JPS6114882A

JPS6114882A - 把持機構の位置決め装置

Info

Publication number: JPS6114882A
Application number: JP13592784A
Authority: JP
Inventors: 広和佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1984-06-30
Publication date: 1986-01-23

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】（発明の技術分野）本発明は、工業用ロボット等において、把持機構の把持
中心位置にワークを位置させるための把持機構の位置決
め装置に関する。

（発明の技術的背景とその問題点〕一般に、把持ｉｔｓ＜グリッパ）を備えた工業用ロボッ
トにおいては、たとえば円柱状に形成されたワークを把
持するに際し、ワークをグリッパの把持中心位置に位置
させるべくグリッパの位置決めが必要となる。グリッパ
の位置決めには光学的なセンサを用いたものが多く、第
９図は、その−例を示すものである。

すなわち、グリッパ１を構成する２本のフィンガ２ａ、
　２ｂには、各先端部に発光素子３ａ、　３ｂが設置さ
れ、また対向する各フィンガ２ａ、　２ｂの基端部に上
記発光素子３ａ、　３ｂからの光を受光検知する受光素
子４ａ、　４ｂがそれぞれ設置されている。つまり、２
組の発光−受光素子対で形成される２本の光路Ｃ１，Ｃ
＋は、把持中心位置Ｐで直交する。したがって、この装
置は、２本の光路Ｃｓ　、Ｃ工がワーク５で共に遮断さ
れたことを検知して、ワーク５が把持中心位置にあるこ
とを認識できる。

しかしながら、この装置にあっては、ワーク５をＰ点に
移動させるために、かなり１１Ｍな動作が要求され、位
置決めの時間がながいという欠点があった。また、ワー
クが大型の場合には、ワークの中心とＰ点とを合致せる
手立てがなく、位置決めの精度にも問題があった。

そこで、例えば第１０図に示すようにグリッパ１の基端
部６に、把持方向と同一の方向（Ｘ方向）で発光素子７
と受光素子８とを配置して反射形の光学センサを構成し
、その出力電流値のピーク点を検出してグリッパ１の位
置決めを行なう装置も考えられている。この装置では、
ワーク５の位置を広い範囲に屋っで検知するするため、
第１０図に示す如く、発光素子７の発光強度特性と、受
光素子８の受光感度特性とが平行になるように配置され
る。

しかし、このように発光素子７と受光素子８とを配置す
ると、次のような不具合を生じる。すなわち、ワーク５
が発光素子７と受光素子白との圓のＸ方向位置に存在す
る場合、ワーク５からの反射光量が増加する向きにグリ
ッパ１が移動すると、受光素子８の受光光量が減少し、
またワーク５の反射量が減少する向きにグリッパ１が移
動すると、受光素子８の受光光量が増加することになる
。したがって、受光素子８の出力電流Ｉは、第１１図に
示すように、ピーク点が２つ存在したり、ピーク点の尖
鋭度が低下するという不具合があり、この結果、ワーク
５′の正確な位ばを検出するのが困難であるという問題
があった。

（発明の目的〕本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、グリッパの把持中心位置へワーク
を位置させるべくグリッパの位置決めを行なうに際し、
グリッパを短時間かつ高精度に位置決めできるグリッパ
の位置決め装置を提供することにある。

（発明の［要〕本発明は、反射形のセンサを用いてワークの位置を検出
する把持機構の位置決め装置において、上記反射形セン
サを構成する発光素子と受光素子とを、前記把持機構の
位置決め移動面に対し直交配置したことを特徴としてい
る。

（発明の効果）本発明によれば、発光素子と受光素子とをグリッパの位
置決め移動面に対し直交配置するようにしているので、
ワークからの反射光量が最大になる上記位置決め移動面
上のグリッパ位置においては、受光素子の受光光量も最
大になる。したがって、この発明によれば、反射形セン
サの出力ＩＩ流の最大ピーク点は１つであり、しかもそ
の尖鋭度も従来に較べ向上する。このため、上記反射形
センサの出力電流のピーク値を検出することによって、
極めて短時間にしかも精度良くグリッパの位置決めを行
なうことができる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する
。

第１図乃至第６図は、本発明の最も基本的な実施例を説
明するための図である。

すなわち、第１図および第２図において、１１は、位置
決め対象となるグリッパである。このグリッパ１１は、
２本のフィンガ１２ａ　、　１２ｂと、これらフィンガ
１２ａ　、　１２ｂを図中Ｘ方向に開閉駆動して把持動
作を行なわせるフィンガ駆動部１３とで構成されている
。グリッパ１１は、その把持中心位置にワーク１４を位
置させるべく後述する手段によって位置制御されるが、
その位置決めのための移動方向は、図中ＸおよびＸ方向
である。これらｘ、Ｘ方向によフて形成される面をグリ
ッパの「位置決め移動面」と呼ぶ。なお、ワーク１４は
、円柱体であり、その中心軸が上記位置決め移動面に直
交するように配置される。

しかして、本実施例に係るグリッパの位置決め装置は、
次のように構成されている。すなわち、フィンガ駆動部
１３のＸ方向の把持中心位置には、光軸をｙ軸方向に向
けて一対の反射形センサ２１が設置されている。この反
射形センサ２１は、例えば発光ダイオードなどの発光素
子２２と、フォトトランジスタなどの受光素子２３とで
構成され、前記位置決め移動面に対し直交する方向に隣
接配置され。

ている。

一方、第２図において２６は、位置決め装置全体を管理
するＣＰＵ（中央処理装置）である。ＣＰＵ２６からの
ＬＥＤ駆動指令は、Ｉ１０ボート２１を介してＬＥＤ駆
動回路２８に出力されている。ＬＥＤ駆動回路２８は、
上記指令を受けて発光素子２２に駆動電圧を供給する。

また、受光素子２３の受光信号は、増幅器２９を介して
Ａ／Ｄ変換器３０に入力され、このＡ／Ｄ変換器３０の
ディジタル出力は、Ｉ／’Ｑボート２７を介してＣＰ　
Ｕ　２６に入力されている。

一方、ＣＰ　Ｕ　２６は、Ｉ１０ボート２７を介してモ
ータ駆動回路３１にモータ制御信号を出力する。モータ
駆動回路３１は、このモータ制御信号に基づいて、グリ
ッパ１１のＸ方向駆動用パルスモータ３２またはｙ方向
駆動用パルスモータ３３を駆動するものとなっている。

次に、このように構成された本実施例装置の作用につい
て説明する。

グリッパ１１の位置決めモードにおいて、ＣＰＵ２６は
、Ｉ１０ボート２７を介してＬＥＤ駆動回路２８にＬＥ
Ｄ駆動指令を送出する。ＬＥＤ駆動回路２８は、これを
受けて発光素子２２に電圧を印加する。

いま、第３図に示すｘｙ平面をグリッパ１１の位置決め
移動面とし、（０，Ｖｒｒ　）を把持中心位置であると
する。この場合、グリッパ１１に対向してワーク１４が
存在し、グリッパ１１がＸ軸方向に移動したとすると、
受光素子２３の出力電流は、第４図（ａ）に示すように
、ｘ−Ｑの時にピーク値を持つ特性となる。したがって
、仮にワーク１４のＸ方向位置がＸｌにあったとすると
、受光素子２３の出力電流値は１１どなる。この出力電
流値は、増幅器２９で所定のレベルまで増幅され、Ａ／
Ｄ変換器３０で所定のサンプリングレートでＡ／Ｄ変換
される。これによって得られた電流値データは、Ｉ１０
ボート２７を介してＣＰＵ２６に取り込まれる。

ところで、第４図（ａ）に示すように、受光素子２３の
出力電流値が１１であるワーク位置は、×１の他にＸ　
１／であることが考えられる。そこで、ＣＰ　Ｕ　２６
＆ｔ、Ｉ１０ホー）−２７、−ｔ−−夕ｕ動回路３１を
介してＸ方向駆動用パルスモータ３２を駆動して、グリ
ッパ１１をΔＸだけプラス方向に微動させる。ＣＰＵ２
６は、再び受光素子２３の電流値データを取り込み、新
たに取り込んだデータと前回取り込んだデータとの間の
大小関係を調査する。前回データの方が大である場合に
は、ワーク位置が×１であると判断する。また、今回デ
ータが大である場合には、ワーク位置はＸｌ’近、傍で
あると判断する。この判断に基づいて、ＣＰＵ２６は、
Ｉ１０ボート２７、モータ駆動回路３１を介してＸ方向
駆動用パルスモータ３２をプラスまたはマイナス方向に
駆動する。そして、新たに読み込まれる電流値データと
、前回の電流値データとを逐次比較しながらグリッパ１
１を駆動して、電流値データがピークになる点を検索す
る。この点がＸ方向の把持中心位置となる。

一方、グリッパ１１がｙ軸方向に移動すると、同図（ｂ
）に示すようにｙ−０よりもややプラス位置にピーク値
を持つ特性となる。そこで、グリッパ１１のｙ方向への
位置決めにおいては、予めワ−り１４を把持中心位置（
０，Ｖｏ　）に位置させ１ご時の受光素子２３の出力電
流値ｌ１１を測定しておく。

グリッパ１１のＸ方向位置が決定したら、ｃ　ｐ　Ｕ　
２６は、Ｉ１０ボート２７、モータ駆動回路３１をｆＦ
　Ｌ、てｙ方向駆動用パルスモータ３３を駆動して、グ
Ｉノツバ１１をｙ方向に移動させる。そして受光素子２
３の出力電流値が１０になる点を検索する。この時の移
動の向きは、前述した方法によって決定することができ
る。

このように、本実施例によれば、極めて簡単な制御によ
って、しかもグリッパ１１をムダなく把持中心位置へ移
動させることができるので、前述した効果を奏すること
ができる。

ところで、本実施例装置の位置決め装置の精度は、第４
図に示す受光素子２３の出力電流値のピーク値近傍での
尖鋭度によって決定される。つまり、第５図（ａ）に示
すような鋭（１指向特性の発光強度特性または受光感度
特性を持つ発光素子および受光素子を用いた場合のＸ方
向の移動に対するｎａの減少度は、同図（ｂ）のものの
ｎｂの減少度に較べ大きいので、前者の出力電流値特性
は第６図中実線で示すように尖鋭な特性となり、また後
者の出力電流値特性は同図中点線で示すように緩慢な特
性となる。したがって、第５図（ａ）に示す一指向特性
の発光素子および受光素子を用いれば、位置決め精度は
より向上する。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。

たとえば、上記実施例では、一対の反射型センサ２１を
用いたが、第７図に示すように、グリッパ１１の位置決
め移動面に対し直交配置された発光素子２２と受光素子
２３とからなる５つの反射型センサ４１、４２．４３．
４４．４５をグリッパ１１のフィンガ駆動部１３にＸ方
向に等間隔で配置するようにしても良い。このように、
複数の反射型センサ４１〜４５を用いると、ワーク１４
の検索範囲が拡大し、しかもグリッパの微動を伴うこと
なしにワーク位置を直ちに検出することがでる。

すなわち、この場合には、各反射型センサ４１〜４５を
構成する各受光素子２３の出力電流特性Ｓ１゜８２　、
Ｓａ　、Ｓ４　、Ｓｓは、第８図に示すような特性とな
る。したがって、例えばワーク１４のＸ方向位置が同図
中×１にあったとすると、各受光系子の出力電流値は、８２　＞８１　＞３３　＞８４　＞８５なる関係が成立
するので、この関係から直ちにグリッパ１１のＸ方向の
おおよその位置が検知できる。

このように、本発明は、受光素子の出力電流値のピーク
点が一つで、しかも尖鋭度の高い特性を得ることができ
るので、位置決めのアルゴリズムが極めて簡易化できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例に係るグリッパの
位置決め装置を説明するための図であり、第１図（ａ）
は同装置の要部を示す平面図、同図（ｂ）は同側面図、
第２図は全体構成を示すブロック図、第３図は把持中心
を説明するための図、第４図は受光素子の出力電流特性
を示す図、第５図および第６図は反射型センサの指向特
性性と上記出力電流特性との関係を説明するための図、
第７図は本発明の他の実施例に係るグリッパの位置決め
装置の要部を示す図、第８図は同装置の受光素子の出力
電流特性を示す図、第９図乃至第１１図は従来のグリッ
パの位置決め装置をそれぞれ説明するための図である。１　、１１−＝グリッパ、２ａ、　２ｂ、　１２ａ　、
　１２ｂ　−・・フィンガ、３ａ、　３ｂ、　７、．２
２−・・発光素子、４ａ、　４ｂ、　８　。２３・・・受光素子、５．１４・・・ワーク、２１．４
１〜４５・・・反射型センサ、３２・・・Ｘ方向駆動用
パルスモータ、３３・・・Ｘ方向駆動用パルスモータ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図（ａ）　　　　　　　（ｂ）第３図第７図（ａ　）　　　　　　　　　　　（ｂ）第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）把持機構に発光素子と受光素子とを設置して、上
記発光素子からワークに向けて光を照射するとともに前
記ワークで反射された反射光を前記受光素子で受光し、
その受光量に基づいて前記ワークが前記把持機構の把持
中心位置に位置するように前記把持機構を移動させる把
持機構の位置決め装置において、前記発光素子と前記受
光素子とは、前記把持機構の位置決め移動面に対し直交
配置されていることを特徴とする把持機構の位置決め装
置。
（２）前記発光素子および受光素子は複数対設けられ、
各素子対は前記把持機構の位置決め移動面上に配置され
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の把持機構の位置決め装置。