JP6001283B2

JP6001283B2 - Mass measuring device

Info

Publication number: JP6001283B2
Application number: JP2012061903A
Authority: JP
Inventors: 亮民鈴木; 誠中谷; 小西　聡; 聡小西
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP2013195200A

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.

特許文献１（特開平１０−３３９６６０号公報）に開示されている質量測定装置は、重力加速度センサによって重力加速度を検出し、その重力加速度で計量器の出力信号を除算して秤量台と被測定物との合計質量を求め、その合計質量から秤量台の質量を減じて被測定物の質量を求めている。それゆえ、振動や設置場所の影響を受けずに正確に質量を測定することができる。 A mass measuring device disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-339660) detects gravitational acceleration by a gravitational acceleration sensor, divides an output signal of a measuring instrument by the gravitational acceleration, and measures a weighing platform and a device to be measured. The total mass with the object is obtained, and the mass of the measuring object is obtained by subtracting the mass of the weighing platform from the total mass. Therefore, it is possible to accurately measure the mass without being affected by vibration or installation location.

しかしながら、上記特許文献１に記載の質量測定装置は、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、例えば、マニピュレータやロボットハンドの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、上記従来技術では対応できない。 However, since the mass measuring device described in Patent Document 1 uses the fact that the load cell is displaced in the vertical direction due to gravity acting on the article, for example, by attaching the load cell to the tip of a manipulator or robot hand, Even if an attempt is made to measure the mass of an article while the lifted article is being moved, the above-described conventional technique cannot cope with it.

例えば、移動する物品に作用する力および加速度から質量を算出する質量測定方式が実現すれば、生産工程におけるロボットハンドが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、生産性が格段に向上する。 For example, if a mass measurement method that calculates the mass from the force and acceleration acting on the moving article is realized, the robot hand in the production process can measure the mass of the article while moving the article. Is significantly improved.

他方、そのような質量測定方式では、物品の移動方向と力センサおよび加速度センサの感度方向とが一致する軌道上において質量が測定されるので、力センサおよび加速度センサの感度方向に沿った移動が必要である。特に、生産現場では、工程を流れる商品の切換等によって物品の搬送工程も切り換えられることがあり、力センサおよび加速度センサの感度方向が物品の移動方向に沿うように、質量測定装置の配置または動作を切り換える必要がある。 On the other hand, in such a mass measurement method, since the mass is measured on a trajectory where the moving direction of the article and the sensitivity direction of the force sensor and the acceleration sensor coincide with each other, the movement along the sensitivity direction of the force sensor and the acceleration sensor is not performed. is necessary. In particular, at the production site, the article transport process may be switched by switching the product that flows through the process, and the arrangement or operation of the mass measuring device so that the sensitivity direction of the force sensor and the acceleration sensor follows the movement direction of the article. Need to be switched.

本発明の課題は、力センサおよび加速度センサの感度方向を任意の方向に切り換えることができる、使い勝手のよい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 an easy-to-use mass measuring device capable of switching the sensitivity direction of a force sensor and an acceleration sensor to an arbitrary direction.

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、その際に物品に作用する力および加速度から物品の質量を算出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、切換機構とを備えている。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。切換機構は、力測定部および加速度測定部の感度方向を切り換える。また、制御部が、物品の移動パターンを予め記憶しており、移動パターンに応じて力測定部および加速度測定部の感度方向を決定する。 A mass measuring apparatus according to a first aspect of the present invention is a mass measuring apparatus that moves an article and calculates the mass of the article from the force and acceleration acting on the article, and includes a holding mechanism, a moving mechanism, A force measurement unit, an acceleration measurement unit, a control unit, and a switching mechanism are provided. 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. The switching mechanism switches the sensitivity directions of the force measurement unit and the acceleration measurement unit. In addition, the control unit stores the movement pattern of the article in advance, and determines the sensitivity directions of the force measurement unit and the acceleration measurement unit according to the movement pattern.

この質量測定装置は、力測定部および加速度測定部の感度方向を任意の方向に切り換えることができるので、生産の都合で物品の移動経路の変更を伴う工程切換があっても、実情に則した質量測定を行なうことができる。なお、感度方向とは、例えば、力に反応するセンサに対して、任意の力を様々な方向に作用させたとき、最もセンサ出力が大きくなる方向である。また、制御部が物品の移動パターンを記憶しているので、例えば、移動距離が最長となる方向へ感度方向が向くように制御することができる。 This mass measuring device can switch the direction of sensitivity of the force measuring unit and the acceleration measuring unit to any direction, so even if there is a process switch accompanying a change in the movement path of the article for production reasons, it conforms to the actual situation. Mass measurement can be performed. The sensitivity direction is, for example, a direction in which the sensor output is maximized when an arbitrary force is applied to the sensor that reacts to the force in various directions. Moreover, since the control part has memorize | stored the movement pattern of articles | goods, it can control, for example so that a sensitivity direction may turn to the direction where movement distance becomes the longest.

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、力測定部または加速度測定部が所定の閾値以上の出力が得られるように力測定部および加速度測定部の感度方向を切り換える。 A mass measuring device according to a second aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first aspect , wherein the control unit measures force so that the force measuring unit or the acceleration measuring unit obtains an output equal to or greater than a predetermined threshold value. Switch the direction of sensitivity of the sensor and acceleration measurement unit.

本発明の第３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、移動パターンにおける物品の移動方向と、力測定部および加速度測定部の感度方向とを一致させる。 A mass measurement device according to a third aspect of the present invention is the mass measurement device according to the first aspect , in which the control unit determines the movement direction of the article in the movement pattern and the sensitivity directions of the force measurement unit and the acceleration measurement unit. Match.

この質量測定装置では、物品の移動方向が始点から終点までの間に１回以上切り換わるような移動パターンであっても、移動方向の切り換わりに応じて感度方向が切り換わることによって、始点から終点まで物品に作用する力および加速度を検出することができる。それゆえ、複数点における測定値の平均など検出誤差を小さくするための処理を行うことができる。 In this mass measuring apparatus, even if the movement direction of the article is switched one or more times from the start point to the end point, the sensitivity direction is switched in accordance with the change of the movement direction. The force and acceleration acting on the article up to the end point can be detected. Therefore, it is possible to perform processing for reducing detection errors such as the average of measured values at a plurality of points.

本発明の第４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、切換機構が、１つの回転軸を有している。また、切換機構は、力測定部および加速度測定部を回転軸まわりに回転させて、力測定部および加速度測定部の感度方向を切り換える。 A mass measuring device according to a fourth aspect of the present invention is the mass measuring device according to the first aspect, wherein the switching mechanism has one rotating shaft. The switching mechanism rotates the force measurement unit and the acceleration measurement unit around the rotation axis to switch the sensitivity directions of the force measurement unit and the acceleration measurement unit.

この質量測定装置では、力測定部および加速度測定部の感度方向が鉛直面上または水平面上の任意の方向へ向くように調節される。 In this mass measuring apparatus, the direction of sensitivity of the force measuring unit and the acceleration measuring unit is adjusted so as to be directed to an arbitrary direction on the vertical plane or the horizontal plane.

本発明に係る質量測定装置は、力測定部および加速度測定部の感度方向を任意の方向に切り換えることができるので、生産の都合で物品の移動経路の変更を伴う工程切換があっても、実情に則した質量測定を行なうことができるまた、制御部が物品の移動パターンを記憶しているので、例えば、移動距離が最長となる方向へ感度方向が向くように制御することができる。 The mass measuring device according to the present invention can switch the direction of sensitivity of the force measuring unit and the acceleration measuring unit to an arbitrary direction. In addition, since the control unit stores the movement pattern of the article, for example, it is possible to control the sensitivity direction so that the movement distance becomes the longest .

本発明の一実施形態に係る質量測定装置の概略平面図。1 is a schematic plan view of a mass measuring device according to an embodiment of the present invention. 図１の質量測定装置をばね−質量系で表わしたときの当該質量測定装置の２自由度モデル。2 is a two-degree-of-freedom model of the mass measuring device when the mass measuring device of FIG. 1 is represented by a spring-mass system. 零点調整のために、ロボットハンドに何も保持させない状態で力センサ及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 force sensor and the acceleration sensor in the state which does not hold | maintain anything in a robot hand for zero point adjustment. スパン調整用の既知の分銅をロボットハンドに保持させた状態で力センサ及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 force sensor and the acceleration sensor in the state which made the robot hand hold | maintain the known weight for span adjustment. 質量ｍの被測定物をロボットハンドに保持させた状態で力センサ及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 force sensor and the acceleration sensor in the state holding the to-be-measured object of mass m on the robot hand. 質量測定装置の制御系のブロック図。The block diagram of the control system of a mass measuring device. 質量測定装置の力センサ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 force sensor and acceleration sensor of a mass measuring device. 第１変形例に係る質量測定装置の側面図。The side view of the mass measuring device which concerns on a 1st modification. 力センサおよび加速度センサが所定姿勢をとる第２変形例に係る質量測定装置の概略側面図。The schematic side view of the mass measuring device which concerns on the 2nd modification in which a force sensor and an acceleration sensor take a predetermined attitude | position. 力センサおよび加速度センサが他の姿勢をとる第２変形例に係る質量測定装置の概略側面図。The schematic side view of the mass measuring device which concerns on the 2nd modification in which a force sensor and an acceleration sensor take another attitude | position.

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.

（１）質量測定装置１００の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る質量測定装置１００の概略斜視図である。図１において、質量測定装置１００は、力測定部としての力センサ１と、保持機構としてのロボットハンド２と、移動機構としてのロボットアーム３と、加速度測定部としての加速度センサ４とを備えている。 (1) Configuration of Mass Measuring Device 100 FIG. 1 is a schematic perspective view of a mass measuring device 100 according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a mass measuring apparatus 100 includes a force sensor 1 as a force measuring unit, a robot hand 2 as a holding mechanism, a robot arm 3 as a moving mechanism, and an acceleration sensor 4 as an acceleration measuring unit. Yes.

力センサ１は、移動中の物品Ｑに作用する力を検出する。力センサ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。 The force sensor 1 detects a force acting on the moving article Q. For the force sensor 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.

ロボットハンド２は、物品Ｑを保持する。ロボットハンド２には、エアー吸着機構、或いは、エアーチャック機構が採用される。なお、ロボットハンド２は、エアー吸着機構やエアーチャック機構などに限定されるものではなく、モータ駆動のフィンガー機構であってもよい。 The robot hand 2 holds the article Q. The robot hand 2 employs an air adsorption mechanism or an air chuck mechanism. The robot hand 2 is not limited to an air suction mechanism or an air chuck mechanism, but may be a motor-driven finger mechanism.

ロボットアーム３は、ロボットハンド２を３次元的に移動させる。また、ロボットアーム３は、所定の回転軸ＣＡを中心にしてＣＷ方向およびＣＣＷ方向に回転することもできる。なお、ロボットアーム３としては、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 robot arm 3 moves the robot hand 2 three-dimensionally. The robot arm 3 can also rotate in the CW direction and the CCW direction about a predetermined rotation axis CA. As the robot arm 3, for example, a horizontal articulated robot, a vertical articulated robot, or a parallel link robot is suitable.

加速度センサ４は、物品Ｑに作用する加速度を検出する。加速度センサ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。 The acceleration sensor 4 detects acceleration acting on the article Q. As the acceleration sensor 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、力センサ１はロボットハンド２とロボットアーム３との間に設けられ、加速度センサ４はロボットハンド２に隣接するように設けられる。以下で説明する実施形態では、力センサ１及び加速度センサ４ともに歪みゲージ式ロードセルが採用されている。 The force sensor 1 is provided between the robot hand 2 and the robot arm 3, and the acceleration sensor 4 is provided adjacent to the robot hand 2. In the embodiment described below, strain gauge type load cells are employed for both the force sensor 1 and the acceleration sensor 4.

図１に示すように、力センサ１及び加速度センサ４の感度方向は鉛直方向（図１の上下方向）であるが、ロボットアーム３を回転軸ＣＡまわりに９０°回転させることによって力センサ１及び加速度センサ４の感度方向は水平方向に切り換わる。つまり、ロボットアーム３は、力センサ１及び加速度センサ４の感度方向を切り換える切換機構を兼ねている。なお、感度方向とは、ロードセルのような力に反応するセンサに対して、任意の力を様々な方向に作用させたとき、最もセンサ出力が大きくなる方向である。 As shown in FIG. 1, the sensitivity direction of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 is the vertical direction (vertical direction in FIG. 1), but the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 are rotated by rotating the robot arm 3 about 90 ° around the rotation axis CA. The sensitivity direction of the acceleration sensor 4 is switched to the horizontal direction. That is, the robot arm 3 also serves as a switching mechanism that switches the sensitivity directions of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4. The sensitivity direction is a direction in which the sensor output is maximized when an arbitrary force is applied in various directions to a sensor that reacts to a force such as a load cell.

（２）質量測定の原理
図２は、図１の質量測定装置１００をばね−質量系で表わしたときの当該質量測定装置の２自由度モデルである。 (2) Principle of Mass Measurement FIG. 2 is a two-degree-of-freedom model of the mass measuring device when the mass measuring device 100 of FIG. 1 is represented by a spring-mass system.

図２において、ｍは物品Ｑの質量、Ｍ₁は力センサ１の自由端側の質量とロボットハンド２の質量および加速度センサ４の固定端側の質量の和、Ｍ₂は加速度センサ４の自由端の質量である。また、ｋ₁は力センサ１のばね定数、ｋ₂は加速度センサ４のばね定数である。ｘ₁は力センサ１の変位量、ｘ₂は加速度センサ４の変位量とする。 In FIG. 2, m is the mass of the article Q, M ₁ is the sum of the mass at the free end of the force sensor 1, the mass of the robot hand 2 and the mass at the fixed end of the acceleration sensor 4, and M ₂ is the free of the acceleration sensor 4. It is the mass of the end. K ₁ is the spring constant of the force sensor 1, and k ₂ is the spring constant of the acceleration sensor 4. x ₁ is the displacement amount of the force sensor 1, and x ₂ is the displacement amount of the acceleration sensor 4.

物品Ｑに加速度が作用したときの運動方程式は、
（ｍ＋Ｍ₁）ｄ²ｘ₁／ｄｔ²＝−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）＋ｋ₂（ｘ₁−ｘ₂）（１）
Ｍ₂ｄ²ｘ₂／ｄｔ²＝−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁）（２）
として表される。また（１）式を変形すると、
ｍ＝[−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）＋ｋ₂（ｘ₁−ｘ₂）]／（ｄ²ｘ₁／ｄｔ²）−Ｍ₁ （３）
となる。さらに、加速度センサ４の剛性が大きいことを考慮すると、
ｄ²ｘ₁／ｄｔ²≒ｄ²ｘ₂／ｄｔ² （４）
として近似できる。それゆえ、（３）及び（４）式より、
ｍ＝[−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）＋ｋ₂（ｘ₁−ｘ₂）]／（ｄ²ｘ₂／ｄｔ²）−Ｍ₁ （５）
が導き出される。また、（２）式を変形すると、
ｄ²ｘ₂／ｄｔ²＝−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁）／Ｍ₂ （６）
となるので、（５）、（６）式より、
ｍ＝[−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）／−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁）]Ｍ₂＋Ｍ₂−Ｍ₁ （７）
が導き出される。 The equation of motion when acceleration acts on the article Q is
(M + M ₁ ) d ² x ₁ / dt ² = −k ₁ (x ₁ −y) + k ₂ (x ₁ −x ₂ ) (1)
M ₂ d ² x ₂ / dt ² = −k ₂ (x ₂ −x ₁ ) (2)
Represented as: Moreover, when the equation (1) is transformed,
m = [− k ₁ (x ₁ −y) + k ₂ (x ₁ −x ₂ )] / (d ² x ₁ / dt ² ) −M ₁ (3)
It becomes. Furthermore, considering that the rigidity of the acceleration sensor 4 is large,
d ² x ₁ / dt ² ≈d ² x ₂ / dt ² (4)
Can be approximated as Therefore, from equations (3) and (4)
m = [− k ₁ (x ₁ −y) + k ₂ (x ₁ −x ₂ )] / (d ² x ₂ / dt ² ) −M ₁ (5)
Is derived. Moreover, when the equation (2) is transformed,
d ² x ₂ / dt ² = −k ₂ (x ₂ −x ₁ ) / M ₂ (6)
Therefore, from equations (5) and (6),
m = [− k ₁ (x ₁ −y) / − k ₂ (x ₂ −x ₁ )] M ₂ + M ₂ −M ₁ (7)
Is derived.

ここで、−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）は力センサ１の出力、−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁）は加速度センサ４の出力である。 Here, −k ₁ (x ₁ −y) is an output of the force sensor 1, and −k ₂ (x ₂ −x ₁ ) is an output of the acceleration sensor 4.

図３は、零点調整のために、ロボットハンド２に何も保持させない状態で力センサ１及び加速度センサ４から得られた検出信号を示すグラフである。図３において、力センサ１の出力のピーク値をＦｍｚ、加速度センサ４の出力のピーク値をＦａｚとしたとき、（７）式より、
０＝Ｍ₂・Ｃ・（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）＋Ｍ₂−Ｍ₁ （８）
となる。但し、加速度は０でない場合を想定している。なお、Ｃは換算係数である。 FIG. 3 is a graph showing detection signals obtained from the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 in a state where nothing is held by the robot hand 2 for zero point adjustment. In FIG. 3, when the peak value of the output of the force sensor 1 is Fmz and the peak value of the output of the acceleration sensor 4 is Faz,
0 = M ₂ · C · (Fmz / Faz) + M ₂ −M ₁ (8)
It becomes. However, it is assumed that the acceleration is not zero. C is a conversion coefficient.

図４は、スパン調整用の既知の分銅をロボットハンド２に保持させた状態で力センサ１及び加速度センサ４から得られた検出信号を示すグラフである。図４において、スパン質量をｍｓ、力センサ１の出力のピーク値をＦｍｓ、加速度センサ４の出力のピーク値をＦａｓとしたとき、（７）式より、
ｍｓ＝Ｍ₂・Ｃ・（Ｆｍｓ／Ｆａｓ）＋Ｍ₂−Ｍ₁ （９）
となる。そして、（８）−（９）式より、
Ｃ＝ｍｓ／Ｍ₂｛（Ｆｍｓ／Ｆａｓ）−（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）｝（１０）
が導き出される。（１０）式より、Ｍ₂は固定係数として、スパン係数をＳとすると、
Ｓ＝Ｃ・Ｍ₂＝ｍｓ／｛（Ｆｍｓ／Ｆａｓ）−（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）｝（１１）
である。 FIG. 4 is a graph showing detection signals obtained from the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 in a state where a known weight for span adjustment is held by the robot hand 2. In FIG. 4, when the span mass is ms, the peak value of the output of the force sensor 1 is Fms, and the peak value of the output of the acceleration sensor 4 is Fas,
ms = M ₂ · C · (Fms / Fas) + M ₂ −M ₁ (9)
It becomes. And from the equations (8)-(9),
C = ms / M ₂ {(Fms / Fas) − (Fmz / Faz)} (10)
Is derived. From equation (10), if M ₂ is a fixed coefficient and the span coefficient is S,
S = C · M ₂ = ms / {(Fms / Fas) − (Fmz / Faz)} (11)
It is.

図５は、質量ｍの被測定物をロボットハンド２に保持させた状態で力センサ１及び加速度センサ４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、力センサ１の出力のピーク値をＦｍ、加速度センサ４の出力のピーク値をＦａとしたとき、（１１）式より、
ｍ＝Ｓ｛（Ｆｍ／Ｆａ）−（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）｝（１２）
となる。 FIG. 5 is a graph showing detection signals obtained from the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 in a state where an object to be measured having a mass m is held by the robot hand 2. In FIG. 5, when the peak value of the output of the force sensor 1 is Fm and the peak value of the output of the acceleration sensor 4 is Fa,
m = S {(Fm / Fa)-(Fmz / Faz)} (12)
It becomes.

上記のように、質量測定装置１００の測定方式は、物品Ｑを移動させ、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Ｑの質量を算出する方式である。 As described above, the measurement method of the mass measuring apparatus 100 is a method of calculating the mass of the article Q by moving the article Q and dividing the force acting on the article during movement by the acceleration acting on the article during movement. is there.

（３）制御系
図６は、質量測定装置１００の制御系のブロック図である。図６において、制御部４０及び記憶部４９を含む制御回路５０には、力センサ１、ロボットハンド２、ロボットアーム３、加速度センサ４、入力部７及びディスプレイ８が電気的に接続されている。なお、力センサ１、ロボットハンド２、ロボットアーム３、及び加速度センサ４については、既に説明しているので、ここでは言及しない。 (3) Control System FIG. 6 is a block diagram of a control system of the mass measuring apparatus 100. In FIG. 6, a force sensor 1, a robot hand 2, a robot arm 3, an acceleration sensor 4, an input unit 7, and a display 8 are electrically connected to a control circuit 50 including a control unit 40 and a storage unit 49. Since the force sensor 1, the robot hand 2, the robot arm 3, and the acceleration sensor 4 have already been described, they are not mentioned here.

入力部７は、質量測定装置１００の始動前に、オペレータが力センサ１の定格や、被測定物の測定範囲などを入力するための機器であり、具体的には、キーボード、或いは、タッチパネルである。 The input unit 7 is a device for an operator to input the rating of the force sensor 1 and the measurement range of the object to be measured before starting the mass measuring device 100. Specifically, the input unit 7 is a keyboard or a touch panel. is there.

ディスプレイ８は、質量測定装置１００の動作状況を逐次表示するための機器であり、力センサ１及び加速度センサ４の異常や、ロボットハンド２及びロボットアーム３の動作異常が発生したときには、エラー表示を行う。 The display 8 is a device for sequentially displaying the operation status of the mass measuring device 100. When an abnormality occurs in the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 or an operation abnormality occurs in the robot hand 2 and the robot arm 3, an error display is displayed. Do.

記憶部４９は、質量測定装置１００に搭載可能な力センサ１の定格、及び被測定物の質量範囲ごとに設定された被測定物に作用させるべき適用加速度を予め記憶している。 The storage unit 49 stores in advance the rating of the force sensor 1 that can be mounted on the mass measuring device 100 and the applied acceleration to be applied to the measurement object set for each mass range of the measurement object.

例えば、質量測定装置１００が、物品Ｑが搬送される工程で、「ロボットハンド２によって物品Ｑを保持し、ロボットアーム３によって物品Ｑを梱包容器まで移動させ、その間に質量を測定し、物品Ｑを梱包容器に納める」という動作を行う場合、オペレータは質量測定装置１００の始動前に、物品Ｑの質量測定範囲（例えば、ｍ±０．５ｇ）を入力する。 For example, when the mass measuring apparatus 100 is a process in which the article Q is conveyed, “the article Q is held by the robot hand 2, the article Q is moved to the packing container by the robot arm 3, the mass is measured during the movement, and the article Q is measured. In the case of performing the operation of “storing the product in the packaging container”, the operator inputs the mass measurement range (for example, m ± 0.5 g) of the article Q before starting the mass measurement apparatus 100.

記憶部４９は、予め質量ｍ程度の物品Ｑの質量を測定するときに物品Ｑに作用させるべき最適加速度を記憶している。制御部４０は、入力された質量測定範囲に対応する適用加速度を記憶部４９から読み取り、ロボットアーム３を介して物品Ｑにその適用加速度を作用させ、そのときの力センサ１の出力を読み取る。なお、制御部４０としては、ＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）やマイコン等が採用される。 The storage unit 49 stores in advance the optimum acceleration to be applied to the article Q when measuring the mass of the article Q having a mass of about m. The control unit 40 reads the applied acceleration corresponding to the input mass measurement range from the storage unit 49, causes the applied acceleration to act on the article Q via the robot arm 3, and reads the output of the force sensor 1 at that time. As the control unit 40, a DSP (digital signal processor), a microcomputer, or the like is employed.

図７は、力センサ１及び加速度センサ４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７において、力センサ１と加速度センサ４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、力センサ１及び加速度センサ４から入力された検出信号を増幅する。また、増幅器３１ａ、３１ｂには、それぞれＡ／Ｄ変換器３３ａ、３３ｂが接続されている。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。 FIG. 7 is a signal processing circuit diagram for processing signals detected by the force sensor 1 and the acceleration sensor 4. In FIG. 7, amplifiers 31 a and 31 b are connected to the force sensor 1 and the acceleration sensor 4, respectively, and these amplifiers 31 a and 31 b amplify detection signals input from the force sensor 1 and the acceleration sensor 4. In addition, A / D converters 33a and 33b are connected to the amplifiers 31a and 31b, respectively. The A / D converters 33a and 33b convert the input analog signal into a digital signal.

Ａ／Ｄ変換器３３ａ、３３ｂには、それぞれローパスフィルタ３７ａ、３７ｂが接続されている。このローパスフィルタ３７ａ、３７ｂ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、ローパスフィルタ３７ａ、３７ｂは、制御部４０に接続されている。 Low-pass filters 37a and 37b are connected to the A / D converters 33a and 33b, respectively. The low-pass filters 37a and 37b remove noise components of a certain frequency or more from the input detection signal. The low pass filters 37 a and 37 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、制御部４０は、力センサ１及び加速度センサ４の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３７ａ、３７ｂ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力センサ１の検出信号を除算器４１により加速度センサ４の検出信号で除算する処理を行い、その後、制御部４０は、減算器４３として機能することで、その除算結果を用いて式（１２）の演算を行い、質量ｍを算出する処理を行う。即ち、制御部４０は、力センサ１及び加速度センサ４の検出信号に基づいて、物品Ｑの質量ｍを算出する。 The control unit 40 executes various processes based on the input detection signal. First, the control unit 40 performs processing for removing noise frequency components included in the detection signals of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 by the low-pass filters 37a and 37b. And the process which divides the detection signal of the force sensor 1 from which the noise frequency component was removed by the detection signal of the acceleration sensor 4 by the divider 41, and then the control unit 40 functions as the subtractor 43, The calculation of equation (12) is performed using the division result, and the process of calculating the mass m is performed. That is, the control unit 40 calculates the mass m of the article Q based on the detection signals of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4.

（４）質量測定装置１００の動作
（４−１）感度方向の切換
上記のように構成された質量測定装置１００について、その動作例を以下で説明する。例えば、ある生産工程においてコンベアを流れる物品について、質量測定後に質量チェックを行い、ダンボール詰めするものとする。質量チェックでは、物品の質量が所定許容範囲内であるか否かを判定して、ＯＫ品はダンボール詰めを行い、ＮＧ品は不良品箱に入れるものとする。また本生産工程では複数種類の物品の処理を行っているものとする。 (4) Operation of Mass Measuring Device 100 (4-1) Switching Sensitivity Direction An example of the operation of the mass measuring device 100 configured as described above will be described below. For example, it is assumed that an article flowing on a conveyor in a certain production process is subjected to mass check after mass measurement and packed in cardboard. In the mass check, it is determined whether the mass of the article is within a predetermined allowable range, and the OK product is packed in cardboard and the NG product is put in a defective product box. In this production process, it is assumed that a plurality of types of articles are processed.

制御部４０は、搬送コンベアを流れる物品Ｑをロボットハンド２で保持する。次に制御部４０は、ロボットアーム３の動作を制御して、物品Ｑに加速度が作用するように鉛直上方へ移動させる（コンベアから持ち上げる動作）。このとき、既に力センサ１および加速度センサ４の感度方向が鉛直になるように切り換えられている（図１の状態）ので、鉛直方向移動による物品Ｑに作用する力と加速度が検出される。なお、感度方向とは、ロードセルのような力に反応するセンサに対して、任意の力を様々な方向に作用させたとき、最もセンサ出力が大きくなる方向である。 The control unit 40 holds the article Q flowing on the transfer conveyor with the robot hand 2. Next, the control unit 40 controls the operation of the robot arm 3 and moves the article Q vertically upward so that acceleration is applied to the article Q (operation of lifting from the conveyor). At this time, since the sensitivity direction of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 has already been switched so as to be vertical (state in FIG. 1), the force and acceleration acting on the article Q due to vertical movement are detected. The sensitivity direction is a direction in which the sensor output is maximized when an arbitrary force is applied in various directions to a sensor that reacts to a force such as a load cell.

制御部４０は、除算器４１により力センサ１の出力を加速度センサ４の出力で除算する処理を行う。その後、制御部４０は、減算器４３として機能することで、除算結果を用いて式（１２）の演算を行い、質量ｍを算出する。 The control unit 40 performs a process of dividing the output of the force sensor 1 by the output of the acceleration sensor 4 by the divider 41. Thereafter, the control unit 40 functions as the subtractor 43, performs the calculation of Expression (12) using the division result, and calculates the mass m.

続いて制御部４０は、物品Ｑを水平に移動させる（コンベヤの上方からダンボール箱の上方へ移動させる動作）。このとき、力センサ１および加速度センサ４の感度方向が移動方向に対して垂直となるので、力センサ１および加速度センサ４は、移動方向の力と加速度をほとんど検出しない。そこで、制御部４０はロボットアーム３を回転軸ＣＡまわりに９０°回転させて、力センサ１および加速度センサ４の感度方向が水平になるように切り換える。したがって、力センサ１の出力は物品Ｑに作用する水平方向の力であり、加速度センサ４の出力は物品Ｑに作用する水平方向の加速度であるので、上記質量測定方式で物品Ｑの質量ｍを算出することができる。 Subsequently, the control unit 40 moves the article Q horizontally (operation for moving the article Q from above the conveyor to above the cardboard box). At this time, since the sensitivity directions of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 are perpendicular to the movement direction, the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 hardly detect the force and acceleration in the movement direction. Accordingly, the control unit 40 rotates the robot arm 3 by 90 ° around the rotation axis CA to switch the sensitivity directions of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 to be horizontal. Therefore, since the output of the force sensor 1 is a horizontal force acting on the article Q and the output of the acceleration sensor 4 is a horizontal acceleration acting on the article Q, the mass m of the article Q is calculated by the mass measurement method. Can be calculated.

（４−２）質量チェックの処理
質量測定装置１００では、物品Ｑの移動方向が鉛直方向から水平方向に１回以上切り換わるような移動パターンであっても、移動方向の切り換わりに応じて感度方向が切り換わることによって、始点から終点まで物品に作用する力および加速度を検出することができる。それゆえ、複数点における測定値の平均など検出誤差を小さくするための処理を行うことができる。もちろん、鉛直方向および水平方向のいずれか一方における質量算出結果を採用してもよい。 (4-2) Processing of Mass Check In the mass measuring apparatus 100, even if the movement pattern of the article Q is switched from the vertical direction to the horizontal direction at least once, the sensitivity according to the switching of the movement direction. By switching the direction, it is possible to detect the force and acceleration acting on the article from the start point to the end point. Therefore, it is possible to perform processing for reducing detection errors such as the average of measured values at a plurality of points. Of course, the mass calculation result in either one of the vertical direction and the horizontal direction may be adopted.

算出された物品Ｑの質量ｍが許容範囲内であれば、制御部４０は物品ＱをＯＫ品と判断する。その後、制御部４０はロボットアーム３の動作を制御して、物品Ｑをダンボール箱に箱詰めするように制御する。他方、算出された物品Ｑの質量ｍが許容範囲から外れていた場合、制御部４０は物品ＱをＮＧ品と判断する。その後、制御部４０はロボットアーム３の動作を制御して、物品Ｑを不良品箱まで運ぶ。 If the calculated mass m of the article Q is within the allowable range, the control unit 40 determines that the article Q is an OK product. Thereafter, the control unit 40 controls the operation of the robot arm 3 so that the article Q is packed in a cardboard box. On the other hand, when the calculated mass m of the article Q is out of the allowable range, the control unit 40 determines that the article Q is an NG product. Thereafter, the control unit 40 controls the operation of the robot arm 3 to carry the article Q to the defective box.

（５）特徴
（５−１）
質量測定装置１００では、ロボットアーム３は、ロボットハンド２を３次元的に移動させ、さらに回転軸ＣＡを中心にしてＣＷ方向およびＣＣＷ方向に回転させることもできるので、制御部４０はロボットアーム３を介して力センサ１及び加速度センサ４の感度方向を任意の方向に切り換えることができる。したがって、この質量測定装置１００を用いれば、生産の都合で物品の移動経路の変更を伴う工程切換があっても、実情に則した質量測定を行なうことができる。 (5) Features (5-1)
In the mass measuring apparatus 100, the robot arm 3 can move the robot hand 2 three-dimensionally and further rotate in the CW and CCW directions around the rotation axis CA. The sensitivity direction of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 can be switched to an arbitrary direction via the. Therefore, if this mass measuring apparatus 100 is used, mass measurement can be performed in accordance with the actual situation even if there is a process switching accompanied by a change in the movement path of the article for the convenience of production.

（５−２）
質量測定装置１００では、制御部４０が、物品Ｑの移動パターンを予め記憶しており、移動パターンに応じて力センサ１および加速度センサ４の感度方向を決定するので、移動距離が最長となる方向へ感度方向が向くように制御することができる。 (5-2)
In the mass measuring apparatus 100, the control unit 40 stores the movement pattern of the article Q in advance, and determines the sensitivity direction of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 according to the movement pattern, so that the movement distance is the longest. It can be controlled so that the sensitivity direction is oriented.

また、制御部４０は、力センサ１または加速度センサ４が所定の閾値以上の出力が得られるように力センサ１および加速度センサ４の感度方向を切り換えることもできる。 The control unit 40 can also switch the sensitivity directions of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 so that the force sensor 1 or the acceleration sensor 4 can obtain an output that is equal to or greater than a predetermined threshold value.

（５−３）
質量測定装置１００では、制御部４０が、物品Ｑの移動方向と、力センサ１及び加速度センサ４の感度方向とを一致させることができるので、物品Ｑの移動方向が始点から終点までの間に１回以上切り換わるような移動パターンであっても、移動方向の切り換わりに応じて感度方向が切り換わることによって、始点から終点まで物品に作用する力および加速度を検出することができる。それゆえ、複数点における測定値の平均など検出誤差を小さくするための処理を行うことができる。 (5-3)
In the mass measuring apparatus 100, the control unit 40 can match the moving direction of the article Q with the sensitivity directions of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4, so that the moving direction of the article Q is between the start point and the end point. Even if the movement pattern is switched once or more, the force and acceleration acting on the article from the start point to the end point can be detected by switching the sensitivity direction according to the change of the movement direction. Therefore, it is possible to perform processing for reducing detection errors such as the average of measured values at a plurality of points.

（６）変形例
（６−１）第１変形例
図８は、第１変形例に係る質量測定装置２００の側面図である。図８において、質量測定装置２００は、力センサ２１と、ロボットハンド２２と、ロボットアーム２３と、加速度センサ２４とを備えている。力センサ２１及び加速度センサ２４は歪みゲージ式ロードセルであり、感度方向を傾けた姿勢で配置されている。さらに、質量測定装置２００では、ロボットハンド２２とロボットアーム２３との間に、平行の位置関係にない水平軸６１及び鉛直軸６２を含む切換機構６０を備えている。なお、切換機構６０は、水平軸６１及び鉛直軸６２それぞれを回転させるモータ（図示せず）をさらに含んでいる。 (6) Modification (6-1) First Modification FIG. 8 is a side view of a mass measuring apparatus 200 according to a first modification. In FIG. 8, the mass measuring apparatus 200 includes a force sensor 21, a robot hand 22, a robot arm 23, and an acceleration sensor 24. The force sensor 21 and the acceleration sensor 24 are strain gauge type load cells, and are arranged in a posture in which the sensitivity direction is inclined. Further, the mass measuring apparatus 200 includes a switching mechanism 60 including a horizontal axis 61 and a vertical axis 62 that are not in a parallel positional relationship between the robot hand 22 and the robot arm 23. The switching mechanism 60 further includes a motor (not shown) that rotates each of the horizontal shaft 61 and the vertical shaft 62.

例えば、力センサ２１及び加速度センサ２４の感度方向が水平方向に対して角度θ傾斜している場合、質量ｍの物品Ｑに鉛直方向の加速度ａが作用するとき、力センサ２１はｍ・（ｇ＋ａ）ｓｉｎθの力を検出し、加速度センサ２４は（ｇ＋ａ）ｓｉｎθの加速度を検出する。なお、ｇは重力加速度である。他方、質量ｍの物品Ｑに水平方向の加速度ａが作用するとき、力センサ２１はｍ・ａ・ｃｏｓθの力を検出し、加速度センサ２４はａ・ｃｏｓθの加速度を検出する。 For example, when the sensitivity directions of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 are inclined at an angle θ with respect to the horizontal direction, when the acceleration a in the vertical direction acts on the article Q having the mass m, the force sensor 21 is m · (g + a ) The force of sin θ is detected, and the acceleration sensor 24 detects the acceleration of (g + a) sin θ. In addition, g is a gravitational acceleration. On the other hand, when the acceleration a in the horizontal direction acts on the article Q having the mass m, the force sensor 21 detects a force of m · a · cos θ, and the acceleration sensor 24 detects an acceleration of a · cos θ.

以上のように、第１変形例に係る質量測定装置２００は、１個の力センサ２１及び１個の加速度センサ２４が鉛直方向と水平方向のいずれの方向に移動しても、そのときに物品Ｑに作用する力および加速度の感度方向成分を検出することができる。 As described above, the mass measuring device 200 according to the first modified example is not limited to the article even if one force sensor 21 and one acceleration sensor 24 move in either the vertical direction or the horizontal direction. Sensitivity direction components of force and acceleration acting on Q can be detected.

また、力センサ２１及び加速度センサ２４は水平軸６１まわりに回転可能であるので、力センサ２１及び加速度センサ２４の傾斜角度θは任意に設定可能である。さらに、力センサ２１及び加速度センサ２４は任意の傾斜角度θで傾斜した状態のまま鉛直軸６２まわりにも回転可能であるので、力センサ２１及び加速度センサ２４の感度方向は任意の方向に設定可能である。したがって、第１変形例に係る質量測定装置２００は、力センサ２１及び加速度センサ２４の感度方向を物品Ｑの移動方向の変化に追従させることができる。 Moreover, since the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 can rotate around the horizontal axis 61, the inclination angle θ of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 can be arbitrarily set. Further, since the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 can rotate around the vertical axis 62 while being inclined at an arbitrary inclination angle θ, the sensitivity directions of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 can be set to arbitrary directions. It is. Therefore, the mass measuring apparatus 200 according to the first modification can cause the sensitivity directions of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 to follow changes in the moving direction of the article Q.

上記の通り、第１変形例に係る質量測定装置２００では、ロボットハンド２２とロボットアーム２３との間に、平行の位置関係にない水平軸６１及び鉛直軸６２を含む切換機構６０を備えているので、制御部４０は切換機構６０を介して、力センサ１及び加速度センサ４を水平軸６１および／または鉛直軸６２まわりに回転させて、力センサ１及び加速度センサ４の感度方向を切り換えることができる。 As described above, the mass measuring device 200 according to the first modification includes the switching mechanism 60 including the horizontal axis 61 and the vertical axis 62 that are not in a parallel positional relationship between the robot hand 22 and the robot arm 23. Therefore, the control unit 40 can rotate the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 around the horizontal axis 61 and / or the vertical axis 62 via the switching mechanism 60 to switch the sensitivity directions of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4. it can.

その結果、第１変形例に係る質量測定装置２００では、力センサ２１および加速度センサ２４を増設することなく、鉛直方向を含む互いに直交する３方向のいずれに対しても、力および加速度を測定することができる。 As a result, in the mass measuring apparatus 200 according to the first modification, force and acceleration are measured in any of the three directions orthogonal to each other including the vertical direction without adding the force sensor 21 and the acceleration sensor 24. be able to.

（６−２）第２変形例
図９Ａは、力センサ２１及び加速度センサ２４が所定姿勢をとる第２変形例に係る質量測定装置２５０の概略側面図である。また、図９Ｂは、力センサ２１及び加速度センサ２４が他の姿勢をとる第２変形例に係る質量測定装置２５０の概略側面図である。図９Ａ及び図９Ｂにおける質量測定装置２５０の構成は図８で示した第１変形例から鉛直軸６２まわりの回転機構を廃止した構成であり、その他の構成は第１変形例と同様である。つまり、質量測定装置２５０では、ロボットハンド２２とロボットアーム２２３との間に水平軸６１を含む切換機構６０を備えている。 (6-2) Second Modification FIG. 9A is a schematic side view of a mass measuring apparatus 250 according to a second modification in which the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 take a predetermined posture. FIG. 9B is a schematic side view of the mass measuring device 250 according to the second modification example in which the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 take other postures. The configuration of the mass measuring device 250 in FIGS. 9A and 9B is a configuration in which the rotation mechanism around the vertical shaft 62 is eliminated from the first modification shown in FIG. 8, and the other configurations are the same as in the first modification. That is, the mass measuring device 250 includes the switching mechanism 60 including the horizontal axis 61 between the robot hand 22 and the robot arm 223.

図９Ａにおいて、質量測定装置２５０の力センサ２１及び加速度センサ２４は感度方向が鉛直方向となる姿勢をとっている。通常、物品Ｑの移動には鉛直移動が含まれているので、力センサ２１及び加速度センサ２４が反応する。また、物品Ｑの移動が３次元的傾斜方向であっても力センサ２１及び加速度センサ２４には鉛直方向の成分が出力される。 In FIG. 9A, the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 of the mass measuring device 250 take a posture in which the sensitivity direction is the vertical direction. Usually, since the movement of the article Q includes vertical movement, the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 react. Even if the movement of the article Q is in a three-dimensional tilt direction, a vertical component is output to the force sensor 21 and the acceleration sensor 24.

制御部４０は、ロボットハンド２２及びロボットアーム２２３を制御して物品Ｑを移動させるので、物品Ｑが鉛直方向を含む移動している期間、力センサ２１及び加速度センサ２４の出力に基づいて質量を算出することができる。 Since the control unit 40 controls the robot hand 22 and the robot arm 223 to move the article Q, the mass is calculated based on the outputs of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 while the article Q is moving including the vertical direction. Can be calculated.

他方、図９Ｂにおいて、質量測定装置２５０の力センサ２１及び加速度センサ２４は感度方向が水平方向となる姿勢をとっている。なお、姿勢の変更は、力センサ２１及び加速度センサ２４が水平軸６１まわりに回転可能であるので、力センサ２１及び加速度センサ２４の感度方向の傾斜角度は任意に設定可能である。 On the other hand, in FIG. 9B, the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 of the mass measuring device 250 are in a posture in which the sensitivity direction is the horizontal direction. In addition, since the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 can rotate around the horizontal axis 61, the inclination angle in the sensitivity direction of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 can be arbitrarily set.

通常、物品Ｑの移動には水平移動が含まれているので、力センサ２１及び加速度センサ２４が反応する。また、物品Ｑの移動が３次元的傾斜方向であっても力センサ２１及び加速度センサ２４には水平方向の成分が出力される。 Usually, since the movement of the article Q includes horizontal movement, the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 react. Even when the movement of the article Q is in the three-dimensional tilt direction, the horizontal component is output to the force sensor 21 and the acceleration sensor 24.

制御部４０は、ロボットハンド２２及びロボットアーム２２３を制御して物品Ｑを移動させるので、物品Ｑが水平方向を含む移動している期間、力センサ２１及び加速度センサ２４の出力に基づいて質量を算出することができる。 Since the control unit 40 controls the robot hand 22 and the robot arm 223 to move the article Q, the mass is calculated based on the outputs of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 while the article Q is moving including the horizontal direction. Can be calculated.

それゆえ、この第２変形例に係る質量測定装置２５０では、鉛直方向および水平方向のいずれの方向に対しても、力センサ２１及び加速度センサ２４を増設することなく力および加速度を測定することができる。 Therefore, the mass measuring device 250 according to the second modification can measure force and acceleration without adding the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 in both the vertical direction and the horizontal direction. it can.

上記の通り、第２変形例に係る質量測定装置２５０では、切換機構６０が力センサ２１及び加速度センサ２４を水平軸６１まわりに回転させて、力センサ２１及び加速度センサ２４の感度方向を切り換える。その結果、力センサ２１及び加速度センサ２４の感度方向が鉛直面上または水平面上の任意の方向へ向くように調節される。 As described above, in the mass measuring device 250 according to the second modification, the switching mechanism 60 rotates the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 around the horizontal axis 61 to switch the sensitivity directions of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24. As a result, the sensitivity directions of the force sensor 21 and the acceleration sensor 24 are adjusted so as to be directed to arbitrary directions on the vertical plane or the horizontal plane.

以上にように、本願発明によれば、力センサ１及び加速度センサ４の感度方向を物品が移動する方向に向けで、移動する物品の質量を測定することができる。それゆえ、生産工程における物品の質量検査、物品の振り分けを行う産業用ロボットにも有用である。 As described above, according to the present invention, the mass of the moving article can be measured with the sensitivity direction of the force sensor 1 and the acceleration sensor 4 directed in the direction in which the article moves. Therefore, the present invention is also useful for industrial robots that perform mass inspection and distribution of articles in the production process.

１，２１力センサ（力測定部）
２，２２ロボットハンド（保持機構）
３，２３，２２３ロボットアーム（移動機構）
４，２４加速度センサ（加速度測定部）
４０制御部
６０切換機構
Ｑ物品 1,21 Force sensor (force measuring unit)
2,22 Robot hand (holding mechanism)
3, 23, 223 Robot arm (movement mechanism)
4,24 Acceleration sensor (acceleration measurement unit)
40 control unit 60 switching mechanism Q article

特開平１０−３３９６６０号公報JP-A-10-339660

Claims

A mass measuring device that moves the article and calculates the mass of the article from the force and acceleration acting on the article at that time,
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 switching mechanism for switching the direction of sensitivity of the force measuring unit and the acceleration measuring unit;
Equipped with a,
The control unit stores a movement pattern of the article in advance, and determines the sensitivity direction of the force measurement unit and the acceleration measurement unit according to the movement pattern.
Mass measuring device.

The control unit switches the sensitivity directions of the force measurement unit and the acceleration measurement unit so that the force measurement unit or the acceleration measurement unit obtains an output of a predetermined threshold value or more.
The mass measuring device according to claim 1 .

The control unit matches the moving direction of the article in the moving pattern with the sensitivity direction of the force measuring unit and the acceleration measuring unit.
The mass measuring device according to claim 1 .

The switching mechanism has one rotation axis, and rotates the force measurement unit and the acceleration measurement unit around the rotation axis to switch the sensitivity directions of the force measurement unit and the acceleration measurement unit.
The mass measuring device according to claim 1.