JPH0242615B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、穴部品およびこの穴部品に挿入する
軸部品の夫々の中心位置を計測し、これら穴部品
および軸部品の相対中心位置を一致させる位置決
め方法とくに穴部品と軸部品とを非接触状態で相
互の中心位置を一致させる位置決め方法に関する
ものである。 〔発明の背景〕 従来、第１３図に示す如く、穴部品１の穴１ａ
内に間隙δを有する如き大きさに形成された軸部
品２の軸２ａを挿入するため、上記穴部品１の穴
１ａの中心位置と、上記軸部品２の軸２ａの中心
位置とを位置決めする位置決め方法は特開昭53−
63700号および昭和58年10月12日付、日刊工業新
聞社発行の日刊工業新聞に掲載されたものが有効
な方法とされている。なお第１３図に示す２ｂは
フランジ部である。 然るに、上記前者の方法では、穴部品に軸部品
を挿入するさいに軸部品が穴部品に当つてその反
力で軸部品の中心が穴部品の中心に倣つて挿入さ
れるものであり、また上記後者の方法では、反力
を力覚センサーで検出し、ある力以上の力が発生
しないように手首の姿勢をコントロールして挿入
するものであるため、軸部品を穴部品に挿入する
さい、滑らかに挿入しないと何れか一方の部品も
しくは両方の部品にきずを付けることが多い。と
くに材質がアルミなどで形成されているときに
は、コジリが発生し易くかつ塵埃が発生し易く、
この塵埃のために製品に重大な事故を招来するこ
とがある。 〔発明の目的〕 本発明は上記従来の問題点を解決し、塵埃を発
生することなく、穴部品の中心位置と軸部品の中
心位置とを高精度で計測して位置決めすることの
可能な位置決め方法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は上記の目的を達成するため、穴部品に
形成された円筒形状の穴内に円筒形状をした軸を
有する軸部品を挿入する方法において、上記挿入
する軸部品を保持するハンドに測定治具を保持さ
せて、この測定治具を同一平面上で、互いに対向
する如く配置した複数個の固定センサ間に挿入
し、上記ハンドおよび測定治具を回転させながら
測定治具の外径を固定センサで測定してこれによ
りハンドの回転中心位置を上記固定センサに記憶
させ、ついで、上記ハンドおよび測定治具を所定
距離移動して測定治具を上記穴部品の穴内に挿入
して該測定治具およびハンドを回転させながら測
定治具に内蔵する測定具にて穴部品の穴の中心位
置をその穴の中心線上複数個所で測定して穴部品
の穴に傾きがあるときには、傾き補正テーブルに
て穴部品を互いに直交する２方向のうち何れか一
方もしくは両方で回動させ、補正後再び上記測定
具にて穴部品の穴の中心位置を測定して穴部品の
傾きが零になつたときの穴部品の穴の中心位置を
測定し、これによつてハンドの回転中心位置と穴
部品の穴の中心位置との相対位置を検出し、然る
後、ハンドより測定治具を取り外して、軸部品を
取付け、軸部品を上記固定センサ間に挿入して、
軸部品の外径を回転させないで上記固定センサで
測定し、これによつてハンドの回転中心位置と軸
部品の中心位置のずれ量で、上記固定センサ間に
挿入したときのハンドの回転位置から、穴部品の
穴の中心位置までの距離を補正して穴部品の穴の
中心位置と、軸部品の嵌め合う軸部の中心位置と
を位置決めすることを特徴とするものである。 〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例を示す第１図乃至第１２図
について説明する。 第１図は本発明の実施例を示す測定装置の正面
図、第２図はその平面図、第３図はその測定治具
を示す１部断面正面図、第４図は第３図のＡ矢視
側面図、第５図は測定治具をハンドに取付けた状
態を示す１部断面正面図、第６図は第５図のＢ−
Ｂ矢視平面図、第７図は軸部品をハンドに取付け
た状態を示す１部断面正面図、第８図は傾き補正
テーブルを示す斜視図、第９図は動作説明図、第
１０図は第７図ａの拡大平面図、第１１図は第１
０図ｄの拡大平面図、第１２図は穴部品の中心位
置測定時を示す説明図である。 同図において４はベース、５はテーブルにし
て、上記ベース４の上面に第１図に対して前後方
向（説明の都合上Ｙ方向とする）に摺動自在に支
持され、上面にはガイドバー６および図示しない
駆動機構によつて回転するスクリユーシヤフト
（図示せず）の両端部を支持している。７はコラ
ムにして、下端部を上記ガイドバー６にＸ矢視方
向に摺動自在に支持され、同時に上記スクリユー
シヤフトに螺着して、このスクリユーシヤフトの
回転によりＸ矢視方向に摺動される。また上記コ
ラム７は図示しない駆動機構によつて回転するバ
ーチカルスクリユーシヤフト８の両端部を支持し
ている。９はロボツトにして、３角形状をした本
体９ａの垂直面に上記バーチカルスクリユーシヤ
フト８に間隔をおいて螺着する２個のアーム９ｂ
を固定し、上面に後述の測定治具２５および穴部
品１をハンド３３を介して保持し、内部には上記
ハンド３３を回転させる駆動機構（図示せず）を
内蔵している。１０は架台にして、上記ベース４
の上面両端部に上記ロボツト９の周りを囲むよう
に固定され、上端部に天井板１１を固定してい
る。１２は固定センサユニツトにして、底部１２
ａを有する角筒形状をし、上記天井板１１に形成
された穴１１ａ内に底部１２ａが下方に突出する
如く挿入支持され、上記底部１２ａの下面に互い
に直交する２軸上に対向する如く４個の固定セン
サ１３を保持している。また上記底部１２ａの中
心部には貫通穴１２ｂを形成している。１４は傾
き補正テーブルにして、上記天井板１１上に固定
され、第８図に示す如く、互いに積重する如く配
置されたロ字形状の３個のベース１５，１６，１
７を設けている。上記最下部のベース１５は、そ
の一端面にモータ１８を支持するための台１５ａ
を固定し、その他端の上面両端部に間隔をおいて
上方に突出する２個１対の突起部１５ｂを４個固
定している。上記中央部のベース１６は、上記モ
ータ１８の軸心方向上方位置に間隔をおいて２個
の突起部１６ａを固定している。この突起部１６
ａは、上記モータ１８の軸端スクリユー部１８ａ
を螺合するナツト１９を介挿し、かつこのナツト
１９の両端部より突出する２個のピン２０を回動
自在に支持している。また上記中央部のベース１
６はその他端部に上記２個の突起部１５ｂ間に
夫々介挿し、ピン２１を介して回動自在に支持さ
れた支持部１６ｂを２個固定している。さらに上
記中央部のベース１７は、上記２個の突起部１６
ａ，１６ｂと直交する端面にモータ２２を支持す
るための台１６ｃと、その対向側端面両端部に間
隔をおいて上方に突出する２個１対の４個の突起
部１６ｄとを固定している。上記上方部のベース
１７は、上記モータ２２の軸心方向上方位置に間
隔をおいて２個の突起部１７ａを固定している。
この突起部１７ａは上記モータ２２の軸端スクリ
ユー部２２ａを螺合するナツト２３を介挿し、か
つこのナツト２３の両端部より突出する２個のピ
ン２３ａを回動自在に支持している。また上記上
方部のベース１７は、上面に穴部品１を載置しそ
の他端部に上記突起部１６ｄ間に夫々介挿し、ピ
ン２４を介して回動自在に支持された支持部１７
ｂを固定している。したがつて、上記傾き補正テ
ーブル１４は２個のモータ１８，２２が駆動して
その軸端のスクリユー部１８ａ，２２ａが夫々回
転したとき、ナツト１９，２３を介して、中央部
のベース１６、および上方部のベース１７が夫々
ピン２１，２４を中心にして互いに直角な方向の
θ_X矢印方向およびθ_Y矢印方向に回動し、これによ
つて上面の穴部品１を互いに直角な２方向に傾け
ることができる。２５は測定治具にして、測定治
具本体２６と、距離センサ２７と、支持部２８
と、スライド部２９と、位置決め部３０とから形
成されている。上記測定治具本体２６は上方から
軸部品２の嵌め合い軸部２ａに相当する軸状の治
具２６ａと、この治具２６ａより稍細径の第１軸
部２６ｂと、この軸部２６ｂより稍大径に形成さ
れ、内部の第３図に対して左右方向に貫通する段
付穴２６ｃを有する第２軸部２６ｄと、最も大径
に形成されその下面に後述のハンド３３の上面に
搭載されるフランジ部２６ｅと、最も小径に形成
された第３軸部２６ｆと、この第３軸部２６ｆよ
り稍大径に形成された第４軸部２６ｇとを互いに
同一軸心上に固定して形成されている。上記距離
センサ２７は、その軸部２７ａを上記フランジ部
２６ｄの上面に上記段付穴２６ｃ内に挿入される
如く固定された固定ブロツク２６ｈ上に第４図に
示す如く、板バネ３１を介してボルト３２により
固定され、その軸部２７ａ内を先端部が外方に突
出する如く軸方向に移動自在に挿入されたプラン
ジヤ２７ｂを上記スライド部２９のスライド部材
２９ｄの上方部に係合されている。上記支持部２
８は、形状をして、その上端部を上記フランジ
部２６ｄに上下方向に貫通する如く形成された穴
２６ｉの下方位置に固定されている。上記スライ
ド部２９は、上記支持部２８の底部２８ａに直立
状態に固定されたモータ２９ａと、このモータ２
９ａの上方軸端部に固定された偏心カム２９ｂ
と、このカム２９ｂに対接するカムフオロ２９ｃ
と、このカムフオロ２９ｃを下端部に固定するス
ライド部材２９ｄと、このスライド部材２９ｄの
中央部より水平方向に突出する突起板２９ｅの下
面を摺動自在に支持し、上記支持部２８に固定さ
れたスライド軸受２９ｅと、上記スライド部材２
９ｄおよび上記フランジ部２６ｅの穴２６ｉの内
端面間に介挿され、上記カムフオロ２９ｃを常に
偏心カム２９ｂの外周面に対接させるスプリング
２９ｆとから形成されている。上記位置決め部３
０はそのフランジ部３０ａの上面中心部に上記測
定治具本体２６の第４軸部２６ｇを固定し、下面
中心部に段付軸３０ｂを固定し、外周部に、下方
に突出する如く、回動角度位置決め用ロツド３０
ｃを固定している。。上記段付軸３０ｂの下方小
径部３０ｄには、上下方向に２個のボールベアリ
ング３０ｅを回転自在に支持している。３３はハ
ンドにして、上記ロボツト９に保持され底部３３
ｂを有する円筒形状をしてその上面に上記軸部品
２のフランジ部２ｂおよび測定治具２５のフラン
ジ部２６ｅの下面に対接する本体３３ａと、上記
底部３３ｂの中心部を上下方向に貫通するチヤツ
ク部３３ｃと、測定治具２５の回動角度位置決め
用ロツド３０ｃの下端部を保持する位置決め具３
３ｄとを固定している。上記チヤツク部３３ｃは
シリンダ３３ｅと、このシリンダ３３ｅのピスト
ンロツド３３ｆの先端部に固定され、先端面を円
錐状に形成された駒３３ｇと、互いに対象形状に
形成され、中央部をピン３３ｈを介して回動自在
に支持され、下端部を上記駒３３ｇ円錐面に対接
する切欠面３３ｉを有する２個のチヤツク３３ｊ
から形成されている。したがつて上記ハンド３３
は軸部品２を保持するときには、軸部品２のフラ
ンジ部２ｂの下面が本体３３ａの上面に対接する
如く本体３３ａ内に挿入して下方軸部をチヤツク
３３ｊの上方部間に挿し込んだのち、シリンダ３
３ｅに流体を給入してピストンロツド３３ｆの先
端部の駒３３ｇをチヤツク３３ｊの下方部間に挿
し込むと、上記チヤツク３３ｊが回動してその上
方部間に軸部品２を締着する。また上記測定治具
２５を保持するときには、測定治具２５のフラン
ジ部２６ｅの下面が本体３３ａの上面に対接する
如く本体３３ａ内に挿入して、ボールベアリング
３０ｅをチヤツク３３ｊの上方部間に挿し込み、
ロツド３０ｃの下端部を位置決め部３３ｄの上方
部間に挿し込んだのち、上記軸部品２の場合と同
一の方法により測定治具２５を締着することがで
きる。 上記の構成であるから、測定治具２５を締着し
たハンド３３をロボツト９の本体９ａで保持した
のち、ロボツト９に指令値X₁を与えて第９図ａ
に示す如く、固定センサユニツト１２の下方位置
まで移動させる。ついでロボツト９を上方に移動
して測定治具２５の治具２６ａを４個の固定セン
サ１３間に挿入したとき、上記治具２６ａを回転
させながら４個の固定センサ１３の先端部を同時
に内方に移動して上記治具２６ａの中心位置を計
測する。この場合第９図ａに示す如く、測定治具
２６ａの中心位置と、固定センサ１３の中心位
置とは一致しないことがある。 この理由は４個の固定センサ１３の交点と、ハ
ンド３３の中心点との不一致による場合および測
定治具２５をハンド３３に締着したときの測定治
具２５の取付不良による場合がある。そこで、本
発明においてはハンド３３を270゜回転してそのと
きの測定治具２５の治具２６の特定点Ａを４個の
固定センサ１３で計測し、その値を０リセツト
し、これによつてロボツト９が最初の位置より所
定距離だけＸ方向に移動したときのハンド３３の
中心位置を４個の固定センサ１３に記憶される。 つぎにロボツト９を一旦下降し、ロボツト９に
指令値X₂を与えてＸ方向に移動して上記測定治
具２５を穴部品１の下方位置まで移動したのち、
ロボツト９を上昇して、測定治具２５を第９図ｂ
に示す如く、穴治具１の穴１ａ内に挿入する。こ
の状態でハンド３３を回転させ、同時にモータ２
９ａを駆動して距離センサ２７のプランジヤ２７
ｂの先端部を上記穴治具１の穴１ａの内周面に押
当てると、第１２図に示す如く、ハンド３３の回
転中心点と、穴部品１の穴１ａの中心点とのずれ
量Δx₁′が計測される。而して同図に示す如く、
穴部品１の取付不良によつて角度αだけ傾いてい
る場合もある。そこで本発明においては、先づ距
離センサ２７をZ₁に位置させて計測したのち、測
定治具２５を高さＨだけ上昇させて距離センサ２
７をZ₂に位置させて計測する。このときの両点
Z₁Z₂におけるずれ量Δx₁′，Δx₁″がΔx₁′＝Δx₁″で
あれば、穴部品１の穴１ａの中心線と、ハンド３
３の回転中心線とは各点Z₁Z₁における平面上の中
心点にずれ量Δx₁′，Δx₁″があるとしても、穴部
品１の傾きはないことになる。これに対して
Δx₁′≠Δx₁″のときはハンド３３の回転中心線に
対して穴部品１の穴１ａの中心線がα＝tan^-1
Δx₁′＋Δx₁″／Ｈだけ傾いていることになる。そこ で、このときには、傾き補正テーブル１４の何れ
かのモータ１８，２２もしくは両方のモータ１
８，２２を駆動して穴部品１の傾きを補正し、再
び上記距離センサ２７をZ₁およびZ₂に位置させて
各位置Z₁Z₂におけるずれ量Δx₁′，Δx₁″を計測し、
これをΔx₁′＝Δx₁″になるまで繰返し行なう。而
して上記センサ２７がZ₁およびZ₂に位置したとき
の各ずれ量Δx₁′，Δx″がΔx₁′＝Δx₁″に達したと
きの穴部品１の穴１ａの中心点までの距離Ｘは Ｘ＝X₂＋Δx₁ ……(1) になる。つぎにロボツト９を下降し、ロボツト９
を最初の位置に戻して第９図ｃに示す如く、ハン
ド３３から測定治具２５を取り外して軸部品２を
締着する。然る後ロボツト９に指令値X₁を与え
てロボツト９を第９図ｄに示す如く、４個の固定
センサ１３の下方位置まで移動したのち、ロボツ
ト９を上昇して軸部品２を４個の固定センサ１３
内に挿入して、第１１図に示す如く、軸部品２の
嵌め合う軸部２ａの外径を回転しない状態で、４
個の固定センサ１３で測定する。 このように、測定治具２５のときには、ハンド
３３および測定治具２５が回転し、軸部品２のと
きには回転させない理由は、たとえば軸部品２を
ハンド３３にチヤツク３３ｍにて締着するさいの
位置ずれによつてハンド３３の中心に対して軸部
品２の中心がずれてしまうことになる。このと
き、ハンド３３の中心に対する４個の固定センサ
１３の中心は既に上記に述べた如く０リセツトし
ているから、ハンド３３を回転させないで、固定
状態で外径を計測すれば、軸部品２の中心と、ハ
ンド３３の中心とのずれ量Δx₂，Δy₂を測定する
ことができる。 したがつて、第９図ｂに示す如く穴部品１の穴
１ａの中心位置に軸部品２の中心位置を合わせる
ためには上記ロボツト９に与える指令値X₀は X₀＝Ｘ−Δx₂ ……(2) となり、上記第１式と第２式とから X₀＝X₂＋（Δx₁−Δx₂） ……(3) となる。そこで上記軸部品２を上記指令値X₀だ
け移動することにより、軸部品２の嵌め合う軸部
２ａを非接触状態で穴部品１の穴部１ａに挿入す
ることができる。 この場合、ミクロンオーダの長さを問題にして
いるため、とくに軸部品の重量が大きくなること
によつてこれを支持するハンド３３に発生する歪
等が問題になるときには、測定治具２５の重量を
軸部品２と同一重量にすることにより穴部品１の
穴部１ａの中心と、軸部品２の嵌め合う軸部２ａ
の中心とを正確に位置決めすることができる。 本発明は以上述べたる如く、たとえ穴部品の穴
部と、軸部品の嵌め合う軸部との間の隙間が小さ
くても、非接触状態で、軸部品の嵌め合う軸部を
穴部品の穴部に挿入することができるから、つぎ
に述べる効果を有する。 (イ) 製品の組立時に発生する塵埃がたとえミクロ
ンあるいはサブミクロンのような塵埃でも製品
の品質、性能に大きな影響を与えるような場合
に本発明を実施することにより製品の品質、性
能を向上することができる。 (ロ) 軸部品の重量が大きい場合には、人手で軸部
品を持つてその嵌め合う軸部を穴部品の穴部に
挿入すると、両者の間にコジリとか塵埃が発生
したり挿入動作が円滑に行うことができないた
め、作動時間が増加したり、作業者の疲労も増
加したりするが、本発明においては、これらを
すべて解決することができる。 (ハ) ミクロンオーダの精度が問題になるような場
合には、熱膨張による影響を考える必要があ
る。このような場合、本発明においては、測定
治具を固定センサに挿入の度毎にハンドの中心
位置をリセツトし、かつ測定治具でハンドの回
転中心と穴部品の穴の中心との相対位置を固定
センサで計測し、このときの相対位置に関する
情報でハンド、測定治具および軸部品の移動を
制御しているので、短かい計測時間中での大き
な温度変化は殆んど考えられない。したがつ
て、本発明においては、熱膨張による影響を防
止することができる。 (ニ) 測定治具を介して固定センサでハンドの中心
位置を計測するときにはハンドおよび測定治具
を回転して常にハンドの回転中心位置を基準に
し、かつ軸部品を固定センサで計測するときに
は、軸部品を固定しているので、測定治具をハ
ンドにチヤツクするさいのチヤツク誤差は影響
されず、逆に軸部品をハンドにチヤツクするさ
いのチヤツク誤差あるいはチヤツク部分と測定
される部分との製品上の誤差を考慮して計測す
ることができ、これによつて穴部品の穴と軸部
品の嵌め合う軸部との相対中心位置を正確に一
致させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す測定装置の正面
図、第２図はその平面図、第３図はその測定治具
を示す１部断面図、第４図はそのＡ矢視側面図、
第５図は測定治具をハンドに取付けた状態を示す
１部断面正面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ矢視平
面図、第７図は軸部品をハンドに取付けた状態を
示す１部断面正面図、第８図は傾き補正テーブル
を示す斜視図、第９図は動作説明図、第１０図は
第９図ａの拡大平面図、第１１図は第９図ｄの拡
大平面図、第１２図は穴部品の中心位置測定時を
示す説明図、第１３図は穴部品と軸部品とを示す
断面図である。 １……穴部品、１ａ……穴、２……軸部品、２
ａ……軸部、４……ベース、５……テーブル、７
……コラム、９……ロボツト、１２……固定セン
サユニツト、１３……固定センサ、１４……傾き
補正テーブル、２５……測定治具、２６……測定
治具本体、２７……距離センサ、２８……支持
具、２９……スライド部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 穴部品に形成された円筒形状の穴内に円筒形
   状をした軸部を有する軸部品を挿入する方法にお
   いて、上記挿入する軸部品を保持するハンドに測
   定治具を保持させて、この測定治具を同一平面上
   で、互いに対向する如く配置した複数個の固定セ
   ンサ間に挿入し、上記ハンドおよび測定治具を回
   転させながら測定治具の外径を固定センサで測定
   してこれによりハンドの回転中心位置を上記固定
   センサに記憶させ、ついで、上記ハンドおよび測
   定治具を所定距離移動して測定治具を上記穴部品
   の穴内に挿入して該測定治具およびハンドを回転
   させながら測定治具に内蔵する測定具にて穴部品
   の穴の中心位置をその穴の中心線上複数個所で測
   定して穴部品の穴に傾きがあるときには、傾き補
   正テーブルにて穴部品を互いに直交する２方向の
   うち何れか一方もしくは両方に回動させ、補正後
   再び上記測定具にて穴部品の穴の中心位置を測定
   して穴部品の傾きが零になつたときの穴部品の穴
   の中心位置を測定し、これによつてハンドの回転
   中心位置と穴部品の穴の中心位置との相対位置を
   検出し、然る後、ハンドより測定治具を取り外し
   て、軸部品を取付け、軸部品を上記固定センサ間
   に挿入して、軸部品の外径を回転させないで上記
   固定センサで測定し、これによつてハンドの回転
   中心位置と軸部品の中心位置のずれ量で、上記固
   定センサ間に挿入したときのハンドの回転位置か
   ら、穴部品の穴の中心位置までの距離を補正して
   穴部品の穴の中心位置と、軸部品の嵌め合う軸部
   の中心位置とを位置決めすることを特徴とする位
   置決め方法。