JPH07146103A

JPH07146103A - ワーク形状自動検出装置、及び、ワーク形状自動検出方法

Info

Publication number: JPH07146103A
Application number: JP31910393A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Matsuba; 仁美松葉
Original assignee: Kitagawa Seiki KK
Current assignee: Kitagawa Seiki KK
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1995-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】任意形状のワークの外周形状を自動的に検出
する事の出来るワーク形状自動検出装置、及びワーク形
状自動検出方法を提供する事である。【構成】この発明に係わるワーク形状自動検出装置
は、検出工具を、ワークに接触する接触位置から、これ
を含むワークの接線に対して直交する方向に沿って第１
の所定距離だけ退避させ、この退避方向に対して所定回
りに９０度回転させた横方向に沿って第２の所定距離だ
け移動させ、この横方向に対して前記所定回りに９０度
回転させた接近方向に沿って、ワークとの接触が検出さ
れるまで移動させると共に、この動作を繰り返し制御
し、接触位置が検出される毎に、記憶部に検出された接
触位置を記憶させ、ワークの全周に渡り検出された接触
位置に基づき、ワークの外周形状を検出する事を特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、任意形状のワークの
形状を自動的に検出する事の出来るワーク形状自動検出
装置、及び、ワーク形状自動検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動加工装置としての
加工ロボットに、任意形状のワークの外周端縁をバリ取
り加工や面取り加工をさせようとすると、先ず、この任
意形状のワークの外周形状を、作業者による手作業でワ
ークの外周をティーチング治具を介してなぞって外周形
状を加工ロボットにティーチングするか、または、オペ
レータによるキー入力操作でワークの外周形状を数値入
力する様にしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな任意形状のワークの外周形状をロボットに覚えさせ
る為の作業は、結局、人間の手作業に依存する事とな
り、手間がかかると共に、作業者によるティーチング動
作またはオペレータによる数値入力動作にばらつきが発
生し、自動的にワークの形状を検出する事の出来るシス
テムが望まれていた。

【０００４】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、この発明の目的は、任意形状のワークの外周
形状を自動的に検出する事の出来るワーク形状自動検出
装置、及び、ワーク形状自動検出方法を提供する事であ
る。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】上述した課題を解決し、目
的を達成する為、この発明に係わるワーク形状自動検出
装置は、請求項１の記載によれば、基台と、この基台上
に配設され、導電性を有するワークを着脱自在に把持し
て固定するワークチャック手段と、導電性を有する検出
工具と、この検出工具を電気的に絶縁した状態で保持す
る工具保持手段と、この工具保持手段を、前記基台と平
行な面内で２次元的に移動駆動する駆動手段と、前記検
出工具と少なくともワークとの間を電気的に接続し、電
源及び抵抗器を有する電気回路手段と、この電気回路手
段に接続され、これの電位を検出する電位検出手段と、
この電位検出手段により、前記検出工具と前記ワークと
が接触する事により、前記電気回路手段の電位が低下し
た事が検出された時点での、前記検出工具と前記ワーク
との接触位置を二次元的に検出する位置検出手段と、こ
の位置検出手段で検出された接触位置情報を記憶する記
憶手段と、前記検出工具を、この位置検出手段で検出さ
れた所定の接触位置から離間する退避方向に沿って第１
の所定距離だけ退避させ、この退避動作後、この退避方
向に交差する横方向に沿って第２の所定距離だけ移動さ
せ、この横移動動作後、前記ワークに接近する接近方向
に沿って、前記位置検出手段で接触位置が検出されるま
で移動させると共に、この動作を繰り返す様に前記駆動
手段を制御し、前記接触位置が検出される毎に、前記記
憶手段に検出された接触位置を記憶させ、前記ワークの
全周に渡り検出された接触位置に基づき、前記ワークの
外周形状を検出する制御手段とを具備する事を特徴とし
ている。

【０００６】また、この発明に係わるワーク形状自動検
出方法は、請求項８の記載によれば、固定された検出工
具をワークに向けて接近する様に直進移動させる第１の
工程と、この検出工具がワークに接触した事を検出する
第２の工程と、この第２の工程で検出工具がワークに接
触した事が検出された時点で、前記検出工具の直進移動
を停止する第３の工程と、前記検出工具のワーク外周へ
の接触位置を二次元的に読み込む第４の工程と、前記第
４の工程で読み込んだ検出工具の接触位置を記憶する第
５の工程と、前記検出工具を、前記接触位置から離間す
る退避方向に沿って第１の所定距離だけ退避移動させる
第６の工程と、この第６の工程の終了後、前記検出工具
を、前記退避方向に交差する横方向に沿って第２の所定
距離だけ移動させる第７の工程と、この第７の工程の終
了後、前記検出工具を、前記ワークに対して接近する接
近方向に沿って、直進移動させる第８の工程と、前記検
出工具がワークに接触した事を検出する第９の工程と、
この第９の工程で検出工具がワークに接触した事が検出
された時点で、前記検出工具の直進移動を停止する第１
０の工程と、前記検出工具のワーク外周への次の接触位
置を二次元的に読み込む第１１の工程とを具備し、この
後、前記第６乃至第１１の工程を繰り返し実行する事に
より、ワークの全周に渡る形状を検出する事を特徴とし
ている。

【０００７】

【実施例】以下に、この発明に係わるワーク形状自動検
出装置の一実施例の構成を添付図面を参照して説明す
る。

【０００８】先ず、図１及び図２を参照して、この一実
施例のワーク形状自動検出装置１０の構成を説明する。

【０００９】図１に示す様に、このワーク形状自動検出
装置１０は平面矩形状の装置本体１２を備え、この装置
本体１２の上面には、これの外形形状と相似した矩形状
の開口１４が形成されている。この開口１４の底面は、
導電性を有する基台１６の上面から規定されており、こ
の基台１６上には、導電性を有する任意形状（この一実
施例においては、楕円形状）のワークＷを着脱自在に固
定した状態で把持する為のワークチャック１８がワーク
チャック手段として配設されている。このワークチャッ
ク１８は、詳細は図示しないが、この一実施例において
は、電磁力を介してワークＷをチャックする様に構成さ
れている。

【００１０】尚、この一実施例においては、このワーク
チャック１８は全体として導電性を有する様に構成され
ている。そして、基台１６とワークチャック１８とは互
いに電気的に接続されている。この結果、基台１６と、
ワークチャック１８と、このワークチャック１８により
把持されたワークＷとは、互いに常に同電位となるもの
である。

【００１１】一方、装置本体１２上には、基台１６と平
行に設定された平面内で２次元的に自由に移動される様
に配設された工具保持手段としてのホルダ２０が配設さ
れており、このホルダ２０は駆動手段としてのホルダ駆
動機構２２を介して、上述した平面内で２次元的に自由
な向きに沿って移動駆動される様になされている。尚、
このホルダ２０には、ワークＷの外周形状を検出する為
の検出工具としてのプローブ２４が電気絶縁部材２６を
介して取り付けられている。即ち、このプローブ２４
は、ホルダ２０にこれとは電気的に絶縁された状態で取
り付けられている。

【００１２】このプローブ２４は全体として導電性材料
から形成されており、上端及び下端が夫々ホルダ２０の
上面及び下面から突出される様に、略垂直にホルダ２０
に取り付けられたプローブ本体２４ａと、このプローブ
本体２４ａの下端から下方に略垂直下方に延出した細長
い検出ピン２４ｂとから構成されている。尚、このプロ
ーブ２４は、これの検出ピン２４ｂがワークＷの外周端
面に接触することが出来る様に、ホルダ２０にその垂直
方向位置を調整された状態で取り付けられている。

【００１３】上述したホルダ駆動機構２２は、図中ｙ軸
方向に沿って延出し、ｘ軸方向に沿って移動可能に配設
され、上述したホルダ２０がｙ軸方向に沿って移動可能
に支持されたｘ軸アーム２８と、このｘ軸アーム２８を
ｘ軸方向に沿って移動駆動するｘ軸方向駆動機構３０
と、上述したホルダ２０をｘ軸アーム２８上をｙ軸方向
に沿って移動駆動するｙ軸方向駆動機構３２とを備えて
概略構成されている。

【００１４】ここで、ｘ軸方向駆動機構３０は、ｘ軸方
向に沿って延出する様に互いに平行に配設された装置本
体１２の上端面１２ａ，１２ｂ上に夫々形成された長溝
３４ａ，３４ｂと、これら長溝３４ａ，３４ｂ内に夫々
配設され、ｘ軸方向に沿って延出する一対のｘ軸ボール
ねじ３６ａ，３６ｂと、これらｘ軸ボールねじ３６ａ，
３６ｂを互いに同期した状態で可逆回転駆動する為のｘ
軸サーボモータ３８（図２に示す）とを備えて構成され
ている。尚、ｘ軸アーム２８の両端には、両長溝３４
ａ，３４ｂに夫々嵌入される嵌入部２８ａ，２８ｂが一
体的に形成されており、これらｘ軸ボールねじ３６ａ，
３６ｂは、これら嵌入部２８ａ，２８ｂに夫々形成され
たボールナット４０ａ，４０ｂに夫々螺合している。

【００１５】このようにｘ軸方向駆動機構３０は構成さ
れているので、ｘ軸サーボモータ３８が正・逆何れかの
方向に起動される事により、ｘ軸アーム２８は、ｘ軸方
向に沿って移動駆動される事になる。

【００１６】また、ｙ軸方向駆動機構３２は、ｘ軸アー
ム２８の上面に、ｙ軸方向に沿って延出する様に形成さ
れた長溝４２と、この長溝４２内に配設され、ｙ軸方向
に沿って延出するｙ軸ボールねじ４４と、このｙ軸ボー
ルねじ４４を可逆回転駆動する為のｙ軸サーボモータ４
６（図２に示す）とを備えて構成されている。尚、ホル
ダ２０の一端には、長溝４０に嵌入される嵌入部２０ａ
が一体的に形成されており、このｙ軸ボールねじ４２
は、嵌入部２０ａに形成されたボールナット４８に螺合
している。

【００１７】このようにｙ軸方向駆動機構３２は構成さ
れているので、ｙ軸サーボモータ４６が正・逆何れかの
方向に起動される事により、ホルダ２０は、ｙ軸方向に
沿って移動駆動される事になる。

【００１８】ここで、ｘ軸方向駆動機構３０のｙ軸サー
ボモータ３８及びｙ軸方向駆動機構３２のｙ軸サーボモ
ータ４６には、図２に示す様に、制御ユニット５０が共
に接続されており、この制御ユニット５０の制御の下
で、駆動される様になされている。この結果、ホルダ２
０に保持されたプローブ２４は、制御ユニット５０の制
御の下で、基台１６の上面とは平行に設定された面内で
２次元的に自由な方向に沿って移動駆動され得る事にな
る。尚、この制御ユニット５０における制御手順は、後
にフローチャートを参照して詳細に説明する。

【００１９】尚、このｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸方
向駆動機構３２は、夫々に制御ユニット４６から停止信
号が入力されてきた場合に、即座に、ｘ軸サーボモータ
３８のモータ軸の回転及びｙ軸サーボモータ４６のモー
タ軸の回転を停止させて、プローブ２４のｘ軸方向及び
ｙ軸方向の移動駆動を停止すべく、図示しないブレーキ
機構を夫々備えている。

【００２０】一方、上述したｘ軸サーボモータ３８及び
ｙ軸サーボモータ４６の夫々のモータ軸には、位置検出
手段としてのｘ軸及びｙ軸ロータリエンコーダ５２，５
４（図２に示す）が夫々接続されており、対応するサー
ボモータ３８，４６の回転量を正確に検出することが出
来る様に構成されている。これらのロータリエンコーダ
５２，５４は、制御ユニット５０に接続されている。こ
の制御ユニット５０は、ロータリエンコーダ５２，５４
からの出力情報に基づき、ホルダ２０に保持されたプロ
ーブ２４の検出ピン２４ｂ（即ち、ワークＷに接触する
先端位置）の現在位置Ｐ（即ち、ｘ軸方向位置及びｙ軸
方向位置）を正確に検出すると共に、この検出情報に基
づき、ｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸方向駆動機構３２
を駆動制御する様に構成されている。

【００２１】ここで、この一実施例においては、ホルダ
２０に保持されたプローブ２４の現在位置Ｐを検出する
為に、サーボモータ３８，４６のモータ軸に夫々取り付
けられたロータリエンコーダ５２，５４を用いる様に説
明したが、この発明は、このような構成に限定されるこ
となく、ｘ軸アーム２８の移動範囲及びホルダ２０の移
動範囲に沿って夫々配設されたリニアエンコーダを介し
て、ｘ軸アーム２８及びホルダ２０の現在位置Ｐを検出
する様にしても良い。

【００２２】一方、プローブ２４と基台１６（従って、
この基台１６に電気的に接続されたワークチャック１８
及びこのワークチャック１８に電気的に接続された状態
で把持されたワークＷ）との間は、電気回路手段として
の電気回路５６により電気的に接続されている。この電
気回路５６は、プローブ２４及び基台１６を電気的に接
続する電気配線５６ａを備え、この電気配線５６ａに
は、例えば５Ｖの直流電源５６ｂ及び所定抵抗値を有す
る抵抗器５６ｃが直列状態で接続されている。このよう
に電気回路５６を構成する事により、プローブ２４がワ
ークＷに接触していない状態においては、この電気回路
５６は開（切断）状態となり、従って、電気配線５６ａ
の電圧は、電源５６ｂで規定される所定の電圧が現れる
事になる。一方、プローブ２４がワークＷが接触する
と、電気回路５６は閉回路となり、電気配線５６ａ内を
電流が流れてこの電圧は実質的に「０」となる。

【００２３】即ち、本願発明においては、このようにプ
ローブ２４がワークＷに接触するか否かを、電気回路５
６の電圧が「０」か否かにより判別し、電気回路５６の
電圧が所定値を呈する状態から「０」に変化した時点
で、プローブ２４がワークＷに接触したと検出する事を
利用するものである。

【００２４】この電気回路５６には、これに現れる電圧
を検出してプローブ２４のワークＷへの接触状態を検出
する為に、電位検出手段としての検出回路５８が電気配
線５６ａに接続されている。この検出回路５８は、一端
が電気配線５６ａに接続され、他端がアースされ、プロ
ーブ２４がワークＷに接触していない場合には発光動作
し、プローブ２４のワークＷへの接触にともない消える
フォトダイオード（ＬＥＤ）６０と、このフォトダイオ
ード６０からの光を受けてオン動作するフォトトランジ
スタ６２とを備え、これらフォトダイオード６０及びフ
ォトトランジスタ６２とにより、フォトカプラ６４を構
成している。尚、このフォトトランジスタ６２の一端は
アースされており、他端は検出端として制御ユニット５
０に接続されている。そして、フォトトランジスタ６２
は制御ユニット５０に、フォトダイオード６０が発光し
ている間は「Ｌ」レベル信号を出力し、フォトダイオー
ド６０が消灯する間は「Ｈ」レベル信号を出力する様に
構成されている。

【００２５】この制御ユニット５０は、この検出回路５
８からの「Ｌ」レベル信号を入力している間は、プロー
ブ２４がワークＷに接触していない状態であると判断
し、また、「Ｌ」レベル信号から「Ｈ」レベル信号に入
力状態が変化する事により、プローブ２４がワークＷに
接触したと判断する様に構成されている。

【００２６】尚、この制御ユニット５０における、検出
した接触位置に基づくワークＷの形状自動検出の制御手
順については、後に図３乃至図５に示すフローチャート
を参照して詳細に説明するが、このように検出回路５８
からの入力信号が、「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに変
化する事により、プローブ２４がワークＷに接触したと
判断した時点で、上述したロータリーエンコーダ５２，
５４からの検出情報に基づき、ワークＷへのプローブ２
４の接触位置情報Ｐ、即ち、プローブ２４のｘ軸方向位
置及びｙ軸方向位置とを、検出情報として、制御ユニッ
ト５０に接続された記憶手段としての記憶部６６に記憶
させる様に構成されている。

【００２７】また、この制御ユニット５０には、入力部
６８が接続されており、この入力部６８を構成する図示
しないキーボードを介して、自動検出に必要な情報、例
えば、１つのワークの形状を検出する際の、初期アプロ
ーチ方向や、リターン移動量（Ｌ₁ ）、及び、横移動量
（Ｌ₂ ）等が入力される様に構成されている。また、こ
の制御ユニット５０には、表示部７０が接続されてお
り、この表示部７０を構成する図示しないＣＲＴに、検
出結果、即ち、検出したワークＷの外形形状及びその検
出データを表示する様に構成されている。

【００２８】ここで、上述したリターン移動量Ｌ₁ は長
く設定される程、ワークＷの形状変化に確実に追従する
ことが出来る事になるが、長過ぎると検出動作時間が長
くかかる事となり、作業性の悪化を招く事になる。この
為、例えば、この一実施例におては、Ｌ₁ は５mmに設定
されている。また、上述した横移動量Ｌ₂ は短く設定さ
れる程、ワークの形状検出精度が高まる事になるが、短
過ぎると検出動作時間が長くかかる事となり、同様に、
作業性の悪化を招く事になる。この為、この一実施例に
おいては、例えば、Ｌ₂ は、１．０mmに設定されてい
る。尚、ワークＷの外周の一周につき実行される測定回
数Ｎは、例えＬ₂ を予め設定したとしても、ワークＷの
外形形状によって異なる事となり、これを予め設定して
おく事に意味はない。

【００２９】尚、入力部６８を介して入力された値は、
記憶部６６に記憶される。また、この入力部６８には、
図示していないが、検出動作開始スイッチや非常停止ス
イッチ等の種々の操作スイッチが配設されている。

【００３０】以上の様に構成されるワーク形状自動検出
装置１０における制御ユニット５０の、この発明の他の
特徴を構成するワーク形状自動検出動作を、図３乃至図
６を参照して説明する。

【００３１】即ち、この一実施例のワーク形状自動検出
動作においては、先ず、ワークＷをワークチャック１８
にチャックする。このチャック動作においては、ワーク
Ｗの所定部位が検出動作開始位置、即ち、初期設定位置
にあるプローブ２４に対向する位置に正確にもたらされ
る様に設定される。ここで、ワークＷは、この一実施例
においては、均一厚さを有する様に形成されているもの
とする。

【００３２】この様にワークＷをワークチャック１６に
チャックした後、入力部６８を介して、初回アプローチ
方向を入力する。ここで、この初回アプローチ方向は、
プローブ２４がワークＷの上述した所定部位に最初に接
触する様に設定される。この様に設定・入力された初回
アプローチ方向は、記憶部６６に一旦記憶される。この
後、図示しない検出動作開始スイッチをオンさせる事に
より、ワークＷの外形形状の自動検出動作が起動され
る。

【００３３】即ち、図３に示す様に、この自動検出動作
が起動されると、制御ユニット５０は、初期化動作を実
行する（Ｓ１０）。この初期化動作においては、プロー
ブ２４を初期設定位置に移動させると共に、記憶部６６
における接触位置Ｐ_N のメモリ情報を消去し、検出回数
Ｎを０に設定する。この後、記憶部６６に一旦記憶して
おいた初回アプローチ（接近）方向を読み込む（Ｓ１
２）。ここで、制御手順としては記載されていないが、
初回アプローチ方向が記憶部６６に記憶されていない事
が判明した場合には、図示しない警報機を介して警報音
を発生させるとと共に、表示部７０に初回アプローチ方
向の入力を促すメッセイジを表示する。そして、初回ア
プローチ方向の入力を待って次のステップに進む。

【００３４】ステップＳ１２において、初回アプローチ
方向が読み込まれると、この読み込んだ初回アプローチ
方向に沿ってプローブ２４が前進移動する様に、ホルダ
駆動機構２２を、即ち、ｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸
方向駆動機構３２を駆動制御する（Ｓ１４）。この前進
移動は、ステップＳ１６において、プローブ２４がワー
クＷに接触して、検出回路５８からの検出信号の出力レ
ベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化するまで継続され、出力
レベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化した時点、即ち、プロ
ーブ２４がワークＷに接触した時点で、ステップＳ１８
に示す様に、ホルダ駆動機構２２によるプローブ２４の
前進駆動動作を停止する。

【００３５】即ち、この一実施例においては、プローブ
２４がワークＷに「接触」した事を、検出回路５８にお
いて、この「接触」に基づく電気回路５６の電位の変化
に基づき検出しているので、プローブ２４とワークＷと
が電気的に接続された時点で、この「接触」が検出され
る事となる。この結果、圧電素子やリミットスイッチ等
を介して接触を検出する場合に比較して、実質的に無接
触圧状態で（もしくは、無視し得る程度に小さい接触
圧）で接触した状態で、ホルダ駆動機構２２の前進駆動
動作を停止させることが出来る事になる。従って、この
一実施例によれば、「接触位置」に基づくワークＷへの
検出ポイントＰ_N を非常に正確に検知し得る事になる。

【００３６】そして、この停止位置におけるプローブ２
４のｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置を読み込み、これら
読み込んだｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置に基づき、プ
ローブ２４のワークＷへの接触位置Ｐ_N を検出し（Ｓ２
０）、この様に検出した接触位置に基づく検出ポイント
Ｐ_N （即ち、Ｐ₀ ）を記憶部６６に記憶する（Ｓ２
２）。ここまでのステップを実行する事により、初回ア
プローチ方向に沿って移動されたプローブ２４のワーク
Ｗへの接触位置に基づく検出ポイントＰ₀ が記憶部６６
に記憶される事になる。

【００３７】この後、プローブ２４のリターン（退避）
動作を実行する事になるが、このリターン方向は、初回
の検出ポイントＰ₀ からリターンする場合と、初回以降
の検出ポイント（Ｐ₁ 〜）からリターンする場合で異な
って設定されている。この為、リターン動作を実行する
に先立ち、リターン方向を予め規定する為に、検出回数
Ｎが０であるか否かを判別する（Ｓ２４）。ここで、Ｎ
＝０と判別される場合、即ち、リターン動作が初回の検
出ポイントＰ₀ からリターンする場合であると判断され
ると、リターン方向を初回アプローチ方向とは逆方向に
設定する（Ｓ２６）。一方、Ｎ＝０ではないと判断され
る場合、即ち、リターン動作が初回以降の検出ポイント
（Ｐ₁ 〜）からリターンする場合であると判断される
と、リターン方向を、前回の検出ポイントＰ_N-1 と今回
の検出ポイントＰ_N とを結ぶ線分Ａ_N に直交する方向に
設定する（Ｓ２８）。

【００３８】尚、ステップＳ２２を経てきた場合には、
Ｎ＝０であるので、リターン方向は初回アプローチ方向
とは逆方向に設定される。このようにリターン方向を設
定した後、初回アプローチ方向とは反対に設定されたリ
ターン方向に沿って、所定のリターン量Ｌ₁ だけプロー
ブ２４がリターンする様に、ホルダ駆動機構２２を駆動
する。

【００３９】この移動量Ｌ₁ だけのリターン移動が終了
した後、ワークＷの全周に渡る検出動作が終了したか否
かを判断する（Ｓ３２）。ここで、この終了判断は、検
出ポイントＰ_N が初回検出ポイントＰ₀ を越えたと判断
された時点でなされる様に設定されている。ここで、未
だ。ワークＷの全周に渡る検出動作が終了していないと
判断される場合には、図４に示す様に、検出回数Ｎを
「１」だけインクリメントし（Ｓ３４）、右方向に向け
て、即ち、右回りに９０度だけ回転した方向に沿って、
所定の横移動量Ｌ₂ だけプローブ２４が移動する様に、
ホルダ駆動機構２２を駆動する（Ｓ３６）。

【００４０】この移動量Ｌ₂ だけの横移動が終了した
後、更に、右方向に向けて、即ち、右回りに９０度だけ
回転した方向に沿って、プローブ２４が前進移動する様
に、ホルダ駆動機構２２を駆動する（Ｓ３８）。この前
進移動は、ステップＳ４０において、プローブ２４がワ
ークＷに接触して、検出回路５８からの検出信号の出力
レベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化するまで継続され、出
力レベルが「Ｌ」から「Ｈ」に変化した時点、即ち、プ
ローブ２４がワークＷに接触した時点で、ステップＳ４
２に示す様に、ホルダ駆動機構２２によるプローブ２４
の前進駆動動作を停止する。

【００４１】そして、この停止位置におけるプローブ２
４のｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置を読み込み、これら
読み込んだｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置に基づき、プ
ローブ２４のワークＷへの接触位置Ｐ_N を検出し（Ｓ４
４）、この様に検出した接触位置に基づく検出ポイント
Ｐ_N （即ち、Ｐ₀ ）を記憶部６６に記憶する（Ｓ４
６）。ここまでのステップを実行する事により、２回目
の前進移動（Ｎ＝１）によるプローブ２４のワークＷへ
の接触位置に基づく検出ポイントＰ₁ が記憶部６６に記
憶される事になる。

【００４２】この後、今回検出した検出ポイントＰ_N と
前回検出した検出ポイントＰ_N-1 とをを結ぶ線分Ａ_N を
演算により求める（Ｓ４８）。この後、上述したステッ
プＳ２４に戻り、検出回数Ｎが０であるか否かを判別す
る。ここでは、既にステップＳ３４において検出回数Ｎ
は「１」だけインクリメントされているので、リターン
方向は、上述したステップＳ４８で演算した線分Ａ_N
（即ち、前回の検出ポイントＰ_N-1 と今回の検出ポイン
トＰ_N とを結ぶ線分Ａ_N ）に直交する方向に設定される
事になる。

【００４３】この後、ステップＳ２４からステップＳ４
８が繰り返し実行される事により、図６に示す様に、検
出ポイントはＰ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ 、Ｐ₅ 、Ｐ₆ ……と求め
られていき、夫々の検出ポイントＰ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ 、Ｐ
₅ 、Ｐ₆ ……の位置情報は、ステップＳ４６で記憶部６
６に順次記憶される事になる。

【００４４】ここで、ステップＳ３２において、ワーク
Ｗの全周に渡る検出動作が終了したと判断されると、図
５に示す様に、記憶部６６から検出した全ての検出ポイ
ントの位置情報を読み出し（Ｓ５０）、この読み出した
全ての検出ポイントの位置情報Ｐ_N に基づき、ワークＷ
の外周形状を、これら検出ポイントを順次包絡的に結ぶ
線分として演算する（Ｓ５２）。そして、このように演
算して得られたワークＷの外周形状を表示部７０に表示
し（Ｓ５４）、その演算結果を記憶部６６にメモリする
（Ｓ５６）。このようにして、一連の検出動作の為の制
御手順を終了する。

【００４５】この様にして、この一実施例においては、
このワーク形状自動検出動作を実行する事により、ワー
クＷの外周形状の検出動作を自動的に、且つ、高精度に
実行することが出来る事になる。

【００４６】この発明は、上述した一実施例の構成及び
方法に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形可能である事はいうまでもない。

【００４７】例えば、上述した一実施例においては、プ
ローブ２４の検出ピン２４ｂの形状を細長いピン状とな
る様に説明したが、この発明は、この様な構成に限定さ
れることなく、例えば、水平に延出する矢印形状になる
様に形成しても良い。この場合、プローブ２４はホルダ
２０に対して回転自在に取り付けられ、且つ、図示しな
い回転機構により、回転駆動される様になされる。そし
て、水平に延出する矢印形状の検出ピン２４ｂは、この
回転機構により回転され、そのアプローチ方向に沿って
延出するように設定される事になる。

【００４８】また、上述した一実施例においては、所定
距離Ｌ₁ だけリターン動作した後の横移動方向を、リタ
ーン方向の右方向となる様に説明したが、この発明は、
このような構成に限定されることなく、例えば、リター
ン方向の左方向となる様に設定しても良いものである。
但し、横移動方向をリターン方向の左方向と設定した場
合には、この後の移動方向の変更方向は、同様に左方向
となる。このように設定しないと、この方向変更によ
り、ワークＷに接近する事が不可能となるからである。

【００４９】また、上述した一実施例においては、ホル
ダ移動機構２２を、ｘ軸方向駆動機構３０及びｙ軸方向
移動機構３２とから構成して、直交座標系を利用する様
に説明したが、この発明は、このような構成に限定され
ることなく、円筒座標系を利用した２本の回転式アーム
を備えた構成でも良いものである。要は、プローブ２４
が平面内で自由に移動出来るものであれば、その駆動形
態は何でも良い。また、上述した一実施例においては、
プローブ２４の退避方向をワークＷの外周面への接触位
置から、これを含むワークＷの接線に対して直交する方
向から規定し、プローブ２４の横方向を、この退避方向
に対して所定回りに９０度回転させた方向から規定し、
プローブ２４の接近方向を、この横方向に対して上述し
た所定回りに９０度回転させた方向から規定する様に説
明したが、この発明は、この様な角度設定に限定される
ことなく、任意の角度で移動させることが出来るもので
ある。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述した様に、従って、この発明に
よれば、任意形状のワークの外周形状を自動的に検出す
る事の出来るワーク形状自動検出装置、及び、ワーク形
状自動検出方法が提供される事になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わるワーク形状自動検出装置の一
実施例の構成を概略的に示す斜視図である。

【図２】図１に示すワーク形状自動検出装置の全体シス
テムを示すブロック図である。

【図３】、

【図４】、

【図５】図１に示すワーク形状自動検出装置における制
御ユニットでのワーク形状自動検出方法の制御手順を示
すフローチャートである。

【図６】図３乃至図５に示す制御手順に従い、任意形状
のワークの外形を自動検出する際のプローブの検出軌跡
を示す図である。

【符号の説明】

１０ワーク形状自動検出装置１２装置本体１２ａ；１２ｂ上端面１４開口１６基台１８ワークチャック２０ホルダ２０ａ嵌入部２２ホルダ駆動機構２４プローブ２４ａプローブ本体２４ｂ検出ピン２６電気絶縁部材２８ｘ軸アーム２８ａ；２８ｂ嵌入部３０ｘ軸方向駆動機構３２ｙ軸方向駆動機構３４ａ；３４ｂ長溝３６ａ；３６ｂｘ軸ボールねじ３８ｘ軸サーボモータ４０ａ；４０ｂボールナット４２長溝４４ｙ軸ボールねじ４６ｙ軸サーボモータ４８ボールナット５０制御ユニット５２ｘ軸ロータリエンコーダ５４ｙ軸ロータリエンコーダ５６電気回路５６ａ電気配線５６ｂ電源５６ｃ抵抗５８検出回路６０フォトダイオード６２フォトトランジスタ６４フォトカプラ６６記憶部６８入力部である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台と、この基台上に配設され、導電性を有するワークを着脱自
在に把持して固定するワークチャック手段と、導電性を有する検出工具と、この検出工具を電気的に絶縁した状態で保持する工具保
持手段と、この工具保持手段を、前記基台と平行な面内で２次元的
に移動駆動する駆動手段と、前記検出工具と少なくともワークとの間を電気的に接続
し、電源及び抵抗器を有する電気回路手段と、この電気回路手段に接続され、これの電位を検出する電
位検出手段と、この電位検出手段により、前記検出工具と前記ワークと
が接触する事により、前記電気回路手段の電位が低下し
た事が検出された時点での、前記検出工具と前記ワーク
との接触位置を二次元的に検出する位置検出手段と、この位置検出手段で検出された接触位置情報を記憶する
記憶手段と、前記検出工具を、この位置検出手段で検出された所定の
接触位置から離間する退避方向に沿って第１の所定距離
だけ退避させ、この退避動作後、この退避方向に交差す
る横方向に沿って第２の所定距離だけ移動させ、この横
移動動作後、前記ワークに接近する接近方向に沿って、
前記位置検出手段で接触位置が検出されるまで移動させ
ると共に、この動作を繰り返す様に前記駆動手段を制御
し、前記接触位置が検出される毎に、前記記憶手段に検
出された接触位置を記憶させ、前記ワークの全周に渡り
検出された接触位置に基づき、前記ワークの外周形状を
検出する制御手段とを具備する事を特徴とするワーク形
状自動検出装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記退避方向を、前記位
置検出手段で検出された所定の接触位置から、これを含
む前記ワークの接線に対して直交する方向から規定し、
前記横方向を、前記退避方向に対して所定回りに９０度
回転させた方向から規定し、前記接近方向を、前記横方
向に対して前記所定回りに９０度回転させた方向から規
定した状態で、前記検出工具を移動制御する事を特徴と
する請求項１に記載のワーク形状自動検出装置。
【請求項３】前記ワークチャック手段と前記基台の少な
くとも一部とは、互いに導電状態に構成され、前記電気回路手段は、一端を前記検出工具に電気的に接
続され、他端を前記基台のワークチャック手段と導電状
態にある部分に電気的に接続される電気配線を備える事
を特徴とする請求項１に記載のワーク形状自動検出装
置。
【請求項４】前記駆動手段は、前記工具保持手段を所定
の一方向に沿って移動させる一方向駆動手段と、前記一
方向とは直交する他方向に沿って移動させる他方向移動
手段とを備え、前記駆動保持手段を任意方向に沿って直
進移動駆動できる事を特徴とする請求項１に記載のワー
ク形状自動検出装置。
【請求項５】前記ワークは、導電性を有する材料から形
成されている事を特徴とする請求項１に記載のワーク形
状自動検出装置。
【請求項６】前記ワークは、絶縁性を有する材料から形
成され、表面を導電処理されている事を特徴とする請求
項１に記載のワーク形状自動検出装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記位置検出手段により
今回検出した接触位置と直前に検出した接触位置とを結
ぶ線分を、前記接線として用いる事を特徴とする請求項
１に記載のワーク形状自動検出装置。
【請求項８】固定された検出工具をワークに向けて接近
する様に直進移動させる第１の工程と、この検出工具がワークに接触した事を検出する第２の工
程と、この第２の工程で検出工具がワークに接触した事が検出
された時点で、前記検出工具の直進移動を停止する第３
の工程と、前記検出工具のワーク外周への接触位置を二次元的に読
み込む第４の工程と、前記第４の工程で読み込んだ検出工具の接触位置を記憶
する第５の工程と、前記検出工具を、前記接触位置から離間する退避方向に
沿って第１の所定距離だけ退避移動させる第６の工程
と、この第６の工程の終了後、前記検出工具を、前記退避方
向に交差する横方向に沿って第２の所定距離だけ移動さ
せる第７の工程と、この第７の工程の終了後、前記検出工具を、前記ワーク
に対して接近する接近方向に沿って、直進移動させる第
８の工程と、前記検出工具がワークに接触した事を検出する第９の工
程と、この第９の工程で検出工具がワークに接触した事が検出
された時点で、前記検出工具の直進移動を停止する第１
０の工程と、前記検出工具のワーク外周への次の接触位置を二次元的
に読み込む第１１の工程とを具備し、この後、前記第６乃至第１１の工程を繰り返し実行する
事により、ワークの全周に渡る形状を検出する事を特徴
とするワーク形状自動検出方法。
【請求項９】前記退避方向は、前記位置検出手段で検出
された所定の接触位置から、これを含む前記ワークの接
線に対して直交する方向から規定され、前記横方向は、前記退避方向に対して所定回りに９０度
回転させた方向から規定され、前記接近方向は、前記横方向に対して前記所定回りに９
０度回転させた方向から規定される事を特徴とする請求
項８に記載のワーク形状自動検出方法。
【請求項１０】前記検出工具及びワークを導電性を有す
る様に構成し、前記検出工具とワークとの間を電源及び抵抗器を有する
電気回路手段で電気的に接続し、前記第２の工程は、前記電気回路手段での電位が低下し
た時点で、前記検出工具と前記ワークとが接触したと検
出する事を特徴とする請求項８に記載のワーク形状自動
検出方法。
【請求項１１】前記第６の工程は、前回検出した接触位
置と今回検出した接触位置とを結ぶ線分を、前記接線と
して用いる事を特徴とする請求項８に記載のワーク形状
自動検出方法。
【請求項１２】前記検出工具の前記ワークに対する初回
の接近方向は、操作者により任意に設定される事を特徴
とする請求項８に記載のワーク形状自動検出方法。
【請求項１３】前記検出工具の前記ワークからの初回の
退避方向は、前記初回の接近方向とは逆方向に設定され
ている事を特徴とする請求項１２に記載のワーク形状自
動検出方法。