JP7316114B2

JP7316114B2 - ワーク搬送装置

Info

Publication number: JP7316114B2
Application number: JP2019118984A
Authority: JP
Inventors: 賢明加藤
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2039-06-26
Also published as: US20200406452A1; DE102020116272A1; JP2021003770A; CN112141767B; CN112141767A; US11554481B2

Description

本発明はワーク搬送装置に関する。

積載されたシート状のワークから、ハンド装置を搭載したロボットを用いて１枚ずつワークを取り出して次工程に搬送するようにしたワーク搬送装置が知られている。特許文献１は、「１枚の板材を吸着部材に吸着させ、保持部材に設けられた位置判別部材により板材の保持部材の位置を位置認識部材で測定し、そのデータを保存した後、搬送体は別の板材を吸着すると同時に位置認識部材により保持部材の位置を測定し、その測定データと１枚の板材の測定データとを比較して、同一の値であれば搬送体の動作を止めることなく板材の移動を行う」構成の板材一枚取り装置について記載する（段落０００７）。

特開平０６－００８０９８号公報

ロボットを用いた搬送装置における、シート材のようなワークの複数枚取りの検知は、ハンド装置内に二枚取りを検知する専用のセンサを取り付けたり、ロボットによる搬送経路中に専用のセンサが配置されたチェックステーションを設ける手法によるのが一般的である。しかしながら、このような専用のセンサは一般に高価である。このような複数枚取りの検知のための専用のセンサを要することなく、より低コストで複数枚取りの検知を行うことのできるワーク搬送装置が求められている。

ワークを搬送するためのワーク搬送装置であって、ハンド装置と、前記ハンド装置を搭載した可動部を有する移動装置であって、前記可動部を動作させるための駆動軸を少なくとも一つ有する移動装置と、前記駆動軸を駆動するモータの電流値を計測する電流計測部と、前記ハンド装置が前記ワークを保持しているときに前記電流計測部が計測した前記電流値と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記ハンド装置が保持する前記ワークの数が所期の数と異なることを検知するワーク数検知部と、を備え、前記移動装置は、複数の前記駆動軸と、複数の前記駆動軸をそれぞれ駆動する複数のモータとを有する多関節ロボットであり、前記電流計測部は、複数の前記駆動軸のうち前記電流値を計測する対象の１以上の計測対象駆動軸を前記多関節ロボットの姿勢に応じて選択し、前記複数のモータのうち、選択された１以上の前記計測対象駆動軸を駆動するモータの電流値を計測する、ワーク搬送装置である。

上記構成によれば、複数枚取りの検知のための専用のセンサを要することなく、より低コストで複数枚取りの検知を行うことが可能となる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。

一実施形態に係るワーク搬送装置の構成を表す図である。複数枚取り検知処理を表すフローチャートである。電流値を計測する計測対象駆動軸をロボットの姿勢に応じて選択する場合の例を説明するための図である。電流値を計測する計測対象駆動軸をロボットの姿勢に応じて選択する場合の他の例を説明するための図である。

次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

図１は一実施形態に係るワーク搬送装置１００の構成を表す図である。図１に示すように、ワーク搬送装置１００は、ハンド装置２０を搭載したロボット１０と、ロボット１０の動作を制御するロボット制御装置５０とを備える。ハンド装置２０は、ロボット１０のアーム先端に取り付けられている。ハンド装置２０は、一例として、吸着式のハンド装置である。ロボット１０は、本実施形態では６軸の垂直多関節ロボットであるものとするが、他の種類のロボットが用いられても良い。ロボット１０は、設置面に固定される基部１１と、ハンド装置２０を搭載する可動部としてのアーム部１２とを有する。ロボット１０には、基部１１側から順に６つの駆動軸であるＪ１軸、Ｊ２軸、Ｊ３軸、Ｊ４軸、Ｊ５軸、Ｊ６軸が設けられている。

ロボット制御装置５０は、ロボット１０の各駆動軸に配置されたサーボモータを駆動制御することでロボット１０の所定の可動部位（例えば、アーム先端）の動きを制御する。なお、ロボット制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置、通信インタフェース、操作部、表示部等を有する一般的なコンピュータとしての構成を有していても良い。ロボット制御装置５０による制御の下で、ロボット１０は、テーブル３に積載された複数のシート状ワークＷのうち最上部側から一枚ずつ取り出して次工程に搬送する作業を実行する。シート状ワークＷを以下では、単にワークＷとも記載する。

ハンド装置２０が本来搬送すべきワークＷの下側に別のワークＷが張り付いた状態（いわゆる二枚取り或いは複数枚取りと称される状態である。以下、このような状態を複数枚取りと記載する。）で次工程への搬送を行ってしまうことを防止するために、ロボット制御装置５０は、以下で説明するようにワークＷの複数枚取りを検知するように構成される。ワークＷには、いわゆるシート材のみでなく、材質を問わず、ハンド装置２０による搬送において複数枚取りの状態となる可能性のある各種ワークが含まれるものとする。ロボット制御装置５０は、複数枚取りだけでなく、ハンド装置２０が本来意図した数と異なる数のワークＷを搬送している状態についても検知できるように構成される。

図１に示すように、ロボット制御装置５０は、電流計測部５１と、閾値記憶部５２と、ワーク数検知部５３とを備える。電流計測部５１は、ロボット１０の各軸Ｊ１－６のサーボモータの電流値、或いは、各軸Ｊ１－６のうち複数枚取り検知に使用する所定の軸のサーボモータの電流値を計測する。電流値は、ロボット制御装置５０において、サーボモータに対するサーボ制御における電流フィードバック信号から取得することができる。サーボモータの電流値は、サーボモータの負荷トルクを表す。よって、ロボット制御装置５０は、各軸のサーボモータの電流値を計測することで、各軸にかかっている負荷トルクを得ることができる。閾値記憶部５２は、軸の電流値（負荷トルク）が正常値であるか、複数枚取りの状態を表す値であるかを判定するための閾値を記憶する。一例として、閾値記憶部５２には、ロボット１０が正常な枚数である１枚のワークＷを保持して所定の動作を行っている場合の、各軸Ｊ１～Ｊ６、或いは複数枚取りの検知に使用される所定の軸のサーボモータの電流値（負荷トルク）を閾値として記憶する。閾値は、ロボット制御装置５０に予め設定されていても良いし、ロボット制御装置５０の操作部を介して、或いは外部からネットワークを介してロボット制御装置５０に入力可能であっても良い。

ワーク数検知部５３は、ハンド装置２０がワークＷを保持しているときに電流計測部５１が計測した電流値と、閾値記憶部５２に記憶された閾値との比較結果に基づいて、ハンド装置２０が保持するワークＷの数が所期の数と異なることを検知する。例えば、ワーク数検知部５３は、計測された電流値が閾値を超えた場合に複数枚取りの状態にあることを検知することができる。複数枚取り検知のために電流値を計測する対象とする計測対象駆動軸は、以下のいずれかのやり方で選択しても良い。この場合、測定対象駆動軸の選択は、電流計測部５１において行う構成としても良い。
（ｒ１）ロボットの全ての駆動軸を電流値計測の対象とする。
（ｒ２）ロボットの姿勢に応じて、複数枚取り時に電流値の変化が顕著に表れ易い駆動軸を計測対象とする。
（ｒ３）ロボットの姿勢等によらず、常に、いわゆる基本軸と称される軸（ロボット１０の場合にはＪ２、Ｊ３軸）を計測対象とする。
（ｒ４）ロボット制御装置５０の各駆動軸のサーボ制御を実行する制御部が、外乱トルク（振動、衝突等）を検知する外乱オブザーバの機能を有する場合には、例えば、外乱オブザーバが外乱を検知している駆動軸については計測対象から除外する、といった手法により複数枚取り検知の精度を高めるようにしても良い。

図２は、ロボット制御装置５０のＣＰＵによる制御の下で実行される複数枚取り検知処理を表すフローチャートである。ここでは、例示として、複数枚取り検知のための電流値の計測対象駆動軸を、基本軸であるＪ２及びＪ３軸とする場合について説明する。この場合、閾値記憶部５２には、一枚のワークＷを保持したハンド装置２０が所定の動作（本例では一定速度でリフトアップする動作）を行う際の、Ｊ２軸及びＪ３軸のサーボモータの電流値が閾値として記憶される。ロボット制御装置５０に対する所定の操作により複数枚取り検知処理が開始されると、はじめにロボット制御装置５０は、ロボット１０（アーム先端）をシート取出し位置である、テーブル３に積載されたワークＷの上部に移動させる（ステップＳ１１）。次に、ロボット制御装置５０は、積載されたワークＷの最上部の１枚のワークＷをハンド装置２０に吸着させる（ステップＳ１２）。

次に、ロボット制御装置５０は、ハンド装置２０を、一定の速度で少しの距離リフトアップさせる動作を行う（ステップＳ１３）。電流計測部５１は、ハンド装置２０がリフトアップされる間のＪ２及びＪ３軸のサーボモータの電流値を計測し、Ｊ２軸及びＪ３軸の閾値（すなわち、ハンド装置２０が一枚のワークＷを保持してリフトアップ動作が行われる際のＪ２軸及びＪ３軸のサーボモータの電流値）と比較する（ステップＳ１４）。具体的には、ステップＳ１４では、複数枚取りの検知を以下の判定ルールｍ１及びｍ２により行うことができる。Ｊ２軸、Ｊ３軸の電流値の測定値をそれぞれＩ₂、Ｉ₃とし、Ｊ２軸、Ｊ３軸の閾値をそれぞれＴｈ₂、Ｔｈ₃とする。
（ｍ１）Ｊ２及びＪ３軸のサーボモータの電流値が、いずれもそれぞれの閾値Ｔｈ₂、Ｔｈ₃以下である場合（すなわち、Ｉ₂≦Ｔｈ₂且つＩ₃≦Ｔｈ₃の場合）に、正常動作（１枚のワークＷが搬送されている）であると判定する（Ｓ１４：ＹＥＳ）。
（ｍ２）次のいずれかが成立する場合、複数枚取りであると検知する。
（ｍ２－１）Ｉ₂＞Ｔｈ₂又はＩ₃＞Ｔｈ₃が成立する場合
（ｍ２－２）Ｉ₂＞Ｔｈ₂且つＩ₃＞Ｔｈ₃が成立する場合
規則（ｍ２－１）、（ｍ２－２）のいずれを採用するかは、予め実際のワークＷを使用して実験により決定しても良い。

上記判定結果がＮＧ、すなわち複数枚取りが検知された場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ロボット制御装置５０はハンド装置２０が保持しているワークＷを所定の場所に払い出しし（ステップＳ１５）、ロボット１０を動作させてハンド装置２０をシート取出し位置に再度移動させる。他方、ステップＳ１４において電流比較結果がＯＫと判定される場合、すなわち複数枚取りは発生していない場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ロボット制御装置５０はロボット１０にワークＷを次工程に搬送させる（ステップＳ１６）。以上の処理により、複数枚取りの状態でワークＷが次工程に搬送されることが防止される。

ロボット１０がどのような動作を行っているときに、複数枚取りの検知のための電流値の計測（図２におけるステップＳ１４の処理）を行うかに関しては、以下の動作例を含む様々なやり方が有り得る。
（動作例１）ハンド装置を鉛直方向上方にリフトアップする動作（図２の場合に想到）。
（動作例２）ハンド装置でワークを持ち上げ、静止している状態。
上記（動作例１）は、実際の搬送作業を実行する中で複数枚取りの検知をおこなうことができるという利点がある。上記（動作例２）は、いっそう正確な検知を行うことができる可能性が有るという利点がある。

次に、電流値を計測する計測対象駆動軸を、ロボット１０の姿勢に応じて選択する場合（上記規則（ｒ２）のやり方）の具体例について図３及び図４を参照して説明する。図３はロボット１０の姿勢が伸びた状態を表している。ここで、姿勢が伸びた状態であることは、一例として、Ｊ２軸に連結されたリンク間の角度、及びJ３軸に連結されたリンク間の角度が所定の角度を超えている場合に、姿勢が伸びた状態であると判定しても良い。図３のような姿勢の場合にはＪ１－Ｊ６軸のうち、基本軸であるＪ２軸及びＪ３軸に、より大きな負荷がかかることとなる。この場合、Ｊ１軸－Ｊ６軸の中で、Ｊ２軸又はＪ３軸が、ハンド装置２０が所期の数のワークを保持している場合の電流値と、ハンド装置２０が所期の数と異なる数のワークＷを保持している場合の電流値との差異が最も大きくなる軸とみなすことができる。したがって、このような姿勢の場合には、複数枚取り検知のための電流値の計測対象駆動軸としてＪ２軸及びＪ３軸を選定する。

他方、図４は、手首軸（Ｊ５軸）及び基本軸（Ｊ２軸及びＪ３軸）に大きな負荷がかかる姿勢の例を示している。図４の例では、ロボット１０全体として姿勢が伸び且つ手首部（Ｊ５軸）の先端が図３の状態と比較して約９０度上方に回転し、手首部（Ｊ５軸）により大きな負荷がかかる状態になっている。この場合、Ｊ１軸－Ｊ６軸の中で、Ｊ２軸、Ｊ３軸又はＪ５軸が、ハンド装置２０が所期の数のワークを保持している場合の電流値と、ハンド装置２０が所期の数と異なる数のワークＷを保持している場合の電流値との差異が最も大きくなる軸とみなすことができる。したがって、図４の状態の場合には、複数枚取り検知のための計測対象駆動軸としてＪ２、Ｊ３及びＪ５軸を選定する。なお、ロボット１０の姿勢と電流値の計測対象駆動軸との対応関係を定義する情報（テーブル）を、ロボット制御装置５０に予め設定しておいても良い。

以上のやり方によれば、ロボット１０の姿勢に応じて複数枚取りの検知に有効な駆動軸（すなわち、正常時と複数枚取りが生じた状態との間で電流値の差異が出やすい軸）を選定できることとなる。

上記構成によれば、複数枚取りの検知のための専用のセンサを要することなく、より低コストで複数枚取りの検知を行うことが可能となる。また、本実施形態によれば、ワークの材質に依存することなく、正確に複数枚取りの検知を行うことができる。

以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

上述の実施形態では、ハンド装置を搭載したロボットをワークを搬送する移動装置として用いているが、単軸の移動機構を含め、ハンド装置を移動させる可動部を有する各種の移動装置をロボットに代えて用いることができる。

上述の実施形態では、ワークを保持するハンド装置として吸着式のハンド装置を用いているが、このような吸着式のハンド装置に代えて、積載されたワークから所期の枚数を取り出して保持するように構成された各種タイプのハンド装置を用いることができる。

１０ロボット
１１基部
１２アーム部
５０ロボット制御装置
５１電流計測部
５２閾値記憶部
５３ワーク数検知部
１００ワーク搬送装置

Claims

ワークを搬送するためのワーク搬送装置であって、
ハンド装置と、
前記ハンド装置を搭載した可動部を有する移動装置であって、前記可動部を動作させるための駆動軸を少なくとも一つ有する移動装置と、
前記駆動軸を駆動するモータの電流値を計測する電流計測部と、
前記ハンド装置が前記ワークを保持しているときに前記電流計測部が計測した前記電流値と所定の閾値との比較結果に基づいて、前記ハンド装置が保持する前記ワークの数が所期の数と異なることを検知するワーク数検知部と、
を備え、
前記移動装置は、複数の前記駆動軸と、複数の前記駆動軸をそれぞれ駆動する複数のモータとを有する多関節ロボットであり、
前記電流計測部は、複数の前記駆動軸のうち前記電流値を計測する対象の１以上の計測対象駆動軸を前記多関節ロボットの姿勢に応じて選択し、前記複数のモータのうち、選択された１以上の前記計測対象駆動軸を駆動するモータの電流値を計測する、ワーク搬送装置。
１以上の前記計測対象駆動軸は、前記複数のモータのうち、前記ハンド装置が保持する前記ワークの数が前記所期の数である場合と、前記ハンド装置が保持する前記ワークの数が前記所期の数と異なる場合との間での電流値の差が最も大きくなるモータを含むように選択される、請求項１に記載のワーク搬送装置。
前記ワーク数検知部は、前記ハンド装置が前記ワークを保持して前記ロボットが所定の動作を行っているとき前記電流計測部が計測した前記電流値と前記所定の閾値との比較結果に基づいて、前記ハンド装置が保持する前記ワークの数が前記所期の数と異なることを検知する、請求項１又は２に記載のワーク搬送装置。
前記所定の閾値は、前記ハンド装置が前記所期の数の前記ワークを保持しているときに前記電流計測部が計測する前記モータに流れる正常時電流値である、請求項１から３のいずれか一項に記載のワーク搬送装置。