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JP6472136B2 - Mass measuring device - Google Patents
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JP6472136B2 - Mass measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、物品の速度が変化している間にその物品の質量を検出する質量計測装置の零点調整に関する。   The present invention relates to zero adjustment of a mass measuring device that detects the mass of an article while the speed of the article is changing.

ばね秤や電子秤では、重力加速度以外の加速度の影響を排除するため、物品を静止させた状態でその質量を測定している。しかし、最近では、ロボットハンドで物品を移動させる機会が増え、それに伴い、物品を移動させている間に、その質量を測定して、後処理に利用したいという要求がある。   In spring balances and electronic balances, the mass is measured while the article is stationary in order to eliminate the influence of acceleration other than gravitational acceleration. However, recently, the opportunity to move an article with a robot hand increases, and accordingly, there is a demand for measuring the mass of the article while moving the article and using it for post-processing.

この要求に応えるために、本件出願人は、下記特許文献に開示されるような一連の質量測定装置を開発してきた。この質量測定装置は、物品の速度が変化している間に、その物品に作用する力と加速度から物品の質量を測定することを基本としている。   In order to meet this requirement, the applicant has developed a series of mass measuring devices as disclosed in the following patent documents. This mass measuring device is based on measuring the mass of an article from the force and acceleration acting on the article while the speed of the article is changing.

特開2013−079931号公報JP2013-079931A 特開2013−174503号公報JP 2013-174503 A 特開2013−174570号公報JP 2013-174570 A 特開2013−185846号公報JP 2013-185846 A 特開2013−185847号公報JP 2013-185847 A 特開2013−185848号公報JP 2013-185848 A 特開2013−195197号公報JP 2013-195197 A 特開2013−195200号公報JP 2013-195200 A

この質量測定装置は、物品に作用する力を検出する力センサと、物品を把持するロボットハンドと、物品を加速しながら移動させるロボットアームと、物品に作用する加速度を検出する加速度センサとを備えたものである。そして、ここで使用する力センサは、機械的歪を電気信号に変換して出力する歪みゲージ式ロードセルであるから、使用中にロボットハンドが何かにぶつかって力センサに衝撃が加わると、零点がずれてしまう。また、繰り返し使用によって、あるいは、周囲温度変化によって零点がずれてしまう問題がある。   This mass measuring apparatus includes a force sensor that detects a force acting on an article, a robot hand that grips the article, a robot arm that moves the article while accelerating, and an acceleration sensor that detects an acceleration acting on the article. It is a thing. The force sensor used here is a strain gauge type load cell that converts the mechanical strain into an electrical signal and outputs it. If the robot hand hits something during use and an impact is applied to the force sensor, the zero point Will shift. Further, there is a problem that the zero point shifts due to repeated use or due to a change in ambient temperature.

こうした零点変化は、運転開始前に後述の「ゼロキー」を操作することによって解消することはできるが、この装置は、移動中に物品の質量を測定するものであるため、運転中は、そうした操作ができないという問題があった。   Such a zero point change can be resolved by operating the “zero key” described later before the start of operation. However, since this device measures the mass of an article during movement, such operation is performed during operation. There was a problem that could not.

本発明は、こうしたロボットアームに組み込まれた質量測定装置に特有な問題を解決せんとするもので、力センサの零点調整を自動的に行って、計量精度を維持することのできる、使い勝手の良い質量測定装置を提供することを課題とする。   The present invention is intended to solve the problems peculiar to the mass measuring device incorporated in such a robot arm, and is easy to use because it can automatically adjust the zero point of the force sensor and maintain the weighing accuracy. It is an object to provide a mass measuring device.

本発明に係る質量測定装置は、移動中の物品に作用する力と加速度から、該物品の質量を測定する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記各センサの出力を入力する制御部とを備え、
前記制御部は、前記力センサの出力が無負荷であり、前記加速度センサの出力がゼロであるときに、前記力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする。
The mass measuring device according to the present invention is a mass measuring device that measures the mass of an article from the force and acceleration acting on the moving article,
A force sensor for detecting a force acting on the article;
An acceleration sensor for detecting an acceleration acting on the article;
A control unit for inputting the output of each sensor,
The control unit automatically updates the output of the force sensor as a zero point when the output of the force sensor is unloaded and the output of the acceleration sensor is zero.

生産ラインに組み込まれるロボットアームの場合は、運転中であっても、次の物品が送られてくるまで待機する時間帯がある。制御部は、各センサの出力から、そうした時間帯を見つけ、力センサの出力が無負荷であるときに、力センサの零点を自動更新するのである。これにより、運転中にロボットアームを強制的に止めて零点調整を行う必要がないから、連続運転中であっても計量精度を一定に維持することができる。   In the case of a robot arm incorporated in a production line, there is a time zone to wait until the next article is sent even during operation. The control unit finds such a time zone from the output of each sensor, and automatically updates the zero point of the force sensor when the output of the force sensor is unloaded. Thereby, it is not necessary to forcibly stop the robot arm during operation and perform zero point adjustment, so that the weighing accuracy can be kept constant even during continuous operation.

また、前記制御部は、前記力センサの無負荷状態が所定時間持続しているときに、該力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする。例えば、この種のセンサ出力は、フィルタを介して出力されるから、入力に対して一定の遅れ時間が生ずる。そこで、その遅れ時間が経過し、続く複数回のサンプリングによって力センサの出力が無負荷状態であると確認されれば、そのときに入力した複数回のサンプリングデータの平均値を零点として自動更新するのである。これにより、より確実な零点更新が可能になる。   In addition, the control unit automatically updates the output of the force sensor as a zero point when a no-load state of the force sensor continues for a predetermined time. For example, since this type of sensor output is output through a filter, a certain delay time occurs with respect to the input. Therefore, if the delay time elapses and it is confirmed that the output of the force sensor is in an unloaded state by a plurality of subsequent samplings, the average value of the sampling data input at that time is automatically updated as a zero point. It is. This makes it possible to update the zero point more reliably.

また、前記制御部は、前記加速度センサの出力に代えて、該加速度センサの移動を制御するコントローラからの信号を入力し、それによって前記加速度センサの出力がゼロと看做せるときは、そのときの力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする。   In addition, the control unit inputs a signal from a controller that controls movement of the acceleration sensor instead of the output of the acceleration sensor, and when the output of the acceleration sensor can be regarded as zero by that time, then The output of the force sensor is automatically updated with the zero point as a zero point.

例えば、ロボットアームが停止しても、加速度センサとロボットアームとの間にバネ系が介在すると、加速度センサは、ロボットアームが静止するまで、バネ系の振動に起因する加速度を検出する。しかし、力センサは、そうした振動をフィルタで除去することができるから、コントローラから停止信号を受け、その後の力センサの無負荷状態が所定時間持続していれば、力センサの出力を零点として記憶更新する。これにより、例えば、ロボットアームが一連の処理を終えて次の物品を待機している僅かな時間帯であっても、力センサの零点更新を行うことができる。   For example, even if the robot arm is stopped, if a spring system is interposed between the acceleration sensor and the robot arm, the acceleration sensor detects the acceleration caused by the vibration of the spring system until the robot arm stops. However, the force sensor can remove such vibrations with a filter, so if it receives a stop signal from the controller and the unloaded state of the force sensor continues for a predetermined time, the force sensor output is stored as a zero point. Update. Thereby, for example, even when the robot arm has finished a series of processes and is waiting for the next article, the zero point of the force sensor can be updated.

本発明によれば、運転中にロボットアームをわざわざ止めて、力センサの零点調整を行う必要がないから、連続運転中であっても計量精度を一定に維持することができる。したがって、使い勝手の良い質量測定装置を提供することができる。また、制御部は、コントローラからの信号を入力し、それによって加速度センサの出力がゼロと看做せるときは、力センサの出力を零点として自動更新するから、ロボットアームが一連の処理を終えて次の物品を待機している僅かな時間帯であっても零点更新ができる。したがって、ロボットを連続運転していても、計量精度を低下させない効果がある。   According to the present invention, since it is not necessary to stop the robot arm during operation and perform zero adjustment of the force sensor, the measurement accuracy can be kept constant even during continuous operation. Therefore, an easy-to-use mass measuring device can be provided. In addition, when the control unit inputs a signal from the controller and the output of the acceleration sensor can be regarded as zero by that, the output of the force sensor is automatically updated as a zero point, so the robot arm finishes a series of processing. The zero point can be updated even in a short time zone waiting for the next article. Therefore, even if the robot is continuously operated, there is an effect that the measurement accuracy is not lowered.

本発明の一実施形態に係る質量測定装置と、それが組み込まれたロボットの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a mass measuring device according to an embodiment of the present invention and a robot in which the mass measuring device is incorporated. FIG. 他の実施形態に係るロボットハンドの概略構成図。The schematic block diagram of the robot hand which concerns on other embodiment. 上記質量測定装置とロボット制御系の構成ブロック図。The block diagram of the configuration of the mass measuring device and the robot control system. 零点を自動更新するフローチャートの一例。An example of the flowchart which updates a zero point automatically.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments do not limit the technical scope of the present invention.

(1)質量測定装置とロボットの基本構成
図1は、本発明の一実施形態に係る質量測定装置10と、それが組み込まれたロボット20の概略構成図を示す。この図において、質量測定装置10は、移動中の物品Qに作用する力を検出する力センサ11と、物品Qに作用する加速度を検出する加速度センサ12とを備える。ロボット20は、ロボットアーム21と、物品Qを把持するロボットハンド22とを備える。
(1) Basic Configuration of Mass Measuring Device and Robot FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a mass measuring device 10 according to an embodiment of the present invention and a robot 20 in which the mass measuring device 10 is incorporated. In this figure, the mass measuring apparatus 10 includes a force sensor 11 that detects a force acting on a moving article Q, and an acceleration sensor 12 that detects an acceleration acting on the article Q. The robot 20 includes a robot arm 21 and a robot hand 22 that holds the article Q.

力センサ11としては、例えば、歪みゲージ式ロードセルが使用される。歪ゲージ式ロードセルは、物品Qの負荷によって自由端側が固定端側に対して相対的に変位し、それによってロードセルに生ずる機械的歪を電気信号に変換し、それを負荷された力として出力する。   For example, a strain gauge type load cell is used as the force sensor 11. In the strain gauge type load cell, the free end side is displaced relative to the fixed end side by the load of the article Q, thereby converting the mechanical strain generated in the load cell into an electric signal and outputting it as a loaded force. .

加速度センサ12としては、例えば、歪みゲージ式ロードセルの他、MEMS型の小型加速度センサ、及び一般的な市販の加速度センサのいずれかが適宜採用される。この加速度センサ12とロボットハンド22が力センサ11の自由端側に取り付けられている。   As the acceleration sensor 12, for example, any one of a MEMS type small acceleration sensor and a general commercially available acceleration sensor is appropriately employed in addition to a strain gauge type load cell. The acceleration sensor 12 and the robot hand 22 are attached to the free end side of the force sensor 11.

ロボットアーム21は、ロボットハンド22を3次元的に移動させるもので、その先端部23には、力センサ11の一端が固定されている。このロボットアーム21としては、例えば、多関節ロボットやパラレルリンクロボット等が採用可能である。   The robot arm 21 moves the robot hand 22 three-dimensionally, and one end of the force sensor 11 is fixed to the distal end portion 23 thereof. As this robot arm 21, for example, an articulated robot, a parallel link robot, or the like can be adopted.

ロボットハンド22は、物品Qを把持するもので、図1のロボットハンド22は、モータで駆動されるフィンガータイプの一例を示すが、これに代えて、図2に示すような負圧で物品Qを吸着保持するエアー吸着タイプを使用することができる。図1のフィンガータイプは、物品Qが固形物である場合に適し、図2のエアー吸着タイプは、例えば、袋詰め商品のように、形状が一定しない場合に適する。   The robot hand 22 grips the article Q, and the robot hand 22 in FIG. 1 shows an example of a finger type driven by a motor, but instead of this, the article Q is subjected to negative pressure as shown in FIG. An air adsorbing type that adsorbs and holds can be used. The finger type of FIG. 1 is suitable when the article Q is a solid material, and the air adsorption type of FIG. 2 is suitable when the shape is not constant, such as a bag-packed product.

図2は、このエアー吸着タイプの概略構成図を示したものである。このタイプは、アルミニウム製の箱Bにシリコンゴム製の蛇腹状の吸着パッドPを取り付けて、吸着パッドPと箱B内とを連通させたものである。このアルミニウム製の箱B内を負圧に保持することにより、各吸着パッドPで物品Qを吸着保持する。また、多数の吸着パッドPで複数の物品Qを同時に把持する場合もあるので、吸着パッドの数、形状、配置等は、物品Qの種類に応じて適宜変更される。したがって、物品Qの種類に応じてロボットハンド22も複数種類用意され、これらを物品Qの種類に応じて使い分けている。   FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of this air adsorption type. In this type, a bellows-like suction pad P made of silicon rubber is attached to an aluminum box B so that the suction pad P communicates with the inside of the box B. By holding the inside of the aluminum box B at a negative pressure, the articles Q are sucked and held by the suction pads P. In addition, since a plurality of articles Q may be simultaneously held by a large number of suction pads P, the number, shape, arrangement, etc. of the suction pads are appropriately changed according to the type of the articles Q. Therefore, a plurality of types of robot hands 22 are prepared according to the type of the article Q, and these are used properly according to the type of the article Q.

(2)制御系の基本構成
図3は、一実施形態に係る質量測定装置10と、それが組み込まれたロボット20の制御系の構成ブロック図を示す。この図において、質量測定装置10の力センサ11と加速度センサ12は、制御部30に電気的に接続され、力センサ11からは、物品Qに作用する力が検出信号として制御部30に入力され、加速度センサ12からは、物品Qに作用する加速度が検出信号として制御部30に入力されている。この制御部30は、コンピュータで構成され、記憶部31に記憶された各種のプログラムを読み出して実行することにより、後述の各種の機能を実現する。また、この制御部30には、操作表示部13が接続されている。
(2) Basic Configuration of Control System FIG. 3 shows a block diagram of the configuration of the control system of the mass measuring apparatus 10 according to one embodiment and the robot 20 in which it is incorporated. In this figure, the force sensor 11 and the acceleration sensor 12 of the mass measuring apparatus 10 are electrically connected to the control unit 30, and the force acting on the article Q is input from the force sensor 11 to the control unit 30 as a detection signal. From the acceleration sensor 12, the acceleration acting on the article Q is input to the control unit 30 as a detection signal. The control unit 30 is configured by a computer, and implements various functions described later by reading and executing various programs stored in the storage unit 31. In addition, an operation display unit 13 is connected to the control unit 30.

操作表示部13は、質量測定に必要な各種のパラメータの設定や、ロボット20に対する運転開始、停止等を操作するものである。具体的には、キーボードやタッチパネル等で構成され、キーの種類としては、図示はしていないが、数字キーの他に、後述の「スパンキー」と、移動中に操作する「第1のゼロキー」と、静止中に操作する「第2のゼロキー」とがある。   The operation display unit 13 is used to set various parameters necessary for mass measurement and to start and stop the operation of the robot 20. Specifically, it is configured by a keyboard, a touch panel, and the like, and the types of keys are not shown, but in addition to numeric keys, a “span key” described later and a “first zero key” operated during movement are provided. And a “second zero key” operated while still.

制御部30は、プログラムを実行することにより、速度が変化している物品Qの質量を次の計算式から求める。
m=S{(Fm/Fa)−(Fmz/Faz)}
ここで、Sはスパン係数。Fmは、質量mの物品Qを移動させている時の力センサ11の出力、Faは、そのときの加速度センサ12の出力である。また、Fmzは、ロボットハンド22を無負荷状態にして移動させた時の力センサ11の出力、Fazは、そのときの加速度センサ12の出力である。
The control part 30 calculates | requires the mass of the articles | goods Q in which the speed is changing from the following formula by executing a program.
m = S {(Fm / Fa)-(Fmz / Faz)}
Here, S is a span coefficient. Fm is the output of the force sensor 11 when moving the article Q of mass m, and Fa is the output of the acceleration sensor 12 at that time. Fmz is an output of the force sensor 11 when the robot hand 22 is moved in an unloaded state, and Faz is an output of the acceleration sensor 12 at that time.

また、スパン係数Sは、以下の関係式で表される係数である。
S=ms/{(Fms/Fas)−(Fmz/Faz)}
ここで、msは、スパン分銅の質量、Fmsは、そのスパン分銅をロボットハンド22が持ち上げたときの力センサ11の出力、Fasは、そのときの加速度センサ12の出力である。FmzやFazは、前述と同様、ロボットハンド22を無負荷状態にして移動させたときの力センサ11の出力と、そのときの加速度センサ12の出力である。
The span coefficient S is a coefficient represented by the following relational expression.
S = ms / {(Fms / Fas)-(Fmz / Faz)}
Here, ms is the mass of the span weight, Fms is the output of the force sensor 11 when the robot hand 22 lifts the span weight, and Fas is the output of the acceleration sensor 12 at that time. Fmz and Faz are the output of the force sensor 11 when the robot hand 22 is moved with no load, and the output of the acceleration sensor 12 at that time, as described above.

これらのスパン係数Sや出力比(Fmz/Faz)は、初期設定において、次のような操作によって設定登録される。
まず、質量msのスパン分銅を用意し、次に「スパンキー」を押す。すると、ロボットハンド22が質量msのスパン分銅を持ち上げて降ろす。その間、力センサ11からは、Fmsが出力され、加速度センサ12からは、Fasが出力されるから、制御部30は、そのときの出力比(Fms/Fas)を記憶部31に記憶する。
続いて、「第1のゼロキー」を押す。すると、ロボットハンド22は、何も持たずに、すなわち、無負荷状態で上下動する。その間、力センサ11からは、Fmzが出力され、加速度センサ12からは、Fazが出力されるから、制御部30は、その出力比(Fmz/Faz)を記憶部31に記憶する。
These span coefficients S and output ratios (Fmz / Faz) are set and registered by the following operations in the initial setting.
First, prepare a span weight of mass ms, and then press the “Span key”. Then, the robot hand 22 lifts and lowers the span weight of mass ms. Meanwhile, since Fms is output from the force sensor 11 and Fas is output from the acceleration sensor 12, the control unit 30 stores the output ratio (Fms / Fas) at that time in the storage unit 31.
Subsequently, the “first zero key” is pressed. Then, the robot hand 22 moves up and down without anything, that is, in a no-load state. Meanwhile, Fmz is output from the force sensor 11 and Faz is output from the acceleration sensor 12. Therefore, the control unit 30 stores the output ratio (Fmz / Faz) in the storage unit 31.

一方、「第2のゼロキー」は、力センサ11の初期荷重、すなわち、力センサ11に負荷されるロボットハンド22の質量と加速度センサ12の質量の和を零点として記憶させるもので、ロボットハンド22に何も持たせずに「第2のゼロキー」を操作すると、静止中の力センサ11の出力(初期荷重)が零点として記憶される。この零点は、基本的には変化しない値であるが、ロボットハンド22が物にぶつかって力センサ11に衝撃が加わると、その零点がずれてしまう。また、周囲温度が変化した場合も零点がずれでしまう。制御部30は、そうしたオフセット量を、零点の自動更新によって、キャンセルする。   On the other hand, the “second zero key” stores the initial load of the force sensor 11, that is, the sum of the mass of the robot hand 22 loaded on the force sensor 11 and the mass of the acceleration sensor 12 as a zero point. If the “second zero key” is operated without holding anything, the output (initial load) of the stationary force sensor 11 is stored as a zero point. This zero point is basically a value that does not change, but when the robot hand 22 hits an object and an impact is applied to the force sensor 11, the zero point is shifted. Also, the zero point is shifted when the ambient temperature changes. The control unit 30 cancels such an offset amount by automatically updating the zero point.

運転中においては、各センサ11、12の出力は、制御部30に常時入力される。そして、力センサ11の出力が無負荷状態の範囲内にあり、加速度センサ12の出力もゼロであると、制御部30が判断すると、制御部30は、そのときの力センサ11の出力を零点として自動更新するのである。これにより、零点が変化しても、オフセット量がキャンセルされるから、計量誤差は解消される。   During operation, the outputs of the sensors 11 and 12 are always input to the control unit 30. When the control unit 30 determines that the output of the force sensor 11 is within the range of the no-load state and the output of the acceleration sensor 12 is also zero, the control unit 30 sets the output of the force sensor 11 at that time to the zero point. Is automatically updated. Thereby, even if the zero point changes, the offset amount is canceled, so the measurement error is eliminated.

また、こうした自動更新において、力センサ11の出力が無負荷になれば、直ちに零点を更新してもよいが、制御部30は、それをより慎重に行うために、デジタルフィルタによる遅れ時間が経過し、続く複数回のサンプリングによって力センサ11の出力が無負荷状態を持続していると確認できれば、そのときに入力した複数回のサンプリングデータの平均値を零点として自動更新する。これにより、より確実な零点更新を行う。   Further, in such automatic update, if the output of the force sensor 11 becomes no load, the zero point may be updated immediately. However, in order to perform the control more carefully, the delay time by the digital filter has elapsed. If it can be confirmed that the output of the force sensor 11 is maintained in the no-load state by sampling a plurality of times, the average value of the sampling data input at that time is automatically updated as a zero point. Thereby, more reliable zero update is performed.

さらに、制御部30は、後述のロボットコントローラ24から停止信号を受け取ると、力センサ11の出力が無負荷であり、かつ、その停止信号を受けてから所定時間、その無負荷状態が持続していると確認できれば、そのときの力センサ11の出力を零点として自動更新する。これにより、例えば、ロボットアーム21が物品Qを放出して元の位置に戻ろうとする僅かな時間でも零点更新を行うことができる。   Further, when the control unit 30 receives a stop signal from the robot controller 24 described later, the output of the force sensor 11 is unloaded, and the unloaded state continues for a predetermined time after receiving the stop signal. If it can be confirmed, the output of the force sensor 11 at that time is automatically updated as a zero point. Thereby, for example, the zero point can be updated even in a short time when the robot arm 21 tries to release the article Q and return to the original position.

記憶部31は、制御部30が実行する各種のプログラムの他に、初期設定されたスパン係数Sや初期荷重としての零点、自動更新された零点、さらには、算出された物品Qの質量等を記憶する。   In addition to the various programs executed by the control unit 30, the storage unit 31 stores the initially set span coefficient S, the zero as the initial load, the automatically updated zero, the calculated mass of the article Q, and the like. Remember.

一方、ロボットコントローラ24は、コンピュータで構成され、そこにロボットアーム21とロボットハンド22が電気的に接続されている。また、図示しない撮像装置も接続されている。そして、内蔵のプログラムが実行されることにより、ロボットアーム21とロボットハンド22が駆動制御されて、撮像装置で物品Qの位置を確認しながら、物品Qを持ち上げたり、移動させたりするようになっている。   On the other hand, the robot controller 24 is configured by a computer, and the robot arm 21 and the robot hand 22 are electrically connected thereto. Further, an imaging device (not shown) is also connected. When the built-in program is executed, the robot arm 21 and the robot hand 22 are driven and controlled, and the article Q is lifted or moved while the position of the article Q is confirmed by the imaging device. ing.

また、このロボットコントローラ24と制御部30とは、通信ケーブル40を介して電気的に接続され、持ち上げられた物品Qの質量が求まると、それをロボットコントローラ24に送信する。ロボット20は、その質量に基づいて、それが基準値に満たない不良品と判断すれば、それをライン外へ排出し、正量品と判断すれば、それを規定の場所へ移動させる。また、そうした動作中に、例えば、次の物品Qの到来を待機するために、あるいは、元の位置に戻るために、ロボットアーム21が僅かな時間停止すると、そのタイミングでコントローラ24は、停止信号を制御部30に出力する。制御部30は、それに基づいて、前述の零点の自動更新に入るか否かを判断する。   Further, the robot controller 24 and the control unit 30 are electrically connected via the communication cable 40, and when the mass of the lifted article Q is obtained, it is transmitted to the robot controller 24. If the robot 20 determines that it is a defective product that does not satisfy the reference value based on its mass, the robot 20 discharges it out of the line, and if it determines that the product is a positive product, moves it to a specified location. During such an operation, for example, when the robot arm 21 is stopped for a short period of time in order to wait for the arrival of the next article Q or to return to the original position, the controller 24 sends a stop signal at that timing. Is output to the control unit 30. Based on this, the control unit 30 determines whether or not to enter the above-described automatic zero update.

次に、制御部30の基本動作を、図4に示すフローチャートに基づいて説明する。
運転に際しては、まず、前述の初期設定を行う(ステップS1)。これにより、スパン係数Sと各センサ11、12の移動中の零点(Fmz、Faz)が記憶部31に記憶される。続いて、スタートボタンを押して、ロボット20の運転を開始する。すると、制御部30は、各センサ11、12の出力を周期的に入力しそれを記憶する(ステップS2)。続いて、制御部30は、力センサ11の出力が安定状態にあるか否かをチェックする(ステップS3)。安定か否かの判断は、力センサ11の出力が同じ値を所定回数示すかどうかで判断する。安定状態であれば、次のステップS4でタイマーがスタートしているか否かを確認し、不安定であれば、ステップS5に移行して、タイマーがリセットされたか否かを判断する。このタイマーは、デジタルフィルタの遅れ時間を経過したか否かを見るもので、ソフトタイマーで構成されている。
Next, the basic operation of the control unit 30 will be described based on the flowchart shown in FIG.
In operation, first, the above-described initial setting is performed (step S1). As a result, the span coefficient S and the zero points (Fmz, Faz) during movement of the sensors 11 and 12 are stored in the storage unit 31. Subsequently, the start button is pressed to start the operation of the robot 20. Then, the control part 30 inputs the output of each sensor 11 and 12 periodically, and memorize | stores it (step S2). Subsequently, the control unit 30 checks whether or not the output of the force sensor 11 is in a stable state (step S3). The determination as to whether or not it is stable is made based on whether or not the output of the force sensor 11 shows the same value a predetermined number of times. If the state is stable, it is confirmed whether or not the timer is started in the next step S4. If unstable, the process proceeds to step S5 to determine whether or not the timer is reset. This timer checks whether or not the delay time of the digital filter has elapsed, and is composed of a soft timer.

ステップS4において、タイマーがスタートしていないときは、次のステップS6でソフトタイマーをスタートさせてから、元のステップS2に戻る。タイマーがスタートしているときは、タイマーがタイムアップしたか否かをチェックする(ステップS7)。その結果、タイムアップしていなければ元のステップS2に戻り、タイムアップしていれば、次のステップS8でタイマーをリセットした後、零点の自動更新に移行する(ステップS9)。この自動更新は、タイマーが作動している間に入力した力センサ11の複数個の出力値であり、それを平均して零点として記憶更新する。   If the timer has not started in step S4, the soft timer is started in the next step S6, and then the process returns to the original step S2. When the timer has started, it is checked whether or not the timer has expired (step S7). As a result, if the time has not expired, the process returns to the original step S2, and if the time has expired, the timer is reset in the next step S8, and then the process proceeds to automatic zero update (step S9). This automatic update is a plurality of output values of the force sensor 11 input while the timer is operating, and averages them and stores and updates them as zero points.

一方、そのタイムアップまでに力センサ11の出力が変化した場合、あるいは、当初から変化している場合は、ステップS5において、タイマーがリセットされたか否かをチェックする。リセットされていなければ、次のステップS10で作動中のタイマーをリセットする。既にリセットされていれば、次のステップS11で、各センサ11、12の出力のピーク値を検出する。ピーク値が検出できなければ、物品Qの移動速度が変化の途上にあるから、元のステップS2に戻って、ピーク値が現れるのを待つ。そして、再び、ステップS2からステップS11に移行して、ピーク値が見つかれば、そのピーク値を使って前述の計算式から物品Qの質量mを求める。   On the other hand, if the output of the force sensor 11 has changed by the time up or if it has changed from the beginning, it is checked in step S5 whether or not the timer has been reset. If not reset, the timer in operation is reset in the next step S10. If it has already been reset, the peak value of the output of each sensor 11, 12 is detected in the next step S11. If the peak value cannot be detected, the moving speed of the article Q is in the process of change, so the process returns to the original step S2 and waits for the peak value to appear. When the peak value is found again from step S2 to step S11, the mass m of the article Q is obtained from the above formula using the peak value.

以上のステップをコンピュータの演算処理速度で繰り返しながら、物品Qの質量mを求めるとともに、零点も自動更新していく。   While repeating the above steps at the computer processing speed, the mass m of the article Q is obtained and the zero point is automatically updated.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、他の実施形態も採用可能である。例えば、この質量測定装置に、静止計量モードを新たに加え、ロボット20の使い方に応じて、移動中の各センサの出力に基づいて物品の質量を求める動的計量モードと、静止計量モードとに切り替えようにしても良い。静止計量モードとは、例えば、ロボットハンド22が物品Qを持ち上げて静止し、力センサ11の出力が安定すれば、その出力から物品Qの質量を検出する。あるいは、ロボットハンド22に容器を持たせ、その容器に流動物を供給する。そして、容器内の流動物が安定すると、力センサ11の出力から流動物の質量を求める。そして、物品Qの質量が求まると、次の物品と持ち替える。あるいは、流動物を他の容器に移し替え、続いて、把持した容器に新たな物品を供給する。こうした場合においても、運転中に力センサの零点が自動更新されるから、より精度の高い計量を行うことができる。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, Other embodiment is also employable. For example, a static weighing mode is newly added to the mass measuring device, and a dynamic weighing mode for obtaining the mass of an article based on the output of each moving sensor and a stationary weighing mode according to how the robot 20 is used. You may make it switch. In the static weighing mode, for example, if the robot hand 22 lifts the article Q and stops and the output of the force sensor 11 is stabilized, the mass of the article Q is detected from the output. Alternatively, the robot hand 22 is provided with a container and the fluid is supplied to the container. When the fluid in the container is stabilized, the mass of the fluid is obtained from the output of the force sensor 11. Then, when the mass of the article Q is obtained, it is replaced with the next article. Alternatively, the fluid is transferred to another container, and then a new article is supplied to the grasped container. Even in such a case, since the zero point of the force sensor is automatically updated during operation, more accurate weighing can be performed.

本発明によれば、ロボットハンドで物品を移動しながらその物品の質量をより正確に測定することができるから、産業用ロボットを使用する分野において利用可能である。   According to the present invention, since the mass of an article can be measured more accurately while the article is moved by a robot hand, the invention can be used in the field of using an industrial robot.

Q 物品
10 質量測定装置
11 力センサ
12 加速度センサ
20 ロボット
21 ロボットアーム
22 ロボットハンド
24 ロボットコントローラ
30 制御部
Q article 10 mass measuring device 11 force sensor 12 acceleration sensor 20 robot
21 Robot arm 22 Robot hand 24 Robot controller 30 Control unit

Claims (6)

物品の速度が変化している間に該物品に作用する力と加速度から、前記物品の質量を測定する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記各センサの出力を入力する制御部とを備え、
前記制御部は、前記力センサの出力が無負荷であり、前記加速度センサの出力がゼロであるときに、前記力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする質量測定装置。
A mass measuring device that measures the mass of an article from the force and acceleration acting on the article while the speed of the article is changing,
A force sensor for detecting a force acting on the article;
An acceleration sensor for detecting an acceleration acting on the article;
And a control unit for receiving the output of the sensors,
The mass measuring apparatus , wherein the control unit automatically updates the output of the force sensor as a zero point when the output of the force sensor is unloaded and the output of the acceleration sensor is zero.
前記制御部は、前記力センサの無負荷状態が所定時間持続しているときに、該力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする請求項1に記載の質量測定装置。 Wherein, when the no-load state of the force sensor persists predetermined time, characterized by automatically updating the zero-point output of the force sensor, a mass measuring device according to claim 1. 物品の速度が変化している間に該物品に作用する力と加速度から、前記物品の質量を測定する質量測定装置であって、
前記物品に作用する力を検出する力センサと、
前記物品に作用する加速度を検出する加速度センサと、
前記各センサの出力を入力する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記加速度センサの移動を制御するコントローラからの信号をさらに入力し、前記力センサの出力が無負荷であり、前記コントローラからの信号によって前記加速度センサの出力がゼロと看做せるときは、そのときの前記力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする、質量測定装置。
A mass measuring device that measures the mass of an article from the force and acceleration acting on the article while the speed of the article is changing,
A force sensor for detecting a force acting on the article;
An acceleration sensor for detecting an acceleration acting on the article;
A control unit for inputting the output of each sensor,
Wherein the control unit further receives a signal from a controller for controlling the movement of the pre-Symbol acceleration sensor, the output of the force sensor is unloaded, the output of the acceleration sensor by a signal from the controller is expected to zero when causing做is characterized by automatically updating the output of the force sensor at the time as a zero point, mass measuring device.
前記制御部は、振動をフィルタで除去した前記力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の質量測定装置。  4. The mass measuring apparatus according to claim 1, wherein the control unit automatically updates an output of the force sensor from which vibration is removed by a filter as a zero point. 5. ロボットハンドと、  Robot hand,
前記ロボットハンドと、前記加速度センサと、が取り付けられた前記力センサが固定されるロボットアームと、をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の質量測定装置。  The mass measuring device according to claim 1, further comprising: a robot arm to which the force sensor to which the robot hand and the acceleration sensor are attached is fixed. .
前記制御部は、前記ロボットハンドが何も持たない状態である無負荷状態で、前記力センサの出力を零点として自動更新することを特徴とする、請求項5に記載の質量測定装置。  The mass measuring device according to claim 5, wherein the control unit automatically updates the output of the force sensor as a zero point in a no-load state where the robot hand has nothing.
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