JPH1069315A - 変形応力を伴わずに組立物品の組立を行なうための方法並びにプログラマブルポジショナ - Google Patents
変形応力を伴わずに組立物品の組立を行なうための方法並びにプログラマブルポジショナInfo
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- JPH1069315A JPH1069315A JP9096309A JP9630997A JPH1069315A JP H1069315 A JPH1069315 A JP H1069315A JP 9096309 A JP9096309 A JP 9096309A JP 9630997 A JP9630997 A JP 9630997A JP H1069315 A JPH1069315 A JP H1069315A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 組立作業中に物体の従順な位置決めを行なう
ための装置と方法。 【解決手段】 位置決めを行なうための装置装置は、ベ
ースプレートと、クランプまたはツールのような物体を
取り付けるための、ベースプレートから離隔したロケー
タプレートと、ベースプレートとロケータプレートの間
にユニバーサルジョイントによって結合されて自由度６
の動作を提供する複数のリニアアクチュエータを含んで
いる。本装置並びに方法によれば、ロケータプレートに
は、組み立てられるべき部品をロケータプレートに取り
付けられた物体に接触させるためにロケータプレートを
ベースプレートに関して予め定められた位置へ選択的に
移動させるための制御装置がアクチュエータに接続され
る。アクチュエータのうちの２個またはそれ以上を機械
的に結合させ、６未満の自由度でロケータプレートを動
かしてもよい。この制御装置は、その部品の組立中にそ
の物体を介してロケータプレートに印加される力に応答
し、その力を変化させるためにリニアアクチュエータを
作動させる。
ための装置と方法。 【解決手段】 位置決めを行なうための装置装置は、ベ
ースプレートと、クランプまたはツールのような物体を
取り付けるための、ベースプレートから離隔したロケー
タプレートと、ベースプレートとロケータプレートの間
にユニバーサルジョイントによって結合されて自由度６
の動作を提供する複数のリニアアクチュエータを含んで
いる。本装置並びに方法によれば、ロケータプレートに
は、組み立てられるべき部品をロケータプレートに取り
付けられた物体に接触させるためにロケータプレートを
ベースプレートに関して予め定められた位置へ選択的に
移動させるための制御装置がアクチュエータに接続され
る。アクチュエータのうちの２個またはそれ以上を機械
的に結合させ、６未満の自由度でロケータプレートを動
かしてもよい。この制御装置は、その部品の組立中にそ
の物体を介してロケータプレートに印加される力に応答
し、その力を変化させるためにリニアアクチュエータを
作動させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、部品及
び副組立物品を組立物品に柔軟性をもって組み立てるた
めの方法並びに装置に関し、より詳細に言えば、最終の
組立物品に変形応力が溜るのを防止するための方法並び
に装置に関する。
び副組立物品を組立物品に柔軟性をもって組み立てるた
めの方法並びに装置に関し、より詳細に言えば、最終の
組立物品に変形応力が溜るのを防止するための方法並び
に装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両本体を組み立てる工程は、個々の本
体のパネル部品から副組立物品（サブアセンブリ）を形
成し、より小さな副組立物品、パネル及びその他の部品
のグループからより大きな副組立物品を形成し、そし
て、このより大きな副組立物品から最終の本体組立物品
を形成することを含む。この組立工程の期間中に、例え
ば、溶接及び締結具の挿入のような取り付け作業が実行
されるとともに、部品及び副組立物品が、固定された予
め定められた位置に保持されなければならない。典型的
には、取り付け作業の間に部品表面の予め定められた箇
所に当接するように動くことができ、かつ、副組立物品
が別の組立ステーションに移動することができるように
その表面から引っ込むように動くことができるロケータ
及びクランプを用いた固定装置によって、部品及び副組
立物品が作業ステーションすなわち組立ステーションに
保持される。部品は許容範囲内で製造されるので、予め
定められた箇所の位置は、部品によって、また、副組立
物品によって異なる。固定装置は、予め定められた箇所
の様々な位置に適合する保持位置に頻繁に調整される。
体のパネル部品から副組立物品（サブアセンブリ）を形
成し、より小さな副組立物品、パネル及びその他の部品
のグループからより大きな副組立物品を形成し、そし
て、このより大きな副組立物品から最終の本体組立物品
を形成することを含む。この組立工程の期間中に、例え
ば、溶接及び締結具の挿入のような取り付け作業が実行
されるとともに、部品及び副組立物品が、固定された予
め定められた位置に保持されなければならない。典型的
には、取り付け作業の間に部品表面の予め定められた箇
所に当接するように動くことができ、かつ、副組立物品
が別の組立ステーションに移動することができるように
その表面から引っ込むように動くことができるロケータ
及びクランプを用いた固定装置によって、部品及び副組
立物品が作業ステーションすなわち組立ステーションに
保持される。部品は許容範囲内で製造されるので、予め
定められた箇所の位置は、部品によって、また、副組立
物品によって異なる。固定装置は、予め定められた箇所
の様々な位置に適合する保持位置に頻繁に調整される。
【０００３】部品及び副組立物品を保持する固定装置
は、“専用のもの”または“プログラマブル（プログラ
ム可能）なもの”として分類することができる。“オー
トメーション装置”としても知られる専用固定装置は、
単一の部品または単一の副組立物品に適合するように設
計され、そして、特定の作業または一連の複数の作業を
実行するように設計されたものである。典型的には、専
用固定装置は、部品または副組立物品に対して予め選択
された作業を実行するのに必要な締め付け動作と弛め動
作のみをおこなうことができ、設計変更または異なった
型式に対応する様々な部品または様々な副組立物品には
適合することができない。対照的に、プログラマブル固
定装置は、多くの種類の動作に適合することが可能であ
る。例えば、プログラマブル固定装置は、特定の部品ま
たは副組立物品に適合するために予め定められた一連の
動作を実行するようにプログラムすることができ、さら
に、別の部品または副組立物品に適合するために異なっ
た一連の運動を実行するようにプログラムすることがで
きる。
は、“専用のもの”または“プログラマブル（プログラ
ム可能）なもの”として分類することができる。“オー
トメーション装置”としても知られる専用固定装置は、
単一の部品または単一の副組立物品に適合するように設
計され、そして、特定の作業または一連の複数の作業を
実行するように設計されたものである。典型的には、専
用固定装置は、部品または副組立物品に対して予め選択
された作業を実行するのに必要な締め付け動作と弛め動
作のみをおこなうことができ、設計変更または異なった
型式に対応する様々な部品または様々な副組立物品には
適合することができない。対照的に、プログラマブル固
定装置は、多くの種類の動作に適合することが可能であ
る。例えば、プログラマブル固定装置は、特定の部品ま
たは副組立物品に適合するために予め定められた一連の
動作を実行するようにプログラムすることができ、さら
に、別の部品または副組立物品に適合するために異なっ
た一連の運動を実行するようにプログラムすることがで
きる。
【０００４】多くのプログラマブルポジショナは連続的
な形態の機構を有し、すなわち、機構の各リンクは、す
ぐ前のリンクに連続的に取り付けられてリンクの連鎖を
形成する。このリンクはリニアジョイントまたはロータ
リージョイントを有してもよい。リニアジョイントを用
いた機構は、より高い剛性を提供するが、従来のハード
ツーリング固定装置と比較すると、明らかにかなり剛性
に欠けるものである。連続的な形態のプログラマブル固
定装置は、特許権が本発明の譲受人に譲渡された米国特
許第５，２７２，８０５号に記述される（図７及び図８
を参照）。
な形態の機構を有し、すなわち、機構の各リンクは、す
ぐ前のリンクに連続的に取り付けられてリンクの連鎖を
形成する。このリンクはリニアジョイントまたはロータ
リージョイントを有してもよい。リニアジョイントを用
いた機構は、より高い剛性を提供するが、従来のハード
ツーリング固定装置と比較すると、明らかにかなり剛性
に欠けるものである。連続的な形態のプログラマブル固
定装置は、特許権が本発明の譲受人に譲渡された米国特
許第５，２７２，８０５号に記述される（図７及び図８
を参照）。
【０００５】本発明は、ハードツーリング固定装置の剛
性と比較して高い剛性を備えたプログラマブルポジショ
ナを提供する。それは、複数のリニアアクチュエータに
よって形成される並列リンケージ機構を採用することに
よってその目的を実現する。機構の剛性すなわちスティ
フネス(stiffness) は、機構全体のスティフネスがすべ
てのリンクの補強効果の総和である並列リンケージの協
調支持構造によって決まる。この形態の機構は、機械技
術者学会の１９６５年−１９６６年の会報の３７１〜３
９４頁のスチュアートによる“スチュアートプラットホ
ーム”として良く知られたフライトシミュレーションに
利用され、また、例えば米国特許第５，３５４，１５８
号（さらに、米国特許第４，９８８，２４４号及び米国
特許第５，３８８，９３５号）に記載されるような工作
機械の構成にも利用されてきた。
性と比較して高い剛性を備えたプログラマブルポジショ
ナを提供する。それは、複数のリニアアクチュエータに
よって形成される並列リンケージ機構を採用することに
よってその目的を実現する。機構の剛性すなわちスティ
フネス(stiffness) は、機構全体のスティフネスがすべ
てのリンクの補強効果の総和である並列リンケージの協
調支持構造によって決まる。この形態の機構は、機械技
術者学会の１９６５年−１９６６年の会報の３７１〜３
９４頁のスチュアートによる“スチュアートプラットホ
ーム”として良く知られたフライトシミュレーションに
利用され、また、例えば米国特許第５，３５４，１５８
号（さらに、米国特許第４，９８８，２４４号及び米国
特許第５，３８８，９３５号）に記載されるような工作
機械の構成にも利用されてきた。
【０００６】固定装置の中で最も柔軟性のあるものの１
つは、６軸の工作機械である。支持体は、モータドライ
ブの伸長可能な６本の脚で接合された一定間隔で配置さ
れた１対のプラットホームを含み、その６本の脚は、交
差してもあるいは交差しなくてもよく、ユニバーサルジ
ョイントによってプラットホームに取り付けられる。一
方の形態においては、その工作機械は、例えばスピンド
ルにおけるツールのようなプラットホームの一方に取り
付けられたオペレータと、例えば加工物のようなプラッ
トホームの他方に搭載された物体とを有し、それによっ
て、作業空間が２つのプラットホームの間に位置する。
脚の長さが個々に調節されてプラットホームの位置が変
わり、その結果、物体とオペレータのお互いの相対的な
位置も変わる。
つは、６軸の工作機械である。支持体は、モータドライ
ブの伸長可能な６本の脚で接合された一定間隔で配置さ
れた１対のプラットホームを含み、その６本の脚は、交
差してもあるいは交差しなくてもよく、ユニバーサルジ
ョイントによってプラットホームに取り付けられる。一
方の形態においては、その工作機械は、例えばスピンド
ルにおけるツールのようなプラットホームの一方に取り
付けられたオペレータと、例えば加工物のようなプラッ
トホームの他方に搭載された物体とを有し、それによっ
て、作業空間が２つのプラットホームの間に位置する。
脚の長さが個々に調節されてプラットホームの位置が変
わり、その結果、物体とオペレータのお互いの相対的な
位置も変わる。
【０００７】米国特許第４，９８８，２４４号は、ツー
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、クレビスジョイント及びトラニ
オンジョイントで３対がプラットホームに取り付けられ
た６本の伸長可能な脚で接合される。脚の対が交差し、
工程作業はそのプラットホーム間で実行される。
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、クレビスジョイント及びトラニ
オンジョイントで３対がプラットホームに取り付けられ
た６本の伸長可能な脚で接合される。脚の対が交差し、
工程作業はそのプラットホーム間で実行される。
【０００８】米国特許第５，３８８，９３５号は、ツー
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、ユニバーサルジョイントでプラ
ットホームに取り付けられた６本の伸長可能な脚で接合
される。脚の少なくとも１つの対が交差し、工程作業は
そのプラットホーム間で実行される。
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、ユニバーサルジョイントでプラ
ットホームに取り付けられた６本の伸長可能な脚で接合
される。脚の少なくとも１つの対が交差し、工程作業は
そのプラットホーム間で実行される。
【０００９】工程作業が２つの支持プラットホーム間で
なされる上述の形態の固定装置の並列リンケージは、そ
の支持体の上でなされる組立作業における加工には適さ
ない。このような構造によって強いられる運動の制限
は、２つの支持体の間に収容することのできない比較的
に大きなパーツに対して組立がなされてもよい柔軟性の
ある組立を支援するものではない。装置のもう１つの形
態においても、６本の伸長可能な脚で接合された一定間
隔で配置された１対のプラットホームを含み、ツール
は、一方のプラットホームに取り付けられるが、他方の
プラットホームに離れて向かい合う。一方のプラットホ
ームに相対するプラットホームに配置された固定装置に
物体が搭載される。従って、他方のプラットホームは、
作業がなされるべき物体に向かってツールを動かすため
に、及び作業がなされるべき物体から離れるようにツー
ルを動かすために、固定されたベースとして動作する。
なされる上述の形態の固定装置の並列リンケージは、そ
の支持体の上でなされる組立作業における加工には適さ
ない。このような構造によって強いられる運動の制限
は、２つの支持体の間に収容することのできない比較的
に大きなパーツに対して組立がなされてもよい柔軟性の
ある組立を支援するものではない。装置のもう１つの形
態においても、６本の伸長可能な脚で接合された一定間
隔で配置された１対のプラットホームを含み、ツール
は、一方のプラットホームに取り付けられるが、他方の
プラットホームに離れて向かい合う。一方のプラットホ
ームに相対するプラットホームに配置された固定装置に
物体が搭載される。従って、他方のプラットホームは、
作業がなされるべき物体に向かってツールを動かすため
に、及び作業がなされるべき物体から離れるようにツー
ルを動かすために、固定されたベースとして動作する。
【００１０】米国特許第４，５３６，６９０号は、支持
構造体を有する自走ロボットプラットホームを開示し、
この支持構造体は、６本の伸長可能な脚で接合されたベ
ース及び動くことのできるツール支持体を含み、作業空
間はそのベースと支持体の間の領域の外側に存在する。
位置制御フィードバックは、位置センサ及び速度センサ
を利用する。
構造体を有する自走ロボットプラットホームを開示し、
この支持構造体は、６本の伸長可能な脚で接合されたベ
ース及び動くことのできるツール支持体を含み、作業空
間はそのベースと支持体の間の領域の外側に存在する。
位置制御フィードバックは、位置センサ及び速度センサ
を利用する。
【００１１】米国特許第５，０５３，６８７号は、６本
の伸長可能なリンク部材で接合された一定間隔で配置さ
れる上部プレートと底部プレートを有する関節式装置を
開示し、このプレート間の領域の外側に作業空間を備え
る。底部プレートはベースプレートの上方にしっかりと
支持される。リンク部材は、３つの対を以て上部プレー
トに取り付けられる上端部と、ユニバーサルジョイント
で６個のスライダー部材に取り付けられる下端部とを有
する。スライダー部材は、底部プレートの開口を通って
伸長してベースプレートに取り付けられたエンドレスス
クリューに係合する。各スライダー部材は、緩衝器を含
み、位置センサに接続され、そして、各リンク部材は力
センサを含む。力が上部プレートに加えられると、緩衝
器が受動コンプライアンスを供給し、制御装置は、力帰
還アルゴリズムにおける力センサ情報を利用して、上部
プレートのその位置に加えられるべき補正値を計算す
る。
の伸長可能なリンク部材で接合された一定間隔で配置さ
れる上部プレートと底部プレートを有する関節式装置を
開示し、このプレート間の領域の外側に作業空間を備え
る。底部プレートはベースプレートの上方にしっかりと
支持される。リンク部材は、３つの対を以て上部プレー
トに取り付けられる上端部と、ユニバーサルジョイント
で６個のスライダー部材に取り付けられる下端部とを有
する。スライダー部材は、底部プレートの開口を通って
伸長してベースプレートに取り付けられたエンドレスス
クリューに係合する。各スライダー部材は、緩衝器を含
み、位置センサに接続され、そして、各リンク部材は力
センサを含む。力が上部プレートに加えられると、緩衝
器が受動コンプライアンスを供給し、制御装置は、力帰
還アルゴリズムにおける力センサ情報を利用して、上部
プレートのその位置に加えられるべき補正値を計算す
る。
【００１２】専用固定装置またはプログラマブル固定装
置のいずれを用いたとしても、部品または副組立物品
は、最大の支持剛性を得るように設計された固定装置に
堅固にクランプされる。例えばスポット溶接ガンのよう
な加工装置が整列されていなければ、１つかまたは複数
の部品を適切な組立位置から変位させる恐れがある。従
って、部品がお互いに対してシフトするかもしれず、そ
れが組立における不正確さの原因となり、あるいは、部
品が永久的に溶接される前に、それらは、堅固な固定装
置に逆らって伸ばされるか、あるいは圧縮される。この
ように、既存の固定装置による問題は、組立物品の使用
中の故障を引き起こすかもしれない内部の変形応力を伴
って組立物品の組立が行われることである。
置のいずれを用いたとしても、部品または副組立物品
は、最大の支持剛性を得るように設計された固定装置に
堅固にクランプされる。例えばスポット溶接ガンのよう
な加工装置が整列されていなければ、１つかまたは複数
の部品を適切な組立位置から変位させる恐れがある。従
って、部品がお互いに対してシフトするかもしれず、そ
れが組立における不正確さの原因となり、あるいは、部
品が永久的に溶接される前に、それらは、堅固な固定装
置に逆らって伸ばされるか、あるいは圧縮される。この
ように、既存の固定装置による問題は、組立物品の使用
中の故障を引き起こすかもしれない内部の変形応力を伴
って組立物品の組立が行われることである。
【００１３】
【発明の概要】本発明は、ベースプレートと、離隔した
ロケータプレートと、その２つのプレートの間に延在し
かつユニバーサルジョイントでそれに取り付けられた６
個のリニアアクチュエータリンクと、を有する並列リン
クプログラマブルポジショニング機構を含む、組立作業
の間に物体の位置決めを行なうための装置に関する。ア
クチュエータの端部は、三角形のパターンを以て各プレ
ートで対にされ、かつ、アクチュエータはお互いには交
差しない。従って、２つのアクチュエータは、ベースプ
レートで対にされた一端を有し、その各アクチュエータ
は、ロケータプレートで他のアクチュエータとともに対
にされた他端を有する。プログラマブルな方法で各リン
クの長さを変更するために、アクチュエータはスクリュ
ードライブ方式のものである。作業空間はプレート間の
空間の外側のロケータプレートに隣接する。加工する大
きな力のために、作業が修正処置を必要とするならば、
アクチュエータは、ロケータプレートに加えられた力に
バックドライブで抗するボールスクリュー型のものであ
ってもよい。制御システムに運動のフィードバックを提
供する回転位置エンコーダが用いられてもよく、その制
御システムは、加えられた力に反応して、より高い支持
剛性を得るために保持力を増加させるか、または、制御
されたコンプライアンスと変形応力を伴わない組立物品
とを得るために保持力を減少させることができる。さら
に、自由度と、必要とされるモータ及び制御装置の数と
を減少させるアクチュエータを機械的に結合してもよ
い。
ロケータプレートと、その２つのプレートの間に延在し
かつユニバーサルジョイントでそれに取り付けられた６
個のリニアアクチュエータリンクと、を有する並列リン
クプログラマブルポジショニング機構を含む、組立作業
の間に物体の位置決めを行なうための装置に関する。ア
クチュエータの端部は、三角形のパターンを以て各プレ
ートで対にされ、かつ、アクチュエータはお互いには交
差しない。従って、２つのアクチュエータは、ベースプ
レートで対にされた一端を有し、その各アクチュエータ
は、ロケータプレートで他のアクチュエータとともに対
にされた他端を有する。プログラマブルな方法で各リン
クの長さを変更するために、アクチュエータはスクリュ
ードライブ方式のものである。作業空間はプレート間の
空間の外側のロケータプレートに隣接する。加工する大
きな力のために、作業が修正処置を必要とするならば、
アクチュエータは、ロケータプレートに加えられた力に
バックドライブで抗するボールスクリュー型のものであ
ってもよい。制御システムに運動のフィードバックを提
供する回転位置エンコーダが用いられてもよく、その制
御システムは、加えられた力に反応して、より高い支持
剛性を得るために保持力を増加させるか、または、制御
されたコンプライアンスと変形応力を伴わない組立物品
とを得るために保持力を減少させることができる。さら
に、自由度と、必要とされるモータ及び制御装置の数と
を減少させるアクチュエータを機械的に結合してもよ
い。
【００１４】この装置においては、ベースプレートは上
面を有し、ロケータプレートは上面と下面を有し、各リ
ニアアクチュエータは、ベースプレートの上面に旋回可
能に取り付けられた下端と、ロケータプレートの下面に
旋回可能に取り付けられた上端とを有し、各リニアアク
チュエータの下端及び上端は、ベースプレートに関して
ロケータプレートを動かすために、予め定められたリニ
アパスに沿ってお互いに関して動くことができる。複数
のベースピボットジョイントが、ほぼ三角形の第１のパ
ターンを以て、ベースプレートの上面とリニアアクチュ
エータの下端との間に取り付けられ、このベースピボッ
トジョイントは対で配置され、各ベースピボットジョイ
ント対の中心が第１のパターンの頂点を形成する。複数
のロケータピボットジョイントが、ほぼ三角形の第２の
パターンを以て、ロケータプレートの下面とリニアアク
チュエータの下端との間に取り付けられ、このロケータ
ピボットジョイントは対で配置され、各ロケータピボッ
トジョイント対の中心が第２のパターンの頂点を形成す
る。
面を有し、ロケータプレートは上面と下面を有し、各リ
ニアアクチュエータは、ベースプレートの上面に旋回可
能に取り付けられた下端と、ロケータプレートの下面に
旋回可能に取り付けられた上端とを有し、各リニアアク
チュエータの下端及び上端は、ベースプレートに関して
ロケータプレートを動かすために、予め定められたリニ
アパスに沿ってお互いに関して動くことができる。複数
のベースピボットジョイントが、ほぼ三角形の第１のパ
ターンを以て、ベースプレートの上面とリニアアクチュ
エータの下端との間に取り付けられ、このベースピボッ
トジョイントは対で配置され、各ベースピボットジョイ
ント対の中心が第１のパターンの頂点を形成する。複数
のロケータピボットジョイントが、ほぼ三角形の第２の
パターンを以て、ロケータプレートの下面とリニアアク
チュエータの下端との間に取り付けられ、このロケータ
ピボットジョイントは対で配置され、各ロケータピボッ
トジョイント対の中心が第２のパターンの頂点を形成す
る。
【００１５】物体は、ロケータプレートの上面に搭載さ
れる。この物体は、通常、ロケータプレートに部品を取
り付けるためのクランプかまたは部品に加工をなすため
のツールである。選択的にリニアアクチュエータを作動
させてロケータプレートをベースプレートに関して予め
定められた位置に動かして組み立てられるべき部品を受
け取るように物体を位置決めするために、制御手段がリ
ニアアクチュエータに接続される。フィードバック手段
が、リニアアクチュエータに結合され、また、制御手段
に接続される。このフィードバック手段は、部品の組立
中に物体に加えられる力に応答して加えられた力を表わ
すフィードバック信号を制御手段に生成し、そして制御
手段が、加えられる力を変更するために、そのフィード
バック信号に応答してリニアアクチュエータを作動させ
る。６未満の自由度をもってベースプレートに関してロ
ケータプレートを動かすために、アクチュエータを機械
的に結合して、少なくとも２つのリニアアクチュエータ
を協調して作動させてもよい。
れる。この物体は、通常、ロケータプレートに部品を取
り付けるためのクランプかまたは部品に加工をなすため
のツールである。選択的にリニアアクチュエータを作動
させてロケータプレートをベースプレートに関して予め
定められた位置に動かして組み立てられるべき部品を受
け取るように物体を位置決めするために、制御手段がリ
ニアアクチュエータに接続される。フィードバック手段
が、リニアアクチュエータに結合され、また、制御手段
に接続される。このフィードバック手段は、部品の組立
中に物体に加えられる力に応答して加えられた力を表わ
すフィードバック信号を制御手段に生成し、そして制御
手段が、加えられる力を変更するために、そのフィード
バック信号に応答してリニアアクチュエータを作動させ
る。６未満の自由度をもってベースプレートに関してロ
ケータプレートを動かすために、アクチュエータを機械
的に結合して、少なくとも２つのリニアアクチュエータ
を協調して作動させてもよい。
【００１６】本発明は、また、組立作業中に物体の位置
決めを行なうための方法に関し、その方法は、ベースプ
レートに旋回可能に取り付けられた下端とロケータプレ
ートに旋回可能に取り付けられた下端とをそれぞれが有
する複数のリニアアクチュエータによってベースプレー
トをロケータプレートに接続する段階と、物体をロケー
タプレートに搭載する段階と、ロケータプレートに搭載
された物体を組み立てられるべき部品に接触させるため
にベースプレートに関して予め定められた位置にロケー
タプレートを動かすようにリニアアクチュエータを制御
する段階と、物体が部品に接触したときにロケータプレ
ートに加えられる力を表わすフィードバック信号を生成
する段階と、フィードバック信号に応答して加えられる
力を変化させるためにリニアアクチュエータを作動させ
る段階と、を含む。この方法は、加えられる力を予め定
められたしきい値の範囲内に維持することによって行な
われてもよい。
決めを行なうための方法に関し、その方法は、ベースプ
レートに旋回可能に取り付けられた下端とロケータプレ
ートに旋回可能に取り付けられた下端とをそれぞれが有
する複数のリニアアクチュエータによってベースプレー
トをロケータプレートに接続する段階と、物体をロケー
タプレートに搭載する段階と、ロケータプレートに搭載
された物体を組み立てられるべき部品に接触させるため
にベースプレートに関して予め定められた位置にロケー
タプレートを動かすようにリニアアクチュエータを制御
する段階と、物体が部品に接触したときにロケータプレ
ートに加えられる力を表わすフィードバック信号を生成
する段階と、フィードバック信号に応答して加えられる
力を変化させるためにリニアアクチュエータを作動させ
る段階と、を含む。この方法は、加えられる力を予め定
められたしきい値の範囲内に維持することによって行な
われてもよい。
【００１７】本発明による方法は、また、組立物品固定
装置上の板金部品の変形応力を伴わない組立を行なうた
めの方法に関し、その組立物品固定装置は、コントロー
ラからの位置制御信号に応答するアクチュエータを有す
る少なくとも１つのプログラマブル固定装置と、部品を
組立物品固定装置にクランプするためのクランプ手段
と、組立中に部品に使用することができて部品を変位さ
せることができ、かつ固定装置によって支持される力を
生成することができるツーリングと、含む。この方法
は、少なくとも１つのアクチュエータを動かして予め定
められた位置に固定装置を位置決めするためにコントロ
ーラから制御信号を生成する段階と、固定装置上の少な
くとも２つの部品を予め定められた位置に配置する段階
と、部品を固定装置にクランプする段階と、部品を組み
立てるためにツーリングを作動させる段階であって、そ
のツーリングが固定装置によって支持される力を生成し
て予め定められた位置から部品を変位させようとする段
階と、ツーリングの作動中に固定装置によって支持され
る力を検知してその力の強さと方向を指示する力信号を
生成する段階と、力信号をコントローラに連絡する段階
と、変形応力を伴わない部品の組立を提供するための適
切な限界値以下に力を減少させる方向にアクチュエータ
を動かすようにコントローラを動作させる段階と、を含
む。この検知する段階は、一般化されたデカルト座標系
における６つの一般化された力の成分、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｍ
x 、Ｍy 、及びＭz の内の少なくとも１つを測定する力
センサによって、または、加えられた力に応答してアク
チュエータの動作を表わす出力信号を生成する、アクチ
ュエータに結合された位置エンコーダによって行なわれ
てもよい。
装置上の板金部品の変形応力を伴わない組立を行なうた
めの方法に関し、その組立物品固定装置は、コントロー
ラからの位置制御信号に応答するアクチュエータを有す
る少なくとも１つのプログラマブル固定装置と、部品を
組立物品固定装置にクランプするためのクランプ手段
と、組立中に部品に使用することができて部品を変位さ
せることができ、かつ固定装置によって支持される力を
生成することができるツーリングと、含む。この方法
は、少なくとも１つのアクチュエータを動かして予め定
められた位置に固定装置を位置決めするためにコントロ
ーラから制御信号を生成する段階と、固定装置上の少な
くとも２つの部品を予め定められた位置に配置する段階
と、部品を固定装置にクランプする段階と、部品を組み
立てるためにツーリングを作動させる段階であって、そ
のツーリングが固定装置によって支持される力を生成し
て予め定められた位置から部品を変位させようとする段
階と、ツーリングの作動中に固定装置によって支持され
る力を検知してその力の強さと方向を指示する力信号を
生成する段階と、力信号をコントローラに連絡する段階
と、変形応力を伴わない部品の組立を提供するための適
切な限界値以下に力を減少させる方向にアクチュエータ
を動かすようにコントローラを動作させる段階と、を含
む。この検知する段階は、一般化されたデカルト座標系
における６つの一般化された力の成分、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｍ
x 、Ｍy 、及びＭz の内の少なくとも１つを測定する力
センサによって、または、加えられた力に応答してアク
チュエータの動作を表わす出力信号を生成する、アクチ
ュエータに結合された位置エンコーダによって行なわれ
てもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１及び図２に示したように、組
立物品１０は第１の部品１１と第２の部品１２から形成
されている。“組立物品（アセンブリ）”及び“部品
（コンポーネント）”という呼称が本発明の好ましい実
施例の説明において用いられるが、組立物品１０は、よ
り大きな組立物品の副組立物品であってもよいし、部品
１１及び１２のどちらか一方または両方が、副組立物品
であってもよい。図１は、固定装置１３に配置された部
品１１及び１２の概略平面図であり、図２は、その部品
及び固定装置のあたかも図１の線分２−２に沿って切断
されたような正面図である。この実施例のためには、部
品１１及び１２は、それぞれほぼ平坦な板金の断片であ
り、その断片は、図示される位置において、部品１２が
部品１１の一部分に重なる部分を以てお互いにスポット
溶接されるものと仮定する。従来の組立方法によれば、
典型的には、第１の複数のロケータまたは支持体１４の
それぞれの上向きに面した支持面１４ａに位置する第１
の予め定められた位置で第１の部品１１が固定装置１３
上に配置される。部品の自由周囲１１ａに係合する複数
のクランプ１４ｂによって、第１の部品１１が、この第
１の予め定められた位置で面１４ａに向かって押さえら
れ、その複数のクランプ１４ｂのそれぞれは、支持体１
４の１つに取り付けられている。それから、第２の複数
の支持体１５のそれぞれの上向きに面した支持面１５ａ
に位置する第２の予め定められた位置で第２の部品１２
が固定装置１３上に配置される。部品の自由周囲１２ａ
に係合する複数のクランプ１５ｂによって、第２の部品
１２が、この第２の予め定められた位置で面１５ａに向
かって押さえられ、その複数のクランプ１５ｂのそれぞ
れは、支持体１５の１つに取り付けられている。
立物品１０は第１の部品１１と第２の部品１２から形成
されている。“組立物品（アセンブリ）”及び“部品
（コンポーネント）”という呼称が本発明の好ましい実
施例の説明において用いられるが、組立物品１０は、よ
り大きな組立物品の副組立物品であってもよいし、部品
１１及び１２のどちらか一方または両方が、副組立物品
であってもよい。図１は、固定装置１３に配置された部
品１１及び１２の概略平面図であり、図２は、その部品
及び固定装置のあたかも図１の線分２−２に沿って切断
されたような正面図である。この実施例のためには、部
品１１及び１２は、それぞれほぼ平坦な板金の断片であ
り、その断片は、図示される位置において、部品１２が
部品１１の一部分に重なる部分を以てお互いにスポット
溶接されるものと仮定する。従来の組立方法によれば、
典型的には、第１の複数のロケータまたは支持体１４の
それぞれの上向きに面した支持面１４ａに位置する第１
の予め定められた位置で第１の部品１１が固定装置１３
上に配置される。部品の自由周囲１１ａに係合する複数
のクランプ１４ｂによって、第１の部品１１が、この第
１の予め定められた位置で面１４ａに向かって押さえら
れ、その複数のクランプ１４ｂのそれぞれは、支持体１
４の１つに取り付けられている。それから、第２の複数
の支持体１５のそれぞれの上向きに面した支持面１５ａ
に位置する第２の予め定められた位置で第２の部品１２
が固定装置１３上に配置される。部品の自由周囲１２ａ
に係合する複数のクランプ１５ｂによって、第２の部品
１２が、この第２の予め定められた位置で面１５ａに向
かって押さえられ、その複数のクランプ１５ｂのそれぞ
れは、支持体１５の１つに取り付けられている。
【００１９】２つの部品は、第１の部品１１の重ねられ
た周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２ｂ
とによって境界をなす領域１０ａで重複する。領域１０
ａにおける部品１１及び１２の部分は、複数の箇所１６
でお互いにスポット溶接される。この領域１０ａは、第
３の複数の支持体１７のそれぞれの上向きに面した支持
面１４ａに位置する。第１の部品１１はそこに形成され
た複数の開口１１ｃを有し、第２の部品１２は、開口１
１ｃのそれぞれが開口１２ｃの１つに整列するようにそ
こに形成された複数の開口１２ｃを有する。支持体１７
のそれぞれは、それに取り付けられた上向きに延びたテ
ーパー付きロケータピン１７ｂを有し、そのピンは１対
の関連する開口１１ｃ及び１２ｃを通って延在する。こ
のように、２つの部品は、クランプ１４ｂ及び１５ｂに
よって、また、ピン１７ｂによって、図示された予め定
められた位置にしっかりと保持される。支持体１４、１
５、及び１７は、本発明の譲受人に特許権が譲受された
米国特許第５，２３９，７３９号の図７及び図８に示し
たような先行技術のロケータまたは支持体の様々な種類
のどれであってもよい。
た周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２ｂ
とによって境界をなす領域１０ａで重複する。領域１０
ａにおける部品１１及び１２の部分は、複数の箇所１６
でお互いにスポット溶接される。この領域１０ａは、第
３の複数の支持体１７のそれぞれの上向きに面した支持
面１４ａに位置する。第１の部品１１はそこに形成され
た複数の開口１１ｃを有し、第２の部品１２は、開口１
１ｃのそれぞれが開口１２ｃの１つに整列するようにそ
こに形成された複数の開口１２ｃを有する。支持体１７
のそれぞれは、それに取り付けられた上向きに延びたテ
ーパー付きロケータピン１７ｂを有し、そのピンは１対
の関連する開口１１ｃ及び１２ｃを通って延在する。こ
のように、２つの部品は、クランプ１４ｂ及び１５ｂに
よって、また、ピン１７ｂによって、図示された予め定
められた位置にしっかりと保持される。支持体１４、１
５、及び１７は、本発明の譲受人に特許権が譲受された
米国特許第５，２３９，７３９号の図７及び図８に示し
たような先行技術のロケータまたは支持体の様々な種類
のどれであってもよい。
【００２０】スポット溶接加工は、電流が流されるとき
に部品１１及び１２をお互いに押しつけるスポット溶接
ガンを使用する。この押しつける作業は、通常、部品を
それらの適切な位置から変位させようとする横方向の力
に関連付けられ、その横方向の力には、自由エッジ１１
ａ及び１２ａと、部品１１及び１２のそれぞれが重なり
合う領域１０ａとを保持する支持体１４、１５、及び１
７による抗力が作用する。従って、横方向の支持体１４
及び１５のコンプライアンスだけでなくこれらの部品の
コンプライアンスにも依存して、部品１１及び１２に加
わる力が徐々に増大する。横方向の支持体１４及び１５
は、通常、可能な限り堅固に製造されて、不正確な組立
をもたらすことになる部品１１と１２のお互いに関して
のシフトを防止する。しかし、この高い支持剛性は、部
品１１及び１２に加えられる大きい荷重を生じることに
なり、それらをクランプする支持体の内側へそれらの重
なり合った面をお互いにシフトさせる可能性がある。
に部品１１及び１２をお互いに押しつけるスポット溶接
ガンを使用する。この押しつける作業は、通常、部品を
それらの適切な位置から変位させようとする横方向の力
に関連付けられ、その横方向の力には、自由エッジ１１
ａ及び１２ａと、部品１１及び１２のそれぞれが重なり
合う領域１０ａとを保持する支持体１４、１５、及び１
７による抗力が作用する。従って、横方向の支持体１４
及び１５のコンプライアンスだけでなくこれらの部品の
コンプライアンスにも依存して、部品１１及び１２に加
わる力が徐々に増大する。横方向の支持体１４及び１５
は、通常、可能な限り堅固に製造されて、不正確な組立
をもたらすことになる部品１１と１２のお互いに関して
のシフトを防止する。しかし、この高い支持剛性は、部
品１１及び１２に加えられる大きい荷重を生じることに
なり、それらをクランプする支持体の内側へそれらの重
なり合った面をお互いにシフトさせる可能性がある。
【００２１】図３には、本発明によるコンプライアント
サポートを有する固定装置２０が示されている。第１の
部品１１は、自由エッジ１１ａに沿った同一の第１の予
め定められた位置で第１の複数のコンプライアントサポ
ート２１によって押さえられる。同様に、第２の部品１
２は、その自由エッジ１２ａに沿った同一の第２の予め
定められた位置で第２の複数のコンプライアントサポー
ト２２によって押さえられる。第１の部品１１の重ねら
れた周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２
ｂとによって境界をなす２つの部品の領域１０ａは、部
品の破断図部分に露出した第３の複数のコンプライアン
トサポート２３上に位置する。以下で説明するように、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、組
み立てられるべき部品を正確に位置決めする比較的に高
い剛性を提供するように選択的に制御することができ
る。加工する力が部品１１及び１２に加えられるとき、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、さ
らに高い支持剛性を得るためにその保持力を増大させる
ように制御されるか、あるいは、その保持力を減少させ
るように制御されて、加えられた力に対して選択された
抵抗を提供する制御されたコンプライアンス状態を達成
するかのいずれかが可能であり、ゆえに、最終的な組立
における変形応力の発生及び大きさを最小限にする。
サポートを有する固定装置２０が示されている。第１の
部品１１は、自由エッジ１１ａに沿った同一の第１の予
め定められた位置で第１の複数のコンプライアントサポ
ート２１によって押さえられる。同様に、第２の部品１
２は、その自由エッジ１２ａに沿った同一の第２の予め
定められた位置で第２の複数のコンプライアントサポー
ト２２によって押さえられる。第１の部品１１の重ねら
れた周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２
ｂとによって境界をなす２つの部品の領域１０ａは、部
品の破断図部分に露出した第３の複数のコンプライアン
トサポート２３上に位置する。以下で説明するように、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、組
み立てられるべき部品を正確に位置決めする比較的に高
い剛性を提供するように選択的に制御することができ
る。加工する力が部品１１及び１２に加えられるとき、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、さ
らに高い支持剛性を得るためにその保持力を増大させる
ように制御されるか、あるいは、その保持力を減少させ
るように制御されて、加えられた力に対して選択された
抵抗を提供する制御されたコンプライアンス状態を達成
するかのいずれかが可能であり、ゆえに、最終的な組立
における変形応力の発生及び大きさを最小限にする。
【００２２】理論的には、本発明は弾性変形の原理に基
づいている。ある弾性系に対して、力と撓みの関係は、
式、Ｆ＝Ｋ・Ｘ で表される。この式において、Ｆは加
えられた力であり、Ｘは対応する撓みであり、Ｋは、こ
の系のスティフネスまたはコンプライアンスの逆数を表
す定数である。加工装置によってもたらされる所定の変
位Ｘに対して、比較的に堅固な系は、大きいスティフネ
ス定数Ｋによって、相対的に強い力Ｆを受けることは明
らかである。これに反して、系が、コンプライアンス、
すなわち小さいスティフネス定数Ｋを持つ場合、同じ撓
みＸは相対的に弱い力Ｆをもたらす。本発明の原理は、
固定装置が部品をそのクランプされる位置から変位させ
ようとして加工装置が強い力を生じることを防止するた
めに、低いスティフネスすなわち高いコンプライアンス
の支持体を有する固定装置を提供することでこの理論を
組み立てたものである。加工装置によって生成される力
は弱いので、特に支持体２３においては、他方の部品に
関して一方の部品をクランプすることは、その柔軟な取
り付けによる有効性が得られ、従って、部品相互間をク
ランプする力は強いものである必要はない。弱いクラン
プ力は、小さな部品変形、少ない表面損傷、及び、部品
相互間の確実な整列をもたらし、ゆえに、より高い組立
精度が得られることとなる。
づいている。ある弾性系に対して、力と撓みの関係は、
式、Ｆ＝Ｋ・Ｘ で表される。この式において、Ｆは加
えられた力であり、Ｘは対応する撓みであり、Ｋは、こ
の系のスティフネスまたはコンプライアンスの逆数を表
す定数である。加工装置によってもたらされる所定の変
位Ｘに対して、比較的に堅固な系は、大きいスティフネ
ス定数Ｋによって、相対的に強い力Ｆを受けることは明
らかである。これに反して、系が、コンプライアンス、
すなわち小さいスティフネス定数Ｋを持つ場合、同じ撓
みＸは相対的に弱い力Ｆをもたらす。本発明の原理は、
固定装置が部品をそのクランプされる位置から変位させ
ようとして加工装置が強い力を生じることを防止するた
めに、低いスティフネスすなわち高いコンプライアンス
の支持体を有する固定装置を提供することでこの理論を
組み立てたものである。加工装置によって生成される力
は弱いので、特に支持体２３においては、他方の部品に
関して一方の部品をクランプすることは、その柔軟な取
り付けによる有効性が得られ、従って、部品相互間をク
ランプする力は強いものである必要はない。弱いクラン
プ力は、小さな部品変形、少ない表面損傷、及び、部品
相互間の確実な整列をもたらし、ゆえに、より高い組立
精度が得られることとなる。
【００２３】本発明の特有の利点は、自動車部品を組み
立てるための柔軟な固定に盛んに使用されるようになっ
たことによって認識される。クランプ装置を取り付けら
れたロボット装置からなるロボット固定装置が、適切な
位置に板金部品を配置してそれらをクランプするのに使
用される。“オートメーション装置”として知られてい
るものに使用される従来の堅い／剛性のある固定装置と
は違って、ロボット固定装置は、異なった部品構成に適
合するようにプログラムされ、ゆえに、多様性のある部
品に何度も使用することができ、また、柔軟なオートメ
ーションの基礎を提供する。ロボット固定装置によっ
て、製造プラントがコンピュータ制御によって再構成さ
れて、生産を停止して通常１つの製品に専用のハード固
定装置を入れ換えることを必要とせずに異なったモデル
及び寸法の製品を製造することができる。ロボット固定
装置の使用形態が、前に述べた米国特許第５，２３９，
７３９号及び米国特許第５，２７２，８０５号に記載さ
れる。
立てるための柔軟な固定に盛んに使用されるようになっ
たことによって認識される。クランプ装置を取り付けら
れたロボット装置からなるロボット固定装置が、適切な
位置に板金部品を配置してそれらをクランプするのに使
用される。“オートメーション装置”として知られてい
るものに使用される従来の堅い／剛性のある固定装置と
は違って、ロボット固定装置は、異なった部品構成に適
合するようにプログラムされ、ゆえに、多様性のある部
品に何度も使用することができ、また、柔軟なオートメ
ーションの基礎を提供する。ロボット固定装置によっ
て、製造プラントがコンピュータ制御によって再構成さ
れて、生産を停止して通常１つの製品に専用のハード固
定装置を入れ換えることを必要とせずに異なったモデル
及び寸法の製品を製造することができる。ロボット固定
装置の使用形態が、前に述べた米国特許第５，２３９，
７３９号及び米国特許第５，２７２，８０５号に記載さ
れる。
【００２４】本発明は、サーボ制御技術において良く知
られるようなロボット固定装置の制御ゲインパラメータ
を調整することによって、外部からの力に対するそれら
の抵抗を調整するためのそれらの使用方法を取り扱うも
のである。従って、そのような装置は、パーツが配置さ
れてお互いに関して位置決めの正確さを得るようにクラ
ンプされる程度の堅固な支持で動作するようにプログラ
ムされることができ、つぎに、加工装置がその変位させ
る力を部品の組立物品に加え始めるときに低いコンプラ
イアンスに変更する。いくつかの点においてその組立物
品は利点を得る。組立物品は、堅固な支持を有すること
によって、部品はお互いに関して正確に配置されるとい
う位置決めに関する利点を得ることができる。より低い
コンプライアンスを得るためのより遅い調整によって、
加工装置は強い力を加えることができず、ゆえに、変形
応力を軽減した組立が達成される。ロボット装置を用い
ることによって、組立プラットホームは、異なった寸法
と構成の部品に適合することができる。堅固に位置決め
されるいくつかの基準箇所を維持するようにコンプライ
アンスが選択的に調整され、これに反して、その他の箇
所は“遊動すること”が可能であり、すなわち、低いコ
ンプライアンスを有してもよく、ゆえに、高い組立精度
を得るために変更されることのないいくつかの部品に共
通する基準箇所を維持する。
られるようなロボット固定装置の制御ゲインパラメータ
を調整することによって、外部からの力に対するそれら
の抵抗を調整するためのそれらの使用方法を取り扱うも
のである。従って、そのような装置は、パーツが配置さ
れてお互いに関して位置決めの正確さを得るようにクラ
ンプされる程度の堅固な支持で動作するようにプログラ
ムされることができ、つぎに、加工装置がその変位させ
る力を部品の組立物品に加え始めるときに低いコンプラ
イアンスに変更する。いくつかの点においてその組立物
品は利点を得る。組立物品は、堅固な支持を有すること
によって、部品はお互いに関して正確に配置されるとい
う位置決めに関する利点を得ることができる。より低い
コンプライアンスを得るためのより遅い調整によって、
加工装置は強い力を加えることができず、ゆえに、変形
応力を軽減した組立が達成される。ロボット装置を用い
ることによって、組立プラットホームは、異なった寸法
と構成の部品に適合することができる。堅固に位置決め
されるいくつかの基準箇所を維持するようにコンプライ
アンスが選択的に調整され、これに反して、その他の箇
所は“遊動すること”が可能であり、すなわち、低いコ
ンプライアンスを有してもよく、ゆえに、高い組立精度
を得るために変更されることのないいくつかの部品に共
通する基準箇所を維持する。
【００２５】ロボット固定装置によって正確な相対位置
にいったんクランプされると、部品は、スポット溶接ロ
ボットのような加工ロボットによって加工されてもよ
い。加工ロボットが部品と係合して変位させる効果をそ
の部品の箇所に及ぼすとき、そのようなロボット固定装
置は、加工装置によって加えられる力を検知して、それ
らの制御ゲインを減少させることによって、それらの抵
抗を減少させ、柔軟な態様で動作するようにプログラム
することができ、ゆえに、変位に対するそれらの抵抗を
最小限にし、また、結果として生じるそれらの力を最小
限にする。そのような組立システムは、部品に加えられ
る力を最小限にし、ゆえに、その部品がお互いに関して
滑ろうとする傾向を最小限にする。これに反して、加工
ロボットが部品に接近するときには、溶接スポット箇所
のような加工ターゲットの正確な箇所へかなりの衝撃を
伴って、加工ロボットにプログラムされた正確な位置に
部品が配置されるかもしれない。
にいったんクランプされると、部品は、スポット溶接ロ
ボットのような加工ロボットによって加工されてもよ
い。加工ロボットが部品と係合して変位させる効果をそ
の部品の箇所に及ぼすとき、そのようなロボット固定装
置は、加工装置によって加えられる力を検知して、それ
らの制御ゲインを減少させることによって、それらの抵
抗を減少させ、柔軟な態様で動作するようにプログラム
することができ、ゆえに、変位に対するそれらの抵抗を
最小限にし、また、結果として生じるそれらの力を最小
限にする。そのような組立システムは、部品に加えられ
る力を最小限にし、ゆえに、その部品がお互いに関して
滑ろうとする傾向を最小限にする。これに反して、加工
ロボットが部品に接近するときには、溶接スポット箇所
のような加工ターゲットの正確な箇所へかなりの衝撃を
伴って、加工ロボットにプログラムされた正確な位置に
部品が配置されるかもしれない。
【００２６】本発明は、固定装置の取り付け配列を変更
することによって、車体組立プラントのような板金組立
プラントに現在使用されている従来の堅固な固定装置と
ともに実施されてもよい。固定装置を床に堅固に取り付
けないで、固定装置にコンプライアントサポートが提供
されてもよい。このコンプライアンスによって、垂直平
面において堅固であって水平面において柔軟であるべき
固定装置の支持体を製造してもよく、その結果、部品が
固定装置に搭載されるとき、固定装置は、部品の重みの
ために最小限の撓みでまたは撓みをまったく伴わずに応
答し、そのことは、正確さと組立のために、板金部品が
お互いに関して正確に配置されるのに必要なことであ
る。しかしながら、部品が、変位させる力をほとんど水
平方向に加える溶接ロボットのような加工装置によって
クランプされてクランプ組立物品となったとき、組立物
品全体は、小さな抵抗を伴って水平方向に変位し、従っ
て、そのクランプされた組立物品から加工装置の力と変
位を減少させる。例えば、図４に示したように、固定装
置１３は、支持構造体２４に関して摺動可能に取り付け
られ、かつ、複数のコンプライアントサポート２５によ
って横方向に柔軟に支持されてもよい。
することによって、車体組立プラントのような板金組立
プラントに現在使用されている従来の堅固な固定装置と
ともに実施されてもよい。固定装置を床に堅固に取り付
けないで、固定装置にコンプライアントサポートが提供
されてもよい。このコンプライアンスによって、垂直平
面において堅固であって水平面において柔軟であるべき
固定装置の支持体を製造してもよく、その結果、部品が
固定装置に搭載されるとき、固定装置は、部品の重みの
ために最小限の撓みでまたは撓みをまったく伴わずに応
答し、そのことは、正確さと組立のために、板金部品が
お互いに関して正確に配置されるのに必要なことであ
る。しかしながら、部品が、変位させる力をほとんど水
平方向に加える溶接ロボットのような加工装置によって
クランプされてクランプ組立物品となったとき、組立物
品全体は、小さな抵抗を伴って水平方向に変位し、従っ
て、そのクランプされた組立物品から加工装置の力と変
位を減少させる。例えば、図４に示したように、固定装
置１３は、支持構造体２４に関して摺動可能に取り付け
られ、かつ、複数のコンプライアントサポート２５によ
って横方向に柔軟に支持されてもよい。
【００２７】図５には、本発明によるプログラマブルポ
ジショナ３１が示されている。このポジショナ３１は、
図３に示したコンプライアントサポート２１、２２、及
び２３を製造するのに用いられてもよく、あるいは、ス
ポット溶接ロボットのようなコンプライアント加工ツー
ルを製造するのに用いられてもよい。ポジショナ３１
は、ほぼ平坦な上面３２ａを備え、ほぼ三角形の形状を
有するベースプレート３２を含む。このベースプレート
３２は、建物の床のような適切な支持表面に固定して取
り付けてもよい。しかしながら、図６に最も良く示され
ているように、三角形の先端が切り離されて、３つのよ
り長い辺３２ｅ、３２ｆ、及び３２ｇと交互に３つのよ
り短い辺３２ｂ、３２ｃ、及び３２ｄを形成してベース
プレート３２の６つの辺を定義する。より短い辺のそれ
ぞれと１つの隣接するより長い辺との交点に、６つのベ
ースピボットジョイント３３の１つが取り付けられる。
ピボットジョイント３３のそれぞれは、お互いに直交す
るように向いた１対の回転軸を有する。図５に最も良く
示されているように、辺３２ｂと３２ｅの交点に取り付
けられたジョイント３３の１つは、上向きに延在し離隔
した１対の脚を備えた上面３２ａに取り付けられた第１
のほぼＵ字形ブラケット３３ａを有する。上面３２ａに
ほぼ平行で辺３２ｂにほぼ垂直な平面に延在する縦軸を
有する第１のピン３３ｂが脚の間に延在する。さらに、
ジョイント３３は、下向きに延在し離隔した１対の脚を
有する第２のＵ字形ブラケット３３ｃを含む。第２のピ
ン３３ｄは、第２のブラケット３３ｃの脚の間に延在
し、かつ、第１のピン３３ｂの縦軸と同一の平面に延在
する縦軸を有するが、その縦軸は第１のピン３３ｂの縦
軸を横切る。第１のピン３３ｂ及び第２のピン３３ｄ
は、お互いに関しては固定されるが、第１のピンは、第
１のブラケット３３ａにおいてそれの縦軸の周りで回転
することができ、第２のブラケット３３ｃは、第２のピ
ン３３ｄの縦軸の周りで回転することができる。従っ
て、ベースピボットジョイント３３は、２つの相互に直
交する回転軸を有してユニバーサルジョイントとして動
作する。
ジショナ３１が示されている。このポジショナ３１は、
図３に示したコンプライアントサポート２１、２２、及
び２３を製造するのに用いられてもよく、あるいは、ス
ポット溶接ロボットのようなコンプライアント加工ツー
ルを製造するのに用いられてもよい。ポジショナ３１
は、ほぼ平坦な上面３２ａを備え、ほぼ三角形の形状を
有するベースプレート３２を含む。このベースプレート
３２は、建物の床のような適切な支持表面に固定して取
り付けてもよい。しかしながら、図６に最も良く示され
ているように、三角形の先端が切り離されて、３つのよ
り長い辺３２ｅ、３２ｆ、及び３２ｇと交互に３つのよ
り短い辺３２ｂ、３２ｃ、及び３２ｄを形成してベース
プレート３２の６つの辺を定義する。より短い辺のそれ
ぞれと１つの隣接するより長い辺との交点に、６つのベ
ースピボットジョイント３３の１つが取り付けられる。
ピボットジョイント３３のそれぞれは、お互いに直交す
るように向いた１対の回転軸を有する。図５に最も良く
示されているように、辺３２ｂと３２ｅの交点に取り付
けられたジョイント３３の１つは、上向きに延在し離隔
した１対の脚を備えた上面３２ａに取り付けられた第１
のほぼＵ字形ブラケット３３ａを有する。上面３２ａに
ほぼ平行で辺３２ｂにほぼ垂直な平面に延在する縦軸を
有する第１のピン３３ｂが脚の間に延在する。さらに、
ジョイント３３は、下向きに延在し離隔した１対の脚を
有する第２のＵ字形ブラケット３３ｃを含む。第２のピ
ン３３ｄは、第２のブラケット３３ｃの脚の間に延在
し、かつ、第１のピン３３ｂの縦軸と同一の平面に延在
する縦軸を有するが、その縦軸は第１のピン３３ｂの縦
軸を横切る。第１のピン３３ｂ及び第２のピン３３ｄ
は、お互いに関しては固定されるが、第１のピンは、第
１のブラケット３３ａにおいてそれの縦軸の周りで回転
することができ、第２のブラケット３３ｃは、第２のピ
ン３３ｄの縦軸の周りで回転することができる。従っ
て、ベースピボットジョイント３３は、２つの相互に直
交する回転軸を有してユニバーサルジョイントとして動
作する。
【００２８】ジョイント３３のそれぞれは、複数のリニ
アアクチュエータの対応するものの下端に取り付けられ
る。第１のリニアアクチュエータ３４は、辺３２ｂと辺
３２ｇの交点に取り付けられたジョイント３３に取り付
けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、辺３２
ｂと辺３２ｅの交点に取り付けられたジョイント３３に
取り付けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、
第２のブラケット３３ｃに取り付けられたギアボックス
３６と、このギアボックスに取り付けられたドライブモ
ータ３７とを有する。ギアボックス３６は、また、スク
リュードライブ３８の下端に取り付けられる。リニアア
クチュエータ３４は、第３のリニアアクチュエータ３
９、第４のリニアアクチュエータ４０、第５のリニアア
クチュエータ４１、及び、第６のリニアアクチュエータ
４２が有する構成要素と同様の構成要素を有する。リニ
アアクチュエータ３９は、辺３２ｃと辺３２ｅの交点に
取り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニア
アクチュエータ４０は、辺３２ｃと辺３２ｆの交点に取
り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニアア
クチュエータ４１は、辺３２ｄと辺３２ｆの交点に取り
付けられたジョイント３３に取り付けられ、そして、リ
ニアアクチュエータ４２は、辺３２ｄと辺３２ｇの交点
に取り付けられたジョイント３３に取り付けられる。そ
れぞれのリニアアクチュエータの上端は、ロケータプレ
ート４３に接続される。ロケータプレート４３は、ほぼ
三角形の形状であるが、ベースプレート３２と同様に、
ほぼ平坦な下面４３ａを有し、また、先端を切り取られ
て、３つのより長い辺４３ｅ、４３ｆ、及び４３ｇと交
互に３つの概してより短い辺４３ｂ、４３ｃ、及び４３
ｄを形成する。より短い辺のそれぞれとより長い辺の隣
接する辺との交点に、６つのロケータピボットジョイン
ト４４の１つが取り付けられる。このジョイント４４は
構成がジョイント３３に類似し、それぞれは、リニアア
クチュエータの対応するものの上端に取り付けられる。
アアクチュエータの対応するものの下端に取り付けられ
る。第１のリニアアクチュエータ３４は、辺３２ｂと辺
３２ｇの交点に取り付けられたジョイント３３に取り付
けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、辺３２
ｂと辺３２ｅの交点に取り付けられたジョイント３３に
取り付けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、
第２のブラケット３３ｃに取り付けられたギアボックス
３６と、このギアボックスに取り付けられたドライブモ
ータ３７とを有する。ギアボックス３６は、また、スク
リュードライブ３８の下端に取り付けられる。リニアア
クチュエータ３４は、第３のリニアアクチュエータ３
９、第４のリニアアクチュエータ４０、第５のリニアア
クチュエータ４１、及び、第６のリニアアクチュエータ
４２が有する構成要素と同様の構成要素を有する。リニ
アアクチュエータ３９は、辺３２ｃと辺３２ｅの交点に
取り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニア
アクチュエータ４０は、辺３２ｃと辺３２ｆの交点に取
り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニアア
クチュエータ４１は、辺３２ｄと辺３２ｆの交点に取り
付けられたジョイント３３に取り付けられ、そして、リ
ニアアクチュエータ４２は、辺３２ｄと辺３２ｇの交点
に取り付けられたジョイント３３に取り付けられる。そ
れぞれのリニアアクチュエータの上端は、ロケータプレ
ート４３に接続される。ロケータプレート４３は、ほぼ
三角形の形状であるが、ベースプレート３２と同様に、
ほぼ平坦な下面４３ａを有し、また、先端を切り取られ
て、３つのより長い辺４３ｅ、４３ｆ、及び４３ｇと交
互に３つの概してより短い辺４３ｂ、４３ｃ、及び４３
ｄを形成する。より短い辺のそれぞれとより長い辺の隣
接する辺との交点に、６つのロケータピボットジョイン
ト４４の１つが取り付けられる。このジョイント４４は
構成がジョイント３３に類似し、それぞれは、リニアア
クチュエータの対応するものの上端に取り付けられる。
【００２９】図６に最も良く示されているように、ロケ
ータプレート４３はベースプレート３２に関して約６０
°回転させられる。このロケータプレート４３は、図１
〜３に示したパネル１１及び１２のような部品を組み立
てるときに使用される本体パネルクランプまたは溶接ガ
ンのような物体を支持または取り付ける面として使用す
ることができるほぼ平坦な上面４３ｈを有する。従っ
て、ポジショナ３１は、ベースプレート３２と、ロケー
タプレート４３と、６つのほぼ同じリニアアクチュエー
タ３４、３５、３９、４０、４１、及び４２と、リニア
アクチュエータの下端をベースプレートに接続するベー
スピボットジョイント３３と、リニアアクチュエータの
上端をロケータプレートに接続するロケータピボットジ
ョイント４４とを含む。ピボットジョイント３３及び４
４は、２つの直交し交差する旋回軸を有するユニバーサ
ルジョイントであり、また、両方のベースに対で配置さ
れる。ピボットジョイント３３のそれぞれの対の中心
は、ベースプレート３２上に正三角形４５の頂点を形成
し、ピボットジョイント４４のそれぞれの対の中心は、
ロケータプレート４３上により小さな正三角形４６の頂
点を形成する。三角形４５及び４６は、お互いに関して
反対の方向に向けられている。そのようなポジショナ
は、並列リンケージのおかげでほぼ垂直の軸方向には高
い剛性を有し、このことは、剛性が図１及び図２に示さ
れた形態の先行技術による固定された固定装置にひけを
とらないものでなければならない車体組立に要求される
正確な組立作業にとっては重大なことである。類似する
比較的に安価なリニアアクチュエータと、類似する２軸
のピボットジョイントとを用いることによって、より安
い原価が達成される。本発明によるポジショナは、ま
た、先行技術において一般的に使用される高価な線形案
内配列(linear guiding arrangement)を敬遠するため
に、お互いに関して回転が自由な２つのリンクを有する
アクチュエータを使用する。本発明によるポジショナ
は、さらに、２つの直交する軸を有するピボットジョイ
ントを利用し、このジョイントは、価格においてより安
く、また製造するのにより簡単であり、球面ジョイント
として一般に知られる３つの直交する軸のジョイント以
上に機能する。
ータプレート４３はベースプレート３２に関して約６０
°回転させられる。このロケータプレート４３は、図１
〜３に示したパネル１１及び１２のような部品を組み立
てるときに使用される本体パネルクランプまたは溶接ガ
ンのような物体を支持または取り付ける面として使用す
ることができるほぼ平坦な上面４３ｈを有する。従っ
て、ポジショナ３１は、ベースプレート３２と、ロケー
タプレート４３と、６つのほぼ同じリニアアクチュエー
タ３４、３５、３９、４０、４１、及び４２と、リニア
アクチュエータの下端をベースプレートに接続するベー
スピボットジョイント３３と、リニアアクチュエータの
上端をロケータプレートに接続するロケータピボットジ
ョイント４４とを含む。ピボットジョイント３３及び４
４は、２つの直交し交差する旋回軸を有するユニバーサ
ルジョイントであり、また、両方のベースに対で配置さ
れる。ピボットジョイント３３のそれぞれの対の中心
は、ベースプレート３２上に正三角形４５の頂点を形成
し、ピボットジョイント４４のそれぞれの対の中心は、
ロケータプレート４３上により小さな正三角形４６の頂
点を形成する。三角形４５及び４６は、お互いに関して
反対の方向に向けられている。そのようなポジショナ
は、並列リンケージのおかげでほぼ垂直の軸方向には高
い剛性を有し、このことは、剛性が図１及び図２に示さ
れた形態の先行技術による固定された固定装置にひけを
とらないものでなければならない車体組立に要求される
正確な組立作業にとっては重大なことである。類似する
比較的に安価なリニアアクチュエータと、類似する２軸
のピボットジョイントとを用いることによって、より安
い原価が達成される。本発明によるポジショナは、ま
た、先行技術において一般的に使用される高価な線形案
内配列(linear guiding arrangement)を敬遠するため
に、お互いに関して回転が自由な２つのリンクを有する
アクチュエータを使用する。本発明によるポジショナ
は、さらに、２つの直交する軸を有するピボットジョイ
ントを利用し、このジョイントは、価格においてより安
く、また製造するのにより簡単であり、球面ジョイント
として一般に知られる３つの直交する軸のジョイント以
上に機能する。
【００３０】以下で説明されるように、プログラマブル
ポジショナ３１は、プログラマブルな態様でリンクの長
さを変更するのにスクリュードライブを使用する。この
スクリュードライブは、小さな摩擦のボールスクリュー
または摺動型スクリュー（ＡＣＭＥ型）であってもよ
い。ＡＣＭＥ型スクリューは、自動車組立作業を独特に
支援する戻り止め機能を提供し、その支持は加工する力
に反作用せずに（撓んで）それ特有の堅固な支持を提供
する。一方、加工物が支持されているときのバックドラ
イブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー型が
用いられてもよい。加工する力を指示することが望まし
いときに、ボール型スクリューが用いられて、加工する
大きな力の原因に対して修正処置を開始することのでき
る制御システムに信号を供給してもよい。本発明による
ポジショナは、先行技術におけるような伸長可能な装置
ではなくアクチュエータの長さを指示する回転位置計測
装置（エンコーダ）を用いてもよい。
ポジショナ３１は、プログラマブルな態様でリンクの長
さを変更するのにスクリュードライブを使用する。この
スクリュードライブは、小さな摩擦のボールスクリュー
または摺動型スクリュー（ＡＣＭＥ型）であってもよ
い。ＡＣＭＥ型スクリューは、自動車組立作業を独特に
支援する戻り止め機能を提供し、その支持は加工する力
に反作用せずに（撓んで）それ特有の堅固な支持を提供
する。一方、加工物が支持されているときのバックドラ
イブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー型が
用いられてもよい。加工する力を指示することが望まし
いときに、ボール型スクリューが用いられて、加工する
大きな力の原因に対して修正処置を開始することのでき
る制御システムに信号を供給してもよい。本発明による
ポジショナは、先行技術におけるような伸長可能な装置
ではなくアクチュエータの長さを指示する回転位置計測
装置（エンコーダ）を用いてもよい。
【００３１】図６に示されているように、ロケータプレ
ート４３は、三角形４６の頂点から等間隔で離隔する中
心点または基準点４７を有する。この点４７は、ロケー
タプレート４３に搭載されるどのような物体をも位置決
めする基準を提供する。リニアアクチュエータは、アク
チュエータの及ぶ範囲によってのみ制限される任意の所
望のパスに沿って点４７を動かすように制御されること
が可能である。例えば、完全にまたはほぼ完全に伸長す
るまでのリニアアクチュエータの適切な制御によって、
点４７は、図５においてほぼ円形の第１の平面として示
される第１の領域４８のどこへでも動かされることが可
能で、この平面の円周はアクチュエータの延在範囲によ
って定義される。もう１つの例として、リニアアクチュ
エータを途中まで延びるように適切に制御することによ
って、点４７は、ほぼ円形のより大きな直径の第２の平
面として図５に示された第２の領域４９のどこへでも動
かされることが可能である。
ート４３は、三角形４６の頂点から等間隔で離隔する中
心点または基準点４７を有する。この点４７は、ロケー
タプレート４３に搭載されるどのような物体をも位置決
めする基準を提供する。リニアアクチュエータは、アク
チュエータの及ぶ範囲によってのみ制限される任意の所
望のパスに沿って点４７を動かすように制御されること
が可能である。例えば、完全にまたはほぼ完全に伸長す
るまでのリニアアクチュエータの適切な制御によって、
点４７は、図５においてほぼ円形の第１の平面として示
される第１の領域４８のどこへでも動かされることが可
能で、この平面の円周はアクチュエータの延在範囲によ
って定義される。もう１つの例として、リニアアクチュ
エータを途中まで延びるように適切に制御することによ
って、点４７は、ほぼ円形のより大きな直径の第２の平
面として図５に示された第２の領域４９のどこへでも動
かされることが可能である。
【００３２】ポジショナ３１の６つのアクチュエータの
ための制御システム５０が、図７に示されている。制御
装置５１は、それぞれのアクチュエータを位置決めする
信号を受け取るための入力装置５２に接続されて、ロケ
ータプレート４３の上面４３ｈ（図５参照）の所望の位
置を達成する。制御装置５１は、制御信号線５１ａに接
続された第１の出力を有し、この制御信号線５１ａは第
１のアクチュエータ３４に接続される。信号線５１ａ
は、回転方向と総回転角とを制御するモータ３７の入力
に接続され、それによって、ギアボックス３６を介して
スクリュードライブ３８の延びる長さを制御する。同様
の態様で、制御装置５１のもう１つの出力は、制御信号
線５１ｂによって第２のアクチュエータ３５に接続され
る。制御装置５１の第３の出力は、制御信号線５１ｃに
よって第３のアクチュエータ３９に接続され、第４の出
力は、制御信号線５１ｄによって第４のアクチュエータ
４０に接続され、第５の出力は、制御信号線５１ｅによ
って第５のアクチュエータ４１に接続され、そして、第
６の出力は、制御信号線５１ｆによって第６のアクチュ
エータ４２に接続される。典型的には、制御装置５１
は、アクチュエータに電力を供給するために、それぞれ
のアクチュエータの所望の動作を表わす信号に応答する
従来のリニアアクチュエータ制御装置である。
ための制御システム５０が、図７に示されている。制御
装置５１は、それぞれのアクチュエータを位置決めする
信号を受け取るための入力装置５２に接続されて、ロケ
ータプレート４３の上面４３ｈ（図５参照）の所望の位
置を達成する。制御装置５１は、制御信号線５１ａに接
続された第１の出力を有し、この制御信号線５１ａは第
１のアクチュエータ３４に接続される。信号線５１ａ
は、回転方向と総回転角とを制御するモータ３７の入力
に接続され、それによって、ギアボックス３６を介して
スクリュードライブ３８の延びる長さを制御する。同様
の態様で、制御装置５１のもう１つの出力は、制御信号
線５１ｂによって第２のアクチュエータ３５に接続され
る。制御装置５１の第３の出力は、制御信号線５１ｃに
よって第３のアクチュエータ３９に接続され、第４の出
力は、制御信号線５１ｄによって第４のアクチュエータ
４０に接続され、第５の出力は、制御信号線５１ｅによ
って第５のアクチュエータ４１に接続され、そして、第
６の出力は、制御信号線５１ｆによって第６のアクチュ
エータ４２に接続される。典型的には、制御装置５１
は、アクチュエータに電力を供給するために、それぞれ
のアクチュエータの所望の動作を表わす信号に応答する
従来のリニアアクチュエータ制御装置である。
【００３３】これらのアクチュエータの協調動作は、点
４７及びそこに搭載される物体の所望の最終位置を実現
することを要求されるそれぞれのアクチュエータが延び
る長さに関する情報を生成するための入力装置５２を用
いることによって達成される。入力装置５２は、例え
ば、ベースプレート３２に関するロケータプレート４３
の物理的関係をリニアアクチュエータの延びる長さに換
算して定義する方程式をそこに記憶しているプログラム
されたコンピュータであってもよい。入力装置５２に接
続されたキーボードまたはマウスが、点４７と面４３ｈ
の向きとに関する要求される最終位置を入力するのに使
用されてもよく、そしてすぐに、コンピュータが、それ
ぞれのアクチュエータに関しての要求される延びの長さ
を計算する。入力装置５２が、制御装置５１にアクチュ
エータ延在情報を生成し、つぎに、この制御装置５１
が、リニアアクチュエータのそれぞれを、伸長させ、収
縮させ、あるいは変わらないままにするために、必要な
制御信号を信号線５１ａ〜５１ｆに生成する。
４７及びそこに搭載される物体の所望の最終位置を実現
することを要求されるそれぞれのアクチュエータが延び
る長さに関する情報を生成するための入力装置５２を用
いることによって達成される。入力装置５２は、例え
ば、ベースプレート３２に関するロケータプレート４３
の物理的関係をリニアアクチュエータの延びる長さに換
算して定義する方程式をそこに記憶しているプログラム
されたコンピュータであってもよい。入力装置５２に接
続されたキーボードまたはマウスが、点４７と面４３ｈ
の向きとに関する要求される最終位置を入力するのに使
用されてもよく、そしてすぐに、コンピュータが、それ
ぞれのアクチュエータに関しての要求される延びの長さ
を計算する。入力装置５２が、制御装置５１にアクチュ
エータ延在情報を生成し、つぎに、この制御装置５１
が、リニアアクチュエータのそれぞれを、伸長させ、収
縮させ、あるいは変わらないままにするために、必要な
制御信号を信号線５１ａ〜５１ｆに生成する。
【００３４】上述のように、アクチュエータは、バック
ドライブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー
型のものであってもよい。しかしながら、もしブレーキ
が解除されれば、伸長軸の方向に作用するどんな力もス
クリューをバックドライブしようとする。図７に示した
ように、ブレーキ５３は、アクチュエータ３４のギアボ
ックス３６に機械的に結合されてもよく、そして、ブレ
ーキの入力と制御装置５１の出力との間に接続されたブ
レーキ信号線５４の信号によって作動されてもよい。さ
らに、アクチュエータがそれらの所望の伸長の長さに達
したことを確認するために、あるいは、伸長の長さのい
かなる変化にも応答するために、エンコーダ５５の形態
によるフィードバック手段が、アクチュエータ３４のス
クリュードライブ３８に機械的に結合されて、エンコー
ダの出力と制御装置５１の入力との間に接続されたフィ
ードバック信号線５６にフィードバック信号を生成して
もよい。入力装置５２は、撓みＸを表わすフィードバッ
ク信号を読み込み、アクチュエータと、ジョイントと、
ドライブ系統と、サーボ制御ゲインと、を含むポジショ
ナ３１の総合スティフネス定数Ｋを知って、加えられた
力Ｆを計算する。ここで、入力装置５２は、アクチュエ
ータ３４を伸長させて剛性を増加させる制御信号、アク
チュエータ３４を変化させないことでコンプライアンス
を維持する制御信号、あるいは、アクチュエータ３４を
収縮させてコンプライアンスを増加させる制御信号、の
どれを生成するかを判定してもよい。従って、制御シス
テム５０は、予め定められたコンプライアンス値を維持
することができ、それによって、力のしきい値が上述の
処置の１つが実行される段階に達するまでは、ポジショ
ナ３１は堅固であり、それは、しきい値の範囲内に力を
維持するようにコンプライアンスを調整することを含ん
でもよい。力のしきい値は、部品を支持するのに、また
は作業を行なうのに十分なものでなければならないが、
組立物品に過度の内部変形応力を引き起こす恐れのある
力よりも小さい。さらに、力Ｆは、その力を加えている
加工ツールにおける不整列の指標であるかもしれず、そ
れにより、入力装置５２が、作業員に警報メッセージを
発行してもよいし、あるいは、自動的にツール支持体を
修正してその不整列を減少させることも可能である。エ
ンコーダ５５は、リニア型の装置、または、ボールスク
リュー型アクチュエータが用いられたロータリー型の装
置であってもよい。図示されないが、６つのリニアアク
チュエータのそれぞれは、ブレーキ５３のような関連す
るブレーキ及びエンコーダ５５のような関連するエンコ
ーダに結合されてもよい。しかし、モータ３７が、モー
タフレーム内にエンコーダ及びブレーキを含むことは一
般に行なわれていることである。
ドライブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー
型のものであってもよい。しかしながら、もしブレーキ
が解除されれば、伸長軸の方向に作用するどんな力もス
クリューをバックドライブしようとする。図７に示した
ように、ブレーキ５３は、アクチュエータ３４のギアボ
ックス３６に機械的に結合されてもよく、そして、ブレ
ーキの入力と制御装置５１の出力との間に接続されたブ
レーキ信号線５４の信号によって作動されてもよい。さ
らに、アクチュエータがそれらの所望の伸長の長さに達
したことを確認するために、あるいは、伸長の長さのい
かなる変化にも応答するために、エンコーダ５５の形態
によるフィードバック手段が、アクチュエータ３４のス
クリュードライブ３８に機械的に結合されて、エンコー
ダの出力と制御装置５１の入力との間に接続されたフィ
ードバック信号線５６にフィードバック信号を生成して
もよい。入力装置５２は、撓みＸを表わすフィードバッ
ク信号を読み込み、アクチュエータと、ジョイントと、
ドライブ系統と、サーボ制御ゲインと、を含むポジショ
ナ３１の総合スティフネス定数Ｋを知って、加えられた
力Ｆを計算する。ここで、入力装置５２は、アクチュエ
ータ３４を伸長させて剛性を増加させる制御信号、アク
チュエータ３４を変化させないことでコンプライアンス
を維持する制御信号、あるいは、アクチュエータ３４を
収縮させてコンプライアンスを増加させる制御信号、の
どれを生成するかを判定してもよい。従って、制御シス
テム５０は、予め定められたコンプライアンス値を維持
することができ、それによって、力のしきい値が上述の
処置の１つが実行される段階に達するまでは、ポジショ
ナ３１は堅固であり、それは、しきい値の範囲内に力を
維持するようにコンプライアンスを調整することを含ん
でもよい。力のしきい値は、部品を支持するのに、また
は作業を行なうのに十分なものでなければならないが、
組立物品に過度の内部変形応力を引き起こす恐れのある
力よりも小さい。さらに、力Ｆは、その力を加えている
加工ツールにおける不整列の指標であるかもしれず、そ
れにより、入力装置５２が、作業員に警報メッセージを
発行してもよいし、あるいは、自動的にツール支持体を
修正してその不整列を減少させることも可能である。エ
ンコーダ５５は、リニア型の装置、または、ボールスク
リュー型アクチュエータが用いられたロータリー型の装
置であってもよい。図示されないが、６つのリニアアク
チュエータのそれぞれは、ブレーキ５３のような関連す
るブレーキ及びエンコーダ５５のような関連するエンコ
ーダに結合されてもよい。しかし、モータ３７が、モー
タフレーム内にエンコーダ及びブレーキを含むことは一
般に行なわれていることである。
【００３５】アクチュエータのそれぞれは、さらに、そ
れぞれのアクチュエータに加わる縦方向の力の大きさを
検知する単一パラメータ力センサを備えてもよい。例え
ば、センサ５７が、図５に示したように、アクチュエー
タ３４の外面に取り付けられてもよい。このセンサ５７
は、力に比例したセンサ信号を、センサの出力と制御装
置５１の入力との間に接続されたセンサ信号線５８に生
成する歪ゲージ型のものであってもよい。制御装置５１
は、この力に比例したセンサ信号をアルゴリズムにおい
て利用し、このアルゴリズムは、ポジショナ３１のコン
プライアンスを調整するために、１つまたはそれ以上の
アクチュエータを収縮または伸長させる制御信号が生成
されることを決定する。
れぞれのアクチュエータに加わる縦方向の力の大きさを
検知する単一パラメータ力センサを備えてもよい。例え
ば、センサ５７が、図５に示したように、アクチュエー
タ３４の外面に取り付けられてもよい。このセンサ５７
は、力に比例したセンサ信号を、センサの出力と制御装
置５１の入力との間に接続されたセンサ信号線５８に生
成する歪ゲージ型のものであってもよい。制御装置５１
は、この力に比例したセンサ信号をアルゴリズムにおい
て利用し、このアルゴリズムは、ポジショナ３１のコン
プライアンスを調整するために、１つまたはそれ以上の
アクチュエータを収縮または伸長させる制御信号が生成
されることを決定する。
【００３６】これらのアクチュエータの動作は１つのグ
ループとして協調するものであるが、アクチュエータの
それぞれは、点４７の所望の最終位置を達成するため
に、異なった量だけ伸長することができる。従って、ポ
ジショナ３１は、６つの動作の自由度を有する。デカル
ト座標系に基づけば、基準点４７の考えられる運動は、
Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に沿った直線動作及びＸ、Ｙ、及びＺ
軸の周りの回転動作として定義される。ゆえに、力セン
サは、一般化されたデカルト座標系における６つの一般
化された力成分の任意の１つを測定するのに使用され
る。すなわち、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に沿った直線力及びこ
れらの軸の周りのモーメントＭx 、Ｍy 及びＭz であ
る。図８に示したように、ＸO 、ＹO 、及びＺO として
識別される固定慣性軸系が、ベースプレート３２の三角
形４５に関連付けられて、三角形４６によって表現され
るロケータプレート４３の固定された基準に関する位置
及び向きを定義する。ＹO 軸は、ベースプレートの三角
形４５の第１の頂点４５ａによって示されるアクチュエ
ータ４１及び４２の下端の間の中心を通り、基準軸の交
点４５ｂを通り、さらに、ベースプレートの三角形の第
１の頂点に向かい合った第１の辺４５ｄの中心４５ｃを
通って延びる。交点４５ｂは、三角形４５の中心点に対
応する。ＸO 軸は、交点４５ｂを通って第１の辺４５ｄ
にほぼ平行に延びる。ＺO 軸は、交点４５ｂを通ってベ
ースプレートの三角形４５の平面に垂直に延びる。Ｘ、
Ｙ、及びＺとして識別される軸は、ロケータプレート４
３の三角形４６に関連付けられる。このＹ軸は、ロケー
タプレートの三角形４６の第１の頂点４６ａによって示
されるアクチュエータ４０及び４１の上端の間の中心を
通り、基準軸の交点４６ｂを通り、さらに、第１の頂点
に向かい合ったロケータプレートの三角形の第１の辺４
６ｄの中心４６ｃを通って延びる。Ｘ軸は、交点４６ｂ
を通って第１の辺４６ｄにほぼ平行に延びる。Ｚ軸は、
交点４６ｂを通ってロケータプレートの三角形４６に垂
直に延びる。交点４６ｂは、図５及び図６に示された中
心すなわち基準点４７に対応する。Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に
沿ったロケータプレート４３の動作は、それぞれ、矢印
６０、６１、及び６２によって示される。矢印６０及び
６１は、それぞれ、ＸO及びＹO 基準軸に関する動作を
表す。矢印６２は、ＺO 基準軸に関する動作を表す。角
度θX 、θY 、及びθZ それぞれによるＸ、Ｙ、及びＺ
軸の周りの動作は、それぞれ、矢印６３、６４、及び６
５によって示される。
ループとして協調するものであるが、アクチュエータの
それぞれは、点４７の所望の最終位置を達成するため
に、異なった量だけ伸長することができる。従って、ポ
ジショナ３１は、６つの動作の自由度を有する。デカル
ト座標系に基づけば、基準点４７の考えられる運動は、
Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に沿った直線動作及びＸ、Ｙ、及びＺ
軸の周りの回転動作として定義される。ゆえに、力セン
サは、一般化されたデカルト座標系における６つの一般
化された力成分の任意の１つを測定するのに使用され
る。すなわち、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に沿った直線力及びこ
れらの軸の周りのモーメントＭx 、Ｍy 及びＭz であ
る。図８に示したように、ＸO 、ＹO 、及びＺO として
識別される固定慣性軸系が、ベースプレート３２の三角
形４５に関連付けられて、三角形４６によって表現され
るロケータプレート４３の固定された基準に関する位置
及び向きを定義する。ＹO 軸は、ベースプレートの三角
形４５の第１の頂点４５ａによって示されるアクチュエ
ータ４１及び４２の下端の間の中心を通り、基準軸の交
点４５ｂを通り、さらに、ベースプレートの三角形の第
１の頂点に向かい合った第１の辺４５ｄの中心４５ｃを
通って延びる。交点４５ｂは、三角形４５の中心点に対
応する。ＸO 軸は、交点４５ｂを通って第１の辺４５ｄ
にほぼ平行に延びる。ＺO 軸は、交点４５ｂを通ってベ
ースプレートの三角形４５の平面に垂直に延びる。Ｘ、
Ｙ、及びＺとして識別される軸は、ロケータプレート４
３の三角形４６に関連付けられる。このＹ軸は、ロケー
タプレートの三角形４６の第１の頂点４６ａによって示
されるアクチュエータ４０及び４１の上端の間の中心を
通り、基準軸の交点４６ｂを通り、さらに、第１の頂点
に向かい合ったロケータプレートの三角形の第１の辺４
６ｄの中心４６ｃを通って延びる。Ｘ軸は、交点４６ｂ
を通って第１の辺４６ｄにほぼ平行に延びる。Ｚ軸は、
交点４６ｂを通ってロケータプレートの三角形４６に垂
直に延びる。交点４６ｂは、図５及び図６に示された中
心すなわち基準点４７に対応する。Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に
沿ったロケータプレート４３の動作は、それぞれ、矢印
６０、６１、及び６２によって示される。矢印６０及び
６１は、それぞれ、ＸO及びＹO 基準軸に関する動作を
表す。矢印６２は、ＺO 基準軸に関する動作を表す。角
度θX 、θY 、及びθZ それぞれによるＸ、Ｙ、及びＺ
軸の周りの動作は、それぞれ、矢印６３、６４、及び６
５によって示される。
【００３７】しかしながら、６未満の自由度が要求され
る場合には、依存し合ったグループで動くようにアクチ
ュエータを機械的に結合することによって、自由度の数
を減少させてより少ないモータ及び制御信号が使用され
てもよい。図９には、同期した動作を得るために結合さ
れるアクチュエータの可能な組み合わせを表す種々の例
の表とその結果として生じる自由度が示される。動作が
同期させられるアクチュエータは、制御装置５１によっ
て制御されてもよく、あるいは、機械的に結合されるこ
とによって、同期して動かされるアクチュエータのそれ
ぞれのグループに対してただ１つのモータだけが必要と
されてもよい。例えば、アクチュエータ３４のモータの
ような、図７に示された１つのモータ３７が、ギア（図
示されない）を介してまたはＶベルト（図示されない）
によって、１つまたはそれ以上の他のアクチュエータを
同様にドライブするように結合されてもよく、それによ
って、これらの共通にドライブされる他のアクチュエー
タに結合されたモータを除去する。また、あるアクチュ
エータを結合することは、他のどれかのアクチュエータ
が同期して結合または制御されなければならないことを
強いるかもしれない。なぜなら、ベースプレート３２及
びロケータプレート４３の両方におけるアクチュエータ
の端部はお互いに関して固定されたままでいるからであ
る。
る場合には、依存し合ったグループで動くようにアクチ
ュエータを機械的に結合することによって、自由度の数
を減少させてより少ないモータ及び制御信号が使用され
てもよい。図９には、同期した動作を得るために結合さ
れるアクチュエータの可能な組み合わせを表す種々の例
の表とその結果として生じる自由度が示される。動作が
同期させられるアクチュエータは、制御装置５１によっ
て制御されてもよく、あるいは、機械的に結合されるこ
とによって、同期して動かされるアクチュエータのそれ
ぞれのグループに対してただ１つのモータだけが必要と
されてもよい。例えば、アクチュエータ３４のモータの
ような、図７に示された１つのモータ３７が、ギア（図
示されない）を介してまたはＶベルト（図示されない）
によって、１つまたはそれ以上の他のアクチュエータを
同様にドライブするように結合されてもよく、それによ
って、これらの共通にドライブされる他のアクチュエー
タに結合されたモータを除去する。また、あるアクチュ
エータを結合することは、他のどれかのアクチュエータ
が同期して結合または制御されなければならないことを
強いるかもしれない。なぜなら、ベースプレート３２及
びロケータプレート４３の両方におけるアクチュエータ
の端部はお互いに関して固定されたままでいるからであ
る。
【００３８】図９に示された例Ａにおいて、６つのアク
チュエータのどれもが同期した動作を得るためには結合
されずに、ポジショナ３１は６つの自由度を有する。例
Ｂにおいて、アクチュエータ３５及び３９は、調和して
動くように結合される。アクチュエータ３５及び３９
は、ロケータプレートの三角形４６の第１の頂点４６ａ
の相対する両辺に等間隔に配置された上端と、中心４５
ｃに向かい合った両側に等間隔に配置された下端とを有
するので、頂点４６ａの動作は、ＸO 方向の動作を伴う
ことなくＹO −ＺO 平面内に制限され、そのために、５
つの自由度を生じる。点４７はＸO 方向の動作をなすか
もしれないが、そのような動作は、ＹO またはＺO 軸方
向のどちらかの動作に結合されて、依然として自由度５
に制限される。自由度５をもたらす対にされたアクチュ
エータの他のそのような組み合わせは、アクチュエータ
４０と４１、またはアクチュエータ４２と３４がある。
例Ｃにおいて、アクチュエータ３５及び３９の結合とア
クチュエータ４０及び４１の結合のような、Ｘ軸及びＹ
軸に向かい合った両側にある結合されたアクチュエータ
の２つの対は、Ｘ及びＹ軸に沿った動作を妨げて４つの
自由度を生じる。
チュエータのどれもが同期した動作を得るためには結合
されずに、ポジショナ３１は６つの自由度を有する。例
Ｂにおいて、アクチュエータ３５及び３９は、調和して
動くように結合される。アクチュエータ３５及び３９
は、ロケータプレートの三角形４６の第１の頂点４６ａ
の相対する両辺に等間隔に配置された上端と、中心４５
ｃに向かい合った両側に等間隔に配置された下端とを有
するので、頂点４６ａの動作は、ＸO 方向の動作を伴う
ことなくＹO −ＺO 平面内に制限され、そのために、５
つの自由度を生じる。点４７はＸO 方向の動作をなすか
もしれないが、そのような動作は、ＹO またはＺO 軸方
向のどちらかの動作に結合されて、依然として自由度５
に制限される。自由度５をもたらす対にされたアクチュ
エータの他のそのような組み合わせは、アクチュエータ
４０と４１、またはアクチュエータ４２と３４がある。
例Ｃにおいて、アクチュエータ３５及び３９の結合とア
クチュエータ４０及び４１の結合のような、Ｘ軸及びＹ
軸に向かい合った両側にある結合されたアクチュエータ
の２つの対は、Ｘ及びＹ軸に沿った動作を妨げて４つの
自由度を生じる。
【００３９】例Ｄにおいて、アクチュエータ３５及び３
９の結合、アクチュエータ４０及び４１の結合、そして
アクチュエータ３４及び４２の結合のような、結合され
たアクチュエータの３つの対が、Ｘ及びＹ軸に沿った動
作と、Ｚ軸の周りの回転とを妨げて３つの自由度を生じ
る。例Ｅにおいて、アクチュエータのすべてがお互いに
結合される場合、ポジショナ３１は１つの自由度のみを
有する。なぜなら、それは、ロケータプレート４３をＺ
軸方向に上下にのみ動かすことができるからである。
９の結合、アクチュエータ４０及び４１の結合、そして
アクチュエータ３４及び４２の結合のような、結合され
たアクチュエータの３つの対が、Ｘ及びＹ軸に沿った動
作と、Ｚ軸の周りの回転とを妨げて３つの自由度を生じ
る。例Ｅにおいて、アクチュエータのすべてがお互いに
結合される場合、ポジショナ３１は１つの自由度のみを
有する。なぜなら、それは、ロケータプレート４３をＺ
軸方向に上下にのみ動かすことができるからである。
【００４０】図１０及び図１１には、別の方法によって
実施されるロケータピボットジョイント７０が示され、
このピボットジョイント７０は、ロケータプレート４３
をアクチュエータ３４、３５、３９、４０、４１、及び
４２の上端に接続するロケータピボットジョイント４４
と置き換えてもよい。ピボットジョイント７０は、ほぼ
円筒状の本体７１を有し、この本体７１は、その反対側
の端部から延びる１対の車軸延在部７１ａを有する。車
軸延在部７１ａは、ほぼ逆Ｕ字形のブラケット７２の１
対の脚７２ａに形成された開口に回転可能に受け入れら
れる。車軸延在部７１ａはベアリング７２ｂによって保
持されてもよく、このベアリング７２ｂは、ブッシュベ
アリングまたはローラベアリングのような、脚７２ａの
開口に保持される適切な形態のものであってもよい。従
って、本体７１は、脚７２ａの開口の間に延びる縦軸７
３の周りに自由に回転することができる。
実施されるロケータピボットジョイント７０が示され、
このピボットジョイント７０は、ロケータプレート４３
をアクチュエータ３４、３５、３９、４０、４１、及び
４２の上端に接続するロケータピボットジョイント４４
と置き換えてもよい。ピボットジョイント７０は、ほぼ
円筒状の本体７１を有し、この本体７１は、その反対側
の端部から延びる１対の車軸延在部７１ａを有する。車
軸延在部７１ａは、ほぼ逆Ｕ字形のブラケット７２の１
対の脚７２ａに形成された開口に回転可能に受け入れら
れる。車軸延在部７１ａはベアリング７２ｂによって保
持されてもよく、このベアリング７２ｂは、ブッシュベ
アリングまたはローラベアリングのような、脚７２ａの
開口に保持される適切な形態のものであってもよい。従
って、本体７１は、脚７２ａの開口の間に延びる縦軸７
３の周りに自由に回転することができる。
【００４１】例えばアクチュエータ３５及び３９の上端
は、それぞれ、そこに取り付けられたほぼＵ字形のブラ
ケット７４を有し、そのブラケットのそれぞれは、本体
７１と向かい合った両側に位置する脚７４ａの対を有す
る。１対の離隔したピン７５が、縦軸７３と交差して本
体７１に形成された開口を通って延び、ピン７５のそれ
ぞれは、さらに、関連するブラケット７４の脚７４ａの
対に形成された開口を通って延びる。ピン７５は、大き
くされた頭部を有し、ナット７６を保持するためにその
反対側の端部にねじが切られてもよい。ピン７５は、適
切などんな形態のものであってもよいベアリング７４ｂ
を通って延びてもよく、そのベアリングは脚７４ａの開
口に保持される。従って、アクチュエータ３５及び３９
の上端は、関連する１つのピン７５の縦軸７７の周りに
自由に回転することができる。
は、それぞれ、そこに取り付けられたほぼＵ字形のブラ
ケット７４を有し、そのブラケットのそれぞれは、本体
７１と向かい合った両側に位置する脚７４ａの対を有す
る。１対の離隔したピン７５が、縦軸７３と交差して本
体７１に形成された開口を通って延び、ピン７５のそれ
ぞれは、さらに、関連するブラケット７４の脚７４ａの
対に形成された開口を通って延びる。ピン７５は、大き
くされた頭部を有し、ナット７６を保持するためにその
反対側の端部にねじが切られてもよい。ピン７５は、適
切などんな形態のものであってもよいベアリング７４ｂ
を通って延びてもよく、そのベアリングは脚７４ａの開
口に保持される。従って、アクチュエータ３５及び３９
の上端は、関連する１つのピン７５の縦軸７７の周りに
自由に回転することができる。
【００４２】ブラケット７２は、ロケータプレートに形
成された開口を通って延びるピン７８によって、ロケー
タプレート４３に回転可能に取り付けられる。ピン７８
は、大きくされた頭部と、脚７２ａの間のブラケット７
２に噛み合う反対側のねじが切られた端部とを有する。
ピン７８は、ロケータプレート４３の開口に保持される
ベアリング７９を通って延びてもよく、また、ブラケッ
ト７２がその周りを回転することができる縦軸８０を有
する。従って、ロケータピボットジョイント７０は、自
由度４の組み合わせのために、本体７１の軸７３及びピ
ン７８の軸８０の周りに調和して旋回することを強いら
れ、かつ、ピン７５の軸７７の周りに独立して旋回する
ことを強いられる２つのユニバーサルジョイントを有す
る。この別の方法によって実施されるジョイント７０
は、従来の１対の３直交軸ジョイントよりも比較的に高
価ではない。
成された開口を通って延びるピン７８によって、ロケー
タプレート４３に回転可能に取り付けられる。ピン７８
は、大きくされた頭部と、脚７２ａの間のブラケット７
２に噛み合う反対側のねじが切られた端部とを有する。
ピン７８は、ロケータプレート４３の開口に保持される
ベアリング７９を通って延びてもよく、また、ブラケッ
ト７２がその周りを回転することができる縦軸８０を有
する。従って、ロケータピボットジョイント７０は、自
由度４の組み合わせのために、本体７１の軸７３及びピ
ン７８の軸８０の周りに調和して旋回することを強いら
れ、かつ、ピン７５の軸７７の周りに独立して旋回する
ことを強いられる２つのユニバーサルジョイントを有す
る。この別の方法によって実施されるジョイント７０
は、従来の１対の３直交軸ジョイントよりも比較的に高
価ではない。
【００４３】これらの例のすべてにおいて、パラメータ
Ｘ、Ｙ、Ｚ、θX 、θY 、及びθZは、基本座標系
ＸO 、ＹO 、及びＺO に関してのロケータプレート４３
の中心点４７の運動を表わす。並列リンケージ機構によ
って、異なった座標系の中に強い結合が存在してもよい
こと、及び、自由度６以下の独立した運動が、ロケータ
プレート４３の中心点４７以外の位置で行われてもよい
ことがわかる。
Ｘ、Ｙ、Ｚ、θX 、θY 、及びθZは、基本座標系
ＸO 、ＹO 、及びＺO に関してのロケータプレート４３
の中心点４７の運動を表わす。並列リンケージ機構によ
って、異なった座標系の中に強い結合が存在してもよい
こと、及び、自由度６以下の独立した運動が、ロケータ
プレート４３の中心点４７以外の位置で行われてもよい
ことがわかる。
【００４４】特許に関する法令に従って、本発明の記述
は、好ましい実施例と考えられるものについて行なっ
た。しかし、特定的に描示及び記述された以外の態様
で、本発明の精神と範囲から逸脱することなく本発明を
実施することができることに注意されたい。
は、好ましい実施例と考えられるものについて行なっ
た。しかし、特定的に描示及び記述された以外の態様
で、本発明の精神と範囲から逸脱することなく本発明を
実施することができることに注意されたい。
【００４５】添付の図面に照らして考えれば、上述の発
明の詳細な説明はこの分野に精通した者には容易に理解
されるであろう。
明の詳細な説明はこの分野に精通した者には容易に理解
されるであろう。
【図１】先行技術に従った固定装置で保持された、互い
に組み立てられる２つの部品を表わす概略平面図であ
る。
に組み立てられる２つの部品を表わす概略平面図であ
る。
【図２】部品及び固定装置の図１における線分２−２に
沿った正面断面図である。
沿った正面断面図である。
【図３】本発明による固定装置で保持された、図１に示
した２つの部品の概略平面図である。
した２つの部品の概略平面図である。
【図４】図３に示した固定装置の正面図で、本発明に従
った別の取り付け法が示されている。
った別の取り付け法が示されている。
【図５】本発明に従ったプログラマブルポジショナの見
取り図である。
取り図である。
【図６】図５に示したポジショナの上面図である。
【図７】図５に示したポジショナのための制御システム
の概略を表わすブロック図である。
の概略を表わすブロック図である。
【図８】図５に示したポジショナの動作の方向を説明す
るデカルト座標図である。
るデカルト座標図である。
【図９】図８に示した動作方向に基づいて、図５に示し
たアクチュエータを結合する例を示した表である。
たアクチュエータを結合する例を示した表である。
【図１０】図５に示したポジショナのための、別の態様
のロケータピボットジョイントの部分拡大正面図であ
る。
のロケータピボットジョイントの部分拡大正面図であ
る。
【図１１】図１０に示したピボットジョイントの左側面
図である。
図である。
１０ 組立物品 １１ 第１の部品 １２ 第２の部品 １３ 固定装置 １４、１５、１７ ロケータまたは支持体 １４ａ 支持面 １４ｂ クランプ １５ 支持体 １５ａ 支持面 ２０ 固定装置 ２１ コンプライアントサポート ２２ コンプライアントサポート ２３ コンプライアントサポート ２４ 支持構造体 ３１ プログラマブルポジショナ ３２ ベースプレート ３２ａ 上面 ３２ｂ〜３２ｇ ベースプレート３２の辺 ３３ ベースピボットジョイント ３３ｂ、３３ｄ ピン ３３ｃ ブラケット ３４、３５、３９、４０、４１、４２ アクチュエータ ３６ ギアボックス ３７ モータ ３８ スクリュードライブ ４３ ロケータプレート ４３ｂ〜４３ｇ ロケータプレートの辺 ４３ｈ 上面 ４４ ロケータピボットジョイント ４５、４６ 三角形 ５１ 制御装置 ５１ａ〜５１ｆ 制御信号線 ５２ 入力装置 ５３ ブレーキ ５５ エンコーダ ５７ センサ ５５ エンコーダ ５７ センサ ５８ センサ信号線 ７０ ロケータピボットジョイント ７２ ブラケット ７２ａ 脚 ７１ａ 車軸延在部 ７２ｂ ベアリング ７３、８０ 縦軸 ７４ａ 脚 ７５、７８ ピン ７４ ブラケット ７４ａ 脚 ７６ ナット ７７ ピン７５の軸
Claims (29)
- 【請求項１】 組立作業中に物体を位置決めするための
装置において、 ベースプレートと；物体を搭載するためのロケータプレ
ートと；第１の予め定められたパターンを以て前記ベー
スプレートに旋回可能に取り付けられた下端と、第２の
予め定められたパターンを以て前記ロケータプレートに
旋回可能に取り付けられた上端とをそれぞれが有する複
数のリニアアクチュエータであって、それぞれの前記リ
ニアアクチュエータの前記下端及び前記上端は、前記ベ
ースプレートに関して自由度６を以て前記ロケータプレ
ートを動かすために、予め定められたリニアパスに沿っ
てお互いに関して動くことができる前記複数のリニアア
クチュエータと；組み立てられるべき部品を前記ロケー
タプレートに取り付けられた物体に接触させるために、
前記リニアアクチュエータを選択的に作動させて前記ロ
ケータプレートを前記ベースプレートに関して予め定め
られた位置に動かすための、前記リニアアクチュエータ
に接続された制御手段であって、 その物体と部品との接触中に前記ロケータプレートに加
えられた力に応答し、その加えられる力を変更するため
に前記リニアアクチュエータを作動させる前記制御手
段；を備えた前記装置。 - 【請求項２】 前記複数のリニアアクチュエータが６つ
のリニアアクチュエータである、請求項１に記載の装
置。 - 【請求項３】 前記第１の予め定められたパターン及び
前記第２の予め定められたパターンのそれぞれがほぼ三
角形をなす、請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記第１の予め定められたパターンが前
記第２の予め定められたパターンよりも大きい、請求項
１に記載の装置。 - 【請求項５】 複数のベースピボットジョイントと複数
のロケータピボットジョイントとを含み、 前記ベースピボットジョイントのそれぞれは、前記ベー
スプレートと前記リニアアクチュエータの関連するもの
の下端との間に接続され、 前記ロケータピボットジョイントのそれぞれは、前記ロ
ケータプレートと前記リニアアクチュエータの関連する
ものの上端との間に接続されている、請求項１に記載の
装置。 - 【請求項６】 前記ベースピボットジョイント及び前記
ロケータピボットジョイントが２軸ユニバーサルジョイ
ントである、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記第１のパターンがほぼ三角形をな
し、前記ベースピボットジョイントが対で配置され、前
記ベースピボットジョイント対のそれぞれの中心が前記
ほぼ三角形をなす第１のパターンの頂点を形成してお
り、 前記第２のパターンがほぼ三角形をなし、前記ロケータ
ピボットジョイントが対で配置され、前記ロケータピボ
ットジョイント対のそれぞれの中心が前記ほぼ三角形を
なす第２のパターンの頂点を形成する、請求項５に記載
の装置。 - 【請求項８】 複数のベースピボットジョイントと複数
のロケータピボットジョイントを含み、 前記ベースピボットジョイントのそれぞれは、前記ベー
スプレートと前記リニアアクチュエータの関連するもの
の前記下端との間に接続され、 前記ロケータピボットジョイントのそれぞれは、前記ロ
ケータプレートと前記リニアアクチュエータの関連する
対の前記上端との間に接続される、請求項１に記載の装
置。 - 【請求項９】 前記ベースピボットジョイントが２軸ユ
ニバーサルジョイントであり、前記ロケータピボットジ
ョイントが、２つの共通軸と２つの独立軸とを有する３
軸ユニバーサルジョイントの対として形成されている、
請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記リニアアクチュエータが、バック
ドライブを防止するためのブレーキを有するボールスク
リューリニアアクチュエータであり、前記ブレーキは、
前記ブレーキを作動させるために前記制御手段に接続さ
れている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記リニアアクチュエータに結合さ
れ、前記制御手段に接続され、また、物体と部品との接
触中に前記ロケータプレートに加えられた力に応答して
その加えられた力を表わすフィードバック信号を前記制
御手段に対して生成するフィードバック手段を含み、 前記制御手段は、その加えられる力を変更するために、
前記フィードバック信号に応答して前記リニアアクチュ
エータを作動させる、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１２】 前記フィードバック手段が、前記ベー
スプレート及び前記ロケータプレートに関連付けられた
一般化されたデカルト座標系における６つの一般化され
た力成分Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｍx 、Ｍy 及びＭz のうちの少な
くとも１つを測定する力検知手段を含む、請求項１１に
記載の装置。 - 【請求項１３】 前記フィードバック手段が複数の位置
エンコーダを含み、前記位置エンコーダのそれぞれは、
前記関連するアクチュエータの動作を表わす出力信号を
前記フィードバック信号の１つとして生成するために前
記アクチュエータの関連するものに結合されている、請
求項１１に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記エンコーダがリニアエンコーダで
ある、請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１５】 前記アクチュエータは、スクリュー型
の、バックドライブが可能な、リニアアクチュエータで
あり、 前記エンコーダは、前記アクチュエータにより回転され
るように結合されたロータリーエンコーダである、請求
項１３に記載の装置。 - 【請求項１６】 前記リニアアクチュエータは、バック
ドライブを防止するためのブレーキを有するボールスク
リューリニアアクチュエータであり、 前記ブレーキは前記制御手段に接続されており、 前記制御手段は、前記ブレーキを解除し、加えられる力
を変更するために、前記フィードバック信号に応答す
る、請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１７】 コントローラからの位置制御信号に応
答するアクチュエータを有する少なくとも１つのプログ
ラマブルな固定装置と、 部品を該組立物品固定装置にクランプするためのクラン
プ手段と、 組立中に部品に作用するとともに部品を変位させること
ができ、かつ該固定装置によって支持される力を生成す
ることができるツーリングとを含む、 変形応力を伴わずに組立物品固定装置上の板金部品の組
立を行なうための装置において、 上面を有するベースプレートと；ほぼ三角形をなす第１
のパターンを以て前記ベースプレートの前記上面に取り
付けられた複数のベースピボットジョイントであって、 対をなすとともに、該ベースピボットジョイント対のそ
れぞれの中心が前記第１のパターンの頂点を形成するよ
うに配置された前記複数のベースピボットジョイント
と；上面と下面とを有するロケータプレートと；ほぼ三
角形をなす第２のパターンを以て前記ロケータプレート
の前記下面に取り付けられた複数のロケータピボットジ
ョイントと；前記ロケータプレートの前記上面に搭載さ
れる物体と；複数のリニアアクチュエータであって、 そのそれぞれが、前記ベースピボットジョイントの関連
するものに旋回可能に取り付けられた下端と、前記ロケ
ータピボットジョイントの関連するものに旋回可能に取
り付けられた上端とを有し、 前記ベースプレートに関して前記ロケータプレートを動
かすために、それぞれの前記リニアアクチュエータの前
記下端及び前記上端は、予め定められたリニアパスに沿
ってお互いに関して動くことができる、前記複数のリニ
アアクチュエータと；組み立てられるべき部品に関して
前記物体を位置決めすべく、選択的に前記リニアアクチ
ュエータを作動させて前記ロケータプレートを前記ベー
スプレートに関して予め定められた位置に動かすため
に、前記リニアアクチュエータに接続された制御手段
と；前記リニアアクチュエータに結合され、前記制御手
段に接続され、また、物体と部品との接触中に前記ロケ
ータプレートに加えられた力に応答してその加えられた
力を表わすフィードバック信号を前記制御手段に対して
生成するフィードバック手段とを含み、 前記制御手段は、その加えられる力を変更するために、
前記フィードバック信号に応答して前記リニアアクチュ
エータを作動させる、前記装置。 - 【請求項１８】 前記リニアアクチュエータの少なくと
も２つは単一のモータに機械的に結合され、調和して動
作し、前記ベースプレートに関して前記ロケータプレー
トを６未満の自由度で動かす、請求項１７に記載の装
置。 - 【請求項１９】 前記物体が、部品を保持するためのク
ランプ及びピンの１つである、請求項１７に記載の装
置。 - 【請求項２０】 前記物体が、部品に対する作業をなす
ためのツールである、請求項１７に記載の装置。 - 【請求項２１】 組立作業中に、組立物品のある部品を
該組立物品の他の物品に対して支持するための装置にお
いて、 ベースプレートと；物体を搭載するためのロケータプレ
ートと；第１の予め定められたパターンを以て前記ベー
スプレートに旋回可能に取り付けられた下端と、第２の
予め定められたパターンを以て前記ロケータプレートに
旋回可能に取り付けられた上端とをそれぞれが有する複
数のリニアアクチュエータであって、 それぞれの前記リニアアクチュエータの前記下端及び前
記上端は、前記ベースプレートに関して自由度６を以て
前記ロケータプレートを動かすために、予め定められた
リニアパスに沿ってお互いに関して動くことができる、
前記複数のリニアアクチュエータと；前記ロケータプレ
ート上に支持された組み立てられるべき第１の部品を組
み立てられるべき第２の部品に関して位置決めするため
に、前記リニアアクチュエータを選択的に作動させて前
記ベースプレートに関して前記ロケータプレートを予め
定められた位置に動かす、前記リニアアクチュエータに
接続された制御手段であって、 該第１及び第２の部品の組立中に前記ロケータプレート
に加えられた力に応答して前記リニアアクチュエータを
作動させてその加えられる力を変更する、前記制御手段
を備えた前記装置。 - 【請求項２２】 前記リニアアクチュエータに結合さ
れ、前記制御手段に接続され、また、第１及び第２の部
品の組立中に前記ロケータプレートに加えられた力に応
答してその加えられた力を表わすフィードバック信号を
前記制御手段に対して生成するフィードバック手段を含
み、前記制御手段は、その加えられる力を変更するため
に、前記フィードバック信号に応答して前記リニアアク
チュエータを作動させる、請求項２１に記載の装置。 - 【請求項２３】 組立作業中に物体を位置決めするため
の方法であって、 ａ．複数のリニアアクチュエータによってベースプレー
トをロケータプレートに接続する段階であって、前記リ
ニアアクチュエータのそれぞれは、ベースプレートに旋
回可能に取り付けられた下端と、ロケータプレートに旋
回可能に取り付けられた上端とを有している、前記段階
と； ｂ．ロケータプレートに物体を搭載する段階と； ｃ．ロケータプレートに搭載された物体を組み立てられ
るべき部品に接触させるために、ロケータプレートをベ
ースプレートに関して予め定められた位置に動かすよう
にリニアアクチュエータを制御する段階と； ｄ．物体と部品の接触中にロケータプレートに加えられ
た力を表わすフィードバック信号を生成する段階と； ｅ．そのフィードバック信号に応答してその加えられる
力を変更するためにリニアアクチュエータを作動させる
段階、を備えた前記方法。 - 【請求項２４】 前記物体が部品を位置決めするための
支持体であり、前記段階ｃは、その支持体によって部品
をクランプすることを含む、請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記物体がツールであり、前記段階ｃ
がそのツールによって部品に対する作業を行なうことを
含む、請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記段階ｅが、その加えられる力を予
め定められたしきい範囲内に維持することにより遂行さ
れる、請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２７】 コントローラからの位置制御信号に応
答するアクチュエータを有する少なくとも１つのプログ
ラマブルな固定装置と、 部品を組立物品固定装置にクランプするクランプ手段
と、 組立中に部品に作用するとともに部品を変位させること
ができ、かつ該固定装置によって支持される力を生成す
ることができるツーリングとを含む、 変形応力を伴わずに組立物品固定装置上の板金部品の組
立を行なうための方法であって、 ａ．少なくとも１つのアクチュエータを動かして予め定
められた位置に固定装置を位置決めするためにコントロ
ーラから制御信号を生成する段階と； ｂ．固定装置上の少なくとも２つの部品を予め定められ
た位置に配置する段階と； ｃ．部品を固定装置にクランプする段階と： ｄ．部品を組み立てるためにツーリングを作動させる段
階であって、そのツーリングは固定装置によって支持さ
れる力を生成して前記予め定められた位置から部品を変
位させようとする前記段階と； ｅ．ツーリングの作動中に固定装置によって支持される
力を検知してその力の強さと方向を指示する力信号を生
成する段階と； ｆ．その力信号をコントローラに伝える段階と； ｇ．変形応力を伴わない部品の組立を提供するための望
ましい限界値未満に力を減少させる方向にアクチュエー
タを動かすようにコントローラを動作させる段階を備え
た前記方法。 - 【請求項２８】 前記段階ｅが、一般化されたデカルト
座標系における６つの一般化された力成分Ｘ、Ｙ、Ｚ、
Ｍx 、Ｍy 、及びＭz の内の少なくとも１つを測定する
力センサによって遂行される、請求項２７に記載の方
法。 - 【請求項２９】 前記段階ｅが、アクチュエータの動き
を表わす出力信号を前記力に応答して生成するためにア
クチュエータに結合された位置エンコーダによって遂行
される、請求項２７に記載の方法。
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