JP2013035096A - ワーク位置ずれ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送による位置ずれが発生した被加工物を研削室内に移動する前に取り除くことができ、自動運転の続行可能な機能を持つ加工装置を提供する。
【解決手段】ワーク位置ずれ検出装置３を備える加工装置１であり、搬送アーム３１に位置ずれ検出手段４０を備え、検出手段４０は、ワーク外周部近傍のワークＷ上で検出光を投光する投光部４１ａと検出光がワークＷで反射し受光する受光部４１ｂとからなる位置ずれ検出センサー４１と、受光量を数値で算出する演算部４１２と、算出値が予め設定したしきい値以上の時は動作を続行し、予め設定したしきい値を下回る時はワークＷを取り除く指示のメッセージを画面に表示する判断部４１３とを備える。ワークＷの位置ずれが発生してもワークＷが研削室９ｂ内に移動する前にワークＷを取り除くことができ、加工装置１の自動運転も続行可能となるため、被加工物の生産性の向上を図ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、加工装置において、被加工物の位置ずれを検出する装置に関する。

被加工物がチャックテーブルに保持されて加工が行われる加工装置においては、被加工物をチャックテーブルに搬送する過程で、当該被加工物が位置ずれをおこす場合がある。このような問題を解決するために、例えば、下記の特許文献１に開示されているように、精度よく被加工物をチャックテーブル上の固定治具に位置づけることができる加工装置が提案されている。

また、加工装置においては、被加工物の研削加工中に、チャックテーブル上に保持した被加工物が位置ずれを起こす場合がある。かかる位置ずれが生じた場合は、被加工物をチャックテーブルから取り除く必要がある。

特開２０１１−１１４０７０号公報

しかしながら、被加工物の位置ずれが確認されても、被加工物が既に加工領域内に移動している状態では、加工領域から被加工物を取り除く作業は困難である。さらに、複数のチャックテーブルを備え自動運転により並行して順次加工が行われる加工装置では、先に搬送された被加工物が次の加工ステップに移行しているため、加工領域から被加工物を取り除くためには、加工装置の自動運転を終了させる必要があり、被加工物の生産性を阻害する要因となる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工装置において、搬送によって位置ずれが発生した被加工物が加工領域内に移動する前に、その被加工物をチャックテーブルから取り除くことができるようにすることにある。

本発明は、略円形板状のワークを吸着保持して加工領域に移動可能なチャックテーブルと、該ワークの中心位置出しをする位置出しテーブルと、該位置出しテーブルから該チャックテーブルに該ワークを搬入する搬入手段とを備える加工装置に備えたワーク位置ずれ検出装置であって、搬入手段は、搬送アームと、ワーク中央を吸着保持するための吸着パッドと、吸着パッドを上下動させる上下動作軸と、吸着パッドを位置出しテーブルからチャックテーブルに搬送可能な直動軸から少なくとも構成され、搬送アームにはワークの位置ずれを検出するための位置ずれ検出手段を備えており、位置ずれ検出手段は、チャックテーブルに保持されたワーク外周部近傍のワーク上で検出光を投光する投光部と検出光のワークにおける反射光を受光する受光部とからなる位置ずれ検出センサーと、受光部の受光量を数値で算出する演算部と、チャックテーブルを回転させながら、演算部が算出した数値が予め設定したしきい値以上のときは動作を続行し、予め設定したしきい値を下回るときはワークを取り除く指示のメッセージを画面に表示する判断部とを備えている。

搬送アームに取り付けられた位置ずれ検出センサーは、チャックテーブル中心から所定距離はなれた位置で、位置ずれ検出をすることができる。

本発明では、搬送アームに位置ずれ検出手段を配設したため、搬送アームの搬送により被加工物に位置ずれが発生した場合であっても、位置ずれ検出手段の作動により、被加工物が加工領域内に移動する前に位置ずれを検出することができる。したがって、位置ずれが発生した被加工物が加工領域内に移動する前にこれを取り除くことができ、被加工物を取り除いた後に加工装置の自動運転を続行できるため、被加工物の生産性の向上を図ることができる。

位置ずれ検出センサーは、被加工物が保持されたチャックテーブルの中心から所定距離はなれた位置で、位置ずれ検出をすることができるため、被加工物のサイズの変更にも対応することができる。

ワーク位置ずれ検出装置を備える加工装置を模式的に示す平面図である。 ワーク位置ずれ検出装置を備える加工装置において、位置出しテーブルとチャックテーブルと搬入手段との関係を示す平面図である。 ワーク位置ずれ検出装置を備える加工装置において、位置出しテーブルとチャックテーブルと搬入手段との関係を示す側面図である。 ワークの位置ずれ検出の処理を示す説明図である。 ワークの位置ずれ検出処理の手順を示すフローチャートである。 ワーク位置ずれ検出装置による位置ずれ検出の説明図である。

１ 加工装置の構成
図１に示す加工装置１は、ワーク位置ずれ検出装置３を備える加工装置の一例である。加工装置１は、直方体形状の基台２を備え、基台２の上面は、二点鎖線で示す境界線Ｄを境界にして、矢印Ａ１に示す側の領域を非研削室９ａとし、矢印Ａ２に示す側の領域を被加工物に対し研削加工を行う加工領域である研削室９ｂとしている。基台２の上面の前部には、加工装置１に対する各種指示を受け付ける操作パネル４１４と、表示画面４１５とを備える。

非研削室９ａの上面前部には、研削加工前の被加工物を収容するための供給カセット４ａと、研削加工後の被加工物を収容するための回収カセット４ｂとを備えている。回収カセット４ａ及び回収カセット４ｂの近傍には、供給カセット４ａからの被加工物の搬出及び回収カセット４ｂへの被加工物の搬入を行う搬送ロボット５が配設されている。搬送ロボット５は、屈曲可能なアーム５ａと、アーム５ａの先端部に備えたハンド５ｂとを備え、供給カセット４ａ及び回収カセット４ｂのそれぞれにハンド５ｂが届くように搬送ロボット５が設置されている。また、搬送ロボット５のハンド５ｂが届く範囲に加工後の被加工物を洗浄する洗浄装置７が配設され、洗浄装置７の近傍には、加工後の被加工物をチャックテーブル１０から洗浄装置７に搬送するための屈曲可能な搬送アーム６が配設されている。

図１に示すように、非研削室９ａと研削室９ｂとにまたがった状態で、回転可能な回転基台１１が配設されている。回転基台１１は、円盤形状に形成されており、基台２の上面に配設されている。回転基台１１によって複数のチャックテーブル１０が自転可能に支持されている。回転基台１１は、矢印Ｂ方向に回転可能となっており、回転基台１１の回転により、複数のチャックテーブル１０を公転させることができる。

チャックテーブル１０は、その上面にワークＷを吸引保持できるように、被加工物を吸着する図示しない保持部を備えている。保持部は、吸引源に連通している。また、チャックテーブル１０は、軸部を中心軸として回転可能となっている。図１に示すように、チャックテーブル１０は、回転基台１１の矢印Ｂ方向の回転に伴って公転することで非研削室９ａと研削室９ａとの間を移動可能になっている。

搬送ロボット５の近傍には、加工前の被加工物の中心位置出しをする位置出しテーブル２０が配設され、当該位置出しテーブル２０は、搬送ロボット５のハンド５ｂが届く範囲に位置している。図２に示すように、中心位置出しテーブル２０には、被加工物であるワークＷが載置される載置部２１と、載置部２１の外周側に円弧状に一定間隔離間して配置された突起部２２とを備えている。載置部２１は、ワークＷの外径よりも小さい載置面を有している。当該載置面にワークＷを載置して、複数の突起部２２がワークＷの外周を押圧することで、ワークＷの中心位置を出す構成となっている。

図１に示すように、基台２の上面には、中心位置が出されたワークＷを位置出しテーブル２０から非研削室９ａに位置するチャックテーブル１０に搬入する搬入手段３０が配設されている。図３に示すように、搬入手段３０は、搬送アーム３１と、ワークＷの中央部分を吸着保持するための吸着パッド３３と、吸着パッド３３を上下動させる上下動作軸３６と、ワークＷを位置出しテーブル２０からチャックテーブル１０に搬送可能な直動軸３４とから少なくとも構成されている。

上下動作軸３６には、その先端部３２に吸着パッド３３が取り付けられている。吸着パッド３３は、円盤形状に形成されており、例えば吸着パッド３３の吸着面は多孔質保持部材（ポーラス部材）で構成されている。搬送アーム３１の内部には、図示しない吸引源との連通路を設け、当該連通路を吸着パッド３３に連通させている。そして、吸引源からの吸引力により、吸着パッド３３は、多孔質保持部材を介して被加工物であるワークＷを吸着する。また、上下動作軸３６は、鉛直方向に昇降し、吸着パッド３３を上下動させる構成としている。

直動軸３４は、搬送アーム３１を水平移動可能に支持し、図３に示すように、当該位置出しテーブル２０の上方からチャックテーブル１０の上方にかけて延設されている。

搬送アーム３１は搬入基台３５に装着されており、搬送アーム３１は、搬入基台３５を介して直動軸３４に取り付けられている。図３に示すように、搬入基台３５は、直動軸３４上を矢印Ｃ１及びＣ２方向に自在にスライド移動可能であり、搬入基台３５に装着された搬送アーム３１も、搬入基台３５のスライド移動に伴って矢印Ｃ１及びＣ２方向に自在に移動できる。

図３に示すように、上下動作軸３６の先端部３２の側部には、ワークＷの位置ずれを検出するための位置ずれ検出手段４０が備えてある。図４に示すように、位置ずれ検出手段４０は、位置ずれ検出センサー４１と、演算部４１２と、判断部４１３とから構成される。図４に示すように、位置ずれ検出センサー４１は、ワークＷの外周部近傍（エッジ）で、かつ、ワークＷの上方で検出光を投光する投光部４１ａとワークＷの表面における反射光を受光する受光部４１ｂとを有し、チャックテーブル１０の中心から所定距離はなれた位置で、位置ずれ検出を行うことが可能である。したがって、例えば、上下動作軸３６の径方向に延びるレールを設け、位置ずれ検出センサー４１がそのレール上を摺動可能な構成とすれば、ワークＷのサイズの変更に応じ、ワークＷの検出箇所を変更することができる。

演算部４１２は、受光部４１ｂにおける受光量を電圧値等に変換して数値で算出することができる。判断部４１３は、演算部４１２の数値が予め設定したしきい値以上の時は動作を続行し、予め設定したしきい値を下回るときは、ワークＷを取り除く指示のメッセージを表示画面４１５に表示させることができる。なお、本実施形態においては、位置ずれ検出センサー４１の装着位置を先端部３２の側部に取り付けているが、取り付け位置はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、研削室９ｂには、加工手段８が配設されている。加工手段８には、図示しないスピンドルの下端に研削ホイールが着脱自在に装着されている。加工手段８の研削ホイールは、チャックテーブル１０の回転方向と同じ方向に回転させつつ、研削室９ｂに移動してきたワークＷを研削加工する。なお、本実施形態にかかる加工装置１には、位置ずれ検出処理や加工動作に必要な各種データを記録するメモリ及びＣＰＵが内蔵され、加工装置１の動作を制御できるようになっている。

２ 加工装置の動作例
図１に示す搬送ロボット５は、ハンド５ｂで供給カセット４ａから被加工物であるワークＷを取り出し、アーム５ａを位置出しテーブル２０の上方に旋回移動させ、ワークＷを位置出しテーブル２０に搬送する。そして、載置部２１にワークＷが載置されると、突起部２２を載置部２１の中心方向に移動させ、ワークＷの中心位置を載置部２１の中心位置に一致させる。

次に、突起部２２の移動によりワークＷの中心位置が出された後、図３に示すように、搬入手段３０を作動させて当該ワークＷをチャックテーブル１０に搬送する。搬送アーム３１を位置出しテーブル２０の上方に位置付けた後、上下動作軸３６が位置出しテーブル２０の載置部２１に向けて下降する。そして、吸着パッド３３を載置部２１に保持されたワークＷの表面に接触させ、吸引源から発生した吸引力により、吸着パッド３３の吸着面にワークＷを吸着する。

ワークＷを吸着パッド３３の吸着面に吸着させた後、上下動作軸３６を上昇させ、搬入基台３５を矢印Ｃ２方向にスライド移動させて、チャックテーブル１０の上方に位置付ける。その後、図３に示すように、上下動作軸３６をチャックテーブル１０の上面に下降させ、図示しない吸引源の作動を停止し、ワークＷを吸着パッド３３から離脱させ、チャックテーブル１０の保持部の上面にワークＷを載置する。そして、チャックテーブル１０の保持部上面にワークＷが吸引保持され、チャックテーブル１０は自転を開始する。

ここで、チャックテーブル１０に搬送されたワークＷは、搬送中にその中心位置がずれている場合があるため、本発明に係るワーク位置ずれ検出装置３は、位置ずれ検出処理を実行する。以下では、ワークＷの位置ずれ検出処理工程を図１、図４、図５及び図６を参照しながら説明する。

図５に示すフローチャートは、ワークの位置ずれ検出の実行手順を示すものであり、オペレータが図１に示した操作パネル４１４を操作し、位置ずれ検出処理の実行を指示することで、位置ずれ検出処理が開始される。なお、オペレータは、操作パネル４１４を操作し、あらかじめ搬送によるワークの位置ずれのしきい値を加工装置１に設定しておく。しきい値としては、例えば、位置ずれが０ｍｍ〜１ｍｍ程度の場合における反射光の受光量を算出して数値化し、これをしきい値とする。

図５に示すステップＳ１の検出処理では、位置ずれ検出センサー４１の投光部４１ａが自転中のワークＷの外周部近傍（エッジ）のワーク上で検出光を投光する。具体的には、図６に示すように、位置ずれ検出手段４０は、位置ずれ検出処理を実行するために回転中のワークＷの外周部近傍で、かつ、その上方に位置付けられる。そして、図４（ａ）に示すように、位置ずれ検出センサー４１の投光部４１ａが、回転中のワークＷの外周部近傍（エッジ）に検出光の投光を開始する。

図６（ａ）に示したように、検出光がワークＷの外周部近傍（エッジ）におけるワークＷの表面に投光されると、図５に示すステップＳ２の検出処理では、検出光は、当該ワークＷの表面において反射して反射光となって位置ずれ検出センサー４１に戻ってくるため、受光部４１ｂがワークＷの表面に投光された検出光の反射光を受光する。

ステップＳ３の算出処理では、演算部４１２がステップＳ２で記憶した受光量を電圧値等に変換して数値化して算出する。そして、ステップＳ４の処理に進み、判断部４１３が算出された受光量の算出値とあらかじめ設定されたしきい値とを比較する。

判断部４１３は、受光量の算出値がしきい値以上の場合には、ワークＷの位置ずれが発生していないと判断し、加工装置１の自動運転を続行する（ステップＳ５）。そして、ワーク位置ずれ検出装置３の検出処理は、後続するワークＷの位置ずれを検出するためにステップＳ１に戻る。

一方、判断部４１３は、受光量の算出値がしきい値を下回る場合には、ワークＷの位置ずれが発生していると判断し、加工装置１の自動運転を一時停止させる（ステップＳ６）。受光量の算出値がしきい値を下回る場合、例えば、図６（ｂ）に示すように、搬送によりワークＷの位置がずれて検出光の反射光が受光部で検知できないといった場合にはワークＷにずれが発生していると判断する（ステップＳ６）。

その後、判断部４１３は、ワークＷをチャックテーブル１０から取り除く指示メッセージを図１に示す表示画面４１５に表示する（ステップＳ７）。そして、オペレータは、搬送により位置ずれをおこしたワークＷを、当該ワークＷが研削室９ｂに移動する前に取り除く。

なお、位置ずれ検出センサー４１は、例えばワークＷの外周よりも２ｍｍ内側に配設し、位置ずれの許容値を１ｍｍに設定し、さらに１ｍｍ以上動くとエラーとなり、ワークＷを取り除く指示メッセージが表示画面４１５に表示される。

また、被加工物であるワークＷの直径は多様であるが、位置ずれ検出センサー４１は、ワークＷのサイズの変更に応じて、チャックテーブル１０の中心から所定距離はなれた位置で、位置ずれ検出を行うことが可能であり、ワークＷのサイズに応じて、位置ずれ検出センサー４１による検出位置が自動で変わるように搬送アーム３１に装着される。

位置ずれをおこしたワークＷを取り除いた後、オペレータは、操作パネル４１４を操作して加工装置１の自動運転を再開させる。このように、ワークＷの位置ずれを自動的に検出し、位置ずれを起こしたワークをチャックテーブル１０から除去することで、加工装置１は自動運転を続行することができるため、被加工物の生産性の向上を図ることが可能となる。

ワークＷの位置ずれ検出処理後、位置ずれが発生していないワークＷを加工するためにそのワークＷを研削室９ｂに移動させる。図１に示した回転基台１１を矢印Ｂ方向に回転させながら、そのワークＷを保持したチャックテーブル１０を研削室９ｂに送り込む。そして、図示しないスピンドルを回転させながら加工手段８を下降させ、回転する研削ホイールをワークＷの表面に接触させてワークＷを加工していく。加工中は、研削ホイール下端に装着された研削砥石がワークＷの回転中心を通過するようにする。ワークＷが所望の厚みに加工された時点で加工手段８を上昇させて加工を終了する。図示の例のように、２つの加工手段８を有する装置では、例えば粗研削、仕上げ研削という２段階の研削加工が行われる。

加工後のワークＷには、加工屑が付着しているため、当該ワークＷは洗浄装置７に搬送される。図１に示す搬送アーム６が、研削室９ｂから非研削室９ａに戻ってきたチャックテーブル１０に保持されたワークＷを吸着し、洗浄装置７に搬送する。そして、ワークＷを洗浄後、搬送ロボット５のアーム５ａが洗浄装置７に旋回移動し、ハンド５ｂでワークＷを取り出し、回収カセット４ｂに搬送する。以上のようにして、加工装置１の一連の動作が終了する。

上記の実施形態においては、本発明に係る位置ずれ検出センサー４１は、図２に示すように、搬送アーム３１の先端部３２の側部に取り付けられているが、取付位置は本例に限定するものではない。

また、本発明に係るワーク位置ずれ検出装置３を備える加工装置は、研削装置に限定されるものではない。したがって、例えば切削装置やレーザ加工装置など、他の装置にも備えることができる。

１：加工装置
２：基台
３：ワーク位置ずれ検出装置
４ａ：供給カセット ４ｂ：回収カセット
５：搬送ロボット ５ａ：アーム ５ｂ：ハンド
６：搬送アーム
７：洗浄装置
８：加工手段
９ａ：非研削室 ９ｂ：研削室
１０：チャックテーブル １１：回転基台
２０：位置出しテーブル ２１：載置部 ２２：突起部
３０：搬入手段 ３１：搬送アーム ３２：先端部 ３３：吸着パッド ３４：直動軸
３５：搬入基台 ３６：上下動作軸
４０：位置ずれ検出手段
４１：位置ずれ検出センサー ４１ａ：投光部 ４１ｂ：受光部 ４１２：演算部
４１３：判断部 ４１４：操作パネル ４１５：表示画面

Claims (2)

1. 略円形板状のワークを吸着保持して加工領域に移動可能なチャックテーブルと、該ワークの中心位置出しをする位置出しテーブルと、該位置出しテーブルから該チャックテーブルに該ワークを搬入する搬入手段とを備える加工装置に備えたワーク位置ずれ検出装置であって、
   該搬入手段は、搬送アームと、該ワーク中央を吸着保持するための吸着パッドと、該吸着パッドを上下動させる上下動作軸と、該吸着パッドを該位置出しテーブルから該チャックテーブルに搬送可能な直動軸から少なくとも構成され、該搬送アームには該ワークの位置ずれを検出するための位置ずれ検出手段を備えており、
   該位置ずれ検出手段は、該チャックテーブルに保持された該ワーク外周部近傍の該ワーク上で検出光を投光する投光部と該検出光の該ワークにおける反射光を受光する受光部とからなる位置ずれ検出センサーと、
   該受光部の受光量を数値で算出する演算部と、
   該チャックテーブルを回転させながら、該演算部が算出した数値が予め設定したしきい値以上のときは動作を続行し、予め設定したしきい値を下回るときは該ワークを取り除く指示のメッセージを画面に表示する判断部と、
   を備えていることを特徴とするワーク位置ずれ検出装置。
2. 前記搬送アームに取り付けられた位置ずれ検出センサーは、前記チャックテーブルの中心から所定距離はなれた位置で、位置ずれ検出をすることができる請求項１のワーク位置ずれ検出装置。

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