JPH11104921A - 組立用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明の目的は、複数のワークの相対位置
さえ特定すれば、個々のワークの組み付け位置を検出し
なくてもよいようにすることである。 【解決手段】 ワーク６と９との相対位置がずれたまま
でも、その組み付け孔７に突部１０を組み付けるように
する。このとき弾性機構ｓの可撓性部３がたわむが、こ
のたわみ力をゼロにするように移動体ｍが移動し、移動
体とテーブルｔおよびワーク６と９との相対位置を特定
する。いったん相対位置が特定されたら、移動体ｍは制
御システムｃの指令に応じて、次のワークの組み付け位
置を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数の部材を組
み付けるための組立用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のロボットで、特定のワークにい
ろいろな部材を組み付けるときに、それら組み付ける部
材ごとに、その組み付け位置を特定していた。言い換え
れば、その部材の数分だけ、位置検出を必要としてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにした従来
の装置では、その組み付け部材の数分だけ位置検出しな
ければならないので、その制御機構が複雑になるという
問題があった。この発明の目的は、両ワークの相対位置
さえ特定されれば、個々の組み付け部材の組み付け位置
を検出しなくてもよいようにした組立用ロボットを提供
することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、少なくと
も上下動可能にした移動体と、ワークをつかむためのハ
ンド機構と、これら移動体とハンド機構とを連係する弾
性機構と、横方向において上記移動体と相対移動可能に
したテーブル等の支持機構と、この支持機構に仮固定す
るワークと、ハンド機構でつかむワークと、これらワー
クのうち、いずれか一方のワークに形成した組み付け孔
と、いずれか他方のワークに形成し、かつに、上記組み
付け孔に挿入するための突部と、この突部先端に備え、
かつ、その先端に先細りのテーパ部を形成するととも
に、このテーパ部の最大部分を、上記組み付け孔内径と
等しくしたガイド部材と、上記弾性機構がたわんだと
き、そのときの弾性力を検出してそれをゼロにする方向
に移動体と支持機構とを相対移動させるための制御シス
テムとを備える。そして、上記制御システムは、ハンド
機構でつかんだワークに形成した組み付け孔または突部
以外の孔などの他の要素との相対位置を記憶し、弾性機
構の弾性力がゼロになって、両ワークおよびハンド機構
を含めた移動体の相対位置が定まったとき、上記孔など
の他の要素位置に、ハンド機構を移動させてそこに他の
部材を組み付ける構成にした点に特徴を有する。

【０００５】第２の発明は、他方のワークに形成した突
部と、この突部先端に備えたガイド部材とを一体にした
点に特徴を有する。第３の発明は、他方のワークに形成
した突部と、この突部先端に備えたガイド部材とを別部
材で構成した点に特徴を有する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図示の実施例において、移動体ｍ
とハンド機構ｈとは、図１〜図６に示すように、弾性機
構ｓを介して連係している。そして、これらの個々の構
成は、次のとおりである。上記移動体ｍは、図７に示す
アクチュエータａに連係し、上下方向および横方向に移
動可能にしている。なお、このアクチュエータａの移動
は、制御システムｃによって制御されるが、その制御の
実際は、後で詳細に説明する。上記弾性機構ｓは、その
両端の連結部１、２の間に可撓性部３を設けている。そ
して、上記一方の連結部１は移動体ｍに固定し、他方の
連結部２はハンド機構ｈに固定している。このようにし
た弾性機構ｓの連結部１、２は、図２に示すように、そ
の可撓性部３をたわませながら横方向に相対移動できる
ようにしている。

【０００７】上記ハンド機構ｈは、一対の把持片４、５
を設け、これら把持片４、５によって、ワーク６を保持
したり、それを離したりできるようにしている。また、
このハンド機構ｈは、弾性機構ｓの連結部２に固定して
いるので、上記可撓性部３を介して移動体ｍと横方向に
相対移動可能となる。上記ワーク６は、図示のように下
方を開口させた組み付け孔７を形成するとともに、この
組み付け孔７とは別の孔８を形成している。そして、こ
の孔８は、組み付け孔７とは反対側を開口させている。

【０００８】一方、この発明の支持機構としてのテーブ
ルｔは、所定の箇所に固定したもので、この上に載せる
ワーク９を一時的に固定できるようにしている。そし
て、このテーブルｔに一時的に固定するワーク９は、そ
の上面に、組み付け孔７に挿入すべき突部１０を設けて
いる。しかも、この突部１０の先端には、先細りにした
テーパ部１１を形成している。

【０００９】上記のようにした移動体ｍおよびハンド機
構ｈを制御するのが、図７に示した制御システムｃであ
る。この制御システムｃは、アクチュエータａに接続し
た制御部１２と、図２に示すように弾性機構ｓの可撓性
部３がたわんでいるときのたわみ力を検出する力センサ
ー１３と、ワーク６の組み付け孔７と孔８との相対位置
関係を設定する設定部１４とからなる。そして、可撓性
部３がたわんでたわみ力が発生しているときには、移動
体ｍとハンド機構ｈとの相対位置がずれていることを意
味する。そこで、このたわみ力がゼロになるように、移
動体ｍとハンド機構ｈとを相対移動させていけば、その
ゼロ位置において両者の相対位置が一致することにな
る。なお、図９は、上記たわみ力とずれ量との関係を示
したグラフである。この図９では、両者の関係をリニア
な比例特性にしている。ただし、このようなリニアな特
性を持たせなくても、例えば二次曲線的な比例関でもよ
い。要するに、Ｘ−Ｙ座標の位置を確認できるととも
に、ゼロ点が明確になるものであれば、どのような特性
を選択してもよい。そして、この特性は、結局、弾性機
構ｓの材質等、その特性に依存することになる。

【００１０】次に、この実施例の作用を説明する。まず
最初に、設定部１４を操作して、ワーク６の組み付け孔
７と孔８との相対的な位置関係を、制御部１２に記憶さ
せておく。そして、図１に示すように、テーブルｔに、
ワーク９を仮止めるする。また、ハンド機構ｈには、そ
の把持片４、５でワーク６を保持させるが、このとき組
み付け孔７の開口が下向きになるようにしておく。この
状態で、移動体ｍをおおよその位置まで移動してから、
それを下降させる。このようにしてワーク６の組み付け
孔７に、ワーク９の突部１０を挿入する。ただし、上記
したように移動体ｍの位置は、かなりラフに決めている
ので、組み付け孔７の軸中心線と突部１０の軸中心線と
が一致していないことがある。このように両者の軸中心
線が一致していないときには、組み付け孔７の開口縁が
テーパ部１１にぶつかることになる。

【００１１】組み付け孔７の開口縁がテーパ部１１にぶ
つかっても、なおかつワーク６を下降し続ければ、図２
に示すように、弾性機構ｓの可撓性部３をたわませなが
ら、突部１０が組み付け孔７内に組み込まれる。上記し
たように可撓性部３がたわめば、そのたわみ力が移動体
ｍに作用するが、このときの力を力センサー１３が検出
して、それを制御部１２にフィードバックする。このフ
ィードバックされた力と、組み付け孔７および突部１０
のずれ量との関係は、図９をもとにしてすでに説明した
ように、リニアな関係になるようにしている。

【００１２】上記のように力センサー１３からの信号を
フィードバックされた制御部１２は、図８に示すよう
に、その力の有無を判断するが、力を検出した場合に
は、ワーク６と移動体ｍとの相対位置がずれていること
になる。このときの力の大きさとずれ量とは、上記のよ
うに比例するので、この力の大きさを計れば、そのずれ
量を推定できる。そこで、制御部１２はアクチュエータ
ａを制御して移動体ｍを移動し、その力がゼロになるよ
うにする。このようにして力センサー１３で検出した力
の大きさがゼロになるということは、図３に示すよう
に、移動体ｍ、ワーク６、ワーク９およびテーブルｔの
それぞれの相対位置が正確に定まったということにな
る。

【００１３】上記のように移動体ｍの相対位置関係が正
確に定まったら、制御部１２がその相対位置を記憶する
とともに、ワーク６を離して上昇し、今度は、図４に示
すように、孔８に組み付けるべき別のワーク１５をつか
む。このように別のワーク１５をつかんだら、それを孔
８に対向させる。このときには、制御部１３が、移動体
ｍとワーク６との正確な相対位置を記憶しているし、こ
の組み付け孔７と孔８との相対的な位置関係も把握して
いるので、移動体ｍの移動位置を正確に特定できる。し
たがって、移動体ｍがそのまま下降すれば、図５に示す
ように、ワーク１５を孔８に組み付けることができる。
この組み付け作業が終わったら、図６に示すように、ハ
ンド機構ｈがワーク１５を離してそのまま上昇し、その
組み付け作業を終了する。

【００１４】なお、移動体ｍの位置を決める初期の段階
で、言い換えれば、移動体ｍの大まかな位置決め時に、
組み付け孔７と突部１０との中心軸線が一致することが
ある。この場合には、力センサー１３が検出する力の大
きさが最初からゼロなので、制御部１２は、移動体ｍの
移動位置を微調整することなく、次のステップに移行す
ること、図８から明かである。

【００１５】また、上記実施例では、移動体ｍやテーブ
ルｔの相対位置を定めるのに、移動体ｍを移動させるよ
うにしたが、テーブルｔを移動するようにしてもよい。
さらに、ワーク６と９との位置関係も相対的なもので、
ワーク９をハンド機構に保持させ、ワーク８をテーブル
ｔに固定するようにしてもよい。さらにまた、突部１０
にテーパ部１１を一体に形成したが、このテーパ部１１
を別部材としてもよい。つまり、このテーパ部の部分を
ガイド部材とし、このガイド部材を突部１０に固定した
り、外したりできるようにしてもよい。ただし、この場
合には、ガイド部材を組み付け孔８から最終的に取り出
さなければならないので、組み付け孔８を貫通孔にしな
ければならない。そして、上記のようにしたガイド部材
は、そのテーパ部の最大部分が、組み付け孔８と一致す
ることが条件になる。ただし、この発明においては、突
部１０に一体成形したものも、突部１０とは別にしたも
のも、ガイド部材という概念に含めている。要するに、
この発明においては、組み付け孔７と突部１０との軸中
心線がずれているときに、弾性機構ｓの可撓性部３をた
わませながらでも、組み付け孔７に突部１０を組み付け
るガイド機能を果たせば、そのガイド部材が突部１０と
一体であろうと、別体であろうとかまわない。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、移動体と支持機構、
およびこの移動体に保持されたワークと支持機構に支持
されたワークとの相対位置を定めたら、各ワークごとに
そられの位置を検出しなくてもすむ。つまり、位置検出
の回数を少なくできるので、それだけ制御機構を簡単に
できる。また、上記相対位置を検出するのに、弾性機構
のたわみ力を利用したので、例えば光などで位置を検出
するものよりも、安価にできる。さらに、初期段階で
は、移動体あるいは支持機構の相対位置がある程度ラフ
でよいので、その位置制御が簡単になるとともに、制御
機構も簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】移動体を大まかな位置に特定し状態の正面図で
ある。

【図２】可撓性部をたわませた状態でワークを組み付け
た状態の正面図である。

【図３】移動体の位置補正をした状態の正面図である。

【図４】別なワークを保持した状態の正面図である。

【図５】図４の別なワークを組み付けた状態の正面図で
ある。

【図６】組み付けを終了した状態の正面図である。

【図７】制御システムの回路図である。

【図８】制御システムのフローチャート図である。

【図９】移動体のずれ量と可撓性部のたわみ力との関係
を示したグラフである。

【符号の説明】

ｍ 移動体 ｈ ハンド機構 ｓ 弾性機構 ｃ 制御システム ６ ワーク ７ 組み付け孔 ８ 孔 ｔ 支持機構としてのテーブル ９ ワーク １０ 突部 １１ テーパ部 １５ ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも上下動可能にした移動体と、
   ワークをつかむためのハンド機構と、これら移動体とハ
   ンド機構とを連係する弾性機構と、横方向において上記
   移動体と相対移動可能にしたテーブル等の支持機構と、
   この支持機構に仮固定するワークと、ハンド機構でつか
   むワークと、これらワークのうち、いずれか一方のワー
   クに形成した組み付け孔と、いずれか他方のワークに形
   成し、かつ、上記組み付け孔に挿入するための突部と、
   この突部先端に備え、かつ、その先端に先細りのテーパ
   部を形成するとともに、このテーパ部の最大部分を、上
   記組み付け孔の形状と等しくしたガイド部材と、上記弾
   性機構がたわんだとき、そのときの弾性力を検出してそ
   れをゼロにする方向に移動体と支持機構とを相対移動さ
   せるための制御システムとを備え、かつ、この制御シス
   テムは、ハンド機構でつかんだワークに形成した組み付
   け孔または突部以外の孔などの他の要素との相対位置を
   記憶し、弾性機構の弾性力がゼロになって、両ワークお
   よびハンド機構を含めた移動体の相対位置が定まったと
   き、上記凹部などの他の要素位置に、ハンド機構を移動
   させてそこに他の部材を組み付ける構成にした組立用ロ
   ボット。
2. 【請求項２】 他方のワークに形成した突部と、この突
   部先端に備えたガイド部材とを一体にした請求項１記載
   の組立ロボット。
3. 【請求項３】 他方のワークに形成した突部と、この突
   部先端に備えたガイド部材とを別部材で構成した請求項
   １記載の組立用ロボット。