JPS5997884A - 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付け、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
正確に認識しなけ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
ドへのハンドの取付け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った。

〈発明の目的〉 そこで本発明はハンド交換後において、作業ヘッドに新
たに取付けられたハンドの把持爪を自動的に基準原点に
復帰させて、この位置で把持爪の位置を検出する位置検
出手段を初期化できるようにし、これによって各ハンド
にポテンショメータ等の位置検出器を設けなくてもハン
ド交換後における把持爪の位置を正確に制御できるよう
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。作
業ヘッド１０側には、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
する駆動軸４１と、この駆動軸４１に連結され、把持爪
１２の位置を検出する変位検出手段４３が設けられてい
る。さらに、ハンド１１には、把持爪１２が基準原点Ｒ
Ｐに位置したことを検出する原点検出手段を設けてこの
原点検出手段からの信号を作業ヘッド１０側に伝達でき
るように構成され、把持爪１２の位置を制御する制御装
置５５内には、変位検出手段４３からの信号によって内
容を変更する位置検出手段５６と、ハンド交換後におい
てハンド１１の把持爪１２が基準原点ＲＰに位置するま
で駆動手段３６を作動させる位置決め手段（７３ｄ）と
、この位置決め動作後に前記変位検出手段５６を初期化
して、位置検出手段５６の内容と把持爪１２の位置とを
一致させる初期化手段（７３ｅ＞　　とが設けられてい
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、一対のパイロットバー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を一５
＝ 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および交換アーム２４ａを備えた
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の両端ねし部に一対の把持爪１２が蝮合して
６− いる。また、シャンク部１１ａの軸心には上端部に係合
駒２６を有する入力軸２７が軸承され、この入力軸２７
とねじ軸２５は一対のかさ歯車２８ａ、２８ｂによって
連結されている。

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ツチ機構３５が設けられており、上
方方形部にはハンド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
合によりウオームホイル４０に対して上下方向のみ移動
が許容された駆動軸４１とによって主に構成され、この
駆動軸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を作業ヘッド１０へ取付けた時
に駆動軸４１の下端に形成された係合歯が係合駒２６の
係合歯に係合する。

また、作業ヘッド１０の上端には駆動軸４１の回転量を
検出して把持爪１２の位置を検出する位置検出器４３が
取付けられている。この位置検出器４３はインクリメン
タル形の位置検出器で、把持爪１２が一定距離変位する
度に変位方向に応じて正もしくは負のパルスを発生し、
このパルスは位置検出カウンタ５６に供給されて累積加
算されるようになっている。

さらに、前記ハンド１１の爪案内部１１ａには、把持爪
１２が基準原点ＲＰに位置した時に把持爪１２の基部と
接触する原点検出用の検知部材４６が絶縁スリーブを介
して取付けられており、この検知部材４６は、導線４７
を介してハンド１１のハンド交換用把持部に形成された
切欠部に絶縁体を介して取付けられたハンド側電極４８
と結線されており、このハンド側電極４８はハンド１１
が作業ヘッド１０に取付けられることによって作業ヘッ
ド１０の下方円筒部に絶縁体を介して取付けられたヘッ
ド側電極４９と接触するように構成されている。そして
、このヘッド側電極４９と、作業ヘッド１０との間には
、電源ＥとリレーＣＲを直列接続した接触検出回路５０
が接続されており、ハンド１１上の把持爪１２が基準原
点ＲＰに位置して検知部材４６と接触すると、電極４９
．４．８、導線４７、検知部材４６、把持爪１２、ハン
ド１１、作業ヘッド１０、リレーＣＲによって形成され
る閉回路に電極が流れ、リレーＣＲが付勢される。

次に制御回路の構成について説明すると、数値制御装置
５５内の中央処理装置６０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６０には、メモリ６１、
データ入力装置６２、インタフェイス６３ａ、６３ｂが
接続され、インクフェイス６３ａには、サーボモータ１
９，２２．３８をそれぞれ駆動するドライブユニットＤ
ＵＺ。

１）ＵＸ、ＤＵＵが接続され、インクフェイス６３ｂに
はカウンタ５６と接触検出回路５０が接続されている。

前記メモリ６１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＝９− エリアＮＣＤＡ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憶されている。この
複数の数値制御プログラムのそれぞれには第４図（ａｔ
、　ｆｂ）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に取付けるためのハンド交換指令用Ｈ
コードが最初のブロッ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ハンド１
１をハンド貯蔵マガジン２３へ返却し、次に使用するハ
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。

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Ｉｌ
！送台送台車検載する作業を行うものとすると、囲路の
メインコンピュータより中央処理装置６０に対して、物
品ｗｂの品番と起動指令５ＴＡＲＴが与えられる。する
と、中央処理装置６０は第５図に示すプログラムを実行
し、まずステップ（７０）において物品の品番に基づＩ
　Ｏ− いて、実行すべき数値制御プログラムを選択し、ステッ
プ（７１）においてｌブロックのプログラムを読出す。

そして、読出されたプログラムが、ハンド交換を指令す
る■１コードである場合には、ステップ（７２）からス
テップ（７３）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
（７５）からステップ（７６）へ移行してパルス配分処
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Ｈ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（７１）にて
読出され、ステップ（７３）においてハンド交換の処理
を実行する。

このハンド交換処理の詳細が第６図に示されており、こ
の処理ルーチンの最初のステップ（７３ａ）からステッ
プ（７３ｃ）で、横送り台１７をハンド交換位置に割出
してた後、ハンド貯蔵装置２３内の次に使用するハンド
１１をハンド交換位置に割出し、新ハンド１１と旧ハン
ド１１を交換する処理をハンド交換制御装置５７と協同
して行う。そして、このハンド交換の処理が完了すると
、中央処理装置６０はステップ（７３ｄ）に移行し、新
たに作業へソド１０に装着されたハンド１１の把持爪１
２を基準原点ＲＰに位置決めする処理を行う。すなわち
、中央処理装置６０は、ステップ（７３ｄ）において、
接触検出回路５０から信号が送出されるまで把持爪１２
を閉じる方向へ移動させる負の指令パルスをｔＪ軸へ分
配し、接触検出回路５０から接触検出信号が送出される
と、把持爪１２が基準原点ＲＰに位置決めされたことを
判別してＵ軸へのパルス分配を停止する。そして、これ
に引続くステップ（７３ｅ）において、位置検出カウン
タ５６を零リセットシ、新たに装着されたハンド１１に
おける把持爪１２の位置と位置検出カウンタ５６の計数
値が表す爪位置とを一致させる。

このような処理が完了すると、第５図のステップ（７３
）からステップ（７１）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（７２）からステップ（７５）を介してステップ
（７６）へ移行し、指令された移動軸へパルス分配を行
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、位置検出カウンタ５６の
出力により把持爪１２の現在位置を検出して、把持爪１
２を指令位置まで移動させるためのパルス分配を行うが
、ハンド交換後の上記処理において、位置検出カウンタ
５６の計数値が新ハンド１１の爪位置を正確に表すよう
に、初期設定されているため、ハンド交換後においては
位置検出カウンタ５６の計数出力が新ハンド１１の把持
爪１２の位置を正確に表しており、ハンド１１の交換後
も爪位置を正確に制御できる。

なお、上記実施例においては、把持爪１２が基準原点Ｒ
Ｐに位置したことを把持爪１２と検知部材４６との接触
を電流の導通で検出していたが、サーボモータ３８を流
れる電流の増加によって検出する等、他の方法によって
検出してもよい。

１３− 〈効果〉 以上述べたように本発明においては、作業ヘッドに取付
けれらているハンドの把持爪が、基準原点に位置したこ
とを検出する原点検出手段と、この原点検出手段から信
号が出力されるまで把持爪を移動させる位置決め手段と
を設け、把持爪を基準原点に位置決めし、これに応答し
て位置検出手段を初期化することにより基準原点を基準
にしてハンド交換後における把持爪の位置を制御するよ
うにしたので、ハンド交換を行う作業装置においても作
業ヘッド側に設けた変位検出手段によって把持爪の位置
を正確に検出することが可能となり、各ハンド毎にポテ
ンショメータ等の位置検出器を設けなくても良い利点が
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６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図における作業ヘッド１０およびハン
ド１１の構成を示す縦１４− 断面図、第４図（ａｌ、　（ｂｌは第２図における数値
制御データエリアＮＣＤＡに記憶される数値制御プログ
ラムを示す図、第５図は第２図における中央処理装置６
０の動作を示すフローチャート、第６図は第５図におけ
るステップ（７３）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・・・入力軸、２８ａ、２８ｂ・・・かさ歯車、
３６・・・駆動機構、４１・・・駆動軸、４３・・・変
位検出器、４６・・・検知部材、５０・・・接触検出回
路、５６・・・位置検出カウンタ、６０・・・中央処理
装置。 特許出願人 豊田工機株式会社 第４図（Ｑ） 第４図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１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
   式ハンドを備えた作業装置において、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駆動軸と、
   この駆動軸を変位させて前記把持爪を移動させる駆動手
   段と、前記駆動軸に連係された変位検出手段とを作業ヘ
   ッド側に設けるとともに、前記作業ヘッドに取付けられ
   たハンドの前記把持爪が基準原点に位置したことを検出
   する原点検出手段を設け、前記把持爪の開閉を制御する
   制御装置には、前記変位検出手段からの信号に応答して
   内容を変更して前記把持爪の位置を認識する位置検出手
   段と、前記把持爪が前記基準原点に位置するまで前記駆
   動手段を作動させる位置決め手段と、この位置決め手段
   による把持爪の前記基準原点への位置決めに応答して前
   記位置検出手段を初期化する初期化手段とを設けたこと
   を特徴とする交換式ハンドを備えた作業装置。