JP7401551B2 - ロボットアームの装置と調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、チャック軸を中心に回転可能なチャックを備えた工作機械と、２つのセンサユニットを備えた測定装置と、把持装置を備えたロボットアームと、制御装置とを備える装置（arrangement）に関する。この装置は、工作機械の座標系に対する把持装置でロボットアームを調整するための方法を実行するように構成されている。また、本発明は、工作機械の座標系を参照して、把持装置でロボットアームを調整する方法に関する。

工作機械において自動ワーク交換を行うための把持装置を有するロボットは既知である。一般的なロボットアームでは、自動ワーク交換を実行するために、工作機械のチャックに対する正確な位置決めが問題となる場合がある。チャックの構成やワークの大きさによっては、チャックにワークを無衝突で挿入するために、小さな遊びしか残さないことが多い。ロボットアームの自由端における把持装置の位置は、例えば、ロボットアームの延長部から垂下している。互いにヒンジ又はピボット可能な方法で接続されたロボットアームの個々のアーム部分の間では、ヒンジ接続部における弾性及び到達可能な位置決め精度のために、２つのアーム部分の間のキンク角度又は伸長位置に依存して異なる荷重が生じる。ロボットアームが工作機械の座標系に対して１つの位置に調整されている場合、ロボットアームが工作機械の作業領域内の他の位置にも十分な精度で位置決めできることを保証することはできない。

したがって、本発明の目的は、工作機械のチャックへのワークの挿入時又は抜去時における把持装置の位置決めの精度を高めることにあると考えることができる。

この目的は、請求項１１の特徴を有する方法と同様に、請求項１の特徴を有する装置によって解決される。

本発明の装置は、チャック軸を中心に回転可能なチャックを備えた工作機械と、２つのセンサユニットを備えた測定装置と、１つ又は複数の把持装置を備えたロボットアームと、制御装置とを備える。制御装置は、ロボットアーム及び／又は工作機械の制御の一部とすることができる。ロボットアームと工作機械とは、共通な又は別々の制御装置を介して制御することができる。測定装置のセンサユニットは、制御装置と通信接続され、通信接続は、無線であっても、有線であってもよい。

計測装置は、センサユニットを備えた計測装置が、チャック軸を中心としてチャックと共に回転できるように、チャックに取り付けられるように構成される。そうすることにより、測定装置を備えたチャックを、チャック軸を中心として異なる回転位置に移動させることができる。測定装置のセンサユニットは、取り付けられた状態において、チャックのチャック軸に沿った異なる測定位置に割り当てられる。測定位置は、チャック軸の延在方向に互いに距離を置いて配置されている。各センサユニットは、１つの割り当てられた測定位置で測定し、それぞれの測定位置でチャック軸からワーク外面の距離を測定し、この距離を記述する測定信号を制御装置に送信するように構成される。したがってチャック軸に対して半径方向のワーク表面の位置は、各測定位置で決定することができる。

前記把持装置を前記チャック軸に対して調整するために、前記装置の制御装置は、後述するステップを自動的に実行するように構成されているから、作業者の手動操作は必要ではない。

ステップａ）では、ワークを把持するために把持装置を制御する。ロボットアームが、その自由端において複数の、特に２つの把持装置を備える場合、ワークは、各把持装置によって把持される。

ロボットアームが複数の把持装置を備える場合、把持装置は、チャック内にワークを挿入するように構成された後続のステップで使用される。あるいは、後続のステップを全ての把持装置に対して実行することもできる。

ステップｂ）では、ワークをチャックの隣のセンサユニットの測定位置の範囲に位置決めするために、把持装置が制御される。この位置において、各センサユニットは、チャック軸からの測定位置に位置するワーク外面の距離を示す測定値又は測定信号を生成する。

ステップｃ）では、センサユニットの測定信号に基づいて、ロボットアームがワークの位置決めのために制御される。ワークの位置決めは、ワークのワーク軸とチャック軸の偏差が所定の公差範囲内になるように行う。例えば、ワークは、少なくとも一部分が円筒状のワークであってもよく、ワーク軸は、少なくとも１つの円筒状部の縦軸を形成する。ワークの位置は、チャック軸からのワーク軸の距離と、チャック軸に対するワーク軸の傾きで定義される。ワーク軸ができるだけチャック軸に対応するように、ワーク軸をチャック軸に対して相対的に位置決めし、ワーク軸がチャック軸に沿って延在するようにすることが目標である。

このステップｃ） では、測定装置を搭載したチャックが、チャック軸を中心とした最初の回転位置にある。第１の回転位置は、チャックにおける測定装置の配置の後に、チャック又は工作機械の制御のいずれかによって調整することができ、又は引き続いてチャック軸を中心としてチャックを回転させることを省略できるように、測定装置を第１の回転位置にあるチャックに取り付けることができる。

ステップｃ）においてワークを第１の回転位置に位置決めした後、制御装置は、チャック軸を中心とした第２の回転位置においてチャックの回転を開始するために、工作機械又はチャックを制御する（ステップｄ）。第２の回転位置は第１の回転位置からずれている。好ましくは、第１の回転位置と第２の回転位置との間でチャックの約９０°の回転が行われる。実施形態において、センサユニットは、第１の回転位置において、チャック軸に対して半径方向に配向された第１の平面内、及び第２の回転位置において、チャック軸に対して半径方向に配向された第２の平面内で測定する。第１の平面は、水平面であり、第２の平面は、垂直面であり、又はその逆も可能である。

制御装置は、第２の回転位置において、先ず、ワーク軸とチャック軸との偏差が所定の公差範囲内にあるか否かに対する測定信号に基づいて、ワークの位置を確認し、そうでない場合には、チャック軸に対する公差範囲内の測定信号に基づいて、ワークを位置決めするために、ロボットアームを制御する（ステップｅ）。このステップｅ）での測位は、ステップｃ）での測位と同様に行う。また、ステップｅ） でも、ワーク軸とチャック軸の偏差が所定の許容範囲内になるようにワークを位置決めする。許容範囲は、ステップｃ）及びステップｅ）で同一であることが好ましい。

チャック又は測定装置のそれぞれの２つの異なる回転位置におけるワークの位置決めのために、チャックに隣接する把持装置によってワークを位置決めするための繰り返し可能な精度が達成され、続いて、ワークとチャックとの間のチャック軸に沿った相対的な移動によって、チャック内にワークを無衝突で挿入することが可能になる。そうすることによって、チャックのみが移動され、ワークが工作機械の静止座標系に対してその位置に留まることが好ましい。ロボットアーム又は把持装置の調整は、動作中にワークが挿入された位置で行われるため、ロボットアームの位置決めの不正確さが考慮される。ロボットアームは、チャック軸に対してチャックに直接隣接して高精度に調整され、その結果、チャック軸に対するワークの繰り返し位置決め精度が達成され、ワークとチャックとの間に挿入のために利用可能な僅かな遊びしか残さない場合でも、チャック内のワークの挿入中の衝突を回避することができる。

把持装置の位置決めが不正確な場合、機械加工されたワークをチャックから取り外す際に、チャック内のワークの把持が発生する可能性がある。把持位置では、加工されたワークはチャック軸に沿って正確に位置合わせされ、ロボットアームは、加工されたワークを把持装置で把持することができる。続いて、機械加工されたワークは、把持装置とチャックとの間のチャック軸に沿った相対的な移動によって、好ましくは、チャックのみの移動によってチャックから取り外すことができる。

前記制御装置が、ステップｅ）に引き続いて、前記工作機械又は前記チャックを制御し、前記チャック及びその上に配置された前記測定装置を前記第２の回転位置から前記第１の回転位置に回転させるステップｆ）、及び前記測定信号に基づいて、前記ワーク軸と前記チャック軸との偏差が所定の許容範囲内にあるかどうかを確認し、そうでない場合には、前記ワーク軸と前記チャック軸との偏差が所定の許容範囲内にあるように、前記ワークを位置決めするロボットアームの制御を行い、ここで、前記チャックとその上に配置された測定装置とはチャック軸を中心として第１の回転位置にあるステップｇ）を実行するように構成されていることが好都合である。

続いて、ステップｄ）～ステップｇ）のうちの１つ以上を繰り返すことができる。ステップｄ）～ステップｇ）の１つ又は複数の繰り返しは、両方の回転位置において予め定義された許容範囲に適合するまで頻繁に実行される。この繰り返しが必要となり得るのは、ある回転位置におけるワークの位置決めのためであり、今度は、それぞれの他の回転位置におけるワークの位置も影響を受けるからである。したがって、ステップｅ）の後に第１の回転位置を再度調整し、少なくとも第１の回転位置又は第２の回転位置にチャックを回転させた後でワークの位置の変更がこれ以上必要なくなるまで前記方法を継続することが有利である。

さらに、ステップｃ）、ｅ）及びｇ）において、先ず、第１のワーク軸がチャック軸に対して所定の公差範囲内で平行に向けられ、次いでワーク軸とチャック軸との間の距離が両方の測定位置において公差範囲内に収まるまで、ワーク軸に直交する方向のワークの移動が行われるようにワークの位置決め中にロボットアームを制御するように制御装置が構成されていれば、有利である。この距離は、測定位置のそれぞれの測定信号によって特徴付けられる。つまり、ステップｃ）、ｅ）、ｇ）では、先ずワークをチャック軸に対して傾斜させ、その後、チャック軸に対して平行に移動させて中心合わせする。したがって、ステップｃ）、ｅ）、及びｇ）におけるワークの位置決めは二段階で行われることが好ましい。

制御装置が、ワークの直径及び／又はワークでの把持装置の把持位置に応じて、ワークの位置決めのためにロボットアームを制御するように構成されていると好ましい。ワークの直径及び／又は把持位置は、例えば工作機械のユーザインタフェースを介して直接、又は１つ以上の他のパラメータによって間接的に制御装置に予め規定することができる。前記少なくとも１つのパラメータは、手動で入力することも、自動的に検出することもできる。把持位置は、特に、把持装置がワークに係合する位置とワークの片端又は両端の自由端との距離を表す。

センサユニットは、触覚動作センサユニットとして構成することができ、例えば、それぞれのダイヤルゲージによって形成される。その代りとして例えば光学的及び／又は電磁距離センサのような非接触動作センサユニットも使用することができる。

本発明の方法は、先に説明した構成の実施形態のうちの１つの使用下で実施することができる。代替的又は追加的に、１つ以上のステップを代替手段又は装置によって実施することもできる。本発明の方法は、以下のステップを含む。

先ず、センサユニットがチャック軸に沿った異なる測定位置で測定できるように、測定装置をチャックに取り付ける。測定装置は、測定装置がチャック軸を中心としてチャックとともに回転できるように、チャックに取り付けられている。チャックの第１の回転位置において測定装置の取り付けを行うことができ、又、測定装置の取り付け後にチャック軸を中心としてチャックを第１の回転位置に回転させることができる。

ロボットアーム又はその把持装置によって、ワークを把持することができる。ロボットアームは、各センサユニットがそれぞれの測定位置で測定値を検出できるように、把持装置がワークをチャックに隣接するセンサユニットの測定位置の範囲内に配置するように移動される。その後、センサユニットの測定信号に応じて把持装置又はロボットアームを動かしてワークを位置決めする。位置決めの際、チャック軸に対するワーク軸の傾き及びチャック軸からのワーク軸の距離は、所定の公差範囲に従うように調整される。

続いて、前記チャックは、前記第１の回転位置から前記第２の回転位置に、好ましくは約９０°移動する。第２の回転位置において、ワークの位置は、ワーク軸とチャック軸との偏差が所定の公差範囲内にあるかどうかをチェックし、そうでない場合には、第１の回転位置におけるプロセスと同様にして、ワーク軸がチャック軸に対して所定の公差範囲（傾き及び距離）内に位置決めされるように位置決めする。

第１の回転位置及び第２の回転位置におけるワークの一のチェック及び位置決めは、第１の回転位置から第２の回転位置において、又は第２の回転位置から第１の回転位置においてワークの位置に変化がないと判断されるまで、公差範囲に従うため必要に応じて、繰り返し行うことができる。

本発明の有利な実施態様は、従属項、明細書及び図面に由来する。以下の好ましい実施の形態では、添付図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。

工作機械、測定装置、ロボットアーム、及び制御装置を含む配置の一実施形態のブロック図である。 図１の工作機械のチャック上に測定装置を配置したところを示す。 チャックに把持されたワークによる図２の測定装置のセンサユニットの調整を示す。 第１の回転位置においてその上に測定装置を配置したチャックを示す。 第１の回転位置においてその上に測定装置を配置したチャックを示す。 チャックに隣接する図１のロボットアームの把持装置によって保持されたワークの、チャックのチャック軸に対する位置決めを示す。 チャックに隣接する図１のロボットアームの把持装置によって保持されたワークの、チャックのチャック軸に対する位置決めを示す。 チャックに隣接する図１のロボットアームの把持装置によって保持されたワークの、チャックのチャック軸に対する位置決めを示す。 配置された測定装置がチャック軸を中心とした第２の回転位置にあるチャックを示す。 配置された測定装置がチャック軸を中心とした第２の回転位置にあるチャックを示す。

図１では、装置１５の実施形態のブロック図が高度に概略的に示されている。チャック軸Ｓの周りに回転可能なチャック１７を備えた工作機械１６は、装置１５の一部である。チャック軸Ｓは、本実施例によれば水平に配向されているが、垂直又は別の任意の配向を有してもよい。チャック１７は、ワーク１８を把持するように構成されている。ワーク１８は、特に、少なくとも円筒状の切片であり得る棒状のワークである。続いて説明する方法のために、一定の直径を有する円筒状のワークがワーク１８として使用される。

工作機械１６は、ワーク１８を機械加工するための工具１９を有する。この例によれば、工作機械１６は、研削盤、放電加工機又は研削・放電加工複合機である。このように、工具１９は、研削工具及び／又は放電加工工具である。

工作機械の機械軸２０によって、工具１９及びチャック１７を互いに対して移動及び位置決めすることができる。機械軸配置２０の直線軸及び／又は回転軸の数は、変化させることができる。第１の回転軸２１は、チャック軸Ｓを中心としてチャック１７を回転駆動する役割を果たす。第２の回転軸２２は、例によれば、チャック軸Ｓに直交する向きの回転軸Ｒを中心として、チャック１７を旋回又は回転させる役割を果たす。さらに、例示的な工作機械１６には、機械ベース２４又は機械フレームに対してチャック１７をｘ方向に移動させるための第１の直線軸２３、機械ベース２４又は機械フレームに対してｙ方向にツール１９を移動させるための第２の直線軸２５、ならびに機械フレームの機械ベース２４に対してツール１９をｚ方向に移動させるための第３の直線軸２６が存在する。機械軸配置２０の機械軸の数及び積み重ねは、工作機械に応じて変えることができ、且つ選択することができる。

機械軸配置２０は、制御装置３０によって制御される。

ロボットアーム３１は、装置１５の一部であって、自由端には少なくとも１つの把持装置３２が設けられている。図１に示す実施形態において、ロボットアーム３１は、完全に機械加工されたワーク１８ａと機械加工されるワーク１８とを同時に把持することができるように、２つの把持装置３２を有する。例えば、ロボットアーム３１は、パレットから機械加工されるべきワーク１８を取り出し、チャック１７に搬送し、そこで先に機械加工されたワーク１８ａを取り外し、次に機械加工されるべきワーク１８を挿入するように構成されている。そして、完全に取り外された加工対象物１８ａをさらにパレットに収納することができる。そうすることにより、ロボットアーム３１は、自動ワーク交換を実行することができる。自動ワーク交換時には、挿入されるワーク１８は、チャック軸又は把持され機械加工されたワーク１８ａに沿って位置決めされる。本実施例によれば、チャック１７とワーク１８，１８ａとの挿抜時の相対移動は、チャック１７のみによって実行されるのに対して、ロボットアーム３１の把持装置３２は、ワーク１８，１８ａをそれ自身の能動的な移動なしに保持する。本実施例においては、ロボットアーム３１は制御装置３０によって制御される。これにより、制御装置３０は、工作機械１６及びロボットアーム３１に対する上位制御とすることができる。制御装置３０は、ロボットアーム３１及び／又は工作機械１６の制御においてハードウェア及び／又はソフトウェアとして統合することができる。

装置１５は、さらに測定装置３６を備える。測定装置３６は、保持装置３７を有し、それによってチャック１７に測定装置３６を取り付けることができる。チャック１７における保持装置３７の取り付けられた状態では、測定装置３６は、第１の回転軸２１が駆動されるかのように、チャック軸を中心としてチャック１７と一緒に回転する。この実施例によれば、保持装置３７は、チャック２７の一部分を囲むリング３８を有し、解放可能な接続、特にねじ接続によってチャックに固定することができる。保持装置３７の片持ち梁３９は、保持装置３７がチャック１７に取り付けられたときに、リング３８から延在するとともにチャック軸Ｓに対して実質的に平行に延在する部分４０を備える。

片持ち梁３９において、そして、保持装置３７の部分４０の例によれば、２つのセンサユニット４１が配置されている。各センサユニット４１は、センサユニット４１に対向するワーク表面のチャック軸Ｓからの距離を特徴とする割り当てられた測定位置Ｍ１，Ｍ２（図２）における測定信号を検出するように構成されている。実施形態においては、センサユニット４１は、触覚センサユニットとして構成され、それぞれダイヤルゲージ４２によって実施例に応じて形成されている。各ダイヤルゲージ４２のスタイラス即ち触覚本体は、ワーク１８の測定中にそのワーク外面に当接し、それぞれの測定値を提供する。各センサユニット４１は、制御装置３０と通信接続されている。割り当てられた測定位置Ｍ１、Ｍ２で検出された測定値に応じて、各センサユニット４１は、制御装置３０に送信される測定信号Ｓ１又はＳ２をそれぞれ生成する（図１）。実施形態において、センサユニット４１は、制御装置３０と無線で通信可能に結合される。通信接続は、セクション毎に交互に又は完全に配線することができる。

図１に更に概略的に示すように、装置１５及び好ましくは工作機械１６は、ユーザインタフェース４５を含む。ユーザは、ユーザインタフェース４５を介して情報を入力することができ、又は制御装置３０は、ユーザのための情報を出力することができる。ユーザインタフェース４５は、例えば、モニタ、キーボード、タッチ感応型スクリーン、タッチ感応型領域、コンピュータマウス等のような一般的に公知の手段を備えることができる。

チャック１７がワーク交換位置にある場合、ロボットアーム３１は、測定装置３６によってチャック１７に対して調整される。このワーク交換位置において、加工すべきワーク１８をチャック１７に衝突させることなく挿入できるように、加工すべきワーク１８をチャック軸Ｓに対して位置決め又は調整するために構成又は使用される把持装置３２が設けられる。ロボットアーム３１の調整は、制御装置３０によって実質的に自動的に実行され得る、後述する方法で行われる。

図２に示すように、先ず、チャック１７に測定装置３６が取り付けられる。２つのセンサユニット４１の第１の測定位置Ｍ１及び第２の測定位置Ｍ２は、チャック軸Ｓに沿って互いに距離を置いて配置されている。２つのセンサユニット４１即ちダイヤルゲージ４２は、チャック軸Ｓに対して直交又は半径方向に測定する。ロボットアーム３１の調整方法を準備するために、センサユニット４１は、ワーク１８がチャック軸Ｓに対して理想的な向きを有するチャック１７内に把持されるように調整又は較正される。センサユニット４１又はダイヤルゲージ４２は、それぞれ、基準値、例えばゼロに調整される。第１の測定位置Ｍ１における測定値は、第１の測定信号Ｓ１によって特徴付けられ、第２の測定位置Ｍ２における測定値は、第２の測定信号Ｓ２によって特徴付けられ、ここで、測定信号Ｓ１、Ｓ２は、ユーザインタフェース４５を介して測定値を出力することができる制御装置３０に送信される。この測定装置３６の校正又は初期化は図３に示されている。センサユニット４１の校正された基準値を異なる回転位置－少なくとも許容偏差まで－に維持することもできるかどうかを確認するために、オプションチャック１７を測定装置３６と一緒にチャック軸Ｓの周りの１つ又は複数の回転位置に配置することができる。

測定装置３６の較正後、ワーク１８はチャック１７から取り外され、その後の方法は、制御装置３０によって手動又は自動で行うことができる。

先ず、チャック１７は、図４～図８に示す第１の回転位置Ａで測定装置３６と共に移動される。第１の回転位置Ａにおいて、センサユニット４１は、本例によればほぼ水平に配向されたチャック軸Ｓに対して半径方向の第１の平面Ｅ１で測定する。

チャック１７及び測定装置３６のチャック軸Ｓを中心とするこの第１の回転位置Ａにおいて、ロボットアーム３１によって、把持装置３２によって保持されたワーク１８が測定位置Ｍ１、Ｍ２の領域に位置決めされ、本実施例によれば、ダイヤルゲージ４２の触体又は触針によって接触する。ワーク１８の位置決めの目標は、チャック軸Ｓに極力正確に沿った円筒状のワークの場合に、所定の公差範囲が遵守されるように、長手軸線に対応するワーク軸Ｗを配置することである。

図６に示すように、２つのセンサユニット４１は、それぞれの測定信号Ｓ１、Ｓ２を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、測定信号Ｓ１、Ｓ２を評価し、ワーク１８の所望の位置決めに到達するために、把持装置３２でロボットアーム３１を制御する。先ず、把持装置３２ひいてはワーク１８とワーク軸Ｗとは、ワーク軸Ｗがチャック軸Ｓと許容公差範囲内で平行になるように方向付けられる（図７）。本実施例によればワーク１８は円筒状であるため、両センサユニット４１が実質的に同じ測定値を検出すれば、ワーク軸Ｗとチャック軸Ｓとの間の十分な平行度が達成される。２つのセンサユニット４１の間の測定値は、許容される許容範囲内で互いに偏差しているだけでなければならない。

ワーク軸Ｗをチャック軸Ｓに平行に位置合わせするのに引き続いて、ワーク軸Ｗがチャック軸Ｓにできるだけ一致するまでワーク１８をチャック軸Ｓに直交移動させればよく、ここでも、許容公差範囲を遵守すれば十分である。把持装置３２によって保持されたワーク１８が、測定装置３６の較正に使用されたワーク１８と同一の寸法、特に同一の直径を有する場合（図３）、２つの測定位置Ｍ１、Ｍ２におけるそれぞれの測定値は、理想的な場合には、較正された基準値に対応する。把持装置３２により保持されているワーク１８のワーク直径がワーク１８の直径から外れている場合、ワーク軸Ｗをチャック軸Ｓに沿って位置させれば、センサユニット４１が検出しなければならない測定値が算出できるように、現在使用されているワーク１８の直径を制御装置３０に対して予め規定することができる（図８）。

制御装置３０は、第１の回転位置Ａにワーク１８を十分な精度で位置決めした後、計測装置３６によりチャック軸Ｓを中心としてチャック１７の図９及び図１０に示す第２の回転位置Ｂへの回転を開始する。ロボットアーム３１の把持装置３２によって保持されているワーク１８は、先に第１の回転位置Ａに到達した位置に変化しないままである。

図９及び図１０から明らかなように、第１の回転位置Ａと第２の回転位置Ｂとは、互いに相対的に約９０°ずれている。第２の回転位置Ｂにおいて、センサユニット４１は、チャック軸Ｓに対して半径方向に配向され、第１の平面Ｅ１に対して実質的に直交するように配向された第２の平面Ｅ２で測定する。第２の平面Ｅ２は、例えば垂直平面であり得る。

第２の回転位置Ｂでは、第１の測定位置Ｍ１におけるセンサユニット４１の測定値と、センサ信号Ｓ１、Ｓ２によって特徴付けられる第２の測定位置Ｍ２とが、制御装置３０によって評価される。ワーク１８がチャック軸Ｓを基準として所定の公差範囲内に位置決めされず、例えば、大きすぎるオフセットや大きすぎる傾きがある場合には、把持装置３２の動きは、図６～図８に示すように、第１の回転位置Ａを基準にして、第２の回転位置Ｂにおける測定値が所定の公差範囲内に入るまで行われる。

第２の回転位置Ｂにおけるワーク１８の位置が再び変更された場合、制御装置３０は、第１の回転位置Ａに戻って測定装置３６の移動を開始し、第１の回転位置Ａにおいて再度測定値が評価される。必要に応じて、ここでも、所定の許容範囲に従うために必要に応じて、ワーク１８を移動させ、再度位置決めする。

ワーク１８の位置決めは、測定装置３６が第１の回転位置Ａ又は第２の回転位置Ｂにある場合、それぞれの回転位置Ａ又はＢにおける測定装置３６の移動後であれば継続され、所定の公差範囲に従うためにロボットアーム３１によってワーク１８を移動させることがこれ以上必要ないと判断される。そして、ワーク１８は、ワーク軸Ｗがチャック軸Ｓに沿って十分な精度で配置されるように、測定装置３６の両回転位置Ａ、Ｂに十分正確に位置決めされ、その後、ロボットアーム３１の調整方法が完了する。

ロボットアーム３１が、その自由端に２つの把持装置３２を備えている場合、両方の把持装置３２がワーク１８をそれぞれ把持している例によれば、チャック１７がワーク交換位置にある場合、上述したようにチャック軸Ｓに沿って加工対象物１８の挿入に用いる把持装置３２を調整すればよい。その際、異なる荷重又は重力による偏差が生じることは避けられる。第１の完全に機械加工されたワーク１８ａが第２の把持装置によって取り外され、その後、機械加工されるワーク１８のみがチャック１７に挿入され、その結果、挿入の間、より高い負荷又は重力がロボットアーム３１の自由端にそれぞれ作用するが、これらの負荷又は重力は、調整中に自動的に考慮される。

ワークの重さが互いに異なる場合には、重さの異なる種類のワークに対しても、ワークの重さの違いに応じて、チャック１７へのワークの挿入位置を十分な精度に保つように補正値を補正し、重さの異なる種類のワークに対しても再度調整方法を実行するか、制御装置３０が算出する必要がある。

センサユニット４１は、制御装置３０と通信可能に結合され、それぞれの測定信号Ｓ１、Ｓ２を送信するため、調整方法を自動的に行うことができる。また、ワーク１８の位置決めと測定装置３６の第１の回転位置Ａ又は第２の回転位置Ｂとが十分な精度に達していれば、ユーザインタフェース４５を介して又はセンサユニット４１を介して直接に、ユーザが手動で方法ステップを実行することも可能である。ロボットアーム３１によるワーク１８の位置決めは、それぞれのユーザ入力によって修正することができる。

本発明は、チャック１７、測定装置３６、ロボットアーム３１、並びに制御装置３０を備えた工作機械１６を備える装置１５に関する。チャック１７は、チャック軸Ｓを中心に回転自在である。ロボットアーム３１は、ワーク１８を受け入れるための把持装置３２を自由端に担持している。測定装置３６は、２つのセンサユニット４１を有する。測定装置３６は、チャック軸Ｓを中心にしてチャック１７と共に回転することができるようにチャック１７に取り付けられるように構成されている。センサユニット４１は、チャック軸Ｓに沿って異なる測定位置Ｍ１、Ｍ２に割り当てられ、チャック軸Ｓからワーク１８の測定位置Ｍ１又はＭ２におけるワーク外面の距離を測定することができ、この距離をそれぞれ記述する測定信号Ｓ１又はＳ２を作成し、測定信号Ｓ１、Ｓ２を制御装置３０に送信することができる。制御装置３０によって、自動調整方法を実行することができる。先ず、ロボットアーム３１は、ワーク１８を把持するように制御され、続いて、ワーク１８は、測定位置Ｍ１、Ｍ２の領域に位置決めされる。位置決めは、ワーク軸Ｗとチャック軸Ｓとの傾き及びオフセットの偏差が所定の許容範囲内になるまで、測定信号Ｓ１，Ｓ２に基づいてロボットアーム３１を制御して行う。この手順は、少なくとも２つの異なる回転位置Ａ、Ｂで実施され、必要に応じて反復的に繰り返される。

１５ 装置
１６ 工作機械
１７ チャック
１８ ワーク
１８ａ 完全に機械加工されたワーク
１９ 工具
２０ 機械軸配置
２１ 第１の回転軸
２２ 第２の回転軸
２３ 第１の直線軸
２４ 機械のベース
２５ 第２の直線軸
２６ 第３の直線軸
３０ 制御装置
３１ ロボットアーム
３２ 把持装置
３６ 測定装置
３７ 保持装置
３８ リング
３９ 片持ち梁
４０ 片持ち梁の部分
４１ センサユニット
４２ ダイヤルゲージ
４５ ユーザインタフェース
Ａ 第１の回転位置
Ｂ 第２の回転位置
Ｅ１ 第１平面
Ｅ２ 第２平面
Ｍ１ 第１の測定位置
Ｍ２ 第２の測定位置
Ｓ チャック軸
Ｓ１ 測定信号
Ｓ２ 測定信号
Ｗ ワーク軸

Claims (11)

1. チャック軸（Ｓ）を中心に回転可能なチャック（１７）を備えた工作機械（１６）と、２つのセンサユニット（４１）を備えた測定装置（３６）と、把持装置（３２）を備えたロボットアーム（３１）と、制御装置（３０）とを備える装置（１５）であって、
   測定装置（３６）は、両センサユニット（４１）がチャック（１７）のチャック軸（Ｓ）に沿って異なる測定位置（Ｍ１、Ｍ２）に割り当てられるようにチャック（１７）に取り付けられるように構成され、各センサユニット（４１）は、ワーク（１８）のワーク外面のチャック軸（Ｓ）からの距離を測定し、この距離を特徴付ける測定信号（Ｓ１、Ｓ２）を制御装置（３０）に送信するように構成され、
   前記制御装置（３０）は、以下のステップ、即ち
   ａ）ロボットアーム（３１）を制御してワーク（１８）を把持するステップ、
   ｂ）ロボットアーム（３１）を制御して、チャック（１７）に隣接するセンサユニット（４１）の測定位置（Ｍ１，Ｍ２）の範囲内にワーク（１８）を位置決めするステップ、
   ｃ）ロボットアーム（３１）を制御して、ワーク（１８）のワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との偏差が所定の公差範囲内となるように、測定信号（Ｓ１，Ｓ２）に基づいてワーク（１８）を位置決めするステップであって、前記チャック（１７）及びその上に取り付けられた測定装置（３６）が、前記チャック軸（Ｓ）を中心とした第１の回転位置（Ａ）にあるステップ、
   ｄ）工作機械（１６）を制御して、チャック（１７）及びその上に配置された測定装置（３６）を、チャック軸（Ｓ）を中心として第１の回転位置（Ａ）とは異なる第２の回転位置（Ｂ）に回転させるステップ、及び
   ｅ）ワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との間の偏差が予め定義された許容範囲内にあるか否か、測定信号（Ｓ１、Ｓ２）に基づいてワーク（１８）の位置を確認し、若し許容範囲にない場合、ロボットアーム（３１）を制御して、ワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との間の偏差が予め定義された許容範囲内にあるようにワーク（１８）位置決めするステップであって、前記チャック（１７）及び前記測定装置（３６）は、チャック軸（Ｓ）を中心とする第２の回転位置（Ｂ）にあるステップ
   を実行するように構成されている装置。
2. 前記制御装置（３０）は、ステップｅ）の後に以下のステップ、即ち
   ｆ）工作機械（１６）を制御して、チャック（１７）及びその上に配置された測定装置（３６）を、チャック軸（Ｓ）を中心として第１の回転位置（Ａ）に回転させるステップ、及び
   ｇ）ワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との間の偏差が予め定義された公差範囲内にあるかどうか、測定信号（Ｓ１、Ｓ２）に基づいてワーク（１８）の位置をチェックし、そうでない場合には、ロボットアーム（３１）を制御してワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との間の偏差が予め定義された公差範囲内にあるようにワーク（１８）を位置決めするステップであって、前記チャック（１７）及びその上に配置された測定装置（３６）は、チャック軸（Ｓ）を中心とする第１の回転位置（Ａ）にあるステップ
   を実行するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御装置（３０）は、前記第１の回転位置（Ａ）と前記第２の回転位置（Ｂ）とにおいて、前記ワーク軸（Ｗ）と前記チャック軸（Ｓ）との偏差が所定の許容範囲内に収まるように、前記チャック軸（Ｓ）に対する前記ワーク（１８）の位置が十分に正確になるまで、少なくともステップｄ）～ｇ）を繰り返すように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記制御装置（３０）は、ステップｃ）、ｅ）、ｇ）において、前記ワーク（１８）の位置決め中に前記ロボットアーム（３１）を制御し、前記ワーク軸（Ｗ）を前記チャック軸（Ｓ）に対して所定の公差範囲内で平行に方向付け、その後、前記ワーク軸（Ｗ）と前記チャック軸（Ｓ）との距離が両測定位置（Ｍ１、Ｍ２）において公差範囲内に入るまで前記ワーク（１８）を前記チャック軸（Ｓ）に対して直交移動させることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記制御装置（３０）は、前記ワーク（１８）における前記把持装置（３２）のワーク径及び／又は把持位置に応じて、前記ワーク（１８）を位置決めするロボットアーム（３１）を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記センサユニット（４１）は、触覚動作センサユニット（４１）として構成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の装置。
7. 各センサユニット（４１）はダイヤルゲージ（４２）により形成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. センサユニット（４１）は、前記制御装置（３０）と無線通信可能に結合されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記ロボットアーム（３１）が２つの把持装置（３２）を備えることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の装置。
10. 前記ロボットアーム（３１）は、ステップａ）において、前記把持装置（３２）においてワーク（１８，１８ａ）をそれぞれ１つずつ把持することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. ２つのセンサユニット（４１）を備える測定装置（３６）を用いて工作機械（１６）のチャック軸（Ｓ）を中心として回転可能なチャック（１７）に対して把持装置（３２）を備えたロボットアーム（３１）を調整する方法であって、以下のステップ、即ち
    両方のセンサユニット（４１）がチャック（１７）のチャック軸（Ｓ）に沿った異なる測定位置（Ｍ１、Ｍ２）に割り当てられるように、測定装置（３６）をチャック（１７）に取り付けるステップ、
    ワーク（１８）をロボットアーム（３１）の把持装置（３２）で把持するステップ、
    ワーク（１８）がチャック（１７）に隣接するセンサユニット（４１）の測定位置（Ｍ１，Ｍ２）の範囲内に位置するようにロボットアーム（３１）を移動させるステップ、
    センサユニット（４１）の測定値に基づいて、ワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との偏差が所定の公差範囲内に収まるように把持装置（３２）を移動させてワーク（１８）を位置決めするステップであって、チャック（１７）とその上に配置された測定装置（３６）は、チャック軸（Ｓ）を中心とした第１の回転位置（Ａ）にあるステップ、
    第１の回転位置（Ａ）とは異なる第２の回転位置（Ｂ）において、チャック軸（Ｓ）を中心としてその上に配置されたチャック（１７）及び測定装置（３６）を回転するステップ、及び
    センサユニット（４１）の測定値に基づいてワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との偏差が予め定められた許容範囲内にあるか否かワーク（１８）の位置を確認し、もしそうでない場合には、ワーク軸（Ｗ）とチャック軸（Ｓ）との偏差が予め定められた許容範囲内にあるようにワーク（１８）の位置決めを行うステップであって、チャック（１７）とその上に配置された測定装置（３６）とは、チャック軸（Ｓ）を中心とした第２の回転位置（Ｂ）にあるステップ
    を有する方法。