JPS63162179A - 精密嵌合方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、産業用ロボットによる精密嵌合方法に関する
ものである。

従来の技術 近年精密嵌合は、自動化の要請が強く、産業用ロボット
による自動化が進められている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の精密嵌合方法
の一例について説明する。

第５図、第６図は従来の精密嵌合方法における産業用ロ
ボットの構造を示すものである。

第６図、８６図に示すのは、特開昭６５−１１２７８９
で示されているロボットの側面図（第６図）、平面自白
度説明図（第６図）である。第５図において、１０１は
ベース、１０２は第１回転軸、１０３は第１アーム、１
０４は第１回転軸、駆動用モータ、１０５は同減速機、
１０６は第２回転軸、１０７は第２アーム、１０８は第
２回転軸駆動用モータ、１０９は同減速機、１１０は上
下軸である。

以上のように構成された産業用ロボットによる精密嵌合
方法について、以下その動作について説明する。

まず、モータ１ｏ４、モータ１０７及び上下軸１ｏを適
当な位置に位置決めすることによりロボットの先端を位
置決めすることができる。本ロボットにおいてその構造
上、上下軸１１０の傾き方向の剛性は大きく、また上下
軸１１０の水平方向移動に関する剛性は、比較的小さい
。第７図は嵌合時の動作説明図である。一般に上から挿
入する場合で、大側にＣ面取部がある場合を図示してい
る。図中ａにおいて上から挿入をする場合、その位置誤
差により、Ｃ面取部に当たる。更に下方に動かすとｂに
示すように水平方向に面取部に倣って移動する。これは
上述したように、上下軸の傾き方向の剛性が大きく、水
平方向の移動に関する剛性が比較的小さいことにより、
実現する。更に下方に駆動するとＣのように挿入するこ
とができる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、上下方向に強制的
に被挿入物を下げていく（位置制御）ので、ワークの寸
法的バラツキ、及びホコリ、カケラ等のため、嵌合が正
常に行なわれない場合が検出できず、作業を正常に終了
できない場合や、ワークを傷つけることがある問題点が
あった。更に誤差を吸収する水平方向の移動に対して発
生する水平方向の力が、構造止定まってしまい、傷を嫌
うワークの場合問題となっている。

本発明は上記問題点に鑑み、挿入動作を位置制御ではな
く力制御で行ない、挿入時の異常な力を必要とした場合
、停止、確認を行なえ、更に誤産吸収の水平移動に対し
ての力を小さくでき、対象ワークに傷を与えることの少
ない産業用ロボットによる精密嵌合方法を提供するもの
である。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の精密嵌合方法は、
平行リンク機構をリニアモータで駆動し、その制御装置
とし、電流制御モードへの切替えを有し、直交３方向の
力制御ができるという構成を備えたものである。

作　　用 本発明は、上記した構成によって、精密嵌合の際、挿入
方向には一定力の力制御（挿入方向に垂直な方向には力
指令０の力制御）を行ない挿入方向に一定力で挿入し、
その力で動かなくなった点で停止をさせること更にその
位置を読み取ることにより、部品の寸法的バラツキ、ま
たホコリ、カケラ等のため嵌合がスムーズにいかない場
合、途中で停止し、そのことを検知することができる。

更に、挿入方向に垂直な方向に力指令００力制御を行な
い、位置誤差吸収のために水平方向に発生する力を小さ
くでき、傷等を防ぎ、且つなめらかな挿入ができる。

実施例 以下本発明の一実施例の精密嵌合方法について、図面を
参照しながら説明する。

第１図は、本発明の実施例における精密嵌合方法の７０
−を示すものであり、第２図は、産業用ロボットの構成
説明図、第３図は同斜視図、第４　　。

図はその制御部説明図である。第２図において、アーム
１．２，３．４はそれぞれの交点で回転可能に結合され
、アーム１と３．２と４は平行で、アーム１〜４で平行
四辺形を形成している。支点６及び６は、同一点で回転
及び旋回可能に構成されており、アーム先端７と支点５
．支点６は一直線上に配置されている。以上のように構
成されたアームを支点６を図中Ｘ方向に、支点５を図中
Ｙ。

２方向に駆動を行なうと、先端７は、ｘ、ｙ、Ｘ方向に
移動する。ここで支点６をＸ方向に直線的に動作させる
と、先端７は同じくＸ方向に直線的にアームの長さの比
で定まる一定比率倍した量だけ移動し、支点６をＹ方向
に直線的に動作させると、先端７は直線的にＹ方向へ、
また支点６を２方向に直線的に動作させると２方向に直
線的に、それぞれ一定比率倍した量だけ移動する。その
ため先端７は駆動側と同じ直交座標で動作し、且つその
動作比率は一定となる。

第３図は、第２図の骨格構成で作られた産業用ロボット
の具体的構成を示す斜視図である。８゜９，１ｏはそれ
ぞれリニアサーボモータ、１１゜１２．１３は各モータ
の位置を検出する検出器（リニアエンコーダ）であり、
それぞれ支点６をＸ方向に、支点６をＹ、Ｚ方向に移動
させる。各リニアモータはボイスコイルをであり、電流
ｉ　（Ａ）と出力ｙ（ｋｇｔ）の関係が Ｆ＝Ｋｉ　　　　ｋ　：比例定数 であり、電流を制御することによりモータの出力を制御
することができる。

第４図は第３図の産業用ロボットの制御装置の構成を示
すブロック図である。第４図において、１４はモータ１
３を制御する制御部、１７は制御部１４よシ出力された
位置指令信号Ｐと、位置検出器１６より得られる位置検
出量を位置計数器１６で検知した値との差を取り増幅す
る位置アンプ、１９は位置アンプ１７の出力と速度検出
器１８よりの速度検出量の差を取り増幅する速度アンプ
、２ｏは速度検出器１８の検出量と制御部１４からの力
指令値りの差を取った信号と速度アンプ１９の出力とを
制御部１４からの指令によシ切シ替える切替部、２２は
切替部２０の出力とパワーアンプ２１での電流検出値Ｉ
ｆとの差を取シ増幅する電流アンプ、２３は電流アンプ
２２の出力をパルス幅変調（ＰＷＭ変調）するＰＷＭ変
調回路である。

切替部２ｏがａの位置にある時は位置制御モードとして
動作し、制御部１４からの位置指令値Ｐにより、位置フ
ィードバック、速度フィードバック、電流フィードバッ
クを介し、ＰＷＭ変調器２３゜パワーアンプ２１により
モータ１３を位置指令値に合った点まで駆動し位置決め
を行なう。切替部２０がｂの位置にある時は、制御部１
４からの力指令値りにより、速度フィードバック値との
差を取り、その後電流フィードバック値との差を取り、
電流アンプ２２．ＰＷＭ変調器２３．パワーアンプ２１
によりモータ１３を駆動する。この時、モータ１３によ
り動作するロボットアームが対象物と接触せず移動して
いる時は、速度フィードバックにより一定速度で移動し
、アームが対象物と接触すると速度は０となるため、モ
ータ１３には、電流フィードバンクにより荷重指令値り
に見合った電流が流れることになる。

モータ１３にサーボモータを用いると、モータの特性に
より、電流値と発生力（回転力又は直進力）が比例する
ため、一定の力を発生させることができ、力制御モード
として動作する。この時に、モ〜り１３の位置は、位置
検出器１６、位置計数器１６により常に読み取ることが
でき、アームが対象物に接触し、停止したことを位置が
変化しなくなったことにより検知できる。従ってその時
の位置を読み取ることでアームの停止位置を検知できる
。

Ｍ１図は、本発明の精密嵌合方法のフローを示したもの
で、垂直（Ｚ方向）の穴への嵌合の場合で示している。

まず穴の上部に位置決め後Ｚ軸を荷重モードに切換え、
下向きの適当な荷重指令値を与える。更にその後Ｘ方向
、Ｙ方向？荷重モードに切換え、荷重指令値としてＱを
与える。このようにすると、一定速度で下向きに進みな
がら嵌合を行なう。ＸＹ方向の微妙な位置誤差の吸収は
、従来例と同様に、面取部接触により発生する力てより
行なうが、その際発生する力は、ＸＹ方向荷重指令値０
の荷重モードになっているため大変率さなものとなる。

このようにして、下向きに嵌合をし進んでいき、その終
端（例えば挿入軸が穴の底に当たる点）で荷重指令値で
与えられた力で移動しなくなりＺ軸は停止する。これを
前述したように位置検出器の値の変化で検知し、嵌合を
完了とする。この際部品の寸法のバラツキやホコリ。

カケラ等のため嵌合がなめらかに行なわれない時は、終
端まで行く前に荷重指令値で与えられた力では移動しな
くなりＺ軸は停止する。前記の終端まで行った時と、終
端まで行かずに停止した時とは、Ｚ軸停止の後、その位
置を読み取り、終端まで行った時の０位置（正常位置）
との比較を行なうことにより判別し、正常な場合の処理
と、途中停止の場合の処理を区別することができる。ま
たＺ軸の荷重指令値の大きさにより、どの程度の挿入抵
抗の場合で異常とするかを決定することができる。従来
のように強制的に挿入するのではなく、一定力での挿入
により異常時の処理が可能であり、傷や嵌入不良、ゴミ
の混入などで、動作不良となる部品の嵌合等ができる。

以上のように本実施例によれば、構造上低摩擦で、垂直
３方向に力制御の可能なロボットにより、挿入方向に一
定力制御、挿入方向と垂直な方向に対しては力指令０の
力制御を行なうことにより、挿入時に異常な力を必要と
した場合、停止確認を行なえ、更に誤差吸収の水平移動
に対しての力を小さくすることができ、傷等を与えるこ
とがなく安定に精密嵌合を行なうことができる。

発明の効果 以上のように本発明は、リニアモータによるダイレクト
ドライブで低摩擦で、垂直３軸方向に力制御の可能なロ
ボットにより、挿入方向に一定力制御、挿入方向と垂直
な方向に力指令０の力制御を行なうことにより、挿入異
常の確認、誤差吸収のための力の発生を小さくすること
ができ、安定に精密嵌合を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における精密嵌合方法の７０
−図、第２図は同産業用ロボットの構造図、第３図は同
斜視図、第４図は同制御装置のブロック図、第６図及び
第６図は従来の精密嵌合方法における産業用ロボットの
構造を示す図、第７図は嵌合時の動作説明図である。 １．２，３，４・・・・・・アーム、５，６・・・・・
・支点、７・・・・・・先端。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｆ５
１図 第２図 １乍←−７−４ ｒ、Ｅ−一一女、！１ 第３図 寸　　　　　！ 旨 第５図 ｒＡ６　　図 第７図 （α）（ｂ）（Ｏ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アーム部が４つのアームからなり、第１アームと第３ア
   ーム、第２アームと第４アームが平行に配されたパンタ
   グラフ機構で構成すると共に、前記第１アームの一端に
   設けられた回転支点、前記第４アームの一端に設けられ
   た回転支点及び前記第２アームの自由端を一直線上に配
   置し、また駆動部を、前記第１アームの回転支点に接続
   され、それぞれ垂直、水平方向に移動可能な第１、第２
   リニアモータと、前記第４アームの回転支点に接続され
   、前記第１及び第２リニアモータの移動方向と直交する
   方向に移動可能な第３リニアモータで構成され、制御装
   置は、位置制御ループ、速度制御ループ及び電流制御ル
   ープを有しかつ、位置制御モードと電流制御モードとを
   切替える手段を備えた産業用ロボットにおいて、精密な
   嵌合作業において、挿入方向に一定の力での力制御、前
   記挿入方向に垂直な方向に対しては、力指令０の力制御
   を行なう精密嵌合方法。