特許 6203775 固定されたワークの異常を判定するロボットシステム、および、異常判定方法

(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】6203775

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】固定されたワークの異常を判定するロボットシステム、および、異常判定方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   B25J13/08 Z

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-73967(P2015-73967)

(22)【出願日】2015年3月31日

(65)【公開番号】特開2016-193463(P2016-193463A)

(43)【公開日】2016年11月17日

【審査請求日】2016年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130133

【弁理士】

【氏名又は名称】曽根 太樹

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】古屋 好丈

【審査官】 中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１１４３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３２０４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９６６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２１２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６９４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０３０３５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ１／００−２１／０２，

Ｂ２３Ｐ１９／００−２１／００，

Ｂ２３Ｑ３／００−３／１５４，３／１６−３／１８，

１７／００−２３／００，

Ｂ２５Ｂ１／００−１１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワーク（Ｗ）を位置決めおよび固定するワーク固定装置（１）と、
前記ワーク（Ｗ）を把持するハンド（３）が取付けられたロボット（４）と、
前記ワーク固定装置（１）および前記ロボット（４）を制御する制御装置（８）と、を備え、
前記制御装置（８）は、
前記ハンド（３）により前記ワーク（Ｗ）を把持し、その把持された前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク固定装置（１）の所定の位置に配置するように前記ロボット（４）を動作させるロボット動作制御部（９）と、
前記ロボット動作制御部（９）の動作指令に応じて前記ロボット（４）の軸を回転駆動するモータの外乱トルクを監視する外乱トルク監視部（１１）と、
前記ハンド（３）により把持された前記ワーク（Ｗ）が前記ワーク固定装置（１）により固定されたとき、前記外乱トルクと所定の第１閾値とを比較して、前記外乱トルクが前記第１閾値を超えた場合には、前記ワーク固定装置（１）により固定された前記ワーク（Ｗ）の位置に異常が発生したと判定する異常判定部（１３）と、
前記外乱トルク監視部（１１）により監視している前記モータの外乱トルクの履歴を複数の周波数成分に分解し、該複数の周波数成分の中から特定の周波数成分を抽出する周波数分析部（１５）と、
を有し、
前記異常判定部（１３）は、
前記ハンド（３）により把持された前記ワーク（Ｗ）が前記ワーク固定装置（１）により固定されたとき、前記特定の周波数成分と所定の第２閾値とを比較して、前記特定の周波数成分が前記第２閾値を超えた場合には、前記ワーク固定装置（１）により固定された前記ワーク（Ｗ）に傷が発生したと判定することを含む、ロボットシステム。

【請求項2】

前記ワーク固定装置（１）は、前記ワーク（Ｗ）の外面が接触する着座面（５ａ）を有するワーク固定部（５）と、前記ワーク（Ｗ）を前記着座面に押付ける押付面（６ａ）を有するワーク押付部（６）と、を備える、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

ロボット（４）によりワーク固定装置（１）に搬入され、該ワーク固定装置（１）に固定されたワーク（Ｗ）の異常を判定する異常判定方法であって、
前記ロボット（４）に対する動作指令に応じて前記ロボット（４）の軸を回転駆動するモータの外乱トルクを監視し、
前記ロボット（４）のハンド（３）によりワーク（Ｗ）を把持して前記ワーク固定装置（１）の所定の位置に配置し、その把持された前記ワーク（Ｗ）を前記ワーク固定装置（１）により固定したときに、前記外乱トルクと所定の第１閾値とを比較して、前記外乱トルクが前記第１閾値を超えた場合には、前記ワーク固定装置（１）により固定された前記ワーク（Ｗ）の位置に異常が発生したと判定すること、ならびに、前記監視している前記モータの外乱トルクの履歴を複数の周波数成分に分解し、該複数の周波数成分の中から特定の周波数成分を抽出し、該特定の周波数成分と所定の第２閾値とを比較して、前記特定の周波数成分が前記第２閾値を超えた場合には、前記ワーク固定装置（１）により固定された前記ワーク（Ｗ）に傷が発生したと判定することを行う、異常判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークを把持して生産機械のワーク固定装置に移動させるハンドを備えたロボットシステム、および、ワーク固定装置に固定されたワークの異常を判定する異常判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークを加工する加工機、ワークに部品を組付ける組立機などの生産機械においては、生産機械にワークが搬入され、生産機械によりワークの加工や部品の組付けなどが実施されている。また、生産機械の作業テーブルには、ワークを所定の位置に位置決めおよび固定するワーク固定装置、例えばクランプ装置が設置されている。そして、クランプ装置に対するワークの搬入および搬出においてはロボットが広く使用されている。

【0003】

一般に、ロボットは、ハンドによりワークを把持して、生産機械のクランプ装置に移動させる。そして、クランプ装置によってワークが固定された後、ロボットのハンドはワークを解放するようにしている。

【0004】

また、生産機械におけるワークの加工精度や部品の組付精度は、クランプ装置を用いて固定されたワークの位置精度に大きく影響される。例えば、クランプ装置におけるワークの着座面に加工屑が付着している場合、着座面に対してワークが密着せずに固定されるようになる。この状態においてワークを加工すると、目的の形状とは異なる加工品が生成されてしまう。このため、生産機械のクランプ装置によってワークを固定したとき、ワークが所定の位置に正確に位置決めされているかを確認する必要がある。

【0005】

特許文献１は、着座面に対してワークが密着しているか否かを確認する密着確認装置を開示している。この密着確認装置は、着座面に一端が開口するエア通路と、このエア通路にエアを供給するエア供給手段と、エア通路に供給されるエアの流れの有無を検知するエア流れ検出手段と、を備えている。エア通路にエアを供給した状態においてエア通路にエアの流れが有る場合には、エア通路の一端が開口する着座面に対してワークが密着しておらず、着座面からエアが流出していると考えられる。したがって、密着確認装置は、エア流れ検出手段を用いてワークの着座状態を判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−１３０４４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した従来技術において、クランプ装置におけるワークの着座面はワークの外面と密着するように形成されている。しかし、ワークが複雑な形状を有し、且つ、当該ワークが比較的広い寸法許容差に基づいて作製されている場合、そのようなワークの外面と着座面とを確実に密着させることは困難である。したがって、ワークの寸法許容差に起因して、着座面とワークの外面との間に隙間が生じることがある。

【0008】

前述のワークがクランプにより着座面に正確に位置決めされているかを確認する手段として、特許文献１に開示された密着確認装置を使用した場合を考えると、次のような問題が発生する。すなわち、密着確認装置は、着座面からエアが流出する場合にワークが着座面に密着していないと判定するものである。つまり、ワークの外面と着座面との間に僅かでも隙間が生じたとき、着座面からエアが流出するので、ワークの着座状態に異常が発生したと判定される。そのため、クランプ装置によって固定されたワークの位置が許容範囲内に収まっていても、エアの流出状態が検出されれば、そのワークは正しく位置決めされていないと判定されてしまう。

【0009】

以上の問題に対して、クランプ装置により固定されたワークの位置をセンサにより検出する方法が検討された。しかし、センサには電気配線が必要になり、クランプ装置が複雑かつ高価なものとなる。また、ワークの加工や部品の組付けを行うときにクランプ装置を一方向に継続的に回転させたい場合には、電気配線が必要なセンサを使用することができない。電気配線の破断の問題が発生するからである。

【0010】

そこで本発明は、上述したような問題点に鑑み、安価に構成でき、かつ、生産機械におけるワーク固定装置により固定されたワークの異常を正確に判定することができるロボットシステムおよび異常判定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第一態様は、ワークを位置決めおよび固定するクランプ装置と、ワークを把持するハンドが取付けられたロボットと、ワーク固定装置およびロボットを制御する制御装置と、を備えたロボットシステムを提供する。
さらに、第一態様のロボットシステムにおいて、制御装置は、
ハンドによりワークを把持し、その把持されたワークをワーク固定装置の所定の位置に配置するようにロボットを動作させるロボット動作制御部と、
ロボット動作制御部の動作指令に応じてロボットの軸を回転駆動するモータの外乱トルクを監視する外乱トルク監視部と、
ハンドにより把持されたワークがワーク固定装置により固定されたとき、外乱トルクと所定の第１閾値とを比較して、外乱トルクが第１閾値を超えた場合には、ワーク固定装置により固定されたワークの位置に異常が発生したと判定する異常判定部と、を有している、ロボットシステムが提供される。
この第一態様により上述の課題が解決される。しかし、本発明は、第一態様に限られず、以下の第二態様ないし第三態様のいずれかのロボットシステムを提供することもできる。

【0012】

本発明の第二態様によれば、第一態様のロボットシステムにおいて、制御装置は、
外乱トルク監視部により監視しているモータの外乱トルクの履歴を複数の周波数成分に分解し、該複数の周波数成分の中から特定の周波数成分を抽出する周波数分析部をさらに有する、ロボットシステムが提供される。
さらに、第二態様のロボットシステムにおいて、異常判定部は、
ハンドにより把持されたワークがワーク固定装置により固定されたとき、特定の周波数成分と所定の第２閾値とを比較して、特定の周波数成分が第２閾値を超えた場合には、ワーク固定装置により固定されたワークに傷が発生したと判定することを含む、ロボットシステムが提供される。

【0013】

本発明の第三態様によれば、第一態様または第二態様のロボットシステムにおいて、
ワーク固定装置は、ワークの外面が接触する着座面を有するワーク固定部と、ワークを着座面に押付ける押付面を有するワーク押付部と、を備えることを特徴とする、ロボットシステムが提供される。

【0014】

また、本発明の第四態様は、ロボットによりワーク固定装置に搬入され、該ワーク固定装置に固定されたワークの異常を判定する異常判定方法を提供する。
さらに、本発明の第四態様によれば、
ロボットに対する動作指令に応じてロボットの軸を回転駆動するモータの外乱トルクを監視し、
ロボットのハンドによりワークを把持してワーク固定装置の所定の位置に配置し、その把持されたワークをワーク固定装置により固定したときに、外乱トルクと所定の第１閾値とを比較して、外乱トルクが第１閾値を超えた場合には、ワーク固定装置により固定されたワークの位置に異常が発生したと判定する、異常判定方法が提供される。

【0015】

本発明の第五態様によれば、ロボットのハンドによりワークを把持してワーク固定装置の所定の位置に配置し、その把持されたワークをワーク固定装置により固定したときに、
監視しているモータの外乱トルクの履歴を複数の周波数成分に分解し、複数の周波数成分の中から特定の周波数成分を抽出し、特定の周波数成分と所定の第２閾値とを比較して、特定の周波数成分が前記第２閾値を超えた場合には、ワーク固定装置により固定されたワークに傷が発生したと判定することをさらに含む、異常判定方法が提供される。

【発明の効果】

【0016】

本発明の第一態様によれば、ロボットのハンドにより把持され、ワーク固定装置の所定の位置に位置決めされたワークをワーク固定装置により固定したとき、ロボットの軸を駆動するモータの外乱トルクを検出している。そして、検出された外乱トルクが所定の第１閾値を超える場合に、ワーク固定装置に固定されたワークの位置に異常が発生したと判定される。
このため、ワーク固定装置におけるワークの着座面とワークの外面との密着状態に関係なく、そのワーク固定装置に固定されたワークの位置に異常が生じたか否かを判定することができる。言い換えれば、ワーク形状に左右されることなく、固定されたワーク位置の異常の有無を判定できる。また、第１閾値を調整することにより、ワーク固定装置によって固定されたワークの位置が許容範囲内に収まっている状態をワーク位置の異常として判定されないようにすることが可能である。その結果、ワークから作製される製品の歩留まりを向上させることができる。
さらに、異常を検出するためにセンサをワーク固定装置に付加する必要がない。その結果、安価な構成によりワークの異常を判定するロボットシステムを提供することができる。

【0017】

本発明の第二態様によれば、ロボットのハンドにより把持されたワークをワーク固定装置により固定したとき、その固定時の衝撃によってワークが損傷したか否かを判定することができる。それにより、ワークから作製される製品の歩留まりを向上させることができる。

【0018】

本発明の第三態様によれば、ワークの外面が接触する着座面を有するワーク固定部と、ワークを着座面に押付ける押付面を有するワーク押付部とを備えるため、ワークの固定時にワークがワーク固定部の着座面に倣って配置される。これにより、ワーク固定装置においてワークを精度よく固定することができる。

【0019】

本発明の第四態様および第五態様は、それぞれ本発明の第一態様および第二態様と同様の効果を奏する。

【0020】

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態のロボットシステムの斜視図である。

【図2A】図１に示されるクランプ装置によりワークが正常に固定された様子を模式的に示した正面図である。

【図2B】図２Ａに示されるワークおよびクランプ装置を上から見た図である。

【図3A】図１に示されるクランプ装置により固定されたワークの位置が異常である様子を模式的に示した正面図である。

【図3B】図３Ａに示されるワークおよびクランプ装置を上から見た図である。

【図4】第１実施形態のロボットシステムに備わるロボット制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】第１実施形態のロボットシステムの動作手順を示すフローチャートである。

【図6】第２実施形態のロボットシステムに備わるロボット制御装置の構成を示すブロック図である。

【図7】第２実施形態のロボットシステムの動作手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示されるロボットシステムの態様は一例であり、本発明のロボットシステムは図示した態様に限られるものではない。

【0023】

（第１実施形態）
図１は第１実施形態によるロボットシステムの斜視図である。
第１実施形態のロボットシステム２０は、図１に示すように、ワークＷを位置決めおよび固定するクランプ装置１を備えた生産機械２と、ロボット先端部にハンド３が取付けられたロボット４と、を備える。ロボット４は垂直多関節型マニュピレータである。生産機械２としては、ワークを加工する加工機や、ワークに部品を組付ける組立機などが使用される。そして、そのような生産機械２の作業テーブルにクランプ装置１が設置されている。なお、図１においては、生産機械２の一部が示されている。

【0024】

さらに、ロボット４は、ハンド３によりワークＷを把持して、生産機械２に設置されたクランプ装置１に移動させるように制御される。図１に示される例においては、ワークＷはＴ字形管状部材からなる。このため、ロボット４のハンド３は２本の指部を備えており、Ｔ字形管状部材の管内において２本の指部の間隔を広げることによりＴ字形管状部材を把持するようになっている。

【0025】

さらに、クランプ装置１は、ワークＷを位置決めするワーク固定部５と、ワークＷをワーク固定部５に押付けるワーク押付部６と、を備える。ワーク固定部５およびワーク押付部６の各々における、ワークＷの外面と接触する面は、ワークＷがＴ字形管状部材であるため、Ｔ字形管状部材の外面に合わせて湾曲している。

【0026】

ロボット４は、ハンド３により把持されたワークＷをクランプ装置におけるワーク固定部５およびワーク押付部６の間に位置決めする。それから、ハンド３によりワークＷが把持された状態において、クランプ装置１が作動し、ワーク押付部６がワークＷをワーク固定部５に押付けるようにされている。そして、クランプ装置１によってワークＷが位置決めおよび固定された後、ロボット４のハンド３はワークＷを解放するようにしている。
なお、ワークＷをワーク固定部５とワーク押付部６との間の所定の位置に配置するためのロボット４の動作は、ティーチングまたはオフラインプログラミングによって予め教示されている。

【0027】

ここで、図２Ａは、図１に示されるクランプ装置１によりワークＷが正常に固定された様子を模式的に示した正面図である。図２Ｂは、図２Ａに示されるワークＷおよびクランプ装置１を上から見た図である。
図２Ｂに示されるように、クランプ装置１のワーク固定部５は、ワークＷとしての管状部材の湾曲した外面が接触する着座面５ａを有する。一方、クランプ装置１のワーク押付部６は、ワークＷとしての管状部材の湾曲した外面をワーク固定部５の着座面５ａに押付ける押付面６ａを有する。

【0028】

そして、図２Ａに白抜き矢印によって示されるように、ロボットのハンド３により把持されたワークＷは、ワーク押付部６の押付面６ａによってワーク固定部５の着座面５ａに押付けられている。このとき、図２Ｂに示すように、ワークＷの外面がワーク固定部５の着座面５ａに当接することにより、ワークＷがワーク固定部５の着座面５ａに倣って配置される。これにより、ワークＷが所定の位置に位置決めされる。
なお、本願において「ワークＷの外面がワーク固定部５の着座面５ａに当接する」状態は、ワークＷの外面が着座面５ａに密着する状態に限られない。つまり、着座面５ａとワークＷとの間に隙間が発生する状態であっても、ワークＷの位置誤差が所定の許容範囲内に収まるようにワークＷの外面がワーク固定部５の着座面５ａに当接されていればよい。

【0029】

しかし、前述したようにクランプ装置１によってワークＷの位置を所定の位置に位置決めするときに、ワーク固定部５の着座面５ａに異物、例えば加工屑が付着している場合、ワークＷを所定の位置に位置決めすることが困難となる。この点について、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。

【0030】

図３Ａは、図１に示されるクランプ装置１により固定されたワークＷの位置が異常である様子を模式的に示した正面図である。図３Ｂは、図３Ａに示されるワークＷおよびクランプ装置１を上から見た図である。
図３Ａおよび図３Ｂにおいては、ハンド３により把持されたワークＷをワーク押付部６によって着座面５ａに押付けるときに、ワーク固定部５の着座面５ａに加工屑７が存在している。このような場合には、ワークＷを着座面５ａに倣って配置することができない。ワークＷの位置は、図３Ａに示されるように、図２Ａに示した正常なワーク位置に対して大きくずれる。この状態においてワークＷを加工すると、目的の形状とは異なる加工品が生成されてしまう。

【0031】

上記のようにワーク押付部６の動作によってワークＷの位置ずれが発生したとき、ハンド３を支持する軸を回転駆動するサーボモータ１６に対して、図３Ａに白抜き矢印で示されるような外乱トルクが作用する。したがって、サーボモータ１６の外乱トルクを監視すれば、クランプ装置により固定されたワークＷの位置異常の発生を検出することができる。このため、第１実施形態のロボットシステム２０は、ハンド３を支持する軸を回転駆動するサーボモータ１６の外乱トルクを監視する機能を有する制御装置８を備えている。

【0032】

つまり、サーボモータの外乱トルクはサーボモータの電流値によって管理し得る。そして、監視される外乱トルクとは、動作指令に応じてサーボモータに入力されるトルク（即ち、指令電流値）と、実際にサーボモータの動作に使われたトルク（即ち、消費電流値）との差を意味する。例えば、サーボモータの負荷が所定の範囲内であれば、消費電流値は指令電流値と同等となるため、外乱トルクは発生しない。これに対し、サーボモータに掛かる負荷が所定の範囲を超えた場合は、フィードバック制御を実施した結果、消費電流値が大きくなる、すなわち外乱トルクは大きくなる。

【0033】

次に、第１実施形態のロボットシステム２０の制御装置８について説明する。
図４は第１実施形態のロボットシステム２０の制御装置８を示すブロック図である。
図４を参照すると、ロボット４は制御装置８に接続されている。制御装置８はデジタルコンピュータである。
制御装置８は、ロボット動作制御部９と、サーボモータ制御部１０と、外乱トルク監視部１１と、クランプ装置制御部１２と、異常判定部１３とを備える。

【0034】

ロボット動作制御部９は、ハンド３によりワークＷを把持させ、クランプ装置１の所定の位置にワークＷを位置決めするようにロボット４を動作させる。

【0035】

サーボモータ制御部１０は、ロボット動作制御部９からの動作指令に応じて、ロボット４の各関節部の軸を駆動するサーボモータ（不図示）を制御する。そして、目標位置に対するロボット４の動作は、該サーボモータの軸に連結されたフィードバック装置、例えばインクリメンタルエンコーダを用いて制御される。

【0036】

外乱トルク監視部１１は、サーボモータ制御部１０が制御するハンド３内のサーボモータの外乱トルクを監視する。ハンド３をピッチ方向、ヨー方向、およびロール方向に回転させるためにハンド３に３つの回転軸が在る場合は、少なくとも１つの回転軸のサーボモータの外乱トルクを監視すればよい。また、外乱トルク監視部１１は、ハンド３を支持する軸を駆動するサーボモータの外乱トルクを監視するだけでなく、その他の各ロボット関節部の軸を駆動するサーボモータの外乱トルクを監視してもよい。

【0037】

クランプ装置制御部１２は、ロボット４によってワークＷがクランプ装置１におけるワーク固定部５とワーク押付部６との間の所定の位置に配置されたときに、クランプ装置１を作動させる。つまり、ハンド３により把持されたワークＷが、クランプ装置１のワーク固定部５とワーク押付部６との間の所定の位置に位置決めされた状態において、クランプ装置１が作動して、当該ワークＷがワーク固定部５の着座面５ａに押付けられる。そして、このようなクランプ装置１の動作が完了すると、外乱トルク監視部１１により監視されているサーボモータの外乱トルクが、異常判定部１３に送信されるようになっている。

【0038】

異常判定部１３は、外乱トルク監視部１１から送信された外乱トルクを所定の第１閾値（電流値）と比較する。そして、異常判定部１３は、当該外乱トルクが所定の第１閾値を超えた場合に、クランプ装置１のワーク固定位置に異常が発生したと判定する。

【0039】

さらに、異常判定部１３によって、異常が発生していると判定された場合にアラームを出力する出力部１４が、制御装置８に接続されている。アラームとしては、光、音、および音声などを単独で、あるいは任意に組合せて使用することができる。

【0040】

次に、上記した制御装置８を備えるロボットシステム２０の動作について説明する。
図５は第１実施形態のロボットシステム２０の動作手順を示すフローチャートである。
ロボットシステム２０を起動すると、制御装置８は、予めプログラミングされた動作指令に従ってロボット４を動作させる。それにより、ロボット４は、図１に示されるようにハンド３によりワークＷを把持して、生産機械２に設置されたクランプ装置１に移動させる。ワークＷの移動中、制御装置８の外乱トルク監視部１１は、ロボット４のハンド３を支持する軸を回転駆動するサーボモータの外乱トルクを監視する（図５のステップＳ１）。

【0041】

続いて、ロボット４は、ハンド３により把持されたワークＷをクランプ装置１におけるワーク固定部５およびワーク押付部６の間に位置決めする（図５のステップＳ２）。それから、ハンド３によりワークＷが把持された状態において、制御装置８は、クランプ装置１のワーク押付部６を作動させる（図５のステップＳ３）。それにより、ワーク押付部６がワークＷをワーク固定部５の着座面５ａに押付ける。

【0042】

このようなクランプ装置１の動作が完了すると、制御装置８の異常判定部１３は、外乱トルク監視部１１により監視されているサーボモータの外乱トルクと、所定の第１閾値とを比較する（図５のステップＳ４）。そして、異常判定部１３は、当該外乱トルクが所定の第１閾値と同じか、または所定の第１閾値を超えた場合に、クランプ装置１のワーク固定状態に異常が発生したと判定する。そのような異常とは、例えば加工屑７がワーク固定部５の着座面５ａに存在している場合である。なお、所定の第１閾値は、制御装置８の外部から設定変更可能である。

【0043】

異常判定部１３によって、異常が発生していると判定された場合、制御装置８は、出力部１４によってアラームを出力して、ワーク位置異常を報知する（図５のステップＳ５）。このとき、制御装置８は、クランプ装置１を備えた生産機械２を停止させてもよい。

【0044】

一方、外乱トルク監視部１１により監視されているサーボモータの外乱トルクが、所定の第１閾値よりも小さい場合、ロボット４のハンド３はワークＷを解放する（図５のステップＳ６）。それにより、ワークＷはクランプ装置１のみによって固定された状態となる。その後、生産機械２によりワークＷの加工や部品の組付けなどが実施される。

【0045】

以上に説明したように第１実施形態は、ロボット４のハンド３により把持され、クランプ装置１の所定の位置に位置決めされたワークＷをクランプ装置１により固定したとき、ハンド３の軸を駆動するサーボモータの外乱トルクを検出している。そして、検出された外乱トルクが所定の第１閾値を超える場合に、クランプ装置２に固定されたワークＷの位置に異常が発生したと判定される。
このため、クランプ装置１におけるワーク固定部５の着座面５ａとワークＷの外面との密着状態に関係なく、そのクランプ装置２に固定されたワークＷの位置に異常が生じたか否かを判定することができる。言い換えれば、本発明においては、ワーク形状に左右されることなく、固定されたワーク位置の異常の有無を判定できる。また、第１閾値を調整することにより、クランプ装置によって固定されたワークの位置が許容範囲内に収まっている状態をワーク位置の異常として判定されないようにすることが可能である。その結果、ワークＷから作製される製品の歩留まりを向上させることができる。
さらに、本発明においては、異常を検出するためにセンサをクランプ装置２に付加する必要がない。その結果、安価な構成によりワークの異常を判定するロボットシステム２０を提供することができる。

【0046】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。ここでは、上述した第１実施形態のロボットシステム２０と同じ構成部分については同じ符号を付して、第１実施形態に対して異なる点のみを説明することとする。
図６は第２実施形態のロボットシステム２０の制御装置８を示すブロック図である。
第２実施形態においては、図６に示すように、図４に示した制御装置８に対して周波数分析部１５がさらに追加されている。

【0047】

周波数分析部１５は、外乱トルク監視部１１により監視されているサーボモータの外乱トルクの履歴に対して周波数分析、例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）分析を行う。そして、周波数分析部１５は、ＦＦＴ解析によってサーボモータの外乱トルクの履歴を複数の周波数成分に分解し、それから、複数の周波数成分の中から特定の周波数成分を抽出して異常判定部１３に送信する。なお、抽出する特定の周波数成分は、クランプ装置１によってワークＷを固定した時に当該ワークＷが損傷した場合に発生する周波数である。

【0048】

異常判定部１３は、周波数分析部１５から送信された特定の周波数成分を所定の第２閾値と比較することを含む。そして、異常判定部１３は、当該特定の周波数成分が所定の第２閾値（周波数）を超えた場合に、クランプ装置１により固定されたワークＷに傷が発生したと判定する。

【0049】

次に、第２実施形態の制御装置８を備えるロボットシステム２０の動作について説明する。
図７は第２実施形態のロボットシステム２０の動作手順を示すフローチャートである。
ロボットシステム２０を起動すると、制御装置８は、予めプログラミングされた動作指令に従ってロボット４を動作させる。それにより、ロボット４は、図１に示されるようにハンド３によりワークＷを把持して、生産機械２に設置されたクランプ装置１に移動させる。ワークＷの移動中、制御装置８の外乱トルク監視部１１は、ロボット４のハンド３を支持する軸を回転駆動するサーボモータの外乱トルクを監視する（図７のステップＳ１１）。

【0050】

続いて、ロボット４は、ハンド３により把持されたワークＷをクランプ装置１におけるワーク固定部５およびワーク押付部６の間に位置決めする（図７のステップＳ１２）。それから、ハンド３によりワークＷが把持された状態において、制御装置８は、クランプ装置１のワーク押付部６を作動させる（図７のステップＳ１３）。それにより、ワーク押付部６がワークＷをワーク固定部５の着座面５ａに押付ける。

【0051】

このようなクランプ装置１の動作が完了すると、周波数分析部１５は、ＦＦＴ解析によってサーボモータの外乱トルクの履歴を複数の周波数成分に分解し、それから、複数の周波数成分の中から特定の周波数成分を抽出する（図７のステップＳ１４）。

【0052】

続いて、制御装置８の異常判定部１３は、周波数分析部１５により抽出された特定の周波数成分と、所定の第２閾値とを比較する（図７のステップＳ１５）。そして、異常判定部１３は、当該特定の周波数が所定の第２閾値と同じか、または所定の第２閾値を超えた場合に、クランプ装置１により固定されたワークＷに傷が発生したと判定する。なお、所定の第２閾値は、制御装置８の外部から設定変更可能である。

【0053】

異常判定部１３によって、傷が発生していると判定された場合には、制御装置８は、出力部１４によってアラームを出力して、傷の発生を報知する（図７のステップＳ１６）。このとき、制御装置８は、クランプ装置１を備えた生産機械２を停止させてもよい。

【0054】

一方、周波数分析部１５から送信された特定の周波数成分が所定の第２閾値よりも小さい場合、ロボット４のハンド３はワークＷを解放する（図７のステップＳ１７）。それにより、ワークＷはクランプ装置１のみによって固定された状態となる。その後、生産機械２によりワークＷの加工や部品の組付けなどが実施される。

【0055】

以上に説明した第２実施形態によれば、ロボット４のハンド３により把持されたワークＷをクランプ装置１により固定したとき、その固定時の衝撃によってワークＷが損傷したか否かを判定することができる。それにより、ワークＷから作製される製品の歩留まりを向上させることができる。

【0056】

なお、第２実施形態において、上述した第１実施形態の異常判定方法が追加的に実施されてもよい。つまり、第１実施形態のように、外乱トルク監視部１１により監視されているサーボモータの外乱トルクと、所定の第１閾値とを比較して、クランプ装置１のワーク固定状態に異常が発生しているか否かを判定することが異常判定部１３にて追加的に実施されてもよい。

【0057】

以上では典型的な実施形態を示したが、本発明は上述の各実施形態に限定されず、本発明の思想を逸脱しない範囲で上述の各実施形態を様々な形、構造や材料などに変更可能である。

【符号の説明】

【0058】

Ｗ ワーク
１ クランプ装置
２ 生産機械
３ ハンド
４ ロボット
５ ワーク固定部
５ａ 着座面
６ ワーク押付部
６ａ 押付面
７ 加工屑
８ 制御装置
９ ロボット動作制御部
１０ サーボモータ制御部
１１ 外乱トルク監視部
１２ クランプ装置制御部
１３ 異常判定部
１４ 出力部
１５ 周波数分析部
１６ サーボモータ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】