JP2013240857A - 部品組み立て装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクチュエータ制御部4は、一対の部品を所定箇所で接触させた際にその接触状態を保つことができる速度で、一対の部品を所定箇所で接触させる接触手段(位置・速度変換部41、基準速度変更部42、第1の減算器43、スイッチ44およびドライバ45)と、一対の部品が接触した際に位置検出器3により検出された相対位置を記憶する位置保持部47と、一対の部品が接触した状態から、一対の部品を組み立てるようグリッパ1が把持している部品を移送する移送手段(スイッチ44、ドライバ45および停止検出部46)と、移送後に位置検出器3により検出された相対位置と、位置保持部47に記憶されている相対位置との位置差分に基づいて、部品組み立ての成否を判定する成否判定手段(第2の減算器48および比較判定部49)とを備えた。
【選択図】図1
Description
ロボットによる部品組み立てにおいても、作業途中の不良状態を検知できればさらに不良率を下げることが可能である。
しかしながら、ワーク同士が接触してから穴底に到達できた場合と、穴から外れて他の端面に接触した場合の移動量が合致するケースはまれで、多くの場合は移動量に差異があると考えられるため、ワーク同士が初めて接触してから作業が終了する場所まで移動した場合の移動量を正確に知ることができれば高い確率で作業の成否判定が可能である。
一方、ワーク同士が接触したことを検出する方法として、ハンドなどのエンドエフェクタとロボットアームの間に備えた力センサにより力の変化を観察する方法が考えられる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る部品組み立て装置の構成を示す図である。
部品組み立て装置は、一対の部品(第1の部品と第2の部品)を組み立てる装置であり、図1に示すように、グリッパ(把持手段)1、アクチュエータ2、位置検出器3およびアクチュエータ制御部4から構成されている。なお以下では、第1の部品としてフレーム5を用い、第2の部品としてケース6を用いて、フレーム5の外壁に設けられた溝51に、ケース6の内壁に設けられた爪61を嵌合する作業を行う場合を想定して説明を行う。また、フレーム5は、不図示の把持手段により把持され、その位置が固定されている。
アクチュエータ2は、アクチュエータ可動部21がアクチュエータ固定部22に対して所定方向に相対的に移動することで、アクチュエータ可動部21の先端に取り付けられたグリッパ1全体を移送するものである。なお、アクチュエータ2は、不図示の多関節アームなどのロボットアームに取り付けられている。
アクチュエータ制御部4は、位置検出器3からの位置信号に基づいて、アクチュエータ可動部21の動作(移動速度や推力)を制御するとともに、部品組み立ての成否判定を行うものである。
アクチュエータ制御部4は、図2に示すように、位置・速度変換部41、基準速度変更部42、第1の減算器43、スイッチ44、ドライバ45、停止検出部46、位置保持部(記憶手段)47、第2の減算器48および比較判定部49から構成されている。
また、速度切替え位置基準を超えた場合に基準速度を低速に切替える理由は、作業時間を短縮するためであり、速度切替え位置基準は絶対位置の誤差を考慮して接触位置の直前に設定する。
ケース6をフレーム5と所定箇所で接触させた場合、接触個所の摩擦力の影響で速度が低下し始めるが、速度が一定になるようにフィードバックしているためアクチュエータ2が発生する推力は増大する。そして、その推力の最大値が接触個所の摩擦力より少ない場合に速度が減少し停止する。
そして、接触してから停止するまでの移動量、つまり接触個所の位置ずれ量は、接触個所の摩擦力に比べ最大発生推力が十分小さければ少なくなるが、最大発生推力は後に説明するように速度制御ループの基準速度信号に比例するため、基準速度信号の値は接触個所の摩擦力に比べ最大発生推力が十分小さくなるように設定する。
また、スイッチ44、ドライバ45および停止検出部46は、本発明の「接触手段により一対の部品が接触した状態から、一対の部品を組み立てるよう把持手段が把持している部品を移送する移送手段」に対応する。
また、第2の減算器48および比較判定部49は、本発明の「移送手段による移送後に位置検出器により検出された相対位置と、記憶手段に記憶されている相対位置との位置差分に基づいて、部品組み立ての成否を判定する成否判定手段」に対応する。
なお、本実施例の部品組み立て装置による部品組み立てでは、図3に示すように、フレーム5に対してケース6をスライドさせ、フレーム5の溝51にケース6の爪61が嵌った状態となれば作業成功となる。
そして、アクチュエータ制御部4では、まず、位置・速度変換部41により位置検出器3からの位置信号を速度信号に変換し、第1の減算器43により当該速度信号の値を基準速度信号の値で減算する。そして、その減算結果(速度差分)をスイッチ44のac接点、ドライバ45を経由してアクチュエータ2にフィードバックすることで、アクチュエータ可動部21の移動速度を制御する。
例えば、図5の現在位置(C)に示すように、速度切替え位置基準を、ケース6がフレーム5に接触する位置(停止位置)の数mm手前に設定し、基準速度(D)に示すように、この速度切替え位置基準を境に基準速度を低速に設定変更する。これにより、現在速度(B)の時刻t2に示すように、ケース6がフレーム5に接触する手前で速度が急速に低下する。その状態でケース6がフレーム5に接近し、ケース6がフレーム5と接触する(図4の接触状態A)と、速度は急速に低下して、図5の現在速度(B)、現在位置(C)の時刻t3に示すように停止する。このとき、アクチュエータ可動部21に発生する推力は、速度制御の基準速度(低速)の値に比例するため、ケース6はフレーム5に微小な力で接触し、その状態を保っている。
この図6において、アクチュエータ可動部21が速度Vで移動している際に生じる推力(ケース6に加わる力)F2は、次式(1)となる。
F2=Kt・Ki・(Kv・ΔV−KeV)
=Kt・Ki・(Kv・(Vref−Ve)−KeV) (1)
そして、ケース6がフレーム5に接触して停止した状態(速度V=0)では、実速度電圧がVe=0、実速度V=0となり、その際の推力は次式(2)のようにVrefに比例することになる。
F2=Kt・Ki・Kv・Vref (2)
また、このときフレーム5はその反力F1(=F2)を受ける。
したがって、基準速度が十分低速に設定されていれば、ケース6はフレーム5に微小な力で接触し、その状態を保つことができる。
そして、位置保持部47は、停止検出信号を受け取ったタイミングで、位置検出器3から入力された位置信号を保持して第2の減算器48に供給する。第2の減算器48では、位置検出器3からの位置信号の値から位置保持部47の出力である保持された位置信号の値を減算して位置差分信号を出力する。なお、停止検出信号が出力された直後では、フレーム5とケース6は微小な力で接触し停止している状態であるため、位置差分信号は零である。
その後、ケース6はさらに移動して、この壁52を乗り越える。この際、ケース6が外側に押し広げられるように変形し、接触による動摩擦力は移動に伴い増加するため、図5の現在速度(B)に示すように、速度が低下する。
その後、爪61が溝51にさしかかった状態(図4の接触状態D)からさらに移動して溝51に嵌ると(図4の接触状態E)、外側に押し広げられていたケース6も元の状態に戻り、動摩擦力も低下するので、図5の現在速度(B)の時刻t5〜t6に示すように、速度も再び増加する。
この状態において、第2の減算器48からは、ケース6がフレーム5に最初に接触した際の位置から最終的に停止した位置までの相対位置を示す位置差分信号が出力される。
すなわち、位置差分信号の値と位置差分基準信号の値とが概ね一致する場合には、フレーム5の溝51にケース6の爪61が嵌合したと判定できるため、作業が成功したと判定する。一方、ケース6の爪61がフレーム5の壁52を乗り越えられなかった場合など、位置差分基準信号の値に対して位置差分信号の値が不足する場合には、作業が失敗したと判定する。
また、従来のロボットによる部品組み立てでは、ロボットの質量が大きく剛性が高いため、部品組み立ての高速化が難しいが、本発明に係る部品組み立て装置では、アクチュエータを用いているため、高速化が可能である。
2 アクチュエータ
3 位置検出器
4 アクチュエータ制御部
5 フレーム(第1の部品)
6 ケース(第2の部品)
21 アクチュエータ可動部
22 アクチュエータ固定部
41 位置・速度変換部
42 基準速度変更部
43 第1の減算器
44 スイッチ
45 ドライバ
46 停止検出部
47 位置保持部
48 第2の減算器
49 比較判定部
51 溝
52 壁
61 爪
Claims (1)
- 一対の部品を組み立てる部品組み立て装置において、
前記一対の部品のうち一方の部品を把持する把持手段と、
前記把持手段が取り付けられたアクチュエータ可動部を、アクチュエータ固定部に対して相対的に移動可能なアクチュエータと、
前記アクチュエータ可動部の前記アクチュエータ固定部に対する相対位置を検出する位置検出器と、
前記位置検出器により検出された相対位置に基づいて、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部とを備え、
前記アクチュエータ制御部は、
前記一対の部品を所定箇所で接触させた際にその接触状態を保つことができる速度で、前記一対の部品を所定箇所で接触させる接触手段と、
前記接触手段により前記一対の部品が接触した際に前記位置検出器により検出された相対位置を記憶する記憶手段と、
前記接触手段により前記一対の部品が接触した状態から、前記一対の部品を組み立てるよう前記把持手段が把持している部品を移送する移送手段と、
前記移送手段による移送後に前記位置検出器により検出された相対位置と、前記記憶手段に記憶されている相対位置との位置差分に基づいて、部品組み立ての成否を判定する成否判定手段とを備えた
ことを特徴とする部品組み立て装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012115590A JP2013240857A (ja) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | 部品組み立て装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013240857A true JP2013240857A (ja) | 2013-12-05 |
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ID=49842269
Family Applications (1)
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JP2012115590A Pending JP2013240857A (ja) | 2012-05-21 | 2012-05-21 | 部品組み立て装置 |
Country Status (1)
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2012
- 2012-05-21 JP JP2012115590A patent/JP2013240857A/ja active Pending
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