JPH0736009U

JPH0736009U - ワーク形状自動検出装置

Info

Publication number: JPH0736009U
Application number: JP7264993U
Authority: JP
Inventors: 仁美松葉
Original assignee: Kitagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-07-04
Anticipated expiration: 2008-12-17
Also published as: JP2603605Y2

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を提供する事を
目的とする。【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と共に、検
出工具の接触部を概略球形状になし、この接触部の直径
を、第２の所定距離よりも大きく設定する事を特徴とし
ている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、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】

【考案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】この考案は、上述した事情に鑑みてなされたもので、この考案の目的は、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、この考案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、概略球形状に形成された接触部を備え、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し、前記検出工具の概略球形状の接触部の直径は、前記第２の所定距離に対応する前記ワーク表面上での距離よりも大きく設定される事を特徴としている。

【０００６】また、この考案に係わるワーク形状自動検出装置は、請求項２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、概略球形状に形成された接触部を備え、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し、前記制御手段で設定される前記第２の所定距離は、これに対応するワーク表面上での距離が前記検出工具の概略球形状の接触部の直径よりも小さい範囲で設定される事を特徴としている。

【０００７】また、この考案に係わるワーク形状自動検出装置は、請求項３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、概略球形状に形成された接触部を備え、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、該接触位置における接戦に直交した状態で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、この退避方向に直交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、この横方向に直交した状態で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し、前記検出工具の概略球形状の接触部の直径は、前記第２の所定距離に対応する前記ワーク表面上での距離よりも大きく設定される事を特徴としている。

【０００８】また、この考案に係わるワーク形状自動検出装置は、請求項４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、概略球形状に形成された接触部を備え、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、該接触位置における接戦に直交した状態で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、この退避方向に直交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、この横方向に直交した状態で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し、前記制御手段で設定される前記第２の所定距離は、前記検出工具の概略球形状の接触部の直径よりも小さい範囲で設定される事を特徴としている。

【０００９】

【実施例】

以下に、この考案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。

【００１０】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。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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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の下端から一体的に接合され、所定の直径Ｄを有する概略球形状の検出球２４ｂとから構成されている。尚、このプローブ２４は、これの検出球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。

【００１４】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。

【００１５】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３４ａ，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。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４６（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２０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５２，５４（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の検出球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、この考案は、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、本願考案においては、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５６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５０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５８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２４の接触位置情報Ｐ、即ち、プローブ２４の検出球２４ｂの中心位置Ｃにおけるｘ軸方向位置及びｙ軸方向位置を、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。尚、この一実施例においては、検出球２４ｂは所定の直径Ｄを有して形成されている。この為、検出球２４ｂの中心位置ＣとワークＷへの接触位置とは、実際には異なる事になるが、この一実施例においては、制御ユニット５０は、プローブ２４の検出球２４ｂの中心位置Ｃを接触位置として記憶する様に設定されている。

【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。尚、この一実施例においては、上述した横移動量（Ｌ₂ ）は、プローブ２４の検出球２４ｂの直径Ｄよりも小さくなる様に設定されている。換言すれば、この制御ユニット５０は、検出球２４ｂの直径Ｄよりも大きな値の横移動量の設定を受けつけない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のワーク形状自動検出動作を、図３乃至図７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（Ｓ１２）。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」Ｐ_N 基づくワークＷへの検出ポイント、即ち、検出球２４ｂの中心位置Ｃ_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２４の検出球２４ｂの中心位置Ｃにおけるｘ軸方向位置情報及びｙ軸方向位置情報を読み込み、これら読み込んだｘ軸方向位置情報及びｙ軸方向位置情報に基づき、プローブ２４のワークＷへの接触位置Ｐ_N を演算する（Ｓ２０）。尚、この接触位置Ｐ_N は、この一実施例においては、検出球２４ｂの中心位置Ｃから接近方向に沿って検出球２４ｂの半径（２／Ｄ）だけ偏位した位置として規定される。この様に演算した中心位置Ｃに基づく接触位置Ｐ_N （即ち、Ｐ₀ ）を、上述した停止位置におけるプローブ２４の検出球２４ｂの中心位置Ｃにおけるｘ軸方向位置情報及びｙ軸方向位置情報と共に、記憶部６６に記憶する（Ｓ２２）。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の検出球２４ｂのワークＷへの接触位置Ｐ₀ 及び検出球２４ｂの中心位置Ｃ₀ 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接触位置（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、前回の接触位置Ｐ_N-1 と今回の接触位置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、接触位置Ｐ_N が初回接触位置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Ｓ４２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２４の検出球２４ｂにおけるｘ軸方向位置情報及びｙ軸方向位置情報を読み込み、これら読み込んだｘ軸方向位置情報及びｙ軸方向位置情報に基づき、プローブ２４のワークＷへの接触位置Ｐ_N を演算し（Ｓ４４）、この様に検出した検出球２４ｂの中心位置Ｃと、この中心位置Ｃに基づく接触位置Ｐ_N （即ち、Ｐ₀ ）とを記憶部６６に記憶する（Ｓ４６）。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接触位置Ｐ₁ が記憶部６６に記憶される事になる。

【００４２】この後、今回検出した接触位置Ｐ_N と前回検出した接触位置Ｐ_N-1 とを結ぶ線分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、前回の接触位置Ｐ_N-1 と今回の接触位置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Ｓ４８が繰り返し実行される事により、図６に示す様に、検出球２４ｂの中心位置はＣ₂ 、Ｃ₂ 、Ｃ₄ 、Ｃ₅ 、Ｃ₆ …… と求められていき、また、接触位置はＰ₂ 、Ｐ₃ 、Ｐ₄ 、Ｐ₅ 、Ｐ₆ ……と求められていき、これらの位置情報は、ステップＳ４６で記憶部６６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から検出した検出球２４ｂの中心位置Ｃの全ての位置情報Ｃ_N を読み出し（Ｓ５０）、この読み出した検出球２４ｂの中心位置Ｃの全ての位置情報Ｃ_N に基づき、これら接触位置を順次包絡的に結ぶ線分を演算し、この様に演算した包絡線より検出球２４ｂの半径分だけ内側に入った形状から、ワークＷの外周形状を算出する（Ｓ５２）。そして、このように演算により得られたワーク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」ることが出来る事になる。

【００４６】特に、この一実施例においては、プローブ２４の横移動量（Ｌ₂ ）をプローブ２４の検出球２４ｂの直径（Ｄ）よりも小さく、換言すれば、プローブ２４の検出球２４ｂの直径（Ｄ）をプローブ２４の横移動量（Ｌ₂ ）よりも大きく設定している。この結果、図７に示す様に、ワークＷの検出面が略９０度で折曲する角部を有していたとしても、上述したアプローチ動作において、この角部の頂点に、必ず、検出球２４ｂの外周面が当接する事となる。即ち、この様に角部の頂点に検出球２４ｂの外周面が当接する状態において、これの接触位置Ｐ₃ は、前回の接触位置Ｐ₂ よりもアプローチ方向に沿って更に前方に送られた位置として規定される事になる。従って、次回のアプローチ方向は、この角部を構成する他方の面に対して所定角度傾斜した状態とはいえ、必ず当接する事になる。この様にして、この一実施例によれば、ワークＷが略９０度で折曲する角部を備えていたとしても、この角部を確実に検出することが出来る事になる。

【００４７】この考案は、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、この考案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。

【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、この考案は、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、この考案は、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。

【００５０】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、この考案は、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。

【００５１】また、上述した一実施例においては、プローブ２４がワークＷに接触した後の退避方向を、前回の接触位置Ｐ_N _-1と今回の接触位置Ｐ_N とを結ぶ線分に直交する方向から規定する様に説明したが、この考案は、この様な構成に限定されることなく、例えば、プローブ２４がワークＷに接触した後の退避方向を、前回の中心位置Ｃ_N _-1と今回の中心位置Ｃ_N とを結ぶ線分に直交する方向から規定する様にしても良い事は言うまでもない。

【００５２】

【考案の効果】

以上詳述した様に、従って、この考案によれば、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が提供される事になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案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。

【図７】図３乃至図５に示す制御手順に従い、略９０度
に折曲する角部を有するワーク形状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検出球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

【実用新案登録請求の範囲】

【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、概略球形状に形成された接触部を備え、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し、前記検出工具の概略球形状の接触部の直径は、前記第２
の所定距離に対応する前記ワーク表面上での距離よりも
大きく設定される事を特徴とするワーク形状自動検出装
置。
【請求項２】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、概略球形状に形成された接触部を備え、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し、前記制御手段で設定される前記第２の所定距離は、これ
に対応するワーク表面上での距離が前記検出工具の概略
球形状の接触部の直径よりも小さい範囲で設定される事
を特徴とするワーク形状自動検出装置。
【請求項３】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、概略球形状に形成された接触部を備え、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、該接触位置における接戦に直交した状態
で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、この退避方向に直交する横方向に
沿って第２の所定距離だけ移動させ、この横移動動作
後、この横方向に直交した状態で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し、前記検出工具の概略球形状の接触部の直径は、前記第２
の所定距離に対応する前記ワーク表面上での距離よりも
大きく設定される事を特徴とするワーク形状自動検出装
置。
【請求項４】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、概略球形状に形成された接触部を備え、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、該接触位置における接戦に直交した状態
で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、この退避方向に直交する横方向に
沿って第２の所定距離だけ移動させ、この横移動動作
後、この横方向に直交した状態で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し、前記制御手段で設定される前記第２の所定距離は、前記
検出工具の概略球形状の接触部の直径よりも小さい範囲
で設定される事を特徴とするワーク形状自動検出装置。