JPH02160492A - 産業用ロボツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ワークの組付作業を行うに際して、例えば
、組付の確認を、力センサを使用して行う所の、産業用
ロボットに関する。

［従来の技術、及び 発明が解決しようとする課題］ 従来、産業用ロボットのワーク組付作業において、一般
的にワークの組付の成否の判断は行われていないもので
ある。その為、１つのステーションでワーク組付はミス
をおかしてしまうと、次のステーションで他のワーク組
付けができず、ラインを停止させてしまう様な事になっ
たり、ワークを組み付けないままにして装置の組み立て
を終了してしまう事がある。

また、現状のロボットのワーク組付位置のティーチング
は目視に頼っているのが実情である。

この為に、このティーチング作業は正確なものではなく
、例えば、ワークを穴に挿入する動作をティーチングす
る場合には、常に、ワークが挿入穴の周壁をこすりなが
ら挿入されることとなる。このように、ティーチング作
業の不正確さが組付動作の失敗の原因となっている事が
多い。

この発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、こ
の発明の目的は、力センサを備え、この力センサからの
出力値に基づいて、組付動作の可否やティーチングポイ
ントの自動修正を行なうことの出来る産業用ロボットを
提供する事である。

［課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明
の第１に係わる産業用ロボットは、任意の位置に移動駆
動されるアーム部と、このアーム・部の先端に接続され
、ワークを把持するためのフィンガ部と、前記アーム部
とフィンガ部との間に介設され、フィンガ部に作用する
力を検出する力センサと、この力センサからの検出出力
に基づいて、ワークの組付状態を判断する判断手段とを
具備する事を特徴としている。

また、この発明の第２に係わる産業用ロボットは、任意
の位置に移動駆動されるアーム部と、このアーム部の先
端に接続され、ワークを把持するためのフィンガ部と、
前記アーム部とフィンガ部との間に介設され、フィンガ
部に作用する力を検出する力センサと、この力センサか
らの検出出力に基づいて、組付動作のティーチングポイ
ントのずれ状態を判断する判断手段とを具備する事を特
徴としている。

［作用］ 以上のように構成される産業用ロボットにおいては、力
センサをロボットに装着する事により、その力センサか
らの出力値により異常な力が作用しているかどうかを検
知し、各ロボット毎にそのワークの組付は確認を行うも
のである。また組付時の力を検知する事により、組付け
は成功しているのだがティーチングポイントが多少ズし
ており、組付失敗の原因になる場合にも、そのズレ量を
検知して、自動的にティーチングポイントを修正するも
のである。更に、ティーチング時において、力センサか
らの出力値を検知しながら、正確にティーチングポイン
トを検出するものである。

このようにして、ロボットの組付時のワーク組付は確認
が可能になる事、組付失敗の原因となる位置ズレ検知し
、自動修正が可能になる事、更に現在目視によるティー
チングを力センサを使用し正確に行う事ができる。以上
によりロボットの稼動率をアップさせ、信頼性を向上さ
せる事が可能になり製品製造コストを下げる事が可能に
なる。

［実施例］ 以下に、この発明に係わるワーク組付確認装置の一実施
例の構成を、産業用ロボットに適用した場合につき、詳
細に説明する。

第１図に示すように、この一実施例のワーク組付確認装
置ｌＯは、産業用のロボットのアーム部１２と、ワーク
Ｗを把持するためのフィンガ部１４との間に介設され、
所定のコンプライアンスを有して両者を互いに接続する
力センサ１６と、この力センサ１６の検出出力を受けて
組付状態の確認を行なう制御ユニット１８とから構成さ
れている。

この力センサ１６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に沿
って作用する力（即ち、変位量）を独立して検出するこ
とが出来るもので、例えば、本願出願人と同一出願人に
よる先願明細書（特願昭６２−２７７３０１、発明の名
称：多軸力覚センサ、昭和６２年１１月４日出願）に開
示されたものを用いるよう設定されている。

が採用されている。

このような力センサ１６は、第２図に示すように、アン
プ２０を介して制御ユニット１８に接続されており、こ
の制御ユニット１８においては、後述する制御手順によ
り、ワークの組付状態の可否を判別するよう設定されて
いる。即ち、この制御ユニット１日においては、第３Ａ
図乃至第３Ｄ図に示す検出結果、換言すれば、所定の組
付状態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の夫々の変位量に
基づいて、組付状態の可否、詳細には、第３Ａ図に示す
検出結果を得ることにより、ワーク挿入時の正常組付を
、また、第３Ｂ図に示す検出結果を得ることにより、ワ
ーク挿入時の組付失敗を、また、第３Ｃ図に示す検出結
果を得ることにより、ワーク挿入時の位置ズレ挿入を、
そして、第３Ｄ図に示す検出結果を得ることにより、ワ
ーク無し状態を、夫々判別するよう構成されている。尚
、第４図に示す分布状態は、力センサ１６を使用した最
適ティーチング方法を示している。

次に、制御ユニット１８における、ワークの組付確認の
制御手順について、説明する。

先ず、ロボットがワークＷを挿入穴２２に挿入しようと
する場合において、正常に組み付けられた場合には、第
３Ａ図に示すように、Ｚ軸方向に沿って適正な力（即ち
、上下のスレッシュホールドライン間に分布する値）が
発生し、Ｘ軸及びＹ軸方向に沿っては、はとんど力が発
生しない（即ち、下限のスレッシュホールドラインより
も低い値）状態となる。

一方、第１図に示す挿入状態は、この挿入動作の失敗状
態を示している。即ち、フィンガ部１４に把持されたワ
ークが挿入穴２２に挿入されずに、挿入穴２２が形成さ
れた周辺部分に当接している状態が示されている。この
ように、ワークＷの挿入失敗すると、ロボットが予め設
定された最下点に達しようとする動作により、Ｚ軸方向
に沿って大きな異常力が発生する。即ち、第３Ｂ図に示
すように、Ｘ軸及びＹ軸に夫々沿う力は、上下のスレッ
シュホールドライン内の適正値を示しているが、Ｚ軸に
沿う力は、上限のスレッシュホールドラインを越えた大
きな値を示している。

また、第４図に示す様に、組付は成功するがティーチン
グポイントが少しズしている場合には、第３Ｃ図に示す
ように、Ｘ軸方向に沿っては異常力が発生しないが、Ｘ
軸またはＹ軸方向に沿ってに異常力が発生する。尚、テ
ィーチング時にズレなくても、メカ部の摩耗等によりテ
ィーチングポイントがズレる事がある。ここで、Ｘ軸方
向の力は組付成功時とほとんど変わらないが、ズしてい
る方向（例えば、Ｘ軸方向）の力が大きく検出されるの
で、この場合には、ティーチングポイントがＸ軸方向に
ズしている事がわかる。

更に、フィンガ部１４にワークが把持されていない場合
には、所定の挿入動作が終了した時点で、力センサ１６
からの出力は、第３Ｄ図に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ
軸方向にほとんど力が検出されず、ワークがフィンガ部
に装着されていない事が確認できる。

以上の様なワーク組付時における力センサ１６からの検
出出力の分布状態を検出する事によって組付の確認、テ
ィーチングポイントの位置ズレ検出がなされるものであ
る。以下に、この制御手順を、第５Ａ図及び第５Ｂ図に
示すフローチャートを参照して説明する。

即ち、最初に、第５Ａ図を参照して、準備ルーチンを説
明する。この準備ルーチンにおいては、先ず、ステップ
Ｓ１０において、予め形成しておいた基準挿入穴内に、
基準ビンを挿入すべく、フィンガ部１４の下降動作が実
行される。そして、ステップＳ１２において、この正常
組付時の力分布が力センサ１６を介して検出される。そ
して、ステップＳ１４において、Ｘ軸方向に沿う力Ｆ２
に対して、上限と下限のスレッシュホールド値Ｚ　　Ｓ
　ＨＬＩＰＰＥＲ、Ｚ　−Ｓ　ＨＬｏＷＥＲを夫々設定
すると共に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に夫々沿う力Ｆｘ、
Ｆｖに対して、所定のスレッシュホールド値Ｘ−５Ｈ，
Ｙ−３Ｈを夫々設定する。そして、ステップＳ１６にお
いて、これら力分布とスレッシュホールド値Ｘ−５Ｈ，
Ｙ−ＳＨ，Ｚ−Ｓ　ＨｕｐｐｇＲ，Ｚ　　Ｓ　Ｈｔｏｗ
ｔＲをメモリに記憶し、ステップＳ１８において、基準
ビンを基準挿入穴から抜き出すべく、フィンガ部１４を
上昇させ、この準備ルーチンを終了する。

そして、このロボットを用いて、所定のワークによる組
付作業が開始されると、この組付作業のための制御ルー
チン中のサブルーチンとして、ワークの挿入動作毎に、
第５Ｂ図に示す確認ルーチンが実行される。即ち、ステ
ップＳ２０において、ワークの組み付は動作における挿
入動作が開始されると、ステップＳ２２において、力セ
ンサ１６が起動され、ステップＳ２４において、フィン
ガ部１４が設定された所定の下限位置まで下降し終えた
ことが検知されると、ステップＳ２６において、Ｘ軸方
向に沿って異常な力が発生したか否かが検知される。こ
こで、この異常な力とは、上限のスレッシュホールド値
Ｘ　−Ｓ　Ｈｕｐｐｇ＊よりも大きな力、または、下限
のスレッシュホールド値Ｚ　−Ｓ　ＨＬＯＷＥＲよりも
小さな力として規定される。

このステップ３２６において、ＹＥＳと判断された場合
、即ち、Ｘ軸方向に沿って異常な力が発生したと検知さ
れた場合には、ステップ５２８において、検出されたＸ
軸方向に沿う力が、上限のスレッシュホールド値Ｚ　　
５ＨＬＩＰＰＥＲよりも大きいか否かが判断される。こ
のステップＳ２８においてＹＥＳと判断された場合、即
ち、検出された値が、上限のスレッシュホールド値２−
３Ｈｕｐｐｔ＊よりも大きいと判断された場合には、ス
テップＳ３０において、第３Ｂ図に基づいて、ワークの
組付失敗を判断し、ステップＳ３２において、所定の警
報動作を実行し、制御ルーチンはリターンする。

一方、ステップ３２８において、ＮＯと判断された場合
、即ち、Ｚ軸方向に沿って下限のスレッシュホールド値
Ｚ　　Ｓ　ＨＬＯＷＥＲより小さな力が発生していると
検知された場合には、ステップＳ３４において、第３Ｄ
図に基づいて、ワークＷをフィンガ部１４が装着（把持
）していなかったと判断する。そして、ステップＳ３６
において、所定の警報動作を実行し、制御ルーチンはリ
ターンする。

また、ステップＳ２６において、Ｎｏと判断された場合
、即ち、Ｚ軸方向に沿って異常な力が作用していないと
判断された場合には、ステップＳ３８において、Ｘ軸方
向に沿う力が適切であるか否かが判断される。このステ
ップＳ３８において、ＹＥＳと判断される場合、即ち、
Ｘ軸方向に沿う力が、所定のスレッシュホールド値Ｘ−
３Ｈよりも小さいと判断される場合には、引き続き、ス
テップＳ４０において、今度は、Ｙ軸方向に沿う力が適
切であるか否かが判断される。このステップＳ４０にお
いて、ＹＥＳと判断される場合、即ち、Ｙ軸方向に沿う
力が、所定のスレッシュホールド値Ｙ−３Ｈよりも小さ
いと判断される場合には、ステップＳ４２において、組
付成功と判定し、制御ルーチンはリターンする。

一方、上述したステップ３３８またはステップＳ４０に
おいて、ＮＯと判断された場合、即ち、Ｘ軸方向または
Ｙ軸方向に沿って、所定のスレッシュホールド値Ｘ−３
Ｈ，Ｙ−ＳＨよりも夫々大きな力が発生した場合には、
少なくとも、Ｘ軸またはＹ軸方向に、ティーチングポイ
ントがずれていることを意味するので、ステップＳ４４
において、ティーチングポイントずれ判定を行ない、ス
テップＳ４６において、所定の軽装動作を実行して、制
御ルーチンはリターンする。

以上詳述したように、この一実施例においては、Ｘ軸方
向及びＹ軸方向に夫々沿う力Ｆｘ。

ＦＹについては、Ｚ軸方向に沿う力Ｆ２に異常な力が作
用した時には、Ｆｘ、Ｆｖの力分布にかかわらず組付失
敗またはワークの非把持状態と判断するが、Ｆ２に異常
な力が作用しないときには、Ｆｘ、Ｆｙに組付成功時と
は異なる力分布が作用すれば、組付動作自体は成功して
いるのだが、ティーチングポイントが少しズレでいると
判断をする。

この時、ティーチングポイントのズレ量と検出される力
の大きさは比例し、ティーチングポイントのズしている
方向と検出される力の方向は一致しているので、Ｆｘ、
Ｆｙの力の分布を検出する事により、ティーチングポイ
ントのズレ量とその方向を確認する事ができることにな
る。

以上の制御内容は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向について述べた
が、Ｚ軸回り、即ち、θ方向についても同様である。

以上詳述したように、第５図に示す制御フローでワーク
Ｗの挿入時の力分布を検出する事によリ、今まで行えな
かった組付けの確認を行う事が可能になり、また組付失
敗の原因となる位置ズレの方向とズレ量を検知し、第２
図に示す回路構成において、制御ユニット１８からの制
御信号を受けて、ロボットコントローラ２４にそのデー
タをフィードバックする事により、ティーチングポイン
トの自動修正を行う事ができる為ロボットの稼動率を大
幅に向上させロボットの信頼性を向上させる事ができる
ことになる。

この発明は、上述した一実施例の構成に限定されること
なく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能
であることは言うまでもない。

例えば、上述した一実施例においては、ロボットのアー
ム部１２とフィンガ部１４との間に介設された力センサ
１６を用いて、制御ユニット１８はワークの取付状態を
検出するように説明したが、この発明は、このような検
出動作に限定されることなく、以下に説明するように、
この制御ユニット１８は、力センサ１６を使用して最適
ティーチングポイントを検出する事にも適用ができるも
のである。

以下に、第６図及び第７図を参照して、制御ユニット１
８における最適ティーチングポイントの検出動作を説明
する。

即ち、最初に、ティーチングを行う時にＸ軸。

Ｙ軸、Ｚ軸方向に沿い発生する力Ｆ’ｘ、Ｆｖ。

Ｆ２を検出しながらティーチングを行う。ここで、仮に
、ティーチングポイントが第６図に示す様にＸ方向にズ
しているならば、Ｘ方向に沿い発生する力Ｆｘが検出さ
れ、ティーチングポイン１〜をＸ方向にズラすことにな
る。

また、Ｚ軸方向のティーチングも、今までは第６図に示
す場合には、操作者に見えないので、人の感に頼ってい
たが、第７図に示すように、Ｚ軸方向に沿い発生する力
Ｆ２を検出する事によって、最適なティーチングポイン
トを得る事ができる。

以上述べた様に、今までのティーチングは人の目に頼り
正確なティーチングポイントを求める事ができなかった
が、力センサ１６により検出された力分布を検出する事
により、正確なティーチングポイントをデジタル的に求
める事が可能になり、組付失敗の原因となるティーチン
グポイントの位置ズレを防ぎ、信頼性を向上させる事が
できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明の第１に係わる産業用ロ
ボットは、任意の位置に移動駆動されるアーム部と、こ
のアーム部の先端に接続され、ワークを把持するための
フィンガ部と、前記アーム部とフィンガ部との間に介設
され、フィンガ部に作用する力を検出する力センサと、
この力センサからの検出出力に基づいて、ワークの組付
状態を判断する判断手段とを具備する事を特徴としてい
る。

また、この発明の第２に係わる産業用ロボットは、任意
の位置に移動駆動されるアーム部と、このアーム部の先
端に接続さ、れ、ワークを把持するためのフィンガ部と
、前記アーム部とフィンガ部との間に介設され、フィン
ガ部に作用する力を検出する力センサと、この力センサ
からの検出出力に基づいて、組付動作のティーチングポ
イントのずれ状態を判断する判断手段とを具備する事を
特徴としている。

従って、この発明によれば、力センサを備え、この力セ
ンサからの出力値に基づいて、組付動作の可否やティー
チングポイントの自動修正を行なうことの出来る産業用
ロボットが提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる一実施例の産業用ロボットの
要部の構成を概略的に示す正面図；第２図は第１図に示
す力センサと制御ユニットとの接続状態を示す回路図： 第３Ａ図は正常組付時における力の分布状態を示す線図
； 第３Ｂ図は組付失敗時における力の分布状態を示す線図
； 第３Ｃ図は位置ずれ挿入時における力の分布状態を示す
線図； 第３Ｄ図はワークの非把持時における力の分布状態を示
す線図； 第４図はワークの位置ずれ挿入状態を示す正面断面図： 第５Ａ図は組付状態の検出制御手順における準備ルーチ
ンを示すフローチャート； 第５Ｂ図は組付状態の検出制御手順における確認ルーチ
ンを示すフローチャート； 第６図はこの発明の他の実施例における最適ティーチン
グポイントの検出動作を説明するための正面断面図；そ
して、 第７図はＺ軸方向に沿い位置ずれが生じた場合の力の分
布状態を示す線図である。 図中、１０・・・ワーク組付は確認装置、１２・・・ア
ーム部、１４・・・フィンガ部、１６・・・力センサ、
１８・・・制御ユニット、２０・・・アンプ、２２・・
・挿入穴、２４・・・ロボットコントローラである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）任意の位置に移動駆動されるアーム部と、このア
   ーム部の先端に接続され、ワークを把持するためのフィ
   ンガ部と、 前記アーム部とフィンガ部との間に介設され、フィンガ
   部に作用する力を検出する力センサと、この力センサか
   らの検出出力に基づいて、ワークの組付状態を判断する
   判断手段とを具備する事を特徴とする産業用ロボット。
2. （２）任意の位置に移動駆動されるアーム部と、このア
   ーム部の先端に接続され、ワークを把持するためのフィ
   ンガ部と、 前記アーム部とフィンガ部との間に介設され、フィンガ
   部に作用する力を検出する力センサと、この力センサか
   らの検出出力に基づいて、組付動作のテイーチングポイ
   ントのずれ状態を判断する判断手段とを具備する事を特
   徴とする産業用ロボット。