JP2010155317A - ローダ利用ワーク計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】 計測専用のワーク移動機構を用いることなく迅速に計測が行え、またローダによるワークの把持に傾きが生じていても精度良く計測できる計測システムを提供する。
【解決手段】 工作機械１によって切削加工されたワークＷを搬送するローダ２と、非接触式計測装置４と、ローダ制御装置３とを備える。ローダ制御装置３は、ワークＷの長手方向に離れた２箇所を計測位置Ｑに順次位置させる補助計測ステップＳ１と、ワークＷの長手方向の任意の計測所望箇所を計測位置Ｑに位置させる主計測ステップＳ２とを含む。非接触式計測装置４は、補助計測ステップＳ１で計測したワークの２箇所の計測値Ｌ２，Ｌ３とその間のローダの移動量Ｌ１とに基づいて、ワークＷの傾き角度θを求る。その傾き角度θによって、主計測ステップＳ２で計測した計測値を補正する。
【選択図】 図６

Description

この発明は、旋盤等の工作機械で切削加工されたカットワーク等の計測を、非接触式計測装置とローダとを用いて行うローダ利用ワーク計測システムに関する。

従来、旋盤などの工作機械で切削加工された段付き形状等のワークを計測する専用の機外計測装置として、タッチセンサを有する一対のアームでワークを挟み、外径を計測するものがある（例えば、特許文献）。
また、主軸移動式の旋盤において、タッチセンサに対してワークを主軸を移動させて接触させ、計測するものがある（例えば、特許文献２）。

なお、旋盤等の工作機械に付設するローダとして、ローダチャックを主軸に対向する横向き姿勢と、ワーク供給台や搬出台に対向する下向き姿勢とに姿勢変更可能としたものがある（例えば、特許文献３）。
特開２００５−２２１２８０号公報 特開２００７−１１１７８２号公報 実開平０７−１７４４７号公報

特許文献１等のような接触式の機外計測装置でワーク径等を計測する場合、ワークを、その計測のために機外計測機に対して移動させる計測専用のワーク移動機構が必要となる。また、接触式の計測装置であるため、タッチセンサに対する接触・離間を高速で行うことが難しくて、計測に時間がかかるという課題がある。
特許文献２の計測装置は、主軸の移動を利用するため、計測専用のワーク移動機構は不要である。しかし、タッチセンサを用いるため、上記と同様にタッチセンサに対する接触・離間を高速で行うことが難しくて、計測に時間がかかるという課題がある。また、主軸の移動を利用するため、計測を行う間にワークの加工が行えず、加工効率が低下するという課題がある。

そこで、本発明者は、図８に示すように、非接触式計測装置６３に対して、ガントリ式等のローダ６１のローダチャック６２でワークＷを把持して位置させ、計測を行うことを試みた。非接触式計測装置６３には、帯状光Ｌを照射する透過型の計測装置を用い、帯状光Ｌが遮断された幅Ｄ１を、ワークＷの外径の計測値として出力する。

しかし、ローダチャック６２は、ワークＷを把持して主軸チャック等に受け渡すことが可能なものであれば良く、把持に高精度が求められる部品ではないため、低コスト化のために、主軸チャック等に比べて把持精度が低いものとなったいる。そのため、ローダチャック６２でワークＷを把持したときに、ワークＷがチャック中心Ｏ１に対して傾き状態となることがある。また、ワークＷのローダチャック１９で把持される箇所の形状により、ワークＷが傾くことがある。

このような傾き状態となった場合、ワークＷの軸心に対して斜め方向の幅Ｄ１が計測値として出力され、実際の外径寸法Ｄ０よりも大きくなる。なお、図８は傾きを強調して図示してあるが、旋盤加工では高精度が求められるため、わずかな傾きであっても、計測精度に影響し、その計測値を工作機械の切り込み量の補正等に用いる場合に、高精度な加工が望めない。

この発明の目的は、計測専用のワーク移動機構を用いることなく、迅速に計測が行え、またローダによるワークの把持に傾きが生じていても精度良く計測が行え、さらに計測によって加工効率が低下することが回避できるローダ利用ワーク計測システムを提供することである。
この発明の他の目的は、ワークの円筒度の誤差に対しても補正が行えて、より一層精度良く計測が行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、簡単な構成で高速の計測が精度良く行えものとすることである。

この発明における第１のローダ利用ワーク計測システムは、工作機械によって切削加工されたワークを前記工作機械から別の場所に搬送するローダと、このローダによるワーク搬送可能領域に設けられ前記ローダで保持されているワークの寸法を非接触で計測するセンサ部及び計測値を処理する計測値処理部を有する非接触式計測装置と、前記ローダを制御するローダ制御装置とを備える。前記ローダは前記ワークの一端部を把持するものである。
前記ローダ制御装置は、ローダに把持されたワークを前記センサ部で計測される計測位置に位置するようにローダを制御する計測用制御部を有する。この計測用制御部は、制御動作のステップとして、ワークの長手方向に離れた２箇所を前記計測位置に順次位置させる補助計測ステップと、ワークの長手方向の任意の計測所望箇所を前記計測位置に位置させる主計測ステップとを含む。
前記計測値処理部は、前記ローダ制御装置の前記補助計測ステップで計測したワークの２箇所の計測値と、これら２箇所が前記計測位置に順次位置するように移動させるローダの移動量とに基づいて、ローダに把持されているワークの傾き角度を求め、その求められた傾き角度によって前記主計測ステップで計測した計測値を補正する傾き補正手段を有する。

この構成によると、工作機械によって切削加工されたワークは、ローダにより非接触計測装置に運ばれ、非接触式計測装置で計測が行われる。このようにローダを利用するため、計測専用のワーク移動機構が不要となる。また、非接触式計測装置を用いるため、タッチセンサ等の接触式の計測装置を用いる場合と異なり、非接触式計測装置による計測可能な位置にワークを通過させるだけで計測が行えて、迅速に計測することができる。
このとき、補助計測ステップでワークの長手方向に離れた２箇所を測定し、これら２箇所の計測値とこれら２箇所の間のローダの移動量に基づき、ワークの傾き角度を求める。主計測ステップで計測した計測所望箇所の計測値は、上記のように求められたワークの傾き角度によって補正される。そのため、ローダによるワーク把持の傾きによる誤差が生じず、精度良く計測することができる。
また、非接触式計測装置へのワークの移動にローダを利用するため、主軸の移動等を利用するものと異なり、工作機械での加工中にワークの計測が行え、計測によって加工効率が低下することが回避できる。

この発明における他の前記非接触式計測装置は、基本構成は第１の非接触式計測装置と同じである。すなわち、工作機械によって切削加工されたワークを前記工作機械から別の場所に搬送するローダと、このローダによるワーク搬送可能領域に設けられ前記ローダで保持されているワークの寸法を非接触で計測するセンサ部及び計測値を処理する計測値処理部を有する非接触式計測装置と、前記ローダを制御するローダ制御装置とを備える。前記ローダは前記ワークの一端部を把持するものである。
前記ローダ制御装置は、ローダに把持されたワークを前記センサ部で計測される計測位置に位置するようにローダを制御する計測用制御部を有する。この計測用制御部は、制御動作のステップとして、ワークの長手方向に離れた２箇所を前記計測位置に順次位置させる補助計測ステップと、ワークの長手方向の任意の計測所望箇所を前記計測位置に位置させる主計測ステップとを含む。
上記基本構成において、前記計測値処理部は、前記ローダ制御装置の前記補助計測ステップで計測したワークの２箇所でのワーク幅の計測値と、これら２箇所が前記計測位置に順次位置するように移動させたローダの移動量とに基づいて、ローダに把持されているワークの円筒度を求め、その求められた円筒度によって前記主計測ステップで計測した計測値を補正する円筒度補正手段を有するものとする。
上記円筒度補正手段は、補助計測ステップで計測したワークの２箇所でのワーク幅の計測値とこれら２箇所の間のローダの移動量とから、ワークの円筒度を求め、その求められた円筒度を用いて、主計測ステップで計測した計測値を補正する。そのため、ワークの円筒度が低く、僅かなテーパ形状となっていても、この精度良く補正して高精度の計測が行える。なお、円筒度補正手段による計測値を補正は、その計測値を円筒度で直接に補正する場合に限らず、傾き補正手段による傾き補正に利用し、結果として、主計測ステップで計測した計測値が円筒度によって補正されるようにしても良い。

この発明において、前記非接触式計測装置は、帯状光を照射する投光器と、ワークを介在させる空間を介して前記投光器に対向して設置されて前記投光器の照射する帯状光を受光しその帯状光のワークで遮断された範囲を検出可能な受光器とを有するものであっても良い。
このような帯状光を用いてその遮断範囲でワークの計測を行う方式であると、例えばレーザ光線をスキャンさせる非接触式計測装置に比べて、簡単な構成で高速の計測が行える。また、透過型であるため、反射型に比べて簡単な構成でより精度の良い計測を行うことができる。さらに、ローダを用いてワークを把持しながら計測するにつき、効果的に使用することができる。

この発明の第１のローダ利用ワーク計測システムは、工作機械によって切削加工されたワークを前記工作機械から別の場所に搬送するローダと、このローダによるワーク搬送可能領域に設けられ前記ローダで保持されているワークの寸法を非接触で計測するセンサ部及び計測値を処理する計測値処理部を有する非接触式計測装置と、前記ローダを制御するローダ制御装置とを備え、前記ローダは前記ワークの一端部を把持するものであり、前記ローダ制御装置は、ローダに把持されたワークを前記センサ部で計測される計測位置に位置するようにローダを制御する計測用制御部を有し、この計測用制御部は、制御動作のステップとして、ワークの長手方向に離れた２箇所を前記計測位置に順次位置させる補助計測ステップと、ワークの長手方向の任意の計測所望箇所を前記計測位置に位置させる主計測ステップとを含み、前記計測値処理部は、前記ローダ制御装置の前記補助計測ステップで計測したワークの２箇所の計測値と、これら２箇所が前記計測位置に順次位置するように移動させるローダの移動量とに基づいて、ローダに把持されているワークの傾き角度を求め、その求められた傾き角度によって前記主計測ステップで計測した計測値を補正する傾き補正手段を有するため、計測専用のワーク移動機構を用いることなく、迅速に計測が行え、またローダによるワークの把持に傾きが生じていても精度良く計測が行え、さらに計測によって加工効率が低下することが回避できる。

この発明の他のローダ利用ワーク計測システムは、工作機械によって切削加工されたワークを前記工作機械から別の場所に搬送するローダと、このローダによるワーク搬送可能領域に設けられ前記ローダで保持されているワークの寸法を非接触で計測するセンサ部及び計測値を処理する計測値処理部を有する非接触式計測装置と、前記ローダを制御するローダ制御装置とを備え、前記ローダは前記ワークの一端部を把持するものであり、前記ローダ制御装置は、ローダに把持されたワークを前記センサ部で計測される計測位置に位置するようにローダを制御する計測用制御部を有し、この計測用制御部は、制御動作のステップとして、ワークの長手方向に離れた２箇所を前記計測位置に順次位置させる補助計測ステップと、ワークの長手方向の任意の計測所望箇所を前記計測位置に位置させる主計測ステップとを含み、前記計測値処理部が、前記ローダ制御装置の前記補助計測ステップで計測したワークの２箇所でのワーク幅の計測値と、これら２箇所が前記計測位置に順次位置するように移動させたローダの移動量とに基づいて、ローダに把持されているワークの円筒度を求め、その求められた円筒度によって前記主計測ステップで計測した計測値を補正する円筒度補正手段を有するため、ワークの円筒度の誤差に対しても補正が行えて、より一層精度良く計測することができる。

前記非接触式計測装置が、帯状光を照射する投光器と、ワークを介在させる空間を介して前記投光器に対向して設置されて前記投光器の照射する帯状光を受光しその帯状光のワークで遮断された範囲を検出可能な受光器とを有する場合は、ローダを利用した計測が、簡単な構成で、高速に、かつ精度良く行える。

この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。このローダ利用ワーク計測システムは、工作機械１と、ローダ２と、ローダ制御装置３と、非接触式計測装置４とを備える。工作機械１は、工作機械制御装置５１によって制御される。

工作機械１は、平行２軸旋盤からなり、ベッド５上の中央に主軸台６を介して、２本の主軸７が前向きに設置されている。各主軸７は、ワークＷを把持する主軸チャック７ａを軸端に有している。ワークＷは例えばカットワークであり、工作機械１によって段付き円筒状等に加工される。ベッド５上の主軸台６の左右両側には、２個のタレット式の刃物台８が、タレットキャリッジ（図示せず）を介して、前後方向（Ｚ軸方向）および左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設置されている。

ローダ２は、ガントリ式のものであり、工作機械１の左右にそれぞれ設置された素材ワーク供給台１４および加工済ワーク搬出台１５と、工作機械１の各主軸７との間でワークＷの搬送が可能とされている。このローダ２は、架設レール９に沿って左右に移動自在な走行台１０に、前後移動自在に前後移動台１１が設置され、この前後移動台１１に昇降自在に設置された昇降ロッド１２の下端に、ワーク把持部１３が設けられている。走行台１０、前後移動台１１、および昇降ロッド１２は、図２のように各軸（Ｘ軸，Ｚ軸，Ｙ軸）のサーボモータ１６，１７，１８により、駆動伝達機構を介して、それぞれ左右走行、前後移動、および上下移動の駆動がなされる。

ワーク把持部１３は、下向き姿勢と横向き姿勢との２つのローダチャック１９，１９を有し、これらローダチャック１９，１９を下向きと横向きとに姿勢切換する姿勢切換機構２３を備えている。この姿勢切換機構２３につき説明すると、上記２つのローダチャック１９，１９は、昇降ロッド１２の下端の固定支持台２０に対して傾斜軸心Ｏ回りに回転自在な回転体２１に設置されており、回転体２１の１８０°の回転により、互いの位置（すなわち互いの姿勢）が切換えられる。回転体２１は、モータ等の姿勢切換用駆動源２３ａにより回転させられる。各ローダチャック１９は、エアシリンダ等のチャック開閉駆動源により、チャック爪７ａａ（図３）の開閉動作が可能である。これら回転体２１および姿勢切換用駆動源２３ａにより、姿勢切換機構２３が構成される。

図１において、非接触式計測装置４は、センサ部４Ａと、そのセンサ部４Ａの制御および計測結果の処理を行う計測制御手段４Ｂとで構成される。非接触式計測装置４のセンサ部４Ａは、ローダ２のワーク把持部１３に把持されたワークＷを、下向き姿勢と横向き姿勢とのいずれの姿勢においても計測可能な位置に設置される。この例では、ワークＷを工作機械１のワーク加工位置となる主軸７に把持された位置から、別の場所である加工済ワーク搬出台１５へ搬送する経路の途中、具体的には加工済ワーク搬出台１５の上方に、非接触式計測装置４のセンサ部４Ａが設置されている。

非接触式計測装置４のセンサ部４Ａは、帯状光Ｌを照射する投光器２５と、ワークＷを介在させる計測空間を介して前記投光器２５に対向して設置された受光器２６とを備える。受光器２６は、投光器２５の照射する帯状光Ｌを受光しその帯状光ＬのワークＷで遮断された範囲を検出可能なものである。

図４に平面図で示すように、非接触式計測装置４の投光器２５および受光器２６は、平面形状Ｕ字状のセンサ支持台２７の両端に取付けられ、帯状光Ｌが左右方向（Ｘ軸方向）に、かつ帯幅面が水平となる向きに照射されるように設置される。センサ支持台７は、支持フレーム（図示せず）を介して床面、またはローダ２の架設レール９の支持台（図示せず）等に設置される。

図５は、非接触式計測装置４のセンサ部４Ａの内部構成例を示す。前記投光器２５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子２８と、この発光素子２８から照射される光を帯状光Ｌに変化するコリメータレンズ２９とを有する。前記受光器２６は、前記投光器２５の照射した帯状光Ｌを集光する受光レンズ３０，３１と、これらレンズ３０，３１を介して受光した帯状光Ｌを電気信号に変換する受光素子３２とを有し、受光した帯状光ＬのワークＷ等の遮断物で遮断された幅寸法を検出可能である。

図１において、工作機械制御装置５１は、工作機械１の各部の動作を制御するコンピュータ式の数値制御装置からなり、加工プログラム５２を解読して実行する演算制御部５３を有している。演算制御部５３は、非接触式計測装置４の計測制御手段４Ｂの計測結果によって、刃物台８の左右方向（Ｘ軸方向）や前後方向（Ｚ軸方向）の、加工プログラム５２で指令された移動量を補正する補正手段５４を有している。

ローダ制御装置３は、ローダ２の動作を制御するコンピュータ式の制御装置であり、ローダ制御プログラム３３と演算制御部３４とを備える。演算制御部３４は、ローダ制御プログラム３３を実行してローダ２の各駆動源（各軸サーボモータ１６，１７，１８、姿勢切換用駆動源２３、およびチャック開閉駆動源（図示せず））に制御信号または駆動電力を出力する手段であり、上記コンピュータとその出力を駆動電力に変換するアンプ等で構成される。

ローダ制御装置３は、上記ローダ制御プログラム３３と演算制御部３４とにより、図６に概念図で示す搬入搬出制御部３５と、計測用制御部３６とが構成されている。搬入搬出制御部３５は、ローダ２の搬入搬出のための動作、すなわち、基本的には、ローダ２に対し、素材ワーク供給台１４上の素材ワークＷを把持させ、主軸チャック７ａに搬入して、主軸チャック７ａから加工済ワークＷを受け取り、加工済ワーク搬出台１５へ搬出する動作を行わせる制御を行う手段である。
計測用制御部３６は、ローダ２に把持されたワークＷを非接触式計測装置４で計測される計測位置Ｑに位置するようにローダ２を制御する手段である。なお、計測用制御部３６は、図１のローダ制御プログラム３３における一部のプログラム部分と、演算制御部３４とで構成される。ローダ制御プログラム３３の残りのプログラム部分と演算制御部３４とで搬入搬出制御部３５が構成される。

図６において、計測用制御部３６は、制御動作のステップとして、ワークＷの長手方向に離れた２箇所ＷＰ１，ＷＰ２を、前記計測位置Ｑに順次位置させる補助計測ステップとＳ１と、ワークＷの長手方向の任意の計測所望箇所を前記計測位置Ｑに位置させる主計測ステップＳ２とを含む。なお、この実施形態では、補助計測ステップとＳ１の後に、主計測ステップＳ２を実行するようにしたが、これとは逆に、主計測ステップＳ２の後に補助計測ステップとＳ１を実行するようにしても良い。
計測位置Ｑは、非接触式計測装置４で帯状光Ｌを照射する位置であって、ワーク搬出台１５の上方範囲等となる所定の左右，前後方向の座標位置（Ｘ，Ｚ座標位置）における、所定の高さ位置（Ｙ座標位置）である。

図６は、ローダ２のローダチャック１３で下向きに把持したワークＷの上記２箇所ＷＰ１，ＷＰ２のうち、上側の箇所ＷＰ１を計測位置Ｑに位置させた状態を示す。下側の箇所ＷＰ２を計測位置Ｑに位置させるときは、ローダチャック１９を上昇させる。

非接触式計測装置４の計測制御手段４Ｂは、計測値取得部４１と、計測値処理部４２とを有する。計測値取得部４１は、計測指令を受けることで、図５の投光器２５から帯状光Ｌを照射し、受光器２６からその帯状光Ｌを受光する制御を行う手段である。上記計測指令は、例えばローダ制御装置３から、任意に設定される設定位置にローダ２が至ったときに与えれらる。
計測値処理部４２は、受光器２６の電気信号からなる受光信号から、ワーク外径値等となる計測結果を演算して出力する手段である。この計測値処理部４２に、傾き補正手段４３と、円筒度補正手段４４とが設けられている。円筒度補正手段４４は、必ずしも設けなくても良い。

傾き補正手段４は、補助計測ステップＳ１で計測したワークＷの２箇所の計測値と、これら２箇所が前記計測位置Ｑに順次位置するように移動させたローダの移動量Ｌ１とに基づいて、ローダ２に把持されているワークＷの傾き角度θを求め、その求められた傾き角度θによって前記主計測ステップＳ２で計測した計測値を補正する手段である。

円筒度補正手段４４は、前記補助計測ステップＳ２で計測したワークＷの２箇所でのワーク幅の計測値（ワーク外径が幅寸法で計測される））と、これら２箇所が前記計測位置Ｑに順次位置するように移動させたローダ２の移動量Ｌ１とに基づいて、ローダ２に把持されているワーク２の円筒度を求め、その求められた円筒度によって前記主計測ステップＳ２で計測した計測値を補正する手段である。

上記構成の動作を説明する。まず、計測の動作を説明する。主軸チャック７に把持されている加工済みワークＷは、ローダ２のローダチャック１９で把持され、加工済ワーク搬出台１５へ搬出される。この搬出経路の途中おける、加工済ワーク搬出台１５の上方で下降させる経路部分で、次のように計測が行われる。
この下降経路で、ワークＷは、図６のようにローダ２の下向きのローダチャック１９により、上端が把持されて下向き姿勢とされている。この状態で、補助計測ステップＳ１および主計測ステップＳ２が行われる。

補助計測ステップＳ１では、ワークＷの上方の所定箇所ＷＰ１が計測位置Ｑとなる高さまで、ローダ２のワーク把持部１３を下降させる。この状態で、非接触式計測装置４によるワークＷの幅の計測が行われる。この計測は、例えば、帯状光Ｌの遮断範囲の端となる位置ＷＰ１ａから、ローダチャック中心となる計測基準位置Ａまで距離Ｌ２を計測する。なお、計測基準位置Ａは任意に設定しても良い。ついで、ワークＷの下方の所定箇所ＷＰ２が計測位置Ｑとなる高さまで、ローダ２のワーク把持部１３を上昇させる（上昇移動の距離Ｌ１）。この状態で、ワークＷの幅の計測が行われる。この計測では上記と同様に、帯状光Ｌの遮断範囲の端となる位置ＷＰ２ａから、計測基準位置Ａまで距離Ｌ２を計測する。なお、上記上下の２箇所ＷＰ１，ＷＰ２としては、同じ外径寸法の箇所に採る。
非接触式計測装置４の傾き補正手段４３は、このように計測した距離Ｌ２，Ｌ３と、ローダ２の上昇移動の距離Ｌ１とから、ワークの傾き角度θを計算する。この計算は、次の計算式、
ＴＡＮθ＝（Ｌ３−Ｌ２）／Ｌ１
として、傾き角度θを求める。

主計測ステップＳ２では、ワークＷの任意に定められる計測所望箇所が計測位置Ｑの高さに来るように、ローダ２を移動させ、その状態で非接触式計測装置４による幅Ｌ４の検出を行う。この場合、例えば、帯状光ＬのワークＷで遮断された幅が計測値となる。図６では、補助計測ステップＳ１で計測する所定箇所ＷＰ１の幅を、幅Ｌ４として図示しているが、主計測ステップＳ２で計測する箇所は、上記所定箇所ＷＰ１に限らず、任意の箇所で良い。また、主計測ステップＳ２で計測する箇所は、１箇所であっても、複数箇所であっても良い。

このように主計測ステップＳ２で計測された計測値が、補助計測ステップＳ１で求められた傾き角度θによって補正される。例えば、
（補正後計測値）＝ＣＯＳθ×Ｌ４
とされる。このようにして、傾き補正手段４３は、主計測ステップＳ２で計測された各計測値を傾き補正する。
計測値処理部４２は、上記のように傾き補正した補正後計測値を計測結果として出力しする。

計測値処理部４２は、円筒度補正手段４４を設けた場合は、次のように円筒度補正を行う。上記補助計測ステップＳ１でワークＷの２箇所ＷＰ１，ＷＰ２での計測を行うときに、これら２箇所ＷＰ１，ＷＰ２のワーク幅を計測する。これら２箇所ＷＰ１，ＷＰ２のワーク幅は、ワークＷの円筒度精度が高ければ互いに同じ幅であるが、ワーク外周が僅かでもテーパ面となっていると、異なる値となる。そのため、上記２箇所ＷＰ１，ＷＰ２のワーク幅と、上記距離Ｌ１とからワークＷの円筒度が求まる。
計測値処理部４２は、このようにして求まる円筒度から、主計測ステップＳ２で計測された各計測値の円筒度補正を行う。
上記円筒度補正と傾き補正とは、どちらを先に行っても良く、また、例えば傾き補正を行うときに、円筒度を加味して補正することで、円筒度補正と傾き補正との両方を行うようにしても良い。

なお、図６では、説明の簡易のために、加工済みワークＷの形状を段無しの円筒形状として図示したが、一般的には、例えば図７（Ａ）に示すように、加工済みワークＷは、段付き円筒状のシャフトワークとなる。その場合、補助計測ステップＳ１で計測する２箇所ＷＰ１，ＷＰ２は、互いに同じ外径の箇所とすることが好ましいが、互いに外径の異なる箇所であっても良い。互いに外径の異なる箇所とする場合は、これら２箇所ＷＰ１，ＷＰ２の本来異なるべき寸法差を、上記の距離Ｌ２，Ｌ３の差に加算または減算することで、傾き補正を行うことができる。

また、上記の例では、ワークＷを下向き姿勢として計測する場合につき説明したが、例えば図７（Ｂ）のようにワークＷを横向き姿勢して計測することもできる。横向き姿勢とする場合、帯状光の帯幅方向を、同図とは異なり、上下方向とすれば、ワークＷの外径の計測が行える。
また、ローダ２が姿勢切換機構２３を有しているため、図７（Ａ）のように下向き姿勢として外径寸法を測定した後、図７（Ｂ）のように横向き姿勢としてワークＷの軸方向寸法、例えば溝幅等を計測することも可能である。ワークＷを下向きから横向き姿勢に変更した場合、ワークＷの自重等で傾き角度θが変化することがあるが、その変化が小さいワークＷの場合、下向き姿勢でワーク外径を計測するときに求めた傾き角度θを用いて、横向き姿勢で計測した溝幅等の軸方向寸法の計測値を傾き補正することも可能てある。

上記のようにして計測され補正されたワークＷの各部の外径等の計測値は、例えば、図１の工作機械制御装置５１における演算制御部５３の補正手段５４に入力し、刃物台８の切り込み量や送り量の補正に用いるようにしても良い。

次に、ワークＷの搬入，搬出の具体的動作の例を説明する。ローダ２は、まず、素材ワーク供給台１４の真上となる搬入位置Ｐで、ワーク把持部１３の下向き姿勢のローダチャック１９により、素材ワークＷを把持させる。この状態で、ワーク把持部１３の上昇、左右移動、および下降を行わせ、ワーク把持部１３の空状態にある横向き姿勢のローダチャック１９を、定められた主軸チャック７ａに対向させる。

ついで、ワーク把持部１３を主軸チャック７ａ側へ移動させ、横向き姿勢のローダチャック１９で、主軸チャック７ａに把持されている加工済ワークＷを受け取る。この後、ワーク把持部１３の主軸チャック７ａに対する後退、横向き姿勢と下向き姿勢のローダチャック１９，１９の姿勢切換、ワーク把持部１３の主軸チャック７ａ側への移動を行い、横向き姿勢となったローダチャック１９で、主軸チャック７ａへ素材ワークＷを渡す。

素材ワークＷを渡した後、ワーク把持部１３に、主軸チャック７ａに対する後退、上昇、左右移動、下降、を順次行わせることで、ワーク把持部１３を非接触式計測装置４による計測位置Ｑへ移動させる。ここで、上記のように計測を行った後、計測の完了したワークＷをワーク搬出台１５に搬出する。

この発明の一実施形態に係るローダ利用ワーク計測システムの全体構成を示す概略正面図である。 そのローダの側面図である。 そのローダのワーク把持部の破断側面図である。 その非接触式計測装置の平面図である。 同非接触式計測装置の概念構成の説明図である。 そのローダ制御装置および計測制御手段の概念構成とワーク計測過程の外径とを示す説明図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ径方向寸法および軸方向寸法の計測形態を示す説明図である。 提案例に係るローダ利用ワーク計測の問題を示す説明図である。

符号の説明

１…工作機械 ２…ローダ ３…ローダ制御装置 ４…非接触式計測装置 ４Ａ…センサ部
４Ｂ…計測制御手段
１３…ワーク把持部 １４…素材ワーク供給台 １５…加工済ワーク搬出台 １９…ローダチャック ２５…投光器
２６…受光器
３３…ローダ制御プログラム
３４…演算制御部
３５…搬入搬出制御部
３６…計測用制御部
４１…計測値取得部
４２…計測値処理部
４３…傾き補正手段
４４…円筒度補正手段
Ｌ…帯状光
Ｌ１〜Ｌ３…距離
Ｌ４…幅
Ｑ…計測位置
Ｓ１…補助計測ステップ
Ｓ２…主計測ステップ
Ｗ…ワーク
ＷＰ１，ＷＰ２…箇所
θ…傾き角度

Claims (3)

1. 工作機械によって切削加工されたワークを前記工作機械から別の場所に搬送するローダと、このローダによるワーク搬送可能領域に設けられ前記ローダで保持されているワークの寸法を非接触で計測するセンサ部及び計測値を処理する計測値処理部を有する非接触式計測装置と、前記ローダを制御するローダ制御装置とを備え、
   前記ローダは前記ワークの一端部を把持するものであり、
   前記ローダ制御装置は、ローダに把持されたワークを前記センサ部で計測される計測位置に位置するようにローダを制御する計測用制御部を有し、この計測用制御部は、制御動作のステップとして、ワークの長手方向に離れた２箇所を前記計測位置に順次位置させる補助計測ステップと、ワークの長手方向の任意の計測所望箇所を前記計測位置に位置させる主計測ステップとを含み、
   前記計測値処理部は、前記ローダ制御装置の前記補助計測ステップで計測したワークの２箇所の計測値と、これら２箇所が前記計測位置に順次位置するように移動させるローダの移動量とに基づいて、ローダに把持されているワークの傾き角度を求め、その求められた傾き角度によって前記主計測ステップで計測した計測値を補正する傾き補正手段を有する、
   ローダ利用ワーク計測システム。
2. 工作機械によって切削加工されたワークを前記工作機械から別の場所に搬送するローダと、このローダによるワーク搬送可能領域に設けられ前記ローダで保持されているワークの寸法を非接触で計測するセンサ部及び計測値を処理する計測値処理部を有する非接触式計測装置と、前記ローダを制御するローダ制御装置とを備え、
   前記ローダは前記ワークの一端部を把持するものであり、
   前記ローダ制御装置は、ローダに把持されたワークを前記センサ部で計測される計測位置に位置するようにローダを制御する計測用制御部を有し、この計測用制御部は、制御動作のステップとして、ワークの長手方向に離れた２箇所を前記計測位置に順次位置させる補助計測ステップと、ワークの長手方向の任意の計測所望箇所を前記計測位置に位置させる主計測ステップとを含み、
   前記計測値処理部は、前記ローダ制御装置の前記補助計測ステップで計測したワークの２箇所でのワーク幅の計測値と、これら２箇所が前記計測位置に順次位置するように移動させたローダの移動量とに基づいて、ローダに把持されているワークの円筒度を求め、その求められた円筒度によって前記主計測ステップで計測した計測値を補正する円筒度補正手段を有するローダ利用ワーク計測システム。
3. 前記非接触式計測装置は、帯状光を照射する投光器と、ワークを介在させる空間を介して前記投光器に対向して設置されて前記投光器の照射する帯状光を受光しその帯状光のワークで遮断された範囲を検出可能な受光器とを有する請求項１または請求項２記載のローダ利用ワーク計測システム。

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