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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- Numerical Control (AREA)
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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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