JPH029594A - 物品の把持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、物品の把持方法と装置ｉｌｒこ関するもので
あり、特にパレット上に載置されたロール状物品の芯体
の穴を保持するのに好適に用い得るものである。

（従来の技術） 物品の把持方法及びその装置に関する従来の技術として
は、特開昭５８−１４９１９２号公報奢こ記載のもの等
が知られている。

上記公報に記載されていＳ従来の技術について説明する
と、特開昭５８−１４９１９２号公報には、第１の目標
位置ンこアームを移動させ、アームに装置された撮像手
段により第１の目標位°４近傍の画（ＬＪｌに取込み、
該取込まれだ画像から第２の目標位置を示す特徴像な検
出してｍｌ、第２の目１票位１か間の偏差？算出し、該
算出した偏差に基づいて第１の目標位置から第２め目標
位置ンこアームを移動させることを特徴とするロボット
・アームの位置決め方式が記載されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の従来の技術は以下のような問題点
を有して（・た。

即ら、特開昭５８−１４９１９２号公報に記載５　、ｈ
ているロボット・アームの位置決め方式は、撮像手段の
視野が遮らないように、把持）・ンドを退避位置まで回
動した状態で、第１、第２の目標位置間の開港を算出し
、該算出した偏差に基づいて第１の目標位置から第２の
目標位置ンこアームを移動させ、アームを位置決めした
後、把持Ｉ・ンドを把持位置まで回動させるようになし
であるため、アームに装着された撮像手段は把持ノ・ン
ドに比べ１個節分少ない動作しかできず、把持・・ンド
もアームの１個節分の機能を有効に利用することができ
ない。

本発明の課題は、上記問題点を解決し、アームの関節を
有効？こ使用できるとともに、把持・・ンドで視野な遮
られないで物品の存在位置を正確且つ迅速に検出して確
実に把持できる方法及び装置を提供しようとすることに
ある。

（課通を解決するための手段） 本発明は、物品を把持する把持・・ンドと上記物品を検
出する検出装置とが一定の互層を隔ててロボットのｆ：
６フランジ部に固定設置されており、上記手首フランジ
部を移動し上記物品と上記検出装置とを位置合わせする
ことによって、上記物品の存在位置を検出した後、上記
手首フランジ部を移・助することによって、検出された
上記物品の存在位置まで上記把持・・ンドを移動させ、
上記物品を上記把持・・ンドにより把持することを特徴
とする物品の把持方法及び物品を把持する把持Ｉ・ンド
と上記物品を検出する検出装置とが一定の距ｌ！ｌｌ隔
ててロボットの手首フランジ部をこ固定設置され、−上
記検出装置が略一定の間隔で同一円周上に配置された４
＠の検出器からなることを特徴とする物品の把持装置を
提供することによって上記の目的を達成したものである
。

尚、物品が、円形状の穴を有するロール状物品であると
好適である。

また、検出装置！ｔの何りか１個の検出器が穴の内ｉｔ
！ＩＩの位置を検出するまで、上記検出装置を略渦巻ぎ
状ンこ８動させ、何れかｌ＠の検出器が上記穴の内：！
！’Ｉ　”’　ｆ装置を検出した後、全ての検出器が上
記穴シり内〕！１の位置を検出するまで、上記穴の内側
の位；ｌを検出している検出器に応じて、上記検出装置
？予め定めら２れている方向に移動させることによって
、上記穴と、上記検出装置とを位置合わせするようにな
しても良い。

（実施例） 以ド、実施例を図面ンこ基づいて説明する。

先ｆ、本実施例の物品の把持装置について説明する。

第２図は本実施例のロール状物品の把持装置を示す平面
図、第３図はその正面図（ロール状物品の一部？省略し
て図示しである）で、これらの図面において、（ｌ）は
ロール状物品（５）を把持するための把持ハンド、（２
）はロール状物品（５）の穴の中心な検出するための検
出装置、（３）は多関節型ロボットであり、そのｆ首フ
ランジ部＋３１１に把持ハンド（１）と検出装置（２）
とが一定の互層を隔てて固定設置されている。又、（４
）はロール状物品（５）？装置したパレット（６）を回
転するためのターンテーブルである。

水装置ケこおける各部について詳述すると、上記把持ハ
ンドｆ１）は、円形状の穴を有するロール状物品（５）
の穴部６１）を把持するもので、第４〜７図に示される
如く、互いに平行に半径方向に開閉する３個の爪（１１
）を具備している。ロール状物品（５）を把持ｒる場合
には、穴部（５１）の上部より把持ハンド（１）の爪（
ｌ　ｌ）を閉じた状態でほぼ垂直１こ挿入した後、爪０
１）を開くことによってなし得る。尚、穴部１’５１１
の内径と把持ハンド（１）の爪（１１）の外径とのクリ
アランスは通常小さいので、穴部（５１１と爪（１１）
との中心を正確に一致させないと、爪（１１）を穴部＠
ｌ）に挿入できない。

また、検出装置１　Ｆ２）は、検出される穴部（５１）
の内径より小さい直径からなる円周Ｅに略一定の間隔で
配設された４個の検出器（２１）を具備している。即ち
、第、８〜１３図會こ示される如く、互いに直交する円
の直径Ｘ軸、Ｙ軸と上記円の交差部に夫々検出器（２１
）が設けられている。尚、上記円の直径は検出される穴
部（５１）の直径より僅かに小さい（例えば、穴部（５
１）の内径が４８〜５１朋の場合には検出器（２１）が
配設される円の直径は４５罷、穴部ｉ５＋１の内径が７
３〜７６ｆｌの場合には検出！ＩＩＪ　Ｃ２＋＋が配設
される円の直径は７０朋）ことが好ましい。又、検出！
／！（２１１としては、レーザー光反射型フォトスイッ
チが好適である。

また、多関節型ロボット（３）は、第１図に示される如
く、その手首フランジ部（３１）に、ブラケット（、！
）を介して把持・・ンド（１）と検出装置！　＋２）と
が一定の距離を隔てて固定設置されている。尚、把持ハ
ンド（１）と検出装置（２）との偏心方向は手首フラン
ジ部（３１）の角度により定まっているので、検出装置
（２）によってロール状物品（５）の穴部（５１）を検
出し、把持・・ンド（１）を、上記偏心方向ンこ上記一
定距離だけ移動することにより、把持ハンド＋１）をロ
ール状物品（５）の穴部６りの位置まで移動できる。尚
、第１図に示さ九るロール状物品の把持装置は、２種類
の大きさの穴部幅）に対応して、直径の異なる円周上に
配設された夫々４個の検出器（２１ａ）　、・・・、　
　（２１ｂ）・・・からなる２組の検出装置（２）を具
備している。

また、ロール状物品（５）は、芯体（紙管）に紙、不織
布等のウェブな巻いたものである。

次に、本実施例の物品の把持方法の一実施態様を上述し
たロール状物品の把持装置ｚに用いた場合の実施態様に
基づいて説明する。

本発明の物品の把持方法の一実施態様においては、上述
の４（ｉｌの検出器伝りの何れか１個の検出器鎚）が、
ロール状物品（５）の穴部Ｃ５１）の内側の位置を検出
するまで、手直フランジ部（３１）を移動することによ
って、検出装置（２）を略渦巻き状に移動させ、何れか
１個の検出器（２１１が穴部幅）の内側の位置を検出し
た後、全ての検出器（２皿）が穴部幅）の内側の位置を
検出するまで、穴部６１）の内側の位置を検出している
検出：５２１１に応じて、検出値［（２）を予め定めら
れている方向に予め定められている量だけ移動させ、検
出装置２　＋２１の中心と穴部６１）の中心とを位置合
わせすることによって、穴部！５１１の中心位置を検出
した１表、手首フランジ部（３１）の角度及び把持ハン
ドｉ１１と検出器［（２＋との偏心量等に応じて、手４
フラ／ジ部（３１）を移動することによって、把持ハン
ド（１）を穴部６１）の位置まで移動させ、穴部６１）
を把持ハンド（１）？こより把持するようになしである
。

第２〜３図に示される如く、パレット（６）上の４ケ所
に複数段積層されたロール状物品（５）がターンテーブ
ル（４）に載置され且つロール状物品（５）の把持命令
があると、ロール状物品（５）の穴部＜５１１の探索が
始まる。

先ず、ロール状物品（５）の存在の有無を確認するため
、ロール状物品（５）の穴部（５Ｉ）の標準載置位置（
点ＡＯ）　（第１５図参照）から最大の載置誤差以上離
れた点に検出装置（２）が移動され、その位置Ｖこおい
て４Ｉ！９の検出″ｒｊ（２１１のうち、１個以上の検
出７５　ｒ２１）がロール状物品（５）からの反射光？
検出する（オ／となる）か否かが確認される。もし、少
なくとも１個の検出器（２１）がオンとなれば、ロール
状物品（５）の存在が確認される。尚、もし、全ての検
出″ａ（２１１が反射光を検出しないのくオフ）であれ
ば、ロール状物品（５）の子午が確認されるので、異常
指令を出し、待機する。

ロール状物品（５）の存在が確認されると、検出装置（
２）は、ロール状物品（５）の穴部（５１）の漂孕載置
位置（＋范Ａ　Ｏ）に移動される。このときに、ロール
状物品（５）が誤差なく載置さ九ていれば、４個の検出
７ｍ　＋２１）は全てオフの状態となり、位置合わせ完
了となる。もし、ロール状物品（５）が誤差を伴って載
置されていれば、４個の検出Ｄ　（２１）の少なくとも
１個はオンの状態となる。尚、ロール状物品（５）が少
しの誤差で載置されており、少なくとも１個の検出ｍ　
＋２１１がオフの状態であれば、後述する如くして、位
置合わせされる。

もし、４個の検出Ｗ　（２１１が全てオンになった場合
は、ｐ−ル状物品（５）の載置誤差が大ぎい場合で、４
個の検出器（２１１の全てがロール状物品（５）の穴部
ｌ５１）の内側の位置を検出していないときである。こ
の場合には、第１４図のフローチャートで示される如く
して、検出装置（２）の中心と穴部（５１１の中心とが
位置合わせされる。

即ち、４個の検出器ψｌ）が全てオンの場合、手首フラ
ンジ部（３１）を移動することによって、第１５図に示
される如く、点ＡＯ（ＸＯ，ｙｏ）、点Ａ１１（ＸＯ＋
ΔＸ、ＹＯ）を直線で結ぶように検出装置！？（２）が
移動され、もしその途中で４個の検出５　＋２１）の何
れもオフの状態にならなかった場合には、更に検出装置
（２）を点Ａｌ　ｌ、点Ａ１２（ＸＯＹＯ＋ΔＹ）、点
Ａ１３（ＸＯ−ΔＸ、　ＹＯ）、点Ａ１４　（ＸＯ，Ｙ
Ｏ−ΔＹ）を円弧で結ぶようンこ検出装置（２）が移動
され、もしその途中で４個の検出器Ｉ２１）の何れもオ
フの状態にならなかった場合ンこけ、Ａ２１　（ＸＯ＋
２ΔＸ、ＹＯ）、Ａ２２　（ＸＯ，ＹＯ＋２’ＡＹ）　
、Ａ２３　（ＸＯ−２ΔＸ、ＹＯ）　、Ａ２４　（ＸＯ
，ＹＯ−２ΔＹ）・・・と略（同心円状の）渦巻き状に
円弧を広げて行く。検出装置（２）の移動の途中で何れ
か１個の検出器（２１）がオフすると、検出装置（２）
は上記の略渦巻き状の移動を中止する。即ち、ロール状
物品（５）の穴部６０が５１αの位置にあるときには、
検出装置（２）が点Ａ３１から点Ａ３２に向かう間に１
個の検出ｉ　＋２１１がオフされ、そのとぎ検出装置Ｉ
（２＋は略渦巻き状の移動を中止する。又、ロール状物
品（５）の穴部（５１）が５１βの位ｉｔｔこあるとき
には、検出装置１（２）が点Ａ３３から点Ａ３４に向か
う間に１個の検出器（２１）がオフされ、そのとき検出
装置（２）は略渦巻き状の移動を中止する。尚、上記の
略渦巻ぎ状の移動経路は、点Ａ１１、点Ａ１２、点Ａ１
３を結ぶ円弧、点Ａ１３、点Ａ１４、点Ａ　２１を結ぶ
円弧、点Ａ２１、点Ａ２２、点Ａ　２３を結ぶ円弧、点
Ａ２３、点Ａ２４、点Ａ　３１を結ぶ円弧、点Ａ３１、
点Ａ３２、点Ａ３３を結ぶ円弧、点Ａ３３、点Ａ３４、
点Ａ４１を結ぶ円弧、・・・の組み合Ｊっせからなって
いる。又、穴部釦）の内径が４８〜５１朋の場合には、
ΔＸ、ΔＹを夫＋３Ｑｍ程度とすることが好ましい。

４個の検出器（２１）のうち何れか１例の検出器偉１）
がオフになると、全ての検出器（２１）がオフになるよ
うに、第８〜１３図に例示されている如く、検出装置（
２）を表に従ってＸ軸方向又はＹ軸方向の何れか一方に
、或いはＸ＠力方向びＹ軸方向の両方（Ｘ軸とＹ軸との
合成ベクトル方向）に夫々微少距離ΔＸ、Δｙだけ移動
させ（例えば、第８図においては、検出装置（２）をＹ
軸方向に一Δｙだけ移動させ）、その移動後の４個の検
出器幅）が夫々オン或いはオフの何れであるかによって
、再び表に従って検出装置（２）が移動され、以後も同
様に移動・検出を繰返し、第１３図に示される如く、４
個の検出器Ｑ１）がすべてオフになるまで繰返され、検
出装置（２）の中心と穴部６１）の中心とが位置合すせ
さハる。尚、穴部Ｔ５１）の内径が４８〜５１厘厘の場
合には、Δｘ１Δｙ−を夫々３−ｍ　ｎ度とすることが
好ましい。

史に、本発明の物品の把持方法は、上述の如くして検出
器ｒＩｌ（２１の中心と穴部６１）の中心とを位４合わ
せすることｔこよって、穴部（５１）の中心（物品の存
在位置）を検出した後、手首フラン２部（３１）の角度
及び把持・・／ド（１１と検出装置（２）の偏心量等に
応じて、トｄフランジ部（３１）を移動することによっ
て、検出された穴部（５Ｉ）の存在位１斤まで把持・・
ンドｆｌ＋を移動させ、穴部（５１）を把持・・／ド（
１）により把持することができる。

検出した穴部（５１）の中心位１δに把持・・ンド（１
）を移動させる方法の一例を以下説明する。

検出した穴部（５１）の中心位置をロボット中心点（Ｒ
）を原点とする地球上直交座標系（Ｘ、Ｙ。

Ｚ）でＰ、とし、そのときの把持ハンド０）の中心位置
を同じ座標系でＰ２、手首フランジ部則の中心点（Ｆ）
の位置を同じ座標系でＰ３とする。

ロボットの制御点はｆ−６フランジ部００の中心点（Ｆ
）であり、検出装置（２）が穴部６０の中心を検出した
時点でロボットはその点（Ｆ）の位置を地球上直交座標
系で知っていてＰ３となる。又この時穴部（５１）の中
心位置はＰ、で検出装置（２）の中心位置と一致する。

しかも点（Ｆ）即ちＰＪを原点として１６７９７２部（
３０に形成されるフランジ上直交座標系（ＦＸ、ＦＹ、
ＦＺ）において手首フランジ部（３１）の中心点（Ｆ）
と検出装置（２）及び把持ハンド（１）の中心位置の関
係はＦＺ＝Ａ、ＦＹ＝Ｂで手首フランジ部（３１）の位
置と向きにかかわらず一定でち己つ 検出ｋ＜　；＆　（２１が検出した穴の中心位置へ把持
ハンド（１）を移動させるには、ロボットの制御機能で
ある７７ト機能により手直フランジ部（３１）の中心点
（Ｆ）を手首フラ／ジ面にモ行にＦＹ力方向ＦＹ＝−Ｂ
だけ移動するように指令すれば把持ハンド（１）が検出
した穴ｍ　（５！１の中心位？１　ｐ　１へ移動する。

以上、本発明の物品の把持方法の−￥施態様について説
明したが、これらに制限さにるものではない。

また、検出Ｄ　（２１１としてレーザー光反射型フォト
スイッチを利用したが、ワークが金属で且つ検出装置（
２）をワークに充分接近できる場合は、検出器（２Ｉ）
として近接スイッチを利用しても良い。

また、第１５図に示される如く、略同心円状に検出装置
（２）を移動する代わりンこ、第１６図に示される如く
、点ＢＯ（ＸＯ，ＹＯ）より始めてＢ１１（ＸＯ＋ΔＸ
、ＹＯ）　　Ｂ１２　（ＸＯ＋Δｘ、ｙｏ＋ΔＹ）、Ｂ
１３　　（ＸＯＹＯ＋ΔＹ）、Ｂ１４　（ＸＯ−ΔＸ、
ＹＯ＋ΔＹ）　　Ｂ１５（ＸＯ−ΔＸ、ＹＯ）　　Ｂ１
６　（ＸＯ−ΔＸ、ＹＯ−ΔＹ）、Ｂ１７　（ＸＯ，Ｙ
Ｏ−ΔＹ）、Ｂ１８　（ＸＯ＋２ΔＸ、Ｙ−ΔＹ）・・
・の点を夫々直線で結んだ直線渦ケき状にこ検出器１ユ
（２）を移動しても良い。

尚、穴部（５１）の内径が４８〜５１朋の場合には、Δ
Ｘ、ΔＹを夫々３０　ｍ−作’よとすることが好まし（
ゝ　Ｏ 尚、本実施例の物品の把持方法及びその装置は、把持ハ
ンドの形状を換えることによって、ロール状物品の外周
円を把持する場合にも適応できることは云うまでもない
。

（発明の効果） 本発明の物品の把持方法は、上述の如く、物品を把持す
る把持ハ／ドと上記物品を検出する検出１Ｌｆｆとが一
定の距■を隔ててロボットの手Ｇフランジ部に固定設置
さ九ているので、多関節型ロボットのアームの関節を有
効に使用することができると共に、把持ハＺドが検出装
置の視野を遮ることがないので、物品の存在位置を正確
１つ迅速に検出して確実ｔこ把持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の物品の把持装置の要部を示す底面図
、第２図はその全体を示す平面図、第３図はその正面図
（ロール状物品の一部を省略して図示しである）、第４
図はその把持ノ・ノド２示を一部切欠正面図、第５〜７
図は第４図のＳ−８視図、Ｔ−Ｔ視図、Ｕ−Ｕ視図、第
８〜１３図は本発明の物品の把持方法の一実施態様の中
心位置なわせを示す説明図、第１４図はそのフローチャ
ート、第１５図はその検出装置の移動経路を示す説明図
、第１６図はその検出装置の移動経路の別の実施例を示
す説明図である。 （１）：把持・・ンド　　　　　　（２）：検出器ｊｄ
（３）：多関節型ロボット（−ポット）（５）二　ロー
ル状物品（物品）　　（２１１：検出器（３１１：手首
フランジ部　　　　６１）−穴部（穴）特　　許 出　　頭 人 西部’ｉｎ株式会社 （他１名） 代 理 人 戸　　島 省　　四 部 第２図 第１図 第３図 第１５図 Ｙ車重 Ｓｌ：４個の檎土響（２１）／ｊ’全てＯＮかＳ２　：
　ｊｔ−出装置（２）ｋ口割ル弯巷き状１；格會力さ℃
るＳ３：イ＠Ｉ東か１個の積出蓉（２１）乃でＯＦＦか
Ｓ４：検出装置（２）ｔＸ軸方曲に−Δ工科勧でｔ３出
力発生Ｓ５　：　ｆ倉出装置（２）＆Ｘ軸か簡に楯Ｘ峰
１力代轄力発１Ｓ６：梗出状置（２）とＹ軸方間に一Δ
オ櫨釣υＪ出り発生Ｓ７：　前出状、１（２）ｉＹＴｈ
が回１こ＋Δψ枠初さｔｊ巳方力発生Ｓ８　硬出装置（
２）とＸ軸こＹ争由とり合成公グトル方頗１；衿ヤ赫す
るＳ９　：　４イｌの　１艷ｔ、ｔ（ｚｏ乃イ全てＯＦ
Ｆ　か第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）物品を把持する把持ハンドと上記物品を検出する検
   出装置とが一定の距離を隔ててロボットの手首フランジ
   部に固定設置されており、上記手首フランジ部を移動し
   上記物品と上記検出装置とを位置合わせすることによっ
   て、上記物品の存在位置を検出した後、上記手首フラン
   ジ部を移動することによって、検出された上記物品の存
   在位置まで上記把持ハンドを移動させ、上記物品を上記
   把持ハンドにより把持することを特徴とする物品の把持
   方法。 ２）物品を把持する把持ハンドと上記物品を検出する検
   出装置とが一定の距離を隔ててロボットの手首フランジ
   部に固定設置され、上記検出装置が略一定の間隔で同一
   円周上に配置された４個の検出器からなることを特徴と
   する物品の把持装置。