JP2023540468A - 交換ステーション、紙やすりを交換する方法、及びロボットシステム - Google Patents

Abstract

多関節ロボットアーム（２８）を備えるロボット（３０）のロボットアーム（２８）に装備された表面処理用工具（２６）に対して、表面処理用媒体（２４）を自動で取り付ける方法が開示される。表面処理用工具（２６）は、表面処理用媒体（２４）を受容するよう構成されたヘッド（４０）を備える。本方法は、ヘッド（４０）を表面（８）に載置し、表面処理用媒体（２４）がヘッド（４０）に取り付けられていない場合に、所定の力（Ｆｉ）を掛けて、ヘッド（４０）を表面（８）に向けて押圧する工程を備える。本方法は、ロボットアーム（２８）又は表面処理用工具（２６）の、１つ以上の位置センサにより、ヘッド（４０）及び表面（８）の間の距離を測定する工程と、表面処理用媒体（２４）をヘッド（４０）に取り付け、表面処理用媒体（２４）がヘッド（４０）に取り付けられている場合に、ヘッド（４０）を表面（８）に載置する工程と、表面処理用媒体（２４）がヘッド（４０）に取り付けられている場合に、ロボットアーム（２８）又は表面処理用工具（２６）の１つ以上の位置センサによって、ヘッド（４０）及び表面（８）の間の距離を測定する工程と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロボット搭載型表面処理用工具から、表面処理用媒体（例えば、紙やすり等のシート状部材）を交換するための、交換ステーション（グリットチェンジャ）に関する。本発明はまた、ロボット搭載型表面処理用工具から表面処理用媒体を交換する方法に関する。

近年、ロボットアシストによる表面機械加工の活用が増加傾向にある。一般的に、軌道型研磨機等の研磨機が、産業において採用される。軌道型研磨機では、回転軸を中心とする回転運動が、振動運動に重なる。一般的に、仕上げ面に高い品質が求められる場合に、研磨機を最終的な表面処理に用いる。

多くの場合、ロボットアシストによる研磨装置は、産業用ロボットによってガイドされる軌道型研磨機等の研磨工具を備える。軌道型研磨機等の研磨機は、シート状の、柔軟で取り外し可能な研削盤（例えば、紙やすり）を伴って動作する。研削盤は、研磨機パッドのヘッドにおけるパッド部に取り付けられる。研削盤には、紙や、粒状研磨コーティングを施した繊維強化材料などの適切な材料からなる、様々な種類のものが存在する。研削盤は、例えば、フックや面ファスナーなどにより、研磨機のヘッドの支持パッドに取り付けられるよう、構成される。

ロボットアシストによる研磨装置では、研削盤が手動で交換されることが多い。しかしながら、ここで、研削盤を交換するための、ロボットアシストによる交換ステーションには様々な種類が存在している。ただし、交換の方法は複雑であり、多くの労力を必要とするため、必然的にコストがかかってしまう。

そこで、研削盤を研磨機から取り外し、研削盤を研磨機に取り付ける方法を改良することが必要であった。

したがって、本発明の目的は、研削盤を研磨機から取り外し、研削盤を研磨機に取り付けるための、改良された方法を提供することにある。

さらに、研削盤の交換のための、ロボットアシストによる交換ステーションを改良して提供することも、目的とする。

本発明の目的は、請求項１で定義した方法及び請求項９で定義した交換ステーションによって、達成される。好ましい実施形態については、従属項において定義され、以下の説明において、添付の図面とともに示される。

本発明の方法は、多関節ロボットアームを備えるロボットのロボットアームに装備された表面処理用工具に対して、表面処理用媒体を自動で取り付ける方法である。表面処理用工具は、表面処理用媒体を受容するよう構成されたヘッドを備える。該方法は、ヘッドを表面に載置し、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられていない場合に、所定の力を掛けて、ヘッドを表面に向けて押圧する工程を備える。該方法は、
ロボットアーム又は表面処理用工具の、１つ以上の位置センサにより、ヘッド及び表面の間の距離を測定する工程と、
表面処理用媒体をヘッドに取り付け、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられている場合に、ヘッドを表面に載置する工程と、
表面処理用媒体がヘッドに取り付けられている場合に、ロボットアーム又は表面処理用工具の１つ以上の位置センサによって、ヘッド及び表面の間の距離を測定する工程と、
を備える。

これにより、研削盤を研磨機から取り外し、研削盤を研磨機に取り付けるための、改良された方法を提供することができる。本方法により、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられているか否かを、シンプルで信頼性が高く、迅速な方法で確認することができる。

表面処理用工具は、ロボットアームに取り付けられる、軌道型研磨機等の研磨機であってもよい。工具チェンジャを用いて、研磨機をロボットアームに取り付けてもよい。

表面処理用工具は、表面処理用媒体を受容するよう構成されたヘッドを備える。ヘッドは、パッドを備えていてもよい。

本方法は、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられていない場合に、ヘッドを表面に載置し、所定の力を掛けて、ヘッドを表面に向けて押圧する工程を備える。所定の力が掛かっているため、ヘッドは、その力に対応する分だけ変形する。

本方法は、ロボットアーム又は表面処理用工具の１つ以上の位置センサによって、ヘッド及び表面の間の距離を測定する工程を備える。これにより、ロボットアーム又は表面処理用工具の機能を有効活用することができる。したがって、ロボットアーム又は表面処理用工具に対し、追加の機能を設ける必要がなくなる。

本方法は、表面処理用媒体をヘッドに取り付け、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられている場合に、ヘッドを表面に載置する工程を備える。

本方法は、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられている場合に、ロボットアーム又は表面処理用工具の１つ以上の位置センサにより、ヘッド及び表面の間の距離を測定する工程を備える。これにより、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられているか否かを、シンプルで信頼性が高く、迅速な方法で確認することができる。

一実施形態において、表面処理用媒体は、シート状部材である。表面処理用媒体は、コーティングが施された研磨剤であってもよい。一実施形態において、表面処理用媒体は、接着剤を用いて、フレキシブル基板に接着した砥粒である。一実施形態において、表面処理用媒体は、紙やすりである。

本方法は、以下の工程を備えることが有効となり得る。
－表面処理用媒体をヘッドから取り外す工程
－表面処理用媒体が取り外された際に、ヘッドを表面に載置する工程
－所定の力を掛けて、ヘッドを表面に向けて押圧する工程
－ロボットアーム又は表面処理用工具の１つ以上の位置センサにより、ヘッド及び表面の間の距離を測定する工程

これにより、表面処理用媒体が取り外されたことを確認することができる。表面処理用媒体が取り外されたことが確認されると、新しい表面処理用媒体が取り付けられる。一方、表面処理用媒体が取り外されたことが確認できなかった場合、表面処理用媒体をヘッドから取り外す工程を繰り返してもよい。

本方法は、ヘッドを係止構造に係止することで、ヘッドの向きを検知する工程を備えることが、有効となり得る。

これにより、ヘッドに取り付けられた表面処理用媒体の向きが、正しく、所望の向きと一致していることを確認できる（この向きにおいて、表面処理用媒体の孔がヘッドの孔に揃えられる）。

ヘッドが複数の孔を有し、係止構造が、互いに所定の相互距離をあけて設けられた、又は、ヘッドの所定の構造と係止するよう配置された、他の構造から所定の相互距離をあけて設けられた１本以上の検知ピンを備え、１本以上の検知ピンが、ヘッドの１つ以上の孔と係止されるよう構成されると、効果的である。これにより、表面処理用工具のヘッドが所望の所定向きとなるよう、表面処理用工具のヘッドを配置することができる。

一実施形態において、ヘッドは、複数の孔を有し、係止構造は、互いに所定の相互距離をあけて設けられた２本の検知ピンを備え、２本の検知ピンは、ヘッドの孔と係合するよう構成される。

一実施形態において、ヘッドは複数の孔を有し、係止構造は、互いに所定の相互距離をあけて設けられた、少なくとも３本の検知ピンを備え、少なくとも３本の検知ピンは、ヘッドの孔と係合するよう構成される。

本方法は、表面処理用媒体をヘッドから取り外すよう構成された取り外し部と、表面処理用媒体をヘッドに取り付けるよう構成された取り付け部と、を備える交換ステーションを設置する工程を備えることが、有効となり得る。

一実施形態において、２本のガイドピンは、取り付け部に設けられ、２本の検知ピンは、取り外し部の表面から突出する。これにより、表面処理用工具のヘッドが所望の所定向きとなるよう、表面処理用工具のヘッドを配置可能な、実用的な解決策を提供することができる。

一実施形態において、本方法は、取り外し部の表面に沿ってヘッドを移動させることで、表面処理用媒体をヘッドから取り外す工程を備える。取り外し部は、表面の隣接縁から距離をあけて設けられた、分離ブレードとして形成されたプレートを備える。プレートは、表面よりもわずかに高い位置に設けられる。

これにより、プレート及び支持部材の間に隙間ができる。この隙間は、表面処理用媒体の縁部を受容するのに十分な大きさを有している必要がある。

一実施形態において表面処理用媒体をヘッドから取り外す工程は、表面処理用媒体の縁部がプレート及び支持部材の間の隙間に入り込むような位置に、表面処理用媒体を移動させ、支持部材の表面に沿って、プレートに向かう方向に、ロボット搭載型表面処理用工具を移動させることで、実行することができる。

一実施形態において、ヘッドの２つの孔が２本の検知ピンによって受容されるまで、ヘッドを移動（回転）させることで、ヘッドの向きを検知する。

本方法は、ヘッドの少なくとも最先端部を媒体ホルダに接触させ、媒体ホルダの全長に沿ってヘッドを移動させることで、最下部に位置する表面処理用媒体を取外す工程を備えることが、有効となり得る。

本方法は、１つ以上の表面処理用媒体がヘッドに取り付けられていることが検知された場合、ヘッドの少なくとも最先端部を取り外し可能な構造に接触させ、ヘッドを取り外し可能な構造の全長に沿って移動させることで、最下部に位置する表面処理用媒体を取り外す工程を備えていることが、有効となり得る。

一実施形態において、媒体ホルダはピンからなり、該ピンは、突出構造及び溝構造を交互に有する部分を備える。

一実施形態において、突出構造に対する溝構造の深さは、０．０１ｍｍ～５ｍｍの範囲である。

一実施形態において、突出構造に対する溝構造の深さは、０．０４ｍｍ～４ｍｍの範囲である。

一実施形態において、突出構造に対する溝構造の深さは、０．０８ｍｍ～３ｍｍの範囲である。

一実施形態において、突出構造に対する溝構造の深さは、１．０ｍｍ～２．０ｍｍの範囲である。

溝深さが表面処理用媒体の厚みに基づき得ることの重要性を強調しておく。

本発明に係る交換ステーションは、多関節ロボットアームを備えるロボットのロボットアームに装備された表面処理用工具に対して、表面処理用媒体を自動で取り付けるための交換ステーションである。表面処理用工具は、表面処理用媒体を受容するよう構成されたヘッドを備える。交換ステーションは、取り外し部と、取り付け部とを備える。取り外し部は、ヘッドを受容するよう構成された支持部材を備える。取り外し部は、支持部材から突出し、所定の相互距離をあけて配置される２本の検知ピンを備える。

これにより、表面処理用工具のヘッドの向きが所望の所定向きとなるよう、表面処理用工具のヘッドを配置することができる。

ヘッドは、圧縮性材料からなるパッドを備えていてもよい。これにより、表面処理用媒体で処理される対象物の形状に対し、ヘッドを少なくとも部分的に沿わせることができる。

一実施形態において、取り外し部及び取り付け部は、一体型部材を構成するよう一体化される。

一実施形態において、交換ステーションは、取り外し部の少なくとも一部及び取り付け部の少なくとも一部を囲むフレームを備える。

一実施形態において、支持部材は、基本的に平面形状を有する。

一実施形態において、支持部材は、半円形部を有する。

取り付け部がベース部を備えることが有効となり得る。２本のガイドピンは、ベース部から突出し、２本のガイドピンは、２本の検知ピンと同じ相互距離をあけて配置される。

一実施形態において、ガイドピンは、ベース部に対し、取り外し可能に取り付けられる。これにより、ガイドピンが、より長いもの、又は、より短いものと交換可能になる。

一実施形態において、ベース部は、取り外し可能に取り付けられるガイドピン対を、様々な位置で受容するよう構成されている。これにより、ガイドピンの位置は変更可能になっている。

取り付け部が、表面処理用媒体の束を受容するよう構成されたベース部を備え、取り付け部が、ピン形状の当たり部材として形成された、媒体ホルダがベース部を囲むような構成で配置された複数の媒体ホルダを備えることが、有効となり得る。

一実施形態において、媒体ホルダは、ガイドピンと平行に延伸し、ベース部を囲むフレームから突出する。

一実施形態において、複数の表面処理用媒体片が取り付け部に積み重ねられている場合に、媒体ホルダは、表面処理用媒体を正しい向きに保つよう、形成・配置される。

一実施形態において、媒体ホルダは、円筒部を有する。

一実施形態において、媒体ホルダは、円筒状の近位端及び円みを帯びた遠位端を有する。

一実施形態において、複数の媒体ホルダは、突出構造及び溝構造を交互に有する部分を備える。

一実施形態において、少なくとも複数の媒体ホルダは、突出構造及び溝構造を交互に有する部分を備える。

取り外し部は、支持部材の近接縁から距離をあけて設けられた分離ブレードを備えていることが有効となり得る。分離ブレードは、支持部材よりも高い位置に設けられる。

本発明に係るロボットシステムは、
－本発明に係る交換ステーションと、
－ロボットアームを備えるロボットと、
－ロボットアームに取り付けられる表面処理用工具と、
を備えるロボットシステムであって、
ロボットシステムは、表面処理用媒体を表面処理用工具に自動で取り付けるよう構成され、
表面処理用工具は、表面処理用媒体を受容するよう構成されたヘッドを備え、
ロボットシステムは、ヘッドを表面に載置し、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられていない場合に、所定の力を掛けて、ヘッドを表面に向けて押圧するよう構成される。

ロボットシステムは、
－ロボットアーム又は表面処理用工具の１つ以上の位置センサによって、ヘッド及び支持部材の間の距離を測定するよう構成された測定部と、
－表面処理用媒体をヘッドに取り付け、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられている場合に、ヘッドを支持部材に載置するよう構成された取付部と、
を備えていることが有効となる可能性があり、
前記測定部は、表面処理用媒体がヘッドに取り付けられ、ヘッドが支持部材に載置されている場合に、ヘッド及び支持部材の間の距離を測定するよう構成される。

一実施形態において、ヘッド及び支持部材の間の距離を測定する際、所定の力を掛けて、ヘッドを支持部材に対して押圧する。

一実施形態において、プレート及び分離ブレードは、互いに取り付けられている。一実施形態において、プレート及び分離ブレードは、一体型部材を構成するよう一体化される。

一実施形態において、分離ブレードは、支持部材に対して、取り外し可能に配置されている。これにより、分離ブレードを移動させて隙間の大きさを変更することができる。分離ブレードの取り付けは、ねじやその他の取付部材によって行われ得る。

本発明は、明細書に以下に示す詳細な説明から、より完全に理解されるであろう。添付図面は例示のみを目的としており、本発明を限定する意図はない。添付図面は以下の通りである。
図１は、本発明に係る交換ステーションの斜視図を示す。 図２は、ロボットに隣接して配置された、本発明に係る交換ステーションの模式側面図を示す。 図３Ａは、本発明に係る交換ステーションを示す。 図３Ｂは、図３Ａに示した交換ステーションの他の図を示す。 図４Ａは、図３Ａ及び図３Ｂに示した交換ステーションの他の図を示す。 図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂに示した交換ステーションの他の図を示す。 図５は、図４Ｂに示した交換ステーションの他の図を示す。 図６Ａは、本発明に係る交換ステーションの取り外し部の断面図を示す。 図６Ｂは、図６Ａに示す取り外し部の他の断面図を示す。 図６Ｃは、図６Ｂに示す取り外し部の他の断面図を示す。 図６Ｄは、図６Ｃに示す取り外し部の他の断面図を示す。 図７Ａは、本発明に係る取り付け部の断面図を示す。 図７Ｂは、図７Ａに示す取り付け部の一部の他の断面図を示す。図７Ｂは、図７Ａに示す取り付け部の一部の断面図を示す。 図７Ｃは、図７Ｂに示す取り付け部の一部の他の断面図を示す。 図７Ｄは、図７Ｃに示す取り付け部の一部の他の断面図を示す 図７Ｅは、図７Ｄに示す取り付け部の一部の他の断面図を示す。

ここで、本発明の好ましい実施形態を説明する目的で、図面を詳細に参照し、本発明の交換ステーション２を、図１に示す。

図１は、本発明に係る交換ステーション２の斜視図である。交換ステーション２は、取り外し部４及び取り付け部６が設けられたフレーム５０を備える。

取り外し部４は、プレート形状を有する支持部材８を備える。支持部材８は、ロボット搭載型表面処理用工具（例えば、図２に示す研磨機）の先端に取り付けられた表面処理用媒体（例えば、図２に示すような、紙やすり等のシート状部材）２４を受容するよう構成される。支持部材８は、支持部材８の大部分を囲むフレーム５０よりも下の位置に設けられる。支持部材８は、円形の表面処理用媒体を受容し、円形の表面処理用媒体を支持部材８に沿って移動させるよう構成される。これにより、表面処理用媒体を支持部材８から取り外す。取り外し部４の３軸であるＸ、Ｙ、およびＺを示す。

取り外し部４は、分離ブレードとして形成された、支持部材８の隣接縁から短い距離をあけて設けられたプレート１２を備える。プレート１２は、支持部材８よりもわずかに高い位置に設けられる。これにより、プレート１２及び支持部材８の間に隙間（図２参照）ができる。この隙間は、表面処理用媒体の縁部を受容できる程度の大きさを有する。

図２に示すように、表面処理用媒体を表面処理用工具のヘッドから取り外すには、表面処理用媒体の縁部がプレート１２及び支持部材８の間の隙間に入るような位置に、表面処理用媒体を移動させ、ロボット搭載型表面処理用工具を、支持部材８の表面に沿って、プレート１２に向かう方向に（Ｘ軸に沿って）移動させればよい。

取り外し部４は、所定の距離をあけて配置された、２本の検知ピン１４，１４′を備える。このため、検知ピン１４，１４′を使用して、表面処理用媒体を受容するよう構成された、表面処理用工具のヘッドの対応する孔を検知できる。これにより、表面処理用工具のヘッドが所望の所定向きとなるよう、表面処理用工具のヘッドを配置することができる。

取り付け部６は、（媒体を受容するよう構成された）円形のベース部２２を備える。２つの取り付け構造１８，１８′が、ベース部２２に設けられる。取り付け構造１８，１８′は、取り外し可能に取り付けられたガイドピン３４，３４′を受容するような形状を有する。取り付け時、ガイドピン３４，３４′は、Ｚ軸に沿って、ベース部２２から突出する。

ピン形状の当たり部材２０として形成された複数の媒体ホルダ２０が、ベース部２２を囲む。媒体ホルダ２０は、取り付け構造１８，１８′及びガイドピン３４，３４′に対して平行に延伸し、ベース部２２を囲むフレーム５０から突出する。取り付け構造１８，１８′のそれぞれには、対応する３４，３４′の近位部分における、雄型の合致部を受容するよう構成された、遠位雌型受容構造が設けられている。

複数の表面処理用媒体片が取り付け部６に積み重ねられている場合、表面処理用媒体を正しい向きに保つよう、ピン形状の媒体ホルダ２０が形成・配置されている。

交換ステーション２には、取付面（例えば、テーブルやその他の作業台）に取り付けるための孔が設けられている。

通常の使用時において、Ｚ軸が垂直に延びるよう、交換ステーション２の向きが決定される。

図２は、ロボット３０に隣接して配置された、本発明に係る交換ステーション２の模式側面図を示す。ロボット３０は、多関節ロボットアーム２８を備える。表面処理用工具２６は、ロボットアーム２８に取り付けられている。図２に示す本実施形態では、表面処理用工具２６は、研磨機２６であり、研磨機２６は、紙やすり等のシート状の表面処理用媒体２４を受容するよう構成された、パッドとして形成されたヘッド４０を備える。

力及び／又はトルクを検知するよう構成されたセンサ４８が、ロボットアーム２８に取り付けられている、又はロボットアーム２８又は表面処理用工具２６に交互に一体化されている。

表面処理用工具２６は、表面処理が必要な対象物３６の上方に配置される。

本発明に係る交換ステーション２は、ロボット３０に隣接して配置される。交換ステーション２は、図１を参照して示し、説明したものに相当する。複数の表面処理用媒体２４が交換ステーション２の取り付け部６に積み重ねられていることが分かる。

図３Ａは、本発明に係る交換ステーション２を示す。本構成において、表面処理用媒体２４の束が、すでに交換ステーション２の取り付け部６に受容されている。表面処理用媒体２４は、交換ステーション２の取り付け部６の受容領域内に保持され、前記受容領域は、棒状の当たり部材２０として設けられた媒体ホルダ２０によって囲まれている。

表面処理用媒体２４が、それぞれ孔３８を有し、取り付け部６が、表面処理用媒体２４の孔のうちの１つを通って延伸するガイドピン３４を備えていることが見て取れる。

表面処理用工具のヘッド４０（図示略）は、交換ステーション２の取り外し部４の支持部材に載置される。多数の孔４２がヘッド４０に形成される。表面処理用媒体２４の孔３８は、ヘッド４０に設けられた孔４２と揃えられるよう、設けられる。これにより、表面処理用媒体２４の使用時、孔３８，４２を介して、表面処理用媒体２４から粉塵を除去することができる。

取り外し部４は、所定の距離をあけて配置される２本の検知ピン１４を備える（ただし、図３Ａでは１つのみ示す）。検知ピン１４を用いて、ヘッド４０（図２参照）の対応する孔４２を検知し、検知ピン１４が孔４２内に受容されるようにする。これにより、ヘッド４０を所望の所定向きに配置することができる。

図３Ｂは、図３Ａに示す交換ステーション２の他の図を示す。本構成において、図２を参照して示し、説明したセンサによって測定された力Ｆ及び／又はトルクＴデータに基づいて、ヘッド４０の孔４２を検知する。実際には、ヘッド４０の孔４２によって検知ピン１４が受容され、想定される力Ｆ及び／又はトルクＴデータがセンサによって測定されるまで、ロボットアームは表面処理用工具を回転させる。

図４Ａは、図３Ａ及び図３Ｂに示す交換ステーション２の他の図を示す。本構成において、検知ピン１４は、ヘッド４０の孔に受容され、該孔と位置が揃えられている。所定の力Ｆ_１が掛けられることで、ヘッド４０を下向きに（Ｚ軸に沿って）押圧する。表面処理用工具（図２参照）が取り付けられたロボットアームの１つ以上の位置センサを用いることで、ヘッド４０の垂直方向の位置を検知することができる。この垂直方向の位置測定に基づいて、参照レベル（ｚ値が０である位置）が確立される。

図４Ｂは、図３Ａ及び図３Ｂに示す交換ステーション２の他の図を示す。本構成において、ヘッド４０は、交換ステーション２の取り付け部６の受容領域に配置された、表面処理用媒体２４の束の上面に載置される。受容領域が棒状の媒体ホルダ２０によって囲まれていることが見て取れる。

下向きの（Ｚ軸に沿った）力Ｆがヘッド４０に掛かる。したがって、ヘッド４０は、表面処理用媒体２４の束を押圧し、表面処理用媒体２４のうちの１つがヘッド４０に取り付けられる。一実施形態において、掛かる力は、５Ｎ～１００Ｎの範囲である。

図５は、図４Ｂに示す交換ステーション２の他の図を示す。本構成において、ヘッド４０は、初期位置に戻って、表面処理用媒体２４のヘッド４０への取り付けが成功しているかどうかを確認する。図４Ａに説明して示した力と同等の力Ｆ_１を掛け、表面処理用工具（図２参照）が取り付けられたロボットアームの１つ以上の位置センサを用いることで、ヘッド４０の垂直方向の位置を検知し、それにより、交換ステーション２の取り外し部４の支持部材８間の距離を決定することができる。交換ステーション２の取り外し部４の支持部材８間の距離が想定値と同等である場合、１つの表面処理用媒体２４の、ヘッド４０への取り付けが成功したと結論付けることができる。２枚の表面処理用媒体２４をヘッド４０へ取り付けてしまった場合、検知された距離は、想定距離よりも大きくなる。したがって、こうした試験手順により、複数枚の表面処理用媒体２４がヘッド４０に取り付けられているかどうかが分かる。

一実施形態において、表面処理用媒体２４は、厚さ０．５ｍｍを有する紙やすりである。この場合、想定値としては、０．５ｍｍである。

一実施形態において、表面処理用媒体２４は、厚さ１．０ｍｍを有する紙やすりである。この場合、想定値としては、１．０ｍｍである。

一実施形態において、表面処理用媒体２４は、厚さ１．５ｍｍを有する紙やすりである。この場合、想定値としては、１．５ｍｍである。

図６Ａは、本発明に係る交換ステーション２の取り外し部４の断面図を示す。１つの表面処理用媒体２４が、表面処理用工具（図示略）のヘッド４０に取り付けられている。表面処理用媒体２４が取り付けられたヘッド４０が、交換ステーション２の取り外し部４の支持部材８上に載置されている。

取り外し部４は、分離ブレード３２として構成された先端部を有するプレート１２を備える。分離ブレード３２は、支持部材８の隣接縁から近い距離に設けられる。プレート１２の上部及び分離ブレード３２は、支持部材８よりもわずかに高い位置に設けられている。これにより、分離ブレード３２及び支持部材８の間に、隙間１０ができる。この隙間１０は、表面処理用媒体２４の縁部を受容できる程度の大きさを有する。

一実施形態において、プレート１２及び分離ブレード３２が、互いに取り付けられている。一実施形態において、プレート１２及び分離ブレード３２は、一体型部材を構成するよう一体化される。

一実施形態において、分離ブレード３２は、支持部材８に対して、移動可能に配置される。これにより、分離ブレード３２を移動させて、隙間１０の大きさを変更することができる。分離ブレード３２の取り付けは、ねじやその他の取付部材によって行われ得る。

表面処理用工具（図２参照）が取り付けられたロボットアームの１つ以上の位置センサによって、ヘッド４０及び支持部材８の間の距離を測定する。これにより、ヘッド４０の垂直方向の位置を検知することができる。

図６Ｂは、図６Ａに示す取り外し部４の他の断面図を示す。表面処理用工具（図示略）のヘッド４０が、Ｘ軸に沿って左側に移動したことが見て取れる。ヘッド４０の移動を、矢印で示す。

図６Ｃは、図６Ｂに示す取り外し部４の他の断面図を示す。表面処理用媒体２４が、分離ブレード３２及び支持部材８の間の隙間１０に入り込んでいることが見て取れる。したがって、表面処理用媒体２４は、ヘッド４０から取り外されている。

図６Ｄは、図６Ｃに示す取り外し部の他の断面図を示す。本構成において、ヘッド４０が、図６Ａで示された位置と同じ位置に配置され、表面処理用工具（図２参照）が取り付けられたロボットアームの１つ以上の位置センサによって、ヘッド４０の垂直方向の位置（又はヘッド４０及び支持部材８の間の距離）が検知される。これにより、ヘッド４０の垂直方向の位置を検知することができる。

ヘッド４０及び支持部材８の間の距離が想定通りであった（ヘッド４０及び支持部材８の間の距離が、図６Ａで説明した値と同等であった）場合、表面処理用媒体２４の取り外しに成功したと結論付けられる。

図７Ａは、本発明に係る交換ステーションの取り付け部６の断面図を示す。表面処理用工具（図示略）のヘッド４０は、取り付け部６の支持部材に載置された表面処理用媒体２４の束上に、載置される。この束は、棒状の当たり部材２０として設けられた媒体ホルダ２０によって、囲まれる。媒体ホルダ２０は、互いに貼りついている表面処理用媒体２４の隣接片を離間させるために採用された表面構造を有している。媒体ホルダ２０の表面構造は、突出構造４４及び溝構造４６を交互に有する部分を備える。図７Ａでは、突出構造４４及び溝構造４６の大きさを、説明のため、強調して示している。

表面処理用媒体２４をヘッド４０に取り付けるために、ヘッド４０から表面処理用媒体２４の束に向けて、力Ｆを掛ける。

図７Ｂは、図７Ａに示す取り付け部６の左側部を示す、他の断面図である。ヘッド４０及び取り付けられた表面処理用媒体２４は、所定のレベルの力を利用して、わずかに右へ移動する。

図７Ｃは、図７Ｂに示す取り付け部６の一部を示す、他の断面図である。本構成において、ヘッド４０及び取り付けられた表面処理用媒体２４は、残りの表面処理用媒体２４の束から上に持ち上げられる。したがって、ヘッド４０及び取り付けられた表面処理用媒体２４は、上方向に向かって移動する。２つの表面処理用媒体２４がヘッド４０に取り付けられていることが見て取れる。

図７Ｄは、図７Ｃに示す取り付け部６の一部を示す、他の断面図である。最下部に位置する表面処理用媒体２４を、ヘッド４０と接触し、取り付けられている表面処理用媒体２４から引き離すため、ヘッド４０を隣接する媒体ホルダ２０に向けて移動する。

図７Ｅは、図７Ｄに示す取り付け部６の一部を示す、他の断面図である。最下部に位置する表面処理用媒体２４を、ヘッド４０と接触し、取り付けられている表面処理用媒体２４から引き離すため、ヘッド４０及び表面処理用媒体２４の、隣接する媒体ホルダ２０への接触を保持するよう、ヘッド４０が隣接する媒体ホルダ２０に対して押圧されている状態で、取り付け部４の支持部材から離間する方向に上に向かってヘッド４０を移動させる。したがって、突出構造４４により、最上部に位置する表面処理用媒体２４から、最下部に位置する表面処理用媒体２４を引き離し、ヘッド４０が溝構造４６に受容されたままでありつつ、最下部に位置する表面処理用媒体２４は受容されていない状態となる。基本的に、最上部に位置する（貼りついた）表面処理用媒体は、溝構造４６に入り込み、ここで、最下部に位置する表面処理用媒体２４から離間する。図７Ｅでは、隣接した突出構造４４の間の距離Ｄが、溝構造４６が最上部に位置する表面処理用媒体２４及びヘッド４０を受容できる程度の大きさを有していることが見て取れ、最上部に位置する表面処理用媒体２４及びヘッド４０の厚みがＨで示されている。ヘッド４０の、最上部に位置する部分はテーパー状となっているため、ＤをＨよりも大きくする必要はない。さらに、ヘッド４０は、圧縮性材料からなり得る。ヘッド４０が圧縮材料からなる場合、ＨがＤよりもわずかに大きかったとしても、最下部に位置する表面処理用媒体２４を引き離すことができる。これは、ヘッド４０の最下部に位置する部分が、溝構造４６によって受容され得るためである。これにより、溝構造４６によって、ヘッド４０の最下部に位置する部分及び最上部に位置する表面処理用媒体２４を受容することができる。

最下部に位置する表面処理用媒体２４が最上部に位置する表面処理用媒体２４及びヘッド４０に向けて突出している場合、最下部に位置する表面処理用媒体２４の一部を溝構造４６に位置させて取り外すことができ、最上部に位置する表面処理用媒体２４及びヘッド４０を、隣接する媒体ホルダ２０の全長に沿って移動させることができる。

２ 交換ステーション（グリットチェンジャ）
４ 取り外し部
６ 取り付け部
８ 支持部材
１０ 隙間
１２ プレート
１４，１４′ ピン
１８，１８′ 取り付け構造
２０ 媒体ホルダ（当たり部材）
２２ ベース部（媒体用）
２４ 表面処理用媒体（例えば、紙やすり等のシート状部材）
２６ ロボット搭載型表面処理用工具（例えば、研磨機）
２８ ロボットアーム
３０ ロボット
３２ 分離ブレード
３４，３４′ ガイドピン
３６ 対象物
３８ 孔
４０ ヘッド（例えば、パッドからなる）
４２ 孔
４４ 表面構造（突出構造）
４６ 表面構造（溝構造）
４８ センサ
５０ フレーム
Ｆ，Ｆ_１ 力
Ｔ トルク
Ｄ 距離
Ｈ 厚み

Claims (15)

1. 多関節ロボットアーム（２８）を備えるロボット（３０）のロボットアーム（２８）に装備された表面処理用工具（２６）に対して、表面処理用媒体（２４）を自動で取り付ける方法であって、前記表面処理用工具（２６）は、前記表面処理用媒体（２４）を受容するよう構成されたヘッド（４０）を備え、該方法は、前記ヘッド（４０）を表面（８）に載置し、前記表面処理用媒体（２４）が前記ヘッド（４０）に取り付けられていない場合に、所定の力（Ｆ_１）を掛けて、前記ヘッド（４０）を前記表面（８）に向けて押圧する工程を備え、
   前記ロボットアーム（２８）又は前記表面処理用工具（２６）の、１つ以上の位置センサにより、前記ヘッド（４０）及び前記表面（８）の間の距離を測定する工程と、
   前記表面処理用媒体（２４）を前記ヘッド（４０）に取り付け、前記表面処理用媒体（２４）が前記ヘッド（４０）に取り付けられている場合に、前記ヘッド（４０）を前記表面（８）に載置する工程と、
   前記表面処理用媒体（２４）が前記ヘッド（４０）に取り付けられている場合に、前記ロボットアーム（２８）又は前記表面処理用工具（２６）の前記１つ以上の位置センサによって、前記ヘッド（４０）及び前記表面（８）の間の距離を測定する工程とを備える方法。
2. 前記ヘッド（４０）から前記表面処理用媒体（２４）を取り外す工程と、
   前記表面処理用媒体（２４）が取り外された際に、前記ヘッド（４０）を前記表面（８）に載置する工程と、
   前記所定の力（Ｆ_１）を掛けて、前記ヘッド（４０）を前記表面（８）に向けて押圧する工程と、
   前記ロボットアーム（２８）又は前記表面処理用工具（２６）の前記１つ以上の位置センサによって、前記ヘッド（４０）及び前記表面（８）の間の距離を測定する工程と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ヘッド（４０）を係止構造（１４，１４′）に係止することで、前記ヘッド（４０）の向きを検知する工程と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ヘッド（４０）は複数の孔（４２）を有し、
   前記係止構造（１４，１４′）は、互いに所定の距離をあけて設けられた２本の検知ピン（１４，１４′）を備え、
   前記検知ピン（１４，１４′）は、前記ヘッド（４０）の前記孔（４２）と係合するよう構成されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記表面処理用媒体（２４）を前記ヘッド（４０）から取り外すよう構成された取り外し部（４）と、前記表面処理用媒体（２４）を前記ヘッド（４０）に取り付けるよう構成された取り付け部（６）と、を備える交換ステーション（２）を設置する工程、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. １本以上のガイドピン（３４，３４′）が前記取り付け部（６）に設けられ、１本以上の検知ピン（１４，１４）が前記取り外し部（４）の前記表面（８）から突出することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. １つ以上の表面処理用媒体（２４）が前記ヘッド（４０）に取り付けられたことが検知された場合、前記ヘッド（４０）の少なくとも最先端部を媒体ホルダ（２０）に接触させ、前記媒体ホルダ（２０）の全長に沿って前記ヘッド（４０）を移動させることで、最下部に位置する表面処理用媒体（２４）を取外し、工程、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記媒体ホルダ（２０）は、ピン（２０）からなり、該ピンは、突出構造（４４）及び溝構造（４６）を交互に有する部分を備えることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 多関節ロボットアーム（２８）を備えるロボット（３０）のロボットアーム（２８）に装備された表面処理用工具（２６）に対して、表面処理用媒体（２４）を自動で取り付けるための交換ステーション（２）であって、
   前記交換ステーション（２）は、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するよう構成され、
   前記表面処理用工具（２６）は、前記表面処理用媒体（２４）を受容するよう構成されたヘッド（４０）を備え、
   前記交換ステーション（２）は、取り外し部（４）と、取り付け部（６）と、を備え、
   前記取り外し部（４）は、前記ヘッド（４０）を受容するよう構成された支持部材（８）を備え、
   前記取り外し部（４）は、前記支持部材（８）から突出し、所定の相互距離をもって配置された２本の検知ピン（１４，１４′）を備え、
   前記取り付け部（６）は、ベース部（２２）を備え、
   ２本のガイドピン（３４，３４′）が前記ベース部（２２）から突出し、
   前記２本のガイドピン（３４，３４′）は、前記２本の検知ピン（１４，１４′）と同じ相互距離をもって配置されることを特徴とする、交換ステーション（２）。
10. 前記ガイドピン（３４，３４′）は、取り外し可能に取り付けられることを特徴とする、請求項９に記載の交換ステーション（２）。
11. 前記取り付け部（６）は、表面処理用媒体（２４）の束を受容するよう構成されたベース部（２２）を備え、
    前記取り付け部（６）は、ピン形状の当たり部材として形成された複数の媒体ホルダ（２０）を備え、該複数の媒体ホルダ（２０）は、前記媒体ホルダ（２０）が前記ベース部（２２）を囲むような構成で配置されることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の交換ステーション（２）。
12. 複数の前記媒体ホルダ（２０）はそれぞれ、突出構造（４４）及び溝構造（４６）を交互に有する部分を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の交換ステーション（２）。
13. 前記取り外し部（４）は、前記支持部材（８）の隣接縁から距離をあけて設けられた分離ブレード（３２）を備え、
    前記分離ブレード（３２）は、前記支持部材（８）よりもわずかに高い位置に設けられることを特徴とする、請求項１１に記載の交換ステーション（２）。
14. －請求項９から１３のいずれか一項に記載の交換ステーション（２）と、
    －ロボットアーム（２８）を備えるロボット（３０）と、
    －前記ロボットアーム（２８）に取り付けられる表面処理用工具（２６）と、
    を備え、
    前記ロボットシステムは、表面処理用媒体（２４）を前記表面処理用工具（２６）に自動で取り付けるよう構成され、
    前記表面処理用工具（２６）は、前記表面処理用媒体（２４）を受容するよう構成されたヘッド（４０）を備え、
    前記ロボットシステムは、前記ヘッド（４０）を表面（８）に載置し、前記表面処理用媒体（２４）が前記ヘッド（４０）に取り付けられていない場合に、所定の力（Ｆ_１）を掛けて、前記ヘッド（４０）を前記表面（８）に向けて押圧するよう構成されることを特徴とする、ロボットシステム。
15. 前記ロボットアーム（２８）又は前記表面処理用工具（２６）の１つ以上の位置センサによって、前記ヘッド（４０）及び前記支持部材（８）の間の距離を測定するよう構成された測定部と、
    表面処理用媒体（２４）を前記ヘッド（４０）に取り付け、前記表面処理用媒体（２４）が前記ヘッド（４０）に取り付けられている場合に、前記ヘッド（４０）を前記支持部材（８）に載置するよう構成された取り付け部と、
    を備えるロボットシステムであって、
    前記測定部は、前記表面処理用媒体（２４）が前記ヘッド（４０）に取り付けられ、前記ヘッド（４０）が前記支持部材（８）に載置されている場合に、前記ヘッド（４０）及び前記支持部材（８）の間の距離を測定するよう構成されることを特徴とする、請求項１４に記載のロボットシステム。

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