自動機による位置出し方法及び自動機の位置出し装置
【課題】 安価で正確且つ迅速に位置出しを行なうことができる自動機による位置出し方法及び自動機の位置出し装置の提供。
【解決手段】 Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム１と、当該アーム１の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル２を備え、アーム１の先端部に作業テーブル２へ向けたチャック３を回転自在に支持した自動機による位置出し方法において、アーム１の先端部に作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体の表面の高低を検出するセンサ４を支持し、作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージ５を載せ、センサ４で作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体のターゲットエリアをＸ軸方向への移動とθ方向への旋回で走査し、センサ４から得た検出信号の変化を以って球面状ゲージ５の頂部を検出し、当該頂部の位置座標を保存する自動機による位置出し方法。
【解決手段】 Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム１と、当該アーム１の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル２を備え、アーム１の先端部に作業テーブル２へ向けたチャック３を回転自在に支持した自動機による位置出し方法において、アーム１の先端部に作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体の表面の高低を検出するセンサ４を支持し、作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージ５を載せ、センサ４で作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体のターゲットエリアをＸ軸方向への移動とθ方向への旋回で走査し、センサ４から得た検出信号の変化を以って球面状ゲージ５の頂部を検出し、当該頂部の位置座標を保存する自動機による位置出し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動機によるパレットの位置出し方法及び自動機の位置出し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品の搬送・加工行程の中で、ワークの存在位置や加工位置などを探し出して、位置座標を入力する方法は極めて時間を要し、ＰＬＣ制御データの入力にも、専門知識や相当の時間を要する。
そこで、搬送・加工エリアの画像を取得して、ワークを供給する位置、又は加工位置を検出する方法も存在する（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−３２４３５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、専門知識を駆使した加工装置や制御プログラムは高価であり、容易に入手できないのが実体である。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みて成されたものであって、安価で正確且つ迅速に位置（例えば、原点）出しを行なうことができる自動機による位置出し方法及び自動機の位置出し装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために成された本発明による自動機による位置出し方法は、Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアームと、当該アームの旋回面（旋回軌道により形成される仮想の面）に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル（例えば、水平な平滑面を有する作業テーブル）を備え、アームの先端部に作業テーブルへ向けたチャックを回転自在に支持した自動機による位置出し方法において、アームの先端部に作業テーブル又は作業テーブル上における物体の表面の高低を検出するセンサを支持し、作業テーブル又は作業テーブル上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージを載せ、センサで作業テーブル又は作業テーブル上の物体のターゲットエリアをＸ軸方向への移動とθ方向への旋回で走査し、センサから得た検出信号の変化（例えば強弱等）を以って球面状ゲージの頂部を検出し、当該頂部の位置座標を保存することを特徴とする。
【０００７】
尚、Ｘ軸方向とは、トレーに平行する平面の直角座標（Ｘ，Ｙ）のＸ軸方向を指す。
前記センサの支持手法としては、それをチャックの保持部に支持することでアームの先端部に支持する手法を採っても良い（図１４（Ａ）参照）。
ここでターゲットポイントとは、走査領域の基準点を（Ｘ，θ）平面座標の中央に含む地点を言い、ターゲットエリアとは、走査領域における一部領域又は全領域であって、ターゲットポイントを含み、且つ当該ターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、当該球面状ゲージの頂部が当該領域の最高位となる状態にある領域を言う。
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明による自動機の位置出し装置は、Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアームと、当該アームの旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブルを備え、アームの先端部に作業テーブルへ向けたチャックを回転自在に支持し、アームの先端部に作業テーブル又は作業テーブル上における物体の表面の高低を検出するセンサを支持し、Ｘ軸方向への移動とθ方向への旋回を以って前記センサで作業テーブル又は作業テーブル上の物体のターゲットエリアを走査する様にアームを制御するアーム制御手段と、センサから得た検出信号の変化を以って作業テーブル又は作業テーブル上の物体におけるターゲットポイントに載せた球面状ゲージの頂部を検出すると共に、当該頂部の位置座標を保存する位置検出手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
前記センサの支持構造としては、それをチャックの保持部に支持することでアームの先端部に支持する構造を採っても良い。
上記センサは、非接触センサが望ましく、光センサ、近接センサ、又は超音波センサ等から適宜選択すれば良い。
【００１０】
アームに障害物による干渉に対して退避する首振り機構を設ければ、アーム、チャック、若しくは障害物、又は人の損傷を回避することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による自動機による位置出し方法は、Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアームと、略水平で且つ平坦な作業テーブルを備え、アームに作業テーブルに向けたチャックを回転自在に支持した構造を用いることによって、小型で安価に構成でき、無駄なスペースをとらず広い稼動エリアをカバーすることができる。また、θ方向への旋回を採用することによって、右旋回又は左旋回を適宜採用した細かく高精度な制御が可能となるなど、Ｘ−Ｙ軸構成では達成し得ない効果を奏する。
【００１２】
作業テーブル又は作業テーブル上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、球面状ゲージの頂部が存在する単数又は複数の位置を適宜位置出しの基準点とすることができる。
【００１３】
チャックの保持部に作業テーブル又は作業テーブル上の物体の表面の高低を検出するセンサを支持し、Ｘ軸方向への移動とθ方向への旋回を以って、当該アームのチャックに保持したセンサで作業テーブル又は作業テーブル上の物体の表面を走査する様にアームを制御するアーム制御手段と、センサから得た検出信号の強弱を以って走査領域の頂部を検出し、当該頂部の位置座標を自動機の位置出しの基準点とすることによって、Ｘ−Ｙ各軸に対して各々基準点が必要なＸ−Ｙ軸構成とは異なり、単一の基準点に対し、Ｘ軸方向の両側における対照的な位置において（Ｘ，θ）平面座標の補正を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による自動機の位置出し装置の実施態様例を示す斜視図である。
【図２】本発明による自動機による位置出し方法におけるアーム及びセンサの軌道の一例を示す説明図である。
【図３】本発明による自動機の位置出し装置の実施態様例を示す要部斜視図である。
【図４】本発明による自動機の位置出し装置の実施態様例を示す要部斜視図である。
【図５】本発明による自動機による位置出し方法におけるアームの軌道の一例を示す説明図である。
【図６】本発明による自動機による位置出し方法に用いる球面状ゲージ及び冶具の一例を示す、（Ａ）：斜視図、及び（Ｂ）：断面図である。
【図７】本発明による自動機による位置出し方法における、（Ａ）及び（Ｂ）：センサ軌道の平面図、（Ａ´）及び（Ｂ´）：センサ軌道の断面図、（Ａ´´）及び（Ｂ´´）：センサ軌道に対応したセンサ出力を示すグラフである。
【図８】本発明によるチャックの一例を示す断面図である。
【図９】本発明による自動機による位置出し方法に用いられるロボットアームの構造を示す、（Ａ）：表側から見た分解斜視図、（Ｂ）：裏側から見た分解斜視図である。
【図１０】本発明による自動機による位置出し方法に用いられるロボットアームにおける、（Ａ）：カバーを除去した斜視図、（Ｂ）：同ロボットアームに対する干渉の検出方向の例を示す斜視図である。
【図１１】本発明による自動機による位置出し方法に用いられるロボットアームにおける首振り機構の態様例を示す、（Ａ）：平面図、（Ｂ）：側面図である。
【図１２】（Ａ）：本発明による自動機による位置出し方法に用いられるＸ−θ軸構造での可動範囲（走査エリア）、及び（Ｂ）：Ｘ−Ｙ軸構造での可動範囲（走査エリア）を示す説明図である。
【図１３】本発明による自動機の位置出し装置の制御システムの一例を示す説明図である。
【図１４】本発明による自動機による位置出し方法及び自動機の位置出し装置に用いられるロボットアームにおけるセンサの装着例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による自動機による位置出し方法、及び自動機の位置出し装置の実施の形態を図面に基づき説明する。
ここで、自動機とは、部品の供給、搭載、又は固定等の工程を自動的に行なうものである。
【００１６】
図１に示す自動機は、上記工程を行なう工具（当該例ではチャック３）と、当該チャック３を保持するロボットアーム（以下アーム１と記す）と、アーム１を支持するアームベース１ａと、ベースフレーム７に水平に支持した作業テーブル２とで構成される。
【００１７】
作業テーブル２は、アームベース１ａが移動する側を、その直線的な走行軌道ｘに沿って成形し、表面（基面２ａ）が略平面的に成形されている必要がある。それ以外の形態形状は、使用状態に応じて適宜選定すれば良い。高さの異なる基面が複数存在しても良い。
【００１８】
尚、当該例では、長方形の平坦な単一の基面２ａを持ち、且つ位置出し用の位置決め孔２ｂ、及びワークの供給に際して多数のワークを整列して載せるべくトレー８をノックピン２ｆで位置決めする為の支持孔２ｃ、若しくは当該トレー８を保持する為の支持枠２ｄが設けてある。
また、この例で用いるトレー８は、平坦な表面に複数の丸孔をワーク配列孔８ａとして縦横に整列して設けた方形状のトレーである。位置決め用の丸孔８ｂを、その表面に別途設けても良い。
【００１９】
アームベース１ａは、アーム制御手段による制御の下、作業テーブル２の側縁（走行軌道ｘ（Ｘ軸））に沿って直線的に移動する走行手段を備える。
アームベース１ａを走行させる走行手段としては、作業テーブル２の側縁（Ｘ軸と平行に設定）２ｅに沿って直線的に走行ガイド（図示省略）を設けると共に、当該走行ガイドに支持されたアームベース１ａにＸ軸駆動用の移動プーリ（図示省略）を動滑車として備え、当該動滑車を巻取り送出し手段（図示省略）に巻かれたワイヤ（図示省略）で走行ガイドに沿って移動させる手法が挙げられる。
【００２０】
即ち、前記ワイヤの両端部を走行軌道ｘ（図２参照）の両端に支持したプーリに各々架け、更に動滑車に架けて再び折り返し、一方の端を巻取り送出し手段のプーリへ正転方向に巻き付け、他方の端を巻取り送出し手段のプーリへ逆転方向に巻き付ければ、当該巻取り送出し手段の駆動（回転）方向に応じてアームベース１ａがＸ軸に沿って進退するものである。
【００２１】
尚、当該例では、一方のワイヤの端を更に折り返して、単一の巻取り送出し手段のプーリへ巻き付けてある。
巻取り送出し手段及び旋回駆動手段としては、サーボモータ等を用いれば良い。
【００２２】
アーム１は、アームベース１ａに旋回可能に固定され、平坦な作業テーブル２の表面の上方において、アーム制御手段による制御の下、当該作業テーブル２の表面と平行な平面に沿ってθ方向へ旋回する。
当該例のアーム旋回手段は、アームベースに固定された旋回駆動手段２３及びその回転軸に連結する減速器１１からなる（図１及び図１１参照）。
【００２３】
〔チャックについて〕
チャック３は、チャック爪３ｂ、チャックホルダ３ｃ、及び操作ロッド３ｄからなる。
【００２４】
チャック爪３ｂは、操作ロッド３ｄの進退量を各チャック爪３ｂの遠心方向及び向心方向への揺動量に変換するカム部を備え、保持するワークの形態に合わせてチャックホルダ３ｃに揺動可能に保持される。
【００２５】
チャックホルダ３ｃは、チャック爪３ｂの基部が揺動自在に収まる様に、当該チャックホルダ３ｃの長手方向に沿った切り込み３ｅを、当該チャックホルダ３ｃの全周に亘って少なくともチャック爪３ｂと同数ほぼ等角度間隔で穿設すると共に、その外面に、前記切り込み３ｅを横切る支え溝３ｆを全周に亘って穿設し、当該支え溝３ｆに、チャック爪３ｂの揺動支点となる支点リング３ｇを装填した構成である。
【００２６】
更に、支点リング３ｇの安定や、チャックホルダ３ｃからの離脱防止を目的としてチャックリング３ｈを装着することができる。
チャックリング３ｈは、チャックホルダ３ｃにおける先端部の周囲に留まる径の円筒状を呈する。
当該チャックリング３ｈは、チャックホルダ３ｃにおける先端部の周囲に留まる際に、切り込みに収まるチャック爪３ｂの基部、及びチャックホルダ３ｃの支え溝３ｆに装填した支点リング３ｇを覆い、当該支点リング３ｇを外側から支える。
【００２７】
操作ロッド３ｄは、前記チャックホルダ３ｃの中空部を進退する太さの円筒状のパイプであって、その先端部に前記チャック爪３ｂの基部を内側から押圧する加圧部を備える。
前記操作ロッド３ｄは、チャックホルダ３ｃの中空部に、進退可能に、且つ回転自在に挿通し、チャックホルダ３ｃのチャックリング３ｈ又は支点リング３ｇと操作ロッド３ｄの加圧部で、揺動支点に係る複数のチャック爪３ｂの基部を挟持する。
【００２８】
この様な構成によって、チャックリング３ｈの内部に所定数のチャック爪３ｂをそれぞれ同じ条件で保持する。
この様に保持されたチャック爪３ｂは、前記操作ロッド３ｄの進退に伴う当該チャック爪３ｂの基部に対する加圧・挟持領域のシフトによって、チャックリング３ｈに保持された各チャック爪３ｂの先端部の開きを調整する。
【００２９】
前記チャック３には、保持その他の目的を達成すべく、種々の部材を保持することができる。
当該自動機による位置出しを行うには、操作ロッド３ｄの中空部に、作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体の表面の高低を検出するセンサ４としてファイバセンサを挿通し、当該操作ロッド３ｄの先端部に、投射する光及び受光する光を通過するレンズをチャックで保持する（図３及び図４参照）。
【００３０】
〔ロボットアームについて〕
ロボットアーム１は、上方へ屈曲する関節を持ったアーム筐体９と、アーム筐体９に実装される種々の部材、及びそれらを覆うアームカバー１０を備える（図９（Ａ）参照）。
【００３１】
アーム筐体９は、関節で繋がる前筐体９ａ及び後筐体（回転軸側）９ｂからなる。
前筐体９ａは、その先端部にチャック軸受部９ａａを備え、その後端部に関節軸を保持する関節軸受部９ａｂを備える。関節軸受部９ａｂは、相平行する軸受板９ａｃを対照的に備え、両軸受板９ａｃを各々の下位を水平板で支持したものであって、当該水平板の後端面から延出し後筐体９ｂの下面に沿う直方体状のストッパ９ａｄを備える。
【００３２】
後筐体９ｂは、アームベースと連結する為の筐体ベース９ｂａを備え、当該ベース９ｂａの上位から水平に直方体状の腕９ｂｂを延設し、関節軸受部９ａｂに収まる様に幅を狭くした腕９ｂｂの先端部に、両側方へ水平に突出した関節軸９ｂｃを備える（図１１参照）。
後筐体９ｂとアームベースとの連結は、アームベースに固定された旋回駆動手段２３及びその回転軸に連結する減速器１１の出力軸にその筐体ベース９ｂａを固定することによって実現する。その結果、後筐体９ｂは、前筐体９ａを先端に保持しつつ、アーム制御手段により制御された旋回を行うこととなる。
【００３３】
前筐体９ａの関節軸受部９ａｂで後筐体９ｂの関節軸９ｂｃを保持することにより、前後筐体９ｂが、上下揺動可能に連結し、前筐体９ａの後端面から延設したストッパ９ａｄが、後筐体９ｂの下面に当接することにより、後筐体９ｂに対する前筐体９ａの下方への揺動が規制される。
【００３４】
前筐体９ａは、中間部に板バネ１２を固定する為の平坦な裏面プラットホーム９ａｅを備え、その先端側及び末端側の各々に、上下を貫通する縦穴９ａｆに位置決めスイッチ１３を裏に面して支持すると共に、各縦穴９ａｆを水平方向で一直線上に且つ対照的に挟む様に球状頭部を有する止めネジ１４を、後筐体９ｂの裏側から螺合する（図９（Ｂ）参照）。位置決めスイッチ１３は、近接センサやリミットスイッチ等、検出面に対する物体の近接や離隔を検出できる部材を適宜選択すれば良い。
【００３５】
｛スリップリングについて｝
ファイバセンサ等、位置出しに用い得る各種センサ、又は近接センサ若しくはリミットスイッチが出力するセンサ信号や、ロボットアーム１に設置されたアクチュエータ等への制御信号は、制御部において処理するが、ロボットアームに制御部を搭載すると、ロボットアーム１自体の重量が増し、バランスをとる為のウエイトの装備等により、動作スピードの低下等により操作性が減退する原因となる他、高い能力を持ったアクチュエータが要求される等により製造コストが高くなる等の問題が生じる。
【００３６】
そこで、制御部は、アームベース外のベースフレーム等に設置し、センサ信号や制御信号が流れる回路はスリップリング１５を介して制御部へ接続する（図１１参照）。
スリップリング１５の必要端子数を節約すべく、ロボットアーム１に、それらの信号が各々流れる回路を適宜統合する回路基板１６を付設しても良い。
【００３７】
｛非常停止機構について｝
前筐体９ａにおける位置決めスイッチ１３及び止めネジ１４の頭部の上に各々金具１７を載せ、板バネ１２で両金具１７，１７を前筐体９ａの裏面側から押える（図９（Ｂ）参照）。
【００３８】
金具１７は、前筐体９ａの裏面に沿う位置決め部１７ａと、当該位置決め部１７ａの両端から直角に屈曲し前筐体９ａの側壁に沿う連結部１７ｂとからなり、位置決め部１７ａには、止めネジ１４の頭部が各々嵌まる穴１７ｃを備え、連結部１７ｂには、前筐体９ａの表面、側面、及び前面を覆うアームカバー１０の側壁を連結する為の穴１７ｄを設ける。連結部１７ｂは、その先端部に受圧部１７ｅをＴ字状に設け、後筐体９ｂの先端に加圧片１８を固定して形成した加圧部による押圧を受ける。
【００３９】
当該例のアームカバー１０は、前筐体９ａの先端部の半円形状に倣って丸みを帯びた前壁１０ａ、平坦な側壁１０ｂ、及びそれらの上方を覆う上壁１０ｃ、並びに上壁１０ｃの後端縁から上方へ延びる突片１０ｄとからなる。左右両側壁１０ｂ、１０ｂは、前記金具１７の連結部１７ｂとビス止めする。
【００４０】
前筐体９ａの裏面プラットホーム９ａｅに固定された板バネ１２は、その前後にＴ字状に切り込まれたバネ部１２ａの弾性を以って、アームカバー１０に連結された金具１７の位置決め部１７ａを上向きに付勢する。
前筐体９ａの表面とアームカバー１０との間は、障害物に衝突すること等によるアームカバー１０に加えられた上下左右の応力を以って前記金具１７の穴１７ｃの中心から外れた止めネジ１４の頭部が、応力の解除によって穴１７ｃの中心に復帰できる程度の隙間が設けられている（図９（Ｂ）参照）。
【００４１】
金具１７の穴１７ｃの中心から止めネジ１４の頭部が外れ、若しくは金具１７が前筐体９ａから離隔すると、位置決めスイッチ１３の検出面と金具１７との間隔が増し、位置決めスイッチ１３が作動する。
当該例では、位置決めスイッチ１３の作動を受けてロボットアーム１及びチャック（その他の工具）３の非常停止を行なう（例えば、図１１参照）。
【００４２】
前後二箇所に位置決めスイッチ１３を設置することで、前方の位置決めスイッチ１３が作動することでアームカバー１０の前方部分へ加わった応力を検出し、後方の位置決めスイッチ１３が作動することでアームカバー１０の後方部分へ加わった応力を検出し、双方が同時に作動することで前後方向へかかる応力を検出できる。
【００４３】
｛チャックの支持構造について｝
チャック３とロボットアーム１は、前筐体９ａのチャック軸受部９ａａに、前記チャック３のチャックホルダ３ｃを回転自在に支持することによって一体化する。
【００４４】
軸受部９ａａは、チャックホルダ３ｃの外面に接する回転軸受けを備え、当該軸受部９ａａに支持されるチャックホルダ３ｃは、その上部に回転力の伝達を受けるためのプーリ３ｉを回転伝達手段の一部として一体的に備える。
回転伝達手段は、チャックの回転に用いる力を、チャックに対して伝達する部材又は部材の組み合わせであり、アームベースに固定された回転駆動手段（図示省略）、及びその回転を伝達するタイミングベルト１９、及びそれが掛かるプーリ等からなる（図８、図９、及び図１１参照）。
【００４５】
当該例における回転伝達手段では、アーム筐体９に、チャックのチャックホルダ３ｃを回す回転伝達手段としてタイミングベルト１９が渡し掛けられている。当該タイミングベルト１９は、チャックホルダ３ｃのプーリ３ｉと、アーム筐体９の旋回軸付近（筐体ベース９ｂａ）に固定された回転駆動手段における回転軸の伝動プーリ（図示省略）、並びに適宜設けられた中継プーリ２０に掛けられる（図８、図９、及び図１１参照）。
【００４６】
｛昇降手段について｝
前記ロボットアーム１は、アーム筐体９に、操作ロッド３ｄを進退させる昇降手段２１を備える。昇降手段２１は、互いに平行に進退するシリンダ機構のピストンロッド２１ａと、チャック３の操作ロッド３ｄを伝動腕２１ｂで連結したものである。
当該例における昇降手段２１は、アーム筐体９に略直線的な横並びで配置された二つのシリンダ機構である。二つのシリンダ機構のピストンロッド２１ａは、その露出部をシリンダリンク２１ｃで、各ピストンロッド２１ａに対して縦揺動自在に連結し、当該シリンダリンク２１ｃに伝動腕２１ｂの一端を固定する。
【００４７】
当該例におけるシリンダリンク２１ｃの両端部は各々二股に分かれており、二股に分かれた各腕には、連結ピン２１ｄを挿通する孔を有する。シリンダリンク２１ｃの股の間隙にピストンロッド２１ａの露出部を挟み、当該ピストンロッド２１ａの露出部に設けられた孔とシリンダリンク２１ｃの両端に設けられた孔に連結ピン２１ｄを通すことによって、両ピストンロッド２１ａ，２１ａの露出部は相互に連結される。
【００４８】
前記伝動腕２１ｂは、前記の如く一端部をシリンダリンク２１ｃに固定し、他端部を操作ロッド３ｄへ揺動可能に連結する。
当該例における伝動腕２１ｂの先端部は二股に分かれており、伝動腕２１ｂの股の間隙に操作ロッド３ｄの露出部を挟む。操作ロッド３ｄの露出部には、操作棒２１ｅを水平に固定し、二股に分かれた伝動腕２１ｂの先端部で当該操作棒２１ｅを保持する。
【００４９】
各シリンダ機構は、アーム筐体９に内装されている。即ち、当該例のアーム筐体９は、合成樹脂やアルミ合金等を角棒状に成形したものであり、その長手方向に沿って、シリンダを内蔵するための縦穴（シリンダ室）を二つ備え（図示省略）、両シリンダ室を結ぶ延長線上の先端側にチャック軸受部９ａａが存在する位置関係とする。
【００５０】
〔位置出しについて〕
位置出しを行う際に当たっては、先ず、走査領域における少なくとも一部領域であってターゲットポイントを含み、且つ当該ターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、当該球面状ゲージの頂部が当該領域の最高位となる領域をターゲットエリアとして定める。
アーム制御手段は、Ｘ軸方向へアームが向いた状態をθ＝０度とし、右回り（又は左回り）にアーム１の位相を変化させると共に、一回転毎にアームベースの位置を一定量ずつ変化させる（図２、図５、及び図７参照）。
【００５１】
位置検出手段は、前記アーム制御手段による制御下でのロボットアーム１の動きに伴い、作業テーブル２に向けたチャック３に保持されたファイバセンサ４で、ターゲットエリアを走査する（ここでは、作業テーブル２の表面を全面に亘って走査する。）。そして、前記走査に伴い、所定のサンプリング時間毎に、作業テーブル２に向けたチャック３に保持されたファイバセンサ４が存在する位置の（Ｘ，θ）平面座標に対する当該ファイバセンサ４の出力を取得する（図７参照）。
【００５２】
ファイバセンサ４は、作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体（トレー８、又はパレット等、）の表面の高低を検出する（高低検出ステップ）。位置検出手段は、出力信号の強弱を数値の大小に変換した出力データとして記憶手段に保持・保存する（変換ステップ）。
更に、位置検出手段は、出力データの高値を得た（Ｘ，θ）平面座標を高部として導出し、低値を得た（Ｘ，θ）平面座標を低部として導出し（高低判定ステップ）、最高値を得た（Ｘ，θ）平面座標を走査領域の頂部として導出し、当該例では、これを位置出しの基準点として記憶手段に保持・保存する（基準点決定ステップ）。
【００５３】
図２に示す例では、基準点のＸ座標を０とし、アーム１の旋回軸からセンサ４までの直線距離がｒであるから、基準点を検出する際におけるアーム１の旋回軸のＸ座標は（ｒcosθ１）又は（ｒcosθ２）である。
当該例では、基準点を検出する位置を、「θ＝θ１であり且つアーム１の旋回軸がＸ＝ｒcosθ１の時」、又は「θ＝θ２であり且つＸ＝ｒcosθ２の時」として、当該位置を基に、（Ｘ，θ）平面座標の原点、即ち、ファイバセンサの位置座標：（０，０°）、又はアーム１の旋回軸の位置座標：（ｒ，０°）の補正を行う。
【００５４】
具体的には、作業テーブル２の位置決め孔２ｂ、又は作業テーブル２の所定位置に固定されたトレー８のワーク配列孔８ａ若しくは当該トレー８の位置決め用の丸孔８ｂをターゲットポイントとし、当該ターゲットポイントに位置決め球を球面状ゲージ５として載せることによって、当該球面状ゲージ５の頂部が走査領域の基準点と一致することとなる。
【００５５】
前記ターゲットポイントと球面状ゲージ５との間にジグ２２を介在しても良い。ジグ２２は、ターゲットポイントに緩み無く嵌まる形状とし、その上面の中央に球面状ゲージ５が求心する形状の支持穴２２ａを形成する。
球面状ゲージ５が求心する形状の支持穴２２ａとは、前記ターゲットポイントと中心を（Ｘ，θ）平面座標において等しくして形成され、且つその開口部が球面状ゲージ５の投影範囲に含まれる大きさであって円形又は正三角形等の縁を備える打ち抜き穴、又は球面状ゲージ５の表面が接する内面を有するすり鉢状の有底穴等である。
それらの支持穴２２ａに球面状ゲージ５を置くことによって、当該球面状ゲージ５の中心が、ターゲットポイント、及びジグ２２の打ち抜き穴又はすり鉢状の有底穴の中心上に誘導され、当該球面状ゲージ５の頂部とターゲットポイントの中心軸が（Ｘ，θ）平面座標上で重なることとなる。
【００５６】
位置決め孔２ｂとトレー８の支持孔２ｃ若しくは支持枠２ｄとの相対位置、及びトレー８の支持孔２ｃ若しくは支持枠２ｄと各ワークの配列孔８ａとの相対位置を、位置検出手段に予め登録しておけば、各ワーク配列孔８ａの位置座標を個々に導くことなく位置出しを行うことができる。
【００５７】
〔加工及び移送について〕
図１（Ｂ）に示す例は、走行軌道ｘを挟んだ作業テーブル２の向側に、作業テーブル２の側縁と平行に、加工対象の走行路２４を備える。当該走行路２４は、加工対象の進行方向を左右走行ガイド２４ａで規制したものであり、走行路２４には、所定の工作機器を備えた単数又は複数の加工ステーション２４ｂを設定し、加工する際の必要に応じて、所定の加工ステーション２４ｂに誘導すべく、加工対象の進行方向を左右走行ガイド２４ａで規制した分岐路２４ｃを付設する。
走行路２４における加工対象の誘導は、チャック３の先端部で送っても良いし、走行路２４や分岐路２４ｃの床を移動床としても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ ロボットアーム，１ａ アームベース，ｘ 走行軌道，
２ 作業テーブル，
２ａ 基面，２ｂ 位置決め孔，２ｃ 支持孔，２ｄ 支持枠，２ｅ 側縁，
２ｆ ノックピン，
３ チャック，３ａ 保持部，３ｂ チャック爪，３ｃ チャックホルダ，
３ｄ 操作ロッド，３ｅ 切り込み，３ｆ 支え溝，３ｇ 支点リング，
３ｈ チャックリング，３ｉ プーリ，
４ センサ，５ 球面状ゲージ，６ 首振り機構，７ ベースフレーム，
８ トレー，８ａ ワーク配列孔，８ｂ 丸孔，
９ アーム筐体，
９ａ 前筐体，９ａａ チャック軸受部，９ａｂ 関節軸受部，９ａｃ 軸受板，
９ａｄ ストッパ，９ａｅ 裏面プラットホーム，９ａｆ 縦穴，
９ｂ 後筐体，９ｂａ 筐体ベース，９ｂｂ 腕，９ｂｃ 関節軸，
１０ アームカバー，１０ａ 前壁，１０ｂ 側壁，１０ｃ 上壁，１０ｄ 突片，
１１ 減速器，１２ 板バネ，１２ａ バネ部，
１３ 位置決めスイッチ，１４ 止めネジ，１５ スリップリング，１６ 回路基板，
１７ 金具，１７ａ 位置決め部，１７ｂ 連結部，１７ｃ 穴，１７ｄ 穴，
１７ｅ 受圧部，１８ 加圧片，
１９ タイミングベルト，２０ 中継プーリ，
２１ 昇降手段，２１ａ ピストンロッド，２１ｂ 伝動腕，２１ｃ シリンダリンク，
２１ｄ 連結ピン，２１ｅ 操作棒，２２ ジグ，２２ａ 支持穴，
２３ 旋回駆動手段，
２４ 走行路，２４ａ 走行ガイド，２４ｂ 加工ステーション，２４ｃ 分岐路，
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動機によるパレットの位置出し方法及び自動機の位置出し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品の搬送・加工行程の中で、ワークの存在位置や加工位置などを探し出して、位置座標を入力する方法は極めて時間を要し、ＰＬＣ制御データの入力にも、専門知識や相当の時間を要する。
そこで、搬送・加工エリアの画像を取得して、ワークを供給する位置、又は加工位置を検出する方法も存在する（例えば下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平６−３２４３５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、専門知識を駆使した加工装置や制御プログラムは高価であり、容易に入手できないのが実体である。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みて成されたものであって、安価で正確且つ迅速に位置（例えば、原点）出しを行なうことができる自動機による位置出し方法及び自動機の位置出し装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために成された本発明による自動機による位置出し方法は、Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアームと、当該アームの旋回面（旋回軌道により形成される仮想の面）に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル（例えば、水平な平滑面を有する作業テーブル）を備え、アームの先端部に作業テーブルへ向けたチャックを回転自在に支持した自動機による位置出し方法において、アームの先端部に作業テーブル又は作業テーブル上における物体の表面の高低を検出するセンサを支持し、作業テーブル又は作業テーブル上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージを載せ、センサで作業テーブル又は作業テーブル上の物体のターゲットエリアをＸ軸方向への移動とθ方向への旋回で走査し、センサから得た検出信号の変化（例えば強弱等）を以って球面状ゲージの頂部を検出し、当該頂部の位置座標を保存することを特徴とする。
【０００７】
尚、Ｘ軸方向とは、トレーに平行する平面の直角座標（Ｘ，Ｙ）のＸ軸方向を指す。
前記センサの支持手法としては、それをチャックの保持部に支持することでアームの先端部に支持する手法を採っても良い（図１４（Ａ）参照）。
ここでターゲットポイントとは、走査領域の基準点を（Ｘ，θ）平面座標の中央に含む地点を言い、ターゲットエリアとは、走査領域における一部領域又は全領域であって、ターゲットポイントを含み、且つ当該ターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、当該球面状ゲージの頂部が当該領域の最高位となる状態にある領域を言う。
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明による自動機の位置出し装置は、Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアームと、当該アームの旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブルを備え、アームの先端部に作業テーブルへ向けたチャックを回転自在に支持し、アームの先端部に作業テーブル又は作業テーブル上における物体の表面の高低を検出するセンサを支持し、Ｘ軸方向への移動とθ方向への旋回を以って前記センサで作業テーブル又は作業テーブル上の物体のターゲットエリアを走査する様にアームを制御するアーム制御手段と、センサから得た検出信号の変化を以って作業テーブル又は作業テーブル上の物体におけるターゲットポイントに載せた球面状ゲージの頂部を検出すると共に、当該頂部の位置座標を保存する位置検出手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
前記センサの支持構造としては、それをチャックの保持部に支持することでアームの先端部に支持する構造を採っても良い。
上記センサは、非接触センサが望ましく、光センサ、近接センサ、又は超音波センサ等から適宜選択すれば良い。
【００１０】
アームに障害物による干渉に対して退避する首振り機構を設ければ、アーム、チャック、若しくは障害物、又は人の損傷を回避することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による自動機による位置出し方法は、Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアームと、略水平で且つ平坦な作業テーブルを備え、アームに作業テーブルに向けたチャックを回転自在に支持した構造を用いることによって、小型で安価に構成でき、無駄なスペースをとらず広い稼動エリアをカバーすることができる。また、θ方向への旋回を採用することによって、右旋回又は左旋回を適宜採用した細かく高精度な制御が可能となるなど、Ｘ−Ｙ軸構成では達成し得ない効果を奏する。
【００１２】
作業テーブル又は作業テーブル上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、球面状ゲージの頂部が存在する単数又は複数の位置を適宜位置出しの基準点とすることができる。
【００１３】
チャックの保持部に作業テーブル又は作業テーブル上の物体の表面の高低を検出するセンサを支持し、Ｘ軸方向への移動とθ方向への旋回を以って、当該アームのチャックに保持したセンサで作業テーブル又は作業テーブル上の物体の表面を走査する様にアームを制御するアーム制御手段と、センサから得た検出信号の強弱を以って走査領域の頂部を検出し、当該頂部の位置座標を自動機の位置出しの基準点とすることによって、Ｘ−Ｙ各軸に対して各々基準点が必要なＸ−Ｙ軸構成とは異なり、単一の基準点に対し、Ｘ軸方向の両側における対照的な位置において（Ｘ，θ）平面座標の補正を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による自動機の位置出し装置の実施態様例を示す斜視図である。
【図２】本発明による自動機による位置出し方法におけるアーム及びセンサの軌道の一例を示す説明図である。
【図３】本発明による自動機の位置出し装置の実施態様例を示す要部斜視図である。
【図４】本発明による自動機の位置出し装置の実施態様例を示す要部斜視図である。
【図５】本発明による自動機による位置出し方法におけるアームの軌道の一例を示す説明図である。
【図６】本発明による自動機による位置出し方法に用いる球面状ゲージ及び冶具の一例を示す、（Ａ）：斜視図、及び（Ｂ）：断面図である。
【図７】本発明による自動機による位置出し方法における、（Ａ）及び（Ｂ）：センサ軌道の平面図、（Ａ´）及び（Ｂ´）：センサ軌道の断面図、（Ａ´´）及び（Ｂ´´）：センサ軌道に対応したセンサ出力を示すグラフである。
【図８】本発明によるチャックの一例を示す断面図である。
【図９】本発明による自動機による位置出し方法に用いられるロボットアームの構造を示す、（Ａ）：表側から見た分解斜視図、（Ｂ）：裏側から見た分解斜視図である。
【図１０】本発明による自動機による位置出し方法に用いられるロボットアームにおける、（Ａ）：カバーを除去した斜視図、（Ｂ）：同ロボットアームに対する干渉の検出方向の例を示す斜視図である。
【図１１】本発明による自動機による位置出し方法に用いられるロボットアームにおける首振り機構の態様例を示す、（Ａ）：平面図、（Ｂ）：側面図である。
【図１２】（Ａ）：本発明による自動機による位置出し方法に用いられるＸ−θ軸構造での可動範囲（走査エリア）、及び（Ｂ）：Ｘ−Ｙ軸構造での可動範囲（走査エリア）を示す説明図である。
【図１３】本発明による自動機の位置出し装置の制御システムの一例を示す説明図である。
【図１４】本発明による自動機による位置出し方法及び自動機の位置出し装置に用いられるロボットアームにおけるセンサの装着例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による自動機による位置出し方法、及び自動機の位置出し装置の実施の形態を図面に基づき説明する。
ここで、自動機とは、部品の供給、搭載、又は固定等の工程を自動的に行なうものである。
【００１６】
図１に示す自動機は、上記工程を行なう工具（当該例ではチャック３）と、当該チャック３を保持するロボットアーム（以下アーム１と記す）と、アーム１を支持するアームベース１ａと、ベースフレーム７に水平に支持した作業テーブル２とで構成される。
【００１７】
作業テーブル２は、アームベース１ａが移動する側を、その直線的な走行軌道ｘに沿って成形し、表面（基面２ａ）が略平面的に成形されている必要がある。それ以外の形態形状は、使用状態に応じて適宜選定すれば良い。高さの異なる基面が複数存在しても良い。
【００１８】
尚、当該例では、長方形の平坦な単一の基面２ａを持ち、且つ位置出し用の位置決め孔２ｂ、及びワークの供給に際して多数のワークを整列して載せるべくトレー８をノックピン２ｆで位置決めする為の支持孔２ｃ、若しくは当該トレー８を保持する為の支持枠２ｄが設けてある。
また、この例で用いるトレー８は、平坦な表面に複数の丸孔をワーク配列孔８ａとして縦横に整列して設けた方形状のトレーである。位置決め用の丸孔８ｂを、その表面に別途設けても良い。
【００１９】
アームベース１ａは、アーム制御手段による制御の下、作業テーブル２の側縁（走行軌道ｘ（Ｘ軸））に沿って直線的に移動する走行手段を備える。
アームベース１ａを走行させる走行手段としては、作業テーブル２の側縁（Ｘ軸と平行に設定）２ｅに沿って直線的に走行ガイド（図示省略）を設けると共に、当該走行ガイドに支持されたアームベース１ａにＸ軸駆動用の移動プーリ（図示省略）を動滑車として備え、当該動滑車を巻取り送出し手段（図示省略）に巻かれたワイヤ（図示省略）で走行ガイドに沿って移動させる手法が挙げられる。
【００２０】
即ち、前記ワイヤの両端部を走行軌道ｘ（図２参照）の両端に支持したプーリに各々架け、更に動滑車に架けて再び折り返し、一方の端を巻取り送出し手段のプーリへ正転方向に巻き付け、他方の端を巻取り送出し手段のプーリへ逆転方向に巻き付ければ、当該巻取り送出し手段の駆動（回転）方向に応じてアームベース１ａがＸ軸に沿って進退するものである。
【００２１】
尚、当該例では、一方のワイヤの端を更に折り返して、単一の巻取り送出し手段のプーリへ巻き付けてある。
巻取り送出し手段及び旋回駆動手段としては、サーボモータ等を用いれば良い。
【００２２】
アーム１は、アームベース１ａに旋回可能に固定され、平坦な作業テーブル２の表面の上方において、アーム制御手段による制御の下、当該作業テーブル２の表面と平行な平面に沿ってθ方向へ旋回する。
当該例のアーム旋回手段は、アームベースに固定された旋回駆動手段２３及びその回転軸に連結する減速器１１からなる（図１及び図１１参照）。
【００２３】
〔チャックについて〕
チャック３は、チャック爪３ｂ、チャックホルダ３ｃ、及び操作ロッド３ｄからなる。
【００２４】
チャック爪３ｂは、操作ロッド３ｄの進退量を各チャック爪３ｂの遠心方向及び向心方向への揺動量に変換するカム部を備え、保持するワークの形態に合わせてチャックホルダ３ｃに揺動可能に保持される。
【００２５】
チャックホルダ３ｃは、チャック爪３ｂの基部が揺動自在に収まる様に、当該チャックホルダ３ｃの長手方向に沿った切り込み３ｅを、当該チャックホルダ３ｃの全周に亘って少なくともチャック爪３ｂと同数ほぼ等角度間隔で穿設すると共に、その外面に、前記切り込み３ｅを横切る支え溝３ｆを全周に亘って穿設し、当該支え溝３ｆに、チャック爪３ｂの揺動支点となる支点リング３ｇを装填した構成である。
【００２６】
更に、支点リング３ｇの安定や、チャックホルダ３ｃからの離脱防止を目的としてチャックリング３ｈを装着することができる。
チャックリング３ｈは、チャックホルダ３ｃにおける先端部の周囲に留まる径の円筒状を呈する。
当該チャックリング３ｈは、チャックホルダ３ｃにおける先端部の周囲に留まる際に、切り込みに収まるチャック爪３ｂの基部、及びチャックホルダ３ｃの支え溝３ｆに装填した支点リング３ｇを覆い、当該支点リング３ｇを外側から支える。
【００２７】
操作ロッド３ｄは、前記チャックホルダ３ｃの中空部を進退する太さの円筒状のパイプであって、その先端部に前記チャック爪３ｂの基部を内側から押圧する加圧部を備える。
前記操作ロッド３ｄは、チャックホルダ３ｃの中空部に、進退可能に、且つ回転自在に挿通し、チャックホルダ３ｃのチャックリング３ｈ又は支点リング３ｇと操作ロッド３ｄの加圧部で、揺動支点に係る複数のチャック爪３ｂの基部を挟持する。
【００２８】
この様な構成によって、チャックリング３ｈの内部に所定数のチャック爪３ｂをそれぞれ同じ条件で保持する。
この様に保持されたチャック爪３ｂは、前記操作ロッド３ｄの進退に伴う当該チャック爪３ｂの基部に対する加圧・挟持領域のシフトによって、チャックリング３ｈに保持された各チャック爪３ｂの先端部の開きを調整する。
【００２９】
前記チャック３には、保持その他の目的を達成すべく、種々の部材を保持することができる。
当該自動機による位置出しを行うには、操作ロッド３ｄの中空部に、作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体の表面の高低を検出するセンサ４としてファイバセンサを挿通し、当該操作ロッド３ｄの先端部に、投射する光及び受光する光を通過するレンズをチャックで保持する（図３及び図４参照）。
【００３０】
〔ロボットアームについて〕
ロボットアーム１は、上方へ屈曲する関節を持ったアーム筐体９と、アーム筐体９に実装される種々の部材、及びそれらを覆うアームカバー１０を備える（図９（Ａ）参照）。
【００３１】
アーム筐体９は、関節で繋がる前筐体９ａ及び後筐体（回転軸側）９ｂからなる。
前筐体９ａは、その先端部にチャック軸受部９ａａを備え、その後端部に関節軸を保持する関節軸受部９ａｂを備える。関節軸受部９ａｂは、相平行する軸受板９ａｃを対照的に備え、両軸受板９ａｃを各々の下位を水平板で支持したものであって、当該水平板の後端面から延出し後筐体９ｂの下面に沿う直方体状のストッパ９ａｄを備える。
【００３２】
後筐体９ｂは、アームベースと連結する為の筐体ベース９ｂａを備え、当該ベース９ｂａの上位から水平に直方体状の腕９ｂｂを延設し、関節軸受部９ａｂに収まる様に幅を狭くした腕９ｂｂの先端部に、両側方へ水平に突出した関節軸９ｂｃを備える（図１１参照）。
後筐体９ｂとアームベースとの連結は、アームベースに固定された旋回駆動手段２３及びその回転軸に連結する減速器１１の出力軸にその筐体ベース９ｂａを固定することによって実現する。その結果、後筐体９ｂは、前筐体９ａを先端に保持しつつ、アーム制御手段により制御された旋回を行うこととなる。
【００３３】
前筐体９ａの関節軸受部９ａｂで後筐体９ｂの関節軸９ｂｃを保持することにより、前後筐体９ｂが、上下揺動可能に連結し、前筐体９ａの後端面から延設したストッパ９ａｄが、後筐体９ｂの下面に当接することにより、後筐体９ｂに対する前筐体９ａの下方への揺動が規制される。
【００３４】
前筐体９ａは、中間部に板バネ１２を固定する為の平坦な裏面プラットホーム９ａｅを備え、その先端側及び末端側の各々に、上下を貫通する縦穴９ａｆに位置決めスイッチ１３を裏に面して支持すると共に、各縦穴９ａｆを水平方向で一直線上に且つ対照的に挟む様に球状頭部を有する止めネジ１４を、後筐体９ｂの裏側から螺合する（図９（Ｂ）参照）。位置決めスイッチ１３は、近接センサやリミットスイッチ等、検出面に対する物体の近接や離隔を検出できる部材を適宜選択すれば良い。
【００３５】
｛スリップリングについて｝
ファイバセンサ等、位置出しに用い得る各種センサ、又は近接センサ若しくはリミットスイッチが出力するセンサ信号や、ロボットアーム１に設置されたアクチュエータ等への制御信号は、制御部において処理するが、ロボットアームに制御部を搭載すると、ロボットアーム１自体の重量が増し、バランスをとる為のウエイトの装備等により、動作スピードの低下等により操作性が減退する原因となる他、高い能力を持ったアクチュエータが要求される等により製造コストが高くなる等の問題が生じる。
【００３６】
そこで、制御部は、アームベース外のベースフレーム等に設置し、センサ信号や制御信号が流れる回路はスリップリング１５を介して制御部へ接続する（図１１参照）。
スリップリング１５の必要端子数を節約すべく、ロボットアーム１に、それらの信号が各々流れる回路を適宜統合する回路基板１６を付設しても良い。
【００３７】
｛非常停止機構について｝
前筐体９ａにおける位置決めスイッチ１３及び止めネジ１４の頭部の上に各々金具１７を載せ、板バネ１２で両金具１７，１７を前筐体９ａの裏面側から押える（図９（Ｂ）参照）。
【００３８】
金具１７は、前筐体９ａの裏面に沿う位置決め部１７ａと、当該位置決め部１７ａの両端から直角に屈曲し前筐体９ａの側壁に沿う連結部１７ｂとからなり、位置決め部１７ａには、止めネジ１４の頭部が各々嵌まる穴１７ｃを備え、連結部１７ｂには、前筐体９ａの表面、側面、及び前面を覆うアームカバー１０の側壁を連結する為の穴１７ｄを設ける。連結部１７ｂは、その先端部に受圧部１７ｅをＴ字状に設け、後筐体９ｂの先端に加圧片１８を固定して形成した加圧部による押圧を受ける。
【００３９】
当該例のアームカバー１０は、前筐体９ａの先端部の半円形状に倣って丸みを帯びた前壁１０ａ、平坦な側壁１０ｂ、及びそれらの上方を覆う上壁１０ｃ、並びに上壁１０ｃの後端縁から上方へ延びる突片１０ｄとからなる。左右両側壁１０ｂ、１０ｂは、前記金具１７の連結部１７ｂとビス止めする。
【００４０】
前筐体９ａの裏面プラットホーム９ａｅに固定された板バネ１２は、その前後にＴ字状に切り込まれたバネ部１２ａの弾性を以って、アームカバー１０に連結された金具１７の位置決め部１７ａを上向きに付勢する。
前筐体９ａの表面とアームカバー１０との間は、障害物に衝突すること等によるアームカバー１０に加えられた上下左右の応力を以って前記金具１７の穴１７ｃの中心から外れた止めネジ１４の頭部が、応力の解除によって穴１７ｃの中心に復帰できる程度の隙間が設けられている（図９（Ｂ）参照）。
【００４１】
金具１７の穴１７ｃの中心から止めネジ１４の頭部が外れ、若しくは金具１７が前筐体９ａから離隔すると、位置決めスイッチ１３の検出面と金具１７との間隔が増し、位置決めスイッチ１３が作動する。
当該例では、位置決めスイッチ１３の作動を受けてロボットアーム１及びチャック（その他の工具）３の非常停止を行なう（例えば、図１１参照）。
【００４２】
前後二箇所に位置決めスイッチ１３を設置することで、前方の位置決めスイッチ１３が作動することでアームカバー１０の前方部分へ加わった応力を検出し、後方の位置決めスイッチ１３が作動することでアームカバー１０の後方部分へ加わった応力を検出し、双方が同時に作動することで前後方向へかかる応力を検出できる。
【００４３】
｛チャックの支持構造について｝
チャック３とロボットアーム１は、前筐体９ａのチャック軸受部９ａａに、前記チャック３のチャックホルダ３ｃを回転自在に支持することによって一体化する。
【００４４】
軸受部９ａａは、チャックホルダ３ｃの外面に接する回転軸受けを備え、当該軸受部９ａａに支持されるチャックホルダ３ｃは、その上部に回転力の伝達を受けるためのプーリ３ｉを回転伝達手段の一部として一体的に備える。
回転伝達手段は、チャックの回転に用いる力を、チャックに対して伝達する部材又は部材の組み合わせであり、アームベースに固定された回転駆動手段（図示省略）、及びその回転を伝達するタイミングベルト１９、及びそれが掛かるプーリ等からなる（図８、図９、及び図１１参照）。
【００４５】
当該例における回転伝達手段では、アーム筐体９に、チャックのチャックホルダ３ｃを回す回転伝達手段としてタイミングベルト１９が渡し掛けられている。当該タイミングベルト１９は、チャックホルダ３ｃのプーリ３ｉと、アーム筐体９の旋回軸付近（筐体ベース９ｂａ）に固定された回転駆動手段における回転軸の伝動プーリ（図示省略）、並びに適宜設けられた中継プーリ２０に掛けられる（図８、図９、及び図１１参照）。
【００４６】
｛昇降手段について｝
前記ロボットアーム１は、アーム筐体９に、操作ロッド３ｄを進退させる昇降手段２１を備える。昇降手段２１は、互いに平行に進退するシリンダ機構のピストンロッド２１ａと、チャック３の操作ロッド３ｄを伝動腕２１ｂで連結したものである。
当該例における昇降手段２１は、アーム筐体９に略直線的な横並びで配置された二つのシリンダ機構である。二つのシリンダ機構のピストンロッド２１ａは、その露出部をシリンダリンク２１ｃで、各ピストンロッド２１ａに対して縦揺動自在に連結し、当該シリンダリンク２１ｃに伝動腕２１ｂの一端を固定する。
【００４７】
当該例におけるシリンダリンク２１ｃの両端部は各々二股に分かれており、二股に分かれた各腕には、連結ピン２１ｄを挿通する孔を有する。シリンダリンク２１ｃの股の間隙にピストンロッド２１ａの露出部を挟み、当該ピストンロッド２１ａの露出部に設けられた孔とシリンダリンク２１ｃの両端に設けられた孔に連結ピン２１ｄを通すことによって、両ピストンロッド２１ａ，２１ａの露出部は相互に連結される。
【００４８】
前記伝動腕２１ｂは、前記の如く一端部をシリンダリンク２１ｃに固定し、他端部を操作ロッド３ｄへ揺動可能に連結する。
当該例における伝動腕２１ｂの先端部は二股に分かれており、伝動腕２１ｂの股の間隙に操作ロッド３ｄの露出部を挟む。操作ロッド３ｄの露出部には、操作棒２１ｅを水平に固定し、二股に分かれた伝動腕２１ｂの先端部で当該操作棒２１ｅを保持する。
【００４９】
各シリンダ機構は、アーム筐体９に内装されている。即ち、当該例のアーム筐体９は、合成樹脂やアルミ合金等を角棒状に成形したものであり、その長手方向に沿って、シリンダを内蔵するための縦穴（シリンダ室）を二つ備え（図示省略）、両シリンダ室を結ぶ延長線上の先端側にチャック軸受部９ａａが存在する位置関係とする。
【００５０】
〔位置出しについて〕
位置出しを行う際に当たっては、先ず、走査領域における少なくとも一部領域であってターゲットポイントを含み、且つ当該ターゲットポイントに球面状ゲージを載せることによって、当該球面状ゲージの頂部が当該領域の最高位となる領域をターゲットエリアとして定める。
アーム制御手段は、Ｘ軸方向へアームが向いた状態をθ＝０度とし、右回り（又は左回り）にアーム１の位相を変化させると共に、一回転毎にアームベースの位置を一定量ずつ変化させる（図２、図５、及び図７参照）。
【００５１】
位置検出手段は、前記アーム制御手段による制御下でのロボットアーム１の動きに伴い、作業テーブル２に向けたチャック３に保持されたファイバセンサ４で、ターゲットエリアを走査する（ここでは、作業テーブル２の表面を全面に亘って走査する。）。そして、前記走査に伴い、所定のサンプリング時間毎に、作業テーブル２に向けたチャック３に保持されたファイバセンサ４が存在する位置の（Ｘ，θ）平面座標に対する当該ファイバセンサ４の出力を取得する（図７参照）。
【００５２】
ファイバセンサ４は、作業テーブル２又は作業テーブル２上の物体（トレー８、又はパレット等、）の表面の高低を検出する（高低検出ステップ）。位置検出手段は、出力信号の強弱を数値の大小に変換した出力データとして記憶手段に保持・保存する（変換ステップ）。
更に、位置検出手段は、出力データの高値を得た（Ｘ，θ）平面座標を高部として導出し、低値を得た（Ｘ，θ）平面座標を低部として導出し（高低判定ステップ）、最高値を得た（Ｘ，θ）平面座標を走査領域の頂部として導出し、当該例では、これを位置出しの基準点として記憶手段に保持・保存する（基準点決定ステップ）。
【００５３】
図２に示す例では、基準点のＸ座標を０とし、アーム１の旋回軸からセンサ４までの直線距離がｒであるから、基準点を検出する際におけるアーム１の旋回軸のＸ座標は（ｒcosθ１）又は（ｒcosθ２）である。
当該例では、基準点を検出する位置を、「θ＝θ１であり且つアーム１の旋回軸がＸ＝ｒcosθ１の時」、又は「θ＝θ２であり且つＸ＝ｒcosθ２の時」として、当該位置を基に、（Ｘ，θ）平面座標の原点、即ち、ファイバセンサの位置座標：（０，０°）、又はアーム１の旋回軸の位置座標：（ｒ，０°）の補正を行う。
【００５４】
具体的には、作業テーブル２の位置決め孔２ｂ、又は作業テーブル２の所定位置に固定されたトレー８のワーク配列孔８ａ若しくは当該トレー８の位置決め用の丸孔８ｂをターゲットポイントとし、当該ターゲットポイントに位置決め球を球面状ゲージ５として載せることによって、当該球面状ゲージ５の頂部が走査領域の基準点と一致することとなる。
【００５５】
前記ターゲットポイントと球面状ゲージ５との間にジグ２２を介在しても良い。ジグ２２は、ターゲットポイントに緩み無く嵌まる形状とし、その上面の中央に球面状ゲージ５が求心する形状の支持穴２２ａを形成する。
球面状ゲージ５が求心する形状の支持穴２２ａとは、前記ターゲットポイントと中心を（Ｘ，θ）平面座標において等しくして形成され、且つその開口部が球面状ゲージ５の投影範囲に含まれる大きさであって円形又は正三角形等の縁を備える打ち抜き穴、又は球面状ゲージ５の表面が接する内面を有するすり鉢状の有底穴等である。
それらの支持穴２２ａに球面状ゲージ５を置くことによって、当該球面状ゲージ５の中心が、ターゲットポイント、及びジグ２２の打ち抜き穴又はすり鉢状の有底穴の中心上に誘導され、当該球面状ゲージ５の頂部とターゲットポイントの中心軸が（Ｘ，θ）平面座標上で重なることとなる。
【００５６】
位置決め孔２ｂとトレー８の支持孔２ｃ若しくは支持枠２ｄとの相対位置、及びトレー８の支持孔２ｃ若しくは支持枠２ｄと各ワークの配列孔８ａとの相対位置を、位置検出手段に予め登録しておけば、各ワーク配列孔８ａの位置座標を個々に導くことなく位置出しを行うことができる。
【００５７】
〔加工及び移送について〕
図１（Ｂ）に示す例は、走行軌道ｘを挟んだ作業テーブル２の向側に、作業テーブル２の側縁と平行に、加工対象の走行路２４を備える。当該走行路２４は、加工対象の進行方向を左右走行ガイド２４ａで規制したものであり、走行路２４には、所定の工作機器を備えた単数又は複数の加工ステーション２４ｂを設定し、加工する際の必要に応じて、所定の加工ステーション２４ｂに誘導すべく、加工対象の進行方向を左右走行ガイド２４ａで規制した分岐路２４ｃを付設する。
走行路２４における加工対象の誘導は、チャック３の先端部で送っても良いし、走行路２４や分岐路２４ｃの床を移動床としても良い。
【符号の説明】
【００５８】
１ ロボットアーム，１ａ アームベース，ｘ 走行軌道，
２ 作業テーブル，
２ａ 基面，２ｂ 位置決め孔，２ｃ 支持孔，２ｄ 支持枠，２ｅ 側縁，
２ｆ ノックピン，
３ チャック，３ａ 保持部，３ｂ チャック爪，３ｃ チャックホルダ，
３ｄ 操作ロッド，３ｅ 切り込み，３ｆ 支え溝，３ｇ 支点リング，
３ｈ チャックリング，３ｉ プーリ，
４ センサ，５ 球面状ゲージ，６ 首振り機構，７ ベースフレーム，
８ トレー，８ａ ワーク配列孔，８ｂ 丸孔，
９ アーム筐体，
９ａ 前筐体，９ａａ チャック軸受部，９ａｂ 関節軸受部，９ａｃ 軸受板，
９ａｄ ストッパ，９ａｅ 裏面プラットホーム，９ａｆ 縦穴，
９ｂ 後筐体，９ｂａ 筐体ベース，９ｂｂ 腕，９ｂｃ 関節軸，
１０ アームカバー，１０ａ 前壁，１０ｂ 側壁，１０ｃ 上壁，１０ｄ 突片，
１１ 減速器，１２ 板バネ，１２ａ バネ部，
１３ 位置決めスイッチ，１４ 止めネジ，１５ スリップリング，１６ 回路基板，
１７ 金具，１７ａ 位置決め部，１７ｂ 連結部，１７ｃ 穴，１７ｄ 穴，
１７ｅ 受圧部，１８ 加圧片，
１９ タイミングベルト，２０ 中継プーリ，
２１ 昇降手段，２１ａ ピストンロッド，２１ｂ 伝動腕，２１ｃ シリンダリンク，
２１ｄ 連結ピン，２１ｅ 操作棒，２２ ジグ，２２ａ 支持穴，
２３ 旋回駆動手段，
２４ 走行路，２４ａ 走行ガイド，２４ｂ 加工ステーション，２４ｃ 分岐路，
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム（１）と、当該アーム（１）の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル（２）を備え、アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）へ向けたチャック（３）を回転自在に支持した自動機による位置出し方法において、
アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上における物体の表面の高低を検出するセンサ（４）を支持し、
作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージ（５）を載せ、センサ（４）で作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体のターゲットエリアをＸ軸方向への移動とθ方向への旋回で走査し、センサ（４）から得た検出信号の変化を以って球面状ゲージ（５）の頂部を検出し、当該頂部の位置座標を保存する自動機による位置出し方法。
【請求項２】
前記センサ（４）をチャック（３）の保持部（３ａ）に支持する前記請求項１に記載の自動機による位置出し方法。
【請求項３】
センサ（４）は、非接触センサである前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の自動機による位置出し方法。
【請求項４】
Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム（１）と、当該アーム（１）の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル（２）を備え、
アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）へ向けたチャック（３）を回転自在に支持し、
アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上における物体の表面の高低を検出するセンサ（４）を支持し、
Ｘ軸方向への移動とθ方向への旋回を以って前記センサ（４）で作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体のターゲットエリアを走査する様にアーム（１）を制御するアーム制御手段と、
センサ（４）から得た検出信号の変化を以って作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体におけるターゲットポイントに載せた球面状ゲージ（５）の頂部を検出すると共に、当該頂部の位置座標を保存する位置検出手段を備える自動機の位置出し装置。
【請求項５】
前記センサ（４）をチャック（３）の保持部（３ａ）に支持する前記請求項４に記載の自動機の位置出し装置。
【請求項６】
前記センサ（４）は、非接触センサである前記請求項４又は請求項５のいずれかに記載の自動機の位置出し装置。
【請求項７】
アーム（１）に障害物による干渉に対して退避する首振り機構（６）を設けた前記請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の自動機による位置出し装置。
【請求項１】
Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム（１）と、当該アーム（１）の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル（２）を備え、アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）へ向けたチャック（３）を回転自在に支持した自動機による位置出し方法において、
アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上における物体の表面の高低を検出するセンサ（４）を支持し、
作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体におけるターゲットポイントに球面状ゲージ（５）を載せ、センサ（４）で作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体のターゲットエリアをＸ軸方向への移動とθ方向への旋回で走査し、センサ（４）から得た検出信号の変化を以って球面状ゲージ（５）の頂部を検出し、当該頂部の位置座標を保存する自動機による位置出し方法。
【請求項２】
前記センサ（４）をチャック（３）の保持部（３ａ）に支持する前記請求項１に記載の自動機による位置出し方法。
【請求項３】
センサ（４）は、非接触センサである前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載の自動機による位置出し方法。
【請求項４】
Ｘ軸方向へ移動し、且つθ方向へ旋回するアーム（１）と、当該アーム（１）の旋回面に対して平行であり、且つ略平坦な作業テーブル（２）を備え、
アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）へ向けたチャック（３）を回転自在に支持し、
アーム（１）の先端部に作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上における物体の表面の高低を検出するセンサ（４）を支持し、
Ｘ軸方向への移動とθ方向への旋回を以って前記センサ（４）で作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体のターゲットエリアを走査する様にアーム（１）を制御するアーム制御手段と、
センサ（４）から得た検出信号の変化を以って作業テーブル（２）又は作業テーブル（２）上の物体におけるターゲットポイントに載せた球面状ゲージ（５）の頂部を検出すると共に、当該頂部の位置座標を保存する位置検出手段を備える自動機の位置出し装置。
【請求項５】
前記センサ（４）をチャック（３）の保持部（３ａ）に支持する前記請求項４に記載の自動機の位置出し装置。
【請求項６】
前記センサ（４）は、非接触センサである前記請求項４又は請求項５のいずれかに記載の自動機の位置出し装置。
【請求項７】
アーム（１）に障害物による干渉に対して退避する首振り機構（６）を設けた前記請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の自動機による位置出し装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１２５９８２（Ｐ２０１１−１２５９８２Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８８７６３（Ｐ２００９−２８８７６３）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（５９２１５２２６６）株式会社ＫＥＣ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（５９２１５２２６６）株式会社ＫＥＣ (9)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]