JP5776564B2 - ワーク処理装置、及びワーク処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの加工・組立・検査等を行うワーク処理装置、及びワーク処理方法に関する。

従来、ワークの加工・組立・検査等を行うワーク処理装置において、ワークの搬送機構の経年変化や熱変形や摩耗によって、搬送されたワークの位置ずれが生じていた。このような問題を解消するため、クランプユニット等を利用し、搬送されたワークを正確に位置決めすることを図っていた。

また、特許文献１に記載のロボットの教示位置補正装置には、上述のクランプユニット等を用いず、ロボットに取り付けたレーザー変位計によって、加工物の中心位置と予め入力されているロボットの基準座標に対する偏心量を求め、求めた加工物中心と偏心量とに基づいて加工物とロボットの教示座標関係を比較演算し、ロボットの教示座標の位置補正を行うことが記載されている。

実開平５−３６５０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のロボットの教示位置補正装置では、ロボットにレーザー変位計を備える必要があり、ロボットの稼働時間が延びてしまうという問題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡便な構成で、効率良く、ワークの搬送位置のずれを補正することが可能なワーク処理装置及びワーク処理方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） ワークを搬送する搬送機構と、
前記ワークの搬送位置の位置決めを行う位置決め制御部と、
前記搬送機構により搬送された前記ワークを載置し、所定の作業を行う作業部と、
を備えたワーク処理装置であって、
前記作業部は、載置された前記ワークの位置決め誤差の移動平均を求める誤差測定部を有し、
前記位置決め誤差の移動平均が所定の誤差限度を超えた場合、前記位置決め制御部に次に搬送される前記ワークの搬送位置の補正命令を与える補正制御部を備えることを特徴とするワーク処理装置。
（２） 前記補正制御部が前記位置決め制御部に補正命令を与えた場合、前記誤差測定部は前記位置決め誤差の記憶数カウンタをリセットすることを特徴とする（１）に記載のワーク処理装置。
（３） 前記ワークは、略円筒形状であり、
前記誤差測定部は、
前記ワークを回転させる回転機構と、
回転する前記ワークの外周面の位置を測定する測定機構と、
測定された前記ワークの外周面の位置に基づき、前記ワークの位置決め誤差を計算する演算処理部と、
を有することを特徴とする（１）又は（２）に記載のワーク処理装置。
（４） ワークを搬送する工程と、
前記ワークの搬送位置の位置決めを行う工程と、
前記搬送機構により搬送された前記ワークを載置し、所定の作業を行う工程と、
を備えたワーク処理方法であって、
載置された前記ワークの位置決め誤差の移動平均を求める工程と、
前記位置決め誤差の移動平均が所定の誤差限度を超えた場合、次に搬送される前記ワークの搬送位置の補正命令を与える工程と、
を有することを特徴とするワーク処理方法。

本発明のワーク処理装置によれば、ワークの加工、組立、検査等の作業を行う作業部が、載置されたワークの位置決め誤差を求める誤差測定部を有し、当該位置決め誤差に基づき、位置決め制御部にワークの搬送位置の補正命令を与える補正制御部を備えるので、簡便な構成で、効率良く、ワークの搬送位置のずれを補正することができる。

本発明のワーク処理装置の平面図である。 ワークの搬送位置の補正方法について、説明するフローチャートである。 段取り替え直後のワークの搬送位置の補正方法について、説明するフローチャートである。 変形例に係るワーク処理装置の平面図である。

以下、本発明に係るワーク処理装置、及びワーク処理方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るワーク処理装置１が示されている。ワーク処理装置１は、略円筒状のワーク３を供給するワーク供給部１０と、ワーク供給部１０から供給されたワーク３を把持して搬送する多関節ロボット２０（搬送機構）と、多関節ロボット２０によって搬送されたワーク３を載置し、加工、組立、検査等の作業を行う作業部３０と、多関節ロボット２０によってワーク３を作業部３０に搬送する際に、ワーク３の搬送位置の位置決めを行う位置決め制御部４０と、を備える。

多関節ロボット２０は、基台２１と、基台２１の上面に回転可能に設けられた回転台２２と、回転台２２の上面に回動可能に設けられた第１の腕部２３と、第１の腕部２３の先端部に回動可能に連結された第２の腕部２４と、第２の腕部２４の先端部に設けられ、ワーク３を把持可能な把持部２５と、を有している。多関節ロボット２０の把持部２５に把持されたワーク３は、位置決め制御部４０の命令に基づいて、作業部３０の回転テーブル３２（後述）に搬送される。

作業部３０は、位置決め制御部４０によって決定されたワーク３が搬送されるべき位置からのずれ、すなわちワーク３の位置決め誤差を求める誤差測定部３８と、当該位置決め誤差に基づき、位置決め制御部４０にワーク３の搬送位置の補正命令を与える補正制御部３９と、を備える。なお、本実施形態においては詳述しないが、作業部３０は、誤差測定部３８及び補正制御部３９の他に、ワーク３の加工、組立、検査等の作業を行うための構成を有しており、ワーク３に対して所定の作業を行うことが可能とされている。

誤差測定部３８は、ベース３１と、ベース３１の上面に設置され、多関節ロボット２０によって搬送されたワーク３を回転可能に載置する回転テーブル３２（回転機構）と、回転テーブル３２上で回転するワーク３の外周面の位置、真円度、寸法を測定するレーザー変位計３３（測定機構）と、測定されたワーク３の外周面の位置に基づき、ワーク３の位置決め誤差を計算し、記憶する演算処理部３４と、を備える。ここで、レーザー変位計３３は、ワーク３の外周面に入射したレーザーの反射光を検出してワークの真円度を測定するものである。

次に、上述のように構成されたワーク処理装置１における、ワーク３の搬送位置の補正方法について、図２を用いて詳述する。
先ず、前工程として、ワーク供給部１０から供給されたワーク３は、多関節ロボット２０によって、位置決め制御部４０により位置決めされた回転テーブル３２上の搬送位置に搬送され、載置される。

回転テーブル３２上に載置されたワーク３は、回転されるとともに、レーザー変位計３３によってその真円度、寸法等が測定される（ステップＳ１）。次に、演算処理部３４は、レーザー変位計３３によって測定されたデータに基づいて、ワーク３の中心座標及び偏心量を計算することにより、位置決め誤差を演算し、その結果を記憶する（ステップＳ２）。

次いで、ステップＳ３に移行し、演算処理部３４は、これまでに得られた各ワーク３について記憶された位置決め誤差データに基づき、その移動平均を演算して、その結果を記憶し、記憶された位置決め誤差の移動平均が、事前に設定された誤差限度を超えたか否かを判定する。位置決め誤差の移動平均が誤差限度を超えていない場合には、ステップＳ１に戻り、次に搬送されてくるワーク３に対して上述の工程を繰り返す。一方、位置決め誤差の移動平均が誤差限度を超えた場合には、補正制御部３９は、位置決め制御部４０に搬送位置の補正命令を与え、多関節ロボット２０によるワーク３の搬送位置を自動補正する（ステップＳ４）。

なお、ワーク３の搬送位置を自動補正する際には、位置決め誤差の計算結果のうち、補正方向は同じ方向に、すなわち搬送位置のずれの方向とは反対方向に、補正を行うが、補正量はステップＳ２で得られた位置決め誤差値、ステップＳ３で得られた移動平均値、若しくは所定の一定量が適用される。この選択肢は作業者が任意に選ぶことができる。仮に、直前に補正された方向とは、全く異なる方向に位置決め誤差が大きく変化した場合は、ステップＳ３を行わず、補正失敗としてアラーム出力されるようにしてもよい。

次に、演算処理部３４における、位置決め誤差の記憶数カウンタをリセットし（ステップＳ５）、ステップＳ１に戻り、次に搬送されて来るワーク３に対し上述の工程を繰り返す。この場合、次のワーク３の搬送位置は、上記補正命令を反映したものとなる。何れの場合も、上記アラーム出力がなされるような場合でなければ、ステップＳ１後、並行して作業部３０での所定作業が行なわれ、搬出される。

以上説明したように、本実施形態のワーク処理装置１によれば、ワーク３の加工、組立、検査等の作業を行う作業部３０が、載置されたワーク３の位置決め誤差を求める誤差測定部３８を有し、当該位置決め誤差に基づき、位置決め制御部４０にワーク３の搬送位置の補正命令を与える補正制御部３９を備えるので、簡便な構成で、効率良く、ワークの搬送位置のずれを補正することができる。さらに、少なくともステップＳ１，Ｓ２を、多関節ロボット２０による次のワーク３を取りに行く工程と並行して行えるので、時間短縮を図ることが可能となる。

また、位置決め誤差の移動平均が所定の誤差限度を超えた場合、補正制御部３９が位置決め制御部４０に搬送位置の補正命令を与えるので、個々の測定誤差の影響を低下させ、補正の信頼性を向上できる。

なお、従来から、円筒状のワーク搬送機構に対し、特に段取り替え直後に搬送位置がずれるという問題があり、正確な位置決めが必要な場合、搬送されたワーク位置の微調整を行なうために作業者がワークを少しだけずらし、再位置決めすることで解決されていた。

これに対し本発明のワーク処理装置１においては、段取り替え直後、回転テーブル３２に搬送されたワーク３の回転測定を行い、すぐに搬送位置補正命令を行うことで、ワーク３を再位置決めする作業時間及び位置決め微調整スキルを不要としている。

より具体的に説明すると、図３に示すように、先ずステップＳ１０として、段取り替え直後に、ワーク供給部１０から供給されたワーク３は、多関節ロボット２０によって、位置決め制御部４０により位置決めされた回転テーブル３２上の搬送位置に搬送される。

回転テーブル３２上に載置されたワーク３は、回転されるとともに、レーザー変位計３３によってその真円度、寸法等が測定される（ステップＳ１１）。次に、演算処理部３４は、レーザー変位計３３によって測定されたデータに基づいて、ワーク３の中心座標及び偏心量を計算することにより、位置決め誤差を演算し、その結果を出力する（ステップＳ１２）。

次に、ステップＳ１３に移行し、直前に補正された方向とは、全く異なる方向に位置決め誤差が大きく変化した場合は、ステップＳ１４を行わず、補正失敗としてアラーム出力する。

一方、ステップＳ１３において、直前補正値に対して演算結果が問題ない場合は、ステップＳ１４において、ステップＳ１２で得られた位置決め誤差が、事前に設定された誤差限度を超えたか否かを判定する。位置決め誤差が誤差限度を超えていない場合には、段取り替え直後のワーク３の搬送位置調整の処理を終了し、次に搬送されてくるワーク３に対して、上述したステップＳ１〜Ｓ５の処理（図２参照。）を行なう。

ステップＳ１４において、位置決め誤差が誤差限度を超えている場合には、補正制御部３９が位置決め制御部４０に搬送位置の補正命令を与え、多関節ロボット２０によるワーク３の搬送停止位置を補正する（ステップＳ１５）。そして、多関節ロボット２０は、ワーク３を補正された搬送停止位置に搬送して再度位置決めを行う（ステップＳ１６）。その後、ステップＳ１１に戻り、再度位置決めされたワーク３に対し、ステップＳ１４において位置決め誤差が誤差限度を超えなくなるまで上述の工程を繰り返す。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良などが可能である。
例えば、誤差測定部３８に設けられ、回転するワーク３の外周面の位置を測定する測定機構としては、上述のレーザー変位計３３に限られず、図４に示すように、プローブ３５等を用いてもよい。このプローブ３５は、測定子（不図示）をワーク３の外周面に接触させることにより、ワーク３の外径寸法を測定可能である。

また、ワーク３の位置決め誤差を求める際には、必ずしも回転するワーク３の外周面の位置に基づく必要はなく、回転するワーク３の内周面の位置に基づいて位置決め誤差を求めてもよい。

また、上述の実施形態においては、作業部３０が補正制御部３９を有するとしたが、作業部３０とは別に独立して補正制御部３９を備えるようにしてもよい。

１ ワーク処理装置
３ ワーク
１０ ワーク供給部
２０ 多関節ロボット（搬送機構）
２１ 基台
２２ 回転台
２３ 第１の腕部
２４ 第２の腕部
２５ 把持部
３０ 作業部
３１ ベース
３２ 回転テーブル（回転機構）
３３ レーザー変位計（測定機構）
３４ 演算処理部
３８ 誤差測定部
３９ 補正制御部
４０ 位置決め制御部

Claims (4)

1. ワークを搬送する搬送機構と、
   前記ワークの搬送位置の位置決めを行う位置決め制御部と、
   前記搬送機構により搬送された前記ワークを載置し、所定の作業を行う作業部と、
   を備えたワーク処理装置であって、
   前記作業部は、載置された前記ワークの位置決め誤差の移動平均を求める誤差測定部を有し、
   前記位置決め誤差の移動平均が所定の誤差限度を超えた場合、前記位置決め制御部に次に搬送される前記ワークの搬送位置の補正命令を与える補正制御部を備えることを特徴とするワーク処理装置。
2. 前記補正制御部が前記位置決め制御部に補正命令を与えた場合、前記誤差測定部は前記位置決め誤差の記憶数カウンタをリセットすることを特徴とする請求項１に記載のワーク処理装置。
3. 前記ワークは、略円筒形状であり、
   前記誤差測定部は、
   前記ワークを回転させる回転機構と、
   回転する前記ワークの外周面の位置を測定する測定機構と、
   測定された前記ワークの外周面の位置に基づき、前記ワークの位置決め誤差を計算する演算処理部と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク処理装置。
4. ワークを搬送する工程と、
   前記ワークの搬送位置の位置決めを行う工程と、
   前記搬送機構により搬送された前記ワークを載置し、所定の作業を行う工程と、
   を備えたワーク処理方法であって、
   載置された前記ワークの位置決め誤差の移動平均を求める工程と、
   前記位置決め誤差の移動平均が所定の誤差限度を超えた場合、次に搬送される前記ワークの搬送位置の補正命令を与える工程と、
   を有することを特徴とするワーク処理方法。

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