WO2023048131A1 - 作業装置 - Google Patents
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- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
Definitions
- the present invention relates to a work device used for equipment that requires high speed, high precision, a wide operating range, and fine movement, such as medical equipment or industrial equipment.
- a robot arm has been proposed that includes a vibration detection section that detects vibration and a vibration correction section that applies a force in the opposite phase to the vibration detected by the vibration detection section (Patent Document 1).
- An object of the present invention is to provide a work device that can reduce vibrations at the tip of an operating mechanism with good responsiveness during high-speed operation or complicated fine-grained operation.
- the working device of the present invention will be described with the reference numerals used in the embodiment.
- the working device of the present invention includes: Equipped with an operating mechanism 7 and a moving mechanism 62,
- the actuating mechanism 7 is for attitude control, in which the distal end member 40 is connected to the proximal end member 6 via the link mechanism 14 so as to be able to change its attitude, and the attitude of the distal end member 40 with respect to the proximal end member 6 is arbitrarily changed.
- the moving mechanism 62 is a working device in which the moving drive actuators 65, 66, 67, and Ra are provided as output units, and the base end member 6 is attached to the moving drive actuators, A controller Cu for controlling the attitude control actuator 10, the movement drive actuators 65, 66, 67, and Ra is provided.
- the other actuator is controlled so as to cancel the inertial force generated in
- the tip of the tip member 40 can be moved. It is possible to reduce the vibration that occurs in the part. Therefore, it is possible to reduce the vibration of the tip portion of the operating mechanism 7 with good responsiveness during high-speed operation or complicated fine-grained operation.
- the control device Cu causes inertia generated in one of the moving mechanism 62 and the actuating mechanism 7 to generate inertia in the direction opposite to at least the component force of the moving direction component of the one moving mechanism 62 and the operating mechanism 7 .
- actuators may be controlled.
- the "component force” is the force in the direction caused by the vibration. In this case, since inertia is generated in the direction opposite to at least the component force of the moving direction component of one inertia force, the vibration of the operating mechanism 7 can be effectively and quickly reduced with a slight movement.
- the above link mechanism 14 may be provided with the actuator 10 for attitude control.
- the link hub 12 on the base end side, the link hub 13 on the tip end side, and the link mechanism 14 of three or more pairs are configured such that the link hub 13 on the tip end side rotates about two orthogonal axes relative to the link hub 12 on the base end side.
- a rotatable two-degree-of-freedom mechanism is constructed.
- the link hub 13 on the distal end side with respect to the link hub 12 on the proximal end side constitutes a mechanism in which the posture can be freely changed with two degrees of freedom in rotation.
- This two-degrees-of-freedom mechanism is compact, but allows a wide movable range of the link hub 13 on the distal side with respect to the link hub 12 on the proximal side.
- the control device Cu calculates an inertia force calculation unit 68 that calculates the inertia force and its direction, and an operation amount that generates the inertia in the opposite direction from the inertia force calculated by the inertia force calculation unit 68 and its direction. and a control unit 70 that performs control to adjust the timing of executing the motion based on the amount of motion calculated by the motion amount calculator 69 .
- the control device Cu calculates the amount of motion that causes inertia in the opposite direction and adjusts the timing of executing the motion, so that one of the moving mechanism 62 and the actuating mechanism 7 moves to the other side. , it is possible to generate inertia in the opposite direction.
- the inertia force calculation unit 68 calculates the inertia force during acceleration or deceleration of the movement drive actuators 65, 66, 67, Ra from the movement direction and speed of the movement drive actuators 65, 66, 67, Ra. can be calculated.
- the direction and magnitude of the inertial force can be easily calculated from the command values of the moving direction and speed of the actuators 65, 66, 67, Ra for driving movement, so that the vibration detector such as a vibration sensor can be easily calculated. is not necessary, and the structure can be simplified.
- the movement amount calculation section 69 may calculate the movement amount by decomposing the inertial force and its direction calculated by the inertia force calculation section 68 into the tangential plane direction of the movement range of the operating mechanism 7 . Due to the structure of the actuating mechanism 7, it is the force in the tangential plane direction of the range of motion of the actuating mechanism 7 that results from vibration. For this reason, the inertial force during acceleration or deceleration of the actuators 65, 66, 67, Ra for driving the movement mechanism 62 is resolved in the tangential plane direction of the operating range of the operating mechanism 7, and the component force is By adding inertia in the opposite direction, vibrations of the actuation mechanism 7 can be effectively reduced with small movements.
- the moving mechanism 62 may include a linear motion unit 63 including first, second and third linear motion actuators 65, 66 and 67 that advance and retreat in three orthogonal axial directions.
- a linear motion unit 63 including first, second and third linear motion actuators 65, 66 and 67 that advance and retreat in three orthogonal axial directions.
- the operating mechanism 7 can be moved in various directions at high speed.
- the tact time can be shortened by being applicable to various works, and the versatility of the working device is enhanced.
- the moving mechanism 62 may have a rotary actuator Ra serving as an output section.
- a rotary actuator Ra serving as an output section.
- This working device may be the visual inspection devices 1A and 1B in which the image processing device Eg is mounted on the operating mechanism 7.
- the appearance inspection process which has been visually inspected from various directions until now, can be automatically performed at high speed and with high accuracy. Also, by reducing the vibration of the image processing device Eg, it is possible to obtain an image without blurring.
- FIG. 1 is a block diagram of a control system of a working device according to a first embodiment of the present invention
- FIG. 3 is a perspective view of a link actuating device of the working device; It is a perspective view which shows the other attitude
- FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along line IIC-IIC of FIG.
- FIG. 5 is a diagram conceptually showing an example of generating inertia in the opposite direction in the same link actuation device; It is a perspective view of a visual inspection device in which an image processing device is mounted on the same link actuating device.
- FIG. 11 is a perspective view of a visual inspection device in which another image processing device is mounted on the link actuating device;
- FIG. 9B is a front view showing a configuration example of the visual inspection apparatus of FIG. 9A;
- FIG. 9B is a front view showing a configuration example of the visual inspection apparatus of FIG. 9B;
- the working device 1 includes a link actuating device 7 as an actuating mechanism, a moving mechanism 62, and a control device Cu.
- This working device 1 is used for, for example, medical equipment or industrial equipment.
- the working device 1 is configured by combining a link actuating device 7 and a linear motion unit 63 as a moving mechanism 62 .
- a linear motion unit 63 that advances and retreats in orthogonal three-axis directions is installed on a stand (not shown) or the like, and a link actuator 7 is attached to a movement drive actuator serving as an output portion of the linear motion unit 63 .
- the work device 1 performs work by positioning an end effector attached to the tip member 40 of the link actuating device 7 with respect to a work (not shown).
- the link actuating device 7 and the linear motion unit 63 are connected to a control device Cu and synchronously controlled by the control device Cu.
- the link actuating device 7 includes a parallel link mechanism 9 and an attitude control actuator 10 that actuates the parallel link mechanism 9 .
- the parallel link mechanism 9 connects the link hub 13 on the front end side to the link hub 12 on the base end side via three sets of link mechanisms 14 so that the posture can be changed.
- the number of sets of link mechanisms 14 may be four or more. In FIG. 4, only one set of linkages 14 is shown and the remaining two linkages are omitted.
- Each link mechanism 14 has an end link member 15 on the base end side, an end link member 16 on the tip end side, and a center link member 17, and forms a four-bar linkage link mechanism consisting of four rotational pairs.
- the proximal and distal end link members 15 and 16 are substantially L-shaped, and one end can rotate to the proximal link hub 12 and the distal link hub 13, respectively.
- the center link member 17 is rotatably connected to both ends of the end link members 15 and 16 on the base end side and the tip end side, respectively.
- the parallel link mechanism 9 is a structure that combines two spherical link mechanisms.
- the central axis of each rotational pair of the proximal side link hub 12 and the proximal side end link member 15 and the central axis of each rotational pair of the proximal side end link member 15 and the central link member 17 They intersect at the spherical link center PA on the end side.
- the central axis of each rotational pair of the tip-side link hub 13 and the tip-side end link member 16 and the central axis of each rotational pair of the tip-side end link member 16 and the central link member 17 intersect at the spherical link center PB on the side.
- the distance between the center of the rotational pair between the link hub 12 on the proximal side and the end link member 15 on the proximal side and the spherical link center PA on the proximal side is the same.
- the distance between the center of the rotational pair of the end link member 15 on the proximal side and the center link member 17 and the spherical link center PA on the proximal side is the same.
- the distance between the center of the rotational pair between the tip-side link hub 13 and the tip-side end link member 16 and the tip-side spherical link center PB is the same.
- the distance between the center of the rotational pair of the end link member 16 and the central link member 17 on the tip side and the center PB of the spherical link on the tip side is the same.
- the central axes of the rotational pairs of the proximal and distal end link members 15, 16 and the central link member 17 may have a certain intersection angle ⁇ or may be parallel.
- the central axis of each rotational pair between the proximal side link hub 12 and the proximal side end link member 15, and the central axis of each rotational pair between the proximal side end link member 15 and the central link member 17 The arm angle, which is the angle formed by , is defined as a defined angle.
- the three sets of link mechanisms 14 have the same geometric shape.
- the geometrically identical shape is represented by a geometric model in which the link members 15, 16, and 17 are represented by straight lines as shown in FIG. It means that the base end side portion and the tip end side portion with respect to the center portion of the central link member 17 are symmetrical regardless of the posture of the model.
- FIG. 5 is a diagram showing a set of link mechanisms 14 represented by straight lines.
- the parallel link mechanism 9 of this embodiment is of a rotationally symmetrical type, and includes a proximal portion consisting of a proximal link hub 12 and a proximal end link member 15, a distal link hub 13 and a distal end.
- the positional relationship with the distal end portion formed by the central link member 16 is rotationally symmetrical with respect to the center line C of the central link member 17 .
- a central portion of each central link member 17 is positioned on a common orbital circle.
- a link hub 12 on the proximal side, a link hub 13 on the distal side, and three sets of link mechanisms 14 provide 2 freedoms in which the link hub 13 on the distal side is rotatable about two orthogonal axes with respect to the link hub 12 on the proximal side.
- a degree mechanism is configured.
- the link hub 13 on the distal end side with respect to the link hub 12 on the proximal end side constitutes a mechanism in which the posture can be freely changed with two degrees of freedom in rotation.
- This two-degrees-of-freedom mechanism is compact, but allows a wide movable range of the link hub 13 on the distal side with respect to the link hub 12 on the proximal side.
- a straight line that passes through the center of the spherical link PA on the proximal side and perpendicularly intersects the central axis O1 (FIG. 2A) of each rotation pair of the link hub 12 on the proximal side and the end link member 15 on the proximal side is taken as the base.
- the central axis QA of the link hub 12 on the end side is taken as the base.
- a straight line that passes through the center PB of the spherical link on the tip side and perpendicularly intersects the central axis O1 (FIG. 2A) of each rotation pair of the link hub 13 on the tip side and the end link member 16 on the tip side is defined as It is assumed that the center axis of the link hub 13 is QB.
- the maximum bending angle ⁇ max which is the maximum value of the bending angle ⁇ between the center axis QA of the link hub 12 on the base end side and the center axis QB of the link hub 13 on the tip end side, can be set to about 90°.
- the turning angle ⁇ of the link hub 13 on the distal side with respect to the link hub 12 on the proximal side can be set within the range of 0° to 360°.
- the bending angle ⁇ is a vertical angle at which the central axis QB of the link hub 13 on the distal end side is inclined with respect to the central axis QA of the link hub 12 on the proximal side.
- the turning angle ⁇ is a horizontal angle at which the central axis QB of the link hub 13 on the distal side is inclined with respect to the central axis QA of the link hub 12 on the proximal side.
- the maximum bending angle ⁇ max may be 90° or more.
- the posture of the link hub 13 on the front end side relative to the link hub 12 on the base end side is changed with the intersection point O of the center axis QA of the link hub 12 on the base end side and the center axis QB of the link hub 13 on the front end side as the center of rotation.
- the solid line in FIG. 7B indicates a state in which the central axis QA (FIG. 4) of the link hub 12 on the base end side and the central axis QB (FIG. 4) of the link hub 13 on the distal end side are on the same line.
- the dashed line indicates a state in which the central axis QB (Fig.
- the parallel link mechanism 9 when all of the following conditions are satisfied, from the geometrical symmetry, the proximal side portion consisting of the proximal side link hub 12 and the proximal side end link member 15, and the distal side The distal portion consisting of the link hub 13 and the distal end link member 16 moves in the same manner. Therefore, when the rotation is transmitted from the proximal side to the distal side, the parallel link mechanism 9 functions as a constant velocity universal joint in which the proximal side and the distal side have the same rotation angle and rotate at a constant speed.
- Condition 2 the central axis of the rotational pair of the link hubs 12, 13 on the proximal and distal sides of each link mechanism 14 and the end link members 15, 16 on the proximal and distal sides of each link mechanism 14;
- the central axes of the rotational pairs of the end link members 15, 16 and the central link member 17 intersect the spherical link centers PA, PB on the proximal and distal sides on the proximal and distal sides, respectively.
- Condition 3 The geometric shapes of the proximal end link member 15 and the distal end link member 16 are the same.
- Condition 4 The geometric shapes of the proximal side portion and the distal side portion of the central link member 17 are the same.
- Condition 5 With respect to the plane of symmetry of the central link member 17, the angular positional relationship between the central link member 17 and the proximal and distal end link members 15 and 16 is the same on the proximal and distal sides. .
- the link hub 12 on the base end side has a plate-like base end member 6 and three rotating shaft connecting members 21 provided integrally with the base end member 6 .
- the base end member 6 has a circular through hole 6a in its central portion, and three rotating shaft connecting members 21 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around this through hole 6a.
- the center of the through hole 6a is located on the center axis QA of the link hub 12 on the base end side shown in FIG.
- a rotating shaft 22 shown in FIG. 3 is rotatably connected to each of the rotating shaft connecting members 21 so that its axis intersects with the central axis QA of the link hub 12 on the base end side.
- One end of the proximal end link member 15 is connected to the rotating shaft 22 .
- the link hub 13 on the tip side has a flat tip member 40 and three rotating shaft connecting members 41 provided on the bottom surface of the tip member 40 at equal intervals in the circumferential direction.
- the center of the circumference where each rotating shaft coupling member 41 is arranged is positioned on the central axis QB of the link hub 13 on the tip side.
- Each rotary shaft connecting member 41 is rotatably connected to a rotary shaft 43 whose axis intersects the central axis QB of the link hub 13 on the tip end side.
- One end of the end link member 16 on the distal end side is connected to the rotating shaft 43 .
- a rotary shaft 45 rotatably connected to the other end of the central link member 17 is connected to the other end of the end link member 16 on the tip side.
- the attitude control actuator 10 shown in FIG. 2A is a rotary actuator provided with a speed reduction mechanism 52, and is installed coaxially with the rotating shaft 22 on one plane of the proximal member 6 of the link hub 12 on the proximal side. there is
- the attitude control actuator 10 and the speed reduction mechanism 52 are provided integrally, and the speed reduction mechanism 52 is fixed to the base end member 6 by a motor fixing member 53 .
- the actuator 10 for attitude control may be equipped with a brake.
- all of the three link mechanisms 14 are provided with the attitude control actuators 10, but if at least two of the three link mechanisms 14 are provided with the attitude control actuators 10, the basic The posture of the link hub 13 on the tip side with respect to the link hub 12 on the end side can be determined.
- the three attitude control actuators 10 are arranged so that their rotation axes 22 are orthogonal to the central axis QA (FIG. 4) of the link hub 12 on the base end side. is on the central axis QA (FIG. 4) of the link hub 12 on the base end side.
- the parallel link mechanism 9 is actuated by rotationally driving the attitude control actuators 10 .
- the attitude control actuator 10 is rotationally driven, the rotation is decelerated through the deceleration mechanism 52 and transmitted to the rotating shaft 22 .
- the angle of the end link member 15 on the proximal side with respect to the link hub 12 on the proximal side changes, and the posture of the link hub 13 on the distal side with respect to the link hub 12 on the proximal side is changed arbitrarily.
- An end effector which is a tip portion, is attached to the tip member 40 of the link hub 13 on the tip side.
- the end effector include a hand including a gripper, a cleaning nozzle, a dispenser, a welding torch, an image processing device Eg (FIGS. 9A and 9B), and the like.
- the image processing equipment Eg shown in FIG. 9A has, for example, a camera Cm that captures an image of a work.
- the working device in this case is a visual inspection device 1A in which an image processing device Eg is mounted on a link actuating device 7, as shown in FIG. 10A.
- the image processing device Eg shown in FIG. 9B includes, for example, a camera Cm that captures an image of the work, a lighting fixture Le that illuminates the work, and the like.
- the work device in this case is a visual inspection device 1B in which an image processing device Eg is mounted on a link actuating device 7, as shown in FIG. 10B.
- 10A and 10B at least the camera Cm is electrically connected to a camera control system (not shown) via wiring, and the camera control system performs various controls during photographing.
- a linear motion unit 63 which is a moving mechanism.
- the linear motion unit 63 has first, second and third linear motion actuators 65, 66 and 67, which are actuators for movement driving.
- the first direct-acting actuator 65 advances and retreats in the X-axis direction, which is the left-right direction in FIG.
- the second direct-acting actuator 66 which serves as an output portion, advances and retreats in the Y-axis direction, which is the front-rear direction orthogonal to the X-axis direction.
- the third linear motion actuator 67 advances and retreats in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction.
- the Z-axis direction is set to be the vertical direction.
- the first, second and third linear actuators 65, 66 and 67 are driven by motors 65a, 66a and 67a, respectively, which are driving sources, and convert the rotation of each motor 65a, 66a and 67a into linear reciprocating motion. It has a conversion mechanism (not shown) such as a ball screw.
- Each linear motion actuator 65, 66, 67 includes guides 65b, 66b, 67b extending along the corresponding axial direction, a slide table sliding along each of the guides 65b, 66b, 67b, motors 65a, 66a, 67a.
- the link hub 12 on the base end side of the link actuating device 7 is attached to the slide table of the second direct acting actuator 66 serving as the output section.
- the end effector attached to the tip member 40 can realize a movement with a high degree of freedom.
- the controller Cu shown in FIG. 1 controls the attitude control actuator 10 of the link operating device 7 so as to cancel the inertial force due to the acceleration or deceleration of the linear motion unit 63 .
- the control device Cu controls the bending angle ⁇ and turning angle ⁇ ( FIG. 3 ) of the link actuating device 7 during acceleration or deceleration such as positioning of the linear motion unit 63 .
- the acceleration region from the stop state of the linear motion unit 63 to the uniform motion, or vice versa from the constant motion of the linear motion unit 63 to the stopped state. It refers to the deceleration region until The time of acceleration or deceleration such as positioning is hereinafter sometimes referred to as "settling time".
- control device Cu controls the bending angle ⁇ and turning angle ⁇ (FIG. 3) of the link actuating device 7 to generate inertia in the tip of the end effector in the direction opposite to that of the linear motion unit 63. To reduce the vibration generated in the end effector.
- FIG. 6 shows the inertial force F acting on the mass point A at the tip of the end effector.
- FIG. 8B shows a conceptual diagram omitting the link mechanism and the like.
- FIG. 8B shows the mass point A, the posture of the link actuating device (bending angle ⁇ , turning angle ⁇ ), and the inertial force F acting on the mass point A.
- FIG. The shaded area indicates the movement range Sa of the mass point A when the link actuating device 7 is moved by a small angle from the current posture (the bending angle ⁇ and the turning angle ⁇ ).
- the shaded motion range Sa is a partially spherical range obtained by partially cutting out a portion of the motion range S (FIG. 7A).
- a quadrangle Sb indicated by a chain double-dashed line in FIG.
- the inertial force F due to the movement of the linear motion unit 63 can be decomposed into a force Ft in the tangential plane direction and a force Fn in the perpendicular direction. Due to its structure, the link actuating device 7 has high rigidity against the force Fn in the direction perpendicular to the plane, but has low rigidity against the force Ft in the tangential plane direction. is one of the causes of vibration.
- the link actuating device 7 is controlled so that inertia Fr in the opposite direction acts on the tangential plane direction component Ft of the inertia force F. That is, the Ft component is reduced by moving the link actuating device 7 by (d ⁇ , d ⁇ ). Although it does not act on the Fn component in the direction perpendicular to the plane, the link actuator 7 has high rigidity in the direction perpendicular to the plane and does not affect vibration.
- the link actuator 7 (d ⁇ , d ⁇ ) By moving the link actuator 7 (d ⁇ , d ⁇ ) to reduce the inertial force, the change from the specified posture [( ⁇ , ⁇ ) ⁇ ( ⁇ + d ⁇ , ⁇ + d ⁇ )] is considered in advance. It may be moved and controlled so that it becomes a designated point from the moving point [( ⁇ -d ⁇ , ⁇ -d ⁇ ) ⁇ ( ⁇ , ⁇ )]. In this case, it is possible to position the link actuating device with higher accuracy.
- the above control is realized by the control device Cu in FIG. Specifically, the control device Cu has an inertial force calculator 68 , an operation amount calculator 69 , and a controller 70 .
- the inertia force calculator 68 calculates the inertia force and its direction by the linear motion unit 63 .
- the inertial force calculator 68 calculates the movement direction and speed of the first, second, and third linear actuators 65 , 66 , 67 of the linear actuator 63 from command values for these linear actuators 65 , 66 , 67 . It is possible to easily and quickly calculate the direction and magnitude of the inertial force acting during acceleration or deceleration of the motor.
- the movement amount calculator 69 calculates the movement amount (d ⁇ , d ⁇ ) that produces inertia in the opposite direction from the current attitude ( ⁇ , ⁇ ) of the link actuating device 7 and the calculated inertial force and its direction.
- the motion amount calculator 69 calculates the motion amount by decomposing the inertia force and its direction calculated by the inertia force calculator 68 into the tangential plane direction of the motion range of the link actuating device 7 .
- the control unit 70 adjusts the timing of executing the motion based on the calculated motion amount. This timing is normally set at the time of acceleration or deceleration of the linear motion actuators 65, 66, 67, but for example, appropriate timing may be obtained by either or both of tests and simulations.
- the bending angle and turning angle ( ⁇ , ⁇ ) of the link actuator 7 are controlled so as to cancel the inertial force due to the acceleration or deceleration of the linear motion unit 63, and the linear motion unit 63 and the creates opposite inertia at the tip of the end effector.
- the vibration generated in the end effector attached to the tip member 40 of the link actuating device 7 can be reduced. Therefore, there is no need to provide a vibration detection unit such as a vibration sensor, and the vibration of the end effector can be reduced with good responsiveness during high-speed operation or complicated fine-grained operation. Since the work device 1 can stably perform work even when the acceleration is set to be large, the tact time can be shortened with an inexpensive configuration even during high-speed operation or complicated fine-grained operation.
- the operating range of the tip of the link actuating device 7 is substantially hemispherical, and the inertial force that can be controlled by the bending angle and turning angle ( ⁇ , ⁇ ) and its direction are limited to the tangential plane direction of the substantially hemispherical surface. Due to the structure of the actuating device 7, it is the tangential force that causes the vibration. For this reason, the inertial force (the resultant force of the XYZ axes) during acceleration or deceleration of the linear motion unit 63 is resolved in the tangential plane direction of the operating range of the link actuator 7, and the force in the opposite direction to the tangential plane direction is resolved. Add inertia. As a result, the vibration of the link actuating device 7 can be effectively reduced with a slight movement.
- the linear motion unit 63 including the first, second and third linear motion actuators 65, 66, 67 and the link actuator 7 are combined, the moving direction and speed of each linear motion actuator 65, 66, 67 From the command value of , the direction and magnitude of the inertial force can be easily calculated. Therefore, it is possible to simplify the structure of the working device 1 without providing a vibration detection unit such as a vibration sensor.
- an acceleration sensor or a speed sensor can be attached to the tip of the link actuating device 7, and the control device Cu detects the direction of the inertial force generated by the movement of the linear motion unit 63 from the detected sensor output. calculate. Further, the control device Cu controls the amount of movement (d ⁇ , d ⁇ ) of the link actuating device 7 from the current posture ( ⁇ , ⁇ ) of the link actuating device 7 to the inertial force of the linear motion unit 63 whose inertia is in the direction opposite to the tangential plane direction. It has an arithmetic function to calculate Therefore, it is possible to efficiently generate inertia in the opposite direction to the movement of the linear motion unit 63 on the link actuating device side.
- the image may be blurred if there is vibration during shooting.
- the amount of light is required, and the options for lighting fixtures that can be mounted are limited.
- the end effector is the camera Cm shown in FIG. 9A, or the image processing device Eg including the camera Cm and lighting fixture Le shown in FIG. It is possible to acquire an image without blurring. Therefore, the degree of freedom in design can be increased by increasing the options of image processing devices that can be mounted. In addition, depending on the usage conditions, it is possible to select the image processing equipment Eg without lighting fixtures shown in FIG. 9A, and the cost can be reduced as compared with the image processing equipment with lighting fixtures. In addition, by using visual inspection apparatuses 1A (Fig. 10A) and 1B (Fig. 10B) equipped with image processing equipment Eg, the visual inspection process, which has been visually inspected by humans from various directions, can be performed at high speed and with high precision. be able to do it automatically.
- FIG. 11 (rotary actuator)
- the moving mechanism 62 is not limited to the linear motion unit described above, and a rotary actuator Ra shown in FIG. 11 may be applied.
- a rotary actuator (movement driving actuator) Ra that serves as an output portion of the moving mechanism 62 is installed on a frame or the like (not shown). 12 is attached.
- the center axis QA (see FIG. 4) of the link hub 12 on the base end side of the link actuating device 7 and the rotation axis Ca of the rotary actuator Ra are installed so as to be coaxial.
- the link actuating device 7 can reduce the tangential inertial force. Further, by rotating the link actuating device 7 with the rotary actuator Ra, a large working range for the work can be secured, and fine movement can be performed. Therefore, it is possible to shorten the setup change work. Other effects similar to those described above are obtained.
- the moving mechanism 62 may be a combination of a linear motion unit 63 and a rotary actuator Ra.
- a linear motion unit 63 is installed on a frame or the like (not shown), and a second linear motion actuator 66, which is an output portion of the linear motion unit 63, is connected to a link actuator 7 via a rotary actuator Ra.
- a proximal link hub 12 is attached.
- the end effector attached to the tip member 40 of the link actuating device 7 can move with a higher degree of freedom through the linear motion by the linear motion unit 63 and the rotational motion by the rotary actuator Ra.
- Other effects similar to those described above are obtained.
- linear motion units 63 of the first and third embodiments each employ an XYZ stage that advances and retreats in three axial directions of XYZ
- two linear motion actuators that advance and retreat in any two axial directions of XYZ are used. It may be a configuration provided with.
- a vertically articulated robot or a horizontally articulated robot may be applied as the movement mechanism, and a link actuator may be attached to the tip of the robot serving as the output unit.
- the reverse is also possible, and the inertial force generated by the link actuating device may be canceled by the moving mechanism.
- the control device Cu in FIG. to control.
- the inertia force calculation unit 68 of the control device Cu calculates the inertia force during acceleration or deceleration of the tip of the end effector of the attitude control actuator 10 from the moving direction and speed of the attitude control actuator 10 .
- there is no restriction on the inertia in the reverse direction so it is possible to generate an operation that completely cancels the inertia force of the link actuating device.
- link actuating device is illustrated as a device with a parallel link structure, a pan/tilt structure (not shown) may be applied as the actuating mechanism as long as it is capable of controlling the bending angle ⁇ and the turning angle ⁇ . good. Accordingly, such are also included within the scope of this invention.
Landscapes
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Abstract
作業装置(1)は、リンク作動装置(7)と、移動機構(62)と、制御装置(Cu)とを備える。リンク作動装置(7)は、基端側のリンクハブ(12)に対し先端側のリンクハブ(13)がリンク機構(14)を介して姿勢を変更可能に連結されている。移動機構(62)は、出力部となる第2の直動アクチュエータ(66)に基端側のリンクハブ(12)が取り付けられている。制御装置(Cu)は、リンク作動装置(7)の姿勢制御用のアクチュエータ(10)および第1,第2および第3の直動アクチュエータ(65,66,67)を制御する。制御装置(Cu)は、移動機構(62)およびリンク作動装置(7)のいずれか一方に生じた慣性力を打ち消すように他方のアクチュエータを制御する。
Description
この出願は、2021年9月27日出願の特願2021-156839の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
本発明は、例えば、医療機器または産業機器等の高速、高精度、広範な作動範囲、および、木目細かい動作を必要とする機器に用いられる作業装置に関する。
従来技術では、振動を検出する振動検出部と、この振動検出部で検出した振動とは逆位相の力を付与する振動補正部とを備えたロボットアームが提案されている(特許文献1)。
特許文献1のようなロボットアームでは、各関節部が回転可能に直列に配置された構成であるから、構造が複雑となり、先端部の振動を検出するには、振動センサのような振動検出部を設ける必要があった。また、各関節部が回転可能に直列に配置された構成であるから、様々な方向に対して逆位相の振動を付与するには、一部の関節のみを駆動するだけでは実現できず、ロボットアーム全体を駆動させる必要がある。この場合、ロボットアーム全体の慣性が大きいので、応答性が低く、高速動作時または複雑な木目細かい動作に対して、振動を抑制できないといった課題があった。
本発明の目的は、高速動作時または複雑な木目細かい動作に対して、作動機構の先端部の振動を応答性良く低減できる作業装置を提供することである。
本発明の作業装置を実施形態に用いた符号を付して説明する。本発明の作業装置は、
作動機構7と移動機構62とを備え、
前記作動機構7は、基端部材6に対し先端部材40がリンク機構14を介して姿勢を変更可能に連結され、前記基端部材6に対する前記先端部材40の姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータ10が設けられ、
前記移動機構62は、出力部となる移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raを有し、この移動駆動用のアクチュエータに前記基端部材6が取り付けられた作業装置であって、
前記姿勢制御用のアクチュエータ10および前記移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raを制御する制御装置Cuが設けられ、この制御装置Cuは、前記移動機構62および前記作動機構7のいずれか一方に生じた慣性力を打ち消すように他方のアクチュエータを制御する。
作動機構7と移動機構62とを備え、
前記作動機構7は、基端部材6に対し先端部材40がリンク機構14を介して姿勢を変更可能に連結され、前記基端部材6に対する前記先端部材40の姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータ10が設けられ、
前記移動機構62は、出力部となる移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raを有し、この移動駆動用のアクチュエータに前記基端部材6が取り付けられた作業装置であって、
前記姿勢制御用のアクチュエータ10および前記移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raを制御する制御装置Cuが設けられ、この制御装置Cuは、前記移動機構62および前記作動機構7のいずれか一方に生じた慣性力を打ち消すように他方のアクチュエータを制御する。
この構成によると、移動機構62および作動機構7のいずれか一方の加速または減速による慣性力を打ち消すように移動機構62および作動機構7のいずれか他方のアクチュエータを制御することで先端部材40の先端部に生じる振動を低減することができる。このため、高速動作時または複雑な木目細かい動作に対して、作動機構7の先端部の振動を応答性良く低減できる。
前記制御装置Cuは、前記移動機構62および前記作動機構7のいずれか一方に生じた慣性力のうち、前記一方の可動方向成分の少なくとも分力に対して反対方向の慣性を生じさせるように他方のアクチュエータを制御してもよい。ここで、「分力」は、振動に起因する方向の力である。この場合、一方の慣性力の可動方向成分の少なくとも分力に対して反対方向の慣性を生じさせるので、僅かな動きで作動機構7の振動を効果的に且つ迅速に低減できる。
前記基端部材6を有する基端側のリンクハブ12と、前記先端部材40を有する先端側のリンクハブ13と、3組以上の前記リンク機構14を備え、前記各リンク機構14は、基端側のリンクハブ12に一端が回転可能に連結された基端側の端部リンク部材15と、先端側のリンクハブ13に一端が回転可能に連結された先端側の端部リンク部材16と、これら基端側および先端側の端部リンク部材15,16の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材17とを有し、前記3組以上のリンク機構14のうちの2組以上のリンク機構14に、前記姿勢制御用のアクチュエータ10が設けられていてもよい。
この構成によると、基端側のリンクハブ12と先端側のリンクハブ13と3組以上のリンク機構14とで、基端側のリンクハブ12に対し先端側のリンクハブ13が直交2軸周りに回転自在な2自由度機構が構成される。言い換えると、基端側のリンクハブ12に対して先端側のリンクハブ13を、回転が2自由度で姿勢変更自在な機構を構成している。この2自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の可動範囲を広くとれる。
前記制御装置Cuは、前記慣性力およびその方向を演算する慣性力演算部68と、この慣性力演算部68で演算された慣性力およびその方向から前記反対方向の慣性を生じさせる動作量を算出する動作量算出部69と、この動作量算出部69で算出された動作量による動作を実行するタイミングを調整する制御を行う制御部70とを有してもよい。このように、制御装置Cuは、反対方向の慣性を生じさせる動作量を算出し動作を実行するタイミングを調整することで、移動機構62および作動機構7のいずれか一方の移動に対して他方側で逆方向の慣性を生じさせることが可能となる。
前記慣性力演算部68は、前記移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raの移動方向と速度から前記移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raの加速時または減速時の慣性力を演算してもよい。この場合、移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raの移動方向と速度の指令値から、慣性力の働く方向と慣性力の大きさを容易に演算できるので、振動センサ等の振動検出部を設ける必要がなく構造を簡単化することができる。
前記動作量算出部69は、前記慣性力演算部68で演算された慣性力およびその方向を前記作動機構7の動作範囲の接平面方向に分解して前記動作量を算出してもよい。作動機構7の構造上、振動に起因するのは、作動機構7の動作範囲の接平面方向の力である。このため、移動機構62の移動駆動用のアクチュエータ65,66,67、Raの加速時または減速時の慣性力を、作動機構7の動作範囲の接平面方向に分解し、その分力に対して逆方向の慣性を加えることで、僅かな動きで作動機構7の振動を効果的に低減できる。
前記移動機構62は、直交3軸方向に進退する第1,第2および第3の直動アクチュエータ65,66,67を含む直動ユニット63を備えてもよい。この場合、直動ユニット63と作動機構7とを組み合わせることで、作動機構7が様々な方向に高速に移動できる。これにより、種々のワークに対し適用可能でタクトタイムの短縮を図ることができ、また、作業装置の汎用性も高くなる。
前記移動機構62は、出力部となる回転アクチュエータRaを有してもよい。この場合、回転アクチュエータRaにより作動機構7を回転させることで、ワークに対する作業範囲を大きくとれ、木目細かい動作を行うことができる。よって、段取り替え作業の短縮等を図ることができる。
この作業装置は、前記作動機構7に画像処理機器Egが搭載された外観検査装置1A,1Bであってもよい。この場合、これまで人が様々な方向から目視検査していた外観検査工程を、高速、高精度で、自動的にできるようになる。また、画像処理機器Egの振動が低減することで、ブレのない画像を取得できる。
請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。
本発明の第1の実施形態に係る作業装置の制御系のブロック図である。
同作業装置のリンク作動装置の斜視図である。
同リンク作動装置の他の姿勢を示す斜視図である。
図4のIIC-IIC線の一部断面図である。
同リンク作動装置の正面図である。
同リンク作動装置の2つのリンク機構を省略した簡易モデルの正面図である。
同リンク作動装置の1つのリンク機構を直線で表現した図である。
同リンク作動装置と直動ユニットとを組み合わせた構成例を示す図である。
同リンク作動装置の動作範囲を示す斜視図である。
同リンク作動装置の動作範囲を示す正面図である。
同リンク作動装置にて反対方向の慣性を生成する例を示す斜視図である。
同リンク作動装置にて反対方向の慣性を生成する例を概念的に示す図である。
同リンク作動装置に画像処理機器が搭載された外観検査装置の斜視図である。
リンク作動装置に他の画像処理機器が搭載された外観検査装置の斜視図である。
図9Aの外観検査装置の構成例を示す正面図である。
図9Bの外観検査装置の構成例を示す正面図である。
本発明の第2の実施形態に係る作業装置の正面図である。
本発明の第3の実施形態に係る作業装置の正面図である。
[第1の実施形態]
本発明の実施形態に係る作業装置を図1ないし図10Bと共に説明する。
図1に示すように、作業装置1は、作動機構であるリンク作動装置7と、移動機構62と、制御装置Cuとを備える。この作業装置1は、例えば、医療機器または産業機器等に用いられる。
本発明の実施形態に係る作業装置を図1ないし図10Bと共に説明する。
図1に示すように、作業装置1は、作動機構であるリンク作動装置7と、移動機構62と、制御装置Cuとを備える。この作業装置1は、例えば、医療機器または産業機器等に用いられる。
<作業装置の概略構造>
この作業装置1は、リンク作動装置7と、移動機構62である直動ユニット63とを組み合わせて構成されている。図示外の架台等に直交3軸方向に進退する直動ユニット63が設置され、直動ユニット63の出力部となる移動駆動用のアクチュエータに、リンク作動装置7が取り付けられている。作業装置1は、リンク作動装置7の先端部材40に取り付けられたエンドエフェクタを、図示外のワークに対し位置決めして作業を行う。リンク作動装置7および直動ユニット63は制御装置Cuに接続され、この制御装置Cuにより同期制御される。
この作業装置1は、リンク作動装置7と、移動機構62である直動ユニット63とを組み合わせて構成されている。図示外の架台等に直交3軸方向に進退する直動ユニット63が設置され、直動ユニット63の出力部となる移動駆動用のアクチュエータに、リンク作動装置7が取り付けられている。作業装置1は、リンク作動装置7の先端部材40に取り付けられたエンドエフェクタを、図示外のワークに対し位置決めして作業を行う。リンク作動装置7および直動ユニット63は制御装置Cuに接続され、この制御装置Cuにより同期制御される。
<リンク作動装置について>
図2Aに示すように、リンク作動装置7は、パラレルリンク機構9と、このパラレルリンク機構9を作動させる姿勢制御用のアクチュエータ10とを備える。
<パラレルリンク機構>
パラレルリンク機構9は、基端側のリンクハブ12に対し先端側のリンクハブ13を3組のリンク機構14を介して姿勢変更可能に連結している。リンク機構14の組数は4組以上であってもよい。図4では、1組のリンク機構14のみが示され、残りの2つのリンク機構が省略されている。
図2Aに示すように、リンク作動装置7は、パラレルリンク機構9と、このパラレルリンク機構9を作動させる姿勢制御用のアクチュエータ10とを備える。
<パラレルリンク機構>
パラレルリンク機構9は、基端側のリンクハブ12に対し先端側のリンクハブ13を3組のリンク機構14を介して姿勢変更可能に連結している。リンク機構14の組数は4組以上であってもよい。図4では、1組のリンク機構14のみが示され、残りの2つのリンク機構が省略されている。
各リンク機構14は、基端側の端部リンク部材15、先端側の端部リンク部材16、および中央リンク部材17を有し、4つの回転対偶からなる4節連鎖のリンク機構をなす。基端側および先端側の端部リンク部材15,16は、図2Bに示すように、略L字形状であり、一端がそれぞれ基端側のリンクハブ12および先端側のリンクハブ13に回転可能に連結されている。図4に示すように、中央リンク部材17は、両端に基端側および先端側の端部リンク部材15,16の他端がそれぞれ回転可能に連結されている。
パラレルリンク機構9は、2つの球面リンク機構を組み合わせた構造である。基端側のリンクハブ12と基端側の端部リンク部材15の各回転対偶の中心軸、および基端側の端部リンク部材15と中央リンク部材17の各回転対偶の中心軸が、基端側の球面リンク中心PAで交差している。同様に、先端側のリンクハブ13と先端側の端部リンク部材16の各回転対偶の中心軸、および先端側の端部リンク部材16と中央リンク部材17の各回転対偶の中心軸が、先端側の球面リンク中心PBで交差している。
基端側のリンクハブ12と基端側の端部リンク部材15との回転対偶の中心と基端側の球面リンク中心PA間の距離は同じである。基端側の端部リンク部材15と中央リンク部材17との回転対偶の中心と基端側の球面リンク中心PA間の距離は同じである。同様に、先端側のリンクハブ13と先端側の端部リンク部材16との回転対偶の中心と先端側の球面リンク中心PB間の距離は同じである。先端側の端部リンク部材16と中央リンク部材17との回転対偶の中心と先端側の球面リンク中心PB間の距離は同じである。
基端側および先端側の端部リンク部材15,16と中央リンク部材17との各回転対偶の中心軸は、ある交差角γを持っていてもよいし、平行であってもよい。基端側のリンクハブ12と基端側の端部リンク部材15との各回転対偶の中心軸と、基端側の端部リンク部材15と中央リンク部材17との各回転対偶の中心軸とが成す角度であるアーム角は、定められた角度に規定されている。
3組のリンク機構14は、幾何学的に同一形状をなす。幾何学的に同一形状とは、図5に示すように、各リンク部材15,16,17を直線で表現した幾何学モデル、すなわち各回転対偶と、これら回転対偶間を結ぶ直線とで表現したモデルが、どのような姿勢をとっていても、中央リンク部材17の中央部に対する基端側部分と先端側部分が対称を成す形状であることをいう。図5は、1組のリンク機構14を直線で表現した図である。この実施形態のパラレルリンク機構9は回転対称タイプで、基端側のリンクハブ12および基端側の端部リンク部材15からなる基端側部分と、先端側のリンクハブ13および先端側の端部リンク部材16からなる先端側部分との位置関係が、中央リンク部材17の中心線Cに対して回転対称となる位置構成になっている。各中央リンク部材17の中央部は、共通の軌道円上に位置している。
基端側のリンクハブ12と先端側のリンクハブ13と3組のリンク機構14とで、基端側のリンクハブ12に対し先端側のリンクハブ13が直交2軸周りに回転自在な2自由度機構が構成されている。言い換えると、基端側のリンクハブ12に対して先端側のリンクハブ13を、回転が2自由度で姿勢変更自在な機構を構成している。この2自由度機構は、コンパクトでありながら、基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の可動範囲を広くとれる。
例えば、基端側の球面リンク中心PAを通り、基端側のリンクハブ12と基端側の端部リンク部材15の各回転対偶の中心軸O1(図2A)と直角に交わる直線を、基端側のリンクハブ12の中心軸QAとする。同様に、先端側の球面リンク中心PBを通り、先端側のリンクハブ13と先端側の端部リンク部材16の各回転対偶の中心軸O1(図2A)と直角に交わる直線を、先端側のリンクハブ13の中心軸QBとする。
この場合、基端側のリンクハブ12の中心軸QAと先端側のリンクハブ13の中心軸QBとの折れ角θの最大値である最大折れ角θmaxを約90°とすることができる。また、図3に示すように、基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の旋回角φを0°~360°の範囲に設定できる。図5に示すように、折れ角θは、基端側のリンクハブ12の中心軸QAに対して先端側のリンクハブ13の中心軸QBが傾斜した垂直角度である。一方、旋回角φは、基端側のリンクハブ12の中心軸QAに対して先端側のリンクハブ13の中心軸QBが傾斜した水平角度である。なお、最大折れ角θmaxが90°以上であってよい。
基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の姿勢変更は、基端側のリンクハブ12の中心軸QAと先端側のリンクハブ13の中心軸QBとの交点Oを回転中心として行われる。図7Bの実線は、基端側のリンクハブ12の中心軸QA(図4)と先端側のリンクハブ13の中心軸QB(図4)とが同一線上にある状態を示し、図7Bの二点鎖線は、基端側のリンクハブ12の中心軸QA(図4)に対して先端側のリンクハブ13の中心軸QB(図4)が或る作動角(折れ角)をとった状態を示す。図5に示すように、基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の姿勢が変化しても、基端側と先端側の球面リンク中心PA,PB間の距離Lは変化しない。
このパラレルリンク機構9において、以下の各条件を全て満たすとき、幾何学的対称性から基端側のリンクハブ12および基端側の端部リンク部材15からなる基端側部分と、先端側のリンクハブ13および先端側の端部リンク部材16からなる先端側部分とは同じに動く。よって、パラレルリンク機構9は、基端側から先端側へ回転伝達を行う場合、基端側と先端側は同じ回転角になって等速で回転する等速自在継手として機能する。
条件1:図2Cおよび図5に示すように、各リンク機構14における基端側および先端側のリンクハブ12,13と基端側および先端側の端部リンク部材15,16の回転対偶の中心軸O1,O2間の角度α、ならびに基端側および先端側の球面リンク中心PA,PBからの長さが互いに等しい。
条件2:各リンク機構14の基端側および先端側のリンクハブ12,13と基端側および先端側の端部リンク部材15,16の回転対偶の中心軸、および基端側および先端側の端部リンク部材15,16と中央リンク部材17の回転対偶の中心軸が、基端側および先端側において基端側および先端側の球面リンク中心PA,PBと交差する。
条件3:基端側の端部リンク部材15と先端側の端部リンク部材16の幾何学的形状が等しい。
条件4:中央リンク部材17における基端側部分と先端側部分の幾何学的形状が等しい。
条件5:中央リンク部材17の対称面に対して、中央リンク部材17と基端側および先端側の端部リンク部材15,16との角度位置関係が基端側と先端側とで同じである。
条件4:中央リンク部材17における基端側部分と先端側部分の幾何学的形状が等しい。
条件5:中央リンク部材17の対称面に対して、中央リンク部材17と基端側および先端側の端部リンク部材15,16との角度位置関係が基端側と先端側とで同じである。
図2Aに示すように、基端側のリンクハブ12は、平板状の基端部材6と、この基端部材6と一体に設けられた3個の回転軸連結部材21とを有する。基端部材6は中央部に円形の貫通孔6aを有し、この貫通孔6aの周囲に3個の回転軸連結部材21が円周方向に等間隔で配置されている。貫通孔6aの中心は、基端側のリンクハブ12の図4に示す中心軸QA上に位置する。各回転軸連結部材21には、軸心が基端側のリンクハブ12の中心軸QAと交差する図3に示す回転軸22が回転自在に連結されている。この回転軸22に、基端側の端部リンク部材15の一端が連結されている。
先端側のリンクハブ13は、平板状の先端部材40と、この先端部材40の底面に円周方向等配で設けられた3個の回転軸連結部材41とを有する。各回転軸連結部材41が配置される円周の中心は、先端側のリンクハブ13の中心軸QB上に位置する。各回転軸連結部材41には、軸心が先端側のリンクハブ13の中心軸QBと交差する回転軸43が回転自在に連結されている。この回転軸43に、先端側の端部リンク部材16の一端が連結されている。先端側の端部リンク部材16の他端には、中央リンク部材17の他端に回転自在に連結された回転軸45が連結されている。
<姿勢制御用のアクチュエータ>
図2Aに示す姿勢制御用のアクチュエータ10は、減速機構52を備えたロータリアクチュエータであり、基端側のリンクハブ12の基端部材6の一平面に前記回転軸22と同軸上に設置されている。姿勢制御用のアクチュエータ10と減速機構52は一体に設けられ、モータ固定部材53により減速機構52が基端部材6に固定されている。なお、姿勢制御用のアクチュエータ10は、ブレーキ付きのものを使用してもよい。
図2Aに示す姿勢制御用のアクチュエータ10は、減速機構52を備えたロータリアクチュエータであり、基端側のリンクハブ12の基端部材6の一平面に前記回転軸22と同軸上に設置されている。姿勢制御用のアクチュエータ10と減速機構52は一体に設けられ、モータ固定部材53により減速機構52が基端部材6に固定されている。なお、姿勢制御用のアクチュエータ10は、ブレーキ付きのものを使用してもよい。
この例では、3組のリンク機構14のすべてに姿勢制御用のアクチュエータ10が設けられているが、3組のリンク機構14のうち少なくとも2組に姿勢制御用のアクチュエータ10を設ければ、基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の姿勢を確定することができる。3つの姿勢制御用のアクチュエータ10は、それらの回転軸22が基端側のリンクハブ12の中心軸QA(図4)と直交するように配置され、これらの姿勢制御用アクチュエータ10の回転軸22の交点である中央位置が、基端側のリンクハブ12の中心軸QA(図4)上にある。
図3に示すように、リンク作動装置7は、各姿勢制御用アクチュエータ10が回転駆動されることで、パラレルリンク機構9が作動する。詳しくは、姿勢制御用アクチュエータ10を回転駆動すると、その回転が減速機構52を介して減速して回転軸22に伝達される。それにより、基端側のリンクハブ12に対する基端側の端部リンク部材15の角度が変わり、基端側のリンクハブ12に対する先端側のリンクハブ13の姿勢が任意に変更される。
<エンドエフェクタ>
先端側のリンクハブ13の先端部材40に、先端部であるエンドエフェクタが取り付けられている。エンドエフェクタは、例えば、グリッパを含むハンド、洗浄用ノズル、ディスペンサ、溶接トーチ、画像処理機器Eg(図9A,図9B)等が挙げられる。
先端側のリンクハブ13の先端部材40に、先端部であるエンドエフェクタが取り付けられている。エンドエフェクタは、例えば、グリッパを含むハンド、洗浄用ノズル、ディスペンサ、溶接トーチ、画像処理機器Eg(図9A,図9B)等が挙げられる。
図9Aに示す画像処理機器Egは、例えば、ワークを撮像するカメラCmを有する。この場合の作業装置は、図10Aに示すように、リンク作動装置7に画像処理機器Egが搭載された外観検査装置1Aである。図9Bに示す画像処理機器Egは、例えば、ワークを撮像するカメラCm、およびワークを照らす照明具Le等を含む。この場合の作業装置は、図10Bに示すように、リンク作動装置7に画像処理機器Egが搭載された外観検査装置1Bである。図10A,図10Bの各作業装置において、少なくともカメラCmは、配線を介して図示外のカメラ制御システムと電気的に繋がっており、前記カメラ制御システムにより撮影時の各種制御が行われる。
<直動機構>
図6に示すように、移動機構である直動ユニット63には、直交3軸方向に進退するXYZステージが適用されている。直動ユニット63は、移動駆動用のアクチュエータである第1,第2および第3の直動アクチュエータ65,66,67を有する。第1の直動アクチュエータ65は、図6の左右方向であるX軸方向に進退する。出力部となる第2の直動アクチュエータ66は、X軸方向に直交する前後方向であるY軸方向に進退する。第3の直動アクチュエータ67は、X軸方向およびY軸方向に直交するZ軸方向に進退する。この例では、前記Z軸方向が上下方向となるように設定されている。
図6に示すように、移動機構である直動ユニット63には、直交3軸方向に進退するXYZステージが適用されている。直動ユニット63は、移動駆動用のアクチュエータである第1,第2および第3の直動アクチュエータ65,66,67を有する。第1の直動アクチュエータ65は、図6の左右方向であるX軸方向に進退する。出力部となる第2の直動アクチュエータ66は、X軸方向に直交する前後方向であるY軸方向に進退する。第3の直動アクチュエータ67は、X軸方向およびY軸方向に直交するZ軸方向に進退する。この例では、前記Z軸方向が上下方向となるように設定されている。
第1,第2および第3の直動アクチュエータ65,66,67は、それぞれ駆動源であるモータ65a,66a,67aで駆動され、各モータ65a,66a,67aの回転を直線往復動作に変換するボールねじ等の変換機構(図示せず)を有する。各直動アクチュエータ65,66,67は、対応する軸方向に沿って延びるガイド65b,66b,67bと、前記各ガイド65b,66b,67bに沿って摺動するスライドテーブルと、モータ65a,66a,67aとを有する。この例では、出力部となる第2の直動アクチュエータ66のスライドテーブルに、リンク作動装置7の基端側のリンクハブ12が取り付けられている。このように直交3軸方向に進退する直動ユニット63を配置し、その最終ステージ上にリンク作動装置7を取り付けることで、先端部材40に取り付けられたエンドエフェクタは自由度の高い動きが実現できる。
<制御系について>
図1に示す制御装置Cuは、直動ユニット63の加速または減速による慣性力を打ち消すように、リンク作動装置7の姿勢制御用のアクチュエータ10を制御する。具体的には、制御装置Cuは、直動ユニット63の位置決め時等の加速時または減速時に、リンク作動装置7の折れ角θおよび旋回角φ(図3)を制御する。前記位置決め時等の加速時または減速時は、この例では、直動ユニット63の停止状態から等速運動になるまでの加速領域、またはその反対に直動ユニット63の等速運動から停止状態になるまでの減速領域をいう。この位置決め時等の加速時または減速時を、以後、「整定時」という場合がある。
図1に示す制御装置Cuは、直動ユニット63の加速または減速による慣性力を打ち消すように、リンク作動装置7の姿勢制御用のアクチュエータ10を制御する。具体的には、制御装置Cuは、直動ユニット63の位置決め時等の加速時または減速時に、リンク作動装置7の折れ角θおよび旋回角φ(図3)を制御する。前記位置決め時等の加速時または減速時は、この例では、直動ユニット63の停止状態から等速運動になるまでの加速領域、またはその反対に直動ユニット63の等速運動から停止状態になるまでの減速領域をいう。この位置決め時等の加速時または減速時を、以後、「整定時」という場合がある。
制御装置Cuは、整定時、リンク作動装置7の折れ角θおよび旋回角φ(図3)を制御して、直動ユニット63とは逆方向の慣性をエンドエフェクタの先端に生じさせることで、エンドエフェクタに生じる振動を低減する。
<リンク作動装置7の先端の描く軌跡について>
ここで、リンク作動装置7の先端部材40にエンドエフェクタが取り付けられ、このエンドエフェクタの先端の質点Aを考えたときに、質点Aがリンク作動装置7の動作により描く軌跡を図7A、図7Bに示す。図7Aに示すように、質点Aがリンク作動装置7により描く軌跡Lsは略半球面状となり、リンク作動装置7はこの略半球面状の動作範囲S上で高速、高精度且つ滑らかな位置決め動作を行う。
ここで、リンク作動装置7の先端部材40にエンドエフェクタが取り付けられ、このエンドエフェクタの先端の質点Aを考えたときに、質点Aがリンク作動装置7の動作により描く軌跡を図7A、図7Bに示す。図7Aに示すように、質点Aがリンク作動装置7により描く軌跡Lsは略半球面状となり、リンク作動装置7はこの略半球面状の動作範囲S上で高速、高精度且つ滑らかな位置決め動作を行う。
図6に示すように、直動ユニット63の最終ステージ上にリンク作動装置7を取り付けた構成において、直動ユニット63によりリンク作動装置7が矢印A1のように移動した場合、その移動により慣性が生じ、移動完了時にはその慣性による力が作用する。図6には、エンドエフェクタの先端の質点Aについて作用する慣性力Fを示す。
<ステージの減速度によってエンドエフェクタの先端に作用する負荷とその逆方向の慣性について>
図6の作業装置1においてリンク作動装置7に注目する。図8Aでは、リンク作動装置7のある姿勢(折れ角θ、旋回角φ)において、直動ユニット63(図6)におけるXYZステージの少なくともいずれか一つの移動によって、質点Aに慣性力Fが加わっている。
図6の作業装置1においてリンク作動装置7に注目する。図8Aでは、リンク作動装置7のある姿勢(折れ角θ、旋回角φ)において、直動ユニット63(図6)におけるXYZステージの少なくともいずれか一つの移動によって、質点Aに慣性力Fが加わっている。
図8Bは、リンク機構等を省略した概念図を示す。図8Bに、質点Aとリンク作動装置の姿勢(折れ角θ、旋回角φ)、質点Aに作用する慣性力Fが図示されている。斜線部で示しているのは、リンク作動装置7が現姿勢(折れ角θ、旋回角φ)から微小角度動かしたときの質点Aの動作範囲Saである。この斜線部の動作範囲Saは、動作範囲S(図7A)の一部を部分的に切り抜いた部分球面状の範囲である。図8Bにおいて二点鎖線で示す四角形Sbは、動作範囲Sの略半球面との質点Aにおける接平面を示している。
直動ユニット63(図6)の移動による慣性力Fは、接平面方向の力Ftと、その面直方向の力Fnに分解できる。リンク作動装置7はその構造上、面直方向の力Fnに対しては剛性が高い一方で、接平面方向の力Ftに対しての剛性が低く、慣性力Fの可動方向成分であるFt成分が振動の原因の一つとなっている。
本実施形態では、図8Bに示すように、慣性力Fの接平面方向成分Ftに対して、反対方向の慣性Frを作用させるようにリンク作動装置7を制御する。つまり、リンク作動装置7を(dθ、dφ)だけ動かすことで、Ft成分を小さくする。面直方向のFn成分には作用しないが、そもそも面直方向に対してリンク作動装置7は剛性が高く、振動には影響しない。
慣性力を低減するためにリンク作動装置7が(dθ、dφ)動くことで、指定した姿勢から変化する[(θ、φ)→(θ+dθ、φ+dφ)]が、予め動く量を考慮した点に移動しておき、その移動点から指定点となる[(θ-dθ、φ-dφ)→(θ、φ)]ように制御してもよい。この場合、リンク作動装置をより高精度に位置決めすることが可能となる。
以上の制御は、図1の制御装置Cuにより実現される。具体的には、制御装置Cuは、慣性力演算部68と、動作量算出部69と、制御部70とを有する。慣性力演算部68は、直動ユニット63による慣性力およびその方向を演算する。例えば、慣性力演算部68は、直動ユニット63の第1,第2および第3の直動アクチュエータ65,66,67の移動方向と速度の指令値から、これら直動アクチュエータ65,66,67の加速時または減速時の慣性力の働く方向と慣性力の大きさを容易に且つ迅速に演算できる。
動作量算出部69は、リンク作動装置7の現在姿勢(θ、φ)および演算された前記慣性力およびその方向から、反対方向の慣性を生じさせる動作量(dθ、dφ)を算出する。この動作量算出部69は、慣性力演算部68で演算された慣性力およびその方向を、リンク作動装置7の動作範囲の接平面方向に分解して前記動作量を算出する。制御部70は、算出された動作量による動作を実行するタイミングを調整する。このタイミングは、通常、直動アクチュエータ65,66,67の加速時または減速時とするが、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方により適切なタイミングを求めてもよい。
<作用効果>
以上説明した作業装置1によれば、直動ユニット63の加速または減速による慣性力を打ち消すようにリンク作動装置7の折れ角、旋回角(θ、φ)を制御して、直動ユニット63とは逆方向の慣性をエンドエフェクタの先端に生じさせる。これによりリンク作動装置7の先端部材40に取り付けられたエンドエフェクタに生じる振動を低減できる。このため、振動センサ等の振動検出部を設ける必要がなく、高速動作時または複雑な木目細かい動作に対して、エンドエフェクタの振動を応答性良く低減できる。本作業装置1により、加速度を大きく設定しても安定して作業を実施できるので、高速動作時または複雑な木目細かい動作時でも安価な構成でタクトタイムの短縮を図れる。
以上説明した作業装置1によれば、直動ユニット63の加速または減速による慣性力を打ち消すようにリンク作動装置7の折れ角、旋回角(θ、φ)を制御して、直動ユニット63とは逆方向の慣性をエンドエフェクタの先端に生じさせる。これによりリンク作動装置7の先端部材40に取り付けられたエンドエフェクタに生じる振動を低減できる。このため、振動センサ等の振動検出部を設ける必要がなく、高速動作時または複雑な木目細かい動作に対して、エンドエフェクタの振動を応答性良く低減できる。本作業装置1により、加速度を大きく設定しても安定して作業を実施できるので、高速動作時または複雑な木目細かい動作時でも安価な構成でタクトタイムの短縮を図れる。
リンク作動装置7の先端の動作範囲は略半球面状であり、折れ角、旋回角(θ、φ)で制御できる慣性力およびその方向は略半球面の接平面方向に制限されるが、リンク作動装置7の構造上、振動に起因するのはその接平面方向の力である。このため、直動ユニット63の加速時または減速時の慣性力(XYZ軸の合力)をリンク作動装置7の動作範囲の接平面方向に分解し、その接平面方向の力に対して反対方向の慣性を加える。これにより、僅かな動きでリンク作動装置7の振動を効果的に低減できる。
第1,第2および第3の直動アクチュエータ65,66,67を含む直動ユニット63と、リンク作動装置7とを組み合わせているので、各直動アクチュエータ65,66,67の移動方向と速度の指令値から、慣性力の働く方向と慣性力の大きさを容易に演算できる。このため、振動センサ等の振動検出部を設ける必要がなく作業装置1の構造を簡単化できる。
また、例えば、加速度センサまたは速度センサをリンク作動装置7の先端部に取り付けることも可能で、制御装置Cuは、検出されたセンサ出力から、直動ユニット63の移動によって発生する慣性力の方向を算出する。さらに制御装置Cuは、リンク作動装置7の現在姿勢(θ、φ)から直動ユニット63の慣性力の接平面方向とは逆方向の慣性となるリンク作動装置7の動作量(dθ、dφ)を算出する演算機能を有する。このため、直動ユニット63の移動に対してリンク作動装置側で効率的に逆方向の慣性を生成することが可能となる。
ここで、エンドエフェクタにカメラ・照明具等の画像処理ユニットを搭載した場合、撮影時に振動があるとブレのある像となる場合がある。露光時間を短くすることでブレのない像を取得することは可能であるが、光量が必要になり、搭載できる照明具の選択肢が少なくなる。
本実施形態では、エンドエフェクタが図9Aに示すカメラCm、または図9Bに示すカメラCmおよび照明具Le等を含む画像処理機器Egである場合に、振動を低減し得る装置構成とすることで、ブレのない画像を取得することが可能となる。したがって、搭載できる画像処理機器の選択肢が増えることで、設計の自由度を高めることができる。また、使用条件によっては、図9Aに示す照明具のない画像処理機器Egを選択することが可能となり、照明具を有する画像処理機器よりもコスト低減を図れる。また、画像処理機器Egが搭載された外観検査装置1A(図10A),1B(図10B)により、これまで人が様々な方向から目視検査していた外観検査工程を、高速、高精度で、自動的にできるようになる。
<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成は同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成は同一の作用効果を奏する。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
[第2の実施形態:図11(回転アクチュエータ)]
移動機構62は、前述の直動ユニットだけに限定されず、図11に示す回転アクチュエータRaを適用してもよい。この作業装置1Cでは、図示外の架台等に、移動機構62の出力部となる回転アクチュエータ(移動駆動用アクチュエータ)Raが設置され、この回転アクチュエータRaにリンク作動装置7の基端側のリンクハブ12が取り付けられている。この例の作業装置1Cでは、リンク作動装置7における基端側のリンクハブ12の中心軸QA(図4参照)と、回転アクチュエータRaの回転軸Caとが同軸となるように設置されている。
移動機構62は、前述の直動ユニットだけに限定されず、図11に示す回転アクチュエータRaを適用してもよい。この作業装置1Cでは、図示外の架台等に、移動機構62の出力部となる回転アクチュエータ(移動駆動用アクチュエータ)Raが設置され、この回転アクチュエータRaにリンク作動装置7の基端側のリンクハブ12が取り付けられている。この例の作業装置1Cでは、リンク作動装置7における基端側のリンクハブ12の中心軸QA(図4参照)と、回転アクチュエータRaの回転軸Caとが同軸となるように設置されている。
この場合、回転アクチュエータRaの慣性力の方向を検出できれば、リンク作動装置7にて、その接線方向の慣性力を低減できる。また、回転アクチュエータRaによりリンク作動装置7を回転させることで、ワークに対する作業範囲を大きくとれ、木目細かい動作を行うことができる。よって、段取り替え作業の短縮等を図ることが可能となる。その他前述と同様の作用効果を奏する。
[第3の実施形態:図12(直動ユニット+回転アクチュエータ)]
図12に示すように、移動機構62は、直動ユニット63と回転アクチュエータRaとを組み合わせたものであってもよい。この作業装置1Dでは、図示外の架台等に、直動ユニット63が設置され、直動ユニット63の出力部となる第2の直動アクチュエータ66に、回転アクチュエータRaを介してリンク作動装置7の基端側のリンクハブ12が取り付けられている。この場合、リンク作動装置7の先端部材40に取り付けられたエンドエフェクタは、直動ユニット63による直動運動と回転アクチュエータRaによる回転運動によりさらに自由度の高い動きを実現できる。その他前述と同様の作用効果を奏する。
図12に示すように、移動機構62は、直動ユニット63と回転アクチュエータRaとを組み合わせたものであってもよい。この作業装置1Dでは、図示外の架台等に、直動ユニット63が設置され、直動ユニット63の出力部となる第2の直動アクチュエータ66に、回転アクチュエータRaを介してリンク作動装置7の基端側のリンクハブ12が取り付けられている。この場合、リンク作動装置7の先端部材40に取り付けられたエンドエフェクタは、直動ユニット63による直動運動と回転アクチュエータRaによる回転運動によりさらに自由度の高い動きを実現できる。その他前述と同様の作用効果を奏する。
本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、第1および第3の実施形態の直動ユニット63は、それぞれXYZの3軸方向に進退するXYZステージが適用されているが、XYZのいずれか2軸方向に進退する2つの直動アクチュエータを備えた構成であってもよい。移動機構として、垂直多関節ロボットまたは水平多関節ロボットを適用し、出力部となるロボットの先端にリンク作動装置を取り付けた構成であってもよい。
移動機構によって生じた慣性力をリンク作動装置で打ち消すことを上述したが、その逆も可能で、リンク作動装置によって生じた慣性力を移動機構で打ち消してもよい。具体的には、図1の制御装置Cuは、リンク作動装置7に生じた慣性力を打ち消すように移動機構用のアクチュエータである第1,第2および第3の直動アクチュエータ65,66,67を制御する。この場合に、制御装置Cuの慣性力演算部68は、姿勢制御用のアクチュエータ10の移動方向と速度から姿勢制御用のアクチュエータ10のエンドエフェクタ先端の加速または減速時の慣性力を演算する。但し、移動機構の方式によっては逆方向の慣性について制限がないので、リンク作動装置の慣性力を完全に打ち消す動作の生成も可能となる。
リンク作動装置としてパラレルリンク型構造の装置にて図示したが、折れ角θ、旋回角φを制御できる構成であればよいので、作動機構としてパン・チルト構成(図示せず)を適用してもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
1,1C,1D…作業装置
1A,1B…外観検査装置(作業装置)
6…基端部材
7…リンク作動装置(作動機構)
10…姿勢制御用のアクチュエータ
12…基端側のリンクハブ
13…先端側のリンクハブ
14…リンク機構
15…基端側の端部リンク部材
16…先端側の端部リンク部材
17…中央リンク部材
40…先端部材
62…移動機構
63…直動ユニット
65,66,67…第1~第3の直動アクチュエータ(移動駆動用のアクチュエータ)
68…慣性力演算部
69…動作量算出部
70…制御部
Cu…制御装置
Eg…画像処理機器
Ra…回転アクチュエータ
1A,1B…外観検査装置(作業装置)
6…基端部材
7…リンク作動装置(作動機構)
10…姿勢制御用のアクチュエータ
12…基端側のリンクハブ
13…先端側のリンクハブ
14…リンク機構
15…基端側の端部リンク部材
16…先端側の端部リンク部材
17…中央リンク部材
40…先端部材
62…移動機構
63…直動ユニット
65,66,67…第1~第3の直動アクチュエータ(移動駆動用のアクチュエータ)
68…慣性力演算部
69…動作量算出部
70…制御部
Cu…制御装置
Eg…画像処理機器
Ra…回転アクチュエータ
Claims (9)
- 作動機構と移動機構とを備え、
前記作動機構は、基端部材に対し先端部材がリンク機構を介して姿勢を変更可能に連結され、前記基端部材に対する前記先端部材の姿勢を任意に変更させる姿勢制御用のアクチュエータが設けられ、
前記移動機構は、出力部となる移動駆動用のアクチュエータを有し、この移動駆動用のアクチュエータに前記基端部材が取り付けられた作業装置であって、
前記姿勢制御用のアクチュエータおよび前記移動駆動用のアクチュエータを制御する制御装置が設けられ、この制御装置は、前記移動機構および前記作動機構のいずれか一方に生じた慣性力を打ち消すように他方のアクチュエータを制御する、作業装置。 - 請求項1に記載の作業装置において、前記制御装置は、前記移動機構および前記作動機構のいずれか一方に生じた慣性力のうち、前記一方の可動方向成分の少なくとも分力に対して反対方向の慣性を生じさせるように他方のアクチュエータを制御する作業装置。
- 請求項1または請求項2に記載の作業装置において、前記基端部材を有する基端側のリンクハブと、前記先端部材を有する先端側のリンクハブと、3組以上の前記リンク機構を備え、
前記各リンク機構は、前記基端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された基端側の端部リンク部材と、前記先端側のリンクハブに一端が回転可能に連結された先端側の端部リンク部材と、これら基端側および先端側の端部リンク部材の他端に両端がそれぞれ回転可能に連結された中央リンク部材とを有し、
前記3組以上のリンク機構のうちの2組以上のリンク機構に、前記姿勢制御用のアクチュエータが設けられている作業装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の作業装置において、前記制御装置は、前記慣性力およびその方向を演算する慣性力演算部と、この慣性力演算部で演算された慣性力およびその方向から前記反対方向の慣性を生じさせる動作量を算出する動作量算出部と、この動作量算出部で算出された動作量による動作を実行するタイミングを調整する制御を行う制御部とを有する作業装置。
- 請求項4に記載の作業装置において、前記慣性力演算部は、前記移動駆動用のアクチュエータの移動方向と速度から前記移動駆動用のアクチュエータの加速時または減速時の慣性力を演算する作業装置。
- 請求項4または請求項5に記載の作業装置において、前記動作量算出部は、前記慣性力演算部で演算された慣性力およびその方向を前記作動機構の動作範囲の接平面方向に分解して前記動作量を算出する作業装置。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の作業装置において、前記移動機構は、直交3軸方向に進退する第1,第2および第3の直動アクチュエータを含む直動ユニットを備える作業装置。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の作業装置において、前記移動機構は、出力部となる回転アクチュエータを有する作業装置。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の作業装置において、この作業装置は、前記作動機構に画像処理機器が搭載された外観検査装置である作業装置。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013169619A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Seiko Epson Corp | ロボットアーム、およびロボット |
JP2015188945A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | Ntn株式会社 | 塗布装置 |
WO2017141804A1 (ja) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接装置及び溶接装置の制御方法 |
JP2017193009A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Ntn株式会社 | 作動装置および双腕型作動装置 |
-
2021
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-
2022
- 2022-09-20 WO PCT/JP2022/034957 patent/WO2023048131A1/ja unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013169619A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Seiko Epson Corp | ロボットアーム、およびロボット |
JP2015188945A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | Ntn株式会社 | 塗布装置 |
WO2017141804A1 (ja) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接装置及び溶接装置の制御方法 |
JP2017193009A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | Ntn株式会社 | 作動装置および双腕型作動装置 |
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