特許 5977960 質量測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5977960

(24)【登録日】2016年7月29日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】質量測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01G 9/00 20060101AFI20160817BHJP

   G01G 23/01 20060101ALI20160817BHJP

   B25J 19/02 20060101ALI20160817BHJP

【ＦＩ】

   G01G9/00

   G01G23/01 Z

   B25J19/02

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-48945(P2012-48945)

(22)【出願日】2012年3月6日

(65)【公開番号】特開2013-185846(P2013-185846A)

(43)【公開日】2013年9月19日

【審査請求日】2015年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000147833

【氏名又は名称】株式会社イシダ

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中谷 誠

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 亮民

(72)【発明者】

【氏名】小西 聡

【審査官】 三田村 陽平

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０１−２６０３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２３３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４６６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−１３０８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４７７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２６２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１７１２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１８６７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｇ １／００−２３／４８

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物品を移動させ、その際に前記物品に作用する力および加速度から前記物品の質量を算出する質量測定装置であって、
前記物品を保持する保持機構と、
前記保持機構を移動させる移動機構と、
前記保持機構と前記移動機構との間に設けられて、移動時の前記物品に作用する力を測定する力測定部と、
移動時の前記物品に作用する加速度を把握する加速度把握部と、
前記保持機構および前記移動機構を運転制御し、前記力測定部の測定結果を示す力測定データ及び前記加速度把握部の把握した加速度データに基づいて前記物品の質量を算出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記力測定データの極値、あるいは、前記加速度データの極値、あるいは、前記力測定データの極値及び前記加速度データの極値、から前記物品の質量を算出する、
質量測定装置。

【請求項2】

前記力測定データが極値を採る時刻は、前記加速度データが極値を採る時刻とずれており、
前記物品の質量の算出では、前記力測定データの極値及び前記加速度データの極値の両方が用いられる、
請求項１に記載の質量測定装置。

【請求項3】

前記力測定データが極値を採る時刻は、前記加速度データが極値を採る時刻とずれており、
前記物品の質量の算出にて前記力測定データの極値が用いられる場合、該力測定データが極値を採る時刻での前記加速度データの値が、更に前記物品の質量の算出にて用いられ、
前記物品の質量の算出にて前記加速度データの極値が用いられる場合、該加速度データが極値を採る時刻での前記力測定データの値が、更に前記物品の質量の算出にて用いられる、
請求項１に記載の質量測定装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記力測定データのうち、該データの極値を含む第１所定範囲内に該当する第１データを抽出し、
前記加速度データのうち、該データの極値を含む第２所定範囲内に該当する第２データを抽出し、
抽出した前記第１データ及び前記第２データを対象とする重み付け平均を計算し、その結果を前記物品の質量の算出に用いる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の質量測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、質量測定装置、特に、物品を移動させ、その際に物品に作用する力および加速度から前記物品の質量を算出する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、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に、静止状態で使用することを前提としている。しかし、近年、揺れる物体上に据え付けられ、揺動による計量誤差を除去した質量を測定する質量測定装置が普及している。例えば、特許文献１（特開平８−１１０２６１号公報）に開示されている質量測定装置では、通常の力センサとしての計量用ロードセルとは別に、分銅を載荷したダミー用ロードセルで床の上下動成分を検出し、検出した上下動成分を、計量用ロードセルの出力信号から減算することによって、床の上下動成分を含まない測定信号を出力するようにしている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記特許文献１に記載の質量測定装置も、物品に作用する重力によってロードセルが垂直方向へ変位することを利用しているので、ロードセルが重力によっては、変位しない状態になる場合、物品の質量を検出することができなくなる。

【0004】

それゆえ、例えば、マニピュレータやロボットハンドのように、物品を持ち上げて移動させる先端部にロードセルを取り付けて、持ち上げた物品を移動している最中に、その物品の質量を測定しようとしても、従来技術では困難である。

【0005】

そこで、出願人は、物品を移動させ、その際に物品に作用する力および加速度から物品の質量を算出する質量測定装置を開発した。つまり、この装置では、力センサによって水平に移動する物品に作用する力が測定されると共に、水平に移動する物品に作用する加速度が加速度センサによって測定され、これら各センサの測定データに基づいて、物品の質量が算出される。

【0006】

しかしながら、力センサや加速度センサは、個々に周波数特性を有している。この周波数特性は、各センサの測定データに対し位相のずれを生じさせ、物品の質量の算出に悪影響を及ぼす場合がある。その結果、算出された物品の質量が、実際の物品の質量とは異なってしまう虞がある。

【0007】

そこで、本発明の課題は、センサが有する周波数特性の影響をあまり受けずに、移動中の物品の質量を精度良く測定できる質量測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

質量測定装置は、物品を移動させ、その際に物品に作用する力および加速度から物品の質量を算出する。この質量測定装置は、保持機構と、移動機構と、力測定部と加速度把握部と、制御部とを備える。保持機構は、物品を保持する。移動機構は、保持機構を移動させる。力測定部は、保持機構と移動機構との間に設けられて、移動時の物品に作用する力を測定する。加速度把握部は、移動時の物品に作用する加速度を把握する。制御部は、保持機構および移動機構を運転制御し、力測定部の測定結果を示す力測定データ及び加速度把握部の把握した加速度データに基づいて、物品の質量を算出する。そして、制御部は、力測定データの極値、あるいは、加速度データの極値、あるいは、力測定データの極値及び加速度データの極値、から物品の質量を算出する。

【0009】

この質量測定装置では、物品の質量を算出する際、加速度データの極値及び力測定データの極値の少なくとも１つが用いられる。仮に、力測定部及び加速度把握部が共にセンサで構成されているとすると、各センサの測定データが極値を採る時は、測定データの経時的変位量が最も小さくなる。従って、各測定データの極値を物品の質量算出に用いることによって、各センサの周波数特性による位相のずれの影響をあまり受けていない物品の質量が算出されることとなり、その結果計量精度が高まる。

【0010】

また、力測定データが極値を採る時刻は、加速度データが極値を採る時刻とずれており、物品の質量の算出では、力測定データの極値及び加速度データの極値の両方が用いられることが好ましい。

【0011】

ここでは、各データは互いに異なる時刻に極値となるが、物品の質量の算出には、力測定データにおける極値と加速度データにおける極値との両方が用いられる。これにより、より精度の高い物品の質量の算出が可能となる。

【0012】

また、力測定データが極値を採る時刻は、加速度データが極値を採る時刻とずれており、物品の質量の算出にて力測定データの極値が用いられる場合、該データが極値を採る時刻での加速度データの値が、更に物品の質量の算出にて用いられる。そして、物品の質量の算出にて加速度データの極値が用いられる場合、該データが極値を採る時刻での力測定データの値が、更に物品の質量の算出にて用いられることが好ましい。

【0013】

ここでは、加速度データ及び力測定データのいずれか一方として極値が用いられ、かつその時刻での他方のデータが用いられる。これにより、一条件が物品に課された瞬間での各データが用いられるため、各データが共に極値となる場合を待たなくとも、物品の質量の算出が素早くできる。

【0014】

また、制御部は、力測定データのうち、該データの極値を含む第１所定範囲内に該当する第１データを抽出する。制御部は、加速度データのうち、該データの極値を含む第２所定範囲内に該当する第２データを抽出する。そして、制御部は、抽出した第１データ及び第２データを対象とする重み付け平均を計算し、その結果を物品の質量の算出に用いることが好ましい。

【0015】

これにより、より精度の高い物品の質量の算出が可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る質量測定装置によると、力測定部や加速度把握部の周波数特性による位相のずれの影響をあまり受けていない物品の質量が算出されることとなり、その結果計量精度が高まる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る質量測定装置の概略構成図であって、特に、質量測定装置の駆動系を表す図。

【図2】力センサおよび加速度センサによって検出された信号（即ち、力測定データ及び加速度データ）を処理する信号処理回路図であって、特に、質量測定装置の制御系を表す図。

【図3】図１の質量測定装置をばね−質量系で表わしたときの当該質量測定装置の２自由度モデル。

【図4】零点調整のために、吸着部に何も保持させない状態で力センサおよび加速度センサから得られた各測定データを示すグラフ。

【図5】スパン調整用の既知の分銅を吸着部に保持させた状態で力センサおよび加速度センサから得られた各測定データを示すグラフ。

【図6】質量ｍの被測定物（即ち、物品Ｑ）を吸着部に保持させた状態で力センサおよび加速度センサから得られた各測定データを示すグラフ。

【図7】物品Ｑの質量ｍの算出方法を具体的に説明する際に用いられる、位相のずれが生じている各測定データを示すグラフ。

【図8】変形例Ａに係る物品Ｑの質量ｍの算出方法を具体的に説明する際に用いられる、力センサ及び加速度センサそれぞれの測定データを示すグラフ。

【図9】変形例Ｂに係る物品Ｑの質量ｍの算出方法を具体的に説明する際に用いられる、力センサ及び加速度センサそれぞれの測定データを示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0019】

（１）質量測定装置１００の構成
（１−１）駆動系
図１は、本発明の一実施形態に係る質量測定装置１００の概略構成図であって、特に質量測定装置１００の駆動系を表している。図１において、質量測定装置１００は、駆動系の構成要素として、力センサ１（力測定部に相当）と、吸着部２（保持機構に相当）と、ロボットアーム３（移動機構に相当）と、加速度センサ４（加速度把握部に相当）とを備えている。

【0020】

力センサ１は移動中の物品Ｑに作用する力を検出する。また、力センサ１には、例えば、歪みゲージ式ロードセルが採用される。歪みゲージ式ロードセルは、移動によって自由端側が固定端側に対して相対的に変位し、それによって自由端側に作用する力を検出することができる。

【0021】

吸着部２は、物品Ｑを保持する。また、吸着部２には、エアー吸着機構、或いは、エアーチャック機構が採用される。なお、吸着部２は、エアー吸着機構やエアーチャック機構などに限定されるものではなく、モータ駆動のフィンガー機構であってもよい。

【0022】

ロボットアーム３は、吸着部２を三次元的に移動させる。また、ロボットアーム３は、所定の回転軸ＣＡを中心にしてＣＷ方向およびＣＣＷ方向に回転することもできる。なお、ロボットアーム３としては、例えば、水平多関節ロボットや垂直多関節ロボット、あるいは、パラレルリンクロボット等が適切である。

【0023】

加速度センサ４は、物品Ｑに作用する加速度を検出する。また、加速度センサ４としては、例えば、歪みゲージ式ロードセル、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。

【0024】

なお、力センサ１は吸着部２とロボットアーム３との間に設けられ、加速度センサ４は吸着部２に隣接するように設けられる。以下で説明する実施形態では、力センサ１及び加速度センサ４ともに歪みゲージ式ロードセルが採用され、力センサ１及び加速度センサ４は水平方向に移動する物品Ｑに作用する力と加速度を検出する。

【0025】

（１−２）制御系
図２は、力センサ１及び加速度センサ４によって検出された信号を処理する信号処理回路図であって、特に、質量測定装置１００の制御系を表している。図２において、質量測定装置１００は、更に制御系の構成要素として、増幅器３１ａ，３１ｂ、ローパスフィルタ３２ａ，３２ｂ、Ａ／Ｄ変換器３３ａ，３３ｂ、及び制御部４０を備えている。

【0026】

なお、以下では、説明の便宜上、力センサ１の出力である検出信号を「力測定データ」といい、加速度センサ４の出力である検出信号を「加速度データ」と言う。

【0027】

図２において、力センサ１及び加速度センサ４には、それぞれ増幅器３１ａ，３１ｂが接続されており、これらの増幅器３１ａ，３１ｂは、力センサ１及び加速度センサ４から入力された検出信号である力測定データ及び加速度データそれぞれを増幅する。また、各増幅器３１ａ，３１ｂには、それぞれローパスフィルタ３２ａ，３２ｂが接続されている。このローパスフィルタ３２ａ，３２ｂは、入力された検出信号である力測定データ及び加速度データから一定周波数以上のノイズ成分を除去する。また、各ローパスフィルタ３２ａ，３２ｂには、それぞれＡ／Ｄ変換器３３ａ，３３ｂが接続されており、そのＡ／Ｄ変換器３３ａ，３３ｂは、入力されたアナログ信号（具体的には、各測定データ）をディジタル信号に変換する。また、各Ａ／Ｄ変換器３３ａ，３３ｂは、制御部４０に接続されている。なお、制御部４０としては、ＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ）やマイクロコンピュータ等を使用することができる。

【0028】

制御部４０は、入力された検出信号、つまりは力測定データ及び加速度データに基づいて、各種の処理を実行する。先ず、制御部４０は、力センサ１及び加速度センサ４の各測定データに含まれるノイズ周波数成分をローパスフィルタ３２ａ，３２ｂにより除去する処理を行う。そして、制御部４０は、除算器４１として機能することで、そのノイズ周波数成分が除去された力センサ１の力測定データを加速度センサ４の加速度データで除算する処理を行う。その後、制御部４０は、減算器４２として機能することで、該除算結果から風袋質量を減算して質量ｍを算出する処理を行う。即ち、制御部４０は、力センサ１及び加速度センサ４の各測定データに基づいて、物品Ｑの質量ｍを算出する。なお、風袋質量とは、力センサ１に負荷される風袋質量と吸着部２の質量と加速度センサ４の質量との和である。

【0029】

更に、制御部４０は、吸着部２による物品Ｑの吸着動作の制御や、ロボットアーム３の運転制御等も行う。

【0030】

（２）質量測定の原理
図３は、図１の質量測定装置１００をばね−質量系で表わしたときの当該質量測定装置の２自由度モデルである。

【0031】

図３において、ｍは物品Ｑの質量、Ｍ₁は力センサ１の自由端側の質量と吸着部２の質量および加速度センサ４の固定端側の質量との和、Ｍ₂は加速度センサ４の自由端の質量である。また、ｋ₁は力センサ１のばね定数、ｋ₂は加速度センサ４のばね定数である。ｘ₁は力センサ１の変位量、ｘ₂は加速度センサ４の変位量とする。

【0032】

物品Ｑに加速度が作用したときの運動方程式は、
（ｍ＋Ｍ₁）ｄ²ｘ₁／ｄｔ²＝−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）＋ｋ₂（ｘ₁−ｘ₂） （１）
Ｍ₂ｄ²ｘ₂／ｄｔ²＝−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁） （２）
として表される。また（１）式を変形すると、
ｍ＝[−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）＋ｋ₂（ｘ₁−ｘ₂）]／（ｄ²ｘ₁／ｄｔ²）−Ｍ₁ （３）
となる。さらに、加速度センサ４の剛性が大きいことを考慮すると、
ｄ²ｘ₁／ｄｔ²≒ｄ²ｘ₂／ｄｔ² （４）
として近似できる。それゆえ、（３）及び（４）式より、
ｍ＝[−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）＋ｋ₂（ｘ₁−ｘ₂）]／（ｄ²ｘ₂／ｄｔ²）−Ｍ₁ （５）
が導き出される。また、（２）式を変形すると、
ｄ²ｘ₂／ｄｔ²＝−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁）／Ｍ₂ （６）
となるので、（５）、（６）式より、
ｍ＝[−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）／−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁）]Ｍ₂＋Ｍ₂−Ｍ₁ （７）
が導き出される。

【0033】

ここで、−ｋ₁（ｘ₁−ｙ）は力センサ１の出力、−ｋ₂（ｘ₂−ｘ₁）は加速度センサ４の出力である。

【0034】

図４は、零点調整のために、吸着部２に何も保持させない状態で力センサ１及び加速度センサ４から得られた各測定データを示すグラフである。図４において、力センサ１の力測定データのピーク値をＦｍｚ、加速度センサ４の加速度データのピーク値をＦａｚとしたとき、（７）式より、
０＝Ｍ₂・Ｃ・（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）＋Ｍ₂−Ｍ₁ （８）
となる。但し、加速度は０でない場合を想定している。なお、Ｃは換算係数である。

【0035】

図５は、スパン調整用の既知の分銅を吸着部２に保持させた状態で力センサ１及び加速度センサ４から得られた各測定データを示すグラフである。図５において、力センサ１の力測定データのピーク値をＦｍｓ、加速度センサ４の加速度データのピーク値をＦａｓとしたとき、（５）式より、
ｍｓ＝Ｍ₂・Ｃ・（Ｆｍｓ／Ｆａｓ）Ｍ₂−Ｍ₁ （９）
となる。そして、（８）−（９）式より、
Ｃ＝ｍｓ／Ｍ₂｛（Ｆｍｓ／Ｆａｓ）−（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）｝ （１０）
が導き出される。（１０）式より、Ｍ₂は固定係数として、スパン係数をＳとすると、
Ｓ＝Ｃ・Ｍ₂＝ｍｓ／｛（Ｆｍｓ／Ｆａｓ）−（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）｝ （１１）
である。

【0036】

図６は、質量ｍの被測定物（即ち、物品Ｑ）を吸着部２に保持させた状態で力センサ１及び加速度センサ４から得られた各測定データを示すグラフである。図６において、力センサ１の力測定データのピーク値をＦｍ、加速度センサ４の加速度データのピーク値をＦａとしたとき、（１１）式より、
ｍ＝Ｓ｛（Ｆｍ／Ｆａ）−（Ｆｍｚ／Ｆａｚ）｝ （１２）
となる。

【0037】

（３）各センサ１，４の有する周波数特性に関係なく質量ｍを求める手段
図７は、位相のずれが生じている場合の、力センサ１及び加速度センサ４それぞれの測定データを表している。なお、図７の縦軸は、力測定データの値が示す物品Ｑに作用する力もしくは加速度データの値が示す物品Ｑの加速度を表し、横軸は、時間を表す。

【0038】

各センサ１，４の周波数特性によっては、図７に示すように、力測定データ及び加速度データの間で位相差が生じてしまい、その結果、力測定データが極値を採る時刻と、加速度データが極値を採る時刻とが、互いに異なることとなる。

【0039】

そこで、本実施形態に係る質量測定装置１００の制御部４０は、上記の質量測定の原理にて説明した物品Ｑの質量ｍの算出において、力センサ１の力測定データの極値及び加速度センサ４の加速度データの極値の少なくとも１つを用いる。特に、本実施形態では、力測定データの極値及び加速度データの極値の両方が、物品Ｑの質量ｍの算出に用いられる。

【0040】

具体的には、図７において、力センサ１の力測定データは、物品Ｑが水平方向に加速している時に該物品Ｑに作用する力が最大となる極値ａ１と、逆に減速している時に物品Ｑに作用する力が最大となる極値ａ２との、２つの極値を有する。加速度センサ４の加速度データは、物品Ｑが水平方向に加速している時の物品Ｑの加速度合いが最大となる極値ｂ１と、逆に減速している時の物品Ｑの減速度合いが最大となる極値ｂ２との、２つの極値を有する。この場合、質量測定装置１００が物品Ｑの質量ｍの算出において用いる力測定データ及び加速度データの組み合わせとしては、力測定データの極値ａ１と加速度データの極値ｂ１、力測定データの極値ａ２と加速度データの極値ｂ２等が挙げられる。

【0041】

このような物品Ｑの質量ｍの算出にあたり、制御部４０は、物品Ｑの水平方向への移動の際、力センサ１の力測定データ及び加速度センサ４の加速度データ全てを、記憶部（図示せず）に記憶する。そして、制御部４０は、この記憶した全データの中から、互いに極値となる力測定データ及び加速度データの組み合わせを抽出し、これを上記の質量測定の原理にて使用して、物品Ｑの質量ｍを算出する。

【0042】

このように、各センサ１，４の測定データが極値を採る時、たとえ各センサ１，４が周波数特性を有していても、各測定データの経時的変位量は最も低くなる。そのため、各センサ１，４の測定データの極値を物品Ｑの質量ｍの算出に用いることにより、制御部４０は、周波数特性によって測定データに位相のずれが生じているとしても、この影響を比較的受けていない、精度の良い物品Ｑの質量ｍを求めることができる。

【0043】

なお、上述した各測定データの極値においては、極値付近の測定データ、つまりは約極値の測定データをも含むものとする。

【0044】

（４）特徴
（４−１）
本実施形態に係る質量測定装置１００は、物品Ｑの質量ｍを算出する際、加速度データの極値及び力測定データの極値の少なくとも１つを用いる。力センサ１や加速度センサ４の測定データが極値を採る時は、該データの経時的変位量が最も小さくなる。従って、力センサ１や加速度センサ４の測定データの極値を物品Ｑの質量ｍの算出に用いることによって、各センサ１，４の周波数特性による位相のずれの影響をあまり受けていない物品Ｑの質量ｍが算出されることとなり、その結果計量精度が高まる。

【0045】

（４−２）
特に、図７に示すように、力測定データ及び加速度データは、互いに異なる時刻に極値となるが、本実施形態に係る制御部４０は、物品Ｑの質量ｍの算出において、力測定データにおける極値と加速度データにおける極値との両方を用いている。これにより、より精度の高い物品Ｑの質量ｍの算出が可能となる。

【0046】

（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、物品Ｑの質量ｍの算出にあたり、力センサ１の力測定データの極値及び加速度センサ４の加速度データの極値の両方が用いられる場合について説明した。しかし、物品Ｑの質量ｍの算出に用いられる力測定データ及び加速度データは、いずれか一方が極値であってもよい。

【0047】

即ち、力測定データの極値が用いられる場合、この力測定データの極値と、該データが極値を採る時刻での加速度データの値とが、物品Ｑの質量ｍの算出に用いられる。逆に、加速度データの極値が用いられる場合、この加速度データの極値と、該データが極値を採る時刻での力測定データの極値とが、物品Ｑの質量ｍの算出に用いられる。具体的には、図８において、力センサ１の力測定データは、時刻ｔ３及び時刻ｔ５の時に極値ａ３，ａ５を採り、加速度センサ４の加速度データは、時刻ｔ４及び時刻ｔ６の時に極値ｂ４，ｂ６を採る。そこで、制御部４０は、力測定データが極値を採る場合として、時刻ｔ３における力測定データの極値ａ３及び加速度データの値ｂ３の組み合わせ、もしくは、時刻ｔ５における力測定データの極値ａ５及び加速度データの値ｂ５の組み合わせを、物品Ｑの質量ｍの算出に用いる。または、制御部４０は、加速度データが極値を採る場合として、時刻ｔ４における力測定データの値ａ４及び加速度データの極値ｂ４の組み合わせ、もしくは、時刻ｔ６における力測定データの値ａ６及び加速度データの極値ｂ６の組み合わせを、物品Ｑの質量ｍの算出に用いる。

【0048】

なお、図８においても、図７と同様、図８の縦軸は、力測定データの値が示す物品Ｑに作用する力もしくは加速度データの値が示す物品Ｑの加速度を表し、横軸は、時間を表す。

【0049】

これにより、上記実施形態の場合に比して物品Ｑの質量ｍの算出精度は劣るが、一条件が物品Ｑに課された瞬間での各測定データが用いられるため、質量測定装置１００は、各測定データが共に極値となる場合を待たなくとも、物品Ｑの質量ｍの算出が可能となる。従って、いずれか一方のセンサ１，４の測定データにおける極値が物品Ｑの質量ｍの算出に用いられるため、ある程度の計量精度を保ちつつ、上記実施形態の場合に比して、物品Ｑの質量ｍが素早く算出されるようになる。

【0050】

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態及び上記変形例Ａにおいて、更に、制御部４０は、極値を含む一定閾値内にある複数の力測定データ及び加速度データについて重み付け平均を行い、その結果を上記の質量測定の原理にて説明した物品Ｑの質量ｍの算出にて用いても良い。

【0051】

具体的には、制御部４０は、図９に示すように、力センサ１の力測定データのうち、該データの極値ａ１または極値ａ２を含む第１所定範囲内に該当するデータ（以下、第１データという）を抽出する。また、制御部４０は、図９に示すように、加速度センサ４の加速度データのうち、該データの極値ｂ１または極値ｂ２を含む第２所定範囲内に該当するデータ（以下、第２データという）を抽出する。そして、制御部４０は、抽出した第１データ及び第２データを対象とする重み付け平均を計算し、その結果を物品Ｑの質量ｍの算出にて用いることが好ましい。これにより、より精度の高い物品Ｑの質量ｍの算出が可能となる。

【0052】

なお、図９においても、図７〜８と同様、図９の縦軸は、力測定データの値が示す物品Ｑに作用する力もしくは加速度データの値が示す物品Ｑの加速度を表し、横軸は、時間を表す。

【0053】

ここで、上記第１所定範囲は、力測定データの極値が必ず含まれように設定され、上記第２所定範囲は、加速度データの極値が必ず含まれるように設定されることが好ましい。これらの第１所定範囲及び第２所定範囲は、質量測定装置１００（具体的には、ロボットアーム３やセンサ１，４）の仕様などに応じて、机上計算、シミュレーション及び実験等の方法によって、適宜決定される。

【0054】

または、第１所定範囲及び第２所定範囲は、実際に水平方向に物品Ｑを動かしつつ各測定データ全てが記憶部（図示せず）に取り込まれた後に、該データそれぞれの極値を中心として所定幅を有するように、決定されてもよい。この場合、制御部４０は、決定した第１所定範囲及び第２所定範囲それぞれに含まれる各測定データを抽出して重み付け平均を行い、その結果を物品Ｑの質量ｍの算出に用いることとなる。

【0055】

また、上記重み付け平均は、図９に係る各測定データの上側の極値ａ２，ｂ２または下側の極値ａ１，ｂ１の、いずれか一方の極値に対してのみ行われてもよい。

【0056】

または、制御部４０は、図９に係る上側の極値ａ２，ｂ２を含む第１データ及び第２データに対しては重み付けを大きくし、逆に図９に係る下側の極値ａ１，ｂ１を含む第１データ及び第２データに対しては重み付けを小さくして重み付け平均を行ってもよい。

【0057】

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、質量測定装置１００が、移動する物品Ｑの加速度を把握するための機器として、「加速度センサ４」を備えていると説明した。しかし、移動する物品Ｑの加速度は、実際に加速度センサ４によって検出されるのではなく、例えばロボットアーム３に出力される駆動指令から把握されてもよい。この場合、質量測定装置１００は、加速度センサ４を備えなくとも良いが、物品Ｑの質量ｍの算出にあたり、力センサ１の力測定データの極値と、該駆動指令から把握した加速度を用いることとなる。

【産業上の利用可能性】

【0058】

以上にように、本願発明によれば、物品を移動させながらその物品の質量を測定することができるので、アセンブリ製品の内部部品の欠品検査にも有用である。

【符号の説明】

【0059】

１ 力センサ（力測定部）
２ 吸着部（保持機構）
３ ロボットアーム（移動機構）
４ 加速度センサ（加速度把握部）
４０ 制御部
Ｑ 物品（被計量物）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0060】

【特許文献1】特開平８−１１０２６１号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】