JPS6016342A - 作業装置における荷重センサのチエツクもしくは較正装置 - 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、作業装置の作業ヘッドに取付けられた把持爪
等の操作部に作用する操作反力を検出する荷重センサの
チェックもしくは較正を行う装置に関するものである。

〈従来技術〉 把持爪を備えた作業装置においては、その把持爪に作用
する反力を検出するための荷重センサを設け、この荷重
センサの出力によって物品の把持確認や把持力の制御等
を行うようにしており、荷重センサの特性が変化したり
、故障したりすると、把持確認等を正確に行えなくなる
。

しかしながら、従来の作業装置においては、このような
荷重センサの特性変化を自動的に検出することができず
、荷重センサの特性変化によって不正確な作業が行われ
る危険があった。

〈発明の目的〉 そごで、本発明は、マスクスプリング等の基準力発生要
素によって発生される力を基準として荷重センザのチェ
ックもしくは較正を自動的に行え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。作
業ヘッド１１の相対移動によって把持爪１２が係合可能
な係合部材６１ａ、６１ｂと、この係合部材６１ａ、６
１ｂに連結され、係合部材６１ａ、６１ｂに基準押′圧
力をイ」与する基準力発生要素であるマスクスプリング
６３とからなるマスタユニット５０が設げられ、把持爪
１２が係合部材６１ａ、６１ｂと保合する状態に位置決
めされた後、変位イ」与手段１が有効にされ、サーボモ
ータＳ　Ｍ　ＬＪの回転により把持爪１２が原位置から
一定量移動されて、マスクスプリング６３が一定量（ず
εまされる。

チェック較正手段２は把持爪１２を一定量閉じた後のイ
奇重センザ３１の出力を検出して一定の範囲から外れて
いないか否かを判別し、外れている場合には例えば界雷
信号ΔＢＮを出力し、外れていない場合には、検出した
出力と基準値との偏差を演算して補正値として記憶する
較正処理を行う。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基ついて説明する。

第２図において、１０は、多種類の作業ヘッド１１を選
択的に装着可能な支持ヘットで、この支持ヘッドｌＯば
、一対のパイロソトハ−１３ａ、１３ｂによって横送り
台１４に対して上下動可能に案内支持され、送りねじ１
５を介してサーボモータ１６によって移動されるように
なっている。また、ヘッド１８上を紙面と垂直な方向に
移動可能に案内され、サーボモータ１９によって移動さ
れる作業台２０を跨いでクロスビーム２１が配設され、
前記横送り台１４はこのりし１スヒーム２１上を移動可
能に案内され、クロスビーム２１の端部に取（＝Ｊ番：
Ｉられたサーボモータ２２によって位置決め可能となっ
ている。また、クロスビーム２１の左端には、複数の作
業ヘッド１１を貯蔵する作業ヘッド貯蔵マガジン２３お
よび交換アームを備是たヘッド交換装置２４が設けられ
ており、横送り台１４を左端まで移動させた状態でハン
ド貯蔵マガジン２３内の作業ヘッド１１と支持ヘッド１
０上の作業へラド１１とを交換するようになっている。

前記作業ヘットＩＩの内、物品把持移載用の作業ヘッド
は、第３図に示すように、支持へラドｌＯの下端に穿設
された保持穴１０ａと嵌合するシャンク部１１　ａを有
し、このシャンク部１−１ａの先端に一体的に形成され
た爪案内部１１ｂ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ャンク部
１１ａの軸線と直交する方向に延在し、このねし軸２５
の両端ねじ部に一対の把持爪１２が螺合している。また
、ソ、トンク部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とねし軸
２５は一対のかさ歯車２８ａ、２８゛　ｂによって連結
されている。

一力、支持ヘット１０の下端円筒部には作業ヘット１１
の装着状態を維持するノツチ機構３５が設りられており
、上方方形部には作業ヘッド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げら
れ、ウオーム３７を介して作業へラド１０の外壁に取付
けられたサーボモータ３８によって回転されるウオーム
ホイル４０と、このウオームボイル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ボ
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、この回転軸４１に下方に向く押圧力を付与するス
プリング４２とによって構成され、作業ヘッド１１を支
持ヘッドｌＯ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２：６の係合歯に係合する。

なお、支持ヘッドｌＯの上端には回転軸４１の回転量を
検出する位置検出器４３か取付けられている。この位置
検出器４３はイックリメンタル形の位置検出器で、把持
爪１２等、作業へラド１１の操作部が一定距離変位する
度に変位方向に応じて正もしくは負のパルスを発生し、
この位置検出器４３から出力されるパルスは後述する数
値制御装置８０内の位置検出カウンタ４５に供給されて
累積加算され、作業ヘット１１の操作部の位置を検出で
きるようになっている。

また、把持爪１２の一方にはその基準部に可撓部１２ａ
が形成され、ごの可撓部１２ａには、把持爪１２に作用
する操作反力を検出する半導体歪ケージ等から成る荷重
センサ３１が取付けられ、こ０舗’＋ｆ市センザ３１の
出力は、作業ヘット１１および支持ヘット１０に取付け
られたコネクタ３２゜３３を介し゛Ｃ支持ヘッド１ｏ側
へ伝達され、数値制御装置８０内のＡＤ変換回路４６の
入力に供給されるようになっている。

さらに、前記作業台２０の第２図において左側には、支
持ヘッド１０に装着される作業ヘッドｌＩのそれぞれに
対応したマスクリングユニット５０２〜５０ｎを備えた
マスクリング装置５１が配設されている。ずなわち、ク
ロスビーム２１を支持するコラム２１ａに固着された支
持本体５２に、水平面内で回転割出し可能な回転円板５
３を支承し、この回転円板５３の外縁部にマスクリング
ユニット５０ａ〜５０ｎが等開度間隔で取付けられてい
る。そして、支持本体５２の内部には、回転円板５３の
回転割出しによってマスクリングユニット５０２〜５０
ｎの内の１つを作業領域内の割出位置に位置決めする割
出機構が内蔵されている。

マスクスングユニノ）５０ａ〜５０ｎは、物品把持、ね
じ締め等、作業の種類に応じ“ζ異なる形式になっζお
り、第４図に示されているように、把持用のマスクリン
グユニット５０ａは、作業ヘソｌ”　１１の把持爪１２
か係合可能な係合部６１ａ。

６１ｂを形成した一対の可動体６２．６２をユニット基
体６０に移動可能に案内支持し、この一対の可動体６２
．６２間にマスクスプリング６３が配設されている。

また、ねじ締め作業用のマスクリングユニット５０　ｒ
＋は、ねじ締め作業用の作業ヘッド１１のねじ締めソケ
ットと係合可能な保合部７１を備えた回転軸７２をユニ
ット基体７０に軸承し、この回転軸７２に形成された歯
７２ａと噛合するラック７４とユニット基体に固着のキ
ャップ７５との間にマスクスプリング７３が配設されて
いる。

次に制御回路について説明すると、数値制御装置８０内
の中央処理装置８１はマイクロプロセッサによって構成
され、この中央処理装置８１には、メＢす８２、データ
入力装置８３、インタフェイス８４１，８４ｂが接続さ
れ、インクフェイス８４ａには、ザーポモータ１９，１
６，３８．２２をそれぞれ駆動するドライブユニットＤ
ＵＹ、ＤＵＺ、ＤＬＪＬＪ、１）ＵＸが接続され、イン
クフェイス８４ｂには位置検出カウンタ４５とＡＤ変換
り路４６の出力とが接続されている。

前記メモリ８２には、各種組付作業を行うだめの数値制
御プロゲラＪ、を記憶する数値制御デークエリ−ＮＣＤ
八が設りられ、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。数値制御プし１グ
ラムのそれぞれには第５図に示すように、作業物品に適
した作業ヘッド１　−１を支持ヘッド１０に取１＝Ｊり
るためのハンド交換指令Ｈ’０１．ＭＯ６が最初のプロ
・ツクＮ０ＯＬにプログラムされており、このデータが
読出されると、現在装着されている作業ヘッド１１を作
業ヘッド貯蔵マガジン２３へ返却し、次に使用する作業
ヘッド１１を支持ヘッド１０に装着する動作が行われる
。

そして、この後ブロックＮ００２にプログラムされてい
るＵＯＩの指令データによりマスタリング装置５１のマ
スクリングユニット５０２〜５０　ｎの内、支持ヘッド
１０に装着した作業ヘッド１１に対応するものが割出さ
れた後、ブロックＮ００３のＧＯＯＺ−１５０００のプ
ログラムにより支持ヘッド１０が下降され、作業ヘッド
１１の操作部か割出されたマスクスングユニソＩ−５０
ａ〜５０ｎの係合部と係合可能な状態に位置決めされる
。

さらに、これに続くブロックＮ００４にプログラムされ
ているＭ５１のプログラムが読出されると、中央処理装
置８１は第６図に示す検出器チェック処理を実行する。

すなわち、まず最初に支持ヘッドｌＯに装着された作業
ヘッド１１の操作部、この場合には把持爪１２を原位置
状態から一定量りだけ閉じるためパルスをトライブユニ
ソｌ−Ｄ　Ｕ　Ｕに供給しく９０）、この後、荷重セン
サ３Ｉの出力値を読込む（９１）。そし−ζ、この読込
んだ値Ｆが、使用限界範囲とされるΔし〜へＨの範囲に
あるか否かを判別しく９２）、もしこの範囲になければ
、界雷を表示しで（９３）、作業を停止する。

一方、読込んだ値ＦかＡし〜ＡＨの範囲に入っている場
合にはその読込値Ｆ（！：基準埴ＦＯとの間の偏２．Δ
Ｆを６ｉｊ算するとともに（９４）、これを補正値とし
て記憶しく９５）、較正処理を完了するく９６）。これ
により把持力制御等を行う場合には、荷重ヒンザ３１の
出力値が記１．ロシた補正値で修正され、正確な際作力
を検出できる。

なお、荷重センサ３１の出力ＦがＡし〜ＡＨの範囲にあ
る場合には、検出値と基準値ＦＯとの間の偏差を記１意
し、ごの偏差εによって荷重センサ３１の出力値を補正
するようにしてもよい。

把持爪１２が係合部６１ａ、６１ｂに当接した後におヘ
ノる把持爪１２の移動量に対するマスクスプリングの撥
力の変化割合は第７図に示されるように比較的小さいた
め、チェック時の把持爪１２の位置が多少ばらついても
一定の基準力を正確に発生でき、荷重センサ３１の界雷
を高精度に判定できる。

なお、上記実施例においては作業ヘッドの操作部を一定
量移動させた後における荷重センサの出力が所定の範囲
から外れたことで特性変化を検出するようにしていたが
、荷重センサの出力値か一定値となるまで操作部を移動
させた時の操作部の位置が基（１’Ｓ位置から許容値以
上ずれていることで特性変化を検出するようにしてもよ
い。

さらに、操作部が係合部に当接した後における操作部の
変位量と荷重センサの出力変化量との関係から荷重セン
サのゲインを検出し、この検出したゲインの大きさによ
り、荷重センサの特性変化を検出したり、ゲインの較正
を行ったりしてもよい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、操作部の相対移動
によって係合可能な係合部材と、この係合部祠に連結さ
れた基準力発生手段とから成るマスクユニットを設け、
前記操作部の相対移動により操作部を前記係合部材に当
接させて前記荷重ザンセに一定の荷重を作用させ、この
相対移動後における操作部の位置と前記荷重センサの出
力との関係から荷重セン力′の特性変化のチェックもし
くは較正を行うように構成したので、荷重センサの特性
変化のチェックをもしくは較正を自動的に行うごとか可
能となり、作業装置の信頼性を大幅に向上−ζきる利点
がある。

【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７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フロック図を４３１記
した図、第３図は第２図における支持ヘット１０および
作業ヘノＦ’　１１の構成を示すｆｆ１ｉ（Ｌｔｌｉ面
図、第４図は第２図におけるマスクユニット５０ａ〜５
０　ｎの構成を示す部分拡大図、第５図は第２図におり
る数値制御テータエリアＮＣＤΔ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図における数値制御
装置８０の動作を示すフローチャート、第７図は把持爪
１２の移動に対するＡＤ変換回路４６の出力の変化を示
すグラフである。 １０・・・支持ヘッド、１１・・・作業ヘット、１２・
・・把持爪、３１・・・前車センサ、５０ａ〜５０ｎ・
・・マスクユニット、６２．７２・・・係合部、６３．
７３・・・マスクスプリング、８０・・・数値制御装置
、８１・・・中央処理装置、８２・・・メモリ。 持前出願人 豊田工機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１作業装置の作業ヘッドに取付げられた把持爪等の
   操作部に作用する操作反力を検出する荷重センサを有す
   る作業装置において、前記操作部の相対移動によって保
   合可能な係合部材と、この係合部月に連結された基準力
   発生要素とを備えたマスクユニットを設けるとともに、
   前記操作部の相対移動により前記操作部を前記係合部材
   に当接させた後で前記操作部に特定の操作反力が作用す
   るまで前記崩作部を相対変位させる変位付与手段と、こ
   の変位付与手段による前記操作部の相対変位後において
   作動し、前記操作部の位置と前記荷重センサの出力との
   関係より前記荷重センサの特性変化のチｚ７りもしくは
   較正を行う手段とを設けたことを特徴とする作業装置に
   おける荷重センサのチェックもしくは較正装置。