特開 2017-72500 ワーク寸法確認装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-72500(P2017-72500A)

(43)【公開日】2017年4月13日

(54)【発明の名称】ワーク寸法確認装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/02 20060101AFI20170324BHJP

   B23Q 7/00 20060101ALI20170324BHJP

   B23Q 7/04 20060101ALI20170324BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20170324BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/02

   B23Q7/00 M

   B23Q7/04 A

   B23Q17/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-200083(P2015-200083)

(22)【出願日】2015年10月8日

(71)【出願人】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(72)【発明者】

【氏名】冨田 研一

【テーマコード（参考）】

2F062

3C029

3C033

【Ｆターム（参考）】

2F062AA21

2F062AA32

2F062AA34

2F062EE01

2F062FG08

2F062GG37

2F062HH01

2F062HH13

3C029BB02

3C033HH12

3C033HH25

3C033HH30

(57)【要約】

【課題】ワークの寸法を精度よく確認できるワーク寸法確認装置を提供する。
【解決手段】ワーク寸法確認装置１０Ａは、スケール１２と、Ｙ方向に移動自在なテーブル２２と、テーブル２２に設けられた読取ヘッド２３と、テーブル２２に設けられワークＷの加工面２に接触するガイドピン２４と、ガントリローダ３０と、タッチスイッチ４０と、寸法確認部５３と、を備える。ガントリローダ３０は、タッチスイッチ４０で接触するまで、加工面２にガイドピン２４を接触させた状態でワークＷを移動させ、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をスケール２１のＹ方向に沿って移動させる。寸法確認部５３は、タッチスイッチ４０で接触を検知したときに読取ヘッド２３で読み取られた目盛値と基準目盛値とを比較し、基準寸法に対する加工面２の相対寸法を確認する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械で加工されたワークの寸法を確認するワーク寸法確認装置であって、
スケールと、
前記スケールの延伸方向に沿って移動自在なテーブルと、
前記テーブルに設けられ前記スケールの目盛値を読み取る読取ヘッドと、
前記テーブルに設けられ前記ワークの加工面に接触する接触部材と、
前記ワークを把持すると共に、当該ワークを前記スケールの延伸方向に沿って移動させるワーク移動部材と、
前記スケールとの相対位置が固定されるように配置され、前記ワーク移動部材に接触可能な固定点と、
前記ワーク移動部材と前記固定点との接触を検知する接触検知部と、
マスターワークの寸法に関する基準目盛値を参照し、前記読取ヘッドで読み取られた目盛値に基づいて、前記マスターワークの寸法に対する前記ワークの相対寸法を確認する寸法確認部と、を備え、
前記ワーク移動部材は、
少なくとも前記固定点に接触するまで、前記加工面に前記接触部材を接触させた状態で前記ワークを移動させることにより、当該ワークに連れ立って前記テーブルを前記スケールの延伸方向に沿って移動させ、
前記寸法確認部は、
前記接触検知部で前記ワーク移動部材と前記固定点との接触を検知したときに前記読取ヘッドで読み取られた目盛値と、前記基準目盛値とを比較することにより、前記ワークの前記相対寸法を確認する、ワーク寸法確認装置。

【請求項2】

前記ワーク移動部材は、前記工作機械によって加工された前記ワークを搬送するガントリローダである、請求項１に記載のワーク寸法確認装置。

【請求項3】

前記接触検知部は、前記ワーク移動部材のドグと接触するタッチスイッチを含み、
前記タッチスイッチは、前記固定点を構成する、請求項１又は２に記載のワーク寸法確認装置。

【請求項4】

前記接触部材は、前記テーブルに立設された柱体と、前記柱体の先端部に設けられ前記加工面に接触可能なプローブと、を含むガイドピンである、請求項１〜３の何れか一項に記載のワーク寸法確認装置。

【請求項5】

前記固定点は、第１固定点と、前記第１固定点に対して前記スケールの延伸方向に離れた第２固定点と、を有し、
前記ワーク移動部材は、
少なくとも前記第１固定点に接触するまで、前記加工面に前記接触部材を接触させた状態で前記スケールの延伸方向一方側に前記ワークを移動させることにより、当該ワークに連れ立って前記テーブルを前記スケールの延伸方向一方側に移動させ、
少なくとも前記第２固定点に接触するまで、前記加工面に前記接触部材を接触させた状態で前記スケールの延伸方向他方側に前記ワークを移動させることにより、当該ワークに連れ立って前記テーブルを前記スケールの延伸方向他方側に移動させ、
前記寸法確認部は、
前記接触検知部で前記ワーク移動部材と前記第１固定点との接触を検知したときに前記読取ヘッドで読み取られた目盛値と、前記基準目盛値とを比較することにより、前記ワークの第１相対寸法を確認し、
前記接触検知部で前記ワーク移動部材と前記第２固定点との接触を検知したときに前記読取ヘッドで読み取られた目盛値と、前記基準目盛値とを比較することにより、前記ワークの第２相対寸法を確認する、請求項１〜４の何れか一項に記載のワーク寸法確認装置。

【請求項6】

前記スケールの延伸方向は、鉛直方向である、請求項１〜５の何れか一項に記載のワーク寸法確認装置。

【請求項7】

前記テーブルの自重による下降を規制する下降規制部を備える、請求項６に記載のワーク寸法確認装置。

【請求項8】

前記ワーク移動部材は、第１速度で前記ワークを移動させた後、前記第１速度よりも低速の第２速度で前記固定点に接触するまで前記ワークを移動させる、請求項１〜７の何れか一項に記載のワーク寸法確認装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワーク寸法確認装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工作機械で加工されたワークの寸法を確認するワーク寸法確認装置が知られている。このようなワーク寸法確認装置に関する技術として、特許文献１には、工作機械の機外計測装置が記載されている。特許文献１に記載された装置は、ガントリローダの搬送可能範囲に設けられたワーク載置台と、ワーク載置台に設置されたセンサ取付台と、センサ取付台に設けられたワーク接触用のタッチセンサと、を備える。ガントリローダでワーク載置台上にワークが運ばれ、運ばれたワークに対してタッチセンサが接触するまでセンサ取付台が進退駆動され、その接触時の座標値に基づきワークの寸法が計測される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−２０８３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ワーク寸法確認装置においては、ガントリローダのワーク把持部でワークを把持した状態で当該ワークをタッチセンサに当て、そのときのガントリローダの座標値を例えばガントリローダの駆動用モータの駆動量から求め、この座標値に基づきワークの寸法を確認する場合がある。しかし、ガントリローダは、上下に延びる昇降ロッドの下端に設けられたワーク把持部でワークを把持する構成とされている。そのため、当該構成に起因して、昇降ロッドにおける下端側（ワーク把持部側）が意図せず傾いたり揺れ動いたりする場合がある。その結果、例えばワークの位置ブレや駆動用モータの駆動に対するワークの追従遅れが生じ、確認したワークの寸法に誤差が含まれてしまい、ワークの寸法を精度よく確認することが困難となる可能性がある。

【0005】

そこで、本発明は、ワークの寸法を精度よく確認できるワーク寸法確認装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るワーク寸法確認装置は、工作機械で加工されたワークの寸法を確認するワーク寸法確認装置であって、スケールと、スケールの延伸方向に沿って移動自在なテーブルと、テーブルに設けられスケールの目盛値を読み取る読取ヘッドと、テーブルに設けられワークの加工面に接触する接触部材と、ワークを把持すると共に、当該ワークをスケールの延伸方向に沿って移動させるワーク移動部材と、スケールとの相対位置が固定されるように配置され、ワーク移動部材に接触可能な固定点と、ワーク移動部材と固定点との接触を検知する接触検知部と、マスターワークの寸法に関する基準目盛値を参照し、読取ヘッドで読み取られた目盛値に基づいて、マスターワークの寸法に対するワークの相対寸法を確認する寸法確認部と、を備え、ワーク移動部材は、少なくとも固定点に接触するまで、加工面に接触部材を接触させた状態でワークを移動させることにより、当該ワークに連れ立ってテーブルをスケールの延伸方向に沿って移動させ、寸法確認部は、接触検知部でワーク移動部材と固定点との接触を検知したときに読取ヘッドで読み取られた目盛値と、基準目盛値とを比較することにより、ワークの相対寸法を確認する。

【0007】

このワーク寸法確認装置では、ワークを把持したワーク移動部材を固定点に当てて、決まった位置にワーク移動部材を確実に位置させたときのスケールの目盛値から、基準目盛値との比較でワークの相対寸法を確認できる。したがって、例えばワークの位置がブレて寸法確認に誤差が含まれることを抑制でき、ワークの寸法を精度よく確認することが可能となる。

【0008】

本発明に係るワーク寸法確認装置では、ワーク移動部材は、工作機械によって加工されたワークを搬送するガントリローダであってもよい。この構成によれば、ワーク移動部材にガントリローダを利用し、例えば工作機械による加工後速やかにワークの寸法確認を行うことができ、加工効率を向上することが可能となる。

【0009】

本発明に係るワーク寸法確認装置では、接触検知部は、ワーク移動部材のドグと接触するタッチスイッチを含み、タッチスイッチは、固定点を構成してもよい。この構成によれば、ワーク移動部材と固定点との接触検知における繰返し精度を高め、ひいては、ワークの寸法確認における繰返し精度を高めることが可能となる。

【0010】

本発明に係るワーク寸法確認装置では、接触部材は、テーブルに立設された柱体と、柱体の先端部に設けられ加工面に接触可能なプローブと、を含むガイドピンであってもよい。この場合、ワークの加工面の寸法を安定して確認することが可能となる。

【0011】

本発明に係るワーク寸法確認装置では、固定点は、第１固定点と、第１固定点に対してスケールの延伸方向に離れた第２固定点と、を有し、ワーク移動部材は、少なくとも第１固定点に接触するまで、加工面に接触部材を接触させた状態でスケールの延伸方向一方側にワークを移動させることにより、当該ワークに連れ立ってテーブルをスケールの延伸方向一方側に移動させ、少なくとも第２固定点に接触するまで、加工面に接触部材を接触させた状態でスケールの延伸方向他方側にワークを移動させることにより、当該ワークに連れ立ってテーブルをスケールの延伸方向他方側に移動させ、寸法確認部は、接触検知部でワーク移動部材と第１固定点との接触を検知したときに読取ヘッドで読み取られた目盛値と、基準目盛値とを比較することにより、ワークの第１相対寸法を確認し、接触検知部でワーク移動部材と第２固定点との接触を検知したときに読取ヘッドで読み取られた目盛値と、基準目盛値とを比較することにより、ワークの第２相対寸法を確認してもよい。

【0012】

この構成によれば、ワーク移動部材とワーク移動部材で把持したワークとがスケールの延伸方向に芯ずれしている場合でも、第１相対寸法及び第２相対寸法の双方を考慮することで、この芯ずれの悪影響を打ち消し合ってワークの寸法を精度よく確認することが可能となる。

【0013】

本発明に係るワーク寸法確認装置では、スケールの延伸方向は、鉛直方向であってもよい。この構成によれば、重力を利用して、例えば読取ヘッドに存在する構造上の隙間や余裕（いわゆる遊び）を低減でき、ワークの寸法を一層精度よく確認することが可能となる。

【0014】

本発明に係るワーク寸法確認装置は、テーブルの自重による下降を規制する下降規制部を備えていてもよい。この構成によれば、テーブルが自重で落下することを抑制でき、例えばテーブルを静止させた場合には、その静止状態を維持させることが可能となる。

【0015】

本発明に係るワーク寸法確認装置では、ワーク移動部材は、第１速度でワークを移動させた後、第１速度よりも低速の第２速度で固定点に接触するまでワークを移動させてもよい。この構成によれば、接触検知部で接触を検知する前にワークの移動速度を低速化し、接触検知部で接触を検知するタイミングと読取ヘッドで目盛値を読み取るタイミングとのタイムラグの悪影響を抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ワークの寸法を精度よく確認できるワーク寸法確認装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係るワーク寸法確認装置の構成を示す概略正面図である。

【図2】図１のリニアスケールを示す概略平面図である。

【図3】（ａ）は、図１のワーク寸法確認装置の動作を説明する図である。（ｂ）は、図１のワーク寸法確認装置の動作を説明する他の図である。

【図4】（ａ）は、第２実施形態に係るワーク寸法確認装置の構成の一部を示す概略正面図である。（ｂ）は、図４のリニアスケールを示す概略側面図である。

【図5】（ａ）は、変形例に係るワーク寸法確認装置の動作を説明する図である。（ｂ）は、変形例に係るワーク寸法確認装置の動作を説明する他の図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。「Ｘ方向」は水平方向に沿う方向であり、「Ｙ方向」は水平方向に沿う方向であってＸ方向と直交する方向であり、「Ｚ方向」は鉛直方向に沿う方向である。

【0019】

［第１実施形態］
図１に示されるように、第１実施形態に係るワーク寸法確認装置１０Ａは、工作機械１で加工されたワークＷの寸法を確認する装置である。ワーク寸法確認装置１０Ａは、リニアスケール２０、テーブル２２、ガイドピン２４、ガントリローダ３０、タッチスイッチ４０及び制御装置５０を備えている。

【0020】

工作機械１は、ワークＷに対して研削加工、研磨加工、圧延加工、鍛造加工、切断加工、穿孔加工又は折曲げ加工等を施して、目的の形状に加工する機械である。例えば工作機械１は、ＮＣ（Numerical Control）加工を行うＮＣ工作機械であって、ワークＷに対して切削加工を施す旋盤を少なくとも含む。なお、工作機械１としては、特に限定されず、種々の機械を適用できる。

【0021】

ワークＷは、例えば金属又は樹脂等で形成された加工対象物である。ここでのワークＷは、円筒形状を呈しており、その内周面が切削面である加工面２とされている。ワークＷの形状は特に限定されず、その他の形状であってもよい。加工面２としては、工作機械１で加工されることで形成された面であれば特に限定されず、研磨面等であってもよい。

【0022】

図１及び図２に示されるように、リニアスケール２０は、スケール２１と読取ヘッド２３とを有する。スケール２１は、ベッド２５に固定され、ベッド２５上においてＹ方向に沿って延在する。スケール２１は、目盛を含む。例えば目盛は、０．１μｍ刻みで設定されている。読取ヘッド２３は、スケール２１の目盛値を読み取る読取装置である。読取ヘッド２３は、後述のテーブル２２に設けられている。読取ヘッド２３は、読み取ったスケール２１の目盛値を制御装置５０へ出力する。

【0023】

なお、リニアスケール２０の形式は特に限定されない。例えばリニアスケール２０は、スケール２１が格子構造の目盛を含み、この格子構造の目盛を読取ヘッド２３で読み取る光学式リニアスケールであってもよい。あるいは、例えばリニアスケール２０は、スケール２１が磁気格子縞を目盛として含み、この磁気格子縞を読取ヘッド２３で読み取る磁気式リニアスケールであってもよい。

【0024】

テーブル２２は、Ｙ方向に沿って移動（直動）自在にベッド２５上に配置されている。図示する例では、テーブル２２は、Ｚ方向を厚さ方向とする板形状を呈する。テーブル２２は、ガイドレール２６によってＹ方向の移動が案内される。ガイドレール２６は、ベッド２５に固定され、ベッド２５上においてＹ方向に沿って延在する。

【0025】

ガイドピン２４は、ワークＷの加工面２に接触する接触部材である。ガイドピン２４は、テーブル２２上に設けられている。ガイドピン２４は、柱体２４ａと、プローブ２４ｂと、を含む。柱体２４ａは、柱形状を呈し、テーブル２２に立設されている（換言すると、Ｚ方向に沿って立つように設けられている）。プローブ２４ｂは、加工面２に接触可能な部材であり、加工面２の寸法確認のための探針部を構成する。プローブ２４ｂは、柱体２４ａの先端部に設けられている。プローブ２４ｂの形状としては、特に限定されないが、ここでは球形状とされている。

【0026】

図１に示されるように、ガントリローダ３０は、工作機械１によって加工されたワークＷを搬送するガントリ式のローダである。ガントリローダ３０は、ワークＷを把持すると共に当該ワークＷをスケール２１の延伸方向に沿って移動させるワーク移動部材を構成する。ガントリローダ３０は、走行台３１と、昇降ロッド３２と、ワーク把持部３３と、を有する。

【0027】

走行台３１は、架設レールＬに沿ってＹ方向に移動自在に設けられている。また走行台３１は、Ｘ方向に移動自在に設けられている。走行台３１は、ラックアンドピニオン機構を介して、モータ３５によってＸ方向及びＹ方向それぞれに駆動される。昇降ロッド３２は、走行台３１に対してＺ方向に移動自在（昇降自在）に設けられている。昇降ロッド３２は、ラックアンドピニオン機構を介して、モータ３５によってＺ方向に駆動される。

【0028】

ワーク把持部３３は、ワークＷを把持する部位であり、昇降ロッド３２の下端に設けられている。ワーク把持部３３は、ワークＷをその軸方向と直交する方向に挟持してワークＷを把持する。ワーク把持部３３は、下向き姿勢及び横向き姿勢でワークＷを把持可能な２つのチャック３３ａ，３３ｂを含む。チャック３３ａ，３３ｂは、その互いの位置（つまり、互いの姿勢）が切換え可能とされている。なお、ワーク把持部３３は、例えば吸着によりワークＷを把持してもよい。

【0029】

ドグ３４は、タッチスイッチ４０と接触する部位である。ドグ３４は、タッチスイッチ４０に対応する数だけ設けられている。ドグ３４は、タッチスイッチ４０に対応する位置に（ここでは、タッチスイッチ４０とＹ方向に対面するように）設けられている。ドグ３４は、第１ドグ３４ａ及び第２ドグ３４ｂを含む。第１ドグ３４ａは、ワーク把持部３３のチャック３３ａにおけるＹ方向一方側に、当該Ｙ方向一方側に突出するように設けられている。第２ドグ３４ｂは、ワーク把持部３３のチャック３３ａにおけるＹ方向他方側（Ｙ方向一方側の反対側）に、当該Ｙ方向他方側に突出するように設けられている。

【0030】

タッチスイッチ４０は、ガントリローダ３０のドグ３４に対して接触可能に設けられた接触式の計測器である。タッチスイッチ４０は、ガントリローダ３０のドグ３４と接触したときにＯＮとなり、制御装置５０にタッチ信号を出力する。タッチスイッチ４０は、スケール２１との相対位置が固定されるように、ベッド２５上に配置されている。タッチスイッチ４０は、第１タッチスイッチ４０ａ及び第２タッチスイッチ４０ｂを含む。第１タッチスイッチ４０ａは、ベッド２５上においてスケール２１のＹ方向一方側の端部に、支持部材４１ａを介して固定されている。第１タッチスイッチ４０ａは、第１ドグ３４ａとＹ方向に接触可能であり、Ｙ方向他方側に向くように設置されている。

【0031】

第２タッチスイッチ４０ｂは、ベッド２５上においてスケール２１のＹ方向他方側の端部に、支持部材４１ｂを介して固定されている。第２タッチスイッチ４０ｂは、第１タッチスイッチ４０ａに対してＹ方向他方側に離れて配置されている。第２タッチスイッチ４０ｂは、第２ドグ３４ｂとＹ方向に接触可能であり、Ｙ方向一方側に向くように設置されている。

【0032】

このようなタッチスイッチ４０は、ガントリローダ３０に対する接触を検知する接触検知部を構成する。またタッチスイッチ４０（第１及び第２タッチスイッチ４０ａ，４０ｂ）は、固定点（第１及び第２固定点）を構成する。固定点は、スケール２１との相対位置が固定されるように配置され、ガントリローダ３０に対して少なくとも点接触で接触する部位である。

【0033】

制御装置５０は、例えば、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースＩ／Ｏ、処理を行うためのプログラム及び各種情報が記憶されたＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶媒体、ＣＰＵ、及び通信回路を有する。制御装置５０は、ＣＰＵが出力する信号に基づいて、入力データをＲＡＭに記憶し、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムを実行することで、後述する各種機能を実現する。

【0034】

制御装置５０は、モータ駆動制御部５１と、記憶部５２と、寸法確認部５３と、を機能的構成として含む。モータ駆動制御部５１は、モータ３５の動作を制御することにより、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向それぞれにおけるガントリローダ３０の移動を制御する。

【0035】

具体的には、モータ駆動制御部５１は、次のようにガントリローダ３０のワーク把持部３３の移動を制御する。すなわち、把持したワークＷの軸方向をＺ方向とした状態で当該ワークＷの筒孔内にガイドピン２４のプローブ２４ｂが位置するように、ワーク把持部３３を移動させる。この状態において、少なくともドグ３４がタッチスイッチ４０に接触するまで、ワーク把持部３３をＹ方向に沿って移動させる。これにより、加工面２にプローブ２４ｂを接触させた状態でＹ方向にワークＷを移動させ、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をＹ方向に移動させる。つまり、ガントリローダ３０は、モータ駆動制御部５１により動作が制御されて、少なくともタッチスイッチ４０に接触するまで、加工面２にガイドピン２４を接触させた状態でワークＷを移動させ、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をＹ方向に沿って移動させる。

【0036】

モータ駆動制御部５１は、予め定められた閾値を超えてドグ３４がタッチスイッチ４０に接近したアプローチ状態（以下、単に「アプローチ状態」という）となるまで、第１速度でワーク把持部３３をＹ方向に沿って移動させる。これにより、アプローチ状態となるまで第１速度でワークＷをＹ方向に沿って移動させる。そして、モータ駆動制御部５１は、アプローチ状態からドグ３４がタッチスイッチ４０に接触するまで、第１速度よりも低速の第２速度でワーク把持部３３をＹ方向に沿って移動させる。これにより、アプローチ状態からドグ３４がタッチスイッチ４０に接触するまで、第２速度でワークＷをＹ方向に沿って移動させる。第１速度及び第２速度は、予め設定された速度であり、一定値であってもよいし可変値であってもよい。

【0037】

記憶部５２には、マスターワークの寸法である基準寸法に関する基準目盛値が予め記憶されている。マスターワークは、工作機械１による加工の目標となる正規のワーク（基準となるワーク）である。基準寸法は、マスターワークの寸法の真値であり、目標となる正規の寸法である。本実施形態では、ワークＷの加工面２が内周面であることから、基準寸法は内径寸法である。

【0038】

基準目盛値は、ワークＷの寸法を確認する条件と同条件でマスターワークの寸法を確認した確認時において、読取ヘッド２３で読み取った目盛値である。基準目盛値は、次のようにして予め取得することができる。すなわち、マスターワークをガントリローダ３０のワーク把持部３３で把持する。ワーク把持部３３は、把持したマスターワークの加工面にガイドピン２４のプローブ２４ｂを接触させた状態で当該マスターワークをＹ方向に移動させる。これにより、当該マスターワークに連れ立ってテーブル２２をＹ方向に移動させる。そして、タッチスイッチ４０にドグ３４が接触したときに読取ヘッド２３で読み取られた目盛値を、基準目盛値として取得する。

【0039】

この基準目盛値は、具体的には、マスターワークの内周面のＹ方向他方側にプローブ２４ｂが接触した状態で第１ドグ３４ａが第１タッチスイッチ４０ａに接触したときに読取ヘッド２３で読み取られる第１基準目盛値と、マスターワークの加工面２のＹ方向一方側にプローブ２４ｂが接触した状態で第２ドグ３４ｂが第２タッチスイッチ４０ｂに接触したときに読取ヘッド２３で読み取られる第２基準目盛値と、を含む。

【0040】

記憶部５２には、スケール２１の一目盛に対応するワークＷの寸法が予め記憶されている。例えばスケール２１の一目盛に対応するワークＷの寸法は、外部入力により記憶されてもよいし、マスターワークの基準寸法及び基準目盛値から算出されて記憶されてもよい。スケール２１の一目盛に対応するワークＷの寸法として、例えば０．０１ｍｍが記憶されている。記憶部５２には、第１速度及び第２速度が予め記憶されている。記憶部５２には、アプローチ状態を判定するための上記閾値が予め記憶されている。

【0041】

寸法確認部５３は、記憶部５２に記憶された基準目盛値を参照して、読取ヘッド２３で読み取られた目盛値に基づいて、基準寸法に対するワークＷの相対寸法（マスターワークとの寸法差）を確認する。寸法確認部５３は、タッチスイッチ４０で接触を検知したときに読取ヘッド２３で読み取られた目盛値と、基準目盛値と、を比較することにより、ワークＷの加工面２の相対寸法を確認する。

【0042】

具体的には、寸法確認部５３は、読取ヘッド２３で読み取られたスケール２１の目盛値を時間に関連付けて経時的に取得し、目盛値の時系列データであるリアルタイム目盛データを取得する。取得したリアルタイム目盛データのうち、タッチスイッチ４０からのタッチシグナルが立ち上がったタイミングのときの目盛値を抽出する。抽出した目盛値と基準目盛値との目盛差を算出する。そして、算出した目盛差から、スケール２１の一目盛に対応するワークＷの寸法に基づいて、加工面２の相対寸法の値を算出する。

【0043】

次に、ワーク寸法確認装置１０ＡにおけるワークＷの寸法確認時の動作について、図３を参照して詳細に説明する。

【0044】

ワーク寸法確認装置１０Ａでは、工作機械１においてワークＷを加工した後、モータ駆動制御部５１によりガントリローダ３０の移動を制御し、ワーク把持部３３で把持したワークＷを工作機械１外へ移動させる。そして、ワークＷを把持したまま、当該ワークＷの軸方向をＺ方向とした状態でワークＷの筒孔内にガイドピン２４のプローブ２４ｂを配置させる。

【0045】

続いて、モータ駆動制御部５１によりガントリローダ３０の移動を制御し、図３（ａ）に示されるように、ワークＷを把持したワーク把持部３３をＹ方向一方側へ第１速度で移動させる。加工面２のＹ方向他方側にプローブ２４ｂを接触させ、この接触状態でＹ方向一方側にワークＷをさらに移動させ、ガイドピン２４を介してテーブル２２をＹ方向一方側へと連れ動かす。これにより、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をＹ方向一方側に第１速度で移動させる。

【0046】

アプローチ状態となった後、ワーク把持部３３の移動速度を第２速度に切り替え、ワーク把持部３３をＹ方向一方側へ第２速度で移動させる。これにより、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をＹ方向一方側に第２速度で移動させる。ワーク把持部３３をＹ方向一方側へ移動させている際には、寸法確認部５３により、読取ヘッド２３からスケール２１の目盛値を経時的に取得し、目盛値の時系列データであるリアルタイム目盛データを取得する。

【0047】

ワーク把持部３３の第１ドグ３４ａが第１タッチスイッチ４０ａに当たると、第１タッチスイッチ４０ａがＯＮとなり、第１タッチスイッチ４０ａからタッチシグナルが寸法確認部５３へ出力される。寸法確認部５３は、取得したリアルタイム目盛データにおいてタッチシグナルが立ち上がったタイミングでの目盛値を、第１目盛値として抽出する。そして、抽出した第１目盛値と第１基準目盛値との目盛差を算出し、当該目盛差からスケール２１の一目盛に対応する寸法に基づいて、加工面２の第１相対寸法の値を算出して確認する。

【0048】

例えば図３（ａ）で例示されるように、読み取られた第１目盛値が「１０」のとき、第１基準目盛値が「１２」であれば、ワークＷの寸法確認時にはマスターワークの寸法確認時よりもプローブ２４ｂが一方側（図示左側）に位置しており、ワークＷの加工面２の内径がマスターワークよりも小さいと判断できる。この場合、例えば「−０．０２ｍｍ」の値が第１相対寸法として算出されて確認される。

【0049】

続いて、モータ駆動制御部５１によりガントリローダ３０の移動を制御し、図３（ｂ）に示されるように、ワークＷを把持したワーク把持部３３をＹ方向他方側へ第１速度で移動させる。加工面２のＹ方向一方側にプローブ２４ｂを接触させ、この接触状態でＹ方向他方側にワークＷをさらに移動させ、ガイドピン２４を介してテーブル２２をＹ方向他方側へと連れ動かす。これにより、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をＹ方向他方側に第１速度で移動させる。

【0050】

アプローチ状態となった後、ワーク把持部３３の移動速度を第２速度に切り替え、ワーク把持部３３をＹ方向他方側へ第２速度で移動させ、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をＹ方向他方側に第２速度で移動させる。ワーク把持部３３をＹ方向他方側へ移動させている際には、寸法確認部５３により、読取ヘッド２３からスケール２１の目盛値を経時的に取得し、目盛値の時系列データであるリアルタイム目盛データを取得する。

【0051】

ワーク把持部３３の第２ドグ３４ｂが第２タッチスイッチ４０ｂに当たると、第２タッチスイッチ４０ｂがＯＮとなり、第２タッチスイッチ４０ｂからタッチシグナルが寸法確認部５３へ出力される。寸法確認部５３は、取得したリアルタイム目盛データにおいてタッチシグナルが立ち上がったタイミングでの目盛値を、第２目盛値として抽出する。そして、抽出した第２目盛値と第２基準目盛値との目盛差を算出し、当該目盛差からスケール２１の一目盛に対応する寸法に基づいて、加工面２の第２相対寸法の値を算出して確認する。

【0052】

例えば図３（ｂ）で例示されるように、読み取られた第２目盛値が「９０」のとき、基準目盛値が「９１」であれば、ワークＷの寸法確認時にはマスターワークの寸法確認時よりもプローブ２４ｂが一方側（図示左側）に位置しており、ワークＷの加工面２の内径がマスターワークよりも大きいと判断できる。この場合、例えば「＋０．０１ｍｍ」の値が第２相対寸法として算出されて確認される。

【0053】

なお、第１及び第２相対寸法の値を算出した後、寸法確認部５３は、これら第１及び第２相対寸法の値を足し合わせ、マスターワークの内径に対するワークＷの内径の差である相対内径の値を算出して確認する。例えば、第１相対寸法の値が「−０．０２ｍｍ」で第２相対寸法の値が「＋０．０１ｍｍ」の場合には、相対内径の値が「−０．０１ｍｍ」となる。すなわち、ワークＷはマスターワークよりも内径が０．０１ｍｍ小さいことが確認される。そして、ワークＷの加工面２の確認結果（第１相対寸法、第２相対寸法、及び／又は相対内径）について、寸法確認部５３から工作機械１へフィードバックされる。

【0054】

以上、ワーク寸法確認装置１０Ａでは、ワークＷをワーク把持部３３で把持したガントリローダ３０のドグ３４をタッチスイッチ４０に当て、決まった位置に当該ワーク把持部３３を確実に位置させたときのスケール２１の目盛値から、マスターワークの基準目盛値との比較でワークＷの寸法を確認できる。したがって、例えばワークＷの位置がブレて寸法確認に誤差が含まれることを抑制できる。ワークＷの寸法を精度よく確認することが可能となる。

【0055】

ワーク寸法確認装置１０Ａでは、複数種のワークＷの寸法確認を行う場合でも、ワークＷの形状毎に異なる専用具を設計及び製作する必要がない。通常の寸法確認の際に必要な倍率設定も不要となる。よって、ワークＷの寸法を簡易に確認でき、ワークＷの寸法確認の汎用性を高めることが可能となる。

【0056】

ワーク寸法確認装置１０Ａでは、ワークＷの寸法確認にリニアスケール２０を用いており、寸法確認の対象となる加工面２にガイドピン２４のプローブ２４ｂを直接当ててワークＷの寸法を確認できる。よって、ガントリローダ３０のモータ３５の駆動量（例えばモータ３５に設けられたエンコーダの出力）を利用してワークＷの寸法を確認する場合に比べ、ワークＷの位置ブレやモータ３５の駆動に対するワークＷの追従遅れの悪影響を抑制でき、ワークＷの寸法を精度よく確認することが可能となる。

【0057】

ワーク寸法確認装置１０Ａは、ワーク移動部材としてガントリローダ３０を備えている。これにより、ガントリローダ３０を利用し、工作機械１による加工後速やかにワークＷの寸法確認を行うことができ、加工効率を向上することが可能となる。

【0058】

ワーク寸法確認装置１０Ａでは、タッチスイッチ４０によりガントリローダ３０のドグ３４との接触を検出する。これにより、接触検知における繰返し精度を高め、ひいては、ワークＷの寸法確認における繰返し精度を高めることが可能となる。

【0059】

ワーク寸法確認装置１０Ａは、ガイドピン２４を備えており、ワークＷの寸法確認の際、ガイドピン２４のプローブ２４ｂがワークＷの加工面２に接触される。これにより、ワークＷの加工面２の相対寸法を安定して確認することが可能となる。なお、プローブ２４ｂが球形状とされていることから、加工面２のポイント計測を容易に行うことが可能となる。

【0060】

ワーク寸法確認装置１０Ａでは、ワークＷを把持したガントリローダ３０のワーク把持部３３をＹ方向一方側及びＹ方向他方側の双方に移動させて、第１相対寸法及び第２相対寸法を確認する。これにより、把持したワークＷがワーク把持部３３に対してＹ方向に芯ずれしている場合でも、第１相対寸法及び第２相対寸法の双方を考慮することで、当該芯ずれの悪影響を打ち消し合うことができる。ワークＷの寸法を精度よく確認することが可能となる。

【0061】

ワーク寸法確認装置１０Ａでは、第１速度でワークＷをＹ方向に移動させた後、第１速度よりも低速の第２速度でタッチスイッチ４０に接触するまでワークＷをＹ方向に移動させる。これにより、タッチスイッチ４０による接触検知の前にワークＷの移動速度を低速化し、タッチスイッチ４０で接触を検知したタイミングと読取ヘッド２３で目盛値を読み取るタイミングとのタイムラグの悪影響を抑制することが可能となる。

【0062】

ワーク寸法確認装置１０Ａでは、読取ヘッド２３でスケール２１の目盛値を経時的に読み取り、目盛値の時系列データであるリアルタイム目盛データを取得する。そして、取得したリアルタイム目盛データのうち、タッチスイッチ４０からのタッチシグナルが立ち上がったタイミングのときの目盛値を、基準目盛値と比較する。これにより、タッチスイッチ４０で接触を検知したタイミングと読取ヘッド２３で目盛値を読み取るタイミングとのタイムラグの悪影響を抑制することが可能となる。

【0063】

なお、本実施形態の寸法確認部５３は、目盛値の時系列データであるリアルタイム目盛データのうち、タッチスイッチ４０からのタッチシグナルが立ち上がったタイミングのときの目盛値を、基準目盛値と比較したが、これに限定されない。例えば寸法確認部５３は、タッチシグナルが立ち上がったとき、これをトリガーとして読取ヘッド２３で目盛値を読み取らせ、この目盛値を基準目盛値と比較してもよい。要は、タッチスイッチ４０で接触を検知したときに読取ヘッドで読み取られた目盛値を、基準目盛値と比較すればよい。

【0064】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るワーク寸法確認装置について説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と重複する説明は省略し、異なる点について説明する。

【0065】

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、第２実施形態に係るワーク寸法確認装置１０Ｂは、スケール２１の延伸方向がＺ方向となるように構成されている。すなわち、スケール２１は、支持部材２８を介してベッド２５に固定され、ベッド２５上にてＺ方向に沿って延在する。テーブル２２は、Ｚ方向に沿って移動自在に設けられている。テーブル２２は、Ｙ方向を厚さ方向とする板形状を呈する。テーブル２２は、ガイドレール２６によってＺ方向の移動が案内される。ガイドレール２６は、支持部材２８を介してベッド２５に固定され、ベッド２５上にてＺ方向に沿って延在する。

【0066】

第１ドグ３４ａは、ワーク把持部３３のチャック３３ｂにおけるＺ方向一方側（図示上側）に、当該Ｚ方向一方側に突出するように設けられている。第２ドグ３４ｂは、ワーク把持部３３のチャック３３ｂにおけるＺ方向他方側（Ｚ方向一方側の反対側，図示下側）に、当該Ｚ方向他方側に突出するように設けられている。

【0067】

第１タッチスイッチ４０ａは、スケール２１のＺ方向一方側の端部に支持部材４１ａを介して固定されている。第１タッチスイッチ４０ａは、第１ドグ３４ａとＺ方向に接触可能であり、Ｚ方向他方側に向くように設置されている。第２タッチスイッチ４０ｂは、スケール２１のＺ方向他方側の端部に支持部材４１ｂを介して固定されている。第２タッチスイッチ４０ｂは、第１タッチスイッチ４０ａに対してＺ方向他方側に離れて配置されている。第２タッチスイッチ４０ｂは、第２ドグ３４ｂとＺ方向に接触可能であり、Ｙ方向一方側に向くように設置されている。

【0068】

モータ駆動制御部５１（図１参照）は、モータ３５の動作を制御することにより、ガントリローダ３０の移動を制御する。具体的には、次のようにガントリローダ３０のワーク把持部３３の移動を制御する。すなわち、把持したワークＷの軸方向をＹ方向とした状態で当該ワークＷの筒孔内にガイドピン２４のプローブ２４ｂが位置するように、ワーク把持部３３を移動させる。この状態において、ドグ３４がタッチスイッチ４０に接触するまで、ワーク把持部３３をＺ方向に沿って移動させる。これにより、加工面２にプローブ２４ｂを接触させた状態でＺ方向にワークＷを移動させ、当該ワークＷに連れ立ってテーブル２２をＺ方向に移動させる。アプローチ状態となるまで、第１速度でワーク把持部３３をＺ方向に沿って移動させ、第１速度でワークＷをＺ方向に沿って移動させる。アプローチ状態からドグ３４がタッチスイッチ４０に接触するまで、第２速度でワーク把持部３３をＺ方向に沿って移動させ、第２速度でワークＷをＺ方向に沿って移動させる。

【0069】

図４（ｂ）に示されるように、ワーク寸法確認装置１０Ｂは、エアシリンダ６０を更に備える。エアシリンダ６０は、テーブル２２の自重による下降を規制する下降規制部である。図示する一例では、エアシリンダ６０は、ベッド２５（図４（ａ）参照）上に固定された本体部６１に対して、可動部６２がロッド６３を介してＺ方向に可動する。可動部６２は、連結部６４によりテーブル２２に連結されている。エアシリンダ６０は、テーブル２２の自重に対応する大きさを有する上向きの一定力を、可動部６２から連結部６４を介してテーブル２２に加える。またエアシリンダ６０は、当該一定力が常にテーブル２２に加わるように、テーブル２２の昇降に追従してＺ方向に可動する。エアシリンダ６０は、制御装置５０（図１参照）に接続されており、制御装置５０は、エアシリンダ６０の可動部６２の動作を制御する。

【0070】

以上のように構成されたワーク寸法確認装置１０Ｂにおいても、ワークＷをワーク把持部３３で把持したガントリローダ３０のドグ３４をタッチスイッチ４０に当て、決まった位置に当該ワーク把持部３３を確実に位置させたときのスケール２１の目盛値から、マスターワークの基準目盛値との比較でワークＷの寸法を確認できる。よって、ワークＷの寸法を精度よく確認できるという上記効果が奏される。

【0071】

ワーク寸法確認装置１０Ｂでは、スケール２１の延伸方向が鉛直方向であるＺ方向とされている。これにより、重力を利用して、リニアスケール２０に存在する構造上の隙間や余裕（いわゆる遊び）を低減でき、ワークＷの寸法を一層精度よく確認することが可能となる。

【0072】

ワーク寸法確認装置１０Ｂは、テーブル２２の自重による下降を規制するエアシリンダ６０を備えている。これにより、テーブル２２が自重で落下することを抑制でき、例えばテーブル２２を静止させた場合には、その静止状態を維持させることが可能となる。

【0073】

なお、本実施形態では、下降規制部としてエアシリンダ６０を用いたが、エアシリンダ６０に代えて、テーブル２２の自重による下降を規制可能な他の公知装置を用いてもよい。例えば下降規制部として、油圧シリンダ、チェーンバランサ又はスプリングバランサ等を用いてもよい。

【0074】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

【0075】

上記実施形態は、ワーク移動部材としてガントリローダ３０を備えているが、これに代えて、例えば一般的なロボットアーム等を備えていてもよい。ワーク移動部材としては、ワークＷを把持すると共に当該ワークＷをスケール２１の延伸方向に沿って移動させるものであれば、種々の部材、機構又は装置を適用できる。

【0076】

上記実施形態では、スケール２１におけるＹ方向の端部にタッチスイッチ４０を設けたが、タッチスイッチ４０が配置される位置は限定されず、スケール２１との相対位置が固定されるように配置されていればよい。上記実施形態では、基準寸法に対するワークＷの相対寸法の確認として、基準寸法に対する相対寸法の値を算出することで確認したが、これに代えてもしくは加えて、ワークＷの寸法が基準寸法であるか否かを判定することで確認してもよい。

【0077】

上記実施形態では、タッチスイッチ４０が固定点を構成し、タッチスイッチ４０に対するガントリローダ３０のドグ３４の接触を当該タッチスイッチ４０で検知したが、固定点に対するガントリローダ３０の接触を検知する構成は限定されない。例えば、その他の公知のセンサを接触検知部として用いて、固定点とガントリローダ３０との接触を検知してもよい。この場合、タッチスイッチ４０が固定点を構成しなくてもよく、固定点は、スケール２１との相対位置が固定されるように配置されガントリローダ３０に接触可能な部位であればよい。

【0078】

上記実施形態では、ワーク把持部３３で把持したワークＷをスケール２１の延伸方向一方側及び他方側の双方に移動させて、第１相対寸法及び第２相対寸法を確認したが、これに限定されない。例えば、ワーク把持部３３で把持したワークＷをスケール２１の延伸方向一方側又は他方側のみに移動させて、第１相対寸法又は第２相対寸法のみを確認してもよい。

【0079】

上記実施形態は、ガントリローダ３０のＸ方向のずれ（ガタ）を規制する固定用ピン及びシリンダを備えていてもよい。この場合、ワーク把持部３３で把持したワークＷの加工面２とプローブ２４ｂとの接触位置がＸ方向のずれる現象（以下、「Ｘ方向の芯ずれ」という）を抑制することが可能となる。

【0080】

例えば内径φ４４．００００ｍｍ及び外径φ８６．００００ｍｍを基準寸法として有するワークＷの場合、Ｘ方向の芯ずれが１ｍｍであると、確認される寸法は、内径φ４３．９５４５２ｍｍ（誤差４５．４８μｍ）及び外径φ８５．９７６７４ｍｍ（誤差２３．２６μｍ）となった。Ｘ方向の芯ずれが０．５ｍｍであると、確認される寸法は、内径φ４３．９８８６３ｍｍ（誤差１１．３７μｍ）及び外径φ８５．９９４１９ｍｍ（誤差５．８１μｍ）となった。一方、固定用ピン及びシリンダによってＸ方向の芯ずれを０．１ｍｍに抑えた場合、確認される寸法は、内径φ４３．９９９５５ｍｍ（誤差０．４５μｍ）及び外径φ８５．９９９７７ｍｍ（誤差０．０２３μｍ）となった。これにより、ワークの寸法を精度よく確認する上でＸ方向の芯ずれを抑制する効果が顕著であることが確認できた。

【0081】

上記実施形態では、ワークＷの内周面が加工面２であり、ワークＷの内径を確認したが、寸法確認するワークＷの部位は限定されない。例えばワークＷの外周面が加工面２であり、ワークＷの外径を確認してもよい。このように上記実施形態では、多項目測定が可能となる。

【0082】

また例えば、図５に示されるように、小径部３及び大径部４を有する段付き円筒形状のワークＷ１を加工対象物とし、ワークＷ１の小径部３の軸方向における寸法Ｈを確認することもできる。図５に示される例では、Ｙ方向に突出するドグ３４がワーク把持部３３のＹ方向他方側に設けられている。タッチスイッチ４０は、スケール２１におけるＺ方向の上端部に固定されている。タッチスイッチ４０は、ドグ３４とＺ方向に接触可能であり、上側に向くように設置されている。

【0083】

この場合、ワークＷ１の寸法Ｈを確認する際には、まず、図５（ａ）に示されるように、加工面である小径部３の端面３ａにプローブ２４ｂを接触させた状態でワーク把持部３３を下方に移動させる。これにより、下方にワークＷ１を移動させ、当該ワークＷ１に連れ立ってテーブル２２を下方へ移動させる。ドグ３４がタッチスイッチ４０に接触したときに読取ヘッド２３で読み取られた目盛値と基準目盛値とを比較し、ワークＷ１の端面３ａの相対寸法を確認する。

【0084】

続いて、図５（ｂ）に示されるように、加工面である大径部４の端面４ａにプローブ２４ｂを接触させた状態でワーク把持部３３を下方に移動させる。これにより、下方にワークＷ１を移動させ、当該ワークＷ１に連れ立ってテーブル２２を下方へ移動させる。ドグ３４がタッチスイッチ４０に接触したときに読取ヘッド２３で読み取られた目盛値と基準目盛値とを比較し、ワークＷ１の端面４ａの相対寸法を確認する。そして、ワークＷ１の端面３ａ，４ａの相対寸法から、基準寸法に対する寸法Ｈの相対寸法を確認する。

【符号の説明】

【0085】

１…工作機械、２…加工面、１０Ａ，１０Ｂ…ワーク寸法確認装置、２０…リニアスケール、２１…スケール、２２…テーブル、２３…読取ヘッド、２４…ガイドピン（接触部材）、２４ａ…柱体、２４ｂ…プローブ、３０…ガントリローダ（ワーク移動部材）、３４…ドグ、４０…タッチスイッチ（固定点，接触検知部）、４０ａ…第１タッチスイッチ（第１固定点，接触検知部）、４０ｂ…第２タッチスイッチ（第２固定点，接触検知部）、５３…寸法確認部、６０…エアシリンダ（下降規制部）、Ｗ，Ｗ１…ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】