特許 6284268 ワーク加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6284268

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】ワーク加工装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/404 20060101AFI20180215BHJP

   G05B 19/4155 20060101ALI20180215BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/404 E

   G05B19/4155 S

   G01B11/00 H

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-54246(P2014-54246)

(22)【出願日】2014年3月18日

(65)【公開番号】特開2015-176510(P2015-176510A)

(43)【公開日】2015年10月5日

【審査請求日】2017年3月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】506329292

【氏名又は名称】スターテクノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081466

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 研一

(72)【発明者】

【氏名】菱川 辰巳

【審査官】 永冨 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−１０２８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０４２００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５０８９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２９０５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１０２１４２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １９／４０４

Ｇ０５Ｂ １９／４１５５

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワーク加工手段を駆動制御してワーク支持手段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、
ワーク支持手段に支持されたワークの長手方向端部側表面に光を照射してマーキングするマーキング手段と、
上記ワークのマーキングされた端部を撮像して撮像データを出力する撮像手段と、
ワークの加工位置に関するＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の三次元加工データを記憶する加工データ記憶領域、ワーク支持手段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を有した記憶手段と、
三次元撮像データ記憶領域に記憶された三次元撮像データにおけるマーキング箇所と三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されたマーキング箇所に対応する三次元データを比較してワークの伸縮量を演算する比較手段と、
該比較手段により演算された伸縮データに基づいてワークの長手方向端部側における加工位置の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ワーク加工手段を駆動制御する制御手段と、
を備え、
少なくともワークの長手方向端部側を加工する際に、較正された三次元加工データに基づいてワーク加工手段を駆動制御して加工するワーク加工装置。

【請求項2】

請求項１において、
マーキング手段及び撮像手段は、ワークの長手方向各端部側にそれぞれ設けたワーク加工装置。

【請求項3】

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は、該ワークを製作する際のＣＡＤデータに基づくデータとしたワーク加工装置。

【請求項4】

請求項１において、
撮像データは、ワーク端及びマーキング箇所を含むワーク加工装置。

【請求項5】

請求項１及び４のいずれかにおいて、
比較手段は、三次元撮像データにおけるワーク端とマーキング箇所の間隔及びワークの三次元データにおけるワーク端とマーキング対応箇所の間隔を比較して伸縮量を演算するワーク加工装置。

【請求項6】

請求項１において、
ワーク支持手段は、セットされるワークを三次元方向に対して位置決め状態で支持するワーク加工装置。

【請求項7】

請求項１において、
ワーク支持手段は、セットされるワークを三次元方向に対して非位置決め状態で支持するワーク加工装置。

【請求項8】

請求項７において、
ワーク支持手段に支持されたワークの被加工原点に対応する箇所に所定のパターンの光を照射するパターン投射部材及びパターンが投射されたワーク面を撮像する原点撮像部材からなる加工原点較正手段を設け、
撮像されたパターンの変位に基づいてワーク加工手段による加工データを較正するワーク加工装置。

【請求項9】

請求項８において、
ワークの被加工原点箇所に原点基準部を設定し、原点撮像部材は、投射されたパターン及び原点基準部を含むワークの被加工原点箇所を撮像して撮像データを出力するワーク加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワーク支持手段に支持されたワークをワーク加工手段により加工する際に、ワークの伸縮により加工位置を較正する機能を備えたワーク加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人は、特許文献１においてワーク加工手段のハンド部に取り付けられたレーザ加工具、エンドミル等の各種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提案した。

【0003】

特許文献１には、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ワーク支持装置が開示されている。

【0004】

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ワーク加工手段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。

【0005】

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。

【0006】

上記欠点を解決するため、特許文献２には、ＸＹθテーブル上に載置されたワークの所定位置を画像認識することにより、所定位置のロボットに対して予め定められた指定位置に対する位置ずれ量を検出して、ＸＹθテーブルにより自動的に所定位置にワークの位置補正を行い、加工用ロボットに対して常に同じ位置及び姿勢でワークをロボットに供給を行い、ロボットが常に同じ位置及び姿勢でワークを把持し加工する加工装置が開示されている。

【0007】

しかし、例えば車両用バンパーや車両用パネル等のような長尺状樹脂成形品や長尺状金属ワークにあっては、加工雰囲気の温度変化によってワークが伸縮している。このため、ワーク加工手段の加工原点とワークにおける被加工原点が一致するように較正しても、端部を加工する際には、ワーク加工手段の加工位置とワークにおける被加工位置に位置ずれが発生し、ワークの所定位置に正規状態で加工できない問題を有している。

【0008】

該欠点は、ワークに対する加工位置を変更する毎にワーク加工手段の加工位置を較正することにより解決することができるが、較正作業に多くの時間がかかり、加工作業性が悪くなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１３−５２４６８号公報

【特許文献2】特開平５−３３７８６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

解決しようとする問題点は、ワークが雰囲気温度の変化により伸縮した際に、ワーク加工手段による加工位置とワークの被加工位置を一致させるのに手間と時間がかかり、加工作業効率が悪いと共に加工不良が発生する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、ワーク支持手段に支持されたワークの長手方向端部側表面に光を照射してマーキングするマーキング手段と、上記ワークのマーキングされた端部を撮像して撮像データを出力する撮像手段と、ワークの加工位置に関するＸ−Ｙ−Ｚ軸方向の三次元加工データを記憶する加工データ記憶領域、ワーク支持手段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を有した記憶手段と、三次元撮像データ記憶領域に記憶された三次元撮像データにおけるマーキング箇所と三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されたマーキング箇所に対応する三次元データを比較してワークの伸縮量を演算する比較手段と、該比較手段により演算された伸縮データに基づいてワークの長手方向端部側における加工位置の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加工用ロボットを駆動制御す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ワーク加工手段を駆動制御して少なくともワークの長手方向端部側を加工することを最も主要な特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、加工雰囲気温度の変化により伸縮したワークを加工する際に、ワーク加工手段による加工位置とワークの被加工位置を一致させて高い精度で加工し、加工不良を低減する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ワーク加工装置の概略を示す斜視図である。

【図2】ワーク加工装置の正面図である。

【図3】ワーク支持手段の概略を示す斜視図である。

【図4】ワーク支持手段における可動ワーク支持部材を示す説明図である。

【図5】可動ワーク支持手段の中央縦断面図である。

【図6】制御手段の電気的ブロック図である。

【図7】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。

【図8】加工用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。

【図9】原点較正処理を示すフローチャートである。

【図10】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。

【図11】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。

【図12】伸縮較正処理を示すフローチャートである。

【図13】伸縮によりマーキング箇所が位置ずれした状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

比較手段により三次元撮像データにおけるマーキング箇所とマーキング箇所に対応する三次元データを比較してワークの伸縮量を演算し、演算された伸縮データに基づいてワークの長手方向端部側における加工位置の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ワーク加工手段を駆動制御して少なくともワークの長手方向端部側を加工する。

【実施例1】

【0015】

以下、本発明の実施例を図に従って説明する。
図１乃至図３に示すようにワーク加工装置１は、ワーク加工手段としての加工用ロボット３、ワーク支持手段５、加工原点較正手段７、ワーク伸縮較正手段９により構成される。

【0016】

加工用ロボット３は、少なくとも２本の第１及び第２アーム１１・１３を回動及び搖動してハンド部１５に設けられた加工具１７を予め設定された下降位置へ移動制御してワーク１９を加工する従来公知の多関節型ロボットで、基台２１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の出力軸（いずれも図示せず）には第１回動軸支部材２３が連結され、該第１回動軸支部材２３には、第１アーム１１の基端部が搖動可能に軸支される。

【0017】

該第１アーム１１の基端部には、第１回動軸支部材２３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２５の出力軸が連結され、図示しない電動モータ及び該電動モータ２５の駆動に伴って第１アーム１１が搖動及び回動される。

【0018】

第１アーム１１の先端部には、数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）が内蔵され、該電動モータの出力軸には、第２回動軸支部材（図示せず）が取り付けられる。該第２回動軸支部材には、第２アーム１３の基端部が搖動可能に軸支される。

【0019】

第２アーム１３の基端部には、第２回動軸支部材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２９の出力軸が連結され、図示しない電動モータ及び該電動モータ２９の駆動に伴って第２アーム１３が搖動及び回動される。

【0020】

第２アーム１３の先端部には、数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）が内蔵され、該電動モータの出力軸には、ハンド部１５が取り付けられる。該ハンド部１５は、図示しない電動モータの駆動に伴って回動される。また、ハンド部１５には、レーザ出力ヘッド、エンドミル、切断刃等の加工具１７が着脱可能に取り付けられる。図１乃至図３においては、加工具１７として、エンドミルを示す。

【0021】

なお、ワーク加工手段の加工具１７としては、ワークの所定箇所に穴開けする場合には、エンドミル、ワークの所定箇所を切断したりトリミングしたりする場合には、切断刃やレーザ光出力ヘッドを選択して取り付ける。また、ワーク加工手段としては、上記した多関節型の加工用ロボットの他に三軸直交走行型として構成してもよい。

【0022】

上記加工用ロボット３の前方には、ワーク支持手段５が配置される。該ワーク支持手段５における本体３５の後方（加工用ロボット３側）には、所定の高さで起立する第１取付けフレーム３７が設けられ、該第１取付けフレーム３７の上部には、本体３５の長手方向（左右方向とも称する。）へ延出する第１支持フレーム３９の長手方向中間部が取り付けられる。

【0023】

該第１支持フレーム３９は、長手方向中間部にて左右フレーム部３９ａ・３９ｂに区画され、左右フレーム部３９ａ・３９ｂには、第１及び第２可動体４１・４３がそれぞれ独立して左右方向へ移動するように支持される。第１及び第２可動体４１・４３は、対応する左右フレーム部３９ａ・３９ｂに対して左右方向に軸線を有し、一方端部に数値制御可能なサーボモータ等の第１及び第２電動モータ４５・４７がそれぞれ連結されて回転するようにそれぞれ軸支された送りねじ４９・５１に噛合わされ、第１及び第２電動モータ４５・４７の駆動に伴って左右方向へ独立してそれぞれ移動される。

【0024】

第１及び第２可動体４１・４３には、上下方向に軸線を有し、先端部がワークとしての車両用バンパー１９の裏面に当接して支持する基準ワーク支持部材５３・５５が、その先端が同一高さになるようにそれぞれ取り付けられる。

【0025】

また、基準ワーク支持部材５３・５５の外側に応じた第１及び第２可動体４１・４３には、上下方向に軸線を有した後述する可動ワーク支持手段５７・５９が、その上端が基準ワーク支持部材５３・５５の上端より若干下方に位置するようにそれぞれ取り付けられる。

【0026】

なお、車両用バンパー１９の形状によっては、可動ワーク支持手段５７・５９の上端を基準ワーク支持部材５３・５５の上端より若干上方に位置するように設定してもよい。

【0027】

上記ワーク支持手段５の本体３５における前方の左右方向中間部には、図示する前後方向へ延出する前後フレーム６１が設けられ、該前後フレーム６１には、前後可動体６３が図示する前後方向へ移動するように支持される。該前後可動体６３は、前後フレーム６１に対して前後方向に軸線を有して回転するように軸支され、一端部に数値制御可能なサーボモータ等の前後電動モータ６５が連結された前後送りねじ（図示せず）に噛合わされる。そして前後可動体６３は、前後電動モータ６５の駆動に伴って前後方向へ移動される。

【0028】

上記前後可動体６３には、所定の高さで起立する第２取付けフレーム６７が設けられ、該第２取付けフレーム６７の上部には、図示する左右方向へ延出する第２支持フレーム６９の長手方向中間部が取り付けられる。

【0029】

該第２支持フレーム６９は、長手方向中間部にて左右フレーム部６９ａ・６９ｂに区画され、左右フレーム部６９ａ・６９ｂには、第３及び第４可動体７１・７３がそれぞれ独立して左右方向へ移動するように支持される。第３及び第４可動体７１・７３は、対応する左右フレーム部６９ａ・６９ｂに対して左右方向に軸線を有して回転するようにそれぞれ軸支され、一方端部に数値制御可能なサーボモータ等の第３及び第４電動モータ７５・７７が連結されて回転するように軸支された送りねじ７９・８１に噛合わされ、第３及び第４電動モータ７５・７７の駆動に伴って左右方向へ独立してそれぞれ移動される。

【0030】

第３及び第４可動体７１・７３には、上方に向かって傾斜し、かつ外側に向かって延出する取付けアーム８３・８５の基端部がそれぞれ取り付けられ、各取付けアーム８３・８５の先端部には、上下方向に軸線を有し、先端部が車両用バンパー１９の裏面に当接して支持する基準ワーク支持部材８７・８９が、その先端が同一高さになるようにそれぞれ取り付けられる。

【0031】

各基準ワーク支持部材８７・８９の内側に応じた取付けアーム９１・９３には、上下方向に軸線を有した後述する可動ワーク支持手段９５・９７が、その上端が基準ワーク支持部材８７・８９の上端から若干上方に位置するようにそれぞれ取り付けられる。

【0032】

上記した可動ワーク支持手段５７・５９、９５・９７は、軸線長さ、大きさが異なるのみで、構造的には実質的に同一であるため、図５及び図６においては、可動ワーク支持手段９５・９７の内、一方の可動ワーク支持手段９５を図示し、他の可動ワーク支持手段５７・５９、９７の詳細に付いては省略する。

【0033】

図４及び図５に示すように可動ワーク支持手段９５の軸支部材９９は、中心部に上下方向に軸線を有した軸支孔９９ａを有し、取付けアーム９１・９３の上部に固定される。上記軸支部材９９の軸支孔９９ａ内には、上下方向に軸線を有し、かつ上下方向へ連通する通気路１０１ａが形成された上下支持軸１０１が上下方向へ摺動するように軸支される。

【0034】

該上下支持軸１０１の上端部には、弾性変形可能なシリコンゴム等の吸着パッド１０３が上記通気路１０１ａに連通して取り付けられる。また、上記上下支持軸１０１の下端部は、負圧発生手段に開閉バルブ（いずれも図示せず）等を介して接続される。

【0035】

上記軸支部材９９と吸着パッド１０３間の上下支持軸１０１には、圧縮ばね等の弾性部材１０５が介装され、上記上下支持軸１０１は、常には弾性部材１０５の弾性力により軸線上方へ付勢される。

【0036】

また、上記軸支部材９９の下部には、該軸支部材９９の下方へ突出する上下支持軸１０１の外周面に圧接して移動を規制する移動規制部材１０７が取り付けられる。該移動規制部材１０７は、上記上下支持軸１０１の軸線と直交する方向に軸線を有した電磁ソレノイドやエアーシリンダ等の作動部材１０７ａと、該作動部材１０７ａの作動軸に設けられて上下支持軸１０１の外周面に圧接して移動を規制する圧接部材１０７ｂにより構成される。

【0037】

そして上記作動部材１０７ａは、常には上記圧接部材１０７ｂを上下支持軸１０１の外周面に圧接する位置に移動して昇降を規制する一方、ワーク支持手段５に車両用バンパー１９がセットする際に作動スイッチ（図示せず）が操作されると、上記圧接部材１０７ｂを上下支持軸１０１の外周面から離間する位置に移動して下降を可能にする。

【0038】

そしてワーク支持手段５に車両用バンパー１９がセットされた際に上記作動スイッチの操作が解除されると、作動部材１０７ａを作動して圧接部材１０７ｂを上下支持軸１０１の外周面に圧接して移動を規制する。

【0039】

なお、上下支持軸１０１を挟んで圧接部材１０７ｂに相対する軸支部材９９の下部には、上下支持軸１０１の一部外周面に摺接する、例えばフッ化樹脂等の摩擦係数が低い軸受部１０７ｃが設けられ、上下支持軸１０１の外周面に圧接部材１０５ｂが圧接した際に該軸受部１０７ｃとの協働により移動を規制する構成としてもよい。

【0040】

また、移動規制部材１０７を、上下支持軸１０１の外周面に圧接部材１０７ｂを圧接して移動を規制する構成としたが、作動部材１０７ａの作動軸にリンクを介して挟持部材としての把持爪（図示せず）を連結し、作動部材１０７ａの作動により把持爪を開閉して上下支持軸１０１の外周面を把持可能にして移動を規制する構成としてもよい。

【0041】

上記本体３５の後方には、取付けフレーム１０９が設けられる。該取付けフレーム１０９は、上部フレームがワーク支持手段５の上方で、旋回及び搖動する加工用ロボット３のハンド部１５に対して非干渉で、図示左右方向へ水平状態で延出する。そして上部フレームの図示する左右方向の中央部には、加工原点較正手段７が、また図示する左右方向の両端部には、左右一対のワーク伸縮較正手段９がそれぞれ取り付けられる。

【0042】

上記加工原点較正手段７は、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９の中央部上面に所定のパターンを投射するパターン投射部材７ａ及び車両用バンパー１９の中央部上面に投射されたパターン画像を撮像するＣＣＤカメラ等の原点撮像部材７ｂとから構成される。

【0043】

各ワーク伸縮較正手段９は、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９の図示する左右方向の各端部上面に所定のビーム径のレーザ光を投射してマーキングするマーキング部材９ａ及び車両用バンパー１９の各端部上面にマーキングされた個所と車両用バンパー１９の各端を含む画像を撮像するＣＣＤカメラ等の伸縮撮像部材９ｂとから構成される。

【0044】

なお、パターンが投射される車両用バンパー１９の中央部上面には、原点較正基準部１９ａになる突条、切欠き等が位置される。同様に、レーザ光がマーキングされる車両用バンパー１９における各端部の画像においては、車両用バンパー１９の各端が伸縮較正基準部に設定される。

【0045】

図６に示すようにワーク加工装置１を駆動制御する制御手段１１１のＣＰＵ１１３には、プログラム記憶領域１１５及び作業データ記憶領域１１７が接続される。上記プログラム記憶領域１１５には、加工用ロボット３を駆動制御して車両用バンパー１９に対する穴開け等の加工作業を実行するためのプログラムデータ、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９の被加工原点と加工用ロボット３の加工原点を較正する加工原点較正処理を実行するためのプログラムデータ、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９の長手方向各端部における伸縮に伴う被加工位置と加工用ロボット３による加工位置を較正する伸縮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。

【0046】

上記作業データ記憶領域１１７は、加工用ロボット３におけるハンド部１５を予め設定された移動経路(待機位置、加工開始原点及び車両用バンパー１９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１１９、ワーク支持手段５に対して正規状態（車両用バンパー１９の被加工原点位置と加工用ロボット５による加工原点位置が一致した状態）で支持された車両用バンパー１９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１２１、原点撮像部材７ｂにより撮像された車両用バンパー１９における所定箇所周辺の撮像データを記憶する原点撮像データ記憶領域１２３、各伸縮撮像部材９ｂにより撮像された車両用バンパー１９の長手方向各端部の撮像データを記憶する伸縮撮像データ記憶領域１２５、原点撮像データ記憶領域１２３及び伸縮撮像データ記憶領域１２５に記憶されたそれぞれの撮像データを三次元データに変換した三次元撮像データをそれぞれの領域に記憶する三次元撮像データ記憶領域１２７、原点較正データ及び伸縮較正データをそれぞれの領域に記憶する較正データ記憶領域１２９、加工原点を較正する際に車両用バンパー１９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１３１等が設けられる。

【0047】

上記加工データ記憶領域１１９、基準ワークデータ記憶領域１２１、三次元撮像データ記憶領域１２７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１２１に記憶されるデータとしては、例えばワーク支持手段５に正規状態で支持される車両用バンパー１９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、またはワーク支持手段５に正規状態で支持される車両用バンパー１９の高さデータと車両用バンパー１９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。

【0048】

ＣＰＵ１１３には、比較手段１３３が接続される。該比較手段１３３は、三次元撮像データ記憶領域１２７に記憶された加工原点の三次元撮像データと基準ワークデータ記憶領域１２１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原点較正データとして演算して較正データ記憶領域１２９の対応する領域に記憶させる。

【0049】

また、該比較手段１３３は、三次元撮像データ記憶領域１２７に記憶された車両用バンパー１９における長手方向各端部の三次元撮像データと基準ワークデータ記憶領域１２１に記憶された三次元基準ワークデータを比較して伸縮量に関する伸縮較正データを演算して較正データ記憶領域１２９の対応する領域に記憶させる。

【0050】

ＣＰＵ１１３には、ロボット制御手段１３５が接続される。該ロボット制御手段１３５は、加工データ記憶領域１１９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２５、２９をそれぞれ駆動制御してハンド部１５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。

【0051】

ＣＰＵ１１３には、投射制御手段１３７が接続される。該投射制御手段１３７は、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９に対する加工に先立ってパターンデータ記憶領域１３１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パターン投射部材７ａを駆動して車両用バンパー１９の所定箇所表面に基準パターンを投射させる。

【0052】

また、投射制御手段１３７は、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９に対する加工に先立って各マーキング部材９ａを駆動して車両用バンパー１９における長手方向の各端部表面にレーザ光を出力してマーキングさせる。

【0053】

ＣＰＵ１１３には、撮像制御手段１３９が接続される。該撮像制御手段１３９は、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９に対して基準パターンが投射されたタイミングで原点撮像部材７ｂを撮像駆動して基準パターン及び原点較正基準部１９ａを含む車両用バンパー１９における所定箇所表面を撮像し、原点撮像データを原点撮像データ記憶領域１２３に記憶させる。

【0054】

また、撮像制御手段１３９は、ワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９における長手方向各端部の表面に対してレーザ光がマーキングされたタイミングで伸縮撮像部材９ｂを撮像駆動してマーキングを含む車両用バンパー１９の長手方向各端部の表面を撮像し、伸縮撮像データを伸縮撮像データ記憶領域１２５に記憶させる。

【0055】

また、ＣＰＵ１１３には、ワーク支持手段５に車両用バンパー１９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１４１がインターフェース１４３を介して接続される。そしてＣＰＵ１１３は、複数の検知器１４１のすべてが車両用バンパー１９の検知状態へ遷移した際に、ワーク支持手段５に車両用バンパー１９が支持されたと判断し、加工原点較正処理及び伸縮較正処理を実行する。

【0056】

上記のように構成されたワーク加工装置１による穴開け作用及び較正処理を説明する。
先ず、ワーク支持手段５による車両用バンパー１９の支持作用を説明すると、車両用バンパー１９の長手方向長さに応じて第１及び第２電動モータ４５・４７、第３及び第４電動モータ７５・７７をそれぞれ駆動制御して対応する第１及び第２可動体４１・４３、第３及び第４可動体７１・７３を互いに近づく方向または遠ざかる方向へ移動して車両用バンパー１９における裏面の長手方向に対する支持箇所の幅調整を行う。

【0057】

また、車両用バンパー１９の長手直交方向長さに応じて前後電動モータ６５を駆動制御して前後可動体６３を前後方向へ移動して後方の基準ワーク支持部材５３・５５及び可動ワーク支持部材５７・５９と前方の基準ワーク支持部材８７・８９及び可動ワーク支持部材９５・９７の相互間隔を調整する。

【0058】

上記のように長手方向及び長手直交方向に対して幅調整された後方の基準ワーク支持部材５３・５５及び可動ワーク支持部材５７・５９と前方の基準ワーク支持部材８７・８９及び可動ワーク支持部材９５・９７に対して車両用バンパー１９を載置して支持させる。このとき、前方に位置する基準ワーク支持部材８７・８９の上端に対して可動ワーク支持部材９５・９７の上端が上方に位置している。

【0059】

そして可動ワーク支持部材９５・９７における上下支持軸１０１に対する圧接部材１０７ｂの圧接を解除した状態で車両用バンパー１９の前側を押し下げられると、車両用バンパー１９の前側裏面に吸着パッド１０３が当接する上下支持軸１０１が弾性部材１０５の弾性力に抗して下方へ移動して車両用バンパー１９の前側裏面に基準ワーク支持部材８７・８９の上端を当接させる。

【0060】

この状態にて上下支持軸１０１に対して圧接部材１０７ｂを圧接してその移動を規制して当接状態を保つことにより車両用バンパー１９を後方の基準ワーク支持部材５３・５５及び可動ワーク支持部材５７・５９と前方の基準ワーク支持部材８７・８９及び可動ワーク支持部材９５・９７により支持させる。（図７参照）

【0061】

次に、ワーク加工装置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２０１においてワーク支持装置３にワークＷをセットした際に、すべての検知器１４１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２０１がＮＯの場合には、ステップ２０１に戻る。

【0062】

反対にステップ２０１がＹＥＳの場合には、ステップ２０３において後述する加工原点較正処理を実行して加工用ロボット５の加工原点とワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９の被加工原点を一致させる。

【0063】

上記加工原点較正処理の終了後にステップ２０５において後述する伸縮較正処理を実行した後、ステップ２０７において加工データ記憶領域１１９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２５、２９をそれぞれ駆動制御して第１及び第２アーム１１・１３を搖動及び回動させると共にハンド部１５の加工具１７を、その軸線が車両用バンパー１９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２０９において加工具１７を回転駆動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。

【0064】

次に、ステップ２１１において加工データ記憶領域１１９に記憶された三次元位置データに基づいて第１及び第２アーム１１・１３を搖動及び回動させて加工具１７を穿孔された穴から抜き出した後、ステップ２１３において加工データ記憶領域１１９に記憶された次位の三次元位置データに基づいて第１及び第２アーム１１・１３を搖動及び回動して加工具１７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。

【0065】

次に、ステップ２１５において加工具１７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２１３に戻る。反対に該ステップ２１５がＹＥＳの場合には、ステップ２１７において上記と同様に加工具１７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車両用バンパー１９に所定の大きさ及び深さの穴を穿孔した後、ステップ２１９において加工データ記憶領域１１９に記憶された三次元位置データに基づいて第１及び第２アーム１１・１３を搖動及び回動して加工具１７を穿孔された穴から抜き出す。

【0066】

次に、ステップ２２１において車両用バンパー１９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２２１がＮＯの場合には、ステップ２１３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。

【0067】

一方、上記ステップ２２１がＹＥＳの場合には、ステップ２２３において加工データ記憶領域１１９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及び第２アーム１１・１３を搖動及び回動してハンド部１５を待機位置へ移動した後、ステップ２２５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。

【0068】

次に、ステップ２０３による原点較正処理を説明すると、図９に示すようにステップ２２７においてパターンデータ記憶領域１３１に記憶されたパターンデータに基づいてパターン投射部材７ａを駆動してワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９の所定箇所に基準パターンを投射した後、ステップ２２９において原点撮像部材７ｂを駆動して投射された基準パターンを含む車両用バンパー１９の加工原点箇所表面を撮像して原点撮像データを原点撮像データ記憶領域１２３に記憶する。

【0069】

ステップ２３１において原点撮像データ記憶領域１２３に記憶された原点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１２７の所定の領域に記憶した後、ステップ２３３において比較手段１３３により三次元撮像データ記憶領域１２７に記憶された加工原点の三次元撮像データと基準ワークデータ記憶領域１２１に記憶された原点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。

【0070】

上記比較手段１３３による比較にあっては、原点較正基準部１９ａ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１３１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。

【0071】

次に、ステップ２３５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２３５がＮＯの場合には、図１０に示すようにワーク支持手段５に対して車両用バンパー１９が正規状態、即ち、加工具１７による加工原点と車両用バンパー１９の被加工原点が一致していると判断して終了する。

【0072】

反対に、上記ステップ２３５がＹＥＳの場合には、図１１に示すようにワーク支持手段５に対して車両用バンパー１９の被加工原点と加工具１７による加工原点が位置ずれしていると判断し、ステップ２３７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）への位置ずれ量を原点較正データとして較正データ記憶領域１２９の所定領域に記憶させる。

【0073】

次に、ステップ２３９において較正データ記憶領域１２９から読み出された原点較正データに基づいて加工データ記憶領域１１９に記憶された加工原点位置に関する三次元位置データ（Ｘ−Ｙ−Ｚ）を修正して原点較正動作を終了する。

【0074】

次に、ステップ２０５による伸縮較正処理を説明すると、図１２に示すようにステップ２４１において各マーキング部材９ａを駆動してワーク支持手段５に支持された車両用バンパー１９における長手方向（左右方向）の各端部側の表面にレーザ光を出力してマーキングした後に、ステップ２４３において伸縮撮像部材９ｂを駆動してマーキング箇所及び各端を含む車両用バンパー１９の各端部を撮像して伸縮撮像データを伸縮撮像データ記憶領域１２５に記憶する。

【0075】

次に、ステップ２４５において伸縮撮像データ記憶領域１２５に記憶された原点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１２７の所定の領域に記憶した後、ステップ２４７において比較手段１３３により三次元撮像データ記憶領域１２７に記憶された上記箇所の三次元撮像データと基準ワークデータ記憶領域１２１に記憶された三次元基準ワークデータを比較する。

【0076】

上記比較手段１３３による比較にあっては、三次元撮像データ記憶領域１２７に記憶された車両用バンパー１９における各端部の三次元撮像データに基づいて計測される各端からマーキング箇所に至る間隔（距離）と基準ワークデータ記憶領域１２１に記憶された車両用バンパー１９における各端からマーキング箇所に至る間隔を比較する。

【0077】

なお、上記比較手段１３３により比較処理を実行する際に、ワーク支持手段５に対して車両用バンパー１９が位置ずれ状態で支持されている場合には、基準ワークデータ記憶領域１２１に記憶されたマーキング箇所の位置データを上記ステップ２３７により演算された位置ずれ量に基づいて補正処理する。

【0078】

次に、ステップ２４９において上記比較処理により差があるか否かを判定し、該ステップ２４９がＮＯの場合には、車両用バンパー１９、特に各端部側において伸縮がないと判断して終了する。

【0079】

反対に、上記ステップ２４９がＹＥＳの場合には、図１３に示すように車両用バンパー１９における各端部が雰囲気温度等に起因して伸縮していると判断し、ステップ２５１において伸縮量を演算し、演算された伸縮量を較正データ記憶領域１２９の所定領域に記憶させる。

【0080】

次に、ステップ２５３において較正データ記憶領域１２９から読み出された伸縮量データに基づいて加工データ記憶領域１１９に記憶された車両用バンパー１９における各端部側の加工位置に関するデータを修正して伸縮較正処理を終了する。

【0081】

本実施例は、レーザ光の出力によりマーキングされた車両用バンパー１９の各端部側の撮像データと三次元基準ワークデータに基づいて各端部側における伸縮量を演算し、演算された伸縮量に基づいて各端部側における加工位置の三次元加工データを較正することにより車両用バンパー１９の各端部側に対するして加工を高い精度で行うことができる。

【0082】

上記説明は、ワーク支持手段５に対してワークを非位置決め状態で支持し、加工原点較正手段７によりワーク加工手段の加工原点とワークの被加工原点が一致するように加工データを較正する構成としたが、ワーク支持手段５に対してワークを位置決め状態で支持する構成としてもよい。この場合にあっては、ワーク伸縮較正手段９のみを設けてワークの伸縮量を演算して加工データを較正すればよい。

【符号の説明】

【0083】

１ ワーク加工装置
３ ワーク加工手段としての加工用ロボット
５ ワーク支持手段
７ 加工原点較正手段
７ａ パターン投射部材
７ｂ 原点撮像部材
９ ワーク伸縮較正手段
９ａ マーキング部材
９ｂ 伸縮撮像部材
１１・１３ 第１及び第２アーム
１５ ハンド部
１７ 加工具
１９ ワークとしての車両用バンパー
１９ａ 原点較正基準部
２１ 基台
２３ 第１回動軸支部材
２５ 電動モータ
２９ 電動モータ
３５ 本体
３７ 第１取付けフレーム
３９ 第１支持フレーム
３９ａ・３９ｂ 左右フレーム部
４１・４３ 第１及び第２可動体
４５・４７ 第１及び第２電動モータ
４９・５１ 送りねじ
５３・５５ 基準ワーク支持部材
５７・５９ 可動ワーク支持手段
６１ 前後フレーム
６３ 前後可動体
６５ 前後電動モータ
６７ 第２取付けフレーム
６９ 第２支持フレーム
６９ａ・６９ｂ 左右フレーム部
７１・７３ 第３及び第４可動体
７５・７７ 第３及び第４電動モータ
７９・８１ 送りねじ
８３・８５ 取付けアーム
８７・８９ 基準ワーク支持部材
９１・９３ 取付けアーム
９５・９７ 可動ワーク支持手段
９９ 軸支部材
９９ａ 軸支孔
１０１ 上下支持軸
１０１ａ 通気路
１０３ 吸着パッド
１０５ 弾性部材
１０７ 移動規制部材
１０７ａ 作動部材
１０７ｂ 圧接部材
１０７ｃ 軸受部
１０９ 取付けフレーム
１１１ 制御手段
１１３ ＣＰＵ
１１５ プログラム記憶領域
１１７ 作業データ記憶領域
１１９ 加工データ記憶領域
１２１ 基準ワークデータ記憶領域
１２３ 原点撮像データ記憶領域
１２５ 伸縮撮像データ記憶領域
１２７ 三次元撮像データ記憶領域
１２９ 較正データ記憶領域
１３１ パターンデータ記憶領域
１３３ 比較手段
１３５ ロボット制御手段
１３７ 投射制御手段
１３９ 撮像制御手段
１４１ 検知器
１４３ インターフェース
２０１−２５３ ステップ

【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】