JP2603605Y2

JP2603605Y2 - ワーク形状自動検出装置

Info

Publication number: JP2603605Y2
Application number: JP1993072649U
Authority: JP
Inventors: 仁美松葉
Original assignee: Kitagawa Seiki KK
Current assignee: Kitagawa Seiki KK
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: JPH0736009U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、任意形状のワークの
形状を自動的に検出する事の出来るワーク形状自動検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動加工装置としての
加工ロボットに、任意形状のワークの外周端縁をバリ取
り加工や面取り加工をさせようとすると、先ず、この任
意形状のワークの外周形状を、作業者による手作業でワ
ークの外周をティーチング治具を介してなぞって外周形
状を加工ロボットにティーチングするか、または、オペ
レータによるキー入力操作でワークの外周形状を数値入
力する様にしていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな任意形状のワークの外周形状をロボットに覚えさせ
る為の作業は、結局、人間の手作業に依存する事とな
り、手間がかかると共に、作業者によるティーチング動
作またはオペレータによる数値入力動作にばらつきが発
生し、自動的にワークの形状を検出する事の出来るシス
テムが望まれていた。

【０００４】この考案は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、この考案の目的は、任意形状のワークの外周
形状を自動的に検出する事の出来るワーク形状自動検出
装置を提供する事である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この考案に係わるワーク形状自動
検出装置は、請求項１の記載によれば、基台と、この基
台上に配設され、導電性を有するワークを着脱自在に把
持して固定するワークチャック手段と、概略球形状に形
成された導電性を有する接触部を備えた検出工具と、こ
の検出工具を保持する工具保持手段と、この工具保持手
段を、基台と平行な面内で二次元的に移動駆動する駆動
手段と、接触部と少なくとも該ワークとの間を電気的に
接続し、電源および抵抗器を有する電気回路手段と、こ
の電気回路手段に接続され、これの電位を検出する電位
検出手段と、この電位検出手段により、接触部と該ワー
クとが接触することにより、電気回路手段の電位が低下
したことが検出された時点での、上記接触部が該ワーク
と接触した位置を二次元的に検出する位置検出手段と、
位置検出手段で検出された接触位置情報を記憶する記憶
手段と、検出工具を、該ワークから離間する退避方向に
沿って第１の所定距離だけ退避させ、この退避動作後、
この退避方向に交差する横方向に沿って第２の所定距離
だけ移動させ、この横移動動作後、該ワークに接近する
接近方向に沿って、位置検出手段で接触位置が検出され
るまで移動させると共に、この動作を繰り返すように駆
動手段を制御し、接触位置が検出される毎に、記憶手段
に検出された接触位置を記憶させ、該ワークの全周に渡
り検出された接触位置に基づき、該ワークの外周形状を
検出する制御手段とを具備し、制御手段で設定される第
２の所定距離は、検出工具の概略球形状の接触部の直径
よりも小さい範囲で設定されること、を特徴としてい
る。

【０００６】また、この考案に係わるワーク形状自動検
出装置は、請求項２の記載によれば、位置検出手段で検
出される接触位置が、上記ワークに接触したときの概略
球形状の接触部の中心位置であること、を特徴としてい
る。

【０００７】また、この考案に係わるワーク形状自動検
出装置は、請求項３の記載によれば、位置検出手段で検
出された接触位置から接近方向に沿って接触部の半径だ
け偏位した位置を演算し、検出工具の２回目以降の退避
方向を、前回の演算位置と今回の演算位置とを結ぶ線分
に直交する方向とすること、を特徴としている。

【０００８】

【０００９】

【実施例】以下に、この考案に係わるワーク形状自動検
出装置の一実施例の構成を添付図面を参照して説明す
る。

【００１０】先ず、図１及び図２を参照して、この一実
施例のワーク形状自動検出装置１０の構成を説明する。
図１に示す様に、このワーク形状自動検出装置１０は平
面矩形状の装置本体１２を備え、この装置本体１２の上
面には、これの外形形状と相似した矩形状の開口１４が
形成されている。この開口１４の底面は、導電性を有す
る基台１６の上面から規定されており、この基台１６上
には、導電性を有する任意形状（この一実施例において
は、楕円形状）のワークＷを着脱自在に固定した状態で
把持する為のワークチャック１８がワークチャック手段
として配設されている。このワークチャック１８は、詳
細は図示しないが、この一実施例においては、電磁力を
介してワークＷをチャックする様に構成されている。

【００１１】尚、この一実施例においては、このワーク
チャック１８は全体として導電性を有する様に構成され
ている。そして、基台１６とワークチャック１８とは互
いに電気的に接続されている。この結果、基台１６と、
ワークチャック１８と、このワークチャック１８により
把持されたワークＷとは、互いに常に同電位となるもの
である。

【００１２】一方、装置本体１２上には、基台１６と平
行に設定された平面内で２次元的に自由に移動される様
に配設された工具保持手段としてのホルダ２０が配設さ
れており、このホルダ２０は駆動手段としてのホルダ駆
動機構２２を介して、上述した平面内で２次元的に自由
な向きに沿って移動駆動される様になされている。尚、
このホルダ２０には、ワークＷの外周形状を検出する為
の検出工具としてのプローブ２４が電気絶縁部材２６を
介して取り付けられている。即ち、このプローブ２４
は、ホルダ２０にこれとは電気的に絶縁された状態で取
り付けられている。

【００１３】このプローブ２４は全体として導電性材料
から形成されており、上端及び下端が夫々ホルダ２０の
上面及び下面から突出される様に、略垂直にホルダ２０
に取り付けられたプローブ本体２４ａと、このプローブ
本体２４ａの下端から一体的に接合され、所定の直径Ｄ
を有する概略球形状の検出球２４ｂとから構成されてい
る。尚、このプローブ２４は、これの検出球２４ｂがワ
ークＷの外周端面に接触することが出来る様に、ホルダ
２０にその垂直方向位置を調整された状態で取り付けら
れている。

【００１４】上述したホルダ駆動機構２２は、図中ｙ軸
方向に沿って延出し、ｘ軸方向に沿って移動可能に配設
され、上述したホルダ２０がｙ軸方向に沿って移動可能
に支持されたｘ軸アーム２８と、このｘ軸アーム２８を
ｘ軸方向に沿って移動駆動するｘ軸方向駆動機構３０
と、上述したホルダ２０をｘ軸アーム２８上をｙ軸方向
に沿って移動駆動するｙ軸方向駆動機構３２とを備えて
概略構成されている。

【００１５】ここで、ｘ軸方向駆動機構３０は、ｘ軸方
向に沿って延出する様に互いに平行に配設された装置本
体１２の上端面１２ａ，１２ｂ上に夫々形成された長溝
３４ａ，３４ｂと、これら長溝３４ａ，３４ｂ内に夫々
配設され、ｘ軸方向に沿って延出する一対のｘ軸ボール
ねじ３６ａ，３６ｂと、これらｘ軸ボールねじ３６ａ，
３６ｂを互いに同期した状態で可逆回転駆動する為のｘ
軸サーボモータ３８（図２に示す）とを備えて構成され
ている。尚、ｘ軸アーム２８の両端には、両長溝３４
ａ，３４ｂに夫々嵌入される嵌入部２８ａ，２８ｂが一
体的に形成されており、これらｘ軸ボールねじ３６ａ，
３６ｂは、これら嵌入部２８ａ，２８ｂに夫々形成され
たボールナット４０ａ，４０ｂに夫々螺合している。こ
のようにｘ軸方向駆動機構３０は構成されているので、
ｘ軸サーボモータ３８が正・逆何れかの方向に起動され
る事により、ｘ軸アーム２８は、ｘ軸方向に沿って移動
駆動される事になる。

【００１６】また、ｙ軸方向駆動機構３２は、ｘ軸アー
ム２８の上面に、ｙ軸方向に沿って延出する様に形成さ
れた長溝４２と、この長溝４２内に配設され、ｙ軸方向
に沿って延出するｙ軸ボールねじ４４と、このｙ軸ボー
ルねじ４４を可逆回転駆動する為のｙ軸サーボモータ４
６（図２に示す）とを備えて構成されている。尚、ホル
ダ２０の一端には、長溝４０に嵌入される嵌入部２０ａ
が一体的に形成されており、このｙ軸ボールねじ４２
は、嵌入部２０ａに形成されたボールナット４８に螺合
している。

【００１７】このようにｙ軸方向駆動機構３２は構成さ
れているので、ｙ軸サーボモータ４６が正・逆何れかの
方向に起動される事により、ホルダ２０は、ｙ軸方向に
沿って移動駆動される事になる。

【００１８】ここで、ｘ軸方向駆動機構３０のｙ軸サー
ボモータ３８及びｙ軸方向駆動機構３２のｙ軸サーボモ
ータ４６には、図２に示す様に、制御ユニット５０が共
に接続されており、この制御ユニット５０の制御の下
で、駆動される様になされている。この結果、ホルダ２
０に保持されたプローブ２４は、制御ユニット５０の制
御の下で、基台１６の上面とは平行に設定された面内で
２次元的に自由な方向に沿って移動駆動され得る事にな
る。尚、この制御ユニット５０における制御手順は、後
にフローチャートを参照して詳細に説明する。

【００１９】尚、このｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸方
向駆動機構３２は、夫々に制御ユニット５０から停止信
号が入力されてきた場合に、即座に、ｘ軸サーボモータ
３８のモータ軸の回転及びｙ軸サーボモータ４６のモー
タ軸の回転を停止させて、プローブ２４のｘ軸方向及び
ｙ軸方向の移動駆動を停止すべく、図示しないブレーキ
機構を夫々備えている。

【００２０】一方、上述したｘ軸サーボモータ３８及び
ｙ軸サーボモータ４６の夫々のモータ軸には、位置検出
手段としてのｘ軸及びｙ軸ロータリエンコーダ５２、５
４（図２に示す）が夫々接続されており、対応するサー
ボモータ３８、４６の回転量を正確に検出することがで
きるように構成されている。これらのロータリエンコー
ダ５２、５４は、制御ユニット５０に接続されている。
この制御ユニット５０は、ロータリエンコーダ５２、５
４からの出力情報に基づき、ホルダ２０に保持されたプ
ローブ２４の検出球２４ｂのｘ軸方向及びｙ軸方向の現
在位置を正確に検出すると共に、この検出情報に基づ
き、ｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸方向駆動機構３２を
駆動制御するように構成されている。

【００２１】ここで、この一実施例においては、ホルダ
２０に保持されたプローブ２４の現在位置を検出する為
に、サーボモータ３８、４６のモータ軸に夫々取り付け
られたロータリエンコーダ５２、５４を用いるように説
明したが、この考案は、このような構成に限定されるこ
となく、ｘ軸アーム２８の移動範囲及びホルダ２０の移
動範囲に沿って夫々配設されたリニアエンコーダを介し
て、ｘ軸アーム２８及びホルダ２０の現在位置を検出す
るようにしても良い。

【００２２】一方、プローブ２４と基台１６（従って、
この基台１６に電気的に接続されたワークチャック１８
及びこのワークチャック１８に電気的に接続された状態
で把持されたワークＷ）との間には、電気回路手段とし
ての電気回路５６により電気的に接続されている。この
電気回路５６は、プローブ２４及び基台１６を電気的に
接続する電気配線５６ａを備え、この電気配線５６ａに
は、例えば５Ｖの直流電源５６ｂ及び所定抵抗値を有す
る抵抗器５６ｃが直列状態で接続されている。このよう
に電気回路５６を構成することにより、プローブ２４が
ワークＷに接触していない状態においては、この電気回
路５６は開（切断）状態となり、従って、電気配線５６
ａの電圧は、電源５６ｂで規定される所定の電圧が現れ
ることになる。一方、プローブ２４がワークＷに接触す
ると、電気回路５６は閉回路となり、電気配線５６ａ内
を電流が流れてこの電圧は実質的に「０」となる。

【００２３】即ち、本願考案においては、このようにプ
ローブ２４がワークＷに接触するか否かを、電気回路５
６の電圧が「０」か否かにより判別し、電気回路５６の
電圧が所定値を呈する状態から「０」に変化した時点
で、プローブ２４がワークＷに接触したと検出する事を
利用するものである。

【００２４】この電気回路５６には、これに現れる電圧
を検出してプローブ２４のワークＷへの接触状態を検出
する為に、電位検出手段としての検出回路５８が電気配
線５６ａに接続されている。この検出回路５８は、一端
が電気配線５６ａに接続され、他端がアースされ、プロ
ーブ２４がワークＷに接触していない場合には発光動作
し、プローブ２４のワークＷへの接触にともない消える
フォトダイオード（ＬＥＤ）６０と、このフォトダイオ
ード６０からの光を受けてオン動作するフォトトランジ
スタ６２とを備え、これらフォトダイオード６０及びフ
ォトトランジスタ６２とにより、フォトカプラ６４を構
成している。尚、このフォトトランジスタ６２の一端は
アースされており、他端は検出端として制御ユニット５
０に接続されている。そして、フォトトランジスタ６２
は制御ユニット５０に、フォトダイオード６０が発光し
ている間は「Ｌ」レベル信号を出力し、フォトダイオー
ド６０が消灯する間は「Ｈ」レベル信号を出力する様に
構成されている。

【００２５】この制御ユニット５０は、この検出回路５
８からの「Ｌ」レベル信号を入力している間は、プロー
ブ２４がワークＷに接触していない状態であると判断
し、また、「Ｌ」レベル信号から「Ｈ」レベル信号に入
力状態が変化する事により、プローブ２４がワークＷに
接触したと判断する様に構成されている。

【００２６】尚、この制御ユニット５０における、検出
した接触位置に基づくワークＷの形状自動検出の制御手
順については、後に図３乃至図５に示すフローチャート
を参照して詳細に説明するが、このように検出回路５８
からの入力信号が、「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変
化する事により、プローブ２４がワークＷに接触したと
判断した時点で、上述したロータリーエンコーダ５２，
５４からの検出情報に基づき、ワークＷへのプローブ２
４の接触位置情報Ｐ、即ち、プローブ２４の検出球２４
ｂの中心位置Ｃにおけるｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置
を、検出情報として、制御ユニット５０に接続された記
憶手段としての記憶部６６に記憶させる様に構成されて
いる。尚、この一実施例においては、検出球２４ｂは所
定の直径Ｄを有して形成されている。この為、検出球２
４ｂの中心位置ＣとワークＷへの接触位置とは、実際に
は異なる事になるが、この一実施例においては、制御ユ
ニット５０は、プローブ２４の検出球２４ｂの中心位置
Ｃを接触位置として記憶する様に設定されている。

【００２７】また、この制御ユニット５０には、入力部
６８が接続されており、この入力部６８を構成する図示
しないキーボードを介して、自動検出に必要な情報、例
えば、１つのワークの形状を検出する際の、初期アプロ
ーチ方向や、リターン移動量（Ｌ₁ ）、及び、横移動量
（Ｌ₂ ）等が入力される様に構成されている。また、こ
の制御ユニット５０には、表示部７０が接続されてお
り、この表示部７０を構成する図示しないＣＲＴに、検
出結果、即ち、検出したワークＷの外形形状及びその検
出データを表示する様に構成されている。尚、この一実
施例においては、上述した横移動量（Ｌ₂ ）は、プロー
ブ２４の検出球２４ｂの直径Ｄよりも小さくなる様に設
定されている。換言すれば、この制御ユニット５０は、
検出球２４ｂの直径Ｄよりも大きな値の横移動量の設定
を受けつけない様に構成されている。

【００２８】ここで、上述したリターン移動量Ｌ₁ は長
く設定される程、ワークＷの形状変化に確実に追従する
ことが出来る事になるが、長過ぎると検出動作時間が長
くかかる事となり、作業性の悪化を招く事になる。この
為、例えば、この一実施例におては、Ｌ₁ は５mmに設定
されている。また、上述した横移動量Ｌ₂ は短く設定さ
れる程、ワークの形状検出精度が高まる事になるが、短
過ぎると検出動作時間が長くかかる事となり、同様に、
作業性の悪化を招く事になる。この為、この一実施例に
おいては、例えば、Ｌ₂ は、１．０mmに設定されてい
る。尚、ワークＷの外周の一周につき実行される測定回
数Ｎは、例えＬ₂ を予め設定したとしても、ワークＷの
外形形状によって異なる事となり、これを予め設定して
おく事に意味はない。

【００２９】尚、入力部６８を介して入力された値は、
記憶部６６に記憶される。また、この入力部６８には、
図示していないが、検出動作開始スイッチや非常停止ス
イッチ等の種々の操作スイッチが配設されている。

【００３０】以上の様に構成されるワーク形状自動検出
装置１０における制御ユニット５０のワーク形状自動検
出動作を、図３乃至図７を参照して説明する。

【００３１】即ち、この一実施例のワーク形状自動検出
動作においては、先ず、ワークＷをワークチャック１８
にチャックする。このチャック動作においては、ワーク
Ｗの所定部位が検出動作開始位置、即ち、初期設定位置
にあるプローブ２４に対向する位置に正確にもたらされ
る様に設定される。ここで、ワークＷは、この一実施例
においては、均一厚さを有する様に形成されているもの
とする。

【００３２】この様にワークＷをワークチャック１６に
チャックした後、入力部６８を介して、初回アプローチ
方向を入力する。ここで、この初回アプローチ方向は、
プローブ２４がワークＷの上述した所定部位に最初に接
触する様に設定される。この様に設定・入力された初回
アプローチ方向は、記憶部６６に一旦記憶される。この
後、図示しない検出動作開始スイッチをオンさせる事に
より、ワークＷの外形形状の自動検出動作が起動され
る。

【００３３】即ち、図３に示す様に、この自動検出動作
が起動されると、制御ユニット５０は、初期化動作を実
行する（Ｓ１０）。この初期化動作においては、プロー
ブ２４を初期設定位置に移動させると共に、記憶部６６
における接触位置Ｐ_N のメモリ情報を消去し、検出回数
Ｎを０に設定する。この後、記憶部６６に一旦記憶して
おいた初回アプローチ（接近）方向を読み込む（Ｓ１
２）。ここで、制御手順としては記載されていないが、
初回アプローチ方向が記憶部６６に記憶されていない事
が判明した場合には、図示しない警報機を介して警報音
を発生させるとと共に、表示部７０に初回アプローチ方
向の入力を促すメッセイジを表示する。そして、初回ア
プローチ方向の入力を待って次のステップに進む。

【００３４】ステップＳ１２において、初回アプローチ
方向が読み込まれると、この読み込んだ初回アプローチ
方向に沿ってプローブ２４が前進移動する様に、ホルダ
駆動機構２２を、即ち、ｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸
方向駆動機構３２を駆動制御する（Ｓ１４）。この前進
移動は、ステップＳ１６において、プローブ２４がワー
クＷに接触して、検出回路５８からの検出信号の出力レ
ベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化するまで継続され、出力
レベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化した時点、即ち、プロ
ーブ２４がワークＷに接触した時点で、ステップＳ１８
に示す様に、ホルダ駆動機構２２によるプローブ２４の
前進駆動動作を停止する。

【００３５】即ち、この一実施例においては、プローブ
２４がワークＷに「接触」したことを、検出回路５８に
おいて、この「接触」に基づく電気回路５６の電位の変
化に基づき検出しているので、プローブ２４とワークＷ
とが電気的に接続された時点で、この「接触」が検出さ
れることになる。この結果、圧電素子やリミットスイッ
チ等を介して接触を検出する場合に比較して、実質的に
無接触圧状態で（もしくは、無視し得る程度に小さい接
触圧で）接触した状態で、ホルダ駆動機構２２の前進駆
動動作を停止させることが出来ることになる。従って、
検出球２４ｂの中心位置Ｃ_Ｎを非常に正確に検知し得る
事になる。

【００３６】そして、この停止位置におけるプローブ２
４の検出球２４ｂの中心位置Ｃにおけるｘ軸方向位置情
報及びｙ軸方向位置情報を読み込み、これら読み込んだ
ｘ軸方向位置情報及びｙ軸方向位置情報に基づき、演算
位置Ｐ_Ｎを算出する（Ｓ２０）。尚、この演算位置Ｐ_Ｎ
は、検出球２４ｂの中心位置Ｃから接近方向に沿って検
出球２４ｂの半径（２／Ｄ）だけ偏位した位置として規
定される。この様に中心位置Ｃから算出された演算位置
Ｐ_Ｎ（即ち、Ｐ_０）を、上述した停止位置におけるプロ
ーブ２４の検出球２４ｂの中心位置Ｃにおけるｘ軸方向
位置情報及びｙ軸方向位置情報と共に、記憶部６６に記
憶する（Ｓ２２）。ここまでのステップを実行する事に
より、初回アプローチ方向に沿って移動されたプローブ
２４の検出球２４ｂのワークＷへの演算位置Ｐ_０及び検
出球２４ｂの中心位置Ｃ_０が記憶部６６に記憶されるこ
とになる。

【００３７】この後、プローブ２４のリターン（退避）
動作を実行することになるが、このリターン方向は、初
回の検出ポイントＰ_０からリターンする場合と、初回以
降の検出ポイント（Ｐ_１〜）からリターンする場合で異
なって設定されている。この為、リターン動作を実行す
るに先立ち、リターン方向を予め規定する為に、検出回
数Ｎが０であるか否かを判別する（Ｓ２４）。ここで、
Ｎ＝０と判別される場合、即ち、リターン動作が初回の
検出ポイントＰ_０からリターンする場合であると判断さ
れると、リターン方向を初回アプローチ方向とは逆方向
に設定する（Ｓ２６）。一方、Ｎ＝０ではないと判断さ
れる場合、リターン方向を、前回の演算位置Ｐ_Ｎ−１と
今回の演算位置Ｐ_Ｎとを結ぶ線分Ａ_Ｎに直交する方向に
設定する（Ｓ２８）。

【００３８】尚、ステップＳ２２を経てきた場合には、
Ｎ＝０であるので、リターン方向は初回アプローチ方向
とは逆方向に設定される。このようにリターン方向を設
定した後、初回アプローチ方向とは反対に設定されたリ
ターン方向に沿って、所定のリターン量Ｌ₁ だけプロー
ブ２４がリターンする様に、ホルダ駆動機構２２を駆動
する。

【００３９】この移動量Ｌ_１だけのリターン移動が終了
した後、ワークＷの全周に渡る検出動作が終了したか否
かを判断する（Ｓ３２）。ここで、この終了判断は、演
算位置Ｐ_Ｎが初回演算位置Ｐ_０を越えたと判断された時
点でなされる様に設定されている。ここで、未だ、ワー
クＷの全周に渡る検出動作が終了していないと判断され
る場合には、図４に示す様に、検出回数Ｎを「１」だけ
インクリメントし（Ｓ３４）、右方向に向けて、即ち、
右回りに９０度だけ回転した方向に沿って、所定の横移
動量Ｌ_２だけプローブ２４が移動する様に、ホルダ駆動
機構２２を駆動する（Ｓ３６）。

【００４０】この移動量Ｌ₂ だけの横移動が終了した
後、更に、右方向に向けて、即ち、右回りに９０度だけ
回転した方向に沿って、プローブ２４が前進移動する様
に、ホルダ駆動機構２２を駆動する（Ｓ３８）。この前
進移動は、ステップＳ４０において、プローブ２４がワ
ークＷに接触して、検出回路５８からの検出信号の出力
レベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化するまで継続され、出
力レベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化した時点、即ち、プ
ローブ２４がワークＷに接触した時点で、ステップＳ４
２に示す様に、ホルダ駆動機構２２によるプローブ２４
の前進駆動動作を停止する。

【００４１】そして、この停止位置におけるプローブ２
４の検出球２４ｂにおけるｘ軸方向位置情報及びｙ軸方
向位置情報を読み込み、これら読み込んだｘ軸方向位置
情報及びｙ軸方向位置情報に基づき、プローブ２４のワ
ークＷへの演算位置Ｐ_Ｎを算出し（Ｓ４４）、この様に
検出した検出球２４ｂの中心位置Ｃと、この中心位置Ｃ
に基づく演算位置Ｐ_Ｎ（即ち、Ｐ_０）とを記憶部６６に
記憶する（Ｓ４６）。ここまでのステップを実行する事
により、２回目の前進移動（Ｎ＝１）によるプローブ２
４のワークＷへの接触に基づく演算位置Ｐ_１が記憶部６
６に記憶されることになる。

【００４２】この後、今回算出した演算位置Ｐ_Ｎと前回
算出した演算位置Ｐ_Ｎ−１とを結ぶ線分Ａ_Ｎを求める
（Ｓ４８）。この後、上述したステップＳ２４に戻り、
検出回数Ｎが０であるか否かを判別する。ここでは、既
にステップＳ３４において検出回数Ｎは「１」だけイン
クリメントされているので、リターン方向は、上述した
ステップＳ４８で演算した線分Ａ_Ｎ（即ち、前回の演算
位置Ｐ_Ｎ−１と今回の演算位置Ｐ_Ｎとを結ぶ線分Ａ_Ｎ）
に直交する方向に設定されることになる。

【００４３】この後、ステップＳ２４からステップＳ４
８が繰り返し実行されることにより、図６に示す様に、
検出球２４ｂの中心位置は、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４、Ｃ_５、
Ｃ_６……と求められていき、また、演算位置は、Ｐ_２、
Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５、Ｐ_６……と求められていき、これら
の位置情報は、ステップＳ４６で記憶部６６に順次記憶
されることになる。

【００４４】ここで、ステップＳ３２において、ワーク
Ｗの全周に渡る検出動作が終了したと判断されると、図
５に示す様に、記憶部６６から検出した検出球２４ｂの
中心位置Ｃの全ての位置情報Ｃ_Ｎを読み出し（Ｓ５０）
この読み出した検出球２４ｂの中心位置Ｃの全ての位置
情報Ｃ_Ｎに基づき、これらを順次包絡的に結ぶ線分を演
算し、この様に演算した包絡線より検出球２４ｂの半径
分だけ内側に入った形状から、ワークＷの外周形状を算
出する（Ｓ５２）。そして、この様に演算により得られ
たワークＷの外周形状を表示部７０に表示し（Ｓ５
４）、その演算結果を記憶部６６にメモリする（Ｓ５
６）。このようにして、一連の検出動作のための制御手
順を終了する。

【００４５】この様にして、この一実施例においては、
このワーク形状自動検出動作を実行することにより、ワ
ークＷの外周形状の検出動作を自動的に、且つ、高精度
に実行する事が出来ることになる。

【００４６】特に、この一実施例においては、プローブ
２４の横移動量（Ｌ_２）をプローブ２４の検出球２４ｂ
の直径（Ｄ）よりも小さく、換言すれば、プローブ２４
の検出球２４ｂの直径（Ｄ）をプローブ２４の横移動量
（Ｌ_２）よりも大きく設定している。この結果、図７に
示す様に、ワークＷの検出面が略９０度で折曲する角部
を有していたとしても、上述したアプローチ動作におい
て、この角部の頂点に、必ず、検出球２４ｂの外周面が
当接することとなり、検出球２４ｂがワークＷから外れ
てしまうことがない。

【００４７】この考案は、上述した一実施例の構成及び
方法に限定されることなく、この考案の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形可能である事はいうまでもない。

【００４８】また、上述した一実施例においては、所定
距離Ｌ₁ だけリターン動作した後の横移動方向を、リタ
ーン方向の右方向となる様に説明したが、この考案は、
このような構成に限定されることなく、例えば、リター
ン方向の左方向となる様に設定しても良いものである。
但し、横移動方向をリターン方向の左方向と設定した場
合には、この後の移動方向の変更方向は、同様に左方向
となる。このように設定しないと、この方向変更によ
り、ワークＷに接近する事が不可能となるからである。

【００４９】また、上述した一実施例においては、ホル
ダ移動機構２２を、ｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸方向
移動機構３２とから構成して、直交座標系を利用する様
に説明したが、この考案は、このような構成に限定され
ることなく、円筒座標系を利用した２本の回転式アーム
を備えた構成でも良いものである。要は、プローブ２４
が平面内で自由に移動出来るものであれば、その駆動形
態は何でも良い。

【００５０】また、上述した一実施例においては、プロ
ーブ２４の横方向を、退避方向に対して所定回りに９０
度回転させた方向から規定し、プローブ２４の接近方向
を、この横方向に対して上述した所定回りに９０度回転
させた方向から規定する様に説明したが、この考案は、
この様な角度設定に限定されることなく、任意の角度で
移動させることが出来るものである。

【００５１】また上述した一実施例においては、プロー
ブ２４がワークＷに接触した後の退避方向を、前回の演
算位置Ｐ_Ｎ−１と今回の演算位置Ｐ_Ｎとを結ぶ線分に直
交する方向から規定するように説明したが、この考案
は、この様な構成に限定されることなく、例えば、プロ
ーブ２４がワークＷに接触した後の退避方向を、前回の
中心位置Ｃ_Ｎ−１と今回の中心位置Ｃ_Ｎとを結ぶ直線に
直交する方向から規定する様にしても良いことは言うま
でもない。

【００５２】

【考案の効果】以上詳述した様に、従って、この考案に
よれば、任意形状のワークの外周形状を自動的に検出す
る事の出来るワーク形状自動検出装置が提供される事に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係わるワーク形状自動検出装置の一
実施例の構成を概略的に示す斜視図である。

【図２】図１に示すワーク形状自動検出装置の全体シス
テムを示すブロック図である。

【図３】、

【図４】、

【図５】図１に示すワーク形状自動検出装置における制
御ユニットでのワーク形状自動検出方法の制御手順を示
すフローチャートである。

【図６】図３乃至図５に示す制御手順に従い、任意形状
のワークの外形を自動検出する際のプローブの検出軌跡
を示す図である。

【図７】図３乃至図５に示す制御手順に従い、略９０度
に折曲する角部を有するワーク形状を自動検出する際の
プローブの検出軌跡を示す図である。

【符号の説明】

１０ワーク形状自動検出装置１２装置本体１２ａ；１２ｂ上端面１４開口１６基台１８ワークチャック２０ホルダ２０ａ嵌入部２２ホルダ駆動機構２４プローブ２４ａプローブ本体２４ｂ検出球２６電気絶縁部材２８ｘ軸アーム２８ａ；２８ｂ嵌入部３０ｘ軸方向駆動機構３２ｙ軸方向駆動機構３４ａ；３４ｂ長溝３６ａ；３６ｂｘ軸ボールねじ３８ｘ軸サーボモータ４０ａ；４０ｂボールナット４２長溝４４ｙ軸ボールねじ４６ｙ軸サーボモータ４８ボールナット５０制御ユニット５２ｘ軸ロータリエンコーダ５４ｙ軸ロータリエンコーダ５６電気回路５６ａ電気配線５６ｂ電源５６ｃ抵抗５８検出回路６０フォトダイオード６２フォトトランジスタ６４フォトカプラ６６記憶部６８入力部である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 102 G01B 21/00 - 21/32

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】基台と、この基台上に配設され、導電性を有するワークを着脱自
在に把持して固定するワークチャック手段と、概略球形状に形成された導電性を有する接触部を備えた
検出工具と、この検出工具を保持する工具保持手段と、この工具保持手段を、前記基台と平行な面内で二次元的
に移動駆動する駆動手段と、前記接触部と少なくともワークとの間を電気的に接続
し、電源及び抵抗器を有する電気回路手段と、この電気回路手段に接続され、これの電位を検出する電
位検出手段と、この電位検出手段により、前記接触部と前記ワークとが
接触することにより、前記電気回路手段の電位が低下し
たことが検出された時点での、前記接触部が前記ワーク
と接触した位置を二次元的に検出する位置検出手段と、この位置検出手段で検出された接触位置情報を記憶する
記憶手段と、前記検出工具を、前記ワークから離間する退避方向に沿
って第１の所定距離だけ退避させ、この退避動作後、こ
の退避方向に交差する横方向に沿って第２の所定距離だ
け移動させ、この横移動動作後、前記ワークに接近する
接近方向に沿って、前記位置検出手段で接触位置が検出
されるまで移動させると共に、この動作を繰り返す様に
前記駆動手段を制御し、前記接触位置が検出される毎
に、前記記憶手段に検出された接触位置を記憶させ、前
記ワークの全周に渡り検出された接触位置に基づき、前
記ワークの外周形状を検出する制御手段とを具備し、前記制御手段で設定される前記第２の所定距離は、前記
検出工具の概略球形状の接触部の直径よりも小さい範囲
で設定されること、を特徴とするワーク形状自動検出装
置。
【請求項２】前記位置検出手段で検出される接触位置
が、前記ワークに接触したときの前記概略球形状の接触
部の中心位置であること、を特徴とする請求項１に記載
のワーク形状自動検出装置。
【請求項３】前記位置検出手段で検出された接触位置
から接近方向に沿って前記接触部の半径だけ偏位した位
置を演算し、前記検出工具の２回目以降の退避方向を、
前回の演算位置と今回の演算位置とを結ぶ線分に直交す
る方向とすること、を特徴とする請求項２に記載のワー
ク形状自動検出装置。