WO1996030169A1 - Robot de manutention ainsi que son procede - Google Patents

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WO1996030169A1
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arm
workpiece
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Toshiyuki Takahashi
Atsushi Nakajima
Yukimasa Shiomichi
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Toyo Kohan Co., Ltd.
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    • B25J9/1612Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • G05B2219/43155Rapid speed for approach then slow speed for working
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a handling method and a handling robot used for the method. More specifically, the workpieces stacked on the stack table are gripped and supplied one by one to processing machines such as presses and press brakes, or packaging machines such as binders, or the processed products are placed on the stack table.
  • the present invention relates to a handling method and a handling robot used in the method. Background art
  • a conventional robot of this type is arranged on the side of a processing machine 50 or the like, and has an arm 52 connected by a plurality of joints 51.
  • the hand 53 at the tip of is controlled so as to sequentially follow several positions taught in advance.
  • the hand 53 includes a grip element such as a vacuum cup 54 and a sensor 56 for detecting that the workpiece 55 has contacted the vacuum cup 54 when the hand 53 is lowered.
  • the hand when supplying the work 55 to the processing machine 50, first, the hand is positioned at a predetermined height immediately above the work 55 stacked on the sheet stack table 57, and the vacuum cup 54 A work search operation is performed in which the hand 53 is slowly lowered until the sensor 56 detects that the hand 53 has come into contact with the workpiece 55, and the detection is stopped when the detection is detected. Then, when the arm 52 is stopped upon detecting the work 55, the operation proceeds to the next operation such as supply to the processing machine 50. Further, when the workpieces 58 after processing are sequentially stacked on the product stack table 59, the above operation is performed in reverse, which is substantially the same.
  • the sensor detects that the next work, that is, the work 58 held by the vacuum cup 54, has come into contact with the previously stacked work 58, and the suction by the vacuum cup 54 at that position. Is released, and the operation of supplying the next new peak is started.
  • Reference numeral 60 in FIG. 10 denotes a control panel.
  • the handling method of the present invention is a handling method in which a hand for gripping a work is brought closer to a stack base or a work loaded on the stack base for taking out or stacking the work. (B) bringing the hand closer to the deceleration start position higher than the memorized work height position by the predetermined height, and (c) starting from the deceleration start position.
  • the method is characterized by comprising a step of approaching the stored work height at a low speed, and a step of (d) stopping at the stored work height and gripping or releasing the work.
  • Another aspect of the handling method of the present invention is: (a) positioning the hand at a position at a predetermined height above the stack table, slowly moving the hand down until the hand detects a work or a stack table below, A work search step of stopping when a work or a stack base is detected, (b) a step of storing the detected position as a work height, (c) a grip step of holding or releasing the work at the stop position, (d) ) Intermediate process to move to another process, (e) High-speed operation in which the hand is again positioned at a predetermined height above the stack table, and descends at a high speed to the deceleration start position slightly above the memorized work height.
  • step (F) a low-speed approach step of slowly lowering the hand to the memorized work height; (g) a regrip step of gripping or releasing the work; and h) a step of repeating steps (d) to (g).
  • step (b) a calculation for increasing or decreasing the thickness of one work or one work is performed on the data of the hand height obtained at the work search step (a) to obtain the work height data. It may be obtained.
  • the presence / absence detection may be performed, and if a workpiece has not been detected, a correction operation may be performed to further increase or decrease the predetermined value, and then the speed may be lowered to the height of the correction data again at a low speed.
  • the arm may be lowered until the work is detected, and the data may be corrected based on the work loading height at the time of detection.
  • the robot for handling is a repetitive operation type robot for handling a workpiece one by one or one by one from or on a table, and transports the workpiece.
  • An arm that holds the arm, a mechanism that raises and lowers the arm, a detector that detects the height of the arm, a controller that controls the height of the arm and controls the descent speed in at least two steps,
  • a work detector for detecting the contact wherein the control unit calculates a work height on the table based on t based on the previous work height data; Based on the workpiece height data, lower the arm at a high speed to a height slightly higher than that data, and then lower it slowly until the workpiece detector detects the workpiece. It is characterized in that it comprises a that Sashiawase portion.
  • the hand is held movably up and down with respect to the arm and that a spring is provided to bias the hand downward with respect to the arm.
  • the hand detector may be configured to detect a hand raised with respect to the arm.
  • the hand is lowered slowly while performing a work search during the first single grip.
  • control is exercised to feed back the work position.
  • the work loading height is detected and stored. From the next time, control will be performed in a feed-forward manner in the same way as the basic method. Therefore, this also has a shorter cycle time.
  • the operation comprises detecting The work height can be increased or decreased by one or one work piece.
  • the low-speed approach process (f) the presence / absence of a workpiece is detected. If no workpiece is detected, a predetermined value is increased or decreased to perform a correction operation. Operation is enough.
  • control may be performed in a feedback manner each time, and the work height may be detected and the work height data updated each time. Even in such a case, the time of the low-speed approach is short, so that the cycle time is shorter than that of the conventional method.
  • the robot of the present invention can carry out the above-described handling method.
  • the error when the hand is held up and down with respect to the arm and a spring that urges the arm downward is provided, the error must be absorbed in the range in which the hand moves up and down with respect to the arm. Therefore, it is convenient to carry out the above method.
  • the detection can be reliably performed.
  • FIG. 1 is a schematic flowchart showing one embodiment of the handling method of the present invention.
  • FIG. 2a is a schematic process diagram of the handling method
  • FIG. 2b is a schematic process diagram of the handling method.
  • FIG. 3 is the first part of a flowchart showing the handling method of FIG. 1 in more detail.
  • FIG. 4 is the latter part of the flowchart of FIG.
  • FIG. 5 is a partial flowchart showing another embodiment of the handling method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic flowchart showing an application example of the method of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic process chart showing a loading method according to the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing another embodiment of the extracting method according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing one embodiment of a hand unit relating to the robot of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing a conventional robot and its peripheral devices. BEST MODE FOR CARRYING OUT
  • FIG. 1 is a schematic flow chart showing one embodiment of the handling method of the present invention
  • FIG. 2 and FIG. 2b are schematic process diagrams of the method
  • FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing the handling method of FIG. 1 in more detail
  • FIG. 5 is a part showing another embodiment of the handling method according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic flowchart showing an application example of the method of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic partial process diagram showing a loading method according to the present invention
  • FIG. 8 is another embodiment of the unloading method according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an embodiment of a hand unit according to the robot of the present invention.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a basic flow of the handling method of the present invention, in which a material sheet (work) 2 is gripped one by one from a stack table 1 in FIG. 2 and a stack table in FIG. It can be applied to L, t in cases where product 4 is stacked one by one on 3 and deviation.
  • a material sheet (work) 2 is gripped one by one from a stack table 1 in FIG. 2 and a stack table in FIG. It can be applied to L, t in cases where product 4 is stacked one by one on 3 and deviation.
  • the process line (I) on the left side of FIG. 1 and FIG. 2a indicate that the work height of the material sheets 2 stacked on the stacking table 1 is not known exactly. This is the process of gripping while searching for G2.
  • This step (I) is composed of the following steps.
  • Step S 1 a step of moving the hand 5 onto the stack table 1.
  • the stop position (position in the horizontal direction) and the stop height Y P of the hand 5 at this time are taught in advance.
  • Step S2 Lower at high speed to the search start position YC.
  • the data of the search start position Y C and the descending speed are taught in advance.
  • Step S1 and step S2 may be an integrated step.
  • Step S3 Lower at a low speed from the search start position YC. That is, since the exact data of the peak height S Y is not known at first, slowly lower the motor at a speed that can be stopped immediately so as not to damage the nozzle, the door and the seat. The descending speed is taught in advance. Further, it is determined whether or not the upper sheet 2 is detected by the work detector provided in the hand 5. The lowering is continued until a sheet is detected.
  • Step S4 When the work detector detects the sheet 2 at the upper end, the lowering of the hand 5 is stopped, and the sheet 2 is gripped by the vacuum cup 6 of the node 5. At the same time At this time, the value obtained by subtracting the thickness DY of one sheet from the current height HY of the hand 5 is stored as the work height SY data, and is prepared for the next gripping process.
  • Step S5 The picked-up sheet 2 is raised by a predetermined height K Y so as not to interfere with the lower sheet, and other processing steps such as feeding the sheet to a processing machine and stacking products are performed.
  • Step S6 After performing the other processing steps in the above-described step S5, the hand 5 is moved again above the stack table.
  • Step S7 Then, it is lowered at a high speed to the deceleration position calculated based on the detected or stored work height HY.
  • the deceleration position is, for example, a height obtained by adding a predetermined value Ya, for example, 20 to 50 degrees, to the stored work height SY detected in step S4.
  • Step S8 Then, the hand is lowered at a low speed to the position of the work height SY.
  • Step S10 Move to the next step as in step 5 described above.
  • steps S6 to S10 may be repeated the next time the sheet is gripped.
  • the work search flag is set to “1” force and “0” force, and the grip process with work search is performed. It is determined whether to proceed to grip process II based on the data (step S13), and based on the determination, the process proceeds to the process I line or the process II line. In the line of the process I, the process proceeds to the step S2 and the step S3 described above.In this embodiment, for example, the other detector detects that the hand has lowered by a predetermined height without the work detection functioning. A step S14 for determining whether to stop the work search operation based on the result is interposed (see FIG. 5).
  • step 14a If it is determined that the work search operation is to be stopped, the entire operation is stopped (step 14a) and processed as abnormal (step 14b). If the work search operation is not stopped, that is, if the work search stop detector does not detect, the work search operation is continued as it is.
  • step S4 When a work is detected in step S3, the process proceeds to step S4 as described above.
  • step S4 is performed in which the descending operation is stopped, step S4a, work load (SY) calculation step S4b, and work gripping step S4 4c is divided into three steps, and a step S15 for resetting the work search flag S1 set in step S2 to 0 is interposed on the way (see FIG. 4).
  • a step S16 for detecting the presence or absence of a workpiece is interposed following the step S8 for approaching at a low speed. . If the workpiece is not detected, that is, if the workpiece has not yet reached the uppermost workpiece, a correction operation is performed to further reduce the value DY for one sheet, for example, from the workpiece loading capacity SY, and the workpiece height is updated. At that time (step S17), it is lowered again at low speed (step S8). On the other hand, work If is detected, the work height data is not updated, and the process returns to the work holding process of the main routine (step S9c, see FIG. 4).
  • step S18 it is determined whether or not the workpiece is being gripped.
  • the error force unit is determined (step 19), the number of errors is counted (step S23), and the work load amount is further determined.
  • Step S20 approach the corrected work height (Step S21), and repeat the work height correction and approach until the work is detected again (Step S22).
  • Step S4C and S9C the process returns to the workpiece gripping process (steps S4C and S9C) shown in Fig. 4.
  • Ru Prior to performing the over count, Ru der which keep back the count number Bok zero.
  • the work sheets are picked up one by one from the stack table, but as shown in FIG. 7, the above-described flow chart is also used when the products 4 are sequentially stacked on the stack table 3. This can be done in much the same way as a batch ( Figure 1, Figures 3-4). In that case, work release is performed instead of work gripping. Then, when updating the work height, the height of one product is added in order. Also, it is not necessary to check the work gripping error in Fig. 6.
  • Fig. 8 is a flowchart showing the work of an actual robot (for example, see Fig. 10) that combines the sheet picking operation and the product loading operation described above. That is, first, one sheet 2 is picked up from the sheet stack table 1 in FIG. 2 (step S30), supplied to the processing machine (step S31), and at least one sheet 2 is held while holding the sheet 2. Machining is performed at several locations, usually several locations (step S32). When the processing is completed, it is removed from the processing machine (step S33) and loaded on the product stack table 3 in Fig. 7 (step S34). Then, the process of retrieving the work sheet 2 on the sheet stack table 1 is repeated. Robots that process products in such a cycle In the work gripping step S30 and the product loading step S34, the above-described handling method of the present invention can be employed.
  • FIG. 9 shows an embodiment of a preferred hand portion of the robot used in the method of the present invention.
  • reference numeral 11 denotes an arm
  • reference numeral 12 denotes a hand.
  • the hand 1 2 has a shaft 13 provided vertically movable with respect to the arm 11, a vacuum cup 6 provided at the lower end of the shaft 13, and a shaft 13 placed below the arm 11. And a spring 14 that is energized.
  • a ferromagnetic material 15 is attached to the upper end of the shaft portion 13.
  • a vacuum 16 is attached to the bracket 16 attached to the arm 11 to the seat 2 mounted on the seat stack base 1.
  • a magnetic sensor 17 that detects the rise is mounted as a work detector.
  • a second magnetic sensor 18 for detecting the stop of the work search is attached at a predetermined interval. The second magnetic sensor 18 is for performing an emergency stop when the magnetic sensor 17 for work detection does not operate for some reason, and its output is a work search stop detection step (step S 1 4) is used for the judgment.
  • a vacuum sensor 19 is attached to the arm 11 to detect that the vacuum cup 6 has been misgripped, and the vacuum cup 6 is connected to the vacuum pump 19 via its vacuum sensor 19 by a vacuum pump or a venturi type. It is connected to a vacuum source such as an aspirator.
  • the magnetic sensor may be of another type as long as it is a sensor for position detection. An example is a photoelectric sensor.
  • the robot main body and the control device can be the same as those of the conventional robot shown in FIG.
  • a robot is composed of a column 62 fixed to the foundation, and an arm 52, 52, 52, 52, which is rotatably supported by the joints 51, 51 in that order with respect to the column 62.
  • a robot body consisting of motors M1, M2, and M3 that rotate the arm and a position detection element that detects the rotation angle of each motor or arm for feedback control.
  • the control unit mainly includes a microcomputer that generates drive signals for the drive motor groups M1, M2, and M3 in accordance with a predetermined program and instructs them.
  • the work height detecting element used in the method and robot of the present invention is provided at each joint. Angle detection elements such as encoders and a part of a control device for converting them into height coordinates.
  • a vacuum gripping type gripping hand is shown, but an electromagnetic suction type or grip finger type gripping hand may be used.
  • FIG. 8 shows a case where the method of the present invention is used for both sheet gripping and product stacking.For example, the conventional method is used for one operation, or the stack base is vertically driven. By doing so, the method of the present invention can be employed only for either the sheet grip or the product stack. Industrial applicability
  • the time for accessing the work can be reduced, so that the cycle time can be greatly reduced as compared with the conventional method.

Description

明 細 書 ハンドリング方法およびそれに用いるロボッ卜 技術分野
本発明はハンドリング方法およびそれに用いるハンドリング用のロボッ 卜に関 する。 さらに詳しくは、 プレス、 プレスブレーキなどの加工機械、 あるいはバイ ンダーなどの包装機械などに対し、 スタック台上に積み上げたワークを 1枚ずつ 把持して供給し、 あるいは加工された製品をスタック台上に順に積み上げていく ハンドリング方法およびそれに用いるハンドリング用のロボッ 卜に関する。 背景技術
従来のこの種のロボッ卜は、 図 1 0に示すように、 加工機械 5 0などの側方に 配置されており、 複数の関節 5 1で連結されたアーム 5 2を備え、 そのアーム 5 2の先端のハンド 5 3を、 あらかじめ教示したいくつかの位置を順にたどるよう に制御するものである。 またハンド 5 3はバキュームカップ 5 4などのグリップ 要素と、 ハンド 5 3を下降させたときにバキュームカップ 5 4にワーク 5 5が当 接したことを検知するセンサ 5 6とを備えている。 そして加工機械 5 0にワーク 5 5を供給する場合は、 まずシート用スタック台 5 7上にスタックされたワーク 5 5の直上の所定高さの位置にハンドを位置させ、 バキュームカップ 5 4がヮー ク 5 5に当接したことをセンサ 5 6が検出するまでハンド 5 3をゆつくりと下降 させ、 検出したときにその下降を停止させる、 というワークサーチ動作を行なわ せている。 そしてワーク 5 5を検出してアーム 5 2が停止すると、 加工機械 5 0 への供給などの、 つぎの動作に移る。 また加工後のワーク 5 8を製品用スタック 台 5 9上に順次スタックしていく場合は、 上記の動作を逆に行なうだけで実質的 に同じである。 すなわち前回スタックしたワーク 5 8の上につぎのワーク、 すな わちバキュームカップ 5 4が把持しているワーク 5 8が当接したことをセンサが 検出し、 その位置でバキュームカップ 5 4による吸着を解放し、 つぎの新しいヮ ークの供給動作に移る。 なお図 1 0の符号 6 0は制御盤である。 前記従来の方法では、 アーム 5 2はもつとも高くスタックした状態のワークよ りも高い位置からワークをサーチしながらゆつくりと下降するので、 とくにス夕 ック台 5 7、 5 9上のワーク 5 5、 5 8の枚数ないし個数が少ない場合は無駄な 時間を費やし、 サイクルタイムが長くなるという問題がある。 本発明は基本的に 上記従来の装置および方法を用いながら、 サイクルタイムを短縮することを技術 課題としている。 発明の開示
本発明のハンドリング方法は、 スタック台ないしそれに積載されているワーク に対し、 ワークの取り出しまたは積み上げのためにワーク把持用のハンドを接近 させていくハンドリング方法であって、 (a ) スタック台の上方の所定高さの位 置にハンドを位置させる工程、 (b ) 記憶しているワーク高さの位置より所定高 さ分だけ高い減速開始位置まで高速で接近させる工程、 (c ) 減速開始位置から 記憶しているワーク高さの位置まで低速で接近させる工程、 および (d ) 記憶し ているワーク高さの位置で停止し、 ワークを把持または解放する工程からなるこ とを特徴としている。
本発明のハンドリング方法の他の態様は、 (a ) スタック台の上方の所定高さ の位置にハンドを位置させ、 ハンドが下のワークないしスタック台を検出するま でハンドをゆつくり下降させ、 ワークないしスタック台を検出したときに停止さ せるワークサーチ工程、 (b ) 前記検出した位置をワーク高さとして記憶するェ 程、 (c ) 停止位置でワークを把持または解放するグリップ工程、 (d ) 他のェ 程へ移る中間工程、 (e ) 再びスタック台の上方の所定高さの位置にハンドを位 置させ、 前記記憶したワークの高さよりいくらか上方の減速開始位置まで高速で 下降させる高速接近工程、 (f ) ついでハンドを前記記憶したワーク高さまでゆ つくりと下降させる低速接近工程、 (g ) ワークを把持または解放する再グリツ プ工程、 および (h ) 前記工程 (d ) から工程 (g ) を繰り返す工程からなる。 また前記工程 (b ) のときに、 ワークサーチ工程 (a ) で得たハンドの高さの データに、 ワーク 1枚分または 1個分の厚さを増減する演算を行なってワーク高 さデータを得るようにしてもよい。 さらに低速接近工程 (f ) のときにワークの 有無の検出を行ない、 ワークが未検出の場合はさらに所定値を増減する補正演算 を行なつたうえで、 再度その補正データの高さまで低速で下降させるようにして もよい。 さらに低速接近工程 (f ) のときにワークを検出するまでアームを下降 させ、 検出したときのワーク積載高さにより、 データの補正を行なうようにして もよい。
本発明のハンドリング用ロボッ 卜は、 台上から、 あるいは台上へ、 ワークを 1 枚ないし 1個ずつ把持して搬送する繰り返し動作型ハンドリング用ロボッ卜であ つて、 ワーク把持するハンドと、 そのハンドを保持するアームと、 そのアームを 昇降させる機構と、 アームの高さを検出する検出器と、 アームの高さを制御する と共に下降速度を少なくとも 2段階で制御する制御部と、 ハンドがワークに当接 したことを検出するワーク検出器とを有し、 前記制御部が、 前回のワーク高さの データに基づ t、て現時点の台上のヮーク高さを演算する演算記憶部と、 現時点の ワーク高さのデータに基づいて、 そのデータよりいくらか上の高さまでアームを 高速で下降させ、 さらにその後、 ワーク検出器がワークを検出するまで低速で下 降させる指合部を備えていることを特徴としている。 このようなロボッ トにおい ては、 前記ハンドがアームに対して上下動自在に保持されるとともに、 ハンドを アームに対して下方に付勢するバネを備えているものが好ましく、 その場合はヮ ーク検出器を、 アームに対して上昇したハンドを検出するものにより構成しうる。 本発明の基本的な方法では、 ワーク高さを記憶させておき、 そのワーク高さに 基づ L、て演算した減速すべき位置まで高速で接近させ、 残りの分だけ低速で接近 させる。 そして上記減速すべき位置までの高速の動き、 および停止すべき位置ま での低速の動きは、 いわばフイードフォヮ一ド的に制御する。 そのため全体のサ ィクルタイムが短縮される。
本発明の方法の第 2の態様では、 最初の 1回のグリップのときにはワークサー チを行ないながらゆつくりとハンドを下降させる。 すなわちいわばワーク位置を フィードバッグさせる制御を行なう。 そしてそのときにワーク積載高さを検出し、 記憶する。 そして次回からは基本的な方法と同じようにフィ一ドフォヮード的に 制御する。 そのためこのものもサイクルタイムが短くなる。 前記演算は、 検出し たワーク高さから、 ワークの 1枚または 1個の厚さ分を増減させればよい。 なお 低速接近工程 (f ) のときにワークの有無の検出を行ない、 ワークが検出されな い場合は、 さらに所定値を増減して補正演算を行うようにすれば、 数回に 1回程 度の演算で済む。
また毎回フィ一ドバッグ的に制御を行ない、 そのたびにワーク高さを検出して ワーク高さデータを更新するようにしてもよい。 その場合でも、 低速接近の時間 が短 、ので、 従来の方法に比してサイクルタィ厶が短くなる。
本発明のロボッ 卜は、 上記ハンドリング方法を実施することができる。 このよ うなロボッ 卜においてハンドをアームに対して上下動自在に保持させ、 アームに 対して下方に付勢するバネを設けるときは、 アームに対してハンドが上下動する 範囲で誤差を吸収することができるので、 前記の方法の実施に都合がよい。 また その上下動の動きにより、 ワークの有無を検出させれば、 確実に検出することが できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明のハンドリング方法の一実施例を示す概略フローチヤ一卜であ る。 図 2 aはハンドリング方法の概略工程図であり、 図 2 bはハンドリング方法 の概略工程図である。 図 3は、 図 1のハンドリング方法を、 より詳細に示すフロ 一チャートの前段部である。 図 4は、 図 3のフローチャートの後段部である。 図 5は、 本発明にかかわるハンドリング方法の他の実施例を示す部分フローチ ヤー卜である。 図 6は、 本発明の方法の応用例を示す概略フローチャートである。 図 7は、 本発明にかかわる積載方法を示す概略工程図である。 図 8は、 本発明に かかわる取り出し方法の他の実施例を示すフローチヤ一卜である。 図 9は、 本発 明のロボッ 卜にかかわるハンド部の一実施例を示す概略図である。 図 1 0は、 従 来のロボッ トおよびその周辺装置を示す概略斜視図である。 発明を実施するための最良の形態
つぎに図面を参照しながら本発明の方法およびロボッ 卜の実施例を説明する。 図 1は本発明のハンドリング方法の一実施例を示す概略フローチヤ一卜、 図 2 a および図 2 bはその方法の概略工程図、 図 3および図 4は図 1のハンドリング方 法をより詳細に示すフローチヤ一ト、 図 5は本発明にかかわるハンドリング方法 の他の実施例を示す部分フローチヤ一ト、 図 6は本発明の方法の応用例を示す概 略フローチャート、 図 7は本発明にかかわる積載方法を示す概略部分工程図、 図 8は本発明にかかわる取り出し方法の他の実施例を示すフローチャート、 図 9は 本発明のロボッ卜にかかわるハンド部の一実施例を示す概略図である。
図 1は本発明のハンドリング方法の基本的な流れを示すフローチヤ一卜であり、 図 2のスタック台 1から材料シート (ワーク) 2を 1枚ずつ把持していく場合と、 図 5のスタック台 3に製品 4を 1個ずつ積み上げて L、く場合の t、ずれにも適用す ることができるものである。 最初に図 1および図 2を参照しながら材料シ一卜 2 を 1枚ずつ把持していく場合につ t、て説明する。
〔ワークサーチを伴なぅグリップ工程〕
図 1の左側の工程ライン ( I ) と図 2 aとは、 スタック台 1の上に積み上げら れた材料シ一ト 2のワーク高さ S Y力正確に知られていないときに、 上端のシー ト 2をサーチしながらグリップする工程である。 この工程 ( I ) は以下のステツ プから構成される。
ステップ S 1 :スタック台 1の上にハンド 5を移動させるステップである。 こ のときのハンド 5の停止位置 (水平方向の位置) および停止高さ Y Pはあらかじ め教示しておく。
ステップ S 2 :サーチ開始位置 Y Cまで高速で下降させる。 サーチ開始位置 Y Cのデータおよび下降速度はあらかじめ教示しておく。 なおステップ S 1とステ ップ S 2は一体のステップとしてもよい。
ステップ S 3 :サーチ開始位置 Y Cから低速で下降させる。 すなわち最初はヮ ーク高さ S Yの正確なデータがわからな t、ので、 ノ、ンドぉよびシ一卜を損傷しな いように、 すぐ停止できる程度の速度でゆつくりと下降させる。 下降速度はあら かじめ教示しておく。 さらにハンド 5に設けたワーク検出器により上端のシート 2を検出するか否かを判断する。 シートを検出するまでは下降を継続する。
ステップ S 4 : ワーク検出器が上端のシート 2を検出すると、 ハンド 5の下降 を停止し、 ノヽンド 5のバキュームカップ 6でシート 2を把持させる。 同時にその ときハンド 5の現在高さ H Yからシ一ト 1枚分の厚さ D Yを減じた値をワーク高 さ S Yのデータとして記憶し、 つぎのグリップ工程に備える。
ステップ S 5 :取り上げたシート 2が下方のシー卜と干渉しないように所定の 高さ K Yだけ上昇させ、 さらに加工機械へのシートの供給、 製品のスタックなど、 他の処理工程を行なう。
〔記憶データに基づくグリップ工程〕
つぎに図 1の右側のライン I Iと図 2 bとを参照して、 スタック台 1の上のヮー ク高さ S Yがほぼ正確にわかっている場合の、 いわばフィードフォヮード的なグ リップ工程を説明する。 なおこの実施例では前述のワークサーチを伴なぅグリッ プ工程 Iのステップ 4で得たワーク高さ H Yのデータを利用するが、 他の方法、 たとえば事前に手動により、 あるいは自動的にワーク高さを測定するなどの種々 方法により、 あらかじめ求めたデータを記憶しておいてもよい。 特許請求の範囲 の請求項 1はそのような場合を想定したものである。
ステップ S 6 :前述のステップ S 5における他の処理工程を行なった後、 再び ハンド 5をスタック台の上方に移動させる。
ステップ S 7 :ついで検出した、 あるいは記憶しているワーク高さ H Yに基づ いて演算した減速位置まで高速で下降させる。 減速位置は、 たとえばステップ S 4で検出し、 記憶したワーク高さ S Yに所定の値 Y a、 たとえば 2 0〜5 0隱を 加えた高さとする。
ステップ S 8 :ついでワーク高さ S Yの位置までハンドを低速で下降させる。 ステップ S 9 :そしてその位置で、 バキュームカップの吸着動作を行なわせ、 つぎのシ一ト 2を吸着 ·把持させる。 同時に現在のワーク高さ S Yからさらにシ 一卜の厚さ D Yを減じてつぎのワーク高さを求め、 記憶させる (S Y = S Y— D
Y ) o
ステップ S 1 0 :前述のステップ 5と同じように、 次工程へ移る。
以上のステップ S 6〜 1 0は、 つぎにシ一トをグリップする場合に繰り返すよ うにすればよい。
つぎに図 3および図 4を参照して、 上記のワークサーチを伴なぅグリップ工程 Iと記憶データに基づくグリップ工程 I Iとを統合的な流れとして制御するフロー チヤ一卜を説明する。 図 3におけるステップ S 1 1はワークサーチを行なうか否 かを判断するステップであり、 たとえば最初の 1回のみ、 あるいは所定の繰り返 し回数ごとにワークサーチを行なわせるようにする。 ここでワークサーチを行な う場合は、 つぎのステップ S 1 2において、 ワークサーチフラグをセッ卜する ( C l = l ) 。 ワークサーチを行なわない場合はワークサーチフラグ C 1を 0の ままにしておく。
ついで前述のグリップ工程 I、 I Iのステップ S 1または S 6に進んだうえで、 ワークサーチフラグが「 1」 力、「0」力、により、 ワークサーチを伴なぅグリップ 工程 I力、、 記憶データに基づくグリップ工程 I Iかのいずれに進むかを判断し (ス テツプ S 1 3 ) 、 その判断に基づいて、 工程 Iのラインあるいは工程 I Iのライン に進む。 工程 Iのラインでは、 ついで前述のステップ S 2、 ステップ S 3と進む が、 本実施例では、 たとえばワーク検出が機能しないままハンドが所定高さだけ 下降したことを他の検出器で検出させ、 その結果によりワークサーチ動作を停止 させるか否かを判断するステップ S 1 4を介在させている (図 5参照) 。 そして ワークサーチ動作を停止させると判断した場合は、 全体の動作を停止させ (ステ ップ 1 4 a ) 、 異常として処理する (ステップ 1 4 b ) 。 なおワークサーチ動作 を停止させない場合、 すなわちワークサーチ停止検出器が検知しない場合は、 そ のままワークサーチ動作を継続する。
ステップ S 3でワークを検出すると前述のようにステップ S 4に進むが、 ここ ではステップ S 4を下降動作停止ステップ S 4 a、 ワーク積載量 (S Y ) 演算ス テツプ S 4 bおよびワーク把持ステップ S 4 cの 3つのステップに分けて示して おり、 その途中で前述のステップ S 2でセットしたワークサーチフラグ S 1を 0 にリセッ卜するステップ S 1 5を介在させている (図 4参照) 。
また本実施例では記憶データに基づくグリップ工程 I Iにおいて (図 3の S 7以 下参照) 、 低速接近するステップ S 8に引き続き、 ワークの有無を検出するステ ップ S 1 6を介在させている。 そしてワークが検出されない場合、 すなわちまだ 最上のワークに届いていない場合は、 さらにワーク積載量 S Yから、 たとえばシ 一卜 1枚分の値 D Yを減じさせる補正演算を行なわせ、 ワーク高さを更新したう えで (ステップ S 1 7 ) 、 再度低速下降させる (ステップ S 8 ) 。 他方、 ワーク を検出した場合は、 ワーク高さデータを更新せず、 そのままメインルーチンのヮ ーク把持工程 (ステップ S 9 c、 図 4参照) に戻すようにしている。
図 6の方法では前記図 4のアーム上昇工程 (ステップ S 5 a ) の後に、 ワーク を把持しているか否かを判断させている (ステップ S 1 8 ) 。 把持していないと き、 すなわちミスグリップしたとき、 あるいは途中で落とした場合は、 エラー力 ゥン卜を判定 (ステップ 1 9 ) 、 エラー回数をカウントし (ステップ S 2 3 ) 、 さらにワーク積載量の補正演算を行ない (ステップ S 2 0 ) 、 補正したワーク高 さまで接近させる (ステップ S 2 1 。 そして再度ワークを検出するまで (ステ ップ S 2 2 ) ワーク高さの補正と接近とを繰り返し、 ワークを検出すると、 図 4 のワーク把持工程 (ステップ S 4 C、 S 9 C ) に戻る。 そして再度、 あるいは所 定回数ミスグリップを繰り返すと、 エラーカウント判定 (所定値 C O と比較、 ス テツプ S 1 9 ) により、 それ以上の工程をストップしてエラ一処理とする。 なお 図 3の想像線で示すエラーカウントクリア (E C = 0 ) のステップ 2 4は、 図 6 のエラーカウントを行なうのに先立って、 カウン卜数を 0に戻しておくものであ る。
前記の実施例は、 いずれもワークシ一トをスタック台から 1枚ずつ取りあげて いく場合であるが、 図 7に示すように、 スタック台 3上に製品 4を順次積み重ね ていく場合も前述のフローチヤ一卜 (図 1、 図 3〜4 ) とほぼ同じ方法で実施で きる。 その場合はワーク把持に代えてワーク解放を行わせる。 そしてワーク高さ の更新のときに、 製品 1個分の高さを順に加えていく。 また図 6のワーク把持ェ ラーのチェックは不要である。
図 8は前述のシー卜の取り上げ動作と製品の積載動作とを組み合わせた、 実際 のロボット (たとえば図 1 0参照) の作業を示すフローチヤ一卜である。 すなわ ちまず図 2のシートスタック台 1より 1枚のシ一ト 2を取り上げ (ステップ S 3 0 ) 、 加工機械に供給し (ステップ S 3 1 ) 、 シート 2を把持したまま少なくと も 1個所、 通常は数個所の加工を行なう (ステップ S 3 2 ) 。 加工が完了すると、 加工機械から取り出し (ステップ S 3 3 ) 、 図 7の製品スタック台 3へ積載する (ステップ S 3 4 ) 。 そして再びシートスタック台 1にワークシ一ト 2を取りに 行くという工程を繰り返す。 このようなサイクルで製品加工を行なうロボッ 卜に おいて、 ワーク把持のステップ S 3 0および製品の積載のステップ S 3 4は、 前 述の本発明のハンドリング方法を採用することができる。
図 9は本発明の方法に用いるロボッ 卜の好ましいハンド部の一実施例を示して いる。 図 9において符号 1 1はアームであり、 1 2はハンドである。 ハンド 1 2 は、 アーム 1 1に対して上下動自在に設けた軸部 1 3と、 その軸部 1 3の下端に 設けたバキュームカップ 6と、 軸部 1 3をアーム 1 1に対して下方に付勢するバ ネ 1 4とから構成されている。
軸部 1 3の上端には強磁性体 1 5が取りつけられており、 アーム 1 1に取りつ けたブラケット 1 6には、 バキューム力ップ 6がシートスタツク台 1に積まれた シート 2に当接して軸部 1 3を上昇させたとき、 その上昇を検出する磁気センサ 1 7がワーク検出器として取りつけられている。 さらにその磁気センサ 1 7より も上方には、 所定の間隔をあけて、 ワークサーチ停止検出用の第 2の磁気センサ 1 8が取りつけられている。 この第 2の磁気センサ 1 8は、 ワーク検出用の磁気 センサ 1 7が何らかの理由で作動しないときに緊急停止させるためのものであり、 その出力は図 5のワークサーチ停止検出工程 (ステップ S 1 4 ) の判断に使用さ れる。 さらにアーム 1 1には、 バキュームカップ 6がミスグリップしたことを検 出する真空センサ 1 9力、'取りつけられており、 バキュームカップ 6はその真空セ ンサ 1 9を介して真空ポンプまたはベンチュリー式のァスピレー夕などの真空発 生源に接続されている。 なお、 前記磁気センサは、 位置検出用のセンサであれば、 他の種類のものも使用できる。 例えば光電センサなどである。
ロボッ 卜の本体や制御装置は図 1 0に示す従来のロボッ卜のものをそのまま利 用することができる。 このようなロボッ トは基礎に固定される支柱 6 2、 その支 柱 6 2に対し、 関節 5 1、 5 1によって回動自在に順に支持されるアーム 5 2、 5 2、 5 2、 それらのアームを回動駆動するモータ M 1、 M 2、 M 3、 およびフ ィ一ドバッグ制御のために各モータないしアームの回動角度を検出する位置検出 要素などからなるロボッ ト本体と、 検出データや教示データに基づき、 所定のプ ログラムに沿って前記駆動用モータ群 M l、 M 2、 M 3の駆動信号を作成し、 指 示するマイコンを主体とする制御装置とから構成されている。
本発明の方法やロボッ 卜に用いられるワーク高さ検出要素は、 各関節に設けら れるエンコーダなどの角度検出要素と、 それらを高さ座標に換算する制御装置の 一部などにより構成することができる。 なお前記実施例においてはバキューム力 ップ式の把持ハンドが示されているが、 電磁吸着式あるいはグリップフィンガー 式の把持ハンドを用いることもできる。 図 8の実施例では、 シートの把持と製品 スタックの両方に本発明の方法を採用する場合を示しているが、 たとえば一方の 動作に従来の方法を採用したり、 あるいはスタック台を上下駆動式とすることに より、 シート把持または製品スタックのいずれか一方にのみ本発明の方法を採用 することもできる。 産業上の利用可能性
本発明のハンドリング方法は、 ワークにアクセスする時間を少なくすることが できるので、 従来の方法に比してサイクルタイムを大きく短縮することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. スタック台ないしそれに積載されているワークに対し、 ワークの取り出しま たは積み上げのためにワーク把持用のハンドを接近させていくハンドリング 方法であって、
(a) スタック台の上方の所定高さの位置にハンドを位置させる工程、
( b ) 記憶しているワーク高さの位置より所定高さ分だけ高 t、減速開始位置ま で高速で接近させる工程、
( c ) 減速開始位置から記憶しているワーク高さの位置まで低速で接近させる 工程、 および
(d) 記憶しているワーク高さの位置で停止し、 ワークを把持または解放する 工程、
からなるワークのハンドリ ング方法。
2. スタック台またはそれに積載しているワークに対し、 ワークの取り出しまた は積み上げのためにワーク把持用のハンドを接近させていくハンドリング方 法であって、
(a) スタック台の上方の所定高さの位置にハンドを位置させ、 ハンドが下の ワークないしスタック台を検出するまでハンドをゆつくりと下降させ、 ワークないしスタック台を検出したときに停止させるワークサーチ工程、 (b) 前記検出した位置をワーク高さとして記憶する工程、
(c) 停止位置でワークを把持または解放するグリップ工程、
(d) 他の工程へ移る中間工程、
(e) 再びスタック台の上方の所定高さの位置にハンドを位置させ、 前記記憶し たワークの高さよりいくらか上方の減速開始位置まで高速で下降させる高速 接近工程、
( f ) ついでハンドを前記記憶したワーク高さまでゆつくりと下降させる低速接 近工程、
(g) ワークを把持または解放する再グリップ工程、 および
(h) 前記工程 (d) から工程 (g) を繰り返す工程からなるハンドリング方法。
3 . 前記工程 (b ) のときに、 ワークサーチ工程 (a ) で得たハンドの高さのデ ータに、 ワーク 1枚分または 1個分の厚さを增減する演算を行なってワーク 高さデータを得る請求の範囲第 2項記載の方法。
4 . 低速接近工程 (f ) のときにワークの有無の検出を行ない、 ワークが未検出 の場合はさらに所定値を増減する補正演算を行なったうえで、 再度その補正 デー夕の高さまで低速で下降させる請求の範囲第 2項記載の方法。
5 . 低速接近工程 (f ) のときにワークを検出するまでアームを下降させ、 検出 したときのワーク積載高さにより、 データの補正を行なう請求の範囲第 2項 記載の方法。
6 . 台上から、 あるいは台上へ、 ワークを 1枚ないし 1個ずつ把持して搬送する 繰り返し動作型ハンドリングロボッ卜であって、 ワークを把持するハンドと、 そのハンドを保持するアームと、 そのアームを昇降させる機構と、 アームの 高さを検出する検出器と、 アームの高さを制御すると共に下降速度を少なく とも 2段階で制御する制御部と、 ハンドがワークに当接したことを検出する ワーク検出器とを有し、 前記制御部が、 前回のワーク高さのデータに基づい て現時点の台上のヮーク高さを演算する演算記憶部と、 現時点のヮーク高さ のデータに基づいて、 そのデータよりいくらか上の高さまでアームを高速で 下降させ、 さらにその後、 ワーク検出器がワークを検出するまで低速で下降 させる指合部を備えているハンドリングロボット。
7 . 前記ハンドがアームに対して上下動自在に保持されるとともに、 ハンドをァ ームに対して下方に付勢するバネを備えている請求の範囲第 6項記載のロボ ッ 卜。
8 . 前記ワーク検出器が、 アームに対して上昇したハンドを検出するものである 請求の範囲第 7項記載のロボット。
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