JP7154748B2 - ROBOT SYSTEM, PRODUCT MANUFACTURING METHOD, CONTROL METHOD, CONTROL PROGRAM, AND RECORDING MEDIUM - Google Patents
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Description
本発明は、組み立てを行うロボットシステム、及びロボット装置を用いた物品の製造方法、制御方法、制御プログラム、及び記録媒体に関する。 The present invention relates to an assembly robot system , and an article manufacturing method, control method, control program, and recording medium using a robot device.
近年、ロボットにより組み立てを行う事例が増えている。組み立てを行うロボットにおいては、精密さと高速動作の両立が重要である。しかし、ロボットにおいては、負荷と動力源の間に減速機やボールねじ等の伝達機構を配置することが多く、伝達機構が精密な組み立ての妨げとなっていた。例えば、伝達機構には、ねじれや減速機の歯の噛み合いによる角度誤差、バックラッシ、摩擦、小部品の微小振動、ボールねじの変形による角度誤差、ネジ共振、ロストモーション等が生じる。動力源を動作させると、伝達機構を介して負荷に推力が伝わり、負荷を駆動することができる。しかし、伝達機構は、ロボットアームのリンクに代表される構造体と比較すると柔らかいため、ねじれが生じ、ばねのように振る舞う。このため、負荷は動力源に対して単振動することとなり、精密さが失われる。また、動力源に単振動の反力が作用すると動力源の位置がずれ、さらに精密さが失われることとなる。 In recent years, the number of cases where assembly is performed by robots is increasing. For assembly robots, it is important to achieve both precision and high-speed operation. However, in robots, a transmission mechanism such as a speed reducer or a ball screw is often arranged between a load and a power source, and the transmission mechanism hinders precise assembly. For example, the transmission mechanism is subject to angular errors due to torsion and meshing of reduction gear teeth, backlash, friction, minute vibrations of small parts, angular errors due to ball screw deformation, screw resonance, lost motion, and the like. When the power source is operated, thrust is transmitted to the load through the transmission mechanism, and the load can be driven. However, since the transmission mechanism is softer than the structure represented by the link of the robot arm, it twists and behaves like a spring. This causes the load to undergo simple harmonic motion with respect to the power source, resulting in a loss of precision. In addition, if a reaction force of simple harmonic motion acts on the power source, the position of the power source is displaced, further resulting in loss of precision.
そこで、特許文献1では、第1部品に第2部品を接触させたときに第2部品が第1部品から受ける力から、第2部品の移動方向と移動量を演算し、第2部品の位置合わせを行うことが提案されている。
Therefore, in
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、演算した移動量がロボットアームの動作分解能以下となる場合もあり、このような場合には、第1部品と第2部品とを高速かつ精密に嵌合するのが困難であった。即ち、演算した移動量の分だけ第2部品を移動させようとしても、ロボットアームの動作分解能により、第2部品が移動量よりも移動することがあった。したがって、複数回施行して偶然に嵌合されることを期待しなければならず、精密な嵌合ができない、又は嵌合が完了するのに時間を要していた。
However, in the method described in
そこで、本発明は、高速かつ精密に嵌合部材を軸部材に嵌合することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to fit a fitting member to a shaft member at high speed and with precision.
本発明の一態様によれば、ロボットシステムは、内周面を有する嵌合部材を、前記内周面と接触する側面を有する軸部材に接触させるロボット本体と、前記ロボット本体を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ロボット本体により、前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で接触させ、前記嵌合部材を前記軸部材に接触させた状態で、前記嵌合部材を、前記嵌合部材が前記軸部材に組み付けられる第1方向に移動させるように、かつ前記第1方向に直交する方向である第2方向に移動させるように制御することで、前記嵌合部材の姿勢が、前記嵌合部材と前記軸部材との互いの中心が一致するように、かつ前記内周面と前記側面とが倣うように変更されるモーメントを発生させ、前記内周面を前記側面に倣わせる、ことを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, a robot system includes a robot main body that brings a fitting member having an inner peripheral surface into contact with a shaft member that has a side surface that contacts the inner peripheral surface, and a control unit that controls the robot main body. and wherein the control unit causes the robot main body to bring the fitting member into contact with the shaft member in an inclined state, and with the fitting member in contact with the shaft member, the By controlling the fitting member to move in a first direction in which the fitting member is assembled to the shaft member and to move in a second direction perpendicular to the first direction, generating a moment that changes the posture of the fitting member such that the centers of the fitting member and the shaft member coincide and the inner peripheral surface and the side surface follow each other ; It is characterized in that the peripheral surface conforms to the side surface.
本発明によれば、高速かつ精密に嵌合部材を軸部材に嵌合することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a fitting member can be fitted to a shaft member at high speed and precisely.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係るロボット装置100の斜視図である。図1に示すように、ロボット装置100は、マニピュレータであるロボット200と、ロボット200の動作を制御する制御部の一例であるロボット制御装置300と、を備えている。また、ロボット装置100は、ロボット制御装置300に教示データを送信する教示装置としてのティーチングペンダント(TP)400を備えている。TP400は、操作者が操作するものであり、ロボット200やロボット制御装置300の動作を指定するのに用いる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of a
ロボット200は、垂直多関節のロボットアーム251と、ロボットアーム251の先端に取り付けられたエンドエフェクタの一例であるロボットハンド252と、を備えている。ロボットアーム251の基端は、台座150に固定されている。ロボットハンド252は、部品やツール等の物体(ワーク)を把持するものである。
The
ロボットアーム251は、複数の関節、例えば6つの関節J1~J6を有している。ロボットアーム251は、各関節J1~J6を各関節軸A1~A6まわりにそれぞれ回転駆動する複数、例えば6つのサーボモータ201~206を有している。ロボットアーム251は、複数のリンク2100~2106が各関節J1~J6で回転可能に連結されている。ここで、基端側から先端側に向かって、リンク2100~2106が順に直列に連結されている。ロボットアーム251は、可動範囲の中であれば、任意の3次元位置で任意の3方向の姿勢に、ロボット200の手先(ロボットアーム251の先端)を向けることができる。なお、ロボットアーム251の関節が回転関節である場合について説明するが、関節が直動関節であってもよい。「関節の位置」とは、関節が回転関節の場合は関節の回転位置(即ち角度)を示し、関節が直動関節の場合は関節の並進位置を示す。
The
ロボット200の手先の位置及び姿勢は、ロボットアーム251の基端、即ち台座150を基準とする座標系Toで表現される。ロボット200の手先には、座標系Teが設定されている。ここで、ロボット200の手先とは、ロボットハンド252が物体を把持していない場合には、ロボットハンド252のことである。ロボットハンド252が物体を把持している場合は、ロボットハンド252と把持している物体を含めてロボット200の手先という。つまり、ロボットハンド252が物体を把持している状態であるか物体を把持していない状態であるかにかかわらず、ロボットアーム251の先端から先を手先という。
The position and posture of the hand of the
各サーボモータ201~206は、各関節J1~J6をそれぞれ駆動する電動モータ211~216と、各電動モータ211~216にそれぞれ接続されたセンサ部221~226とを有している。各センサ部221~226は、各関節J1~J6の位置、即ち角度に応じた信号を発生する位置センサを有する。また、各センサ部221~226は、各関節J1~J6のトルクに応じた信号を発生するトルクセンサを有する。また、各サーボモータ201~206は、減速機やベルト、ベアリング等の不図示の伝達機構を介して各関節J1~J6で駆動されるリンクに接続されている。
The servomotors 201-206 have electric motors 211-216 that drive the joints J1 - J6 , respectively, and sensor units 221-226 that are connected to the electric motors 211-216, respectively. Each of the sensor units 221-226 has a position sensor that generates a signal corresponding to the position, ie angle, of each joint J1 - J6 . Further, each of the sensor units 221-226 has a torque sensor that generates a signal corresponding to the torque of each joint J1 - J6 . Each of the
ロボット制御装置300は、各サーボモータ201~206の電動モータ211~216の駆動を制御するサーボ制御部230を有する。サーボ制御部230は、各関節J1~J6に対応する各トルク指令値に基づき、各関節J1~J6のトルクがトルク指令値に追従するよう、各電動モータ211~216に電流を出力し、各電動モータ211~216の駆動を制御する。なお、第1実施形態では、サーボ制御部230は、ロボット制御装置300の筐体内部に配置されているが、これに限定するものではなく、ロボット制御装置300の筐体外部、例えばロボットアーム251の内部に配置されていてもよい。また、回転関節にはトルクが発生するが、直動関節には推力が発生する。回転関節のトルクと直動関節の推力を総称して「関節の推力」とする。
The
次に、ロボット制御装置300について説明する。図2は、第1実施形態に係るロボット制御装置300の構成を示すブロック図である。ロボット制御装置300は、コンピュータで構成されており、処理部としてのCPU(Central Processing Unit)301を備えている。また、ロボット制御装置300は、記憶部として、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)303、HDD(Hard Disk Drive)304を備えている。また、ロボット制御装置300は、記録ディスクドライブ305、各種のインタフェース306~309を備えている。
Next, the
CPU301、ROM302、RAM303、HDD304、記録ディスクドライブ305、及びインタフェース306~309は、互いに通信可能にバス310で接続されている。CPU301は、プログラム330に従って演算処理及び制御処理を行う。ROM302には、BIOS等の基本プログラムが格納されている。RAM303は、CPU301の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。HDD304は、CPU301の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置であると共に、CPU301に、演算処理や制御処理を実行させるためのプログラム330を記録するものである。記録ディスクドライブ305は、記録ディスク331に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
The
TP400はインタフェース306に接続されている。CPU301はインタフェース306及びバス310を介してTP400からの教示データの入力を受け、HDD304に格納する。サーボ制御部230は、インタフェース309に接続されている。CPU301は、サーボ制御部230を介して各サーボモータ201~206の各センサ部221~226(図1)から検知結果(信号)を取得する。なお、CPU301は、サーボ制御部230を介さずに直接、各センサ部221~226から検知結果を取得するように構成してもよい。インタフェース307には、モニタ321が接続されており、モニタ321には、CPU301の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース308は、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の記憶部である外部記憶装置322が接続可能に構成されている。
なお、第1実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がHDD304であり、HDD304にプログラム330が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム330は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム330を供給するための記録媒体としては、図2に示すROM302,記録ディスク331、外部記憶装置322等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、DVD-ROMやCD-ROM等の光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性メモリ等を用いることができる。
In the first embodiment, the
図3は、第1実施形態に係るロボット装置100の制御系を示す制御ブロック図である。各センサ部221~226は、各トルクセンサ541~546と、各位置センサ551~556とを有する。各位置センサ551~556は、各関節J1~J6の位置(角度)q1~q6をそれぞれ検知し、位置q1~q6を示す信号をロボット制御装置300に出力(フィードバック)するものであり、例えばロータリエンコーダで構成される。
FIG. 3 is a control block diagram showing the control system of the
各トルクセンサ541~546は、各関節J1~J6のトルク(推力)τ1~τ6をそれぞれ検知し、トルクτ1~τ6を示す信号をロボット制御装置300に出力(フィードバック)する。これら複数のトルクセンサ541~546及び複数の位置センサ551~556、即ち複数のセンサ部221~226でセンサ540が構成されている。
Each
ロボット制御装置300のCPU301は、プログラム330を実行することにより、力検出部504、力制御部505、位置指令生成部506、及び指令部1100として機能する。サーボ制御部230は、複数(6関節であるので6つ)の切替制御部511~516と、複数(6関節であるので6つ)の位置制御部521~526と、複数(6関節であるので6つ)のモータ制御部531~536とを有する。
The
HDD304には、TP400を用いて操作者により設定された、力教示データ501及び位置教示データ502が格納されている。また、HDD304には、ワークの型式に対応付けられたワークの形状データ1200と、ロボット200の形状データであるロボットモデル503とが格納されている。
The
力検出部504は、ロボットモデル503、トルクセンサ541~546により検知されたトルクτ1~τ6、及び位置センサ551~556により検知された位置q1~q6を用いて、ロボットアーム251の先端に作用する力Fを算出(検出)する。ここで、力Fには、3つの並進力と、3つの回転力(力のモーメント)との6つのパラメータが含まれている。
The
指令部1100は、HDD304に格納された力教示データ501、位置教示データ502、形状データ1200及びロボットモデル503を取得する。指令部1100は、力制御を行う力制御モードでは力指令値Fref及び位置指令値Prefを力制御部505に出力し、位置制御を行う位置制御モードでは位置指令値Prefを位置指令生成部506に出力する。力指令値Frefには、力Fと同様、3つの並進力と、3つの回転力(力のモーメント)との6つのパラメータが含まれている。位置指令値Prefには、ロボット200の手先、即ちロボットアーム251の先端の位置姿勢を示す6つのパラメータが含まれている。
力制御部505は、ロボットモデル503、力指令値Fref、及び力Fを用いて、各関節J1~J6に対するトルク指令値τMFref1~τMFref6を求める。このとき、ロボットアーム251の先端に作用する力Fと力指令値Frefとの力偏差が小さくなるようにトルク指令値τMFref1~τMFref6を求める。力制御部505は、求めた各トルク指令値τMFref1~τMFref6を各切替制御部511~516に出力する。
The
位置指令生成部506は、位置指令値Prefから逆運動学計算により各関節J1~J6の位置指令値(角度指令値)qref1~qref6を求め、各位置指令値qref1~qref6を各位置制御部521~526に出力する。各位置制御部521~526は、各関節J1~J6の位置q1~q6と各関節J1~J6の位置指令値qref1~qref6との偏差が小さくなるようトルク指令値τMPref1~τMPref6を求める。各位置制御部521~526は、各トルク指令値τMPref1~τMPref6を各切替制御部511~516に出力する。
The position
各切替制御部511~516は、力制御部505から各トルク指令値τMFref1~τMFref6を取得した場合には力制御モードに切り替え制御する。また、各切替制御部511~516は、各位置制御部521~526から各トルク指令値τMPref1~τMPref6を取得した場合には位置制御モードに切り替え制御する。即ち、各切替制御部511~516は、力制御モード時は、各トルク指令値τMFref1~τMFref6を各トルク指令値τMref1~τMref6として各モータ制御部531~536に出力する。また、各切替制御部511~516は、位置制御モード時は、各トルク指令値τMPref1~τMPref6を各トルク指令値τMref1~τMref6として各モータ制御部531~536に出力する。
Each of the switching
各モータ制御部531~536は、各電動モータ211~216の位置(角度)θ1~θ6に基づき、各トルク指令値τMref1~τMref6を実現するように各電流Cur1~Cur6を各電動モータ211~216に通電する。
Based on the positions (angles) θ 1 to θ 6 of the
次に、ロボット200の力制御について説明する。図4は、第1実施形態においてロボット200を力制御する際のフローチャートである。指令部1100は、力制御部505に力指令値Fref及び位置指令値Prefを指令(出力)する(S11)。力指令値Frefは、力教示データ501に格納され、位置指令値Prefは、位置教示データ502に格納されている。この位置指令値Prefは、力制御動作を開始する位置である。
Next, force control of the
力制御部505は、ロボットアーム251の先端にかかる力Fが力指令値Frefに倣うようロボットモデル503に基づいて各電動モータ211~216に対するトルク指令値(力)τMFref1~τMFref6を算出する(S12)。
The
各切替制御部511~516は、各モータ制御部531~536にトルク指令値(力)τMFref1~τMFref6をトルク指令値τMref1~τMref6として出力する(S13)。各モータ制御部531~536は、各電動モータ211~216の角度θ1~θ6に基づいて、各トルク指令値τMref1~τMref6を実現するよう通電制御する(S14)。各電動モータ211~216は、通電されることにより各関節J1~J6に関節トルクτ1~τ6を発生する(S15)。
The switching
各位置センサ551~556は、各関節J1~J6の位置q1~q6を検知する(S16)。各トルクセンサ541~546は、各関節J1~J6のトルクτ1~τ6を検知する(S17)。各関節J1~J6の位置q1~q6と各関節J1~J6のトルクτ1~τ6は、ロボット制御装置300の力検出部504にフィードバックされる。
力検出部504は、ロボットモデル503、及び各関節J1~J6の位置q1~q6に基づき、関節J1~J6のトルクτ1~τ6を、ロボット200の手先、即ちロボットアーム251の先端にかかる力Fに変換(演算)する(S18)。なお、関節J1~J6の位置q1~q6の代わりに電動モータ211~216の角度θ1~θ6を用いてもよい。
Based on the
CPU301は、駆動が終了したか否かを判定し(S19)、終了していない場合は(S19:No)、ステップS12~S18を繰り返す。上記フローに従って各電動モータ211~216を駆動することで、ロボットアーム251の先端にかかる力Fを力指令値Frefに制御することが可能である。なお、図4に示すフローチャートの順番に限定するものではなく、他の順番でも力制御は可能である。
The
次に、ロボット200の位置制御について説明する。図5は、第1実施形態においてロボット200を位置制御する際のフローチャートである。まず、指令部1100は、位置指令生成部506に位置指令値Prefを指令(出力)する(S21)。位置指令値Prefは、位置教示データ502に格納されている。
Next, position control of the
位置指令生成部506は、ロボットモデル503に基づき、位置指令値Prefから各関節J1~J6の位置指令値qref1~qref6を算出する(S22)。各位置制御部521~526は、各関節J1~J6の位置q1~q6が各関節J1~J6の位置指令値qref1~qref6に倣うよう各電動モータ211~216のトルク指令値(位置)τMPref1~τMPref6を算出する(S23)。各関節J1~J6の位置を示す信号としては、位置q1~q6の代わりに電動モータ211~216の角度θ1~θ6を用いてもよい。
The
各切替制御部511~516は、各モータ制御部531~536にトルク指令値(位置)τMPref1~τMPref6をトルク指令値τMref1~τMref6として出力する(S24)。各モータ制御部531~536は、各電動モータ211~216の角度θ1~θ6に基づいて、各トルク指令値τMref1~τMref6を実現するよう通電制御する(S25)。各電動モータ211~216は、通電されることにより各関節J1~J6に関節トルクτ1~τ6を発生する(S26)。
The switching
各位置センサ551~556は、各関節J1~J6の位置q1~q6を検知する(S27)。各関節J1~J6の位置q1~q6は、ロボット制御装置300の各位置制御部521~526にフィードバックされる。なお、関節J1~J6の位置q1~q6の代わりに電動モータ211~216の角度θ1~θ6を用いてもよい。
CPU301は、駆動が終了したか否かを判定し(S28)、終了していない場合は(S28:No)、ステップS23~S27を繰り返す。上記フローに従って各電動モータ211~216を駆動することで、ロボットアーム251の先端の位置Pを位置指令値Prefに倣うよう制御することが可能である。
The
ステップS11~S19の力制御とステップS21~S28の位置制御とは、指令部1100の指令に応じて切替制御部511~516にて切り替えられ、作業に応じていずれか一方の制御が選択される。
Force control in steps S11 to S19 and position control in steps S21 to S28 are switched by switching
図6は、ロボット200の模式図である。本実施形態では、ロボット200に、第1のワークである嵌合部材の一例としてのベアリングW1を、第2のワークである軸部材の一例としてのシャフトW2に嵌合する嵌合作業を行わせる。ベアリングW1は、リング状の部材である。本実施形態では、ベアリングW1は、保持治具401に高精度に位置決め保持され、シャフトW2は、保持治具402に高精度に位置決め保持されている。ベアリングW1をロボットハンド252で把持し、シャフトW2に嵌合することで、ベアリングW1及びシャフトW2を有する組立品を製造する。
FIG. 6 is a schematic diagram of the
シャフトW2は、円筒状の側面S2と、円形状の端面F2と、側面S2と端面F2との境界である縁E2と、を有する。ベアリングW1は、円筒状の内側面S1と、内側面S1の下端に形成された縁E1と、を有する。内側面S1及び縁E1で、ベアリングW1の内周C1が構成されている。ベアリングW1をシャフトW2に嵌合したとき、シャフトW2の側面S2とベアリングW1の内側面S1とが係合する。 The shaft W2 has a cylindrical side surface S2, a circular end surface F2, and an edge E2 that is a boundary between the side surface S2 and the end surface F2. The bearing W1 has a cylindrical inner surface S1 and an edge E1 formed at the lower end of the inner surface S1. The inner circumference C1 of the bearing W1 is composed of the inner surface S1 and the edge E1. When the bearing W1 is fitted on the shaft W2, the side surface S2 of the shaft W2 and the inner side surface S1 of the bearing W1 are engaged.
以下、組立品の製造方法について詳細に説明する。図7は、組立品を製造する製造方法の各ステップを示すフローチャートである。図8(a)~図8(c)及び図9(a)~図9(c)は、組立品を製造する製造方法の各ステップにおけるベアリングW1とシャフトW2との位置関係を示す説明図である。図8(a)及び図8(b)は、ベアリングW1及びシャフトW2の断面図、図8(c)は、ベアリングW1及びシャフトW2の上面図である。図9(a)~図9(c)は、ベアリングW1及びシャフトW2の断面図である。 The method of manufacturing the assembly will be described in detail below. FIG. 7 is a flow chart showing steps of a manufacturing method for manufacturing an assembly. 8(a) to 8(c) and 9(a) to 9(c) are explanatory diagrams showing the positional relationship between the bearing W1 and the shaft W2 in each step of the manufacturing method for manufacturing the assembly. be. 8(a) and 8(b) are sectional views of the bearing W1 and the shaft W2, and FIG. 8(c) is a top view of the bearing W1 and the shaft W2. 9(a) to 9(c) are sectional views of the bearing W1 and the shaft W2.
嵌合作業の制御は、図3に示すロボット制御装置300全体で行うものであるが、ロボット制御装置300の中、CPU301、より具体的には指令部1100が主体となって行う。即ち、指令部1100は、位置制御及び力制御を選択し、位置制御における位置指令値Pref、及び力制御における力指令値Frefを指令して、ロボット200の動作を制御する。
The control of the fitting operation is performed by the entire
指令部1100は、位置制御により、ロボットハンド252がベアリングW1を把持する位置に移動するよう、ロボットアーム251の姿勢を制御し、ロボットハンド252にベアリングW1を把持させる(S31:把持処理、第1の処理、第1のステップ)。
The
このとき、図8(a)に示すように、ベアリングW1は、保持治具401に高精度に位置決め保持されているため、ロボットハンド252に高精度に把持される。例えば、ロボットハンド252がベアリングW1を把持したとき、ロボットハンド252の中心軸線L0と、ベアリングW1の中心軸線L1とが高精度に一致する。
At this time, as shown in FIG. 8A, the bearing W1 is positioned and held by the holding
シャフトW2は、保持治具402に高精度に位置決め保持されている。即ち、シャフトW2は、保持治具402の中心軸線L2が延びる軸方向Zが鉛直方向と平行となるように、高精度に位置決め保持されている。このようにベアリングW1及びシャフトW2を高精度に位置決めしたとしても、ベアリングW1をシャフトW2に嵌合する嵌合作業を位置制御のみで行うのは困難である。即ち、ロボットアーム251に含まれる伝達機構などにより、ロボット200に支持されたベアリングW1がシャフトW2に対して僅かにずれる。そのため、本実施形態では、位置制御と力制御とを切り替えて嵌合作業を行う。
The shaft W2 is positioned and held by a holding
よって、まず、指令部1100は、位置制御により、ロボットハンド252がベアリングW1を把持した状態で、ベアリングW1がシャフトW2の中心軸線L2の延長線上、即ちシャフトW2の直上に移動するように、ロボットアーム251を制御する。
Therefore, first, the
このとき、指令部1100は、ベアリングW1をシャフトW2の中心軸線L2の延びる軸方向Zに対して傾くよう、ロボットアーム251を制御する。即ち、指令部1100は、ベアリングW1の中心軸線L1がシャフトW2の中心軸線L2に対して傾くよう、ロボットアーム251を制御する。そして、指令部1100は、ベアリングW1を傾けた状態で、位置制御により、ベアリングW1がシャフトW2に近づくように軸方向Zに移動するよう、ロボットアーム251を制御する。
At this time, the
中心軸線L2に対する中心軸線L1の傾斜角度θは、1度~5度程度である。そして、指令部1100は、ベアリングW1がシャフトW2に接触した後、力制御に切り替えて、ベアリングW1をシャフトW2に軸方向Zに押し付けるよう、ロボットアーム251を制御する(S32:押付処理、第2の処理、第2のステップ)。これにより、図8(b)に示すように、ベアリングW1がシャフトW2に力(押付力)Fzで軸方向Zに押し付けられる。
The inclination angle θ of the center axis L1 with respect to the center axis L2 is about 1 degree to 5 degrees. Then, after the bearing W1 contacts the shaft W2, the
図10は、第1実施形態のステップS32~S35において検出される力のプロファイルである。ベアリングW1がシャフトW2に接触すると、力検出部504により求められた力Fのうち、軸方向Zの押付力Fzが閾値Fzthを上回る。指令部1100は、押付力Fzが閾値Fzthを上回ったとき、位置制御から力制御に切り替え、押付力Fzが閾値Fzthに近づくように、ロボットアーム251を制御する。これにより、ベアリングW1は軸方向ZにシャフトW2に閾値Fzthとなる所定の力で押し付けられる。
FIG. 10 is a force profile detected in steps S32 to S35 of the first embodiment. When the bearing W1 contacts the shaft W2, the pressing force Fz in the axial direction Z among the forces F obtained by the
なお、指令部1100は、位置制御により、ベアリングW1がシャフトW2に押し付けられる位置の直前の位置まで移動するよう、ロボットアーム251を制御してもよい。そして、指令部1100は、力制御に切り替えて、力制御を行いながら、ベアリングW1を軸方向ZにシャフトW2に接触させて、閾値Fzthとなる所定の力で押し付けるようにしてもよい。
Note that the
次に、指令部1100は、力制御により、図8(c)及び図9(a)に示すように、ベアリングW1に力Fx,Fzが作用するようロボットアーム251を制御する。即ち、指令部1100は、軸方向Zに押付力Fzを付与した状態で、ベアリングW1の内周C1のうち縁E1をシャフトW2の側面S2に押し付ける径方向Rxに、ベアリングW1をシャフトW2に押し付けるよう、ロボットアーム251を制御する。径方向Rxは、軸方向Zに対して直交する方向であって、縁E1が側面S2に接触する部分から、軸方向Zに延びる中心軸線L2に向かう方向である。この径方向Rxに付与する力を探り力Fxとする。
Next, the
ベアリングW1をシャフトW2に対して傾けているため、図8(c)に示すようにベアリングW1を上から見ると、ベアリングW1の縁E1が楕円形状となり、ベアリングW1の内形よりもシャフトW2の外形のほうが大きくなる。したがって、ベアリングW1は、シャフトW2に3つの接触位置P1,P2,P3で接触することとなる。具体的に説明すると、ベアリングW1の縁E1において、シャフトW2の側面S2と接触部分が接触位置P1である。また、ベアリングW1の縁E1において、シャフトW2の縁E2と接触部分が接触位置P2,P3である。 Since the bearing W1 is inclined with respect to the shaft W2, when the bearing W1 is viewed from above as shown in FIG. The shape becomes larger. Therefore, the bearing W1 comes into contact with the shaft W2 at three contact positions P1, P2 and P3. Specifically, the contact position P1 is the contact portion of the edge E1 of the bearing W1 with the side surface S2 of the shaft W2. In addition, on the edge E1 of the bearing W1, the contact positions P2 and P3 are the contact portions with the edge E2 of the shaft W2.
軸方向Zに押付力Fzを付与した状態で径方向Rxに探り力Fxを付与することにより、ベアリングW1にはシャフトW2から反力を受ける。指令部1100は、シャフトW2から受ける反力のうち、軸方向Zに直交する方向に延びる回転軸線L3まわりの回転力Mに倣ってベアリングW1の姿勢を変更するよう、ロボットアーム251を制御する(S33:探り処理、第3の処理、第3のステップ)。回転軸線L3は、接触位置P2と接触位置P3とを通過する仮想線であり、接触位置P2,P3に応じて位置が変化する。また、回転力Mは、力のモーメントである。指令部1100は、シャフトW2から受ける反力として、力検出部504から力Fの値を取得する。即ち、力検出部504から取得する力Fの情報(値)には、シャフトW2から受ける反力の情報(値)が含まれている。指令部1100は、力Fの値から回転力Mの値を求める。
By applying the probing force Fx in the radial direction Rx while applying the pressing force Fz in the axial direction Z, the bearing W1 receives a reaction force from the shaft W2. The
指令部1100は、回転力Mが作用する方向にベアリングW1が移動するようロボットアーム251を動作させる。これにより、回転軸線L3まわりの回転力Mに倣って接触位置P1が側面S2に沿ってせり上がりながら、接触位置P2,P3及び回転軸線L3が径方向Rxと平行な方向に移動する。これにより、図8(c)に示すベアリングW1の縁E1が楕円形状から円形状に徐々に近づいていく。
The
即ち、図10に示すように、ステップS33において、探り力Fxを付与することで、接触位置P1がせり上がる回転力Mが発生する。そして、回転力Mに倣ってベアリングW1の姿勢を変更して中心軸線L1と中心軸線L2とが一致すると、接触位置P1,P2,P3がなくなり、回転力Mもなくなる。このとき、図9(b)に示すように、ベアリングW1の縁E1とシャフトW2の縁E2とが全体的に接触する。 That is, as shown in FIG. 10, by applying the probing force Fx in step S33, a rotational force M is generated that causes the contact position P1 to rise. Then, when the attitude of the bearing W1 is changed according to the rotational force M and the central axis L1 and the central axis L2 coincide with each other, the contact positions P1, P2, and P3 disappear, and the rotational force M also disappears. At this time, as shown in FIG. 9B, the edge E1 of the bearing W1 and the edge E2 of the shaft W2 are brought into contact with each other.
指令部1100は、回転力Mの値に基づき、シャフトW2に対してベアリングW1の位置決めが完了したか否かを判断し(S34)、位置決めが完了していなければ(S34:No)ステップS33の処理を継続する。具体的に説明すると、指令部1100は、力制御によりロボットアーム251を動作させて、センサ540からの信号により得られる回転力Mの値が閾値Mthを下回るまで、ベアリングW1の姿勢を変更する。そして、指令部1100は、回転力Mの値が閾値Mthを下回ったとき、位置決めが完了したので、次のステップS35に移行する。なお、位置決めが完了したか否かの判断は、回転力Mのほか、例えばベアリングW1の沈み量やロボットアーム251の姿勢情報に基づいて行ってもよい。
Based on the value of the rotational force M, the
指令部1100は、位置決めが完了したら(S34:Yes)、ベアリングW1の中心軸線L1とシャフトW2の中心軸線L2とが一致しているので、力制御により、図9(c)に示すように、ベアリングW1をシャフトW2に嵌合する(S35)。これにより、ベアリングW1とシャフトW2とを有する組立品W0が製造される。なお、この嵌合動作において、ベアリングW1が下降しているタイミングでは、ベアリングW1に働く押付力Fzが減少することもある。
When the positioning is completed (S34: Yes), the
以上のようにロボット200を動作させることで、ベアリングW1がシャフトW2に接触する接触位置P1において、ベアリングW1がせり上がる回転力Mが発生するが、回転力Mを逃がすようベアリングW1の姿勢を変更することで、回転力Mが緩和する。これにより、いわゆる「噛む」現象を回避することができ、高精度かつ高速にベアリングW1をシャフトW2に嵌合することが可能である。また、ベアリングW1の回転力Mに倣いつつ嵌合作業を行うことで、ロボットアーム251の移動分解能にかかわらず、高速で精密な嵌合作業が実行可能である。
By operating the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態に係るロボット装置による組立品の製造方法について説明する。図11(a)~図11(c)は、第2実施形態に係る探り処理におけるベアリングW1とシャフトW2との位置関係を示す説明図である。ロボット装置の概略構成は、第1実施形態と同様である。ロボット制御装置300、即ち指令部1100の制御動作が第1実施形態と異なる。具体的に説明すると、図7のステップS31~S35のうち、ステップS33の探り処理が第1実施形態と異なる。以下、第2実施形態におけるステップS33の動作について詳細に説明する。
[Second embodiment]
Next, a method for manufacturing an assembly by the robot device according to the second embodiment will be described. 11(a) to 11(c) are explanatory diagrams showing the positional relationship between the bearing W1 and the shaft W2 in the searching process according to the second embodiment. A schematic configuration of the robot apparatus is the same as that of the first embodiment. The control operation of the
指令部1100は、ステップS33において、ベアリングW1の縁E1をシャフトW2の側面S2に押し付ける径方向Rxに探り力Fxを付与して、ベアリングW1をシャフトW2に押し付ける。同時に、指令部1100は、ステップS33において、ベアリングW1の縁E1がシャフトW2の側面S2に接触する接触位置P1を、シャフトW2の周方向R2に移動させながら、ベアリングW1を径方向RxにシャフトW2に押し付ける。つまり、図11(a)~図11(c)に示すように、接触位置P1を、中心軸線L2を中心とする周方向R2に回転(公転)移動させる。接触位置P1から中心軸線L2に向かう探り力Fxの方向も回転する。
In step S33, the
図12は、第2実施形態のステップS32~S35において検出される力のプロファイルである。なお、図12において、第1実施形態において発生する回転力Mを破線で示し、第2実施形態において発生する回転力Mを実線で示す。ベアリングW1に首振り回転動作を付加することで、図12に示すように、反力として発生する回転力Mが小さくなり、第1実施形態よりもベアリングW1をシャフトW2にスムーズに嵌合することが可能である。 FIG. 12 is a force profile detected in steps S32 to S35 of the second embodiment. In FIG. 12, the broken line indicates the rotational force M generated in the first embodiment, and the solid line indicates the rotational force M generated in the second embodiment. By adding the oscillating rotational motion to the bearing W1, as shown in FIG. 12, the rotational force M generated as a reaction force is reduced, and the bearing W1 can be fitted to the shaft W2 more smoothly than in the first embodiment. is possible.
[第3実施形態]
次に、第3実施形態に係るロボット装置による組立品の製造方法について説明する。図13(a)は、第3実施形態に係る組立対象のベアリングW1とシャフトW2との位置関係を示す断面図である。なお、図13(b)は、参考例のベアリングW1とシャフトW2との位置関係を示す断面図であり、図13(c)は、参考例のベアリングW1及びシャフトW2の上面図である。
[Third embodiment]
Next, a method for manufacturing an assembly by the robot device according to the third embodiment will be described. FIG. 13(a) is a sectional view showing the positional relationship between the bearing W1 to be assembled and the shaft W2 according to the third embodiment. 13(b) is a sectional view showing the positional relationship between the bearing W1 and the shaft W2 of the reference example, and FIG. 13(c) is a top view of the bearing W1 and the shaft W2 of the reference example.
図13(a)に示すように、シャフトW2の側面S2は、円筒面C2と、円筒面C2に対して凹む凹面D2と、を有している。この凹面D2は、Dカット面である。 As shown in FIG. 13(a), the side surface S2 of the shaft W2 has a cylindrical surface C2 and a concave surface D2 recessed from the cylindrical surface C2. This concave surface D2 is a D-cut surface.
シャフトW2の側面S2に凹面D2が施されている場合、ベアリングW1が図13(b)に示す参考例の姿勢では、嵌合が失敗する場合がある。即ち、凹面D2がDカット面の場合、Dカット面に接触位置P1があると、図13(c)に示すように、Dカット面の加工端の2点でベアリングW1が接触することとなる。加工端が鋭利であることから、せり上がる回転力が発生しないことがある。 When the side surface S2 of the shaft W2 is provided with the concave surface D2, the fitting may fail in the posture of the reference example shown in FIG. 13B. That is, when the concave surface D2 is a D-cut surface, if there is a contact position P1 on the D-cut surface, as shown in FIG. . Since the processed edge is sharp, there are times when the rising rotational force is not generated.
第3実施形態では、図3に示すように、予めHDD304に、型式に対応するベアリングW1及びシャフトW2の形状データ1200が格納されている。指令部1100は、ユーザがTP400を操作して型式を入力することにより、型式に対応するベアリングW1及びシャフトW2の形状データを読み出す。そして、指令部1100は、ベアリングW1及びシャフトW2の形状データに基づき、ベアリングW1の姿勢を求め、ステップS32において、ベアリングW1の姿勢を設定する。即ち、指令部1100は、ステップS32において、ベアリングW1及びシャフトW2の形状に応じて、軸方向Zに対して傾斜するベアリングW1の姿勢を設定する。そして、指令部1100は、ステップS33において、ベアリングW1の縁E1を円筒面C2に押し付ける。
In the third embodiment, as shown in FIG. 3,
このように、第3実施形態では、凹面D2がDカット面であるので、図13(a)に示すように、接触位置P1がDカット面に接触しない向きにベアリングW1を傾ける。これにより、確実にベアリングW1にせり上がり力を発生させることができ、ベアリングW1をシャフトW2に高速かつ高精度に嵌合することができる。 Thus, in the third embodiment, since the concave surface D2 is a D-cut surface, the bearing W1 is tilted so that the contact position P1 does not come into contact with the D-cut surface as shown in FIG. 13(a). As a result, it is possible to reliably generate a rising force in the bearing W1, and it is possible to fit the bearing W1 to the shaft W2 at high speed and with high accuracy.
また、TP400にベアリングW1及びシャフトW2の型式を選択するインタフェースを設けることで、ベアリングW1の嵌合動作の教示を素早くできるようになり、複数種類のベアリングW1の嵌合が実現できる。組立対象に対して複数種類のベアリングW1を取り扱えるようになることで、多くの工程が実現できるようになる。例えば一つの複写機の組立をロボット装置一つで実現できるようになり、組み立てシステムを大幅に小型化できる。 In addition, by providing the TP400 with an interface for selecting the type of the bearing W1 and the shaft W2, it becomes possible to quickly teach the fitting operation of the bearing W1, and fitting of a plurality of types of bearings W1 can be realized. Many processes can be realized by being able to handle a plurality of types of bearings W1 for assembly objects. For example, one copying machine can be assembled by one robot device, and the assembly system can be greatly miniaturized.
なお、型式に対応するベアリングW1及びシャフトW2の形状データから、ベアリングW1の姿勢を求める場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば予めHDD304に、型式に対応するベアリングW1の姿勢データ又はロボットアーム251の姿勢データが格納されており、TP400による入力操作により指令部1100が姿勢データを読み出して設定するようにしてもよい。これにより、CPU301における演算負荷が低減される。
Although the case where the posture of the bearing W1 is obtained from the shape data of the bearing W1 and the shaft W2 corresponding to the model has been described, the present invention is not limited to this. For example, the posture data of the bearing W1 or the posture data of the
また、ユーザがTP400を操作してベアリングW1及びシャフトW2の型式を入力する場合について説明したが、直接、ベアリングW1の姿勢、即ちロボットアーム251の姿勢を設定(教示)するようにしてもよい。
Also, the case where the user operates the
また、凹面D2がDカット面である場合について説明したが、これに限定するものではない。図14(a)は、第3実施形態の変形例に係る組立対象のベアリングW1とシャフトW2との位置関係を示す断面図である。なお、図14(b)は、参考例のベアリングW1とシャフトW2との位置関係を示す断面図である。 Moreover, although the case where the concave surface D2 is a D-cut surface has been described, the present invention is not limited to this. FIG. 14(a) is a sectional view showing the positional relationship between a bearing W1 to be assembled and a shaft W2 according to a modification of the third embodiment. FIG. 14(b) is a sectional view showing the positional relationship between the bearing W1 and the shaft W2 of the reference example.
図14(a)に示すように、凹面D2が周方向R2に延びる溝面である。凹面D2が溝面の場合、ベアリングW1の傾斜角度θが大きすぎると、図14(b)に示すように、接触位置P1が溝面に引っかかり、探り処理時のせり上がり力を逃がすことができなくなる。したがって、指令部1100は、ステップS32において、ベアリングW1の傾斜角度θを少量とするよう設定することで、図14(a)に示すように、ベアリングW1の縁E1が凹面D2に引っ掛かるのを回避することができる。
As shown in FIG. 14(a), the concave surface D2 is a groove surface extending in the circumferential direction R2. When the concave surface D2 is a groove surface, if the inclination angle θ of the bearing W1 is too large, the contact position P1 is caught in the groove surface as shown in FIG. Gone. Therefore, in step S32, the
[第4実施形態]
次に、第4実施形態に係るロボット装置による組立品の製造方法について説明する。図15は、第4実施形態における押付処理を示すフローチャートである。ロボット装置の概略構成は、第1~第3実施形態と同様である。ロボット制御装置300、即ち指令部1100の制御動作が第1~第3実施形態と異なる。
[Fourth embodiment]
Next, a method for manufacturing an assembly by a robot device according to the fourth embodiment will be described. FIG. 15 is a flow chart showing pressing processing in the fourth embodiment. The schematic configuration of the robot apparatus is the same as in the first to third embodiments. The control operation of the
第3実施形態では、ユーザがTP400を操作して型式を入力することで、ステップS32におけるベアリングW1の姿勢を設定する場合、又はユーザがTP400を操作してベアリングW1の姿勢を直接設定する場合について説明した。第4実施形態では、ユーザがTP400を操作してベアリングW1の姿勢を設定するものではなく、指令部1100がロボット200を動作させて、検出された力Fのプロファイルに基づき、ベアリングW1の姿勢を設定する。以下、第4実施形態における押付処理、即ち図7のステップS32の処理について具体的に説明する。
In the third embodiment, the user operates the TP400 to input the model number to set the attitude of the bearing W1 in step S32, or the user directly sets the attitude of the bearing W1 by operating the TP400. explained. In the fourth embodiment, the user does not operate the
まず、指令部1100は、ロボットアーム251を制御して、シャフトW2に対して傾斜させたベアリングW1をシャフトW2に押し付ける(S41)。
First, the
次に、指令部1100は、ベアリングW1をシャフトW2に押し付けたときに生じるロボットアーム251の先端に作用する力Fのプロファイルを計測し、接触状態を解析する(S42)。具体的には、指令部1100は、力Fのうち、押付力Fzのプロファイルを計測する。
Next, the
図16(a)及び図16(b)は、計測された押付力Fzのプロファイルである。図16(a)は、ベアリングW1の縁E1がシャフトW2の円筒面C2に接触したときの押付力Fzのプロファイルである。図16(b)は、ベアリングW1の縁E1がシャフトW2の凹面D2に接触したときの押付力Fzのプロファイルである。 16(a) and 16(b) are profiles of the measured pressing force Fz. FIG. 16(a) is a profile of the pressing force Fz when the edge E1 of the bearing W1 contacts the cylindrical surface C2 of the shaft W2. FIG. 16(b) is a profile of the pressing force Fz when the edge E1 of the bearing W1 contacts the concave surface D2 of the shaft W2.
図16(b)に示すように、ベアリングW1の縁E1がシャフトW2の凹面D2に接触したとき、即ち接触位置P1が凹面D2にある場合、押付力Fzの振幅が所定範囲Hを超えて振動的になる。よって、指令部1100は、ステップS43において、接触位置P1が凹面D2にあるかどうか、即ち押付力Fzの振幅が所定範囲内であるかどうかを判断する。
As shown in FIG. 16(b), when the edge E1 of the bearing W1 contacts the concave surface D2 of the shaft W2, that is, when the contact position P1 is on the concave surface D2, the amplitude of the pressing force Fz exceeds the predetermined range H and vibrates. target. Therefore, in step S43,
押付力Fzの振幅が、図16(b)に示すように所定範囲Hを超える場合、接触位置P1が凹面D2にある(S43:Yes)。指令部1100は、振幅が所定範囲Hを超える場合、軸方向Zに対して傾斜するベアリングW1の姿勢を調整し(S44)、再度、ベアリングW1をシャフトW2に押し付ける(S41)。
When the amplitude of the pressing force Fz exceeds the predetermined range H as shown in FIG. 16(b), the contact position P1 is on the concave surface D2 (S43: Yes). When the amplitude exceeds the predetermined range H, the
このように、指令部1100は、押付力Fzの振幅が、図16(a)に示すように所定範囲H内となるまで、即ち接触位置P1が凹面D2ではなく、円筒面C2に位置するまで(S43:No)、押し付け動作を繰り返し行う。以上の繰り返し動作で、ベアリングW1の縁E1がシャフトW2の円筒面C2に接触する。そして、指令部1100は、図7のステップS33を行う。
In this manner, the
以上、第4実施形態では、指令部1100が、図7に示すステップS32の押付処理として、図15に示すステップS41~S44を実行することにより、接触位置P1が凹面D2に触れない姿勢にベアリングW1を傾けることができる。よって、確実にベアリングW1をシャフトW2に嵌合することができる。
As described above, in the fourth embodiment, the
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications are possible within the technical concept of the present invention. Moreover, the effects described in the embodiments are merely enumerations of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments.
上述の実施形態では、ロボットアーム251が6つの関節を有する場合について説明したが、関節の数はこれに限定するものではない。例えば、単軸のロボットアームであってもよい。
In the above embodiment, the
また、上述の実施形態では、ロボットアームが垂直多関節のロボットアームである場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボット等、種々のロボットアームであってもよい。 Also, in the above-described embodiment, the case where the robot arm is a vertically articulated robot arm has been described, but the present invention is not limited to this. The robot arm may be, for example, a horizontal articulated robot arm, a parallel link robot arm, an orthogonal robot, or various other robot arms.
また、上述の実施形態では、複数のトルクセンサ541~546及び複数の位置センサ551~556によりセンサ540が構成される場合について説明したが、これに限定するものではない。例えばロボットアーム251とロボットハンド252との間に、センサとして、6軸の力を検知する力覚センサを配置してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
また、上述の実施形態では、駆動源が電動モータである場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えば人工筋肉等であってもよい。 Also, in the above-described embodiments, the case where the drive source is an electric motor has been described, but the drive source is not limited to this, and may be, for example, an artificial muscle or the like.
また、上述の実施形態では、嵌合部材の一例としてリング状の部材(ベアリング)について説明したが、これに限定するものではない。嵌合部材は、軸部材に嵌合する形状、即ち軸部材の側面に接する内周面を有する形状であれば、いかなる形状であってもよい。例えば、嵌合部材が、リングの一部を切り欠いたC字形状の部材であってもよいし、貫通孔を有する形状の部材に限らず、凹み穴を有する形状の部材であってもよい。また、軸部材も丸シャフト形状に限らず角シャフト等の角部を有する形状であってもよい。 Also, in the above-described embodiments, a ring-shaped member (bearing) was described as an example of the fitting member, but the fitting member is not limited to this. The fitting member may have any shape as long as it has a shape that fits the shaft member, that is, a shape that has an inner peripheral surface that contacts the side surface of the shaft member. For example, the fitting member may be a C-shaped member obtained by cutting out a part of the ring, or may be a member having a recessed hole instead of a member having a through hole. . Further, the shaft member is not limited to a round shaft shape, and may be a shape having corners such as a square shaft.
100…ロボット装置、200…ロボット、251…ロボットアーム、252…ロボットハンド、300…ロボット制御装置(制御部)、W0…組立品、W1…ベアリング(嵌合部材)、W2…シャフト(軸部材)
DESCRIPTION OF
Claims (24)
前記ロボット本体を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ロボット本体により、
前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で接触させ、
前記嵌合部材を前記軸部材に接触させた状態で、前記嵌合部材を、前記嵌合部材が前記軸部材に組み付けられる第1方向に移動させるように、かつ前記第1方向に直交する方向である第2方向に移動させるように制御することで、前記嵌合部材の姿勢が、前記嵌合部材と前記軸部材との互いの中心が一致するように、かつ前記内周面と前記側面とが倣うように変更されるモーメントを発生させ、前記内周面を前記側面に倣わせる、
ことを特徴とするロボットシステム。 a robot body that brings a fitting member having an inner peripheral surface into contact with a shaft member having a side surface that contacts the inner peripheral surface ;
A control unit that controls the robot body,
The control unit
By the robot body,
bringing the fitting member into contact with the shaft member in an inclined state;
In a state in which the fitting member is in contact with the shaft member, the fitting member is moved in a first direction in which the fitting member is assembled to the shaft member, and in a direction orthogonal to the first direction. By controlling the movement in the second direction, the posture of the fitting member is such that the centers of the fitting member and the shaft member are aligned, and the inner peripheral surface and the side surface generates a moment that is changed so that the inner peripheral surface follows the side surface ,
A robot system characterized by:
前記ロボット本体により、前記嵌合部材の姿勢を前記モーメントの方向に変更しつつ、前記嵌合部材を前記第1方向および前記第2方向に移動させるように制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のロボットシステム。 The control unit
controlling the robot body to move the fitting member in the first direction and the second direction while changing the posture of the fitting member in the direction of the moment;
The robot system according to claim 1, characterized by:
前記ロボット本体により、前記嵌合部材の姿勢を前記モーメントの方向に変更しつつ、前記嵌合部材を前記第1方向および前記第2方向に移動させるように制御しつつ、前記嵌合部材を前記第1方向まわりに回転させる、
ことを特徴とする請求項2に記載にロボットシステム。 The control unit
The robot main body changes the posture of the fitting member in the direction of the moment and moves the fitting member while controlling the fitting member to move in the first direction and the second direction. rotating about the first direction;
3. The robot system according to claim 2, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The direction of the moment is a direction in which the contact position between the fitting member and the shaft member rises with respect to the shaft member.
The robot system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The first direction is a direction orthogonal to the surface on which the shaft member is placed,
The robot system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The second direction and the third direction orthogonal to the first direction and the second direction are directions forming a surface extending in a direction parallel to the surface on which the shaft member is mounted . ,
The robot system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
前記制御部は、
前記センサからの信号の値が閾値を下回るまで、前記ロボット本体により前記嵌合部材の姿勢を変更する、
ことを特徴とする請求項2または3に記載のロボットシステム。 The robot body further includes a sensor that outputs a signal corresponding to a force acting on a predetermined portion of the robot body,
The control unit
changing the posture of the fitting member by the robot body until the value of the signal from the sensor falls below a threshold;
4. The robot system according to claim 2 or 3, characterized in that:
前記ロボット本体により、前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で前記嵌合部材を前記軸部材に接触させた際に生じる前記センサからの信号の振動の振幅が所定範囲内となるまで、前記嵌合部材の姿勢を変更して前記嵌合部材を前記軸部材に接触させる動作を繰り返し行うことで、前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で前記嵌合部材を前記軸部材に接触させる際の前記嵌合部材の姿勢を設定する、
ことを特徴とする請求項7に記載のロボットシステム。 The control unit
The amplitude of the vibration of the signal from the sensor generated when the fitting member is brought into contact with the shaft member in a state in which the fitting member is tilted with respect to the shaft member by the robot main body is within a predetermined range. By repeating the operation of changing the posture of the fitting member and bringing the fitting member into contact with the shaft member until the fitting member is inclined with respect to the shaft member, the fitting is performed . setting the posture of the fitting member when the fitting member is brought into contact with the shaft member;
8. The robot system according to claim 7, characterized by:
前記嵌合部材及び前記軸部材の形状に応じて、前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で前記嵌合部材を前記軸部材に接触させる際の前記嵌合部材の姿勢を設定する、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The control unit
According to the shapes of the fitting member and the shaft member, the posture of the fitting member when the fitting member is brought into contact with the shaft member in a state in which the fitting member is inclined with respect to the shaft member is adjusted. set,
The robot system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のロボットシステム。 A posture of the fitting member when the fitting member is brought into contact with the shaft member in a state in which the fitting member is inclined with respect to the shaft member can be set by the user.
The robot system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
ことを特徴とする請求項10に記載のロボットシステム。 When the user directly operates an operation terminal for operating the robot main body or the robot main body to bring the fitting member into contact with the shaft member while the fitting member is inclined with respect to the shaft member. can set the posture of the fitting member of
11. The robot system according to claim 10, characterized in that:
前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で前記嵌合部材を前記軸部材に接触させる際の前記嵌合部材の姿勢が設定されたことに応じて、前記嵌合部材を設定された姿勢で前記軸部材に接触させ、前記嵌合部材を前記軸部材に接触させた状態で、前記嵌合部材を、前記第1方向に移動させるように、かつ前記第2方向に移動させるように制御することで、前記モーメントを発生させ、前記モーメントに基づき前記嵌合部材の姿勢を変更し前記嵌合部材の前記内周面を前記軸部材の前記側面に接触させる、
ことを特徴とする請求項8から11のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The control unit
The fitting member is set according to the setting of the posture of the fitting member when the fitting member is brought into contact with the shaft member in a state in which the fitting member is inclined with respect to the shaft member. The fitting member is moved in the first direction and in the second direction while the fitting member is in contact with the shaft member . the moment is generated, the posture of the fitting member is changed based on the moment, and the inner peripheral surface of the fitting member is brought into contact with the side surface of the shaft member;
The robot system according to any one of claims 8 to 11, characterized in that:
前記制御部は、
前記ロボット本体により、前記内周面を前記円筒面に押し付ける、
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The side surface has a cylindrical surface and a concave surface that is recessed with respect to the cylindrical surface,
The control unit
The robot body presses the inner peripheral surface against the cylindrical surface,
The robot system according to any one of claims 1 to 12 , characterized in that:
ことを特徴とする請求項13に記載のロボットシステム。 The concave surface is a D-cut surface or a groove surface extending in the circumferential direction,
The robot system according to claim 13 , characterized by:
前記凹面は、Dカット面であり、
前記制御部は、
前記嵌合部材と前記軸部材との接触位置が前記Dカット面上とならないように、前記嵌合部材を傾斜させ、前記軸部材に接触させる、
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The side surface has a cylindrical surface and a concave surface that is recessed with respect to the cylindrical surface,
The concave surface is a D-cut surface,
The control unit
the fitting member is inclined so as to contact the shaft member so that the contact position between the fitting member and the shaft member does not lie on the D-cut surface;
The robot system according to any one of claims 1 to 12 , characterized in that:
前記ロボット本体により、前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で前記嵌合部材を前記軸部材に接触させる際、前記内周面と前記側面とを3つの位置で接触させる、
ことを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The control unit
When the fitting member is brought into contact with the shaft member in a state in which the fitting member is inclined with respect to the shaft member by the robot main body, the inner peripheral surface and the side surface are brought into contact at three positions. ,
The robot system according to any one of claims 1 to 15 , characterized in that:
前記ロボット本体により、前記嵌合部材を前記軸部材に接触させた状態で、前記嵌合部材を、前記第1方向に移動させるように、かつ前記第2方向に移動させるように制御することで、前記モーメントを発生させ、前記モーメントに基づき、前記内周面の全体と前記側面の全体とを接触させる、
ことを特徴とする請求項16に記載のロボットシステム。 The control unit
By controlling the robot body to move the fitting member in the first direction and in the second direction while the fitting member is in contact with the shaft member. , the moment is generated, and based on the moment, the entire inner peripheral surface and the entire side surface are brought into contact;
17. The robot system according to claim 16 , characterized by:
ことを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載のロボットシステム。 wherein the fitting member is a bearing and the shaft member is a shaft;
The robot system according to any one of claims 1 to 17 , characterized in that:
前記ベアリングの型式を選択するインタフェースを表示する、
ことを特徴とする請求項18に記載のロボットシステム。 The control unit displays on the display unit,
displaying an interface for selecting the type of bearing;
19. The robot system according to claim 18 , characterized by:
前記制御部は、
前記エンドエフェクタにより前記嵌合部材を保持し、前記ロボットアームにより前記エンドエフェクタを移動させることで、前記嵌合部材を前記軸部材に接触させる、
ことを特徴とする請求項1から19のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The robot body has an end effector and a robot arm,
The control unit
holding the fitting member by the end effector and moving the end effector by the robot arm to bring the fitting member into contact with the shaft member;
The robot system according to any one of claims 1 to 19 , characterized in that:
前記制御部は、
前記ロボット本体により、
前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で接触させ、
前記嵌合部材を前記軸部材に接触させた状態で、前記嵌合部材を、前記嵌合部材が前記軸部材に組み付けられる第1方向に移動させるように、かつ前記第1方向に直交する方向である第2方向に移動させるように制御することで、前記嵌合部材の姿勢が、前記嵌合部材と前記軸部材との互いの中心が一致するように、かつ前記内周面と前記側面とが倣うように変更されるモーメントを発生させ、前記内周面を前記側面に倣わせ、
前記嵌合部材を前記軸部材に組み付けることで物品を製造する、
ことを特徴とする物品の製造方法。 Manufacture of an article using a robot system comprising a robot main body that brings a fitting member having an inner peripheral surface into contact with a shaft member having a side surface that contacts the inner peripheral surface, and a control unit that controls the robot main body. A method for manufacturing an article that
The control unit
By the robot body,
bringing the fitting member into contact with the shaft member in an inclined state;
In a state in which the fitting member is in contact with the shaft member, the fitting member is moved in a first direction in which the fitting member is assembled to the shaft member, and in a direction orthogonal to the first direction. By controlling the movement in the second direction, the posture of the fitting member is such that the centers of the fitting member and the shaft member are aligned, and the inner peripheral surface and the side surface generates a moment that is changed so as to follow the inner peripheral surface, and makes the inner peripheral surface follow the side surface;
manufacturing an article by assembling the fitting member to the shaft member;
A method for manufacturing an article characterized by:
前記制御部は、
前記ロボット本体により、
前記嵌合部材を前記軸部材に対して傾斜させた状態で接触させ、
前記嵌合部材を前記軸部材に接触させた状態で、前記嵌合部材を、前記嵌合部材が前記軸部材に組み付けられる第1方向に移動させるように、かつ前記第1方向に直交する方向である第2方向に移動させるように制御することで、前記嵌合部材の姿勢が、前記嵌合部材と前記軸部材との互いの中心が一致するように、かつ前記内周面と前記側面とが倣うように変更されるモーメントを発生させ、前記内周面を前記側面に倣わせる、
ことを特徴とする制御方法。 A control method executed by a control unit that controls a robot body that brings a fitting member having an inner peripheral surface into contact with a shaft member having a side surface that contacts the inner peripheral surface, comprising :
The control unit
By the robot body,
bringing the fitting member into contact with the shaft member in an inclined state;
In a state in which the fitting member is in contact with the shaft member, the fitting member is moved in a first direction in which the fitting member is assembled to the shaft member, and in a direction orthogonal to the first direction. By controlling the movement in the second direction, the posture of the fitting member is such that the centers of the fitting member and the shaft member are aligned, and the inner peripheral surface and the side surface generates a moment that is changed so that the inner peripheral surface follows the side surface ,
A control method characterized by:
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