JP2013079931A

JP2013079931A - Mass measurement device

Info

Publication number: JP2013079931A
Application number: JP2012039107A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nakatani; 誠中谷; Akitami Suzuki; 亮民鈴木; Satoshi Konishi; 聡小西
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-05-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mass measuring device capable of measuring the mass of an article, even if the article is in motion.SOLUTION: A mass measurement device 100 includes a robot hand 23, a robot arm 11, a load cell 21, an acceleration sensor 22, and a control unit 40. The robot hand 23 holds an article Q. The robot arm 11 moves the robot hand 23. The load cell 21 is provided between the robot hand 23 and the robot arm 11, and measures a force acting on the article Q during movement. The acceleration sensor 22 measures the acceleration acting on the article Q during movement. The control unit 40 controls the operation of the robot hand 23 and the robot arm 11, and calculates the mass of the article Q on the basis of the force and acceleration acting on the article Q during movement.

Description

本発明は、質量測定装置に関し、特に移動している物品の質量をその移動時に測定する質量測定装置に関する。 The present invention relates to a mass measuring device, and more particularly to a mass measuring device that measures the mass of a moving article during movement.

一般に、ばね秤や電子秤では、重力加速度以外の加速度の影響を排除するために、静止状態で使用することを前提としている。しかし、近年、揺れる物体上に据え付けられ、揺動による計量誤差を除去した質量を測定する質量測定装置が普及している。例えば、特許文献１（特開平８−１１０２６１号公報）に開示されている質量測定装置では、通常の計量用ロードセルとは別に、分銅を載荷したダミー用ロードセルで床の上下動成分を検出し、検出した上下動成分を、計量用ロードセルの出力信号から減算することによって、床の上下動成分を含まない計量信号を出力するようにしている。 In general, spring balances and electronic balances are assumed to be used in a stationary state in order to eliminate the influence of acceleration other than gravitational acceleration. However, in recent years, mass measuring apparatuses that are installed on a swinging object and measure a mass from which a weighing error due to the swinging is removed have become widespread. For example, in the mass measuring device disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-110261), a vertical load component of the floor is detected by a dummy load cell loaded with a weight separately from a normal weighing load cell, By subtracting the detected vertical movement component from the output signal of the weighing load cell, a measurement signal that does not include the vertical movement component of the floor is output.

しかしながら、上記特許文献１に記載の質量測定装置も、物品に作用する重力によってロードセルが垂直方向へ変位することを利用しているので、ロードセルが重力によっては、変位しない状態になる場合、物品の質量を検出することができなくなる。 However, since the mass measuring device described in Patent Document 1 also uses the fact that the load cell is displaced in the vertical direction due to gravity acting on the article, when the load cell is not displaced by gravity, The mass cannot be detected.

それゆえ、例えば、マニピュレータやロボットハンドのように、物品を持ち上げて移動させる先端部にロードセルを取り付けて、持ち上げた物品を移動している最中に、その物品の質量を測定しようとしても、従来技術では困難である。 Therefore, for example, when a load cell is attached to a tip part that lifts and moves an article, such as a manipulator or a robot hand, and the mass of the article is measured while the lifted article is moving, It is difficult with technology.

本発明の課題は、物品が移動中であっても、その物品の質量を測定することのできる質量測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a mass measuring device capable of measuring the mass of an article even when the article is moving.

本発明の第１観点に係る質量測定装置は、物品を移動させながらその物品の質量を測定する質量測定装置であって、保持機構と、移動機構と、力測定部と、加速度測定部と、制御部とを備えている。保持機構は、物品を保持する。移動機構は、保持機構を移動させる。力測定部は、保持機構と移動機構との間に設けられて、移動時の物品に作用する力を測定する。加速度測定部は、移動時の物品に作用する加速度を測定する。制御部は、保持機構および移動機構を運転制御し、移動時の物品に作用する力および加速度に基づいて物品の質量を算出する。 A mass measuring apparatus according to a first aspect of the present invention is a mass measuring apparatus that measures the mass of an article while moving the article, and includes a holding mechanism, a moving mechanism, a force measuring unit, an acceleration measuring unit, And a control unit. The holding mechanism holds the article. The moving mechanism moves the holding mechanism. The force measuring unit is provided between the holding mechanism and the moving mechanism, and measures the force acting on the article during movement. The acceleration measuring unit measures acceleration acting on the article during movement. The control unit controls the operation of the holding mechanism and the moving mechanism, and calculates the mass of the article based on the force and acceleration acting on the article during movement.

この質量測定装置では、物品が移動中であっても、その物品の質量を測定することができるので、例えば、この質量測定装置をロボットハンドの先端部に取り付ければ、物品の搬送を兼ねて移動させながらその質量を測定することができる。 This mass measuring device can measure the mass of an article even when the article is moving. For example, if this mass measuring device is attached to the tip of a robot hand, it can also move the article. The mass can be measured while

例えば、製造ラインから次々と送られてくる商品をロボットハンドで掴んで箱詰めする既設のラインでは、その前段に商品の内容量をチェックするウェイトチェッカーと、内容量が不足するものをラインから排除する振り分け装置とを設けなければならない。 For example, in an existing line that grabs products sent from the production line one after another with a robot hand and packs them, a weight checker that checks the content of the product in the previous stage and items that do not have enough content are excluded from the line A sorting device must be provided.

しかし、この質量測定装置が組み込まれたロボットハンドを使用すれば、商品を掴んで移動させている最中に当該商品の質量を測定して内容量の適正をチェックすることができるので、これまで使用していたウェイトチェッカーや振り分け装置等を既設のラインから撤去することができる。 However, if you use a robot hand that incorporates this mass measuring device, you can measure the mass of the product while grabbing and moving the product and check the appropriateness of the content. The weight checker and sorting device used can be removed from the existing line.

この他、商品の質量に応じて商品のランク選別を行う仕分けラインでは、まず商品をラインに投入する装置があり、次に投入された商品の質量を測定するウェイトチェッカーなどがあり、最後に測定された質量に応じて仕分けを行う装置がある。本発明に係る質量測定装置が組み込まれたロボットハンドを用いれば、商品の投入装置・ウェイトチェッカー・仕分け装置で行うすべての処理を１台で行うことができる。 In addition, in the sorting line that selects the rank of products according to the mass of the product, there is a device that puts the product into the line first, then there is a weight checker that measures the mass of the product that was put in, and finally the measurement There is an apparatus that performs sorting according to the mass that is generated. If the robot hand incorporating the mass measuring device according to the present invention is used, all the processing performed by the product input device, the weight checker, and the sorting device can be performed by one unit.

また、重力加速度の影響を排除して物品の質量を測定することができるので、例えば、日本のように地域毎に重力が異なるために行っている秤の地区別重力補正が不要となる
本発明の第２観点に係る質量測定装置は、第１観点に係る質量測定装置であって、制御部が、移動時の物品に作用する力を、移動時の物品に作用する加速度で除算して物品の質量を算出する。 In addition, since the mass of the article can be measured by eliminating the influence of gravity acceleration, for example, the gravity correction for each area of the scale, which is performed because the gravity is different for each area as in Japan, becomes unnecessary. The mass measuring device according to the second aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first aspect, wherein the control unit divides the force acting on the article during movement by the acceleration acting on the article during movement. The mass of is calculated.

本発明の第３観点に係る質量測定装置は、第１観点または第２観点に係る質量測定装置であって、力測定部および加速度測定部それぞれの検出方向が、重力の作用しない方向であり、且つその方向が一致している。 The mass measuring device according to the third aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first or second aspect, wherein the detection directions of the force measuring unit and the acceleration measuring unit are directions in which gravity does not act, And the direction is in agreement.

本発明の第４観点に係る質量測定装置は、第１観点または第２観点に係る質量測定装置であって、力測定部および加速度測定部それぞれの検出方向が、重力の作用する方向であり、且つその方向が一致している。 The mass measuring device according to the fourth aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first or second aspect, wherein the detection direction of each of the force measuring unit and the acceleration measuring unit is a direction in which gravity acts, And the direction is in agreement.

本発明の第５観点に係る質量測定装置は、第１観点または第２観点に係る質量測定装置であって、力測定部および加速度測定部が少なくとも二組設けられている。また、組ごとに力測定部および加速度測定部それぞれの検出方向が一致し、且つ、組ごとの検出方向が交差している。 A mass measuring device according to a fifth aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first or second aspect, and is provided with at least two sets of force measuring units and acceleration measuring units. In addition, the detection directions of the force measurement unit and the acceleration measurement unit are the same for each group, and the detection directions for each group intersect.

本発明の第６観点に係る質量測定装置は、第１観点または第２観点に係る質量測定装置であって、加速度測定部が、制御部から移動機構に出力される運転指令に基づいて物品に作用する加速度を算出する。 A mass measuring device according to a sixth aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first or second aspect, wherein the acceleration measuring unit is applied to an article based on an operation command output from the control unit to the moving mechanism. Calculate the acting acceleration.

この質量測定装置は物理的な加速度検出器を備える必要がないので、装置の小型および軽量化を図ることができる。 Since this mass measuring apparatus does not need to have a physical acceleration detector, the apparatus can be reduced in size and weight.

本発明の第７観点に係る質量測定装置は、第１観点または第２観点に係る質量測定装置であって、外部監視装置をさらに備えている。外部監視装置は、移動しない位置に固定され、物品または保持機構もしくは移動機構の動作を監視する。加速度測定部は、外部監視装置から得られるデータに基づいて物品に作用する加速度を算出する。 A mass measuring device according to a seventh aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first or second aspect, and further includes an external monitoring device. The external monitoring device is fixed at a position where it does not move, and monitors the operation of the article or the holding mechanism or the moving mechanism. The acceleration measuring unit calculates an acceleration acting on the article based on data obtained from the external monitoring device.

この質量測定装置では、物品に作用する加速度が、静止した外部監視装置のデータから求められるので、加速度センサの設置による配線等の影響がなく、使い勝手がよい。 In this mass measuring device, since the acceleration acting on the article is obtained from the data of the stationary external monitoring device, there is no influence of wiring or the like due to the installation of the acceleration sensor, and it is easy to use.

本発明の第８観点に係る質量測定装置は、第７観点に係る質量測定装置であって、外部監視装置がレーザー変位計である。 A mass measuring device according to an eighth aspect of the present invention is the mass measuring device according to the seventh aspect, wherein the external monitoring device is a laser displacement meter.

本発明の第９観点に係る質量測定装置は、第７観点に係る質量測定装置であって、外部監視装置がカメラである。 A mass measuring device according to a ninth aspect of the present invention is the mass measuring device according to the seventh aspect, wherein the external monitoring device is a camera.

本発明の第１０観点に係る質量測定装置は、第１観点または第２観点に係る質量測定装置であって、保持機構に取り付けられるカメラをさらに備えている。加速度測定部は、外部に予め設けられる所定の基準点と、カメラから得られる画像データとに基づいて物品に作用する加速度を算出する。 A mass measuring apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the mass measuring apparatus according to the first aspect or the second aspect, and further includes a camera attached to the holding mechanism. The acceleration measuring unit calculates an acceleration acting on the article based on a predetermined reference point provided in advance outside and image data obtained from the camera.

従来、物品の搬送工程では、物品を取る或いは物品を置く手段として、カメラを装着した保持機構（例えば、ロボットハンド）によって掴みにいく構成が多い。それゆえ、この質量測定装置では、そのカメラからの画像データを基に保持機構が所定の基準点から他の所定の基準点まで移動した距離データを得ることができるので、その距離データから加速度も求めることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an article conveyance process, as a means for picking up an article or placing an article, there are many configurations in which the article is held by a holding mechanism (for example, a robot hand) equipped with a camera. Therefore, in this mass measuring apparatus, since the holding mechanism can obtain the distance data from the predetermined reference point to another predetermined reference point based on the image data from the camera, the acceleration can be obtained from the distance data. Can be sought.

本発明に係る質量測定装置では、物品が移動中であっても、その物品の質量を測定することができるので、例えば、この質量測定装置をロボットハンドの先端部に取り付ければ、物品の搬送を兼ねて移動させながらその質量を測定することができる。 The mass measuring device according to the present invention can measure the mass of the article even when the article is moving. For example, if the mass measuring device is attached to the tip of the robot hand, the article can be conveyed. The mass can be measured while also moving.

質量測定装置の概略構成図。The schematic block diagram of a mass measuring device. 本発明の第１実施形態に係る質量測定装置の正面図。The front view of the mass measuring device concerning a 1st embodiment of the present invention. エアー吸着機構の斜視図。The perspective view of an air adsorption | suction mechanism. ロードセルおよび加速度センサによって検出された信号を処理する信号処理回路図。The signal processing circuit diagram which processes the signal detected by the load cell and the acceleration sensor. ロードセルおよび加速度センサから得られた検出信号を示すグラフ。The graph which shows the detection signal obtained from the load cell and the acceleration sensor. ロードセルおよび加速度センサから得られた検出信号を基に除算演算により質量を算出した結果を示すグラフ。The graph which shows the result of having calculated mass by the division calculation based on the detection signal obtained from the load cell and the acceleration sensor. 本発明の第２実施形態に係る質量測定装置の正面図。The front view of the mass measuring device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. ロードセルおよび加速度センサから得られた検出信号を示すグラフ。The graph which shows the detection signal obtained from the load cell and the acceleration sensor. ロードセルおよび加速度センサから得られた検出信号を基に、除算演算により算出した質量結果を示すグラフ。The graph which shows the mass result computed by the division calculation based on the detection signal obtained from the load cell and the acceleration sensor. 第１変形例に係る質量測定装置の制御ブロック図。The control block diagram of the mass measuring device which concerns on a 1st modification. 第２変形例に係る質量測定装置の斜視図。The perspective view of the mass measuring device which concerns on a 2nd modification. 第３変形例に係る質量測定装置の斜視図。The perspective view of the mass measuring device which concerns on a 3rd modification.

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiments are specific examples of the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.

＜第１実施形態＞
（１）質量測定の原理
図１は、質量測定装置の概略構成図である。図１において、力検出器１は移動中の物品に作用する力を検出する。保持機構２は、物品Ｑを保持する。移動機構３は、保持機構２を三次元的に移動させる。加速度検出器４は、物品Ｑに作用する加速度を検出する。なお、力検出器１は保持機構２と移動機構３との間に設けられ、加速度検出器４は保持機構２に近接して設けられる。 <First Embodiment>
(1) Principle of Mass Measurement FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a mass measuring device. In FIG. 1, a force detector 1 detects a force acting on a moving article. The holding mechanism 2 holds the article Q. The moving mechanism 3 moves the holding mechanism 2 three-dimensionally. The acceleration detector 4 detects acceleration acting on the article Q. The force detector 1 is provided between the holding mechanism 2 and the moving mechanism 3, and the acceleration detector 4 is provided close to the holding mechanism 2.

力検出器１には、例えば、歪みゲージ式ロードセルが採用される。歪みゲージ式ロードセルは、移動によって自由端側が固定端側に対して相対的に変位し、それによって自由端側に作用する力を検出することができる。保持機構２は、ロボットハンド、エアー吸着機構、或いは、エアーチャック機構であってもよい。 For the force detector 1, for example, a strain gauge type load cell is employed. The strain gauge load cell can detect a force acting on the free end side by moving the free end side relative to the fixed end side by movement. The holding mechanism 2 may be a robot hand, an air suction mechanism, or an air chuck mechanism.

移動機構３としては、三次元的に移動可能なロボットアームが好ましく、例えば、水平多関節ロボットや垂直多関節ロボット、あるいは、パラレルリンクロボット等が適切である。 The moving mechanism 3 is preferably a three-dimensionally movable robot arm, for example, a horizontal articulated robot, a vertical articulated robot, or a parallel link robot is suitable.

加速度検出器４としては、例えば、歪みゲージ式ロードセル、ＭＥＭＳ型の小型加速度センサ、及び一般的な市販の加速度センサのいずれかが適宜採用される。 As the acceleration detector 4, for example, any one of a strain gauge type load cell, a MEMS type small acceleration sensor, and a general commercially available acceleration sensor is appropriately employed.

なお、移動機構３がＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動することにより、物品Ｑには加速度が作用する。そのときの運動方程式は、次式のように表わされる。
（ｍ＋Ｍ）ｄ²Ｘ／ｄｔ²＝ＫｘＸ・・・（１）
（ｍ＋Ｍ）ｄ²Ｙ／ｄｔ²＝ＫｙＹ・・・（２）
（ｍ＋Ｍ）ｄ²Ｚ／ｄｔ²＝ＫｚＺ・・・（３） Note that acceleration is applied to the article Q as the moving mechanism 3 moves in the X, Y, and Z axis directions. The equation of motion at that time is expressed as follows.
(M + M) d ² X / dt ² = KxX (1)
(M + M) d ² Y / dt ² = KyY (2)
(M + M) d ² Z / dt ² = KzZ (3)

ここで、ｍは物品Ｑの質量、Ｍは力検出器１に負荷される風袋質量、すなわち、力検出器１に負荷される風袋の質量と保持機構２の質量と加速度検出器４の質量との和である。また、Ｋｘ、Ｋｙ、Ｋｚは、力検出器１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれのばね定数である。また、Ｘ、Ｙ，Ｚは、力検出器１の静的平衡状態、すなわち、加速、減速をしていないときの状態からの変位量である。 Here, m is the mass of the article Q, M is the tare mass loaded on the force detector 1, that is, the mass of the tare loaded on the force detector 1, the mass of the holding mechanism 2, and the mass of the acceleration detector 4. Is the sum of Kx, Ky, and Kz are spring constants of the force detector 1 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively. X, Y, and Z are the displacement amounts of the force detector 1 from the static equilibrium state, that is, the state when acceleration and deceleration are not performed.

計算式（１）、（２）及び（３）から明らかなように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかの方向、例えば、Ｘ軸方向だけの運動方程式に着目したとき、上記（１）式から、物品Ｑの質量ｍは、下記の計算式から求めることができる。
ｍ＝ＫｘＸ／（ｄ²Ｘ／ｄｔ²）−Ｍ・・・（４） As is clear from the calculation formulas (1), (2), and (3), when attention is paid to the equation of motion only in the X-axis, Y-axis, or Z-axis direction, for example, the X-axis direction, (1 ), The mass m of the article Q can be obtained from the following calculation formula.
m = KxX / (d ² X / dt ² ) −M (4)

つまり、ＫｘＸは力検出器１が検出するＸ軸方向の力であり、（ｄ²Ｘ／ｄｔ²）は加速度検出器４が検出するＸ軸方向の加速度であり、Ｍは既知質量であるので、求めたい物品Ｑの質量ｍは力検出器１の出力（ＫｘＸ）を加速度検出器４の出力（ｄ²Ｘ／ｄｔ²）で除算しその結果から風袋質量Ｍを減算することによって求めることができる。 That is, KxX is the force in the X-axis direction detected by the force detector 1, (d ² X / dt ² ) is the acceleration in the X-axis direction detected by the acceleration detector 4, and M is a known mass. The mass m of the article Q to be obtained can be obtained by dividing the output (KxX) of the force detector 1 by the output (d ² X / dt ² ) of the acceleration detector 4 and subtracting the tare mass M from the result. it can.

同様に、Ｙ軸方向の力と加速度とを検出しても、物品Ｑの質量を求めることができる。また、Ｚ軸方向（垂直方向）では、その場所における重力が検出結果に影響するが、静的平衡状態からの運動を考えるとばねの復元力と重力は釣り合うので、上記（３）式のようになり、重力加速度に影響されずに上記（４）式同様に物品の質量ｍを求めることができる。 Similarly, the mass of the article Q can be obtained by detecting the force and acceleration in the Y-axis direction. In the Z-axis direction (vertical direction), the gravity at the location affects the detection result. However, considering the motion from the static equilibrium state, the restoring force of the spring and the gravity are balanced, so the above equation (3) Thus, the mass m of the article can be obtained in the same manner as the above equation (4) without being affected by the gravitational acceleration.

（２）質量測定装置１００の具体的構成
（２−１）駆動系
図２は、本発明の第１実施形態に係る質量測定装置１００の正面図である。図２において、質量測定装置１００は、ロボットアーム１１と、歪みゲージ式のロードセル２１と、加速度センサ２２と、ロボットハンド２３とを備えている。 (2) Specific Configuration of Mass Measuring Device 100 (2-1) Drive System FIG. 2 is a front view of the mass measuring device 100 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the mass measuring apparatus 100 includes a robot arm 11, a strain gauge type load cell 21, an acceleration sensor 22, and a robot hand 23.

ロボットアーム１１は移動機構であり、ＤＥＮＳＯ製水平多関節ロボットＨＭ−４０７０３Ｅ２／Ｊを採用している。ロボットアーム１１の先端ベース部１２には、ロードセル２１の一端が固定されている。 The robot arm 11 is a moving mechanism and employs a DENSO horizontal articulated robot HM-40703E2 / J. One end of a load cell 21 is fixed to the tip base portion 12 of the robot arm 11.

ロードセル２１は力検出器であり、定格荷重８０ｋｇｆ、定格出力２ｍＶ／Ｖの歪みゲージ式ロードセルを採用している。また、加速度センサ２２とロボットハンド２３とがロードセル２１の自由端側に設けられている。なお、加速度センサ２２とロボットハンド２３とは、加速度検出器と保持機構として機能する。また、加速度センサ２２には、定格荷重８０ｋｇｆ、定格出力２ｍＶ／Ｖの歪みゲージ式ロードセルが採用されており、その自由端には３７４ｇの金属製の錘が固定されている。 The load cell 21 is a force detector and employs a strain gauge type load cell having a rated load of 80 kgf and a rated output of 2 mV / V. An acceleration sensor 22 and a robot hand 23 are provided on the free end side of the load cell 21. The acceleration sensor 22 and the robot hand 23 function as an acceleration detector and a holding mechanism. The acceleration sensor 22 employs a strain gauge type load cell having a rated load of 80 kgf and a rated output of 2 mV / V, and a 374 g metal weight is fixed to the free end thereof.

ロボットハンド２３は保持機構であるが、フィンガー機構、又はエアー吸着機構（或いは、エアーチャック機構）で代用されてもよい。図２に示すロボットハンド２３は、フィンガー機構であり、物品Ｑが固形物である場合に適しており、以後、ロボットハンド２３ａとよぶ。また、エアー吸着機構やエアーチャック機構は、例えば袋詰商品のように、形状が一定しない場合に適している。 The robot hand 23 is a holding mechanism, but a finger mechanism or an air suction mechanism (or an air chuck mechanism) may be substituted. The robot hand 23 shown in FIG. 2 is a finger mechanism and is suitable when the article Q is a solid material, and is hereinafter referred to as a robot hand 23a. Moreover, an air adsorption | suction mechanism and an air chuck | zipper mechanism are suitable when a shape is not constant like a packaged goods, for example.

図３は、エアー吸着機構式のロボットハンド２３の斜視図を示す。ロボットハンド２３は、アルミニウム製の箱にシリコンゴムで形成された直径４０ｍｍの吸盤４個を備えたエアー吸着機構であり、このアルミニウム製の箱からエアーを吸引することにより、その４個の吸盤にて測定対象となる物品Ｑを吸着する。なお、第１実施形態では、エアー吸着機構式のロボットハンド２３を用い、以後、エアー吸着機構式のロボットハンドをロボットハンド２３ｂとよぶ。また、フィンガー機構式およびエアー吸着機構式のいずれでもよい場合は、ロボットハンド２３とよぶ。 FIG. 3 is a perspective view of the air suction mechanism type robot hand 23. The robot hand 23 is an air adsorbing mechanism including four suckers having a diameter of 40 mm formed of silicon rubber in an aluminum box. By sucking air from the aluminum box, the four suckers are used. The article Q to be measured is adsorbed. In the first embodiment, the air suction mechanism type robot hand 23 is used, and the air suction mechanism type robot hand is hereinafter referred to as a robot hand 23b. In addition, when either the finger mechanism type or the air adsorption mechanism type may be used, it is called a robot hand 23.

また、エアーの吸引には、ＣＫＤ製真空発生器ＶＰＲ２−１０ＬＳＶＥＧを採用し、真空発生器には、０．５ＭＰａのドライエアーを供給する。さらに、測定する物品Ｑとして、１８７ｇの金属製ブロックを使用する。 Moreover, CKD vacuum generator VPR2-10LSVEG is adopted for air suction, and 0.5 MPa of dry air is supplied to the vacuum generator. Further, a 187 g metal block is used as the article Q to be measured.

図２及び図３において、物品Ｑの質量は、ロボットハンド２３に保持された物品Ｑがロボットアーム１１によって移動している最中に、ロードセル２１及び加速度センサ２２の出力に基づいて物品Ｑの質量が測定できるように構成されている。 2 and 3, the mass of the article Q is based on the outputs of the load cell 21 and the acceleration sensor 22 while the article Q held by the robot hand 23 is moving by the robot arm 11. Can be measured.

（２−２）制御系
図４は、ロードセル２１及び加速度センサ２２によって検出された信号を処理する信号処理回路図である。図４において、ロードセル２１と加速度センサ２２には、それぞれ増幅器３１ａ、３１ｂが接続されており、これらの増幅器３１ａ、３１ｂは、ロードセル２１及び加速度センサ２２から入力された検出信号を増幅する。また、各増幅器３１ａ、３１ｂには、それぞれローパスフィルタ３２ａ、３２ｂが接続されている。このローパスフィルタ３２ａ、３２ｂは、入力された検出信号から一定周波数以上のノイズ成分を除去する。また、各ローパスフィルタ３２ａ、３２ｂには、それぞれＡ／Ｄ変換器３３ａ、３３ｂが接続されており、そのＡ／Ｄ変換器３３ａ、３３ｂは、入力されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。また、各Ａ／Ｄ変換器３３ａ、３３ｂは、制御部４０に接続されている。 (2-2) Control System FIG. 4 is a signal processing circuit diagram for processing signals detected by the load cell 21 and the acceleration sensor 22. In FIG. 4, amplifiers 31 a and 31 b are connected to the load cell 21 and the acceleration sensor 22, respectively, and these amplifiers 31 a and 31 b amplify detection signals input from the load cell 21 and the acceleration sensor 22. Further, low-pass filters 32a and 32b are connected to the amplifiers 31a and 31b, respectively. The low-pass filters 32a and 32b remove noise components having a certain frequency or higher from the input detection signal. Further, A / D converters 33a and 33b are connected to the low-pass filters 32a and 32b, respectively, and the A / D converters 33a and 33b convert the input analog signals into digital signals. The A / D converters 33 a and 33 b are connected to the control unit 40.

制御部４０は、入力された検出信号に基づいて各種の処理を実行する。先ず、両検出信号に含まれるノイズ周波数成分をローパスフィルタにより除去する処理を行う。そして、そのノイズ周波数成分が除去された両検出信号を用いて、ロードセル２１の検出信号を加速度センサ２２の検出信号で除算する処理を行い、その除算結果から風袋質量を減算して質量ｍを算出する処理を行う。なお、風袋質量とは、ロードセル２１に負荷される風袋質量とロボットハンド２３の質量と加速度センサ２２の質量との和である。 The control unit 40 executes various processes based on the input detection signal. First, the noise frequency component contained in both detection signals is removed by a low-pass filter. Then, using both detection signals from which the noise frequency component has been removed, the detection signal of the load cell 21 is divided by the detection signal of the acceleration sensor 22, and the mass m is calculated by subtracting the tare mass from the division result. Perform the process. The tare mass is the sum of the tare mass loaded on the load cell 21, the mass of the robot hand 23, and the mass of the acceleration sensor 22.

制御部４０としては、ＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）やマイコン等を使用することができる。 As the control unit 40, a DSP (digital signal processor), a microcomputer, or the like can be used.

（３）動作
ロードセル２１及び加速度センサ２２は、重力が作用する方向に対して９０度傾けた状態で配置されており、ロードセル２１及び加速度センサ２２それぞれの検出方向は重力が作用しない方向であり、且つその方向が一致している。 (3) Operation The load cell 21 and the acceleration sensor 22 are arranged in a state inclined by 90 degrees with respect to the direction in which gravity acts, and the detection directions of the load cell 21 and the acceleration sensor 22 are directions in which gravity does not act, And the direction is in agreement.

先ず、重力が作用する鉛直方向下向きに距離１５０ｍｍだけロボットアーム１１の最大能力にて移動させ（所要時間は０．２５秒）、そこでロボットハンド２３ｂにより物品Ｑを吸着させて保持し、その後、鉛直方向上向きに距離１５０ｍｍだけロボットアーム１１の最大能力にて移動させる（所要時間は０．２５秒）。 First, the robot arm 11 is moved at the maximum capacity of the robot arm 11 by a distance of 150 mm downward in the vertical direction in which gravity acts (the required time is 0.25 seconds), and the article Q is adsorbed and held by the robot hand 23b, and then vertically. The robot arm 11 is moved in the upward direction by a distance of 150 mm (the required time is 0.25 seconds).

次に、水平方向へ距離６４０ｍｍだけロボットの最大能力にて移動させる（所要時間は０．３５秒）。そして、再度、鉛直方向下向きに距離１５０ｍｍだけロボットの最大能力にて移動させ（所要時間は０．２５秒）、その後にロボットハンド２３ｂのエアー吸引を止めて物品を放す。実験では、上記動作を６０回繰り返した。 Next, the robot is moved in the horizontal direction by the maximum capacity of the robot by a distance of 640 mm (required time is 0.35 seconds). Then, the robot is moved downward in the vertical direction by a distance of 150 mm at the maximum capacity of the robot (required time is 0.25 seconds), and then the air suction of the robot hand 23b is stopped and the article is released. In the experiment, the above operation was repeated 60 times.

図５は、ロードセル２１及び加速度センサ２２から得られた検出信号を示すグラフである。図５において、グラフ中の実線で示すデータはロードセル２１の検出信号である、破線で示すデータが加速度センサ２２の検出信号である。 FIG. 5 is a graph showing detection signals obtained from the load cell 21 and the acceleration sensor 22. In FIG. 5, data indicated by a solid line in the graph is a detection signal of the load cell 21, and data indicated by a broken line is a detection signal of the acceleration sensor 22.

両検出信号は、ロボットハンド２３ｂにより、物品Ｑを吸着した時を基点にデータ収集を行っている。このグラフを見て分かるように、重力の作用しない方向にロードセル２１及び加速度センサ２２が配置されているので、鉛直方向の移動の際には、検出信号にはその移動の影響は現れず、水平方向の移動区間にその移動による影響が現れている。 Both detection signals are collected by the robot hand 23b with the article Q adsorbed as a base point. As can be seen from this graph, since the load cell 21 and the acceleration sensor 22 are arranged in a direction in which gravity does not act, the movement of the detection signal does not appear in the detection signal when moving in the vertical direction. The influence of the movement appears in the movement section of the direction.

水平方向移動時に作用している力は、最大で約３ｋｇｆ、加速度は、最大で約１．５Ｇとなっている。このグラフから見て分かるように、水平移動中のロードセル２１の検出信号だけでは、質量を測定することはできないことが分かる。 The force acting when moving in the horizontal direction is about 3 kgf at the maximum, and the acceleration is about 1.5 G at the maximum. As can be seen from this graph, it is understood that the mass cannot be measured only with the detection signal of the load cell 21 during horizontal movement.

図６は、ロードセル２１及び加速度センサ２２から得られた検出信号を基に除算演算により質量を算出した結果を示すグラフである。図６において、グラフ中の実線で示すデータが質量の算出結果である。また、上記の式（４）からも分かるように、質量測定装置１００では、加速度センサ２２の検出信号で除算演算するが、加速度検出信号が０Ｇの時点については、除算演算が不可能である。そこで本実験では、加速度検出信号が０Ｇ付近については、演算を行わずに０ｇ表示としている。 FIG. 6 is a graph showing the result of calculating the mass by the division operation based on the detection signals obtained from the load cell 21 and the acceleration sensor 22. In FIG. 6, data indicated by a solid line in the graph is a calculation result of mass. Further, as can be seen from the above equation (4), the mass measuring apparatus 100 performs a division operation using the detection signal of the acceleration sensor 22, but the division operation cannot be performed when the acceleration detection signal is 0G. Therefore, in this experiment, when the acceleration detection signal is near 0G, the calculation is not performed and 0g is displayed.

このグラフから分かるように、物品Ｑが重力の作用しない水平方向に移動している間は、質量が測定出来ていることが分かる。物品Ｑの質量は、グラフ中の時間で０．４７３秒のポイントのデータを使用し算出した結果、１８７．１ｇとなった。物品の移動動作を６０回繰り返し行ったときの平均値は、１８７．５ｇ、標準偏差が０．３５ｇであった。 As can be seen from this graph, it can be seen that the mass can be measured while the article Q is moving in the horizontal direction where gravity does not act. The mass of the article Q was 187.1 g as a result of calculation using data of a point of 0.473 seconds in the time in the graph. The average value when the movement operation of the article was repeated 60 times was 187.5 g, and the standard deviation was 0.35 g.

（４）特徴
（４−１）
例えば、製造ラインから次々と送られてくる商品をロボットハンドで掴んで箱詰めする既設のラインでは、その前段に商品の内容量をチェックするウェイトチェッカーと、内容量が不足するものをラインから排除する振り分け装置とを設けなければならない。 (4) Features (4-1)
For example, in an existing line that grabs products sent from the production line one after another with a robot hand and packs them, a weight checker that checks the content of the product in the previous stage and items that do not have enough content are excluded from the line A sorting device must be provided.

しかし、この質量測定装置１００では、ロボットハンド２３ｂが商品を保持して移動させている最中に当該商品の質量を測定して内容量の適正をチェックすることができるので、これまで使用していたウェイトチェッカーや振り分け装置等を既設のラインから撤去することができる。 However, in this mass measuring apparatus 100, since the robot hand 23b can measure the mass of the product and check the appropriateness of the content while the product is being held and moved, it has been used so far. The weight checker and the sorting device can be removed from the existing line.

（４−２）
また、商品の質量に応じて商品のランク選別を行う仕分けラインでは、まず商品をラインに投入する装置があり、次に投入された商品の質量を測定するウェイトチェッカーなどがあり、最後に測定された質量に応じて仕分けを行う装置がある。 (4-2)
Also, in the sorting line that selects the rank of products according to the mass of the product, there is a device that first puts the product into the line, and then there is a weight checker that measures the mass of the product that has been put in, and it is measured last. There are devices that sort according to the mass.

しかし、この質量測定装置１００では、商品の投入装置・ウェイトチェッカー・仕分け装置で行うすべての処理を１台で行うことができる。 However, in this mass measuring apparatus 100, all the processes performed by the product input device, weight checker, and sorting device can be performed by one unit.

また、水平方向に加速するときに物品の質量を測定するので、重力加速度の影響を排除して物品の質量を測定することができる。それゆえ、日本のように地域毎に重力が異なるために行っている秤の地区別重力補正が不要となる。 Further, since the mass of the article is measured when accelerating in the horizontal direction, the mass of the article can be measured without the influence of gravitational acceleration. Therefore, the gravity correction for each area of the scale, which is performed because the gravity is different for each region as in Japan, becomes unnecessary.

＜第２実施形態＞
（１）質量測定装置２００の全体構成
上記第１実施形態では、ロードセル２１及び加速度センサ２２それぞれの検出方向が重力の作用しない方向となるように配置されているが、それに限定されるものではなく、以下に、ロードセル２１及び加速度センサ２２それぞれの検出方向が重力の作用する方向となるように配置されている場合について説明する。 Second Embodiment
(1) Overall Configuration of Mass Measuring Device 200 In the first embodiment, the load cell 21 and the acceleration sensor 22 are arranged so that the detection directions of the load cell 21 and the acceleration sensor 22 are not affected by gravity. However, the present invention is not limited to this. Hereinafter, a case where the load cells 21 and the acceleration sensor 22 are arranged so that the detection directions of the load cell 21 and the acceleration sensor 22 are the directions in which gravity acts will be described.

図７は、本発明の第２実施形態に係る質量測定装置２００の正面図である。図７において、質量測定装置２００は、加振器５１、ロードセル２１、加速度センサ２２、ロボットハンド２３を備えている。 FIG. 7 is a front view of a mass measuring apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the mass measuring apparatus 200 includes a vibrator 51, a load cell 21, an acceleration sensor 22, and a robot hand 23.

加振器５１は移動機構であり、ＩＭＶ製ＥＶ５０が採用されている。加振器５１の加振ベース部５２にはロードセル２１が固定されている。ロードセル２１には、定格荷重８０ｋｇｆ、定格出力２ｍＶ／Ｖの歪みゲージ式ロードセルが採用されている。 The vibrator 51 is a moving mechanism, and an EV 50 made by IMV is adopted. The load cell 21 is fixed to the vibration base 52 of the vibrator 51. The load cell 21 is a strain gauge type load cell having a rated load of 80 kgf and a rated output of 2 mV / V.

加速度センサ２２とロボットハンド２３とはロードセル２１の先端に取り付けられている。なお、この第２実施形態では、ロボットハンド２３にはフィンガー機構式のロボットハンド２３ａが採用され、加速度センサ２２にはＫＩＯＮＩＸ製加速度センサＫＸＲ９４−２０５０が採用されている。また、ロードセル２１と加速度センサ２２それぞれの検出方向は、重力の作用する方向であり鉛直方向に変位する。 The acceleration sensor 22 and the robot hand 23 are attached to the tip of the load cell 21. In the second embodiment, the robot hand 23 is a finger mechanism type robot hand 23a, and the acceleration sensor 22 is a KIONIX acceleration sensor KXR94-2050. Further, the detection directions of the load cell 21 and the acceleration sensor 22 are the directions in which gravity acts, and are displaced in the vertical direction.

物品Ｑの質量は、ロードセル２１及び加速度センサ２２とロボットハンド２３ａによって保持された物品Ｑが、加振器５１によって移動している最中に、物品Ｑの質量が測定される構成である。 The mass of the article Q is configured such that the mass of the article Q is measured while the article Q held by the load cell 21, the acceleration sensor 22, and the robot hand 23a is being moved by the vibrator 51.

（２）動作
ロボットハンド２３ａで物品Ｑが固定された状態で、加振器５１は加速度振幅０．５Ｇ、周波数１０Ｈｚにて動作し、この動作中で質量の算出を行った。なお、質量を測定する物品Ｑとしては、１８７ｇの金属製ブロックを使用する。 (2) Operation With the article Q fixed by the robot hand 23a, the vibrator 51 operated at an acceleration amplitude of 0.5 G and a frequency of 10 Hz, and mass was calculated during this operation. In addition, as the article Q whose mass is to be measured, a 187 g metal block is used.

図８は、ロードセル２１及び加速度センサ２２から得られた検出信号を示すグラフである。図８において、グラフ中の実線で示すデータがロードセル２１の検出信号、破線で示すデータが加速度センサ２２の検出信号となる。移動時に作用している力は、最大で約１ｋｇｆ、加速度は、最大で約０．５Ｇとなっている。 FIG. 8 is a graph showing detection signals obtained from the load cell 21 and the acceleration sensor 22. In FIG. 8, data indicated by a solid line in the graph is a detection signal of the load cell 21, and data indicated by a broken line is a detection signal of the acceleration sensor 22. The force acting at the time of movement is about 1 kgf at the maximum, and the acceleration is about 0.5 G at the maximum.

図９は、ロードセル２１及び加速度センサ２２から得られた検出信号を基に、除算演算により算出した質量結果を示すグラフである。グラフ中の実線で示すデータが質量の算出結果となる。また、この場合、上記第１実施形態と同様に、加速度検出信号が０Ｇ付近については、演算を行わずに０ｇ表示としている。 FIG. 9 is a graph showing a mass result calculated by a division operation based on detection signals obtained from the load cell 21 and the acceleration sensor 22. The data indicated by the solid line in the graph is the mass calculation result. Further, in this case, as in the first embodiment, when the acceleration detection signal is near 0G, the calculation is not performed and 0g is displayed.

図９のグラフに示すように、重力の作用する鉛直方向に移動している最中でも質量が測定出来ていることが分かる。物品Ｑの質量は、図８のグラフ中の波形で最大値をとるポイントのデータを使用して算出した。１００回測定した時の平均値は、１８７．２ｇ、標準偏差が０．１２ｇであった。 As shown in the graph of FIG. 9, it can be seen that the mass can be measured even while moving in the vertical direction in which gravity acts. The mass of the article Q was calculated by using the data of the point having the maximum value in the waveform in the graph of FIG. The average value when measured 100 times was 187.2 g, and the standard deviation was 0.12 g.

以上の実験結果を総合すると、ロボットハンド２３ａによって、例えば物品が鉛直方向に対して斜めに加減速する場合であっても、移動中の水平方向の分力について、あるいは、鉛直方向の分力について、力と加速度とをそれぞれ検出して演算すれば、物品の質量が求まることが解る。 Summing up the above experimental results, even when the article is accelerated or decelerated obliquely with respect to the vertical direction by the robot hand 23a, for example, the horizontal component force during movement or the vertical component force It can be seen that the mass of the article can be obtained by detecting and calculating the force and acceleration, respectively.

＜第３実施形態＞
（１）質量測定装置３００の全体構成
ここでは、図２においてロードセル２１及び加速度センサ２２が、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の三次元の各方向に対して検出可能な場合について説明する。 <Third Embodiment>
(1) Overall Configuration of Mass Measuring Device 300 Here, a case where the load cell 21 and the acceleration sensor 22 in FIG. 2 can be detected in each of the three-dimensional directions of the X, Y, and Z axes will be described.

質量測定装置３００は、ロボットアーム１１の先端ベース部１２にロードセル２１の一端が固定され、それと反対側の自由端側に加速度センサ２２とロボットハンド２３とが設けられている。物品Ｑの質量は、ロードセル２１、加速度センサ２２、及びロボットハンド２３により保持された物品Ｑが、ロボットアーム１１によって移動している最中に、物品Ｑの質量が測定されるように構成されている。 In the mass measuring apparatus 300, one end of the load cell 21 is fixed to the tip base portion 12 of the robot arm 11, and an acceleration sensor 22 and a robot hand 23 are provided on the free end side opposite to the load cell 21. The mass of the article Q is configured such that the mass of the article Q is measured while the article Q held by the load cell 21, the acceleration sensor 22, and the robot hand 23 is moving by the robot arm 11. Yes.

（２）動作
ロードセル２１及び加速度センサ２２が、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の三次元の方向に対してそれぞれ検出可能なため、物品Ｑの質量を測定する際には、それぞれの検出信号を合成する必要がある。 (2) Operation Since the load cell 21 and the acceleration sensor 22 can detect each of the three-dimensional directions of the X, Y, and Z axes, the respective detection signals are synthesized when measuring the mass of the article Q. There is a need.

上記（１）、（２）、（３）式を合成すると、次式のように表すことができる。
（ｍ＋Ｍ）｛（ｄ²Ｘ／ｄｔ²）²＋（ｄ²Ｙ／ｄｔ²）²＋（ｄ²Ｚ／ｄｔ²）²｝^0.5＝｛（ＫｘＸ）²＋（ＫｙＹ）²＋（ＫｚＺ）²｝^0.5 ・・・（５） When the above formulas (1), (2), and (3) are synthesized, they can be expressed as the following formula.
(M + M) {(d ² X / dt ² ) ² + (d ² Y / dt ² ) ² + (d ² Z / dt ² ) ² } ^0.5 = {(KxX) ² + (KyY) ² + (KzZ) ² } ^0.5 (5)

上記（５）式から、物品Ｑの質量ｍは、下記の計算式から求めることができる。
ｍ＝｛（ＫｘＸ）²＋（ＫｙＹ）²＋（ＫｚＺ）²｝^0.5／｛（ｄ²Ｘ／ｄｔ²）²＋（ｄ²Ｙ／ｄｔ²）²＋（ｄ²Ｚ／ｄｔ²）²｝^0.5−Ｍ・・・（６） From the above formula (5), the mass m of the article Q can be obtained from the following formula.
m = {(KxX) ² + (KyY) ² + (KzZ) ² } ^0.5 / {(d ² X / dt ² ) ² + (d ² Y / dt ² ) ² + (d ² Z / dt ² ) ² } ^0.5- M (6)

したがって、三次元の各方向に対してそれぞれ検出可能な検出器を使用し、（６）式を使用することで、三次元的に移動している最中でも移動方向を問わずに物品Ｑの質量が求まることが解る。 Therefore, by using a detector that can detect each of the three-dimensional directions, and using the equation (6), the mass of the article Q regardless of the moving direction during the three-dimensional movement. Can be found.

＜変形例＞
（１）第１変形例
上記第１〜第３実施形態に係る質量測定装置では、加速度センサによって加速度が測定されているが、これに限定されるものではない。 <Modification>
(1) First Modification Although the acceleration is measured by the acceleration sensor in the mass measuring devices according to the first to third embodiments, the present invention is not limited to this.

汎用のロボットアームなどの制御系は、関節を駆動するモータを制御するために、位置および速度のフィードバックループを有しており、さらに、モータへの動作指令値から加速度と慣性とを算出している。 A control system such as a general-purpose robot arm has a position and speed feedback loop to control the motor that drives the joint, and further calculates acceleration and inertia from the operation command value to the motor. Yes.

例えば、図１０は第１変形例に係る質量測定装置の制御ブロック図を示しており、図１０において、制御部４０には、ロボット制御部４６及び加速度測定部４７が含まれている。加速度測定部４７は、ロボット制御部４６からロボットアーム１１に対して出力される動作指令値Ｖｆｇを取り込み、加速度を算出する。 For example, FIG. 10 shows a control block diagram of the mass measuring apparatus according to the first modification. In FIG. 10, the control unit 40 includes a robot control unit 46 and an acceleration measurement unit 47. The acceleration measuring unit 47 takes in an operation command value Vfg output from the robot control unit 46 to the robot arm 11 and calculates an acceleration.

それゆえ、第１変形例に係る質量測定装置では、物理的な加速度センサを備える必要がないので、装置の小型および軽量化を図ることができる。 Therefore, the mass measuring device according to the first modification need not include a physical acceleration sensor, so that the device can be reduced in size and weight.

（２）第２変形例
上記第１〜第３実施形態に係る質量測定装置では、加速度センサが物品とともに移動しているが、これに限定されるものではなく、別の加速度検知手段を所定の静止位置に配置してもよい。 (2) Second Modification In the mass measuring devices according to the first to third embodiments, the acceleration sensor is moved together with the article. However, the present invention is not limited to this. You may arrange | position in a stationary position.

例えば、図１１は第２変形例に係る質量測定装置の斜視図である。図１１において、Ａ位置はロボットハンド２３が物品Ｑを取る位置であり、Ｄ位置はロボットハンド２３が物品Ｑを置く位置である。ロボットアーム１１は、物品Ｑを「Ａ位置からＢ位置まで鉛直上昇させた後、Ｂ位置からＣ位置まで水平移動させ、その後、Ｃ位置からＤ位置まで鉛直降下させる」という定形動作を行う。 For example, FIG. 11 is a perspective view of a mass measuring device according to a second modification. In FIG. 11, the A position is a position where the robot hand 23 picks up the article Q, and the D position is a position where the robot hand 23 places the article Q. The robot arm 11 performs a fixed operation of “vertically moving the article Q from the A position to the B position, then horizontally moving from the B position to the C position, and then vertically moving from the C position to the D position”.

また、外部監視装置１２２は、Ｂ位置からＣ位置まで移動する物品Ｑの移動距離を監視する。外部監視装置１２２は、物品Ｑの単位時間当たりの変位量を測定できる機器であり、レーザー変位計、又はカメラが好ましい。 The external monitoring device 122 also monitors the moving distance of the article Q that moves from the B position to the C position. The external monitoring device 122 is a device that can measure the amount of displacement of the article Q per unit time, and is preferably a laser displacement meter or a camera.

第２変形例に係る質量測定装置では、外部監視装置１２２と制御部４０とによって加速度測定部が構成されており、制御部４０は、外部監視装置１２２から送られてくるデータに基づいて物品Ｑに作用する加速度を算出する。なお、ロードセル２１は第１実施形態と同様に先端ベース部１２に固定されている。 In the mass measuring device according to the second modification, an acceleration measuring unit is configured by the external monitoring device 122 and the control unit 40, and the control unit 40 is based on data sent from the external monitoring device 122. Acceleration acting on is calculated. The load cell 21 is fixed to the tip base portion 12 as in the first embodiment.

この第２変形例によれば、物品Ｑに作用する加速度を静止姿勢の外部監視装置１２２のデータから求められるので、加速度センサの設置による配線等の影響がなく、使い勝手がよい。 According to the second modification, the acceleration acting on the article Q is obtained from the data of the external monitoring device 122 in a stationary posture, so that there is no influence of wiring or the like due to the installation of the acceleration sensor, and it is easy to use.

なお、外部監視装置１２２は、物品Ｑの移動距離を監視することに限定されるものではなく、ロボットアーム１１の所定位置の移動距離、若しくはロボットハンド２３の移動距離を監視してもよい。 The external monitoring device 122 is not limited to monitoring the moving distance of the article Q, and may monitor the moving distance of the robot arm 11 at a predetermined position or the moving distance of the robot hand 23.

（３）第３変形例
物品の搬送工程では、物品を取る或いは物品を置く手段として、カメラを装着したロボットハンドによって掴みにいく構成が広く普及しており、そのカメラからの画像データを基に、ロボットハンドが所定の基準点から単位時間当たりに移動した距離のデータを得ることができるので、それから加速度も求めることができる。 (3) Third Modification In the article transport process, as a means for picking up an article or placing an article, a configuration in which it is grasped by a robot hand equipped with a camera is widely used, and based on image data from the camera. Since the data of the distance the robot hand has moved from the predetermined reference point per unit time can be obtained, the acceleration can also be obtained therefrom.

例えば、図１２は第３変形例に係る質量測定装置の斜視図である。図１２において、図１２において、カメラ２２２がロボットアーム１１の先端ベース部１２の上部に設置されている。通常、カメラ２２２は、ロボットハンド２３が物品Ｑを取る或いは物品を置くときの位置を検知するカメラである。 For example, FIG. 12 is a perspective view of a mass measuring device according to a third modification. 12, the camera 222 is installed in the upper part of the front end base part 12 of the robot arm 11 in FIG. Normally, the camera 222 is a camera that detects the position when the robot hand 23 picks up the article Q or places the article.

第３変形例に係る質量測定装置では、このカメラ２２２と制御部４０とによって加速度測定部を構成している。図１２に示すように、物品ＱのＡ位置及びＢ位置において、カメラ２２２のレンズ２２２ａの前方には測定基準点となる第１物体４０１が配置されている。また、物品ＱのＣ位置及びＤ位置において、カメラ２２２のレンズ２２２ａの前方には測定基準点となる第２物体４０２が配置されている。 In the mass measuring apparatus according to the third modification, the camera 222 and the control unit 40 constitute an acceleration measuring unit. As shown in FIG. 12, a first object 401 serving as a measurement reference point is disposed in front of the lens 222a of the camera 222 at the A position and B position of the article Q. A second object 402 serving as a measurement reference point is disposed in front of the lens 222a of the camera 222 at the C position and the D position of the article Q.

加速度測定部の一部を構成している制御部４０は、カメラ２２２から送られてくる画像データを基に、例えば、カメラ２２２が第１物体４０１を認識してから第２物体４０２を認識するまでの時間データを算出し、それを基に物品Ｑに作用する加速度を算出する。 The control unit 40 constituting a part of the acceleration measurement unit recognizes the second object 402 after the camera 222 recognizes the first object 401 based on the image data sent from the camera 222, for example. Time data is calculated, and the acceleration acting on the article Q is calculated based on the time data.

以上のように、第３変形例に係る質量測定装置によれば、加速度センサを新たに設けることなく、既存のカメラを利用して物品Ｑに作用する加速度を測定することができる。 As described above, according to the mass measuring device according to the third modification, it is possible to measure the acceleration acting on the article Q using an existing camera without newly providing an acceleration sensor.

以上にように、本願発明によれば、物品を移動させながらその物品の質量を測定することができるので、アセンブリ製品の内部部品の欠品検査にも有用である。 As described above, according to the present invention, since the mass of an article can be measured while the article is moved, the present invention is also useful for a shortage inspection of internal parts of an assembly product.

１力検出器（力検出部）
２保持機構
３移動機構
４加速度検出器（加速度検出部）
１１ロボットアーム（移動機構）
１２先端ベース部
２１ロードセル（力検出部）
２２加速度センサ（加速度検出部）
２３ロボットハンド（保持機構）
３１ａ増幅器
３１ｂ増幅器
３２ａローパスフィルタ
３２ｂローパスフィルタ
３３ａＡ／Ｄ変換器
３３ｂＡ／Ｄ変換器
４０制御部
４１除算器
４２減算器
５１加振器（移動機構）
５２加振ベース
１２２外部監視装置
２２２カメラ
Ｑ物品（被計量物） 1 Force detector (force detector)
2 Holding mechanism 3 Moving mechanism 4 Acceleration detector (acceleration detector)
11 Robot arm (movement mechanism)
12 Tip base 21 Load cell (force detector)
22 Acceleration sensor (acceleration detector)
23 Robot hand (holding mechanism)
31a amplifier 31b amplifier 32a low-pass filter 32b low-pass filter 33a A / D converter 33b A / D converter 40 control unit 41 divider 42 subtractor 51 vibrator (moving mechanism)
52 Excitation base 122 External monitoring device 222 Camera Q Article (object to be weighed)

特開平８−１１０２６１号公報JP-A-8-110261

Claims

A mass measuring device that measures the mass of the article while moving the article,
A holding mechanism for holding the article;
A moving mechanism for moving the holding mechanism;
A force measuring unit that is provided between the holding mechanism and the moving mechanism and measures a force acting on the article during movement;
An acceleration measuring unit for measuring acceleration acting on the article during movement;
A controller that controls the operation of the holding mechanism and the moving mechanism, and calculates the mass of the article based on the force and acceleration acting on the article during movement;
A mass measuring device comprising:

The control unit calculates the mass of the article by dividing the force acting on the article during movement by the acceleration acting on the article during movement,
The mass measuring device according to claim 1.

The detection direction of each of the force measurement unit and the acceleration measurement unit is a direction in which gravity does not act, and the directions coincide with each other.
The mass measuring device according to claim 1 or 2.

The detection direction of each of the force measurement unit and the acceleration measurement unit is a direction in which gravity acts, and the directions coincide with each other.
The mass measuring device according to claim 1 or 2.

At least two sets of the force measuring unit and the acceleration measuring unit are provided, and the detection directions of the force measuring unit and the acceleration measuring unit for each set coincide with each other, and the detection directions for each set intersect. Yes,
The mass measuring device according to claim 1 or 2.

The acceleration measuring unit calculates an acceleration acting on the article based on a driving command output from the control unit to the moving mechanism;
The mass measuring device according to claim 1 or 2.

An external monitoring device that is fixed at a position that does not move and that monitors the operation of the article or the holding mechanism or the moving mechanism;
The acceleration measuring unit calculates an acceleration acting on the article based on data obtained from the external monitoring device;
The mass measuring device according to claim 1 or 2.

The external monitoring device is a laser displacement meter;
The mass measuring device according to claim 7.

The external monitoring device is a camera;
The mass measuring device according to claim 7.

A camera attached to the holding mechanism;
The acceleration measuring unit calculates an acceleration acting on the article based on a predetermined reference point provided in advance outside and image data obtained from the camera;
The mass measuring device according to claim 1 or 2.