JPS5959388A - 支持装置 - Google Patents
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- JPS5959388A JPS5959388A JP57164854A JP16485482A JPS5959388A JP S5959388 A JPS5959388 A JP S5959388A JP 57164854 A JP57164854 A JP 57164854A JP 16485482 A JP16485482 A JP 16485482A JP S5959388 A JPS5959388 A JP S5959388A
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- arm
- parallel
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- robot
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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
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明は工業用ロボットに関し、特にそのアームとハン
ドとの連結部（手首部）の改良に関する（２）技術の背
景 近年、各種製品の製造の自動化を図るだめ工場の組立ラ
イン上に工業用ロボットが導入されている。このような
工業用ロボットを用いて、部材を孔内に挿入する嵌入ハ
メ合い作業を行わせる場合、ハメ合い公差がミクロ７単
位の精度の高いハメ合い作業においてはハメ合い部材同
士の位置合せを正確に行わないと挿入作業が円滑に行わ
れず部材が損傷するおそれがある。従って、高精度の嵌
入ハメ合い作業を円滑に達成するだめの位置合せ制御が
容易なロボットが吸窒されている。
ドとの連結部（手首部）の改良に関する（２）技術の背
景 近年、各種製品の製造の自動化を図るだめ工場の組立ラ
イン上に工業用ロボットが導入されている。このような
工業用ロボットを用いて、部材を孔内に挿入する嵌入ハ
メ合い作業を行わせる場合、ハメ合い公差がミクロ７単
位の精度の高いハメ合い作業においてはハメ合い部材同
士の位置合せを正確に行わないと挿入作業が円滑に行わ
れず部材が損傷するおそれがある。従って、高精度の嵌
入ハメ合い作業を円滑に達成するだめの位置合せ制御が
容易なロボットが吸窒されている。
（３ン従来技術と問題点
従来使用されているハメ合い作業用ロボットはアーム先
端に挿入すべき部材を掴むハンドを有し、アームの水平
移動によ９部材を挿入すべき札止に位置させ次いでアー
ムの垂直移動によ９部材を孔内に嵌合させるものである
。従来のロボットにおいてはハンドはアーム先端に剛体
的に固定されており、嵌合すべき部材同士の位置がわず
かでも狂えば挿入は困難となり、また部材が損傷する場
合があった。従ってアームの位置決めを制御するために
高精度の制御機構を必要としロボットの価格が高価なも
のとなっていた。
端に挿入すべき部材を掴むハンドを有し、アームの水平
移動によ９部材を挿入すべき札止に位置させ次いでアー
ムの垂直移動によ９部材を孔内に嵌合させるものである
。従来のロボットにおいてはハンドはアーム先端に剛体
的に固定されており、嵌合すべき部材同士の位置がわず
かでも狂えば挿入は困難となり、また部材が損傷する場
合があった。従ってアームの位置決めを制御するために
高精度の制御機構を必要としロボットの価格が高価なも
のとなっていた。
（４）発明の目的
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであっ
て、ハメ合いの位置合せに高精Ｆ ｆｌｊ！Ｉ御を要す
ることなく容易に確実ｖＣ／・メ合い作業を達成するこ
とができるロボットの提供を目的とする。
て、ハメ合いの位置合せに高精Ｆ ｆｌｊ！Ｉ御を要す
ることなく容易に確実ｖＣ／・メ合い作業を達成するこ
とができるロボットの提供を目的とする。
（５）発明の構成
この目的を達成するため、本発明で（・１アームおよび
ハンドを有するロボットにおいて、アームおよびハンド
の連結部に、アームに対し）・ンドを弾性的に変位可能
とするだめの機械的コンプライアンス機構を備えている
。
ハンドを有するロボットにおいて、アームおよびハンド
の連結部に、アームに対し）・ンドを弾性的に変位可能
とするだめの機械的コンプライアンス機構を備えている
。
（６）発明の実施例
第１図は本発明に係る機械的コンフ０ライアンス機構の
一例の斜視図である。このコンプライアンス機構は平行
バネ組体３であって互いに直交するＸ方向およびＹ方向
に変位可能な２組の平行板バネ１．２により構成される
。各平行板バネ１，２は各々２板の対面する平行な板バ
ネからなり、例えばＹ方向に力が作用すれば平行板バネ
２は図の点線のように変位する。
一例の斜視図である。このコンプライアンス機構は平行
バネ組体３であって互いに直交するＸ方向およびＹ方向
に変位可能な２組の平行板バネ１．２により構成される
。各平行板バネ１，２は各々２板の対面する平行な板バ
ネからなり、例えばＹ方向に力が作用すれば平行板バネ
２は図の点線のように変位する。
このような平行板バネ組体３を用いたロボット、４０例
を第２図に示す。アーム５の先端に平行板バネ組体３が
固定されその下端にハンド６が取付けられる。アーム５
は矢印Ｅのように正逆回転可能であり寸た矢印Ｆのよう
に伸縮可能であって、所定の場所でハンド６が丸棒７を
掴みこれを嵌入すべき部月８の孔９の上方位＠に移動さ
せ、次いでアーム５の矢印Ｇ方向の垂＠変位によυ丸棒
７を孔９内に挿入する。孔９０入口周縁にはテーパ面か
らなる面取り１０が施されている。丸棒７と孔９との位
置合せが面取り１０の範囲内でずれている場合（第３図
）、アーム５を下降させれば丸棒７は面取り１０のテー
パ面に当接する。さらにアーム５を下降させようとすれ
は、丸棒７にＨ方向の力が加わりこれに応じて平行バネ
組体３にはずれた位置に応じて水平方向にＸ方向、Ｙ方
向の力が加わる。従って平行バネ組体３ばＸ方向および
Ｙ方向に変位しく第４図）、丸棒７１−１：面取り１０
のテーパ面を摺動し孔９に嵌入する。
を第２図に示す。アーム５の先端に平行板バネ組体３が
固定されその下端にハンド６が取付けられる。アーム５
は矢印Ｅのように正逆回転可能であり寸た矢印Ｆのよう
に伸縮可能であって、所定の場所でハンド６が丸棒７を
掴みこれを嵌入すべき部月８の孔９の上方位＠に移動さ
せ、次いでアーム５の矢印Ｇ方向の垂＠変位によυ丸棒
７を孔９内に挿入する。孔９０入口周縁にはテーパ面か
らなる面取り１０が施されている。丸棒７と孔９との位
置合せが面取り１０の範囲内でずれている場合（第３図
）、アーム５を下降させれば丸棒７は面取り１０のテー
パ面に当接する。さらにアーム５を下降させようとすれ
は、丸棒７にＨ方向の力が加わりこれに応じて平行バネ
組体３にはずれた位置に応じて水平方向にＸ方向、Ｙ方
向の力が加わる。従って平行バネ組体３ばＸ方向および
Ｙ方向に変位しく第４図）、丸棒７１−１：面取り１０
のテーパ面を摺動し孔９に嵌入する。
平行バネ組体３の変位量に応じたアーム５の位置決め制
御について以下に説明する。平行バネ組体３の各板バネ
に歪ケ゛−ノ１１を貼付する（第５図）。平行バネに力
が加わりバネが変形した場合のモーメント分布は各板バ
ネの端部で最大、中央部で最小となるため歪ゲージ１１
の貼付位置は各版バネの上端又は下端部であることが望
ましい。
御について以下に説明する。平行バネ組体３の各板バネ
に歪ケ゛−ノ１１を貼付する（第５図）。平行バネに力
が加わりバネが変形した場合のモーメント分布は各板バ
ネの端部で最大、中央部で最小となるため歪ゲージ１１
の貼付位置は各版バネの上端又は下端部であることが望
ましい。
第５図においては各版バネの上下左右の４ケ所に歪ケ゛
−ノが貼付されている。歪ケ゛−ジは第６図に示すよう
に各板バネ表面の上下左右４ケ所およびその裏面の４ケ
所の合計８枚を貼付してもよい。
−ノが貼付されている。歪ケ゛−ジは第６図に示すよう
に各板バネ表面の上下左右４ケ所およびその裏面の４ケ
所の合計８枚を貼付してもよい。
１１ａ〜ｌｌｈは表面の歪ゲージを示し、１１８′〜１
１ｈ′は各々その裏面の歪ゲージを示す。対面する板バ
ネの対応する位置の表面と裏面の歪ゲージ（例えばｌｌ
＆と１１ｅ′あるいはｌｌｆと１１ｂ′等）は同じ歪量
を計測する。このような歪ゲージにより各板バネの歪量
を開側して平行バネ組体に加わるＸ方向およびＹ方向の
分力が検出され、この分力は各平行バネの変位量に対応
するため、歪ケ゛−ジにより平行バネ組体のＸ方向およ
びＹ方向の変位量を知ることができる。歪ケ゛−ジの抵
抗変化に応じた出力を取出すための回路の例を第７図〜
第９図に示す。第７図は４枚の歪ケ゛−ジを用いたブリ
ッジ回路であり、第８図および第９図は各々８枚、１６
枚の歪ダーツを用いたプリツノ回路である。歪ゲージの
枚数が多い程抵抗変化が累積加算きれ寸だ場所による温
度差の影響等も少くなるだめ測定の信頼性が向上する。
１ｈ′は各々その裏面の歪ゲージを示す。対面する板バ
ネの対応する位置の表面と裏面の歪ゲージ（例えばｌｌ
＆と１１ｅ′あるいはｌｌｆと１１ｂ′等）は同じ歪量
を計測する。このような歪ゲージにより各板バネの歪量
を開側して平行バネ組体に加わるＸ方向およびＹ方向の
分力が検出され、この分力は各平行バネの変位量に対応
するため、歪ケ゛−ジにより平行バネ組体のＸ方向およ
びＹ方向の変位量を知ることができる。歪ケ゛−ジの抵
抗変化に応じた出力を取出すための回路の例を第７図〜
第９図に示す。第７図は４枚の歪ケ゛−ジを用いたブリ
ッジ回路であり、第８図および第９図は各々８枚、１６
枚の歪ダーツを用いたプリツノ回路である。歪ゲージの
枚数が多い程抵抗変化が累積加算きれ寸だ場所による温
度差の影響等も少くなるだめ測定の信頼性が向上する。
第１０図はアーム５のＸ方向、Ｙ方向および２方向への
駆動機構を有するロボット４に歪ケ゛−ノを装着した平
行バネ組体３を適用した例の斜視図であり、第１１図は
歪ケ゛−ノを介したＸ、Ｙ方向駆動制御の回路図である
。予め設定したアーム５の位置信号によりアーム５を所
定の位置に移動後口日？ット４によるハメ合い作業が行
われる際、ノ・メ合い位置の不整合により平行バネ組体
３がＸ方向およびＹ方向に変位すると前述のブリッジ回
路を介してこの変位ｊｊＪ′に応じた信号ａ、ｂが得ら
れる。この平行バネ組体の変位量信号ａ、ｂはゲインを
高めるためのアンｆ４０．４１で増幅され切換回路１３
を介しくこのとき切換回路１３のスイッチは点線位置と
する）歪ケ゛−ジの貼付位置、温度等により信号誤差を
補正する補償回路１４で補正され、さらに電流増幅器１
５を介して各々Ｘ方向駆動制御回路１６およびＹ方向駆
動制御回路１７に入力される。
駆動機構を有するロボット４に歪ケ゛−ノを装着した平
行バネ組体３を適用した例の斜視図であり、第１１図は
歪ケ゛−ノを介したＸ、Ｙ方向駆動制御の回路図である
。予め設定したアーム５の位置信号によりアーム５を所
定の位置に移動後口日？ット４によるハメ合い作業が行
われる際、ノ・メ合い位置の不整合により平行バネ組体
３がＸ方向およびＹ方向に変位すると前述のブリッジ回
路を介してこの変位ｊｊＪ′に応じた信号ａ、ｂが得ら
れる。この平行バネ組体の変位量信号ａ、ｂはゲインを
高めるためのアンｆ４０．４１で増幅され切換回路１３
を介しくこのとき切換回路１３のスイッチは点線位置と
する）歪ケ゛−ジの貼付位置、温度等により信号誤差を
補正する補償回路１４で補正され、さらに電流増幅器１
５を介して各々Ｘ方向駆動制御回路１６およびＹ方向駆
動制御回路１７に入力される。
このＸ方向およびＹ方向の各、駆動制御回路１６゜１７
は平行バネ組体３のＸ方向およびＹ方向の変位量をＯＫ
する方向にＸ方向駆動装置１８およびＹ方向駆動装置１
９を駆動してアーム５を平行バネ組体の変位量に応じて
フィードバック制御する。
は平行バネ組体３のＸ方向およびＹ方向の変位量をＯＫ
する方向にＸ方向駆動装置１８およびＹ方向駆動装置１
９を駆動してアーム５を平行バネ組体の変位量に応じて
フィードバック制御する。
この平行バネ組体の変位量信号に基き新しい丸棒をアー
ム５により移送する際のアーム５の位置決めを行い、予
め設定した位置信号に基〈アームの位１瘤を変位置部ち
位置ずれに応じて補正するようにフィードバック制御し
てもよい。最初の設定信号に基きアームを移送する場合
には中央制御装置（ＣＰＵ） １２より予め定められた
Ｘ方向、Ｙ方向の位置信号ｅ、ｆが発信されこれとアー
ムのＸ方向およびＹ方向の位置を検出する検出器（図示
しない）からの現在位置信号ｃ、ｄとを比較しその差分
を０とする方向に補償回路１４および電流増幅器１５を
介してＸ方向およびＹ方向の駆動制御回路１６．１７に
より各駆動装置１８．１９を駆動してアーム５を所定の
位置に移送する。このとき切換回路１３は切換制御用コ
ントロールライン４２により実線位置にスイッチが接続
している。
ム５により移送する際のアーム５の位置決めを行い、予
め設定した位置信号に基〈アームの位１瘤を変位置部ち
位置ずれに応じて補正するようにフィードバック制御し
てもよい。最初の設定信号に基きアームを移送する場合
には中央制御装置（ＣＰＵ） １２より予め定められた
Ｘ方向、Ｙ方向の位置信号ｅ、ｆが発信されこれとアー
ムのＸ方向およびＹ方向の位置を検出する検出器（図示
しない）からの現在位置信号ｃ、ｄとを比較しその差分
を０とする方向に補償回路１４および電流増幅器１５を
介してＸ方向およびＹ方向の駆動制御回路１６．１７に
より各駆動装置１８．１９を駆動してアーム５を所定の
位置に移送する。このとき切換回路１３は切換制御用コ
ントロールライン４２により実線位置にスイッチが接続
している。
丸棒と孔との位置が面取りの範囲を越えて大きくずれて
いる場合にはこれを現在位置信号ｃ、ｄに、１： り
ＣＰＵ １２が判別しコントロールライン４２を介して
切換回路１３を実ｉ ＠１１として最初の設定信号に基
きアームを５駆動させてもよい。このようにして、一旦
ラフな位置決め制御によυアームを移送して丸棒と孔と
を面取ジの範囲内で位置合せし次に平行バネ組体の変位
量に基いて丸棒と孔とを正確に整合させるようにアーム
の位置をフィードバック制御することができる。
いる場合にはこれを現在位置信号ｃ、ｄに、１： り
ＣＰＵ １２が判別しコントロールライン４２を介して
切換回路１３を実ｉ ＠１１として最初の設定信号に基
きアームを５駆動させてもよい。このようにして、一旦
ラフな位置決め制御によυアームを移送して丸棒と孔と
を面取ジの範囲内で位置合せし次に平行バネ組体の変位
量に基いて丸棒と孔とを正確に整合させるようにアーム
の位置をフィードバック制御することができる。
機械的コンブライアンス機構の別の例を第１２図に示す
。Ｘ方向平行バネ１およびＹ方向平行バネ２からなる平
行バネ組体２２の底面に十字形の板バネからなる十字・
々ネ２０が一体的に形成されている。２１はハンドを接
続するだめの連結棒である。ｉ車結棒２１は十字バネ２
０の作用により平行バネ組体の垂直方向’ｉｌｌ （長
手方向軸）に対し全方向に傾斜可能でありかつＺ軸方向
（垂直方向）にも変位可能である。このようなコンプラ
イアンス機構を用いてハメ合い作業を行う場合、第１３
図に示すようにロボットのアーム５の軸６０が孔９の軸
５０に対しずれた位置でしかも傾斜している場合に、ア
ーム５を下降させれば１ずハンド６に掴まれた丸棒７が
孔９の面取り１０のテーパ面に当接する。さらにアーム
５を下降させれば平行バネ組体２２が変形しく第１４図
）、アーム５の軸６０とハンド６の軸７０が平行に位置
ずれして丸棒７は面取り１０に沿って下降する。アーム
５の軸６０とハンド６の軸７０とが平行状態のま寸丸棒
７と孔９とのクリアランスに対応した位ｅまで丸棒７は
孔９内に挿入される（第１５図）。さらにアーム５を下
降させれば平行バネ相体２２の底面の十字バネ２０（ｉ
Ｉ＜１２図参照）の作用によりハンド６の軸７０がアー
ム５の軸６０に対し傾斜し丸棒７は孔９内に挿入され、
ハンド６の軸７０は孔９の軸５０と徐々に一致する方向
に向い丸棒７と孔９とのハメ合いが達成される（第１６
図）。
。Ｘ方向平行バネ１およびＹ方向平行バネ２からなる平
行バネ組体２２の底面に十字形の板バネからなる十字・
々ネ２０が一体的に形成されている。２１はハンドを接
続するだめの連結棒である。ｉ車結棒２１は十字バネ２
０の作用により平行バネ組体の垂直方向’ｉｌｌ （長
手方向軸）に対し全方向に傾斜可能でありかつＺ軸方向
（垂直方向）にも変位可能である。このようなコンプラ
イアンス機構を用いてハメ合い作業を行う場合、第１３
図に示すようにロボットのアーム５の軸６０が孔９の軸
５０に対しずれた位置でしかも傾斜している場合に、ア
ーム５を下降させれば１ずハンド６に掴まれた丸棒７が
孔９の面取り１０のテーパ面に当接する。さらにアーム
５を下降させれば平行バネ組体２２が変形しく第１４図
）、アーム５の軸６０とハンド６の軸７０が平行に位置
ずれして丸棒７は面取り１０に沿って下降する。アーム
５の軸６０とハンド６の軸７０とが平行状態のま寸丸棒
７と孔９とのクリアランスに対応した位ｅまで丸棒７は
孔９内に挿入される（第１５図）。さらにアーム５を下
降させれば平行バネ相体２２の底面の十字バネ２０（ｉ
Ｉ＜１２図参照）の作用によりハンド６の軸７０がアー
ム５の軸６０に対し傾斜し丸棒７は孔９内に挿入され、
ハンド６の軸７０は孔９の軸５０と徐々に一致する方向
に向い丸棒７と孔９とのハメ合いが達成される（第１６
図）。
十字バネ２０の変形に基きアームに対するハンドの傾斜
角度の変位量を検出するための歪ゲージの貼付例を第１
７図に示す。十字バネは主として挿入物の軸と挿入され
る孔の軸との相対的な倒れを吸収、補正して挿入作業の
こじりを防ぐことを目的として設けられている。従って
、この十字バネの嵌合時に変形する部分に歪ゲージ等の
力検出器（又は変位検出器）を設け、その変形量を測定
すれは嵌合時の対象物間の軸の倒れ（角度ずれ）の程度
を知ることができるばかりでなく、ロボット側あるいは
被嵌合物側にその倒れを補正する機構を設けて、検出器
の信号をフィードバックすることにより軸同士の相対的
倒れ角をほぼ０に保つた滑らかな嵌合動作が可能となる
。十字バネに曲げモーメントが加わった場合、最大応力
は十字バネの中心に発生するため、軸の変位を高感度で
測定するには中心に近い位置に歪ケ゛−ノを貼付するこ
とが望しい。さらに温度補償やＳ／Ｎ比向上のだめに、
十字バネの４片Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各月の表裏に第１７図
のように歪ゲージ２３ａ〜２３ｈおよび２３８′〜２３
ｈ’を貼付し、第１８同に示すようなブリッジ回路を
構成することができる。Ａ片のモーメントＭａに対応し
た出力を得るためにばＲ，、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４として歪
ゲージ２３ｃ。
角度の変位量を検出するための歪ゲージの貼付例を第１
７図に示す。十字バネは主として挿入物の軸と挿入され
る孔の軸との相対的な倒れを吸収、補正して挿入作業の
こじりを防ぐことを目的として設けられている。従って
、この十字バネの嵌合時に変形する部分に歪ゲージ等の
力検出器（又は変位検出器）を設け、その変形量を測定
すれは嵌合時の対象物間の軸の倒れ（角度ずれ）の程度
を知ることができるばかりでなく、ロボット側あるいは
被嵌合物側にその倒れを補正する機構を設けて、検出器
の信号をフィードバックすることにより軸同士の相対的
倒れ角をほぼ０に保つた滑らかな嵌合動作が可能となる
。十字バネに曲げモーメントが加わった場合、最大応力
は十字バネの中心に発生するため、軸の変位を高感度で
測定するには中心に近い位置に歪ケ゛−ノを貼付するこ
とが望しい。さらに温度補償やＳ／Ｎ比向上のだめに、
十字バネの４片Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの各月の表裏に第１７図
のように歪ゲージ２３ａ〜２３ｈおよび２３８′〜２３
ｈ’を貼付し、第１８同に示すようなブリッジ回路を
構成することができる。Ａ片のモーメントＭａに対応し
た出力を得るためにばＲ，、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４として歪
ゲージ２３ｃ。
２３ ｃ’ 、 ２３ ｄ 、 ２３ ｄ’を接続し、
Ｂ片、Ｃ片。
Ｂ片、Ｃ片。
Ｄ片のモーメントＭｂ、 ＭＣ，Ｍｄに対応した出力を
得るためには各々Ｒ１＋ Ｒ２＋ Ｒ３１Ｒ４として各
月に貼付した歪ゲージ２３ａ 、２３ａ’、２３ｂ。
得るためには各々Ｒ１＋ Ｒ２＋ Ｒ３１Ｒ４として各
月に貼付した歪ゲージ２３ａ 、２３ａ’、２３ｂ。
２３ ｂ’ （Ｂ片）；２３ｇ、２３ｇ’、２３ｈ、２
３ｈ’（Ｃ片）；および２３ｅ 、２３ｅ’、２３Ｌ、
２３ｆ’（Ｄ片）を接続すればよい。
３ｈ’（Ｃ片）；および２３ｅ 、２３ｅ’、２３Ｌ、
２３ｆ’（Ｄ片）を接続すればよい。
十字バネの４片の検出器の出力および平行バネ組体の各
々の検出器の出力を用いて簡単な演算を行うことにより
、ハンド先端におけるｘ、ｙ、ｚ方向の力およびＸ軸、
Ｙ軸を中心としたモーメントを算出することができる。
々の検出器の出力を用いて簡単な演算を行うことにより
、ハンド先端におけるｘ、ｙ、ｚ方向の力およびＸ軸、
Ｙ軸を中心としたモーメントを算出することができる。
第１９図に示すように十字バネ各月のモーメントを各々
Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ。
Ｍａ、Ｍｂ、Ｍｃ。
Ｍｄとし、Ｘ、Ｙ方向の平行バネで検出したモーメント
をＭｅ・Ｍｆとすれば近似的に次の式が成り立つ。
をＭｅ・Ｍｆとすれば近似的に次の式が成り立つ。
Ｍａ＝ＭＸ十ａＦ、、＋ｔＦＹ
Ｍｂ−Ｍ、ＹａＦ ｚ ｔＦｘ
Ｍｃ＝ＮＩＸ−ａＦ７．十ｔＦＹ
Ｍｄ＝ Ｍｙ ＋ａＦｚ −ＩＦｚ
Ｍｅ ：＝ ｎＦＸ
Ｍｆ＝ ｍＦｙ
ただしＦ Ｘ Ｉ Ｆ ｙ ＋ Ｆ ｚはロボットハン
ド先端に加わるｘ、ｙ、ｚ方向のカニ ＭＸ、 ＭＹは
ロボットハンド先端にがかるＸ、Ｙ方向のモーメント：
ｌは十字バネ中心とハンド先端の距離：ｎ、ｍはＸ、Ｙ
方向に働く平行バネの中心と検出器の距離：ａは十字バ
ネ中心と検出器の距離である。各モーメントの方向は第
１９図に示す向きである。上式を変形すれば、 Ｍｅ Ｘ−−７ ｆ Ｙ−一 となり、検出器の出力を用いてノ・ンド先端における各
方向の力およびモーメントをすべて算出することができ
る。
ド先端に加わるｘ、ｙ、ｚ方向のカニ ＭＸ、 ＭＹは
ロボットハンド先端にがかるＸ、Ｙ方向のモーメント：
ｌは十字バネ中心とハンド先端の距離：ｎ、ｍはＸ、Ｙ
方向に働く平行バネの中心と検出器の距離：ａは十字バ
ネ中心と検出器の距離である。各モーメントの方向は第
１９図に示す向きである。上式を変形すれば、 Ｍｅ Ｘ−−７ ｆ Ｙ−一 となり、検出器の出力を用いてノ・ンド先端における各
方向の力およびモーメントをすべて算出することができ
る。
口ぎット側又は被嵌合物０１１１に倒れを補正する機構
を設けておくことにより、上記演算結果のＭＸ。
を設けておくことにより、上記演算結果のＭＸ。
ＭＹをロボットの各々の倒れ動作にフィードバックして
その倒れをほぼ０に保った状態で嵌合動作を行わせるこ
とができる。例えば第２０図に示すようにアーム５の先
端にＸ方向関節３０ａおよびＹ方向関節３１１Ｌの直交
２軸の自由度をもつロボットにより嵌合動作を行わせる
場合、前述の十字ノ々ネよりＭｘの信号が出た場合には
Ｘ方向関節３０ａをＸ方向駆動装置３０によって回転さ
せてその軸の相対的な倒れを修正し、又ＭＹの信号が出
た場合にはＹ方向関節３１ａ’ＱＹ方向駆動装置３１に
よって回転させて相対的な倒れを修正することができる
。もちろん２軸を同時に修正することも可能である。こ
の場合の制御系のブロック図を第２１図に示す。十字バ
ネ２０の各月Ａ、Ｂ、Ｃ。
その倒れをほぼ０に保った状態で嵌合動作を行わせるこ
とができる。例えば第２０図に示すようにアーム５の先
端にＸ方向関節３０ａおよびＹ方向関節３１１Ｌの直交
２軸の自由度をもつロボットにより嵌合動作を行わせる
場合、前述の十字ノ々ネよりＭｘの信号が出た場合には
Ｘ方向関節３０ａをＸ方向駆動装置３０によって回転さ
せてその軸の相対的な倒れを修正し、又ＭＹの信号が出
た場合にはＹ方向関節３１ａ’ＱＹ方向駆動装置３１に
よって回転させて相対的な倒れを修正することができる
。もちろん２軸を同時に修正することも可能である。こ
の場合の制御系のブロック図を第２１図に示す。十字バ
ネ２０の各月Ａ、Ｂ、Ｃ。
Ｄに貼布した歪ゲージからの信号はアンプ２４を介して
演算回路２５によりＭｘｌＭＹに対応した出力信号とな
る。このＭＸ、 ＭＹに対応した信号は補償回路２６、
電流増幅器２７を介してＸ方向およびＹ方向駆動制御回
路２８．２９に入力され各々Ｘ方向、Ｙ方向の倒れ角に
応じて駆動装置３０゜３１（第２０図）を駆動し各関節
３０ａ、３１ａを回転させて倒れを修正する。このとき
、Ｘ方向。
演算回路２５によりＭｘｌＭＹに対応した出力信号とな
る。このＭＸ、 ＭＹに対応した信号は補償回路２６、
電流増幅器２７を介してＸ方向およびＹ方向駆動制御回
路２８．２９に入力され各々Ｘ方向、Ｙ方向の倒れ角に
応じて駆動装置３０゜３１（第２０図）を駆動し各関節
３０ａ、３１ａを回転させて倒れを修正する。このとき
、Ｘ方向。
Ｙ方向の各関節３ｏａ 、３１ａの回転によりアーム先
端に平行な位置ずれが起るがこれは前述の各平行バネに
貼付した歪ゲージからの出力フィードバックによって補
正できる。
端に平行な位置ずれが起るがこれは前述の各平行バネに
貼付した歪ゲージからの出力フィードバックによって補
正できる。
十字バネ２０の別の取付例を第２２図ないし第２４図に
示す。十字バネ２０の十字を植成する各板バネの端部に
その長手方向と同一方向に回転軸３２を設はベアリング
３３を介して平行バネ組体２２の壁面に取付ける。この
ような構成により十字バネの各月の変形が直交方向の別
の板バネに影響してねじれを起すことはなくなり各月の
歪ケ゛−ジはこれと直交方向の別の板バネに影卿される
こと外く独立して各月に加わる分力を検出することがで
きＭＸｌＭＹの測定の信頼性が向上する。
示す。十字バネ２０の十字を植成する各板バネの端部に
その長手方向と同一方向に回転軸３２を設はベアリング
３３を介して平行バネ組体２２の壁面に取付ける。この
ような構成により十字バネの各月の変形が直交方向の別
の板バネに影響してねじれを起すことはなくなり各月の
歪ケ゛−ジはこれと直交方向の別の板バネに影卿される
こと外く独立して各月に加わる分力を検出することがで
きＭＸｌＭＹの測定の信頼性が向上する。
（７）発明の詳細
な説明したように本発明においては、ロボットのアーム
とノ・ンドとの連結部にアームに対するハンドの位置ず
れおよび角度ずれ等の変位を可能とする機械的コンプラ
イアンス機構を設けているためハメ合い作業を行う場合
に７Ｓメ合い位置合せ制御がラフであっても円滑なノ・
メ合い作業が達成され、位置ずれに基く部材の損傷は防
止されまた高精度で高価な位置決め制御機構を必要とし
ない。
とノ・ンドとの連結部にアームに対するハンドの位置ず
れおよび角度ずれ等の変位を可能とする機械的コンプラ
イアンス機構を設けているためハメ合い作業を行う場合
に７Ｓメ合い位置合せ制御がラフであっても円滑なノ・
メ合い作業が達成され、位置ずれに基く部材の損傷は防
止されまた高精度で高価な位置決め制御機構を必要とし
ない。
第１図は本発明に係る平行バネ組体の斜視図、箇２図は
本発明に係るロボットの斜視図、第３図および第４図は
各々本発明に係るロボットによるハメ合い作業を順番に
示す説明図、第５図は本発明に係る平行バネ組体に歪ゲ
ージを貼付した場合の斜視図、第６図は歪ゲージの別の
貼付例の斜視図、第７図、第８図および第９図は各々歪
ケ９−ジ出力を得るだめのブリッジ回路の各別の例を示
す回路図、第１０図は本発明に係るロボットの斜視図、
第１１図は第１０図のロボットの制御回路図、第１２図
は本発明に係るコンプライアンス機構の別の例の斜視図
、第１３図から第１６図までは第１２図に示すコンプラ
イアンス機構を用いたロボットによるハメ合い作業を順
番に示す説明図、第１７図は十字バネ上への歪ケ８−ノ
の貼付例を示す斜視図、第１８図は歪ケ゛−ジ出力を得
るだめのブロック回路図、第１９図は本発明に係るコン
プライアンス機構へのモーメントの状態を示す説明図、
第２０図は本発明に係る口？ットの別の例の斜視図、第
２１図は第２０図のロゼツトの制御回路図、第２２図は
本発明に係る十字バネの取付例を示す斜視図、第２３図
および第２４図は各々第２２図の十字バネの平面図およ
び側面図である。 １．２・・・平行バネ、３・・・平行バネ組体、４・・
・ロゼツト、５・・・アーム、６・・・ハンｈ’、１１
．２３・・・歪ケ゛−ノ、２０・・・十字バネ。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 １）幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１２図 第１５図 第１６図 ） 第１８図 第１９図 Ｆ 第２０図 第２１図 第２２図
本発明に係るロボットの斜視図、第３図および第４図は
各々本発明に係るロボットによるハメ合い作業を順番に
示す説明図、第５図は本発明に係る平行バネ組体に歪ゲ
ージを貼付した場合の斜視図、第６図は歪ゲージの別の
貼付例の斜視図、第７図、第８図および第９図は各々歪
ケ９−ジ出力を得るだめのブリッジ回路の各別の例を示
す回路図、第１０図は本発明に係るロボットの斜視図、
第１１図は第１０図のロボットの制御回路図、第１２図
は本発明に係るコンプライアンス機構の別の例の斜視図
、第１３図から第１６図までは第１２図に示すコンプラ
イアンス機構を用いたロボットによるハメ合い作業を順
番に示す説明図、第１７図は十字バネ上への歪ケ８−ノ
の貼付例を示す斜視図、第１８図は歪ケ゛−ジ出力を得
るだめのブロック回路図、第１９図は本発明に係るコン
プライアンス機構へのモーメントの状態を示す説明図、
第２０図は本発明に係る口？ットの別の例の斜視図、第
２１図は第２０図のロゼツトの制御回路図、第２２図は
本発明に係る十字バネの取付例を示す斜視図、第２３図
および第２４図は各々第２２図の十字バネの平面図およ
び側面図である。 １．２・・・平行バネ、３・・・平行バネ組体、４・・
・ロゼツト、５・・・アーム、６・・・ハンｈ’、１１
．２３・・・歪ケ゛−ノ、２０・・・十字バネ。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 １）幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１２図 第１５図 第１６図 ） 第１８図 第１９図 Ｆ 第２０図 第２１図 第２２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アームおよびハンドを有するロボットにおいて、ア
ームおよびハンドの連結部に、アームに対しハンドを弾
性的に変位可能とするだめの機械的コンプライアンス機
構を備えたことを特徴とするロボット。 ２、特許請求の範囲第１項記載のロボットにおいて、互
に直交するＸ方向およびＹ方向に変位する２絹の各々２
枚の対面する平行板バネからなる平行バネ組体によジ上
記コンプライアンス機構を構成したことを特徴とするロ
ボット。 ３、特許請求の範囲第１項記載のロボットにおいて、互
に直交するＸ方向およびＹ方向に変位する２組の各々２
枚の対面する平行板バネからなる平行バネ組体およびア
ームに対するハンドの傾斜角度および上記Ｘ、Ｙ方向に
直交するＺ方向の位置を変位可能とするだめの十字形板
バネからなる十字バネにより上記コンプライアンス機構
を構成したことを特徴とするロボット。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のロボットにおいて、十
字バネの十字を構成する各板バネをその長手方向に平行
な軸廻シに回転可能に支持したことを特徴とするロボッ
ト。 ５ アームおよびハンドを有するロボットにおいて、ア
ームおよびハンドの連結部に、アームに対しハンドを弾
性的に変位可能とするだめの機械的コンプライアンス機
構および該機械的コンプライアンス機構によるハンドの
変位を検出するだめの変位検出手段を備え、該変位検出
手段の検出信号に基いてアーム位置を制御するためのフ
ィードバック制御手段を具備したことを特徴とするロボ
ット。 ６ ％許請求の範囲第５項記載のロボットにおいて、互
に直交するＸ方向およびＹ方向に変位する２組の各々２
枚の対面する平行板バネからなる平行バネ組体により上
記コンプライアンス機構を構成し、２組の平行板バネの
各々に歪ゲージ等の力検出器を設けて上記変位検出手段
を構成したことを特徴とするロボット。 ７．弔１許請求の範囲第５項記載のロボットにおいて、
互に直交するＸ方向およびＹ方向に変位する２紹の各々
２枚の対面する平行板ノ々ネからなる平行バネ組体およ
びアームに対するノ・ンドの傾斜角度および上記Ｘ、Ｙ
方向ひで直交する２方向の位置を変位可能とするだめの
十字形板バネからなる十字バネにより上記コンプライア
ンス機構を構成し、２組の平行バネの各々および十字・
マネの十字を構成する各版バネに歪ゲージ等の力検出器
を設けて上記変位検出手段を構成したことを特徴とする
ロボット。 ８ 特許請求の範囲第７項記載のロボットにおいて、十
字バネの十字を構成する各板／＜ネをその長手方向に平
行な軸廻りに回転可能に支持したことを特徴とするロボ
ット。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57164854A JPS5959388A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 支持装置 |
| NO833384A NO159980C (no) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Baereanordning. |
| CA000437094A CA1237739A (en) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Supporting device |
| EP83305532A EP0104871B1 (en) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Supporting device |
| DE8383305532T DE3372334D1 (en) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Supporting device |
| US07/158,041 US4921396A (en) | 1982-09-21 | 1988-02-16 | Supporting device |
| US07/546,661 US5207554A (en) | 1982-09-21 | 1990-07-03 | Supporting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57164854A JPS5959388A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 支持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5959388A true JPS5959388A (ja) | 1984-04-05 |
| JPS6130878B2 JPS6130878B2 (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=15801174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57164854A Granted JPS5959388A (ja) | 1982-09-21 | 1982-09-24 | 支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5959388A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011112568A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 分力計 |
| WO2023209953A1 (ja) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | ヤマハ発動機株式会社 | 部品突上げ装置及び部品実装装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0434503Y2 (ja) * | 1987-02-25 | 1992-08-17 | ||
| JPH059865Y2 (ja) * | 1989-06-26 | 1993-03-11 | ||
| DE112020003472T5 (de) * | 2019-07-24 | 2022-04-21 | Semitec Corporation | Kontaktkraftsensor und vorrichtung, bereitgestellt mit kontaktkraftsensor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49113366A (ja) * | 1973-03-07 | 1974-10-29 |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP57164854A patent/JPS5959388A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49113366A (ja) * | 1973-03-07 | 1974-10-29 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011112568A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Toyota Central R&D Labs Inc | 分力計 |
| WO2023209953A1 (ja) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 | ヤマハ発動機株式会社 | 部品突上げ装置及び部品実装装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6130878B2 (ja) | 1986-07-16 |
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