(57)【要約】【課題】テーブル上に設置する設置対象物の設置位置の調整を自動で行なうことが可能な自動位置調整システムを提供すること。【解決手段】本発明の自動位置調整システム１は、設置の基準となる基準位置から見た場合のテーブル２３上に設置された設置対象物２１の位置を測定する位置検出手段３と、位置検出手段３により得られた基準位置から見た場合の設置対象物２１の位置と、基準位置から見た場合の設置対象物２１が設置されるべき目標位置とのずれ量を算出する制御装置５と、算出したずれ量に基づいて設置対象物２１の位置を目標位置に修正する位置調整手段４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブルを備えた加工機を有し、前記テーブルに設置する設置対象物の位置を調整する自動位置調整システムであって、
設置の基準となる基準位置から見た場合の前記テーブル上に設置された前記設置対象物の位置を測定する位置検出手段と、
該位置検出手段により得られた前記基準位置から見た場合の前記設置対象物の位置と、前記基準位置から見た場合の前記設置対象物が設置されるべき目標位置とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、
該ずれ量算出手段で算出したずれ量に基づいて前記設置対象物の位置を前記目標位置に修正する位置調整手段と、
を有することを特徴とする自動位置調整システム。
【請求項２】
前記位置検出手段は、接触式触針器あるいは非接触式距離測定装置あるいは撮像装置のいずれかである、
ことを特徴とする請求項１に記載の自動位置調整システム。
【請求項３】
前記位置調整手段は、前記設置対象物を把持し移動させることで、目標の位置に対するずれ量を修正する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動位置調整システム。
【請求項４】
前記位置調整手段は、前記設置対象物を押しながらまたは引きながら移動させることで、目標の位置に対するずれ量を修正する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動位置調整システム。
【請求項５】
前記位置調整手段は、前記設置対象物の一部を支持した状態で前記テーブルを移動させることで、目標の位置に対するずれ量を修正する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動位置調整システム。
【請求項６】
前記位置調整手段は、目標の位置に対するずれ量が許容値以内になるまで前記設置対象物の位置の調整を繰り返し行う、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動位置調整システム。
【請求項７】
前記設置対象物を加工機のテーブル上へ供給する自動搬送手段を更に有する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動位置調整システム。
【請求項８】
前記位置調整手段はロボットまたはローダーである、
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の自動位置調整システム。
【請求項９】
前記自動搬送手段はロボットまたはローダーである、
ことを特徴とする請求項７に記載の自動位置調整システム。
【請求項１０】
前記位置調整手段および前記自動搬送手段は１台のロボットあるいはローダーで構成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の自動位置調整システム。
【請求項１１】
前記位置調整手段による前記設置対象物の位置の調整後、前記設置対象物を加工機のテーブル上に固定するロボットまたはネジ締め装置を更に有する、
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自動位置調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置対象物の自動位置調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象となる設置対象物を工作機械へ設置する場合、その設置作業は一般的に人手により行われる。設置対象物が大型ワークであって、人手による設置が困難な場合や、作業の自動化を目的として、ロボットや自動搬送装置を用いて設置を行うケースがある。これらの設置対象物を設置する際の位置決め方法として、一般的に突当て部品や位置決めピン等の位置決め部品が用いられる（例えば、特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭５６−０４９６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位置決め部品を用いる事で、ある程度の設置精度を保証する事は可能であるが、設置対象物の素材形状や寸法など、固体差によって精度にばらつきが生じるため、設置誤差を厳密にゼロにする事は困難である。しかしながら、高精度の加工が要求される場合には、精度良く設置を行う必要があるため、そのような場合には、人手により設置対象物の位置精度を測定し、設置誤差を人手により修正する必要がある。
【０００５】
また、加工物以外において、例えば工作機械へ付加軸回転テーブルを精度良く搭載する場合には、回転中心軸を持つ設置対象物すなわち付加軸回転テーブルの軸の向きを測定する必要があり、位置決め部品による設置では精度を保証する事が困難である。
上記した様に、精度良く対象物を設置する必要がある場合や位置決め部品では精度が保障出来ない状況下では、設置対象物の設置から位置の調整までの工程を、全て自動化する事が出来ない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、テーブル上に設置する設置対象物の設置位置の調整を自動で行うことが可能な自動位置調整システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、加工機と、加工機のテーブルへ設置された設置対象物と、目標位置からのずれ量を検出するための位置検出手段と、そのずれ量を修正するための位置調整手段とから構成されるシステムにおいて、設置された対象物の位置を自動で測定し、測定結果に基づいて本来設置されるべき目標位置への調整を行う、自動位置調整システムに関する発明である。
【０００８】
そして、本発明の請求項１に係る発明は、テーブルを備えた加工機を有し、前記テーブルに設置する設置対象物の位置を調整する自動位置調整システムであって、設置の基準となる基準位置から見た場合の前記テーブル上に設置された前記設置対象物の位置を測定する位置検出手段と、該位置検出手段により得られた前記基準位置から見た場合の前記設置対象物の位置と、前記基準位置から見た場合の前記設置対象物が設置されるべき目標位置とのずれ量を算出するずれ量算出手段と、該ずれ量算出手段で算出したずれ量に基づいて前記設置対象物の位置を前記目標位置に修正する位置調整手段と、を有することを特徴とする自動位置調整システムである。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、前記位置検出手段は、接触式触針器あるいは非接触式距離測定装置あるいは撮像装置のいずれかである、ことを特徴とする請求項１に記載の自動位置調整システムである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る発明は、前記位置調整手段は、前記設置対象物を把持し移動させることで、目標の位置に対するずれ量を修正する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動位置調整システムである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、前記位置調整手段は、前記設置対象物を押しながらまたは引きながら移動させることで、目標の位置に対するずれ量を修正する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動位置調整システムである。
【００１２】
本発明の請求項５に係る発明は、前記位置調整手段は、前記設置対象物の一部を支持した状態で前記テーブルを移動させることで、目標の位置に対するずれ量を修正する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動位置調整システムである。
【００１３】
本発明の請求項６に係る発明は、前記位置調整手段は、目標の位置に対するずれ量が許容値以内になるまで前記設置対象物の位置の調整を繰り返し行う、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の自動位置調整システムである。
【００１４】
本発明の請求項７に係る発明は、前記設置対象物を加工機のテーブル上へ供給する自動搬送手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動位置調整システムである。
【００１５】
本発明の請求項８に係る発明は、前記位置調整手段はロボットまたはローダーである、ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の自動位置調整システムである。
【００１６】
本発明の請求項９に係る発明は、前記自動搬送手段はロボットまたはローダーである、ことを特徴とする請求項７に記載の自動位置調整システムである。
【００１７】
本発明の請求項１０に係る発明は、前記位置調整手段および前記自動搬送手段は１台のロボットあるいはローダーで構成されている、ことを特徴とする請求項７に記載の自動位置調整システムである。
【００１８】
本発明の請求項１１に係る発明は、前記位置調整手段による前記設置対象物の位置の調整後、前記設置対象物を加工機のテーブル上に固定するロボットまたはネジ締め装置を更に有する、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の自動位置調整システムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、加工機のテーブル上に設置される設置対象物の設置位置の調整を自動で行うことが可能となるため、加工を行う際に発生する作業の省力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による自動位置調整システムの概略構成図である。
【図２】図１の自動位置調整システムにおける位置検出手段として接触式触針器を用いた例である。
【図３】図１の自動位置調整システムにおける位置検出手段として撮像手段を用いた例である。
【図４】図１の自動位置調整システムにおける位置調整手段として把持手段を備えたロボットを用いた場合の位置調整動作の例である。
【図５】図１の自動位置調整システムにおける位置調整手段として突棒を備えたロボットを用いた場合の位置調整動作の例（１）である。
【図６】図１の自動位置調整システムにおける位置調整手段として突棒を備えたロボットを用いた場合の位置調整動作の例（２）である。
【図７】本発明の一実施形態による自動位置調整システムの動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による自動位置調整システムにおいて自動搬送手段としてロボットを用いた例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による自動位置調整システムにおいて位置調整手段としてロボットを用いた例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、従来技術と同一または類似する構成は同じ符号を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による自動位置調整システムの概略構成図である。本実施形態による自動位置調整システム１は、ワークや付加軸回転テーブルなどの設置対象物２１を設置するテーブル２３を備えた加工機２と、設置対象物２１が設置されている位置を検出する位置検出手段３、設置対象物２１が設置されている位置を該設置対象物２１が設置されるべき位置である目標位置へと修正する位置調整手段４、および加工機２、位置検出手段３、位置調整手段４を制御する制御装置５を備える。
【００２２】
加工機２は、テーブル２３上に設置対象物２１であるワークを設置して該ワークを加工する機械であってもよく、また、テーブル２３上に設置対象物２１である付加軸回転テーブルなどの加工を補助する機器を設置して該機器を用いて加工する機械であってもよい。設置対象物２１は、加工機２で加工運転が行われるに先立ってテーブル２３上の目標位置に設置されている必要がある。なお、本発明における設置対象物２１が設置される「位置」は、設置対象物２１が設置される２次元または３次元の「座標位置」と、設置対象物２１の向きなどによって定まる「姿勢」とを含む。
【００２３】
位置検出手段３は、テーブル２３上に設置された設置対象物２１の位置を検出する機能手段であり、基準位置から見た場合の設置対象物２１の位置を検出する。位置検出手段３が検出する設置対象物２１の位置は、設置対象物２１上の少なくとも１つ以上の注目点の座標位置に基づいて検出される。設置対象物２１上の注目点は、設置対象物２１の形状や種類に応じて適宜定めてよい。例えば、設置対象物２１が略円柱形状であれば該円柱形状を上から見た場合の重心位置を注目点としてもよく、また、設置対象物２１が略直方体である場合にはいずれかの２つの角部を注目点としてもよい。更に、別途設置対象物２１上にマークを設けて該マークを注目点としてもよい。設置対象物２１の位置の調整をテーブル２３の上の２次元平面上で行う際には、多くの場合、少なくとも２つ注目点について座標位置を測定するようにすればよい。
【００２４】
位置検出手段３としては、例えば接触式触針器や非接触式距離測定装置、撮像装置などを用いることができる。
図２は、位置検出手段３として接触式触針器を用いる場合の位置検出の例を示している。接触式触針器３１は、基準位置としてあらかじめ設定される基準面２６から見た場合の設置対象物２１の両端の位置を検出することができる。図２に示す例では、設置対象物２１の左上端部と右上端部とを注目点として、それぞれの注目点の基準面２６からの距離を測定することで、設置対象物２１が現在設置されている位置（２次元座標位置、および姿勢）を検出することができる。
【００２５】
図３は、位置検出手段３として撮像装置を用いる場合の位置検出の例を示している。撮像装置３２は、基準位置としてテーブル２３上にマーキングされた基準面２６と設置対象物２１とを同時に撮像し、撮像した画像を解析することにより設置対象物２１の各部の位置を検出することができる。図３に示す例では、設置対象物２１と基準面２６とを同時に撮像した画像を解析して設置対象物２１の左下端部と右下端部とを注目点として、それぞれの注目点の基準面２６からの距離を算出することで、設置対象物２１が現在設置されている位置（２次元座標位置、および姿勢）を検出することができる。
【００２６】
位置検出手段３が用いる基準位置（上記した基準面２６）は、位置検出手段３として用いる検出用の機器に応じて適宜定めるようにしてもよく、また、いずれの位置を基準位置とするのかについても設計的に定めてもよい。例えば、位置検出手段３として接触式触針器を用いる場合には接触式触針器の所定の座標位置を基準位置としてもよく、また、位置検出手段３として撮像装置３２を用いる場合において、基準面２６をテーブル２３上にマーキングする代わりに、テーブル２３の端部を基準位置として用いたり、テーブル上の他の撮像可能な部分を基準位置として用いたりするようにしてもよい。
【００２７】
位置調整手段４は、テーブル２３上に設置された設置対象物２１の位置を目標位置へと修正する機能手段であり、テーブル２３上における設置対象物２１を移動させることで該設置対象物２１の位置を修正する。位置調整手段４としては、例えばアームを備えたロボットや、アームの先に突棒や引っ掛け部材などを把持しているロボット、ローダーなどを用いることができる。
【００２８】
制御装置５は、加工機２、位置検出手段３、位置調整手段４を制御して、テーブル２３上に設置された設置対象物２１の位置を目標位置へと修正する。制御装置５としては、加工機２の加工の制御に用いられる制御装置を用いてもよいし、ロボットなどを制御しているロボット制御装置を用いるようにしてもよい。また、他のコンピュータなどの装置を制御装置５として用いるようにしてもよい。
【００２９】
制御装置５の図示しないメモリには、作業者の操作やプログラムなどにより設置対象物２１が本来設置されるべき目標位置があらかじめ記憶されている。制御装置５は、位置検出手段３を制御して検出した設置対象物２１の位置と、メモリに記憶されている該設置対象物２１が設置されるべき目標位置とに基づいて、設置対象物２１の目標位置に対する現在の設置位置のずれ量を算出する。設置対象物２１の目標位置に対する現在の設置位置のずれ量は、設置対象物２１上の少なくとも１つ以上の注目点について、設置対象物２１の現在の設置位置にある場合と設置対象物２１が設置されるべき目標位置にある場合とにおける直線ベクトル値や回転ベクトル値、座標軸毎の距離などにより定義できる。
例えば、図３に示す例において、設置対象物２１の目標位置が該設置対象物２１の図上の下辺が基準面２６に接する位置であるとした場合、設置対象物２１の目標位置に対する現在の設置位置のＹ軸方向のずれ量は、設置対象物２１の左下端部の注目点と基準面２６のＹ軸方向の距離と、設置対象物２１の右下端部の注目点と基準面２６のＹ軸方向の距離とにより定義することができる。
【００３０】
制御装置５は、設置対象物２１の目標位置に対する現在の設置位置のずれ量を算出した結果、該算出したずれ量が図示しないメモリにあらかじめ設定された許容値を超えていた場合に、位置調整手段４を制御してテーブル２３上に設置された設置対象物２１の位置を該算出したずれ量が少なくなる方向へと移動させる。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、位置調整手段４として設置対象物を把持可能なアームを備えたロボット４１を用いる場合の設置対象物の位置調整の例を示している。制御装置５は、位置検出手段３が検出した設置対象物２１の左下端部の注目点のずれ量２７（図４（ａ））が小さくなるように、ロボット４１を制御して設置対象物２１を回転移動させることで設置対象物２１の位置を修正する。
【００３１】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、位置調整手段４として設置対象物２１を押して動かすことが可能な突棒を把持しているロボット４２を用いる場合の設置対象物の位置調整の例を示している。制御装置５は、位置検出手段が検出した設置対象物２１の右下端部の注目点のずれ量２７（図５（ａ））が小さくなるように、ロボット４２を制御して設置対象物２１の右下端部の注目点を押して動かすことで（図５（ｂ））、設置対象物２１の位置を修正する（図５（ｃ））。なお、引っ掛け部材を把持しているロボットを用いる場合には、設置対象物２１の右下の端部を引っ掛けて図中上方向に引っ張ることにより位置を修正することができる。
【００３２】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、位置調整手段４として設置対象物２１を支持可能な突棒を把持しているロボット４２を用いて設置対象物の位置調整を行う他の例を示している。制御装置５は、位置検出手段３が検出した設置対象物２１の右下端部の注目点のずれ量２７（図６（ａ））が小さくなるように、ロボット４２を制御して設置対象物の右下端部の注目点を支持した状態で（図６（ｂ））、テーブル２３を図中下方へと動かすことで設置対象物２１の位置を修正する（図６（ｃ））。
【００３３】
図４に示した例では、各注目点のずれ量が小さくなる位置へと一度に移動させることができる。一方で、図５，図６に示した例では、例えば、位置調整手段４を制御して各注目点の内で目標位置とのずれ量が最も大きい注目点を移動させて該注目点のずれ量を小さくし、再度位置検出手段３を制御して設置対象物２１の位置を検出して各注目点のずれ量を算出し、位置調整手段４を制御して目標位置とのずれ量が最も大きい注目点を移動させる、という一連の動作を繰り返すようにすればよい。
【００３４】
以下では、図７に示すフローチャートを用いて、本実施形態による自動位置調整システム１の動作を説明する。
●［ステップＳＡ０１］制御装置５は、位置検出手段３を制御して設置対象物２１の現在の設置位置を検出し、該検出した現在の設置位置と、あらかじめ設定されている目標位置とのずれ量を算出する。
●［ステップＳＡ０２］制御装置５は、ステップＳＡ０１で算出したずれ量が、あらかじめ設定された許容値以内であるか否かを判定する。あらかじめ設定された許容値以内である場合には本処理を終了し、あらかじめ設定された許容値を超える場合にはステップＳＡ０３へ進む。
●［ステップＳＡ０３］制御装置５は、位置調整手段４を制御してステップＳＡ０１で算出したずれ量が小さくなる方向へと設置対象物２１を移動させる。移動が完了したらステップＳＡ０１へ戻る。
【００３５】
図８は、加工機２が備えるテーブル２３上に設置対象物２１を設置する自動搬送装置６としてロボット６１を用いた例を示している。また、図９は、テーブル２３上に設置された設置対象物２１の位置を調整する位置調整手段４としてロボット４３を用いた例を示している。このようにロボット４３を位置調整手段４として用いる場合には、ロボット４３が備える撮像手段４４を位置検出手段３として用いることができる。また、図８に示した自動搬送装置６としての役割と、図９に示した位置調整手段４としての役割を、１台のロボットで兼用させることも可能である。
【００３６】
更に、図８、図９に示したロボットのアームに電動ドライバーを取り付けたり、別途専用のネジ締め装置を用意し、位置調整手段４による設置対象物２１の位置の調整後、設置対象物２１を加工機２のテーブル２３上にネジ止めして固定するようにしてもよい。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例にのみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  自動位置調整システム
２  加工機
３  位置検出手段
４  位置調整手段
５  制御装置
６  自動搬送装置
２１  設置対象物
２３  テーブル
２６  基準面
２７  ずれ量
３１  接触式触針器
３２  撮像装置
４１，４２，４３，６１  ロボット
４４  撮像手段
【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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