JPS58186538A - ねじ締めロボツト - Google Patents
ねじ締めロボツトInfo
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- JPS58186538A JPS58186538A JP6755482A JP6755482A JPS58186538A JP S58186538 A JPS58186538 A JP S58186538A JP 6755482 A JP6755482 A JP 6755482A JP 6755482 A JP6755482 A JP 6755482A JP S58186538 A JPS58186538 A JP S58186538A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screw tightening
- torque
- screw
- load
- tightening device
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
- B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
- B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
- B23P19/065—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines
- B23P19/066—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines by electrical means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、ねじ締め装置の締め付は姿勢に無関係に、常
に一定の精確なねじ締めトルクを自動的に得るようにし
たねじ締めロボットに関する。 従来のねじ締めロボットは既知のアーム連結装ぼにねじ
締め装置を配設し、該ねじ締め装置に適当なトルクセン
サを接着し、ねじ締め過程においてこのトルクセンサか
ら検出した信号を制御装置に入力し、予め設定された設
定トルクと比較し、測定した負荷トルクが設定トルクよ
りも太き（なった時に、ねじ締めを停止するように制御
するものであった。 該ねじ締めロボットは、ねじ部材が任意の角度に傾斜し
ていても、ねじ締め装置の姿勢をそれに追随するように
制御して、ねじ締めを自動的に行なえるところに利点が
ある。 ところが、上記の利点を利用して、任意の姿勢でねじ締
めを行なった場合、ねじ締め装置の姿勢がねじ締めトル
クに与える影響については、従来ｔよ全く研究されてい
なかった。本発明者らは、上記のねじ締め日ボットにお
いて、ねじ締め装置の姿勢がねじ締めトルクに影響を与
えることを見い出した。 即ち、ねじ締め装置の各部は、自分自身の重饅のため、
常に鉛直方向に重力を受けている。ところが、ねじ締め
装置の姿勢が変化すると、変化前と対比して相対的に重
力の作用する方向が輿なる。 このため、各部の応力分布は、ねじ締め装置の姿勢に′
影響され、応力分布が変化すれば、ねじ締め装置の各部
の歪分布もそれに相応して当然変化する。そうすれば、
ねじ締め装置のケーシング部に貼付された歪計は、無負
荷状態であっても、歪を検出し、この値は、ねじ締め装
置の姿勢により変化する。したがって、該歪計により検
出されたねじ締め時の負荷トルクは、ネジ締め装置の姿
勢に依存したオフヒツトトルクを常時含むことになる。 このため、精確なねじ締め制御ができなかった。 ねじ締め開始状態の姿勢に保持し、その時の歪計の出力
を無負荷トルクとして検出する。そして、この無口荷ト
ルクをオフセットトルクとし、設定トルクを修正した土
で、ねじ締め付は時の測定トルクと比較して制御すれば
、ねじ締め装置の姿勢に無関係に極めて精確な規定のね
じ締めトルクでねじ締めを行うことができる。 本発明は、Ｆ配の知見に基づいてなされたものである。 本発明の目的は、ねじ締め開始直前の無負荷時の測定ト
ルクをオフセットトルクとして、ねじ締め付は時の測定
トルクを、補償することにより精確な所定のねじ締めト
ルクでねじ締めを自動的に行なうことを目的とする。 即ち本発明はねじ部材に係合する部材と、該係合部材に
直結しこれを回転させる回転軸と、該回転軸を駆動する
モータとから成るねじ締め装置と、該ねじ締め装置を保
持しこれを任意の位置およびｆｆ息の角度に移動及び回
転しつるアーム連結装置と、前記ねじ締め装置のねじ締
めトルクを検出する手段と、該検出１段からの信弓を入
力し所定の締め付け１〜ルク以トになった場合にねじ締
めを停止１づるように制御するυＪｌｌｌｌ装−とから
なるねじ締め［］ポボッにおいて、前記制御ｌ′ＩＡＩ
ｒは、前記ねじ締め装置をねじ締め開始姿勢に設定した
直後に、前記トルク検出手段によって検出したねじ締め
開始萌の無負荷トルクを制−系のオフセットトルクとし
て配憶し、ねじ締め開始後に検出される負部トルクから
設定トルクを減算した値が前記オフセットトルクより５
大きくなった場合に、ねじ締めを停井づるように制御１
する制御装置であることを特徴とするねじ締めロボット
から成る。 以下、図に示づ一実施例に基づき本発明を詳述づる。 第１図は、本発明に係るねじ締めロボットの機構部の一
実施例を示した構成図である。 ねし締め装置１は、その回転軸１３を突出してｌ＼ンド
リスト２に同義されている。ペンドリスト２
に一定の精確なねじ締めトルクを自動的に得るようにし
たねじ締めロボットに関する。 従来のねじ締めロボットは既知のアーム連結装ぼにねじ
締め装置を配設し、該ねじ締め装置に適当なトルクセン
サを接着し、ねじ締め過程においてこのトルクセンサか
ら検出した信号を制御装置に入力し、予め設定された設
定トルクと比較し、測定した負荷トルクが設定トルクよ
りも太き（なった時に、ねじ締めを停止するように制御
するものであった。 該ねじ締めロボットは、ねじ部材が任意の角度に傾斜し
ていても、ねじ締め装置の姿勢をそれに追随するように
制御して、ねじ締めを自動的に行なえるところに利点が
ある。 ところが、上記の利点を利用して、任意の姿勢でねじ締
めを行なった場合、ねじ締め装置の姿勢がねじ締めトル
クに与える影響については、従来ｔよ全く研究されてい
なかった。本発明者らは、上記のねじ締め日ボットにお
いて、ねじ締め装置の姿勢がねじ締めトルクに影響を与
えることを見い出した。 即ち、ねじ締め装置の各部は、自分自身の重饅のため、
常に鉛直方向に重力を受けている。ところが、ねじ締め
装置の姿勢が変化すると、変化前と対比して相対的に重
力の作用する方向が輿なる。 このため、各部の応力分布は、ねじ締め装置の姿勢に′
影響され、応力分布が変化すれば、ねじ締め装置の各部
の歪分布もそれに相応して当然変化する。そうすれば、
ねじ締め装置のケーシング部に貼付された歪計は、無負
荷状態であっても、歪を検出し、この値は、ねじ締め装
置の姿勢により変化する。したがって、該歪計により検
出されたねじ締め時の負荷トルクは、ネジ締め装置の姿
勢に依存したオフヒツトトルクを常時含むことになる。 このため、精確なねじ締め制御ができなかった。 ねじ締め開始状態の姿勢に保持し、その時の歪計の出力
を無負荷トルクとして検出する。そして、この無口荷ト
ルクをオフセットトルクとし、設定トルクを修正した土
で、ねじ締め付は時の測定トルクと比較して制御すれば
、ねじ締め装置の姿勢に無関係に極めて精確な規定のね
じ締めトルクでねじ締めを行うことができる。 本発明は、Ｆ配の知見に基づいてなされたものである。 本発明の目的は、ねじ締め開始直前の無負荷時の測定ト
ルクをオフセットトルクとして、ねじ締め付は時の測定
トルクを、補償することにより精確な所定のねじ締めト
ルクでねじ締めを自動的に行なうことを目的とする。 即ち本発明はねじ部材に係合する部材と、該係合部材に
直結しこれを回転させる回転軸と、該回転軸を駆動する
モータとから成るねじ締め装置と、該ねじ締め装置を保
持しこれを任意の位置およびｆｆ息の角度に移動及び回
転しつるアーム連結装置と、前記ねじ締め装置のねじ締
めトルクを検出する手段と、該検出１段からの信弓を入
力し所定の締め付け１〜ルク以トになった場合にねじ締
めを停止１づるように制御するυＪｌｌｌｌ装−とから
なるねじ締め［］ポボッにおいて、前記制御ｌ′ＩＡＩ
ｒは、前記ねじ締め装置をねじ締め開始姿勢に設定した
直後に、前記トルク検出手段によって検出したねじ締め
開始萌の無負荷トルクを制−系のオフセットトルクとし
て配憶し、ねじ締め開始後に検出される負部トルクから
設定トルクを減算した値が前記オフセットトルクより５
大きくなった場合に、ねじ締めを停井づるように制御１
する制御装置であることを特徴とするねじ締めロボット
から成る。 以下、図に示づ一実施例に基づき本発明を詳述づる。 第１図は、本発明に係るねじ締めロボットの機構部の一
実施例を示した構成図である。 ねし締め装置１は、その回転軸１３を突出してｌ＼ンド
リスト２に同義されている。ペンドリスト２
【３１．０
４軸の回りに回転自在に、第２アーム３に取り付けられ
ている。第２アーム３は、０３軸の回りに回転自在に、
第１アーム４の端部に取り付けられ、第１アーム４の他
方の端部は、第１アーム４が、０２軸の回りに回動しう
る様に、回転体５に挾む様に軸支されている。回転体５
の５Ｉｌ力の加わる向きの端百部はコラム６の一端に接
合し、コラム６は固定板７に固着されており、ねじ締め
装置、アーム、回転体等のＩＩを支持している。 Ｆ記の各軸は、図示しない駆動モータの動力を受４７て
回転づる。駆動モータの回転、停止は、図示しない制御
ｌ１ＩＡｌｆによって制御される。０１軸は、ＯＩ軸に
垂白な平面上のＯ＋軸を中心とする円周トでねじ締め装
置を移動させる作用をしている。 また０２軸および０３軸の回りの回転をＩＱｗすること
によって、ねじ締め装Ｈ１をコラム６から前記円の放射
線方向に移動させる作用及び高低位置の制御を可能にし
ている。上記の作用によって、ねじ締め装置１は、予め
設定された所定のプログラムに従って任意の位置に移動
される。またねじ締め装置１は、０４軸の回りに回転し
うるため、この軸の回転を制御して、ねじ締め装置を任
意の姿勢に制ｍａすることができる。本装置でねじ締め
されるねじ部材の一例は、ナツト９と、これに螺合プる
ボルト８である。 第２図は、ねじ締め装置の機構を示した部分断面図であ
る。ねじ締め装ｗ１は、駆動モータ１４と該駆動モータ
１４の回転子軸に直結したねじ締め軸１３と、該ねじ締
め軸１３の先端にねじ締め固着されたソケット１１とか
ら成る。ソケット１１の開目端面は、ねじ部材を把持す
べぎ形状の凹部１２を有している。該凹部１２をねじ部
材の一例であ′るナツト９に嵌合させ、モータ１４を駆
動し、回転軸１３を回転させてねじ締めを行なう。 駆動モータ１４のブラケット１５は、そのフランジ部が
軸ケーシング１６のフランジ部と接合し、ボルト１７に
よって固着されいる。 叉、前記軸ケーシング１６の、他端フランジ部は、ねじ
締め装置の固定台であるペンドリスト２に接合し、閃絡
のボルトによってねじ締め固定されている。そして、軸
ケーシング１６の中間部側周にｆＪＬ、半導体歪素子等
の歪検出素子２０が貼付されＣいる。歪検出素子２０の
（ｇ月は、制御ｌｌ装置に入ｔ）づる。 次に、木ねじ締めａｌｌのねじ締めトルクが、上記歪検
出素子２０で検出される理由を説明する。 ソクッ１−１１をねじ部材に嵌合させて、今、回転軸１
３を右方向に回転させたとする。駆動七−タ１４の電動
機トルクと負荷から受ける反作用トルク即ら負荷１〜ル
クとが釣り合った速度でモータ１４は回転Ｊる。回転子
にかかる負荷トルクは、電磁結合により固定子に伝達さ
れ、固定子は、左方向に回転づる反作用口荷トルクを受
ける。固定ｆ巻線は、ブラケット１５に固定されている
ため、Ｉラケット１５自体も、左方向に反作用トルクを
受ける。ブラケット１５に作用Ｊ−る反作用トルクは、
固着結合した軸ケーシング１６に伝達される。 どころが、軸ケーシング１６は、重■の大きなペンドリ
スト２に固着されているため、軸ケーシング１６Ｇよ、
ｈ一方向にねじられ、（の表面に歪が生じる。この歪は
、負荷トルクに応じて増加する特Ｍ合示し、この歪を歪
検出素子２０で検出し、検出した侶Ｂ３を処理づれば、
負荷トルクが測定されることになる。。 以１の測定り法にＪｊいで、回転軸１３を鉛直方向に維
持した状態で、歪検出素子２０を、軸ケーシング１６の
側周に貼付した場合には、ねじ締め装置が回転軸にえｊ
しＣ回転対称に構成されているど仮定りれは、無口向状
態で測定される歪は零となる。したがつＣ１この姿勢の
まま、ねじ締めを（１イ１えば、負荷時の測定値は、真
の内向トルクを承し、測定に問題はケしない。 と口゛ろが、上記の鉛直に保持した姿勢から、傾斜さｔ
！で、ねじ締め装置を使用した場合には、無角前状態に
おいても、ねじ締め装置自体の重力に」、す、その重力
を受ｆＪる方向分布が非対称になり、ぞの結宋として、
軸々−シング１６には、千が１しることになる。そう寸
れば、歪素子は、この歪を感知することになり、無口向
であっても、ねじ締め装置の姿ｖ１に閏！−ｔシｔこ一
定のトルクが検出されることになる３、即り、測定系の
零点が変動したことに＜、る、、このため、負荷時の測
定データは、白のｔｅｌ ？、ｂ Ｉ〜ルクではなく、
測定系の誤Ｋを含んだしのどなる。そしてその誤差は、
ねじ締め装置の姿勢に依４！ｆすることになる。 本発明は、この様な姿勢に関連する測定誤差をＩＪＩ除
しよ）とするものであり、イのために、ねじ締め状態の
姿勢を維持した無負荷時の測定データをＡルソトトルク
として記憶しておき、ねじ締め開始後の測定値をオフセ
ットトルク分だけ補正しＣ１測定系の零点を較正すれば
、真の負荷トルクを得ることができるという思想に基づ
いている。 以上本発明の特徴部分である制御Ｍｌ′ｌＡ置について
説明づる。 第３図【５１、本発明ロボットの制御装置５００及び制
御系全体の構成を示すブロックダイアグラムＣ゛ある。 トルクヒンＩす（歪検出素子）２０は、歪を検出しくト
ルクを測定づる検出器であり、検出された歪部ｔこ応じ
た情号を増幅器５１に送出Ｊる。増幅器５１は、トルク
センサ２０によって検出された微小仏門を所定の鱗だＩ
Ｊ増幅しアノ［−１グディジタル変換器５２に送出する
。アフログデイジタル変換器５２は、予め設定されたサ
ンプリング周期ごとに、増幅器５１のアフ【”】グ出力
を２進のディジタル−に変換しｖ、ｔの信号を入出力イ
ンタフエース５３に送出りる。、該ディジタル信号は、
入出力インタフ】−−ス５３内にＩｌｌされ（いるバラ
ツノ・レジスタ内に １．１記憶され、入出力インタフ
ェース５３が」モンバスを介して接続されているＣＰ
ＬＪ ５０の処理命令に応じて、所定の処理をされる。 ＣＰ Ｕ ５０にはメしり−５６がロモンバスを介し・
で接続されており、メモリー５６は、データの記憶並び
に、所定のブ【」グラムの記憶に使用される。１ンソー
ル４−ボード５５は入出力インタフ１−ス５３を介して
ＣＰｔＪ５０と接続され′Ｃおり、！−−タの入力を？
ｉなう。モータ駆動回路５４は、人出力インタフ１−ス
５３に接続されておりＣＰ ＬＪ Ｅ）Ｏからの１１号
に応じて作動し、ねじ締めし一タ１４を駆動叉は停止の
制御をするための回路（ある。位置姿勢−り開駆動回路
６０は、入出ｈインタフ１−ス５３を介し’Ｃ’ ＣＰ
Ｕ ５０と接続されてＪｊす、位置姿勢制御プログラ
ムに従ってねじ締め装置１の空間的位置及び姿勢を制御
すべき信号をアーム駆動モータ６１に送出するものであ
る。 Ｉ−ム駆動モータ６１は、前記の信号を受け５て駆動停
＋１され、アーム連結機構によってねじ締め装置を所定
の位置及び姿勢に制御する。 第４図は、ミニコンピユータを使用して、制御系統を動
作させる）Ｏ−チャートを示したものである。ＣＰ’Ｕ
５０の処理は、キーボード５５上のスター１−・キーの
操作によって、メモリー５６上に記憶され−（いるプロ
グラムのＪントリーアドレスから実行される。 設定トルクＴＳＭ込みルーチン１１０は、所望づるねじ
締めトルクの目標値を読込むルーチンである。−］ンソ
ールキーボード５５から数値を打鍵して、メしり−５６
の所定のアドレスに記憶する作用をづる。 次のスノップである位置姿勢制御ルーチン１２０Ｇ、龜
、定められたプログラムに従って、ねじ締め装置を所望
の位置及び姿勢になるような制卸情報を位置姿勢制御駆
動回路６０に送出するためのプ［］ダラムである。この
ルーチンは、本発明の特徴部分て１．Ｌなく、公知の手
段であるのぐ説明を省略する５゜ も°ｌ置姿勢制御ルー゛チン１２０によっＣ１ねじ締め
装置のソケットは、所定のねじ部材に嵌合された状態に
なる。次のステップて゛ある無負荷トルク１−１読込み
ルーチン１３０は、Ｆ述の段階、即ち、ねし締め装置は
ねじ部材に嵌合しているが未だ回転していない状態、に
おける歪量を検出し、これ４無ｔｊ”ｔａＩｌ〜ルクＴ
Ｉとして所定のアドレスに記憶づる５、読込みが完了す
れば、次のステップ１４１において、前に入力された設
定トルクを次の如くＭｉ １丁 づ る 。 即ら１’ ｌ ＝ ＴＳ 十Ｔ Ｉになる演篩を行ない
、Ｔ１を新た＜＜ねじ締めトルクの目標値とづる。Ｔ［
が設定された後にステップ１４２によってねじ締めし一
夕１４を駆動開始し、ねじ締めを行なう。 次ｉＪ、ねし締めをｔｒなつＣいる状態において、ｔ１
＋％７ｉ トルクＩＸを読込み、所定のアドレスに配憶
するｆ Ｉ’１グラムがロ荷トルクＴＸ＠込みルーチン
１４３ぐある。 この角伺］〜ルクＴＸ読込みルーチン１４３は、定のリ
ンプリング周期ごとにＡＩ）Ｃ５２から出ノＪされ、入
出力インタフ１−ス５３内のバラフッ・レジスタに記憶
された値を読込む。尚このとき、測定１ｌｌＩｔよ、リ
ンプリング周期ごとに更新されでいることになり、サン
プリング周波数に同期してＡＤ Ｃ５２からバラツノ・
レジスタヘデータを自動的に送出している。又、バッフ
ァレジスタのデータを劇換え中は、ステータスワードの
ビジィ−フラグをインにしておき、読み込みルーチン１
４３は、ヒジイーフラグがオフになるまでダイナミック
ス（−ツブさｔＩＣある。こうすることで、常時正確に
最新の一１″−夕を入力することが可能である。 次のステップ１４４は、今読込んだ負荷トルク１×と以
前のスフ−ツブで設定した較正後のねじ締めトルクの目
ｌ！埴ＴＬと比較して、負荷トルクＴＸ ／ｆｉ新たな
目４！？！設定トルクＴ １以上になるまで負荷１ヘル
ク読込みルーチン１４３及び比較ステップ１４／ｌを繰
り返り。該ステップをくり返１うちに、を−タ１４は、
ねじ部材を締め付けていくことになり、徐々にＭＡｔ−
ルク【ま大きくなっていく。負荷トルク［Ｘが新たな目
４ｊｌ設定値Ｔ１以Ｆになれば、次のステップ１４５に
移行しモータの駆動を停止Ｆさせる。モータの駆動が停
止されたら、停止１６ Ａを受１Ｊで、次のステラ／１
５０へ進む。位置姿勢復帰ルーチン１５０は、ねじ締め
装置ｆ１をねし部材から取り外し初期の位置に設定する
ルーチン（ある。 以上の如く、−回のねじ締め
を定片する。 上記の処理過程は、無負荷トルク］
（を測定系のＡフセットトルクとして、測定系を較正し
たことに相当する。目１ｌｌｉ値を無負荷トルク分だけ
高く設定しておくことによって、爽の所定のねじ締めト
ルクで動作を完了しようとするしのぐある。ららろん、
負荷トルクの方をオフヒツトトルク分だけ較正しく、設
定トルクＴＳと比較してし同じことである。 本実施例（−一よ、ＩＩ、ＩＩ ｍ装置の制御部にミニ
コンビ１−夕を用いているが、必ずしも、コンピュータ
番Ｊよるプ［］グラム制御に限られない。たとえば無０
伺１〜ルク１−１、負荷トルク［Ｘ１設定トルクＴＳの
め流電圧信号を複数の二］ンバレータ等の演篩増幅器、
スイッチング回路、リレー、電圧維持回路等を用いて、
上記の処理をづることにより上記の目的を達成しうろこ
とは明らかである。 以ｌ要づるに、本発明は、ねじ締め装置の姿勢の変化に
よって生じる無負向１〜ルク分だけ測定値の負荷トルク
を較正した−［で、所望の設定トルクと比較し、そのト
ルク以上になったときに締め付けを停仕しようと（るも
のである。従って、ねじ部材が、いかに傾斜していても
、その傾斜に無関係に、常に精確一定のねじ締めを自動
的に行なうことができる。
４軸の回りに回転自在に、第２アーム３に取り付けられ
ている。第２アーム３は、０３軸の回りに回転自在に、
第１アーム４の端部に取り付けられ、第１アーム４の他
方の端部は、第１アーム４が、０２軸の回りに回動しう
る様に、回転体５に挾む様に軸支されている。回転体５
の５Ｉｌ力の加わる向きの端百部はコラム６の一端に接
合し、コラム６は固定板７に固着されており、ねじ締め
装置、アーム、回転体等のＩＩを支持している。 Ｆ記の各軸は、図示しない駆動モータの動力を受４７て
回転づる。駆動モータの回転、停止は、図示しない制御
ｌ１ＩＡｌｆによって制御される。０１軸は、ＯＩ軸に
垂白な平面上のＯ＋軸を中心とする円周トでねじ締め装
置を移動させる作用をしている。 また０２軸および０３軸の回りの回転をＩＱｗすること
によって、ねじ締め装Ｈ１をコラム６から前記円の放射
線方向に移動させる作用及び高低位置の制御を可能にし
ている。上記の作用によって、ねじ締め装置１は、予め
設定された所定のプログラムに従って任意の位置に移動
される。またねじ締め装置１は、０４軸の回りに回転し
うるため、この軸の回転を制御して、ねじ締め装置を任
意の姿勢に制ｍａすることができる。本装置でねじ締め
されるねじ部材の一例は、ナツト９と、これに螺合プる
ボルト８である。 第２図は、ねじ締め装置の機構を示した部分断面図であ
る。ねじ締め装ｗ１は、駆動モータ１４と該駆動モータ
１４の回転子軸に直結したねじ締め軸１３と、該ねじ締
め軸１３の先端にねじ締め固着されたソケット１１とか
ら成る。ソケット１１の開目端面は、ねじ部材を把持す
べぎ形状の凹部１２を有している。該凹部１２をねじ部
材の一例であ′るナツト９に嵌合させ、モータ１４を駆
動し、回転軸１３を回転させてねじ締めを行なう。 駆動モータ１４のブラケット１５は、そのフランジ部が
軸ケーシング１６のフランジ部と接合し、ボルト１７に
よって固着されいる。 叉、前記軸ケーシング１６の、他端フランジ部は、ねじ
締め装置の固定台であるペンドリスト２に接合し、閃絡
のボルトによってねじ締め固定されている。そして、軸
ケーシング１６の中間部側周にｆＪＬ、半導体歪素子等
の歪検出素子２０が貼付されＣいる。歪検出素子２０の
（ｇ月は、制御ｌｌ装置に入ｔ）づる。 次に、木ねじ締めａｌｌのねじ締めトルクが、上記歪検
出素子２０で検出される理由を説明する。 ソクッ１−１１をねじ部材に嵌合させて、今、回転軸１
３を右方向に回転させたとする。駆動七−タ１４の電動
機トルクと負荷から受ける反作用トルク即ら負荷１〜ル
クとが釣り合った速度でモータ１４は回転Ｊる。回転子
にかかる負荷トルクは、電磁結合により固定子に伝達さ
れ、固定子は、左方向に回転づる反作用口荷トルクを受
ける。固定ｆ巻線は、ブラケット１５に固定されている
ため、Ｉラケット１５自体も、左方向に反作用トルクを
受ける。ブラケット１５に作用Ｊ−る反作用トルクは、
固着結合した軸ケーシング１６に伝達される。 どころが、軸ケーシング１６は、重■の大きなペンドリ
スト２に固着されているため、軸ケーシング１６Ｇよ、
ｈ一方向にねじられ、（の表面に歪が生じる。この歪は
、負荷トルクに応じて増加する特Ｍ合示し、この歪を歪
検出素子２０で検出し、検出した侶Ｂ３を処理づれば、
負荷トルクが測定されることになる。。 以１の測定り法にＪｊいで、回転軸１３を鉛直方向に維
持した状態で、歪検出素子２０を、軸ケーシング１６の
側周に貼付した場合には、ねじ締め装置が回転軸にえｊ
しＣ回転対称に構成されているど仮定りれは、無口向状
態で測定される歪は零となる。したがつＣ１この姿勢の
まま、ねじ締めを（１イ１えば、負荷時の測定値は、真
の内向トルクを承し、測定に問題はケしない。 と口゛ろが、上記の鉛直に保持した姿勢から、傾斜さｔ
！で、ねじ締め装置を使用した場合には、無角前状態に
おいても、ねじ締め装置自体の重力に」、す、その重力
を受ｆＪる方向分布が非対称になり、ぞの結宋として、
軸々−シング１６には、千が１しることになる。そう寸
れば、歪素子は、この歪を感知することになり、無口向
であっても、ねじ締め装置の姿ｖ１に閏！−ｔシｔこ一
定のトルクが検出されることになる３、即り、測定系の
零点が変動したことに＜、る、、このため、負荷時の測
定データは、白のｔｅｌ ？、ｂ Ｉ〜ルクではなく、
測定系の誤Ｋを含んだしのどなる。そしてその誤差は、
ねじ締め装置の姿勢に依４！ｆすることになる。 本発明は、この様な姿勢に関連する測定誤差をＩＪＩ除
しよ）とするものであり、イのために、ねじ締め状態の
姿勢を維持した無負荷時の測定データをＡルソトトルク
として記憶しておき、ねじ締め開始後の測定値をオフセ
ットトルク分だけ補正しＣ１測定系の零点を較正すれば
、真の負荷トルクを得ることができるという思想に基づ
いている。 以上本発明の特徴部分である制御Ｍｌ′ｌＡ置について
説明づる。 第３図【５１、本発明ロボットの制御装置５００及び制
御系全体の構成を示すブロックダイアグラムＣ゛ある。 トルクヒンＩす（歪検出素子）２０は、歪を検出しくト
ルクを測定づる検出器であり、検出された歪部ｔこ応じ
た情号を増幅器５１に送出Ｊる。増幅器５１は、トルク
センサ２０によって検出された微小仏門を所定の鱗だＩ
Ｊ増幅しアノ［−１グディジタル変換器５２に送出する
。アフログデイジタル変換器５２は、予め設定されたサ
ンプリング周期ごとに、増幅器５１のアフ【”】グ出力
を２進のディジタル−に変換しｖ、ｔの信号を入出力イ
ンタフエース５３に送出りる。、該ディジタル信号は、
入出力インタフ】−−ス５３内にＩｌｌされ（いるバラ
ツノ・レジスタ内に １．１記憶され、入出力インタフ
ェース５３が」モンバスを介して接続されているＣＰ
ＬＪ ５０の処理命令に応じて、所定の処理をされる。 ＣＰ Ｕ ５０にはメしり−５６がロモンバスを介し・
で接続されており、メモリー５６は、データの記憶並び
に、所定のブ【」グラムの記憶に使用される。１ンソー
ル４−ボード５５は入出力インタフ１−ス５３を介して
ＣＰｔＪ５０と接続され′Ｃおり、！−−タの入力を？
ｉなう。モータ駆動回路５４は、人出力インタフ１−ス
５３に接続されておりＣＰ ＬＪ Ｅ）Ｏからの１１号
に応じて作動し、ねじ締めし一タ１４を駆動叉は停止の
制御をするための回路（ある。位置姿勢−り開駆動回路
６０は、入出ｈインタフ１−ス５３を介し’Ｃ’ ＣＰ
Ｕ ５０と接続されてＪｊす、位置姿勢制御プログラ
ムに従ってねじ締め装置１の空間的位置及び姿勢を制御
すべき信号をアーム駆動モータ６１に送出するものであ
る。 Ｉ−ム駆動モータ６１は、前記の信号を受け５て駆動停
＋１され、アーム連結機構によってねじ締め装置を所定
の位置及び姿勢に制御する。 第４図は、ミニコンピユータを使用して、制御系統を動
作させる）Ｏ−チャートを示したものである。ＣＰ’Ｕ
５０の処理は、キーボード５５上のスター１−・キーの
操作によって、メモリー５６上に記憶され−（いるプロ
グラムのＪントリーアドレスから実行される。 設定トルクＴＳＭ込みルーチン１１０は、所望づるねじ
締めトルクの目標値を読込むルーチンである。−］ンソ
ールキーボード５５から数値を打鍵して、メしり−５６
の所定のアドレスに記憶する作用をづる。 次のスノップである位置姿勢制御ルーチン１２０Ｇ、龜
、定められたプログラムに従って、ねじ締め装置を所望
の位置及び姿勢になるような制卸情報を位置姿勢制御駆
動回路６０に送出するためのプ［］ダラムである。この
ルーチンは、本発明の特徴部分て１．Ｌなく、公知の手
段であるのぐ説明を省略する５゜ も°ｌ置姿勢制御ルー゛チン１２０によっＣ１ねじ締め
装置のソケットは、所定のねじ部材に嵌合された状態に
なる。次のステップて゛ある無負荷トルク１−１読込み
ルーチン１３０は、Ｆ述の段階、即ち、ねし締め装置は
ねじ部材に嵌合しているが未だ回転していない状態、に
おける歪量を検出し、これ４無ｔｊ”ｔａＩｌ〜ルクＴ
Ｉとして所定のアドレスに記憶づる５、読込みが完了す
れば、次のステップ１４１において、前に入力された設
定トルクを次の如くＭｉ １丁 づ る 。 即ら１’ ｌ ＝ ＴＳ 十Ｔ Ｉになる演篩を行ない
、Ｔ１を新た＜＜ねじ締めトルクの目標値とづる。Ｔ［
が設定された後にステップ１４２によってねじ締めし一
夕１４を駆動開始し、ねじ締めを行なう。 次ｉＪ、ねし締めをｔｒなつＣいる状態において、ｔ１
＋％７ｉ トルクＩＸを読込み、所定のアドレスに配憶
するｆ Ｉ’１グラムがロ荷トルクＴＸ＠込みルーチン
１４３ぐある。 この角伺］〜ルクＴＸ読込みルーチン１４３は、定のリ
ンプリング周期ごとにＡＩ）Ｃ５２から出ノＪされ、入
出力インタフ１−ス５３内のバラフッ・レジスタに記憶
された値を読込む。尚このとき、測定１ｌｌＩｔよ、リ
ンプリング周期ごとに更新されでいることになり、サン
プリング周波数に同期してＡＤ Ｃ５２からバラツノ・
レジスタヘデータを自動的に送出している。又、バッフ
ァレジスタのデータを劇換え中は、ステータスワードの
ビジィ−フラグをインにしておき、読み込みルーチン１
４３は、ヒジイーフラグがオフになるまでダイナミック
ス（−ツブさｔＩＣある。こうすることで、常時正確に
最新の一１″−夕を入力することが可能である。 次のステップ１４４は、今読込んだ負荷トルク１×と以
前のスフ−ツブで設定した較正後のねじ締めトルクの目
ｌ！埴ＴＬと比較して、負荷トルクＴＸ ／ｆｉ新たな
目４！？！設定トルクＴ １以上になるまで負荷１ヘル
ク読込みルーチン１４３及び比較ステップ１４／ｌを繰
り返り。該ステップをくり返１うちに、を−タ１４は、
ねじ部材を締め付けていくことになり、徐々にＭＡｔ−
ルク【ま大きくなっていく。負荷トルク［Ｘが新たな目
４ｊｌ設定値Ｔ１以Ｆになれば、次のステップ１４５に
移行しモータの駆動を停止Ｆさせる。モータの駆動が停
止されたら、停止１６ Ａを受１Ｊで、次のステラ／１
５０へ進む。位置姿勢復帰ルーチン１５０は、ねじ締め
装置ｆ１をねし部材から取り外し初期の位置に設定する
ルーチン（ある。 以上の如く、−回のねじ締め
を定片する。 上記の処理過程は、無負荷トルク］
（を測定系のＡフセットトルクとして、測定系を較正し
たことに相当する。目１ｌｌｉ値を無負荷トルク分だけ
高く設定しておくことによって、爽の所定のねじ締めト
ルクで動作を完了しようとするしのぐある。ららろん、
負荷トルクの方をオフヒツトトルク分だけ較正しく、設
定トルクＴＳと比較してし同じことである。 本実施例（−一よ、ＩＩ、ＩＩ ｍ装置の制御部にミニ
コンビ１−夕を用いているが、必ずしも、コンピュータ
番Ｊよるプ［］グラム制御に限られない。たとえば無０
伺１〜ルク１−１、負荷トルク［Ｘ１設定トルクＴＳの
め流電圧信号を複数の二］ンバレータ等の演篩増幅器、
スイッチング回路、リレー、電圧維持回路等を用いて、
上記の処理をづることにより上記の目的を達成しうろこ
とは明らかである。 以ｌ要づるに、本発明は、ねじ締め装置の姿勢の変化に
よって生じる無負向１〜ルク分だけ測定値の負荷トルク
を較正した−［で、所望の設定トルクと比較し、そのト
ルク以上になったときに締め付けを停仕しようと（るも
のである。従って、ねじ部材が、いかに傾斜していても
、その傾斜に無関係に、常に精確一定のねじ締めを自動
的に行なうことができる。
第１図は、本発明に係るねじ締めロボットの一実施例を
示した図、第２間は、前実施例におけるねじ締め装置の
構成を示した断面図、第３図は、前実施例にお（］る制
御装置及び制御系全体の構成を示したブ［］ツクダイヤ
グラム１、第４図は、耐大Ｍ 例ニおいて制御ｉｌ装置
ｔＩ＋１１１［１部にディジタルコンビＩ−タを使用し
た場合の処理す法を示す７０−ブ入ノートである３、 １・・・ねじ締め装置、３・・・第１アーム、１１・・
・ソケット、２ｏ・・・歪検出素子、５０・・・ＣＰＵ 特許出願人 豊田］−機株式会社 代理人 弁理士 大 川 宏 弁理士 藤 谷 修 弁理士 丸 山 昭 夫
示した図、第２間は、前実施例におけるねじ締め装置の
構成を示した断面図、第３図は、前実施例にお（］る制
御装置及び制御系全体の構成を示したブ［］ツクダイヤ
グラム１、第４図は、耐大Ｍ 例ニおいて制御ｉｌ装置
ｔＩ＋１１１［１部にディジタルコンビＩ−タを使用し
た場合の処理す法を示す７０−ブ入ノートである３、 １・・・ねじ締め装置、３・・・第１アーム、１１・・
・ソケット、２ｏ・・・歪検出素子、５０・・・ＣＰＵ 特許出願人 豊田］−機株式会社 代理人 弁理士 大 川 宏 弁理士 藤 谷 修 弁理士 丸 山 昭 夫
Claims (1)
- ねじ部材に係合する部材と、該係合部材に１結しこれを
回転させる回転軸と、該回転軸を駆動するモータとから
成るねじ締め装置と、該ねじ締め装置を保持しこれを任
意の位置および任意の角度に移動及び回転しうるアーム
連結装置と、前記ねじ締め装置のねじ締めトルクを検出
する手段と、該検ｄ手段からの信号を入力し所定の締め
付はトルク以上になった場合にねじ締めを停止するよう
に制御する制御装置とからなるねじ締めロボットにおい
て、前記制御装置は、前記ねじ締め＠１をねじ締め開始
姿勢に設定した直後に、前記トルク°検出手段によって
検出したねし締め開始前の無負荷トルクを制御系のオフ
セットトルクとして記憶し、ねじ締め開始模に検出され
る負荷トルクから設定トルクを減粋した値が前記オフセ
ットトルクより６人きくなった場合に、ねじ締めを停止
するように制御するＩＩＩＩ［ｌ装置であることを特徴
とするねじ締めロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6755482A JPS58186538A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | ねじ締めロボツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6755482A JPS58186538A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | ねじ締めロボツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58186538A true JPS58186538A (ja) | 1983-10-31 |
Family
ID=13348294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6755482A Pending JPS58186538A (ja) | 1982-04-22 | 1982-04-22 | ねじ締めロボツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58186538A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0566741A1 (en) * | 1991-10-29 | 1993-10-27 | Fanuc Ltd. | Abnormal load detecting method |
| EP0914910A1 (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-12 | Yukitaka Murakami | Wrenching method and apparatus wrenching attachment, and medium storing wrenching torque control program |
| CN105666425A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-06-15 | 山东雅百特科技有限公司 | 一种高效用于安装金属结构的自动化安装自攻钉装备及其工作方法 |
| WO2018123816A1 (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 京都機械工具株式会社 | トルク値設定システム、トルク値設定装置、及び、トルク値設定方法 |
| CN112238340A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-19 | 广东三扬机器人有限公司 | 一种三轴螺丝机的标定方法 |
| WO2021103768A1 (zh) * | 2020-06-28 | 2021-06-03 | 中铁九局集团电务工程有限公司 | 一种钻孔机械臂 |
-
1982
- 1982-04-22 JP JP6755482A patent/JPS58186538A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0566741A1 (en) * | 1991-10-29 | 1993-10-27 | Fanuc Ltd. | Abnormal load detecting method |
| EP0566741A4 (en) * | 1991-10-29 | 1994-07-27 | Fanuc Ltd | Abnormal load detecting method |
| US5493192A (en) * | 1991-10-29 | 1996-02-20 | Fanuc Ltd | Abnormal load detection method |
| EP0914910A1 (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-12 | Yukitaka Murakami | Wrenching method and apparatus wrenching attachment, and medium storing wrenching torque control program |
| US6144891A (en) * | 1997-10-30 | 2000-11-07 | Central Motor Wheel Co., Ltd. | Wrenching method and apparatus, wrenching attachment, and medium storing wrenching torque control program |
| CN105666425A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-06-15 | 山东雅百特科技有限公司 | 一种高效用于安装金属结构的自动化安装自攻钉装备及其工作方法 |
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| CN112238340A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-19 | 广东三扬机器人有限公司 | 一种三轴螺丝机的标定方法 |
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