４
３はインタフェースを示す。メモリ４２には、サーボモ
ータ３１の駆動および駆動用リフトアーム１５を制御す
る制御プログラム４２ａと、サーボモータ３１の回転角
等のデータ４２ｂとが記憶されている。

【００１０】以上の構成より本発明の実施例の作用を説
明する。はじめに、駆動用リフトアーム１５をストッパ
５０に当接させて静止させるためのサーボモータ３１の
停止位置について図２に基づき説明する。図２は、２枚
の歯車で構成された減速機２１をモデル化し、噛み合い
部分のみを示した図である。１０１は出力側の歯車でシ
ャフト２２を介して駆動用リフトアーム１５につながっ
ており、１０２は入力側の歯車でサーボモータ３１につ
ながっている。図２［Ａ］はトランスファバー１１を駆
動している状態である。歯車１０１には矢印Ｔ１方向に
トランスファバー１１の重量による負荷がかかり、歯車
１０２によって制動されている。この状態から歯車１０
２が矢印Ｔ２の方向に回転することで、歯車１０１を矢
印Ｔ１の方向に回転している。ｄは減速機２１のバック
ラッシュ量である。図２［Ｂ］は、トランスファバー１
１が静止した瞬間、つまり駆動用リフトアーム１５がス
トッパ５０に支持された瞬間で、歯車１０１は固定さ
れ、歯車１０２が歯車のバックラッシュの間を回転して
いる状態である。この時、歯車１０２は歯車１０１との
接触がなく無負荷の状態である。図２［Ｃ］は、トラン
スファバー１１が静止して歯車１０１が固定されている
ところに、サーボモータ３１が目標位置（図中破線）に
達するように矢印Ｔ４方向に歯車１０２を回転させよう
とし、サーボモータ３１に歯車１０１を駆動しようとす
る負荷がかかっている状態。即ち、押しつけ状態であ
る。従来の場合、図２［Ｃ］の状態でサーボモータ３１
を停止しており、サーボモータ３１に押しつけの負荷が
かかっていた。そこで、本実施例では、図２［Ｂ］の無
負荷状態をサーボモータ２１の停止位置にしている。ま
た、一般に、三段式の遊星歯車機構の減速機において
は、出力軸を固定したときに入力軸が無負荷で回転でき
る量、即ち、減速機全体としてのバックラッシュが、回
転角で３０゜〜５０゜ぐらいあり、実際には１対の歯車
のバックラッシュの範囲だけでなく、減速機２１全体と
してのバックラッシュの範囲でサーボモーター３１を停
止させている。

【００１１】次に、サーボモータ３１の回転する変位量
の算出方法を図３に基づき説明する。図３は、本実施例
の搬送装置をモデル化したもので、１１はトランスファ
バーに、１５は駆動用リフトアームに、５０はストッパ
に、Ｋは駆動用リフトアーム１５の駆動軸に相当してい
る。いま、駆動用リフトアーム１５の上昇端（図中破線
部）を回転角の原点とすると、θ0 は駆動用リフトアー
ム１５の原点からストッパ５０までの回転角を示し、ト
ランスファバー１１の昇降過程に合わせてあらかじめ設
定されている。また、Δθは減速機２１のバックラッシ
ュによる回転角を示している。この減速機のバックラッ
シュ回転角のΔθは減速機個々に固有の決まった値を持
っており、既値である。そこで、サーボモータ３１の回
転角をθ、減速機の減速比をｋとすると、リフトアーム
１５を上昇端からストッパ５０まで駆動するためサーボ
モータ３１の回転角はθ＝ｋ＊（θ0 ＋Δθ／２）で求
めることができる。これにより、トランスファバー１１
の昇降過程でのサーボモータ３１の回転角を求ることが
でき、あらかじめメモリ４２にデータ４２ｂとして記憶
させておく。

【００１２】以上のことより、トランスファバー１１を
上昇端（トランスファバー１１が最上昇した位置で、重
力のバランスがとれておりサーボモータ３１に回転の負
荷がかからない場所）からストッパ５０のある静止位置
までを駆動する過程を説明する。上述したようにあらか
じめ設定されているサーボモータ３１の回転角θを制御
装置４０より出力し、サーボモータ３１を図１中矢印７
０の方向に駆動する。すると、駆動用リフトアーム１５
およびリフトバー１２を介して各リフトアーム１３を回
転し、トランスファバー１１を降下する。このときのサ
ーボモータ３１の回転変位はエンコーダ３２により制御
装置４０にフィードバックされ、位置の制御を行ってい
る。そして、サーボモータ３１が回転角θを回転して停
止し、駆動用リフトアーム１５はストッパ５０に支持さ
れ、トランスファバー１１を静止する。

【００１３】こうして、ストッパ５０の位置に静止され
たトランスファバー１１が、加工工程を終えると、サー
ボモータ３１を矢印７０と逆方向に回転しトランスファ
バー１１を上昇し、上昇端でで静止する。工作物を次の
ステーションに搬送するため、アクチュエータ駆動装置
６０を駆動し、トランスファバー１１を矢印７１方向に
移動する。さらに、サーボモータ３１を矢印７０の方向
に回転してトランスファバー１１を降下し、駆動装置６
０を駆動しトランスファバー１１を矢印７１方向と逆の
方向に移動して搬送の１サイクルを終了する。以上の工
程を繰り返すことによって搬送作業が行われる。

【００１４】次に、本実施例の効果を示す。以上述べた
ように本発明は、重力バランスのとれていないトランス
ファバー１１等をストッパ５０を使用して静止させる場
合に、減速機２１のバックラッシュの範囲でサーボモー
タ３１を停止させる制御をすることにより、サーボモー
タ３１および減速機２１に常時大きな負荷がかかるのを
回避し、これによりサーボモータの実効トルクを下げる
ことがでる。従ってサーボモータ３１の容量を小さく
し、減速機２１を小型化できるという効果をもつ。ま
た、ストッパ５０によりトランスファバー１１を静止さ
せている間、サーボモータ３１に負荷がかからないの
で、サーボモータ３１の消費電力を小さくできるという
効果もある。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、リフトアー
ムを駆動し、ストッパに当接させて静止させる場合に、
減速機のバックラッシュの範囲でサーボモータを停止さ
せるように制御することにより、サーボモータおよび減
速機に常時大きな負荷がかかるのを回避するように構成
されている。これにより、サーボモータの容量および減
速機を小さくすることができ、また、ストッパを用いて
物体を静止させている間、サーボモータにおおきな電流
が流れず消費電力の低減を図ることができるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の搬送装置の全体構成図である。

【図２】本実施例の減速機のモデル図である。

【図３】本実施例の搬送装置のモデル図である。

【符号の説明】

１１ トランスファバー １２ リフトバー １３ リフトアーム １５ 駆動用リフトアーム ２１ 減速機 ３１ サーボモータ ５０ ストッパ Ｗ 工作物 Δθ 減速機のバックラッシュ量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 5/52 B23Q 39/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一水平面上で互いに平行に整列した揺
   動軸廻りに揺動自在に支持された複数のリフトアーム
   と、これら複数のリフトアームのうちの少なくとも１つ
   のリフトアームを減速機を介して揺動させるサーボモー
   タと、このサーボモータの回転位置を検出する位置検出
   手段と、前記少なくとも１つのリフトアームの１方の揺
   動端を規制するストッパと、前記複数のリフトアームの
   上端に前後進可能に載置されたトランスファーバーとか
   らなる静止制御装置において、前記少なくとも１つのリ
   フトアームの重力による旋回方向の運動を抑制しつつ前
   記少なくとも１つのリフトアームを旋回させるよう前記
   サーボモータを駆動し、前記少なくとも１つのリフトア
   ームが前記ストッパに当接した時から前記減速機のバッ
   クラッシュ量の範囲内で前記サーボモータを停止させる
   ことを特徴とする静止制御装置。