JPH0430946A - ワーク検査装置および該装置を有するワーク装着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、被装着部材に装着されたワークの装着状態を
検出するためのワーク検査装置および該装置を有するワ
ーク装着装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、径の異なる円筒形または円柱形のワークの中心を
同一にして該ワークの側面を把持しながら被装着部材で
ある工作機械のステージに該ワークを装置するワーク装
着装置としては、たとえば、実開昭６０−７４９８６号
公報に記載されているものがある。

第４図は、ワークの装着状態を検出するためのワーク検
査装置を有するワーク装着装置の従来例の一つを示す図
である。

このワーク装着装置＋００は、連結バー１０２を介して
ロボット１０１に取付けられている。

また、このワーク装着装置１００では、円板状の本体１
０３の中央部に設けられた取付穴に、３本の把持爪１０
４１〜１０４３を有する公知の求心動作装置１０５が取
付けられている。さらに、前記本体１０３の前記ロボッ
トｌＯ１と反対側には第１の支持棒１０６が突設されて
おり、該第１の支持棒１０６の先端付近に突設された第
２の支持棒１０７には、公知のレーザセンサーからなる
距離センサー１０９が取付けられている。

装着開始の信号が入力されると不図示の制御装置はロボ
ット＋０１を起動して、ワーク装着装置１００をワーク
＋１２が置かれている位置まで移動させたのち、求心動
作装置１０５の３本の把持爪１０４１〜１０４．により
前記ワーク１１２の側面を把持させる。その後、前記制
御装置は再び前記ロボット１０１を起動して、工作機械
のステージ１１０に設けられている被装着部材であるコ
レットチャック１１１の位置まで前記ワーク装着装置１
００を移動させたのち、該ワーク装着装置１００を前記
コレットチャック１１１に向って前記制御装置に予め設
定されている前記本体１０３の停止位置（以下、「ティ
ーチング位置」と称する。）まで移動させることにより
、前記ワーク１１２を前記コレットチャック１１１に嵌
合させる。

ここで、ワーク１１２の装着状態の検出（すなわち、ワ
ーク＋１２が正しく装着されたか否かの検査）は、該ワ
ーク＋１２の先端面に向けて距離センサー１０９からレ
ーザ光を発し、該レーザ光の反射光が戻るまでの時間よ
り前記ワーク１１２の先端面と前記距離センサー１０９
との間の距離△Ｓを測定して、該測定した距離ΔＳが所
定の範囲内にあるか否かを不図示の判定装置で判定する
ことにより行われる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した従来のワーク装着装置１００で
は、距離センサー１０９は第１の支持棒１０６および第
２の支持棒１０７を介して不動の状態で本体＋０３に取
付けられているため、ワーク１１２の先端面と前記距離
センサー＋０９との間の距離△Ｓを正確に測定するため
には、前記ワーク＋１２をコレットチャック１１１に嵌
合するときの前記ティーチング位置（すなわち、前記コ
レットチャック１１１の先端面から前記本体１０３まで
の距離Ｌ）が常に一定でなければならない。したがって
、前記距離ΔＳの測定精度は、ロボット１０１が本体＋
０３を停止させる停止精度に依存するため、該停止精度
の高いロボット１０１を使用する必要がある。これに加
えて、装着するワーク１１２の高さが変わるごとに、前
記ティーチング位置の変更を高精度に行う必要があると
いう欠点がある。

本発明の目的は、停止精度の高いロボットを使用する必
要がなく、しかも高さの異なるワークごとにティーチン
グ位置の変更を高精度に行う必要がないワーク検査装置
および該装置を有するワーク装着装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のワーク装着検査装置は、 被装着部材に装着されたワークの装着状態を検出するた
めのワーク検査装置であって、板状の本体に穿設された
ガイド孔に遊嵌された、抜け止め用のストッパーを一端
に有する治具接触子と、 該治具接触子の反前記ストッパー側の端から前記装着さ
れたワークの高さよりも長さの長い位置に突設された支
持棒と、 該支持棒の先端に取付けられた距離センサーと、 前記支持棒と前記本体との間に配設された、前記支持棒
を介して前記治具接触子を前記被装着部材側に常時付勢
するための圧縮ばねとを具備する。

また、前記治具接触子と前記支持棒と前記圧縮ばねと前
記距離センサーとが周方向等間隔に３組設けられていて
もよい。

本発明のワーク装着装置は、請求項第１項または第２項
記載のワーク検査装置の本体に、複数の把持爪を有する
求心動作装置を取付けている。

［作　用コ 本発明のワーク検査装置では、抜け止め用のストッパー
を一端に有する治具接触子の反前記ストッパー側の端が
被装着部材に当接するまでは、圧縮ばねにより支持棒を
介して前記治具接触子が前記被装着部材側に常時付勢さ
れているため、前記ストッパーが本体に当接した状態と
なっている。

一方、前記治具接触子の反前記ストッパー側の端が前記
被装着部材に当接したのちは、前記治具接触子は移動し
ないが、前記本体は前記被装着部材に向って予め設定さ
れたティーチング位置まで引き続き移動させられるため
、圧縮ばねは前記支持棒と前記本体との間で圧縮された
状態となる。

したがって、前記支持棒に取付けられている距離センサ
ーの停止位置は、前記治具接触子の反前記ストッパー側
の端が前記被装着部材に当接したときの位置に定まり、
前記本体が停止する位置とは無関係に前記距離センサー
の停止位置を定めることができるため、装着後の前記ワ
ークまでの距離を前記距離センサーにより測定すれば、
前記ワークが正しく装着されたか否かを前記本体の停止
位置とは無関係に判定することができる。

また、前記治具接触子と前記支持棒と前記圧縮ばねと前
記距離センサーとを周方向等間隔に３組設けることによ
り、ワークが斜めに装着された場合においても、３個の
距離センサーで測定した前記ワークまでの３つの距離の
うち２つは正規の距離とはならないので、前記ワークが
正しく装着されたか否かを本体の停止位置とは無関係に
判定することができる。

本発明のワーク装着装置は、請求項第１項または第２項
記載のワーク検査装置の本体に、複数の把持爪を有する
求心動作装置を取付けているため、ワークが正しく装着
されたか否かを本体の停止位置とは無関係に判定する機
能のほか、前記ワークを被装着部材に装着する機能も有
する。

Ｃ実施例ｊ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

本発明のワーク装着装置の一実施例について、第１図〜
第３図を用いて説明する。

本実施例のワーク装着装置１１は連結バー２を介してロ
ボットｌに取付けられており、また、円板状の本体３の
中央部に設けられた取付穴に、３本の把持爪４１〜４３
を有する求心動作装置５が取付けられている。この求心
動作装置５は公知のものでよいので、その説明は省略す
る。以上の構成は第４図に示した従来のものと同様であ
るが、次に説明する点で従来のものと異なる。

周方向等間隔にかつ前記３本の把持爪４．〜４３よりも
径方向外側に、３個のガイド孔３１〜３、（第３図（Ａ
）ｅ照）が前記本体３に穿設されており、該３個のガイ
ド孔３１〜３．には、前記各把持爪４．〜４３よりも長
い、抜け止め用のストッパー８．〜８．を一端に有する
３本の治具接触子６□〜６３がそれぞれ遊嵌されている
。また、該各治具接触子６１〜６．の反ストッパー８、
〜８３側の端から、工作機械のステージ２０に設けられ
ている被装着部材であるコレットチャック２１に嵌合さ
れたワーク２２の高さよりも長さの長い位置に、３本の
支持棒１０　＋〜１０３がそれぞれ突設されており、該
各支持棒１０、〜１０３の先端には、３個の距離センサ
ー９、〜９３がそれぞれ取付けられている。さらに、前
記各支持棒１０１〜１０．と前記本体３との間には、３
本の圧縮ばね７１〜７３が前記各冶具接触子６１〜６３
に嵌挿された状態でそれぞれ配設されており、前記各治
具接触子６１〜６３を前記支持棒１０１〜１０３を介し
て前記コレットチャック２１側に常時付勢している。な
お、本実施例のワーク装着装置１１では、前記３個の距
離センサー９．〜９３の各出力信号が、第２図に示す判
定装置３０にそれぞれ入力されて、前記ワーク２２が正
しく装着されたか否かが判定される。

ここで、前記３個の距離センサー９．〜９゜は、第４図
に示した距離センサー１０９と同様に、公知のレーザセ
ンサーからなる。また、前記３個の距離センサー９１〜
９３の向きおよび前記３本の支持棒１０．〜１０３の長
さは、前記求心動作装置５の前記３本の把持爪４Ｉ〜４
３で前記ワーク２２の側面を把持して前記コレットチャ
ック２１に嵌合したときに、前記各距離センサー９１〜
９３から発せられたレーザ光が円筒を２段重ねた形状を
有する前記ワーク２２の上段の円筒の上面（以下、「ワ
ーク２２の上面」と称する。）に当るように調整されて
いる。

また、第２図に示す判定装置３０は、前記３個の距離セ
ンサー９１〜９ｓより入力される、該各距離センサー９
．〜９．から前記ワーク２２の上面までの各距離△Ｓ１
．ΔＳ２．ΔＳ、を示すアナログ信号をそれぞれ増幅す
る３個のセンサーアンプ３１、〜３１３と、該増幅され
た前記各距離△Ｓ＋、　△３２．△Ｓ、を示すアナログ
信号を順次デジタル信号に変換するアナログ／デジタル
変換回路（以下、ｒＡ／Ｄ変換回路」と称する。）３２
と、前記ワーク２２が正しくコレットチャック２１に嵌
合されたときの各距離（以下、［距離基準値」と称する
。）ΔＳ１゜、ΔＳ２゜、ΔＳｓｏを示すデジタル信号
が予め格納されているとともに、前記変換された各距離
ΔＳ＋、ΔＳ２．ΔＳ３を示すデジタル信号が格納され
るＲＡＭ３３と、前記変換された各距離△Ｓｔ、　ΔＳ
２．ΔＳ３を示すデジタル信号と前記各距離基準値△Ｓ
１゜、ΔＳ２゜、△Ｓ３゜を示すデジタル信号とを前記
ＲＡＭ３３から読出して、この両者を比較して前記ワー
ク２２が正しくコレットチャック２１に嵌合されたか否
かを判定するマイクロプロセッサ（以下、ｒｃＰＵＪと
称する。）３４とを有する。

次に、前記ワーク２２をコレットチャック２１に嵌合す
るとともに、前記ワーク２２が正しく装着されたか否か
を検査するときの本実施例のワーク装着装置１１の動作
について説明する。

ワーク２２をコレットチャック２１に嵌合するときの本
実施例のワーク装着装置１１の動作は、第４図に示した
従来のものと同様である。すなわち、装着開始の信号が
入力されると不図示の制御装置は、ロボット１を起動し
てワーク２２が置かれている位置までワーク装着装置１
１を移動させたのち、求心動作装置５の３本の把持爪４
．〜４３を求心動作させることにより、前記ワーク２２
の側面を把持させる。その後、前記制御装置は、再び前
記ロボット１を起動して工作機械のステージ２０に設け
られているコレットチャック２１の位置まで前記ワーク
装着検査装置１１を移動させたのち、前記ワーク２２が
前記コレットチャック２１に嵌合するまで前記ワーク装
着検査装置１１を前記コレクトチャック２１に向けて移
動させる。このとき、前記ワーク２２が前記コレットチ
ャック２１に完全に嵌合する前に３本の治具接触子６．
〜６．は該コレットチャック２１の上面に当接してそれ
以上は移動できなくなるため、それ以降は前記本体３お
よび前記３本の把持爪４１〜４．のみが前記コレットチ
ャック２１に向って予め設定されたティーチング位置ま
で引き続き移動させられ、前記各圧縮ばわ７．〜７、が
それぞれ前記本体３および前記各支持棒１０１〜１０３
の間で圧縮された状態となる。

また、本実施例のワーク装着装置１１におけるワーク２
２が正しく装置されたか否かの検査は、次のようにして
行われる。

コレットチャック２１に嵌合されたワーク２２の上面に
向けて３個の距離センサー９．〜９３からそれぞれレー
ザ光を発し、該各レーザ光の反射光が戻るまでの時間よ
り前記ワーク２２の上面と前記各距離センサー９１〜９
３との間の距離ΔＳ１．△Ｓ２．△Ｓ、を測定して、該
測定した各距離ΔＳ＋、　△Ｓ２．△Ｓ３が所定の範囲
内にあるか否かを第２図に示す判定装置３０で判定する
ことにより行われる。

すなわち、該判定装置３０では、前記各距離センサー９
１〜９．から入力される前記測定された各距離△Ｓｔ、
　ΔＳ２．ΔＳ３を示すアナログ信号は、３個のセンサ
ーアンプ３１＋〜３１．でそれぞれ増幅されたのち、Ａ
／Ｄ変換回路３２で順次デジタル信号に変換されてＲＡ
Ｍ３３に格納される。

ＣＰＵ３４は、前記各距離ΔＳｔ、ΔＳ２．ΔＳ３およ
び前記各距離基準値△Ｓ＋ｏ＋△Ｓ２゜、△Ｓ、。を示
すデジタル信号を前記ＲＡＭ３３から読出し、前記各距
離ΔＳｔ、　ΔＳ２．△Ｓ３と前記各距離基準値ΔＳＩ
Ｏ△Ｓ２０△Ｓ３０との差（△Ｓ１−ΔＳ＋ａ、ΔＳ２
−ΔＳ２゜ΔＳ、−ΔＳ、。）を求め、該各差がすべて
所定の範囲内にあるときにのみ、前記ワーク２２が正し
く前記コレットチャック２１に嵌合されたものと判定す
る。

したがって、たとえば前記３本の把持爪４．〜４、で前
記ワーク２２の側面を把持する際、該３本の把持爪４Ｉ
〜４３がすべってしまい前記ワーク２２の側面を正確に
把持できず、前記ワーク２２を前記コレットチャック２
１に完全に嵌合させることができなかった場合には、前
記３本の距離センサー９．〜９３と前記ワーク２２の上
面との各距離ΔＳｌ、△Ｓ２．ΔＳ３は、すべて正規の
値とならないため、前記差（ΔＳ、−△ＳＩＯ，ΔＳ２
−△Ｓ２゜、ΔＳ、−△Ｓ３．）はすべて所定の範囲内
には入らないので、該差を求めることにより前記ワーク
２２が正しく装着されなかったことがわかる。

また、前記ワーク２２を装着する際に、前記コレットチ
ャック２１の着座面の一部に切り粉などを挟んでしまい
、前記ワーク２２が斜めに装着されてしまった場合でも
、前記測定した３つの距離ΔＳ３．ΔＳｚ、ΔＳ３のう
ち２つの距離（たとえば、距離△Ｓ１と距離ΔＳ２）が
正規の値とならず、前記差のうち２つ（△Ｓ１−ΔＳＩ
Ｏと△Ｓ２−△Ｓ２゜）は所定の範囲内に入らないので
、前記差を求めることにより前記ワーク２２が正しく装
着されなかったことがわかる。

さらに、第４図に示した従来のもので問題となっていた
、ワーク２２をコレットチャック２１に嵌合するときの
本体３の停止位置がずれた場合でも、本実施例では前記
ワーク２２が正しく装着されたか否かを判定できること
について、第３図（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。な
お、第３図（Ａ）、（Ｂ）では簡単のため距離センサー
９１の場合のみを図示するとともに、３本の把持爪４、
〜４．を省略している。

前記本体３を停止させる停止精度が高くないロボット１
を使用した場合、第３図（Ｂ）で示すように前記本体３
の停止位置（コレットチャック２１の上面から本体３ま
での距離Ｌ２）が、第３図（Ａ）に示す正規の停止位置
（コレットチャック２１の上面から本体３までの距離り
、）よりもずれてしまっても、同図（Ａ）および（Ｂ）
で示すように前記本体３が停止したときの各圧縮ばね７
１〜７３の圧縮量が変わるだけで、このときの各距離セ
ンサー９１〜９．の停止位置は常に同じであるため、該
各距離センサー９．〜９３で測定した前記ワーク２２の
上面までの各距離△Ｓ１．ΔＳｚ、ΔＳ、は、同図（Ａ
）と（Ｂ）とで同じとなるので、前記各距離ΔＳｔ、△
Ｓ２．△Ｓ、の測定精度が前記ロボット１の前記本体３
を停止させる停止精度に依存することがない。

以上の説明において、３個の距離センサー９１〜９３を
用いたが、第１図に示した２つの治具接触子６□、６３
と、２個の圧縮ばね７□７、と、２個のストッパー８□
、８３と、２本の支持棒ｌ○２．１０３と、２個の距離
センサー９□、９．と、第２図に示す２個のセンサーア
ンプ３１□、３１３とを取り除いても、前記ワーク２２
が斜めに装着されてしまった場合以外については、同様
にして前記ワーク２２が正しく装着されたか否かを判定
することができる。

また、第２図に示した判定装置３０の代わりにアナログ
信号の比較器で構成した判定装置を用いて、３個の距離
センサー９．〜９．から出力されている各距離△Ｓ１．
△Ｓ２．△Ｓ３を示すアナログ信号が各距離基準値△Ｓ
１゜、△Ｓ２゜、△Ｓ３０よりも大きいか否かを前記比
較器で判定することにより、判定装置のコスト低減を図
ってもよい。

さらに、３本の治具接触子６１〜６．の長さを変えるこ
とにより、高さが異なる各種のワークに対応させること
もできる。

第１図に示した求心動作装置５としては、旋盤などで用
いられている公知の渦巻き状のカム円板により求心動作
を行うもの、あるいはボール盤などで用いられている公
知の円すい形のテーバの前後進により求心動作を行うも
のなどを使用してもよい。また、本体３の形状は円板状
としたが、それ以外の形状を有する板状のものであって
もよい。さらに、各距離センサー９１〜９３は、うず電
流センサーや静電センサーなどの他の非接触式のもので
あってもよいし、電気マイクロメータなどの接触式のも
のであってもよい。

以上の説明では、ワークを被装着部材に装着する機能と
該ワークが正しく装着されたか否かを検査する機能とを
有する本発明のワーク装着装置について述べたが、同様
にして、前記ワークが正しく装着されたか否かを検査す
る機能のみを有するワーク検査装置を構成することがで
きる。

すなわち、第１図に示したワーク装着装置１１において
、３本の把持爪４．〜４３を有する求心動作装置５を取
り除くことにより、ワーク２２が被装着部材である工作
機械のステージ２０に正しく装着されたか否かを検査す
る機能のみを有するワーク検査装置を構成することがで
きる。該ワーク検査装置は、同図に示すワーク装着装置
と同様の効果を有する。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したとおり構成されているので、以
下に記載するような効果を奏する。

本発明のワーク検査装置は、治具接触子の反ストッパー
側の端が被装着部材に当接したのちは、支持棒は移動し
ないが、本体は被装着部材に向って予め設定されたティ
ーチング位置までロボットにより引き続き移動させられ
るため、圧縮ばねは前記支持棒と前記本体との間で圧縮
された状態となるが、前記支持棒に取付けられている距
離センサーの停止位置は前記治具接触子の反前記ストッ
パー側の端が前記被装着部材に当接したときの位置に定
まるため、前記本体が停止する位置とは無関係に前記距
離センサーの停止位置を定めることができるので、停止
精度の高いロボットを使用する必要がなく、しかも高さ
の異なるワークごとにティーチング位置の変更を高精度
に行う必要がないという効果がある。

本発明のワーク装着装置は、請求項第１項または第２項
記載のワーク検査装置の本体に、複数の把持爪を有する
求心動作装置を取付けているため、ワークを被装着部材
に装着する機能を有するとともに、前記ワークが正しく
装着されたか否かを本体の停止位置とは無関係に判定す
る機能も有するので、停止精度の高いロボットを使用す
る必要がなく、しかも高さの異なるワークごとにティー
チング位置の変更を高精度に行う必要がないという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のワーク装着装置の一実施例を示す概略
構成図、第２図はワークが工作機械のステージに正しく
装着されたか否かを判定する判定装置の構成を示すブロ
ック図、第３図は本体の停止位置がずれたときの第１図
に示したワーク装着装置の動作を示す図であり、（Ａ）
はコレットチャックと本体との間の距離がＬｌのときの
動作を示す図、（Ｂ）はコレットチャックと本体との間
の距離がＬｌのときの動作を示す図、第４図は、ワーク
の装着状態を検出するためのワーク検査装置を有するワ
ーク装着装置の従来例の一つを示す図である。 １・・・ロボット、　　２・・・連結バー３・・・本体
、　　　３．・・・ガイド孔、４１〜４３・・・把持爪
、 ５・・・求心動作装置、 ６、〜６３・・・治具接触子、 ７１〜７３・・・圧縮ばね、 ８１〜８３・・・ストッパー ９、〜９．・・・距離センサー １０＋〜１０．・・・支持棒、 １１・・・ワーク装着装置、 ２０・・・ステージ、２１・・・コレットチャック、２
２・・・ワーク、　　３０・・・判定装置、３１、〜３
１．・・・センサーアンプ、３２・・・Ａ／Ｄ変換回路
、 ３３・・・ＲＡＭ、　　３４・・・ｃｐｕ、Ｌｌ、Ｌｌ
、ΔＳ１・・・距離。 特許出願人　　キャノン株式会社 代　理　人　　　若　　　林　　　　忠第 図 第 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被装着部材に装着されたワークの装着状態を検出す
   るためのワーク検査装置において、板状の本体に穿設さ
   れたガイド孔に遊嵌された、抜け止め用のストッパーを
   一端に有する治具接触子と、 該治具接触子の反前記ストッパー側の端から前記装着さ
   れたワークの高さよりも長さの長い位置に突設された支
   持棒と、 該支持棒の先端に取付けられた距離センサーと、 前記支持棒と前記本体との間に配設された、前記支持棒
   を介して前記治具接触子を前記被装着部材側に常時付勢
   するための圧縮ばねとを具備したことを特徴とするワー
   ク検査装置。 ２、治具接触子と支持棒と距離センサーと圧縮ばねとが
   周方向等間隔に３組設けられていることを特徴とする請
   求項第１項記載のワーク検査装置。 ３、請求項第１項または第２項記載のワーク検査装置の
   本体に、複数の把持爪を有する求心動作装置を取付けた
   ことを特徴とするワーク装着装置。