特許 6596345 逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置とその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6596345

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置とその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20191010BHJP

   H02P 8/14 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 Z

   H02P8/14

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-14383(P2016-14383)

(22)【出願日】2016年1月28日

(65)【公開番号】特開2017-132004(P2017-132004A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2016年1月29日

【審判番号】不服2018-4012(P2018-4012/J1)

【審判請求日】2018年3月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】395011229

【氏名又は名称】上銀科技股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(72)【発明者】

【氏名】翁振民

(72)【発明者】

【氏名】陳惟紹

【合議体】

【審判長】 刈間 宏信

【審判官】 見目 省二

【審判官】 中川 隆司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−４６４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６８３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２７１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−３１８３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１４４１８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−４５６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４４５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−６９５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１１８９４２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B25J 1/00 - 21/02

H02P 8/00 - 8/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを挟み、又は解放するチャックと、
前記チャックと連結し、前記チャックを内側又は外側に向けて駆動してワークを掴持することが可能なステッピングモータと、
前記ステッピングモータと電気的に接続する制御器と、
を含む逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置において、
前記制御器はそれぞれが互いに電気的に接続する、駆動ユニットと、制御ユニットと、指令ユニットと、アクセスユニットと、を含み、
前記駆動ユニットは、前記ステッピングモータと電気的に接続し、前記ステッピングモータを回転可能であり、前記ステッピングモータの実際の逆起電力値をフィードバック可能であり、
前記制御ユニットは前記駆動ユニットと電気的に接続し、
前記指令ユニットは、前記制御ユニットと電気的に接続し、前記チャックに対する、挟み状態、挟み速度及び挟み力の制御指令を前記制御ユニットへ送信可能であり、
前記アクセスユニットは、前記制御ユニットと電気的に接続し、制御パラメータマトリックスを記憶しており、前記制御パラメータマトリックスの各位置には、それに対応する逆起電力閾値を有し、
前記制御ユニットは、前記指令ユニットの制御指令によって前記ステッピングモータの作動を制御し、前記制御ユニットは、更に、前記制御指令を前記制御パラメータマトリックスに対比し、それに対応する逆起電力閾値を取って即時に実際の逆起電力値と対比して、その対比の結果によって、当該実際の逆起電力値が当該逆起電力閾値より大きい場合には駆動を維持し、当該実際の逆起電力値が当該逆起電力閾値より小さいか等しい場合には駆動を停止して挟み状態を維持するように前記ステッピングモータを制御し、
前記制御パラメータマトリックスは、前記逆起電力閾値に対応付けられた所定範囲の位置を示す、チャックの挟み状態、チャックの挟み速度及びチャックの挟み力の三種のパラメータに応じた当該逆起電力閾値が前記ステッピングモータの同期状態での測定結果に基づき予め定められて作成される三次元的なマトリックス形式のテーブルデータであり、前記チャックの挟み状態は、チャックが内側に挟む状態と外側に挟む状態を含むことを特徴とする、
挟み装置。

【請求項2】

ステッピングモータを駆動するステップＩＩと、制御パラメータマトリックスと対比するステップＩＩＩと、対応する逆起電力閾値を求めるステップＩＶと、実際の逆起電力をモニターするステップＶと、対比して制御するステップＶＩと、が順次行われ、
前記ステップＩＩは、制御器が制御指令に従って、駆動ユニットを介してステッピングモータを回転し、前記ステッピングモータが回転しているときに実際の逆起電力値が発生し、
前記ステップＩＩＩは、前記制御器の制御ユニットが前記制御指令によって、アクセスユニットに記憶する制御パラメータマトリックスと対比し、前記制御パラメータマトリックスの各位置には、それに対応する逆起電力閾値を有し、
前記ステップＩＶは、前記制御器が前記制御指令の前記制御パラメータマトリックスに位置する位置と対比して、逆起電力閾値を求め、
前記ステップＶは、前記制御器が実際の逆起電力値を持続にモニターし、
前記ステップＶＩは、前記制御器の制御ユニットが、モニターされる実際の逆起電力値と求めた逆起電力閾値を対比して、実際の逆起電力値が逆起電力閾値より大きい場合には、前記ステッピングモータの駆動を維持し、実際の逆起電力値が逆起電力閾値より小さいか等しい場合には、前記ステッピングモータの駆動を停止して挟み状態を維持し、
前記制御パラメータマトリックスは、前記逆起電力閾値に対応付けられた所定範囲の位置を示す、チャックによるワークの挟み状態、チャックによるワークの挟み速度及びチャックによるワークの挟み力の三種のパラメータに応じた当該逆起電力閾値が前記ステッピングモータの同期状態での測定結果に基づき予め定められて作成される三次元的なマトリックス形式のテーブルデータであり、前記チャックの挟み状態は、チャックが内側に挟む状態と外側に挟む状態を含むことを特徴とする、
挟み装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットに関し、特に、逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置とその制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電動チャックをモニターし、又は制御する方式は極めて多い。その制御方式の一つは、ステッピングモータの特性によって制御する。その制御の基礎は、ステッピングモータの出力トルクと回転数が反比例することにある。ステッピングモータの速度を切替えることにより、ステッピングモータに駆動されるチャックの挟み力を制御する。
しかしながら、ステッピングモータの出力トルクと回転数が反比例するため、ステッピングモータを急に変化、例えば急に加速する場合には、トルクが降下して外部のロードを負荷できないため、ワークの滑りが少し発生する。これにより、チャックの挟みの安定性が低下する。

【0003】

もう一つの制御方式は、ステッピングモータのステップアウト（ｓｔｅｐ ｏｕｔ）を検知するセンサーを別に設けることにより、ステッピングモータがステップアウトすると、ステッピングモータの電源を切って、別の保持機構によって挟み力を保持する。
しかしながら、このような制御方式は、ステッピングモータのステップアウトが発生してから、挟み力を保持するため、ステッピングモータのステップアウトの発生を完全に回避できない。よって、挟み力を安定的に制御できない。このため、独立の保持機構を設置して挟み力を保持することが必要であるため、全体の構造が複雑となり、作製のコストが増加する問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の主な目的は、チャックの挟み力を安定的に制御可能であり、全体の構造が複雑にならない、逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置とその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の挟み装置は、ワークを挟み、又は解放するチャックと、前記チャックと連結し、前記チャックを内側又は外側に向けて駆動してワークを掴持することが可能なステッピングモータと、前記ステッピングモータと電気的に接続する制御器と、を含む逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置において、前記制御器はそれぞれが互いに電気的に接続する、駆動ユニットと、制御ユニットと、指令ユニットと、アクセスユニットと、を含み、前記駆動ユニットは、前記ステッピングモータと電気的に接続し、前記ステッピングモータを回転可能であり、前記ステッピングモータの実際の逆起電力値をフィードバック可能であり、前記制御ユニットは前記駆動ユニットと電気的に接続し、前記指令ユニットは、前記制御ユニットと電気的に接続し、前記チャックに対する、挟み状態、挟み速度及び挟み力の制御指令を前記制御ユニットへ送信可能であり、前記アクセスユニットは、前記制御ユニットと電気的に接続し、制御パラメータマトリックスを記憶しており、前記制御パラメータマトリックスの各位置には、それに対応する逆起電力閾値を有し、前記制御ユニットは、前記指令ユニットの制御指令によって前記ステッピングモータの作動を制御し、前記制御ユニットは、更に、前記制御指令を前記制御パラメータマトリックスに対比し、それに対応する逆起電力閾値を取って即時に実際の逆起電力値と対比して、その対比の結果によって、当該実際の逆起電力値が当該逆起電力閾値より大きい場合には駆動を維持し、当該実際の逆起電力値が当該逆起電力閾値より小さいか等しい場合には駆動を停止して挟み状態を維持するように前記ステッピングモータを制御し、前記制御パラメータマトリックスは、前記逆起電力閾値に対応付けられた所定範囲の位置を示す、チャックの挟み状態、チャックの挟み速度及びチャックの挟み力によって作成される三次元的なマトリックスであり、前記チャックの挟み状態は、チャックが内側に挟む状態と外側に挟む状態を含むことを特徴とする。

【0006】

本発明の挟み装置の制御方法は、ステッピングモータを駆動するステップＩＩと、制御パラメータマトリックスと対比するステップＩＩＩと、対応する逆起電力閾値を求めるステップＩＶと、実際の逆起電力をモニターするステップＶと、対比して制御するステップＶＩと、が順次行われ、前記ステップＩＩは、制御器が制御指令に従って、駆動ユニットを介してステッピングモータを回転し、前記ステッピングモータが回転しているときに実際の逆起電力値が発生し、前記ステップＩＩＩは、前記制御器の制御ユニットが前記制御指令によって、アクセスユニットに記憶する制御パラメータマトリックスと対比し、前記制御パラメータマトリックスの各位置には、それに対応する逆起電力閾値を有し、前記ステップＩＶは、前記制御器が前記制御指令の前記制御パラメータマトリックスに位置する位置と対比して、逆起電力閾値を求め、前記ステップＶは、前記制御器が実際の逆起電力値を持続にモニターし、前記ステップＶＩは、前記制御器の制御ユニットが、モニターされる実際の逆起電力値と求めた逆起電力閾値を対比して、実際の逆起電力値が逆起電力閾値より大きい場合には、前記ステッピングモータの駆動を維持し、実際の逆起電力値が逆起電力閾値より小さいか等しい場合には、前記ステッピングモータの駆動を停止して挟み状態を維持し、前記制御パラメータマトリックスは、前記逆起電力閾値に対応付けられた所定範囲の位置を示す、チャックによるワークの挟み状態、チャックによるワークの挟み速度及びチャックによるワークの挟み力によって作成される三次元的なマトリックスであり、前記チャックの挟み状態は、チャックが内側に挟む状態と外側に挟む状態を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明の逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置とその制御方法は、チャックの挟み力を安定的に制御可能であり、全体の構造が複雑にならないという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置のシステムを示すブロック図である。

【図2】本発明の逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置の制御方法を示すフローチャートである。

【図3】本発明に係る制御パラメータマトリックスの相互関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0010】

本実施形態に係る、逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置は、図１から図３に示すように、チャック１０と、ステッピングモータ２０と、制御器３０と、を含む。

【0011】

ステッピングモータ２０は、チャック１０と連結し、チャック１０を挟み、又は解放させることが可能である。

【0012】

制御器３０は、ステッピングモータ２０と電気的に接続し、電気的に接続する、駆動ユニット３１と、制御ユニット３２と、指令ユニット３３と、アクセスユニット３４と、を含む。

【0013】

駆動ユニット３１は、ステッピングモータ２０と電気的に接続し、ステッピングモータ２０を回転可能であり、ステッピングモータ２０の実際の逆起電力値をフィードバックすることが可能である。

【0014】

制御ユニット３２は、駆動ユニット３１と電気的に接続する。

【0015】

指令ユニット３３は、制御ユニット３２と電気的に接続し、チャック１０に対する、挟み状態（内側に挟む、外側に挟む）、挟み速度及び挟み力の制御指令を送信することが可能である。

【0016】

アクセスユニット３４は、制御ユニット３２と電気的に接続し、制御パラメータマトリックスを記憶している。前記制御パラメータマトリックスは、チャック１０の挟み状態（内側に挟む、又は外側に挟む）、挟み速度及び挟み力によって作成する三次元的なマトリックスである。前記制御パラメータマトリックスの各位置には、それに対応する逆起電力閾値を有する。上記の全てのパラメータは、ステッピングモータが正常に稼動し、ステップアウトが発生しない状態で測定される。
制御ユニット３２は、指令ユニット３３の制御指令によってステッピングモータ２０の作動を制御する。制御ユニット３０は、更に、制御指令を前記制御パラメータマトリックスと対比して、それに対応する逆起電力閾値を取って即時に実際の逆起電力値と対比し、その結果によってステッピングモータを制御する。

【0017】

本実施形態に係る、逆起電力をモニターの根拠とする挟み装置の制御方法は、制御指令を送信するステップＩと、ステッピングモータを駆動するステップＩＩと、制御パラメータマトリックスと対比するステップＩＩＩと、対応する逆起電力閾値を求めるステップＩＶと、実際の逆起電力をモニターするステップＶと、対比して制御するステップＶＩと、が順次行われる。

【0018】

ステップＩは、指令ユニット３３を介して指令を制御ユニット３２へ送信する。すなわち、指示ユニット３３がチャック１０に対する、挟み状態（内側に挟む、又は外側に挟む）、挟み速度及び挟み力の指令を制御ユニット３２へ送信する。

【0019】

ステップＩＩは、制御器３０が指令ユニット３３の制御指令を受信した後、制御ユニット３２が当該制御指令に従って、ステッピングモータ２０を回転する。ステッピングモータ２０が回転しているときには、実際の逆起電力値が発生する。

【0020】

ステップＩＩＩは、制御器３０の制御ユニット３２が当該制御指令によって、アクセスユニット３４に記憶する制御パラメータマトリックスと対比する。前記制御パラメータマトリックスの各位置には、それに対応する逆起電力閾値を有する。

【0021】

ステップＩＶは、制御器３０が実際の逆起電力値の制御パラメータマトリックスに位置する位置と対比して、それに対応する逆起電力閾値を求める。
図３に示すのは前記制御パラメータマトリックスの模式図である。前記制御パラメータマトリックスは、チャック１０の挟み状態（内側に挟む動作０、又は外側に挟む動作１）、挟み速度及び挟み力によって作成する三次元的なマトリックスである。
もちろん、前記制御パラメータマトリックスにおけるエレメントは制御の必要によって変更でき、例えば一次元目によって挟み状態を示し、挟み状態が二つのエレメントを有し、これらは内側に挟む動作（０）と外側に挟む動作（１）であり、二次元目によって挟み速度を示し、挟み速度が２０個のエレメントを有し、例えば１ｍｍ／ｓ〜２０ｍｍ／ｓであり、三次元目によって挟み力を示し、挟み力が１４個のエレメントを有し、これらは５０％〜１００％の力である。
制御器３０が指令ユニット３３の制御指令を受信した後、制御ユニット３２がアクセスユニット３４に記憶する前記制御パラメータマトリックスをアクセスして逆起電力閾値を求める。例えば外部からの制御指令が「外側に挟む動作、５ｍｍ／ｓ、５０％」である場合には、制御ユニットがパラメータに対応して［１］［４］［０］のマトリックス位置にアドレッシングして、当該位置での逆起電力閾値を読み取る。

【0022】

ステップＶは、制御器３０の制御ユニット３２が駆動ユニット３１からフィードバックする実際の逆起電力値を持続的にモニターする。

【0023】

ステップＶＩは、制御器３０の制御ユニット３２が、モニターされる実際の逆起電力値と求めた逆起電力閾値を対比して、実際の逆起電力値が逆起電力閾値より大きい場合には、ステッピングモータの駆動を維持し、実際の逆起電力値が逆起電力閾値より小さいか等しい場合には、チャック１０がワークを挟んだことを意味するため、ステッピングモータの駆動を停止して挟み状態を維持する。

【0024】

本実施形態は、ステップアウトが発生しない状態での稼動パラメータを事前に測定して制御パラメータマトリックスを作成し、チャック１０が挟んでいるときに、実際の逆起電力値をフィードバックして、前記制御パラメータマトリックスと対比する。これにより、対比した後、その結果によって即時にモニターするため、即時のモニター及び挟みパラメータを安定化するという目的を達成可能である。

【0025】

本実施形態は、逆起電力値を即時のモニターの根拠とし、制御パラメータマトリックスを参考することにより、ステップアウトの発生を確実に防止可能であり、各挟み動作を最高の挟み状態に保持可能であり、挟み力の安定性を増加可能であり、ワークが緩まって離脱することを完全に回避可能であり、製品の不良率を減少可能である。

【0026】

本実施形態は、ステッピングモータ２０の稼動による逆起電力値をモニターすることにより、モニターの過程中にトルクセンサーを独立に設けることが必要ないため、構造が簡単となり、組付け及び使用の自由度が高い。

【0027】

本実施形態に係る制御パラメータマトリックスは、挟み装置の挟み状態（内側に挟む、又は外側に挟む）、挟み速度及び挟み力によって作成する三次元的なマトリックスであるためチャック、異なる挟み状態、異なる挟み速度及び異なる挟み力の条件で、全てがそれに対応する逆起電力閾値を得ることが可能である。これにより、適用度が極めて高い。
挟み装置の制御パラメータが異なるときには、制御パラメータマトリックスのパラメータ値を増減し、又は変更することが可能である。そして本発明に係る制御パラメータマトリックスは、図３のパラメータに限定されない。

【0028】

本発明は、挟み装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0029】

１０ チャック
２０ ステッピングモータ
３１ 駆動ユニット
３０ 制御器
３２ 制御ユニット
３３ 指令ユニット
３４ アクセスユニット
Ｉ 制御指令を送信するステップ
ＩＩ ステッピングモータを駆動するステップ
ＩＩＩ 制御パラメータマトリックスと対比するステップ
ＩＶ 対応する逆起電力閾値を求めるステップ
Ｖ 実際の逆起電力をモニターするステップ
ＶＩ 対比して制御するステップ

【図1】

【図2】

【図3】