WO1982002357A1 - System for detecting workpiece holding state - Google Patents

Description

- - 明 細 瞢

ワ ー ク把持状態検出方式

技 衛 分 野

この発明は、 工業用 Π ボ ッ ト の制御方式に係 、 特に 予め^:示 した教示デー タ に基づいて ロ ボ ッ ト に所定の動 作を実行させる ロ ボ ッ ト 制镯装匱に いて チャ ッ ク への ワ ーク の押付状態を検出するセ ン サをチヤ ッ ク ある は ロ ボ ッ ト の把持部に設け、 押付状態不良に よ ]) 了 ラー ム ¾発生し、 不良加工、 パ イ ト の折損を防止でき る ワ ー ク 把持状態検出方式に関する。

背 景 技 術

人件費の高虜に と も う省力化、 作業の合理化等の要 求のために工業用 ロ ボ ッ ト が実用化され、 大いにその効 力 ¾癸撣 してき て る。 特に多教の工作揆械が設置され て る接械工場に いては、 各工作機械に対する ワーク の交換、 工具交換等の単純 サー ビ スを工業 ¾ α ボ ッ ト に行 わせる こ と に よ ]? 著し 効果を挙げて ])、 その 需要は年々 増大 して る。

かかる工業用 ロ ボ ッ ト は、 ワ ー ク交換等の際、 該ヮ ー ク を把持する把持装置 （ メ カ - カ ル ハ ン ド ル ） 、 回 ¾及 び上下捱 ]? が可能な手首、 半径方向に伸綜自在 腕、 ζ 軸方向に上下移動及び回転方向に旋回可能 ¾ ケ一 シ ング 等を有 し、 メ 力 二 カ ル ハ ン ド ルを教示デー タ に基づいて 半径方向、 ζ ¾方向及び回転方向に移動させ、 例えぱ旋 έ≥ οチ ャ ッ ク に未加工 ワ ー ク ¾妄着 し、 あ る は該チ ヤ O.VvPI っ ク よ D 加工済み ワ ー クを脱却する 。

と こ ろ で、 旋盤のチ ャ ッ ク に ワ ー ク を取付けるに際 し ては該ワークの端面と チ ヤ ッ ク面を平行に し （面合せ） 、 かつチ ヤ ッ ク の中心籙と ワ ー ク の中心線 ¾—致させる

( 芯合せ ） 必要がある。 とい う のは面合せ、 芯合せが う ま く か い と テ ャ ッ クは傾いた狖態でワ ー ク を把持す る こ と に ]?、 これが加工誤差の原因と な って不炱品 ¾ 発生し、 又パイ ト の折損 どを生じるか らである。 そこ で従来はヮ一ク押付緩衝機構を Π ボ ッ ト に装着 して る が、 すべての場合に いて ワークを正確にチ ヤ プ キング でき る とは限ら かった。 このため、 ワーク ¾煩けてチ ャ プ キ ン グさせたま ま、 加工を行な う場合が生じ、 前述 の通 ])不良品の発生、 バ イ ト の折損が生じて た。

従って、 本発钥はワークの押付不良を箇単 機構で検 出できる と共に、 押付不良に対 してはア ラー ム ¾発生し て加工を中止させる こ とができ る.新規な ワーク把持状態 検出方式 ¾提供する こ と を 目的 とする。

発 明 の 開 示

本発明に いては、 予め教示 した教示デー タ に基づ

て ロ ボ プ ト に所定の動作 ¾実行させる場合に、 チ ャ ッ ク への ワ ー ク の押付状態を検出するセ ンサをチ ヤ ッ ク ある は Π ボ ッ ト に設け、 押付状態不良に よ ]? 了ラー ム 'を発 生させる。 即ち、 ワ ー ク の押付不良を籣単 ¾機構で検出 できる と共に抨付不良に対してはア ラー ムを発生して加 ェ ¾中止させる こ とができ る禧成に ¾ つている。 このた Rど

ΟΛ1ΡΙ め、 チ ャ ッ ク が ワ ー ク を傾いた状態で把持する こ と を防 止でき、 不良品の発生を防止 し、 かつ、 パイ ト の折損を -防止する こ とができ る。

図面の簡単 説明

第 1 図は、 本発明を適用で き る工業用 ロ ボ ッ ト の一例 で、 第 1 図（A)はその平面図、 第 1 図（ )はその側面図、 m

2 図は ワ ー ク押付秋態説明図、 第 3 図は面合せ及び芯合 せが不完全 場合の状態図、 第 4 図及び第 5 図は押付不 良の検出方法説明図、 第 ό 図は本発明のシ ス テ ム裰略図 である。

発明を実施するための最良の形態

第 1 図は本発明を適用でき る工業用 口 示' ッ ト の一例で あ ！）、 同図（Α)は平面図、 同図（Β)は側-面図である。 図中、

1 は ワ ーク交換等の際'これ らを把持する メ 力 二 カ ル ハ ン ド、 2 は回転 （ な軸 ） 及び上下振 ]? ( ?翱 ） が可能な手 首、 3 は伸縮 （ R軸 ） 自 在 ¾腕、 ⁴ は軸 P Lに対して上下 移動 （ Z軸 ） 及び旋回 （ 翱 ） 可能な ケ一 シ ング、 5 は フ レ ー ム 、 ό は π ボ ッ ト 動作を教示する教示操作盤、 7 はオ ペ レ ー タ操作用の操作パ ネ ル、 8 は教示操作盤 ό か らの指示に よ る教示内容た とえば動作位置 （ ボイ ン ト 動作速度、 サー ビ ス の種別等を順次記憶する と と も に、 該教示内容に従って前記 メ カ ニ カ ル ハ ン ド 1 、 手首 2 、 i^. 3 , ケー シ ング 4 の動作を制御する制^部である。

この よ う な プ レ イ パ ッ ク式工業用 ロ ボ ッ ト では、 あ ら か じめ、 サー ビ ス動作を ^:示操作 ¾ ό よ 教示 し、 その

ΟΜΡΙ 教示内容 （ 以下ロ ボ ッ ト 指令データ とい う ） を制御部 8 内のメ モ リ に記憶させておき、 機械側よ 1? サー ビス要求 がある度に一違の 口 ：ボ ッ ト 指令デー タ を逐次読出 して該 核械に繰返 し反復サービスする 。

こ の ロ ボ ッ ト 指令デー タ は、 サ ー ビスすべ き ポ イ ン ト 情報、 動作速度、 ポ イ ン ト におけるハ ン ドの制 ^や工作 檢檢 1則 と の信号のや り と ]) 等を指示するサー ビ ス コ ー ド 等よ 1?成って る。 又、 上記教示は一設的に、 0) ロ ボ ッ ト 指令デー タ を格納すべき メ モ リ ァ ド レス の設定、 （2) ジ ョ グ送 ]? ( 手動送 ]? ) に よ る位置决め、 ）ポ イ ン ト の位 置情報及び速 S指令値の設定、 （ ロ ボ ッ ト サー ピス コ一 ドの設定とい う順序で行われ、 上記（¹)乃至（⁴)の シ ー ケ ン スを操返 し行 う こ と に よ D工作機械に対する一運の ロ ボ ッ ト 動作が教示される。

従って、 ロ ボ ッ ト の制御系、 機構部に何等の障害が存 在し ¾ 限 ]? 、 該ロ ボ ッ ト はサー ビス要求の都度、 口 ホッ ト 指令デー タ に応 じて、 所定の動作速度に よ る位量決 め完了後、 正 し く ワ ー ク交換、 切粉除去、 工具交換、 ハ ン ド制御等のサー ビ スを次々 と実行する。

苐 2 図は ワ ー ク の押付状態を示す説明図であ り 、 同図

(A)は押付祅態が正常でない場合、 同図（B)は押付状態が正 常 場合である。 図中 CHid , CHK₂ はチャ ッ ク の爪 （ 'チ ヤ ッ ク 爪 ） であ り 、 図示 し ¾いが も う 1 つのチ ッ ク爪 と で三爪チ ッ ク を構成 している。 RHLはロ ホ' ッ ト 手首、

は抨付 、 G Uは钯持ュニ ッ ト 、 V Kはワークである _t o .pi さ て、 第 2 図（Α)に いてはチ ヤ ッ ク 面 CS と ワーク面 WSは 平行にる ってお らず、 面合せが不完全でワ ーク WKは傾い ている。 一方、 第 2 図（B)にお てはチ ャ ッ ク面 CS ヮー ク面 WSは平行であ ]?、 面合せ、 芯合せ共正常な状態に つている。 従って、 各チ ャ ッ ク 爪 CH¾ , CHK₂ を内方

( 矢印方向 ） に閉 じて も 第 2 図（A)の場合には ワ ーク W K を，頃いて把持 して しま う。 尙、 第 2 図（B)の場合には正 し く 钯持でき る。

第 3 図は面合せ、 芯合せが不完全 場合の状態図で第

3 図（A)はチ ヤ ッ ク面 CS とワーク面 WSがー致してお らず、 第 3 図（B)では ワ ー ク セ ン タ ラ イ ン WCLとチャ ッ クセンタ ラ ィ ン CCLが一致 してい い。

第 4 図は押付状態が正常か ど う かを検出する検出セ ン サの装着例を示す図であ る。 図中 CHK₂はチャ ッ ク； 、 SH はチ ャ ッ ク面 CSに垂直にく ]? ぬかれた孔、 WDSは孔 に 装着された ワ ー ク検出セ ン サで、 た と えば感圧素子、 リ ミ ッ ト ス ィ ッ チ頷であ る。 尙、 セ ン サの信号線は、 孔

SHを介して後方に導出される。 さて、 三爪チ ャ ッ クに いては各チ ヤ ッ ク爪 CH 〜 CHK₃の各々に第 4図に示すヮ ーク検出セ ン サ WDSが装着されている。 従って、 第 ² 図（A) に示す よ う に傾いてチ ヤ ッ キ ン グを行る う と ワ ー ク を検 出 しな セ ン サが存在する こ と に ¾ 異常チ ヤ ッ キ 'ン グ が検出される。

5 図は押付^態が正常か ど う かを検出する別の方法 を | 明する |¾明図であ 、 第 ² 図 と ！司一 ¾分には同一符

O.V.FI 号を付 し、 その詳細 説明は省略する。 さて、 ワーク WK が図示の如 く 傾いた状態でチ ヤ V ク CH 〜 CHK₃ を閉じ る と、 口 ボ ッ ト の把持ユ ニ ッ ト GU、 手首 RHL或いは図示 し い豌に矢印 A方向のね じれ力が加わる。 ¾έつて、 こ のね じれ力を検出する こ とができ ればワ ークの？？付が正 営か ど う かを ¾別でき る。 そこで、 本発明ではたとえば 手首 RH Lに公知の歪ゲー ジセ ン サ S Gを装驚し、 前記ね じ れカに よ 該手首に生ずる歪を検出する よ う に して る _c 第 6 図は本発明のシ ス テ ム観略図であ ]?、 図中 RB Cは マ イ コ ン構成の ロ ボ ッ ト 窗 j御装置、 RBTはロ ボ ッ ト 、 HD はメ 力二 カ ルハ ン ド、 MACは旋盏 どの工作接械、 WD S はチ ャ ッ ク 爪に装着された ワ ー ク検出セ ン サ （ 第 4 図 ） である。 口 ホ' ッ ト 制御装置 R B Cは通常、 内蒙するデータ メ モ リ に記億されて る教示データ を臟次読出 して 口 ボ ッ ト RBTを剞 ^ し、 工作裱^ MACに対し所定のサー ビ ス を実行させる。 そ して、 ワ ー ク の押付時に各チ ャ ッ ク爪 に取付けた ワ ーク検出セ ン サ WD Sから ワ ーク検出信号が 出力されれば、 正常に ワ ー ク の チ ヤ ジ キ ン グが行われた も の と ^定する。 しか し、 少 く と も 1 つの ワ ーク検出 セ ン サか ら ワ ー ク検出信号が出力されな い と き にはチ ヤ ッ キ ン グが正常で ¾ と してア ラ ー ム A LMを岀力 して： ¾ ェを中止する。 '

以上、 本癸明を笑 ¾例に従って詳^に i したが、 本 明は実 ίίに限る も のでは く ¾々変更が可能である < た とえば S ϋと しては実^ ^の も のに i¾らす^のセ ン

O PI サが考え られる。

以上、 本発明に よれば簡単 構成で ワ ー ク押付不良を 検出で き る jか ら、 加工不良、 パイ ト の折損 どを防止 る こ と がで き る。

― O.V.PI 産業上の利用可能性

以上の よ う に、 本発明は、 ワ ークの押付不良を簡単 ¾ 構で検出でき る と共に押付不良に対 してはァ ラ ー ム を 発生して、 加工を中止させるため工業用 ロ ボ ッ ト に よ る 作案を確実に実施する こ とができ、 その産業上の利用倥 は大き い。

O.VPI

Claims

請 求 の $g 國

(1)予め教示 した教示デー タ に基づ て ロ ボ ッ ト を して チ ヤ ッ ク に ヮ ーク を装着させ、 その他所定の動作を実行 させる ロ ボ ッ ト ^御装置における ワ ー ク把持状態検出方 式に ^て、 チ ャ y クへの ワ ーク の押付状態を検出する セ ン サをチ ヤ ッ ク あ るいは ロ ボ ッ ト に設け、 押付状態不 良に よ ]J ア ラ ー ム を発生する こ と を特¾と する ワ ー ク ¾ 持拔態検出方式 0

(2)各チ ャ ッ ク爪に前記セ ン サをそれぞれ設けて押付状 態を検出する こ と を #徵とする請求の範 S苐（1)項記載の ワ ー ク把持状態検出方式。

(3)前記各セ ンサを感圧素子と した こ と を特镦とする請 求の範囲第（2)項記载の把持状態検出方式。

(4)前記セ ン サを歪ゲー ジセ ン サ とする と共に、 該歪ゲ ー ジ セ ン サ を 口 ボ ッ ト の手首に装着 した こ と を特徴と る請求の範圏第 (1)項記載の把持状態検出方式。