JPH032636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は把持爪を備えた複数のハンドの内の特
定のものをを選択的に作業ヘツドに取付け、この
取付けられたハンドの把持爪の開閉を数値指令に
従つて行うようにした交換式ハンドを備えた作業
装置に関するものである。

＜従来技術＞ ハンドにより物品を把持して物品の移載等を行
う作業装置において、ハンドに設けられている把
持爪の開閉を数値制御により連続して制御する場
合、ポテンシヨメータ等の位置検出器を設けて把
持爪の位置を検出する必要がある。特に、把持す
る物品の形状に応じてハンドを交換するようにし
たものにおいては、新たに装着したハンドの把持
爪の位置を正確に検出できないと把持爪の位置制
御が正確に行えない問題がある。

すなわち、複数のハンドを交換して作業を行う
ものにおいては、各ハンドによつて把持する物品
の寸法が異なり、作業完了時における把持爪の位
置が一定でないため、新しいハンドが装着された
場合には新たに装着されたハンドの把持爪がハン
ド交換時にどこに位置しているかを正確に認識し
なければ把持爪の正確な位置制御が行えないこと
になる。

各ハンドの把持爪の位置を正確に認識するため
には、複数のハンドのそれぞれに把持爪の位置を
検出するポテンシヨメータ等の位置検出器を設け
るとともに、作業ヘツドへのハンド取付けによつ
てポテンシヨメータの出力を作業ヘツド側へ供給
するようにすればよいが、このようにすると、各
ハンドのそれぞれにポシンシヨメータ等の位置検
出器が必要となるだけでなく、ハンドと作業ヘツ
ドとの間で信号の伝達を行うための接続装置も必
要となり、ハンドが複雑で大形化する問題があつ
た。

＜発明の目的＞ そこで本発明は、ハンド交換時において把持爪
の位置がどこにあつても、ハンド交換後は作業ヘ
ツド側の位置検出器の状態と把持爪の位置関係と
を整合できるようにして、複数のハンドのそれぞ
れに位置検出器を設けなくてもよいようにするこ
とを目的とするものである。

＜発明の構成＞ 第１図は本発明を明示するための全体構成図で
ある。ハンド内の把持爪送り機構は、送りねじ機
構等、作業ヘツド１０からハンド１１を取外した
後でも把持爪１２の位置が変化しないように構成
されており、また作業ヘツド１０内には、駆動手
段３６によつて回転され、ハンド１１の結合時に
ハンド１１側の爪送り機構と係合する回転軸４１
と、この回転軸４１に連結され把持爪１２の絶対
位置を検出する位置検出器４３が設けられてい
る。

また、数値制御装置４６内には、各ハンド１１
毎に、ハンド１１交換時における把持爪１２の位
置を記憶する記憶手段５１が設けられており、ハ
ンド１１交換時において書込手段６３ａにより作
業ヘツド１０から取外されたハンド１１の把持爪
１２の位置を変位検出手段４５の出力によつて検
出し、これを記憶手段５１の取外したハンド１１
に対応する記憶位置に書込む。

そして、次に使用するハンド１１を作業ヘツド
１０に取付けた時点で新たに作業ヘツド１０に取
付けたハンド１１に対応する爪位置データを記憶
手段５１から読出し、補正手段６３ｇは、新ハン
ド１１の装着前にこの記憶手段５１から読出され
た爪位置データと位置検出器４３の出力偏差に基
づいて回転軸４１を回転させ、この後新しいハン
ドの装着を行う。これにより、位置検出器４３の
状態が新たに作業ヘツド１０に取付けられたハン
ド１１の把持爪１２の初期位置と一致し、新ハン
ド１１の爪位置を正確に認識できる。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第２図において、１０は、把持爪１２を備え
たハンド１１を選択的に装着可能な作業ヘツド
で、この作業ヘツド１０は、一対のパイロツトバ
ー１６ａ，１６ｂによつて横送り台１７に対して
上下動可能に案内支持され、送りねじ１８を介し
てサーボモータ１９によつて移動されるようにな
つている。また、横送り台１７は、アキユームレ
ートコンベア２０およびこのアキユームレートコ
ンベア２０の側方に設けられた搬送台車Ｃの通路
CPを跨いて配設されたクロスビーム２１上を移
動可能に案内され、クロスビーム２１の端部に取
付けられたサーボモータ２２によつて、作業ヘツ
ド１０をアキユームレートコンベア２０および通
路CP上の搬送台車Ｃの上方に位置決め可能とな
つている。また、第２図においてクロスビーム２
１の左端には、複数のハンド１１を貯蔵するハン
ド貯蔵マガジン２３および交換アーム２４ａを備
えたハンド交換装置２４が設けられており、横送
り台１７を左端まで移動させた状態でハンド貯蔵
マガジン２３内のハンド１１と作業ヘツド１０上
のハンド１１とを交換するようになつている。

前記ハンド１１は、第３図に示すように、作業
ヘツド１０の下端に穿設された保持穴１０ａと嵌
合するシヤンク部１１ａを有し、このシヤンク部
１１ａの先端に一体的に形成された爪案内部１１
ｂには、両端部に互いに逆方向の雄ねじを刻設し
たねじ軸２５が中央部で支承されてシヤンク部１
１ａの軸線と直交する方向に延在し、このねじ軸
２５の両端ねじ部に一対の把持爪１２が螺合して
いる。一方、シヤンク部１１ａの軸心には上端部
に係合駒２６を有する駆動軸２７が軸承され、こ
の駆動軸２７とねじ軸２５は一対のかさ歯車２８
ａ，２８ｂによつて連結されている。また、駆動
軸２７の外周には、第４図にも示されるように、
ストツパリング３０が半径方向へ移動可能に遊嵌
されており、このストツパリング３０の内周には
駆動軸２７の外周に刻設された歯溝２７ａと係合
する係合歯３０ａが形成されている。そして、ス
トツパリング３０の係合歯３０ａ形成位置と対応
する位置の外周面にはシヤンク部１１ａに支持さ
れ皿ばね３１によつて半径方向内側に押圧された
押圧ピン３２の先端が係合しており、シヤンク部
１１ａの軸線を挾んで係合歯３０ａの形成位置と
対向する位置の外周面には、シヤンク部１１ａに
支持された外側部がシヤンク部１１ａの外周面よ
り若干突出する作動軸３３の内端部が係合してい
る。

したがつて、ハンド１１が作業ヘツド１０に装
着されることで作動軸３３が作業ヘツド１０の保
持穴１０ａに係合して内側へ移動すると、ストツ
パリング３０の係合歯３０ａと駆動軸２７の歯溝
２７ａとの係合が外れて、駆動軸２７が回転でき
るようになり、ハンド１１が作業ヘツド１０から
離脱されて、作動軸３３と保持穴１０ａとの係合
が解かると、皿ばね３１の撥力によりストツパリ
ング３０が偏寄して係合歯３０ａが歯溝２７ａに
係合し、駆動軸２７の回転を拘束する。

一方、作業ヘツド１０の下端円筒部にはハンド
１１の装着状態を維持するノツチ機構３５が設け
られており、上方方形部にはハンド１１の係合駒
２６を回転する駆動機構３６が配設されている。
この駆動機構３６は、保持穴１０ａの軸線の延長
線上に回転可能に取付けられ、ウオーム３７を介
して作業ヘツド１０の外壁に取付けられたサーボ
モータ３８によつて回転されるウオームホイル４
０と、このウオームホイル４０の軸心を貫通して
上下方向に延在し、スプライン係合によりウオー
ムホイル４０に対して上下方向のみ移動が許容さ
れた回転軸４１とによつて主に構成され、この回
転軸４１はスプリング４２によつて下方に向く押
圧力が付与され、ハンド１１を作業ヘツド１０へ
取付けた時に回転軸４１の下端に形成された係合
歯が係合駒２６の係合歯に係合する。

また、作業ヘツド１０の上端には回転軸４１の
回転量を検出して把持爪１２の位置を検出するポ
テンシヨメータ等から成るアブソリユート形の位
置検出器４３が取付けられている。

次に、制御回路の構成について説明すると、数
値制御装置４６内の中央処理装置５０はマイクロ
プロセツサによつて構成され、この中央処理装置
５０には、メモリ５１、データ入力装置５２、イ
ンタフエイス５３ａ，５３ｂが接続され、インタ
フエイス５３ａには、サーボモータ１９，２２，
３８をそれぞれ駆動するドライブユニツトDUZ，
DUX，DUUが接続され、インタフエイス５３ｂ
には位置検出器４３の出力が供給されるようにな
つている。

前記メモリ５１には、各種組付作業を行うため
の数値制御プログラムを記憶する数値制御データ
エリアNCDAが設けられ、作業する物品の種類
に応じた複数組の数値制御プログラムが記憶され
ている。この複数の数値制御プログラムのそれぞ
れには第５図ａ，ｂに示すように、作業物品に適
したハンド１１を作業ヘツド１０に取付けるため
のハンド交換指令用Ｈコードが最初のブロツクに
プログラムされており、このＨコードが読出され
ると、現在装着されているハンド１１をハンド貯
蔵マガジン２３へ返却し、次に使用するハンド１
１を作業ヘツド１０に装着するための固定サイク
ルを実行する。

また、メモリ５１には、第６図に示すような各
ハンド毎にハンドを取外した時における把持爪１
２の位置Pnを記憶する爪位置記憶テーブルPMT
が設けられており、起動時においては、各ハンド
の把持爪の初期位置のデータがデータ入力装置５
２によつて書込まれる。

今、物品Waをアキユームレートコンベア２０
から搬送台車Ｃへ移載する作業が完了し、これに
続いて形状の異なる物品Wbをアキユームレート
コンベア２０から搬送台車Ｃへ移載する作業を行
うものとすると、図略のメインコンピユータより
中央処理装置５０に対して、物品Wbの品番と起
動指令STARTが与えられる。すると、中央処理
装置５０は第７図に示すプログラムを実行し、ま
ずステツプ６０において物品の品番に基づいて、
実行すべき数値制御プログラムを選択し、ステツ
プ６１において１ブロツクのプログラムを読出
す。そして、読出されたプログラムが、ハンド交
換を指令するＨコードである場合には、ステツプ
６２からステツプ６３へ移行してハンド交換の処
理を行い、読出されたプログラムが移動指令であ
る場合にはステツプ６５からステツプ６６へ移行
してパルス分配処理を行う。

各物品の移載を行う数値制御プログラムの最初
のブロツクにはハンド１１の交換を指令するＨコ
ードがプログラムされているため、まず、これが
ステツプ６１にて読出され、ステツプ６３におい
てハンド交換の処理を実行する。

このハンド交換処理の詳細が第８図に示されて
おり、この処理ルーチンの最初のステツプ６３ａ
では、使用済ハンドの把持爪の位置を位置検出器
４３の出力により検出し、これを爪位置記憶テー
ブルPMT内の使用済ハンドに対応した記憶エリ
アに書込む。そして、これに続くステツプ６３ｂ
において、作業ヘツド１０を第２図に２点鎖線で
示すハンド交換位置に位置決めした後、ステツプ
６３ｃにおいて交換制御装置４７を作動させて次
に使用するハンド１１をハンド貯蔵マガジン２３
の交換位置に割出して、ハンド１１を下向きに
し、この後、ステツプ６３ｄにおいて交換アーム
２４ａを90度旋回させるとともに、下方向へ軸移
動させて、使用済ハンド１１を作業ヘツド１０か
ら取出し、次に使用する新ハンド１１をハンド貯
蔵マガジン２３のソケツトから取外す。

このように、使用済ハンド１１の取外しが完了
すると、中央処理装置５０は交換制御装置４７に
対して交換アーム２４ａを180度旋回させる指令
を出すと同時に、ステツプ６３ｅにおいて次に使
用する新ハンド１１の交換時における爪位置デー
タをPMTの新ハンド１１に対応した記憶位置か
ら読出し、ステツプ６３ｆにおいて、この読出し
た爪位置データと位置検出器４３からの出力信号
とを比較して、新ハンド１１の把持爪１２の位置
と位置検出器４３の出力信号が表す爪位置との間
にどれだけの偏差があるかを演算する。そして、
ステツプ６３ｇにおいて、演算された偏差の大き
さと符号に応じて、偏差が零となるべくＵ軸にパ
ルス分配を行う。これにより、偏差に応じた量だ
け回転軸４１が回転され、これが完了するとステ
ツプ６３ｈにおいて、交換アーム２４ａが180度
旋回し終るまで待つた後、ステツプ６３ｊにおい
て、交換アーム２４ａの上昇が指令され、新ハン
ド１１が作業ヘツド１０に装着される。

このように、回転軸４１の補正回転をハンド交
換装置２４によるハンド交換動作と平行して行う
ようにしているため、回転軸４１の補正回転によ
りハンド交換時間が長くなることを防止できる。

上記の動作により、新ハンド１１が作業ヘツド
１０に取付けられるとハンド交換の処理を完了
し、第７図のステツプ６３からステツププ６１へ
もどつて引続く数値制御データの読出しを行い、
それが移動指令データであれば、ステツプ６２か
らステツプ６５を介してステツプ６６へ移行し、
指令された移動軸へパルス分配を行つて、サーボ
モータ１９，２２，３８のいずれかを回転させ
る。このときパルス分配が把持爪１２の開閉を制
御するＵ軸に対するものである場合には、位置検
出器４３の出力により把持爪１２の現在位置を検
出して、把持爪１２を指令位置まで移動させるた
めのパルス分配を行うが、ハンド交換の途中にお
いて、位置検出器４３の出力信号が新ハンド１１
の爪位置を正確に表すように、回転軸４１を回転
して位置検出器４３の入力軸を補正回転させてい
るため、ハンド交換後においては位置検出器４３
の出力が新ハンド１１の把持爪１２の位置を正確
に表しており、ハンド１１の交換後も爪位置を正
確に制御できる。

また、物品Wbの移載作業が完了し、物品Wa
の移載作業を再び行う場合には、中央処理装置５
０に対して物品Waの品番と起動指令STARTが
供給さ、これに応答して物品Waに対応する数値
制御プログラムが選択されて実行されるが、この
場合にも、数値制御プログラムの最初にハンド交
換を指令するＨコードがプログラムされているた
め、作業の開始に先立つてハンド１１の交換が行
われる。

これにより、作業ヘツド１０から一旦取外して
ハンド貯蔵装置２３に戻した物品Wa用のハンド
１１が再び作業ヘツド１０に取付けられるが、先
回のハンド交換時において、物品Wa用のハンド
１１の取外し時における爪位置が爪位置記憶テー
ブルPMTに記憶され、今回のハンド交換時には、
この爪位置記憶テーブルPMTに記憶されている
物品Wa用のハンド１１の爪位置データに基づい
てハンド交換の途中で回転軸４１が補正回転され
る。したがつて、ハンド交換後においては、位置
検出器４３の出力が新たに装着された物品Wa用
のハンド１１の把持爪１２の位置を正確に表して
おり、物品Waの移載作業が確実に達成される。

＜効果＞ 以上述べたように本発明においては、複数のハ
ンドのそれぞれに対応して、ハンド交換時におけ
る把持爪の位置を記憶する記憶手段を設けるとと
もに、ハンド交換時においては、新たに装着した
ハンドの交換時における爪位置を記憶手段から読
出し、これを基にして新ハンド１１を取付ける前
に作業ヘツド側に設けられた位置検出器の入力軸
を補正回転して、位置検出器の出力信号が表す爪
位置と、新ハンドと爪位置との間のずれをなくす
ようにしたから、複数のハンドを交換して作業す
る作業装置におても把持爪の位置を数値制御によ
り正確に制御することが可能となるだけでなく、
任意の爪位置状態でハンドの交換を行うことがで
きる利点がある。また、各ハンド毎にポテンシヨ
メータを設ける必要もなく、ハンドを小型化でき
る利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を明示するための全体構成図、
第２図〜第８図は本発明の実施例を示すもので、
第２図は作業装置の全体構成図に制御回路を示す
ブロツク図を併記した図、第３図は第２図におけ
る作業ヘツド１０およびハンド１１の構成を示す
縦断面図、第４図は第２図における−線断面
矢視図、第５図ａ，ｂは第２図における数値制御
データエリアNCDAに記載される数値制御プロ
グラムを示す図、第６図は第２図における爪位置
記憶テーブルPMTの詳細を示す図、第７図は第
２図における中央処理装置５０の動作を示すフロ
ーチヤート、第８図は第７図におけるステツプ６
３の詳細を示すフローチヤートである。 １０……作業ヘツド、１１……ハンド、１２…
…把持爪、２４……ハンド交換装置、２５……ね
じ軸、２７……駆動軸、２８ａ，２８ｂ……かさ
歯車、３６……駆動機構、４１……回転軸、４３
……位置検出器、５０……中央処理装置、５１…
…メモリ、PMT……爪位置記憶テーブル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 把持爪を備えた複数のハンドの内の特定のも
   のを選択的に作業ヘツドに取付け、この取付けら
   れたハンドの把持爪の開閉を数値指令に従つて行
   うようにした交換式ハンドを備えた作業装置にお
   いて、前記作業ヘツド側に、前記ハンドの取付け
   によつてハンド側の爪移動機構と係合する回転軸
   を設けるとともに、前記回転軸を回転して把持爪
   を移動させる駆動手段と、入力軸が前記回転軸に
   連結され前記把持爪の絶対位置を検出する位置検
   出器を前記作業ヘツド側に設け、前記把持爪の開
   閉を制御する制御装置には、前記複数のハンドの
   それぞれに対応してハンド取替時における爪位置
   を記憶可能な記憶手段と、使用済ハンドの離脱時
   に前記位置検出器からの信号に基づいて使用済ハ
   ンドの爪位置を検出して前記記憶手段の対応する
   記憶位置へ書込む書込手段と、新ハンドの取付時
   において新ハンドに対応する爪位置データを前記
   記憶手段から読出す読出手段と、新ハンドが装着
   される前に有効にされこの読出手段によつて読出
   された爪位置データと前記位置検出器の出力との
   偏差が零になる状態に前記入力軸を回動させる補
   正手段とを設けたことを特徴とする交換式ハンド
   を備えた作業装置。