JPS5993286A - 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ノ＼ンドの内の特定のも
のをを選択的に作業ヘッドに取付け、この取イ（１けら
れたハンドの１弓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、ポテンショメータ
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輯゛、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。

すなわち、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
、作業完了時におけ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
正確に認識しなげ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けるとともに、作業ヘッ
ドへのハンドの取イ」けによってポテンショメータの出
力を作業ヘッド側ヘイバ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
タ等の位置検出器が必要となるだげでなく、ハンドと作
業ヘッドとの間で信号の伝達を行うだめの接続装置も必
要となり、ハンドが複雑で人形化する問題があった。

〈発明の目的〉 そこで本発明は、ハンド交換時において把持爪の位置が
どこにあっても、ハンド交換後は作業ヘッド例の位置検
出器の状態と把持爪の位置関係とを整合できるようにし
て、複数のハンＩ・のそれぞれに位置検出器を設けなく
てもよいようにすることを目的とするものである。

〈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１゛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、駆動手段３６によって回転され、ハン
ド１１の結合時にハンド１１側の爪送り機構と係合する
回転軸４１と、この回転軸４１に連結され把持爪１２の
絶対位置を検出する位置検出器４３が設けられている。

また、数値制御装置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
１．ａ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（Ｇ３．ｉ）により作業ヘッド１０から
取外されたハンド１１の把持爪■２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５ｊの取
外したハンド１１に対応する記憶位置にｒｌ、込む。

そして、次に使用するハンド１１を作業ヘッド１０に取
付げた時点で新たに作業ヘッド１０に数例りたハンド１
１に対応する爪位置データを記憶手段５１から読出し、
補正手段（６３ｇ）は、新ハンド１１の装着前にこの記
憶手段５１から読出された爪位置データと位置検出器４
３の出力偏差に基づいて回転軸４１を回転させ、この後
新しいハンドの装着を行う。これにより、位置検出器４
３の状態が新たに作業ヘッド１０に取付けられたハント
１１の把持爪１２の初期位置と一致し、新ハンド１１の
爪位置を正確に認識できる。

〈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、この作業ヘッド
１０は、一対？パイロットバー１６ａ、１６ｂ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を介してサーボモータ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
レートコンヘア２０およびこのアキュームレーＩ・コン
ベア２０の側方に設けられた１般送台車Ｃの通路ｃｐを
跨いで配設されたクロスビーム２１」二を移動可能に案
内され、クロスビーム２１の端部に取イ］けられたサー
ボモータ２２によって、作業ヘッド１０をアキュームレ
ートコンヘア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および交換アーム２４ａを備
えたノ＼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藏マガジン２
３内のハンドＩＩと作業ヘソｌ’ＩＯ上のハンド１１と
を交換するようになっている。

前記ハンＦｉｌ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１　］ａ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ｊ、（（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の両端ねし部に一対の把持爪１２が
螺合している。一方、シャンク部１１ａの軸心には一ト
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とねしｉｌｉ＋ｂ　２５は一対のかさ山車２
８ａ、　　２３ｂによって連結されている。また、駆り
Ｊ軸２７の外周には、第４図にも示されるように、スト
ッパリング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ｉｉ＋Ｉ＋　
２７の外周に刻設された歯溝２７ａと係合する係合歯３
０ａが形成されている。そして、ストッパリング３０の
係合歯３０　ａ形成位置と対応する位置の外周面にはシ
ャンクｆｆｌ目１ａ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ビン３２の先醋）が係合して
おり、シャンク部１１ａの軸線を挾んで係合歯３０ａの
形成位置と対向する位置の外周面には、シャンク部１１
ａに支持され外ｆｕ１１部がシャンク部＋１，１の外周
面より若干突出する作動軸３３の内端Ｈ１（が係合して
いる。

したがって、パン１ド１１が作業ヘッド１０に装着され
ることで作動軸３３が作業へｙ　Ｍ　１０の保持穴１０
ａに係合して内側へ移’ＦＪＪ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
エ１が作業ヘッド１０から離脱されて、−作動軸３３と
保持穴］Ｏａ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１′１１の
装着状態を維持するノソヂ機構３５が設りられており、
」二方方形部にはハンド】１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
回転可能に取イ」けられ、ウオーＪ第３７を介して作業
ヘッド１０の外壁に取イ］りられたサーボモーフ３８に
よゲ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」二下方向に延在し、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
向のみ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
向く押圧力がイ」与され、ハンド１１を作業へ・ノド１
０へ取付りた時に回転軸４１の下端に形成された係合歯
が係合駒２Ｇ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
検出して把持爪１２の位置を検出するポテンショメータ
等から成るアブソリコ、−１−形の位置検出器４３が取
イ１けられている。

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的の中央処理装置５０はマイクロプロセツサによ
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、インクフェイス５３ａ、５３ｂ
が接続され、インクフェイス５３ａには、サーボモーフ
１９，２２゜３８をそれぞれ駆動するドライブユニノ１
−ＤＵＺ。

ＤＵＸ、ＤＵｔＪが接続され、インクフェイス５３ｂに
は位置検出器４３の出力が供給されるよう番こなってい
る。

前記メモリ５１には、各種組付作業を行うための数値制
御プログラムを記憶する数値制御データエリアＮ０ＤＡ
が設けられ、作業する物品のＷＥ　１１ムこ応じた複数
組の数値制御プログラムが記憶さね。

ている。この複数の数値制御プＶグラムのそわ、ぞれに
は第５図（ａ）　、’　（ｂ）に示すように、作業物品
Ｇこ適したハンド１１を作業ヘッド１０に取付けるため
のハンド交換指令角Ｈコードが最初のプロ・ツクＧこプ
ログラムされており、この１■コードが読出さ引１゜る
と、現在装着されているノ＼ンド１１を／”１ンＦ　ｉ
ｔ？藏マガジン２３へ返却し、次に使用する／”１ンド
１１を作業へノド１０に装着するための固定男“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ける把持爪１２の位ｆｔ’Ｆ
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［′の把持爪の初期位
置のデータがデータ入力装置５２によって畳込まれる。

今、物品Ｗａをアキュームレートコンベア２０から搬送
台￥ｇ、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
（般送台車Ｃへ移載する作業を行□うものとすると、間
離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ｗｂの品番と起動指令ＳＴΔＲ′ｒ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
塾づいて、実行すべき数値制御プログラムを選択し、ス
テップ（６Ｉ）において１ブロツクのプログラムを読出
ず。そして、読出されたプログラムが、ハンド交換を１
行令するＩ（コードである場合には、ステップ（６２）
からステップ（６３）へ移行してハンド交換の処理を行
い、読出されたプログラムが移動指令である場合にはス
テップ（６５）からステップ（６６）へ移行してパルス
分配処理を行う。

各物品の移載を行う数値制御プログラムの最初のブロッ
クにはハンド１１の交換を指令するＩ）コードがプログ
ラムされているため、まず、これがステップ（６１）に
て読出され、ステップ（６３）においてハンド交換の処
理を実行する。

このハント′交換処理の詳細が第８図に示されており、
この処理ルーチンの最初のステップ（６３ａ）では、使
用済ハンドの把持爪の位置を位置検出器４３の出力によ
り検出し、ごれを爪位置記憶テーブルＰＭ”ｌ”内の使
用済ハンｌ”−？こ対応した記憶エリアに書込む。そし
て、これに続くステップ（６３ｂ）において、作業ヘッ
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、ステップ（６３Ｃ）においで交換制御装置
４７を作動させて次に使用するハンド１１をハンド貯蔵
マガジン２３の交換位置に割出して、ハンド１１を下向
きにし、この後、ステップ（６３ｄ）において交換アー
ム２４ａを９０度旋回させるとともに、下方向へ軸移動
させて、使用済ハンド１１を作業へノｔ”　Ｉ　Ｏから
取出し、次に使用する新ノ＼ンド１１をハンド貯蔵マガ
ジン２３のソケ・ノドから取外ず。

このように、使用済ハンド１１の取外しが完了すると、
中央処理装置５０は交換制御装置４７に対して交換アー
ム２４ａを１８０度旋回し一已る指令を出ずと同時に、
ステップ（６３ｅ）において次に使用する新ハンド１１
の交換時における爪位置データをＰＭＴの新ハンド１１
に対応した記憶位置から読出し、ステップ（６３ｆ）に
おいて、この読出した爪位置データと位置検出器４３か
らの出力信号とを比較して、新ハンド１１の把持爪１２
の位置と位置検出器４３の出ノＪ信号が表す爪位置との
間にどれだけの偏差があるかを演算する。

そして、ステップ（６３ｇ＞において、演算された偏差
の大きさと符号に応じて、偏差が零となるべくＵ軸にパ
ルス分配を行う。これにより、偏差に応じた量だけ回転
軸４Ｉが回転され、これが完了するとステップ（６３ｈ
）において、交換アーＪえ２４ａが１８０度旋回し終る
まで待った後、ステップＣＧ　３　ｊ）において、交換
アーム２４．２の上昇が指令され、新ハンド１１が作業
ヘッド１０に装着される。

このように、回転軸４１の補正回転をハンド交換装置２
４によ３パン１゛°交換動作と平行して行うようにして
いるため、回転軸４１の補正回転によりハンド交換時間
が圏くなることを貼り−できる。

上記の動作により、新ハント１１が作業へ・７１゛１０
に取付けられるとハンド交換の処理を完了し、第７図の
ステップ（６３）からステップ（６１）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（６５）を
介してステップ（６６）へ移行し、指令された移動軸・
＼パルス分配を行って、サーボモータ１９，２２．３８
のいずれかを回転させる。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
、位″Ｆ１．検出器４３の出力により把持爪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
だめのパルス分配を行うが、ノーンド交換の途中におい
て、位置検出器４３の出力信号が新ハンド１１の爪位置
を正確に表すように、回転軸４１を回転して位置検出器
４３の入力軸を補正回転させているため、ハンド交換後
においては位置検出器４３の出力が新ハンド１１の把持
爪１２の位置を正確に表しており、ノ＼ンド１１の交換
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に対して物品
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／Ｓンド交換を指令するＨ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１０から一旦取外してハンド貯
蔵袋ｒｒｒ、２３に戻した物品Ｗａ用のハンド１１が再
び作業ヘッドｌＯに取付けられるが、先回のハンド交換
時において、物品Ｗａ用のハンドＩＪ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
のハンド交換時には、ごの爪位置記憶テーブルＰＭＴに
記憶されている物品Ｗａ用のハンド１１の爪位置データ
に基づいてハンド交換の途中で回転軸４１が補正回転さ
れる。したがって、ハンド交換後においては、位置検出
器４３の出力が新たに装着された物品Ｗａ用のハンド１
１の把持爪■２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。

〈効果〉 以」二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、ハンド交換時におりる把持爪の位
置を記憶する記１．α手段を設のるとともに、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、これを基にして新ハン
ド１１を取（＝Ｊりる前に作業ヘッド側に設けられた位
置検出器の人力軸を補正回転して、位置検出器の出力信
号が表す爪位置と、新ハンドと爪位置との間のずれをな
くすようにしたから、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だめの全体構成図、第２図〜
第８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　、　（ｂ）は
第２図における数値制御データエリアＮ、ＣＤ　Ａに記
憶される数値制御プログラムを示す図、第６図はｆｆ１
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ＬＪる中央処理装置５０の動作を
示すフローチャー１・、第８図は第７図におりるステッ
プ（６３）の詳細を示すフローチャートである。 １０・・・作業ヘッド、１１・・・ハンド、１２・・・
把持爪、２４・・・ハンド交換装置、２５・・・ねじ軸
、２７・・・駆動軸、２８ａ、２８ｂ・・・かさ歯車、
３６・・・駆動機構、４１・・・回転軸、４３・・・位
置検出器、５ｏ・・・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 第３図 第４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付り、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、前記作業ヘッド側
   に、前記ハンドの取付けによってハンド側の爪移動機構
   と係合する回転軸を設りるとともに、前記回転軸を回転
   して把持爪を移動させる駆動手段と、入力軸が前記回転
   軸に連結され前記把持爪の絶対位置を検出する位置検出
   器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りる爪位置を記憶可能な記憶手段
   と、使用済ハンドの離脱時に前記位置検出器からの信号
   に基づいて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Ｐ１込手段と、新ハンド
   の取イ」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ず続出手段と、新ハンドが装着さ
   れる前に有効にされこの続出手段によって読出された爪
   位置データと前記位置検出器の出力との偏差が零になる
   状態に前記入力軸を回動訃ｕる補正手段とを設けたこと
   を特徴とする交換式ハン］′を備えた作業装置。