JPH07174512A - 可動体の位置決め方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動体の位置決め方法および装置に係り、複
数方向に移動させられる可動体の位置決めを簡易なもの
とする。 【構成】 複数の移動機構を有する駆動手段により既知
形状の被検出体１２に対して複数方向に移動させられる
可動体６に複数の検出光軸５２・５３を相互に交差する
ように形成する複数の検出手段５０・５１を設け、各検
出光軸５２・５３を駆動手段による可動体６の各移動方
向にそれぞれ交差するように配したので、駆動手段の作
動によって被検出体１２の外表面に検出光軸５２・５３
を接触させ、その位置において可動体６と被検出体１２
とを相対的に関係付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数方向に移動させら
れる可動体の被検出体に対する位置決め方法および装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被検出体に対して複数方向に移動させら
れる可動体として、例えば、中心孔を有する円盤状のギ
ヤ等のワークを搬送コンベアからワークストッカーへ移
載する際に使用される移載機のハンドがある。従来、搬
送コンベアによって搬送されてきたワークは、所定枚数
ずつ一旦積み重ねられた状態でハンドによって把持され
て移動された後に、ハンドを下降させてワークの中心孔
にワークストッカー内に立設されたポールを挿入するこ
とによって移載されるようになっている。この場合に、
ワークストッカーは、例えば、箱状容器内に複数のポー
ルを有する台車であって、全てのポールにワークが挿入
された状態で、順次次工程に移動させられるようになっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、この
ようなワークストッカーのポールへのハンドの位置決め
は、予め入力される教示データによって行われている。
かかる教示データは、ポールが規則的に配列されている
ことを利用して、以下の手順によって作成される。ま
ず、ワークストッカー内の特定の一のポールに対してテ
ィーチング作業を行うことにより、そのポールに対する
教示データが作成される。次いで、該ポールの教示デー
タおよび他のポールとの間隔の設計寸法に基づいてその
他全てのポールに対するハンド位置の教示データが作成
される。

【０００４】しかしながら、このようにして教示データ
が作成される場合には、以下の不都合が考えられる。す
なわち、ワークストッカーが順次入れ替わる台車である
ため、その個体差によって、ポールの位置がワークスト
ッカーごとに微妙に相違する。また、ワークストッカー
自体の位置決めを高精度に行うことが困難であるため、
ワークストッカーの停止位置に応じてポール位置が変化
する。さらに、長期間に亙る使用によって、経時変化に
よるポールの変形が発生することが考えられる。したが
って、これらの位置決め誤差によりあるいはこれらの誤
差が累積することによって、ハンドに把持されるワーク
とポールとが干渉・衝突することが考えられる。

【０００５】これを回避するために、ワークの中心孔と
それに挿入されるポールとの隙間を大きく確保する場合
には、ワークストッカー内においてワークの横揺れが大
きくなり、ワークどうしの衝突によるワークの破損等の
不都合が生じることが考えられる。また、定期的にある
いは必要に応じて、ティーチング作業をやり直すことと
すると、その所要工数が増大してしまうことになる。さ
らに、ポールの位置を画像処理によって認識する装置を
ハンドに取り付け、ワークを挿入するポールごとにその
位置の認識作業を行うこととすると、装置が複雑になる
とともに、設備コストが増大してしまうことになる。

【０００６】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであって、被検出体に対して可動体を簡易な方法で
正確に位置決めすることができる可動体の位置決め方法
および装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、次の２つの手段を提案している。本発明
の第１の手段は、複数方向に移動させられる可動体を既
知形状の被検出体に対して位置決めする方法であって、
可動体に、該可動体の移動方向に交差する方向に相互に
交差する複数の検出光軸を配置し、可動体の移動に伴っ
て移動させられる前記検出光軸を被検出体の外表面に接
触させることにより、被検出体に対する可動体の相対位
置を検出する可動体の位置決め方法を提案している。

【０００８】本発明の第２の手段は、複数の移動機構を
有する駆動手段により既知形状の被検出体に対して複数
方向に移動させられる可動体に設けられ、該可動体とと
もに移動させられる複数の検出光軸を相互に交差するよ
うに形成する複数の検出手段からなり、各検出光軸が駆
動手段による可動体の各移動方向にそれぞれ交差するよ
うに配されている可動体の位置決め装置を提案してい
る。

【０００９】

【作用】本発明の第１の手段に係る可動体の位置決め方
法によれば、可動体に配置された相互に交差する複数の
検出光軸がそれぞれの交差する方向に可動体とともに移
動させられる。これにより、検出光軸が被検出体の外表
面に接触させられ、この時点で、可動体と被検出体と
が、可動体のそれぞれの移動方向について、相対的に関
係付けられる。そして、被検出体が既知形状であること
により、該被検出体に対して可動体が位置決めされるこ
とになる。

【００１０】また、本発明の第２の手段に係る可動体の
位置決め装置によれば、複数の検出手段の作動によって
相互に交差する複数の検出光軸が形成される。そして、
該検出光軸は可動体とともに移動させられるが、該検出
光軸と可動体の移動方向とはそれぞれ交差しているの
で、可動体の移動途中において検出光軸が被検出体に遮
られる。これにより、可動体の位置と被検出体との位置
とが相対的に関係付けられ、可動体を被検出体に対して
位置決めすることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る可動体の位置決め方法お
よび装置の一実施例について、図１ないし図４を参照し
て説明する。本実施例の位置決め装置１は、図４に示す
ギヤ等のワーク２の移載機３に適用されるものであり、
位置決め装置１について説明する前に該移載機３の基本
的構成および動作について説明する。

【００１２】前記移載機３は、図４に示すように、磁気
探傷機４等の前工程から搬送コンベア５によって搬送さ
れてくるワーク２を、ハンド６によってハンドリングす
ることにより、順次移動されてくるワークストッカー７
に移載する装置である。この移載機３は、搬送コンベア
５によって搬送されてくるワーク２を受け取ることによ
り、例えば、２０枚ずつ積み重ねる受け渡し装置８と、
積み重ねられたワーク２を把持するハンド６と、該ハン
ド６を昇降させる垂直移動機構９と、ハンド６を水平方
向に２次元的に移動させ前記受け渡し装置８とワークス
トッカー７との間を往復させる水平移動機構１０とを具
備している。

【００１３】前記ワークストッカー７は、走行レール１
１に沿って順次移動されてくる走行台車であって、その
内側に、例えば、３行５列に配列される１５本のポール
１２を立設状態に配設している。該ポール１２は、円形
横断面を有する直棒状に形成され、その断面形状、間隔
寸法は、比較的精度よく設定されている。図４中におい
て符号１３はワークストッカー７を走行方向に押し出す
台車押出装置、符号１４はワークストッカー７を移載位
置に固定するストッカー位置決め装置である。

【００１４】前記受け渡し装置８は、間隔を空けて立設
状態に配される２本のポール１５を有しかつ該ポール１
５を両ポール１５の中心位置に配される軸心１６回りに
１８０゜回転ずつさせる回転機構１７と、該回転機構１
７の一方のポール１５に沿って受台１８を昇降させる受
台昇降機構１９と、搬送コンベア５によって搬送されて
きたワーク２をハンド６によって受台１８上に積み換え
る積み替え機構２０とを具備している。前記受台１８
は、ポール１５に跨がる二股形状に形成され、その上に
載置されるワーク２の中心孔２ａにポール１５を挿入す
ることができるようになっている。そして、受台昇降機
構１９は、ワーク２が受台１８上に積み重ねられるごと
にワーク２の厚さ分ずつ下降させられるようになってお
り、積み替え機構２０のハンド２０ａが同一位置におい
てチャッキングを繰り返すことにより、搬送コンベア５
のワーク２が受台１８上に積み重ねられかつその中心孔
２ａに順次ポール１５が挿入されていくようになってい
る。

【００１５】また、回転機構１７は、ポール１５に２０
枚のワーク２が積み重ねられることにより、受台１８を
下方に退避させた状態で作動され、ワーク２が積み重ね
られた状態のポール１５と空のポール１５の位置を相互
に入れ替えることができるようになっている。そして、
ポール１５に積み重ねられたワーク２は、積み重ね状態
のままハンド６に受け渡され、他方のポール１５には、
搬送コンベア５からのワーク２の積み重ね作業が続行さ
れるようになっている。

【００１６】前記水平移動機構１０は、前記ワークスト
ッカー７の両脇に配される門型架台２１にそれぞれワー
クストッカー７の走行方向（以下、Ｙ方向という。）に
沿って配される走行レール２２と、両走行レール２２に
掛け渡される移動架台２３にＹ方向に直交する方向（以
下、Ｘ方向という。）に沿って配される走行レール２４
と、該走行レール２４に沿って移動させられるスライダ
２５とを具備している。移動架台２３には、該移動架台
２３を走行レール２２に沿ってＹ方向に直線移動させる
Ｙ軸駆動機構２６が、また、スライダ２５には、該スラ
イダ２５を走行レール２４に沿ってＸ方向に直線移動さ
せるＸ軸駆動機構２７がそれぞれ設けられている。そし
て、モータ２８・２９は、制御装置（図示略）によって
駆動されスライダ２５を水平な２次元方向の任意位置に
配置することができるようになっている。

【００１７】前記垂直移動機構９は、前記水平移動機構
１０のスライダ２５に上下方向（以下、Ｚ方向とい
う。）に移動可能に取り付けられる昇降アーム３０と、
該昇降アーム３０を昇降させるＺ軸駆動機構３１とを具
備している。該Ｚ軸駆動機構３１は、例えば、昇降アー
ム３０を昇降可能に支持する支持部３２と、昇降アーム
３０に沿って配されるラックギヤ３３と、該ラックギヤ
３３に噛合するピニオンギヤ（図示略）を回転させるモ
ータ３４とから構成されている。該モータ３４は、前記
制御装置によって駆動され昇降アーム３０を昇降させる
ことができるようになっている。

【００１８】前記ハンド６は、前記垂直移動機構９の昇
降アーム３０下端に取り付けられ、水平移動機構１０お
よび垂直移動機構９の作動によって３次元空間上の任意
位置に配置されるようになっている。該ハンド６は、図
１ないし図３に示すように、鉛直下方に向かって配され
る２本のチャッキングアーム３５と、該チャッキングア
ーム３５を水平方向に開閉させるハンド開閉機構３６
と、チャッキングアーム３５を昇降アーム３０に柔軟に
取り付けるフローティング機構３７とを具備している。

【００１９】前記チャッキングアーム３５は、その下端
にチャッキングアーム３５によって挟まれるワーク２の
落下を防止する引掛爪３５ａを有しており、該引掛爪３
５ａ上に２０枚のワーク２を積み重ね状態に保持するこ
とができる長さ寸法に形成されている。また、このチャ
ッキングアーム３５は、図４に示すように、Ｘ・Ｙ方向
に対して４５゜傾いた位置に配置されている。したがっ
て、チャッキングアーム３５は、ワークストッカー７の
ポール１２の配列方向に対して４５゜傾いた状態で挿入
されるので、ワークストッカー７内にすでに積載されて
いるワーク２との干渉を回避した位置に挿入されるよう
になっている。

【００２０】前記開閉機構３６は、前記チャッキングア
ーム３５の間に配され両チャッキングアーム３５を均等
に水平移動させるシリンダ３８と、チャッキングアーム
３５を水平移動自在に支持するアーム支持機構３９とを
具備している。該アーム支持機構３９は、後述するフロ
ーティング機構３７に取り付けられるベース４０と、該
ベース４０に水平方向に沿って取り付けられるロッド４
１と、該ロッド４１に摺動自在に取り付けられ前記チャ
ッキングアーム３５の上端に固定される摺動スリーブ４
２とを具備している。前記シリンダ３８は、制御装置に
接続される空気圧駆動回路（図示略）によって作動さ
れ、ワーク２の受け取り位置および引き渡し位置におい
てチャッキングアーム３５をロッド４１に沿って移動さ
せることによってハンド６を開閉し、積み重ね状態のワ
ーク２を把持・開放することができるようになってい
る。図２および図３において、符号４３はチャッキング
アーム３５に把持される積み重ね状態のワーク２を引掛
爪３５ａとの間に上下方向に挟持するワーク押え機構で
ある。

【００２１】前記フローティング機構３７は、図２に示
すように、前記昇降アーム３０の下端に固定される取り
付けプレート４４と前記ハンド６のベース４０との間に
配置され、取り付けプレート４４に球面軸受４５によっ
て揺動自在に支持されるフローティングプレート４６
と、該フローティングプレート４６と取り付けプレート
４４との間に配され通常状態で両者が平行となるように
支持する支持スプリング４７と、フローティングプレー
ト４６に対してベース４０を平行かつ上下移動可能に支
持するとともに通常状態で両者の間隔が一定となるよう
に支持する支持スプリング４８と、取り付けプレート４
４に対してフローティングプレート４６が傾いた場合あ
るいはフローティングプレート４６とベース４０との間
隔が変化した場合にそれぞれエラー信号を発する近接セ
ンサよりなる異常検知手段４９とから構成されている。

【００２２】そして、ワーク２が他の物体と衝突する等
して、ベース４０を押し上げる外力が作用した場合に
は、フローティングプレート４６に対するベース４０の
上下位置が変化させられ、異常検知手段４９によって異
常の報知あるいは、移載機３の停止が図られるようにな
っている。また、同様にして、チャッキングアーム３５
の先端に横方向の外力が作用した場合には、フローティ
ングプレート４６が取り付けプレート４４に対して傾斜
させられ、異常検知手段４９の作動によって異常検出が
なされるようになっている。

【００２３】このように構成された移載機３によれば、
まず、搬送コンベア５によって搬送されてきたワーク２
が、受け渡し装置８の作動によって積み重ねられ、回転
機構１７に設けられたポール１５に串刺しにされた状態
で、ハンド６による受け渡し位置に待機させられる。こ
の場合に、この受け渡し位置およびワークストッカー７
のポール１２の概略位置は、設計寸法あるいはティーチ
ング作業によって予め教示データが作成されている。

【００２４】次いで、垂直移動機構９の作動によって上
昇させられた状態のハンド６が、水平移動機構１０の作
動によって、Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ移動させられること
により、ワーク２の受け渡し位置に位置決めされる。こ
の状態で、開閉機構３６を作動させてチャッキングアー
ム３５が開かれた状態のハンド６を垂直移動機構９の作
動によって下降させ、所定位置でチャッキングアーム３
５を閉じることによって、ハンド６にワーク２が把持さ
れる。

【００２５】そして、垂直移動機構９を作動させハンド
６を上昇させることにより、受け渡し装置８のポール１
５からワーク２が上方に抜き出される。この状態で、水
平移動機構１０を作動させることにより、教示データに
基づいて、ワーク２を受け渡すべきワークストッカー７
のポール１２上にハンド６を水平移動させることができ
る。以下、垂直移動機構９の作動によるハンド６の下降
によってワーク２の中心孔２ａにワークストッカー７の
ポール１２を挿入させ、開閉機構３６の作動によるチャ
ッキングアーム３５の開放によって、ワーク２をワーク
ストッカー７内に収納することが可能となる。

【００２６】次に、本実施例に係る位置決め装置１につ
いて図１を参照して説明する。本実施例の位置決め装置
１は、前記ハンド６のベース４０に固定される２組の検
出センサ５０・５１により構成されている。該検出セン
サ５０・５１は、それぞれが限られた範囲に指向された
検出光線を出射する発光器５０ａ・５１ａと、出射され
た検出光線を受光する受光器５０ｂ・５１ｂとを具備す
る。受光器５０ｂ・５１ｂは、発光器５０ａ・５１ａか
らの検出光線を受光するか否かによって、検出信号を切
り替えるようになっており、例えば、受光状態から非受
光状態に変化する検出信号を制御装置に送信することに
より、制御装置に位置決め状態を認識させることができ
るようになっている。

【００２７】これらの検出センサ５０・５１は、上述し
たように、それぞれが対となる発光器５０ａ・５１ａと
受光器５０ｂ・５１ｂとの間に検出光軸５２・５３を形
成するようになっている。これらの検出光軸５２・５３
は、図１に示すように、ハンド６のフローティング機構
３７が作動しない通常の状態において、水平面内におい
て相互に直交するように配されている。すなわち、発光
器５０ａ・５１ａと受光器５０ｂ・５１ｂとがベース４
０に固定されたブラケット５４によって、上記検出光軸
５２・５３の配置を達成する位置に配置されている。各
検出光軸５２・５３は、それぞれＸ方向およびＹ方向に
沿って配されるようになっている。

【００２８】これらの検出光軸５２・５３は、ハンド６
の中心軸Ｃからワークストッカー７のポール１２の半径
分だけずれた位置にそれぞれ配置されるようになってい
る。すなわち、両検出センサ５０・５１の検出光軸５２
・５３がポール１２の外面に接触する位置に配されたと
きに、ハンド６の中心軸Ｃとポール１２の中心軸Ｃ’と
が一致し、ハンド６がポール１２に対して位置決めされ
るようになっている。

【００２９】このように構成された位置決め装置１を使
用してハンド６によるワーク２の移載作業を実施するに
は、まず、チャッキングアーム３５を開いた状態のハン
ド６を水平移動機構１０および垂直移動機構９の作動に
よって教示点近傍に移動させる。すなわち、２組の検出
センサ５０・５１の形成する検出光軸５２・５３の両方
を含む水平面を、ハンド６を位置決めすべきワークスト
ッカー７のポール１２が貫通するようにハンド６を配置
する。

【００３０】次いで、Ｘ軸駆動機構２７のみを作動させ
ハンド６をＸ方向に微小速度で移動させることにより、
Ｙ軸方向に沿って配される検出光軸５２をポール１２に
近づけていく。そして、該検出光軸５２がポール１２の
外面によって遮られる瞬間の検出信号の変化によって当
該ハンド６の位置決め位置におけるＸ方向の教示データ
を修正する。また、同様にして、Ｙ軸駆動機構２６のみ
を作動させ、ハンド６をＹ方向に微小速度で移動させる
ことにより、Ｘ軸方向に沿って配される検出光軸５３を
ポール１２に近づけていく。そして、該検出光軸５３が
ポール１２の外面によって遮られる瞬間の検出信号の変
化によって当該ハンド６の位置決め位置におけるＹ方向
の教示データを修正する。

【００３１】これにより、両検出光軸５２・５３がポー
ル１２の外面に接触するようにハンド６が配置され、ハ
ンド６の中心軸Ｃとポール１２の中心軸Ｃ’とが一致す
るように配される。そして、修正された教示データに基
づいて、その後にワーク２が搬送されてくる場合のハン
ド６とポール１２とを正確に位置決めすることが可能と
なる。

【００３２】このようにして、教示データの修正作業が
なされたハンド６は、上述したように受け渡し装置８に
よって積み重ねられたワーク２を取りに行き、上記手順
によって修正された教示データの位置にワーク２を搬送
する。したがって、この状態においては、ハンド６とポ
ール１２とはそれぞれの中心軸Ｃ・Ｃ’が一致するよう
に位置決めされるので、Ｚ軸駆動機構３１の作動によっ
て昇降アーム３０を下降させることにより、ハンド６に
把持されているワーク２とポール１２とが干渉すること
なく、ワーク２の中心孔２ａにポール１２を挿入するこ
とが可能となる。

【００３３】そして、開閉機構３６の作動によってチャ
ッキングアーム３５を開き、ワーク２をワークストッカ
ー３５内に収納状態とした後に、Ｚ軸駆動機構３１の作
動によって昇降アーム３０を引き上げる。そして、空に
なったハンド６によって、次にワーク２を受け渡すポー
ル１２についての教示データ修正作業を行い、上記手順
を繰り返すことによって、ワーク２が順次ワークストッ
カー７に移載されることになる。

【００３４】したがって、本実施例の位置決め方法およ
び装置１によれば、ワークストッカー７のポール１２に
対するハンド６の位置決めを２組の検出センサ５０・５
１によって精度よく達成することができるので、装置自
体を簡易な構成とすることができる。これにより、その
点検・保守に要する作業工数、費用の削減を図ることが
できるとともに、設備コストの低減を図ることができ
る。

【００３５】なお、本発明に係る可動体の位置決め方法
および装置１においては、以下の技術を採用することが
できる。 可動体としてハンド６を想定したが、これに代え
て、任意の可動体に適用することができる。また、可動
体の移動方向も任意に設定することができる。 被検出体を立設される円形横断面を有する棒状のポ
ール１２としたが、これに代えて、任意形状の被検出体
を採用することとしてもよい。 検出光軸５２・５３をＸ・Ｙ軸駆動機構２７・２６
によるハンド６の移動方向に直交する方向に配すること
としたが、これに代えて、ハンド６の移動方向に交差す
る任意の方向に沿って配することとしてもよい。 また、検出光軸５２・５３を同一水平面内に形成す
ることとしたが、これに代えて、別平面内に設けること
としてもよい。さらに、検出光軸５２・５３自体を水平
方向に対して傾斜させることとしてもよい。 検出光軸５２・５３を２つ形成するように検出セン
サ５０・５１を２組設けることとしたが、これに代え
て、３以上の検出光軸を形成するようにしてもよい。こ
れにより、３以上の自由度を有する可動体の自由度ごと
の位置決めを実施することが可能となる。また、例え
ば、球や傾斜した棒等の３次元的に配置された被検出体
に対する可動体の位置決めを行うことができる。 検出センサ５０・５１によるポール１２の検出時を
該ポール１２に対するハンド６の位置決め状態とした
が、これに代えて、検出時のハンド６の位置とポール１
２の寸法とから位置決め状態までに必要な移動距離を計
算して移動させることとしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る可動
体の位置決め方法および装置によれば、可動体にその移
動方向に交差する方向に配されかつ相互に交差する複数
の検出光軸を設け、各検出光軸が被検出体の外表面に接
触する位置において、被検出体と可動体との位置を相対
的に関係付けるので、検出光軸を形成す検出手段によっ
て、簡易な構成とすることができる。その結果、装置の
複雑化を防止して保守性を向上することができるととも
に、作業工数、設備コスト等の低減を図ることができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可動体の位置決め装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図２】図１の位置決め装置を適用するハンドの構造を
示す正面図である。

【図３】図２のハンドの側面図である。

【図４】図２のハンドによってワークを搬送コンベアか
らワークストッカーに移載するための移載機の概略構造
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 位置決め装置 ６ ハンド（可動体） １０ 水平移動機構（駆動手段） １２ ポール（被検出体） ２６ Ｙ軸駆動機構（移動機構） ２７ Ｘ軸駆動機構（移動機構） ５０・５１ 検出センサ（検出手段） ５２・５３ 検出光軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数方向に移動させられる可動体を既知
   形状の被検出体に対して位置決めする方法であって、 可動体に、該可動体の移動方向に交差する方向に設けら
   れかつ相互に交差する複数の検出光軸を配置し、 可動体の移動に伴って移動させられる前記検出光軸を被
   検出体の外表面に接触させることにより、被検出体に対
   する可動体の相対位置を検出することを特徴とする可動
   体の位置決め方法。
2. 【請求項２】 複数の移動機構を有する駆動手段により
   既知形状の被検出体に対して複数方向に移動させられる
   可動体に設けられ、該可動体とともに移動させられる複
   数の検出光軸を相互に交差するように形成する複数の検
   出手段からなり、 各検出光軸が駆動手段による可動体の各移動方向にそれ
   ぞれ交差するように配されていることを特徴とする可動
   体の位置決め装置。