JPH0683977B2 - パレットに立設したピンに筒状のワークを嵌入する方法 - Google Patents

パレットに立設したピンに筒状のワークを嵌入する方法

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JPH0683977B2
JPH0683977B2 JP63049376A JP4937688A JPH0683977B2 JP H0683977 B2 JPH0683977 B2 JP H0683977B2 JP 63049376 A JP63049376 A JP 63049376A JP 4937688 A JP4937688 A JP 4937688A JP H0683977 B2 JPH0683977 B2 JP H0683977B2
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Japan
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work
pin
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sensor
frame
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智一 千代
皓之 氏本
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Nitta Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/08Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085Force or torque sensors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Automatic Assembly (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ロボットにより、枠内に立設されたピンの
位置を検出する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
自動車その他の工場で筒状の部材を焼入れ加工等する場
合、パレットに多数のピンを適当な間隔をあけて立設
し、これらのピンに当該部材を嵌入させた状態でパレッ
トごと加熱処理をするという方法が採られている。この
際に各ピンに当該筒状部材を嵌入させる作業は、従来、
人間が手作業によって行っていた。このため、作業に手
間がかかると共に作業に要する時間も長くなり、生産コ
ストの上昇にもつながるので、この作業をロボットによ
って行わせることが要請されていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、ロボットによって嵌入作業をするために
は、各ピンの位置を検出し、筒状部材の孔をピンの先端
と合致させ、その状態で筒状部材を下降して嵌入する、
という各段階を経る必要がある。しかも、各ピンは、パ
レットの片面にそれに直角となるようにかつ所定の間隔
をおいて配置されるが、ピンの取付けの際の誤差によ
り、パレットとの直角度およびピンの取付け位置が必ず
しも正確でない。このため、ロボット自身が実際のピン
の位置を認識して嵌入作業を行わなければならない。こ
の認識の方法として、視覚を利用する方法すなわちテレ
ビカメラ等によってロボットにピンの位置や状態を視覚
的に認識させる方法があるが、これは非常にコスト高と
なるため実際的ではない。
そこで、この発明は、上述したような筒状部材をピンに
嵌入する作業をロボットにより行わせる場合等に、ピン
の位置を確実に検出することができると共に構成が簡単
であり、しかも低コストで実施することができる、パレ
ットに立設したピンに筒状のワークを嵌入する方法を提
起することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、この発明では次のような技術
的手段を講じている。
すなわち、片面にピンを立設すると共に当該ピンを取り
囲むように枠を設けて成るパレットと、力を感知するセ
ンサを介して筒状のワークを掴むようにしたロボットを
備え、当該ロボットによりピンに筒状のワークを嵌入す
る方法であって、ロボット・アームにより掴んだワーク
を移動して上記枠に当接させ、その際にワークに作用す
る力を上記センサによって感知してその位置をロボット
に認識させる段階と、上記移動方向とは異なる方向に少
なくとも1回ワークを移動し、上記と同様にして枠との
当該位置をロボットに認識させる段階と、上記の認識し
た当接位置に基いて枠の中心位置を算出する段階と、ワ
ークを上記中心位置まで移動する段階と、上記中心位置
にあるワークを移動し、枠との当接によってワークに作
用する力を上記センサによって感知して所定の基準位置
を検出する段階と、上記基準位置からワークを移動して
上記ピンに当接させ、その際にワークに作用する力を上
記センサによって感知してピンの位置をロボットに認識
させる段階と、上記ワークとピンとの当接の際にワーク
に生じる、ワークの長軸に直角な方向の軸の周りのモー
メントを上記センサによって感知し、センサーの座標軸
を回転させることによってこれらモーメントのうちの1
つが0となる方向をロボットに認識させることによっ
て、ワークの長軸周りの螺旋運動の方向を決定する段階
と、上記方向決定に従って、上記ワークをピンとの当接
位置を始点として右回りあるいは左回りの螺旋運動をさ
せる段階と、ワークに長軸方向に作用する力がほぼ0と
なるのを上記センサによって感知し、筒状のワークをピ
ンに嵌入させる段階とから成っている。
〔作用〕
ロボット・アームにより掴んだワークを異なる方向に移
動して枠に当接させ、センサが発生する信号によって各
当接位置をロボットに認識させると、予め測定し記憶さ
せていた枠の寸法・形状のデータに基いて、ロボットは
枠の中心位置を算出する。そして、中心位置にワークを
移動した後、さらに移動して枠と当接させると、センサ
が発生する信号によって所定の基準位置を検出すること
ができる。
こうして基準位置が検出されると、ピンは基準位置から
一定の距離的関係にある位置に設けてあるので、ワーク
はピンに向かって移動せしめられ、ピンと当接するとそ
の際にセンサが発生する信号によってピンの位置をロボ
ットに認識させることができる。次に、ワークはその長
軸周りに螺旋運動を行いワークの開口がピンの先端に合
致すると、ワークはピンにそって移動されて嵌入が行わ
れる。ワークの螺旋運動は、予め設定されており、その
長軸周りに右方向あるいは左方向に行われるが、その回
転の方向は、ワークがピンに当接した際にワークに生じ
るモーメントのうちの一つが0となる方向に合致するよ
うに決定される。また、ワークの開口がピンの先端に合
致すると、ワークに長軸方向に作用する力がほぼ0とな
るので、これがセンサによって感知され、ワークはピン
に嵌入される。
〔実施例〕
以下、この発明の方法の1実施例を図面に基いて説明す
る。
第2図において、(1)は水平に置かれたパレットであ
り、矩形平板状のプレート部(2)と、その周縁部に立
設された支持杆(3)によって支持された、プレート部
(2)に平行な枠(4)から構成されている。枠(4)
は、さらに内側が区切られて4つの矩形のエリア(5)
に分けられている。また、プレート部(2)には、複数
のピン(6)がプレート部(2)にほぼ直角に立設され
ているが、各ピン(6)は上記各エリア(5)内に整列
して配置されている。すなわち、この実施例では、第3
図に見るように各エリア(5)に4本のピン(6)が相
互に所定の距離をおいて、かつ枠(4)の内側縁から一
定の距離をおいて並設されている。
(7)はロボットのアームで、先端には力とモーメント
を感知するセンサ(8)が取り付けてあり、ロボットの
グリッパ(9)はこのセンサ(8)を介してアーム
(7)に取り付けてある。グリッパ(9)は、円筒状部
材のワーク(10)の上端を掴むようになっており、ワー
ク(10)をその長軸を垂直に保持して移動することがで
きるようになっている。このロボットは、長軸が垂直と
なるように置かれた多数の円筒状部材からグリッパ
(9)によって1つを取り上げ、パレット(1)の上方
まで移動した後、各ピン(6)の位置を検出しながら長
軸方向に形成された孔をピン(6)に嵌入するという作
業を行うものである。
なお、X、Y、Zの3軸を図のように定めると、パレッ
ト(1)はX−Y平面上にあり、ピン(6)はZ軸方向
に延びていることになる。
次に、ロボットの作動について説明する。
まず、パレット(1)を第2図に示すように水平に置く
と、ロボットは、グリッパ(9)によって円筒状部材の
1つすなわちワーク(10)を掴んで取り上げ、パレット
(1)の嵌入すべきピン(6)のあるエリア(5)の上
方に予め設定した基準点まで移動する。そして、各ピン
(6)の位置を検出するため、ワーク(10)は以下のよ
うに移動される。
第3図に見るように、ワーク(10)は上記基準点より下
降すなわち−Z方向に移動し、作業開始位置(TP1)で
停止する。この位置(TP1)は、グリッパ(9)によっ
て保持されているワーク(10)が水平方向に移動する
と、枠(4)に当接するような位置であればよい。
続いて、ワーク(10)は、X軸に沿って+X方向に移動
し、枠(4)に当接すると、ワーク(10)に作用する力
をセンサ(8)が感知して発生する信号によって、ロボ
ット・アーム(7)は停止される。このとき、ワーク
(10)は境界位置(SP1)にあり、この位置はロボット
に認識されると共に記憶される。境界位置(SP1)に達
すると、ワーク(10)はY軸に沿って−Y方向に移動
し、枠(4)に当接すると上記と同様にしてロボット・
アーム(7)は停止される。このときのワーク(10)の
位置は、境界位置(SP2)である。
このようにして、エリア(5)を形成する枠(4)の位
置がロボットにより認識されると、ロボットは予め測定
し記憶されている枠(4)ないしエリア(5)の寸法や
形状に基いてエリア(5)の中心位置(TP2)を算出
し、ワーク(10)をその中心位置(TP2)まで移動す
る。この段階の動作のフローチャートは、第4図に示す
通りである。なお、このとき、同時に他のエリア(5)
の中心も算出される。
次は、エリア(5)内の基準位置を検出する段階であ
る。この段階では、前段階でエリア(5)の中心位置
(TP2)に置かれたワーク(10)が、第5図に見るよう
に、まずX−Y平面(水平面)に平行でX軸に対して45
゜の角度をなす方向に移動される。ワーク(10)が、位
置(SP3)でX軸に平行な枠(4)に当接すると、この
ときにワーク(10)に生じる力をセンサ(8)が感知
し、ワーク(10)は+Xの方向に枠(4)に沿って移動
される。そして、Y軸に平行な枠(4)に枠(4)ない
しエリア(5)の角部で当接すると、ワーク(10)には
X軸方向とY軸方向の力が同時に加わるので、ここでワ
ーク(10)は停止する。この位置が基準位置(SP4)
で、この実施例では、ワーク(10)がX軸とY軸両方向
の力を同時に受ける位置として枠(4)ないしエリア
(5)の角部としてあるが、これに限られるものではな
く、中心位置(TP2)と一定の距離的関係のある位置な
らば、任意の位置に設定することができる。基準位置
(SP4)のX、Y座標は、ロボットに認識され記憶され
る。
続いて、ワーク(10)は、上記基準位置(SP4)から下
降すなわち−Z方向に移動する。これは、基準位置(SP
4)の下方にピン(6)が設けてあり、ワーク(10)を
基準位置(SP4)から真下に下降させればワーク(10)
の下端がピン(6)の先端に当接するように設定されて
いるためである。ワーク(10)の下端がピン(6)の先
端に当接すると、ワーク(10)に生じるZ軸方向の力を
センサ(8)が感知してワーク(10)の移動は停止され
る。ここで、ロボットはピン(6)の先端の位置を認識
し、そのZ座標を記憶する。
以上のようにして、ロボットはピン(6)の位置を検出
するが、ここまでの作動のフローチャートは第8図に示
すとおりである。この中で「手首軸回転」とあるのは、
センサ(8)とグリッパ(9)の取り付けられているロ
ボット・アーム(7)の手首を軸の周りに回転させてセ
ンサの座標軸を45゜回転させることを意味し、「嵌入回
数カウント」とあるのは、円筒状部材をピン(6)に嵌
入した回数を数えることを意味する。
ピン(6)の位置を検出した後のワーク(10)の動作
は、次の通りである。
すなわち、ワーク(10)がピン(6)の先端に接触して
停止した時、ピン(6)の先端の位置がワーク(10)の
開口の位置と一致していないので、ワーク(10)にはX
軸周りやY軸周りのモーメントM、Mが作用する。
そこで、これらのモーメントM、Mのいずれか(こ
の実施例ではM)がほぼ0になる方向を、センサ
(8)の座標軸を回転させることによってロボットに認
識させせ、その方向に応じてワーク(10)に右回りある
いは左回りの螺旋運動を行わせる。
この螺旋運動は、予めロボットに記憶させておくもの
で、最初にワーク(10)下端がピン(6)の先端に接触
した位置を始点とし、ワーク(10)の中心が右回りある
いは左回りで螺旋を描きながら徐々に移動するものであ
る。これは第9図に示されている。
そして、ワーク(10)の開口がピン(6)と一致したと
き、ワーク(10)に生じるZ軸方向の力Fは0となる
ため、これを感知してワーク(10)は螺旋運動を続けな
がら下降して行く。こうして、ワーク(10)のピン
(6)への嵌入が開始される。ここまでの作動のフロー
チャートは、第10図に示されている。
次の段階は、ワーク(10)を嵌入する力およびその方向
の修正である。すなわち、ワーク(10)の孔にピン
(6)が少し嵌入されると、ワーク(10)の螺旋運動は
X−Y平面内ではピン(6)によって妨げられ、ワーク
(10)はX軸およびY軸周りのモーメントM、M
受ける。このため、このモーメントを0とするようにワ
ーク(10)の位置を修正し、滑らかに嵌入が行われるよ
うにするのである。この作動のフローチャートは、第11
図に示されている。
そして、嵌入が完了すると、カウンタの数値を1だけ減
じると共に、ロボット・アーム(7)は再び上昇して次
のワーク(10)を掴むために円筒状部材の置いてある場
所まで移動する。さらに、次のワーク(10)を掴んだロ
ボット・アーム(7)は、第8図に示すように上記した
エリア(5)の中心位置(TP2)まで移動し、以後は上
記と同様の方法で次のピン(6)に嵌入されるのであ
る。
なお、ワーク(10)を下降させても全くセンサ(8)か
らの信号がない場合は、たとえばピン(6)が折れてし
まっていた場合や大きな取付位置の誤差のために嵌入で
きなかった場合であるが、この場合には、グリッパ
(9)の解放をすることなくロボット・アーム(7)を
再び上昇させ、他のピン(6)に嵌入させるようにする
ことが可能である。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、この発明は、パレット
自体の位置やこれに具備させたピン(6)の位置に誤差
があっても確実にそれを検出することができると共に、
センサ(8)を介してワーク(10)を掴むように構成し
てワーク(10)の枠(4)やピンとの当接によって生じ
る力を感知するだけでよいので、構成も簡単であり、し
かも低コストで実施できる等の優れた効果を有するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の方法の1実施例を示すフローチャ
ート。第2図は、この発明の方法を実施する装置の1実
施例を示す概略説明図。第3図は、枠のエリアの中心位
置を決定する段階のワークの動きを示すパレットの部分
拡大平面図、第4図は、第3図の段階の動作を示すフロ
ーチャート。第5図は、基準位置を検出する段階のワー
クの動きを示すパレットの部分拡大平面図。第6図は、
ワークが基準位置にあるときの状態を示す第5図と同様
の図。第7図は、第6図の状態の部分拡大正面図。第8
図は、基準位置の検出とピン先端位置の検出の段階の動
作を示すフローチャート。第9図は、ワークの螺旋運動
の一例を示す図で、第9(a)図は平面図、第9(b)
図は正面図。第10図は、ワークの螺旋運動の方向の決定
から嵌入の開始までの段階の動作を示すフローチャー
ト。第11図は、嵌入開始から終了までの動作を示すフロ
ーチャート。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】片面にピンを立設すると共に当該ピンを取
    り囲むように枠を設けて成るパレットと、力を感知する
    センサを介して筒状のワークを掴むようにしたロボット
    を備え、当該ロボットによりピンに筒状のワークを嵌入
    する方法であって、ロボット・アームにより掴んだワー
    クを移動して上記枠に当接させ、その際にワークに作用
    する力を上記センサによって感知してその位置をロボッ
    トに認識させる段階と、上記移動方向とは異なる方向に
    少なくとも1回ワークを移動し、上記と同様にして枠と
    の当該位置をロボットに認識させる段階と、上記の認識
    した当接位置に基いて枠の中心位置を算出する段階と、
    ワークを上記中心位置まで移動する段階と、上記中心位
    置にあるワークを移動し、枠との当接によってワークに
    作用する力を上記センサによって感知して所定の基準位
    置を検出する段階と、上記基準位置からワークを移動し
    て上記ピンに当接させ、その際にワークに作用する力を
    上記センサによって感知してピンの位置をロボットに認
    識させる段階と、上記ワークとピンとの当接の際にワー
    クに生じる、ワークの長軸に直角な方向の軸の周りのモ
    ーメントを上記センサによって感知し、センサーの座標
    軸を回転させることによってこれらモーメントのうちの
    1つが0となる方向をロボットに認識させることによっ
    て、ワークの長軸周りの螺旋運動の方向を決定する段階
    と、上記方向決定に従って、上記ワークをピンとの当接
    位置を始点として右回りあるいは左回りの螺旋運動をさ
    せる段階と、ワークに長軸方向に作用する力がほぼ0と
    なるのを上記センサによって感知し、筒状のワークをピ
    ンに嵌入させる段階とから成る方法。
JP63049376A 1988-03-02 1988-03-02 パレットに立設したピンに筒状のワークを嵌入する方法 Expired - Lifetime JPH0683977B2 (ja)

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