JPH034356B2 - - 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１
つ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の取付けによ
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テ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なうための接続装置
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後においては、新た
に装着したハンドの把持爪が必ず基準原点に位置
するようにして各ハンドにポテンシヨメータ等の
位置検出器を設けなくてもハンド交換後における
把持爪の位置を正確に制御できるようにすること
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、作業ヘツド１０側には、駆動手段３
６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駆動軸４１と、
この駆動軸４１に連結され、把持爪１２の絶対位
置を検出する位置検出手段４３が設けられてい
る。さらに制御装置４６内には、たとえば位置検
出手段４３の出力によつて把持爪１２が基準原点
に位置したことを検出する原点検出手段６３ｂが
設けられ、原点復帰手段６３ａは、ハンド交換前
に把持爪１２を基準原点に戻すべく駆動手段３６
を作動させ、この動作が完了するとハンド交換制
御手段６４はハンド交換装置２４を作動させて使
用済ハンド１１を作業ヘツド１０から取外して新
ハンド１１を作業ヘツド１０に取付けるハンド交
換の処理を行う。

これにより、使用済ハンド１１が再び使用され
る場合には必ず把持爪１２が基準原点に位置する
状態で作業ヘツド１０に装着されることになり、
ハンド１１内にポテンシヨメータを設けなくても
ハンド交換後における把持爪１２の初期位置を正
確に認識して爪位置を制御することができる。

〈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を跨いで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を有する入力軸２７が軸承され、こ
の入力軸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、入力
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
入力軸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１
１ａ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と入力軸２７の歯溝
２７ａとの係合が外れて、入力軸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
が解かれると、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、入力軸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
れた駆動軸４１とによつて主に構成され、この駆
動軸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
取付けた時に駆動軸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。

さらに、作業ヘツド１０の上端には駆動軸４１
の回転量を検出する位置検出器４３が設けられて
いる。この位置検出器４３はポテンシヨメータ等
によつて構成されるアブソリユート形の位置検出
器であり、作業ヘツド１０に装着されているハン
ド１１の把持爪１２の絶対位置を検出してその位
置に応じたアナログ信号を出力する。すなわち把
持爪１２が最も内側まで移動している状態を把持
爪１２の基準原点であるとすると、この基準原点
において位置検出器４３の出力が零となるように
初期設定されている。

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が接続されている。なお、イ
ンタフエイス５３ｂ内には位置検出器４３の出力
をデジタル信号に変換するたAD変換器が内蔵さ
れている。

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バ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。

今、物品Waをアキユムレートコンベア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６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へ移行
してハンド交換の処理を実行する。

このハンド交換の処理は、ステツプ６３におけ
る把持爪１２の基準原点への復帰動作と、ステツ
プ６４におけるハンド交換動作とからなり、ステ
ツプ６３においては第７図に示されるように、位
置検出器４３の出力が零であるか否かをステツプ
６３ｂにて判別し、零でなければステツプ６３ｃ
にてＵ軸へ負パルスを分配する処理を行い、この
処理を繰返すことにより最終的には使用済のハン
ド１１の把持爪１２が基準原点に位置し、位置検
出器４３も出力が零となる基準位置に戻る。

そして、これに続くステツプ６４において、横
送り台１７を第２図に２点鎖線で示す交換位置に
位置決めした後、ハンド貯蔵マガジン２３内の新
ハンドと作業ヘツド１０上の旧ハンドとを取替え
る動作を交換制御回路４７と協同して行う。

これにより、物品Wa用のハンド１１がハンド
貯蔵マガジン２３に戻され、物品Wb用のハンド
１１が新たに作業ヘツド１０に装着されるが、物
品Wb用のハンド１１は上記と同様の動作によ
り、ハンド貯蔵マガジン２３に戻される時点で把
持爪１２が基準原点に戻されているため、把持爪
１２が基準原点に位置する状態で作業ヘツド１０
に装着され、把持爪１２の位置と位置検出器４３
の出力との関係が整合する。したがつて、ハンド
交換に引続いてプログラムされている移動指令デ
ータに基づく把持爪１２の開閉を正確に行うこと
ができる。すなわち、ステツプ６７においてＵ軸
にパルス分配を行う場合、中央処理装置５０は数
値制御プログラムにて指令されたアブソリユート
な移動指令値と位置検出器４３の出力との間の偏
差を演算して、この偏差に応じた数のパルスをＵ
軸へ分配するが、前記のように、ハンド交換にお
いて位置検出器４３の出力と把持爪１２の位置と
の関係が正しく整合されているため、把持爪１２
は指令位置へ正確に移動されることになる。

また、物品Wbの移載作業が完了し、再び物品
Waの移載作業を行う場合には、物品Wa用の数
値制御プログラムの最初にプログラムされている
Ｈコードに基づいて、物品Wa用のハンド１１と
物品Wb用のハンド１１とを交換する処理が上記
の場合と同様にして行われるが、物品Waのハン
ド１１は上記した先回のハンド交換動作により把
持爪１２が基準原点に位置する状態でハンド貯蔵
マガジン２３に戻され、この状態で再び作業ヘツ
ド１０に装着されるため、新たに作業ヘツド１０
に装着された物品Wa用のハンド１１に関しても
把持爪１２の位置と位置検出器４３の出力との関
係が正確に整合され、ハンド交換後も把持爪１２
の位置を正確に制御できることになる。

なお、上記実施例は位置検出器４３がアブソリ
ユート形であつたが、位置検出器４３がパルス発
生器等によつて構成され、このパルス発生器の出
力をカウンタによつて計数することで把持爪１２
の位置を検出する場合でも本発明を適用できる。
この場合、カウンタの計数値が特定の値、例えば
零になつたことにより把持爪１２が基準原点へ戻
つたことを検出できる。

〈効果〉 以上述べたように本発明においては、把持爪が
基準原点に位置することを検出する原点検出手段
と、把持爪を基準原点へ戻す原点検出手段とを設
け、ハンド交換動作の直前に使用済ハンドの把持
爪を基準原点へ戻し、この後ハンド交換を行うよ
うにしたので、新たに作業ヘツドに取付けたハン
ドの把持爪は常に基準原点に位置することにな
り、複数のハンドのそれぞれにポテンシヨメータ
等の位置検出器を設けなくても、ハンド交換後に
おいて把持爪の位置を基準原点を基準として制御
することにより正確な制御を行うことができる。

【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７図は本発明の実施例を示すもので、
第２図は作動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３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に記憶される数値制御プロ
グラムを示す図、第６図は第２図における中央処
理装置５０の動作を示すフローチヤート、第７図
は第６図におけるステツプ６３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……入力軸、２８ａ，２８ｂ……かさ
歯車、３６……駆動機構、４１……駆動軸、４３
……位置検出器、５０……中央処理装置。

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駆動軸と、この駆動軸を変位
   させて前記把持爪を移動させる駆動手段とを作業
   ヘツド側に設けるとともに、前記作業ヘツドに取
   付けられたハンドの把持爪が基準原点に位置した
   ことを検出する原点検出手段と、ハンド交換前に
   把持爪を前記基準原点まで移動させる原点復帰手
   段と、この原点復帰手段によつて把持爪が基準原
   点まで戻された後にハンド交換を行うハンド交換
   制御手段とを備えたことを特徴とする交換式ハン
   ドを備えた作業装置。