JP2015093332A - 較正機能付きワーク加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な作業で、かつ短時間に産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点が一致するように補正して位置決めしてワークの加工作業を効率化する較正機能付きワーク加工装置を提供する。ワークを保持するワーク支持部材を移動制御して補正する場合に比べてワーク支持装置を簡易化して装置自体を小型化及び低コスト化する較正機能付きワーク加工装置を提供する。ワークの被加工原点と産業ロボットの加工原点を一致させる位置決め作業を自動化してワーク加工作業の省力化することを可能にする較正機能付きワーク加工装置を提供する。
【解決手段】比較手段（７７）により演算されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータに基づいて三次元加工データを較正して産業ロボット（５）の加工原点とワーク（Ｗ）の被加工原点を一致させ、較正された三次元加工データに基づいて産業ロボット（５）を駆動制御してワーク（Ｗ）を加工する。
【選択図】図９

Description

本発明は、産業ロボットを駆動制御してワーク支持手段に保持されたワーク（被加工物とも称する。）に切断加工、穴開け加工、バリ取り加工等の各種加工を行う較正機能付きワーク加工装置に関する。

詳しくはワーク支持手段にワークが位置ずれして保持された際に上記位置ずれに対応して産業ロボットの加工原点を較正（補正）する機能を備えた較正機能付きワーク加工装置に関する。

本出願人は、産業ロボットのハンド部に取り付けられた加工具を移動制御してワークに穿孔加工、バリ取り加工、切断加工等の各種加工を行う際に、ワークを支持するワーク支持装置を特許文献１において提案した。

特許文献１のワーク支持装置は、ワークの長手方向に隣設された２個のワーク支持部材は、残りのワーク支持部材に対して上記長手方向と直交する前後方向及び上記長手方向と一致する左右方向へそれぞれ移動して位置調整可能に設けると共に同期上下駆動手段により上下方向へ同一の移動量で昇降可能に設け、加工されるワークの大きさに対応してワーク支持部材の相互間隔及び高さを調整可能にし、各種のワークサイズに対応してワークを確実に保持するように構成したことを特徴とする。

しかし、上記ワーク支持装置に保持されたワークに対して所望の加工を高い精度で行うには、ワーク支持装置に対してワークを高い位置精度でワークの被加工原点と作業ロボットにおけるハンド部の加工原点が一致するように位置決めした状態で保持する必要があるが、上記作業には手間と時間が掛かり、ワークの加工作業性が悪くなる問題を有している。

特に、ワーク加工作業の省力化を図るには、ワーク支持装置に対するワークの供給を自動化する必要があるが、ワーク支持装置に対してワークを高い位置精度で位置決めして保持するには、作業者の目視による位置決め作業が不可欠で、ワーク加工作業の省力化に障害になっていた。

なお、特許文献１のワーク支持装置においても、各ワーク支持部材を個別に長手方向及び上下方向のそれぞれの方向へ移動制御して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させるように補正することができるが、各ワーク支持部材を高分解能で移動制御しなければならず、各ワーク支持部材の移動機構及び移動制御装置が複雑化して装置自体が大型化及び高コスト化する問題を有している。

特開２０１３−５２４６８号公報

解決しようとする問題点は、産業ロボットによりワークを加工する際に、ワーク支持装置に対してワークの被加工原点が産業ロボットの加工原点に一致させる位置決め作業に多くの手間と時間がかかり、加工作業性が悪くなる点にある。

また、ワークを保持するワーク支持部材を移動制御して両原点が一致するように補正する場合にあっては、ワーク支持部材を高分解能で移動制御しなければならず、各ワーク支持部材の移動機構及び移動制御装置が複雑化して装置自体が大型化及び高コスト化する点にある。

更に、ワーク支持装置に対してワークを高い位置精度で位置決めして支持するには、作業者による位置決め作業が不可欠であるため、ワーク加工作業の省力化を図る際に障害になる点にある。

本発明の請求項１は、加工データ記憶領域に記憶されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワーク支持装置に支持されたワークに所望の加工を行うワーク加工装置において、ワーク支持装置に支持されたワークの所定箇所に対して基準パターンを投射する投射手段と、上記ワークの所定箇所を、投射された基準パターンを含んで撮像して撮像データを出力する撮像手段と、ワーク支持装置にワークが正規状態で支持された際のワークの三次元データを記憶する三次元基準ワークデータ記憶領域、撮像手段により撮像されたワークの撮像データに基づいて三次元データに変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域、投射手段により投射される基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域を有した記憶手段と、ワーク支持装置にワークが支持された際にワークの所定箇所に投射された基準パターンを含み、三次元撮像データに変換された上記所定箇所の三次元撮像データと三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されたワークの三次元データを比較してＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータを演算する比較手段と、該比較手段により演算されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータに基づいて三次元加工データを較正して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させる制御手段とを備え、較正された三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワークを加工することを最も主要な特徴とする。

請求項８は、加工データ記憶領域に記憶されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワーク支持装置に支持されたワークに所望の加工を行うワーク加工装置において、産業ロボットのハンド部に設けられ、ワークにおける被加工箇所の法線に対して軸線が一致するワークの加工具をＸ−Ｙ軸方向へ移動する二次元移動手段と、ワーク支持装置に支持されたワークの所定箇所に対して基準パターンを投射する投射手段と、上記ワークの所定箇所を、投射された基準パターンを含んで撮像して撮像データを出力する撮像手段と、ワーク支持装置にワークが正規状態で支持された際のワークの三次元データを記憶する三次元基準ワークデータ記憶領域、撮像手段により撮像されたワークの撮像データに基づいて三次元データに変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域、投射手段により投射される基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域を有した記憶手段と、ワーク支持装置にワークが支持された際にワークの所定箇所に投射された基準パターンを含み、三次元撮像データに変換された上記所定箇所の三次元撮像データと三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されたワークの三次元データを比較してＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータを演算する比較手段と、該比較手段により演算されたＸ−Ｙ軸方向の位置ずれデータに基づいて二次元移動手段を駆動して加工具をＸ−Ｙ軸方向へ移動すると共にＺ軸方向の位置ずれデータに基づいてＺ軸の三次元加工データを較正して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させる制御手段とを備え、較正されたＺ軸を含む三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワークを加工することを最も主要な特徴とする。

本発明は、簡易な作業で、かつ短時間に産業ロボットの加工原点とワーク支持装置に支持されたワークの被加工原点が一致するように補正して位置決めすことができ、ワークの加工作業を効率化することができる。

また、ワークを保持するワーク支持部材を移動制御して補正する場合に比べてワーク支持装置を簡易化して装置自体を小型化及び低コスト化することができる。

更に、ワークの被加工原点と産業ロボットの加工原点を一致させる位置決め作業を自動化してワーク加工作業の省力化することを可能にすることができる。

較正機能付きワーク加工装置の概略を示す斜視説明図である。 較正機能付きワーク加工装置の側面図である。 二次元移動装置の概略を示す斜視図である。 図３の矢示Ａ方向からの正面図である。 図３の矢示Ｂ方向からの側面図である。 制御手段の電気的ブロック図である。 ワーク支持装置にワークをセットした状態を示す説明図である。 産業ロボットによるワークの加工処理を示すフローチャートである。 較正処理を示すフローチャートである。 ワークが正規状態で支持された際における所定箇所の画像である。 ワークが位置ずれした状態で支持された際における所定箇所の画像である。 二次元方向に対する位置補正状態を示す説明図である。

比較手段により演算されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータに基づいて三次元加工データを較正して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させ、較正された三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワークを加工することを最適の実施形態とする。

以下、実施例に従って本発明を説明する。
図１乃至図５に示すように、較正機能付き加工装置としてのワーク穴開け装置１は、ワーク支持装置３と産業ロボット５及び較正装置７から構成される。

ワーク支持装置３は、本体フレーム９上に複数本のワーク支持部材１１を、支持するワークＷに長手方向幅（図示する左右方向）及び長手直交方向幅（図示する前後方向）に対応して上記左右方向及び前後方向へ所定の間隔をおいて立設される。そして各ワーク支持部材１１の先端部（上部）には、穴開け加工されるワークＷの裏面を支持して保持する保持部材１３が設けられる。

上記保持部材１３としては、ワークＷの裏面に当接し、高い摩擦係数により位置ずれを規制して支持する弾性部材、ワークＷの裏面に設けられたリブ（図示せず）を把持するためにエアーシリンダーや電磁ソレノイド及び把持爪（いずれも図示せず）により構成されるクランプ部材、負圧発生装置に接続されてワークＷの裏面を吸着して保持する吸着部材（いずれも図示せず）のいずれであってもよい。

なお、本発明において加工されるワークＷとしては、金属製成形品、例えば車両用の各種パネル、車両用バンパー等の樹脂成形品等が適している。

また、上記保持部材１３は、ワークＷの長手方向及び長手直交方向へ移動可能に支持される水平可動体に上下方向へ延出して設けられる上下フレームに支持される上下可動体に設けられ、水平可動体及び上下可動体に連結された数値制御可能なサーボモータ等の電動モータの駆動に伴ってワーク支持部材１３を左右方向及び前後方向と上下方向へ移動してワークＷの支持位置を可変可能にした構成であってもよい。

上記産業ロボット５は、基台１５に内蔵された数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）に駆動連結された回転盤１４に基端部が回動可能に支持されると共に数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ１７が連結される第１アーム１９、第１アーム１９の先端部に内蔵された数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）に連結されたアーム取付け部材(図示せず)に基端部が回動可能に支持されると共に数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ２３が連結される第２アーム２５、第２アーム２５の先端部に内蔵された数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）に連結されたハンド取付け部材２７、該ハンド取付け板２７に取り付けられ、ワークＷに穴開け加工するハンド部３１から構成される。

なお、上記した産業ロボット５は、回動軸数に対応する３本以上のアームを備え、各アームの基端部及び先端部に対応するアームを軸線周り及び軸線と直交する方向へ回動するための電動モータを備えた構成としてもよい。

上記ハンド取付け板２７には、二次元移動装置３５が取り付けられる。該二次元移動装置３５は、例えば図示する左右方向に延出する第１フレーム３７にその長手方向へ移動するように支持される第１走行体３９と、該第１走行体３９を長手方向へ往復移動する第１移動部材４１と、上記第１走行体３９に対して上記左右方向と直交する方向へ延出して設けられた第２フレーム４３にその長手方向へ移動するように支持される第２走行体４５と、該第２走行体４５を上記長手方向（左右方向と直交する方向）へ往復移動する第２移動部材４７により構成される。

上記第１及び第２移動部材４１・４７としては、第１及び第２フレーム３７・４３に対してそれぞれの長手方向と一致する方向に軸線を有し、一端部に数値制御可能なサーボモータ等の電動モータが連結されて回転可能に軸支されると共に一部が対応する第１及び第２走行体３９・４５に設けられたナットに噛合わされる送りねじ（いずれも図示せず）の回転に伴って対応する第１及び第２走行体３９・４５をそれぞれの方向へ移動する送りねじ移動機構、上記第１及び第２フレーム３７・４３の長手方向端部に回転可能に軸支されると共に一方に数値制御可能なサーボモータ等の電動モータが連結されて回転可能に軸支される回転体に掛渡され、一部が対応する第１及び第２走行体３９・４５に固定される走行部材（ベルト、いずれも図示せず）をそれぞれの電動モータの駆動に伴って対応する第１及び第２走行体３９・４５をそれぞれの方向へ移動するベルト移動機構であってもよい。

また、上記第１及び第２移動部材４１・４７としては、第１及び第２フレーム３７・４３に対してそれぞれの長手方向と一致する方向に延出するラックギャに対し、対応する第１及び第２走行体３９・４５に設けられた数値制御可能なサーボモータ等の電動モータの出力軸に取り付けられたピニオンギャ（いずれも図示せず）を噛合わせ、それぞれの電動モータの駆動に伴って対応する第１及び第２走行体３９・４５をそれぞれの方向へ移動するラック・ピニオン移動機構、リニアサーボモータ等であってもよい。

上記第２走行体４５には、電動モータ４９が設けられ、該電動モータ４９に出力軸には、穴開け加工を行う加工具としてのエンドミル５１が取り付けられる。加工具としては、ワークＷの加工態様に応じて切断刃やパンチ刃、罫線刃、出力されるレーザ光の熱エネルギーにより溶断するレーザ光出力ヘッド等を選択して取り付ければよい。

較正装置７のフレーム７ａに取り付けられたガイドレール７ｂには、撮像手段としてのビデオカメラ５３及び投射手段としてのプロジェクター５５をワーク支持装置３に保持されたワークＷの所定箇所から上方へ所定の間隔をおき、かつ例えば左右方向へ所要の間隔をおいて取り付けて構成される。上記プロジェクター５５は、ワークＷにおける上記所定箇所周辺に、例えばスリット模様や格子模様、ドットマトリックス模様等の各種の基準パターンを投射する。上記ビデオカメラ５３は、ワークＷにおける上記所定箇所周辺及び該箇所に投射された基準パターンを撮像して撮像データを出力する。

図６に示すようにワーク穴開け装置１を駆動制御する制御手段５７のＣＰＵ５９には、プログラム記憶領域６１及び作業データ記憶領域６３が接続される。上記プログラム記憶領域６１には、産業ロボット５を駆動制御してワークＷに対する穴開け加工作業を実行するためのプログラムデータ、ワーク支持装置３に支持されたワークＷの被加工原点と産業ロボット５の加工原点を較正する較正処理を実行するためのプログラムデータ等が記憶される。

上記作業データ記憶領域６３は、産業ロボット５におけるハンド部３１を予め設定された移動経路(待機位置、加工開始原点及びワークＷの各穴開け位置)及びその穴深さ等に関する三次元位置データを記憶する加工データ記憶領域６５、ワーク支持装置３に対して正規状態（ワークＷの被加工原点位置と産業ロボット５による加工原点位置が一致した状態）で支持されたワークＷの三次元基準ワークデータを記憶する基準ワークデータ記憶領域６７、ビデオカメラ５３により撮像されたワークＷにおける所定箇所周辺の撮像データを記憶する撮像データ記憶領域６９、該撮像データ記憶領域６９に記憶された撮像データに基づいて三次元データに変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域７１、較正データを記憶する較正データ記憶領域７３、ワークＷに投射される単一、または複数の基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域７５等が設けられる。

なお、ビデオカメラ５３により撮像されるワークＷにおける所定箇所としては、二次元方向への位置ずれを判別するのに基準になる、例えば開口部や段差部、突部等（図は開口部を示す。）の基準部Ｗａを含む箇所が望ましい。ワークＷに上記した基準部Ｗａがない場合にあっては、ワークＷにおける所定箇所の長手方向又は長手直交方向の両側に応じたおけるワーク支持装置３に基準部を設け、ビデオカメラ５３によりワークＷにおける所定箇所を撮像する際に、ワーク支持装置３に設けられた基準部を含めて撮像すればよい。

上記加工データ記憶領域６５、基準ワークデータ記憶領域６７、三次元撮像データ記憶領域７１にそれぞれ記憶されるデータは、世界座標系データとして記憶さる。また、基準ワークデータ記憶領域６７に記憶されるデータとしては、例えばワーク支持装置３に正規状態で支持されるワークＷの三次元位置を直接入力して基準ワークデータを世界座標として設定する方法、またはワーク支持装置３に正規状態で支持されるワークＷの高さデータとワークＷのＣＡＤデータを合成した基準ワークデータを世界座標系データとして設定する方法のいずれであってもよい。

ＣＰＵ５９には、比較手段７７が接続される。該比較手段７７は、三次元撮像データ記憶領域７１に記憶された三次元撮像データと基準ワークデータ記憶領域６７に記憶された三次元基準ワークデータを比較して三次元方向の位置ずれ量を較正データとして演算して較正データ記憶領域７３に記憶させる。

ＣＰＵ５９には、ロボット制御手段７９が接続される。該ロボット制御手段７９は、加工データ記憶領域６５に記憶された三次元位置データに基づいて図示しない各電動モータ及び図示する電動モータ１７、２３をそれぞれ駆動制御してハンド部３１を加工原点位置へ移動した後に各穴開け位置に移動して穴開け加工を実行する。

ＣＰＵ５９には、二次元移動制御手段８１が接続される。該二次元移動制御手段８１は、ハンド部３１の加工原点がワーク支持装置３に支持されたワークＷの被加工原点に一致しない場合に、較正データ記憶領域７３に記憶された較正データに基づいて第１及び第２移動部材４１・４７をそれぞれ駆動制御してエンドミル５１を二次元方向へ移動して加工原点と被加工原点を一致させる。

ＣＰＵ５９には、投射制御手段８３が接続される。該投射制御手段８３は、ワーク支持装置３にワークＷに対する穴開け加工に先立ってパターンデータ記憶領域７５から読み出された単一、または複数のパターンデータに基づいてプロジェクター５５を駆動してワークＷの所定箇所表面に基準パターンを投射させる。

なお、ワークＷに対して複数の基準パターンを投射する場合にあっては、投射制御手段８３は、パターンデータ記憶領域７５から予め設定された順序に従って読み出されたパターンデータに基づいてプロジェクター５５を、後述するビデオカメラ５３の撮像時間毎に駆動して基準パターンを投射させる。

ＣＰＵ５９には、撮像制御手段８５が接続される。該撮像制御手段８５は、ワーク支持装置３に支持されたワークＷに対して基準パターンが投射されたタイミングでビデオカメラ５３を撮像駆動して基準パターンを含むワークＷにおける所定箇所周辺の表面を撮像し、撮像データを撮像データ記憶領域６９に記憶させる。

なお、ワークＷに対してプロジェクター５５から複数の基準パターンを投射する場合にあっては、撮像制御手段８５は、投射される基準パターンが切換えられる毎にビデオカメラ５３を撮像駆動してそれぞれの基準パターンを含むワークＷにおける所定箇所周辺の撮像データを撮像データ記憶領域６９に記憶させる。

また、ＣＰＵ５９には、ワーク支持装置３にワークＷが支持されたことを検知するリミットスイッチ等の複数の検知器８７がインターフェース８９を介して接続される。そしてＣＰＵ５９は、複数の検知器８７のすべてワークＷの検知状態へ遷移した際に、ワーク支持装置３にワークＷが支持されたと判断し、プロジェクター５５による投射動作、ビデオカメラ５３による撮像動作を実行する。

上記のように構成されたワーク穴開け装置１による穴開け作用及び較正処理を説明する。
先ず、ワーク穴開け装置１による穴開け作用の概略を説明すると、図８に示すようにステップ１０１においてワーク支持装置３にワークＷをセットした際（図７参照）に、すべての検知器８７がワーク検知状態に遷移したか否かを判定する。該ステップ１０１がＮＯの場合には、ステップ１０１に戻る。

反対にステップ１０１がＹＥＳの場合には、ステップ１０３において較正処理を実行して産業ロボット５の加工原点とワーク支持装置３に支持されたワークの被加工原点を一致させる。

次に、ステップ１０５において加工データ記憶領域６５に記憶された加工原点に関する三次元位置データに基づいて図示しない各電動モータ及び図示する各電動モータ１７、２３をそれぞれ駆動制御して第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共にハンド取付け部材２７を回動してハンド部３１のエンドミル５１を、その軸線がワークＷの被加工原点の法線に一致するように移動した後、ステップ１０７において電動モータ４９を駆動してエンドミル５１を回転しながら上記三次元位置データに基づいて移動してワークＷに所定の大きさ及び深さの穴を穿孔する。

次に、ステップ１０９において加工データ記憶領域６５に記憶された三次元位置データに基づいて第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共に必要に応じてハンド取付け部材２７を回動してエンドミル５１を穿孔された穴から抜き出した後、ステップ１１１において加工データ記憶領域６５に記憶された次位の三次元位置データに基づいて第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共に必要に応じてハンド取付け部材２７を回動し、エンドミル５１を、その軸線が次位の被加工位置の法線に一致するように移動する。

次に、ステップ１１３においてエンドミル５１が次位の被加工位置へ移動したか否かを判定し、該判定がＮＯの場合には、ステップ１１１に戻る。反対に該ステップ１１３がＹＥＳの場合には、ステップ１１５において上記と同様に電動モータ４９を駆動してエンドミル５１を回転しながら上記三次元位置データに基づいて移動してワークＷに所定の大きさ及び深さの穴を穿孔した後、ステップ１１７において加工データ記憶領域６５に記憶された三次元位置データに基づいて第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共に必要に応じてハンド取付け部材２７を回動してエンドミル５１を穿孔された穴から抜き出す。

次に、ステップ１１９においてワークＷにおけるすべての被加工位置を穿孔したか否かを判定し、該ステップ１１９がＮＯの場合には、ステップ１１１に戻って次位の被加工位置に対する穿孔動作を実行する。

一方、上記ステップ１１９がＹＥＳの場合には、ステップ１２１において加工データ記憶領域６５に記憶された待機位置に関する三次元位置データに基づいて第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共に必要に応じてハンド取付け部材２７を回動してハンド部３１を待機位置へ移動した後、ステップ１２３においてランプを点灯したり、ブザーを鳴動したりして加工作業が終了したことを報知して終了する。

次に、ステップ１０３による較正処理を説明すると、図９に示すようにステップ１３１においてパターンデータ記憶領域７５に記憶されたパターンデータに基づいてプロジェクター５５を駆動してワーク支持装置３に取り付けられたワークＷの所定箇所に基準パターンを投射した後、ステップ１３３においてビデオカメラ５３を駆動して投射された基準パターンを含むワークＷの所定箇所表面を撮像してその撮像データを撮像データ記憶領域６９に記憶する。

ステップ１３５において撮像データ記憶領域６９に記憶された撮像データを三次元撮像データへ変換して三次元撮像データ記憶領域７１に記憶した後、ステップ１３７において比較手段７７により三次元撮像データ記憶領域７１に記憶された三次元撮像データと基準ワークデータ記憶領域６７に記憶された撮像箇所に対応する三次元基準ワークデータを比較する。

上記比較手段７７による比較にあっては、開口部Ｗａの三次元撮像データと三次元基準ワークデータにより二次元方向に対する位置ずれを比較すると共に三次元撮像データにおける投射された基準パターンのスリット間隔とパターンデータ記憶領域７５に記憶されたパターンデータのスリット間隔により高さ方向に対する位置ずれを比較する。

次に、ステップ１３９において三次元撮像データと三次元基準ワークデータ及びパターンデータに差があるか否かを判定し、該ステップ１３９がＮＯの場合には、図１０に示すようにワーク支持装置３に対してワークＷが正規状態、即ち、エンドミル５１による加工原点とワークＷの被加工原点が一致していると判断して終了する。

反対に、上記ステップ１３９がＹＥＳの場合には、図１１に示すようにワーク支持装置３に対してワークＷの被加工原点とエンドミル５１による加工原点が位置ずれしていると判断し、ステップ１４１において三次元方向に対する差を演算し、演算された三次元方向（Ｘ−Ｙ−Ｚ）への位置ずれ量を較正データとして較正データ記憶領域７３に記憶させる。

次に、ステップ１４３において較正データ記憶領域７３から読み出された較正データの内、Ｘ−Ｙ軸の二次元方向較正データに基づいて第１及び第２移動部材４１，４７をそれぞれ駆動制御してワークＷの被加工原点に対してエンドミル５１の先端（加工原点）を一致させる。（図１２参照）

また、ステップ１４５において較正データ記憶領域７３から読み出された較正データの内、Ｚ軸の較正データにより加工データ記憶領域６５に記憶された加工位置に関する三次元位置データのＺ軸方向データを修正して較正動作を終了する。

本実施例は、ワーク支持装置３にワークＷをセットした後にビデオカメラ５５により投射された基準パターンを含むワークＷの所定箇所を撮像し、撮像された撮像データに基づいて変換された三次元撮像データと基準三次元ワークデータを比較して産業ロボット５の加工原点とワークＷの被加工原点の位置ずれを演算し、演算された較正データの内、Ｘ−Ｙ軸方向のデータに基づいて二事件移動装置３５を駆動制御してエンドミル５１をワークＷの被加工原点に一致させると共にＺ軸方向のデータに基づいて三次元加工データを較正し、較正された三次元加工データに基づいて産業ロボット５を駆動制御してワークＷに所定の加工を行う。

これによりワーク支持装置３にワークＷが位置決めされた状態でセットされていない場合であっても、ワーク支持装置３に対するワークＷの位置決め作業の手間と時間を簡略化してワークＷの予め設定された位置に所望の加工を高品質に行うことができる。

上記説明においては、演算された較正データの内のＸ−Ｙ軸方向のデータに基づいて二事件移動装置３５を駆動制御してエンドミル５１をワークＷの被加工原点に一致させて較正する構成としたが、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向の較正データに基づいて三次元加工データを較正し、較正された三次元加工データに基づいて産業ロボット５を駆動制御することにより産業ロボット５の加工原点とワークＷの被加工原点を一致させて加工する構成としてもよい。

１ 較正機能付き加工装置としてのワーク穴開け装置
３ ワーク支持装置
５ 産業ロボット
７ 較正装置
７ａ フレーム
７ｂ ガイドレール
９ 本体フレーム
１１ ワーク支持部材
１３ 保持部材
１４ 回転盤
１５ 基台
１７ 電動モータ
１９ 第１アーム
２３ 電動モータ
２５ 第２アーム
２７ ハンド取付け部材
３１ ハンド部
３５ 二次元移動装置
３７ 第１フレーム
３９ 第１走行体
４１ 第１移動部材
４３ 第２フレーム
４５ 第２走行体
４７ 第２移動部材
４９ 電動モータ
５１ 加工具としてのエンドミル
５３ 撮像手段としてのビデオカメラ
５５ 投射手段としてのプロジェクター
５７ 制御手段
５９ ＣＰＵ
６１ プログラム記憶領域
６３ 作業データ記憶領域
６５ 加工データ記憶領域
６７ 基準ワークデータ記憶領域
６９ 撮像データ記憶領域
７１ 三次元撮像データ記憶領域
７３ 較正データ記憶領域
７５ パターンデータ記憶領域
７７ 比較手段
７９ ロボット制御手段
８１ 二次元移動制御手段
８３ 投射制御手段
８５ 撮像制御手段
８７ 検知器
８９ インターフェース
Ｗ ワーク
Ｗａ 基準部としての開口部
１０１〜１４５ ステップ

本発明の請求項１は、加工データ記憶領域に記憶されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の三次元加工データに基づいて産業ロボットの少なくとも２本のアームを回動及び搖動するように駆動制御してワーク支持装置に支持されたワークに所望の加工を行うワーク加工装置において、産業ロボットのアーム先端部に設けられ、ワークにおける被加工箇所の法線に対して軸線が一致するワークの加工具をアームの長手方向と一致する方向及び該長手方向と直交する方向へ移動する二次元移動手段と、ワーク支持装置に支持されたワークの所定箇所に対して基準パターンを投射する投射手段と、上記ワークの所定箇所を、投射された基準パターンを含んで撮像して撮像データを出力する撮像手段と、ワーク支持装置にワークが正規状態で支持された際のワークの三次元データを記憶する三次元基準ワークデータ記憶領域、撮像手段により撮像されたワークの撮像データに基づいて三次元データに変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域、投射手段により投射される基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域を有した記憶手段と、ワーク支持装置にワークが支持された際にワークの所定箇所に投射された基準パターンを含み、三次元撮像データに変換された上記所定箇所の三次元撮像データと三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されたワークの三次元データを比較してＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータを演算する比較手段と、該比較手段により演算されたＸ−Ｙ軸方向の位置ずれデータに基づいて二次元移動手段を駆動して加工具をＸ−Ｙ軸方向へ移動すると共にＺ軸方向の位置ずれデータに基づいてＺ軸の三次元加工データを較正して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させる制御手段とを備え、較正されたＺ軸を含む三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワークを加工することを最も主要な特徴とする。

比較手段により演算されたＸ−Ｙ軸方向の位置ずれデータに基づいて二次元移動手段を駆動して加工具をＸ−Ｙ軸方向へ移動すると共にＺ軸方向の位置ずれデータに基づいてＺ軸の三次元加工データを較正して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させることを最適の形態とする。

Claims (14)

1. 加工データ記憶領域に記憶されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワーク支持装置に支持されたワークに所望の加工を行うワーク加工装置において、
   ワーク支持装置に支持されたワークの所定箇所に対して基準パターンを投射する投射手段と、
   上記ワークの所定箇所を、投射された基準パターンを含んで撮像して撮像データを出力する撮像手段と、
   ワーク支持装置にワークが正規状態で支持された際のワークの三次元データを記憶する三次元基準ワークデータ記憶領域、撮像手段により撮像されたワークの撮像データに基づいて三次元データに変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域、投射手段により投射される基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域を有した記憶手段と、
   ワーク支持装置にワークが支持された際にワークの所定箇所に投射された基準パターンを含み、三次元撮像データに変換された上記所定箇所の三次元撮像データと三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されたワークの三次元データを比較してＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータを演算する比較手段と、
   該比較手段により演算されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータに基づいて三次元加工データを較正して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させる制御手段と、
   を備え、
   較正された三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワークを加工する較正機能付きワーク加工装置。
2. 請求項１において、
   ワークの所定箇所は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれを判断する際の開口部及び突条、段差部等の基準部を含む箇所とし、三次元撮像データにおける基準部の位置ずれに基づいてＸ−Ｙ軸方向への位置ずれを検出可能にした較正機能付きワーク加工装置。
3. 請求項１において、
   ワーク支持装置には、Ｘ−Ｙ軸方向の位置ずれを判断する際の基準になる基準部が設けられ、
   ワークの所定箇所は、該基準部間の箇所とし、
   三次元撮像データにおける基準部の位置ずれに基づいてＸ−Ｙ軸方向への位置ずれを検出可能にした較正機能付きワーク加工装置。
4. 請求項２及び３のいずれかにおいて、
   撮像データは、上記基準部及び投射手段から投射された基準パターンを含む較正機能付きワーク加工装置。
5. 請求項１において、
   三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶される三次元データは、ワークを形成する際のＣＡＤデータ及びワーク支持装置により支持されるワークの高さデータを合成した較正機能付きワーク加工装置。
6. 請求項１において、
   三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されるワークの三次元データ及び三次元撮像データ記憶領域に記憶される三次元撮像データは、世界座標系データとした較正機能付きワーク加工装置。
7. 請求項１において、
   比較手段は、三次元撮像データにおける投射パターンデータと基準パターンデータに基づいてＺ軸方向の位置ずれを演算する較正機能付きワーク加工装置。
8. 加工データ記憶領域に記憶されたＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワーク支持装置に支持されたワークに所望の加工を行うワーク加工装置において、
   産業ロボットのハンド部に設けられ、ワークにおける被加工箇所の法線に対して軸線が一致するワークの加工具をＸ−Ｙ軸方向へ移動する二次元移動手段と、
   ワーク支持装置に支持されたワークの所定箇所に対して基準パターンを投射する投射手段と、
   上記ワークの所定箇所を、投射された基準パターンを含んで撮像して撮像データを出力する撮像手段と、
   ワーク支持装置にワークが正規状態で支持された際のワークの三次元データを記憶する三次元基準ワークデータ記憶領域、撮像手段により撮像されたワークの撮像データに基づいて三次元データに変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域、投射手段により投射される基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域を有した記憶手段と、
   ワーク支持装置にワークが支持された際にワークの所定箇所に投射された基準パターンを含み、三次元撮像データに変換された上記所定箇所の三次元撮像データと三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されたワークの三次元データを比較してＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の位置ずれデータを演算する比較手段と、
   該比較手段により演算されたＸ−Ｙ軸方向の位置ずれデータに基づいて二次元移動手段を駆動して加工具をＸ−Ｙ軸方向へ移動すると共にＺ軸方向の位置ずれデータに基づいてＺ軸の三次元加工データを較正して産業ロボットの加工原点とワークの被加工原点を一致させる制御手段と、
   を備え、
   較正されたＺ軸を含む三次元加工データに基づいて産業ロボットを駆動制御してワークを加工する較正機能付きワーク加工装置。
9. 請求項８において、
   ワークの所定箇所は、Ｘ−Ｙ軸方向の位置ずれを判断する際の開口部及び突条、段差部等の基準部を含む箇所とし、三次元撮像データにおける基準部の位置ずれに基づいてＸ−Ｙ軸方向への位置ずれを検出可能にした較正機能付きワーク加工装置。
10. 請求項８において、
    ワーク支持装置には、Ｘ−Ｙ軸方向の位置ずれを判断する際の基準になる基準部が設けられ、
    ワークの所定箇所は、該基準部間の箇所とし、
    三次元撮像データにおける基準部の位置ずれに基づいてＸ−Ｙ軸方向への位置ずれを検出可能にした較正機能付きワーク加工装置。
11. 請求項９及び１０のいずれかにおいて、
    撮像データは、上記基準部及び投射手段から投射された基準パターンを含む較正機能付きワーク加工装置。
12. 請求項８において、
    三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶される三次元データは、ワークを形成する際のＣＡＤデータ及びワーク支持装置により支持されるワークの高さデータを合成した較正機能付きワーク加工装置。
13. 請求項８において、
    三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されるワークの三次元データ及び三次元撮像データ記憶領域に記憶される三次元撮像データは、世界座標系データとした較正機能付きワーク加工装置。
14. 請求項８において、
    比較手段は、三次元撮像データにおける投射パターンデータと基準パターンデータに基づいてＺ軸方向の位置ずれを演算する較正機能付きワーク加工装置。

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