质量测量装置制造方法

质量测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提供即使在物品移动过程中也可以测量所述物品的质量的质量测量装置。质量测量装置（100）包括机械手（23）、机械臂（11）、力传感器（21）、加速度传感器（22）和控制部（40）。机械手（23）保持物品（Q）。机械臂（11）使机械手（23）移动。力传感器（21）设置在机械手（23）和机械臂（11）之间，测量作用于移动时的物品（Q）的力。加速度传感器（22）测量作用于移动时的物品（Q）的加速度。控制部（40）控制机械手（23）和机械臂（11）运转，并根据作用于移动时的物品（Q）的力和加速度计算物品（Q）的质量。
【专利说明】质量测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及质量测量装置，特别涉及对正在移动的物品的质量在其移动时进行测
量的质量测量装置。
【背景技术】
[0002]通常，弹簧秤和电子秤为了排除重力加速度以外的加速度的影响，以在静止状态下使用为前题。可是近年来，安装于摆动的物体上、并对去除了摆动产生的计量误差的质量进行测量的质量测量装置得到普及。例如在专利文献1(日本专利公开公报特开平8-110261号)公开的质量测量装置中，除了通常的计量用称重传感器以外，使用承载砝码的虚拟用称重传感器检测地面的上下移动成分，通过从计量用称重传感器的输出信号减去检测出的上下移动成分，输出不含地面的上下移动成分的计量信号。
[0003]然而，由于上述专利文献I记载的质量测量装置也利用的是称重传感器因重力作用于物品而向垂直方向产生位移，所以在称重传感器变成不因重力位移的状态下，不能检测物品的质量。
[0004]因此，例如在操纵装置和机械手那样的拿起物品并移动的装置的前端部上安装称重传感器，在使拿起的物品移动的过程中，即使要测量所述物品的质量，也难以采用以往的技术。

【发明内容】

[0005]本发明的课题是提供即使在物品移动过程中也可以测量所述物品的质量的质量
测量装置。
[0006]本发明第I观点的质量测量装置边使物品移动边测量所述物品的质量，其包括保持机构、移动机构、力测量部、加速度测量部和控制部。保持机构保持物品。移动机构使保持机构移动。力测量部设置在保持机构和移动机构之间，测量作用于移动时的物品的力。加速度测量部测量作用于移动时的物品的加速度。控制部控制保持机构和移动机构运转，并根据作用于移动时的物品的力和加速度，来计算物品的质量。
[0007]在所述质量测量装置中，由于即使在物品移动过程中也可以测量所述物品的质量，所以例如把所述质量测量装置安装于机械手的前端部，则可以边使物品伴随输送而移动边测量其质量。
[0008]例如在用机械手抓取从生产线依次送来的商品并装箱的原有的生产线中，在前段必须设置检查商品的内容量的重量检查装置和把内容量不足的商品从生产线排除的分配
>J-U装直。
[0009]然而，如果使用组装有所述质量测量装置的机械手，则可以在抓取商品并移动的过程中测量该商品的质量，可以检查内容量是否适当，所以可以把目前使用的重量检查装置和分配装置等从原有的生产线中撤掉。
[0010]除此以外，在根据商品的质量对商品进行等级分选的分类生产线上，首先具有把商品投入生产线的装置，其次具有测量投入的商品的质量的重量检查装置等，最后还具有根据测量的质量进行分类的装置。如果使用组装有本发明的质量测量装置的机械手，则用一台装置就可以进行商品的投入装置、重量检查装置、分类装置进行的全部处理。
[0011]此外，由于可以排除重力加速度的影响而测量物品的质量，所以例如像日本这样各地区重力不同的情况下，不需要对秤按地区进行重力修正。
[0012]本发明第2观点的质量测量装置在第I观点的质量测量装置的基础上，控制部将作用于移动时的物品的力除以作用于移动时的物品的加速度，来计算物品的质量。
[0013]本发明第3观点的质量测量装置在第I观点或第2观点的质量测量装置的基础上，力测量部和加速度测量部各自的检测方向是与重力作用的方向不同的方向，而且所述
方向一致。
[0014]本发明第4观点的质量测量装置在第I观点或第2观点的质量测量装置的基础上，力测量部和加速度测量部各自的检测方向是重力作用的方向，而且所述方向一致。
[0015]本发明第5观点的质量测量装置在第I观点或第2观点的质量测量装置的基础上，力测量部和加速度测量部至少设置两组。在各组中力测量部和加速度测量部各自的检测方向一致，而且不同的组的检测方向交叉。
[0016]本发明第6观点的质量测量装置在第I观点或第2观点的质量测量装置的基础上，加速度测量部根据从控制部向移动机构输出的运转指令，计算作用于物品的加速度。
[0017]由于所述质量测量装置不需要具有物理方式的加速度检测器，所以可以实现装置的小型化和轻量化。
[0018]本发明第7观点的质量测量装置在第I观点或第2观点的质量测量装置的基础上，还包括外部监视装置。外部监视装置被固定在不移动的位置上，监视物品、保持机构或移动机构的动作，加速度测量部根据从外部监视装置得到的数据，计算作用于物品的加速度。
[0019]在所述质量测量装置中，由于根据静止的外部监视装置的数据求出作用于物品的加速度，所以不存在加速度传感器的设置带来的配线等的影响，使用方便。
[0020]本发明第8观点的质量测量装置在第7观点的质量测量装置的基础上，外部监视装置是激光位移计。
[0021]本发明第9观点的质量测量装置在第7观点的质量测量装置的基础上，外部监视装置是摄像机。
[0022]本发明第10观点的质量测量装置在第I观点或第2观点的质量测量装置的基础上，还包括安装于保持机构的摄像机。加速度测量部根据在外部预先设置的规定的基准点和从摄像机得到的图像数据，计算作用于物品的加速度。
[0023]以往，在物品的输送工序中，作为抓取物品或放置物品的方法，大多采用安装有摄像机的保持机构(例如机械手)去抓取的结构。因此，在所述质量测量装置中，由于可以根据来自所述摄像机的图像数据，得到保持机构从规定的基准点移动到另外的规定的基准点的距离数据，所以也可以根据所述距离数据求出加速度。
[0024]本发明第11观点的质量测量装置在第I观点的质量测量装置的基础上，在物品的质量的计算中，至少使用表示力测量部的测量结果的力测量数据的极值和表示加速度测量部的测量结果的加速度数据的极值中的一个。[0025]在所述质量测量装置中，在计算物品的质量时，至少使用加速度数据的极值和力测量数据的极值中的一个。假设力测量部和加速度测量部都由传感器构成，则在各传感器的测量数据呈现极值时，测量数据随时间推移的位移量变得最小。因此，通过在物品的质量计算中使用各测量数据的极值，可以几乎不受各传感器的频率特性造成的相位偏差的影响，来计算物品的质量，其结果提高了计量精度。
[0026]本发明第12观点的质量测量装置在第11观点的质量测量装置的基础上，力测量数据呈现极值的时刻与加速度数据呈现极值的时刻偏离，在物品的质量的计算中，使用力测量数据的极值和加速度数据的极值双方。
[0027]在所述质量测量装置中，各数据在相互不同的时刻成为极值，但在物品的质量的计算中，使用力测量数据的极值和加速度数据的极值双方。由此，可以更高精度地计算物品的质量。
[0028]本发明第13观点的质量测量装置在第11观点的质量测量装置的基础上，力测量数据呈现极值的时刻与加速度数据呈现极值的时刻偏离，在物品的质量的计算中使用了力测量数据的极值的情况下，在物品的质量的计算中还使用该力测量数据呈现极值的时刻的加速度数据的值。并且，在物品的质量的计算中使用了加速度数据的极值的情况下，在物品的质量的计算中还使用该加速度数据呈现极值的时刻的力测量数据的值。
[0029]在所述质量测量装置中，加速度数据和力测量数据中的任意一方使用极值，而且使用所述时刻的另一方的数据。因此，由于使用在一个条件施加于物品的瞬间的各数据，所以即使不等待各数据都为极值的情况，也可以快速地计算出物品的质量。
[0030]本发明第14观点的质量测量装置在第11观点至第13观点中的任意一个的质量测量装置的基础上，控制部从力测量数据中抽出第一数据，所述第一数据处于包含力测量数据的极值的第一规定范围内。此外，控制部从加速度数据中抽出第二数据，所述第二数据处于包含加速度数据的极值的第二规定范围内。此外，控制部以抽出的第一数据和第二数据为对象计算加权平均，并将计算结果用于计算物品的质量。由此，可以更高精度地计算出物品的质量。
[0031]本发明第15观点的质量测量装置在第I观点的质量测量装置的基础上，控制部使用由力测量部得到的两点的力测量值的差和与力测量部连动的加速度测量部得到的两点的加速度测量值的差，来计算物品的质量。
[0032]在力测量部是称重传感器的情况下，通过使其安装角度稍稍倾斜，在称重传感器的倾斜方向上受重力影响，基准点输出产生偏差。可是在本质量测量装置中，由于使用从力测量部得到的数据的两点的差和从加速度测量部得到的数据的两点的差，所以不需要基准点输出。其结果，在质量测量时可以排除基准点输出偏差的影响，即排除重力的影响。
[0033]本发明第16观点的质量测量装置在第15观点的质量测量装置的基础上，由力测量部得到的两点是相对于时间的变化率小的两点。
[0034]在所述质量测量装置中，通过选择相对于时间的变化率小的两点，即使力测量部和加速度测量部各自的输出产生相位差，也可以减小相位差的影响。
[0035]本发明第17观点的质量测量装置在第16观点的质量测量装置的基础上，变化率小的两点优先选择由力测量部得到的输出的微分值接近于零的点。
[0036]本发明第18观点的质量测量装置在第16观点的质量测量装置的基础上，变化率小的两点优先选择由力测量部得到的输出中的绝对值大、且微分值小的点。
[0037]本发明第19观点的质量测量装置在第15观点的质量测量装置的基础上，由力测量部得到的两点都是极值点。
[0038]在所述质量测量装置中，与力测量部输出的极值点对应的加速度测量部的输出的极值点容易特别指定，难以受到相位差的影响。
[0039]本发明第20观点的质量测量装置在第15观点的质量测量装置的基础上，由力测量部得到的两点是最大值点和最小值点。
[0040]在所述质量测量装置中，在噪声量N —定的情况下，信号量S越大，则噪声量(误差量)相对于信号量的比例减少。在本项中为信号量S=[最大值一最小值] > [其他任意两点的差]，由于与取其他任何两点相比，误差的比例变小，所以可以提高质量计算的精度。
[0041]本发明第21观点的质量测量装置在第15观点的质量测量装置的基础上，由力测量部得到的两点的力测量值的差在规定值以上。
[0042]在所述质量测量装置中，信号量S在规定值以上。如果把规定值设定成相对于噪声量(误差量)N足够大，则S/N比变大，相应地可以提高质量计算的精度。
[0043]本发明第22观点的质量测量装置在第I观点的质量测量装置的基础上，控制部使用由加速度测量部得到的两点的加速度测量值的差和与加速度测量部连动的力测量部得到的两点的力测量值的差，来计算物品的质量。
[0044]在加速度测量部是称重传感器的情况下，通过使其安装角度稍稍倾斜，在称重传感器的倾斜方向受到重力影响，基准点输出产生偏差。可是，在本质量测量装置中，由于使用从加速度测量部得到的数据的两点的差和从力测量部得到的数据的两点的差，所以不需要基准点输出。其结果，可以排除测量质量时基准点输出的偏差的影响，即可以排除重力的影响。
[0045]本发明第23观点的质量测量装置在第22观点的质量测量装置的基础上，由加速度测量部得到的两点是相对于时间的变化率小的两点。
[0046]在所述质量测量装置中，通过选择相对于时间的变化率小的两点，即使加速度测量部和力测量部各自的输出产生相位差，也可以减小相位差的影响。
[0047]本发明第24观点的质量测量装置在第I观点的质量测量装置的基础上，包括第一质量测量部、第二质量测量部和控制部。第一质量测量部具有保持机构、移动机构、力测量部和加速度测量部，通过使物品移动，并将作用于移动时的物品的力除以作用于移动时的物品的加速度，来计算物品的质量。在物品被第一质量测量部保持的状态下，第二质量测量部用与第一质量测量部不同的方式测量物品的质量。控制部控制第一质量测量部和第二质量测量部。此外，控制部在规定条件成立时，优先用第二质量测量部测量质量。
[0048]假设具有两个质量测量装置，在根据条件选择理想的质量测量装置测量质量的情况下，需要每次把物品保持(倒换)在选择的装置侧，例如即使是自动也会产生作业时间的浪费。
[0049]可是，在所述质量测量装置中，由于不替换保持(倒换)物品，就可以用两个方式测量质量，所以可以实现与生产状况对应的高精度的质量测量，并且可以避免作业时间的浪费。
[0050]此外，第二质量测量部一般是在静止状态或处于缓慢摆动的状态下使用的质量测量方式，通过与边移动边测量质量的第一质量测量部并用，可以根据生产工序的变更或产品的变更等生产状况的变化，变更测量方式。
[0051]此外，可以边使物品移动边测量质量，通过与产业用机器人组合，可以在机器人侧进行质量检查、以及基于质量检查结果进行分配。其结果可以把重量检查装置和分配装置从已有的生产工序中撤出。
[0052]本发明第25观点的质量测量装置在第I观点的质量测量装置的基础上，包括第一质量测量部、第二质量测量部和控制部。第一质量测量部具有保持机构、移动机构、力测量部和加速度测量部，通过使物品移动，并将作用于移动时的物品的力除以作用于移动时的所述物品的加速度，来计算物品的质量。第二质量测量部与第一质量测量部连动，用与第一质量测量部不同的方式测量物品的质量。控制部控制第一质量测量部和第二质量测量部。此外，控制部在规定条件成立时，相比于第一质量测量部的测量值优先采用第二质量测量部的测量值。
[0053]在所述质量测量装置中，由于第二质量测量部与第一质量测量部的质量测量连动进行质量测量，所以在规定条件成立后，可以快速输出测量值。其结果不会损害工序中的生产率，可以进行高精度的质量测量。
[0054]此外，第二质量测量部一般是在静止状态或处于缓慢摆动的状态下使用的质量测量方式，通过与边移动边测量质量的第一质量测量部并用，可以根据生产工序的变更或产品的变更等生产状况的变化，变更测量方式。
[0055]此外，可以边使物品移动边测量质量，通过与产业用机器人组合，可以在机器人侧进行质量检查、以及基于质量检查结果进行分配。其结果可以把重量检查装置和分配装置从已有的生产工序中撤出。
[0056]本发明第26观点的质量测量装置在第24观点或第25观点的质量测量装置的基础上，在第一质量测量部中，力测量部和加速度测量部的灵敏度方向是包含铅垂方向的相互垂直的三个方向。
[0057]在所述质量测量装置中，由于不受物品的移动方向的限制，可以边使物品移动边测量质量，所以适合与产业用机器人组合。此外，灵敏度方向例如是指任意的力向各个方向作用于对力有反应的传感器时，传感器输出最大的方向。
[0058]本发明第27观点的质量测量装置在第24观点或第25观点的质量测量装置的基础上，在第一质量测量部中，力测量部和加速度测量部的灵敏度方向相对于水平面向下方倾斜规定角度。
[0059]在所述质量测量装置中，无论铅垂方向的力和加速度、还是水平方向的力和加速度，都显现出与力测量部和加速度测量部的灵敏度方向的倾斜角度对应的成分。因此，对于铅垂方向和水平方向中的任意方向，不增加设置力测量部和加速度测量部就可以测量力和加速度。
[0060]本发明第28观点的质量测量装置在第24观点或第25观点的质量测量装置的基础上，在第一质量测量部中，移动机构绕包含铅垂轴的相互垂直的两个轴转动，使力测量部和加速度测量部的灵敏度方向朝向任意方向。
[0061]在所述质量测量装置中，不增加设置力测量部和加速度测量部，就可以对于包括铅垂方向的相互垂直的三个方向中的任意方向，测量力和加速度。[0062]本发明第29观点的质量测量装置在第24观点或第25观点的质量测量装置的基础上，规定条件是第一质量测量部的加速度测量部的输出小于规定值的条件。
[0063]例如在使物品边低速且等速移动边测量质量时，或仅仅是拿起物品的大体静止状态下测量质量时，与勉强用第一质量测量部对物品赋予加速度而测量质量相比，用第二质量测量部对应的方式是合理的。
[0064]在本发明的质量测量装置中，由于即使在物品移动过程中也可以测量所述物品的质量，例如把所述质量测量装置安装在机械手的前端部，则可以边使物品伴随输送而移动边测量其质量。
【专利附图】

【附图说明】
[0065]图1是质量测量装置的简要结构图。
[0066]图2是把图1的质量测量装置用弹簧-质量系统表示时的该质量测量装置的二自由度模型。
[0067]图3是表示为了调整零点而在保持机构上不保持任何东西的状态下，从力传感器和加速度传感器得到的检测信号的曲线图。
[0068]图4是表示把用于调整量程的已知的砝码保持在保持机构上的状态下，从力传感器和加速度传感器得到的检测信号的曲线图。
[0069]图5是表示把质量m的被测量物保持在保持机构上的状态下，从力传感器和加速度传感器得到的检测信号的曲线图。
[0070]图6是本发明第一实施方式的质量测量装置的主视图。
[0071]图7是空气吸附机构的立体图。
[0072]图8是质量测量装置的控制系统的框图。
[0073]图9是对力传感器和加速度传感器检测出的信号进行处理的信号处理电路图。
[0074]图10是表示从称重传感器和加速度传感器得到的检测信号的曲线图。
[0075]图11是表示基于从称重传感器和加速度传感器得到的检测信号，用除法运算计算质量的结果的曲线图。
[0076]图12是本发明第二实施方式的质量测量装置的主视图。
[0077]图13是表示从称重传感器和加速度传感器得到的检测信号的曲线图。
[0078]图14是表示基于从称重传感器和加速度传感器得到的检测信号，用除法运算计算质量的结果的曲线图。
[0079]图15是第一变形例的质量测量装置的控制框图。
[0080]图16是第二变形例的质量测量装置的立体图。
[0081]图17是第三变形例的质量测量装置的立体图。
[0082]图18是本发明第四实施方式的质量测量装置的简要结构图，是主要表示质量测量装置的驱动系统的图。
[0083]图19是表示在具体说明物品Q的质量m的计算方法时使用的、产生了相位偏差的各测量数据的曲线图。
[0084]图20是表示在具体说明第四实施方式的第一变形例的物品Q的质量m的计算方法时使用的、力传感器和加速度传感器各自的测量数据的曲线图。[0085]图21是表示在具体说明第四实施方式的第二变形例的物品Q的质量m的计算方法时使用的、力传感器和加速度传感器各自的测量数据的曲线图。
[0086]图22是表示在力传感器被安装成相对于水平倾斜角度0的状态时的重力的分力方向的说明图。
[0087]图23A是表示从被安装成相对于水平倾斜角度0的状态的力传感器得到的检测信号的曲线图。
[0088]图23B是表示从力传感器和加速度传感器得到的检测信号的任意两点的曲线图。
[0089]图24是表示力传感器的第一输出模式的曲线图。
[0090]图25是表示力传感器的第二输出模式的曲线图。
[0091]图26是表示力传感器的第三输出模式的曲线图。
[0092]图27是表示力传感器的第四输出模式的曲线图。
[0093]图28是质量测量装置的第二质量测量方式的控制系统的框图。
[0094]图29是第一变形例的质量测量装置的简要立体图。
[0095]图30是第二变形例的质量测量装置的侧视图。
[0096]图31A是力传感器和加速度传感器成为规定姿势的第三变形例的质量测量装置的简要侧视图。
[0097]图31B是力传感器和加速度传感器成为其他姿势的第三变形例的质量测量装置的简要侧视图。
[0098]附图标记说明
[0099]I 力传感器(力测量部)
[0100]2 保持机构
[0101]2B吸附部
[0102]3 移动机构
[0103]3B机械手
[0104]4 加速度传感器(加速度测量部)
[0105]4B加速度传感器(加速度测量部)
[0106]11机械臂(移动机构)
[0107]12前端基底部
[0108]13机械臂(移动机构)
[0109]13B机械臂(移动机构)
[0110]21称重传感器(力测量部)
[0111]21B力传感器(力测量部)
[0112]22加速度传感器(加速度测量部)
[0113]22B加速度传感器(加速度测量部)
[0114]23机械手(保持机构)
[0115]23a机械手(保持机构)
[0116]23b机械手(保持机构)
[0117]31a放大器
[0118]31b放大器[0119]32a低通滤波器
[0120]32b低通滤波器
[0121]33a A/D 转换器
[0122]33b A/D 转换器
[0123]40控制部
[0124]41除法器
[0125]42减法器
[0126]51振动器(移动机构)
[0127]52振动基底
[0128]111力传感器(力测量部)
[0129]112力传感器(力测量部)
[0130]113力传感器(力测量部)
[0131]122外部监视装置
[0132]141加速度传感器(加速度测量部)
[0133]142加速度传感器(加速度测量部)
[0134]143加速度传感器(加速度测量部)
[0135]222摄像机
[0136]Q 物品(被计量物)
【具体实施方式】
[0137]下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的实施方式是本发明的具体例子，而不限定本发明的技术范围。
[0138]<第一实施方式>
[0139](I)质量测量的原理
[0140]图1是质量测量装置100的简要结构图。在图1中，力传感器I检测作用于移动过程中的物品的力。保持机构2保持物品Q。移动机构3使保持机构2 二维移动。加速度传感器4检测作用于物品Q的加速度。此外，力传感器I设置在保持机构2和移动机构3之间，加速度传感器4被设置成靠近保持机构2。
[0141]力传感器I例如采用应变式称重传感器。应变式称重传感器因移动而使自由端侧相对于固定端侧相对位移，因此可以检测作用于自由端侧的力。保持机构2可以是机械手、空气吸附机构或气动卡盘机构。
[0142]移动机构3优选能三维移动的机械臂，例如适合采用水平多关节机器人、垂直多关节机器人或并联连杆机器人等。
[0143]加速度传感器4例如可以适当采用应变式称重传感器、MEMS型的小型加速度传感器和一般市场销售的加速度传感器中的任意一种。
[0144]图2是把图1的质量测量装置100用弹簧-质量系统表示时的该质量测量装置的二自由度模型。
[0145]在图2中，m是物品Q的质量，M1是力传感器I的自由端侧的质量、保持机构2的质量和加速度传感器4的固定端侧的质量之和，M2是加速度传感器4的自由端的质量。此外，k:是力传感器I的弹簧常数，k2是加速度传感器4的弹簧常数。X1是力传感器I的位移量，X2是加速度传感器4的位移量。
[0146]物品Q作用有加速度时的运动方程式表示成:
[0147](m + M1) cfx/dt2 =—Ic1 Cx1 — y) + k2 Cx1 — X2) (I)
[0148]M2d2x2/dt2 = — k2 (X2-X1) (2)
[0149]此外，如果把(I)式变形，则表示为:
[0150]m = { — k: (X1 — y) + k2 Cx1 — x2) }/ Cd2X1Zdt2) — M1 (3)
[0151]此外，如果考虑到加速度传感器4的刚性大，则可以近似表示为:
[0152](I2X1Zdt2 ^ d2x2/dt2 (4)
[0153]所以用(3)和(4)式可以导出:
[0154]m = { — k: (X1 — y) + k2 Cx1 — x2) }/ (d2x2/dt2) — M1 (5)
[0155]此外，如果把(2)式变形，则表示为:
[0156]d2x2/dt2 = — k2 (x2 — X1) /M2 (6)
[0157]所以用(5)、(6)式可以导出:
[0158]m = { — kj (X1 — y) / — k2 (X2 — X1)} M2+ M2 — M1 (7)
[0159]其中，一 Ic1 (X1 — y)是力传感器I的输出，一 k2 (x2 — X1)是加速度传感器4的输出。
[0160]图3是表示为了调整零点而在保持机构2上不保持任何东西的状态下，从力传感器I和加速度传感器4得到的检测信号的曲线图。在图3中，设力传感器I的输出的峰值为Fmz，加速度传感器4的输出的峰值为Faz时，根据(7)式得到:
[0161]0 = M2 ? C ? (Fmz/Faz) + M2-M1 (8)
[0162]但是设想了加速度不为0的情况。此外，C是换算系数。
[0163]图4是表示在把用于调整量程的已知的砝码保持在保持机构2上的状态下，从力传感器I和加速度传感器4得到的检测信号的曲线图。在图4中，设量程质量(span mass)为ms，力传感器I的输出的峰值为Fms，加速度传感器4的输出的峰值为Fas时，由(7)式变成:
[0164]ms = M2 ? C ? (Fms/Fas) + M2 — M1 (9)
[0165]而且由(8) — (9)式可以导出:
[0166]C = ms/M2{ (Fms/Fas) — (Fmz/Faz) } (10)
[0167]设M2为固定系数，S为量程系数(span factor)，由(10)式变成:
[0168]S = C ? M2 = ms/{ (Fms/Fas) — (Fmz/Faz) } (11)
[0169]图5是表示在把质量m的被测量物保持在保持机构2上的状态下，从力传感器I和加速度传感器4得到的检测信号的曲线图。在图5中，在设力传感器I的输出的峰值为Fm，加速度传感器4的输出的峰值为Fa时，由(11)式变成:
[0170]m = S{ (Fm/Fa) — (Fmz/Faz) } (12)
[0171](2)质量测量装置100的具体结构
[0172](2— 1)驱动系统
[0173]图6是本发明第一实施方式的质量测量装置100的主视图。在图6中，质量测量装置100包括机械臂11、应变式力传感器21、加速度传感器22和机械手23。[0174]机械臂11是移动机构，采用DENSO制的水平多关节机器人HM — 40703E2/J。力传感器21的一端被固定在机械臂11的前端基底部12上。
[0175]力传感器21是称重传感器，采用额定负载为80kgf、额定输出为2mV/V的应变式称重传感器。此外，加速度传感器22和机械手23设置在力传感器21的自由端侧。此外，机械手23作为保持机构发挥功能。此外，加速度传感器22采用额定负载为80kgf?、额定输出为2mV/V的应变式称重传感器，在其自由端固定有374g的金属制的锤。
[0176]机械手23是保持机构，但也可以替代使用手指机构或空气吸附机构(或气动卡盘机构)。图6所示的机械手23是手指机构，适合物品Q是固态物质的情况，以下称为机械手23a。此外，空气吸附机构和气动卡盘机构例如适合袋装商品那样的形状不固定的情况。
[0177]图7是表示空气吸附机构式的机械手23的立体图。机械手23是在铝制的箱体上具有四个用硅橡胶制成的直径为40mm的吸盘的空气吸附机构，通过从所述铝制的箱体抽吸空气，用所述四个吸盘吸附作为测量对象的物品Q。此外，在第一实施方式中使用空气吸附机构式的机械手23，以下把空气吸附机构式的机械手称为机械手23b。此外，在手指机构式和空气吸附机构式都可以的情况下，称为机械手23。
[0178]此外，空气抽吸采用CKD制的真空发生器VPR2 — 10LSVEG，并向真空发生器提供
0.5MPa的干燥空气。此外，测量的物品Q使用187g的金属块。
[0179]在图6和图7中，构成为在用机械臂11使机械手23上保持的物品Q移动的过程中，可以根据力传感器21和加速度传感器22的输出，测量物品Q的质量。 [0180](2 — 2)控制系统
[0181]图8是质量测量装置100的控制系统的框图。在图8中，力传感器21、作为保持机构的机械手23、作为移动机构的机械臂11、加速度传感器22、输入部7、显示器8电连接于包括控制部40和存储部49的控制电路50。此外，由于已经对力传感器21、机械手23、机械臂11和加速度传感器22进行了说明，所以在此不进行说明。
[0182]输入部7是用于在质量测量装置100开始动作前，由操作人员输入力传感器21的额定值、被测量物的测量范围等的设备，具体是键盘或触摸面板。
[0183]显示器8是用于逐次显示质量测量装置100的动作状况的设备，在产生力传感器21和加速度传感器22异常以及机械手23和机械臂11的动作异常时，进行错误显示。
[0184]存储部49预先存储能安装于质量测量装置100的力传感器21的额定值、以及按照被测量物的质量范围设定的应作用于被测量物的适用加速度。
[0185]例如在输送物品Q的工序中，质量测量装置100在进行“用机械手23保持或吸附物品Q，用机械臂11使物品Q移动到包装容器，在此期间测量质量，并把物品Q收纳于包装容器”这样的动作的情况下，操作人员在使质量测量装置100开始动作前，输入物品Q的质量测量范围(例如，m±0.5g)。
[0186]存储部49预先存储在测量质量为m左右的物品Q的质量时应作用于物品Q的最佳加速度。控制部40从存储部49读取与输入的质量测量范围对应的适用加速度，通过机械臂11使该适用加速度作用于物品Q，并读取此时的力传感器21的输出。此外，控制部40可以采用DSP (数字信号处理器)或微型计算机等。
[0187]图9是对力传感器21和加速度传感器22检测出的信号进行处理的信号处理电路图。在图9中，在力传感器21和加速度传感器22上分别连接有放大器31a、31b，这些放大器31a、31b把从力传感器21和加速度传感器22输入的检测信号放大。此外，在放大器3la、3Ib上分别连接有A/D转换器33a、33b。所述A/D转换器33a、33b把输入的模拟信号
转换成数字信号。
[0188]在A/D转换器33a、33b上分别连接有低通滤波器37a、37b。所述低通滤波器37a、37b从输入的检测信号去除一定频率以上的噪声成分。此外，低通滤波器37a、37b连接于控制部40。
[0189]控制部40根据输入的检测信号执行各种处理。首先，控制部40进行用低通滤波器37a、37b去除包含在力传感器21和加速度传感器22的检测信号中的噪声频率成分的处理。然后，用除法器41进行使去除所述噪声频率成分的力传感器21的检测信号除以加速度传感器22的检测信号的处理，此后，控制部40作为减法器43发挥功能，用所述除法计算的结果进行式(12)的运算，进行计算质量m的处理。即，控制部40根据力传感器21和加速度传感器22的检测信号，计算物品Q的质量m。
[0190](3)动作
[0191]力传感器21和加速度传感器22配置成相对于重力作用的方向倾斜90度的状态，力传感器21和加速度传感器22各自的检测方向是不作用重力的方向，而且检测方向一致。
[0192]首先，以机械臂11的最大能力在重力作用的铅垂方向朝下移动距离150mm (所需要的时间为0.25秒)，在此用机械手23保持或吸附物品Q，此后，以机械臂11的最大能力在铅垂方向朝上移动距离150mm (所需要的时间为0.25秒)。
[0193]然后，以机器人的最大能力向水平方向移动距离640mm(所需要的时间为0.35秒)。然后再次以机器人的最大能力在铅垂方向朝下移动距离150mm(所需要的时间为0.25秒)，此后停止机械手23的空气抽吸而放下物品。在实验中反复60次上述动作。
[0194]图10是表示从力传感器21和加速度传感器22得到的检测信号的曲线图。在图10中，曲线图中用实线表示的数据是力传感器21的检测信号，用虚线表示的数据是加速度传感器22的检测信号。
[0195]两个检测信号以用机械手23吸附物品Q时为基点进行数据收集。从该曲线图可以看出，由于力传感器21和加速度传感器22配置在不作用重力的方向上，所以在铅垂方向移动时，检测信号不显现所述移动的影响，在水平方向的移动区间显现了所述移动的影响。
[0196]水平方向移动时作用的力最大约为3kgf,加速度最大约为1.5G。从所述曲线图可以看出，仅仅用水平移动中的力传感器21的检测信号不能测量质量。
[0197]图11是表示基于从力传感器21和加速度传感器22得到的检测信号，用除法运算计算质量的结果的曲线图。在图11中，曲线图中用实线表示的数据是质量的计算结果。此夕卜，从上述的式(5)也可以看出，在质量测量装置100中，虽然用加速度传感器22的检测信号进行除法运算，但对于加速度检测信号为OG的时刻不能进行除法运算。所以在本实验中，对于加速度检测信号在OG附近不进行运算而表示成0g。
[0198]从所述曲线图可以看出，在物品Q向不作用重力的水平方向移动期间，可以测量质量。物品Q的质量使用在曲线图中的时间为0.473秒的点的数据而计算的结果，为187.lg。反复进行60次物品的移动动作时的平均值为187.5g，标准偏差为0.35g。
[0199](4)特征
[0200](4—1)[0201]例如在用机械手把从生产线依次送来的商品抓取并包装的原有的生产线中，在前段必须设置检查商品的内容量的重量检查装置和把内容量不足的商品从生产线排除的分配装置。
[0202]可是在所述质量测量装置100中，由于在机械手23保持商品并移动的过程中可以测量该商品的质量，并检查内容量是否合适，所以可以把目前使用的重量检查装置和分配装置等从原有的生产线撤掉。
[0203](4 — 2)
[0204]此外，在根据商品的质量对商品进行等级分选的分类生产线中，首先具有把商品投入生产线的装置，然后具有测量投入的商品质量的重量检查装置等，最后具有根据测量的质量进行分类的装置。
[0205]可是在所述质量测量装置100中，可以用一台装置进行商品的投入装置、重量检查装置、分类装置进行的全部处理。
[0206]此外，由于在水平方向加速时测量物品的质量，所以可以排除重力加速度的影响来测量物品的质量。因此，像日本这样各地区重力不同的情况下，不需要对秤按地区进行重力修正。
[0207]<第二实施方式>
[0208]( I)质量测量装置200的整体结构
[0209]在上述第一实施方式中，配置成力传感器21和加速度传感器22各自的检测方向为不作用重力的方向，但不限于此，下面对配置成力传感器21和加速度传感器22各自的检测方向为重力作用的方向的情况进行说明。
`[0210]图12是本发明第二实施方式的质量测量装置200的主视图。在图12中，质量测量装置200包括振动器51、力传感器21、加速度传感器22和机械手23。
[0211]振动器51是移动机构，采用了 IMV制EV50。力传感器21固定在振动器51的振动基底部52上。力传感器21采用额定负载为80kgf、额定输出为2mV/V的应变式称重传感器。
[0212]加速度传感器22和机械手23被安装在力传感器21的前端。此外，在所述第二实施方式中，机械手23采用手指机构式的机械手23a，加速度传感器22采用了 KIONIX制的加速度传感器KXR94 - 2050。此外，力传感器21和加速度传感器22各自的检测方向是重力作用的方向，并向铅垂方向位移。
[0213]构成为被力传感器21、加速度传感器22和机械手23a保持的物品Q在利用振动器51而移动的过程中测量物品Q的质量。
[0214](2)动作
[0215]在用机械手23a把物品Q固定的状态下，振动器51以加速度振幅为0.5G、频率为IOHz进行动作，在所述动作中进行质量的计算。此外，测量质量的物品Q使用了 187g的金属块。
[0216]图13是表示从力传感器21和加速度传感器22得到的检测信号的曲线图。在图13中，曲线图中用实线表示的数据为力传感器21的检测信号，用虚线表示的数据为加速度传感器22的检测信号。在移动时作用的力最大约为Ikgf?，加速度最大约为0.5G。
[0217]图14是表示基于从力传感器21和加速度传感器22得到的检测信号，用除法运算计算出的质量结果的曲线图。曲线图中用实线表示的数据为质量的计算结果。此外，在这种情况下，与上述第一实施方式相同，对于加速度检测信号在OG附近不进行运算而表示为
Ogo
[0218]如图14的曲线图所示，可以看出，即使在重力作用的铅垂方向上移动的过程中也可以测量质量。物品Q的质量使用图13曲线图中的波形中取最大值的点的数据而算出。100次测量时的平均值为187.2g，标准偏差为0.12g。
[0219]汇总以上实验的结果可以看出，即使用机械手23a例如使物品相对于铅垂方向倾斜进行加减速的情况下，对于移动过程中的水平方向的分力或铅垂方向的分力，如果分别检测力和加速度并运算，则可以求出物品的质量。
[0220]<第三实施方式>
[0221](1)质量测量装置300的整体结构
[0222]在此说明图6中力传感器21和加速度传感器22可以对X、Y、Z轴的三维的各方向进行检测的情况。
[0223]质量测量装置300中，力传感器21的一端被固定在机械臂11的前端基底部12上，力传感器21在与此相反侧的自由端侧设置有加速度传感器22和机械手23。构成为用力传感器21、加速度传感器22和机械手23保持的物品Q在利用机械臂11而移动的过程中，可以测量物品Q的质量。
[0224](2)动作
[0225]由于力传感器21和加速度传感器22可以对X、Y、Z轴的三维方向分别进行检测，所以在测量物品Q的质量时，需要把各自的检测信号进行合成。
[0226]此外，通过使机械臂11向X、Y、Z轴方向移动，在物品Q上作用有加速度。把此时的运动方程式用下式表示:
[0227](m + M) d2X/dt2 = KxX...(13)
[0228](m + M) d2Y/dt2 = KyY- (14)
[0229](m + M) d2Z/dt2 = KzZ...(15)
[0230]在这种情况下把(13 )、( 14 )、( 15 )式合成后，可以表示成下式。
[0231](m + M) { (d2X/dt2)2 + (d2Y/dt2)2 + (d2Z/dt2) 2}a5 = { (KxX) 2 + (KyY) 2 +(KzZ)2}。5…(16)
[0232]根据上述(16)式，可以利用下述计算式求出物品Q的质量m。
[0233]m = { (KxX)2 + (KyY) 2 + (KzZ) 2}a5/{ (d2X/dt2)2 + (d2Y/dt2)2 + (d2Z/dt2)2}°-5 — M- (17)
[0234]因此可以看出，使用可以对三维的各方向分别进行检测的检测器，并使用(17)式，在三维移动过程中不管移动方向如何都可以求出物品Q的质量。
[0235]<变形例>
[0236](I)第一变形例
[0237]在上述第一~第三实施方式的质量测量装置中，用加速度传感器测量加速度，但不限于此。
[0238]通用的机械臂等的控制系统为了对驱动关节的马达进行控制，具有位置和速度的反馈环路，此外，从对马达的动作指令值计算出加速度和惯性。[0239]例如，图15是表示第一变形例的质量测量装置的控制框图，在图15中，控制部40包括机器人控制部46和加速度测量部47。加速度测量部47获取从机器人控制部46向机械臂11输出的动作指令值Vfg，计算出加速度。
[0240]因此，在第一变形例的质量测量装置中，由于不需要物理方式的加速度传感器，所以可以使装置小型化和轻量化。
[0241](2)第二变形例
[0242]在上述第一?第三实施方式的质量测量装置中，加速度传感器与物品一起移动，但不限于此，也可以把其他的加速度检测装置配置在规定的静止位置上。
[0243]例如图16是第二变形例的质量测量装置的立体图。在图16中，A位置是机械手23抓取物品Q的位置，D位置是机械手23放置物品Q的位置。机械臂11进行使物品Q“从A位置到B位置铅垂上升后，从B位置到C位置水平移动，此后从C位置到D位置铅垂下降”这样的规定动作。
[0244]此外，外部监视装置122监视从B位置移动到C位置的物品Q的移动距离。外部监视装置122是可以测量物品Q每单位时间的位移量的设备，优选激光位移计或摄像机。
[0245]在第二变形例的质量测量装置中，由外部监视装置122和控制部40构成加速度测量部，控制部40根据从外部监视装置122送来的数据，计算作用于物品Q的加速度。此外，与第一实施方式相同，力传感器21被固定在前端基底部12上。
[0246]按照所述第二变形例，由于可以从静止姿势的外部监视装置122的数据求出作用于物品Q的加速度，所以没有因设置加速度传感器带来的配线等的影响，使用方便。
[0247]此外，外部监视装置122不限于监视物品Q的移动距离，也可以监视机械臂11的规定位置的移动距离或机械手23的移动距离。
[0248](3)第三变形例
[0249]在物品的输送工序中，作为抓取物品或放置物品的装置，广泛采用了利用安装有摄像机的机械手进行抓取的结构，由于机械手可以根据来自所述摄像机的图像数据，得到从规定的基准点每单位时间移动的距离的数据，所以也可以求出加速度。
[0250]例如图17是第三变形例的质量测量装置的立体图。在图17中，摄像机222被设置在机械臂11的前端基底部12的上部。通常摄像机222是检测机械手23在抓取物品Q或放置物品时的位置的摄像机。
[0251]在第三变形例的质量测量装置中，由所述摄像机222和控制部40构成加速度测量部。如图17所示，在物品Q的A位置和B位置处，在摄像机222的镜头222a的前方配置有作为测量基准点的第一物体401。此外，在物品Q的C位置和D位置处，在摄像机222的镜头222a的前方配置有作为测量基准点的第二物体402。
[0252]构成加速度测量部的一部分的控制部40根据从摄像机222送来的图像数据，例如计算出摄像机222从辨认第一物体401到辨认第二物体402的时间数据，以此为基础计算作用于物品Q的加速度。
[0253]如上所述，按照第三变形例的质量测量装置，不新设置加速度传感器，利用已有的摄像机就可以测量作用于物品Q的加速度。
[0254]〈第四实施方式〉
[0255]在第一实施方式的质量测量装置中，用力传感器测量作用于水平移动的物品上的力，并且用加速度传感器测量作用于水平移动的物品上的加速度，并根据所述各传感器的测量数据，计算物品的质量。
[0256]但是，力传感器和加速度传感器具有各自的频率特性。所述频率特性使各传感器的测量数据产生相位偏差，有时可能对物品质量的计算产生不良影响。其结果，有可能导致计算出的物品的质量与实际的物品的质量不同。
[0257]在此作为第四实施方式，对于几乎不受传感器具有的频率特性的影响、可以高精度测量移动过程中的物品的质量的质量测量装置进行说明。
[0258]( I)质量测量装置100B的结构
[0259](I — I)驱动系统
[0260]图18是本发明一个实施方式的质量测量装置100B的简要结构图，主要表示质量测量装置100B的驱动系统。在图18中，质量测量装置100B包括力传感器1B、吸附部2B(相当于保持机构)、机械臂3B (相当于移动机构)和加速度传感器4B，作为驱动系统的构成要素。
[0261]力传感器IB检测作用于移动过程中的物品Q的力。此外，力传感器IB例如采用应变式称重传感器。应变式称重传感器因移动而使自由端侧相对于固定端侧相对位移，由此可以检测作用于自由端侧的力。
[0262]吸附部2B保持物品Q。此外，吸附部2B采用空气吸附机构或气动卡盘机构。此夕卜，吸附部2B不限于空气吸附机构和气动卡盘机构等，也可以是马达驱动的手指机构。
[0263]机械臂3B使吸附部2B三维移动。此外，机械臂3B也能够以规定的转动轴CA为中心向CW方向和CCW方向转动。此外，机械臂3B例如适合采用水平多关节机器人、垂直多关节机器人或并联连杆机器人等。
[0264]加速度传感器4B检测作用于物品Q的加速度。此外,加速度传感器4B例如适合采用应变式称重传感器、MEMS型的小型加速度传感器和一般市场销售的加速度传感器中的任意一种。
[0265]此外，力传感器IB被设置在吸附部2B和机械臂3B之间，加速度传感器4B被设置成与吸附部2B相邻。在以下说明的实施方式中，力传感器IB和加速度传感器4B都采用应变式称重传感器，力传感器IB和加速度传感器4B检测在水平方向移动的物品Q上作用的力和加速度。
[0266](2)与力传感器IB和加速度传感器4B具有的频率特性无关，求出质量m的方法
[0267]图19是表示在相位产生偏差的情况下，力传感器IB和加速度传感器4B各自的测量数据。此外，图19的纵轴表示力测量数据值所示的物品Q上作用的力或加速度数据值所示的物品Q的加速度，横轴表示时间。
[0268]如图19所示，因力传感器IB和加速度传感器4B的频率特性，在力测量数据和加速度数据之间产生相位差，其结果，力测量数据呈现极值的时刻和加速度数据呈现极值的时刻相互不同。
[0269]所以，本实施方式的质量测量装置100B的控制部40在上述质量测量原理中说明的物品Q的质量m的计算中，至少使用力传感器IB的力测量数据的极值和加速度传感器4B的加速度数据的极值中的一个。特别是在本实施方式中，在物品Q的质量m的计算中使用了力测量数据的极值和加速度数据的极值双方。[0270]具体而言，在图19中，力传感器IB的力测量数据具有极值al和极值a2这两个极值，极值al是物品Q在水平方向加速时作用于该物品Q的力呈最大，极值a2是相反在减速时作用于物品Q的力呈最大。加速度传感器4B的加速度数据具有极值bl和极值b2这两个极值，极值bl是物品Q在水平方向加速时物品Q的加速程度呈最大，极值b2是相反在减速时物品Q的减速程度呈最大。在这种情况下，质量测量装置100B在物品Q的质量m的计算中采用的力测量数据和加速度数据的组合，可以列举力测量数据的极值al和加速度数据的极值bl、力测量数据的极值a2和加速度数据的极值b2等。
[0271]在这样的物品Q的质量m的计算时，在物品Q向水平方向移动时，控制部40把力传感器IB的力测量数据和加速度传感器4B的加速度数据全部存储在存储部(未图示)。然后，控制部40从所述存储的全部数据中抽出都成为极值的力测量数据和加速度数据的组合，把其用于上述的质量测量原理中，计算物品Q的质量m。
[0272]如上所述，在力传感器IB和加速度传感器4B的测量数据呈现极值时，即使力传感器IB和加速度传感器4B具有频率特性，各测量数据随时间推移的位移量变得最低。因此，通过把力传感器IB和加速度传感器4B的测量数据的极值用于物品Q的质量m的计算，即使因频率特性使测量数据产生了相位偏差，控制部40比较不容易受到其影响，可以高精度地求出物品Q的质量m。
[0273]此外，上述的各测量数据的极值也包括极值附近的测量数据，即也包括大致为极值的测量数据。
[0274](3)特征
[0275](3—1)
[0276]本实施方式的质量测量装置100B在计算物品Q的质量m时，至少使用加速度数据的极值和力测量数据的极值中的一个。在力传感器IB和加速度传感器4B的测量数据呈现极值时，该数据随时间推移的位移量变得最小。因此，通过把力传感器IB和加速度传感器4B的测量数据的极值用于物品Q的质量m的计算，可以计算几乎没有受到力传感器IB和加速度传感器4B的频率特性造成的相位偏差影响的物品Q的质量m，其结果提高了计量精度。
[0277](3 — 2)
[0278]特别是如图19所示，力测量数据和加速度数据在相互不同的时刻成为极值，但本实施方式的控制部40在物品Q的质量m的计算中，使用力测量数据的极值和加速度数据的极值双方。由此，可以更高精度地计算出物品Q的质量m。
[0279](4)变形例
[0280](4 一 I)第一变形例
[0281]在上述实施方式中，在计算物品Q的质量m时，对使用力传感器IB的力测量数据的极值和加速度传感器4B的加速度数据的极值双方的情况进行了说明。但是，在物品Q的质量m的计算中使用的力测量数据和加速度数据也可以是任意一方为极值。
[0282]S卩，在使用力测量数据的极值的情况下，在物品Q的质量m的计算中使用所述力测量数据的极值和该数据呈现极值时刻的加速度数据的值。相反，在使用加速度数据的极值的情况下，在物品Q的质量m的计算中使用所述加速度数据的极值和该数据呈现极值时刻的力测量数据的值。具体而言，在图20中，力传感器IB的力测量数据在时刻t3和时刻t5时呈现极值a3、a5，加速度传感器4B的加速度数据在时刻t4和时刻t6时呈现极值b4、b6。所以，作为力测量数据呈现极值的情况，控制部40把时刻t3的力测量数据的极值a3和加速度数据的值b3组合、或把时刻t5的力测量数据的极值a5和加速度数据的值b5组合，用于计算物品Q的质量m。或者，作为加速度数据呈现极值的情况，控制部40把时刻t4的力测量数据的值a4和加速度数据的极值b4组合、或把时刻t6的力测量数据的值a6和加速度数据的极值b6组合，用于计算物品Q的质量m。
[0283]此外，图20也与图19相同，图20的纵轴表示力测量数据的值所示的物品Q上作用的力或加速度数据的值所示的物品Q的加速度，横轴表示时间。
[0284]由此，与上述实施方式的情况相比，物品Q的质量m的计算精度恶化，但由于采用将一个条件施加于物品Q的瞬间的各测量数据，所以质量测量装置100B即使不等待各测量数据都为极值的情况，也可以计算物品Q的质量m。因此，把任意一方的力传感器IB和加速度传感器4B的测量数据的极值用于物品Q的质量m的计算，可以保持一定程度的计量精度，并且与上述实施方式的情况相比，可以快速地计算出物品Q的质量m。
[0285](4 一 2)第二变形例
[0286]在上述实施方式和上述第一变形例中，控制部40还可以对包含极值的一定阀值内的多个力测量数据和加速度数据进行加权平均，把其结果用于在上述质量测量原理中说明的物品Q的质量m的计算中。
[0287]具体而言，如图21所示，控制部40从力传感器IB的力测量数据中，抽出处于包含该数据的极值al或极值a2的第一规定范围内的数据(以下称为第一数据)。此外如图21所示，控制部40从加速度传感器4B的加速度数据中，抽出处于包含该数据的极值bl或极值b2的第二规定范围内的数据(以下称为第二数据)。然后，优选控制部40以抽出的第一数据和第二数据为对象计算加权平均，并把其结果用于物品Q的质量m的计算。因此，可以更高精度地计算物品Q的质量m。
[0288]此外，图21也与图19和图20相同，图21的纵轴表示力测量数据的值所示的物品Q上作用的力或加速度数据的值所示的物品Q的加速度，横轴表示时间。
[0289]其中，优选的是上述第一规定范围被设定成必须含有力测量数据的极值，上述第二规定范围被设定成必须含有加速度数据的极值。这些第一规定范围和第二规定范围根据质量测量装置100B (具体为机械臂3B和/或力传感器IB以及加速度传感器4B)的规格等，利用预先计算、模拟和实验等方法适当确定。
[0290]或者，第一规定范围和第二规定范围也可以是实际使物品Q在水平方向移动并且在存储部(未图示)存入全部的各测量数据后，以该数据各自的极值为中心具有规定宽度的方式来确定。在这种情况下，控制部40把决定的第一规定范围和第二规定范围各自含有的各测量数据抽出并进行加权平均，把其结果用于计算物品Q的质量m。
[0291]此外，也可以仅对图21的各测量数据上侧的极值a2、b2或下侧的极值al、bl中的一方的极值进行上述加权平均。
[0292]或者，控制部40也可以对包含图21的上侧的极值a2、b2的第一数据和第二数据增加权重，相反对包含图21的下侧的极值al、bl的第一数据和第二数据减小权重，并进行加权平均。
[0293](4 — 3)第三变形例[0294]在第四实施方式中，对质量测量装置100B用作确定移动的物品Q的加速度的设备而具有“加速度传感器4B”进行了说明。可是，移动的物品Q的加速度可以不是实际上利用加速度传感器4B进行检测，例如也可以从机械臂3B输出的驱动指令确定移动的物品Q的加速度。在这种情况下，质量测量装置100B也可以不具有加速度传感器4B，在计算物品Q的质量m时，使用力传感器IB的力测量数据的极值和从该驱动指令确定的加速度。
[0295]〈第五实施方式〉
[0296]在第一~四实施方式的质量测量装置的情况下，在力传感器倾斜安装的情况下，作用于物品的重力中的力传感器倾斜方向的分力显现于力传感器的输出。
[0297]第五实施方式的质量测量装置以去除力传感器的输出中含有的重力的分力为目的。下面对第五实施方式进行说明。
[0298]此外，由于第五实施方式的基本结构与第四实施方式相同，所以第五实施方式各部分的名称和附图标记使用与第四实施方式相同的名称和附图标记。
[0299]( I)作用于物品Q的重力的影响
[0300]由于在上述的质量测量原理中说明的力传感器IB安装成灵敏度方向为水平，所以水平移动时的输出不显现重力的影响。可是，安装成力传感器IB的灵敏度方向严格水平是不容易的，所以在一定程度倾斜的状态下进行安装。
[0301]图22是表示在力传感器IB相对于水平倾斜角度0的状态下安装时的重力的分力方向的说明图。此外，图23A是表示从相对于水平倾斜角度0的状态下安装的力传感器IB得到的检测信号的曲线图。
[0302]在图22和图23A中`，由于力传感器IB相对于水平倾斜角度0，所以在吸附部2B保持质量m的物品Q时，在力传感器IB的输出中显现出作用于物品Q的重力的分力(mg ? sin 0 )。其结果如图23A所示，相对于吸附部2B不保持物品Q而水平移动时从力传感器IB得到的输出，从保持物品Q并水平移动时的力传感器IB得到的输出的基准点向负方向以mg ? sin 0变化。
[0303]例如在用力传感器IB的输出的峰值除以加速度传感器4B的输出的峰值计算物品Q的质量m的情况下，由于从基准点观察的力传感器IB的输出的峰值包含重力的分力(mg ? sin 0 ),所以不能准确测量物品Q的质量m。
[0304](2)排出作用于物品Q的重力的影响的方法
[0305]在前述的(12)式中，根据力传感器IB的输出的峰值Fm和加速度传感器4B的输出的峰值Fa的输出比[Fm/Fa]计算了质量m，但(12)式的[Fm/Fa]部分即使是力传感器IB的任意两点的输出值的差和连动的加速度传感器4B的两点的输出值的差的比率也成立。下面对其依据进行说明。
[0306]图23B是表示从力传感器IB和加速度传感器4B得到的检测信号的任意两点的曲线图。即，在图23B所示的任意两点K、J处，(12)式成立。如图23B所示，设两点K、J的力传感器IB的输出分别为Fmk、Fmj，设与所述力传感器IB连动得到的加速度传感器4B的输出分别为Fak、Faj0因在两点K、J处(12)式也成立，所以设力传感器IB的输出值和连动的加速度传感器4B的输出值的比率为M，则下式成立:
[0307]Fmk/Fak = Fmj/Faj = M (18)
[0308]把(18)式变形成:[0309]M ? Fak = Fmk (19)
[0310]M ? Faj = Fmj (20)
[0311]然后由(19) — (20)式得到
[0312]M ? (Fak — Faj) = Fmk — Fmj (21)
[0313]把(21)式变形成:
[0314]M = (Fmk — Fmj) / (Fak — Faj) (22)
[0315]因此，(18)式的[Fm/Fa]部分也可以是力传感器IB的任意两点的输出值的差和连动的加速度传感器4B的两点的输出值的差的比率。
[0316]例如设力传感器IB的任意两点K、J的输出值包含重力的分力的情况下的值为Fmkg、Fmjg，则由于不包含重力的分力的情况下的输出值是图23B (9B)中的Fmk、Fmj，所以成为 Fmkg = Fmk + mg ? sin 0、Fmjg = Fmj + mg ? sin 0。
[0317]此外，由于Fmkg — Fmjg = Fmk + mg.sin 0 —(Fmj + mg.sin 0 ),所以 mg.sin 0相互抵消，变成Fmkg — Fmjg = Fmk — Fmj。即，即使在力传感器IB的输出值中包含重力的分力(mg ^ine )，通过使用从力传感器IB得到的输出的两点的差，即使不求出基准点输出也可以算出质量。
[0318]但是在输出值接近的两点处，误差量相对于信号量的比例增加，有可能导致质量计算的精度降低。所以优选的是假设能考虑到的力传感器IB的输出模式，并对各所述输出模式选择最佳的两点。下面对各输出模式的最佳的两点进行说明。
[0319](2 -1)相对于时间的变化率小`的两点
[0320]图24是表示力传感器IB的第一输出模式的曲线图。在图24中，B1点和B2点都是力相对于时间的变化率小的点。由于在力传感器IB和加速度传感器4B之间存在相位差，所以为了高精度计算质量必须补偿相位差部分，但由于相位差不固定，所以难以完全补偿。
[0321]可是，如果是力相对于时间的变化率小的两点，即使存在不能完全补偿的相位差，因其测量数据随时间推移的变化量小，所以误差变小。因此难以受到相位差的影响。
[0322]此外，作为变化率小的两点，优先选择由力传感器IB得到的输出的微分值接近于零的点，但更优选的是由力传感器IB得到的输出中的绝对值大、且微分值小的点。
[0323](2 — 2)两个极值点
[0324]图25是表示力传感器IB的第二输出模式的曲线图。在图25中，D1点和D2点是极值点。选择极值点的好处是容易特别指定与力传感器IB的输出的极值点对应的加速度传感器4B的输出的极值点。这是因为，由于力传感器IB和加速度传感器4B之间的相位差为数us~数ms，在其差内存在多个极值点的概率非常小。所以容易特别指定与力传感器IB的输出的极值点对应的加速度传感器4B的输出的极值点。因此，难以受到相位差的影响。
[0325](2 — 3)最小值点和最大值点
[0326]图26是表示力传感器IB的第三输出模式的曲线图。在图26中，E1点和E2点是最小值点和最大值点。选择最小值点和最大值点的好处是S/N比变大，可以提高质量计算的精度。
[0327]在噪声量N —定的情况下，信号量S越大则噪声量(误差量)相对于信号量的比例越小。其中，信号量S=[最大值一最小值] > [其他任意两点的差]，与取其他任何两点相比，误差量的比例小，即S/N比变大。因此，可以提高质量计算的精度。
[0328](2 - 4)测量值的差为规定值以上的两点
[0329]图27是表示力传感器IB的第四输出模式的曲线图。在图27中，H1点和H2点是测量值的差在规定值以上的两点。选择测量值的差在规定值以上的两点的好处是S/N比变大，可以提闻质量计算的精度。
[0330]如上段所述，在噪声量N —定的情况下，由于信号量S越大则噪声量(误差量)相对于信号量的比例越小，所以S/N比变大。由于H1点和H2点是测量值的差在规定值以上的两点，所以信号量S在规定值以上。如把规定值设定成相对于噪声量(误差量)N足够大，则S/N比变大。因此，可以提高质量计算的精度。
[0331](3)特征
[0332](3 — I)
[0333]在质量测量装置100B中，由于控制部40使用由力传感器IB得到的两点的力测量值的差和与力传感器IB连动的加速度传感器4B得到的两点的加速度测量值的差，来计算物品Q的质量，所以不需要力传感器IB和加速度传感器4B的基准点输出。其结果可以排除质量测量时基准点输出的偏差的影响，即，可以排除重力的影响，所以可以提高质量计算的精度。
[0334](3 — 2)
[0335]在质量测量装置100B中，通过使由力传感器IB得到的两点为相对于时间的变化率小的两点，从而即使力传感器IB和加速度传感器4B各自的输出产生相位差，也可以减小所述相位差的影响。
[0336](3 — 3)
[0337]在质量测量装置100B中，通过使由力传感器IB得到的两点都为极值点，可以容易地特别指定与力传感器IB的输出的极值点对应的加速度传感器4B的输出的极值点，所以难以受到相位差的影响。
[0338](3 — 4)
[0339]在质量测量装置100B中，通过使由力传感器IB得到的两点为最大值点和最小值点，从而变成信号量S=[最大值一最小值] > [其他任意两点的差]，在噪声量(误差量)N—定的情况下，与取其他任何两点相比，误差量的比例小，S/N比变大，所以可以提高质量计算的精度。
[0340](3 - 5)
[0341]在质量测量装置100B中，通过使由力传感器IB得到的两点为力测量值的差在规定值以上的两点，从而信号量S在规定值以上。如果把规定值设定为相对于噪声量(误差量)N足够大，则S/N比变大，相应地可以提高质量计算的精度。
[0342](4)变形例
[0343]在上述实施方式中，控制部40使用由力传感器IB得到的两点的力测量值的差和与力传感器IB连动的加速度传感器4B得到的两点的加速度测量值的差，来计算物品Q的质量，但不限于此。
[0344]在本变形例的质量测量装置100B中，控制部40使用由加速度传感器4B得到的两点的加速度测量值的差和与加速度传感器4B连动的力传感器IB得到的两点的力测量值的差，来计算物品Q的质量。
[0345]因此与上述实施方式相同，即使力传感器IB的输出值中包含重力的分力(mg*sin 0 )，通过使用从加速度传感器4B得到的输出的两点的差和从力传感器IB得到的输出的两点的差，即使不求出基准点输出也可以计算质量。
[0346]此外，与上述实施方式相同，由于在输出的值接近的两点处，误差量相对于信号量的比例增加，有可能导致质量计算的精度降低，对于本变形例，优选的是也假设能考虑到的加速度传感器4B的输出模式,并对各所述输出模式选择最佳的两点。下面对各输出模式的最佳的两点进行说明。
[0347](4 -1)相对于时间的变化率小的两点
[0348]在变形例的质量测量装置100B中，由加速度传感器4B得到的两点是相对于时间的变化率小的两点。如果是加速度相对于时间的变化率小的两点，则即使有不能完全补偿的相位差，因测量数据随时间推移的变化量小而使误差变小。因此，难以受到相位差的影响。
[0349]此外，作为变化率小的两点，优先选择由加速度传感器4B得到的输出的微分值接近于零的点，但更优选的是由加速度传感器4B得到的输出中的绝对值大、且微分值小的点。
[0350](4 一 2)两个极值点
[0351]在变形例的质量测量装置100B中，由加速度传感器4B得到的两点是极值点。由于加速度传感器4B和力传感器IB之间的相位差为数ii s?数ms,所以在其差内存在多个极值点的概率非常小。所以可以容易地特别指定与加速度传感器4B的输出的极值点对应的力传感器IB的输出的极值点。因此，难以受到相位差的影响。
[0352](4 - 3)最小值点和最大值点
[0353]在变形例的质量测量装置100B中，由加速度传感器4B得到的两点是最小值点和最大值点。在噪声量N —定的情况下，信号量S越大则噪声量(误差量)相对于信号量的比例越小。其中，信号量S=[最大值一最小值] > [其他任意两点的差]，与取其他任何两点相比，误差量的比例变小，即，S/N比变大。因此，可以提高质量计算的精度。
[0354](4 - 4)测量值的差在规定值以上的两点
[0355]在变形例的质量测量装置100B中，由加速度传感器4B得到的两点是测量值的差在规定值以上的两点。如上段所述，在噪声量N—定的情况下，由于信号量S越大则噪声量(误差量)相对于信号量的比例越小，所以S/N比变大。测量值的差在规定值以上的两点处，信号量S在规定值以上。如果把规定值设定为相对于噪声量(误差量)N足够大，则S/N比变大。因此，可以提闻质量计算的精度。
[0356]〈第六实施方式〉
[0357]第六实施方式的质量测量装置以根据质量测量时的物品的移动状态(包括静止)切换测量方式为目的。下面对第六实施方式进行说明。
[0358]此外，在第六实施方式的说明中，对于与第四实施方式结构相同的部分，采用与第四实施方式相同的名称和附图标记。
[0359]( I)第二质量测量方式
[0360]利用第一实施方式到第五实施方式的质量测量装置的质量测量方式(以下称为第一质量测量方式)是以物品正在移动为前题条件，但在某个特定商品的生产中，有时想仅仅把物品Q拿起就测量质量。此时，用第一质量测量方式对物品Q赋予加速度进行质量测量是不合理的。所以质量测量装置IOOB在边使物品Q低速且等速移动边测量质量时，或仅拿起物品Q的大体静止状态下测量质量时，用测量方式与第一质量测量方式不同的第二质量测量方式进行测量。
[0361]第二质量测量方式基本上是将作用于物品Q的铅垂方向的力除以重力加速度或应用这种原理来计算物品Q的质量的方式。因此，虽然理论上力传感器IB的输出为作用于物品Q的铅垂方向的力，但生产现场的振动通过机械臂3B和吸附部2B传播给物品Q。所以力传感器IB的输出包含振动成分。
[0362]因此，在第二质量测量方式中，把加速度传感器4B的输出视为作用于物品Q的振动加速度，并进行从力传感器IB的输出减去把加速度传感器4B的输出乘以系数的值的处理，所述系数基于加速度传感器4B附带的结构件的质量。其结果可以测量去除了振动影响的物品的质量。把采用所述第二质量测量方式承担质量测量的部分统称为第二质量测量部。
[0363](2)第二质量测量方式的控制系统
[0364]图28是表示质量测量装置100B的第二质量测量方式的控制系统的框图。在图28中，控制部40对于经过低通滤波器37b的加速度传感器4B的检测信号，用修正部45把相当于加速度传感器4B附带的结构件的重量部分的输出电平修正为零电平。然后控制部40用系数乘法部47将经过修正部45的检测信号乘以基于加速度传感器4B附带的结构件的质量的系数。
[0365]控制部40从经过低通滤波器37a的力传感器IB的检测信号，减去经过系数乘法部47的加速度传感器4B的检测信号，算出质量m。
[0366](3)质量测量装置100B的动作
[0367]下面对上述结构的质量测量装置100B的动作例进行说明。例如对于在某个生产工序中在输送带输送的物品，在测量质量后进行质量检查，并采用纸箱包装。在质量检查中，判断物品的质量是否在规定的允许范围内，对合格品进行纸箱包装，并把不合格品放入劣质品箱。此外，在本生产工序中可以进行多种物品的处理。
[0368](3 -1)各动作中的计量方式
[0369]控制部40用吸附部2B保持输送带上输送的物品Q。然后控制部40对机械臂3B的动作进行控制，以使物品Q作用有加速度的方式向铅垂上方移动(从输送带拿起的动作)。此时，通过设定成力传感器IB和加速度传感器4B的灵敏度方向为铅垂方向，可以检测因在铅垂方向移动而作用于物品Q的力和加速度。此外，灵敏度方向是指对称重传感器那样的对力有反应的传感器，在使任意力作用于各个方向上时，传感器输出最大的方向。
[0370]控制部40用除法器41进行力传感器IB的输出除以加速度传感器4B的输出的处理。此后，控制部40通过作为减法器43发挥功能，使用此前求出的除法结果进行式(12)的运算，算出质量m (第一质量测量方式)。
[0371]随后控制部40使物品Q水平移动(从输送带的上方朝向纸箱上方移动的动作)。此时，由于力传感器IB和加速度传感器4B的灵敏度方向与移动方向垂直,所以力传感器IB和加速度传感器4B几乎不检测出移动方向的力和加速度。因此，可以把力传感器IB的输出视为作用于物品Q的铅垂方向的力，并可以用第二质量测量方式计算物品Q的质量m。此夕卜，把加速度传感器4B的输出视为向物品Q传播的机械振动，通过从力传感器IB的输出减去加速度传感器4B的输出，从而从力传感器IB的输出除去机械振动的影响，可以提高计量精度(第二质量测量方式)。
[0372](3 — 2)质量测量方式的选择
[0373]在第一质量测量方式中，由于移动时的加速度越大则输出信号越大，所以提高了S/N比，得到了高精度的质量计算结果。另一方面，在第二质量测量方式中，由于移动时的加速度越小则施加于力传感器IB的输出中的机械振动等的干扰越小，所以提高了计量精度。例如在边使物品Q低速且等速移动边测量质量时，或只是把物品Q拿起的大体静止状态下测量质量时，与用第一质量测量部对物品勉强赋予加速度测量质量相比，用第二质量测量部对应的方式是合理的。
[0374]因此，控制部40把第一质量测量方式中的加速度传感器4B的最大输出和预先设定的阀值(例如1.4G)进行比较。其结果，如果加速度传感器4B的最大输出在阀值以上，则采用第一质量测量方式的计算结果，如果小于阀值，则采用第二质量测量方式的计算结果。
[0375](3 - 3)质量检查的处理
[0376]如果计算出的物品Q的质量m在允许的范围内，则控制部40判断物品Q为合格品。此后，控制部40控制机械臂3B的动作，把物品Q装在纸箱中。另一方面，在计算出的物品Q的质量m脱离了允许的范围的情况下，控制部40判断物品Q为不合格品。此后，控制部40控制机械臂3B的动作，把物品Q送到劣质品箱。
[0377]一般在输送多种物品的生产工序中，根据物品的种类(大小、柔韧性、保持的难易程度等)，需要变更使物品移动的动作(加速度)。因此，使物品移动的动作并不能固定。可是如上所述，由于不倒换保持物品Q就可以用两个不同的质量测量方式测量物品Q的质量，所以可以进行与移动物品Q的动作对应的高精度的质量测量。
[0378](4)特征
[0379](4—1)
[0380]质量测量装置100B具有第一质量测量部、第二质量测量部和控制部40。第一质量测量部保持物品Q并测量其质量。在物品Q被保持在第一质量测量部的状态下，第二质量测量部用与第一质量测量部不同的方式测量物品Q的质量。控制部40在规定条件成立时，优先用第二质量测量部测量质量。在所述质量测量装置100B中，由于不倒换保持物品Q就可以用两个方式测量质量，所以可以实现与生产状况对应的高精度的质量测量，并且可以消除作业时间的浪费。
[0381](4 — 2)
[0382]此外，在质量测量装置100B中，由于第二质量测量部与第一质量测量部的质量测量连动而进行质量测量，所以在规定条件成立后，可以快速输出测量值。其结果，不会有损于工序中的生产率，可以进行高精度的质量测量。
[0383](4 — 3)
[0384]第一质量测量部使物品Q移动,将作用于移动时的物品Q的力除以作用于移动时的物品Q的加速度，来计算物品的质量。第二质量测量部将作用于物品Q的铅垂方向的力除以重力加速度或应用这种原理，来计算物品的质量。第二质量测量部一般是在静止状态或处于缓慢摆动的状态下使用的质量测量方式，通过与边移动边测量质量的第一质量测量部并用，可以根据生产工序的变更或产品的变更等生产状况的变化，来变更测量方式。
[0385](4 - 4)
[0386]在所述质量测量装置100B中，第一质量测量部具有保持物品Q的吸附部2B、使吸附部2B移动的机械臂3B、测量作用于移动时的物品的力的力传感器1B、测量作用于移动时的物品的加速度的加速度传感器4B。质量测量装置100B可以边使物品Q移动边测量质量，通过与产业用机器人组合，可以在机器人侧进行质量检查和基于所述质量检查结果进行分配。其结果，可以把重量检查装置和分配装置从已有的生产工序撤除。
[0387](5)变形例
[0388](5—I)第一变形例
[0389]上述实施方式的结构为:一个力传感器IB分别对三维的三个方向检测力，一个加速度传感器4B分别对三维的三个方向检测加速度，但不限于此。
[0390]图29是第一变形例的质量测量装置150的简要立体图。在图29中，质量测量装置150包括机械手23b、机械臂13、第一力传感器111、第二力传感器112、第三力传感器113、第一加速度传感器141、第二加速度传感器142和第三加速度传感器143。机械手23b与上述实施方式的吸附部2B相同，采用了空气吸附机构。机械臂13使机械手23b三维移动。此夕卜，机械臂13也能够以规定的转动轴CB为中心向CW方向和CCW方向转动。
[0391]第一力传感器111、第二力传感器112和第三力传感器113是应变式称重传感器。应变式称重传感器因移动而使自由端侧相对于固定端侧相对位移，由此可以检测作用于自由端侧的力。
[0392]第一力传感器111、第二力传感器112和第三力传感器113被配置成使各自的灵敏度方向朝向Z轴方向、Y轴方向和X轴方向。
[0393]第一力传感器111的一端(固定端)通过安装部件131被固定在机械臂13上，第一连接部件161被连接在第一力传感器111的自由端上。
[0394]此外，第二力传感器112的一端(固定端)被连接在第一连接部件161上，第二连接部件162被连接在第二力传感器112的自由端上。此外，第三力传感器113的一端(固定端)被连接在第二连接部件162上，第三连接部件163被连接在第三力传感器113的自由端上。而且，机械手23b通过第三连接部件163与第三力传感器113连接。
[0395]第一加速度传感器141、第二加速度传感器142和第三加速度传感器143也是应变式称重传感器，被配置成使各自的灵敏度方向朝向Z轴方向、Y轴方向和X轴方向。
[0396]在第一力传感器111、第二力传感器112和第三力传感器113上设置有被称为挖通部的、朝向与灵敏度方向垂直的方向贯通的孔，以下称为挖通部llla、112a、113a。
[0397]同样，在第一加速度传感器141、第二加速度传感器142和第三加速度传感器143上也设置有被称为挖通部的、朝向与灵敏度方向垂直的方向贯通的孔，以下称为挖通部141a、142a、143a。
[0398]第一加速度传感器141、第二加速度传感器142和第三加速度传感器143的大小为能收纳在第一力传感器111、第二力传感器112和第三力传感器113的挖通部11 la、112a、113a中程度的大小。
[0399]第一加速度传感器141在第一力传感器111的挖通部Illa内被固定在悬臂梁上。此外，第二加速度传感器142在第二力传感器112的挖通部112a内被固定在悬臂梁上。第三加速度传感器143在第三力传感器113的挖通部113a内被固定在悬臂梁上。
[0400]按照以上的结构，在使物品Q向Z轴方向移动时，第一力传感器111和第一加速度传感器141检测作用于物品Q的力和加速度。此外，在使物品Q向Y轴方向移动时，第二力传感器112和第二加速度传感器142检测作用于物品Q的力和加速度。在使物品Q向X轴方向移动时，第三力传感器113和第三加速度传感器143检测作用于物品Q的力和加速度。
[0401]在所述变形例I的质量测量装置150中，由于不受物品Q的移动方向的限制，可以边使物品Q移动边测量质量，所以适合与产业用机器人组合。
[0402](5 — 2)第二变形例
[0403]在第一变形例中，用三个力传感器(称重传感器)检测作用于物品Q的X、Y、Z轴方向的力，此外，用三个加速度传感器(称重传感器)检测作用于物品Q的X、Y、Z轴方向的加速度，所以合计需要六个称重传感器。假设使力和加速度的检测可以分别用一个称重传感器对应，则可以降低成本。
[0404]图30是第二变形例的质量测量装置200B的侧视图。在图30中，质量测量装置200B包括力传感器21B、机械手23a、机械臂13B和加速度传感器22B。力传感器21B和加速度传感器22B是应变式称重传感器，以灵敏度方向倾斜的姿势配置。
[0405]例如在力传感器21B和加速度传感器22B的灵敏度方向相对于水平方向倾斜角度9的情况下，在质量m的物品Q上作用有铅垂方向的加速度a时，力传感器21B检测出m ? (g + a) sin 0的力，加速度传感器22B检测出(g + a) sin 0的加速度。此外，g为重力加速度。另一方面，在质量m的物品Q上作用有水平方向的加速度a时，力传感器21B检测出m ? a ? cos 0的力,加速度传感器22B检测出a ? cos 0的加速度。
`[0406]如上所述，第二变形例的质量测量装置200B中，即使一个力传感器21B和一个加速度传感器22B向铅垂方向和水平方向中的任意方向移动，也可以检测此时作用于物品Q的力和加速度的灵敏度方向成分。
[0407]此外，由于力传感器21B和加速度传感器22B可以绕水平轴61转动，所以力传感器21B和加速度传感器22B的倾斜角度0可以任意设定。此外，由于力传感器21B和加速度传感器22B能在以任意倾斜角度0倾斜的状态下，绕铅垂轴62转动，所以力传感器21B和加速度传感器22B的灵敏度方向可以设定为任意方向。因此，第二变形例的质量测量装置200B可以使力传感器21B和加速度传感器22B的灵敏度方向追随物品Q的移动方向的改变。
[0408]其结果，在第二变形例的质量测量装置200B中，不增加设置力传感器21B和加速度传感器22B，就可以对包括铅垂方向的相互垂直的三个方向中的任意方向测量力和加速度。
[0409](5 — 3)第三变形例
[0410]图31A是力传感器21B和加速度传感器22B成为规定姿势的第三变形例的质量测量装置250的简要侧视图。此外，图31B是力传感器21B和加速度传感器22B成为其他姿势的第三变形例的质量测量装置250的简要侧视图。图31A和图31B的质量测量装置250的结构是从图30所示的第二变形例废除绕铅垂轴62的转动机构的结构，其他结构与第二变形例相同。[0411]在图31A中，质量测量装置250的力传感器21B和加速度传感器22B成为灵敏度方向为铅垂方向的姿势。由于通常物品Q的移动包括铅垂移动，所以力传感器21B和加速度传感器22B有反应。此外，即使物品Q的移动是三维倾斜方向，力传感器21B和加速度传感器22B也可以输出铅垂方向的成分。
[0412]由于控制部40控制机械手23a和机械臂13B使物品Q移动，所以当物品Q在包含铅垂方向的方向移动期间，可以根据力传感器21B和加速度传感器22B的输出计算质量。
[0413]另一方面，在图31B中，质量测量装置250的力传感器21B和加速度传感器22B成为使灵敏度方向为水平方向的姿势。此外，由于力传感器21B和加速度传感器22B可以绕水平轴61转动来改变姿势，所以可以任意设定力传感器21B和加速度传感器22B的灵敏度方向的倾斜角度。
[0414]由于通常物品Q的移动包含水平移动，所以力传感器21B和加速度传感器22B有反应。此外，即使物品Q的移动是三维倾斜方向，力传感器21B和加速度传感器22B也可以输出水平方向的成分。
[0415]由于控制部40控制机械手23a和机械臂13B使物品Q移动，所以当物品Q在包含水平方向的方向移动期间，可以根据力传感器21B和加速度传感器22B的输出计算质量。
[0416]因此，在所述第三变形例的质量测量装置250中，对于铅垂方向和水平方向的任意方向，不增加设置力传感器21B和加速度传感器22B，就可以测量力和加速度。
[0417](6)其他
[0418]在第二质量测量方式中，加速度传感器4B、141、22B检测作用于物品Q的振动加速度，但在机械臂3B、13、13B侧设置与加速度传感器4B、14U22B独立的检测机械振动的振动传感器也不存在障碍，也明显属于本发明的技术范围。
[0419]工业实用性
[0420]如上所述，按照本发明，由于可以边使物品移动边测量所述物品的质量，所以也可以有效应用于装配产品的内部部件的缺件检查。
【权利要求】
1.一种质量测量装置，边使物品移动边测量所述物品的质量，其特征在于包括: 保持机构，保持所述物品； 移动机构，使所述保持机构移动； 力测量部，设置在所述保持机构和所述移动机构之间，测量作用于移动时的所述物品的力； 加速度测量部，测量作用于移动时的所述物品的加速度；以及控制部，控制所述保持机构和所述移动机构运转，并根据作用于移动时的所述物品的力和加速度，来计算所述物品的质量。
2.根据权利要求1所述的质量测量装置，其特征在于，所述控制部将作用于移动时的所述物品的力除以作用于移动时的所述物品的加速度，来计算所述物品的质量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的质量测量装置，其特征在于，所述力测量部和所述加速度测量部各自的检测方向是与重力作用的方向不同的方向，而且所述方向一致。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的质量测量装置，其特征在于，所述力测量部和所述加速度测量部各自的检测方向是重力作用的方向，而且所述方向一致。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的质量测量装置，其特征在于，所述力测量部和所述加速度测量部至少设置两组，在各所述组中所述力测量部和所述加速度测量部各自的检测方向一致，而且不同的所述组的所述检测方向交叉。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的质量测量装置，其特征在于，所述加速度测量部根据从所述控制部向所述移动机构输出的运转指令，计算作用于所述物品的加速度。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的质量测量装置，其特征在于， 还包括外部监视装置，所述外部监视装置被固定在不移动的位置上，监视所述物品、所述保持机构或所述移动机构的动作， 所述加速度测量部根据从所述外部监视装置得到的数据，计算作用于所述物品的加速度。
8.根据权利要求7所述的质量测量装置，其特征在于，所述外部监视装置是激光位移计。
9.根据权利要求7所述的质量测量装置，其特征在于，所述外部监视装置是摄像机。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的质量测量装置，其特征在于， 还包括安装于所述保持机构的摄像机， 所述加速度测量部根据在外部预先设置的规定的基准点和从所述摄像机得到的图像数据，计算作用于所述物品的加速度。
11.根据权利要求1所述的质量测量装置，其特征在于，在所述物品的质量的计算中，至少使用表示所述力测量部的测量结果的力测量数据的极值和表示所述加速度测量部的测量结果的加速度数据的极值中的一个。
12.根据权利要求11所述的质量测量装置，其特征在于， 所述力测量数据呈现极值的时刻与所述加速度数据呈现极值的时刻偏离， 在所述物品的质量的计算中，使用所述力测量数据的极值和所述加速度数据的极值双方。
13.根据权利要求11所述的质量测量装置，其特征在于，所述力测量数据呈现极值的时刻与所述加速度数据呈现极值的时刻偏离， 在所述物品的质量的计算中使用了所述力测量数据的极值的情况下，在所述物品的质量的计算中还使用所述力测量数据呈现极值的时刻的所述加速度数据的值， 在所述物品的质量的计算中使用了所述加速度数据的极值的情况下，在所述物品的质量的计算中还使用所述加速度数据呈现极值的时刻的所述力测量数据的值。
14.根据权利要求11至权利要求13中任意一项所述的质量测量装置，其特征在于， 所述控制部从所述力测量数据中抽出第一数据，所述第一数据处于包含所述力测量数据的极值的第一规定范围内， 所述控制部从所述加速度数据中抽出第二数据，所述第二数据处于包含所述加速度数据的极值的第二规定范围内， 所述控制部以抽出的所述第一数据和所述第二数据为对象计算加权平均，并将计算结果用于计算所述物品的质量。
15.根据权利要求1所述的质量测量装置，其特征在于，所述控制部使用由所述力测量部得到的两点的力测量值的差和与所述力测量部连动的所述加速度测量部得到的两点的加速度测量值的差，计算所述物品的质量。
16.根据权利要求15所述的质量测量装置，其特征在于，由所述力测量部得到的两点是相对于时间的变化率小的两点。
17.根据权利要求16所述的质量测量装置，其特征在于，所述变化率小的两点优先选择由所述力测量部得到的输出的微分值接近于零的点。
18.根据权利要求16所述的质量测量装置，其特征在于，所述变化率小的两点优先选择由所述力测量部得到的输出中的绝对值大、且微分值小的点。
19.根据权利要求15所述的质量测量装置，其特征在于，由所述力测量部得到的两点都是极值点。
20.根据权利要求15所述的质量测量装置，其特征在于，由所述力测量部得到的两点是最大值点和最小值点。
21.根据权利要求15所述的质量测量装置，其特征在于，由所述力测量部得到的两点的力测量值的差在规定值以上。
22.根据权利要求1所述的质量测量装置，其特征在于，所述控制部使用由所述加速度测量部得到的两点的加速度测量值的差和与所述加速度测量部连动的所述力测量部得到的两点的力测量值的差，来计算所述物品的质量。
23.根据权利要求22所述的质量测量装置，其特征在于，由所述加速度测量部得到的两点是相对于时间的变化率小的两点。
24.根据权利要求1所述的质量测量装置，其特征在于包括: 第一质量测量部，具有所述保持机构、所述移动机构、所述力测量部和所述加速度测量部，通过使所述物品移动，并将作用于移动时的所述物品的力除以作用于移动时的所述物品的加速度，来计算所述物品的质量； 第二质量测量部，在所述物品被所述第一质量测量部保持的状态下，将作用于所述物品的铅垂方向的力除以重力加速度或应用这种原理，来计算所述物品的质量；以及控制部，控制所述第一质量测量部和所述第二质量测量部；所述控制部在规定条件成立时，优先用所述第二质量测量部测量质量。
25.根据权利要求1所述的质量测量装置，其特征在于包括: 第一质量测量部，具有所述保持机构、所述移动机构、所述力测量部和所述加速度测量部，通过使所述物品移动，并将作用于移动时的所述物品的力除以作用于移动时的所述物品的加速度，来计算所述物品的质量； 第二质量测量部，与所述第一质量测量部连动，将作用于所述物品的铅垂方向的力除以重力加速度或应用这种原理，来计算所述物品的质量；以及 控制部，控制所述第一质量测量部和所述第二质量测量部； 所述控制部在规定条件成立时，相比于所述第一质量测量部的测量值优先采用所述第二质量测量部的测量值。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的质量测量装置，其特征在于，在所述第一质量测量部中，所述力测量部和加速度测量部的灵敏度方向是包含铅垂方向的相互垂直的三个方向。
27.根据权利要求24或权利要求25所述的质量测量装置，其特征在于，在所述第一质量测量部中，所述力测量部和所述加速度测量部的灵敏度方向相对于水平面向下方倾斜规定角度。
28.根据权利要求24或权利要求25所述的质量测量装置，其特征在于，在所述第一质量测量部中，所述移动机构绕包含铅垂轴的相互垂直的两个轴转动，使所述力测量部和所述加速度测量部的灵敏度方向朝向任意方向。
29.根据权利要求24或权利要求25所述的质量测量装置，其特征在于，所述规定条件是所述第一质量测量部的所述加速度测量部的输出小于规定值的条件。
【文档编号】B25J19/02GK103814279SQ201280045411
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月18日 优先权日:2011年9月20日
【发明者】中谷诚, 铃木亮民, 小西聪 申请人:株式会社石田