JP2016028227A - 力覚センサを利用して対象物を検査する検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】対象物の寸法精度を正確に検査できる検査システムを提供する。【解決手段】検査システムは、加工部が形成された対象物と検査ゲージとの間に作用する力を検出する力覚センサを備えている。検査システムは、検査ゲージ及び加工部を互いに嵌合させたときの対象物と検査ゲージとの位置関係に応じて、加工部の良否判定を実行する。検査ゲージ及び加工部の嵌合動作は、力覚センサの検出値を利用した力制御に従って動作するロボットによって実行される。【選択図】図３

Description

本発明は、対象物の寸法精度を検査する検査システムに関する。

加工穴の許容寸法に基づいて寸法決めされた検査ゲージを支持する移動体を加工穴に向かって移動させ、検査ゲージを加工穴に挿入することによって加工穴の寸法精度を検査する検査システムが公知である（特許文献１及び特許文献２参照）。また、円筒形の製品を所定の寸法の穴に通して該製品の外径寸法精度を検査する検査システムが公知である（特許文献３参照）。このように、対象物と検査ゲージとを互いに嵌合させることによって、対象物の寸法精度を検査することが公知である。

特開２００２−１９５８０３号公報 特開２０１２−１０３０８１号公報 特開２００８−０５８０６９号公報

しかしながら、前述した公知技術によれば、対象物を検査ゲージに対して正確に位置合せする必要がある。位置合せが不十分であると、検査ゲージと対象物とが互いに干渉して嵌合できず、その結果、対象物の寸法精度とは無関係に対象物が不良品であると判定してしまうことがあった。

したがって、対象物の寸法精度をより正確に検査できる検査システムが求められている。

本願の１番目の発明によれば、一方の端面から反対側の端面に向かって一様な断面を有する加工部を備えた対象物において、前記加工部の寸法精度を検査する検査システムであって、前記加工部の断面形状に対して相補的な断面形状を有する検査ゲージと、前記加工部及び前記検査ゲージを互いに対して相対移動させるロボットと、前記対象物と前記検査ゲージとの間に作用する力を検出する力覚センサと、前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させるように前記ロボットを制御する制御装置と、を備えており、前記検査ゲージは、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最小許容寸法よりも小さくなるように寸法決めされる第１の検査部と、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最大許容寸法よりも大きくなるように寸法決めされる第２の検査部と、を有しており、前記制御装置は、前記力覚センサの検出値に基づいて力制御を実行する力制御部と、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記加工部及び前記検査ゲージの互いの位置関係に基づいて、前記対象物が良品であるか又は不良品であるかを判定する良否判定部と、を備えており、前記ロボットは、前記力制御部による力制御に従って前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させる、検査システムが提供される。
本願の２番目の発明によれば、１番目の発明に係る検査システムにおいて、前記力覚センサが前記ロボットに取付けられており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの一方が、前記力覚センサよりも前記ロボットの先端に近い箇所において前記ロボットによって保持されており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの他方が、前記ロボットの動作領域内において固定されている。
本願の３番目の発明によれば、２番目の発明に係る検査システムにおいて、前記力覚センサが前記ロボットの手首に取付けられている。
本願の４番目の発明によれば、１番目の発明に係る検査システムにおいて、前記力覚センサが前記ロボットの動作領域内において固定されており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの一方が、前記力覚センサが固定された箇所から見て、前記力覚センサよりも離れた箇所において前記力覚センサに固定されており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの他方が、前記ロボットによって保持される。
本願の５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明に係る検査システムにおいて、前記ロボットが前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させる際に、前記検査ゲージ及び前記加工部の互いに対する相対速度が予め定められる閾値を下回ったときに、前記検査ゲージ及び前記加工部の嵌合が完了したと判定する嵌合判定部をさらに備える。
本願の６番目の発明によれば、５番目の発明に係る検査システムにおいて、前記良否判定部は、前記嵌合判定部によって嵌合が完了したと判定されたときの前記ロボットの位置情報を予め記憶された位置情報と比較することによって、前記加工部の良否判定を実行する。
本願の７番目の発明によれば、１番目から６番目の発明のいずれかに係る検査システムにおいて、前記加工部が穴であり、前記検査ゲージが、前記穴に対して相補的な外形を有する棒状の部材である。
本願の８番目の発明によれば、７番目の発明に係る検査システムにおいて、前記良否判定部は、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合し、かつ前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合に、前記対象物を良品と判定するとともに、前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合、又は前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合した場合に、前記対象物を不良品と判定するように構成される。
本願の９番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明に係る検査システムにおいて、前記加工部が軸部であり、前記検査ゲージが、前記軸部に対して相補的な断面形状を有する穴である。
本願の１０番目の発明によれば、９番目の発明に係る検査システムにおいて、前記良否判定部は、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合し、かつ前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合に、前記対象物を良品と判定するとともに、前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合、又は前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合した場合に、前記対象物を不良品と判定するように構成される。

これら及び他の本発明の目的、特徴及び利点は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態に係る詳細な説明を参照することによって、より明らかになるであろう。

本発明に係る検査システムは、検査ゲージと検査対象物との間に作用する力を検出する力覚センサを備えている。そして、力覚センサの検出値に基づく力制御に従ってロボットを移動させることによって、検査ゲージ及び対象物を互いに嵌合させる。力制御によって検査ゲージ及び対象物の相対位置を調整しながら嵌合動作が実行されるので、検査の前工程において検査ゲージ及び対象物を互いに正確に位置決めしなくても、対象物の寸法精度を正確に検査できる。

一実施形態に係る検査システムの構成例を示す斜視図である。 一実施形態に係る検査システムの構成例を示す斜視図である。 一実施形態に係る検査システムの機能ブロック図である。 一実施形態に係る検査システムによって実行される処理を示すフローチャートである。 別の実施形態に係る検査システムの構成例を示す斜視図である。 別の実施形態に係る検査システムの構成例を示す斜視図である。 また別の実施形態に係る検査システムにおける検査ゲージの構成例を示す斜視図である。 また別の実施形態に係る検査システムにおける検査ゲージの構成例を示す斜視図である。 また別の実施形態に係る検査システムにおける検査ゲージの構成例を示す斜視図である。 図７に示される検査ゲージを使用する検査システムの構成例を示す斜視図である。 図７に示される検査ゲージを使用する検査システムの構成例を示す斜視図である。 図８Ａ及び図８Ｂに示される実施形態に係る検査システムによって実行される処理を示すフローチャートである。 また別の実施形態に係る検査システムの構成例を示す斜視図である。 また別の実施形態に係る検査システムの構成例を示す斜視図である。 また別の実施形態に係る検査システムにおける検査ゲージの構成例を示す斜視図である。 また別の実施形態に係る検査システムにおける検査ゲージの構成例を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。また、同一又は対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。

図１Ａは、一実施形態に係る検査システム１の構成例を示す斜視図である。検査システム１は、サーボモータによってそれぞれ駆動される複数の関節を備えた多関節ロボット（以下、単に「ロボット」と称する。）２を備えている。図１Ａにおいて、ロボット２は、アーム２１と、アーム２１の先端に取付けられた手首２２と、を含む一部のみが示されている。手首２２には、加工穴３１が形成された検査対象物（以下、単に「対象物」と称する。）３を解放可能に保持する一対のチャック２３ａ，２３ｂを含むハンド２３が取付けられている。

加工穴３１は、延在方向（図１Ａ及び図１Ｂの上下方向）に沿って一様な断面、例えば円形の断面を有している。加工穴３１は対象物３の上面から下面まで延在する貫通穴である。検査システム１は、加工穴３１の寸法精度を検査するために使用される。したがって、本実施形態においては、加工穴３１が、検査対象として対象物３に形成された加工部である。

検査システム１は、検査ゲージ４を対象物３の加工穴３１に挿通することによって、加工穴３１の寸法精度の検査を行う。検査ゲージ４は、加工穴３１と同一の断面形状を有する棒状の部材である。検査ゲージ４は、検査ゲージ４の先端に形成された小径部４１と、小径部４１から基端に向かって延在していて小径部４１よりも直径が大きい大径部４２と、検査ゲージ４の基端に形成されていて大径部４２よりも大きい直径を有するフランジ状の基部４３と、を有している。

検査ゲージ４の小径部４１は、加工穴３１の最小許容寸法よりも僅かに小さい直径を有するように寸法決めされる。また、検査ゲージ４の大径部４２は、加工穴３１の最大許容寸法よりも僅かに大きい直径を有するように寸法決めされる。検査ゲージ４の基部４３は、検査ゲージ４を任意の支持体（図１Ａ及び図１Ｂの場合、力覚センサ５）にねじ留めできるように適宜寸法決めされる。

別の実施形態において、検査ゲージ４は、小径部４１と大径部４２との間において、小径部４１から大径部４２に向かって直径が徐々に増大するテーパ部を有していてもよい。このようなテーパ部によれば、小径部４１及び大径部４２が連続的に接続されるようになる。

本実施形態において、検査ゲージ４は、ロボット２の動作領域内に設置された台座１１に固定されている。検査システム１は、台座１１と検査ゲージ４との間に設けられた力覚センサ５をさらに備えている。図示されるように、検査ゲージ４の基部４３は力覚センサ５にねじ留めされている。力覚センサ５は、台座１１にねじ留めされるフランジ部材１２を介して台座１１に対して固定されている。力覚センサ５は、例えば、互いに直交する３つの軸線の方向に作用する力、及びそれら軸線回りのモーメントを検出する６軸力覚センサである。

加工穴３１の検査を実行する際に、ロボット２は、ハンド２３によって保持された対象物３の加工穴３１に検査ゲージ４を挿通して、検査ゲージ４及び加工穴３１を互いに嵌合させるように、制御装置６（図２参照）によって制御される。図１Ａは、加工穴３１の検査を実行する前の検査システム１を示している。図１Ｂは、加工穴３１の検査を開始した後において、検査ゲージ４の小径部４１が加工穴３１に挿入された状態を示している。

力覚センサ５は、検査ゲージ４及び加工穴３１を互いに嵌合させる際に、検査ゲージ４と対象物３との間に作用する力を検出する。制御装置６は、力覚センサ５の検出値に基づく力制御によりロボット２を制御する。

図２は、一実施形態に係る検査システム１の機能ブロック図である。図示されるように、ロボット２を制御する制御装置６は、力検出部６１と、力制御部６２と、速度検出部６３と、位置検出部６４と、嵌合判定部６５と、良否判定部６６と、記憶部６７と、を備えている。制御装置６は、各種演算を実行するＣＰＵと、演算結果を一時的に記憶するＲＡＭと、制御プログラム及びパラメータなどを記憶する不揮発性メモリと、マウス及びキーボードなどの入力デバイスと、液晶ディスプレイなどの表示デバイスと、などからなるハードウェア構成を有するデジタルコンピュータである。

力検出部６１は、加工穴３１を検査する際に検査ゲージ４と対象物３との間に作用する力を力覚センサ５によって検出する。力検出部６１によって取得された力覚センサ５の検出値は、力制御部６２に入力される。

力制御部６２は、力覚センサ５の検出値に基づいて、ロボット２の関節を駆動するサーボモータ２４に対して力制御を実行する。力制御部６２は、力覚センサ５の検出値が小さくなるようにロボット２の位置及び姿勢を制御する。それにより、例えば、加工穴３１及び検査ゲージ４の中心軸線が互いにずれている場合、力制御部６２は、対象物３と検査ゲージ４との間の干渉が軽減されるように、ロボット２の位置及び姿勢を制御する。

速度検出部６３は、サーボモータ２４の回転速度を検出するエンコーダ２５によってロボット２の移動速度、ひいてはロボット２のハンド２３によって保持される対象物３の移動速度を検出する。

位置検出部６４は、速度検出部６３によって取得される移動速度を積分することによってサーボモータ２４の位置、ひいては対象物３の位置を検出する。

嵌合判定部６５は、検査ゲージ４を加工穴３１に嵌合させる嵌合動作が完了したか否かを判定する。嵌合判定部６５は、検査ゲージ４及び加工穴３１の相対速度が所定の閾値を下回ったときに、嵌合動作が完了したと判定する。

良否判定部６６は、嵌合判定部６５によって嵌合動作が完了したと判定されたときの検査ゲージ４と加工穴３１との間の位置関係に応じて、対象物３の良否判定を実行する。

前述したように、検査ゲージ４の小径部４１は、加工穴３１の最小許容寸法よりも僅かに小さい直径を有している。したがって、小径部４１が加工穴３１に嵌合できない場合（小径部４１を加工穴３１に挿入できなかった場合）は、加工穴３１が最小許容寸法よりも小さい寸法を有していることを意味し、そのような加工穴３１を有する対象物３は不良品であると判定される。

また、検査ゲージ４の大径部４２は、加工穴３１の最大許容寸法よりも僅かに大きい直径を有している。したがって、大径部４２が加工穴３１に嵌合した場合（大径部４２を加工穴３１に挿入できた場合）は、加工穴３１が最大許容寸法よりも大きい寸法を有していることを意味し、そのような加工穴３１を有する対象物３は不良品であると判定される。

それに対し、小径部４１が加工穴３１に嵌合し、かつ大径部４２が加工穴３１に嵌合できない場合、加工穴３１が許容寸法の範囲内にあるとみなせる。したがって、そのような加工穴３１を有する対象物３は良品であると判定される。

記憶部６７は、嵌合判定部６５が判定を実行する際に使用される閾値を記憶する。また、記憶部６７は、良否判定部６６が判定を実行する際に使用される位置情報を記憶する。具体的には、記憶部６７は、検査ゲージ４の小径部４１が加工穴３１に嵌合したときの位置に対応する第１の位置情報と、検査ゲージ４の大径部４２が加工穴３１に嵌合したときの位置に対応する第２の位置情報と、をそれぞれ記憶する。なお、嵌合動作が完了したときの検査ゲージ４及び加工穴３１の位置関係を位置センサ（図示せず）で検出してもよい。この場合、第１の位置情報及び第２の位置情報を記憶する必要はない。

図３は、一実施形態に係る検査システム１によって実行される処理を示すフローチャートである。ロボット２のハンド２３によって対象物３を保持した状態で加工穴３１の検査工程が開始される。先ずステップＳ３０１において、制御装置６は、ロボット２を駆動して、対象物３を検査ゲージ４に対して所定の位置（初期位置）に位置決めする（図１Ａ参照）。この初期位置では、対象物３及び検査ゲージ４は互いに接触していない。

ステップＳ３０２では、力制御部６２が、ロボット２に対する力制御を有効にするとともに、所定の教示プログラムに従ってロボット２によって嵌合動作を実行する。嵌合動作は、検査ゲージ４を加工穴３１に挿通しながら、対象物３を検査ゲージ４の基部４３に向かって移動させることによって実行される。嵌合動作を実行する際に、制御装置６は、検査ゲージ４を加工穴３１に挿通させるようにロボット２を移動させる位置制御と、対象物３と検査ゲージ４との間に作用する力を低減するようにロボット２を移動させる力制御と、を組合せて実行する。

ステップＳ３０３では、嵌合判定部６５によって、嵌合動作が完了したか否かを判定する。ロボット２の移動速度、すなわち対象物３及び検査ゲージ４の相対速度が所定の閾値を下回ったときに、嵌合判定部６５は、嵌合動作が完了したと判定する。

ステップＳ３０３の判定が肯定されると、ステップＳ３０４に進み、良否判定部６６によって、加工穴３１が検査ゲージ４の小径部４１に嵌合したか否かを判定する。ステップＳ３０４の判定は、嵌合動作が完了した時点でのロボット２の位置と、記憶部６７に記憶された第１の位置情報とを比較することによって実行される。

ステップＳ３０４の判定が肯定されると、ステップＳ３０５に進み、良否判定部６６によって、加工穴３１が検査ゲージ４の大径部４２に嵌合したか否かを判定する。ステップＳ３０５の判定は、嵌合動作が完了した時点でのロボット２の位置と、記憶部６７に記憶された第２の位置情報とを比較することによって実行される。

ステップＳ３０５の判定が否定されると、ステップＳ３０６に進み、嵌合動作を実行する前の初期位置までロボット２を移動させる。続いて、力制御を無効化し（ステップＳ３０７）、対象物３が良品であると判定する。

他方、ステップＳ３０４の判定が否定された場合、或いはステップＳ３０５の判定が肯定された場合、ステップＳ３０９に進み、ロボット２を初期位置まで移動させる。続いて、力制御を無効にする（ステップＳ３１０）とともに、対象物３が不良品であると判定する（ステップＳ３１１）。

本実施形態に係る検査システム１によれば、力覚センサ５の検出値に基づく力制御に従ってロボット２が検査ゲージ４及び加工穴３１の嵌合動作を実行する。それにより、検査ゲージ４と対象物３の加工穴３１との位置合わせが不十分であり、検査ゲージ４が対象物３に干渉したとしても、干渉状態を解消する方向にロボット２の位置及び姿勢が変更される。それにより、検査ゲージ４と対象物３の位置合わせが正確でない場合であっても、加工穴３１の検査を正確に実行できる。すなわち、検査ゲージ４及び対象物３を互いに位置合せする前工程が不要になり、また、位置合せに必要な視覚センサなどの追加の構成も不要になる。さらに、力覚センサ５が台座１１に固定されているので、ロボット２が受ける負荷を軽減できる。

図４Ａ及び図４Ｂは、別の実施形態に係る検査システム１の構成例を示す斜視図である。図４Ａは、検査ゲージ４を加工穴３１に嵌合させる前の検査システム１を示しており、図４Ｂは、検査ゲージ４を加工穴３１に嵌合させた状態の検査システム１を示している。以下の説明において、前述した実施形態に関連して既に説明した事項については説明を省略する。

本実施形態においては、ロボット２の手首２２に力覚センサ５及び検査ゲージ４が取付けられている。他方、加工穴３１が形成された対象物３は、ロボット２の動作領域内に設置された台座１１に固定されている。対象物３は、３つの固定部材１４によって台座１１に固定されている。本実施形態に係る検査システム１は、図１Ａ及び図１Ｂを参照して前述した実施形態と同様に、力制御によりロボット２を制御しながら検査ゲージ４及び加工穴３１を互いに嵌合させる。それにより、検査ゲージ４及び対象物３の位置合わせが正確でない場合であっても、加工穴３１の寸法精度の検査を正確に実行できる。

図５は、また別の実施形態に係る検査システムにおいて使用される検査ゲージの構成例を示している。検査ゲージ４は、断面円形である円柱部４ａと、円柱部４ａの外周の一部から半径方向外側に向かって突出する突出片４ｂと、を備えている。したがって、この場合、対象物に形成される加工穴（図示せず）は、円柱部４ａに対応する円形部と、突出片４ｂに対応する溝部と、を組合せた形状を有している。

検査ゲージ４は、前述した実施形態と同様に、小径部４１及び大径部４２を有している。検査ゲージ４の小径部４１は、円柱部４１ａ及び突出片４１ｂを有しており、それぞれ加工穴の最小許容寸法よりも僅かに小さくなるように寸法決めされる。検査ゲージ４の大径部４２は、円柱部４２ａ及び突出片４２ｂを有しており、それぞれ加工穴の最大許容寸法よりも僅かに大きくなるように寸法決めされる。

図６は、また別の実施形態に係る検査システムにおいて使用される検査ゲージの構成例を示している。本実施形態において、検査ゲージ４は、加工穴の形状に対応して形成されるスプライン軸である。すなわち、加工穴（図示せず）は、周囲に多数の溝が形成されたスプライン穴である。検査ゲージ４は、前述した実施形態と同様に、小径部４１及び大径部４２を有している。小径部４１及び大径部４２の外周面には、それぞれ多数の溝４１ｃ，４２ｃが形成されており、加工穴に対して相補的な形状を有している。検査ゲージ４の小径部４１は、加工穴の最小許容寸法よりも僅かに小さくなるように寸法決めされる。検査ゲージ４の大径部４２は、加工穴の最大許容寸法よりも僅かに大きくなるように寸法決めされる。

加工穴が円形でない場合であっても、図５及び図６に示されるように加工穴に対応する形状を有する検査ゲージ４を使用することによって、図３を参照して説明した処理と同様の態様で対象物の検査を実行できる。

図７は、また別の実施形態に係る検査システムにおいて使用される検査ゲージ４の構成例を示している。本実施形態において、検査ゲージ４には、対象物３を受容する穴４６が形成されている。図７では、穴４６が視認されるように検査ゲージ４の一部が切除されている。穴４６は、検査ゲージ４の先端側に大径部４６２を有しており、検査ゲージ４の基端側に小径部４６１を有している。大径部４６２及び小径部４６１は、互いに隣接して設けられていてもよいし、大径部４６２と小径部４６１との間に直径が連続的に変化するテーパ部が形成されていてもよい。検査ゲージ４は、力覚センサ５を介して台座１１に固定されている。

図８Ａ及び図８Ｂは、図７に示される検査ゲージを使用する検査システム１を示している。本実施形態において、対象物３は、例えば旋盤などによって断面円形に成形された軸部３２を有している。検査システム１は、軸部３２の寸法精度を検査するために使用される。したがって、軸部３２が、検査対象として対象物３に形成された加工部である。対象物３は、ロボット２の手首２２に取付けられた治具２６を介してロボット２に固定されている。検査ゲージ４の大径部４６２は、軸部３２の許容最大寸法よりも僅かに大きくなるように寸法決めされている。検査ゲージ４の小径部４６１は、軸部３２の許容最小寸法よりも僅かに小さくなるように寸法決めされている。

本実施形態においても、前述した実施形態と同様に、力覚センサ５の検出値に基づいて力制御を行いながらロボット２を駆動し、対象物３の軸部３２と検査ゲージ４の穴４６との嵌合動作を実行する。図８Ａは、嵌合動作を開始する前の状態の検査システム１を示しており、図８Ｂは、嵌合動作を実行中の検査システム１を示している。図８Ｂでは、軸部３２の一部が穴４６に挿入されている。

ロボット制御装置６の良否判定部６６（図２参照）は、軸部３２と穴４６とが嵌合したときの対象物３と検査ゲージ４との位置関係に基づいて、対象物３が良品であるか、又は不良品であるかを判定する。具体的には、軸部３２が、検査ゲージ４の大径部４６２に嵌合し、かつ検査ゲージ４の小径部４６１に嵌合しなかった場合に、対象物３は良品であると判定される。他方、軸部３２が、検査ゲージ４の大径部４６２に嵌合できない場合、又は検査ゲージ４の小径部４６１に嵌合した場合、対象物３は不良品であると判定される。

図９は、図７に例示される検査ゲージ４を使用して実行される対象物３の検査工程の処理の流れを示すフローチャートである。本実施形態においては、小径部４６１及び大径部４６２を有する穴４６が検査ゲージ４に形成されている。したがって、図３に示されるフローチャートと比較すれば、良否判定部６６による判定方法が相違する。ステップＳ９０１〜Ｓ９０３の処理は、図３のステップＳ３０１〜Ｓ３０３と同様なので説明を省略する。

ステップＳ９０４において、対象物３の軸部３２が検査ゲージ４の大径部４６２に嵌合したか否かが判定される。ステップＳ９０４の判定が肯定されると、ステップＳ９０５に進み、軸部３２が検査ゲージ４の小径部４６１に嵌合したか否かが判定される。ステップＳ９０４及びＳ９０５での判定は、嵌合動作が完了した時点でのロボット２の位置と、記憶部６７に記憶された位置情報とを比較することによって実行される。

他方、ステップＳ９０４の判定が否定されると、ステップＳ９０９〜Ｓ９１１の処理が実行され、良否判定部６６は、対象物３が不良品であると判定する。軸部３２が最大許容寸法よりも大きい大径部４６２に嵌合できない場合、軸部３２が最大許容寸法よりも大きいことを意味するので、そのような軸部３２を有する対象物３は、不良品であると判定される。

ステップＳ９０５の判定が否定されると、軸部３２は、許容寸法の範囲内にあるとみなせる。したがって、続いてステップＳ９０６〜Ｓ９０８の処理が実行され、良否判定部６６は、対象物３が良品であると判定する。

他方、ステップＳ９０５の判定が肯定された場合、軸部３２が最小許容寸法よりも小さいことを意味する。したがって、続いてステップＳ９０９〜Ｓ９１１の処理が実行され、良否判定部６６は、対象物３が不良品であると判定する。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、また別の実施形態に係る検査システムの構成例を示している。本実施形態によれば、軸部３２を有する対象物３は、台座１１に設置される治具１８によって固定される。それに対し、検査ゲージ４は、力覚センサ５を介してロボット２の手首２２に取付けられている。

対象物３の検査を実行する際に、ロボット２は、図１０Ａに示される初期位置に位置決めされる。軸部３２と穴４６との嵌合動作が開始されると、ロボット２は、前述した実施形態と同様に、ロボット制御装置６の力制御部６２によって力制御を行いながら、検査ゲージ４を対象物３に向かって移動させる。図１０Ｂは、対象物３の一部が検査ゲージ４の穴４６に挿入された状態を示している。

図１１は、また別の実施形態に係る検査システムによって使用される検査ゲージの構成例を示している。検査ゲージ４には、対象物（図示せず）に対して相補的な形状を有する穴４６が形成されている。図示されるように、検査ゲージ４の穴４６は、円形部４６ａと、円形部４６ａの外周の一部から半径方向外側に向かって窪んだ溝４６ｂと、から構成される。

図１２は、また別の実施形態に係る検査システムによって使用される検査ゲージの構成例を示している。検査ゲージ４には、対象物（図示せず）に対して相補的な形状を有する穴４６が形成されている。本実施形態において、穴４６は、多数の溝４６ｃが周囲に沿って形成されたスプライン穴である。

幾つかの例を挙げて説明したように、検査システム１の検査対象となりうる対象物の形状は特に限定されない。例えば楕円形などの長穴の断面形状を有する加工穴又は軸部を有する対象物に対しても本発明を同様に適用できる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、当業者であれば、他の実施形態によっても本発明の意図する作用効果を実現できることを認識するであろう。特に、本発明の範囲を逸脱することなく、前述した実施形態の構成要素を削除又は置換することができるし、或いは公知の手段をさらに付加することができる。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。

１ 検査システム
１１ 台座
１２ フランジ部材
１４ 固定部材
２ ロボット
２１ アーム
２２ 手首
２３ ハンド
３ 検査対象物（対象物）
３１ 加工穴（加工部）
３２ 軸部（加工部）
４ 検査ゲージ
４１ 小径部（第１の検査部）
４２ 大径部（第２の検査部）
４３ 基部
４６ 穴
４６１ 小径部（第１の検査部）
４６２ 大径部（第２の検査部）
５ 力覚センサ
６ 制御装置
６１ 力検出部
６２ 力制御部
６３ 速度検出部
６４ 位置検出部
６５ 嵌合判定部
６６ 良否判定部
６７ 記憶部

本願の１番目の発明によれば、一方の端面から反対側の端面に向かって一様な断面を有する加工部を備えた対象物において、前記加工部の寸法精度を検査する検査システムであって、前記加工部の断面形状に対して相補的な断面形状を有する検査ゲージと、前記加工部及び前記検査ゲージを互いに対して相対移動させるロボットと、前記対象物と前記検査ゲージとの間に作用する力を検出する力覚センサと、前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させるように前記ロボットを制御する制御装置と、を備えており、前記検査ゲージは、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最小許容寸法よりも小さくなるように寸法決めされる第１の検査部と、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最大許容寸法よりも大きくなるように寸法決めされる第２の検査部と、を有しており、前記制御装置は、前記力覚センサの検出値に基づいて力制御を実行する力制御部と、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記加工部及び前記検査ゲージの互いの位置関係に基づいて、前記対象物が良品であるか又は不良品であるかを判定する良否判定部と、を備えており、前記ロボットは、前記力制御部による力制御に従って前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させるように構成されており、前記加工部が穴であり、前記検査ゲージが、前記穴に対して相補的な外形を有する棒状の部材である、、検査システムが提供される。
本願の２番目の発明によれば、１番目の発明に係る検査システムにおいて、前記良否判定部は、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合し、かつ前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合に、前記対象物を良品と判定するとともに、前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合、又は前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合した場合に、前記対象物を不良品と判定するように構成される。
本願の３番目の発明によれば、一方の端面から反対側の端面に向かって一様な断面を有する加工部を備えた対象物において、前記加工部の寸法精度を検査する検査システムであって、前記加工部の断面形状に対して相補的な断面形状を有する検査ゲージと、前記加工部及び前記検査ゲージを互いに対して相対移動させるロボットと、前記対象物と前記検査ゲージとの間に作用する力を検出する力覚センサと、前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させるように前記ロボットを制御する制御装置と、を備えており、前記検査ゲージは、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最小許容寸法よりも小さくなるように寸法決めされる第１の検査部と、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最大許容寸法よりも大きくなるように寸法決めされる第２の検査部と、を有しており、前記制御装置は、前記力覚センサの検出値に基づいて力制御を実行する力制御部と、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記加工部及び前記検査ゲージの互いの位置関係に基づいて、前記対象物が良品であるか又は不良品であるかを判定する良否判定部と、を備えており、前記ロボットは、前記力制御部による力制御に従って前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させるように構成されており、前記加工部が軸部であり、前記検査ゲージが、前記軸部に対して相補的な断面形状を有する穴である、検査システムが提供される。
本願の４番目の発明によれば、３番目の発明に係る検査システムにおいて、前記良否判定部は、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合し、かつ前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合に、前記対象物を良品と判定するとともに、前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合、又は前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合した場合に、前記対象物を不良品と判定するように構成される。
本願の５番目の発明によれば、１番目又は３番目の発明に係る検査システムにおいて、前記力覚センサが前記ロボットに取付けられており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの一方が、前記力覚センサよりも前記ロボットの先端に近い箇所において前記ロボットによって保持されており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの他方が、前記ロボットの動作領域内において固定されている。
本願の６番目の発明によれば、１番目又は３番目の発明に係る検査システムにおいて、前記力覚センサが前記ロボットの手首に取付けられている。
本願の７番目の発明によれば、１番目又は３番目の発明に係る検査システムにおいて、前記力覚センサが前記ロボットの動作領域内において固定されており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの一方が、前記力覚センサが固定された箇所から見て、前記力覚センサよりも離れた箇所において前記力覚センサに固定されており、前記対象物及び前記検査ゲージのうちの他方が、前記ロボットによって保持される。
本願の８番目の発明によれば、１番目又は３番目の発明に係る検査システムが、前記ロボットが前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させる際に、前記検査ゲージ及び前記加工部の互いに対する相対速度が予め定められる閾値を下回ったときに、前記検査ゲージ及び前記加工部の嵌合が完了したと判定する嵌合判定部をさらに備える。
本願の９番目の発明によれば、１番目又は３番目の発明に係る検査システムにおいて、前記良否判定部は、前記嵌合判定部によって嵌合が完了したと判定されたときの前記ロボットの位置情報を予め記憶された位置情報と比較することによって、前記加工部の良否判定を実行する。

Claims (10)

1. 一方の端面から反対側の端面に向かって一様な断面を有する加工部を備えた対象物において、前記加工部の寸法精度を検査する検査システムであって、
   前記加工部の断面形状に対して相補的な断面形状を有する検査ゲージと、
   前記加工部及び前記検査ゲージを互いに対して相対移動させるロボットと、
   前記対象物と前記検査ゲージとの間に作用する力を検出する力覚センサと、
   前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させるように前記ロボットを制御する制御装置と、
   を備えており、
   前記検査ゲージは、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最小許容寸法よりも小さくなるように寸法決めされる第１の検査部と、前記加工部と同一の断面形状を有していて前記加工部の最大許容寸法よりも大きくなるように寸法決めされる第２の検査部と、を有しており、
   前記制御装置は、
   前記力覚センサの検出値に基づいて力制御を実行する力制御部と、
   前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記加工部及び前記検査ゲージの互いの位置関係に基づいて、前記対象物が良品であるか又は不良品であるかを判定する良否判定部と、を備えており、
   前記ロボットは、前記力制御部による力制御に従って前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させる、
   検査システム。
2. 前記力覚センサが前記ロボットに取付けられており、
   前記対象物及び前記検査ゲージのうちの一方が、前記力覚センサよりも前記ロボットの先端に近い箇所において前記ロボットによって保持されており、
   前記対象物及び前記検査ゲージのうちの他方が、前記ロボットの動作領域内において固定されている、請求項１に記載の検査システム。
3. 前記力覚センサが前記ロボットの手首に取付けられている、請求項２に記載の検査システム。
4. 前記力覚センサが前記ロボットの動作領域内において固定されており、
   前記対象物及び前記検査ゲージのうちの一方が、前記力覚センサが固定された箇所から見て、前記力覚センサよりも離れた箇所において前記力覚センサに固定されており、
   前記対象物及び前記検査ゲージのうちの他方が、前記ロボットによって保持される、請求項１に記載の検査システム。
5. 前記ロボットが前記検査ゲージ及び前記加工部を互いに嵌合させる際に、前記検査ゲージ及び前記加工部の互いに対する相対速度が予め定められる閾値を下回ったときに、前記検査ゲージ及び前記加工部の嵌合が完了したと判定する嵌合判定部をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の検査システム。
6. 前記良否判定部は、前記嵌合判定部によって嵌合が完了したと判定されたときの前記ロボットの位置情報を予め記憶された位置情報と比較することによって、前記加工部の良否判定を実行する、請求項５に記載の検査システム。
7. 前記加工部が穴であり、前記検査ゲージが、前記穴に対して相補的な外形を有する棒状の部材である、請求項１から６のいずれか１項に記載の検査システム。
8. 前記良否判定部は、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合し、かつ前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合に、前記対象物を良品と判定するとともに、前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合、又は前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合した場合に、前記対象物を不良品と判定するように構成される、請求項７に記載の検査システム。
9. 前記加工部が軸部であり、前記検査ゲージが、前記軸部に対して相補的な断面形状を有する穴である、請求項１から６のいずれか１項に記載の検査システム。
10. 前記良否判定部は、前記検査ゲージ及び前記加工部が互いに嵌合したときに、前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合し、かつ前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合に、前記対象物を良品と判定するとともに、前記検査ゲージの前記第２の検査部が前記加工部に嵌合しなかった場合、又は前記検査ゲージの前記第１の検査部が前記加工部に嵌合した場合に、前記対象物を不良品と判定するように構成される、請求項９に記載の検査システム。

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