JPH05116087A - Posture control method for movable body by compliance mechanism - Google Patents

Posture control method for movable body by compliance mechanism

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JPH05116087A
JPH05116087A JP3281734A JP28173491A JPH05116087A JP H05116087 A JPH05116087 A JP H05116087A JP 3281734 A JP3281734 A JP 3281734A JP 28173491 A JP28173491 A JP 28173491A JP H05116087 A JPH05116087 A JP H05116087A
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movable body
compliance mechanism
center
damping
force
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Shigeki Fujiwara
茂喜 藤原
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Abstract

PURPOSE:To restrain a moment acting on a movable body by acceleration/ deceleration in the movement of a compliance mechanism. CONSTITUTION:When a compliance mechanism is moved, the slant angle of a movable body to the center line of the compliance mechanism is detected (step S1, S2). The restitutive force acting on the movable body from the compliance mechanism is adjusted so as to reduce this slant angle (step S3-S6).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、可動体に対してコンプ
ライアンス機構から作用させる復元力および減衰力を調
節することによって可動体の姿勢を制御するようにした
コンプライアンス機構による可動体の姿勢制御方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a posture control method for a movable body by means of a compliance mechanism in which the posture of the movable body is controlled by adjusting the restoring force and the damping force acting on the movable body from the compliance mechanism. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、図14に示すように、ロボッ
トのアームCの先端部にコンプライアンス機構Eを設
け、ワークBを把持するチャック1c等を備えた可動体
1をコンプライアンス機構Eで支持し、可動体1に対し
てコンプライアンス機構Eより作用する復帰力および減
衰力を調節することによって、可動体1の姿勢を制御す
ることが考えられている。すなわち、可動体1の姿勢を
制御することにより、精密組立装置などにおけるワーク
Bの位置の微調整などを行うのである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 14, a compliance mechanism E is provided at the tip of an arm C of a robot, and a movable body 1 having a chuck 1c for holding a work B is supported by the compliance mechanism E. It is considered that the posture of the movable body 1 is controlled by adjusting the restoring force and the damping force acting on the movable body 1 by the compliance mechanism E. That is, by controlling the attitude of the movable body 1, fine adjustment of the position of the work B in a precision assembly device or the like is performed.

【0003】ところで、コンプライアンス機構Eを用い
た組立装置では、ワークBをチャック1cによって把持
した状態で、ワークBを装着する位置までコンプライア
ンス機構Eを移動させることが必要である。コンプライ
アンス機構Eは、可動体1に対し復元力と減衰力とを作
用させることによって可動体1を支持しているから、コ
ンプライアンス機構Eの移動時に加速度が作用すると、
可動体1がコンプライアンス機構Eに対して移動するこ
とになる。とくに、組立時間の短縮などを目的としてコ
ンプライアンス機構Eを高速で移動させようとすると、
コンプライアンス機構Eを急加速、急減速することにな
って可動体1に作用する加速度が大きくなるから、可動
体1を移動させようとする力が大きくなる。
By the way, in the assembling apparatus using the compliance mechanism E, it is necessary to move the compliance mechanism E to a position where the work B is mounted while the work B is held by the chuck 1c. Since the compliance mechanism E supports the movable body 1 by applying a restoring force and a damping force to the movable body 1, when the compliance mechanism E is moved by acceleration,
The movable body 1 moves with respect to the compliance mechanism E. In particular, if the compliance mechanism E is moved at high speed for the purpose of shortening the assembly time,
Since the compliance mechanism E is rapidly accelerated and decelerated rapidly, the acceleration acting on the movable body 1 is increased, so that the force for moving the movable body 1 is increased.

【0004】たとえば、図15の右方向にコンプライア
ンス機構Eを移動させる場合について考えると、加速時
には、図15(a)のように可動体1がコンプラアイン
ス機構Eの中心よりも左側に変位するとともに、可動体
1にモーメントが作用し可動体1が傾くことになる。ま
た、減速時には、図15(b)のように可動体1がコン
プライアンス機構Eの中心よりも右側に変位するととも
に、可動体1にモーメントが作用し可動体1が傾くこと
になる。このようにコンプラアインス機構Eの移動によ
って可動体1がコンプライアンス機構Eに対して移動す
ると、可動体1がコンプライアンス機構Eに対して衝突
しやすく、コンプライアンス機構Eや可動体1の破損に
つながったり、部品Bの落下を招いたりするという問題
がある。さらに、可動体1がコンプライアンス機構Eに
衝突しないとしても、加速や減速の状態から等速度での
移動状態に急に変化したり急停止したりすると、その後
は図15(c)のように可動体1が振動して整定時間が
長くなり、部品Bの位置決めに長時間を要するという問
題が生じることもある。要するに、組立時間を短縮する
ためにコンプライアンス機構Eを高速に移動させようと
すると、装置が破損したり、整定時間が長くなって組立
時間が短縮できなくなるという問題が生じるのである。
For example, considering the case of moving the compliance mechanism E to the right in FIG. 15, during acceleration, the movable body 1 is displaced to the left of the center of the compliance mechanism E as shown in FIG. The moment acts on the movable body 1 and the movable body 1 tilts. During deceleration, the movable body 1 is displaced to the right of the center of the compliance mechanism E as shown in FIG. 15B, and a moment acts on the movable body 1 to tilt the movable body 1. When the movable body 1 moves with respect to the compliance mechanism E by the movement of the compliance mechanism E as described above, the movable body 1 easily collides with the compliance mechanism E, which leads to damage to the compliance mechanism E and the movable body 1. There is a problem that the component B may be dropped. Further, even if the movable body 1 does not collide with the compliance mechanism E, if the movable body 1 suddenly changes from a state of acceleration or deceleration to a state of movement at a constant speed or suddenly stops, then it moves as shown in FIG. The body 1 vibrates and the settling time becomes long, which may cause a problem that it takes a long time to position the component B. In short, if the compliance mechanism E is moved at a high speed in order to shorten the assembly time, the device may be damaged, or the settling time becomes long and the assembly time cannot be shortened.

【0005】このような問題を解決するために、コンプ
ライアンス機構Eに位置決めピストンを設け、ワークB
を把持してから所望の位置までの移動期間中に、位置決
めピストンによってコンプライアンス機構Eに対して可
動体1を機械的に固定することが考えられている(特開
昭62−68231号公報)。
In order to solve such a problem, the compliance mechanism E is provided with a positioning piston, and the work B
It has been considered that the movable body 1 is mechanically fixed to the compliance mechanism E by a positioning piston during the movement period from the time when the user grips to the desired position (Japanese Patent Laid-Open No. 62-68231).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、移動期間中にのみ可動体1を固定するための機
械装置をコンプライアンス機構Eに設ける必要があり、
構成が複雑になるとともに全体が大型化するという問題
が生じる。また、コンプライアンス機構Eに対して可動
体1の位置を固定するために位置決めピストンを可動体
1に接触させる際に、可動体1に対して衝撃力が作用す
る場合もあり、チャック1cに対するワークBの位置ず
れや脱落が生じることがある。
However, in the above structure, it is necessary to provide the compliance mechanism E with a mechanical device for fixing the movable body 1 only during the movement period.
There is a problem that the structure becomes complicated and the whole becomes large. Further, when the positioning piston is brought into contact with the movable body 1 in order to fix the position of the movable body 1 with respect to the compliance mechanism E, an impact force may act on the movable body 1, and the work B with respect to the chuck 1c. The position may be misaligned or dropped.

【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、コンプライアンス機構の移動時の加減速によ
って可動体に作用するモーメントを抑制し、もって可動
体をコンプライアンス機構に衝突しにくくし、コンプラ
イアンス機構を従来よりも高速に移動させることができ
るようにしたコンプライアンス機構による可動体の姿勢
制御方法を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above problems, and suppresses a moment acting on a movable body by acceleration and deceleration when the compliance mechanism moves, thereby making it difficult for the movable body to collide with the compliance mechanism. An object of the present invention is to provide a posture control method for a movable body using a compliance mechanism, which enables the compliance mechanism to move faster than before.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、コンプライアンス機構により支持した
可動体に対してコンプライアンス機構より作用させる復
元力および減衰力を調節することによって可動体の姿勢
を制御するコンプライアンス機構による可動体の姿勢制
御方法において、コンプライアンス機構の移動中に、コ
ンプライアンス機構について設定した基準位置に対する
可動体の傾きを検出するとともに、この傾きを小さくす
るようにコンプライアンス機構より可動体に作用する復
元力を調節するのである。
According to the present invention, in order to achieve the above object, the posture of the movable body is adjusted by adjusting the restoring force and the damping force applied by the compliance mechanism to the movable body supported by the compliance mechanism. In a posture control method of a movable body by a compliance mechanism for controlling the movement of the movable body relative to a reference position set for the compliance mechanism while the compliance mechanism is moving, the movable body is detected by the compliance mechanism so as to reduce the inclination. It regulates the restoring force that acts on.

【0009】[0009]

【作用】上記構成によれば、コンプライアンス機構の移
動中に可動体の傾きを検出し、傾きが小さくなるように
可動体に作用する復元力を調節するから、可動体に対し
てモーメントが作用しないように制御することができる
のである。すなわち、コンプライアンス機構が移動した
ときに、可動体は回転移動を行わずにコンプライアンス
機構の移動方向における並進移動のみを行うことになっ
て、回転移動を行う場合に比較すれば、可動体がコンプ
ライアンス機構に衝突しにくくなるのである。
According to the above construction, the inclination of the movable body is detected during the movement of the compliance mechanism, and the restoring force acting on the movable body is adjusted so that the inclination becomes small. Therefore, no moment acts on the movable body. Can be controlled as follows. That is, when the compliance mechanism moves, the movable body does not perform rotational movement but only performs translational movement in the movement direction of the compliance mechanism. Is less likely to collide with.

【0010】[0010]

【実施例】本実施例では、コンプライアンス機構Eとし
て図8ないし図11に示す構造のものを用いる。このコ
ンプライアンス機構Eは、可動体1に設けた磁性体より
なる円板1aに対して、円板1aの下面の周部に対向す
るように3個の電磁石21 ,22 ,23 を周方向に沿っ
て等間隔で配置するとともに、円板1aの状面の中央部
に対向するように1個の電磁石6を配置することによっ
て、可動体1に対する磁気軸受を構成し、さらに、円板
の上面の周部に3個のリニアアクチュエータ31
2 ,33 を周方向に沿って等間隔で結合した構成を有
している。ここに、電磁石21 ,22 ,23 の円板1a
との対向面は同一平面上に位置しており、この面をXY
平面に平行な面であると規定する。
EXAMPLE In this example, the compliance mechanism E having the structure shown in FIGS. 8 to 11 is used. This compliance mechanism E includes three electromagnets 2 1 , 2 2 and 2 3 that surround a circular plate 1a made of a magnetic material provided on the movable body 1 so as to face a peripheral portion of the lower surface of the circular plate 1a. A magnetic bearing for the movable body 1 is formed by arranging the electromagnets 6 at equal intervals along the direction, and by arranging one electromagnet 6 so as to face the central portion of the surface of the disc 1a. Three linear actuators 3 1 , around the upper surface of the
It has a configuration in which 3 2 and 3 3 are joined at equal intervals along the circumferential direction. Here, the disk 1a of the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3
The surface opposite to is located on the same plane.
It is defined as a plane parallel to the plane.

【0011】リニアアクチュエータ31 ,32 ,3
3は、図12、図13に示すように、略E形に形成され
両側部の脚片と中央の脚片とが異極に着磁された永久磁
石3aと、永久磁石3aの中央の脚片に挿入される角筒
状の可動コイル3bとを備える。したがって、可動コイ
ル3bに直流を通電すれば電流の大きさに応じたローレ
ンツ力が可動コイル3bに作用することによって、可動
コイル3bが永久磁石3の中央の脚片に沿う方向に往復
移動するのである。このリニアアクチュエータ31 ,3
2 ,33 は、永久磁石3aの全脚片を含む平面がXY平
面と平行になり、かつ、脚片が周方向に沿って同じ向き
になるように配設される。また、各リニアアクチュエー
タ31 ,32 ,33 の可動コイル3bは、可動体1の円
板1aに機械的に結合されるとともに、脚片に直交する
面内で永久磁石3aに対して移動できるように永久磁石
3aから離間して配置されている。したがって、各リニ
アアクチュエータ31 ,32 ,33 の可動コイル3bに
通電する電流の大きさを制御すれば、可動体1をXY平
面に平行な面内で並進させたり回転させたりすることが
できるのである。
Linear actuators 3 1 , 3 2 , 3
As shown in FIGS. 12 and 13, 3 is a permanent magnet 3a which is formed in a substantially E shape and has leg pieces on both sides and a leg piece at the center magnetized with different polarities, and a leg at the center of the permanent magnet 3a. The moving coil 3b has a rectangular tube shape and is inserted into the piece. Therefore, when a direct current is applied to the movable coil 3b, a Lorentz force corresponding to the magnitude of the current acts on the movable coil 3b, so that the movable coil 3b reciprocates in the direction along the center leg of the permanent magnet 3. is there. This linear actuator 3 1 , 3
2 and 3 3 are arranged such that the plane including all the leg pieces of the permanent magnet 3a is parallel to the XY plane, and the leg pieces are in the same direction along the circumferential direction. The movable coil 3b of each linear actuator 3 1 , 3 2 , 3 3 is mechanically coupled to the disc 1a of the movable body 1 and moves relative to the permanent magnet 3a in a plane orthogonal to the leg piece. It is arranged apart from the permanent magnet 3a so as to be able to. Therefore, the movable body 1 can be translated or rotated in a plane parallel to the XY plane by controlling the magnitude of the current supplied to the movable coil 3b of each linear actuator 3 1 , 3 2 , 3 3. You can do it.

【0012】一方、各電磁石21 ,22 ,23 は、円板
1aに対してXY平面に直交する方向、すなわち、Z軸
方向の力を作用させているから、各電磁石21 ,22
3 に通電する電流の大きさを制御すれば、可動体1を
Z軸方向に並進させるとともに、XY平面に対して円板
1aを任意の向きに傾斜させることができる。上述のよ
うにして、可動体1を磁力によって非接触で支持した状
態で、並進および回転についてそれぞれ自由度が3であ
る姿勢制御が行えることになる。可動体1の姿勢は、6
個の位置センサ41 ,42 ,43 ,44 ,45 ,46
より検出される。各位置センサ41 ,42 ,43
4 ,45,46 には、たとえば磁気式のものが用いら
れる。3個の位置センサ41 ,42 ,43 は、円板1a
の上面の周部に対向して配置されていて、それぞれZ軸
方向の変位を検出するから、可動体1のZ軸方向の並進
とXY平面に対する傾斜とを検出できる。また、残りの
3個の位置センサ44 ,45 ,46 は、図10のよう
に、円板1aの周面もしくは円板1aの周面に突設した
突片に対向するように配置されているから、XY平面内
での並進および回転を検出できる。
On the other hand, since the electromagnets 2 1 , 2 2 and 2 3 exert a force on the disc 1a in a direction orthogonal to the XY plane, that is, in the Z-axis direction, the electromagnets 2 1 and 2 2 2 ,
By controlling the magnitude of current supplied to 2 3, with translating the movable member 1 in the Z-axis direction, the disc 1a can be tilted in an arbitrary direction with respect to the XY plane. As described above, the posture control in which the movable body 1 is supported by magnetic force in a non-contact manner and which has three degrees of freedom in translation and rotation can be performed. The posture of the movable body 1 is 6
The position sensors 4 1 , 4 2 , 4 3 , 4 4 , 4 5 , 4 6 detect the position sensors. Each position sensor 4 1 , 4 2 , 4 3 ,
For example, magnetic types are used as 4 4 , 4 5 and 4 6 . The three position sensors 4 1 , 4 2 and 4 3 are the disc 1a.
Since they are arranged so as to face the peripheral portion of the upper surface of the movable body 1 and the displacement in the Z-axis direction is detected, the translation of the movable body 1 in the Z-axis direction and the inclination with respect to the XY plane can be detected. The remaining three position sensors 4 4 , 4 5 and 4 6 are arranged so as to face the peripheral surface of the disc 1a or the projecting piece provided on the peripheral face of the disc 1a as shown in FIG. Therefore, translation and rotation in the XY plane can be detected.

【0013】各位置センサ41 ,42 ,43 ,44 ,4
5 ,46 から出力される位置情報は、インタフェース7
を介してマイクロコンピュータ5に取り込まれ、可動体
1を所望の姿勢に制御するようにマイクロコンピュータ
5から出力される制御信号に対応した電流がインタフェ
ース7から出力されてアンプ8によって増幅された後、
各電磁石21 ,22 ,23 および各リニアアクチュエー
タ31 ,32 ,33 の可動コイル3bに通電される。ア
ンプ8には各電磁石21 ,22 ,23 および各リニアア
クチュエータ31 ,32 ,33 の可動コイル3bに通電
する所要の電流を確保するための駆動用電源9が接続さ
れる。このようなコンプライアンス機構Eとしては、電
磁石21 ,22 ,23 ,6による磁気軸受に代えて空気
軸受を用いたものや、電磁石6に代えてコイルばねを用
いたものや、リニアアクチュエータ31 ,32 ,33
代えて電磁石21 ,22 ,23 の磁界中で円板1aに固
定した偏平コイルを用いたものなどが考えられるが、い
ずれも6自由度の姿勢制御が行える点に変わりはない。
Each position sensor 4 1 , 4 2 , 4 3 , 4 4 , 4
5, the position information output from the 4 6, the interface 7
A current corresponding to a control signal, which is taken into the microcomputer 5 via the and is output from the microcomputer 5 so as to control the movable body 1 in a desired posture, is output from the interface 7 and amplified by the amplifier 8.
The electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 and the movable coils 3 b of the linear actuators 3, 1 , 3 2 , 3 3 are energized. The amplifier 8 is connected to a driving power source 9 for ensuring a required current to be applied to the movable coils 3b of the electromagnets 2 1 , 2 2 and 2 3 and the linear actuators 3 1 , 3 2 and 3 3 . As such a compliance mechanism E, an air bearing is used instead of the magnetic bearings of the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 , and 6, a coil spring is used instead of the electromagnet 6, and a linear actuator 3 is used. It is possible to use a flat coil fixed to the disc 1a in the magnetic field of the electromagnets 2 1 , 2 2 and 2 3 instead of 1 , 3 2 and 3 3. There is no change in what you can do.

【0014】コンプライアンス機構Eは、図8に示すよ
うに、ロボットのアームCの先端に設けた外枠10の中
に収納され、可動体1の円板1aの下面中央に突設した
ペグ1bを介して、ワークBを保持するチャック1cが
設けられる。外枠10には、コンプライアンス機構Eの
電磁石21 ,22 ,23 ,6、およびリニアアクチュエ
ータ31 ,32 ,33 の永久磁石3aが固定される。こ
のように構成された組立装置を用いれば、方向性のある
部品Aの孔aにワークBを位置合わせして挿入できるの
である。
As shown in FIG. 8, the compliance mechanism E is housed in an outer frame 10 provided at the tip of an arm C of the robot, and has a peg 1b projecting from the center of the lower surface of the disk 1a of the movable body 1. A chuck 1c for holding the work B is provided therethrough. To the outer frame 10, the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 , 6 of the compliance mechanism E and the permanent magnets 3 a of the linear actuators 3, 1 , 3 2 , 3 3 are fixed. By using the assembling apparatus thus configured, the work B can be aligned and inserted into the hole a of the directional component A.

【0015】ところで、上記コンプライアンス機構Eを
用いた組立装置を単純化すれば、図1に示すようなモデ
ルを考えることができる。すなわち、図3(a)に示す
ように、コンプライアンス機構Eによって可動体1が浮
上した形で支持され、可動体1に設けたチャック1cで
保持したワークBを部品Aの孔aに挿入するのであっ
て、可動体1は、コンプライアンス機構Eに対して、図
3(b)のように復元力を作用させる復元要素k1 ,k
2 ,k3 ,k4 と、図3(c)のように減衰力を作用さ
せる減衰要素c1 ,c2 ,c3 ,c4 とを介して結合さ
れていると考えることができる。コンプライアンス機構
Eは、復元要素k1 ,k2 ,k3 ,k4 による復元力、
および減衰要素c1 ,c2 ,c3 ,c4 による減衰力を
調節できるのである。
By the way, if the assembling apparatus using the compliance mechanism E is simplified, a model as shown in FIG. 1 can be considered. That is, as shown in FIG. 3A, the movable body 1 is supported by the compliance mechanism E in a levitated state, and the work B held by the chuck 1c provided on the movable body 1 is inserted into the hole a of the component A. Therefore, the movable body 1 has the restoring elements k 1 and k for applying the restoring force to the compliance mechanism E as shown in FIG.
It can be considered that they are coupled via 2 , k 3 and k 4 and damping elements c 1 , c 2 , c 3 and c 4 that exert a damping force as shown in FIG. The compliance mechanism E uses the restoring force of the restoring elements k 1 , k 2 , k 3 , k 4 .
And the damping force by the damping elements c 1 , c 2 , c 3 , c 4 can be adjusted.

【0016】ところで、上述したコンプライアンス機構
Eによって可動体1を保持するから、6自由度系の運動
方程式を用いて可動体1の運動を記述することができ
る。すなわち、単純化のために一平面上だけを動くよう
に拘束されているものと考えると、復元力は、図4
(a)のように可動体1の並進移動による変位Δxに基
づいて作用する力F(=−k・Δx、kは定数)と、図
4(b)のように可動体1の原点まわりの回転移動によ
る角変位Δθに基づいて作用するモーメントM(=−k
r・Δθ、krは定数)とになる。同様にして、減衰力
は、図5(a)のように変位Δxの時間変化Δx′に基
づいて作用する力F(=−c・Δx′、cは定数、Δ
x′は速度)と、図5(b)のように角変位Δθの時間
変化Δθ′に基づいて作用するモーメントM(=−cr
・Δθ′、crは定数、Δθ′は角速度)とになる。ま
た、復元力と減衰力とは6自由度であるから、復元力を
6要素を持つベクトル{Fs}で表し、変位Δxおよび
角変位Δθとについてそれぞれ3要素ずつの合計6要素
を有した変位ベクトル{r}を考えると、復元力{F
s}は、次式のように表すことができる。
By the way, since the movable body 1 is held by the compliance mechanism E described above, the motion of the movable body 1 can be described by using the equation of motion of the system of 6 degrees of freedom. That is, considering that it is constrained to move only on one plane for simplification, the restoring force is as shown in FIG.
As shown in FIG. 4A, the force F (= −k · Δx, k is a constant) acting on the basis of the displacement Δx due to the translational movement of the movable body 1 and the origin of the movable body 1 as shown in FIG. 4B. Moment M (= -k) acting based on angular displacement Δθ due to rotational movement
r · Δθ and kr are constants. Similarly, as shown in FIG. 5A, the damping force is a force F (= −c · Δx ′, where c is a constant, Δ, which acts based on the time change Δx ′ of the displacement Δx.
x'is velocity) and the moment M (= -cr) acting based on the time change Δθ 'of the angular displacement Δθ as shown in FIG. 5 (b).
・ Δθ 'and cr are constants and Δθ' is angular velocity). Further, since the restoring force and the damping force have 6 degrees of freedom, the restoring force is represented by a vector {Fs} having 6 elements, and the displacement Δx and the angular displacement Δθ each have 3 elements, that is, a total of 6 elements. Considering the vector {r}, the restoring force {F
s} can be expressed by the following equation.

【0017】{Fs}=〔K〕{r} ここに、〔K〕は6×6要素を有する行列であって、こ
わさマトリックス(スティフネスマトリックス)と称す
るものである。一方、減衰力についても同様の形式で示
すと、減衰力{Fd}は、 {Fd}=〔C〕{r′} になる。ただし−{r′}は変位ベクトル{r}の各要
素を時間微分したベクトルであり、〔C〕は6×6要素
を有する行列であって、減衰マトリックス(ダンピング
マトリックス)と称するものである。
{Fs} = [K] {r} Here, [K] is a matrix having 6 × 6 elements and is called a stiffness matrix. On the other hand, if the damping force is also expressed in the same format, the damping force {Fd} is {Fd} = [C] {r '}. However,-{r '} is a vector obtained by time-differentiating each element of the displacement vector {r}, and [C] is a matrix having 6 × 6 elements, which is called a damping matrix (damping matrix).

【0018】こわさマトリックス〔K〕および減衰マト
リックス〔C〕は、それぞれ対称行列になり、適当な座
標変換を施せば対角化することができる。このような直
交座標系を設定したときには、復元力{Fs}を各座標
軸に沿う方向の変位と各座標軸まわりの角変位とのみに
基づいて表すことができ、減衰力{Fd}を各座標軸に
沿う方向の変位および各座標軸まわりの角変位との時間
変化のみに基づいて表すことができることになる。この
ような直交座標系は、復元力と減衰力とについてそれぞ
れ独立に設定することが可能であって、以下では、図6
に示すように、復元力について設定した直交座標系の原
点を弾性中心S、減衰力について設定した座標系の原点
をダンピング中心Dと呼ぶことにする。
The stiffness matrix [K] and the damping matrix [C] are symmetric matrices, and can be diagonalized by appropriate coordinate transformation. When such an orthogonal coordinate system is set, the restoring force {Fs} can be expressed only on the basis of the displacement in the direction along each coordinate axis and the angular displacement around each coordinate axis, and the damping force {Fd} can be expressed on each coordinate axis. It can be expressed based on only the temporal change of the displacement along the direction and the angular displacement around each coordinate axis. Such a Cartesian coordinate system can set the restoring force and the damping force independently of each other.
As shown in, the origin of the orthogonal coordinate system set for the restoring force is called the elastic center S, and the origin of the coordinate system set for the damping force is called the damping center D.

【0019】上述のように、弾性中心Sおよびダンピン
グ中心Dを定義すれば、外力の作用線が弾性中心Sを通
る場合、可動体1は傾かずに外力の作用線上で並進移動
し、外力の作用線が弾性中心Sを通らない場合、可動体
1は弾性中心Sの回りに回転する。また、外力に時間変
化があるときには、外力の作用線がダンピング中心Dを
通る場合、可動体1は傾かずに外力の作用線上で並進移
動し、外力の作用線がダンピング中心Dを通らない場
合、可動体1はダンピング中心Dの回りに回転する。す
なわち、コンプライアンス機構Eの移動時における加速
度が一定である場合には、弾性中心Sを可動体1の重心
Gに一致させれば、可動体1は傾かずにコンプライアン
ス機構Eの移動方向に並進のみを行うことになる。ま
た、コンプライアンス機構Eの移動時における加速度が
変化する場合には、ダンピング中心Dを可動体1の重心
Gに一致させれば、可動体1は傾かずにコンプライアン
ス機構Eの移動方向に並進のみを行うことになる。い
ま、弾性中心Sが可動体1の重心Gに弾性中心Sが一致
している場合について考えると、コンプライアンス機構
Eが図7における右向きに移動しており、かつ、移動時
の加速度が一定であると仮定する。コンプライアンス機
構Eが加速するときには、図7(a)に示すように、可
動体1はコンプライアンス機構Eの中心線Lに対して左
に変位するが、このとき、可動体1にはモーメントが作
用しないから、比較的大きな外力が作用しても可動体1
はコンプライアンス機構Eに衝突しないのであって、モ
ーメントが作用する場合に比較すれば余裕度が大きくな
るのである。その結果、モーメントが作用する場合に比
較してコンプライアンス機構Eを高速に移動できるので
ある。同様に、コンプライアンス機構Eが減速するとき
には、図7(b)のように可動体1はコンプライアンス
機構Eの中心線Lに対して右に変位するが、モーメント
は作用しない。さらに、急に停止した場合などで可動体
1がコンプライアンス機構Eに衝突しなかったとして
も、図7(c)のように可動体1が振動することがある
が、可動体1に対して回転成分による振動は生じないか
ら、整定時間を比較的短くすることができる。
As described above, if the elastic center S and the damping center D are defined, when the action line of the external force passes through the elastic center S, the movable body 1 does not tilt but translates on the action line of the external force, and When the line of action does not pass through the elastic center S, the movable body 1 rotates around the elastic center S. Further, when the line of action of the external force passes through the damping center D when the external force changes with time, the movable body 1 translates on the line of action of the external force without tilting, and the line of action of the external force does not pass through the damping center D. The movable body 1 rotates around the damping center D. That is, when the acceleration during the movement of the compliance mechanism E is constant, if the elastic center S coincides with the center of gravity G of the movable body 1, the movable body 1 does not tilt but only translates in the moving direction of the compliance mechanism E. Will be done. Further, when the acceleration during the movement of the compliance mechanism E changes, if the damping center D is aligned with the center of gravity G of the movable body 1, the movable body 1 does not incline and only translates in the moving direction of the compliance mechanism E. Will be done. Considering now the case where the elastic center S coincides with the center of gravity G of the movable body 1, the compliance mechanism E is moving rightward in FIG. 7, and the acceleration at the time of movement is constant. Suppose When the compliance mechanism E accelerates, the movable body 1 is displaced leftward with respect to the center line L of the compliance mechanism E as shown in FIG. 7A, but at this time, no moment acts on the movable body 1. Therefore, even if a relatively large external force acts, the movable body 1
Does not collide with the compliance mechanism E, so that the margin becomes large as compared with the case where a moment acts. As a result, the compliance mechanism E can be moved at a higher speed than when a moment acts. Similarly, when the compliance mechanism E decelerates, the movable body 1 is displaced to the right with respect to the center line L of the compliance mechanism E as shown in FIG. 7B, but no moment acts. Further, even if the movable body 1 does not collide with the compliance mechanism E due to sudden stop, the movable body 1 may vibrate as shown in FIG. Since the vibration due to the component does not occur, the settling time can be made relatively short.

【0020】次に、コンプライアンス機構Eの電磁石2
1 ,22,23 、リニアアクチュエータ31 ,32 ,3
3 の可動コイル3bへの通電電流を制御することによっ
て、可動体1の重心を弾性中心Sに一致させる方法を説
明する。まず、可動体1がコンプライアンス機構Eに対
して静止する条件を考える。すなわち、可動体1の静的
釣合い条件は、次のような運動方程式で表すことができ
る。
Next, the electromagnet 2 of the compliance mechanism E
1 , 2 2 , 2 3 , linear actuator 3 1 , 3 2 , 3
By controlling the third current supplied to the movable coil 3b, illustrating a method of matching the center of gravity of the movable body 1 in the elastic center S. First, consider the condition in which the movable body 1 is stationary with respect to the compliance mechanism E. That is, the static balance condition of the movable body 1 can be expressed by the following equation of motion.

【0021】 {f}+〔C〕{r′}+〔K〕{r}=0 … ただし、〔C〕は減衰マトリックス、〔K〕はこわさマ
トリックスであって、{r}は変位のベクトル、{f}
は可動体1に作用する外力のベクトル、{r′}は
{r}の時間微分を示している。上記運動方程式のう
ち、コンプライアンス機構Eによって制御できるのは、
減衰マトリックス〔C〕およびこわさマトリックス
〔K〕の各要素である。一方、コンプライアンス機構E
は、位置センサ41 ,42 ,43 ,44 ,45 ,46
備えているから、位置センサ41 ,42 ,43 ,44
5 ,46 の出力を6成分のベクトルで{dx}と表す
ことにすれば、変位のベクトル{r}は、次のように表
すことができる。
{F} + [C] {r '} + [K] {r} = 0, where [C] is a damping matrix, [K] is a stiffness matrix, and {r} is a displacement vector. , {F}
Is the vector of the external force acting on the movable body 1, and {r '} is the time derivative of {r}. Among the above equations of motion, what can be controlled by the compliance mechanism E is
These are the elements of the attenuation matrix [C] and the stiffness matrix [K]. On the other hand, compliance mechanism E
The position sensor 4 1, 4 2, 4 3, 4 4, 4 5, because they comprise a 4 6, the position sensors 4 1, 4 2, 4 3, 4 4,
If the outputs of 4 5 and 4 6 are represented by a vector of 6 components as {dx}, the displacement vector {r} can be represented as follows.

【0022】 {r}=〔S〕{dx} … ただし、〔S〕はコンプライアンス機構Eの構造によっ
て決定される行列であって、位置センサ41 ,42 ,4
3 ,44 ,45 ,46 の検出値を、弾性中心Sを原点と
する座標系の座標値に変換する座標変換行列である。ま
た、電磁石21 ,22 ,23 、およびリニアアクチュエ
ータ31 ,32 ,33 により可動体1に作用する電磁力
を6成分の電磁力ベクトル{fe}で表すことにすれ
ば、次式によって電磁力ベクトル{fe}を弾性中心S
に作用する力{f}に変換することができる。
{R} = [S] {dx}, where [S] is a matrix determined by the structure of the compliance mechanism E, and the position sensors 4 1 , 4 2 , 4
It is a coordinate conversion matrix that converts the detected values of 3 , 4 4 , 4 5 , and 4 6 into coordinate values of a coordinate system having the elastic center S as the origin. If the electromagnetic force acting on the movable body 1 by the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 and the linear actuators 3, 1 , 3 2 , 3 3 is represented by a six-component electromagnetic force vector {fe}, The electromagnetic force vector {fe} is set to the elastic center S by the formula
Can be converted into a force {f} acting on.

【0023】 {f}=〔E〕{fe} … ただし、〔E〕はコンプライアンス機構Eの構造によっ
て決定される変換行列である。電磁力ベクトル{fe}
は、電磁石21 ,22 ,23 、およびリニアアクチュエ
ータ31 ,32 ,33 の可動コイル3bへの各通電電流
を要素とする電流ベクトル{ie}を用いることによっ
て、 {fe}=〔Ac〕{ie} … と表すことができる。ここにおいて、〔Ac〕は電流か
ら力に変換する変換行列である。すなわち、電磁石
1 ,22 ,23 に関しては磁力であるから、力=定数
×電流値2 /距離2 となるが、所定の範囲内では近似的
に力≒定数×電流値+一定値とすることができ、リニア
アクチュエータ31 ,32 ,33 に関してはローレンツ
力であるから、力=定数×電流値として表すことができ
るのであって、変換行列〔Ac〕はこのような電流値か
ら力への変換を行うための行列要素を有した行列であ
る。式に式および式を代入すれば、 〔E〕{fe}+〔C〕〔S〕{dx′}+〔K〕〔S〕{dx}=0 が得られ、さらに、この式に式を代入すれば、 〔E〕〔Ac〕{ie}+〔C〕〔S〕{dx′} +〔K〕〔S〕{dx}=0 を得る。したがって、電流ベクトル{ie}は、 {ie}=−〔E〕-1〔Ac〕-1〔C〕〔S〕{dx′} −〔E〕-1〔Ac〕-1〔K〕〔S〕{dx} になる。したがって、各位置センサ41 ,42 ,43
4 ,45 ,46 の検出値に基づいて、上式のような演
算を行って各電磁石21 ,22 ,23、およびリニアア
クチュエータ31 ,32 ,33の可動コイル3bへの電
流をフィードバック制御すれば、弾性中心およびダンピ
ング中心を重心に一致させることになり、コンプライア
ンス機構Eの移動時に、可動体1に回転力が作用せず、
コンプライアンス機構Eの移動方向に並進のみを行うこ
とになる。
{F} = [E] {fe} ... [E] is a conversion matrix determined by the structure of the compliance mechanism E. Electromagnetic force vector {fe}
By using a current vector {ie} whose elements are the respective currents flowing to the moving coils 3b of the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 and the linear actuators 3, 1 , 3 2 , 3 3 , {fe} = It can be expressed as [Ac] {ie} ... Here, [Ac] is a conversion matrix for converting current to force. That is, since the electromagnets 2 1 , 2 2 , and 2 3 are magnetic forces, force = constant × current value 2 / distance 2 is obtained, but within a predetermined range, approximately force≈constant × current value + constant value. Since the linear actuators 3 1 , 3 2 , and 3 3 are Lorentz forces, they can be expressed as force = constant × current value, and the conversion matrix [Ac] is calculated from such current values. It is a matrix having matrix elements for performing conversion into force. By substituting the expression and the expression into the expression, [E] {fe} + [C] [S] {dx '} + [K] [S] {dx} = 0 is obtained. By substituting, [E] [Ac] {ie} + [C] [S] {dx '} + [K] [S] {dx} = 0 is obtained. Therefore, the current vector {ie} is {ie} =-[E] -1 [Ac] -1 [C] [S] {dx '}-[E] -1 [Ac] -1 [K] [S] ] {Dx}. Therefore, each position sensor 4 1 , 4 2 , 4 3 ,
Based on the detection values of 4 4 , 4 5 and 4 6 , the above-mentioned calculation is performed to move the electromagnets 2 1 , 2 2 and 2 3 and the movable coils 3 b of the linear actuators 3 1 , 3 2 and 3 3. By feedback controlling the current to the center of gravity, the center of elasticity and the center of damping will coincide with the center of gravity, and when the compliance mechanism E moves, no rotational force acts on the movable body 1,
Only the translation is performed in the moving direction of the compliance mechanism E.

【0024】すなわち、図1のように、位置センサ
1 ,42 ,43 ,44 ,45 ,46 の検出値{dx}
を取り込んで(ステップS1)、可動体1の傾きを変位
のベクトル{r}の成分として求め(ステップS2)、
この傾きが0に近ければ弾性中心Sが重心Gにほぼ一致
していると判断する(ステップS3)。一方、傾きが比
較的大きいときには、傾きが小さくなる向きに弾性中心
Sの位置を決定し(ステップS4)、所望の電流値を得
るのに必要なフィードバックゲインを求めて(ステップ
S5)、求めた電流値を電磁石21 ,22 ,23 および
リニアアクチュエータ31 ,32 ,33 の可動コイル3
bに与えるのである(ステップS6)。
That is, as shown in FIG. 1, detected values {dx} of the position sensors 4 1 , 4 2 , 4 3 , 4 4 , 4 5 , 4 6 .
(Step S1), the tilt of the movable body 1 is obtained as a component of the displacement vector {r} (step S2),
If this inclination is close to 0, it is determined that the elastic center S substantially coincides with the center of gravity G (step S3). On the other hand, when the inclination is relatively large, the position of the elastic center S is determined so that the inclination becomes smaller (step S4), and the feedback gain necessary for obtaining the desired current value is obtained (step S5). current electromagnets 2 1, 2 2, 2 3 and the linear actuator 3 1, 3 2, 3 3 of the moving coil 3
It is given to b (step S6).

【0025】すなわち、図2でコンプライアンス機構E
が右に移動し加速中であるとすれば、図2(a)のよう
に可動体1はコンプライアンス機構Eの中心線Lに対し
て大きな傾き角度φで傾こうとする。そこで、図2
(b)のように弾性中心Sの位置を重心Gに近づけるよ
うに、電磁石21 ,22 ,23 およびリニアアクチュエ
ータ31 ,32 ,33 の可動コイル3bへの電流を調節
して弾性中心Sを重心に近づけるようにフィードバック
制御を行えば傾き角度φが小さくなり、図2(c)のよ
うに、弾性中心Sが可動体1の重心Gに一致すれば、可
動体1はコンプライアンンス機構Eの中心線Lに対して
傾かず、コンプライアンス機構Eに作用する加速度の方
向に並進のみを行うようになるのである。ここに、本実
施例の方法では、弾性中心Sのみではなくダンピング中
心Dも重心Gに一致させているから、加速度が変化する
場合でも可動体1は傾かないものである。
That is, the compliance mechanism E in FIG.
2 moves to the right and is accelerating, the movable body 1 tends to tilt at a large tilt angle φ with respect to the center line L of the compliance mechanism E as shown in FIG. Therefore, FIG.
As shown in (b), the electric currents to the moving coils 3b of the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 and the linear actuators 3, 1 , 3 2 , 3 3 are adjusted so that the position of the elastic center S approaches the center of gravity G. If feedback control is performed to bring the elastic center S closer to the center of gravity, the inclination angle φ becomes smaller. If the elastic center S coincides with the center of gravity G of the movable body 1 as shown in FIG. It does not incline with respect to the center line L of the lianse mechanism E, but only translates in the direction of acceleration acting on the compliance mechanism E. Here, in the method of the present embodiment, not only the elastic center S but also the damping center D coincides with the center of gravity G, so that the movable body 1 does not tilt even when the acceleration changes.

【0026】(実施例2)実施例1では、弾性中心Sと
ダンピング中心Dとをともに重心Gに一致させるように
制御していたが、本実施例では、弾性中心Sとダンピン
グ中心Dとを個別に制御する方法について説明する。す
なわち、弾性中心Sに作用する外力のベクトル{fs}
と、ダンピング中心Dに作用する外力のベクトル{f
d}との合力が、全外力{f}になると考えられるか
ら、 {f}={fs}+{fd} とし、各外力のベクトル{fs},{fd}について、
静的釣合い条件を成立させるようにする。すなわち、 〔K〕{rs}+{fs}=0 …a 〔C〕{rd′}+{fd}=0 …b が成立するように、電磁石21 ,22 ,23 およびリニ
アアクチュエータ31 ,32 ,33 の可動コイル3bへ
の電流を制御するのである。ここに、{rs}は弾性中
心Sを原点とする座標系での変位ベクトル、{rd′}
はダンピング中心Dを原点とする座標系での変位ベクト
ルの時間微分を示す。電磁力についても弾性中心Sとダ
ンピング中心Dとに対して個別に考えると、位置センサ
1 ,42 ,43 ,44 ,45 ,46 の検出値{dx}
に対して、弾性中心Sを原点とする座標系での変位ベク
トル{rs}への変換、および、ダンピング中心Dを原
点とする座標系での変位ベクトル{rd}への変換は、
次のようになる。
(Embodiment 2) In Embodiment 1, the elastic center S and the damping center D are both controlled so as to coincide with the center of gravity G, but in this embodiment, the elastic center S and the damping center D are controlled. A method of individually controlling will be described. That is, the vector {fs} of the external force acting on the elastic center S
And the vector {f of the external force acting on the damping center D
Since the total force with d} is considered to be the total external force {f}, {f} = {fs} + {fd}, and for each external force vector {fs}, {fd},
Make sure that the static balance condition is satisfied. That is, [K] {rs} + {fs} = 0 ... a [C] {rd '} + {fd} = 0 ... b holds so that the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 and the linear actuator 3 The current to the movable coils 3b of 1 , 3 2 , 3 3 is controlled. Where {rs} is the displacement vector in the coordinate system with the elastic center S as the origin, and {rd ′}
Indicates the time derivative of the displacement vector in a coordinate system with the damping center D as the origin. Considering separately for the elastic center S and the damping center D also electromagnetic force, the position sensor 4 1, 4 2, 4 3, 4 4, 4 5, 4 6 detected value of {dx}
On the other hand, the conversion to the displacement vector {rs} in the coordinate system having the elastic center S as the origin and the conversion to the displacement vector {rd} in the coordinate system having the damping center D as the origin are
It looks like this:

【0027】 {rs}=〔Ss〕{dx} …a {rd}=〔Sd〕{dx} …b ただし、〔Ss〕,〔Sc〕はそれぞれコンプライアン
ス機構Eの構造によって決定される行列である。また、
電磁石21 ,22 ,23 、およびリニアアクチュエータ
1 ,32 ,33 により可動体1に作用する電磁力{f
e}によって弾性中心Sおよびダンピング中心Dに作用
する力{fs},{fd}は、次のように表すことがで
きる。
{Rs} = [Ss] {dx} ... a {rd} = [Sd] {dx} ... b where [Ss] and [Sc] are matrices determined by the structure of the compliance mechanism E, respectively. .. Also,
Electromagnetic force {f that acts on the movable body 1 by the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 and the linear actuators 3, 1 , 3 2 , 3 3.
The forces {fs} and {fd} acting on the elastic center S and the damping center D by e} can be expressed as follows.

【0028】 {fs}=〔Es〕{fe} …a {fd}=〔Ed〕{fe} …b ただし、〔Es〕,〔Ed〕はコンプライアンス機構E
の構造によって決定される変換行列である。電磁力ベク
トル{fe}は、電磁石21 ,22 ,23 、およびリニ
アアクチュエータ31 ,32 ,33 の可動コイル3bへ
の各通電電流を要素とする電流ベクトル{ie}を用い
ることによって、 {fe}=〔Ac〕{ie} … と表すことができ、また、電流ベクトル{ie}は、弾
性中心Sに作用する電磁力を与える電流ベクトル{i
s}と、ダンピング中心Dに作用する電磁力を与える電
流ベクトル{id}とを用いて、 {ie}={is}+{id} … と表すことができる。ここにおいて、〔Ac〕は電流か
ら力に変換する変換行列である。a式、b式に、そ
れぞれa式、b式およびa式、b式を代入すれ
ば、 〔Es〕{fe}+〔K〕〔Ss〕{dx}=0 〔Ed〕{fe}+〔C〕〔Sd〕{dx′}=0 が得られ、さらに、これらの式に式を代入すれば、 〔Es〕〔Ac〕{is}+〔K〕〔Ss〕{dx}=0 〔Ed〕〔Ac〕{id}+〔C〕〔Sd〕{dx′}=0 を得る。したがって、電流ベクトル{is},{id}
は、 {is}=−〔Es〕-1〔Ac〕-1〔K〕〔Ss〕{dx} {id}=−〔Ed〕-1〔Ac〕-1〔C〕〔Sd〕{dx′} これらの式を式に代入すれば、 {ie}=−〔Es〕-1〔Ac〕-1〔K〕〔Ss〕{dx} −〔Ed〕-1〔Ac〕-1〔C〕〔Sd〕{dx′} が得られる。このように、各位置センサ41 ,42 ,4
3 ,44 ,45 ,46 の検出値と検出値の時間変化とに
基づいて、弾性中心Sとダンピング中心との位置を個別
に制御できるように、各電磁石21 ,22 ,23 、およ
びリニアアクチュエータ31 ,32 ,33 の可動コイル
3bへの電流をフィードバック制御することができるの
である。
{Fs} = [Es] {fe} ... a {fd} = [Ed] {fe} ... b where [Es] and [Ed] are the compliance mechanism E.
Is a transformation matrix determined by the structure of. As the electromagnetic force vector {fe}, use a current vector {ie} whose elements are the currents supplied to the electromagnets 2 1 , 2 2 , 2 3 and the movable coils 3 b of the linear actuators 3, 1 , 3 2 , 3 3. Can be expressed as {fe} = [Ac] {ie} ... And the current vector {ie} is the current vector {i that gives the electromagnetic force acting on the elastic center S.
s} and a current vector {id} that gives an electromagnetic force acting on the damping center D can be expressed as {ie} = {is} + {id}. Here, [Ac] is a conversion matrix for converting current to force. By substituting the expressions a, b and a, b into the expressions a, b, [Es] {fe} + [K] [Ss] {dx} = 0 [Ed] {fe} + [ C] [Sd] {dx '} = 0 is obtained, and by substituting the equations into these equations, [Es] [Ac] {is} + [K] [Ss] {dx} = 0 [Ed ] [Ac] {id} + [C] [Sd] {dx '} = 0 is obtained. Therefore, the current vectors {is}, {id}
Is {is} =-[Es] -1 [Ac] -1 [K] [Ss] {dx} {id} =-[Ed] -1 [Ac] -1 [C] [Sd] {dx '. } By substituting these equations into the equations, {ie} =-[Es] -1 [Ac] -1 [K] [Ss] {dx}-[Ed] -1 [Ac] -1 [C] [ Sd] {dx '} is obtained. In this way, each position sensor 4 1 , 4 2 , 4
Each electromagnet 2 1 , 2 2 , 2 is controlled so that the positions of the elastic center S and the damping center can be individually controlled based on the detected values of 3 , 4, 4 , 5 and 4 6 and the time change of the detected values. 3 and the current to the movable coil 3b of the linear actuators 3 1 , 3 2 , 3 3 can be feedback-controlled.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は上述のように、コンプライアン
ス機構の移動中に可動体の傾きを検出し、傾きが小さく
なるように可動体に作用する復元力を調節するから、可
動体に対してモーメントが作用しないように制御するこ
とができるのである。すなわち、コンプライアンス機構
が移動したときに、可動体は回転移動を行わずにコンプ
ライアンス機構の移動方向における並進移動のみを行う
ことになって、回転移動を行う場合に比較すれば、可動
体がコンプライアンス機構に衝突しにくくなるという利
点を有するのである。その結果、可動体がコンプライア
ンス機構に衝突しない範囲で、コンプライアンス機構を
従来よりも高速で移動させることができ、自動組立装置
などに用いる場合には、組立時間を短縮することが可能
になる。また、可動体に回転力が作用しないから、急停
止時などにおける振動も比較的はやく減衰させることが
でき、整定時間が短縮できるのである。
As described above, according to the present invention, the inclination of the movable body is detected during the movement of the compliance mechanism, and the restoring force acting on the movable body is adjusted so that the inclination becomes small. It can be controlled so that the moment does not act. That is, when the compliance mechanism moves, the movable body does not perform rotational movement but only performs translational movement in the movement direction of the compliance mechanism. It has the advantage of being less likely to collide with. As a result, the compliance mechanism can be moved at a higher speed than before in a range in which the movable body does not collide with the compliance mechanism, and the assembly time can be shortened when used in an automatic assembly apparatus or the like. Further, since no rotational force acts on the movable body, vibration at the time of sudden stop can be damped relatively quickly, and the settling time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の動作説明図である。FIG. 1 is an operation explanatory diagram of the present invention.

【図2】本発明の動作の概念を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the concept of the operation of the present invention.

【図3】実施例を示し、(a)は概略構成図、(b)は
弾性中心の概念、(c)はダンピング中心の概念を説明
する図である。
3A and 3B show examples, FIG. 3A is a schematic configuration diagram, FIG. 3B is a diagram illustrating a concept of an elastic center, and FIG. 3C is a diagram illustrating a concept of a damping center.

【図4】実施例における可動体の変位と復元力との関係
を示し、(a)は並進、(b)は回転に対応する変位に
関する説明図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the displacement of the movable body and the restoring force in the embodiment, (a) is a translational diagram, and (b) is an explanatory diagram regarding a displacement corresponding to rotation.

【図5】実施例における可動体の変位と減衰力との関係
を示し、(a)は並進、(b)は回転に対応する変位に
関する説明図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the displacement of the movable body and the damping force in the embodiment, (a) is a translational diagram, and (b) is an explanatory diagram regarding a displacement corresponding to rotation.

【図6】実施例における重心とダンピング中心との関係
を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a center of gravity and a damping center in the embodiment.

【図7】本発明の方法を採用した場合の可動体の移動状
態を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a moving state of a movable body when the method of the present invention is adopted.

【図8】実施例に用いるコンプライアンス機構の概略構
成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a compliance mechanism used in the embodiment.

【図9】実施例に用いるコンプライアンス機構の要部の
斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view of a main part of the compliance mechanism used in the embodiment.

【図10】実施例に用いるコンプライアンス機構の一部
の分解平面図である。
FIG. 10 is an exploded plan view of a part of the compliance mechanism used in the embodiment.

【図11】図10におけるIV−IV線断面図である。11 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.

【図12】実施例に用いるリニアアクチュエータの平面
図である。
FIG. 12 is a plan view of a linear actuator used in an example.

【図13】実施例に用いるリニアアクチュエータの正面
図である。
FIG. 13 is a front view of a linear actuator used in an example.

【図14】本発明に係るコンプライアンス機構の概略構
成を示し、(a)は一部破断した斜視図、(b)は断面
図である。
FIG. 14 shows a schematic configuration of a compliance mechanism according to the present invention, (a) is a partially broken perspective view, and (b) is a sectional view.

【図15】従来例の問題点を示す動作説明図である。FIG. 15 is an operation explanatory view showing a problem of the conventional example.

【符号の説明】 1 可動体 21 電磁石 22 電磁石 23 電磁石 31 リニアアクチュエータ 32 リニアアクチュエータ 33 リニアアクチュエータ 41 位置センサ 42 位置センサ 43 位置センサ 44 位置センサ 45 位置センサ 46 位置センサ c1 減衰要素 c2 減衰要素 c3 減衰要素 c4 減衰要素 D ダンピング中心 E コンプライアンス装置 G 重心 k1 復元要素 k2 復元要素 k3 復元要素 k4 復元要素 S 弾性中心[Explanation of symbols] 1 movable body 2 1 electromagnet 2 2 electromagnet 2 3 electromagnet 3 1 linear actuator 3 2 linear actuator 3 3 linear actuator 4 1 position sensor 4 2 position sensor 4 3 position sensor 4 4 position sensor 4 5 position sensor 4 6 Position sensor c 1 damping element c 2 damping element c 3 damping element c 4 damping element D damping center E compliance device G center of gravity k 1 restoring element k 2 restoring element k 3 restoring element k 4 restoring element S elastic center

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年2月3日[Submission date] February 3, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0004[Correction target item name] 0004

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0004】たとえば、図15の右方向にコンプライア
ンス機構Eを移動させる場合について考えると、弾性中
心Sが部品Bの先端にある場合、加速時には、図15
(a)のように可動体1がコンプラアインス機構Eの中
心よりも左側に変位するとともに、可動体1にモーメン
トが作用し可動体1が傾くことになる。また、減速時に
は、図15(b)のように可動体1がコンプライアンス
機構Eの中心よりも右側に変位するとともに、可動体1
にモーメントが作用し可動体1が傾くことになる。この
ようにコンプラアインス機構Eの移動によって可動体1
がコンプライアンス機構Eに対して移動すると、可動体
1がコンプライアンス機構Eに対して衝突しやすく、コ
ンプライアンス機構Eや可動体1の破損につながった
り、部品Bの落下を招いたりするという問題がある。さ
らに、可動体1がコンプライアンス機構Eに衝突しない
としても、加速や減速の状態から等速度での移動状態に
急に変化したり急停止したりすると、その後は図15
(c)のように可動体1が振動して整定時間が長くな
り、部品Bの位置決めに長時間を要するという問題が生
じることもある。要するに、組立時間を短縮するために
コンプライアンス機構Eを高速に移動させようとする
と、装置が破損したり、整定時間が長くなって組立時間
が短縮できなくなるという問題が生じるのである。
[0004] For example, considering the case of moving the compliance mechanism E in the right direction in FIG. 15, in the elastic
When the heart S is located at the tip of the part B, when accelerating, FIG.
As shown in (a), the movable body 1 is displaced to the left side of the center of the compliment mechanism E, and a moment acts on the movable body 1 to tilt the movable body 1. When decelerating, the movable body 1 is displaced to the right of the center of the compliance mechanism E as shown in FIG.
A moment acts on the movable body 1 to tilt it. In this way, the movable body 1 is moved by the movement of the compliance mechanism E.
When the movable body 1 moves with respect to the compliance mechanism E, the movable body 1 is likely to collide with the compliance mechanism E, which leads to damage to the compliance mechanism E and the movable body 1 and a drop of the component B. Further, even if the movable body 1 does not collide with the compliance mechanism E, if it suddenly changes from the state of acceleration or deceleration to the state of movement at a constant speed, or if it suddenly stops, thereafter, FIG.
As in (c), the movable body 1 vibrates and the settling time becomes long, and it may take a long time to position the component B. In short, if the compliance mechanism E is moved at a high speed in order to shorten the assembly time, the device may be damaged, or the settling time becomes long and the assembly time cannot be shortened.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】ところで、上記コンプライアンス機構Eを
用いた組立装置を単純化すれば、図3に示すようなモデ
ルを考えることができる。すなわち、図3(a)に示す
ように、コンプライアンス機構Eによって可動体1が浮
上した形で支持され、可動体1に設けたチャック1cで
保持したワークBを部品Aの孔aに挿入するのであっ
て、可動体1は、コンプライアンス機構Eに対して、図
3(b)のように復元力を作用させる復元要素k1 ,k
2 ,k3 ,k4 と、図3(c)のように減衰力を作用さ
せる減衰要素c1 ,c2 ,c3 ,c4 とを介して結合さ
れていると考えることができる。コンプライアンス機構
Eは、復元要素k1 ,k2 ,k3 ,k4 による復元力、
および減衰要素c1 ,c2 ,c3 ,c4による減衰力を
調節できるのである。また、弾性中心Sやダンピング中
心Dも任意に変更可能である。
By the way, if the assembling apparatus using the compliance mechanism E is simplified, a model as shown in FIG. 3 can be considered. That is, as shown in FIG. 3A, the movable body 1 is supported by the compliance mechanism E in a levitated state, and the work B held by the chuck 1c provided on the movable body 1 is inserted into the hole a of the component A. Therefore, the movable body 1 has the restoring elements k 1 and k for applying the restoring force to the compliance mechanism E as shown in FIG.
It can be considered that they are coupled via 2 , k 3 and k 4 and damping elements c 1 , c 2 , c 3 and c 4 that exert a damping force as shown in FIG. The compliance mechanism E uses the restoring force of the restoring elements k 1 , k 2 , k 3 , k 4 .
And the damping force by the damping elements c 1 , c 2 , c 3 , c 4 can be adjusted. Also, the elastic center S and damping
The heart D can also be changed arbitrarily.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図4[Name of item to be corrected] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図4】 [Figure 4]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図5[Name of item to be corrected] Figure 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図5】 [Figure 5]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンプライアンス機構により支持した可
動体に対してコンプライアンス機構より作用させる復元
力および減衰力を調節することによって可動体の姿勢を
制御するコンプライアンス機構による可動体の姿勢制御
方法において、コンプライアンス機構の移動中に、コン
プライアンス機構について設定した基準位置に対する可
動体の傾きを検出するとともに、この傾きを小さくする
ようにコンプライアンス機構より可動体に作用する復元
力を調節することを特徴とするコンプライアンス機構に
よる可動体の姿勢制御方法。
1. A posture control method for a movable body using a compliance mechanism, wherein the posture of the movable body is controlled by adjusting a restoring force and a damping force applied by the compliance mechanism to the movable body supported by the compliance mechanism. By detecting the tilt of the movable body with respect to the reference position set for the compliance mechanism during the movement of, the compliance mechanism is characterized by adjusting the restoring force acting on the movable body from the compliance mechanism so as to reduce this tilt. A posture control method for a movable body.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010274359A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp Copying mechanism
CN114407081A (en) * 2022-02-28 2022-04-29 北京航空航天大学 Passive compliant device at tail end of hybrid variable impedance mechanical arm

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