JPH04310327A - 自動組立機におけるワークの位置決め方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの円周上に配列
されたネジ穴等を自動検出し、そのネジ穴等を定められ
た位置に位置決めして、自動組立を可能にするための自
動組立機におけるワークの位置決め方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、数個の機構部品（ワーク）を組立
ててある機能を持たせるものは、しばしば穴とそれに嵌
め合う突起物との位置合わせをするか、ネジ穴との位置
合わせをしてネジ止め等して固定する方法がとられてい
る。一般的にこれらの方法は組立機にセットするワーク
を定められた方向ないしは姿勢に設定して装着すること
により、ネジ穴等の位置が決まるので、改めてネジ穴位
置等の検出と位置決めをする機構は必要がない。

【０００３】しかし、図４及び図５に示す如き回転対称
形状のワークａにあっては、その外形が円形であり、軸
方向一側面にネジ穴ｂ，…を有し、他側面の中心部に円
形の嵌合穴ｃを有しているが、組立機にセットする時、
位置決めをするために特定する突起物ないしは目印ｄを
有しないものもあり、機械的に凹凸を嵌合する等の位置
決めができない。そのため、突起物や溝等の目印を後加
工により設けることも考慮されるが、コスト高となるば
かりでなく、目印を設けることが不可能なワークもある
。

【０００４】このようなワークは、定められた方向ない
しは姿勢にセットすることが困難で作業者の目視による
判断に頼らざるを得ないものがあり、その位置決め作業
にかなりの手間を要し、特に自動組立をするものについ
ての一つの阻害要因となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が前述の状況に
鑑み、解決しようとするところは、従来から位置決めに
利用されていた突起等の目印がない若しくは目印を付け
ることができないワークの方向ないしは姿勢を常に一定
となして、組立てに利用するネジ穴等の位置を正確に位
置決めすることが可能な自動組立機におけるワークの位
置決め方法を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、中心軸に対して定められた位置にネジ穴等
の形状変化部を有するワークを制御モータの軸に同軸と
なして装着し、該ワークの形状変化部を有する面と対面
させて検出センサーを配設し、中心軸から目的の形状変
化部までの距離と検出センサーまでの距離を合わせた状
態でワークを回転させ、検出センサーが目的の形状変化
部を検出した際に制御モータの回転を停止し、この検出
した形状変化部を原点として他のネジ穴等の位置を決定
してなる自動組立機におけるワークの位置決め方法を確
立した。

【０００７】また、前記検出センサーが形状変化部を２
回以上の設定された回数検出した際に、制御モータの回
転を停止させることが好ましい。

【０００８】

【作用】以上の如き内容からなる本発明の自動組立機に
おけるワークの位置決め方法は、数個のワークを組立て
る際に用いるネジ穴等の形状変化部が、ワークの中心軸
に対して定められた位置に形成され、しかもその位置が
中心軸に対して及び任意の形状変化部に対して正確に認
識されていることを利用し、また検出センサーの位置を
中心軸から目的の形状変化部までの距離と検出センサー
までの距離とを一致させて設定することが容易であるこ
とを利用し、ワークをその中心軸と制御モータの軸を同
軸となして装着した後、制御モータによって回転された
ワークの形状変化部を有する面と対面させて配設した検
出センサーが目的の形状変化部を検出した際にその制御
モータの回転を停止することにり、常に同一位置に目的
の形状変化部が位置合わせされることになり、他のネジ
穴等はこの検出された形状変化部を原点としてその座標
が正確に決定されるのである。

【０００９】また、ワークの中心軸から形状変化部まで
の距離と検出センサーまでの距離を合わせて、該検出セ
ンサーを形状変化部を有する面と対面させて設定した際
に、該検出センサーの位置が形状変化部と偶然に略一致
することがあり、このような状況では形状変化部の大き
さと検出センサーの感度及び精度並びに検出領域の広が
りによって、形状変化部と検出センサーの相対位置が前
後にずれていても、また完全に一致していても、該検出
センサーが形状変化部の存在を検出し、ワークが回転す
る前に制御モータに停止信号を発する場合がある。この
場合は、形状変化部と検出センサーの位置が略一致した
としても、互いに前後に若干ずれたり、ワークが回転し
た後に、検出センサーが形状変化部を検出して停止する
場合の停止位置と相違し、ネジ穴等の位置を常に一定と
なして位置決めすることができない。そのため、検出セ
ンサーが形状変化部を２回以上の設定された回数検出し
た際に、制御モータの回転を停止させることにより、常
に同一条件でワークを停止させ、もってそのネジ穴の位
置を再現性よく正確に位置決めするのである。

【００１０】

【実施例】次に添付図面に示した実施例に基づき更に本
発明の詳細を説明する。

【００１１】図１及び図２は、本発明の方法により位置
決めを行う代表的実施例を示し、図中１は組立てを行う
対象である機構部品等のワーク、２は回転装置、３は検
出センサーをそれぞれ示している。ワーク１は、回転装
置２に装着されて回転し、該ワーク１の検出面と対面し
て配設した検出センサー３によって所定目標を非接触で
検知し、その検知した信号に基づいて回転装置２に停止
信号を送り、ワーク１を所定位置に停止させるのである
。

【００１２】本実施例で用いるワーク１は、中心軸４を
有する回転対称形の外形を有し、中心軸４と直交する一
側面に中心軸４からの距離及び相対位置が定められたネ
ジ穴５，…を複数ヶ所に形成するとともに、他側面の中
心部に円形の凹部６が形成されたものであり、その他に
突起等の目印を有しないものである。ここで、前記ネジ
穴５はそれを有する面に対して形状がシャープに変化し
たものであり、本実施例ではそれを形状変化部の代表的
なものとし、以下同じ符号を付して説明する。しかし、
本発明の主旨から明らかなように、形状変化部はネジ穴
に限定されるものではなく、中心軸４を軸として回転し
た場合、その回転方向に対してシャープに形状が変化す
るとともに、中心軸４からの距離が定められるものであ
れば、例えば段部のようなものでもよい。また、図示し
たネジ穴５であっても、それらが互いに同一円周上に位
置する必要はなく任意の位置にあってもよい。

【００１３】回転装置２は、ワーク１を装着する回転テ
ーブル等の固定治具７を有し、該固定治具７はモータ固
定板８に取付けられた回転角度及びその停止を正確に制
御できる制御モータ９の回転軸１０に固定されたもので
ある。ここで、前記固定治具７は、フランジ１１の中央
に回転軸１０と同軸となした円形の受部１２を突設し、
該受部１２にワーク１の凹部６が嵌合して装着された際
に、ワーク１の中心軸４と回転軸１０が同軸となるよう
にしたものである。また、制御モータ９は、本実施例で
は超音波モータを採用している。この超音波モータは停
止の際にブレーキ機構を有し、停止時にはその回転軸１
０が完全に固定されるものであり、本発明には最も適し
ている。しかし、ワーク１が大きく重量がある場合等に
は、制御モータ９として、パルスモータ等のサーボモー
タを利用することも可能である。更に、固定治具７のフ
ランジ１１とモータ固定板８との間にローラやベヤリン
グ等を介在させることも好ましい。また、制御モータ９
は停止信号を受けた時にその位置で急激に停止する必要
はないが、停止信号を受けた時に常に一定回転角度だけ
回転した後に停止することが要求される。

【００１４】前記検出センサー３は、ワーク１の形状変
化部５を有する面と対面して配設され、形状変化部５の
存在を検出可能な機能を有するものである。そして、検
出センサー３は、三次元に位置決め可能なロボットアー
ム等の駆動部に取付けられ、ワーク１の中心軸４からの
距離及びワーク１との間隔を適宜設定できるようになし
ている。ここで、検出センサー３としては、レーザ光を
発生し、ワーク１からの反射光を検知して、その反射率
の相違から形状変化部５を検出する構造のもの、若しく
はワーク１の表面との距離を直接測定する構造のもの、
またワーク１が導体である場合には変動磁場を発生し、
ワーク１の表面に誘起された渦電流によって発生する磁
場を検知して、その信号の大小から形状変化部５を検出
する構造の渦流検出器等の非接触検出器を用いることが
でき、その選択はワーク１の材質、表面特性及び形状変
化部５の状態に応じて決定する。この場合、検出センサ
ー３の精度は、ネジ穴５の直径より小さいことは必ずし
も要求されないが、検出センサー３とネジ穴５との相対
位置が同一となった時に、常に同一の信号を出力するこ
とが要求される。

【００１５】しかして、本発明の方法によりワーク１の
方向ないしは姿勢を常に一定に設定し、ネジ穴５等の位
置決めを正確に行うには、先ずワーク１の凹部６を固定
治具７の受部１２に嵌合するとともに、ワーク１の下面
をフランジ１１に当接させて、その摩擦によって固定す
るか、若しくは固定治具７の適所に設けた真空チャック
にて固定して制御モータ９の回転軸１０とワーク１の中
心軸４を一致させる。次に、検出センサー３をワーク１
の形状変化部５を形成した面に対面させて配設するとと
もに、中心軸４から形状変化部５までの距離と検出セン
サー３までの距離とを一致させて設定する。最後に、制
御モータ９によってワーク１を一定方向へ回転させ、検
出センサー３が形状変化部５を検出した時に、制御モー
タ９に停止信号を出力してその回転を速やかに停止させ
る。この時、検出センサー３と形状変化部５の相対位置
は常に同一であり、この検出センサー３の座標から検出
した形状変化部５の座標を実験的に割り出しておけば、
他の形状変化部５の座標は設計値から算出することがで
き、従って全てのネジ穴５を精度よく位置決めすること
ができるとともに、その座標も正確に算出することがで
きる。

【００１６】この位置決め方法において、ネジ穴５等の
位置決め精度を左右する要因としては、■制御モータ９
のＯＮ／ＯＦＦ特性（立上り、立下りの時間精度）、■
制御モータ９を運転すると同時に検出センサー３が図３
に示したような位置関係になるように移動した瞬間に、
ネジ穴５等を検出した場合における制御モータ９の停止
精度（即ちネジ穴５等の位置決め精度）があり、これら
の要因を取り除くため、本発明では形状変化部５を検出
センサー３が２回以上の設定された回数検出した際に、
制御モータ９を停止させるようにしている。

【００１７】即ち、検出センサー３をワーク１に対して
その位置を設定した場合、図３に示すようにネジ穴５と
検出センサー３の検出領域１３とが略一致するような位
置関係になる場合がある。図中矢印はワーク１の回転方
向を示し、図３（ａ）　はネジ穴５の回転方向の前縁に
検出領域１３が重なった状態、図３（ｂ）　はネジ穴５
と検出領域１３が中心を一致させた状態、図３（ｃ）　
はネジ穴５の回転方向の後縁に検出領域１３が重なった
状態を示してあり、検出センサー３の精度の限界により
これらの何れの場合にも、検出センサー３はネジ穴５の
存在を検出する。そして、この何れの場合にも制御モー
タ９はその位置で停止したままか、若しくは回転を開始
して直ちに停止する。従って、ワーク１の停止位置は一
定とはならないことが生じる。

【００１８】ところが、本発明においては形状変化部５
を検出センサー３が２回以上の設定された回数検出した
際に、制御モータ９を停止させるようにしたので、常に
図３（ａ）　に示した位置関係で検出センサー３が停止
信号を制御モータ９に出力して、その後制御モータ９が
一定角度回転して停止する。従って、この停止位置は各
ワーク１に対して常に一定となる。

【００１９】このように、ワーク１が常に一定位置で停
止した場合、検出センサー３と検出した形状変化部５の
特定の位置との関係は実験的に定まり、それによりこの
形状変化部５を原点として他のネジ穴５，…等の位置座
標が正確に算出できる。この結果に基づいて、他の部品
をワーク１に正確にネジ止め等で固定することが可能と
なるのである。

【００２０】

【発明の効果】以上にしてなる本発明の自動組立機にお
けるワークの位置決め方法によれば、数個のワークを組
立てる際に用いるネジ穴等の形状変化部が、ワークの中
心軸に対して定められた位置に形成され、しかもその位
置が中心軸に対して及び任意の形状変化部に対して正確
に認識されていることを利用し、また検出センサーの位
置を中心軸から目的の形状変化部までの距離と検出セン
サーまでの距離とを一致させて設定することが容易であ
ることを利用し、ワークをその中心軸と制御モータの軸
を同軸となして装着した後、制御モータによって回転さ
れたワークの形状変化部を有する面と対面させて配設し
た検出センサーが目的の形状変化部を検出した際にその
制御モータの回転を停止することにより、常に同一位置
に目的の形状変化部を位置決めすることができ、それに
基づき他のネジ穴等はこの検出された形状変化部を原点
として位置座標を正確に決定することができ、目印とな
る突起等がないワークでも自動組立が行えるようになっ
た。

【００２１】また、検出センサーが形状変化部を２回以
上の設定された回数検出した際に、制御モータの回転を
停止させることにより、検出センサーの精度及び制御モ
ータの動作特性がそれほど良くなくても、その再現性が
良ければ、常に同一条件でワークを停止させることがで
き、もってそのネジ穴等の位置を再現性よく正確に位置
決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】回転装置に装着したワークと検出センサーの関
係を示した簡略平面図

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図

【図３】ネジ穴等の形状変化部と検出センサーの検出領
域との位置関係を示し、（ａ）　は形状変化部の回転方
向前縁部に重なった状態の簡略平面図、（ｂ）　は完全
に中心が一致した状態の簡略平面図、（ｃ）　は形状変
化部の回転方向後縁部に重なった状態の簡略平面図

【図４】目印を有するワークの従来例を示す平面図

【図
５】同じく中央縦断正面図

【符号の説明】

１　　ワーク　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　２　　回転装置３　　検出センサー　　　　
　　　　　　　　　　　　　　４　　中心軸５　　形状
変化部（ネジ穴）　　　　　　　　　　６　　凹部７　
　固定治具　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　８　　モータ固定板９　　制御モータ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１０　　回転軸１１　　
フランジ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１２　　受部１３　　検出領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中心軸に対して定められた位置にネジ
   穴等の形状変化部を有するワークを制御モータの軸に同
   軸となして装着し、該ワークの形状変化部を有する面と
   対面させて検出センサーを配設し、中心軸から目的の形
   状変化部までの距離と検出センサーまでの距離を合わせ
   た状態でワークを回転させ、検出センサーが目的の形状
   変化部を検出した際に制御モータの回転を停止し、この
   検出した形状変化部を原点として他のネジ穴等の位置を
   決定してなることを特徴とする自動組立機におけるワー
   クの位置決め方法。
2. 【請求項２】　　前記検出センサーが形状変化部を２回
   以上の設定された回数検出した際に、制御モータの回転
   を停止してなる請求項１記載の自動組立機におけるワー
   クの位置決め方法。