JPS5993285A - 交換式ハンドを備えた作業装置 - 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】 く技術分野〉 本発明は把持爪を備えた複数のハンドの内の１つを選択
的に作業ヘッドに取イ」け、この取付けられたハンドの
把持爪の開閉を数値指令に従って行うようにした交換式
ハンドを（Ａｎえた作業装置に関するものである。

〈従来技術〉 ハンドにより物品を把持して物品の移載等を行う作業装
置において、ハンドに設けられている把持爪の開閉を数
値制御により連続して制御する場合、ポテンショメーク
等の位置検出器を設けて把持爪の位置を検出する必要が
ある。特に、把持する物品の形状に応じてハンドを交換
するようにしたものにおいては、新たに装着したハンド
の把持爪の位置を正確に検出できないと把持爪の位置制
御が正確に行えない問題がある。

すなわぢ、複数のハンドを交換して作業を行うものにお
いては、各ハンドによって把持する物品の寸法が異なり
、作業完了時におりる把持爪の位置が一定でないため、
新しいハンドが装着された場合には新たに装着されたハ
ンドの把持爪がハンド交換時にどこに位置しているかを
正確に認識しなりれば把持爪の正確な位置制御が行えな
いことになる。

各ハンドの把持爪の位置を正確に認識するためには、複
数のハンドのそれぞれに把持爪の位置を検出するポテン
ショメータ等の位置検出器を設＆ノるとともに、作業ヘ
ッドへのハンドの取付りによってポテンショメータの出
力を作業ヘッド側へ供給するようにすればよいが、この
ようにすると、各ハンドのそれぞれにボシンショメータ
等の位置検出器を設番ノなげればならない」二、ハンド
と作業ヘッドとの間で信号の伝達を行うための接続装置
も必要となり、ハンドが複雑で大形化する問題があ　つ
　ノこ・ 〈発明の目的〉 そこで本発明は、複数のハンド内にポテンショメータ等
の位置検出器を設けることなしに、ハンド交換後の把持
爪の位置を認識できるようにして、ハンドの簡素化、小
型化を計ることを目的とするものである。

また、本発明の別の目的は、任意の爪位置でハンドの交
換を行えるようにすることである。

〈発明の構成〉 第１図は本発明を明示するための全体構成図である。ハ
ンド内の把持爪送り機構は、送りねし機構等、作業ヘッ
ド１０からハンド１１を取外した後でも把持爪１２の位
置が変化しないように構成されており、また作業ヘッド
１０内には把持爪１２の変位を検出する変位検出器４３
が設けられ、変位検出手段４５はこの４３からの信号に
基づいて、ハンド１１交換時における把持爪１２の位置
を検出するようになっている。また、【′！値制御装置
４６内には、各ハンド１１毎に、ハンド１１交換時にお
ける把持爪１２の位置を記憶する記憶手段５１が設けら
れており、ハンド１１交換時において書込手段（６５）
により作業ヘッド１０から取外されたハンド１１の把持
爪１２の位置を変位検出手段４５の出力によって検出し
、これを記憶手段５１の取外したハンド１１に対応する
記憶位置に書込む。

そして、次に使用するハンド１１を作業ヘッド１０に取
付けた時点で新たに作業ヘッドｌＯに取付りたハンド１
１に対応する爪位置データを記憶手段４１から読出し、
制御手段５０は、この記憶手段４１から読出された爪位
置データに基づいて、新たに作業ヘッド１０に取イ］り
られたハンド１１の把持爪１２の位置を認識し、新たに
装着されたハンド１１の爪位置を制御する。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、１０は、把持爪１２を備えたハンド１
１を選択的に装着可能な作業ヘッドで、この作業へノド
１０ば、一対のパイロットバー１６ａ、１５ｂによって
横送り台１７に対して上下動可能に案内支持され、送り
ねじ１８を介してザーボモータ１９によって移動される
ようになっている。また、横送り台１７は、アキューム
レートコンベア２０およびこのアキュームレートコンベ
ア２０の側方に設けられた搬送台車Ｃの通路ｃｐを跨い
で配設されたクロスビーム２１上を移動可能に案内され
、クロスビーム２１の端部に取付けられたザーポモータ
２２によって、作業ヘット１０をアキュームレートコン
ベア２０および通路ＣＰ上の搬送台車Ｃの上方に位置決
め可能となっている。また、第２図においてクロスビー
ム２１の左端には、複数のハンド１１を貯蔵するハンド
貯蔵マガジン２３およびハンド交換装置２４が設けられ
ており、横送り台１７を左端まで移動させた状態でハン
ド貯蔵マガジン２３内のハンド１１と作業ヘッド１０上
のハンド１１とを交換するうよになっている。

前記ハンド１１は、第３図に示すように、作業ヘッド１
０の下端に穿設された保持穴１０ａと嵌合するシャンク
部１１ａを有し、このシャンク部１１ａの先端に一体的
に形成された爪案内部１１ｂには、両端部に互いに逆方
向の雄ねじを刻設したねじ軸２５が中央部で支承されて
シャンク部１１ａの軸線と直交する方向に延在し、この
ねじ軸２５の両端ねじ邪に一対の把持爪１２が螺合して
いる。一方、シャンク部１１ａの軸心には上端部に係合
駒２６を有する駆動軸２７が軸承され、この駆動軸２７
とねじ軸２５は一対のかさ歯車２８ａ、　　２１３ｂに
よって連結されている。また、駆動軸２７の外周には、
第４図にも示されるように、ストッパ１１ング３０が半
径方向へ移動可能に遊嵌されており、このストッパリン
グ３０の内周には駆動軸２７の外周に刻設された歯溝２
７２と係合する係合歯３０ａが形成されている。そして
、ストッパリング３０の係合歯３０ａ形成位置と対応す
る位置の外周面にはシャンク部１１ａに支持され皿ばね
３１によって半径方向内側に押圧された押圧ピン３２の
先端が係合しており、シャンク部１１ａの軸線を挾んで
係合歯３０．ａの形成位置と対向する位置の外周面には
、シャンク部１１ａに支持され外側部がシャンク部１１
ａの外周面より若干突出する作動軸３３の内端部が係合
している。

したがって、ハンド１１が作業ヘッド１０に装着される
ことで作動軸３３が作業ヘッド１０の保持穴１０ａに係
合して内側へ移動すると、ストッパリング３０の係合歯
３０ａと駆動軸２７の歯溝２７ａとの係合が外れて、駆
動軸２７が回転できるようになり、ハンド１１が作業ヘ
ッド１０から離脱されて、作動軸３３と保持穴１０ａと
の係合が解かると、皿ばね３１の撥力によりストッパリ
ング３０が偏寄して係合歯３０ａが歯溝２７ａに係合し
、駆動軸２７の回転を拘束する。

一方、作業ヘッド１０の下端円筒部にはハンド１１の装
着状態を維持するノソ千機構３５が設けられており、上
方方形部にばハンド１１の係合駒２６を回転する駆動機
構３６が配設されている。

この駆動機構３６は、保持穴１０ａの軸線の延長線上に
回転可能に取付けられ、ウオーム３７を介して作業ヘッ
ド１０の外壁に取付けられたサーボモータ３８によって
回転されるウオームホイル４０と、このウオームホイル
４０の軸心を貫通して上下方向に延在し、スプライン係
合によりウオームボイル４０に対して上下方向のめ移動
が許容された回転軸４１とによって主に構成され、この
回転軸４１はスプリング４２によって下方に向く押圧力
が付与され、ハンド１１を作業へ・ノド１０へ取付ＬＪ
た時に回転軸４１の下端に形成された係合歯が係合駒２
６の係合歯に係合する。

また、作業ヘッド１０の上端には回転軸４１の回転量を
検出して回転軸４１が一定角度回転する度に回転方向に
応じた正負の検出パルスを出力する変位検出器４３が取
イ１けられており、この変位検出器４３から出力される
正負の検出パルスは爪位置検出用カウンタ４５に供給さ
れて累積計数されるようになっている。

次に、制御回路の構成について説明すると、数値制御装
置４６内の中央処理装置５０はマイクロプロセッサによ
って構成され、この中央処理装置５０には、メモリ５１
、データ入力装置５２、インタフェイス５３ａ、５３ｂ
が接続され、インクフェイス５３ａには、サーボモータ
１９，２２゜３８をそれぞれ駆動するドライブユニ・ノ
ドＤＵＺ。

ＤｔＪＸ、ＤＵＵが接続され、インク７　、ｒ−イス５
３ｂにはカウンタ４５が接続されている。

前記メモリ５１には、各種組付作業を行うための数値制
御プログラムを記↑息する数値制御データエリアＮＣＤ
Ａが設けられ、作業する物品の種類に応じた複数組の数
値制御プログラムが記１意されている。この複数の数値
制御ブ１コグラムのそれぞれには第５図（ａｌ、　（ｂ
ｌに示すように、作業物品に適したハンド１１を作業ヘ
ッド１０に取付りるためのハンド交換指令用Ｈコートが
最初のプロ・ツクにプログラムされており、このＨコー
ドが読出されると、現在装着されている〕１ンｌζ１１
をノｈンド貯蔵マガジン２３へ返却し、次に使用する／
’ｔンド１１を作業ヘッド１０に装着するための固定サ
イクルを実行する。

また、メモリ５１には、第６図に示すような各ハンド毎
にハンドを取外した時におりる把持爪１２の位置Ｐｎを
記憶する爪位置記憶テーブルＰＭＴが設けられており、
起動時においては、各ハンドの把持爪の初期位置のデー
タがデータ入力装置５２によって書込まれる。

今、物品Ｗａをアキュームレートコンベア２０から搬送
台車Ｃへ移載する作業が完了し、これに続いて形状の異
なる物品ｗｂをアキュームレートコンベア２０から搬送
台車Ｃへ移載する作業を行うものとすると、凹路のメイ
ンコンピュータより中央処理装置５０に対して、物品ｗ
ｂの品番と起動指令５ＴＡＲＴが与えられる。すると、
中央処理装置５０は第７図に示すプログラムを実行し、
まずステップ（６０）において物品の品番に基づいて、
実行すべき数値制御プログラムを選択し、ステップ（６
１）において最初のプログラムを読出す。最初のステッ
プにはハンド１１の交換を指令するＨコードがプログラ
ムされているため、これがステップ（６２）において判
別され、ステップ（６５）以降のハンド交換処理ルーチ
ンを実行する。

このハンド交換処理ルーチンの最初のステップ（６５）
では、使用済ハンドの把持爪の位置をカウンタ４５の計
数値により検出し、これを爪位置記憶テーブルＰＭＴ内
の使用済ハンドに対応した記憶エリアにｐ（込む。そし
て、これに続くステップ（６６）において、作業へソド
１０を第２図に２点鎖線で示すハンド交換位置に位置決
めした後、交換制御装置４７を作動させてハンド貯蔵マ
ガジン２３の割出を行ってハンドを交換する固定サイク
ルを実行する。

ハンド交換が完了すると中央処理袋ｆｔ１ｉ−５０はス
テップ（６７）において新たに作業ヘッドｌＯに取付け
たハンド１１の爪位置データを爪位置記憶テーブルｊＭ
Ｔから読出し、ステップ（６８）においてこれをカウン
タ４５にセントする。

このようなＨコードに基づくハンド交換が完了すると、
中央処理装置５０はステップ（６Ｉ）へもどって引続く
数値制御データの読出しを行い、それが移動指令データ
であれば、ステップ（６２）からステップ（７０）を介
してステップ（７１）へ移行し、指令された移動軸へパ
ルス分配を行って、ザーボモータ１９，２２．３８のい
ずれかを回転さゼる。このときパルス分配が把持爪１２
の開閉を制御するＵ軸に対するものである場合には、カ
ウンタ４５の計数値により把持爪１２の現在位置を検出
して、把持爪１２を指令位置まで移動させるためのパル
ス分配を行うが、このカウンタ４５には、ハンド１１の
交換時において、爪位置記憶テーブルＰＭＴに記憶さた
爪位置のデータから新たに装着されたハンド１１に対応
する爪位置データが選択されてセットされるためハンド
交換後も爪位置を正確に制御できる。

また、物品ｗｂの移載作業が完了し、物品Ｗａの移載作
業を再び行う場合には、中央処理装置５０に対ｔ７て物
品Ｗａの品番と起動指令５ＴＡＲＴが供給さ、これに応
答して物品Ｗａに対応する数値制御プログラムが選択さ
れて実行されるが、この場合にも、数値制御プログラム
の最初にハンド交換を指令するＩ４コードがプログラム
されているため、作業の開始に先立ってハンド１１の交
換が行われる。

これにより、作業ヘッド１ｏがら一旦取外してハンド貯
蔵装置２３に戻した物品Ｗａ用のハンド１１が再び作業
ヘッドｌＯに取（＝ｊりられるが、先回のハンド交換時
において、物品Ｗａ用のハンド１１の取外し時における
爪位置が爪位置記憶テーブルＰＭＴに記憶され、今回の
ハンド交換交換時には、この爪位置記憶テーブルＰ　Ｍ
　′ｒに記１．ｑされている物品Ｗａ用のハンド１１の
爪位置データが読出されてカウンタ４５にセットされる
。したがって、ハンド交換後においては、カウンタ４５
の内容が新たに装着された物品Ｗａ用のハンド１１の把
持爪１２の位置を正確に表しており、物品Ｗａの移載作
業が確実に達成される。

なお、カウンタ４５ばハードウェアのカウンタでなく、
中央処理装置５０内のレジスタ、またはメモリ５１内に
形成さた記憶エリアにて形成してもよい。

〈効果〉 以上述べたように本発明においては、複数のハンドのそ
れぞれに対応して、ハンド交換時における把持爪の位置
を記憶する記憶手段を設りるとともに、ハンド交換時に
おいては、新たに装着したハンドの交換時における爪位
置を記憶手段から読出し、これを基にして新たに装着さ
れたハンドの把持爪の位置を制御するようにしたから、
複数のハンドを交換して作業する作業装置においても把
持爪の位置を数値制御により正確に制御することが可能
となるだけでなく、任意の爪位置状態でハンドの交換を
行うことができる利点がある。また、各ハンド毎にポテ
ンショメータを設ける必要もなく、ハンドを小型化でき
る利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を明示するための全体構成図、第２図〜
第７図は本発明の実施例を示すもので、第２図は作業装
置の全体構成図に制御回路を示すブロック図を併記した
図、第３図は第２図におりる作業ヘッド１０およびハン
ド１１の構成を示す縦断面図、第４図は第２図における
ＩＶ−ＩＶ線断面矢視図、第５図（ａｌ、　（ｂｌは第
２図における数値制御データエリアＮ０ＤＡに記憶され
る数値制御プログラムを示す図、第６図は第２図におけ
る爪位置記憶テーブルＰＭＴの詳細を示す図、第７図は
第２図における中央処理装置５０の動作を示すフローチ
ャートである。 １０・・・作業ヘッド、１工・・・ハンド、１２・・・
把持爪、２５・・・ねじ軸、２７・・・駆動軸、２８ａ
、２８ｂ・・・かさ歯車、３６・・・駆動機構、４３・
・・変位検出器、４５・・・カウンタ、５０・・・中央
処理装置、５１・・・メモリ、ＰＭＴ・・・爪位置記憶
テーブル。 特許出願人 豊田工機株式会社 拓３０ 第４図 拓６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）把持爪を備えた複数のハンドの内の特定のものを
   選択的に作業ヘッドに取（＝Ｊげ、この取付けられたハ
   ンドの把持爪の開閉を数値指令に従って行うようにした
   交換式ハンドを備えた作業装置において、前記ハンド内
   の把持爪送り機構をハンドの離脱時に把持爪の位置が変
   化しない構成とするとともに、前記作業ヘッドに取（＝
   Ｊけられた只ンドの把持爪の変位を検出する変位検出手
   段を前記作業ヘッド側に設け、前記把持爪の開閉を制御
   する制御装置には、前記複数のハンドのそれぞれに対応
   してハンド取替時における爪位置を記憶可能な記憶手段
   と、前記変位検出手段からの情報Ｇこ基づいて使用済ハ
   ンドの離脱時にこの使用済ハンドの爪位置を検出して前
   記記憶手段の対応する記憶位置へ書込む書込手段と、新
   ハンドの取付時において新ハンドに対応する爪位置デー
   タを前記記憶手段から読出す続出手段と、この続出手段
   によって読出された爪位置データに基づいて新ハンドの
   交換時における爪位置を認識して爪位置を制御する制御
   手段とを設Ｌ３たことを特徴とする交換式ハンドを備え
   た作業装置。