JP3314348B2 - オフセット補正機能付位置決め装置及び位置決め装置のオフセット補正方法 - Google Patents
オフセット補正機能付位置決め装置及び位置決め装置のオフセット補正方法Info
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Description
度なオフセット補正機能を有するオフセット補正機能付
位置決め装置及び位置決め装置のオフセット補正方法に
関する。
ドに貫設された挿着孔に挿入する作業を全自動機械化し
た装置として、ロボットハンドを応用した位置決め装置
が使用されている。このような従来の位置決め装置の構
成を図面を参照しつつ説明する。
る為に用いられる位置決め装置の全体構成図、図11
(a)は挿着ボードと部品把持ハンドとの相対位置関係
を表した位置決め動作の概念説明平面図、図11(b)
は同・XIb −XIb 線視断面図である。
Y軸,Z軸台座、2x,2y,2zはそれぞれX軸,Y
軸,Z軸駆動用パルスモータ、3x,3y,3zはそれ
ぞれX軸,Y軸,Z軸駆動用スクリューネジ、4x,4
y,4zはそれぞれX軸,Y軸,Z軸移動ステージ、5
は部品把持ハンド、6はZ軸移動ステージ4zに固着さ
れた部品把持ハンド開閉駆動用モータである。
8は挿着ボード、9は前記挿着ボード8に複数個貫設さ
れ前記部品7が挿着される挿入孔、10は演算処理回路
たるCPU、11x,11yはそれぞれX軸,Y軸駆動
用パルスモータ2x,2yの制御回路、12x,12y
はそれぞれX軸,Y軸駆動用パルスモータ2x,2yの
駆動回路である。尚、図中ではX軸及びY軸の制御系の
みが図示されており、Z軸についての記載はないが、同
様の制御系を有するものとする。
着されたX軸台座1xは、X軸駆動用パルスモータ2x
により内架されたX軸駆動用スクリューネジ3xを正逆
回転動してX軸移動ステージ4xを図中X軸方向に往復
移動する。同様に当該X軸移動ステージ4x上にはY軸
台座1yが直交載着され、Y軸駆動用パルスモータ2y
により内架されたY軸駆動用スクリューネジ3yを正逆
回転動してY軸移動ステージ4yを図中Y軸方向に往復
移動する。
軸台座1zが直立搭載され、Z軸駆動用パルスモータ2
zにより内架されたZ軸駆動用スクリューネジ3zを正
逆回転動してZ軸移動ステージ4zを図中Z軸方向に往
復移動する。当該Z軸移動ステージ4zには部品把持ハ
ンド開閉駆動用モータ6が固着されており、当該部品把
持ハンド開閉駆動用モータ6軸には部品・工具把持ハン
ド5の基部が直結されている。当該部品把持ハンド5の
先端には部品7が把持されている。
ハンド5先端に対向して複数の挿入孔9が貫設された挿
着ボード8が仮想座標面上に適宜手段にてセット保持さ
れており、Z軸駆動用パルスモータ2zの駆動により昇
降する前記部品把持ハンド5先端に把持された部品7を
任意の挿入孔9に挿着自在に構成されている。当該挿入
孔9は挿着ボード8に所定の相互隣接間隔を保持して平
面格子状に貫設されている。
所望の挿入孔9への挿着手順を段階的に説明する。先
ず、X軸,Y軸パルスモータ2x,2yの両者を駆動し
てCPU10に予め記憶された仮想基準座標系の原点位
置に位置決めを行う。この動作はより具体的には次の様
に行われる。CPU10では任意の部品把持ハンド5移
動位置から原点位置への移動距離を各座標成分毎に演算
し、制御回路11xへ演算結果の指令信号Saを送出す
る。
号Saを基にパルスモータ2xを制御する為の移動方向
及び距離に応じた所定パルス数の駆動パルス信号Sbを
生成し、駆動回路12xに送出する。駆動回路12xで
は前記駆動パルス信号Sbをパルスモータ2xの駆動に
必要な電力を有する駆動操作信号Scに変換し、パルス
モータ2xを所定角度だけ回転駆動する。
駆動用スクリューネジ3xに伝達され、X軸移動ステー
ジ4xに載着されたY軸及びZ軸の各機構部並びに部品
把持ハンド5がX軸方向に所定距離だけ一体平行移動す
る。
2yを回転駆動する。原点位置まで部品把持ハンド5が
移動すると、各移動ステージ4x,4yに取り付けられ
た図示しないマイクロスイッチやホトセンサを用いて原
点位置が検出され、CPU10は各制御回路11x,1
1yに停止指令を送出しパルスモータ2x,2yの駆動
を停止すると共に、CPU10は当該検出した原点位置
の座標を読み込んで原点位置を再確定する。
部品把持ハンド5が移動し、当該部品7を把持する。予
め挿入孔9位置は各軸原点位置からの距離(具体的には
パルスモータを採用した場合には駆動パルス数、DCモ
ータ或いはACモータを採用した場合にはロータリーエ
ンコーダ等で検出した移動パルス数)で付与されている
為、これを参照して目的とする挿入孔9に部品把持ハン
ド5を移動する。
前の部品把持ハンド5付近の状態を示す。続いて、部品
7を部品把持ハンド5を駆動して予めCPU10にプロ
ット設定された目標位置に対応する挿入孔9に挿着す
る。通常、挿入孔9の開口部及び部品7の先端はテーパ
状に形成加工されており、多少の位置決め誤差が発生し
ても当該誤差は吸収され挿着される。
への復帰−原点位置のリセット−目標位置への移動の三
段階のステップを経て所望の挿入孔9への部品7の挿着
動作が次々と繰り返し行われる。
置決め動作さえ完全に行われる限り、部品7の中心軸と
挿入孔9の中心軸の相対位置にずれが殆ど無く一致して
いれば、Z軸方向の駆動系を駆動して挿入孔9に部品7
をスムースに挿着可能である。
の位置決め装置αは、原点位置のリセットは動作開始時
に限られる為、動作開始後の例えば温度変化,スプリン
グバック,保持の緩み変位等による挿着ボード8の伸
縮,復元,保持ズレ等の経時セットズレの発生に対応で
きなかった。
や各々の挿入孔9位置が所定位置より少許ずれて貫設さ
れた加工寸法の狂った挿着ボード8に対する位置決め作
業時には、部品把持ハンド5が予めCPU10内部にプ
ログラムされた所定位置に移動しても実際のボード8上
の挿入孔9の貫設位置とプログラムされた挿入孔9位置
が異なることから、部品7が挿入孔9に挿入できなくな
るといった事態が発生していた。
4x,4yに取付けられた図示しないセンサが経時変化
により正確な位置からずれた場合には、本質的に原点位
置及び基準座標系そのものが相対的にずれてしまうこと
により、部品把持ハンド5が挿入孔9位置に位置決め動
作出来ずに、部品7が挿入孔9に挿入出来ない場合が発
生するといった欠点があった。
装置αを採用した際には、部品7の挿着が完全に実施さ
れず抜脱や落下がある割合で発生し、位置決め装置α自
身の信頼性の低下や、或いはFA(ファクトリーオート
メーション)への応用に際しては最終製品の歩留まりの
低下は避け得ない。ここにおいて本発明は、各組付・加
工作業毎における個別的な組付・加工位置ずれや基準座
標系の相対ずれ等による位置情報のオフセットを自動補
正してなるオフセット補正機能付位置決め装置及び位置
決め装置のオフセット補正方法を提供せんとするもので
ある。
明が次の新規な特徴的構成手段及び手法を採用すること
により達成される。即ち、本発明装置の第1の特徴は、
仮想座標上にセットされた被組付・工作品の任意位置に
部品・工具を把持し位置決めする部品・工具把持ハンド
機構と、当該部品・工具把持ハンド機構を搭載し組合構
成する各々のX,Y,Z軸移動ステージを駆動自在な各
X,Y,Z軸駆動用モータと、当該各X,Y,Z軸駆動
用モータをそれぞれ操作駆動してなる各駆動回路と、当
該各駆動回路をそれぞれ制御してなる各制御回路と、当
該各制御回路を統御指令してなる演算処理回路と、前記
仮想座標のX,Y軸を移動するそれぞれの前記X,Y軸
移動ステージを駆動するそれぞれの各X,Y軸駆動用モ
ータのパルス信号と、前記被組付・工作品に前記部品・
工具を検出自在に取付られた位置センサからの検出挙動
信号とを同時入力し、前記パルス信号をそれぞれ計数記
憶して、漸次当該計数結果をオフセット演算処理する前
記演算処理回路に出力するとともに当該演算処理回路か
ら指令する各種動作信号を入力するオフセット補正回路
とから構成される位置決め装置において、当該オフセッ
ト補正回路が、前記仮想座標のX,Y軸を移動するそれ
ぞれの前記X,Y軸移動ステージを駆動するそれぞれの
前記各X,Y軸駆動用モータの正逆方向一組のパルス信
号を一括選択切り替えてなるパルス信号用マルチプレク
サと、当該パルス信号用マルチプレクサにより選択され
た前記各X,Y軸駆動用モータの正逆方向のパルス信号
をそれぞれ入力し加減算するアップダウンカウンタと、
前記被組付・前記工作品に部品・工具を検出自在に取付
けられた複数の位置センサから並行入力する検出挙動信
号を選択切り替えてなるゲート信号用マルチプレクサ
と、当該ゲート信号用マルチプレクサの出力に接続され
前記検出挙動信号の立ち上がりにより前記アップダウン
カウンタの値が書き込まれる第1のレジスタと、当該ゲ
ート信号用マルチプレクサの出力に接続され前記検出挙
動信号の立ち下がりにより前記アップダウンカウンタの
値が書き込まれる第2のレジスタと、前記第1のレジス
タ及び当該第2のレジスタの値と各種動作信号とを演算
処理回路とやり取りしてなるI/Oポートと、を具備し
てなるオフセット補正機能付位置決め装置である。
の第1の特徴における前記X,Y軸駆動用モータのパル
ス信号が、前記制御回路で作成され、当該駆動用モータ
としてのパルスモータの駆動を制御操作する駆動パルス
信号であるオフセット補正機能付位置決め装置である。
置の第1における前記X,Y軸駆動用モータのパルス信
号が、当該駆動用モータとしての直流モータ又は交流モ
ータのモータ軸に取付けたロータリーエンコーダで検出
される移動パルス信号であるオフセット補正機能付位置
決め装置である。
置の第1、第2又は第3の特徴における前記位置センサ
が、光電スイッチであるオフセット補正機能付位置決め
装置である。
セットされた被組付・工作品に、部品・工具を把持され
た部品・工具把持ハンド機構を前記仮想座標のX,Y軸
に沿って予めプロットされた目標座標点に走査位置決め
し、前記部品・工具の組付・加工作業を行う為に、事前
に、前記被組付・工作品の所要複数の代表位置が予定さ
れた前記仮想座標上のセット位置との各種要因によるセ
ットズレを、前記所要複数の代表位置の基点を適宜検出
手段にて検出割出してから算出することにより、前記予
めプロットされた組付・加工用目標座標点とこれに対応
する前記組付・工作品の現実組付・加工点の相対位置ズ
レを演算補正吸収した上で走査位置決めする方法であっ
て、前記所要代表位置の各基点の適宜検出手段による検
出割出しが、前記仮想座標の任意基点位置に対応する前
記被組付・工作品の前記所要代表各位置に取付けられた
光電スイッチの前面を、前記部品・工具把持ハンド機構
に把持された前記部品・工具を走査し、当該光電スイッ
チの検出挙動信号出力がON状態とOFF状態とを遷移
する複数の遷移点の座標成分の相加平均を比例配分して
算出してなる位置決め装置のオフセット補正方法であ
る。
セットされた被組付・工作品に、部品・工具を把持され
た部品・工具把持ハンド機構を前記仮想座標のX,Y軸
に沿って予めプロットされた目標座標点に走査位置決め
し、前記部品・工具の組付・加工作業を行う為に、事前
に、前記被組付・工作品の所要複数の代表位置が予定さ
れた前記仮想座標上のセット位置との各種要因によるセ
ットズレを、前記所要複数の代表位置の基点を適宜検出
手段にて検出割出してから算出することにより、前記予
めプロットされた組付・加工用目標座標点とこれに対応
する前記組付・工作品の現実組付・加工点の相対位置ズ
レを演算補正吸収した上で走査位置決めする方法であっ
て、前記所要代表位置の各基点の適宜検出手段による検
知割出しが、前記仮想座標の任意基点位置に対応する前
記被組付・工作品の前記所要代表各位置を、前記部品・
工具把持ハンド機構に把持された光電スイッチの前面を
臨ませて走査し、当該光電スイッチの検出挙動信号出力
がON状態とOFF状態とを遷移する複数の座標成分の
相加平均を比例配分して算出してなる位置決め装置のオ
フセット補正方法である。
法の第1又第2の特徴における前記所要複数の代表位置
の基点を割出してから事前に、前記被組付・工作品の所
要複数の代表位置が予定された前記仮想座標上のセット
位置との各種要因によるセットズレを算出することによ
り、予めプロットされた組付・加工用目標座標点とこれ
に対応する前記組付・工作品の現実組付・加工点の相対
位置ズレを演算補正吸収する一連の処理が、プログラム
処理である位置決め装置のオフセット補正方法である。
で、光電センサにより測定された実際の部品・工具によ
る組付・加工位置を基に相加平均計算を行ってオフセッ
ト量を求め補正をハードウェアとソフトウェアの一方又
は組合せで行うことにより、伸縮等の各種の位置ズレが
発生した被組付・工作品に対しても正確に組付・加工中
心位置に位置決め組付・加工作業を実施することができ
る。
装置例を示すオフセット補正機能付位置決め装置の構成
概念図、図2は同・オフセット補正回路γの内部構成と
統合指令制御系を示すシステムブロックダイヤグラム、
図3(a)は挿着ボード8の平面図、図3(b)は同・
図3(a)中IIIb−IIIb線視断面図、図4は同・オン領
域Ronの測定原理図、図5は同・偏移量の測定結果説明
図、図6は同・隣接間隔の偏移量の説明図、図7は同・
オフセット補正処理手順を示すフローチャートである。
付位置決め装置、γはオフセット補正回路、13a,1
3bは物体表面の反射光を検出して出力状態が変化する
検出挙動信号S1,S2を発する位置センサの好適例と
しての光電スイッチ、14a,14bは当該光電スイッ
チ13a,13bそれぞれの検出挙動信号S1,S2出
力を増幅してなる増幅器、15は制御回路11x,11
yからの正逆回転駆動パルス信号Sxfwd・SxbwdとSyf
wd・Sybwdの入力のうち何れか一組を選択出力してなる
パルス信号用マルチプレクサ、16は当該パルス信号用
マルチプレクサ15により選択出力された正逆回転駆動
パルス信号Sxfwd,Sxbwd,Syfwd,Sybwdを計数して
なるアップダウンカウンタである。
F状態からON状態に遷移した時の前記アップダウンカ
ウンタ16の計数値を一時記憶するレジスタ、17’は
光電スイッチ13a,13bがON状態からOFF状態
に遷移した時の前記アップダウンカウンタ16の計数値
を一時記憶するレジスタ、18は増幅器14a,14b
からのそれぞれの入力のうち何れか一方を選択出力する
ゲート信号用マルチプレクサである。
出力信号レベルを反転するインバータ、20は一時記憶
された前記レジスタ17,17’の計数値や各種動作信
号Sg ,Sp ,Srst ,SrdをCPU10と受渡しする
I/Oポートである。尚、図10に示す前記従来例と同
一部材・ブロックには同一符号を付し説明の重複を避け
た。前記従来例と台座1x,1y,1z〜挿着ボード8
迄は同一構造を具備している。
おり、次に各部の信号接続について述べる。光電スイッ
チ13a,13bにより検出された検出挙動信号S1,
S2はそれぞれ増幅器14a,14bに入力され、充分
なレベルまで増幅される。当該増幅器14a,14bの
出力はゲート信号用マルチプレクサ18に並行入力さ
れ、ゲート信号選択動作信号Sg に対応して何れかの入
力が出力として選択される。
は制御回路11x,11yにそれぞれ独立して出力さ
れ、制御回路11xはX軸正逆方向駆動パルス信号Sxf
wd,Sxbwdを、同様に制御回路11yはY軸正逆方向駆
動パルス信号Syfwd,Sybwdをそれぞれ出力する。
回路12x,12yにそれぞれ出力され、駆動操作信号
S5,S6に変換されて各軸駆動用パルスモータ2x,
2yにそれぞれ出力される。
wd,Sxbwd並びにY軸正逆方向駆動パルス信号Syfwd,
Sybwdはパルス信号用マルチプレクサ15に入力され、
パルス信号選択動作信号Sp の入力により正逆方向駆動
パルス信号Sxfwd・SxbwdとSyfwd・Sybwdの内何れか
一組が出力される。
力は、リセット動作信号Srst 入力を有するアップダウ
ンカウンタ16の加算入力φup並びに減算入力φdnにそ
れぞれ入力され、加減算結果がバイナリーデータ値信号
S7,S8として出力される。当該アップダウンカウン
タ16のバイナリーデータ値信号S7,S8出力はレジ
スタ17,17’に並行入力される。
t 入力は前記ゲート信号用マルチプレクサ18の出力に
直接接続し、レジスタ17のセット動作信号Sset 入力
は前記ゲート信号用マルチプレクサ18の出力からイン
バータ19を介して接続されている。当該レジスタ1
7,17′のバイナリーデータ値信号S7,S8出力は
I/Oポート20を介してCPU10に接続されてい
る。
本装置例に適用する本発明の第1方法例につき図3
(a)(b)乃至図5を用いて説明を行う。
着ボード8面の適宜代表位置(ここでは挿着ボード8に
貫設された挿入孔9の内、最も距離の長い対角上の挿入
孔9a,9b)にそれぞれ光電スイッチ13a,13b
を部品把持ハンド5のフィンガー端5aと対面するよう
に挿着する。次に部品把持ハンド5で部品7を把持す
る。
的とするならば寸法精度が比較的高い標準部品を採用す
ることが望ましいが、一般汎用の挿入用部品でも当然に
適用可能である。
X軸走査開始点Pxo1 に位置決めする。当該X軸走査開
始点Pxo1 としては、挿着ボード8の変形量にも依存す
るが、ここでは一例として挿入孔9a,9bの直径分だ
け光電スイッチ13a,13bを挿着した挿入孔9a,
9bの中心から離れた位置とする。
ート信号用マルチプレクサ18の入力を第1の増幅器1
4aに、同様にパルス信号選択動作信号Sp によりパル
ス信号用マルチプレクサ15の入力をX軸の正逆方向駆
動用パルス信号Sxfwd,Sxbwdに切り替え、第1の光電
スイッチ13aによるX軸並行方向の走査に備える。次
いでパルスモータ2xの移動パルス数を計数・記憶する
アップダウンカウンタ16及び第1,第2のレジスタ1
7,17’をリセット動作信号Srst によりリセットす
る。
12xを順次介してX軸駆動用パルスモータ2xを回転
駆動しX軸並行方向への走査を開始する。制御回路11
xより出力されるパルス波形を有するX軸正逆方向駆動
用パルス信号Sxfwd,Sxbwdは、パルス信号用マルチプ
レクサ15を経てアップダウンカウンタ16の加算入力
φup及び減算入力φdnにそれぞれ入力され移動パルス数
の計数が行われる。
スイッチ13aはOFF状態からON状態に遷移し、増
幅器14a,ゲート信号用マルチプレクサ18を順次経
て立ち上がり信号たるセット動作信号Sset となり、第
1,第2のレジスタ17,17’のセット入力に入力さ
れる。当該第1,第2のレジスタ17,17′のセット
入力は立ち上がり時動作するので、結果的に第2のレジ
スタ17′のみに当該遷移時の移動パルス数Vxa1 が書
き込まれ保持される。
達すると、光電スイッチ13aは再びON状態からOF
F状態に遷移し、増幅器14a,ゲート信号用マルチプ
レクサ18を順次経て立ち下がり信号たるセット動作信
号Sset となり、第1,第2のレジスタ17,17’の
セット入力に入力される。当該第1,第2のレジスタ1
7,17’のセット入力は立ち上がり時動作するので、
結果的にインバータ19を介してセット動作信号Sset
が立ち上がり信号にレベル反転された第2のレジスタ1
7のみに当該遷移時の移動パルス数Vxb1が書き込まれ
保持される。
して読出動作信号Srdを第1,第2のレジスタ17,1
7’に送出し、当該第1,第2のレジスタ17,17’
からそれぞれ両移動パルス数Vxa1 ,Vxb1 をI/Oポ
ート20を介してCPU10に転送する。この点Pxo1
→点Pxa1 →点Pxb1 を経由する一回の走査の結果、点
Pxa1 通過時の移動パルス数Vxa1 と点Pxb1 通過時の
移動パルスVxb1 との相加平均値((Vxa1 +Vxb1 )
/2)が、則ちオン領域Ronの中心点のX座標と求めら
れる。
少許移動した後、再び先程と同様に点Pxo2 →点Pxa2
→点Pxb2 を経由するX軸方向への走査を再び開始し、
移動パルス数Vxa2 及びVxb2 をレジスタ17,17’
に書き込み、読出動作信号SrdによりI/Oポート20
を介してCPU10に転送する。
部品把持ハンド5を位置決めし、パルス信号選択動作信
号Sp を制御回路11yからの入力に切り替え、X軸並
行方向への走査と同様に点Pyo1 →点Pya1 →点Pyb1
を経由するY軸並行方向の走査を行い、同様に読出動作
信号SrdによりI/Oポート20を介してCPU10に
転送する。さらに点Pyo2 →点Pya2 →点Pyb2 を経由
するY軸並行方向の走査を再び同様の手順で実施する。
は、CPU10に転送記憶された各座標成分の相加平均
をとることにより、本方法例の様にX軸・Y軸並行方向
それぞれ二回ずつ走査を実施した場合には、 Xc =(Vxa1 +Vxb1 +Vxa2 +Vxb2 )/4 Yc =(Vya1 +Vyb1 +Vya2 +Vyb2 )/4 …(1) と算出される。当然ながら測定回数の増加に伴い相加平
均の誤差が減少するので検出精度の向上が実現される。
のゲート信号選択動作信号Sg を光電スイッチ13b→
増幅器14bの入力に切り替えて、これら一連の走査を
再度挿入孔9bにつき実施する。
部と反射光検出部が同一光軸上に存在せず放射方向が軸
対称で無い場合や光放射部からの光放射パターンが等方
的でない場合等にあっては、オン領域Ronの中心点Pc
と挿着ボード8の光電スイッチ13a,13bを配置し
た挿入孔9の中心点Ph との間には同一平面内で偏移に
よるずれが生じる。
であることに着目して、予め当該偏移距離を顕微鏡等に
より測定しておきオン領域Ronの中心点Pc 位置を当該
偏移量だけ予め移動させておくことにより、光電スイッ
チ13a,13bを挿着した挿入孔9a,9bの中心位
置の位置出しを正確に行うことが出来る。
る。本測定図の作成にあたっては、部品7を一体組合さ
れた三軸移動ステージ4x,4y,4z上に搭載した部
品把持ハンド5の把持により固定し、光電スイッチ13
aの対向正面に配置した。部品7を三軸移動ステージ4
x,4y,4zに取り付けられた図示しないマイクロメ
ータで微小量ずつ移動させながら光電スイッチ13aの
オン領域Ron及びOFF領域Roff を測定したものであ
る。当該図中の横軸と縦軸はそれぞれ部品7位置のX座
標とY座標を示す。
a,13bを挿着した挿着孔9a,9bの中心と光電ス
イッチ13a,13bとが一致するように三軸微動ステ
ージ4x,4y,4zを微動調整し、その時の三軸微動
ステージ4x,4y,4zの位置が光電スイッチ13
a,13bを挿着した挿入孔9a,9bの中心である。
この中心をXY座標系の基点とした。部品7としては光
ファイバ用のフェルールを採用した。
0.5mmの場合の第一回目の測定値を図中○印,第二
回目の測定値を図中×印で示す。図中太実線は各測定値
相互を結んだ線であり円を形成している。当該円の中心
点である図中◎印がオン領域Ronの中心点Pc 、図中●
印は光電スイッチ13aを挿着した挿入孔9aの中心点
Ph である。オン領域Ronの中心点Pc (図中◎印)は
挿入孔9a,9bの中心点Ph (図中●印)からX軸方
向に10μm、Y軸方向に30μmのずれが発生してい
る。
onの中心点Pc (図中◎印)と挿入孔9aの中心点Ph
(図中●印)とは一致しない。しかしながら、この距離
差は採用された光電スイッチ13aの品種が同一であれ
ば一定であるので、当該距離差をこのように予め測定し
差し引いておくことにより光電スイッチ13aを挿着し
た挿入孔9aの実際の中心位置が求められる。図5の測
定値では当該距離差が数十μmのオーダである為、数十
μmの精度で挿入孔9a,9bの中心点Ph (図中●
印)の正確な位置が求められる。
明する為の仮想座標軸及びこの上にセットされる挿着ボ
ード8の相対配置を示す。ここで挿入孔9は隣接相互間
隔が一定な平面格子状に配設されているものとする。温
度変化その他の外的要因等により挿着ボード8が平面方
向に少許伸縮し、当該図中に示す様に光電スイッチ13
a、13bを挿通した挿入孔9a,9bの中心位置が、
オフセット補正前の位置P1 (X1 ,Y1 ),P2 (X
2 ,Y2 )からPn1(Xn1,Yn1),Pn2(Xn2,Yn
2)にそれぞれ移動したものと仮定する。
のそれぞれの挿入孔9の相互隣接間隔が(dx ,dy )
から(dnx,dny)に変化したものと仮定する。ここで
図中矢印は補正前から補正後への遷移を示す。挿着ボー
ド8には、X軸方向にnx 個、Y軸方向にny 個の挿入
孔9がXY平面上に格子状に多数貫設されている。尚、
参考までにここでの挿入孔9の総数は光電スイッチ13
a,13bが2ケ所に挿着されるのでnx ×ny −2と
なる。
れの隣接相互間隔(dnx,dny)は、 dnx=(Xn2−Xn1)/(nx −1) dny=(yn2−yn1)/(ny −1) と算出される。
は、 Xn =Xn1+(n−1)dnx …(2) Ym =Yn1+(ny −m)dny …(3) となる。ここでは図中の原点に最も近接した挿入孔をP
11とし、任意の挿入孔をPnmとする。
で算出された偏移後の挿入孔9位置の演算結果は制御回
路11x,11yに送出され、それぞれの制御回路11
x,11yは駆動パルス信号Sxfwd,Sxbwd,Syfwd,
Sybwdを駆動回路12x,12yに送出し、駆動回路1
2x,12yは当該駆動パルス信号Sxfwd,Sxbwd,S
yfwd,Sybwdに応じた駆動操作信号S5,S6を当該偏
移距離に対応した数の駆動パルス電圧をそれぞれのパル
スモータ2x,2yに印加して回転駆動し、偏移後の挿
入孔9位置へ部品把持ハンド5を移動する。
にとり説明を行ったが、基準座標系の原点位置が温度変
化等の外的要因により正確な位置からずれた場合でも、
本例と全く同様に式(2)及び式(3)からオフセット
補正は可能である。
ローチャートである。光電スイッチ13a,13bは少
なくとも2個以上存在する為、図中の閉ループは最低2
回経由することとなる。先ず、一方の光電スイッチ13
a[ステップI参照]の前面を部品把持ハンド5で走査
し[ステップII参照]、当該光電スイッチ13aのオ
ン領域Ronの中心点Pc を測定する[ステップIII参
照]。
を挿着した挿着孔9aの中心点Phと当該オン領域Ron
の中心点Pc との差値を基に挿着孔9aの中心位置を求
める[ステップIV参照]。これを複数の光電スイッチ
13a,13b全てにつき実施し[ステップV参照]、
これらの光電スイッチ13a,13bが挿着された挿入
孔9a,9bの中心位置から、任意の挿入孔9の中心位
置を求める。引続き、偏移後の挿入孔9,9a,9bの
相互間隔dnx,dnyを算出し[ステップVI参照]、さ
らに、偏移後の挿入孔9,9a,9bの座標(Xn ,Y
m )を算出する[ステップVII参照]。
スイッチ13a,13bは、放射用光ファイバと反射用
検出用光ファイバとが一個の中空円筒容器に一体収納さ
れた市販のファイバ形光電スイッチを用いているが、何
等これに制限される必要は無い。則ち、投光機能と反射
光の検出機能とを具備する限り如何なる種類のセンサを
採用しても構わない。
ァイバの周囲に照射光導光用光ファイバを複数本囲繞配
置した導光手段及び光源並びに光センサを組み合わせて
適用することも可能である。但し、ミクロンオーダの検
出精度が要求される場合には、部品7と光電スイッチ1
3a,13bとの間の距離が0.5mm程度になるよう
に近接して対峙し、なおかつ光電スイッチ13a,13
bのON/OFF遷移時のスライスレベルも可及的に高
める事が望ましい。
チ13a,13bが挿着ボード8に複数個貫設された挿
入孔9の内、特に対角の挿入孔9a,9bに挿着された
場合を挙げて説明を行ったが、3個以上の光電スイッチ
をそれぞれ適宜代表位置に使用しても構わない。尤も、
これらの光電スイッチ13a,13bは、挿着ボード8
の伸縮による誤差の吸収を最大限に発揮する為になるべ
く周面に設置することが望ましい。
品7の一例として円筒形状のピンを用いたが部品7の構
造及び形状はこれに限定されない。一例として部品7を
光ファイバケーブルのフェルールとし、挿着ボード8に
貫設された挿入孔9に代えて光ファイバケーブルコネク
タとすることも一向に構わない。
13bを挿着ボード8に配置する方法につき記述した
が、この代わりにオフセット補償動作時に部品把持ハン
ド5で光電スイッチ13a,13bを把持して挿入孔9
a,9bの貫設位置を検出することも可能である。この
方法では光電スイッチ13a,13bのオフ領域Roff
を検出することにより挿入孔9の中心位置を求める。こ
れ以降の動作は光電スイッチ13a,13bを挿着ボー
ド8に配置する場合と全く同様の作業手順を踏めば良
い。
9が隣接等間隔の格子状に貫設されていると仮定した
が、隣接間隔が不等間隔であってもそれらの位置が正確
に定義されていれば一向に構わない。この場合、オフセ
ット測定位置からの距離に応じて比例配分を行って補正
量を調節すれば良い。
x ,Y軸方向の挿着ボード寸法変化率αy はそれぞれ
(Xn2−Xn1)/(X2 −X1 ),(Yn2−Yn1)/
(Y2 −Y1 )となるので、部品7を挿入したい位置の
X座標Xnb,Y座標Ynbはそれぞれ、 で与えられる。
スモータ2x,2y,2zを採用して説明を行ったが、
モータ軸にロータリーエンコーダを直結し、当該ロータ
リーエンコーダの回転をLEDと組み合わせたフォトト
ランジスタの出力を増幅して移動パルス信号となし、当
該パルス信号を本実施例の駆動パルス信号Sxfwd,Sxb
wd,Syfwd,Sybwdに代えてパルス信号用マルチプレク
サ15を経由してアップダウンカウンタ16に入力し
て、直流モータ或いは交流モータを採用して移動制御を
行うことは勿論任意である。
うな被組付品と部品7について説明して来たが、被工作
品と工具にそれぞれ置き換えて利用することが出来、そ
の場合、工具は,CPU10と電気的に接続する電動工
具として被工作品に対する工具の加工位置決めにも応用
可能である。
につき説明する。図8は、その装置例の統合指令制御系
を示すシステムブロックダイヤグラムである。図中、2
0′はI/Oポートである。なお、図2に示す前記装置
例における統合指令制御系と同一ブロックは、同一符号
を付して説明の重複を避けた。
グラムでオフセット補正量を求めるため、X軸,Y軸駆
動用パルスモータ2x,2yの駆動パルス数の計数はC
PU10のプログラムのソフトウェアで行うこととなる
ので、前記装置例におけるハードウェアのオフセット補
正回路γは不要となり、検出回路としては光電スイッチ
13a,13bの出力をI/Oポート20′を介してC
PU10に取り込むだけである。
Y軸駆動用パルスモータ2yを駆動するための構成は図
2と同様である。即ち、オフセット補正回路γは削除さ
れており、光電スイッチ13a,13bにそれぞれ接続
された増幅器14aおよび14bにより増幅された検出
挙動信号S1 ,S2 は新たに設置したI/Oポート2
0′に接続されている。光電スイッチ13aおよび13
bのオン,オフ検出挙動信号S1 ,S2 はI/Oポート
20′を介してCPU10内に取り込まれる。
行手順を図面につき説明する。図9は、本方法例のソフ
トウェアによる検出のための実行手順のフローチャート
を示す。
めている。まず、図示しないカウンタの計数値Nを0に
リセットし[ステップI参照]、次いで、部品7を把持
したハンド5をX軸走査開始点Px01 に位置決めし[ス
テップII参照]、1パルスずつパルスモータ2xをX
軸方向に駆動しては[ステップIII参照]、光電スイ
ッチ13aの出力を検査し、オンしたかどうかを見る
[ステップV参照]。オンしていなかったら、その前に
カウンタを歩進し[ステップIV参照]、さらに1パル
ス分駆動する[ステップIII参照]。これをオンする
まで繰り返し、その時の累積パルス数Nを記憶する。
し[ステップVI参照]、さらに同じ方向に1パルスず
つ駆動し[ステップVII参照]、今度は光電スイッチ
13bのオフする時[ステップIX参照]の累積パルス
数Mを求める[ステップIIX参照]。N,Mが求めら
れれば、オン領域の中心点のX軸(パルス数で表現)は
X軸走査開始点Px01 を基準とすると、 N+(M/2) となる[ステップX参照]。Y軸方向の中心点もX軸と
同様に求められる。同様の動作を光電スイッチ13bに
ついても行う。
として1パルスずつモータ2x,2yを移動するとした
が、これに限らない。例えば、2パルス毎でも10パル
ス毎でも可能である。さらに光電スイッチ13a,13
bがオンするまでは粗く送り、オン位置の概略を求め
る。次に1つ基準ステップだけ戻り、そこからは基準ス
テップを細かくし、精密にオン位置を求めることも可能
である。こうすることにより検出時間が短縮できる。
従来方法及び装置を採用する限り対応不可能であった経
時変化や温度変化等の各種外的要因により伸縮或いは位
置ズレの発生した挿着ボード等に対しても、挿入孔中心
位置への正確な位置決め作業を実現する。
品とほぼ同一形状かつ同一外径の部品である小型の光電
スイッチの採用だけで検出を可能とする為、特にソフト
ウェアプログラムで検出を可能とすれば、検出時間も短
縮され、なお一層ハードウェア検出に対し小型化かつ経
済的な構成を実現し実用性が高い利点を有する。
め挿着装置の全体構成概念図である。
指令制御系を示すシステムブロックダイヤグラムであ
る。
の相対位置関係の概念説明平面図、(b)は同・IIIb-I
IIb 線視断面図である。
ャートである。
装置例の統合指令制御系を示すシステムブロックダイヤ
グラムである。
るプログラム処理のフローチャートである。
である。
との相対位置関係の概念説明平面図、(b)は同・XIb-
XIb 線視断面図である。
9a,9bの中心点 Roff …オフ領域 Ron…オン領域 Sg …ゲート信号選択動作信号 Sp …パルス信号選択動作信号 Sset …セット動作信号 Srst …リセット動作信号 Srd…読出動作信号 Sxfwd…X軸正方向駆動パルス信号 Sxbwd…X軸逆方向駆動パルス信号 Syfwd…Y軸正方向駆動パルス信号 Sybwd…Y軸逆方向駆動パルス信号 1x,1y,1z…台座 2x,2y,2z…駆動用パルスモータ 3x,3y,3z…駆動用スクリューネジ 4x,4y,4z…移動ステージ 5…部品把持ハンド 6…部品把持ハンド開閉駆動用モータ 7…部品 8…挿着ボード 9,9a,9b…挿入孔 10…CPU 11x,11y,11z…制御回路 12x,12y,12z…駆動回路 13a,13b…光電スイッチ 14a,14b…増幅器 15…パルス信号用マルチプレクサ 16…アップダウンカウンタ 17,17’…レジスタ 18…ゲート信号用マルチプレクサ 19…インバータ 20,20′…I/Oポート
Claims (7)
- 【請求項1】仮想座標上にセットされた被組付・工作品
の任意位置に部品・工具を把持し位置決めする部品・工
具把持ハンド機構と、当該部品・工具把持ハンド機構を
搭載し組合構成する各々のX,Y,Z軸移動ステージを
駆動自在な各X,Y,Z軸駆動用モータと、当該各X,
Y,Z軸駆動用モータをそれぞれ操作駆動してなる各駆
動回路と、当該各駆動回路をそれぞれ制御してなる各制
御回路と、当該各制御回路を統御指令してなる演算処理
回路と、前記仮想座標のX,Y軸を移動するそれぞれの
前記X,Y軸移動ステージを駆動するそれぞれの各X,
Y軸駆動用モータのパルス信号と、前記被組付・工作品
に前記部品・工具を検出自在に取付られた位置センサか
らの検出挙動信号とを同時入力し、前記パルス信号をそ
れぞれ計数記憶して、漸次当該計数結果をオフセット演
算処理する前記演算処理回路に出力するとともに当該演
算処理回路から指令する各種動作信号を入力するオフセ
ット補正回路とから構成される位置決め装置において、 当該オフセット補正回路は、 前記仮想座標のX,Y軸を移動するそれぞれの前記X,
Y軸移動ステージを駆動するそれぞれの前記各X,Y軸
駆動用モータの正逆方向一組のパルス信号を一括選択切
り替えてなるパルス信号用マルチプレクサと、 当該パルス信号用マルチプレクサにより選択された前記
各X,Y軸駆動用モータの正逆方向のパルス信号をそれ
ぞれ入力し加減算するアップダウンカウンタと、 前記被組付・工作品に前記部品・工具を検出自在に取付
けられた複数の位置センサから並行入力する検出挙動信
号を選択切り替えてなるゲート信号用マルチプレクサ
と、 当該ゲート信号用マルチプレクサの出力に接続され前記
検出挙動信号の立ち上がりにより前記アップダウンカウ
ンタの値が書き込まれる第1のレジスタと、 当該ゲート信号用マルチプレクサの出力に接続され前記
検出挙動信号の立ち下がりにより前記アップダウンカウ
ンタの値が書き込まれる第2のレジスタと、 前記第1のレジスタ及び当該第2のレジスタの値と各種
動作信号とを演算処理回路とやり取りしてなるI/Oポ
ートと、を具備した、ことを特徴とするオフセット補正
機能付位置決め装置。 - 【請求項2】前記X,Y軸駆動用モータのパルス信号
は、前記制御回路で作成され、当該駆動用モータとして
のパルスモータの駆動を制御操作する駆動パルス信号で
ある、ことを特徴とする請求項1記載のオフセット補正
機能付位置決め装置。 - 【請求項3】前記X,Y軸駆動用モータのパルス信号
は、当該駆動用モータとしての直流モータ又は交流モー
タのモータ軸に取付けたロータリーエンコーダで検出さ
れる移動パルス信号である、ことを特徴とする請求項1
記載のオフセット補正機能付位置決め装置。 - 【請求項4】前記位置センサは、光電スイッチであるこ
とを特徴とする請求項1,2又は3記載のオフセット補
正機能付位置決め装置。 - 【請求項5】仮想座標上にセットされた被組付・工作品
に、部品・工具を把持された部品・工具把持ハンド機構
を前記仮想座標のX,Y軸に沿って予めプロットされた
目標座標点に走査位置決めし、前記部品・工具の組付・
加工作業を行う為に、事前に、前記被組付・工作品の所
要複数の代表位置が予定された前記仮想座標上のセット
位置との各種要因によるセットズレを、前記所要複数の
代表位置の基点を適宜検出手段にて検出割出してから算
出することにより、前記予めプロットされた組付・加工
用目標座標点とこれに対応する前記組付・工作品の現実
組付・加工点の相対位置ズレを演算補正吸収した上で走
査位置決めする方法であって、 前記所要代表位置の各基点の適宜検出手段による検出割
出しが、前記仮想座標の任意基点位置に対応する前記被
組付・工作品の前記所要代表各位置に取付けられた光電
スイッチの前面を、前記部品・工具把持ハンド機構に把
持された前記部品・工具を走査し、当該光電スイッチの
検出挙動信号出力がON状態とOFF状態とを遷移する
複数の遷移点の座標成分の相加平均を比例配分して算出
した、ことを特徴とする位置決め装置のオフセット補正
方法。 - 【請求項6】仮想座標上にセットされた被組付・工作品
に、部品・工具を把持された部品・工具把持ハンド機構
を前記仮想座標のX,Y軸に沿って予めプロットされた
目標座標点に走査位置決めし、前記部品・工具の組付・
加工作業を行う為に、事前に、前記被組付・工作品の所
要複数の代表位置が予定された前記仮想座標上のセット
位置との各種要因によるセットズレを、前記所要複数の
代表位置の基点を適宜検出手段にて検出割出してから算
出することにより、前記予めプロットされた組付・加工
用目標座標点とこれに対応する前記組付・工作品の現実
組付・加工点の相対位置ズレを演算補正吸収した上で走
査位置決めする方法であって、 前記所要代表位置の各基点の適宜検出手段による検知割
出しが、 前記仮想座標の任意基点位置に対応する前記被組付・工
作品の前記所要代表各位置を、前記部品・工具把持ハン
ド機構に把持された光電スイッチの前面を臨ませて走査
し、 当該光電スイッチの検出挙動信号出力がON状態とOF
F状態とを遷移する複数の座標成分の相加平均を比例配
分して算出した、ことを特徴とする位置決め装置のオフ
セット補正方法。 - 【請求項7】前記所要複数の代表位置の基点を割出して
から事前に、前記被組付・工作品の所要複数の代表位置
が予定された前記仮想座標上のセット位置との各種要因
によるセットズレを算出することにより、予めプロット
された組付・加工用目標座標点とこれに対応する前記組
付・工作品の現実組付・加工点の相対位置ズレを演算補
正吸収する一連の処理は、プログラム処理である、こと
を特徴とする請求項5又は6記載の位置決め装置のオフ
セット補正方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12658794A JP3314348B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-06-08 | オフセット補正機能付位置決め装置及び位置決め装置のオフセット補正方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-333688 | 1993-12-27 | ||
JP33368893 | 1993-12-27 | ||
JP12658794A JP3314348B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-06-08 | オフセット補正機能付位置決め装置及び位置決め装置のオフセット補正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07234723A JPH07234723A (ja) | 1995-09-05 |
JP3314348B2 true JP3314348B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=26462757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP12658794A Expired - Lifetime JP3314348B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-06-08 | オフセット補正機能付位置決め装置及び位置決め装置のオフセット補正方法 |
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JP (1) | JP3314348B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100440779B1 (ko) * | 2002-06-14 | 2004-07-19 | 삼성테크윈 주식회사 | 다축 서어보 시스템에서 초기 비틀림 오차를 포함하는인덱스 옵셋 설정 방법 |
CN114281026A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 昆山顺之晟精密机械有限公司 | 一种利用plc的脉冲计数功能保持线切割系统绝对原点的方法 |
-
1994
- 1994-06-08 JP JP12658794A patent/JP3314348B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH07234723A (ja) | 1995-09-05 |
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