JP3656328B2 - 位置決め助力アーム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる助力アームに動力源を付加して、ある時は助力アームとして、またある時は補助的なロボットとして動作できるようにした位置決め助力アームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、重量物を搬送する場合の負担を軽減するために、図１０に示すような助力アームが使用されている。この助力アームは、アーム１０に取り付けられたシリンダ１２によってワークの重量が相殺されるようになっている。このアーム１０は、上下方向に移動でき、さらに主軸１４に対して旋回でき、さらにその先端部が前後方向にスライドできるようになっているので、ワークを自由に搬送させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の助力アームでは、重量物（ワーク）の搬送の助けにはなるが、助力アームを作業装置の一部として用いる場合には、数々の不具合が生じる。
【０００４】
たとえば、この助力アームで重量物を支えながらワークを被取付部に取り付ける作業をするような場合には、簡単に搬送できることが災いして、思うように位置合わせができず、逆に作業に手間取ったりすることがある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、助力アームに動力源を付加して、ある時は助力アームとして、またある時は補助的なロボットとして動作できるようにし、助力アームの利点とロボットの利点とをともに有する位置決め助力アームの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、各請求項ごとに次のように構成されている。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、ワークを所望の位置に搬送するアームと、当該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機構と、当該アームを駆動する駆動手段と、当該駆動手段と前記アームとの接続を断続させるクラッチと、予め教示した前記ワークの搬送軌跡を記憶する記憶手段と、位置決めモードへの設定を指示するスイッチと、当該スイッチがＯＮされると位置決めモードに設定し、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている搬送軌跡にしたがって前記ワークが搬送されるように前記駆動手段を動作させ、前記ワークが所望の位置に到達すると位置決めモードから助力モードに設定を変更して前記クラッチを断つ第１制御手段と、前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている電流データにしたがって前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記クラッチを断つ第２制御手段とを有することを特徴とする位置決め助力アームである。
【００１４】
このように構成すると、スイッチをＯＮさせることによって位置決めモードに設定され、記憶手段に記憶されている搬送軌跡に基づいてアームが動く。つまり、位置決めモードでは通常の搬送ロボットと同様に機能する。そして、予め設定されている位置までワークが搬送されると、位置決めモードが自動的に解除されて助力モードとなり、通常の助力アームとして機能するようになる。その後にスイッチをＯＮさせると、今度はワークを被組付部材に対して所望の力で押し付けるという動作が行われ、たとえば、助力アームを作業者がネジ止め等をする場合の補助とすることができるようになる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、ワークを所望の位置に搬送するアームと、当該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機構と、当該アームを駆動するサーボモータと、前記アームを介して前記ワークを被組付部材に対して押し付ける押し付け力を発生させる補助動力手段と、当該駆動手段と前記アームとの接続を断続させるクラッチと、予め教示した前記ワークの搬送軌跡を記憶する記憶手段と、位置決めモードへの設定を指示するスイッチと、当該スイッチがＯＮされると位置決めモードに設定し、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている搬送軌跡にしたがって前記ワークが搬送されるように前記サーボモータを動作させ、前記ワークが所望の位置に到達すると位置決めモードから助力モードに設定を変更して前記クラッチを断ち同時にサーボモータのサーボ制御を解除する第１制御手段と、前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記補助動力手段が作動し、前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記補助動力手段を停止させる第２制御手段とを有することを特徴とする位置決め助力アームである。
【００１６】
この補助動力手段は、サーボモータまたはエアモータを用いるのが望ましい。そして、この第２制御手段は、前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている電流データにしたがって前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、同時に、前記補助動力手段が作動し、前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記クラッチを断つとともに前記補助動力手段を停止させることを特徴とするものである。
【００１７】
このように構成すると、動作としては請求項１に記載された構成のものと同様ではあるものの、補助動力手段が設けてあるために、大きな押し付け力が要求される場合には、サーボモータの小型化を図ることができるようになる。同時に電流容量が小さくて済むために、サーボモータのアンプも小型のもので良くなる等経済的な利点がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は、請求項ごとに次のような効果を奏する。
【００２３】
請求項１に記載の発明にあっては、スイッチをＯＮさせることによって位置決めモードに設定され、記憶手段に記憶されている搬送軌跡に基づいてアームが動き、予め設定されている位置までワークが搬送されると、位置決めモードが自動的に解除されて助力モードとなり、通常の助力アームとして機能でき、その後にスイッチをＯＮさせると、今度はワークを被組付部材に対して所望の力で押し付けるという動作を行うようにしたので、位置決めモードでは簡易ロボットとして、また、助力モードでは助力アームとして、その後には作業の補助装置としてそれぞれ機能させることができるようになる。
【００２４】
請求項２から請求項４に記載の発明は、作業の補助装置として機能させる場合には、補助動力手段によってワークを被組付部材に対して所望の力で押し付けるようにしたので、大きな押し付け力が要求される場合には、サーボモータの小型化を図ることができるようになる。同時に電流容量が小さくて済むために、サーボモータのアンプも小型のもので良くなる等経済的な利点がある。
【００２５】
請求項５に記載の発明では、アームの軌跡を記憶手段にワークの搬送軌跡として記憶させる教示モードを設けたので、一般的なロボットと同様に教示をすることが可能となり、生産現場のレイアウト変更などに柔軟に対応できるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる位置決め助力アームの一実施形態について説明する。図１は、本発明の位置決め助力アームの外観図である。
【００２７】
この図に示すものは、現場に固定して設置される据え置きタイプのものである。なお、図示はしないが、これ以外にも搬送されるワークを追従しながら作業ができる追従タイプのものもある。
【００２８】
この位置決め助力アームは、現場の作業者と協調作業をすることができるようになっている。つまり、重量物搬送の際の作業者の負荷軽減のために用いられるバランサ機能と、教示されたポイントを再生して動作することのできるロボット機能とを有している。このバランサ機能を果すモードを「助力モード」、ロボット機能を果すモードを「位置決めモード」と称する。
【００２９】
助力モードは、位置合せなどが難しい作業を作業者がする場合に設定されるモードであり、位置決めモードは、ワークの搬送などの単純な作業をする場合に設定されるモードである。
【００３０】
概略以上のような機能を有する位置決め助力アームは、次のように構成される。
【００３１】
図に示すように、アーム１０には、重力バランス用のシリンダ１２が取り付けられている。このアームは、モータ１３により主軸１４を上下方向に移動する。このアーム１０の先端部分には、ハンド１５を進退させるアーム１６が設けられ、このアーム１６の進退はモータ１７によって行う。ハンド１５には操作パネル１８が取り付けられ、このハンド１５はモータ１８によって回転する。また、アーム１０は、主軸１４に対して旋回できるようになっており、この旋回はモータ２０によって行う。なお、後述するが、これらのモータにはクラッチが取り付けられ、主軸１４にはアーム１０の旋回力を補助するエアモータが設けられている。また、ハンド１５には後述する操作パネル１９が取り付けられている。
【００３２】
また、この位置決め助力アームには、コントローラ２５が接続されているが、このコントローラ２５は、モータ１３，１７，１８，２０の４つのモータの回転を制御する機能を有しているものである。なお、これらのモータには、８０Ｗの低出力サーボモータを用いている。
【００３３】
図２は、図１に示した主軸１４の構成を示す図である。
モータ２０にはプーリ２０Ａが取り付けられ、歯付きベルト２１を介して減速機２２のプーリ２２Ａが連結される。この減速機２２の出力軸には、クラッチ２３が取り付けられ、歯車２４Ａ，２４Ｂを介して、主軸１４が取り付けられる。なお、歯車２４Ａの軸には間接的に主軸１４の回転位置を検出するエンコーダ２６とこの軸を止めるブレーキ３０とが取り付けてある。
【００３４】
したがって、モータ２０が回転すると、クラッチ２３を介して主軸１４が回転しアーム１０が旋回することになり、クラッチ２３が切られると、アーム１０はフリーの状態となる。
【００３５】
また、モータ２０の出力軸にはエアモータ２７が取り付けられ、このエアモータ２７単独で、又はモータ２０と協同してアーム１０の旋回力を補助することができるようになっている。なお、エアモータ２７が設．られている軸は、この軸のみである。
他の３軸（アーム１０の上下軸、アーム１６の進退軸、ハンド１５の回転軸）もこの軸と同様な構成となっているので、その詳細な構造の説明は省略する。
【００３６】
図３に示すものは、コントローラ２５に設けられているコントロールパネル４０の各種釦の配置を示す図である。
【００３７】
上から順番に電源ランプ４１は、電源が投入されている場合に点灯するランプである。インジケータランプ４２は、位置決め助力アームの状態を表示するものである。非常停止釦４３は、非常停止をする場合に押す釦である。運転準備入、運転準備切の両釦４４は、それぞれ、位置決め助力アームを運転準備状態とする場合、運転終了とする場合に操作する釦である。切替スイッチ４５は、位置決め助力アームを自動で運転する場合、または教示作業を行う場合に切り替えるスイッチである。異常リセットスイッチ４６は、異常が生じた場合等に点灯するインジケータランプ４２をリセットしたり、コントローラ２５の動作をリセットしたりする場合に使用するスイッチである。スタート、ホールド釦４７は、位置決め助力アームを動作させたり、その動作を保持させたりする場合に押す釦である。図４は、ハンド１５に取り付けられている操作パネル１９の各種釦の配置を示す図である。
【００３８】
前述のコントロールパネル４０の切替スイッチ４５が「自動」に設定されているときには、スタート釦５１は、位置決めモードに設定するための釦として機能する。また、「教示」に設定されているときには、教示ポイントの座標を記憶させるための釦として機能する。切替スイッチ４５が「自動」に設定されているときには、ストップ釦５２は、このスタート釦５１は、助力モードに設定するための釦として機能する。また、「教示」に設定されているときには、スタート釦５１と同時に押すことを条件として最終の教示ポイントの座標を記憶させるための釦として機能する。
【００３９】
非常停止釦５３は、非常停止させるときに押す釦である。インジケータランプ５４は、再生、教示、停止等の動作を表示するものである。
【００４０】
図５は、本発明にかかる位置決め助力アームの制御系の概略構成図である。
【００４１】
ティーチングペンダント５５は、コントローラ２５に接続されているものであり、教示作業や、手動で位置決め助力アームを動作させる場合に用いられるものである。なお、操作パネル１９もこのティーチングペンダント５５と同様の操作をするのは前述の通りである。このティチングペンダント５５には、ディスプレイ５５Ａとキーボード５５Ｂとが設けられ、ディスプレイ５５Ａには、教示データが表示され、キーボード５５Ｂからは編集指示が出力される。
【００４２】
教示プログラム入力／編集部５６は、教示プログラム入力・編集ルーチンと教示プログラム翻訳ルーチンとを有する。教示プログラム入力・編集ルーチンは、キーボード５５Ｂからの編集指示にしたがって教示プログラムを編集するルーチンである。また、後述のカウンタボード６５からクラッチ開放時の現在位置を入力して現在位置を把握するルーチンでもある。教示プログラム翻訳ルーチンは、教示プログラム入力・編集ルーチンからの原点教示プログラムに基づいて、教示プログラムを中央処理部６０が処理できるように翻訳するルーチンである。
【００４３】
教示データ格納メモリ５７は、教示プログラム翻訳ルーチンによって翻訳された翻訳教示データを記憶する部分である。軌道データ格納メモリ５８は、ハンド１５の軌道データを記憶する部分である。
【００４４】
モータ駆動部５９は、目標軌道生成ルーチンとフィードバック制御ルーチンとを有する。目標軌道生成ルーチンは、教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データから軌道データを生成し、これを軌道データ格納メモリ５８に送るものである。フィードバック制御ルーチンは、軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データを目標軌道データとして取り出し、また、後述する２つのカウンタボード６３，６５から現在位置を入力して、目標軌道データと現在位置との差から速度データを生成する部分である。
【００４５】
前述の教示プログラム入力／編集部５６とモータ駆動部５９とは、中央処理部６０によって総括的に制御される。中央処理部６０には教示データ格納メモリ５８から教示データが入力されるようになっている。
【００４６】
Ｄ／Ａボード６１は、フィードバック制御ルーチンによって演算された速度データを受けて、アナログの速度指令を出力するものである。サーボアンプ６２は、軸の位置を間接的に検出するたとえばエンコーダ２６からの位置信号を受けて、各軸を駆動するたとえばサーボモータ２０の動作を制御するものである。サーボモータ２０の軸に取り付けられたエンコーダ２６からのパルス信号はカウンタボード６３によってカウントされて現在位置に関する情報としてフィードバック制御ルーチンに供される。
【００４７】
また、軸の位置を直接に検出するエンコーダ６４からのパルス信号はカウンタボード６５によってカウントされて現在位置に関する情報として教示プログラム入力・編集ルーチンに供される。なお、このカウンタボード６５からの現在位置に関する情報は、クラッチ開放時にのみ有効とされるものである。また、この図では、サーボアンプ、サーボモータ、エンコーダを一軸分だけ記載してあるが、実際には４軸分有している。
【００４８】
編集機器信号処理部６６は、中央処理部６０からの制御信号を受けて、Ｉ／Ｏボード６７を介して周辺機器６８を駆動させるものである。本発明の位置決め助力アームでは、エアモータ２７の図示されていない電磁弁やクラッチ２３、ブレーキ３０等を駆動させるものである。
【００４９】
以下、図６から図９のフローチャートに基づいて本発明にかかる位置決め助力アームの動作を説明する。
【００５０】
これらのフローチャートにおいては、仮置台に載置されているワークを把持し、このワークを車両にネジ止めするという作業を想定したものである。
【００５１】
図６のフローチャートは、上記の作業手順を１軸についてのみ記述したものである。
【００５２】
位置決め助力アームは、操作パネル１９のスタート釦５１が操作されていない状態では助力モードに設定されているので、まず、作業者Ａは位置決め助力アームを手で動かして仮置台上に載置されているワークをハンド１５に把持させる（Ｓ１）。この状態で作業者Ａがスタート釦５１を押すと（Ｓ２）、中央処理部６０はクラッチ２２をオンさせ（Ｓ３）、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを干渉物を避けながら所定の位置まで自動搬送する。したがって、所定の位置に搬送されるまでは位置決め助力アームは位置決めモードに設定されることになる。位置決めのフィードバック制御はフィードバック制御ルーチン、Ｄ／Ａボード６１、サーボアンプ６２、エンコーダ２６，６４、カウンタボード６３，６５によって行われるが、これらによる制御は一般的なフィードバック制御と同じであるから、ここではこの制御についての詳しい説明は省略する（Ｓ４，Ｓ５）。
【００５３】
ワークが所定の位置まで搬送されると、クラッチ２２が自動的にオフされ、位置決め助力アームは再び助力モードに設定される（Ｓ６）。作業者Ｂは、手でアームを動かしてワークを車両の所定位置に合わせる（Ｓ７）。この状態で再びスタート釦５１を押すと（Ｓ８）、クラッチ２２がオンし（Ｓ９）、位置決め助力アームは再び位置決めモードに設定される。次に、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを所定の力で押し付けて作業を行う（Ｓ１０，Ｓ１１）。このように、ワークを車両に押し付ける動作をさせると、たとえば、ワークを重力に逆らう方向に押し付けてネジ止め作業をする必要のある場合や、搬送されるワークを追従しながらネジ止め作業をする必要のある場合に特に作業をやりやすくすることができる。
【００５４】
作業が終了すると、位置決め助力アームは教示データに基づいて原点位置に戻る処理がされ、所定位置に到達すれば、クラッチ２２がオフとなり、助力モードに設定される（Ｓ１２〜Ｓ１５）。
【００５５】
このように、助力モードと位置決めモードとを必要に応じて切り替えられるようにすると、重たいワークを狭小な場所で搬送させる場合に、ワークを他のものに干渉させることなく搬送させることができるようになり、また、取り付け難い位置でのワークの取り付けも容易に行うことができるようになる。
【００５６】
つまり、位置決め助力アームを位置決めモードに設定することによって、人間が不得意とする部分を受け持たせることができ、助力モードに設定することによって、ロボットのような自動機が不得意とするたとえば柔らかいワークをネジ止めしたりする作業を作業者により行わせることができるようにすることによって、ロボットでは不得意な動作を人間が行えるようにし、逆に人間が不得意な動作をロボットが行得るようにしているのである。
【００５７】
図７は、ワークのネジ締め作業のみを作業者がするようにした処理を示すフローチャートである。
【００５８】
まず、処理が開始されると、各軸のモータのサーボがオンし、クラッチ２２がオンする（Ｓ２１）。つぎに、位置決め助力アームは、教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸を動かし、ワークをハンド１５に把持させて所定の位置まで自動的に搬送する（Ｓ２２〜Ｓ２４）。所定の位置に到達したらサーボをオフし、同時にクラッチ２２をオフする。つまり、所定の位置に到達すると自動的に助力モードに設定されることになる（Ｓ２５）。ここまでの処理では、位置決め助力アームは位置決めモードに設定され、ロボットと同様な動作をすることになる。なお、所定の位置に到達した場合には、自動的に助力モードに切り替わるようになっている。
【００５９】
次に、作業者は、手でアームを動かしてワークを車両の所定位置に合わせる（Ｓ２６）。この状態で再びスタート釦５１を押すと（Ｓ２７）、サーボとクラッチ２２がオンし（Ｓ２８）、位置決め助力アームは再び位置決めモードに設定される。次に、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを所定の力で押し付けて作業を行う（Ｓ２８，Ｓ２９）。このように、ワークを車両に押し付ける動作をさせると、たとえば、ワークを重力に逆らう方向に押し付けてネジ止め作業をする必要のある場合や、搬送されるワークを追従しながらネジ止め作業をする必要のある場合に特に作業をやりやすくすることができる。
【００６０】
作業が終了すると、位置決め助力アームは教示データに基づいて原点位置に戻る処理がされ、所定位置に到達すれば、サーボとクラッチ２２がオフとなり、助力モードに設定される（Ｓ３０〜Ｓ３３）。
【００６１】
図８に示すフローチャートは、ワークを車両に押し付ける場合の動力にエアモータ２７を加えるようにしたものである。
【００６２】
まず、処理が開始されると、各軸のモータのサーボがオンし、クラッチ２２がオンする（Ｓ４１）。つぎに、位置決め助力アームは、教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸を動かし、ワークをハンド１５に把持させて所定の位置まで自動的に搬送する（Ｓ４２〜Ｓ４４）。所定の位置に到達したらサーボをオフし、同時にクラッチ２２をオフする。つまり、所定の位置に到達すると自動的に助力モードに設定されることになる（Ｓ４５）。ここまでの処理では、位置決め助力アームは位置決めモードに設定され、ロボットと同様な動作をすることになる。なお、所定の位置に到達した場合には、自動的に助力モードに切り替わるようになっているのは前述の通りである。
【００６３】
次に、作業者は、手でアームを動かしてワークを車両の所定位置に合わせる
。このように作業者に位置合わせをさせるようにしたのは、機械にさせるよりも人間の方が素早く正確にできるからである（Ｓ４６）。この状態で再びスタート釦５１を押すと（Ｓ４７）、サーボとクラッチ２２がオンし（Ｓ４８）、位置決め助力アームは再び位置決めモードに設定される。次に、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを所定の力で押し付けて作業を行う。同時に、エアモータ２７が動作し、この押し付ける作業を補助する。このように押し付け力をサーボモータとエアモータ２７の双方に行わせることによって、大きな押し付け力が必要とされる場合であっても、サーボモータの容量をあまり大きくする必要がなく、また、このサーボモータを制御するサーボアンプの容量も大きくする必要がなくなる。このように動作させると、人間が作業をしやすいように機械に手助けさせることができるようになり、作業者が両手で作業をすることができるようになる（Ｓ４８〜Ｓ５０）。作業が終了し、再びスタート釦５１が押されると（Ｓ５１，Ｓ５２）、エアモータ２７がオフし（Ｓ５３）、位置決め助力アームは教示データに基づいて原点位置に戻る処理がされ、所定位置に到達すれば、サーボとクラッチ２２がオフとなり、助力モードに設定される（Ｓ５４〜Ｓ５６）。
【００６４】
以上は、本発明にかかる位置決め助力アームを代表的な３種類の動作である。次に、本発明の位置決め助力アームは、通常のロボットと同様に、搬送経路を教示できる機能を有している。この教示作業の手順を図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００６５】
この教示は、コントロールパネル４０の切り替えスイッチ４５を教示位置に設定することによって可能となる。
【００６６】
切り替えスイッチ４５が教示位置に設定されると、サーボがオフすると同時にクラッチ２２がオフし、位置決め助力アームは助力モード、つまり、作業者がハンドを持って自由に動かすことできるモードに設定される。クラッチ２２がオフすると、減速機２３との接続が断たれるので、減速比が高い減速機であっても、アーム１０を軽く動かすことができるようになる。なお、他の軸にクラッチが存在する場合には、そのクラッチも当然にオフされる（Ｓ６１）。
【００６７】
作業者は、アームの先端を持って位置決めポイントに移動する。具体的には、ハンド１５を位置決めすることである。そのポイントを教示する場合には、操作パネル１９のスタート釦５１を押す。このスタート釦５１が押されると、その時の各軸のエンコーダ（たとえばエンコーダ６４）の値がカウンタボード（たとえばカウンタボード６５）を介して教示プログラム入力／編集部５６に入力される。つまり、各軸の位置は、軸に直接取り付けられているエンコーダの値によって把握され、プレイバック時には、このエンコーダの値はモータに取り付けられているエンコーダの値に変換される（Ｓ６２，Ｓ６３）。
【００６８】
教示したい各ポイントについて同様な操作を行い、最終ポイントについては、スタートとストップの釦５１，５２を同時に押す。これによって教示作業が終了する（Ｓ６４）。
【００６９】
以上の説明により明らかなように、本発明の位置決め助力アームは、ある時は、単なる助力アームとして、また、ある時はロボットと同様に、またある時は、作業者の作業を補助するように働かせることができるので、人間が不得意な作業（たとえば重量物を狭い場所で運搬する作業）や、ロボットが不得意とする作業（たとえば柔軟物にワークを取り付ける作業）や、人間だけでは困難な作業（重量物を持ち上げながら取り付ける作業）等を、人間、ロボットがそれぞれ足りないところを補い合って、１つの作業をすることができるようになっている。
【００７０】
また、本発明の位置決め助力アームは、ロボットのように複雑な機構や制御系を必要としないので、非常に安価に制作をすることができ、生産現場に多数配置することによって、より効率的に作業をすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の位置決め助力アームの外観図である。
【図２】 図１に示した主軸１４の構成を示す図である。
【図３】 コントローラに設けられているコントロールパネルの各種釦の配置を示す図である。
【図４】 ハンドに取り付けられている操作パネルの各種釦の配置を示す図である。
【図５】 本発明にかかる位置決め助力アームの制御系の概略構成図である。
【図６】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図７】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図８】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図９】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図１０】 従来の助力アームの動作説明に供する図である。
【符号の説明】
１０，１６…アーム、 １２…シリンダ、
１４…主軸、 １５…ハンド、
１３，１７，１８，２０…モータ、
１９…操作パネル、
２５…コントローラ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆる助力アームに動力源を付加して、ある時は助力アームとして、またある時は補助的なロボットとして動作できるようにした位置決め助力アームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、重量物を搬送する場合の負担を軽減するために、図１０に示すような助力アームが使用されている。この助力アームは、アーム１０に取り付けられたシリンダ１２によってワークの重量が相殺されるようになっている。このアーム１０は、上下方向に移動でき、さらに主軸１４に対して旋回でき、さらにその先端部が前後方向にスライドできるようになっているので、ワークを自由に搬送させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の助力アームでは、重量物（ワーク）の搬送の助けにはなるが、助力アームを作業装置の一部として用いる場合には、数々の不具合が生じる。
【０００４】
たとえば、この助力アームで重量物を支えながらワークを被取付部に取り付ける作業をするような場合には、簡単に搬送できることが災いして、思うように位置合わせができず、逆に作業に手間取ったりすることがある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、助力アームに動力源を付加して、ある時は助力アームとして、またある時は補助的なロボットとして動作できるようにし、助力アームの利点とロボットの利点とをともに有する位置決め助力アームの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、各請求項ごとに次のように構成されている。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、ワークを所望の位置に搬送するアームと、当該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機構と、当該アームを駆動する駆動手段と、当該駆動手段と前記アームとの接続を断続させるクラッチと、予め教示した前記ワークの搬送軌跡を記憶する記憶手段と、位置決めモードへの設定を指示するスイッチと、当該スイッチがＯＮされると位置決めモードに設定し、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている搬送軌跡にしたがって前記ワークが搬送されるように前記駆動手段を動作させ、前記ワークが所望の位置に到達すると位置決めモードから助力モードに設定を変更して前記クラッチを断つ第１制御手段と、前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている電流データにしたがって前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記クラッチを断つ第２制御手段とを有することを特徴とする位置決め助力アームである。
【００１４】
このように構成すると、スイッチをＯＮさせることによって位置決めモードに設定され、記憶手段に記憶されている搬送軌跡に基づいてアームが動く。つまり、位置決めモードでは通常の搬送ロボットと同様に機能する。そして、予め設定されている位置までワークが搬送されると、位置決めモードが自動的に解除されて助力モードとなり、通常の助力アームとして機能するようになる。その後にスイッチをＯＮさせると、今度はワークを被組付部材に対して所望の力で押し付けるという動作が行われ、たとえば、助力アームを作業者がネジ止め等をする場合の補助とすることができるようになる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、ワークを所望の位置に搬送するアームと、当該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機構と、当該アームを駆動するサーボモータと、前記アームを介して前記ワークを被組付部材に対して押し付ける押し付け力を発生させる補助動力手段と、当該駆動手段と前記アームとの接続を断続させるクラッチと、予め教示した前記ワークの搬送軌跡を記憶する記憶手段と、位置決めモードへの設定を指示するスイッチと、当該スイッチがＯＮされると位置決めモードに設定し、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている搬送軌跡にしたがって前記ワークが搬送されるように前記サーボモータを動作させ、前記ワークが所望の位置に到達すると位置決めモードから助力モードに設定を変更して前記クラッチを断ち同時にサーボモータのサーボ制御を解除する第１制御手段と、前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記補助動力手段が作動し、前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記補助動力手段を停止させる第２制御手段とを有することを特徴とする位置決め助力アームである。
【００１６】
この補助動力手段は、サーボモータまたはエアモータを用いるのが望ましい。そして、この第２制御手段は、前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている電流データにしたがって前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、同時に、前記補助動力手段が作動し、前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記クラッチを断つとともに前記補助動力手段を停止させることを特徴とするものである。
【００１７】
このように構成すると、動作としては請求項１に記載された構成のものと同様ではあるものの、補助動力手段が設けてあるために、大きな押し付け力が要求される場合には、サーボモータの小型化を図ることができるようになる。同時に電流容量が小さくて済むために、サーボモータのアンプも小型のもので良くなる等経済的な利点がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は、請求項ごとに次のような効果を奏する。
【００２３】
請求項１に記載の発明にあっては、スイッチをＯＮさせることによって位置決めモードに設定され、記憶手段に記憶されている搬送軌跡に基づいてアームが動き、予め設定されている位置までワークが搬送されると、位置決めモードが自動的に解除されて助力モードとなり、通常の助力アームとして機能でき、その後にスイッチをＯＮさせると、今度はワークを被組付部材に対して所望の力で押し付けるという動作を行うようにしたので、位置決めモードでは簡易ロボットとして、また、助力モードでは助力アームとして、その後には作業の補助装置としてそれぞれ機能させることができるようになる。
【００２４】
請求項２から請求項４に記載の発明は、作業の補助装置として機能させる場合には、補助動力手段によってワークを被組付部材に対して所望の力で押し付けるようにしたので、大きな押し付け力が要求される場合には、サーボモータの小型化を図ることができるようになる。同時に電流容量が小さくて済むために、サーボモータのアンプも小型のもので良くなる等経済的な利点がある。
【００２５】
請求項５に記載の発明では、アームの軌跡を記憶手段にワークの搬送軌跡として記憶させる教示モードを設けたので、一般的なロボットと同様に教示をすることが可能となり、生産現場のレイアウト変更などに柔軟に対応できるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる位置決め助力アームの一実施形態について説明する。図１は、本発明の位置決め助力アームの外観図である。
【００２７】
この図に示すものは、現場に固定して設置される据え置きタイプのものである。なお、図示はしないが、これ以外にも搬送されるワークを追従しながら作業ができる追従タイプのものもある。
【００２８】
この位置決め助力アームは、現場の作業者と協調作業をすることができるようになっている。つまり、重量物搬送の際の作業者の負荷軽減のために用いられるバランサ機能と、教示されたポイントを再生して動作することのできるロボット機能とを有している。このバランサ機能を果すモードを「助力モード」、ロボット機能を果すモードを「位置決めモード」と称する。
【００２９】
助力モードは、位置合せなどが難しい作業を作業者がする場合に設定されるモードであり、位置決めモードは、ワークの搬送などの単純な作業をする場合に設定されるモードである。
【００３０】
概略以上のような機能を有する位置決め助力アームは、次のように構成される。
【００３１】
図に示すように、アーム１０には、重力バランス用のシリンダ１２が取り付けられている。このアームは、モータ１３により主軸１４を上下方向に移動する。このアーム１０の先端部分には、ハンド１５を進退させるアーム１６が設けられ、このアーム１６の進退はモータ１７によって行う。ハンド１５には操作パネル１８が取り付けられ、このハンド１５はモータ１８によって回転する。また、アーム１０は、主軸１４に対して旋回できるようになっており、この旋回はモータ２０によって行う。なお、後述するが、これらのモータにはクラッチが取り付けられ、主軸１４にはアーム１０の旋回力を補助するエアモータが設けられている。また、ハンド１５には後述する操作パネル１９が取り付けられている。
【００３２】
また、この位置決め助力アームには、コントローラ２５が接続されているが、このコントローラ２５は、モータ１３，１７，１８，２０の４つのモータの回転を制御する機能を有しているものである。なお、これらのモータには、８０Ｗの低出力サーボモータを用いている。
【００３３】
図２は、図１に示した主軸１４の構成を示す図である。
モータ２０にはプーリ２０Ａが取り付けられ、歯付きベルト２１を介して減速機２２のプーリ２２Ａが連結される。この減速機２２の出力軸には、クラッチ２３が取り付けられ、歯車２４Ａ，２４Ｂを介して、主軸１４が取り付けられる。なお、歯車２４Ａの軸には間接的に主軸１４の回転位置を検出するエンコーダ２６とこの軸を止めるブレーキ３０とが取り付けてある。
【００３４】
したがって、モータ２０が回転すると、クラッチ２３を介して主軸１４が回転しアーム１０が旋回することになり、クラッチ２３が切られると、アーム１０はフリーの状態となる。
【００３５】
また、モータ２０の出力軸にはエアモータ２７が取り付けられ、このエアモータ２７単独で、又はモータ２０と協同してアーム１０の旋回力を補助することができるようになっている。なお、エアモータ２７が設．られている軸は、この軸のみである。
他の３軸（アーム１０の上下軸、アーム１６の進退軸、ハンド１５の回転軸）もこの軸と同様な構成となっているので、その詳細な構造の説明は省略する。
【００３６】
図３に示すものは、コントローラ２５に設けられているコントロールパネル４０の各種釦の配置を示す図である。
【００３７】
上から順番に電源ランプ４１は、電源が投入されている場合に点灯するランプである。インジケータランプ４２は、位置決め助力アームの状態を表示するものである。非常停止釦４３は、非常停止をする場合に押す釦である。運転準備入、運転準備切の両釦４４は、それぞれ、位置決め助力アームを運転準備状態とする場合、運転終了とする場合に操作する釦である。切替スイッチ４５は、位置決め助力アームを自動で運転する場合、または教示作業を行う場合に切り替えるスイッチである。異常リセットスイッチ４６は、異常が生じた場合等に点灯するインジケータランプ４２をリセットしたり、コントローラ２５の動作をリセットしたりする場合に使用するスイッチである。スタート、ホールド釦４７は、位置決め助力アームを動作させたり、その動作を保持させたりする場合に押す釦である。図４は、ハンド１５に取り付けられている操作パネル１９の各種釦の配置を示す図である。
【００３８】
前述のコントロールパネル４０の切替スイッチ４５が「自動」に設定されているときには、スタート釦５１は、位置決めモードに設定するための釦として機能する。また、「教示」に設定されているときには、教示ポイントの座標を記憶させるための釦として機能する。切替スイッチ４５が「自動」に設定されているときには、ストップ釦５２は、このスタート釦５１は、助力モードに設定するための釦として機能する。また、「教示」に設定されているときには、スタート釦５１と同時に押すことを条件として最終の教示ポイントの座標を記憶させるための釦として機能する。
【００３９】
非常停止釦５３は、非常停止させるときに押す釦である。インジケータランプ５４は、再生、教示、停止等の動作を表示するものである。
【００４０】
図５は、本発明にかかる位置決め助力アームの制御系の概略構成図である。
【００４１】
ティーチングペンダント５５は、コントローラ２５に接続されているものであり、教示作業や、手動で位置決め助力アームを動作させる場合に用いられるものである。なお、操作パネル１９もこのティーチングペンダント５５と同様の操作をするのは前述の通りである。このティチングペンダント５５には、ディスプレイ５５Ａとキーボード５５Ｂとが設けられ、ディスプレイ５５Ａには、教示データが表示され、キーボード５５Ｂからは編集指示が出力される。
【００４２】
教示プログラム入力／編集部５６は、教示プログラム入力・編集ルーチンと教示プログラム翻訳ルーチンとを有する。教示プログラム入力・編集ルーチンは、キーボード５５Ｂからの編集指示にしたがって教示プログラムを編集するルーチンである。また、後述のカウンタボード６５からクラッチ開放時の現在位置を入力して現在位置を把握するルーチンでもある。教示プログラム翻訳ルーチンは、教示プログラム入力・編集ルーチンからの原点教示プログラムに基づいて、教示プログラムを中央処理部６０が処理できるように翻訳するルーチンである。
【００４３】
教示データ格納メモリ５７は、教示プログラム翻訳ルーチンによって翻訳された翻訳教示データを記憶する部分である。軌道データ格納メモリ５８は、ハンド１５の軌道データを記憶する部分である。
【００４４】
モータ駆動部５９は、目標軌道生成ルーチンとフィードバック制御ルーチンとを有する。目標軌道生成ルーチンは、教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データから軌道データを生成し、これを軌道データ格納メモリ５８に送るものである。フィードバック制御ルーチンは、軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データを目標軌道データとして取り出し、また、後述する２つのカウンタボード６３，６５から現在位置を入力して、目標軌道データと現在位置との差から速度データを生成する部分である。
【００４５】
前述の教示プログラム入力／編集部５６とモータ駆動部５９とは、中央処理部６０によって総括的に制御される。中央処理部６０には教示データ格納メモリ５８から教示データが入力されるようになっている。
【００４６】
Ｄ／Ａボード６１は、フィードバック制御ルーチンによって演算された速度データを受けて、アナログの速度指令を出力するものである。サーボアンプ６２は、軸の位置を間接的に検出するたとえばエンコーダ２６からの位置信号を受けて、各軸を駆動するたとえばサーボモータ２０の動作を制御するものである。サーボモータ２０の軸に取り付けられたエンコーダ２６からのパルス信号はカウンタボード６３によってカウントされて現在位置に関する情報としてフィードバック制御ルーチンに供される。
【００４７】
また、軸の位置を直接に検出するエンコーダ６４からのパルス信号はカウンタボード６５によってカウントされて現在位置に関する情報として教示プログラム入力・編集ルーチンに供される。なお、このカウンタボード６５からの現在位置に関する情報は、クラッチ開放時にのみ有効とされるものである。また、この図では、サーボアンプ、サーボモータ、エンコーダを一軸分だけ記載してあるが、実際には４軸分有している。
【００４８】
編集機器信号処理部６６は、中央処理部６０からの制御信号を受けて、Ｉ／Ｏボード６７を介して周辺機器６８を駆動させるものである。本発明の位置決め助力アームでは、エアモータ２７の図示されていない電磁弁やクラッチ２３、ブレーキ３０等を駆動させるものである。
【００４９】
以下、図６から図９のフローチャートに基づいて本発明にかかる位置決め助力アームの動作を説明する。
【００５０】
これらのフローチャートにおいては、仮置台に載置されているワークを把持し、このワークを車両にネジ止めするという作業を想定したものである。
【００５１】
図６のフローチャートは、上記の作業手順を１軸についてのみ記述したものである。
【００５２】
位置決め助力アームは、操作パネル１９のスタート釦５１が操作されていない状態では助力モードに設定されているので、まず、作業者Ａは位置決め助力アームを手で動かして仮置台上に載置されているワークをハンド１５に把持させる（Ｓ１）。この状態で作業者Ａがスタート釦５１を押すと（Ｓ２）、中央処理部６０はクラッチ２２をオンさせ（Ｓ３）、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを干渉物を避けながら所定の位置まで自動搬送する。したがって、所定の位置に搬送されるまでは位置決め助力アームは位置決めモードに設定されることになる。位置決めのフィードバック制御はフィードバック制御ルーチン、Ｄ／Ａボード６１、サーボアンプ６２、エンコーダ２６，６４、カウンタボード６３，６５によって行われるが、これらによる制御は一般的なフィードバック制御と同じであるから、ここではこの制御についての詳しい説明は省略する（Ｓ４，Ｓ５）。
【００５３】
ワークが所定の位置まで搬送されると、クラッチ２２が自動的にオフされ、位置決め助力アームは再び助力モードに設定される（Ｓ６）。作業者Ｂは、手でアームを動かしてワークを車両の所定位置に合わせる（Ｓ７）。この状態で再びスタート釦５１を押すと（Ｓ８）、クラッチ２２がオンし（Ｓ９）、位置決め助力アームは再び位置決めモードに設定される。次に、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを所定の力で押し付けて作業を行う（Ｓ１０，Ｓ１１）。このように、ワークを車両に押し付ける動作をさせると、たとえば、ワークを重力に逆らう方向に押し付けてネジ止め作業をする必要のある場合や、搬送されるワークを追従しながらネジ止め作業をする必要のある場合に特に作業をやりやすくすることができる。
【００５４】
作業が終了すると、位置決め助力アームは教示データに基づいて原点位置に戻る処理がされ、所定位置に到達すれば、クラッチ２２がオフとなり、助力モードに設定される（Ｓ１２〜Ｓ１５）。
【００５５】
このように、助力モードと位置決めモードとを必要に応じて切り替えられるようにすると、重たいワークを狭小な場所で搬送させる場合に、ワークを他のものに干渉させることなく搬送させることができるようになり、また、取り付け難い位置でのワークの取り付けも容易に行うことができるようになる。
【００５６】
つまり、位置決め助力アームを位置決めモードに設定することによって、人間が不得意とする部分を受け持たせることができ、助力モードに設定することによって、ロボットのような自動機が不得意とするたとえば柔らかいワークをネジ止めしたりする作業を作業者により行わせることができるようにすることによって、ロボットでは不得意な動作を人間が行えるようにし、逆に人間が不得意な動作をロボットが行得るようにしているのである。
【００５７】
図７は、ワークのネジ締め作業のみを作業者がするようにした処理を示すフローチャートである。
【００５８】
まず、処理が開始されると、各軸のモータのサーボがオンし、クラッチ２２がオンする（Ｓ２１）。つぎに、位置決め助力アームは、教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸を動かし、ワークをハンド１５に把持させて所定の位置まで自動的に搬送する（Ｓ２２〜Ｓ２４）。所定の位置に到達したらサーボをオフし、同時にクラッチ２２をオフする。つまり、所定の位置に到達すると自動的に助力モードに設定されることになる（Ｓ２５）。ここまでの処理では、位置決め助力アームは位置決めモードに設定され、ロボットと同様な動作をすることになる。なお、所定の位置に到達した場合には、自動的に助力モードに切り替わるようになっている。
【００５９】
次に、作業者は、手でアームを動かしてワークを車両の所定位置に合わせる（Ｓ２６）。この状態で再びスタート釦５１を押すと（Ｓ２７）、サーボとクラッチ２２がオンし（Ｓ２８）、位置決め助力アームは再び位置決めモードに設定される。次に、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを所定の力で押し付けて作業を行う（Ｓ２８，Ｓ２９）。このように、ワークを車両に押し付ける動作をさせると、たとえば、ワークを重力に逆らう方向に押し付けてネジ止め作業をする必要のある場合や、搬送されるワークを追従しながらネジ止め作業をする必要のある場合に特に作業をやりやすくすることができる。
【００６０】
作業が終了すると、位置決め助力アームは教示データに基づいて原点位置に戻る処理がされ、所定位置に到達すれば、サーボとクラッチ２２がオフとなり、助力モードに設定される（Ｓ３０〜Ｓ３３）。
【００６１】
図８に示すフローチャートは、ワークを車両に押し付ける場合の動力にエアモータ２７を加えるようにしたものである。
【００６２】
まず、処理が開始されると、各軸のモータのサーボがオンし、クラッチ２２がオンする（Ｓ４１）。つぎに、位置決め助力アームは、教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸を動かし、ワークをハンド１５に把持させて所定の位置まで自動的に搬送する（Ｓ４２〜Ｓ４４）。所定の位置に到達したらサーボをオフし、同時にクラッチ２２をオフする。つまり、所定の位置に到達すると自動的に助力モードに設定されることになる（Ｓ４５）。ここまでの処理では、位置決め助力アームは位置決めモードに設定され、ロボットと同様な動作をすることになる。なお、所定の位置に到達した場合には、自動的に助力モードに切り替わるようになっているのは前述の通りである。
【００６３】
次に、作業者は、手でアームを動かしてワークを車両の所定位置に合わせる
。このように作業者に位置合わせをさせるようにしたのは、機械にさせるよりも人間の方が素早く正確にできるからである（Ｓ４６）。この状態で再びスタート釦５１を押すと（Ｓ４７）、サーボとクラッチ２２がオンし（Ｓ４８）、位置決め助力アームは再び位置決めモードに設定される。次に、モータ駆動部５９では教示データ格納メモリ５７に記憶されている位置データ及び軌道データ格納メモリ５８に記憶されている軌道データに基づいて各軸のモータを動かし、ワークを所定の力で押し付けて作業を行う。同時に、エアモータ２７が動作し、この押し付ける作業を補助する。このように押し付け力をサーボモータとエアモータ２７の双方に行わせることによって、大きな押し付け力が必要とされる場合であっても、サーボモータの容量をあまり大きくする必要がなく、また、このサーボモータを制御するサーボアンプの容量も大きくする必要がなくなる。このように動作させると、人間が作業をしやすいように機械に手助けさせることができるようになり、作業者が両手で作業をすることができるようになる（Ｓ４８〜Ｓ５０）。作業が終了し、再びスタート釦５１が押されると（Ｓ５１，Ｓ５２）、エアモータ２７がオフし（Ｓ５３）、位置決め助力アームは教示データに基づいて原点位置に戻る処理がされ、所定位置に到達すれば、サーボとクラッチ２２がオフとなり、助力モードに設定される（Ｓ５４〜Ｓ５６）。
【００６４】
以上は、本発明にかかる位置決め助力アームを代表的な３種類の動作である。次に、本発明の位置決め助力アームは、通常のロボットと同様に、搬送経路を教示できる機能を有している。この教示作業の手順を図９のフローチャートに基づいて説明する。
【００６５】
この教示は、コントロールパネル４０の切り替えスイッチ４５を教示位置に設定することによって可能となる。
【００６６】
切り替えスイッチ４５が教示位置に設定されると、サーボがオフすると同時にクラッチ２２がオフし、位置決め助力アームは助力モード、つまり、作業者がハンドを持って自由に動かすことできるモードに設定される。クラッチ２２がオフすると、減速機２３との接続が断たれるので、減速比が高い減速機であっても、アーム１０を軽く動かすことができるようになる。なお、他の軸にクラッチが存在する場合には、そのクラッチも当然にオフされる（Ｓ６１）。
【００６７】
作業者は、アームの先端を持って位置決めポイントに移動する。具体的には、ハンド１５を位置決めすることである。そのポイントを教示する場合には、操作パネル１９のスタート釦５１を押す。このスタート釦５１が押されると、その時の各軸のエンコーダ（たとえばエンコーダ６４）の値がカウンタボード（たとえばカウンタボード６５）を介して教示プログラム入力／編集部５６に入力される。つまり、各軸の位置は、軸に直接取り付けられているエンコーダの値によって把握され、プレイバック時には、このエンコーダの値はモータに取り付けられているエンコーダの値に変換される（Ｓ６２，Ｓ６３）。
【００６８】
教示したい各ポイントについて同様な操作を行い、最終ポイントについては、スタートとストップの釦５１，５２を同時に押す。これによって教示作業が終了する（Ｓ６４）。
【００６９】
以上の説明により明らかなように、本発明の位置決め助力アームは、ある時は、単なる助力アームとして、また、ある時はロボットと同様に、またある時は、作業者の作業を補助するように働かせることができるので、人間が不得意な作業（たとえば重量物を狭い場所で運搬する作業）や、ロボットが不得意とする作業（たとえば柔軟物にワークを取り付ける作業）や、人間だけでは困難な作業（重量物を持ち上げながら取り付ける作業）等を、人間、ロボットがそれぞれ足りないところを補い合って、１つの作業をすることができるようになっている。
【００７０】
また、本発明の位置決め助力アームは、ロボットのように複雑な機構や制御系を必要としないので、非常に安価に制作をすることができ、生産現場に多数配置することによって、より効率的に作業をすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の位置決め助力アームの外観図である。
【図２】 図１に示した主軸１４の構成を示す図である。
【図３】 コントローラに設けられているコントロールパネルの各種釦の配置を示す図である。
【図４】 ハンドに取り付けられている操作パネルの各種釦の配置を示す図である。
【図５】 本発明にかかる位置決め助力アームの制御系の概略構成図である。
【図６】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図７】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図８】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図９】 本発明にかかる位置決め助力アームの動作フローチャートである。
【図１０】 従来の助力アームの動作説明に供する図である。
【符号の説明】
１０，１６…アーム、 １２…シリンダ、
１４…主軸、 １５…ハンド、
１３，１７，１８，２０…モータ、
１９…操作パネル、
２５…コントローラ。
Claims (5)
- ワークを所望の位置に搬送するアームと、
当該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機構と、
当該アームを駆動する駆動手段と、
当該駆動手段と前記アームとの接続を断続させるクラッチと、
予め教示した前記ワークの搬送軌跡を記憶する記憶手段と、
位置決めモードへの設定を指示するスイッチと、
当該スイッチがＯＮされると位置決めモードに設定し、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている搬送軌跡にしたがって前記ワークが搬送されるように前記駆動手段を動作させ、前記ワークが所望の位置に到達すると位置決めモードから助力モードに設定を変更して前記クラッチを断つ第１制御手段と、
前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている電流データにしたがって前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記クラッチを断つ第２制御手段とを有することを特徴とする位置決め助力アーム。 - ワークを所望の位置に搬送するアームと、
当該ワークの重量を重力とバランスさせる重力バランス機構と、
当該アームを駆動するサーボモータと、
前記アームを介して前記ワークを被組付部材に対して押し付ける押し付け力を発生させる補助動力手段と、
当該駆動手段と前記アームとの接続を断続させるクラッチと、
予め教示した前記ワークの搬送軌跡を記憶する記憶手段と、
位置決めモードへの設定を指示するスイッチと、
当該スイッチがＯＮされると位置決めモードに設定し、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている搬送軌跡にしたがって前記ワークが搬送されるように前記サーボモータを動作させ、前記ワークが所望の位置に到達すると位置決めモードから助力モードに設定を変更して前記クラッチを断ち同時にサーボモータのサーボ制御を解除する第１制御手段と、
前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記補助動力手段が作動し、前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記補助動力手段を停止させる第２制御手段とを有することを特徴とする位置決め助力アーム。 - 前記補助動力手段は、サーボモータまたはエアモータであることを特徴とする請求項２に記載の位置決め助力アーム。
- 前記第２制御手段は、前記ワークが所望の位置に到達した後に再度前記スイッチがＯＮされると、前記クラッチを接続するとともに前記記憶手段に記憶されている電流データにしたがって前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、同時に、前記補助動力手段が作動し、前記ワークを被組付部材に対して所望の力で押し付け、作業が完了すると、前記クラッチを断つとともに前記補助動力手段を停止させることを特徴とする請求項２に記載の位置決め助力アーム。
- 手動で操作された前記アームの軌跡を前記記憶手段にワークの搬送軌跡として記憶させる第３制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置決め助力アーム。
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| JP2012065704A (ja) * | 2010-09-21 | 2012-04-05 | Dainippon Printing Co Ltd | 歩行補助装置、歩行補助方法、及び歩行補助プログラム等 |
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|---|---|
| JPH1027022A (ja) | 1998-01-27 |
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