JP2004167631A - Method and apparatus for aligning gripping center - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
円筒状又は円柱状の物(以下、単にワークと称する)を把持する把持中心を装置の基準軸に一致させる、把持中心の軸芯合わせ方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ワークの中心軸線を装置の基準軸に一致させて把持する際、装置の基準軸が鉛直の場合には、装置の軸芯から重錘を付けた糸(振り下げ糸)を垂らし、目視により、振り下げ糸とワークを支持する把持部の中心が一致するように調整をしていた。この場合、把持中心が見えない仮想点であるため、目視による調整は精度的に限界があった。
【0003】
装置の基準軸が、両端にセンターを有する旋盤の主軸である場合には、一方のチャックで小型のレーザービーム発振器を把持し、旋盤の近傍に設けられた把持部材でワークを把持し、レーザービームが該ワーク端面の中心に当るように、把持部材の位置を調整していた。この場合、予めレーザービームと旋盤の主軸を一致させておく必要があり、そのための調整に時間を要していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、容易かつ高い精度で予め決められた基準軸に合わせることのできる、把持中心の軸芯合わせ方法及び装置を提供することにある。
なお、予め決められた基準軸とは、例えば、旋盤等のスピンドル回転軸、或いは、物を吊下げたときの重心を通る鉛直軸を指している。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の把持中心の軸芯合わせ方法は、ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、装置の基準軸に一致させる方法であって、その端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒を把持部材で把持し、前記基準軸に出力ビーム発振器を回転自在に取り付けて回転させ、短円筒に向けて出力ビームを投射することにより、前記スクリーン上にビーム輝点の軌跡円を描かせ、該軌跡円の中心が短円筒の中心と一致するように把持部材の位置を調整することを特徴としている。
【0006】
前記短円筒に設けられたスクリーン上に、短円筒の外径と同心の円を複数描くことで、該同心の円と前記ビーム輝点の軌跡円とが同心となるように、容易に調整することができる。また、スクリーン上に投射されたビーム輝点の軌跡円を、画像センサーで計測し、短円筒の中心と軌跡円の中心とのズレ量から調整量を演算して表示させたり、このズレ量が零となるように自動で制御させることもできる。
【0007】
また、本発明の把持中心の軸芯合わせ装置は、ワークを把持する把持部材の把持中心軸線を、装置の基準軸に一致させる装置であって、端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒と、該短円筒を把持する把持部材と、装置の基準軸に回転可能に取付けられた出力ビーム発振器と、該出力ビーム発振器を回転させて前記スクリーン上にビーム輝点の軌跡円を描かせ、該軌跡円の中心が短円筒の中心と一致するように把持部材の位置を調整する機構を有することを特徴としている。なお、把持部材には、チャックや把持ローラーが挙げられる。
【0008】
本発明の把持中心の軸芯合わせ装置は、上記に加えて、ビーム輝点の軌跡円を計測する画像センサーや、短円筒の中心と軌跡円の中心とのズレ量から調整量を演算して表示する表示装置を設けることで、軸芯合わせがより容易となる。その他、演算して得たズレ量をもとに、これが零となるように制御装置で制御させることもできる。
なお、本発明においては、前記ワークとして、光ファイバ用母材が好適に用いられる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の把持中心の軸芯合わせ方法及び装置は、対象とする装置を使用してのワークの加工に先立ち、装置の基準軸とワークを把持する把持部材の把持中心軸線とを一致させるものであり、この軸芯合わせは、ワークに代えて短円筒を把持ユニットに把持させて行われる。
【0010】
本発明の装置は、スクリーン上に小径の輝点を作るための出力ビーム発振器、例えば、レーザービーム発振器、該レーザービーム発振器を回転させる機構、端面又は円筒内にスクリーンの貼設された短円筒、把持部材、及び把持部材の位置を調整する機構を備えている。
短円筒に貼設されたスクリーンには、短円筒の外径と同心状に複数の同心円を描いておき、把持中心の軸芯合わせに際しては、短円筒を把持部材で把持して短円筒のスクリーン上に、レーザービーム発振器の出力ビームが当たるように発振器の取り付け位置を調整する。
【0011】
然る後に、基準軸回りにレーザービーム発振器の取付け治具を回転させると、レーザービームの輝点が前述のスクリーン上で回転するので、ビーム輝点の軌跡円が描かれ、該軌跡円がスクリーン上の同心円と同心になるように把持部材の位置を調節することにより、把持部材の把持中心軸線を装置の基準軸に合わせることができる。なお、ビーム輝点の軌跡とスクリーン上の同心円とのズレは、目視で確認する他に、CCDカメラを応用した画像センサーで計測し、ズレ量から調整量を演算して作業者に表示することもできる。
【0012】
【実施例】
本発明を、下記の実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されず、様々な態様が可能である。
【0013】
(実施例1)
本実施例は、装置の基準軸が水平の場合であり、図1は、円筒状のワークを水平に把持する把持機構を示している。
短円筒1は、把持ユニット2に設けられた把持ローラー3a,3bによって水平に把持されている。短円筒1の把持中心軸線4を装置5の基準軸6に合わせるために、装置5には、この基準軸6をレーザービームで示すレーザービーム発振器7が取り付けられている。小型レーザービーム発振器7は取付け治具8により、基準軸6の回りに回転自在に取付けられている。
【0014】
短円筒1の端面にはスクリーン9が貼設され、このスクリーン上にレーザービームが投射され、ビーム輝点が視認される。小型レーザービーム発振器7を取付け治具8により、基準軸6の回りに回転させると、スクリーン9に投射されたビーム輝点は、基準軸6とスクリーン9の交点を中心にして円軌跡を描く。
【0015】
そこで、スクリーン9上に、短円筒1の外径と同心の同心円を適切なピッチで描いておけば、この同心円とビーム輝点の軌跡円とのズレから、把持中心軸線4と基準軸6のズレが分かる。このズレ量を視認しながら位置調整機構10を操作して、把持ローラー3a,3bの位置調整を行うことで、ズレを正すことができる。
【0016】
また、視認による位置調整に代えて、スクリーン上に投射されたビーム輝点をCCDカメラ方式の画像センサー11で計測することにより、短円筒1の位置ズレを位置調整機構10を介して自動制御することができる。なお、ズレ量から演算して求めた調整量を数値で表示し、この数値に基づいて操作することもできる。
【0017】
(実施例2)
本実施例は、把持中心の軸芯合わせ装置の基準軸が鉛直の場合の例であり、図2は、本発明の軸芯合わせ装置を示す概略縦断面図である。
図2は、短円筒1が把持ユニット2に設けられた把持ローラー3a,3bによって把持され、短円筒1の把持中心軸線4が、装置5側の基準軸6と一致するように調整される様子を示している。
具体的には、短円筒1が、把持ユニット2に設けられた把持部材、本例では一対の把持ローラー3a,3bによって垂直方向に把持されている。
【0018】
上端部が円筒形状からなる装置5の開口部には、円板12がこの開口部の内周縁で嵌合するように配設されている。円板12の中心部には、X−Y方向に移動可能に構成された直交2軸を有するジンバル機構15が配設され、該ジンバル機構15に中空軸13が支持されている。中空軸13の上部には、小型のレーザービーム発振器7が取り付けられ、レーザービーム発振器7の出力ビームが、中空軸13の下端の中心に開けられた小孔14から出射するように調整されている。なお、中空軸13は、ジンバル機構15の働きにより、重力方向に垂下されているため、レーザービーム発振器7の出力ビームは、従来の重錘の代わりとして機能する。
【0019】
次に、一対の把持ローラー3a,3bに、ワークに代えて短円筒1を把持させる。短円筒1には、この把持状態を安定させるために直交する補助バー16が、把持ローラー3a,3b上に載せられ、短円筒1の倒れを防止している。なお、把持ユニット2は、ワークを把持するユニットであり、補助バー16に加えて、一対の把持ローラー3a,3b、さらに把持ローラーの開閉と位置調整を行う位置調整機構を備えている。
さらに、短円筒1の内部には、把持ローラー3a,3bによって把持される高さ位置に半透明のスクリーン9が設けられており、レーザービーム発振器7の出力ビームがスクリーン9に当り、ビーム輝点を生じる。
【0020】
このビーム輝点を、スクリーン9から適切な距離離れて設置されたCCD素子を有する画像センサー11で位置測定することにより、短円筒1の把持中心軸線からのビーム輝点のズレ量、ズレの方向及び調整量を知ることができる。このズレ量が零になるように把持ユニット2の位置を調整することにより、短円筒1の把持中心軸線4を装置5の基準軸6に一致させることができる。
【0021】
なお、ジンバル機構15の誤差その他の原因で、中空軸13が正しく鉛直方向を向かない場合も考えられるが、その場合には、例えば、図2に示すような通常の適切な駆動機構を介してモーター17で中空軸13を回転させると、スクリーン9上にビーム輝点の回転軌跡円が描かれるため、その中心点を求め、この中心点と短円筒1の中心とを一致させればよい。
【0022】
【発明の効果】
本発明の把持中心の軸芯合わせ方法及び装置を用いれば、レーザービームを短円筒の把持中心軸線に一致させる必要がないため、レーザービーム発振器の取付け精度を高める必要がなく、熟練した技能がなくても、短時間に軸芯合わせを行うことができる。また、レーザービーム発振器のビーム輝点の軌跡円をスクリーン上の同心円と合わせる方式なので、スクリーン上に多重同心円を必要なピッチと精度で描いておくことにより、精度と信頼性の高い調整を行うことができる。
さらに、CCDカメラによる画像センサーを用いて、スクリーン上のビーム輝点の短円筒の把持中心軸線からの位置ズレを演算させることにより、把持中心軸線と基準軸とのズレ量から調整量を演算して表示させることができ、熟練者でなくても短時間に精度よく軸芯合わせ作業を行うことができる。また、短円筒の位置を自動でも調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1で使用したワークを水平に把持する把持機構を示している。
【図2】本発明の実施例2で使用した把持中心の軸芯合わせ装置を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
1.…短円筒、
2.…把持ユニット、
3a,3b.…把持ローラー、
4.…把持中心軸線、
5.…装置、
6.…基準軸、
7.…レーザービーム発振器、
8.…取付け治具、
9.…スクリーン、
10.…位置調整機構、
11.…画像センサー、
12.…円板、
13.…中空軸、
14.…小孔、
15.…ジンバル機構、
16.…補助バー、
17.…モーター。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for aligning a center of a gripping center for gripping a cylindrical or cylindrical object (hereinafter, simply referred to as a work) with a reference axis of the apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when gripping a workpiece with the center axis aligned with the reference axis of the device, if the reference axis of the device is vertical, a thread attached with a weight (swing down thread) is hung from the axis of the device and visually inspected. Accordingly, the adjustment is made such that the center of the swinging thread and the center of the gripper supporting the work are aligned. In this case, since the grip center is a virtual point that cannot be seen, adjustment by visual observation has a limit in accuracy.
[0003]
When the reference axis of the apparatus is the main axis of a lathe having centers on both ends, one small chuck holds a small laser beam oscillator, and a workpiece provided by a gripping member provided near the lathe holds the laser beam. The position of the gripping member has been adjusted such that the contact with the center of the end face of the work. In this case, it is necessary to match the main axis of the lathe with the laser beam in advance, and it takes time to perform the adjustment for that.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for centering a grip center, which can easily and highly accurately align a grip center axis of a grip member that grips a work with a predetermined reference axis. .
Note that the predetermined reference axis refers to, for example, a spindle rotation axis of a lathe or the like, or a vertical axis passing through the center of gravity when an object is suspended.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The centering method of the grip center of the present invention is a method of aligning the grip center axis of a grip member gripping a workpiece with a reference axis of the apparatus, and a short cylinder having a screen attached to an end surface or a cylinder thereof. Is gripped by a gripping member, an output beam oscillator is rotatably attached to the reference axis and rotated, and by projecting an output beam toward a short cylinder, a locus circle of a beam luminescent spot is drawn on the screen, The position of the gripping member is adjusted so that the center of the locus circle coincides with the center of the short cylinder.
[0006]
By drawing a plurality of circles concentric with the outer diameter of the short cylinder on a screen provided on the short cylinder, it is easily adjusted so that the concentric circle and the locus circle of the beam luminescent spot are concentric. be able to. Also, the trajectory circle of the beam luminescent spot projected on the screen is measured by an image sensor, and the adjustment amount is calculated from the deviation amount between the center of the short cylinder and the center of the trajectory circle to be displayed. It can also be controlled automatically to zero.
[0007]
Further, the grip center axis alignment apparatus of the present invention is an apparatus for aligning a grip center axis of a grip member for gripping a workpiece with a reference axis of the apparatus, and a short screen having a screen attached to an end face or a cylinder. A cylinder, a gripping member for gripping the short cylinder, an output beam oscillator rotatably mounted on a reference axis of the apparatus, and rotating the output beam oscillator to draw a locus circle of a beam luminescent spot on the screen. And a mechanism for adjusting the position of the gripping member so that the center of the locus circle coincides with the center of the short cylinder. Note that the gripping members include chucks and gripping rollers.
[0008]
In addition to the above, the grip center axis alignment device of the present invention calculates an adjustment amount from an amount of deviation between the center of the short cylinder and the center of the locus circle, or an image sensor that measures the locus circle of the beam luminescent spot. By providing the display device for displaying, the alignment of the axis becomes easier. In addition, based on the amount of deviation obtained by the calculation, the control device can also control the deviation to be zero.
In the present invention, a base material for an optical fiber is suitably used as the work.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The method and apparatus for centering the center of the grip of the present invention is to align the reference axis of the apparatus with the center axis of the gripping member that grips the workpiece before processing the workpiece using the target apparatus. In addition, the axis alignment is performed by causing the holding unit to hold a short cylinder instead of the work.
[0010]
The device of the present invention is an output beam oscillator for forming a small-diameter bright spot on a screen, for example, a laser beam oscillator, a mechanism for rotating the laser beam oscillator, a short cylinder having a screen attached to an end face or a cylinder, A gripping member and a mechanism for adjusting the position of the gripping member are provided.
On the screen attached to the short cylinder, draw a plurality of concentric circles concentrically with the outer diameter of the short cylinder, and when aligning the center of the grip center, hold the short cylinder with a gripping member and screen the short cylinder. The mounting position of the oscillator is adjusted so that the output beam of the laser beam oscillator hits the top.
[0011]
Thereafter, when the mounting jig of the laser beam oscillator is rotated about the reference axis, the bright spot of the laser beam rotates on the above-mentioned screen, so that the locus circle of the beam bright spot is drawn. By adjusting the position of the gripping member so as to be concentric with the upper concentric circle, the gripping center axis of the gripping member can be aligned with the reference axis of the apparatus. The deviation between the trajectory of the beam luminescent spot and the concentric circle on the screen must be visually checked and measured by an image sensor using a CCD camera, and the adjustment amount is calculated from the deviation amount and displayed to the operator. You can also.
[0012]
【Example】
The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited thereto, and various embodiments are possible.
[0013]
(Example 1)
In this embodiment, the reference axis of the apparatus is horizontal, and FIG. 1 shows a gripping mechanism for gripping a cylindrical work horizontally.
The short cylinder 1 is horizontally held by
[0014]
A screen 9 is attached to the end surface of the short cylinder 1, and a laser beam is projected on the screen, and a beam luminescent spot is visually recognized. When the small
[0015]
Therefore, if a concentric circle concentric with the outer diameter of the short cylinder 1 is drawn on the screen 9 at an appropriate pitch, the deviation between the concentric circle and the trajectory circle of the beam luminescent spot causes the grip center axis 4 and the
[0016]
In addition, instead of adjusting the position by visual recognition, the position deviation of the short cylinder 1 is automatically controlled via the position adjustment mechanism 10 by measuring the beam luminescent spot projected on the screen with the
[0017]
(Example 2)
The present embodiment is an example in the case where the reference axis of the axis centering device at the grip center is vertical, and FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the axis centering device of the present invention.
FIG. 2 shows a state in which the short cylinder 1 is gripped by gripping
Specifically, the short cylinder 1 is vertically gripped by a gripping member provided in the
[0018]
A
[0019]
Next, the short cylinder 1 is gripped by the pair of
Further, a translucent screen 9 is provided inside the short cylinder 1 at a height position to be gripped by the gripping
[0020]
By measuring the position of the beam luminescent spot with an
[0021]
Note that the
[0022]
【The invention's effect】
By using the gripping center axis alignment method and apparatus of the present invention, it is not necessary to align the laser beam with the gripping center axis of the short cylinder, so there is no need to increase the mounting accuracy of the laser beam oscillator, and there is no skilled skill. However, the alignment can be performed in a short time. In addition, since the trajectory circle of the laser beam oscillator's beam luminescent spot is aligned with the concentric circle on the screen, multiple concentric circles are drawn on the screen with the required pitch and precision, so that highly accurate and reliable adjustment can be performed. Can be.
Further, by using a CCD camera image sensor to calculate the displacement of the beam luminescent spot on the screen from the grip center axis of the short cylinder, the amount of adjustment is calculated from the shift between the grip center axis and the reference axis. Can be accurately displayed in a short time even if the user is not an expert. In addition, the position of the short cylinder can be automatically adjusted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a gripping mechanism for horizontally gripping a work used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing a grip center centering device used in a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. … A short cylinder,
2. … Grip unit,
3a, 3b. … Gripping roller,
4. … Grip center axis,
5. …apparatus,
6. … Reference axis,
7. … Laser beam oscillator,
8. … Mounting jig,
9. …screen,
10. … Position adjustment mechanism,
11. ... image sensor,
12. … A disk,
13. ... hollow shaft,
14. … A small hole,
15. … Gimbal mechanism,
16. ... Auxiliary bar,
17. …motor.
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