JPH0217302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、鋳物製品の空間位置検出方法に関
し、特に、鋳ばり、湯口、せき跡等をロボツトで
切除する際に鋳物製品の置かれた空間位置を検出
する方法に関する。

「従来技術」 ロボツトあるいは類似の自動機械でワークに加
工を施すとき、教示条件に合わせてワークの位置
決めを正確に行わねばならない。

しかし、ワークの形状のばらつき等もあり、ワ
ークの位置決めを常に高精度に行うことは困難で
ある。

そこで、ワークの位置決めについてはある程度
のずれを許容し、何らかのセンサを用いてワーク
の位置を検出して前記ずれを求め、それによつて
ロボツトや自動機械に設定されている教示条件を
補正することが通常行われている。

かかるワーク位置検出の従来技術としては、例
えば特開昭59−212173号公報に開示の触針センサ
によりワーク位置を検出する技術、特開昭59−
212703号公報に開示のスポツト孔を投光走査して
ワークの３次元位置を検出する技術、特開昭59−
227382号公報に開示の画像情報を得てその画像情
報に基づき位置を検出する技術、あるいはワーク
を着色して色センサを用いてワークの位置を検出
する技術などがある。

「従来技術の問題点」 従来の技術は、本来の形状のままのワークを検
出する技術である。

つまり、ワークの形状には手を加えず、本来の
ワークの形状のままでワークを検出すべくセンサ
側の技術を向上させている。

しかし、このために、センサは一般に高級なも
のとなり、コスト高になるだけでなく、処理に要
する時間も比較的多くかかるという問題点をもつ
ている。

「発明の目的」 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、ワークが鋳物製品である
場合において、高級なセンサを用いることなく、
鋳物製品の空間位置を確実に検出しうる方法を提
供することにある。

「発明の構成」 本発明の鋳物製品の空間位置検出方法は、鋳物
製品の鋳造時にその表面の所定部位に所定形状の
凸部または凹部を形成しておき、その凸部または
凹部を光学的センサにより検出することで鋳物製
品の所定部位の空間座標を求め、その空間座標に
基づき鋳物製品の存在する空間位置を検出するこ
とを構成上の特徴とするものである。

本発明でワークを鋳物製品としているのは、本
発明はワークの形状に手を加えるため、研削加工
によつて形状の修正がなされることが前提として
必要であり、かかるワークとしては鋳物製品が該
当するからである。

したがつて、本発明は、上記前提を有するワー
クであれば、鋳物製品以外のワークにも適用を広
げることができる。

「作 用」 本発明の方法では、ワークの形状に手をつけな
い従来技術と異なり、鋳物製品の所定部位の形状
を、光学的に検出しやすい形状に形成する。

そこで、鋳物製品の所定部位は安価な光学的セ
ンサによつても容易確実に検出することができ
る。

所定部位の位置がわかれば、それに基づいて逆
に鋳物製品の空間位置を演算により算出すること
ができる。

上記鋳物製品の所定部位は、以後の機械加工で
切除することが容易な部位とされている。

そこで、最終製品となるまでの工程においてそ
の所定部位の特定形状部分を切除して、鋳物製品
を本来の形状とできる。

「実施例」 以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に
詳しく説明する。ここに第１図は鋳物製品とグラ
インダ仕上げロボツト装置の正面図、第２図は同
側面図、第３図は第１図に示すグラインダ仕上げ
ロボツト装置の作動の要部フローチヤート、第４
図ａは光学的センサによる鋳物表面の走査を説明
するための断面図、第４図ｂは第４図ａに示す走
査位置と対応した光学的センサの出力信号図、第
５図は第１図に示す鋳物製品の平面図、第６図は
本発明における凹部の断面図である。なお、図に
示す実施例により本発明が限定されるものではな
い。

第１図、第２図、第４図ａおよび第５図に示す
ように、鋳物製品はアルミホイール１で、そのリ
ム１ａ上の所定位置に三角形断面（リム１ａの円
周方向に沿つた断面）の凸部２が形成されてい
る。この凸部２は、アルミホイール１の鋳造時に
同時に形成されるものである。

アルミホイール１は、グラインダ仕上げロボツ
ト装置１０に対して所定の位置で設置されたクラ
ンプ装置５の上に載置されている。

そこで、アルミホイール１の中心軸ｌの空間位
置はクランプ装置５により規定され、一定とな
る。

ところが、中心軸ｌのまわりの回転は規制され
ていないので、アルミホイール１がどのような回
転位置でクランプ装置５上にあるのか不明であ
る。

そこで、アルミホイール１の回転位置を検出す
るために、本発明が適用される。

グラインダ仕上げロボツト装置１０は、Ｘ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸の３つの移動軸を有する直交座標型ロ
ボツト１１と、その手首部に取り付けられたグラ
インダ１２と、これらを制御するコンピユータを
内蔵した制御装置１３とから基本的に構成されて
いる。

グラインダ１２には、光学的センサ２０が取り
付けられている。この光学的センサ２０は、投光
器と受光器とを内蔵した反射型の距離センサであ
り、その出力信号は前記制御装置１３でモニタさ
れている。なお、これに代えて反射型光電スイツ
チを用いてもよい。

アルミホイール１のリム１ａの表面は、上記グ
ラインダ仕上げロボツト装置１０によつてグライ
ンダ仕上げされる。

凸部２はそのグラインダ仕上げされる面上に形
成されている。これは、グラインダ仕上げ時に、
容易に切除されるためである。凸部２の高さは、
後で切除しやすい程度の高さとするが、例えば１
mm〜４mm程度である。傾斜面２ａの傾斜角度β
は、光学的センサ２０の性能にもよるが、例えば
15゜〜50゜である。傾斜面２ａの長さは、光学的セ
ンサ２０のセンシング・スポツトの大きさによる
が、２mm〜８mm程度である。

光学的センサ２０は、上記凸部２の傾斜面２ａ
に正対するような角度で設置されている。すなわ
ち、リム１ａの表面に垂直な向きからαだけ傾斜
されているが、そのαは前記βとほぼ等しくされ
ている。

光学的センサ２０と傾斜面２ａの距離Ｌは、光
学的センサ２０の検出距離等の性能によるが、例
えば30mm〜40mm程度である。

リム１ａの表面に沿つて第４図ａの矢印の如く
光学的センサ２０を走査すると、光学的センサ２
０がリム１ａの本来の面をセンスしているときに
は、反射光がほとんど帰つて来ないため、受光量
は小さい。

ところが、センサ２０が凸部２の傾斜面２ａを
センスするときには、反射光がほとんど帰つて来
るため、受光量が格段に大きくなる。

そこで、光学的センサ２０の出力電圧は、例え
ば第４図ｂに示すように、光学的センサ２０が凸
部２をセンスした位置においてのみ急峻なピーク
を示す。

このため、光学的センサ２０として構成の簡単
なものを用いても容易に凸部２を検出でき、制御
装置１３でモニタする処理も簡単なもので十分で
ある。

さて、第３図はグラインダ仕上げロボツト装置
１０の作動の手順を示している。

まず、アルミホイール１に対する研削作業の教
示に当たつては、第３図の左に示すフローチヤー
トに従う。

すなわち、アルミホイール１の半径Ｒおよび高
さＨを、制御装置１３に入力する（S1）。

そうすると、制御装置１３は、「基準点自動検
出処理」を行う（S2）。

この「基準点自動検出処理」は、第３図の中央
に示すように、予め設定されたアルミホイール１
の中心軸ｌの空間位置と、上記入力された半径Ｒ
及び高さＨとに基づいて、リム１ａの表面の空間
位置を算出し、その面に沿つて光学的センサ２０
を一定速度で移動し、且つその間の光学的センサ
２０の出力電圧ｖをモニタする（S11）。

そして、制御装置１３は、光学的センサ２０の
出力電圧ｖの変化Δvに着目し、その変化Δvが、
予め設定された制御周期数以下の制御周期数で、
予め設定された上限値Δv₀を越えると、急峻なピ
ークの出現と判定し、走査を停止させる（S12）。

次いで制御装置１３は、停止位置での座標値を
読み込み、それに基づいて凸部２の存在する空間
座標すなわち基準点の位置を求め、その基準点の
空間座標と既知のアルミホイルの中心軸ｌの空間
位置とに基づいて凸部２のある角度θを導出する
（S13）。なお、角度θの基準位置は任意である
が、ここでは第５図に示すようにＸ軸と平行な位
置を基準位置にとるものとする。

教示時の「基準点自動検出処理」が終わると、
そこで得られた角度θをθ_tとして記憶する（S3）。

以上でアルミホイール１の教示時の角度θ_tが得
られたから、操作者は、所定のテイーチングを行
う（S4）。

再生時には、第３図の右側に示すように、まず
ワークとして置かれたアルミホイール１の回転位
置を検出すべく「基準点自動検出処理」を行なう
（S21）。

この「基準点自動検出処理」は、上記説明の処
理であり、基準点のある角度θが得られる。

再生時の「基準点自動検出処理」によつて角度
θが得られれば、そのθをθ_Pとして記憶する
（S22）。

もし、角度θ_Pが教示時の角度θ_tに等しければ、
教示により与えられた位置データをそのまま用い
て所定の作業を進める。

しかし、角度θ_Pが教示時の角度θ_tと異なるとき
は、教示時のアルミホイール１の角度と再生時の
アルミホイール１の角度が異なつているのである
から、教示された位置データを補正する処理が必
要となる。そこで、次の演算を行い、教示された
位置データを再生時のアルミホイール１の角度に
合わせて変換する（S23）。

この演算は、教示された位置を（x_t，y_t）と
し、再生時の対応位置を（x_P，y_P）とするとき、 x_P y_P＝cosθ_d −sinθ_d ＝sinθ_d cosθ_dx_t y_t … θ_d ＝ θ_t−θ_P … により行うことができる。

かくして、ｘ（_P，y_P）が得られれば、（x_t，y_t）
における作業をその（x_P，y_P）に移すことで目的
の再生動作を実行できる（S24）。

凸部２は、上記再生と同時にまたはその後で容
易に切除されるので、完成時の製品には凸部２を
形成した影響は全く及ばない。

第６図は、前記凸部２に変えて凹部３２を設け
た実施例を示すものである。

すなわち、鋳物製品３０の表面の削りしろ３１
の範囲内において凹部３２を形成し、この凹部３
２の位置を検出することで、鋳物製品３０の空間
位置を検出することができる。

凹部３２は、削りしろ３１の範囲内に形成され
ているから、仕上げ加工により削りしろ３１の部
分が切除されると凹部３２を形成した影響は全く
残らない。

かかる凹部３２においても、凸部２と同様に、
鋳物製品３０の本来の表面に対して傾斜した面を
設けるのが検出を容易にする上で好ましい。

上記説明（特に第４図ｂの出力信号図）から明
らかなように、鋳物製品の表面に凸部もしくは凹
部を形成することで、簡単な光学的センサでも確
実にその位置を検出可能となるから、装置構成を
簡単化することができる。

「発明の効果」 本発明によれば、鋳物製品の鋳造時にその表面
の所定部位に所定形状の凸部または凹部を形成し
ておき、その凸部または凹部を光学的センサによ
り検出することで鋳物製品の所定部位の空間座標
を求め、その空間座標に基づき鋳物製品の存在す
る空間位置を検出することを特徴とする鋳物製品
の空間位置検出方法が提供され、これにより検出
しやすい形状とした凸部または凹部を検出するか
ら、鋳物製品の形状そのものを検出する場合に比
べて簡単な光学的センサによつても確実容易に検
出することができるようになる。

そこで、鋳物製品の位置検出のための構成を簡
単化できる。また、検出のための処理能率を向上
できる。

更に、本発明の凸部または凹部は塗料によるマ
ークのように消えたりあるいは他へ付着したりす
ることがないから、信頼性に優れている。

更に、本発明にかかる凸部または凹部は鋳物製
品の研削加工によつて容易に切除可能であるか
ら、最終的な製品の形状に何ら影響を与えない利
点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳物製品とグラインダ仕上げロボツト
装置の正面図、第２図は同側面図、第３図は第１
図に示すグラインダ仕上げロボツト装置の作動の
要部フローチヤート、第４図ａは光学的センサに
よる鋳物表面の走査を説明するための断面図、第
４図ｂは第４図ａに示す走査位置と対応した光学
的センサの出力信号図、第５図は第１図に示す鋳
物製品の平面図、第６図は本発明における凹部の
断面図である。 （符号の説明） １…アルミホイール、１ａ…
リム、２…凸部、５…クランプ装置、１０…グラ
インダ仕上げロボツト装置、２０…光学的セン
サ、２ａ…傾斜面、３２…凹部、３１…削りし
ろ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 鋳物製品の鋳造時にその表面の所定部位
   に所定形状の凸部または凹部を形成しておき、 (b) その凸部または凹部を光学的センサにより検
   出することで鋳物製品の所定部位の空間座標を
   求め、 (c) その空間座標に基づき鋳物製品の存在する空
   間位置を検出する ことを特徴とする鋳物製品の空間位置検出方法。 ２ 凸部または凹部が、鋳物製品の削りしろ部分
   に設けられ、研削加工により切除されるものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の鋳物製品の空間位
   置検出方法。 ３ 凸部または凹部が、その近傍の鋳物製品面に
   対して傾斜した面をもつ形状である特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の鋳物製品の空間位置
   検出方法。 ４ 傾斜した面の傾斜角が、15゜〜50゜である特許
   請求の範囲第３項記載の鋳物製品の空間位置検出
   方法。 ５ 凸部または凹部が、三角形断面をもつ形状で
   ある特許請求の範囲第１項、第２項、第３項また
   は第４項記載の鋳物製品の空間位置検出方法。 ６ 光学的センサが、投光器と受光器とを備え、
   反射型であり、凸部または凹部の傾斜した面に正
   対して設けられる特許請求の範囲第４項記載の鋳
   物製品の空間位置検出方法。 ７ 光学的センサが、凸部または凹部を検出する
   ためにロボツトに取り付けられて走査される特許
   請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第
   ５項または第６項記載の鋳物製品の空間位置検出
   方法。