JPS594333B2

JPS594333B2 - シヨクシンオリヨウシタイチギメホウホウ

Info

Publication number: JPS594333B2
Application number: JP11532074A
Authority: JP
Inventors: 善嗣土屋
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1974-10-07
Filing date: 1974-10-07
Publication date: 1984-01-28
Also published as: JPS5153371A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、たとえば多段に積重ねた板状のワーク（被運
搬材料、以下同じ）を、先端にバキュームパット（真空
吸盤、以下同じ）をもつ作動アームによつて一枚づつ吸
着して運搬するような場合、吸着時の作動アームの位置
決めを触針を利用して自動的に行うための方法に関する
。

第１図に示すような多段に積重ねた板状のワーク１を、
先端にバキュームパット２をもつ昇降可能な作動アーム
３で一枚づつ吸着して運搬する場合、ワーク１の上面の
ある位置から下降を始めた作動アーム３を、先端のバキ
ュームパット２が最上段のワーク１の上面に程良く接触
する位置にて停止させ、すなわち位置決めをし、次いで
バキュームパット２による吸着が完了したら、作動アー
ム３を上昇させてワーク１を運搬する。

この一連の作動アーム３の動作を自動化するにあたり、
たとえば電気−油圧サーボ系によつて駆動制御するとし
て、作動アーム３の下降動作番Ｌ予めポテンショメータ
（位置検出器、以下同じ）によつて設定された吸着位置
指令値を、前記サーボ系に入力することにより行う。

この場合、吸着位置が固定的（不変）ならば１つのポテ
ンショメータによつて設定を行うことができるわけであ
るが、この、ように多量のワーク１を順次運搬するには
、吸着位置がその都度変るため、各ワーク１に対応して
数多くのポテンショメータを必要とし、これでは経済的
に極めて不利である。またバキュームパット２による吸
着を確実に行ラためには、作動アーム３の降下速度につ
いて考慮しなければならず、バキュームパット２がワー
ク１にある距離まで接近したら、これを程良く減速して
バキュームパット２がワーク１にやわらかく接触するよ
うに速度制御することが望ましい。

本発明はかかる技術的課題を解決するために提案された
もので、作動アームの先端にワークの位置を検出する触
針を設け、この触針と関連づけて作動アームの吸着位置
並びに降下速度を制御する方法を提供することを目的と
する。まず触針を利用した位置決めの原理とその構造に
っいて述べると、触針はサーボ系に運動の方向を与える
もので、触針が感知する対象物に関する情報にもとづき
作動アームの動作、この場合だと減速、停止力積購され
る。

第２図に触針の一例を示すが、本例では触針と作動アー
ムとの相対変位を検出することにより、ワークと作動ア
ームとの位置関係を測定する。

触針１０は作動アーム１１に取付けられ、作動アーム１
１に取付けたポテンシヨメータ本体１２に対して、触針
１０と一体的に連結した摺動子１３を滑動させることに
よつて、触針１０と作動アーム１１との相対変位を電気
的信号として取出す。触針１０は、その先端が作動アー
ム１１のバキユームパツト１４よりもさらに下方に位置
するように設けられ、したがつて作動アーム１１の降下
時、触針１０がワークｗに当接した後、バキユームパツ
ト１４がワークｗに到達する。

触針１０は作動アーム１１に固定される支持体１５のガ
イド溝１６内に摺動自由に挿入され、かつスプリング１
７によつて常に下方へと押圧され１ていて、通常は第３
図のように、ストツパ１８が支持体１５の上面に接する
位置まで降下している。

尚、触針１０の自重により降下させる方法でもよいので
あるが、このようにスプリング１７の作用力を利用すれ
ば作動の確実性が増す。触針１０二にはワークｗの運搬
離脱後触針１０の自由降下を阻止するための保持機構１
９が備えてあり、触針１０の一部に設けたノツチ２０（
切欠）に対して側方からこれに係合するラツチ２１（係
合棒）があり、ラツチ２１はスプリング２２の作用力で
ニツチ２０に係合する反面、後端に設けたソレノイド２
３の励磁によつてスプリングカに抗して後退し係合を解
かれる。保持機構１９はバキユームパツト１４によるワ
ークｗの離脱後、触針１０が下つて以後の作動アーム１
１の運動の邪魔になることを防ぐと同時に、触針１０自
体の保護も兼ねる。

バキユームパツト１４によるワークの吸着を行う場合、
作動アーム１１がワークＷに接近すると、まず触針１０
の先端がワークＷに接し、作動アーム１１の降下に伴つ
て触針１０が収縮し、このときポテンシヨメータ本体１
２に対して摺動子１３が触針１０と同一的に摺動してそ
の出力電圧が変化する。

吸着動作時には保持機構１９のソレノイド２３を励磁し
ておくことによつて、ラツチ２１の係合を解き触針１０
が自由に摺動できるようにしておく。

しかして、このようにして変化する出力電圧にもとづき
作動アーム１１の運動を制御し、バキユームパツト１２
をワークｗにやわらかく接触させる方法について詳述す
る。

第４図のプロツク図及び第５図の動作説明線図にもとづ
いて説明するに、作動アーム１１の動作を制御するため
にサーボ系３０へ人力される指令信号Ｅ。

は、積分器３１、一次遅れ回路３２を経て得られるもの
で、積分器３１はポテンシヨメータ３３からの出力に応
じて積分速度（積分ゲイン）が設定され、その積分方向
はポテンシヨメータ３３の入力側リレー３４の切換によ
つて決定される。リレー３４は作動アーム１１の運動方
向（上下運動）にもとづいてポテンシヨメータ３３への
入力電圧の極性を変換する。第５図にお（゜・て、積分
器３１からの出力電圧はＥｓで、これは一次遅れ回路３
２によつてＥ。

のような滑らか波形になり、このＥ。は次第に一定の速
度偏差をもつてＥｓに追従する。次に、前記触針１０か
らの出力電圧ＥＴＳは、第５図に示すように、起動時（
Ａ点）では触針１０が伸び切つた状態にあるため一定で
あるが、先端がワークｗに接すると（Ｂ点）、前記摺動
子１３が摺動を始めるので徐々に減小を始める。

ここで、前記ＥｓとＥ。は減算器３５によつて（Ｅｓ−
ＥＯ）としてコンパレータ（比較器、以下同じ）３６に
入力し、さらにここに入力させた触針出力ＥＴＳと比較
され、ＥＴＳと（ＥｓｅＯ）との一致した点（Ｃ点）で
、制御回路３７からの指令により積分器３１の積分を停
止させてホールドモード（アナログ計算機において積分
器の出力をこのモードに入る直前の値のままで一定に保
つ演算制御モード、以下同じ）に移す。これにより積分
器３１の出力Ｅｓは一定となるので、一次遅れ回路３２
を経た出力Ｅ。は、このＣ点からは、一定値Ｅｓに向つ
て漸近して減速運動が行われる。制御回路３７は作動ア
ーム１１の降下運動にもとづき入力する起動指令によつ
て積分器３１をコンビエートモード（アナログ計算機に
おいてすべての種類の演算を行うことのできる演算制御
モード、以下同じ）としたり、上記のようにコンパレー
タ３６からの指令でホールドモードにしたりする。

起動指令はバキユームバツト１４とワークの相対位置に
関係なく、作動アーム１１が降下を開始したときに（ま
たは一定の降下量に達したときでワークｗの最上段とあ
る程度の間隔があるとき）発せられる。

ここでこの発明の重要な点は、触針出力ＥＴＳと積分回
路の出力信号差（Ｅ８−ＥＯ）との一致点を、作動アー
ム１１の減速点としたことである。

っまり、減速運動に入つてから停止するまでに作動アー
ム１１の降下する距離は、減速点での速度偏差（Ｅｓ−
ＥＯ）に等しいから、ワークｗと作動アーム１１の距離
をあられすＥＴＳが、（Ｅｓ−ＥＯ）に相当する減速距
離と一致したときから減速を開始することにより、作動
アーム１１の先端を換言するならばバキユームパツト１
４をワークＷに接する位置で停止させることができるの
である。ただし、ＥＴ８と（Ｅｓ−ＥＯ）とのスケール
（大きさ）を同一に、かつＥＴＳの原点をワークｗの位
置と合せて調整する必要がある。

また触針１０を伸ばし切つた状態でのＥＴＳの最大値は
、定常速度偏差（Ｅｓ−ＥＯの最大値）より大きく選ば
なければならない。なぜならばこの条件が満たされない
と、触針１０がワークｗに到達しない前にＥＴＳと（Ｅ
ｓ−ＥＯ）とが一致するようなことが起り、したがつて
この場合には作動アーム１１（バキユームパツト１４）
がワークｗに接する前に停止する不都合を生じるからで
あり、またＥＴＳの原点を正しくとらないと、減速が終
了する前に作動アーム１１がワークｗに衝突するような
ことも起きる。

減速動作の完了点（Ｄ点）はＩｅｓ−ＥＯＩがある値以
下になつたことをコンパレータ３６で判断することによ
つて得る。１ｅｓ−ＥＯＩの値がゼロに近づけば近づく
ほど位置決め精度は良好になるが、こうすると減速開始
から停止までに時間がかかるので（特に減速終了附近か
ら停止まで）、実際にはバキユームパツト１４による吸
着に支障ない程度の位置で減速停止させるように、適当
な値（１ｅｓ−ＥＯｌ′−０）を選ぶ。

また停止信号はバキユームパツト１４に近接して設けた
カツプ（図示せず）にリミットスイッチＬＳを設けてお
き、ワークｗに押し付けられたカツプがある量たわんだ
ときに作動するリミツトスィツチＬＳにより作動アーム
１１を停止させてもよい。

尚、作動アーム１１の減速度は積分ゲインを変更するこ
とで適当に選ぶことができる。

ところでバキユームパツト１４による吸着を確実にする
ために、一般にワークｗにバキユームパツト１４の下面
が接触した後、ある程度バキユームパツト１４がたわむ
までこれを押し付けるようにしている。

したがつてこのたわみ量を見込んで作動アーム１１の減
速距離を設定するわけであるが、この場合あくまでも減
速過程でバキユームパツト１４はワークｗと接するので
、必らずしも接触がソフトに行われるとは言いきれない
。また、第１図のようなワークｗを吸着するときは、吸
着ミスを殆んど考えなくても良いが、第９図に示すよう
に、一層が複数のワークＷｌ，Ｗ２・・・Ｗｎから成つ
ているものを一層づつ同時に吸着する場合に、そのうち
の何本かに吸着ミスがあるようなとき、次回の降下に際
して、触針１０が前回の運び残しのワークｗに当らず次
段のワークｗに当ると、作動アーム１１はこれを目標と
して降下するため、減速途中あるいは減速前にバキユー
ムパツト１４が運び残しのワークｗに激しく衝突する危
険性もある。

この危険を避けるためには、少なくともワークＷの一層
分だけ前で触針１０による減速運動をやめ、それ以降は
微速運動に切換えて極めて緩やかに作動アーム１１を降
下させるような方法を採用すれば、仮にバキユームパツ
ト１４が運び残しのワークｗに当接したとしても微速降
下中なのでそれ程大きな衝撃はない。

このような制御を行うには、前記第４図に対して第６図
に示すように、ポテンシヨメータ３３と並列にもう１つ
のポテンシヨメータ４０を用意しておき、減速時にこれ
を切換えて積分器３１の積分速度（ゲイン）を変更（但
し切換により積分ゲインが小となるようにポテンシヨメ
ータ３３と４０との関係を予め設定しておく）し、第７
図に示すように、急減速としないで徐々に減速を行わせ
、さらにワークｗの一層分の距離を残す時点で積分器３
１をホールモードにして微速降下させるのである。

減速点（Ｃ点）における速度偏差（Ｅ８−ＥＯ）。

は前記の場合と等しいが、これ以降は積分ゲインを変更
するため減速終了点（Ｄ点）における速度偏差（Ｅｓ−
ＥＯ）。は前記Ｃ点ｋ比べて小さくなり、したがつてこ
のときからホールドモードに移行して速度偏差がほぼゼ
ロとなるまでの降下運動は極めて緩やかに行われる。こ
のための制御回路としては、減算器３５とコンパレータ
亭６を利用して、（Ｅｓ−ＥＯ）＝ＥＴＳとなつたとき
にポテンシヨメータ３３から４０にリレー４１を介して
切換えるようにすればよい。

尚、Ｄ点の検出はこの点における速度偏差（Ｅｓ−ＥＯ
）。

がその後停止するまでに作動アーム１１の降下距離に等
しいので、これがワークＷの一層分の距離と等しくなる
ように予め触針出力ＥＴＳから調べておき、これをコン
パレータ３６で判断してホールドモードに移行する。こ
のように微速運動が加えられたことにより、作動アーム
１１の停止位置がＥＴＳ＝ｏの点よりεだけ先にずれる
ことになるが、ＥＴＳ＝ｏの原点は触針ストロークの最
大収縮点とは異るように、予め余裕をもたせておけば、
作動上支障はない（したがつて触針原点では作動アーム
１１はワークＷに到達していない）。このような微速運
動を与えるために、減速前からの作動アーム１１の降下
運動をポテンシヨメータ４０のみによつて決めるように
すると、降下速度が極めて遅くなり、一回の吸着運搬動
作に要する時間が長くなり運搬能率が低下する。

ところで、第８図の場合は、作動アーム１１とワークＷ
との間にほとんど距離がないときで、触針１０を下げる
と直ぐにワークｗに突当るが、この場合でもＥＴＳに一
定値の範囲がないだけで、上記と同じように制御が行わ
れる。

ただ充分に降下速度が上がらないうちに減速点をむかえ
るので加速領域は狭ばめられる。以上説明したように本
発明によれば、各ワークに１つづつポテンシヨメータを
対応させなければならなかつた多段に積重ねたワークの
運搬作業（デ・パレタィジング）が、触針を利用するこ
とにより唯一個のポテンシヨメータを備えればよくなり
、したがつて経済的に極めて有利となる。

また、従来外界の状況に無関係にプログラムで決められ
ていた作動アームの位置決め動作が、触針を利用するこ
とにより外界の状況に対応した位置決め動作となり適応
性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多段に積重ねたワークを吸着運搬する場合の一
般的な例を示す説明図、第２図ぱ本発明を実施するため
に用いられる触針の断面図、第３図は第２図の要部を示
す動作説明図、第４図は制御回路のプロツク図、第５図
は第４図の制御回路にもとづく制御特性を示す動作説明
線図、第６図は他の制御回路のプロツク図、第７図は第
６図の制御特性を示す動作説明線図、第８図は同じく動
作説明線図、第９図はワークの状態を示す説明図である
。１０・・・触針、１１・・・作動アーム、１２・・・ポ
テンシヨメータ本体、１３・・・摺動子、１４゛゜゜バ
キユームパツト、１９・・・保持機構、３０・・・サー
ボ系、３１・・・積分器、３２・・・一次遅れ回路、３
３・・・ポテンシヨメータ、３５・・・減算器、３６・
・・コンパレータ、３７・・擺脚回路、ＥＯ・・・一次
遅れ回路出力信号、Ｅｓ・・・積分器出力信号、ＥＴＳ
・・・触針出力信号、Ｗ・・・ワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

１作動アームの運動方向先端に取付けられ、ワークに
接触することによりワークと作動アームとの相対変位を
電気的信号として取り出せる触針を設け、作動アームの
運動を制御する指令信号として作動アームと関連づけた
ポテンショメータからの出力を積分器及び一次遅れ回路
を経て求めるようになし、かつこの速度偏差信号と前記
触針出力信号とを比較し、これらの一致点を減速点とし
て作動アームの運動を制御することを特徴とする触針を
利用した位置決め方法。