JP6629145B2 - Working device, working device system - Google Patents
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Description
本発明は、作業対象に対して各種作業をなす作業装置に関する。 The present invention relates to a work device that performs various works on a work target.
台盤に関節を介して枢着されるアームの先端にハンドを設け、組立、溶接等の各種作業を自動的になす装置が知られている。この一例として、特許文献1には、台盤を中心とした前後荷重モーメントを平衡させる自動バランス装置を具備する多関節ロボット装置が開示されている。
2. Description of the Related Art There is known a device in which a hand is provided at the tip of an arm pivotally connected to a base via a joint, and various operations such as assembly and welding are automatically performed. As an example of this,
このような装置については、生産性向上のため動作の高速化が求められている。発明者が検討したところによると、装置のアームの先端に設けられたハンドを高速で動作させると、その装置はハンドの動作の反力によって振動やアームの撓みを生じ、作業精度が低下するケースがあるとの知見を得た。すなわち発明者は、特許文献1の構造では、アーム自身の前後荷重モーメントを静的に平衡させ得るとしても、ハンドを高速で動作させた場合の作業精度の低下を抑制する観点からは改善の余地があることを認識した。
Such devices are required to operate at high speed in order to improve productivity. According to studies by the inventor, when a hand provided at the tip of an arm of a device is operated at high speed, the device causes vibration or bending of the arm due to a reaction force of the operation of the hand, resulting in a case where the working accuracy is reduced. There is a knowledge that there is. That is, the inventor of the present invention has a room for improvement from the viewpoint of suppressing a decrease in work accuracy when the hand is operated at high speed, even though the longitudinal load moment of the arm itself can be statically balanced in the structure of
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的は、高速化しても作業精度の低下を抑制しうる作業装置の技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a technique of a working device that can suppress a decrease in working accuracy even when the speed is increased.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の作業装置は、支持機構に支持される作業装置であって、作業対象に対して作業をなすための作業モジュールと、作業モジュールを第1方向に移動させる駆動機構と、作業モジュールの移動反力の少なくとも一部を打ち消すように錘体を移動させる錘体駆動部と、を備える。第1方向に延びる直線と直交する平面に投影したとき、作業モジュールの重心は錘体の錘重心の近傍に位置するように配置され、前記平面に投影したとき、前記重心は前記作業モジュールの外部に位置するように配置される。 In order to solve the above-mentioned problem, a working device according to an aspect of the present invention is a working device supported by a support mechanism, and includes a working module for performing work on a work target and a working module in a first direction. And a weight drive unit that moves the weight so as to cancel at least a part of the movement reaction force of the working module. When projected on a plane orthogonal to a straight line extending in the first direction, the center of gravity of the work module is arranged so as to be located near the center of gravity of the weight , and when projected on the plane, the center of gravity is outside the work module. Ru is arranged to be positioned.
この態様によると、作業モジュールの重心が錘体の重心の近傍に位置するように配置されるから、駆動時に発生するモーメントが小さくなり、作業モジュール装置を支持する支持機構への影響が抑制される。 According to this aspect, since the center of gravity of the work module is located near the center of gravity of the weight body, the moment generated at the time of driving is reduced, and the influence on the support mechanism that supports the work module device is suppressed. .
本発明の別の態様は、上記した作業装置と、この作業装置を支持する多関節型ロボットまたは直交座標型ロボットと、を備える。 Another embodiment of the present invention includes the working device described above, and an articulated robot or an orthogonal coordinate robot that supports the working device.
本発明によれば、高速化しても加工精度の低下を抑制しうる作業装置の技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique of the working device which can suppress the fall of processing accuracy even if it speeds up can be provided.
まず、本発明に至った経緯を説明する。図9は参考例に係る作業装置システム300を示す平面図である。図10は作業装置システム300を示す側面図である。作業装置システム300は、アーム機構102と、アーム機構102によって支持される作業装置310とを備える。アーム機構102は、作業装置310を支持する支持機構であって、いわゆる産業用の多関節型ロボットの可動アームである。アーム機構102は、関節102f、関節102c、関節102e、関節102g、関節102h、関節102j、アーム102d、アーム102kおよびアーム102aを含む。特に、関節102f、関節102gおよび関節102jは入力側に対して出力側を回転駆動する。関節102c、関節102eおよび関節102hは入力側に対して出力側を曲げ駆動する。アーム102dは関節102fおよび関節102cを介して基台102bに支持される。アーム102kは関節102eを介してアーム102dに支持される。アーム102aは関節102g、関節102hおよび関節102jを介してアーム102kに支持される。作業装置310はアーム102aの先端に固定される。作業装置310は、作業モジュール312と、作業モジュール312を矢印Pの方向に沿って任意の位置に移動させる駆動機構314とを含む。作業モジュール312は、作業対象であるワーク108に対して例えばレーザ加工や計測などの各種の作業をなすように構成される。作業装置システム300は、アーム機構102によって作業モジュール312を粗動させると共に、駆動機構314によって作業モジュール312を微動させることで、作業モジュール312をワーク108上の所望の軌跡に沿って移動しながら所定の作業(例えばレーザ加工)をすることができる。
First, the circumstances that led to the present invention will be described. FIG. 9 is a plan view showing a
発明者は、参考例の作業装置システム300について作業を高速化する検討を行い、以下のような知見を得た。駆動機構314によって作業モジュール312を移動させると、その移動反力が駆動機構314に入力される。その移動反力によって駆動機構314が振動することで作業モジュール312の軌跡が乱れ、作業精度が低下することがある。作業モジュール312の移動を高速化すると作業精度は一層低下する。作業精度を維持するために、作業モジュール312を移動させた後、振動が収まるまで待って作業を開始することも考えられるが、この場合にはトータルの作業時間が永くなり高速化に逆行する。つまり、発明者は高速化と作業精度の維持とは二律背反の関係にあることを認識した。
The inventor studied to speed up the operation of the
また、作業モジュール312の移動反力の影響はアーム機構102にも及び、関節やアームに撓みを生じさせ、作業精度を一層低下させることがある。アーム機構102の各部の撓みを抑制するため、アーム機構102の剛性を高くすることが考えられるが、このためにアーム機構102が大型化して重量も増加する。例えば、作業精度を維持しながら所望の高速化を実現するために、質量が20kgの作業装置310を可搬推力が150kgの大型のアーム機構102によって支持するべきとの知見を得ている。つまり発明者は、作業を高速化するとアーム機構102が大型化して空間効率が低下し投資負担が増大する可能性が高いことを認識した。
本発明はこのような知見に基づき移動反力の影響を緩和するためになされた。
Further, the effect of the movement reaction force of the
The present invention has been made to alleviate the influence of the moving reaction force based on such knowledge.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに各図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第1、第2などの用語は多様な構成要素を説明するために用いることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されるものではない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられる。
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components and members shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be omitted as appropriate. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. In each drawing, some members that are not important for describing the embodiments are omitted.
Also, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are only used to distinguish one element from another.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る作業装置10を含む作業装置システム100を示す平面図である。図2は、作業装置システム100を示す側面図である。以下、XYZ直交座標系をもとに説明する。X軸方向は水平な左右方向に対応し、Y軸方向は水平な前後方向に対応し、Z軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Y軸方向およびZ軸方向はそれぞれX軸方向に直交する。X軸方向は左方向、右方向あるいは横方向と、Y軸方向は前方向あるいは後方向と、Z軸方向は上方向、下方向あるいは縦方向と表記することがある。
図1において作業装置システム100を矢印Qの方向から視て向かって右側を右と、左側を左という。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a plan view showing a
In FIG. 1, the right side and the left side are referred to as right and left, respectively, when viewing the working
(作業装置システム)
図1および図2に示すように、作業装置システム100は、アーム機構102と、アーム機構102によって支持される作業装置10を備える。アーム機構102は、いわゆる産業用の多関節型ロボットの可動アームである。アーム機構102は、関節102f、関節102c、関節102e、関節102g、関節102hおよび関節102jの6個の関節によって、アーム102d、アーム102kおよびアーム102aを支持する。特に、関節102f、関節102gおよび関節102jは入力側に対して出力側を回転駆動する。関節102c、関節102eおよび関節102hは入力側に対して出力側を曲げ駆動する。アーム102dは関節102fおよび関節102cを介して基台102bに支持される。アーム102kは関節102eを介してアーム102dに支持される。アーム102aは関節102g、関節102hおよび関節102jを介してアーム102kに支持される。作業装置10はアーム102aの先端に固定される。
(Work equipment system)
As shown in FIGS. 1 and 2, the working
(作業装置)
次に、作業装置10について説明する。図3は第1の実施の形態に係る作業装置10を示す側面図である。図4は作業装置10を示す正面図である。作業装置10は、作業モジュール12と、駆動機構14と、錘体駆動機構16と、支持フレーム18とを主に含む。作業装置10は、駆動機構14によって作業モジュール12を駆動してワーク108上の所望の軌跡に沿って移動させながら予め定めた作業をなす。支持フレーム18は、作業モジュール12と、駆動機構14と、錘体駆動機構16とが搭載される台状のベース部材で、アーム102aの先端に固定される。
(Work equipment)
Next, the working
(作業モジュール)
作業モジュール12はワーク108に対して例えば加工や計測などの各種の作業をなす装置である。作業装置10では、作業モジュール12はレーザ光12rを出力可能に構成され、レーザ光12rによってワーク108に対して切断や溶接などの加工をなす。作業モジュール12は、モジュール本体12bと、延伸部12cと、ウエイト部材12eとを主に含む。モジュール本体12bは上下方向(Z軸方向)に延在する略円筒形状を有し、その下端からワーク108に向けてレーザ光12rを出力する。レーザ光12rは図示しない光ケーブルを用いて外部から導入されてもよい。延伸部12cはモジュール本体12bの側部または上部からY軸方向で後側である錘体駆動機構16側に張出す。特に、延伸部12cは錘重心15gおよび錘体駆動機構16を覆うように設けられる。延伸部12cは、例えば棒状に形成されてもよい。作業モジュール12はモジュール本体12bと延伸部12cを含むことでX軸方向に視て屈曲するくの字状を有する。ウエイト部材12eは、延伸部12cの端部12dに取付けられる例えば円筒状やリング状の部材である。ウエイト部材12eの質量や位置を変更することで、作業モジュール12の重心の位置を変更することができる。作業モジュール12がくの字状を有することで、モジュール本体12bのY軸方向で前側(負方向側)は開放されて遮る物がない。このため、例えばワーク108が立体的で上向きの突出部がある場合にも、この突出部の干渉を受けにくい。
(Work module)
The
(駆動機構)
駆動機構14は、作業モジュール12をその可動方向であるX軸方向の任意の位置に移動させる。駆動機構14は、駆動源であるモータ(不図示)と、モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構14bと、モータを駆動する駆動回路(不図示)と、作業モジュール12を支持するスライダ機構14cとを主に含む。モータと、ボールねじ機構14bと、スライダ機構14cとは支持フレーム18に支持される。ボールねじ機構14bは、回転軸の外周にらせん状のリード溝を有しX軸方向に延伸する回転軸(不図示)と、リード溝上においてボールを介して移動可能に設けられるナット(不図示)と、回転軸の両端を回転自在に支持する軸受(不図示)とを含む。回転軸の一端は軸受から突出しており、その突出部にモータの出力軸が結合される。例えば、モータを正方向に回転させることで、ナットがリード溝の回転に沿ってX軸で正方向に移動し、モータを逆方向に回転させることで、ボールがX軸で負方向に移動する。作業モジュール12はナットの移動に同期してX軸で正方向および負方向に移動する。
(Drive mechanism)
The
(錘体駆動部)
錘体駆動機構16は、駆動源であるモータ(不図示)と、モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構であるボールねじ機構16bと、モータを駆動する駆動回路(不図示)と、錘体15と、スライダ機構16cとを主に含む。モータと、ボールねじ機構16bと、錘体15とは支持フレーム18に支持される。ボールねじ機構16bはボールねじ機構14bと同様に構成されており、重複する説明は省く。錘体15はボールねじ機構16bのスライダ機構16c上に配設されており、モータを正方向に回転させることでX軸で正方向に移動し、モータを逆方向に回転させることで、X軸で負方向に移動する。錘体15の移動軌跡は作業モジュール12の移動軌跡と平行に設けられる。
(Plummet driver)
The
錘体駆動機構16は、作業モジュール12の移動反力の少なくとも一部を打ち消すように錘体15を移動させる。例えば、錘体15を作業モジュール12の移動方向と反対の方向に作業モジュール12と同じ速度で移動させるようにしてもよい。この場合、錘体15が駆動機構14に与える移動反力は作業モジュール12が駆動機構14に与える移動反力と逆方向になるから、これらの反力は少なくとも一部で打ち消し合う。また、錘体15の質量を作業モジュール12の質量と実質的に一致させるようにしてもよい。この場合、これらの反力は打ち消し合う。
The
駆動機構14および錘体駆動機構16のモータとしては、ステッピングモータやDCモータなど各種原理に基づくモータを使用してもよい。本実施の形態における作業装置10ではACサーボモータを使用している。
As the motors of the
次に、作業モジュール12の重心12gと錘体15の錘重心15gについて説明する。作業モジュール12の重心12gが錘体15の錘重心15gから離れている場合、作業モジュール12の反力と錘体15の反力とで駆動機構14に回転モーメントを入力し、作業装置10や作業装置システム100に振動を与えるおそれがある。そこで、本実施の形態では、作業装置10を可動方向であるX軸方向に垂直な平面(YZ平面という)に投影したとき、作業モジュール12の重心12gは錘体15の錘重心15gの近傍に位置するように配置される。回転モーメントを低減する観点から、YZ平面に投影したとき、重心12gは、錘体15の内部に位置するように配置されてもよく、錘体駆動機構16の内部に位置するように配置されてもよく、錘重心15gと重なるように配置されてもよい。
Next, the center of
図5は作業装置10の重心の運動を説明する説明図である。図5を参照して重心12gと錘重心15gの運動を説明する。図5において線Xは重心12gを通りX軸に平行な直線である。重心12gと錘重心15gがX軸方向に視て重なる位置にある場合、これらの重心は線Xに沿って運動する。この場合に、重心12gが矢印12pの方向に運動し、錘重心15gが矢印12pと逆の矢印15pの方向に運動するように制御することで、これらの移動反力は打ち消しあって小さくなる。また、これらの重心のX軸方向に視たずれが小さい場合は、これらの移動反力による回転モーメントも小さくなり、これらの重心が重なる場合に回転モーメントも最小となる。作業装置10は、この動作原理に基づき、移動反力と回転モーメントを小さくするように、これらの重心の質量、位置、移動速度、移動方向などが設定される。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the movement of the center of gravity of the working
駆動源や運動変換機構が大きいとスペースが狭くなり重心12gと錘重心15gの配置の自由度が損なわれることがある。作業装置10では、ACサーボモータでボールねじ機構を駆動する構成を採用したことで、スペースが拡がり、重心12gと錘重心15gの配置の自由度を拡げることができる。
If the driving source or the motion conversion mechanism is large, the space becomes narrow, and the degree of freedom in the arrangement of the center of
作業モジュール12の重心12gが作業モジュール12の内部に位置する場合、重心12gを錘重心15gに接近させることが難しい。そこで、本実施の形態における作業モジュール12では、図3に示すように、YZ平面に投影したとき、重心12gは作業モジュール12の外部に位置するように配置される。つまり、作業モジュール12はモジュール本体12bと延伸部12cとにより屈曲形状を有することで、重心12gは作業モジュール12外の空間に形成される。
When the center of
作業モジュール12の重心12gは、モジュール本体12bと延伸部12cの中間に形成される。特に、重心12gは、YZ平面に投影したとき、延伸部12cの延伸端12hと、モジュール本体12bの作業対象であるワーク108側の端部12kとを結ぶ直線Lよりモジュール本体12b側に位置する場合が多い。このため、錘重心15gも直線Lよりモジュール本体12b側に位置するように配置される。重心12gを錘重心15gに寄せ易くする観点で有利になる。
The center of
作業モジュール12は、目的の作業に応じてモジュール本体12bを異なるアタッチメントに交換することがある。形状や質量が異なるアタッチメントに交換すると、作業モジュール12の重心12gの位置が変化することが考えられる。そこで、本実施の形態における作業モジュール12は、図3に示すように、着脱可能に装着されるウエイト部材12eを含む。一例として、モジュール本体12bの延伸部12cの先端に設けた雄ねじ12mに、ウエイト部材12eに設けた雌ねじ12fをねじ込むように構成してもよい。ウエイト部材12eは雌ねじ12fを緩めることで取り外すことができ、雌ねじ12fをねじ込むことで装着できる。
The
作業モジュール12の重心12gの位置は容易に調整できることが望ましい。そこで、本実施の形態における作業モジュール12は、ウエイト部材12eを装着したままで、重心12gの位置を調整可能な調整機構12jを含む。一例として、雌ねじ12fの雄ねじ12mに対するねじ込み深さを変更可能に構成してもよい。雌ねじ12fのねじ込み深さを変更することで重心12gの位置を変更することができる。また別の一例として、延伸部12cのモジュール本体12bに対する角度θmを変更可能に構成してもよい。角度θmを変更することで重心12gの位置を変更することができる。例えば、延伸部12cとモジュール本体12bの接続部分に可撓性を有する可撓部12nを設けるようにしてもよい。
It is desirable that the position of the center of
錘重心15gは錘体駆動機構16のボールねじ機構16b上を移動する。このため、錘重心15gを重心12gに寄せやすくする観点から、YZ平面に投影したとき、錘体駆動機構16のボールねじ機構16bは重心12gの近傍に位置するように設けられる。特に、YZ平面に投影したとき、ボールねじ機構16bは重心12gを含むように設けられる。ボールねじ機構16bが重心12gから離れて配置される場合に比べて、錘重心15gを重心12gに接近させ易くなる。
The weight center of
次に、このように構成された作業装置10の利点、効果を説明する。
作業装置10では、作業モジュール12の移動反力の少なくとも一部を打ち消すように錘体15を移動させる錘体駆動機構16を備え、YZ平面に投影したとき、作業モジュール12の重心12gは錘体15の錘重心15gの近傍に位置するように配置される。この構成によれば、錘体駆動機構16を備えるから作業モジュール12の移動反力の影響が緩和される。また、重心12gが錘重心15gから離れている場合に比べて、これらの反力に起因する回転モーメントを小さくすることができる。この結果、作業装置10や作業装置システム100に与える振動を小さくして作業精度の低下を抑制することができる。
Next, advantages and effects of the working
The working
作業装置10では、YZ平面に投影したとき、重心12gは作業モジュール12の外部に位置するように配置される。この構成によれば、重心12gが作業モジュール12の内部に位置する場合と比べて、重心12gを錘重心15gに寄せて近づけることができる。
In the working
作業装置10では、作業モジュール12は、作業対象であるワーク108に作業をなすためのモジュール本体12bと、モジュール本体12bから錘体駆動機構16側に延伸する延伸部12cと、を有し、YZ平面に投影したとき、錘重心15gは、延伸部12cの延伸端12hとモジュール本体12bのワーク108側の端部kとを結ぶ直線Lよりモジュール本体12b側に位置するように配置される。この構成によれば、錘重心15gが直線Lの外側に配置される場合に比べて、重心12gを錘重心15gの近傍に寄せ易くなる。
In the working
作業装置10では、作業モジュール12は、着脱可能に装着されるウエイト部材12eを含む。この構成によれば、着脱可能なウエイト部材12eを含むから、作業モジュール12の形状や質量に対応してより適した質量のウエイト部材12eに取り換えることができる。
In the working
作業装置10では、作業モジュール12は、ウエイト部材12eを装着したままで、重心12gの位置を調整可能な調整機構12jを含む。この構成によれば、調整機構12jを含むから、ウエイト部材を脱着する場合に比べて、重心12gの位置を微調整することができる。
In the working
作業装置10では、錘体駆動機構16はボールねじ機構16bを含み、YZ平面に投影したとき、ボールねじ機構16bは重心12gの近傍に位置するように設けられる。この構成によれば、錘体15をボールねじ機構16bの直上に配置することが可能になり、錘体15がボールねじ機構16bから離れている場合に比べて、これらを結ぶ部材が小型化される。また、ボールねじ機構16bは比較的小型であるため、延伸部12cと支持フレーム18の間に容易に配置できる。
In the working
以上、本発明の第1の実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。 The above has been described based on the first embodiment of the present invention. These embodiments are exemplifications, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and changes are possible within the scope of the claims of the present invention, and such modifications and changes are also within the scope of the claims of the present invention. It is understood. Accordingly, the description and drawings in this specification should be treated as illustrative rather than limiting.
(第1変形例)
次に、変形例について説明する。第1の実施の形態の説明では、作業モジュール12が錘体15または錘体駆動機構16にオーバーハングする部分を有することで、重心12gを錘重心15gに近づける例について説明したがこれに限られない。錘体と錘体駆動機構の少なくとも一方に、作業モジュールにオーバーハングする部分を設けるようにしてもよい。
(First Modification)
Next, a modified example will be described. In the description of the first embodiment, an example has been described in which the working
(第2変形例)
第1の実施の形態の説明では、重心12gの位置を調整する例について説明したがこれに限られない。錘重心15gの位置を調整可能な機構を設け、錘重心15gの位置を調整することで錘重心15gを重心12gに近づけるように構成してもよい。
(Second Modification)
In the description of the first embodiment, an example in which the position of the center of
(第3変形例)
第1の実施の形態の説明では、作業装置10が、支持機構として多関節ロボットの可動アームであるアーム機構102に支持される例について説明したがこれに限られない。作業装置10を支持する支持機構としてはガントリー型機構やカンチレバー型機構などの直交座標型機構であってもよい。
(Third Modification)
In the description of the first embodiment, an example in which the working
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態に係る作業装置110について説明する。図6は、第2の実施の形態に係る作業装置110を示す側面図である。図7は作業装置110の重心の位置を示す正面図である。図8は作業装置110の重心の運動を説明する説明図である。図6から図8の説明では、第1の実施の形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。第1の実施の形態と重複する説明を適宜省略し、第1の実施の形態と相違する構成について重点的に説明する。
(Second embodiment)
Next, a working
作業装置110はアーム機構102に支持される。作業装置110は作業モジュール12をX軸方向に加えてY軸方向にも移動させる。このため、支持機構であるアーム機構102によって作業モジュール12をX軸、Y軸方向に粗動させると共に、駆動機構14と第2駆動機構114とによって作業モジュール12をX軸、Y軸方向に微動させることができる。
The working
作業装置110は作業装置10に対して、第2駆動機構114と、第2錘体駆動部116と、第2支持フレーム118と、をさらに備える点で相違し他の構成は同様である。第2駆動機構114は、駆動機構14と、錘体駆動機構16と、作業モジュール12とを搭載した状態の支持フレーム18(以下、第2方向移動体という。)を、X軸方向と垂直なY軸方向に移動させるように構成される。つまり、第2方向移動体に重心は第2駆動機構114によってY軸方向に移動させられる部分の重心である。第2錘体駆動部116は、第2駆動機構114の駆動による第2方向移動体の移動反力の少なくとも一部を打ち消すように第2錘体115を移動させるように構成される。作業装置110をY軸方向に視た重心の位置を図7に示す。図7に示すように、Y軸方向に垂直なXZ平面に投影したとき、第2駆動機構114によってY軸方向に移動させられる質量の重心10gは第2錘体115の錘重心115gの近傍に位置するように配置される。重心10gは、XZ平面に投影したとき、第2錘体115の内部に位置するように配置されてもよく、第2錘体駆動部116の内部に位置するように配置されてもよく、錘重心115gと重なるように配置されてもよい。
The working
図8を参照して重心10gと錘重心115gの運動を説明する。図8において線Yは重心10gを通りY軸に平行な直線である。重心10gと錘重心115gがY軸方向に視て重なる位置にある場合、これらの重心は線Yに沿って運動する。この場合に、重心10gが矢印10pの方向に運動し、錘重心115gが矢印10pと逆の矢印115pの方向に運動するように制御することで、これらの移動反力は打ち消しあって小さくなる。これらの重心のY軸方向に視たずれが小さい場合は、これらの移動反力による回転モーメントも小さくなり、これらの重心が重なる場合に回転モーメントも最小となる。作業装置110は、この動作原理に基づき、移動反力と回転モーメントを小さくするように、これらの重心の質量、位置、移動速度、移動方向などが設定される。
The movement of the center of
以上説明したように、作業装置110は、作業装置10のX軸方向の動作について前述した利点や効果を、Y軸方向の動作についても得ることができる。したがって、作業装置110はワーク108に対して作業モジュール12をX軸、Y軸方向に細かく移動させる作業において、移動反力や回転モーメントの影響を緩和して、高速で精度の高い作業を実現することができる。
As described above, the working
説明に使用した図面では、部材の関係を明瞭にするために一部の部材にハッチングを施しているが、当該ハッチングはこれらの部材の素材や材質を制限するものではない。 In the drawings used in the description, some members are hatched in order to clarify the relationship between the members, but the hatching does not limit the materials or materials of these members.
10・・作業装置、 10g・・重心、 12・・作業モジュール、 12b・・モジュール本体、 12c・・延伸部、 12d・・端部、 12e・・ウエイト部材、 12f・・雌ねじ、 12g・・重心、 12h・・延伸端、 12j・・調整機構、 12k・・端部、 12m・・雄ねじ、 12n・・可撓部、 12r・・レーザ光、 14・・駆動機構、 14b・・ボールねじ機構、 14c・・スライダ機構、 15・・錘体、 15g・・錘重心、 16・・錘体駆動機構、 18・・支持フレーム、 100・・作業装置システム、 102・・アーム機構、 108・・ワーク、 110・・作業装置、 114・・第2駆動機構、 115・・第2錘体、 115g・・錘重心、 116・・第2錘体駆動部、 118・・第2支持フレーム。
10 working device, 10g center of gravity, 12 working module, 12b module body, 12c extension part, 12d end part, 12e weight member, 12f female screw, 12g center of
Claims (8)
作業対象に対して作業をなすための作業モジュールと、
前記作業モジュールを第1方向に移動させる駆動機構と、
前記作業モジュールの移動反力の少なくとも一部を打ち消すように錘体を移動させる錘体駆動部と、
を備え、
前記第1方向に延びる直線と直交する平面に投影したとき、前記作業モジュールの重心は前記錘体の錘重心の近傍に位置するように配置され、
前記平面に投影したとき、前記重心は前記作業モジュールの外部に位置するように配置されることを特徴とする作業装置。 A working device supported by the support mechanism,
A work module for performing work on the work target;
A drive mechanism for moving the work module in a first direction;
A weight driving unit that moves the weight so as to cancel at least a part of the movement reaction force of the working module,
With
When projected on a plane orthogonal to a straight line extending in the first direction, the center of gravity of the work module is arranged to be located near the center of gravity of the weight body ,
When projected to the plane, the center of gravity is working device, characterized in Rukoto is arranged to be positioned outside of the work module.
作業対象に対して作業をなすための作業モジュールと、
前記作業モジュールを第1方向に移動させる駆動機構と、
前記作業モジュールの移動反力の少なくとも一部を打ち消すように錘体を移動させる錘体駆動部と、
を備え、
前記第1方向に延びる直線と直交する平面に投影したとき、前記作業モジュールの重心は前記錘体の錘重心の近傍に位置するように配置され、
前記作業モジュールは、前記作業対象に作業をなすためのモジュール本体と、前記モジュール本体から前記錘体駆動部側に延伸する延伸部と、を有し、
前記平面に投影したとき、前記錘重心は、前記延伸部の延伸端と前記モジュール本体の前記作業対象側の端部とを結ぶ直線より前記モジュール本体側に位置するように配置されることを特徴とする作業装置。 A working device supported by the support mechanism,
A work module for performing work on the work target;
A drive mechanism for moving the work module in a first direction;
A weight driving unit that moves the weight so as to cancel at least a part of the movement reaction force of the working module,
With
When projected on a plane orthogonal to a straight line extending in the first direction, the center of gravity of the work module is arranged to be located near the center of gravity of the weight body,
The work module has a module main body for performing work on the work target, and an extending portion extending from the module main body to the weight body driving unit side,
When projected on the plane, the center of gravity of the weight is disposed so as to be located on the module main body side with respect to a straight line connecting an extended end of the extended portion and an end of the module main body on the work target side. and to that work equipment.
前記平面に投影したとき、前記ボールねじ機構は前記重心の近傍に位置するように設けられることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の作業装置。 The weight driver includes a ball screw mechanism,
The working device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the ball screw mechanism is provided near the center of gravity when projected onto the plane.
前記駆動機構の移動反力の少なくとも一部を打ち消すように第2錘体を移動させる第2錘体駆動部と、
をさらに備え、
前記第2方向に延びる直線と直交する平面に投影したとき、前記第2駆動機構によって前記第2方向に移動させられる質量の重心は前記第2錘体の重心の近傍に位置するように配置されることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の作業装置。 A second drive mechanism for moving the drive mechanism in a second direction perpendicular to the first direction;
A second weight driving unit that moves the second weight so as to cancel at least a part of the movement reaction force of the driving mechanism;
Further comprising
When projected on a plane orthogonal to the straight line extending in the second direction, the center of gravity of the mass moved in the second direction by the second drive mechanism is arranged so as to be located near the center of gravity of the second weight body. working apparatus according to claim 1, characterized in Rukoto 6.
前記作業装置を支持する多関節型ロボットまたは直交座標型ロボットと、
を備えることを特徴とする作業装置システム。 A working device according to any one of claims 1 to 7 ,
An articulated robot or a rectangular coordinate robot supporting the working device,
A working device system comprising:
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JP2016122352A JP6629145B2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Working device, working device system |
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Family Applications (1)
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