JP3318618B2 - 変形応力を伴わずに組立部品の組立を行なうための方法並びにプログラマブルポジショナ - Google Patents
変形応力を伴わずに組立部品の組立を行なうための方法並びにプログラマブルポジショナInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、部品及
び副組立品を組立品に柔軟性をもって組み立てるための
方法並びに装置に関し、より詳細に言えば、最終の組立
品に変形応力が溜るのを防止するための方法並びに装置
に関する。
び副組立品を組立品に柔軟性をもって組み立てるための
方法並びに装置に関し、より詳細に言えば、最終の組立
品に変形応力が溜るのを防止するための方法並びに装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両本体を組み立てる工程は、個々の本
体のパネル部品から副組立品（サブアセンブリ）を形成
し、より小さな副組立品、パネル及びその他の部品のグ
ループからより大きな副組立品を形成し、そして、この
より大きな副組立品から最終の本体組立品を形成するこ
とを含む。この組立工程の期間中に、例えば、溶接及び
締結具の挿入のような取り付け作業が実行されるととも
に、部品及び副組立品が、固定された予め定められた位
置に保持されなければならない。典型的には、取り付け
作業の間に部品表面の予め定められた箇所に当接するよ
うに動くことができ、かつ、副組立品が別の組立ステー
ションに移動することができるようにその表面から引っ
込むように動くことができるロケータ及びクランプを用
いた固定装置によって、部品及び副組立品が作業ステー
ションすなわち組立ステーションに保持される。部品は
許容範囲内で製造されるので、予め定められた箇所の位
置は、部品によって、また、副組立品によって異なる。
固定装置は、予め定められた箇所の様々な位置に適合す
る保持位置に頻繁に調整される。
体のパネル部品から副組立品（サブアセンブリ）を形成
し、より小さな副組立品、パネル及びその他の部品のグ
ループからより大きな副組立品を形成し、そして、この
より大きな副組立品から最終の本体組立品を形成するこ
とを含む。この組立工程の期間中に、例えば、溶接及び
締結具の挿入のような取り付け作業が実行されるととも
に、部品及び副組立品が、固定された予め定められた位
置に保持されなければならない。典型的には、取り付け
作業の間に部品表面の予め定められた箇所に当接するよ
うに動くことができ、かつ、副組立品が別の組立ステー
ションに移動することができるようにその表面から引っ
込むように動くことができるロケータ及びクランプを用
いた固定装置によって、部品及び副組立品が作業ステー
ションすなわち組立ステーションに保持される。部品は
許容範囲内で製造されるので、予め定められた箇所の位
置は、部品によって、また、副組立品によって異なる。
固定装置は、予め定められた箇所の様々な位置に適合す
る保持位置に頻繁に調整される。
【０００３】部品及び副組立品を保持する固定装置は、
“専用のもの”または“プログラマブル（プログラム可
能）なもの”として分類することができる。“オートメ
ーション装置”としても知られる専用固定装置は、単一
の部品または単一の副組立品に適合するように設計さ
れ、そして、特定の作業または一連の複数の作業を実行
するように設計されたものである。典型的には、専用固
定装置は、部品または副組立品に対して予め選択された
作業を実行するのに必要な締め付け動作と弛め動作のみ
をおこなうことができ、設計変更または異なった型式に
対応する様々な部品または様々な副組立品には適合する
ことができない。対照的に、プログラマブル固定装置
は、多くの種類の動作に適合することが可能である。例
えば、プログラマブル固定装置は、特定の部品または副
組立品に適合するために予め定められた一連の動作を実
行するようにプログラムすることができ、さらに、別の
部品または副組立品に適合するために異なった一連の運
動を実行するようにプログラムすることができる。
“専用のもの”または“プログラマブル（プログラム可
能）なもの”として分類することができる。“オートメ
ーション装置”としても知られる専用固定装置は、単一
の部品または単一の副組立品に適合するように設計さ
れ、そして、特定の作業または一連の複数の作業を実行
するように設計されたものである。典型的には、専用固
定装置は、部品または副組立品に対して予め選択された
作業を実行するのに必要な締め付け動作と弛め動作のみ
をおこなうことができ、設計変更または異なった型式に
対応する様々な部品または様々な副組立品には適合する
ことができない。対照的に、プログラマブル固定装置
は、多くの種類の動作に適合することが可能である。例
えば、プログラマブル固定装置は、特定の部品または副
組立品に適合するために予め定められた一連の動作を実
行するようにプログラムすることができ、さらに、別の
部品または副組立品に適合するために異なった一連の運
動を実行するようにプログラムすることができる。
【０００４】多くのプログラマブルポジショナは連続的
な形態の機構を有し、すなわち、機構の各リンクは、す
ぐ前のリンクに連続的に取り付けられてリンクの連鎖を
形成する。このリンクはリニアジョイントまたはロータ
リージョイントを有してもよい。リニアジョイントを用
いた機構は、より高い剛性を提供するが、従来のハード
ツーリング固定装置と比較すると、明らかにかなり剛性
に欠けるものである。連続的な形態のプログラマブル固
定装置は、特許権が本発明の譲受人に譲渡された米国特
許第５，２７２，８０５号に記述される（図７及び図８
を参照）。
な形態の機構を有し、すなわち、機構の各リンクは、す
ぐ前のリンクに連続的に取り付けられてリンクの連鎖を
形成する。このリンクはリニアジョイントまたはロータ
リージョイントを有してもよい。リニアジョイントを用
いた機構は、より高い剛性を提供するが、従来のハード
ツーリング固定装置と比較すると、明らかにかなり剛性
に欠けるものである。連続的な形態のプログラマブル固
定装置は、特許権が本発明の譲受人に譲渡された米国特
許第５，２７２，８０５号に記述される（図７及び図８
を参照）。
【０００５】本発明は、ハードツーリング固定装置の剛
性と比較して高い剛性を備えたプログラマブルポジショ
ナを提供する。それは、複数のリニアアクチュエータに
よって形成される並列リンケージ機構を採用することに
よってその目的を実現する。機構の剛性すなわちスティ
フネス(stiffness) は、機構全体のスティフネスがすべ
てのリンクの補強効果の総和である並列リンケージの協
調支持構造によって決まる。この形態の機構は、機械技
術者学会の１９６５年−１９６６年の会報の３７１〜３
９４頁のスチュアートによる“スチュアートプラットホ
ーム”として良く知られたフライトシミュレーションに
利用され、また、例えば米国特許第５，３５４，１５８
号（さらに、米国特許第４，９８８，２４４号及び米国
特許第５，３８８，９３５号）に記載されるような工作
機械の構成にも利用されてきた。
性と比較して高い剛性を備えたプログラマブルポジショ
ナを提供する。それは、複数のリニアアクチュエータに
よって形成される並列リンケージ機構を採用することに
よってその目的を実現する。機構の剛性すなわちスティ
フネス(stiffness) は、機構全体のスティフネスがすべ
てのリンクの補強効果の総和である並列リンケージの協
調支持構造によって決まる。この形態の機構は、機械技
術者学会の１９６５年−１９６６年の会報の３７１〜３
９４頁のスチュアートによる“スチュアートプラットホ
ーム”として良く知られたフライトシミュレーションに
利用され、また、例えば米国特許第５，３５４，１５８
号（さらに、米国特許第４，９８８，２４４号及び米国
特許第５，３８８，９３５号）に記載されるような工作
機械の構成にも利用されてきた。
【０００６】固定装置の中で最も柔軟性のあるものの１
つは、６軸の工作機械である。支持体は、モータドライ
ブの伸長可能な６本の脚で接合された一定間隔で配置さ
れた１対のプラットホームを含み、その６本の脚は、交
差してもあるいは交差しなくてもよく、ユニバーサルジ
ョイントによってプラットホームに取り付けられる。一
方の形態においては、その工作機械は、例えばスピンド
ルにおけるツールのようなプラットホームの一方に取り
付けられたオペレータと、例えば加工物のようなプラッ
トホームの他方に搭載された物体とを有し、それによっ
て、作業空間が２つのプラットホームの間に位置する。
脚の長さが個々に調節されてプラットホームの位置が変
わり、その結果、物体とオペレータのお互いの相対的な
位置も変わる。
つは、６軸の工作機械である。支持体は、モータドライ
ブの伸長可能な６本の脚で接合された一定間隔で配置さ
れた１対のプラットホームを含み、その６本の脚は、交
差してもあるいは交差しなくてもよく、ユニバーサルジ
ョイントによってプラットホームに取り付けられる。一
方の形態においては、その工作機械は、例えばスピンド
ルにおけるツールのようなプラットホームの一方に取り
付けられたオペレータと、例えば加工物のようなプラッ
トホームの他方に搭載された物体とを有し、それによっ
て、作業空間が２つのプラットホームの間に位置する。
脚の長さが個々に調節されてプラットホームの位置が変
わり、その結果、物体とオペレータのお互いの相対的な
位置も変わる。
【０００７】米国特許第４，９８８，２４４号は、ツー
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、クレビスジョイント及びトラニ
オンジョイントで３対がプラットホームに取り付けられ
た６本の伸長可能な脚で接合される。脚の対が交差し、
工程作業はそのプラットホーム間で実行される。
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、クレビスジョイント及びトラニ
オンジョイントで３対がプラットホームに取り付けられ
た６本の伸長可能な脚で接合される。脚の対が交差し、
工程作業はそのプラットホーム間で実行される。
【０００８】米国特許第５，３８８，９３５号は、ツー
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、ユニバーサルジョイントでプラ
ットホームに取り付けられた６本の伸長可能な脚で接合
される。脚の少なくとも１つの対が交差し、工程作業は
そのプラットホーム間で実行される。
ルと加工物を取り付けるための一定間隔で配置されたプ
ラットホームを有する工作機械を開示するものであり、
そのプラットホームは、ユニバーサルジョイントでプラ
ットホームに取り付けられた６本の伸長可能な脚で接合
される。脚の少なくとも１つの対が交差し、工程作業は
そのプラットホーム間で実行される。
【０００９】工程作業が２つの支持プラットホーム間で
なされる上述の形態の固定装置の並列リンケージは、そ
の支持体の上でなされる組立作業における加工には適さ
ない。このような構造によって強いられる運動の制限
は、２つの支持体の間に収容することのできない比較的
に大きなパーツに対して組立がなされてもよい柔軟性の
ある組立を支援するものではない。装置のもう１つの形
態においても、６本の伸長可能な脚で接合された一定間
隔で配置された１対のプラットホームを含み、ツール
は、一方のプラットホームに取り付けられるが、他方の
プラットホームに離れて向かい合う。一方のプラットホ
ームに相対するプラットホームに配置された固定装置に
物体が搭載される。従って、他方のプラットホームは、
作業がなされるべき物体に向かってツールを動かすため
に、及び作業がなされるべき物体から離れるようにツー
ルを動かすために、固定されたベースとして動作する。
なされる上述の形態の固定装置の並列リンケージは、そ
の支持体の上でなされる組立作業における加工には適さ
ない。このような構造によって強いられる運動の制限
は、２つの支持体の間に収容することのできない比較的
に大きなパーツに対して組立がなされてもよい柔軟性の
ある組立を支援するものではない。装置のもう１つの形
態においても、６本の伸長可能な脚で接合された一定間
隔で配置された１対のプラットホームを含み、ツール
は、一方のプラットホームに取り付けられるが、他方の
プラットホームに離れて向かい合う。一方のプラットホ
ームに相対するプラットホームに配置された固定装置に
物体が搭載される。従って、他方のプラットホームは、
作業がなされるべき物体に向かってツールを動かすため
に、及び作業がなされるべき物体から離れるようにツー
ルを動かすために、固定されたベースとして動作する。
【００１０】米国特許第４，５３６，６９０号は、支持
構造体を有する自走ロボットプラットホームを開示し、
この支持構造体は、６本の伸長可能な脚で接合されたベ
ース及び動くことのできるツール支持体を含み、作業空
間はそのベースと支持体の間の領域の外側に存在する。
位置制御フィードバックは、位置センサ及び速度センサ
を利用する。
構造体を有する自走ロボットプラットホームを開示し、
この支持構造体は、６本の伸長可能な脚で接合されたベ
ース及び動くことのできるツール支持体を含み、作業空
間はそのベースと支持体の間の領域の外側に存在する。
位置制御フィードバックは、位置センサ及び速度センサ
を利用する。
【００１１】米国特許第５，０５３，６８７号は、６本
の伸長可能なリンク部材で接合された一定間隔で配置さ
れる上部プレートと底部プレートを有する関節式装置を
開示し、このプレート間の領域の外側に作業空間を備え
る。底部プレートはベースプレートの上方にしっかりと
支持される。リンク部材は、３つの対を以て上部プレー
トに取り付けられる上端部と、ユニバーサルジョイント
で６個のスライダー部材に取り付けられる下端部とを有
する。スライダー部材は、底部プレートの開口を通って
伸長してベースプレートに取り付けられたエンドレスス
クリューに係合する。各スライダー部材は、緩衝器を含
み、位置センサに接続され、そして、各リンク部材は力
センサを含む。力が上部プレートに加えられると、緩衝
器が受動コンプライアンスを供給し、制御装置は、力帰
還アルゴリズムにおける力センサ情報を利用して、上部
プレートのその位置に加えられるべき補正値を計算す
る。
の伸長可能なリンク部材で接合された一定間隔で配置さ
れる上部プレートと底部プレートを有する関節式装置を
開示し、このプレート間の領域の外側に作業空間を備え
る。底部プレートはベースプレートの上方にしっかりと
支持される。リンク部材は、３つの対を以て上部プレー
トに取り付けられる上端部と、ユニバーサルジョイント
で６個のスライダー部材に取り付けられる下端部とを有
する。スライダー部材は、底部プレートの開口を通って
伸長してベースプレートに取り付けられたエンドレスス
クリューに係合する。各スライダー部材は、緩衝器を含
み、位置センサに接続され、そして、各リンク部材は力
センサを含む。力が上部プレートに加えられると、緩衝
器が受動コンプライアンスを供給し、制御装置は、力帰
還アルゴリズムにおける力センサ情報を利用して、上部
プレートのその位置に加えられるべき補正値を計算す
る。
【００１２】専用固定装置またはプログラマブル固定装
置のいずれを用いたとしても、部品または副組立品は、
最大の支持剛性を得るように設計された固定装置に堅固
にクランプされる。例えばスポット溶接ガンのような加
工装置が整列されていなければ、１つかまたは複数の部
品を適切な組立位置から変位させる恐れがある。従っ
て、部品がお互いに対してシフトするかもしれず、それ
が組立における不正確さの原因となり、あるいは、部品
が永久的に溶接される前に、それらは、堅固な固定装置
に逆らって伸ばされるか、あるいは圧縮される。このよ
うに、既存の固定装置による問題は、組立品の使用中の
故障を引き起こすかもしれない内部の変形応力を伴って
組立品の組立が行われることである。
置のいずれを用いたとしても、部品または副組立品は、
最大の支持剛性を得るように設計された固定装置に堅固
にクランプされる。例えばスポット溶接ガンのような加
工装置が整列されていなければ、１つかまたは複数の部
品を適切な組立位置から変位させる恐れがある。従っ
て、部品がお互いに対してシフトするかもしれず、それ
が組立における不正確さの原因となり、あるいは、部品
が永久的に溶接される前に、それらは、堅固な固定装置
に逆らって伸ばされるか、あるいは圧縮される。このよ
うに、既存の固定装置による問題は、組立品の使用中の
故障を引き起こすかもしれない内部の変形応力を伴って
組立品の組立が行われることである。
【００１３】
【発明の概要】本発明は、ベースプレートと、離隔した
ロケータプレートと、その２つのプレートの間に延在し
かつユニバーサルジョイントでそれに取り付けられた６
個のリニアアクチュエータリンクと、を有する並列リン
クプログラマブルポジショニング機構を含む、組立作業
の間に物体の位置決めを行なうための装置に関する。ア
クチュエータの端部は、三角形の配置パターンで各プレ
ートで対にされ、かつ、アクチュエータはお互いには交
差しない。従って、２つのアクチュエータは、ベースプ
レートで対にされた一端を有し、その各アクチュエータ
は、ロケータプレートで他のアクチュエータとともに対
にされた他端を有する。プログラマブルな方法で各リン
クの長さを変更するために、アクチュエータはスクリュ
ードライブ方式のものである。作業空間はプレート間の
空間の外側のロケータプレートに隣接する。加工する大
きな力のために、作業が修正処置を必要とするならば、
アクチュエータは、ロケータプレートに加えられた力に
バックドライブで抗するボールスクリュー型のものであ
ってもよい。制御システムに運動のフィードバックを提
供する回転位置エンコーダが用いられてもよく、その制
御システムは、加えられた力に反応して、より高い支持
剛性を得るために保持力を増加させるか、または、制御
されたコンプライアンスと変形応力を伴わない組立品と
を得るために保持力を減少させることができる。さら
に、自由度と、必要とされるモータ及び制御装置の数と
を減少させるアクチュエータを機械的に結合してもよ
い。
ロケータプレートと、その２つのプレートの間に延在し
かつユニバーサルジョイントでそれに取り付けられた６
個のリニアアクチュエータリンクと、を有する並列リン
クプログラマブルポジショニング機構を含む、組立作業
の間に物体の位置決めを行なうための装置に関する。ア
クチュエータの端部は、三角形の配置パターンで各プレ
ートで対にされ、かつ、アクチュエータはお互いには交
差しない。従って、２つのアクチュエータは、ベースプ
レートで対にされた一端を有し、その各アクチュエータ
は、ロケータプレートで他のアクチュエータとともに対
にされた他端を有する。プログラマブルな方法で各リン
クの長さを変更するために、アクチュエータはスクリュ
ードライブ方式のものである。作業空間はプレート間の
空間の外側のロケータプレートに隣接する。加工する大
きな力のために、作業が修正処置を必要とするならば、
アクチュエータは、ロケータプレートに加えられた力に
バックドライブで抗するボールスクリュー型のものであ
ってもよい。制御システムに運動のフィードバックを提
供する回転位置エンコーダが用いられてもよく、その制
御システムは、加えられた力に反応して、より高い支持
剛性を得るために保持力を増加させるか、または、制御
されたコンプライアンスと変形応力を伴わない組立品と
を得るために保持力を減少させることができる。さら
に、自由度と、必要とされるモータ及び制御装置の数と
を減少させるアクチュエータを機械的に結合してもよ
い。
【００１４】この装置においては、ベースプレートは上
面を有し、ロケータプレートは上面と下面を有し、各リ
ニアアクチュエータは、ベースプレートの上面に回動可
能に取り付けられた下端と、ロケータプレートの下面に
回動可能に取り付けられた上端とを有し、各リニアアク
チュエータの下端及び上端は、ベースプレートに関して
ロケータプレートを動かすために、予め定められたリニ
アパスに沿ってお互いに関して動くことができる。複数
のベースピボットジョイントが、ほぼ三角形の第１の配
置のパターンで、ベースプレートの上面とリニアアクチ
ュエータの下端との間に取り付けられ、このベースピボ
ットジョイントは対で配置され、各ベースピボットジョ
イント対の中心が第１の配置のパターンの頂点を形成す
る。複数のロケータピボットジョイントが、ほぼ三角形
の第２の配置のパターンで、ロケータプレートの下面と
リニアアクチュエータの下端との間に取り付けられ、こ
のロケータピボットジョイントは対で配置され、各ロケ
ータピボットジョイント対の中心が第２の配置のパター
ンの頂点を形成する。
面を有し、ロケータプレートは上面と下面を有し、各リ
ニアアクチュエータは、ベースプレートの上面に回動可
能に取り付けられた下端と、ロケータプレートの下面に
回動可能に取り付けられた上端とを有し、各リニアアク
チュエータの下端及び上端は、ベースプレートに関して
ロケータプレートを動かすために、予め定められたリニ
アパスに沿ってお互いに関して動くことができる。複数
のベースピボットジョイントが、ほぼ三角形の第１の配
置のパターンで、ベースプレートの上面とリニアアクチ
ュエータの下端との間に取り付けられ、このベースピボ
ットジョイントは対で配置され、各ベースピボットジョ
イント対の中心が第１の配置のパターンの頂点を形成す
る。複数のロケータピボットジョイントが、ほぼ三角形
の第２の配置のパターンで、ロケータプレートの下面と
リニアアクチュエータの下端との間に取り付けられ、こ
のロケータピボットジョイントは対で配置され、各ロケ
ータピボットジョイント対の中心が第２の配置のパター
ンの頂点を形成する。
【００１５】物体は、ロケータプレートの上面に取り付
けられる。この物体は、通常、ロケータプレートに部品
を取り付けるためのクランプかまたは部品に加工をなす
ためのツールである。選択的にリニアアクチュエータを
作動させてロケータプレートをベースプレートに関して
予め定められた位置に動かして組み立てられるべき部品
を受け取るように物体を位置決めするために、制御手段
がリニアアクチュエータに接続される。フィードバック
手段が、リニアアクチュエータに結合され、また、制御
手段に接続される。このフィードバック手段は、部品の
組立中に物体に加えられる力に応答して加えられた力を
表わすフィードバック信号を制御手段に生成し、そして
制御手段が、加えられる力を変更するために、そのフィ
ードバック信号に応答してリニアアクチュエータを作動
させる。６未満の自由度をもってベースプレートに関し
てロケータプレートを動かすために、アクチュエータを
機械的に結合して、少なくとも２つのリニアアクチュエ
ータを協調して作動させてもよい。
けられる。この物体は、通常、ロケータプレートに部品
を取り付けるためのクランプかまたは部品に加工をなす
ためのツールである。選択的にリニアアクチュエータを
作動させてロケータプレートをベースプレートに関して
予め定められた位置に動かして組み立てられるべき部品
を受け取るように物体を位置決めするために、制御手段
がリニアアクチュエータに接続される。フィードバック
手段が、リニアアクチュエータに結合され、また、制御
手段に接続される。このフィードバック手段は、部品の
組立中に物体に加えられる力に応答して加えられた力を
表わすフィードバック信号を制御手段に生成し、そして
制御手段が、加えられる力を変更するために、そのフィ
ードバック信号に応答してリニアアクチュエータを作動
させる。６未満の自由度をもってベースプレートに関し
てロケータプレートを動かすために、アクチュエータを
機械的に結合して、少なくとも２つのリニアアクチュエ
ータを協調して作動させてもよい。
【００１６】本発明は、また、組立作業中に物体の位置
決めを行なうための方法に関し、その方法は、ベースプ
レートに回動可能に取り付けられた下端とロケータプレ
ートに回動可能に取り付けられた下端とをそれぞれが有
する複数のリニアアクチュエータによってベースプレー
トをロケータプレートに接続する段階と、物体をロケー
タプレートに取り付ける段階と、ロケータプレートに取
り付けられた物体を組み立てられるべき部品に接触させ
るためにベースプレートに関して予め定められた位置に
ロケータプレートを動かすようにリニアアクチュエータ
を制御する段階と、物体が部品に接触したときにロケー
タプレートに加えられる力を表わすフィードバック信号
を生成する段階と、フィードバック信号に応答して加え
られる力を変化させるためにリニアアクチュエータを作
動させる段階と、を含む。この方法は、加えられる力を
予め定められたしきい値の範囲内に維持することによっ
て行なわれてもよい。
決めを行なうための方法に関し、その方法は、ベースプ
レートに回動可能に取り付けられた下端とロケータプレ
ートに回動可能に取り付けられた下端とをそれぞれが有
する複数のリニアアクチュエータによってベースプレー
トをロケータプレートに接続する段階と、物体をロケー
タプレートに取り付ける段階と、ロケータプレートに取
り付けられた物体を組み立てられるべき部品に接触させ
るためにベースプレートに関して予め定められた位置に
ロケータプレートを動かすようにリニアアクチュエータ
を制御する段階と、物体が部品に接触したときにロケー
タプレートに加えられる力を表わすフィードバック信号
を生成する段階と、フィードバック信号に応答して加え
られる力を変化させるためにリニアアクチュエータを作
動させる段階と、を含む。この方法は、加えられる力を
予め定められたしきい値の範囲内に維持することによっ
て行なわれてもよい。
【００１７】本発明による方法は、また、組立品固定装
置上の板金部品の変形応力を伴わない組立を行なうため
の方法に関し、その組立品固定装置は、コントローラか
らの位置制御信号に応答するアクチュエータを有する少
なくとも１つのプログラマブル固定装置と、部品を組立
品固定装置にクランプするためのクランプ手段と、組立
中に部品に使用することができて部品を変位させること
ができ、かつ固定装置によって支持される力を生成する
ことができるツーリングと、を含む。この方法は、少な
くとも１つのアクチュエータを動かして予め定められた
位置に固定装置を位置決めするためにコントローラから
制御信号を生成する段階と、固定装置上の少なくとも２
つの部品を予め定められた位置に配置する段階と、部品
を固定装置にクランプする段階と、部品を組み立てるた
めにツーリングを作動させる段階であって、そのツーリ
ングが固定装置によって支持される力を生成して予め定
められた位置から部品を変位させようとする段階と、ツ
ーリングの作動中に固定装置によって支持される力を検
知してその力の強さと方向を指示する力信号を生成する
段階と、力信号をコントローラに連絡する段階と、変形
応力を伴わない部品の組立を提供するための適切な限界
値以下に力を減少させる方向にアクチュエータを動かす
ようにコントローラを動作させる段階と、を含む。この
検知する段階は、直交座標系における６つの一般化され
た力の成分、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｍx 、Ｍy、及びＭz の内の
少なくとも１つを測定する力センサによって、または、
加えられた力に応答してアクチュエータの動作を表わす
出力信号を生成する、アクチュエータに結合された位置
エンコーダによって行なわれてもよい。
置上の板金部品の変形応力を伴わない組立を行なうため
の方法に関し、その組立品固定装置は、コントローラか
らの位置制御信号に応答するアクチュエータを有する少
なくとも１つのプログラマブル固定装置と、部品を組立
品固定装置にクランプするためのクランプ手段と、組立
中に部品に使用することができて部品を変位させること
ができ、かつ固定装置によって支持される力を生成する
ことができるツーリングと、を含む。この方法は、少な
くとも１つのアクチュエータを動かして予め定められた
位置に固定装置を位置決めするためにコントローラから
制御信号を生成する段階と、固定装置上の少なくとも２
つの部品を予め定められた位置に配置する段階と、部品
を固定装置にクランプする段階と、部品を組み立てるた
めにツーリングを作動させる段階であって、そのツーリ
ングが固定装置によって支持される力を生成して予め定
められた位置から部品を変位させようとする段階と、ツ
ーリングの作動中に固定装置によって支持される力を検
知してその力の強さと方向を指示する力信号を生成する
段階と、力信号をコントローラに連絡する段階と、変形
応力を伴わない部品の組立を提供するための適切な限界
値以下に力を減少させる方向にアクチュエータを動かす
ようにコントローラを動作させる段階と、を含む。この
検知する段階は、直交座標系における６つの一般化され
た力の成分、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｍx 、Ｍy、及びＭz の内の
少なくとも１つを測定する力センサによって、または、
加えられた力に応答してアクチュエータの動作を表わす
出力信号を生成する、アクチュエータに結合された位置
エンコーダによって行なわれてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１及び図２に示したように、組
立品１０は第１の部品１１と第２の部品１２から形成さ
れている。“組立品（アセンブリ）”及び“部品（コン
ポーネント）”という呼称が本発明の好ましい実施例の
説明において用いられるが、組立品１０は、より大きな
組立品の副組立品であってもよいし、部品１１及び１２
のどちらか一方または両方が、副組立品であってもよ
い。図１は、固定装置１３に配置された部品１１及び１
２の概略平面図であり、図２は、その部品及び固定装置
のあたかも図１の線分２−２に沿って切断されたような
正面図である。この実施例のためには、部品１１及び１
２は、それぞれほぼ平坦な板金の断片であり、その断片
は、図示される位置において、部品１２が部品１１の一
部分に重なる部分を以てお互いにスポット溶接されるも
のと仮定する。従来の組立方法によれば、典型的には、
第１の複数のロケータまたは支持体１４のそれぞれの上
向きに面した支持面１４ａに位置する第１の予め定めら
れた位置で第１の部品１１が固定装置１３上に配置され
る。部品の自由周囲１１ａに係合する複数のクランプ１
４ｂによって、第１の部品１１が、この第１の予め定め
られた位置で面１４ａに向かって押さえられ、その複数
のクランプ１４ｂのそれぞれは、支持体１４の１つに取
り付けられている。それから、第２の複数の支持体１５
のそれぞれの上向きに面した支持面１５ａに位置する第
２の予め定められた位置で第２の部品１２が固定装置１
３上に配置される。部品の自由周囲１２ａに係合する複
数のクランプ１５ｂによって、第２の部品１２が、この
第２の予め定められた位置で面１５ａに向かって押さえ
られ、その複数のクランプ１５ｂのそれぞれは、支持体
１５の１つに取り付けられている。
立品１０は第１の部品１１と第２の部品１２から形成さ
れている。“組立品（アセンブリ）”及び“部品（コン
ポーネント）”という呼称が本発明の好ましい実施例の
説明において用いられるが、組立品１０は、より大きな
組立品の副組立品であってもよいし、部品１１及び１２
のどちらか一方または両方が、副組立品であってもよ
い。図１は、固定装置１３に配置された部品１１及び１
２の概略平面図であり、図２は、その部品及び固定装置
のあたかも図１の線分２−２に沿って切断されたような
正面図である。この実施例のためには、部品１１及び１
２は、それぞれほぼ平坦な板金の断片であり、その断片
は、図示される位置において、部品１２が部品１１の一
部分に重なる部分を以てお互いにスポット溶接されるも
のと仮定する。従来の組立方法によれば、典型的には、
第１の複数のロケータまたは支持体１４のそれぞれの上
向きに面した支持面１４ａに位置する第１の予め定めら
れた位置で第１の部品１１が固定装置１３上に配置され
る。部品の自由周囲１１ａに係合する複数のクランプ１
４ｂによって、第１の部品１１が、この第１の予め定め
られた位置で面１４ａに向かって押さえられ、その複数
のクランプ１４ｂのそれぞれは、支持体１４の１つに取
り付けられている。それから、第２の複数の支持体１５
のそれぞれの上向きに面した支持面１５ａに位置する第
２の予め定められた位置で第２の部品１２が固定装置１
３上に配置される。部品の自由周囲１２ａに係合する複
数のクランプ１５ｂによって、第２の部品１２が、この
第２の予め定められた位置で面１５ａに向かって押さえ
られ、その複数のクランプ１５ｂのそれぞれは、支持体
１５の１つに取り付けられている。
【００１９】２つの部品は、第１の部品１１の重ねられ
た周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２ｂ
とによって境界をなす領域１０ａで重複する。領域１０
ａにおける部品１１及び１２の部分は、複数の箇所１６
でお互いにスポット溶接される。この領域１０ａは、第
３の複数の支持体１７のそれぞれの上向きに面した支持
面１４ａに位置する。第１の部品１１はそこに形成され
た複数の開口１１ｃを有し、第２の部品１２は、開口１
１ｃのそれぞれが開口１２ｃの１つに整列するようにそ
こに形成された複数の開口１２ｃを有する。支持体１７
のそれぞれは、それに取り付けられた上向きに延びたテ
ーパー付きロケータピン１７ｂを有し、そのピンは１対
の関連する開口１１ｃ及び１２ｃを通って延在する。こ
のように、２つの部品は、クランプ１４ｂ及び１５ｂに
よって、また、ピン１７ｂによって、図示された予め定
められた位置にしっかりと保持される。支持体１４、１
５、及び１７は、本発明の譲受人に特許権が譲受された
米国特許第５，２３９，７３９号の図７及び図８に示し
たような先行技術のロケータまたは支持体の様々な種類
のどれであってもよい。
た周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２ｂ
とによって境界をなす領域１０ａで重複する。領域１０
ａにおける部品１１及び１２の部分は、複数の箇所１６
でお互いにスポット溶接される。この領域１０ａは、第
３の複数の支持体１７のそれぞれの上向きに面した支持
面１４ａに位置する。第１の部品１１はそこに形成され
た複数の開口１１ｃを有し、第２の部品１２は、開口１
１ｃのそれぞれが開口１２ｃの１つに整列するようにそ
こに形成された複数の開口１２ｃを有する。支持体１７
のそれぞれは、それに取り付けられた上向きに延びたテ
ーパー付きロケータピン１７ｂを有し、そのピンは１対
の関連する開口１１ｃ及び１２ｃを通って延在する。こ
のように、２つの部品は、クランプ１４ｂ及び１５ｂに
よって、また、ピン１７ｂによって、図示された予め定
められた位置にしっかりと保持される。支持体１４、１
５、及び１７は、本発明の譲受人に特許権が譲受された
米国特許第５，２３９，７３９号の図７及び図８に示し
たような先行技術のロケータまたは支持体の様々な種類
のどれであってもよい。
【００２０】スポット溶接加工は、電流が流されるとき
に部品１１及び１２をお互いに押しつけるスポット溶接
ガンを使用する。この押しつける作業は、通常、部品を
それらの適切な位置から変位させようとする横方向の力
に関連付けられ、その横方向の力には、自由エッジ１１
ａ及び１２ａと、部品１１及び１２のそれぞれが重なり
合う領域１０ａとを保持する支持体１４、１５、及び１
７による抗力が作用する。従って、横方向の支持体１４
及び１５のコンプライアンスだけでなくこれらの部品の
コンプライアンスにも依存して、部品１１及び１２に加
わる力が徐々に増大する。横方向の支持体１４及び１５
は、通常、可能な限り堅固に製造されて、不正確な組立
をもたらすことになる部品１１と１２のお互いに関して
のシフトを防止する。しかし、この高い支持剛性は、部
品１１及び１２に加えられる大きい荷重を生じることに
なり、それらをクランプする支持体の内側へそれらの重
なり合った面をお互いにシフトさせる可能性がある。
に部品１１及び１２をお互いに押しつけるスポット溶接
ガンを使用する。この押しつける作業は、通常、部品を
それらの適切な位置から変位させようとする横方向の力
に関連付けられ、その横方向の力には、自由エッジ１１
ａ及び１２ａと、部品１１及び１２のそれぞれが重なり
合う領域１０ａとを保持する支持体１４、１５、及び１
７による抗力が作用する。従って、横方向の支持体１４
及び１５のコンプライアンスだけでなくこれらの部品の
コンプライアンスにも依存して、部品１１及び１２に加
わる力が徐々に増大する。横方向の支持体１４及び１５
は、通常、可能な限り堅固に製造されて、不正確な組立
をもたらすことになる部品１１と１２のお互いに関して
のシフトを防止する。しかし、この高い支持剛性は、部
品１１及び１２に加えられる大きい荷重を生じることに
なり、それらをクランプする支持体の内側へそれらの重
なり合った面をお互いにシフトさせる可能性がある。
【００２１】図３には、本発明によるコンプライアント
サポートを有する固定装置２０が示されている。第１の
部品１１は、自由エッジ１１ａに沿った同一の第１の予
め定められた位置で第１の複数のコンプライアントサポ
ート２１によって押さえられる。同様に、第２の部品１
２は、その自由エッジ１２ａに沿った同一の第２の予め
定められた位置で第２の複数のコンプライアントサポー
ト２２によって押さえられる。第１の部品１１の重ねら
れた周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２
ｂとによって境界をなす２つの部品の領域１０ａは、部
品の破断図部分に露出した第３の複数のコンプライアン
トサポート２３上に位置する。以下で説明するように、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、組
み立てられるべき部品を正確に位置決めする比較的に高
い剛性を提供するように選択的に制御することができ
る。加工する力が部品１１及び１２に加えられるとき、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、さ
らに高い支持剛性を得るためにその保持力を増大させる
ように制御されるか、あるいは、その保持力を減少させ
るように制御されて、加えられた力に対して選択された
抵抗を提供する制御されたコンプライアンス状態を達成
するかのいずれかが可能であり、ゆえに、最終的な組立
における変形応力の発生及び大きさを最小限にする。
サポートを有する固定装置２０が示されている。第１の
部品１１は、自由エッジ１１ａに沿った同一の第１の予
め定められた位置で第１の複数のコンプライアントサポ
ート２１によって押さえられる。同様に、第２の部品１
２は、その自由エッジ１２ａに沿った同一の第２の予め
定められた位置で第２の複数のコンプライアントサポー
ト２２によって押さえられる。第１の部品１１の重ねら
れた周囲１１ｂと、第２の部品１２の重なった周囲１２
ｂとによって境界をなす２つの部品の領域１０ａは、部
品の破断図部分に露出した第３の複数のコンプライアン
トサポート２３上に位置する。以下で説明するように、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、組
み立てられるべき部品を正確に位置決めする比較的に高
い剛性を提供するように選択的に制御することができ
る。加工する力が部品１１及び１２に加えられるとき、
コンプライアントサポート２１、２２、及び２３は、さ
らに高い支持剛性を得るためにその保持力を増大させる
ように制御されるか、あるいは、その保持力を減少させ
るように制御されて、加えられた力に対して選択された
抵抗を提供する制御されたコンプライアンス状態を達成
するかのいずれかが可能であり、ゆえに、最終的な組立
における変形応力の発生及び大きさを最小限にする。
【００２２】理論的には、本発明は弾性変形の原理に基
づいている。ある弾性系に対して、力と撓みの関係は、
式、Ｆ＝Ｋ・Ｘ で表される。この式において、Ｆは加
えられた力であり、Ｘは対応する撓みであり、Ｋは、こ
の系のスティフネスまたはコンプライアンスの逆数を表
す定数である。加工装置によってもたらされる所定の変
位Ｘに対して、比較的に堅固な系は、大きいスティフネ
ス定数Ｋによって、相対的に強い力Ｆを受けることは明
らかである。これに反して、系が、コンプライアンス、
すなわち小さいスティフネス定数Ｋを持つ場合、同じ撓
みＸは相対的に弱い力Ｆをもたらす。本発明の原理は、
固定装置が部品をそのクランプされる位置から変位させ
ようとして加工装置が強い力を生じることを防止するた
めに、低いスティフネスすなわち高いコンプライアンス
の支持体を有する固定装置を提供することでこの理論を
組み立てたものである。加工装置によって生成される力
は弱いので、特に支持体２３においては、他方の部品に
関して一方の部品をクランプすることは、その柔軟な取
り付けによる有効性が得られ、従って、部品相互間をク
ランプする力は強いものである必要はない。弱いクラン
プ力は、小さな部品変形、少ない表面損傷、及び、部品
相互間の確実な整列をもたらし、ゆえに、より高い組立
精度が得られることとなる。
づいている。ある弾性系に対して、力と撓みの関係は、
式、Ｆ＝Ｋ・Ｘ で表される。この式において、Ｆは加
えられた力であり、Ｘは対応する撓みであり、Ｋは、こ
の系のスティフネスまたはコンプライアンスの逆数を表
す定数である。加工装置によってもたらされる所定の変
位Ｘに対して、比較的に堅固な系は、大きいスティフネ
ス定数Ｋによって、相対的に強い力Ｆを受けることは明
らかである。これに反して、系が、コンプライアンス、
すなわち小さいスティフネス定数Ｋを持つ場合、同じ撓
みＸは相対的に弱い力Ｆをもたらす。本発明の原理は、
固定装置が部品をそのクランプされる位置から変位させ
ようとして加工装置が強い力を生じることを防止するた
めに、低いスティフネスすなわち高いコンプライアンス
の支持体を有する固定装置を提供することでこの理論を
組み立てたものである。加工装置によって生成される力
は弱いので、特に支持体２３においては、他方の部品に
関して一方の部品をクランプすることは、その柔軟な取
り付けによる有効性が得られ、従って、部品相互間をク
ランプする力は強いものである必要はない。弱いクラン
プ力は、小さな部品変形、少ない表面損傷、及び、部品
相互間の確実な整列をもたらし、ゆえに、より高い組立
精度が得られることとなる。
【００２３】本発明の特有の利点は、自動車部品を組み
立てるための柔軟な固定に盛んに使用されるようになっ
たことによって認識される。クランプ装置を取り付けら
れたロボット装置からなるロボット固定装置が、適切な
位置に板金部品を配置してそれらをクランプするのに使
用される。“オートメーション装置”として知られてい
るものに使用される従来の堅い／剛性のある固定装置と
は違って、ロボット固定装置は、異なった部品構成に適
合するようにプログラムされ、ゆえに、多様性のある部
品に何度も使用することができ、また、柔軟なオートメ
ーションの基礎を提供する。ロボット固定装置によっ
て、製造プラントがコンピュータ制御によって再構成さ
れて、生産を停止して通常１つの製品に専用のハード固
定装置を入れ換えることを必要とせずに異なったモデル
及び寸法の製品を製造することができる。ロボット固定
装置の使用形態が、前に述べた米国特許第５，２３９，
７３９号及び米国特許第５，２７２，８０５号に記載さ
れる。
立てるための柔軟な固定に盛んに使用されるようになっ
たことによって認識される。クランプ装置を取り付けら
れたロボット装置からなるロボット固定装置が、適切な
位置に板金部品を配置してそれらをクランプするのに使
用される。“オートメーション装置”として知られてい
るものに使用される従来の堅い／剛性のある固定装置と
は違って、ロボット固定装置は、異なった部品構成に適
合するようにプログラムされ、ゆえに、多様性のある部
品に何度も使用することができ、また、柔軟なオートメ
ーションの基礎を提供する。ロボット固定装置によっ
て、製造プラントがコンピュータ制御によって再構成さ
れて、生産を停止して通常１つの製品に専用のハード固
定装置を入れ換えることを必要とせずに異なったモデル
及び寸法の製品を製造することができる。ロボット固定
装置の使用形態が、前に述べた米国特許第５，２３９，
７３９号及び米国特許第５，２７２，８０５号に記載さ
れる。
【００２４】本発明は、サーボ制御技術において良く知
られるようなロボット固定装置の制御ゲインパラメータ
を調整することによって、外部からの力に対するそれら
の抵抗を調整するためのそれらの使用方法を取り扱うも
のである。従って、そのような装置は、パーツが配置さ
れてお互いに関して位置決めの正確さを得るようにクラ
ンプされる程度の堅固な支持で動作するようにプログラ
ムされることができ、つぎに、加工装置がその変位させ
る力を部品の組立品に加え始めるときに低いコンプライ
アンスに変更する。いくつかの点においてその組立品は
利点を得る。組立品は、堅固な支持を有することによっ
て、部品はお互いに関して正確に配置されるという位置
決めに関する利点を得ることができる。より低いコンプ
ライアンスを得るためのより遅い調整によって、加工装
置は強い力を加えることができず、ゆえに、変形応力を
軽減した組立が達成される。ロボット装置を用いること
によって、組立プラットホームは、異なった寸法と構成
の部品に適合することができる。堅固に位置決めされる
いくつかの基準箇所を維持するようにコンプライアンス
が選択的に調整され、これに反して、その他の箇所は
“遊動すること”が可能であり、すなわち、低いコンプ
ライアンスを有してもよく、ゆえに、高い組立精度を得
るために変更されることのないいくつかの部品に共通す
る基準箇所を維持する。
られるようなロボット固定装置の制御ゲインパラメータ
を調整することによって、外部からの力に対するそれら
の抵抗を調整するためのそれらの使用方法を取り扱うも
のである。従って、そのような装置は、パーツが配置さ
れてお互いに関して位置決めの正確さを得るようにクラ
ンプされる程度の堅固な支持で動作するようにプログラ
ムされることができ、つぎに、加工装置がその変位させ
る力を部品の組立品に加え始めるときに低いコンプライ
アンスに変更する。いくつかの点においてその組立品は
利点を得る。組立品は、堅固な支持を有することによっ
て、部品はお互いに関して正確に配置されるという位置
決めに関する利点を得ることができる。より低いコンプ
ライアンスを得るためのより遅い調整によって、加工装
置は強い力を加えることができず、ゆえに、変形応力を
軽減した組立が達成される。ロボット装置を用いること
によって、組立プラットホームは、異なった寸法と構成
の部品に適合することができる。堅固に位置決めされる
いくつかの基準箇所を維持するようにコンプライアンス
が選択的に調整され、これに反して、その他の箇所は
“遊動すること”が可能であり、すなわち、低いコンプ
ライアンスを有してもよく、ゆえに、高い組立精度を得
るために変更されることのないいくつかの部品に共通す
る基準箇所を維持する。
【００２５】ロボット固定装置によって正確な相対位置
にいったんクランプされると、部品は、スポット溶接ロ
ボットのような加工ロボットによって加工されてもよ
い。加工ロボットが部品と係合して変位させる効果をそ
の部品の箇所に及ぼすとき、そのようなロボット固定装
置は、加工装置によって加えられる力を検知して、それ
らの制御ゲインを減少させることによって、それらの抵
抗を減少させ、柔軟な態様で動作するようにプログラム
することができ、ゆえに、変位に対するそれらの抵抗を
最小限にし、また、結果として生じるそれらの力を最小
限にする。そのような組立システムは、部品に加えられ
る力を最小限にし、ゆえに、その部品がお互いに関して
滑ろうとする傾向を最小限にする。これに反して、加工
ロボットが部品に接近するときには、溶接スポット箇所
のような加工ターゲットの正確な箇所へかなりの衝撃を
伴って、加工ロボットにプログラムされた正確な位置に
部品が配置されるかもしれない。
にいったんクランプされると、部品は、スポット溶接ロ
ボットのような加工ロボットによって加工されてもよ
い。加工ロボットが部品と係合して変位させる効果をそ
の部品の箇所に及ぼすとき、そのようなロボット固定装
置は、加工装置によって加えられる力を検知して、それ
らの制御ゲインを減少させることによって、それらの抵
抗を減少させ、柔軟な態様で動作するようにプログラム
することができ、ゆえに、変位に対するそれらの抵抗を
最小限にし、また、結果として生じるそれらの力を最小
限にする。そのような組立システムは、部品に加えられ
る力を最小限にし、ゆえに、その部品がお互いに関して
滑ろうとする傾向を最小限にする。これに反して、加工
ロボットが部品に接近するときには、溶接スポット箇所
のような加工ターゲットの正確な箇所へかなりの衝撃を
伴って、加工ロボットにプログラムされた正確な位置に
部品が配置されるかもしれない。
【００２６】本発明は、固定装置の取り付け配列を変更
することによって、車体組立プラントのような板金組立
プラントに現在使用されている従来の堅固な固定装置と
ともに実施されてもよい。固定装置を床に堅固に取り付
けないで、固定装置にコンプライアントサポートが提供
されてもよい。このコンプライアンスによって、垂直平
面において堅固であって水平面において柔軟であるべき
固定装置の支持体を製造してもよく、その結果、部品が
固定装置に取り付けられるとき、固定装置は、部品の重
みのために最小限の撓みでまたは撓みをまったく伴わず
に応答し、そのことは、正確さと組立のために、板金部
品がお互いに関して正確に配置されるのに必要なことで
ある。しかしながら、部品が、変位させる力をほとんど
水平方向に加える溶接ロボットのような加工装置によっ
てクランプされてクランプ組立品となったとき、組立品
全体は、小さな抵抗を伴って水平方向に変位し、従っ
て、そのクランプされた組立品から加工装置の力と変位
を減少させる。例えば、図４に示したように、固定装置
１３は、支持構造体２４に関して摺動可能に取り付けら
れ、かつ、複数のコンプライアントサポート２５によっ
て横方向に柔軟に支持されてもよい。
することによって、車体組立プラントのような板金組立
プラントに現在使用されている従来の堅固な固定装置と
ともに実施されてもよい。固定装置を床に堅固に取り付
けないで、固定装置にコンプライアントサポートが提供
されてもよい。このコンプライアンスによって、垂直平
面において堅固であって水平面において柔軟であるべき
固定装置の支持体を製造してもよく、その結果、部品が
固定装置に取り付けられるとき、固定装置は、部品の重
みのために最小限の撓みでまたは撓みをまったく伴わず
に応答し、そのことは、正確さと組立のために、板金部
品がお互いに関して正確に配置されるのに必要なことで
ある。しかしながら、部品が、変位させる力をほとんど
水平方向に加える溶接ロボットのような加工装置によっ
てクランプされてクランプ組立品となったとき、組立品
全体は、小さな抵抗を伴って水平方向に変位し、従っ
て、そのクランプされた組立品から加工装置の力と変位
を減少させる。例えば、図４に示したように、固定装置
１３は、支持構造体２４に関して摺動可能に取り付けら
れ、かつ、複数のコンプライアントサポート２５によっ
て横方向に柔軟に支持されてもよい。
【００２７】図５には、本発明によるプログラマブルポ
ジショナ３１が示されている。このポジショナ３１は、
図３に示したコンプライアントサポート２１、２２、及
び２３を製造するのに用いられてもよく、あるいは、ス
ポット溶接ロボットのようなコンプライアント加工ツー
ルを製造するのに用いられてもよい。ポジショナ３１
は、ほぼ平坦な上面３２ａを備え、ほぼ三角形の形状を
有するベースプレート３２を含む。このベースプレート
３２は、建物の床のような適切な支持表面に固定して取
り付けてもよい。しかしながら、図６に最も良く示され
ているように、三角形の先端が切り離されて、３つのよ
り長い辺３２ｅ、３２ｆ、及び３２ｇと交互に３つのよ
り短い辺３２ｂ、３２ｃ、及び３２ｄを形成してベース
プレート３２の６つの辺を定義する。より短い辺のそれ
ぞれと１つの隣接するより長い辺との交点に、６つのベ
ースピボットジョイント３３の１つが取り付けられる。
ピボットジョイント３３のそれぞれは、お互いに直交す
るように向いた１対の回転軸を有する。図５に最も良く
示されているように、辺３２ｂと３２ｅの交点に取り付
けられたジョイント３３の１つは、上向きに延在し離隔
した１対の脚を備えた上面３２ａに取り付けられた第１
のほぼＵ字形ブラケット３３ａを有する。上面３２ａに
ほぼ平行で辺３２ｂにほぼ垂直な平面に延在する縦軸を
有する第１のピン３３ｂが脚の間に延在する。さらに、
ジョイント３３は、下向きに延在し離隔した１対の脚を
有する第２のＵ字形ブラケット３３ｃを含む。第２のピ
ン３３ｄは、第２のブラケット３３ｃの脚の間に延在
し、かつ、第１のピン３３ｂの縦軸と同一の平面に延在
する縦軸を有するが、その縦軸は第１のピン３３ｂの縦
軸を横切る。第１のピン３３ｂ及び第２のピン３３ｄ
は、お互いに関しては固定されるが、第１のピンは、第
１のブラケット３３ａにおいてそれの縦軸の周りで回転
することができ、第２のブラケット３３ｃは、第２のピ
ン３３ｄの縦軸の周りで回転することができる。従っ
て、ベースピボットジョイント３３は、２つの相互に直
交する回転軸を有してユニバーサルジョイントとして動
作する。
ジショナ３１が示されている。このポジショナ３１は、
図３に示したコンプライアントサポート２１、２２、及
び２３を製造するのに用いられてもよく、あるいは、ス
ポット溶接ロボットのようなコンプライアント加工ツー
ルを製造するのに用いられてもよい。ポジショナ３１
は、ほぼ平坦な上面３２ａを備え、ほぼ三角形の形状を
有するベースプレート３２を含む。このベースプレート
３２は、建物の床のような適切な支持表面に固定して取
り付けてもよい。しかしながら、図６に最も良く示され
ているように、三角形の先端が切り離されて、３つのよ
り長い辺３２ｅ、３２ｆ、及び３２ｇと交互に３つのよ
り短い辺３２ｂ、３２ｃ、及び３２ｄを形成してベース
プレート３２の６つの辺を定義する。より短い辺のそれ
ぞれと１つの隣接するより長い辺との交点に、６つのベ
ースピボットジョイント３３の１つが取り付けられる。
ピボットジョイント３３のそれぞれは、お互いに直交す
るように向いた１対の回転軸を有する。図５に最も良く
示されているように、辺３２ｂと３２ｅの交点に取り付
けられたジョイント３３の１つは、上向きに延在し離隔
した１対の脚を備えた上面３２ａに取り付けられた第１
のほぼＵ字形ブラケット３３ａを有する。上面３２ａに
ほぼ平行で辺３２ｂにほぼ垂直な平面に延在する縦軸を
有する第１のピン３３ｂが脚の間に延在する。さらに、
ジョイント３３は、下向きに延在し離隔した１対の脚を
有する第２のＵ字形ブラケット３３ｃを含む。第２のピ
ン３３ｄは、第２のブラケット３３ｃの脚の間に延在
し、かつ、第１のピン３３ｂの縦軸と同一の平面に延在
する縦軸を有するが、その縦軸は第１のピン３３ｂの縦
軸を横切る。第１のピン３３ｂ及び第２のピン３３ｄ
は、お互いに関しては固定されるが、第１のピンは、第
１のブラケット３３ａにおいてそれの縦軸の周りで回転
することができ、第２のブラケット３３ｃは、第２のピ
ン３３ｄの縦軸の周りで回転することができる。従っ
て、ベースピボットジョイント３３は、２つの相互に直
交する回転軸を有してユニバーサルジョイントとして動
作する。
【００２８】ジョイント３３のそれぞれは、複数のリニ
アアクチュエータの対応するものの下端に取り付けられ
る。第１のリニアアクチュエータ３４は、辺３２ｂと辺
３２ｇの交点に取り付けられたジョイント３３に取り付
けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、辺３２
ｂと辺３２ｅの交点に取り付けられたジョイント３３に
取り付けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、
第２のブラケット３３ｃに取り付けられたギアボックス
３６と、このギアボックスに取り付けられたドライブモ
ータ３７とを有する。ギアボックス３６は、また、スク
リュードライブ３８の下端に取り付けられる。リニアア
クチュエータ３４は、第３のリニアアクチュエータ３
９、第４のリニアアクチュエータ４０、第５のリニアア
クチュエータ４１、及び、第６のリニアアクチュエータ
４２が有する構成要素と同様の構成要素を有する。リニ
アアクチュエータ３９は、辺３２ｃと辺３２ｅの交点に
取り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニア
アクチュエータ４０は、辺３２ｃと辺３２ｆの交点に取
り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニアア
クチュエータ４１は、辺３２ｄと辺３２ｆの交点に取り
付けられたジョイント３３に取り付けられ、そして、リ
ニアアクチュエータ４２は、辺３２ｄと辺３２ｇの交点
に取り付けられたジョイント３３に取り付けられる。そ
れぞれのリニアアクチュエータの上端は、ロケータプレ
ート４３に接続される。ロケータプレート４３は、ほぼ
三角形の形状であるが、ベースプレート３２と同様に、
ほぼ平坦な下面４３ａを有し、また、先端を切り取られ
て、３つのより長い辺４３ｅ、４３ｆ、及び４３ｇと交
互に３つの概してより短い辺４３ｂ、４３ｃ、及び４３
ｄを形成する。より短い辺のそれぞれとより長い辺の隣
接する辺との交点に、６つのロケータピボットジョイン
ト４４の１つが取り付けられる。このジョイント４４は
構成がジョイント３３に類似し、それぞれは、リニアア
クチュエータの対応するものの上端に取り付けられる。
アアクチュエータの対応するものの下端に取り付けられ
る。第１のリニアアクチュエータ３４は、辺３２ｂと辺
３２ｇの交点に取り付けられたジョイント３３に取り付
けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、辺３２
ｂと辺３２ｅの交点に取り付けられたジョイント３３に
取り付けられる。第２のリニアアクチュエータ３５は、
第２のブラケット３３ｃに取り付けられたギアボックス
３６と、このギアボックスに取り付けられたドライブモ
ータ３７とを有する。ギアボックス３６は、また、スク
リュードライブ３８の下端に取り付けられる。リニアア
クチュエータ３４は、第３のリニアアクチュエータ３
９、第４のリニアアクチュエータ４０、第５のリニアア
クチュエータ４１、及び、第６のリニアアクチュエータ
４２が有する構成要素と同様の構成要素を有する。リニ
アアクチュエータ３９は、辺３２ｃと辺３２ｅの交点に
取り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニア
アクチュエータ４０は、辺３２ｃと辺３２ｆの交点に取
り付けられたジョイント３３に取り付けられ、リニアア
クチュエータ４１は、辺３２ｄと辺３２ｆの交点に取り
付けられたジョイント３３に取り付けられ、そして、リ
ニアアクチュエータ４２は、辺３２ｄと辺３２ｇの交点
に取り付けられたジョイント３３に取り付けられる。そ
れぞれのリニアアクチュエータの上端は、ロケータプレ
ート４３に接続される。ロケータプレート４３は、ほぼ
三角形の形状であるが、ベースプレート３２と同様に、
ほぼ平坦な下面４３ａを有し、また、先端を切り取られ
て、３つのより長い辺４３ｅ、４３ｆ、及び４３ｇと交
互に３つの概してより短い辺４３ｂ、４３ｃ、及び４３
ｄを形成する。より短い辺のそれぞれとより長い辺の隣
接する辺との交点に、６つのロケータピボットジョイン
ト４４の１つが取り付けられる。このジョイント４４は
構成がジョイント３３に類似し、それぞれは、リニアア
クチュエータの対応するものの上端に取り付けられる。
【００２９】図６に最も良く示されているように、ロケ
ータプレート４３はベースプレート３２に関して約６０
°回転させられる。このロケータプレート４３は、図１
〜３に示したパネル１１及び１２のような部品を組み立
てるときに使用される本体パネルクランプまたは溶接ガ
ンのような物体を支持または取り付ける面として使用す
ることができるほぼ平坦な上面４３ｈを有する。従っ
て、ポジショナ３１は、ベースプレート３２と、ロケー
タプレート４３と、６つのほぼ同じリニアアクチュエー
タ３４、３５、３９、４０、４１、及び４２と、リニア
アクチュエータの下端をベースプレートに接続するベー
スピボットジョイント３３と、リニアアクチュエータの
上端をロケータプレートに接続するロケータピボットジ
ョイント４４とを含む。ピボットジョイント３３及び４
４は、２つの直交し交差する回動軸（旋回軸）を有する
ユニバーサルジョイントであり、また、両方のベースに
対で配置される。ピボットジョイント３３のそれぞれの
対の中心は、ベースプレート３２上に正三角形４５の頂
点を形成し、ピボットジョイント４４のそれぞれの対の
中心は、ロケータプレート４３上により小さな正三角形
４６の頂点を形成する。三角形４５及び４６は、お互い
に関して反対の方向に向けられている。そのようなポジ
ショナは、並列リンケージのおかげでほぼ垂直の軸方向
には高い剛性を有し、このことは、剛性が図１及び図２
に示された形態の先行技術による固定された固定装置に
ひけをとらないものでなければならない車体組立に要求
される正確な組立作業にとっては重大なことである。類
似する比較的に安価なリニアアクチュエータと、類似す
る２軸のピボットジョイントとを用いることによって、
より安い原価が達成される。本発明によるポジショナ
は、また、先行技術において一般的に使用される高価な
線形案内配列(linear guiding arrangement)を敬遠する
ために、お互いに関して回転が自由な２つのリンクを有
するアクチュエータを使用する。本発明によるポジショ
ナは、さらに、２つの直交する軸を有するピボットジョ
イントを利用し、このジョイントは、価格においてより
安く、また製造するのにより簡単であり、球面ジョイン
トとして一般に知られる３つの直交する軸のジョイント
以上に機能する。
ータプレート４３はベースプレート３２に関して約６０
°回転させられる。このロケータプレート４３は、図１
〜３に示したパネル１１及び１２のような部品を組み立
てるときに使用される本体パネルクランプまたは溶接ガ
ンのような物体を支持または取り付ける面として使用す
ることができるほぼ平坦な上面４３ｈを有する。従っ
て、ポジショナ３１は、ベースプレート３２と、ロケー
タプレート４３と、６つのほぼ同じリニアアクチュエー
タ３４、３５、３９、４０、４１、及び４２と、リニア
アクチュエータの下端をベースプレートに接続するベー
スピボットジョイント３３と、リニアアクチュエータの
上端をロケータプレートに接続するロケータピボットジ
ョイント４４とを含む。ピボットジョイント３３及び４
４は、２つの直交し交差する回動軸（旋回軸）を有する
ユニバーサルジョイントであり、また、両方のベースに
対で配置される。ピボットジョイント３３のそれぞれの
対の中心は、ベースプレート３２上に正三角形４５の頂
点を形成し、ピボットジョイント４４のそれぞれの対の
中心は、ロケータプレート４３上により小さな正三角形
４６の頂点を形成する。三角形４５及び４６は、お互い
に関して反対の方向に向けられている。そのようなポジ
ショナは、並列リンケージのおかげでほぼ垂直の軸方向
には高い剛性を有し、このことは、剛性が図１及び図２
に示された形態の先行技術による固定された固定装置に
ひけをとらないものでなければならない車体組立に要求
される正確な組立作業にとっては重大なことである。類
似する比較的に安価なリニアアクチュエータと、類似す
る２軸のピボットジョイントとを用いることによって、
より安い原価が達成される。本発明によるポジショナ
は、また、先行技術において一般的に使用される高価な
線形案内配列(linear guiding arrangement)を敬遠する
ために、お互いに関して回転が自由な２つのリンクを有
するアクチュエータを使用する。本発明によるポジショ
ナは、さらに、２つの直交する軸を有するピボットジョ
イントを利用し、このジョイントは、価格においてより
安く、また製造するのにより簡単であり、球面ジョイン
トとして一般に知られる３つの直交する軸のジョイント
以上に機能する。
【００３０】以下で説明されるように、プログラマブル
ポジショナ３１は、プログラマブルな態様でリンクの長
さを変更するのにスクリュードライブを使用する。この
スクリュードライブは、小さな摩擦のボールスクリュー
または摺動型スクリュー（ＡＣＭＥ型）であってもよ
い。ＡＣＭＥ型スクリューは、自動車組立作業を独特に
支援する戻り止め機能を提供し、その支持は加工する力
に反作用せずに（撓んで）それ特有の堅固な支持を提供
する。一方、加工物が支持されているときのバックドラ
イブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー型が
用いられてもよい。加工する力を指示することが望まし
いときに、ボール型スクリューが用いられて、加工する
大きな力の原因に対して修正処置を開始することのでき
る制御システムに信号を供給してもよい。本発明による
ポジショナは、先行技術におけるような伸長可能な装置
ではなくアクチュエータの長さを指示する回転位置計測
装置（エンコーダ）を用いてもよい。
ポジショナ３１は、プログラマブルな態様でリンクの長
さを変更するのにスクリュードライブを使用する。この
スクリュードライブは、小さな摩擦のボールスクリュー
または摺動型スクリュー（ＡＣＭＥ型）であってもよ
い。ＡＣＭＥ型スクリューは、自動車組立作業を独特に
支援する戻り止め機能を提供し、その支持は加工する力
に反作用せずに（撓んで）それ特有の堅固な支持を提供
する。一方、加工物が支持されているときのバックドラ
イブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー型が
用いられてもよい。加工する力を指示することが望まし
いときに、ボール型スクリューが用いられて、加工する
大きな力の原因に対して修正処置を開始することのでき
る制御システムに信号を供給してもよい。本発明による
ポジショナは、先行技術におけるような伸長可能な装置
ではなくアクチュエータの長さを指示する回転位置計測
装置（エンコーダ）を用いてもよい。
【００３１】図６に示されているように、ロケータプレ
ート４３は、三角形４６の頂点から等間隔で離隔する中
心点または基準点４７を有する。この点４７は、ロケー
タプレート４３に取り付けられるどのような物体をも位
置決めする基準を提供する。リニアアクチュエータは、
アクチュエータの及ぶ範囲によってのみ制限される任意
の所望のパスに沿って点４７を動かすように制御される
ことが可能である。例えば、完全にまたはほぼ完全に伸
長するまでのリニアアクチュエータの適切な制御によっ
て、点４７は、図５においてほぼ円形の第１の平面とし
て示される第１の領域４８のどこへでも動かされること
が可能で、この平面の円周はアクチュエータの延在範囲
によって定義される。もう１つの例として、リニアアク
チュエータを途中まで延びるように適切に制御すること
によって、点４７は、ほぼ円形のより大きな直径の第２
の平面として図５に示された第２の領域４９のどこへで
も動かされることが可能である。
ート４３は、三角形４６の頂点から等間隔で離隔する中
心点または基準点４７を有する。この点４７は、ロケー
タプレート４３に取り付けられるどのような物体をも位
置決めする基準を提供する。リニアアクチュエータは、
アクチュエータの及ぶ範囲によってのみ制限される任意
の所望のパスに沿って点４７を動かすように制御される
ことが可能である。例えば、完全にまたはほぼ完全に伸
長するまでのリニアアクチュエータの適切な制御によっ
て、点４７は、図５においてほぼ円形の第１の平面とし
て示される第１の領域４８のどこへでも動かされること
が可能で、この平面の円周はアクチュエータの延在範囲
によって定義される。もう１つの例として、リニアアク
チュエータを途中まで延びるように適切に制御すること
によって、点４７は、ほぼ円形のより大きな直径の第２
の平面として図５に示された第２の領域４９のどこへで
も動かされることが可能である。
【００３２】ポジショナ３１の６つのアクチュエータの
ための制御システム５０が、図７に示されている。制御
装置５１は、それぞれのアクチュエータを位置決めする
信号を受け取るための入力装置５２に接続されて、ロケ
ータプレート４３の上面４３ｈ（図５参照）の所望の位
置を達成する。制御装置５１は、制御信号線５１ａに接
続された第１の出力を有し、この制御信号線５１ａは第
１のアクチュエータ３４に接続される。信号線５１ａ
は、回転方向と総回転角とを制御するモータ３７の入力
に接続され、それによって、ギアボックス３６を介して
スクリュードライブ３８の延びる長さを制御する。同様
の態様で、制御装置５１のもう１つの出力は、制御信号
線５１ｂによって第２のアクチュエータ３５に接続され
る。制御装置５１の第３の出力は、制御信号線５１ｃに
よって第３のアクチュエータ３９に接続され、第４の出
力は、制御信号線５１ｄによって第４のアクチュエータ
４０に接続され、第５の出力は、制御信号線５１ｅによ
って第５のアクチュエータ４１に接続され、そして、第
６の出力は、制御信号線５１ｆによって第６のアクチュ
エータ４２に接続される。典型的には、制御装置５１
は、アクチュエータに電力を供給するために、それぞれ
のアクチュエータの所望の動作を表わす信号に応答する
従来のリニアアクチュエータ制御装置である。
ための制御システム５０が、図７に示されている。制御
装置５１は、それぞれのアクチュエータを位置決めする
信号を受け取るための入力装置５２に接続されて、ロケ
ータプレート４３の上面４３ｈ（図５参照）の所望の位
置を達成する。制御装置５１は、制御信号線５１ａに接
続された第１の出力を有し、この制御信号線５１ａは第
１のアクチュエータ３４に接続される。信号線５１ａ
は、回転方向と総回転角とを制御するモータ３７の入力
に接続され、それによって、ギアボックス３６を介して
スクリュードライブ３８の延びる長さを制御する。同様
の態様で、制御装置５１のもう１つの出力は、制御信号
線５１ｂによって第２のアクチュエータ３５に接続され
る。制御装置５１の第３の出力は、制御信号線５１ｃに
よって第３のアクチュエータ３９に接続され、第４の出
力は、制御信号線５１ｄによって第４のアクチュエータ
４０に接続され、第５の出力は、制御信号線５１ｅによ
って第５のアクチュエータ４１に接続され、そして、第
６の出力は、制御信号線５１ｆによって第６のアクチュ
エータ４２に接続される。典型的には、制御装置５１
は、アクチュエータに電力を供給するために、それぞれ
のアクチュエータの所望の動作を表わす信号に応答する
従来のリニアアクチュエータ制御装置である。
【００３３】これらのアクチュエータの協調動作は、点
４７及びそこに取り付けられる物体の所望の最終位置を
実現することを要求されるそれぞれのアクチュエータが
延びる長さに関する情報を生成するための入力装置５２
を用いることによって達成される。入力装置５２は、例
えば、ベースプレート３２に関するロケータプレート４
３の物理的関係をリニアアクチュエータの延びる長さに
換算して定義する方程式をそこに記憶しているプログラ
ムされたコンピュータであってもよい。入力装置５２に
接続されたキーボードまたはマウスが、点４７と面４３
ｈの向きとに関する要求される最終位置を入力するのに
使用されてもよく、そしてすぐに、コンピュータが、そ
れぞれのアクチュエータに関しての要求される延びの長
さを計算する。入力装置５２が、制御装置５１にアクチ
ュエータ延在情報を生成し、つぎに、この制御装置５１
が、リニアアクチュエータのそれぞれを、伸長させ、収
縮させ、あるいは変わらないままにするために、必要な
制御信号を信号線５１ａ〜５１ｆに生成する。
４７及びそこに取り付けられる物体の所望の最終位置を
実現することを要求されるそれぞれのアクチュエータが
延びる長さに関する情報を生成するための入力装置５２
を用いることによって達成される。入力装置５２は、例
えば、ベースプレート３２に関するロケータプレート４
３の物理的関係をリニアアクチュエータの延びる長さに
換算して定義する方程式をそこに記憶しているプログラ
ムされたコンピュータであってもよい。入力装置５２に
接続されたキーボードまたはマウスが、点４７と面４３
ｈの向きとに関する要求される最終位置を入力するのに
使用されてもよく、そしてすぐに、コンピュータが、そ
れぞれのアクチュエータに関しての要求される延びの長
さを計算する。入力装置５２が、制御装置５１にアクチ
ュエータ延在情報を生成し、つぎに、この制御装置５１
が、リニアアクチュエータのそれぞれを、伸長させ、収
縮させ、あるいは変わらないままにするために、必要な
制御信号を信号線５１ａ〜５１ｆに生成する。
【００３４】上述のように、アクチュエータは、バック
ドライブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー
型のものであってもよい。しかしながら、もしブレーキ
が解除されれば、伸長軸の方向に作用するどんな力もス
クリューをバックドライブしようとする。図７に示した
ように、ブレーキ５３は、アクチュエータ３４のギアボ
ックス３６に機械的に結合されてもよく、そして、ブレ
ーキの入力と制御装置５１の出力との間に接続されたブ
レーキ信号線５４の信号によって作動されてもよい。さ
らに、アクチュエータがそれらの所望の伸長の長さに達
したことを確認するために、あるいは、伸長の長さのい
かなる変化にも応答するために、エンコーダ５５の形態
によるフィードバック手段が、アクチュエータ３４のス
クリュードライブ３８に機械的に結合されて、エンコー
ダの出力と制御装置５１の入力との間に接続されたフィ
ードバック信号線５６にフィードバック信号を生成して
もよい。入力装置５２は、撓みＸを表わすフィードバッ
ク信号を読み込み、アクチュエータと、ジョイントと、
ドライブ系統と、サーボ制御ゲインと、を含むポジショ
ナ３１の総合スティフネス定数Ｋを知って、加えられた
力Ｆを計算する。ここで、入力装置５２は、アクチュエ
ータ３４を伸長させて剛性を増加させる制御信号、アク
チュエータ３４を変化させないことでコンプライアンス
を維持する制御信号、あるいは、アクチュエータ３４を
収縮させてコンプライアンスを増加させる制御信号、の
どれを生成するかを判定してもよい。従って、制御シス
テム５０は、予め定められたコンプライアンス値を維持
することができ、それによって、力のしきい値が上述の
処置の１つが実行される段階に達するまでは、ポジショ
ナ３１は堅固であり、それは、しきい値の範囲内に力を
維持するようにコンプライアンスを調整することを含ん
でもよい。力のしきい値は、部品を支持するのに、また
は作業を行なうのに十分なものでなければならないが、
組立品に過度の内部変形応力を引き起こす恐れのある力
よりも小さい。さらに、力Ｆは、その力を加えている加
工ツールにおける不整列の指標であるかもしれず、それ
により、入力装置５２が、作業員に警報メッセージを発
行してもよいし、あるいは、自動的にツール支持体を修
正してその不整列を減少させることも可能である。エン
コーダ５５は、リニア型の装置、または、ボールスクリ
ュー型アクチュエータが用いられたロータリー型の装置
であってもよい。図示されないが、６つのリニアアクチ
ュエータのそれぞれは、ブレーキ５３のような関連する
ブレーキ及びエンコーダ５５のような関連するエンコー
ダに結合されてもよい。しかし、モータ３７が、モータ
フレーム内にエンコーダ及びブレーキを含むことは一般
に行なわれていることである。
ドライブを防止するブレーキを備えたボールスクリュー
型のものであってもよい。しかしながら、もしブレーキ
が解除されれば、伸長軸の方向に作用するどんな力もス
クリューをバックドライブしようとする。図７に示した
ように、ブレーキ５３は、アクチュエータ３４のギアボ
ックス３６に機械的に結合されてもよく、そして、ブレ
ーキの入力と制御装置５１の出力との間に接続されたブ
レーキ信号線５４の信号によって作動されてもよい。さ
らに、アクチュエータがそれらの所望の伸長の長さに達
したことを確認するために、あるいは、伸長の長さのい
かなる変化にも応答するために、エンコーダ５５の形態
によるフィードバック手段が、アクチュエータ３４のス
クリュードライブ３８に機械的に結合されて、エンコー
ダの出力と制御装置５１の入力との間に接続されたフィ
ードバック信号線５６にフィードバック信号を生成して
もよい。入力装置５２は、撓みＸを表わすフィードバッ
ク信号を読み込み、アクチュエータと、ジョイントと、
ドライブ系統と、サーボ制御ゲインと、を含むポジショ
ナ３１の総合スティフネス定数Ｋを知って、加えられた
力Ｆを計算する。ここで、入力装置５２は、アクチュエ
ータ３４を伸長させて剛性を増加させる制御信号、アク
チュエータ３４を変化させないことでコンプライアンス
を維持する制御信号、あるいは、アクチュエータ３４を
収縮させてコンプライアンスを増加させる制御信号、の
どれを生成するかを判定してもよい。従って、制御シス
テム５０は、予め定められたコンプライアンス値を維持
することができ、それによって、力のしきい値が上述の
処置の１つが実行される段階に達するまでは、ポジショ
ナ３１は堅固であり、それは、しきい値の範囲内に力を
維持するようにコンプライアンスを調整することを含ん
でもよい。力のしきい値は、部品を支持するのに、また
は作業を行なうのに十分なものでなければならないが、
組立品に過度の内部変形応力を引き起こす恐れのある力
よりも小さい。さらに、力Ｆは、その力を加えている加
工ツールにおける不整列の指標であるかもしれず、それ
により、入力装置５２が、作業員に警報メッセージを発
行してもよいし、あるいは、自動的にツール支持体を修
正してその不整列を減少させることも可能である。エン
コーダ５５は、リニア型の装置、または、ボールスクリ
ュー型アクチュエータが用いられたロータリー型の装置
であってもよい。図示されないが、６つのリニアアクチ
ュエータのそれぞれは、ブレーキ５３のような関連する
ブレーキ及びエンコーダ５５のような関連するエンコー
ダに結合されてもよい。しかし、モータ３７が、モータ
フレーム内にエンコーダ及びブレーキを含むことは一般
に行なわれていることである。
【００３５】アクチュエータのそれぞれは、さらに、そ
れぞれのアクチュエータに加わる縦方向の力の大きさを
検知する単一パラメータ力センサを備えてもよい。例え
ば、センサ５７が、図５に示したように、アクチュエー
タ３４の外面に取り付けられてもよい。このセンサ５７
は、力に比例したセンサ信号を、センサの出力と制御装
置５１の入力との間に接続されたセンサ信号線５８に生
成する歪ゲージ型のものであってもよい。制御装置５１
は、この力に比例したセンサ信号をアルゴリズムにおい
て利用し、このアルゴリズムは、ポジショナ３１のコン
プライアンスを調整するために、１つまたはそれ以上の
アクチュエータを収縮または伸長させる制御信号が生成
されることを決定する。
れぞれのアクチュエータに加わる縦方向の力の大きさを
検知する単一パラメータ力センサを備えてもよい。例え
ば、センサ５７が、図５に示したように、アクチュエー
タ３４の外面に取り付けられてもよい。このセンサ５７
は、力に比例したセンサ信号を、センサの出力と制御装
置５１の入力との間に接続されたセンサ信号線５８に生
成する歪ゲージ型のものであってもよい。制御装置５１
は、この力に比例したセンサ信号をアルゴリズムにおい
て利用し、このアルゴリズムは、ポジショナ３１のコン
プライアンスを調整するために、１つまたはそれ以上の
アクチュエータを収縮または伸長させる制御信号が生成
されることを決定する。
【００３６】これらのアクチュエータの動作は１つのグ
ループとして協調するものであるが、アクチュエータの
それぞれは、点４７の所望の最終位置を達成するため
に、異なった量だけ伸長することができる。従って、ポ
ジショナ３１は、６つの動作の自由度を有する。直交座
標系に基づけば、基準点４７の考えられる運動は、Ｘ、
Ｙ、及びＺ軸に沿った直線動作及びＸ、Ｙ、及びＺ軸の
周りの回転動作として定義される。ゆえに、力センサ
は、直交座標系における６つの一般化された力成分の任
意の１つを測定するのに使用される。すなわち、Ｘ、
Ｙ、及びＺ軸に沿った直線力及びこれらの軸の周りのモ
ーメントＭx 、Ｍy 及びＭz である。図８に示したよう
に、ＸO 、ＹO 、及びＺO として識別される固定慣性軸
系が、ベースプレート３２の三角形４５に関連付けられ
て、三角形４６によって表現されるロケータプレート４
３の固定された基準に関する位置及び向きを定義する。
ＹO 軸は、ベースプレートの三角形４５の第１の頂点４
５ａによって示されるアクチュエータ４１及び４２の下
端の間の中心を通り、基準軸の交点４５ｂを通り、さら
に、ベースプレートの三角形の第１の頂点に向かい合っ
た第１の辺４５ｄの中心４５ｃを通って延びる。交点４
５ｂは、三角形４５の中心点に対応する。ＸO 軸は、交
点４５ｂを通って第１の辺４５ｄにほぼ平行に延びる。
ＺO 軸は、交点４５ｂを通ってベースプレートの三角形
４５の平面に垂直に延びる。Ｘ、Ｙ、及びＺとして識別
される軸は、ロケータプレート４３の三角形４６に関連
付けられる。このＹ軸は、ロケータプレートの三角形４
６の第１の頂点４６ａによって示されるアクチュエータ
４０及び４１の上端の間の中心を通り、基準軸の交点４
６ｂを通り、さらに、第１の頂点に向かい合ったロケー
タプレートの三角形の第１の辺４６ｄの中心４６ｃを通
って延びる。Ｘ軸は、交点４６ｂを通って第１の辺４６
ｄにほぼ平行に延びる。Ｚ軸は、交点４６ｂを通ってロ
ケータプレートの三角形４６に垂直に延びる。交点４６
ｂは、図５及び図６に示された中心すなわち基準点４７
に対応する。Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に沿ったロケータプレー
ト４３の動作は、それぞれ、矢印６０、６１、及び６２
によって示される。矢印６０及び６１は、それぞれ、Ｘ
O及びＹO 基準軸に関する動作を表す。矢印６２は、ＺO
基準軸に関する動作を表す。角度θX 、θY 、及びθZ
それぞれによるＸ、Ｙ、及びＺ軸の周りの動作は、そ
れぞれ、矢印６３、６４、及び６５によって示される。
ループとして協調するものであるが、アクチュエータの
それぞれは、点４７の所望の最終位置を達成するため
に、異なった量だけ伸長することができる。従って、ポ
ジショナ３１は、６つの動作の自由度を有する。直交座
標系に基づけば、基準点４７の考えられる運動は、Ｘ、
Ｙ、及びＺ軸に沿った直線動作及びＸ、Ｙ、及びＺ軸の
周りの回転動作として定義される。ゆえに、力センサ
は、直交座標系における６つの一般化された力成分の任
意の１つを測定するのに使用される。すなわち、Ｘ、
Ｙ、及びＺ軸に沿った直線力及びこれらの軸の周りのモ
ーメントＭx 、Ｍy 及びＭz である。図８に示したよう
に、ＸO 、ＹO 、及びＺO として識別される固定慣性軸
系が、ベースプレート３２の三角形４５に関連付けられ
て、三角形４６によって表現されるロケータプレート４
３の固定された基準に関する位置及び向きを定義する。
ＹO 軸は、ベースプレートの三角形４５の第１の頂点４
５ａによって示されるアクチュエータ４１及び４２の下
端の間の中心を通り、基準軸の交点４５ｂを通り、さら
に、ベースプレートの三角形の第１の頂点に向かい合っ
た第１の辺４５ｄの中心４５ｃを通って延びる。交点４
５ｂは、三角形４５の中心点に対応する。ＸO 軸は、交
点４５ｂを通って第１の辺４５ｄにほぼ平行に延びる。
ＺO 軸は、交点４５ｂを通ってベースプレートの三角形
４５の平面に垂直に延びる。Ｘ、Ｙ、及びＺとして識別
される軸は、ロケータプレート４３の三角形４６に関連
付けられる。このＹ軸は、ロケータプレートの三角形４
６の第１の頂点４６ａによって示されるアクチュエータ
４０及び４１の上端の間の中心を通り、基準軸の交点４
６ｂを通り、さらに、第１の頂点に向かい合ったロケー
タプレートの三角形の第１の辺４６ｄの中心４６ｃを通
って延びる。Ｘ軸は、交点４６ｂを通って第１の辺４６
ｄにほぼ平行に延びる。Ｚ軸は、交点４６ｂを通ってロ
ケータプレートの三角形４６に垂直に延びる。交点４６
ｂは、図５及び図６に示された中心すなわち基準点４７
に対応する。Ｘ、Ｙ、及びＺ軸に沿ったロケータプレー
ト４３の動作は、それぞれ、矢印６０、６１、及び６２
によって示される。矢印６０及び６１は、それぞれ、Ｘ
O及びＹO 基準軸に関する動作を表す。矢印６２は、ＺO
基準軸に関する動作を表す。角度θX 、θY 、及びθZ
それぞれによるＸ、Ｙ、及びＺ軸の周りの動作は、そ
れぞれ、矢印６３、６４、及び６５によって示される。
【００３７】しかしながら、６未満の自由度が要求され
る場合には、依存し合ったグループで動くようにアクチ
ュエータを機械的に結合することによって、自由度の数
を減少させてより少ないモータ及び制御信号が使用され
てもよい。図９には、同期した動作を得るために結合さ
れるアクチュエータの可能な組み合わせを表す種々の例
の表とその結果として生じる自由度が示される。動作が
同期させられるアクチュエータは、制御装置５１によっ
て制御されてもよく、あるいは、機械的に結合されるこ
とによって、同期して動かされるアクチュエータのそれ
ぞれのグループに対してただ１つのモータだけが必要と
されてもよい。例えば、アクチュエータ３４のモータの
ような、図７に示された１つのモータ３７が、ギア（図
示されない）を介してまたはＶベルト（図示されない）
によって、１つまたはそれ以上の他のアクチュエータを
同様にドライブするように結合されてもよく、それによ
って、これらの共通にドライブされる他のアクチュエー
タに結合されたモータを除去する。また、あるアクチュ
エータを結合することは、他のどれかのアクチュエータ
が同期して結合または制御されなければならないことを
強いるかもしれない。なぜなら、ベースプレート３２及
びロケータプレート４３の両方におけるアクチュエータ
の端部はお互いに関して固定されたままでいるからであ
る。
る場合には、依存し合ったグループで動くようにアクチ
ュエータを機械的に結合することによって、自由度の数
を減少させてより少ないモータ及び制御信号が使用され
てもよい。図９には、同期した動作を得るために結合さ
れるアクチュエータの可能な組み合わせを表す種々の例
の表とその結果として生じる自由度が示される。動作が
同期させられるアクチュエータは、制御装置５１によっ
て制御されてもよく、あるいは、機械的に結合されるこ
とによって、同期して動かされるアクチュエータのそれ
ぞれのグループに対してただ１つのモータだけが必要と
されてもよい。例えば、アクチュエータ３４のモータの
ような、図７に示された１つのモータ３７が、ギア（図
示されない）を介してまたはＶベルト（図示されない）
によって、１つまたはそれ以上の他のアクチュエータを
同様にドライブするように結合されてもよく、それによ
って、これらの共通にドライブされる他のアクチュエー
タに結合されたモータを除去する。また、あるアクチュ
エータを結合することは、他のどれかのアクチュエータ
が同期して結合または制御されなければならないことを
強いるかもしれない。なぜなら、ベースプレート３２及
びロケータプレート４３の両方におけるアクチュエータ
の端部はお互いに関して固定されたままでいるからであ
る。
【００３８】図９に示された例Ａにおいて、６つのアク
チュエータのどれもが同期した動作を得るためには結合
されずに、ポジショナ３１は６つの自由度を有する。例
Ｂにおいて、アクチュエータ３５及び３９は、調和して
動くように結合される。アクチュエータ３５及び３９
は、ロケータプレートの三角形４６の第１の頂点４６ａ
の相対する両辺に等間隔に配置された上端と、中心４５
ｃに向かい合った両側に等間隔に配置された下端とを有
するので、頂点４６ａの動作は、ＸO 方向の動作を伴う
ことなくＹO −ＺO 平面内に制限され、そのために、５
つの自由度を生じる。点４７はＸO 方向の動作をなすか
もしれないが、そのような動作は、ＹO またはＺO 軸方
向のどちらかの動作に結合されて、依然として自由度５
に制限される。自由度５をもたらす対にされたアクチュ
エータの他のそのような組み合わせは、アクチュエータ
４０と４１、またはアクチュエータ４２と３４がある。
例Ｃにおいて、アクチュエータ３５及び３９の結合とア
クチュエータ４０及び４１の結合のような、Ｘ軸及びＹ
軸に向かい合った両側にある結合されたアクチュエータ
の２つの対は、Ｘ及びＹ軸に沿った動作を妨げて４つの
自由度を生じる。
チュエータのどれもが同期した動作を得るためには結合
されずに、ポジショナ３１は６つの自由度を有する。例
Ｂにおいて、アクチュエータ３５及び３９は、調和して
動くように結合される。アクチュエータ３５及び３９
は、ロケータプレートの三角形４６の第１の頂点４６ａ
の相対する両辺に等間隔に配置された上端と、中心４５
ｃに向かい合った両側に等間隔に配置された下端とを有
するので、頂点４６ａの動作は、ＸO 方向の動作を伴う
ことなくＹO −ＺO 平面内に制限され、そのために、５
つの自由度を生じる。点４７はＸO 方向の動作をなすか
もしれないが、そのような動作は、ＹO またはＺO 軸方
向のどちらかの動作に結合されて、依然として自由度５
に制限される。自由度５をもたらす対にされたアクチュ
エータの他のそのような組み合わせは、アクチュエータ
４０と４１、またはアクチュエータ４２と３４がある。
例Ｃにおいて、アクチュエータ３５及び３９の結合とア
クチュエータ４０及び４１の結合のような、Ｘ軸及びＹ
軸に向かい合った両側にある結合されたアクチュエータ
の２つの対は、Ｘ及びＹ軸に沿った動作を妨げて４つの
自由度を生じる。
【００３９】例Ｄにおいて、アクチュエータ３５及び３
９の結合、アクチュエータ４０及び４１の結合、そして
アクチュエータ３４及び４２の結合のような、結合され
たアクチュエータの３つの対が、Ｘ及びＹ軸に沿った動
作と、Ｚ軸の周りの回転とを妨げて３つの自由度を生じ
る。例Ｅにおいて、アクチュエータのすべてがお互いに
結合される場合、ポジショナ３１は１つの自由度のみを
有する。なぜなら、それは、ロケータプレート４３をＺ
軸方向に上下にのみ動かすことができるからである。
９の結合、アクチュエータ４０及び４１の結合、そして
アクチュエータ３４及び４２の結合のような、結合され
たアクチュエータの３つの対が、Ｘ及びＹ軸に沿った動
作と、Ｚ軸の周りの回転とを妨げて３つの自由度を生じ
る。例Ｅにおいて、アクチュエータのすべてがお互いに
結合される場合、ポジショナ３１は１つの自由度のみを
有する。なぜなら、それは、ロケータプレート４３をＺ
軸方向に上下にのみ動かすことができるからである。
【００４０】図１０及び図１１には、別の方法によって
実施されるロケータピボットジョイント７０が示され、
このピボットジョイント７０は、ロケータプレート４３
をアクチュエータ３４、３５、３９、４０、４１、及び
４２の上端に接続するロケータピボットジョイント４４
と置き換えてもよい。ピボットジョイント７０は、ほぼ
円筒状の本体７１を有し、この本体７１は、その反対側
の端部から延びる１対の車軸延在部７１ａを有する。車
軸延在部７１ａは、ほぼ逆Ｕ字形のブラケット７２の１
対の脚７２ａに形成された開口に回転可能に受け入れら
れる。車軸延在部７１ａはベアリング７２ｂによって保
持されてもよく、このベアリング７２ｂは、ブッシュベ
アリングまたはローラベアリングのような、脚７２ａの
開口に保持される適切な形態のものであってもよい。従
って、本体７１は、脚７２ａの開口の間に延びる縦軸７
３の周りに自由に回転することができる。
実施されるロケータピボットジョイント７０が示され、
このピボットジョイント７０は、ロケータプレート４３
をアクチュエータ３４、３５、３９、４０、４１、及び
４２の上端に接続するロケータピボットジョイント４４
と置き換えてもよい。ピボットジョイント７０は、ほぼ
円筒状の本体７１を有し、この本体７１は、その反対側
の端部から延びる１対の車軸延在部７１ａを有する。車
軸延在部７１ａは、ほぼ逆Ｕ字形のブラケット７２の１
対の脚７２ａに形成された開口に回転可能に受け入れら
れる。車軸延在部７１ａはベアリング７２ｂによって保
持されてもよく、このベアリング７２ｂは、ブッシュベ
アリングまたはローラベアリングのような、脚７２ａの
開口に保持される適切な形態のものであってもよい。従
って、本体７１は、脚７２ａの開口の間に延びる縦軸７
３の周りに自由に回転することができる。
【００４１】例えばアクチュエータ３５及び３９の上端
は、それぞれ、そこに取り付けられたほぼＵ字形のブラ
ケット７４を有し、そのブラケットのそれぞれは、本体
７１と向かい合った両側に位置する脚７４ａの対を有す
る。１対の離隔したピン７５が、縦軸７３と交差して本
体７１に形成された開口を通って延び、ピン７５のそれ
ぞれは、さらに、関連するブラケット７４の脚７４ａの
対に形成された開口を通って延びる。ピン７５は、大き
くされた頭部を有し、ナット７６を保持するためにその
反対側の端部にねじが切られてもよい。ピン７５は、適
切などんな形態のものであってもよいベアリング７４ｂ
を通って延びてもよく、そのベアリングは脚７４ａの開
口に保持される。従って、アクチュエータ３５及び３９
の上端は、関連する１つのピン７５の縦軸７７の周りに
自由に回転することができる。
は、それぞれ、そこに取り付けられたほぼＵ字形のブラ
ケット７４を有し、そのブラケットのそれぞれは、本体
７１と向かい合った両側に位置する脚７４ａの対を有す
る。１対の離隔したピン７５が、縦軸７３と交差して本
体７１に形成された開口を通って延び、ピン７５のそれ
ぞれは、さらに、関連するブラケット７４の脚７４ａの
対に形成された開口を通って延びる。ピン７５は、大き
くされた頭部を有し、ナット７６を保持するためにその
反対側の端部にねじが切られてもよい。ピン７５は、適
切などんな形態のものであってもよいベアリング７４ｂ
を通って延びてもよく、そのベアリングは脚７４ａの開
口に保持される。従って、アクチュエータ３５及び３９
の上端は、関連する１つのピン７５の縦軸７７の周りに
自由に回転することができる。
【００４２】ブラケット７２は、ロケータプレートに形
成された開口を通って延びるピン７８によって、ロケー
タプレート４３に回転可能に取り付けられる。ピン７８
は、大きくされた頭部と、脚７２ａの間のブラケット７
２に噛み合う反対側のねじが切られた端部とを有する。
ピン７８は、ロケータプレート４３の開口に保持される
ベアリング７９を通って延びてもよく、また、ブラケッ
ト７２がその周りを回転することができる縦軸８０を有
する。従って、ロケータピボットジョイント７０は、自
由度４の組み合わせのために、本体７１の軸７３及びピ
ン７８の軸８０の周りに協調して回動することを強いら
れ、かつ、ピン７５の軸７７の周りに独立して回動する
ことを強いられる２つのユニバーサルジョイントを有す
る。この別の方法によって実施されるジョイント７０
は、従来の１対の３直交軸ジョイントよりも比較的に高
価ではない。
成された開口を通って延びるピン７８によって、ロケー
タプレート４３に回転可能に取り付けられる。ピン７８
は、大きくされた頭部と、脚７２ａの間のブラケット７
２に噛み合う反対側のねじが切られた端部とを有する。
ピン７８は、ロケータプレート４３の開口に保持される
ベアリング７９を通って延びてもよく、また、ブラケッ
ト７２がその周りを回転することができる縦軸８０を有
する。従って、ロケータピボットジョイント７０は、自
由度４の組み合わせのために、本体７１の軸７３及びピ
ン７８の軸８０の周りに協調して回動することを強いら
れ、かつ、ピン７５の軸７７の周りに独立して回動する
ことを強いられる２つのユニバーサルジョイントを有す
る。この別の方法によって実施されるジョイント７０
は、従来の１対の３直交軸ジョイントよりも比較的に高
価ではない。
【００４３】これらの例のすべてにおいて、パラメータ
Ｘ、Ｙ、Ｚ、θX 、θY 、及びθZは、基本座標系ＸO
、ＹO 、及びＺO に関してのロケータプレート４３の
中心点４７の運動を表わす。並列リンケージ機構によっ
て、異なった座標系の中に強い結合が存在してもよいこ
と、及び、自由度６以下の独立した運動が、ロケータプ
レート４３の中心点４７以外の位置で行われてもよいこ
とがわかる。
Ｘ、Ｙ、Ｚ、θX 、θY 、及びθZは、基本座標系ＸO
、ＹO 、及びＺO に関してのロケータプレート４３の
中心点４７の運動を表わす。並列リンケージ機構によっ
て、異なった座標系の中に強い結合が存在してもよいこ
と、及び、自由度６以下の独立した運動が、ロケータプ
レート４３の中心点４７以外の位置で行われてもよいこ
とがわかる。
【００４４】特許に関する法令に従って、本発明の記述
は、好ましい実施例と考えられるものについて行なっ
た。しかし、特定的に描示及び記述された以外の態様
で、本発明の精神と範囲から逸脱することなく本発明を
実施することができることに注意されたい。
は、好ましい実施例と考えられるものについて行なっ
た。しかし、特定的に描示及び記述された以外の態様
で、本発明の精神と範囲から逸脱することなく本発明を
実施することができることに注意されたい。
【００４５】添付の図面に照らして考えれば、上述の発
明の詳細な説明はこの分野に精通した者には容易に理解
されるであろう。
明の詳細な説明はこの分野に精通した者には容易に理解
されるであろう。
【図１】先行技術に従った固定装置で保持された、互い
に組み立てられる２つの部品を表わす概略平面図であ
る。
に組み立てられる２つの部品を表わす概略平面図であ
る。
【図２】部品及び固定装置の図１における線分２−２に
沿った正面断面図である。
沿った正面断面図である。
【図３】本発明による固定装置で保持された、図１に示
した２つの部品の概略平面図である。
した２つの部品の概略平面図である。
【図４】図３に示した固定装置の正面図で、本発明に従
った別の取り付け法が示されている。
った別の取り付け法が示されている。
【図５】本発明に従ったプログラマブルポジショナの見
取り図である。
取り図である。
【図６】図５に示したポジショナの上面図である。
【図７】図５に示したポジショナのための制御システム
の概略を表わすブロック図である。
の概略を表わすブロック図である。
【図８】図５に示したポジショナの動作の方向を説明す
る直交座標図である。
る直交座標図である。
【図９】図８に示した動作方向に基づいて、図５に示し
たアクチュエータを結合する例を示した表である。
たアクチュエータを結合する例を示した表である。
【図１０】図５に示したポジショナのための、別の態様
のロケータピボットジョイントの部分拡大正面図であ
る。
のロケータピボットジョイントの部分拡大正面図であ
る。
【図１１】図１０に示したピボットジョイントの左側面
図である。
図である。
【符号の説明】１０ 組立品 １１ 第１の部品 １２ 第２の部品 １３ 固定装置 １４、１５、１７ ロケータまたは支持体 １４ａ 支持面 １４ｂ クランプ １５ 支持体 １５ａ 支持面 ２０ 固定装置 ２１ コンプライアントサポート ２２ コンプライアントサポート ２３ コンプライアントサポート ２４ 支持構造体 ３１ プログラマブルポジショナ ３２ ベースプレート ３２ａ 上面 ３２ｂ〜３２ｇ ベースプレート３２の辺 ３３ ベースピボットジョイント ３３ｂ、３３ｄ ピン ３３ｃ ブラケット ３４、３５、３９、４０、４１、４２ アクチュエータ ３６ ギアボックス ３７ モータ ３８ スクリュードライブ ４３ ロケータプレート ４３ｂ〜４３ｇ ロケータプレートの辺 ４３ｈ 上面 ４４ ロケータピボットジョイント ４５、４６ 三角形 ５１ 制御装置 ５１ａ〜５１ｆ 制御信号線 ５２ 入力装置 ５３ ブレーキ ５５ エンコーダ ５７ センサ ５５ エンコーダ ５７ センサ ５８ センサ信号線 ７０ ロケータピボットジョイント ７２ ブラケット ７２ａ 脚 ７１ａ 車軸延在部 ７２ｂ ベアリング ７３、８０ 縦軸 ７４ａ 脚 ７５、７８ ピン ７４ ブラケット ７４ａ 脚 ７６ ナット ７７ ピン７５の軸
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−170761（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−328374（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−210250（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177562（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−95728（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−105706（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−9897（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−60698（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 B25J 1/00 - 21/02
Claims (16)
- 【請求項１】 組立作業中に物体を位置決めするための
装置において、 ベースプレートと； 物体を取り付けるためのロケータプレートと； 第１の配置のパターンで前記ベースプレートに回動可能
に取り付けられた下端と、第２の配置のパターンで前記
ロケータプレートに回動可能に取り付けられた上端とを
それぞれが有する複数のリニアアクチュエータであっ
て、それぞれの前記リニアアクチュエータの前記下端及
び前記上端は、前記ベースプレートに対して相対的に前
記ロケータプレートを６自由度で動かすために、予め定
められた直線経路に沿ってお互いに相対的に動くことが
できる前記複数のリニアアクチュエータと； 組み立てられるべき部品を前記ロケータプレートに取り
付けられた前記物体に接触させるために、前記リニアア
クチュエータを選択的に作動させて前記ロケータプレー
トを前記ベースプレートに関して予め定められた位置に
動かすための、前記リニアアクチュエータに接続された
制御手段であって、前記リニアアクチュエータが、バックドライブを防止す
るためのブレーキを有するボールスクリューリニアアク
チュエータであり、前記ブレーキは、前記ブレーキを作
動させるために前記制御手段に接続されていて、 前記物体と前記部品との接触中に前記ロケータプレート
に加えられた力に応答し、その加えられる力を変更する
ために前記リニアアクチュエータを作動させる前記制御
手段；とを備えた前記装置。 - 【請求項２】 組立作業中に物体を位置決めするための
装置において、 ベースプレートと； 物体を取り付けるためのロケータプレートと； 第１の配置のパターンで前記ベースプレートに回動可能
に取り付けられた下端と、第２の配置のパターンで前記
ロケータプレートに回動可能に取り付けられた上端とを
それぞれが有する複数のリニアアクチュエータであっ
て、それぞれの前記リニアアクチュエータの前記下端及
び前記上端は、前記ベースプレートに対して相対的に前
記ロケータプレートを６自由度で動かすために、予め定
められた直 線経路に沿ってお互いに相対的に動くことが
できる前記複数のリニアアクチュエータと； 組み立てられるべき部品を前記ロケータプレートに取り
付けられた前記物体に接触させるために、前記リニアア
クチュエータを選択的に作動させて前記ロケータプレー
トを前記ベースプレートに関して予め定められた位置に
動かすための、前記リニアアクチュエータに接続された
制御手段と； 前記リニアアクチュエータに結合され、前記制御手段に
接続され、また、物体と部品との接触中に前記ロケータ
プレートに加えられた力に応答してその加えられた力を
表わすフィードバック信号を前記制御手段に対して生成
するフィードバック手段；とを備え、 前記制御手段は、その加えられる力を変更するために、
前記フィードバック信号に応答して前記リニアアクチュ
エータを作動させ、 前記フィードバック手段が複数の位置エンコーダを含
み、前記位置エンコーダのそれぞれは、前記関連するア
クチュエータの動作を表わす出力信号を前記フィードバ
ック信号の１つとして生成するためにそれぞれ関連する
前記アクチュエータに結合されていて、 前記アクチュエータは、スクリュー型の、バックドライ
ブが可能な、リニアアクチュエータであり、前記エンコ
ーダは、前記アクチュエータにより回転されるように結
合したロータリエンコーダである、前記装置。 - 【請求項３】 組立作業中に物体を位置決めするための
装置において、 ベースプレートと； 物体を取り付けるためのロケータプレートと； 第１の配置のパターンで前記ベースプレートに回動可能
に取り付けられた下端と、第２の配置のパターンで前記
ロケータプレートに回動可能に取り付けられた上端とを
それぞれが有する複数のリニアアクチュエータであっ
て、それぞれの前記リニアアクチュエータの前記下端及
び前記上端は、前記ベースプレートに対して相対的に前
記ロケータプレートを６自由度で動かすために、予め定
められた直線経路に沿ってお互いに相対的に動くことが
できる前記複数のリニアアクチュエータと；組み立てられるべき部品を前記ロケータプレートに取り
付けられた前記物体に接触させるために、前記リニアア
クチュエータを選択的に作動させて前記ロケータプレー
トを前記ベースプレートに関して予め定められた位置に
動かすための、前記リニアアクチュエータに接続された
制御手段と； 前記リニアアクチュエータに結合され、前記制御手段に
接続され、また、物体と部品との接触中に前記ロケータ
プレートに加えられた力に応答してその加えられた力を
表わすフィードバック信号を前記制御手段に対して生成
するフィードバック手段；とを備え、 前記制御手段は、その加えられる力を変更するために、
前記フィードバック信号に応答して前記リニアアクチュ
エータを作動させ、 前記リニアアクチュエータは、バックドライブを防止す
るためのブレーキを有するボールスクリューリニアアク
チュエータであり、 前記ブレーキは、前記ブレーキを解除し、加えられる力
を変更するために前記フィードバック信号に応答する、
前記装置。 - 【請求項４】 コントローラからの位置制御信号に応答
するアクチュエータを有する少なくとも１つのプログラ
マブルな固定装置と、 部品を該組立品固定装置にクランプするためのクランプ
手段と、 組立中に部品に作用して部品を変位させることができ、
かつ該固定装置によって支持される力を生成することが
できるツールとを含む、 変形応力を伴わずに組立品固定装置上の板金部品の組立
を行なうための装置において、 上面を有するベースプレートと； ほぼ三角形をなす第１の配置のパターンで前記ベースプ
レートの前記上面に取り付けられた複数のベースピボッ
トジョイントであって、 該ベースピボットジョイントのペアの中心が前記第１の
配置のパターンの頂点を形成するようにペアでそれぞれ
配置された前記複数のベースピボットジョイントと； 上面と下面とを有するロケータプレートと； ほぼ三角形をなす第２の配置のパターンで前記ロケータ
プレートの前記下面に 取り付けられた複数のロケータピ
ボットジョイントと； 前記ロケータプレートの前記上面に取り付けられる物体
と； 複数のリニアアクチュエータであって、 そのそれぞれが、前記ベースピボットジョイントに回動
可能に取り付けられた下端と、前記ロケータピボットジ
ョイントに回動可能に取り付けられた上端とを有し、 前記ベースプレートに関して前記ロケータプレートを動
かすために、それぞれの前記リニアアクチュエータの前
記下端及び前記上端は、予め定められた直線経路に沿っ
てお互いに相対的に動くことができる、前記複数のリニ
アアクチュエータと； 組み立てられるべき部品に関して前記物体を位置決めす
べく、選択的に前記リニアアクチュエータを作動させて
前記ロケータプレートを前記ベースプレートに関して予
め定められた位置に動かすために、前記リニアアクチュ
エータに接続された制御手段と； 前記リニアアクチュエータに結合され、前記制御手段に
接続され、また、物体と部品との接触中に前記ロケータ
プレートに加えられた力に応答してその加えられた力を
表わすフィードバック信号を前記制御手段に対して生成
するフィードバック手段とを含み、 前記制御手段は、その加えられる力を変更するために、
前記フィードバック信号に応答して前記リニアアクチュ
エータを作動させる、前記装置。 - 【請求項５】 前記リニアアクチュエータの少なくとも
２つは単一のモータに機械的に結合され、協調して動作
し、前記ベースプレートに関して前記ロケータプレート
を６未満の自由度で動かす、請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 前記物体が、部品を保持するためのクラ
ンプ及びピンの１つである、請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】 前記物体が、部品に対する作業をなすた
めのツールである、請求項４に記載の装置。 - 【請求項８】 組立作業中に、組立品の中の一つの部品
を該組立品中の他の部品に対して支持するための装置に
おいて、 ベースプレートと； 物体を取り付けるためのロケータプレートと； 第１の配置のパターンで前記ベースプレートに回動可能
に取り付けられた下端と、第２の配置のパターンで前記
ロケータプレートに回動可能に取り付けられた上端とを
それぞれが有する複数のリニアアクチュエータであっ
て、 それぞれの前記リニアアクチュエータの前記下端及び前
記上端は、前記ベースプレートに対して相対的に前記ロ
ケータプレートを６自由度で動かすために、予め定めら
れた直線経路に沿ってお互いに相対的に動くことができ
る、前記複数のリニアアクチュエータと； 前記ロケータプレート上に支持されて第１の組立部品を
第２の組立部品に関して位置決めするために、前記リニ
アアクチュエータを選択的に作動させて前記ベースプレ
ートに関して前記ロケータプレートを予め定められた位
置に動かす、前記リニアアクチュエータに接続された制
御手段であって、 該第１及び第２の部品の組立中に前記ロケータプレート
に加えられた力に応答して前記リニアアクチュエータを
作動させてその加えられる力を変更する、前記制御手段
を備えた前記装置。 - 【請求項９】 前記リニアアクチュエータに結合され、
前記制御手段に接続され、また、第１及び第２の部品の
組立中に前記ロケータプレートに加えられた力に応答し
てその加えられた力を表わすフィードバック信号を前記
制御手段に対して生成するフィードバック手段を含み、
前記制御手段は、その加えられる力を変更するために、
前記フィードバック信号に応答して前記リニアアクチュ
エータを作動させる、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 組立作業中に物体を位置決めするため
の方法であって、 ａ．複数のリニアアクチュエータによってベースプレー
トをロケータプレートに接続する段階であって、前記リ
ニアアクチュエータはそれぞれ、ベースプレートに回動
可能に取り付けられた下端と、ロケータプレートに回動
可能に取り付けられた上端とを有している、前記段階
と； ｂ．ロケータプレートに物体を取り付ける段階と； ｃ．ロケータプレートに取り付けられた物体を組み立て
部品に接触させるため に、ロケータプレートをベースプ
レートに関して予め定められた位置に動かすようにリニ
アアクチュエータを制御する段階と； ｄ．物体と部品の接触中にロケータプレートに加えられ
た力を表わすフィードバック信号を生成する段階と； ｅ．そのフィードバック信号に応答してその加えられる
力を変更するためにリニアアクチュエータを作動させる
段階、を備えた前記方法。 - 【請求項１１】 前記物体が部品を位置決めするための
支持体であり、 前記段階ｃは、その支持体によって部品をクランプする
ことを含む、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記物体がツールであり、前記段階ｃ
がそのツールによって部品に対する作業を行なうことを
含む、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記段階ｅが、その加えられる力を予
め定められたしきい値の範囲内に維持することにより遂
行される、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１４】 コントローラからの位置制御信号に応
答するアクチュエータを有する少なくとも１つのプログ
ラマブルな固定装置と、 部品を組立品固定装置にクランプするクランプ手段と、 組立中に部品に作用して部品を変位させることができ、
かつ該固定装置によって支持される力を生成することが
できるツールとを含む、 変形応力を伴わずに組立品固定装置上の板金部品の組立
を行なうための方法であって、 ａ．少なくとも１つのアクチュエータを動かして予め定
められた位置に固定装置を位置決めするためにコントロ
ーラから制御信号を生成する段階と； ｂ．固定装置上の少なくとも２つの部品を予め定められ
た位置に配置する段階と； ｃ．部品を固定装置にクランプする段階と： ｄ．部品を組み立てるためにツールを作動させる段階で
あって、 そのツールは固定装置によって支持される力を生成して
前記予め定められた位置から部品を変位させようとする
前記段階と； ｅ．ツールの作動中に固定装置によって支持される力を
検知してその力の強さ と方向を指示する力信号を生成す
る段階と； ｆ．その力信号をコントローラに伝える段階と； ｇ．変形応力を伴わない部品による組立品を得るための
望ましい許容値より小さくなるように力を減少させる方
向にアクチュエータ ラを動作させる段階を備えた前記方
法。 - 【請求項１５】 前記段階ｅが、直交座標系における６
つの一般化された力成分Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｍx、Ｍy、及びＭ
z の内の少なくとも１つを測定する力センサによって遂
行される、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記段階ｅが、アクチュエータの動き
を表わす出力信号を前記力に応答して生成するためにア
クチュエータに結合された位置エンコーダによって遂行
される、請求項１４に記載の方法。
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| JPH07244513A (ja) | ロボット制御装置 |
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