JP7111633B2 - 加工品の自動三次元測定検査システム - Google Patents

Description

本発明は、加工品の自動三次元測定検査システムに関する。

従来、工作機械で加工した加工品は、バリ取り作業、洗浄作業を行った後、外観検査、ネジ検査、三次元測定検査などの各種検査を実施する（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。これにより、不良品を排除し、信頼性の高い加工品を製品として出荷できるようにしている。

特開昭５８－９７６１４号公報 特開２０１３－２９３５０号公報 特開２０１３－２１０２０２号公報

一方、加工品の各種検査を行う際には、特に三次元測定検査を行う際には、バリ取り作業、洗浄作業を行い、外観検査やネジ検査を行った後に三次元測定検査を行うことになるため、外観検査やネジ検査の検査箇所から、三次元測定機が設置された三次元測定検査箇所に、フォークリフトを用いるなどしてパレットとともに加工品を搬送し、検査を行う複数の加工品をそれぞれ個別に三次元測定機の作業台に乗せ換えてから三次元測定検査を行うようにしている。

このため、三次元測定検査を行うために多くの搬送作業等の作業工程、時間を要することになり、より効率的に三次元測定検査を行うことを可能にする手法が強く望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑み、より効率的に三次元測定検査を行うことを可能にする加工品の自動三次元測定検査システムを提供することを目的とする。

本発明者は、より効率的に三次元測定検査を行うことを可能にする手段を見出し、本発明を完成するに至った。

（１）本発明は、検査対象の加工品（例えば、後述の加工品Ｗ）を格納する自動倉庫（例えば、後述の自動倉庫５）と、前記自動倉庫に隣接する三次元測定領域（例えば、後述の三次元測定領域Ｒ）に設置された三次元測定機（例えば、後述の三次元測定機１）とを備えることを特徴とする。

（２）本発明は、上記（１）において、前記自動倉庫と前記三次元測定領域のうち、少なくとも前記三次元測定領域が恒温環境下に設けられていてもよい。

（３）本発明は、上記（１）または（２）において、前記三次元測定機で前記加工品を検査する際に前記加工品の形状に合わせて配置されて前記加工品を支持するための複数の検査治具部品（例えば、後述の位置決め用プランジャ１４ａ、基盤部１４ｂ、支持部１４ｃ）又は前記検査治具部品を組み付けてなる検査治具（例えば、後述の検査治具１４）を収納する検査治具ストッカ（例えば、後述の検査治具ストッカ１７）が前記自動倉庫に格納され、三次元測定用ロボット（例えば、後述の三次元測定用ロボット１０）が前記検査治具ストッカから前記検査治具部品又は前記検査治具を選択して自動的に前記三次元測定機に対して設置するように構成されていてもよい。

（４）本発明は、上記（２）において、前記三次元測定用ロボットが、前記加工品の形状に合うように自動的に複数の前記検査治具部品を配置して、前記加工品を支持する前記検査治具を組み立てるように構成されていてもよい。

（５）本発明は、上記（３）または（４）において、前記三次元測定用ロボットが、前記検査治具部品又は前記検査治具を前記三次元測定機に対して設置する際に用いる治具設置用装置（例えば、後述の治具設置用装置１５）と、前記加工品を把持する際に用いる加工品把持装置（例えば、後述の加工品把持装置１６）とを自動的に選択して装着し、前記検査治具の設置作業と、前記自動倉庫と前記三次元測定機との間で前記加工品を搬送する搬送作業とを自動的に行うように構成されていてもよい。

（６）本発明は、上記（３）から（５）のいずれかにおいて、前記三次元測定用ロボットの駆動を制御するロボット制御装置と、前記三次元測定用ロボット及び前記三次元測定機を含む前記ロボット制御装置の上位のシステム制御を行うシステム制御装置とを備えてもよい。

本発明においては、自動倉庫に隣接した三次元測定領域に三次元測定機を設けるようにしたことで、加工品を自動倉庫と三次元測定機の間で加工品を搬送しながら自動的に三次元測定機で加工品の三次元測定検査を行うことが可能になる。

よって、本発明によれば、多品種の加工品の三次元自動計測を無人で実現することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る加工品の自動三次元測定検査システムを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る加工品の自動三次元測定検査システムの三次元測定用設備を示す斜視図である。 検査治具で加工品を支持した状態を示す斜視図である。 検査治具で加工品を支持した状態を示す斜視図である。

以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る加工品の自動三次元測定検査システムについて説明する。

ここで、本実施形態は、工作機械で加工した加工品が所定の形状で形成されているか否かを三次元計測で検査する自動三次元測定検査のシステムに関するものである。

具体的に、自動三次元測定検査システムで三次元測定検査を行う検査対象の加工品は、例えば、工作機械で加工した後、パレットに載せられ、ＡＧＶ （無人搬送車）などで搬入される。

本実施形態の加工品の自動三次元測定検査システムＡは、図１に示すように、三次元測定機１による測定検査対象の加工品Ｗを格納する測定対象格納庫２、及び三次元測定機１で測定する際にスタッカクレーン３によって測定対象格納庫２から加工品Ｗを搬送して格納される測定用格納庫４を有する自動倉庫５と、自動倉庫５（本実施形態では測定用格納庫４）に隣接する三次元測定領域Ｒに設けられた三次元測定用設備６とを備えて構成されている。

自動倉庫５は、測定対象格納庫２と測定用格納庫４とがそれぞれ、上下方向に複数段、幅方向に複数列で並ぶ複数のスタッカラック（荷棚）７を備えて形成され、これら測定対象格納庫２と測定用格納庫４とが奥行方向に所定の間隔をあけて平行に設置されている。また、測定対象格納庫２と測定用格納庫４の間に、自動的に測定対象格納庫２と測定用格納庫４のスタッカラック７間で加工品Ｗ等の荷を搬送し出し入れするスタッカクレーン３が配設されている。
なお、自動倉庫５は、必ずしも本実施形態の構成に限定する必要はなく、周知のあらゆる自動倉庫５の構成を適用可能である。

本実施形態では、自動倉庫５と三次元測定領域Ｒが、例えば２０℃程度で空調管理された恒温環境下に設けられている。また、三次元測定領域Ｒが複数に分割されるとともに各分割領域にそれぞれ三次元測定用設備６が設けられ、複数の三次元測定用設備６は、測定用格納庫４に隣接し、測定用格納庫４の幅方向に沿って並設されている。

三次元測定用設備６は、図１及び図２に示すように、三次元測定機１と三次元測定用ロボット１０とを備えて構成されている。

三次元測定機１は、加工品Ｗの形状をデータ上で立体的にとらえて様々な測定を行うことを可能にする装置であり、例えば、互いに直行するガイド部と、ガイド部の移動量を求めるスケール及びプローブとを備え、加工品Ｗの形状に応じたそれぞれの移動量からプローブの三次元座標値を求めることができ、これにより、加工品Ｗの寸法や公差などを測定することができる。
なお、本実施形態では、図１や図２に門型の三次元測定機１を図示したが、これに限定する必要はなく、多関節アーム型など他の型式の三次元測定機を適用しても勿論構わない。

また、本実施形態の三次元測定機１は、加工品Ｗを設置する設置台部１１を備えている。設置台部１１には多数の治具挿入孔１２が設けられている。三次元測定機１は、治具挿入孔１２に位置決め用プランジャ１４ａを嵌合させて検査治具１４を設置し、例えば、図２、図３、図４に示すように、加工品Ｗの形状に合わせて設置された複数の検査治具１４に載置して加工品Ｗを支持させ、この状態で加工品Ｗを三次元計測するように構成されている。

検査治具１４は、その部品（検査治具部品）として、三次元測定用ロボット１０が検査治具部品（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を把持・接続するためのインターフェース１３を有する略平盤状の基盤部１４ｂと、基盤部１４ｂの下面から下方に突出する複数の位置決め用プランジャ１４ａと、基盤部１４ｂの上面に、上方に突出するようにして着脱可能に取り付けられる支持部１４ｃとを備え、モジュール化して構成されている。

すなわち、検査治具１４は、予め、加工品Ｗの形状、三次元測定機１の設置台部１１への設置位置などに応じて基盤部１４ｂの上面の任意の位置に、また、基盤部１４ｂの上面に任意の数の支持部１４ｃを取り付け、各部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃを組み立てることによって形成される。そして、位置決め用プランジャ１４ａを治具挿入孔１２に挿入するとともに基盤部１４ｂが設置台部１１上の所定位置に位置決めして載置され、例えば、複数の検査治具１４の各支持部１４ｃの上端が当接するように載置することで、加工品Ｗを静置した状態で保持することができる。

本実施形態では、上記のような複数の検査治具１４が検査治具ストッカ１７に収納されている。この検査治具ストッカ１７は、自動倉庫５に格納されており、治具交換を行う際に三次元測定領域Ｒ（三次元測定機１の前など）に自動的に搬送して配設される。

三次元測定用ロボット１０は、図１、図２に示すように、多関節状のアーム部を備えて形成されて全方位の所定の範囲内で自在に先端部側を移動できるように構成されている。図２は、三次元測定機１の設置台部１１に検査治具１４を設置している状態（あるいは設置台部１１の検査治具１４を交換している状態）を示している。

三次元測定用ロボット１０は、検査治具１４を設置する際に用いる治具設置用装置１５と、加工品Ｗを把持する際に用いる加工品把持装置とを自動的に選択して先端部側に装着し、検査治具部品（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を事前に組み付けてなる検査治具１４や加工品Ｗを、測定用格納庫４と三次元測定機１との間で搬送する搬送作業、三次元測定機１で検査を行う検査作業を自動的に行うように構成されている。
このとき、例えば、三次元測定機１の設置台部１１に対する検査治具１４の配置や数、検査治具１４の組み合わせを変えることによって、多種多様な加工品Ｗに対応することができる。

なお、三次元測定用ロボット１０を用いるなどして、検査治具部品（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）を組み付け、加工品Ｗの形状に合わせて自動的に検査治具１４を組み立てるように構成してもよい。
また、治具設置用装置１５は、例えば、図２に示すように、サーボハンド本体（駆動部）１５ａと交換式フィンガ（検査治具把持部）１５ｂとを備えて構成されている。

また、本実施形態の加工品の自動三次元測定検査システムＡにおいては、三次元測定用ロボット１０の駆動を制御するロボット制御装置（不図示）と、三次元測定用ロボット１０及び三次元測定機１を含むロボット制御装置の上位のシステム制御を行うシステム制御装置１８とを備え、自動倉庫５での加工品Ｗの搬送作業、三次元測定用ロボット１０の駆動、三次元測定機１の稼働が互いに連関させ、自動制御される。

すなわち、自動倉庫５のスタッカクレーン３の駆動制御によって、検査を行う加工品Ｗ（や検査治具ストッカ１７）が測定用格納庫４の所定のスタッカラック７に格納される。

三次元測定用ロボット１０の駆動制御によって、図１、図２、図３、図４に示すように、検査する加工品Ｗに合うように検査治具１４が三次元測定機１の設置台部１１に設置される。また、三次元測定用ロボット１０の駆動制御によって、測定用格納庫４の所定のスタッカラック７から加工品Ｗが搬送され、複数の検査治具１４に支持させて三次元測定機１の設置台部１１に設置される。

三次元測定機１の稼働制御によって、三次元測定機１の設置台部１１に設置された加工品Ｗが検知され、三次元測定機１が自動的に加工品Ｗの三次元計測を行う。

三次元計測が完了した後、三次元測定用ロボット１０と自動倉庫５の駆動制御によって、検査を終えた加工品Ｗは自動倉庫５の所定のスタッカラック７に戻される。

また、同規格の加工品の検査が引き続き行われる場合には、次の加工品Ｗが上記と同様に、三次元測定機１の設置台部１１に複数の検査治具１４に支持させて設置され、三次元測定機１が自動的に加工品Ｗの三次元計測を行ってゆく。

一方、異なる規格の加工品Ｗの検査を行う際には、検査治具１４（検査治具部品１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）が適宜分解されて検査治具ストッカ１７に戻され、新たな加工品Ｗに合わせた検査治具１４の組み立て、三次元測定機１の設置台部１１への設置、加工品Ｗの設置、三次元計測が順次行われる。

したがって、本実施形態の加工品の自動三次元測定検査システムＡにおいては、各種加工品Ｗが格納される測定対象格納庫２、及び三次元測定機１で測定する際にスタッカクレーン３によって加工品Ｗを測定対象格納庫２から搬送して格納される測定用格納庫４を有する自動倉庫５に隣接した三次元測定領域Ｒに三次元測定機１を設けるようにしたことで、自動倉庫５及び三次元測定機１を恒温環境下に設けた状態で、加工品Ｗを測定対象格納庫２から測定用格納庫４に自動的に搬送し、さらに自動倉庫５と三次元測定機１の間で加工品Ｗを搬送しながら自動的に三次元測定機１で加工品Ｗの三次元測定検査を行うことが可能になる。

よって、本実施形態の加工品の自動三次元測定検査システムＡによれば、多品種の加工品Ｗの三次元自動計測を無人で実現することが可能になる。

また、三次元測定用ロボット１０が検査治具ストッカ１７から自動的に検査治具１４を選択して取り出し、設置台部１４の所定位置に設置することによって、より効率的且つ効果的に加工品Ｗの三次元自動計測を行うことが可能になる。

以上、本発明に係る加工品の自動三次元測定検査システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 三次元測定機
２ 測定対象格納庫
３ スタッカクレーン
４ 測定用格納庫
５ 自動倉庫
６ 三次元測定用設備
７ スタッカラック
１０ 三次元測定用ロボット
１１ 設置台部
１２ 治具挿入孔
１３ インターフェース
１４ 検査治具
１４ａ 位置決め用プランジャ（検査治具部品）
１４ｂ 基盤部（検査治具部品）
１４ｃ 支持部（検査治具部品）
１５ 治具設置用装置
１７ 検査治具ストッカ
１８ 制御装置
Ａ 加工品の自動三次元測定検査システム
Ｒ 三次元測定領域
Ｗ 加工品

Claims (6)

1. 測定検査対象の加工品を格納する測定対象格納庫、及びスタッカクレーンによって前記測定対象格納庫から前記加工品を搬送して格納される測定用格納庫を有する自動倉庫と、
   前記自動倉庫に隣接する三次元測定領域に設けられた複数の三次元測定用設備とを備えた加工品の自動三次元測定システムであって、
   前記複数の三次元測定用設備は、それぞれ、三次元測定機と、前記測定用格納庫と前記三次元測定機との間で前記加工品を搬送する三次元測定用ロボットとを備え、
   前記三次元測定用ロボットは、前記加工品の形状に合わせた複数の検査治具を設置する際に用いる治具設置用装置と、前記加工品を把持する際に用いる加工品把持装置とを自動的に選択して装着し、前記検査治具又は前記加工品を前記測定用格納庫と前記三次元測定機との間で搬送する搬送作業と、前記三次元測定機で検査を行う検査作業とを自動的に行うように構成されている、自動三次元測定検査システム。
2. 前記自動倉庫と前記三次元測定領域のうち、少なくとも前記三次元測定領域が恒温環境下に設けられている、請求項１に記載の加工品の自動三次元測定検査システム。
3. 前記三次元測定機で前記加工品を検査する際に前記加工品の形状に合わせて配置されて前記加工品を支持するための複数の検査治具部品又は前記検査治具部品を組み付けてなる検査治具を収納する検査治具ストッカが前記自動倉庫に格納され、
   前記三次元測定用ロボットが前記検査治具ストッカから前記検査治具部品又は前記検査治具を選択して自動的に前記三次元測定機に対して設置するように構成されている、請求項１又は請求項２に記載の加工品の自動三次元測定検査システム。
4. 前記三次元測定用ロボットが、前記加工品の形状に合うように自動的に複数の前記検査治具部品を配置して、前記加工品を支持する前記検査治具を組み立てるように構成されている、請求項３に記載の加工品の自動三次元測定検査システム。
5. 前記三次元測定用ロボットが、前記検査治具部品又は前記検査治具を前記三次元測定機に対して設置する際に用いる治具設置用装置と、前記加工品を把持する際に用いる加工品把持装置とを自動的に選択して装着し、前記検査治具の設置作業と、前記自動倉庫と前記三次元測定機との間で前記加工品を搬送する搬送作業とを自動的に行うように構成されている、請求項３又は請求項４に記載の加工品の自動三次元測定検査システム。
6. 前記三次元測定用ロボットの駆動を制御するロボット制御装置と、
   前記三次元測定用ロボット及び前記三次元測定機を含む前記ロボット制御装置の上位のシステム制御を行うシステム制御装置とを備える、請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の加工品の自動三次元測定検査システム。

Images