(57)【要約】【課題】治具への装着に際して高精度の位置決めを必要とせず、多様な表面形状を有する複数種のワークを加工する。【解決手段】ロボット３と、ロボット３を動作プログラムに従って制御する制御部と、ロボット３にワークＷを供給するワーク供給部６と、供給されたワークＷの位置を検出する第１検出部７と、検出されたワークＷの位置に従って、制御部の動作プログラムにおける取り出し位置情報を修正する第１位置修正部と、ワーク供給部６から取り出したワークＷを加工する加工装置５とを備え、ワーク供給部６が、一対の第１把持面間にワークＷを着脱可能に把持する第１固定治具１０を備え、第１固定治具１０が、少なくとも一方の第１把持面に、軸方向に個別に移動可能に相互に並列に配列されるとともに、先端に接触するワークＷの表面形状に倣った任意の軸方向位置に固定可能な複数のピンを備える加工システム１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持可能なハンドを備えるロボットと、
該ロボットを動作プログラムに従って制御する制御部と、
前記ロボットに前記ワークを供給するワーク供給部と、
該ワーク供給部に供給された前記ワークの位置を検出する第１検出部と、
該第１検出部により検出された前記ワークの位置に従って、前記制御部の動作プログラムにおける取り出し位置情報を修正する第１位置修正部と、
前記ワーク供給部から前記ハンドにより取り出した前記ワークを加工する加工装置とを備え、
前記ワーク供給部が、一対の第１把持面間に前記ワークを着脱可能に把持する第１固定治具を備え、
該第１固定治具が、少なくとも一方の前記第１把持面に、軸方向に個別に移動可能に相互に並列に配列されるとともに、先端に接触する前記ワークの表面形状に倣った任意の軸方向位置に固定可能な複数のピンを備える加工システム。
【請求項２】
前記加工装置が、一対の第２把持面間に前記ワークを着脱可能に把持する第２固定治具を備え、
該第２固定治具が、少なくとも一方の前記第２把持面に、軸方向に個別に移動可能に相互に並列に配列されるとともに、先端に接触する前記ワークの表面形状に倣った任意の軸方向位置に固定可能な複数のピンを備える請求項１に記載の加工システム。
【請求項３】
前記加工装置が、前記第２固定治具に固定された前記ワークの位置を検出する第２検出部と、該第２検出部により検出された前記ワークの位置に従って、該加工装置による加工位置情報を修正する第２位置修正部とを備える請求項２に記載の加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸方向に移動可能に支持された複数のピンと、ピンを移動の任意の位置において摩擦力で抑止する薄板バネとを備え、支持するワークの表面形状に相補的な形状の凹部を形成するようにピンを移動させる支持アセンブリが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２７８７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の支持アセンブリを使用すれば、多様な表面形状を有する複数種のワークを支持することはできるが、ロボットによって取り扱い、あるいは工作機械によって加工するために、高精度に位置決め状態に支持しなければならないという不都合がある。
本発明は、治具への装着に際して高精度の位置決めを必要とせず、多様な表面形状を有する複数種のワークを加工することができる加工システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、ワークを把持可能なハンドを備えるロボットと、該ロボットを動作プログラムに従って制御する制御部と、前記ロボットに前記ワークを供給するワーク供給部と、該ワーク供給部に供給された前記ワークの位置を検出する第１検出部と、該第１検出部により検出された前記ワークの位置に従って、前記制御部の動作プログラムにおける取り出し位置情報を修正する第１位置修正部と、前記ワーク供給部から前記ハンドにより取り出した前記ワークを加工する加工装置とを備え、前記ワーク供給部が、一対の第１把持面間に前記ワークを着脱可能に把持する第１固定治具を備え、該第１固定治具が、少なくとも一方の前記第１把持面に、軸方向に個別に移動可能に相互に並列に配列されるとともに、先端に接触する前記ワークの表面形状に倣った任意の軸方向位置に固定可能な複数のピンを備える加工システムである。
【０００６】
本態様によれば、ワーク供給部にワークを供給すると、ワーク供給部に設けられた第１固定治具の一対の第１把持面間にワークが挟まれて固定される。この場合に、第１固定治具の少なくとも一方の第１把持面に並列に配置された複数のピンの先端をワークの表面に接触させることにより、ピンの先端位置がワークの表面形状に倣ってピンの軸方向に移動し、第１把持面が、ワークの表面形状と相補的な形状となった位置で固定される。これにより、ワークを任意の姿勢で任意の位置に第１把持面間に供給しても、その供給された位置にワークを動かないように固定することができる。
【０００７】
そして、第１検出部を作動させて、第１固定治具に固定された状態のワークの位置を検出し、第１位置修正部により、制御部の動作プログラムにおける取り出し位置情報を修正することにより、ロボットがハンドを用いて、第１固定治具に固定された状態のワークを精度よく把持してワーク供給部から取り出すことができる。すなわち、第１固定治具には、精度よく位置決めした状態で供給する必要がなく、大まかな位置および姿勢となるように供給すればよいので、作業者の手間を省くことができる。そして、ロボットは、取り出したワークを加工装置まで搬送して引き渡すことにより、加工装置によりワークに対して精度よく加工を施すことができる。
【０００８】
上記態様においては、前記加工装置が、一対の第２把持面間に前記ワークを着脱可能に把持する第２固定治具を備え、該第２固定治具が、少なくとも一方の前記第２把持面に、軸方向に個別に移動可能に相互に並列に配列されるとともに、先端に接触する前記ワークの表面形状に倣った任意の軸方向位置に固定可能な複数のピンを備えていてもよい。
【０００９】
この構成により、ワークの形状が個別に異なる場合にも、ワークを第２固定治具によって固定して、精度よく加工することができる。すなわち、ロボットがハンドによって把持したワークを第２固定治具の第２把持面間に配置すると、一対の第２把持面が近接させられて、第２把持面間にワークが把持される。この場合に、第２固定治具の少なくとも一方の第２把持面に並列に配置された複数のピンの先端をワークの表面に接触させることにより、ピンの先端位置がワークの表面形状に倣ってピンの軸方向に移動し、第２把持面が、ワークの表面形状と相補的な形状となった位置で固定される。これにより、ワークの形状が個別に異なる場合においても、供給された位置にワークを動かないように固定することができる。
【００１０】
また、上記態様においては、前記加工装置が、前記第２固定治具に固定された前記ワークの位置を検出する第２検出部と、該第２検出部により検出された前記ワークの位置に従って、該加工装置による加工位置情報を修正する第２位置修正部とを備えていてもよい。
この構成により、第２検出部を作動させて、第２固定治具に固定された状態のワークの位置を検出し、第２位置修正部により、加工装置による加工位置情報を修正することにより、加工装置により、第２固定治具に固定された状態のワークを精度よく加工することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、治具への装着に際して高精度の位置決めを必要とせず、多様な表面形状を有する複数種のワークを加工することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る加工システムを示す全体構成図である。
【図２】図１の加工システムのワーク供給部に備えられた固定治具にワークが固定された状態を示す斜視図である。
【図３】図２の加工治具の把持面に備えられた複数のピンの先端が揃えられている状態を示す斜視図である。
【図４】図３のピンの先端がワークの表面形状に倣って移動した状態を示す斜視図である。
【図５】図１の加工システムの加工装置に備えられた固定治具にワークが固定された状態を示す斜視図である。
【図６】図５の加工治具の把持面に備えられた複数のピンの先端が揃えられている状態を示す斜視図である。
【図７】図６のピンの先端がワークの表面形状に倣って移動した状態を示す斜視図である。
【図８】図１の加工システムのワーク供給部の一例を示す斜視図である。
【図９】図８のワーク供給部の固定治具に供給されたワークの位置を検出する工程を説明する斜視図である。
【図１０】図１の加工システムのロボットに取り付けたハンドにより把持したワークを加工装置の固定治具に供給する状態を説明する斜視図である。
【図１１】図１０により供給されたワークの位置を検出する工程を説明する斜視図である。
【図１２】図１の加工システムの加工装置により加工されたワークをワーク供給部の他の固定治具に払い出す工程を説明する斜視図である。
【図１３】図１０の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る加工システム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る加工システム１は、図１に示されるように、ワークＷを把持可能なハンド２を手首先端に備えるロボット３と、ロボット３を制御する制御装置４と、ロボット３の近傍に配置されワークＷを加工する加工装置５と、ロボット３に供給するワークＷを仮置きしかつ加工装置５により加工された後のワークＷを載置するワーク供給部６と、ハンド２に取り付けられたカメラ（第１検出部）７とを備えている。
【００１４】
ワークＷは、例えば、図２に示されるように、円柱状のパイプを接合してＴ字状に構成したものである。ワークＷの形状はこれに限定されるものではない。
ロボット３は、例えば、６軸多関節型ロボットである。ハンド２は、例えば、図９に示されるように、ワークＷを構成するパイプ内に挿入可能な円柱状の２本の把持部８を備えている。各把持部８には、長さ方向の一部に、膨張および収縮可能なバルーン部９が設けられ、パイプ内に挿入した状態でバルーン部９を膨張させることにより、バルーン部９をパイプの内面に密着させて、ワークＷを容易に把持することができる。ハンド２の構成も、これに限定されるものではなく、ワークＷの形状に適した任意のものを採用してよい。
【００１５】
ワーク供給部６は、図８に示されるように、テーブル上に並んで配置された２つの固定治具１０，１１を備えている。
一方の固定治具（第１固定治具）１０は、ロボット３に供給するワークＷを仮固定するために用いられる。他方の固定治具１１は加工装置５から取り出された加工済みのワークＷを固定するために用いられる。
【００１６】
両固定治具１０，１１は、図２に示されるように、水平方向に近接離間させられて間にワークＷを把持する一対の把持部材１２，１３と、これら把持部材１２，１３を水平方向に駆動するシリンダ１４，１５とを備えている。各把持部材１２，１３には、相互に対向する把持面（第１把持面）１２ａ，１３ａに、それぞれ、水平方向に延びる複数のピン１６，１７が、鉛直面に沿う方向に２次元的に配列されている。各把持面１２ａ，１３ａのピン１６，１７は、先端を対向させて配置されている。
【００１７】
また、各ピン１６，１７は、把持部材１２，１３に軸方向に、個別に移動可能に支持されるとともに、図示しないバネによって先端に向けて常時付勢されており、かつ、図示しない固定機構によって任意の軸方向位置に固定することができる。
すなわち、固定機構を解除した状態では、各ピン１６，１７は、図３に示されるように、バネによって先端側に押されて、先端を揃えるように配列されており、図２に示されるように、把持面１２ａ，１３ａ間にワークＷを配置して、シリンダ１４，１５を駆動し把持部材１２，１３どうしを近接させると、一対の把持面１２ａ，１３ａのピン１６，１７の先端間にワークＷが把持される。このとき、ワークＷに接触した各ピン１６，１７が軸方向後方に押されて、図４に示されるように、ワークＷの表面形状に倣って移動する。そして、固定機構により移動後の位置に保持される。図３および図４は、一例として、一方の固定治具１０における把持面１２ａを示す。
【００１８】
制御装置４には、別途教示等することにより作成された動作プログラムが記憶されており、制御装置４は、動作プログラムに従ってロボット３を制御する制御部（図示略）を備えている。動作プログラムには、固定治具１０，１１からのワークＷの取り出し位置が記憶されている。また、制御装置４は、カメラ７により取得された画像を処理してワークＷの位置を検出する画像処理部（図示略）と、画像処理部により検出されたワークの位置に基づいて動作プログラムの取り出し位置を修正する位置修正部（第１位置修正部、第２位置修正部：図示略）とを備えている。
【００１９】
画像処理部および位置修正部は、制御装置４とは別個のプロセッサにより構成されていてもよいし、同一のプロセッサにより構成されていてもよい。
【００２０】
加工装置５は、図５に示されるように、ワーク供給部６の固定治具１０，１１と同様の固定治具（第２固定治具）１８を備えている。
この固定治具１８も図５に示されるように、水平方向に近接離間させられて間にワークＷを把持する一対の把持部材１９を備えている。各把持部材１９は加工装置５の主軸に固定され、相互に近接または離間させられる。
【００２１】
各把持部材１９には、相互に対向する把持面（第２把持面）１９ａに、それぞれ、水平方向に延びる複数のピン２０が、鉛直面に沿う方向に２次元的に配列されている。各把持面１９ａのピン２０は、先端を対向させて配置されている。
【００２２】
また、各ピン２０は、把持部材１９に軸方向に、個別に移動可能に支持されるとともに、図示しないバネによって先端に向けて常時付勢されており、かつ、図示しない固定機構によって任意の軸方向位置に固定することができる。
【００２３】
すなわち、固定機構を解除した状態では、各ピン２０は、図６に示されるように、バネによって先端側に押されて、先端を揃えるように配列されており、図５に示されるように、把持面１９ａ間にワークＷを配置して、把持部材１９どうしを近接させると、一対の把持面１９ａのピン２０の先端間にワークＷが把持される。このとき、ワークＷに接触した各ピン２０が軸方向後方に押されて、図７に示されるように、ワークＷの表面形状に倣って移動する。そして、固定機構により移動後の位置に保持される。
【００２４】
加工装置５は、図１１に示されるように、ワークＷに接触してその位置を精度よく検出可能なタッチプローブ（第２検出部）２１を備えている。
そして、加工装置５は、タッチプローブ２１により検出されたワークＷの位置に基づいて、加工位置情報を修正する第２位置修正部（図示略）を備えており、修正された加工位置情報に基づいて、固定機構にワークＷを保持した状態で、ワークＷに対して加工を施すことができる。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る加工システム１の作用について以下に説明する。
本実施形態を用いてワークＷを加工するには、ワーク供給部６の一方の固定治具１０にワークＷを供給する。ワークＷの供給はロボット３により行われてもよいし、作業者が手動で行ってもよい。
【００２６】
作業者が手動でワークＷを供給する場合には、シリンダ１４の駆動により一対の把持部材１２が開かれた状態かつ固定機構が解除されて、ピン１６の先端が図３に示されるように揃った状態で、作業者が、ワークＷを把持部材１２間に配置する。この状態で、シリンダ１４の駆動により一対の把持部材１２を近接させると、ワークＷの表面に接触したピン１６がその位置で停止されつつ把持部材１２が移動する結果、ピン１６が把持部材１２に対して軸方向後方に移動する。
【００２７】
これにより、各ピン１６が図４に示されるように、ワークＷの表面形状に倣った位置に配置されるので、この状態で、固定機構を作動させて、把持部材１２に対してピン１６を固定することにより、ピン１６の先端によって、ワークＷの表面に密着してワークＷを移動しないように固定する把持面１２ａの形状を形成することができる。
【００２８】
この状態でロボット３を作動させ、ロボット３の先端に搭載したカメラ７により固定治具１０に固定されているワークＷを撮影する。取得されたワークＷの画像が画像処理部により処理されることによって、ワークＷの取り出し位置が検出される。この実施形態では、ロボット３の先端に取り付けたハンド２のいずれかの円柱状の把持部８をワークＷのパイプ内に挿入してワークＷを把持するため、取り出し位置は、パイプの内孔の中心位置である。パイプの内孔が円形である場合、画像上の内孔の形状から内孔の中心位置および傾斜方向を検出することができる。
【００２９】
位置修正部は、画像処理部により検出された内孔の中心位置およびワークＷの傾斜方向に基づいて、ロボット３の動作プログラムの取り出し位置を修正する。これにより、ロボット３がワークＷを取り出すときに、ハンド２の把持部８をワークＷの傾斜方向に合わせて傾斜させてパイプ内に精度よく挿入することができる。
【００３０】
すなわち、本実施形態に係る加工システム１によれば、ワーク供給部６の固定治具１０へのワークＷの供給を精度よく位置決めした状態に行う必要がなく、作業者がある程度の精度で供給すれば足りるという利点がある。
【００３１】
この状態で、ハンド２のバルーン部９を膨張させることにより、バルーン部９の外周面をワークＷの内孔内面に密着させて、ワークＷを容易に把持することができる。そして、シリンダ１４を駆動して一対の把持部材１２を離間させ、ワークＷを解放することにより、ロボット３によるワークＷの移送が可能となる。このとき、固定機構によるピン１６の固定状態を維持しておけば、次回以降に同一形状のワークＷを固定治具１０に固定する際に、同じ位置に位置決め状態に固定することができる。
【００３２】
ロボット３は、ワークＷを把持してワーク供給部６の固定治具１０から加工装置５内の固定治具１８へと搬送する。一対の把持部材１９を離間させておき、固定機構を解除した状態の一対の把持面１９ａ間に、ロボット３がワークＷを配置すると、把持部材１９が近接させられて、一対の把持面１９ａ間にワークＷが把持される。この場合においても、ワークＷの表面に先端が接触したピン２０が、把持部材１９の移動に関わらずその位置に維持されるため、各ピン２０が把持部材１９に対して個別に軸方向に移動した位置に配置され、図７に示されるように、ワークＷの表面形状に倣った把持面１９ａの形状が形成され、ワークＷが動かないように固定される。
【００３３】
この場合に、加工装置５内の固定治具１８へのワークＷの供給はロボット３により行われるので、ワークＷを固定治具１８に対して精度よく供給することができる。
この状態で、ハンド２によるワークＷの把持状態を解除し、ロボット３を作動させてハンド２をワークＷから退避させる。次いで、図１１に示されるように、加工装置５内のタッチプローブ２１を作動させて、ワークＷの所定位置にタッチプローブ２１を接触させる。これにより、ワークＷの位置を検出し、加工装置５内に予め記憶されているワークＷの位置に対して誤差が存在する場合には、記憶されているワークＷの位置を修正する。その結果、加工装置５によってワークＷを精度よく加工することができる。
【００３４】
加工装置５においてワークＷが加工された後には、図１０に示されるように、ロボット３を作動させてハンド２の把持部８をパイプ内に挿入し、バルーン部９を膨張させて一対の把持部材１９の間隔を開くことにより、固定治具１８により固定していたワークＷを解放し、ロボット３による取り出しが可能になる。ロボット３により加工装置５から取り出されたワークＷは、図１２に示されるように、ワーク供給部６の他の固定治具１１に、一方の固定治具１０と同様にして固定される。
このとき、固定機構によるピン２０の固定状態を維持しておけば、次回以降に同一形状のワークＷを固定治具１８に固定する際に、同じ位置に位置決め状態に固定することができる。
【００３５】
このように、本実施形態に係る加工システム１によれば、多数のピン１６を有する固定治具１０に適当な位置および姿勢でワークＷを固定した後に、カメラ７によって撮影した画像を処理してワークＷの取り出し位置および姿勢を検出するので、ワーク供給部６へのワークＷの供給の際に高精度の位置決めが必要とされないという利点がある。すなわち、作業者が手動でワークＷを供給することもできるという利点がある。
【００３６】
また、加工装置５においても多数のピン２０を有する固定治具１８を備えるので、ワークＷの形状が変化しても、ワークＷを確りと固定することができる。そして、固定治具１８に固定された状態のワークＷの位置をタッチプローブ２１で精度よく検出し、加工装置５に記憶されているワークＷの位置を修正することにより、ワークＷを精度よく加工することができるという利点がある。
【００３７】
なお、本実施形態においては、図１３に示されるように、ロボット３とハンド２との間に、ハンド２にかかる外力を検出する力センサ２２を備えていてもよい。加工装置５内の固定治具１８において、ピン２０の先端の位置が記憶されている状態で、形状の異なるワークＷが供給されると力センサ２２により通常とは異なる外力が検出される。この場合には、固定機構を解除してピン２０を移動可能な状態とし、ワークＷを再度、把持部材１９間に挟み直して、ピン２０の位置を再設定すればよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、各固定治具１０，１１，１８が、一対の把持面１２ａ，１３ａ，１９ａの両方に多数のピン１６，１７，２０を配列している場合を例示したが、これに代えて、一方の把持面１２ａ，１３ａ，１９ａのみにピン１６，１７，２０を配列してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  加工システム
２  ハンド
３  ロボット
５  加工装置
６  ワーク供給部
７  カメラ（第１検出部）
１０  固定治具（第１固定治具）
１２ａ  把持面（第１把持面）
１６  ピン
１８  固定治具（第２固定治具）
１９ａ  把持面（第２把持面）
２０  ピン
２１  タッチプローブ（第２検出部）
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2020044617.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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