JPH10151595A - ワーク把持装置 - Google Patents

ワーク把持装置

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JPH10151595A
JPH10151595A JP32612896A JP32612896A JPH10151595A JP H10151595 A JPH10151595 A JP H10151595A JP 32612896 A JP32612896 A JP 32612896A JP 32612896 A JP32612896 A JP 32612896A JP H10151595 A JPH10151595 A JP H10151595A
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Juichi Harada
寿一 原田
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Toyota Motor East Japan Inc
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Kanto Jidosha Kogyo KK
Kanto Auto Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 種々の形状のワークを確実に把持することの
できるワーク把持装置を提供する。 【解決手段】 ロボットアーム先端部1に、モータ5、
5aで駆動される駆動機構4、4aを介して内面平坦状
指部2、2aが取付けられている。これらの指部に荷重
センサ3〜3bを少なくとも一方は複数個にして設ける
と共に、ワーク把持を行わせるのに加えて、荷重センサ
3〜3bが検知した把持力及び把持力設定手段11に設
定された設定把持力間の偏差に応じてモータ5、5aを
駆動するモータ制御手段10と、荷重検知信号に応答し
て一方の指部2、2aが最初にワーク8に当接したのを
検知してモータ制御手段10に対して一方のモータ5、
5aの閉鎖作動を中断させ、次いで他方の指部2、2a
が当接したのを検知した時点で閉鎖作動の中断を解除す
ると共に偏差に応じて作動させる把持力制御手段12
と、複数個の荷重センサ3a、3bの検知信号レベルの
相互の比が変化するのを検出して把持力設定手段11に
設定把持力を増加させる位置ずれ検出手段13とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアームの
先端部に取付けられた両側一対の指部が互いに平行状態
で離間距離を可変することによりワークを把持するよう
になったワーク把持装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のワーク把持装置において、ワー
クを安定に把持するには、その指部にカメラでワークを
撮像して正規の把持位置に把持させる位置決め治具を設
けたり、ワーク形状に応じた形状に専用に形成する等が
行われ、コスト上問題が残されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
点に鑑みて、種々の形状のワークを確実に把持すること
のできるワーク把持装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、請求項1により、ロボットアームの先端
部に、互いに平行状態で離間距離を可変することにより
ワークを把持するように、それぞれ所属のアクチュエー
タで駆動される駆動機構を介して両側一対の内面平坦状
指部が取付けられたワーク把持装置において、両側一対
の指部に把持力を検知する荷重センサを設けると共に、
少なくとも一方の指部には指方向に複数個の荷重センサ
が設けられ、両側一対の指部に対してワーク把持の開閉
動作を行わせるのに加えて、荷重センサが検知した把持
力及び把持力設定手段に設定された設定把持力間の偏差
に応じて所属のアクチュエータを駆動するアクチュエー
タ制御手段と、荷重センサの検知信号に応答していずれ
か一方の指部が最初にワークに当接したのを検知してア
クチュエータ制御手段に対して所属の一方のアクチュエ
ータの閉鎖作動を中断させ、次いで他方の指部がワーク
に当接したのを検知した時点で閉鎖作動の中断を解除す
ると共にアクチュエータ制御手段を偏差に応じて作動さ
せる把持力制御手段と、一方の指部の複数個の荷重セン
サの検知信号レベルの相互の比が変化するのを検出して
把持力設定手段に設定把持力を所定量増加させる位置ず
れ検出手段とを備えたことを特徴とする。
【0005】指部で把持したワークの把持位置に応じて
ワークを所定位置に正確にロボットアームで移動させる
には、請求項2により、アクチュエータにそれぞれ付属
の回転位置センサから両側一対の指部の位置を検出する
指部位置検出手段と、一方の指部の複数個の荷重センサ
の検知信号レベルの比を基に指部における指部方向の把
持位置を検出する把持位置検出手段と、検知した指部の
位置及び指部における把持位置を基にロボット動作座標
上の把持位置の座標データを作成する座標データ作成手
段とを備えることにより、把持位置をロボットの動作座
標上で把握する。
【0006】
【発明の実施の形態】図1を基に本発明の実施の形態に
よるワーク把持装置を説明する。同図において、ロボッ
トアームの先端部1には平行状態で離間距離を可変する
ことにより開閉してワーク8を把持する両側一対の内面
平坦状指部2、2aが、アクチュエアータとしてのモー
タ5、5aで駆動される所属の駆動機構4、4aを介し
て取付けられている。これらの駆動機構は、先端部に指
部の基端を枢着させ、基端部が先端部1に枢着された両
側の平行リンクにするか、開閉方向に沿って設けられた
両側のねじ棒のそれぞれに指部2、2aをそれぞれ螺合
させる等が考えられる。
【0007】一方の指部2には、把持力を検知する荷重
センサ3が設けられ、他方の指部2aには、指方向Aへ
離間して2個の荷重センサ3a、3bが設けられてい
る。これらの荷重センサは、把持力を確実に検知できる
ように、把持対象になるワークの形状範囲にわたり配置
されている。
【0008】10は、両側一対の指部2、2aに対して
ワーク把持・解放の開閉動作を行わせるのに加えて、荷
重センサ3の検知信号レベル又は荷重センサ3a、3b
の検知信号レベルの加算値として検知した把持力及び把
持力設定手段11に予め設定されている設定把持力間の
偏差に応じてモータ5、5aを駆動するモータ制御手段
である。把持力設定手段11は、ワーク8に適合した把
持力を設定させて記憶しておき、後述するようにその設
定把持力をステップアップするように構成されている。
【0009】12は把持力制御手段であり、モータ制御
手段10に対して、荷重センサ3、3a、3bの検知信
号のレベル上昇に応答して指部2、2aの一方に最初に
ワーク8が当接したのを検知してモータ5、5aの所属
の一方の閉鎖作動を中断させ、次いで他方の指部2、2
aにワーク8に当接したのを検知して閉鎖動作の中断を
解除すると共に設定把持力に応じた自動平衡動作を行わ
せる。
【0010】13は位置ずれ検出手段であり、ワーク8
を把持した時点で指部2aの2個の荷重センサ3、3a
の検知信号レベルの比を演算して、その値が変化すると
把持力設定手段11の設定把持力を所定量増加させる。
この検出は、後述する把持位置の変化を検知しても良
い。
【0011】16は、ワーク8を把持した時点における
モータ5、5aに付属の回転位置センサ6、6aから両
側一対の指部2、2aの位置を検出する指部位置検出手
段である。17は、指部2aの2個の荷重センサ3a、
3bの検知信号レベルの和又は荷重センサ3の検知信号
レベルに対する荷重センサ3a、3bの検知信号レベル
の比から荷重センサ3a、3b間における指方向Aのワ
ーク把持位置を検出する把持位置検出手段である。18
は、検知した指部位置及び把持位置を基に把持されたワ
ーク8の位置のロボット動作座標上の座標データを作成
する座標データ作成手段である。
【0012】このように構成された把持装置の動作は次
の通りである。モータ制御手段10が位置センサとして
の回転位置センサ6、6aの検知信号に応答して指部
2、2aが開放位置からワーク8に向けて閉鎖方向ヘ移
動させる過程で指部2又は2aがワーク8に当接する
と、把持力制御手段12の検知によりその指部2又は2
aは停止し、さらに他方の指部2a又は2も当接した時
点で指部2、2aは設定把持力に達するように実際の把
持力との偏差に応じてさらに互いに僅かに接近する。位
置ずれ検出手段13は設定把持力に達した時点で荷重セ
ンサ3a、3bの検知レベルの比がワーク8の指方向A
の把持位置の変動に応じて変化したのを検出すると、所
定量だけ設定把持力を増加させる。場合により、このよ
うにして複数ステップ把持力を増加させる。
【0013】座標データ作成手段18は、把持が終了し
た時点でワーク8の把持位置のロボット座標データをロ
ボット本体の制御部に送出してロボットアームを移動制
御させ、所定位置でワーク8を指部2、2aから解放さ
せる。
【0014】図2乃至図4を基にコンピュータを利用し
たさらに具体的な実施の形態について説明する。ロボッ
トアームの先端部1には、駆動機構として両側にそれぞ
れ2本の平行リンクアーム25、25aの基端部が枢着
され、その先端部に指部20、20aの基端部が枢着さ
れている。これにより、板状指部20、20aは平行リ
ンクアーム25、25aの回動に伴って指方向Aを保持
して互いに平行な間隔を開閉する。
【0015】指部20、20aの指部本体の互いに対向
する内面には、指方向Aと直交する対向方向へスライド
可能に平坦状ワーク当接板21、21aをガイドする凹
部20c、20dが形成されると共に、この凹部の底面
及びワーク当接板21、21aの裏面間に、これらのワ
ーク当接板を外方へ付勢するばね22、22a及びワー
ク当接板21、21aに加わる荷重を検知する荷重セン
サ23、23a、23bが装着されている。平行リンク
アーム25、25aはモータ26、26aで回動させら
れ、その回動位置が付属の回転位置センサ27、27a
で検知されるようになっている。
【0016】このようなアクチュエータには本発明の各
手段を構成するように動作するコンピュータである制御
部30が付属し、インタフェース部31を介して信号を
授受しつつ内蔵のメモリに格納された動作プログラムに
従い作動する。
【0017】即ち、駆動回路32、32aとでモータ制
御手段を構成するように、例えば荷重センサ23の検知
信号をA/D変換器35でディジタル化して取り込み、
予め設定された設定把持力データ間との偏差に相当する
モータ駆動信号を発生して駆動回路32、32aに送出
する。
【0018】把持力制御手段を構成するように、荷重セ
ンサ23の検知信号及び荷重センサ23a、23bの検
知信号を加算した信号レベルの上昇を検出して、所属の
指部20又は20aの駆動回路32又は32aへの駆動
信号の送出を他方の指部20a又は20のワーク当接に
よる荷重信号のレベル上昇が検知されるまで中断する。
【0019】位置ずれ検出手段を構成するように、指部
20aの双方の荷重センサ23a、23bのA/D変換
器35a、35bでディジタル化した検知信号レベルの
比自体を演算して、その値が変化すると指方向Aへワー
ク9がずれたと判断して設定把持力データを所定量増加
させる。
【0020】把持位置検出手段を構成するように、下記
の式(1)及び図3に従いワーク9の指部20aに対す
る指方向Aの把持位置P1を演算する。
【0021】F=R3=R1+R2 よって、P1={R2/(R1+R2)}×Lf……(1)
【0022】ここで、R1、R2、R3:荷重センサ2
3、23a、23bの検知信号レベル F:把持力 Lf:把持面の指方向の長さ
【0023】指部位置検出手段を構成するように、下記
の式(2)、(3)及び図4に従い平行リンクアーム2
5、25a間の原点Oに対する指部20、20aの中心
点の指方向A(Y軸方向)及びその対向方向(X軸方
向)の位置xw、ywを演算する。
【0024】 x1=Lx/2+Lk× cosθ1 2=−Lx/2+Lk× cosθ2w=(Lx/2+Lk× cosθ1)−(−Lx/2+Lk× cosθ2) =Lx+Lk(cosθ1−cosθ2 よって、xw 1−Lw/2= 2+Lw/2 =Lk(cosθ1+cosθ2)/2……(2) w=L1+Lk× sinθ1……(3)
【0025】ここで、x1、x2:指部20、20aのX
軸方向の位置 θ1、θ2:平行リンクアーム25、25aの回動角 Lw:ワーク9の幅 Lx:平行リンクアーム25、25aの枢着点間の距離 Lk:平行リンクアーム25、25aの長さ L1:指部20aの基端部から把持位置P1までの距離
【0026】さらに、これらの検知した指部位置xw
w及び把持位置P 1を基に把持位置のロボット動作座標
上の座標データを作成する。
【0027】このように構成された把持装置の動作は次
の通りである。回転位置センサ27、27aのディジタ
ルエンコーダ信号を取り込むことにより、モータ26、
26aを指部20、20aが最大に離反した開放位置か
ら閉鎖方向へ互に接近させるように平行リンクアーム2
5、25aが回動する。途中で一方の指部20又は20
aがワーク9に当接すると、その指部20又は20aが
一旦停止すると共に他方の指部20a又は20は閉鎖動
作を継続し、この指部がワーク9に当接した時点で、閉
鎖動作に代わって検知した把持力と設定把持力との偏差
に応じてさらにモータ26、26aが僅かに閉鎖方向に
回転する。所定の把持力に達した時点で荷重センサ2
3、23bの検知レベルの比が変動すると、ワーク9が
変動したと判断させてモータ26、26aが所定量回転
する。これにより、把持力が安定した時点で、ロボット
座標データを基に制御本体がロボットアームを移動制御
させ、所定位置でワーク9を解放する。
【0028】1枚のワーク当接板21aに2個の荷重セ
ンサ23a、23bが装着されることにより、簡単な構
成で把持位置を検知できるが、荷重センサは、より高精
度に荷重を検出するために、両側共に2個もしくはそれ
以上の複数個にすることが考えられる。
【0029】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、両側の指部の
一方がワークに当接した時点で一旦停止し、他方の指部
も当接した時点で所定の把持力で把持し、しかも把持位
置がずれた場合、さらに把持力を強めることにより、ワ
ークの形状の如何によらず内面平坦状指部により確実な
把持が可能となる。
【0030】請求項2の発明によれば、ワークの把持位
置がロボット動作座標の座標位置に変換されることによ
り、把持したワークを所定の場所に移動させる位置が正
確に設定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるワーク把持装置の構
成を示す図である。
【図2】本発明のワーク把持装置のコンピュータを利用
した実施の形態の構成を示す図である。
【図3】図2によるワーク把持装置の指部の位置検出の
原理を説明する図である。
【図4】図2によるワーク把持装置の指部の位置検出の
原理を説明する図である。
【符号の説明】
1 ロボットアームの先端部 2、2a、20、20a 指部 3、3a、3b、23、23a、23b 荷重センサ 4、4a 駆動機構 5、5a、26、26a モータ 8、9 ワーク 25、25a 平行リンクアーム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボットアームの先端部に、互いに平行
    状態で離間距離を可変することによりワークを把持する
    ように、それぞれ所属のアクチュエータで駆動される駆
    動機構を介して両側一対の内面平坦状指部が取付けられ
    たワーク把持装置において、 両側一対の指部に把持力を検知する荷重センサを設ける
    と共に、少なくとも一方の前記指部には指方向に複数個
    の前記荷重センサが設けられ、 両側一対の前記指部に対してワーク把持の開閉動作を行
    わせるのに加えて、前記荷重センサが検知した把持力及
    び把持力設定手段に設定された設定把持力間の偏差に応
    じて所属のアクチュエータを駆動するアクチュエータ制
    御手段と、前記荷重センサの検知信号に応答していずれ
    か一方の前記指部が最初にワークに当接したのを検知し
    て前記アクチュエータ制御手段に対して所属の一方の前
    記アクチュエータの閉鎖作動を中断させ、次いで他方の
    前記指部が前記ワークに当接したのを検知した時点で前
    記閉鎖作動の中断を解除すると共に前記アクチュエータ
    制御手段を前記偏差に応じて作動させる把持力制御手段
    と、一方の前記指部の複数個の前記荷重センサの検知信
    号レベルの相互の比が変化するのを検出して前記把持力
    設定手段に設定把持力を所定量増加させる位置ずれ検出
    手段とを備えたことを特徴とするワーク把持装置。
  2. 【請求項2】 アクチュエータにそれぞれ付属の位置セ
    ンサから両側一対の指部の位置を検出する指部位置検出
    手段と、一方の前記指部の複数個の荷重センサの検知信
    号レベルの比を基に前記指部における指部方向の把持位
    置を検出する把持位置検出手段と、検知した前記指部の
    位置及び前記指部における把持位置を基にロボット動作
    座標上の把持位置の座標データを作成する座標データ作
    成手段とを備えたことを特徴とする請求項1のワーク把
    持装置。
  3. 【請求項3】 位置ずれ検出手段が、把持位置検出手段
    が検出した把持位置が変化するのを検出することを特徴
    とする請求項1のワーク把持装置。
  4. 【請求項4】 互いに対向する指部に、その対向方向へ
    スライド可能にワーク当接板を支持させると共に、この
    ワーク当接板を外方へ付勢するばね及び前記ワーク当接
    板に加わる荷重を把持力として検知する荷重センサを設
    けたことを特徴とする請求項1のワーク把持装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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