JPS6130878B2 - - Google Patents
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- JPS6130878B2 JPS6130878B2 JP57164854A JP16485482A JPS6130878B2 JP S6130878 B2 JPS6130878 B2 JP S6130878B2 JP 57164854 A JP57164854 A JP 57164854A JP 16485482 A JP16485482 A JP 16485482A JP S6130878 B2 JPS6130878 B2 JP S6130878B2
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
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- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 1
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明は、第１の部材に支持された弾性体を介
して第２の部材を支持する支持装置に係り、特に
第２の部材を支持する弾性体の構造に関するもの
である。
して第２の部材を支持する支持装置に係り、特に
第２の部材を支持する弾性体の構造に関するもの
である。
(2) 技術の背景
近年、各種製品の製造の自動化を図るため工場
の組立ライン上に工業用ロボツトが導入されてい
る。このような工業用ロボツトを用いて、部材を
孔内に挿入する嵌入ハメ合い作業を行わせる場
合、ハメ合い公差がミクロン単位の精度の高いハ
メ合い作業においてはハメ合い部材同士の位置合
せを正確に行わないと挿入作業が円滑に行われず
部材が損傷するおそれがある。従つて、高精度の
嵌入ハメ合い作業を円滑に達成するための位置合
せ制御が容易なロボツトが要望されている。
の組立ライン上に工業用ロボツトが導入されてい
る。このような工業用ロボツトを用いて、部材を
孔内に挿入する嵌入ハメ合い作業を行わせる場
合、ハメ合い公差がミクロン単位の精度の高いハ
メ合い作業においてはハメ合い部材同士の位置合
せを正確に行わないと挿入作業が円滑に行われず
部材が損傷するおそれがある。従つて、高精度の
嵌入ハメ合い作業を円滑に達成するための位置合
せ制御が容易なロボツトが要望されている。
(3) 従来技術の問題点
従来使用されているハメ合い作業用ロボツトは
アーム先端に挿入すべき部材を掴むハンドを有
し、アームの水平移動により部材を挿入すべき孔
上に位置させ次いでアームの垂直移動により部材
を孔内に嵌合させるものである。従来のロボツト
においてはハンドはアーム先端に剛体的に固定さ
れており、嵌合すべき部材同士の位置がわずかで
も狂えば挿入は困難となり、また部材が損傷する
場合があつた。従つてアームの位置決めを制御す
るために高精度の制御機構を必要としロボツトの
価格が高価なものとなつていた。
アーム先端に挿入すべき部材を掴むハンドを有
し、アームの水平移動により部材を挿入すべき孔
上に位置させ次いでアームの垂直移動により部材
を孔内に嵌合させるものである。従来のロボツト
においてはハンドはアーム先端に剛体的に固定さ
れており、嵌合すべき部材同士の位置がわずかで
も狂えば挿入は困難となり、また部材が損傷する
場合があつた。従つてアームの位置決めを制御す
るために高精度の制御機構を必要としロボツトの
価格が高価なものとなつていた。
(4) 発明の目的
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたも
のであつて、ハメ合い位置合せに高精度制御を要
することなく容易に確実にハメ合い作業を達成す
ることができる支持装置の提供を目的とする。
のであつて、ハメ合い位置合せに高精度制御を要
することなく容易に確実にハメ合い作業を達成す
ることができる支持装置の提供を目的とする。
(5) 発明の構成
そしてこの目的は、第１の部材に支持されてい
る弾性体を介して第２の部材を支持する支持装置
であつて、前記弾性体は一端が前記第１の部材に
接続される一対の第１の平行板ばねと、一端が前
記第２の部材に接続される一対の第２の平行板ば
ねと、前記第１の平行板ばねの他端が接続され、
且つ前記第２の平行板ばねの他端が前記第１の平
行板ばねの変位方向と直交するように接続される
接続部材と、前記第１の部材あるいは前記第２の
部材と前記弾性体との接続部に設けられ、前記第
１の部材に対する前記第２の部材の傾斜方向及び
前記第１の平行板ばねと前記第２の平行板ばねの
変位する方向に直交する方向に変位する十字形板
ばねとを含んでなることを特徴とする支持装置を
提供することにより達成される。
る弾性体を介して第２の部材を支持する支持装置
であつて、前記弾性体は一端が前記第１の部材に
接続される一対の第１の平行板ばねと、一端が前
記第２の部材に接続される一対の第２の平行板ば
ねと、前記第１の平行板ばねの他端が接続され、
且つ前記第２の平行板ばねの他端が前記第１の平
行板ばねの変位方向と直交するように接続される
接続部材と、前記第１の部材あるいは前記第２の
部材と前記弾性体との接続部に設けられ、前記第
１の部材に対する前記第２の部材の傾斜方向及び
前記第１の平行板ばねと前記第２の平行板ばねの
変位する方向に直交する方向に変位する十字形板
ばねとを含んでなることを特徴とする支持装置を
提供することにより達成される。
(6) 発明の実施例
第１図は本発明に係る支持装置の弾性体（以下
機構的コンプラインス機構という）の一例の斜視
図である。このコンプライアンス機構は平行バネ
組体３であつて互いに直交するＸ方向およびＹ方
向に変位可能な２組の平行板バネ１，２により構
成される。各平行板バネ１，２は各々２板の対面
する平行な板バネからなり、例えばＹ方向に力が
作用すれば平行板バネ２は図の点線のように変位
する。
機構的コンプラインス機構という）の一例の斜視
図である。このコンプライアンス機構は平行バネ
組体３であつて互いに直交するＸ方向およびＹ方
向に変位可能な２組の平行板バネ１，２により構
成される。各平行板バネ１，２は各々２板の対面
する平行な板バネからなり、例えばＹ方向に力が
作用すれば平行板バネ２は図の点線のように変位
する。
このような平行板バネ組成体３を用いたロボツ
ト４の例を第２図に示す。アーム５の先端に平行
板バネ組体３が固定されてその下端にハンド６が
取付けられる。アーム５は矢印Ｅのように正逆回
転可能でありまた矢印Ｆのように伸縮可能であつ
て、所定の場所でハンド６が丸棒７を掴みこれを
嵌入すべき部材８の孔９の上方位置に移動させ、
次いでアーム５の矢印Ｇ報向の垂直変位により丸
棒７を孔９内に挿入する。孔９の入口周縁にはテ
ーパ面からなる面取り１０が施されている。丸棒
７と孔９との位置合せが面取り１０の範囲内でず
れている場合（第３図）、アーム５を下降させれ
ば丸棒７は面取り１０のテーパ面に当接する。さ
らにアーム５を下降させようとすれば、丸棒７に
Ｈ方向の力が加わりこれに応じて平行バネ組体３
にはずれた位置に応じて水平方向にＸ方向，Ｙ方
向の力が加わる。従つて平行バネ組体３はＸ方向
およびＹ方向に変位し（第４図）、丸棒７は面取
り１０のテーパ面を摺動し孔９に嵌入する。
ト４の例を第２図に示す。アーム５の先端に平行
板バネ組体３が固定されてその下端にハンド６が
取付けられる。アーム５は矢印Ｅのように正逆回
転可能でありまた矢印Ｆのように伸縮可能であつ
て、所定の場所でハンド６が丸棒７を掴みこれを
嵌入すべき部材８の孔９の上方位置に移動させ、
次いでアーム５の矢印Ｇ報向の垂直変位により丸
棒７を孔９内に挿入する。孔９の入口周縁にはテ
ーパ面からなる面取り１０が施されている。丸棒
７と孔９との位置合せが面取り１０の範囲内でず
れている場合（第３図）、アーム５を下降させれ
ば丸棒７は面取り１０のテーパ面に当接する。さ
らにアーム５を下降させようとすれば、丸棒７に
Ｈ方向の力が加わりこれに応じて平行バネ組体３
にはずれた位置に応じて水平方向にＸ方向，Ｙ方
向の力が加わる。従つて平行バネ組体３はＸ方向
およびＹ方向に変位し（第４図）、丸棒７は面取
り１０のテーパ面を摺動し孔９に嵌入する。
平行バネ組体３の変位量に応じたアーム５の位
置決め制御について以下に説明する。平行バネ組
体３の各板バネに歪ゲージ１１を貼付する（第５
図）。平行バネに力が加わりバネが変形した場合
のモーメント分布は各板バネの端部で最大、中央
部で最小となるため歪ゲージ１１の貼付位置は各
板バネの上端又は下端部であることが望ましい。
第５図においては各板バネの上下左右の４ケ所に
歪ゲージが貼付されている。歪ゲージは第６図に
示すように各板バネ表面の上下左右４ケ所および
その裏面の４ケ所の合計８枚を貼付してもよい。
１１ａ〜１１ｈは表面の歪ゲージを示し、１１
a′〜１１h′は各々その裏面の歪ゲージを示す。対
面する板バネの対応する位置の表面と裏面の歪ゲ
ージ（例えば１１ａと１１e′あるいは１１ｆと１
１b′等）は同じ歪量を計測する。このような歪ゲ
ージにより各板バネの歪量を計測して平行バネ組
体に加わるＸ方向およびＹ方向の分力が検出さ
れ、この分力は各平行バネの変位量に対応するた
め、歪ゲージにより平行バネ組体のＸ方向および
Ｙ方向の変位量を知ることができる。歪ゲージの
抵抗変化に応じた出力を取出すための回路の例を
第７図〜第９図に示す。第７図は４枚の歪ゲージ
を用いたブリツジ回路であり、第８図および第９
図は各々８枚，16枚の歪ゲージを用いたブリツジ
回路である。歪ゲージの枚数が多い程抵抗変化が
累積加算されまた場所による温度差の影響等も少
くなるため測定の信頼性が向上する。第１０図は
アーム５のＸ方向，Ｙ方向およびＺ方向への駆動
機構を有するロボツト４に歪ゲージを装着した平
行バネ組体３を適用した例の斜視図であり、第１
１図は歪ゲージを介したＸ，Ｙ方向駆動制御の回
路図である。予め設定したアーム５の位置信号に
よりアーム５を所定の位置に移動後ロボツト４に
よるハメ合い作業が行われる際、ハメ合い位置の
不整合により平行バネ組体３がＸ方向およびＹ方
向に変位すると前述のブリツジ回路を介してこの
変位量に応じた信号ａ，ｂが得られる。この平行
バネ組体の変位量信号ａ，ｂはゲインを高めるた
めのアンプ４０，４１で増幅され切換回路１３を
介し（このとき切換回路１３のスイツチは点線位
置とする）歪ゲージの貼付位置、温度等により信
号誤差を補正する補償回路１４で補正され、さら
に電流増幅器１５を介して各々Ｘ方向駆動制御回
路１６およびＹ方向駆動制御回路１７に入力され
る。このＸ方向およびＹ方向の各駆動制御回路１
６，１７は平行バネ組体３のＸ方向およびＹ方向
の変位量を０にする方向にＸ方向駆動装置１８お
よびＹ方向駆動装置１９を駆動してアーム５を平
行バネ組体の変位量に応じてフイードバツク制御
する。この平行バネ組体の変位量信号に基き新し
い丸棒をアーム５により移送する際のアーム５の
位置決めを行い、予め設定した位置信号に基くア
ームの位置を変位量即ち位置ずれに応じて補正す
るようにフイードバツク制御してもよい。最初の
設定信号に基きアームを移送する場合には中央制
御装置（CPU）１２より予め定められたＸ方
向，Ｙ方向の位置信号ｅ，ｆが発信されこれとア
ームのＸ方向およびＹ方向の位置を検出する検出
器（図示しない）からの現在位置信号ｃ，ｄとを
比較しその差分を０とする方向に補償回路１４お
よび電流増幅器１５を介してＸ方向およびＹ方向
の駆動制御回路１６，１７により各駆動装置１
８，１９を駆動してアーム５を所定の位置に移送
する。このとき切換回路１３は切換制御用コント
ロールライン４２により実線位置にスイツチが接
続している。丸棒と孔との位置が面取りの範囲を
越えて大きくずれている場合にはこれを現在位置
信号ｃ，ｄによりCPU１２が判別しコワトロー
ルライン４２を介して切換回路１３を実線側とし
て最初の設定信号に基きアームを駆動させてもよ
い。このようにして一旦ラフな位置決め制御によ
りアームを移送して丸棒と孔とを面取りの範囲内
で位置合せし次に平行バネ組体の変位量に基いて
丸棒と孔とを正確に整合させるようにアームの位
置をフイードバツク制御することができる。
置決め制御について以下に説明する。平行バネ組
体３の各板バネに歪ゲージ１１を貼付する（第５
図）。平行バネに力が加わりバネが変形した場合
のモーメント分布は各板バネの端部で最大、中央
部で最小となるため歪ゲージ１１の貼付位置は各
板バネの上端又は下端部であることが望ましい。
第５図においては各板バネの上下左右の４ケ所に
歪ゲージが貼付されている。歪ゲージは第６図に
示すように各板バネ表面の上下左右４ケ所および
その裏面の４ケ所の合計８枚を貼付してもよい。
１１ａ〜１１ｈは表面の歪ゲージを示し、１１
a′〜１１h′は各々その裏面の歪ゲージを示す。対
面する板バネの対応する位置の表面と裏面の歪ゲ
ージ（例えば１１ａと１１e′あるいは１１ｆと１
１b′等）は同じ歪量を計測する。このような歪ゲ
ージにより各板バネの歪量を計測して平行バネ組
体に加わるＸ方向およびＹ方向の分力が検出さ
れ、この分力は各平行バネの変位量に対応するた
め、歪ゲージにより平行バネ組体のＸ方向および
Ｙ方向の変位量を知ることができる。歪ゲージの
抵抗変化に応じた出力を取出すための回路の例を
第７図〜第９図に示す。第７図は４枚の歪ゲージ
を用いたブリツジ回路であり、第８図および第９
図は各々８枚，16枚の歪ゲージを用いたブリツジ
回路である。歪ゲージの枚数が多い程抵抗変化が
累積加算されまた場所による温度差の影響等も少
くなるため測定の信頼性が向上する。第１０図は
アーム５のＸ方向，Ｙ方向およびＺ方向への駆動
機構を有するロボツト４に歪ゲージを装着した平
行バネ組体３を適用した例の斜視図であり、第１
１図は歪ゲージを介したＸ，Ｙ方向駆動制御の回
路図である。予め設定したアーム５の位置信号に
よりアーム５を所定の位置に移動後ロボツト４に
よるハメ合い作業が行われる際、ハメ合い位置の
不整合により平行バネ組体３がＸ方向およびＹ方
向に変位すると前述のブリツジ回路を介してこの
変位量に応じた信号ａ，ｂが得られる。この平行
バネ組体の変位量信号ａ，ｂはゲインを高めるた
めのアンプ４０，４１で増幅され切換回路１３を
介し（このとき切換回路１３のスイツチは点線位
置とする）歪ゲージの貼付位置、温度等により信
号誤差を補正する補償回路１４で補正され、さら
に電流増幅器１５を介して各々Ｘ方向駆動制御回
路１６およびＹ方向駆動制御回路１７に入力され
る。このＸ方向およびＹ方向の各駆動制御回路１
６，１７は平行バネ組体３のＸ方向およびＹ方向
の変位量を０にする方向にＸ方向駆動装置１８お
よびＹ方向駆動装置１９を駆動してアーム５を平
行バネ組体の変位量に応じてフイードバツク制御
する。この平行バネ組体の変位量信号に基き新し
い丸棒をアーム５により移送する際のアーム５の
位置決めを行い、予め設定した位置信号に基くア
ームの位置を変位量即ち位置ずれに応じて補正す
るようにフイードバツク制御してもよい。最初の
設定信号に基きアームを移送する場合には中央制
御装置（CPU）１２より予め定められたＸ方
向，Ｙ方向の位置信号ｅ，ｆが発信されこれとア
ームのＸ方向およびＹ方向の位置を検出する検出
器（図示しない）からの現在位置信号ｃ，ｄとを
比較しその差分を０とする方向に補償回路１４お
よび電流増幅器１５を介してＸ方向およびＹ方向
の駆動制御回路１６，１７により各駆動装置１
８，１９を駆動してアーム５を所定の位置に移送
する。このとき切換回路１３は切換制御用コント
ロールライン４２により実線位置にスイツチが接
続している。丸棒と孔との位置が面取りの範囲を
越えて大きくずれている場合にはこれを現在位置
信号ｃ，ｄによりCPU１２が判別しコワトロー
ルライン４２を介して切換回路１３を実線側とし
て最初の設定信号に基きアームを駆動させてもよ
い。このようにして一旦ラフな位置決め制御によ
りアームを移送して丸棒と孔とを面取りの範囲内
で位置合せし次に平行バネ組体の変位量に基いて
丸棒と孔とを正確に整合させるようにアームの位
置をフイードバツク制御することができる。
機械的コンプライアンス機構の別の例を第１２
図に示す。Ｘ方向平行バネ１およびＹ方向平行バ
ネ２からなる平行バネ組体２２の低面に十字形の
板バネからなる十字バネ２０が一体的に形成され
ている。２１はハンドを接続するための連結棒で
ある。連結棒２１は十字バネ２０の作用により平
行バネ組体の垂直方向軸（長手方向軸）に対し全
方向に傾斜可能でありかつＺ軸方向（垂直方向）
にも変位可能である。このようなコンプライアン
ス機構を用いてハメ合い作業を行う場合、第１３
図に示すようにロボツトのアーム５の軸６０が孔
９の軸５０に対しずれた位置でしかも傾斜してい
る場合に、アーム５を下降させればまずハンド６
に掴まれた丸棒７が孔９の面取り１０のテーパ面
に当接する。さらにアーム５を下降させれば平行
バネ組体２２が変形し（第１４図）、アーム５の
軸６０とハンド６の軸７０が平行に位置ずれして
丸棒７は面取り１０に沿つて下降する。アーム５
の軸６０とハンド６の軸７０とが平行状態のまま
丸棒７と孔９とのクリアランスに対応した位置ま
で丸棒７は孔９内に挿入される（第１５図）。さ
らにアーム５を下降させれば平行バネ組体２２の
低面の十字バネ２０（第１２図参照）の作用によ
りハンド６の軸７０がアーム５の軸６０に対し傾
斜し丸棒７は孔９内に挿入され、ハンド６の軸７
０は孔９の軸５０と徐々に一致する方向に向い丸
棒７と孔９とのハメ合いが達成される（第１６
図）。
図に示す。Ｘ方向平行バネ１およびＹ方向平行バ
ネ２からなる平行バネ組体２２の低面に十字形の
板バネからなる十字バネ２０が一体的に形成され
ている。２１はハンドを接続するための連結棒で
ある。連結棒２１は十字バネ２０の作用により平
行バネ組体の垂直方向軸（長手方向軸）に対し全
方向に傾斜可能でありかつＺ軸方向（垂直方向）
にも変位可能である。このようなコンプライアン
ス機構を用いてハメ合い作業を行う場合、第１３
図に示すようにロボツトのアーム５の軸６０が孔
９の軸５０に対しずれた位置でしかも傾斜してい
る場合に、アーム５を下降させればまずハンド６
に掴まれた丸棒７が孔９の面取り１０のテーパ面
に当接する。さらにアーム５を下降させれば平行
バネ組体２２が変形し（第１４図）、アーム５の
軸６０とハンド６の軸７０が平行に位置ずれして
丸棒７は面取り１０に沿つて下降する。アーム５
の軸６０とハンド６の軸７０とが平行状態のまま
丸棒７と孔９とのクリアランスに対応した位置ま
で丸棒７は孔９内に挿入される（第１５図）。さ
らにアーム５を下降させれば平行バネ組体２２の
低面の十字バネ２０（第１２図参照）の作用によ
りハンド６の軸７０がアーム５の軸６０に対し傾
斜し丸棒７は孔９内に挿入され、ハンド６の軸７
０は孔９の軸５０と徐々に一致する方向に向い丸
棒７と孔９とのハメ合いが達成される（第１６
図）。
十字バネ２０の変形に基きアームに対するハン
ドの傾斜角度の変位量を検出するための歪ゲージ
の貼付例を第１７図に示す。十字バネは主として
挿入物の軸と挿入される孔の軸との相対的な倒れ
を吸収，補正した挿入作業のこじりを防ぐことを
目的として設けられている。従つて、この十字バ
ネの嵌合時に変形する部分に歪ゲージ等の力検出
器（又は変位検出器）を設け、その変形量を測定
すれば嵌合時の対象物間の軸の倒れ（角度ずれ）
の程度を知ることができるばかりでなく、ロボツ
ト側あるいは被嵌合物側にその倒れを補正する機
構を設けて、検出器の信号をフイードバツクする
ことにより軸同士の相対的倒れ角をほぼ０に保つ
た滑らかな嵌合動作が可能である。十字バネに曲
げモーメントが加わつた場合、最大応力は十字バ
ネの中心に発生するため、軸の変位を高感度で測
定するには中心に近い位置に歪ゲージを貼付する
ことが望しい。さらに温度補償やＳ／Ｎ比向上の
ために、十字バネの４片Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各片の
表裏に第１７図のように歪ゲージ２３ａ〜２３ｈ
および２３a′〜２３h′を貼付し、第１８図に示す
ようなブリツジ回路を構成することができる。Ａ
片のモーメントMaに対応した出力を得るために
はR1，R2，R3，R4として歪ゲージ２３ｃ，２３
c′，２３ｄ，２３d′を接続し、Ｂ片，Ｃ片，Ｄ片
のモーメントＭb，Ｍc，Ｍdに対応した出力を得
るためには各々R1，R2，R3，R4として各片に貼
付した歪ゲージ２３ａ，２３a′，２３ｂ，２３
b′（Ｂ片）：２３ｇ，２３g′，２３ｈ，２３
h′（Ｃ片）；および２３ｅ，２３e′，２３ｆ，２
３f′（Ｄ片）を接続すればよい。
ドの傾斜角度の変位量を検出するための歪ゲージ
の貼付例を第１７図に示す。十字バネは主として
挿入物の軸と挿入される孔の軸との相対的な倒れ
を吸収，補正した挿入作業のこじりを防ぐことを
目的として設けられている。従つて、この十字バ
ネの嵌合時に変形する部分に歪ゲージ等の力検出
器（又は変位検出器）を設け、その変形量を測定
すれば嵌合時の対象物間の軸の倒れ（角度ずれ）
の程度を知ることができるばかりでなく、ロボツ
ト側あるいは被嵌合物側にその倒れを補正する機
構を設けて、検出器の信号をフイードバツクする
ことにより軸同士の相対的倒れ角をほぼ０に保つ
た滑らかな嵌合動作が可能である。十字バネに曲
げモーメントが加わつた場合、最大応力は十字バ
ネの中心に発生するため、軸の変位を高感度で測
定するには中心に近い位置に歪ゲージを貼付する
ことが望しい。さらに温度補償やＳ／Ｎ比向上の
ために、十字バネの４片Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各片の
表裏に第１７図のように歪ゲージ２３ａ〜２３ｈ
および２３a′〜２３h′を貼付し、第１８図に示す
ようなブリツジ回路を構成することができる。Ａ
片のモーメントMaに対応した出力を得るために
はR1，R2，R3，R4として歪ゲージ２３ｃ，２３
c′，２３ｄ，２３d′を接続し、Ｂ片，Ｃ片，Ｄ片
のモーメントＭb，Ｍc，Ｍdに対応した出力を得
るためには各々R1，R2，R3，R4として各片に貼
付した歪ゲージ２３ａ，２３a′，２３ｂ，２３
b′（Ｂ片）：２３ｇ，２３g′，２３ｈ，２３
h′（Ｃ片）；および２３ｅ，２３e′，２３ｆ，２
３f′（Ｄ片）を接続すればよい。
十字バネの４片の検出器の出力および平行バネ
組体の各々の検出器の出力を用いて簡単な演算を
行うことにより、ハンド先端におけるＸ，Ｙ，Ｚ
方向の力およびＸ軸，Ｙ軸を中心としたモーメン
トを算出することができる。第１９図に示すよう
に十字バネ各片のモーメントを各々Ｍa，Ｍb，Ｍ
c，Ｍdとし、Ｘ，Ｙ方向の平行バネで検出したモ
ーメントをＭe，Ｍfとすれば近似的に次の式が成
り立つ。
組体の各々の検出器の出力を用いて簡単な演算を
行うことにより、ハンド先端におけるＸ，Ｙ，Ｚ
方向の力およびＸ軸，Ｙ軸を中心としたモーメン
トを算出することができる。第１９図に示すよう
に十字バネ各片のモーメントを各々Ｍa，Ｍb，Ｍ
c，Ｍdとし、Ｘ，Ｙ方向の平行バネで検出したモ
ーメントをＭe，Ｍfとすれば近似的に次の式が成
り立つ。
Ｍa＝ＭX＋aFZ＋lFY
Ｍb＝ＭY−aFZ−lFX
Ｍc＝ＭX−aFZ＋lFY
Ｍd＝ＭY＋aFZ−lFX
Ｍe＝−nFX
Ｍf＝mFY
ただしＦX，ＦY，ＦZなロボツトハンド先端に
加わるＸ，Ｙ，Ｚ方向の力：ＭX，ＭYはロボツト
ハンド先端にかかるＸ，Ｙ方向のモーメント：ｌ
は十字バネ中心とハンド先端の距離：ｎ，ｍは
Ｘ，Ｙ方向に働く平行バネの中心と検出器の距
離：ａは十字バネ中心と検出器の距離である。各
モーメントの方向は第１９図に示す向きである。
上式を変形すれば、 ＭX＝Ｍａ＋Ｍｃ／２−Ｍｆ・ｌ／ｍ ＭY＝Ｍｂ＋Ｍｄ／２−Ｍｅ・ｌ／ｎ ＦX＝−Ｍｅ／ｎ ＦY＝Ｍｆ／ｍ ＦZ＝Ｍａ−Ｍｃ／２ａ or Ｍｄ−Ｍｂ／２ａ となり、検出器の出力を用いてハンド先端におけ
る各方向の力およびモーメントをすべて算出する
ことができる。
加わるＸ，Ｙ，Ｚ方向の力：ＭX，ＭYはロボツト
ハンド先端にかかるＸ，Ｙ方向のモーメント：ｌ
は十字バネ中心とハンド先端の距離：ｎ，ｍは
Ｘ，Ｙ方向に働く平行バネの中心と検出器の距
離：ａは十字バネ中心と検出器の距離である。各
モーメントの方向は第１９図に示す向きである。
上式を変形すれば、 ＭX＝Ｍａ＋Ｍｃ／２−Ｍｆ・ｌ／ｍ ＭY＝Ｍｂ＋Ｍｄ／２−Ｍｅ・ｌ／ｎ ＦX＝−Ｍｅ／ｎ ＦY＝Ｍｆ／ｍ ＦZ＝Ｍａ−Ｍｃ／２ａ or Ｍｄ−Ｍｂ／２ａ となり、検出器の出力を用いてハンド先端におけ
る各方向の力およびモーメントをすべて算出する
ことができる。
ロボツト側又は被嵌合物側に倒れを補正する機
構を設けておくことにより、上記演算結果のＭ
X，ＭYをロボツトの各々の倒れ動作にフイードバ
ツクしてその倒れをほぼ０に保つた状態で嵌合動
作を行わせることができる。例えば第１０図に示
すようにアーム５の先端にＸ方向関節３０ａおよ
びＹ方向関節３１ａの直交２軸の自由度をもつロ
ボツトにより嵌合動作を行わせる場合、前述の十
字バネよりＭXの信号が出た場合にはＸ方向関節
３０ａをＸ方向駆動装置３０によつて回転させて
その軸の相対的な倒れを修正し、又ＭYの信号が
出た場合にはＹ方向関節３１ａをＹ方向駆動装置
３１によつて回転させて相対的な倒れを修正する
ことができる。もちろん２軸を同時に修正するこ
とも可能である。この場合の制御系のブロツク図
を第２１図に示す。十字バネ２０の各片Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに貼布した歪ゲージからの信号はアンプ２
４を介して演算回路２５によりＭX，ＭYに対応し
た出力信号となる。このＭX，ＭYに対応した信号
は補償回路２６、電流増幅器２７を介してＸ方向
およびＹ方向駆動制御回路２８，２９に入力され
各々Ｘ方向，Ｙ方向の倒れ角に応じて駆動装置３
０，３１（第２０図）を駆動し各関節３０ａ，３
１ａを回転させて倒れを修正する。このとき、Ｘ
方向，Ｙ方向の各関節３０ａ，３１ａの回転によ
りアーム先端に平行な位置ずれが起るがこれは前
述の各平行バネに貼付した歪ゲージからの出力フ
イードバツクによつて補正できる。
構を設けておくことにより、上記演算結果のＭ
X，ＭYをロボツトの各々の倒れ動作にフイードバ
ツクしてその倒れをほぼ０に保つた状態で嵌合動
作を行わせることができる。例えば第１０図に示
すようにアーム５の先端にＸ方向関節３０ａおよ
びＹ方向関節３１ａの直交２軸の自由度をもつロ
ボツトにより嵌合動作を行わせる場合、前述の十
字バネよりＭXの信号が出た場合にはＸ方向関節
３０ａをＸ方向駆動装置３０によつて回転させて
その軸の相対的な倒れを修正し、又ＭYの信号が
出た場合にはＹ方向関節３１ａをＹ方向駆動装置
３１によつて回転させて相対的な倒れを修正する
ことができる。もちろん２軸を同時に修正するこ
とも可能である。この場合の制御系のブロツク図
を第２１図に示す。十字バネ２０の各片Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに貼布した歪ゲージからの信号はアンプ２
４を介して演算回路２５によりＭX，ＭYに対応し
た出力信号となる。このＭX，ＭYに対応した信号
は補償回路２６、電流増幅器２７を介してＸ方向
およびＹ方向駆動制御回路２８，２９に入力され
各々Ｘ方向，Ｙ方向の倒れ角に応じて駆動装置３
０，３１（第２０図）を駆動し各関節３０ａ，３
１ａを回転させて倒れを修正する。このとき、Ｘ
方向，Ｙ方向の各関節３０ａ，３１ａの回転によ
りアーム先端に平行な位置ずれが起るがこれは前
述の各平行バネに貼付した歪ゲージからの出力フ
イードバツクによつて補正できる。
十字バネ２０の別の取付例を第２２図ないし第
２４図に示す。十字バネ２０の十字を構成する各
板バネの端部にその長手方向と同一方向に回転軸
３２を設けベアリング３３を介して平行バネ組体
２２の壁面に取付ける。このような構成により十
字バネの各片の変形が直交方向の別の板バネに影
響してねじれを起すことはなくなり各片の歪ゲー
ジはこれと直交方向の別の板バネに影響されるこ
となく独立して各片に加わる分力を検出すること
ができＭX，ＭYの測定の信頼性が向上する。
２４図に示す。十字バネ２０の十字を構成する各
板バネの端部にその長手方向と同一方向に回転軸
３２を設けベアリング３３を介して平行バネ組体
２２の壁面に取付ける。このような構成により十
字バネの各片の変形が直交方向の別の板バネに影
響してねじれを起すことはなくなり各片の歪ゲー
ジはこれと直交方向の別の板バネに影響されるこ
となく独立して各片に加わる分力を検出すること
ができＭX，ＭYの測定の信頼性が向上する。
(7) 発明の効果
以上説明したように本発明においては、ロボツ
トのアームとハンドとの連結部にアームに対する
ハンドの位置ずれおよび角度ずれ等の変位を可能
とする機械的コンプライアンス機構を設けている
ためハメ合い作業を行う場合にハメ合い位置合せ
制御がラフであつても円滑なハメ合い作業が達成
され、位置ずれに基く部材の損傷は防止されまた
高精度で高価な位置決め制御機構を必要としな
い。本発明に係る支持装置は、互いに平行な板ば
ねからなる平行板ばね組体を、互いに直交する
Ｘ，Ｙ方向に変位するように２組設け、さらに前
記Ｘ，Ｙ方向と直交するＺ方向及びＸ，Ｙ軸方向
への傾斜が可能な十字形板ばねを備えているた
め、５つの力ベクトルを独立して吸収することが
可能となり、ロボツトとして使用した場合に無駄
な揺動動作を行うことなく嵌合作業を行うことが
できる。
トのアームとハンドとの連結部にアームに対する
ハンドの位置ずれおよび角度ずれ等の変位を可能
とする機械的コンプライアンス機構を設けている
ためハメ合い作業を行う場合にハメ合い位置合せ
制御がラフであつても円滑なハメ合い作業が達成
され、位置ずれに基く部材の損傷は防止されまた
高精度で高価な位置決め制御機構を必要としな
い。本発明に係る支持装置は、互いに平行な板ば
ねからなる平行板ばね組体を、互いに直交する
Ｘ，Ｙ方向に変位するように２組設け、さらに前
記Ｘ，Ｙ方向と直交するＺ方向及びＸ，Ｙ軸方向
への傾斜が可能な十字形板ばねを備えているた
め、５つの力ベクトルを独立して吸収することが
可能となり、ロボツトとして使用した場合に無駄
な揺動動作を行うことなく嵌合作業を行うことが
できる。
第１図は本発明に係る平行バネ組体の斜視図、
第２図は本発明に係るロボツトの斜視図、第３図
および第４図は各々本発明に係るロボツトによる
ハメ合い作業を順番に示す説明図、第５図は本発
明に係る平行バネ組体に歪ゲージを貼付した場合
の斜視図、第６図は歪ゲージの別の貼付例の斜視
図、第７図，第８図および第９図は各々歪ゲージ
出力を得るためのブリツジ回路の各別の例を示す
回路図、第１０図は本発明に係るロボツトの斜視
図、第１１図は第１０図のロボツトの制御回路
図、第１２図は本発明に係るコンプライアンス機
構の別の例の斜視図、第１３図から第１６図まで
は第１２図に示すコンプライアンス機構を用いた
ロボツトによるハメ合い作業を順番に示す説明
図、第１７図は十字バネ上への歪ゲージの貼付例
を示す斜視図、第１８図は歪ゲージ出力を得るた
めのブロツク回路図、第１９図は本発明に係るコ
ンプライアンス機構へのモーメントの状態を示す
説明図、第２０図は本発明に係るロボツトの別の
例の斜視図、第２１図は第２０図のロボツトの制
御回路図、第２２図は本発明に係る十字バネの取
付例を示す斜視図、第２３図および第２４図は
各々第２２図の十字バネの平面図および側面図で
ある。 １，２……平行バネ、３……平行バネ組体、４
……ロボツト、５……アーム、６……ハンド、１
１，２３……歪ゲージ、２０……十字バネ。
第２図は本発明に係るロボツトの斜視図、第３図
および第４図は各々本発明に係るロボツトによる
ハメ合い作業を順番に示す説明図、第５図は本発
明に係る平行バネ組体に歪ゲージを貼付した場合
の斜視図、第６図は歪ゲージの別の貼付例の斜視
図、第７図，第８図および第９図は各々歪ゲージ
出力を得るためのブリツジ回路の各別の例を示す
回路図、第１０図は本発明に係るロボツトの斜視
図、第１１図は第１０図のロボツトの制御回路
図、第１２図は本発明に係るコンプライアンス機
構の別の例の斜視図、第１３図から第１６図まで
は第１２図に示すコンプライアンス機構を用いた
ロボツトによるハメ合い作業を順番に示す説明
図、第１７図は十字バネ上への歪ゲージの貼付例
を示す斜視図、第１８図は歪ゲージ出力を得るた
めのブロツク回路図、第１９図は本発明に係るコ
ンプライアンス機構へのモーメントの状態を示す
説明図、第２０図は本発明に係るロボツトの別の
例の斜視図、第２１図は第２０図のロボツトの制
御回路図、第２２図は本発明に係る十字バネの取
付例を示す斜視図、第２３図および第２４図は
各々第２２図の十字バネの平面図および側面図で
ある。 １，２……平行バネ、３……平行バネ組体、４
……ロボツト、５……アーム、６……ハンド、１
１，２３……歪ゲージ、２０……十字バネ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の部材に支持された弾性体を介して第２
の部材を支持する支持装置であつて、 前記弾性体は一端が前記第１の部材に接続され
る一対の第１の平行板ばねと、一端が前記第２の
部材に接続される一対の第２の平行板ばねと、前
記第１の平行板ばねの他端が接続され、且つ前記
第２の平行板ばねの他端が前記第１の平行板ばね
の変位方向を直交するように接続される接続部材
と、前記第１の部材あるいは前記第２の部材と前
記弾性体との接続部に設けられ、前記第１の部材
に対する前記第２の部材の傾斜方向及び前記第１
の平行板ばねと前記第２の平行板ばねの変位する
方向に直交する方向に変位する十字形板だねとを
含んであることを特徴とする支持装置。 ２ 前記十字形板ばねは、十字を構成する各板ば
ねをその長手方向に平行な軸廻りに回転可能に支
持されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の支持装置。 ３ 第１の部材と、前記第１の部材に弾性体を介
して支持される第２の部材とを備えると共に、前
記弾性体が、一端が前記第１の部材に接続される
一対の第１の平行板ばねと、一端が前記第２の部
材に接続される一対の第２の平行板ばねと、前記
第１の平行板ばねの他端が接続され、且つ前記第
２の平行板ばねの他端が前記第１の平行板ばねの
変位方向と直交するように接続される接続部材
と、前記第１の部材あるいは前記第２の部材と前
記弾性体との接続部に設けられ、前記第１の部材
に対する前記第２の部材の傾斜方向及び前記第１
の平行板ばねと前記第２の平行板ばねの変位する
方向に直交する方向に変位する十字形板ばねとを
少なくとも備えた支持装置であつて、 前記第１の平行板ばね、前記第２の平行板ば
ね、および前記十字形板ばねの各々の変位を検出
する変位検出手段と、当該変位検出手段の検出信
号に基づいて前記第１の部材の位置を制御するた
めの制御手段とを具備してなることを特徴とする
支持装置。 ４ 前記変位検出手段は、前記各板ばねに貼付さ
れる歪ゲージであることを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載の支持装置。 ５ 前記十字形板ばねは、十字を構成する各板ば
ねをその長手方向に平行な軸廻りに回転可能に支
持されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
３項あるいは第４項記載の支持装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57164854A JPS5959388A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 支持装置 |
| EP83305532A EP0104871B1 (en) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Supporting device |
| DE8383305532T DE3372334D1 (en) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Supporting device |
| CA000437094A CA1237739A (en) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Supporting device |
| NO833384A NO159980C (no) | 1982-09-21 | 1983-09-20 | Baereanordning. |
| US07/158,041 US4921396A (en) | 1982-09-21 | 1988-02-16 | Supporting device |
| US07/546,661 US5207554A (en) | 1982-09-21 | 1990-07-03 | Supporting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57164854A JPS5959388A (ja) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | 支持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5959388A JPS5959388A (ja) | 1984-04-05 |
| JPS6130878B2 true JPS6130878B2 (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=15801174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57164854A Granted JPS5959388A (ja) | 1982-09-21 | 1982-09-24 | 支持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5959388A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0434503Y2 (ja) * | 1987-02-25 | 1992-08-17 | ||
| JPH059865Y2 (ja) * | 1989-06-26 | 1993-03-11 | ||
| WO2021014890A1 (ja) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 | 接触力センサ及び接触力センサを備えた装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5273023B2 (ja) * | 2009-11-27 | 2013-08-28 | 株式会社豊田中央研究所 | 分力計 |
| EP4151973A1 (de) * | 2021-09-20 | 2023-03-22 | Kistler Holding AG | Vorrichtung zur prüfung mindestens eines steckelements |
| JPWO2023209953A1 (ja) * | 2022-04-28 | 2023-11-02 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49113366A (ja) * | 1973-03-07 | 1974-10-29 |
-
1982
- 1982-09-24 JP JP57164854A patent/JPS5959388A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49113366A (ja) * | 1973-03-07 | 1974-10-29 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0434503Y2 (ja) * | 1987-02-25 | 1992-08-17 | ||
| JPH059865Y2 (ja) * | 1989-06-26 | 1993-03-11 | ||
| WO2021014890A1 (ja) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 | 接触力センサ及び接触力センサを備えた装置 |
| JPWO2021014890A1 (ja) * | 2019-07-24 | 2021-09-13 | Ｓｅｍｉｔｅｃ株式会社 | 接触力センサ及び接触力センサを備えた装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5959388A (ja) | 1984-04-05 |
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