JP5580031B2 - 自動機による位置出し方法及び自動機の位置出し装置 - Google Patents
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そこで、搬送・加工エリアの画像を取得して、ワークを供給する位置、又は加工位置を検出する方法も存在する(例えば下記特許文献1参照)。
前記センサの支持手法としては、それをチャックの保持部に支持することでアームの先端部に支持する手法を採っても良い(図14(A)参照)。
ここでターゲットポイントとは、走査領域の基準点を(X,θ)平面座標の中央に含む地点を言い、ターゲットエリアとは、走査領域における一部領域又は全領域であって、ターゲットポイントを含み、且つ当該ターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、当該球面状ゲージの頂部が当該領域の最高位となる状態にある領域を言う。
上記センサは、非接触センサが望ましく、光センサ、近接センサ、又は超音波センサ等から適宜選択すれば良い。
ここで、自動機とは、部品の供給、搭載、又は固定等の工程を自動的に行なうものである。
また、この例で用いるトレー8は、平坦な表面に複数の丸孔をワーク配列孔8aとして縦横に整列して設けた方形状のトレーである。位置決め用の丸孔8bを、その表面に別途設けても良い。
アームベース1aを走行させる走行手段としては、作業テーブル2の側縁(X軸と平行に設定)2eに沿って直線的に走行ガイド(図示省略)を設けると共に、当該走行ガイドに支持されたアームベース1aにX軸駆動用の移動プーリ(図示省略)を動滑車として備え、当該動滑車を巻取り送出し手段(図示省略)に巻かれたワイヤ(図示省略)で走行ガイドに沿って移動させる手法が挙げられる。
巻取り送出し手段及び旋回駆動手段としては、サーボモータ等を用いれば良い。
当該例のアーム旋回手段は、アームベースに固定された旋回駆動手段23及びその回転軸に連結する減速器11からなる(図1及び図11参照)。
チャック3は、チャック爪3b、チャックホルダ3c、及び操作ロッド3dからなる。
チャックリング3hは、チャックホルダ3cにおける先端部の周囲に留まる径の円筒状を呈する。
当該チャックリング3hは、チャックホルダ3cにおける先端部の周囲に留まる際に、切り込みに収まるチャック爪3bの基部、及びチャックホルダ3cの支え溝3fに装填した支点リング3gを覆い、当該支点リング3gを外側から支える。
前記操作ロッド3dは、チャックホルダ3cの中空部に、進退可能に、且つ回転自在に挿通し、チャックホルダ3cのチャックリング3h又は支点リング3gと操作ロッド3dの加圧部で、揺動支点に係る複数のチャック爪3bの基部を挟持する。
この様に保持されたチャック爪3bは、前記操作ロッド3dの進退に伴う当該チャック爪3bの基部に対する加圧・挟持領域のシフトによって、チャックリング3hに保持された各チャック爪3bの先端部の開きを調整する。
当該自動機による位置出しを行うには、操作ロッド3dの中空部に、作業テーブル2又は作業テーブル2上の物体の表面の高低を検出するセンサ4としてファイバセンサを挿通し、当該操作ロッド3dの先端部に、投射する光及び受光する光を通過するレンズをチャックで保持する(図3及び図4参照)。
ロボットアーム1は、上方へ屈曲する関節を持ったアーム筐体9と、アーム筐体9に実装される種々の部材、及びそれらを覆うアームカバー10を備える(図9(A)参照)。
前筐体9aは、その先端部にチャック軸受部9aaを備え、その後端部に関節軸を保持する関節軸受部9abを備える。関節軸受部9abは、相平行する軸受板9acを対照的に備え、両軸受板9acを各々の下位を水平板で支持したものであって、当該水平板の後端面から延出し後筐体9bの下面に沿う直方体状のストッパ9adを備える。
後筐体9bとアームベースとの連結は、アームベースに固定された旋回駆動手段23及びその回転軸に連結する減速器11の出力軸にその筐体ベース9baを固定することによって実現する。その結果、後筐体9bは、前筐体9aを先端に保持しつつ、アーム制御手段により制御された旋回を行うこととなる。
ファイバセンサ等、位置出しに用い得る各種センサ、又は近接センサ若しくはリミットスイッチが出力するセンサ信号や、ロボットアーム1に設置されたアクチュエータ等への制御信号は、制御部において処理するが、ロボットアームに制御部を搭載すると、ロボットアーム1自体の重量が増し、バランスをとる為のウエイトの装備等により、動作スピードの低下等により操作性が減退する原因となる他、高い能力を持ったアクチュエータが要求される等により製造コストが高くなる等の問題が生じる。
スリップリング15の必要端子数を節約すべく、ロボットアーム1に、それらの信号が各々流れる回路を適宜統合する回路基板16を付設しても良い。
前筐体9aにおける位置決めスイッチ13及び止めネジ14の頭部の上に各々金具17を載せ、板バネ12で両金具17,17を前筐体9aの裏面側から押える(図9(B)参照)。
前筐体9aの表面とアームカバー10との間は、障害物に衝突すること等によるアームカバー10に加えられた上下左右の応力を以って前記金具17の穴17cの中心から外れた止めネジ14の頭部が、応力の解除によって穴17cの中心に復帰できる程度の隙間が設けられている(図9(B)参照)。
当該例では、位置決めスイッチ13の作動を受けてロボットアーム1及びチャック(その他の工具)3の非常停止を行なう(例えば、図11参照)。
チャック3とロボットアーム1は、前筐体9aのチャック軸受部9aaに、前記チャック3のチャックホルダ3cを回転自在に支持することによって一体化する。
回転伝達手段は、チャックの回転に用いる力を、チャックに対して伝達する部材又は部材の組み合わせであり、アームベースに固定された回転駆動手段(図示省略)、及びその回転を伝達するタイミングベルト19、及びそれが掛かるプーリ等からなる(図8、図9、及び図11参照)。
前記ロボットアーム1は、アーム筐体9に、操作ロッド3dを進退させる昇降手段21を備える。昇降手段21は、互いに平行に進退するシリンダ機構のピストンロッド21aと、チャック3の操作ロッド3dを伝動腕21bで連結したものである。
当該例における昇降手段21は、アーム筐体9に略直線的な横並びで配置された二つのシリンダ機構である。二つのシリンダ機構のピストンロッド21aは、その露出部をシリンダリンク21cで、各ピストンロッド21aに対して縦揺動自在に連結し、当該シリンダリンク21cに伝動腕21bの一端を固定する。
当該例における伝動腕21bの先端部は二股に分かれており、伝動腕21bの股の間隙に操作ロッド3dの露出部を挟む。操作ロッド3dの露出部には、操作棒21eを水平に固定し、二股に分かれた伝動腕21bの先端部で当該操作棒21eを保持する。
位置出しを行う際に当たっては、先ず、走査領域における少なくとも一部領域であってターゲットポイントを含み、且つ当該ターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、当該球面状ゲージの頂部が当該領域の最高位となる領域をターゲットエリアとして定める。
アーム制御手段は、X軸方向へアームが向いた状態をθ=0度とし、右回り(又は左回り)にアーム1の位相を変化させると共に、一回転毎にアームベースの位置を一定量ずつ変化させる(図2、図5、及び図7参照)。
更に、位置検出手段は、出力データの高値を得た(X,θ)平面座標を高部として導出し、低値を得た(X,θ)平面座標を低部として導出し(高低判定ステップ)、最高値を得た(X,θ)平面座標を走査領域の頂部として導出し、当該例では、これを位置出しの基準点として記憶手段に保持・保存する(基準点決定ステップ)。
当該例では、基準点を検出する位置を、「θ=θ1であり且つアーム1の旋回軸がX=rcosθ1の時」、又は「θ=θ2であり且つX=rcosθ2の時」として、当該位置を基に、(X,θ)平面座標の原点、即ち、ファイバセンサの位置座標:(0,0°)、又はアーム1の旋回軸の位置座標:(r,0°)の補正を行う。
球面状ゲージ5が求心する形状の支持穴22aとは、前記ターゲットポイントと中心を(X,θ)平面座標において等しくして形成され、且つその開口部が球面状ゲージ5の投影範囲に含まれる大きさであって円形又は正三角形等の縁を備える打ち抜き穴、又は球面状ゲージ5の表面が接する内面を有するすり鉢状の有底穴等である。
それらの支持穴22aに球面状ゲージ5を置くことによって、当該球面状ゲージ5の中心が、ターゲットポイント、及びジグ22の打ち抜き穴又はすり鉢状の有底穴の中心上に誘導され、当該球面状ゲージ5の頂部とターゲットポイントの中心軸が(X,θ)平面座標上で重なることとなる。
図1(B)に示す例は、走行軌道xを挟んだ作業テーブル2の向側に、作業テーブル2の側縁と平行に、加工対象の走行路24を備える。当該走行路24は、加工対象の進行方向を左右走行ガイド24aで規制したものであり、走行路24には、所定の工作機器を備えた単数又は複数の加工ステーション24bを設定し、加工する際の必要に応じて、所定の加工ステーション24bに誘導すべく、加工対象の進行方向を左右走行ガイド24aで規制した分岐路24cを付設する。
走行路24における加工対象の誘導は、チャック3の先端部で送っても良いし、走行路24や分岐路24cの床を移動床としても良い。
2 作業テーブル,
2a 基面,2b 位置決め孔,2c 支持孔,2d 支持枠,2e 側縁,
2f ノックピン,
3 チャック,3a 保持部,3b チャック爪,3c チャックホルダ,
3d 操作ロッド,3e 切り込み,3f 支え溝,3g 支点リング,
3h チャックリング,3i プーリ,
4 センサ,5 球面状ゲージ,6 首振り機構,7 ベースフレーム,
8 トレー,8a ワーク配列孔,8b 丸孔,
9 アーム筐体,
9a 前筐体,9aa チャック軸受部,9ab 関節軸受部,9ac 軸受板,
9ad ストッパ,9ae 裏面プラットホーム,9af 縦穴,
9b 後筐体,9ba 筐体ベース,9bb 腕,9bc 関節軸,
10 アームカバー,10a 前壁,10b 側壁,10c 上壁,10d 突片,
11 減速器,12 板バネ,12a バネ部,
13 位置決めスイッチ,14 止めネジ,15 スリップリング,16 回路基板,
17 金具,17a 位置決め部,17b 連結部,17c 穴,17d 穴,
17e 受圧部,18 加圧片,
19 タイミングベルト,20 中継プーリ,
21 昇降手段,21a ピストンロッド,21b 伝動腕,21c シリンダリンク,
21d 連結ピン,21e 操作棒,22 ジグ,22a 支持穴,
23 旋回駆動手段,
24 走行路,24a 走行ガイド,24b 加工ステーション,24c 分岐路,
Claims (2)
- X軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム(1)と、当該アーム(1)の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル(2)を備え、前記アーム(1)の先端部に前記作業テーブル(2)へ向けたチャック(3)を回転自在に支持した自動機による位置出し方法において、
前記アーム(1)の先端部に前記作業テーブル(2)又は当該作業テーブル(2)上における物体の表面の高低を検出する非接触センサ(4)を前記チャック(3)の保持部(3a)に支持し、
前記作業テーブル(2)又は当該作業テーブル(2)上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージ(5)を載せ、前記非接触センサ(4)で前記作業テーブル(2)又は当該作業テーブル(2)上の物体のターゲットエリアをX軸方向への移動とθ方向への旋回で、前記アーム(1)が一回転する毎にアームベースの位置を一定量ずつ変化させて走査し、前記非接触センサ(4)から得た検出信号の変化を以って前記球面状ゲージ(5)の頂部を検出し、当該頂部の位置座標を保存する自動機による位置出し方法。 - X軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム(1)と、当該アーム(1)の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル(2)を備え、
前記アーム(1)の先端部に前記作業テーブル(2)へ向けたチャック(3)を回転自在に支持し、
前記アーム(1)の先端部に前記作業テーブル(2)又は当該作業テーブル(2)上における物体の表面の高低を検出する非接触センサ(4)を前記チャック(3)の保持部(3a)に支持し、
前記アーム(1)が一回転する毎にアームベースの位置を一定量ずつ変化させるX軸方向への移動とθ方向への旋回を以って前記非接触センサ(4)で前記作業テーブル(2)又は当該作業テーブル(2)上の物体のターゲットエリアを走査する様に前記アーム(1)を制御するアーム制御手段と、
前記非接触センサ(4)から得た検出信号の変化を以って前記作業テーブル(2)又は当該作業テーブル(2)上の物体におけるターゲットポイントに載せた球面状ゲージ(5)の頂部を検出すると共に、当該頂部の位置座標を保存する位置検出手段を備える自動機の位置出し装置。
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