JPH02303753A - 自動ばり取り、面取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本＠考案は鉄構構造物、たとえば橋梁、高層ビル、造船
などに使用する金属板材のばり取り、面取りに係る技術
である。

［従来の技術］ 金属板材をドリルやボンデで孔必けを行ったときにはば
つが発生する。シャーリングで鉄板を截断した場合にも
切断面が変形し、隅縁がシャープとなりばりが発生する
。製品（構造物の部材）の自由端としてこの切口が残る
場合や塗装をする場合にはこれらのばり取りや面取りを
行う必要がある。

最も簡便な方法としてはハンドグラインダやハンドドリ
ルを使用した作業ｄの手作業に委ね（−いたが、言うま
でもなく最も非能率であり工期。工費の点から強く改善
が求められてきた。ばり取り。

面取りを自動化した従来技術としては、あらかしめ加工
する位置を装置に教示（ティーチング）しておき、その
データに従って加工旋削するティーチング方式と、実際
に被加二「物の加工部を躍像装置から入力し画＠処理等
によって加工位置を検出する画像処理方式とがある。

このうち、ティーチング方式は被加工物が多種少甲の場
合、ティーチングに時間がかかり非能率である。またデ
ータと被加工物の照合や加工時の原点合わせが品物ごと
に必要となり多数の工数を費す。これに対して画像処理
方式は、被加工物を直接蹟像装置から入力するためティ
ーチング、データ照合、原点合わせ等が不必要となりテ
ィーチング方式に比べ有利ζ′ある。

画像処理方式による自動装置としては、出願人自身の先
願に係る「自動ばり取り、面取り装置」（実開昭６３−
９４６１５号公報　第１０図）がある。この技術は穿孔
された金属板ＵＰをコンベア１０１によって装置内へ搬
入し、テレビカメラ１０２の捉えた画像を制御部へ送っ
て画＠処理を（］い、ここで記憶されたデータに基いて
実際の孔縁、板縁を加工旋削づる作業部１０５の位置を
自動的に誘導して所望のばり取り、面取りを行う内容か
ら成り立っている。この結果、手作業から解放され、品
質上からも加工忘れや個人差がなくなり、人型鉄描構逍
物の製作に多大の貢献を果しでいる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した出願人自身の提案した従来技術にもなＪ３解決
を迫られる課題が残っている。

すなわちこの方法では被加工物［）をコンベア１０１１
−ｉこＭ、ｔ！ているだけなので、重量の軽いものは加
工中に動きデータがずれてしまう恐れがある。

また加工位置検出にテレビカメラ１０２からの情報だけ
しか用いておらず被加工物が大きい場合、被加工物の中
央部と端部でカメラからの距離に差があるため周辺部で
ピントが合わなかったり、レンズの特性で周辺部の画像
が湾曲したりして板縁の位置が正確に求められず絶対長
さに誤差が生じやすい。そのため精度の良い加工位置検
出が期待できず、ばりやのるが一部に残ったりして品質
の安定性や均一性に欠けるという問題があった。

本願発明は以上に述べた課題を解決づるために加工をう
ける金属板材を加工中は動かないように拘束することと
、光学的歪曲によって生じる加工位置の五離分を別の手
段で自動的に補正することにより、より正確な自動ばり
取り、面取り装置の提供を目的とする。

１課題を解決するための手段１ 本願発明に係る自動ばり取り、面取り装βは、前記公知
の装置へざらに、金属板材を所定の位置にて把持し把持
した位置を制御部に送って前記画像５Ｉ！Ｘ理による検
出位置を補正する機能を付加することによって前記の課
題を解決した。またこの補正としては所望の位置へ搬送
された金属板材を両側からそれぞれ独立して駆動する２
本の把持棒で押圧挟持し、当該把持棒の相互の間隔と位
置を検出して制御部へ入力することを最良の実／Ａｉ態
様としで推賞し、またより顕蕗に目的を達成する上で装
置外の床面１．から金属板材を水平に吸若して装置内へ
取込み、直角に回動じて竪向きに２本の把持棒の間へ移
動する搬送手段の伴うことも有効である旨開示した。

［作用］ 第１図（イ）は本願実施例の全体を示す斜視図、第２図
は金属板材の把持と位置検出による補正を示す斜視図で
ある。両図を参照して本願発明の詳細な説明する。

ばり取り、面取りを受ける金属板＋ＪＰは搬送部１によ
って装置内へ取り込まれ所望の位置まで移動してくる。

当該位置において公知技術と同様にテレビカメラ２によ
ってｖｒｉ像された画像はｉ！ｉｌｌ　６１１部３へ送
られて画像処理をうけ、Ｘ、Ｙ軸方向の画素として記憶
される。第２図は本願発明の要旨を示し、これと同時に
金属板材Ｐは両側から独立しで駆動する把持部４によっ
て拘束され外力を受けてもその位置を変動することがな
い。またこの拘束特定された位置は制御部３へ伝達され
画像処理によって記・圓された位置情報を補正して作業
ロボット・５へ移るべき位置を指示づる。

実施レベルに下げて説明すれば金属板材Ｐ（ま装置外の
床面上から水平に吸着されて装置内で竪向きに回動し両
側から把持棒４１．４２によって挟圧され竪向きのまま
で動かないように把持される。

この２本の把持棒４１，４２間の距離は簡単な物理的手
段で求められるから、画像処理した位置情報における対
応した値と対比することによって情報の工離を補正し、
正確な作動信号を作業口ボッ１〜に伝え、従来よりも正
確な加工作用を発現する。

［実施例］ 本願考案の最も好ましい実施例を以下、図に基いて説明
する。

第１図（イ）は実施例の装置全体の斜視図である。

本願自動ばり取り、面取り装置は実際にばり取り、面取
りを行う作業ロボット５、被加工物白身の長さと位置を
測定する機能を持つ把持部４、被加工物を搬送する搬送
部１、画像処理とこれらを制御する制御部３から構成さ
れている。

作業用ロボット５は第４図に示づようにロボット走行軸
５１、ロボットＦ下ｌ！ｌ１５２、ロボツ１〜前後軸５
３．ロボッ）−回転軸５４の４軸を組み合け、ぞれぞれ
走行軸用−し−夕５５、上下軸用モータ５６、前後軸用
モータ５７、回転軸用モータ５８によって別個独立して
駆動するものである。ロボッｌ〜回転軸５９の先端には
６軸力覚レン’Ｌ５９が取り付けられており、これを介
して工具持ち換え用の治具６０が取り付けられている。

工具は孔縁のばり取り面取り用として第５図に示すよう
な傘状の刃面を有するロータリカッタ６１、板縁のばり
取り面取り用として第６図に示すようなロータリグライ
ンダ６２を必要に応じて自動的に交換、装着する。

把持部４は金属板材の孔縁、板縁を実際に加工施削する
前に一定圧力を加えたまま把持すると同時に被加工物白
身の絶対長さと位置を測定する。

この絶対長さは把持棒４１および４２のそれぞれの移動
した距離をモータ４３８よび４４のエンコーダ４５およ
び４６で測定するか、もしくは第３図に示すように把持
棒間をレーザ距離ｈ１や超音波距離計のセンサ類４７で
測定することによって求める。この値は制御部３へ送ら
れて記憶される。

また搬送部１は搬送部（ｊ軸１１．搬送前俊軸１２．１
送上下軸１３および第１図（ロ）に示すような搬送反転
軸１４の４軸を組み合Ｕ、それぞれ走行軸用モータ、前
後軸用モータ、上下軸用モータ（以上図示Ｖず）および
反転軸用油圧シリンダ１５によって別個独立して駆９ｊ
Ｊづるものである。

反転軸には電磁マグネット１６が装着されており、油圧
シリンダ１５によってこの原理で一方向に９０度回転で
き金属板材を吸着、離脱、９０度回転するものである。

一方、画像処理部は作業口ボッ［−５の作動側に工業用
テレビカメラ２、対する側に照明用のライト（バックラ
イＩ〜）７が据えられている。

ここに掲げた最良と思われる実施例の作用をなお具体的
に説明する。

第１図（イ）でばり取りされる製品は鋼製橋梁の現場ジ
ヨイントに用いられる添接板と呼ばれるものである。こ
の添接板はまず、段目図面に示されている外径寸法にガ
ス切断される。次にボルトを通すための錐孔が設ｈ１図
面に従ってドリルで穿孔される。このように孔あけされ
た添接板Ｐは同一種類ごとに重ねて東ねられる。この添
接板を搬送部の電磁マグネット１６に吸着させ−・定高
ざまでつり上げ反転軸１４で９０度回転した後、装置内
へ運び込み作業台におろす。添接板Ｐは第２図に示すよ
うに立てられた状態で両側から把）ｈ棒４１．４２をそ
れぞれ内側に移動さけ、モータ４３゜４４の９傭をモー
タドラ、イム−３１，モータインタフエース３２を介し
てぞれぞれ検出することによって一定圧力で両側から把
持棒によって把持される。同時に、それぞれの七−夕の
エンコーダ４５．４６の信号を分周器３３て分周（ノカ
ウンター３４によって読まれる。この値（よ記憶してお
き後の画像データの補正に用いる。

この後作業ロボットの各軸、搬送部の各軸はすべて片側
に退避すると同時に添接板Ｐの背後から乳白色のアクリ
ル板を通した散乱光７を照射し、テレビカメラ２で兇像
を行う。背後からライ１へを照射〕るのは、テレビカメ
ラから添接板自身を倣像するのではなく、添接板の透過
光を歴象するため添接板の表面状態（塗装の種類、さび
、汚れ文字記入等）に関係なく安定して２値化が行える
ためである。テレビカメラで捉えた画像は画像処理イン
ターフ１−ス回路３５てＡ／Ｄ変換してマイクロコンピ
ュータ３６内へ入力し、画像処理回路のフレームメ［す
（ＲＡＭ）に記憶する。マイクロコンビ１−タ３６内の
ＣＰＵではこの記憶に基いて孔の中心位置や板の端面が
変わる頂点（隅角）を演埠し、これをすべてＲＡＭに記
憶する。

画像データの演わが終了すると、この値から添接板Ｐの
絶対長さが第７図に示すように測定され画像データが補
正される。

この手順は第８図にも示すように、把持装置４における
把持棒４１．４２が最も開いている距離を１−とじ、こ
のときのエンコーダの（直をａ。、ｂｏとしたとき、把
持棒が両方から接近して添接板Ｐの両端を挟圧把持した
ときのエンコーダの値がａｌ　＃　ｂｌになったものと
すれば、把持棒４１の移動距離！２ｌ−ｋｌａｏ　　ａ
、ｌ、また把持棒４２の移動距離り２　＝ｋｌ　ｂ、−
ｂ、ｌで表わされるから、添接板Ｐの絶対長さりは Ｑ＝Ｌ−（Ｑ、１＋Ｑ、２）　−＝・”　（１）て求め
られる。ただしｋはエン」−ダのパルス当りの長さを示
す。

次に画像データ上のそれぞれの把持棒の位置ｄ１、ｄ２
を求め、画像データ上での添接板の長ざｄを求める。ｄ
＝Ｉｃｊｔ　　ｄ２　ｌであるからこの結果画像データ
１画素当りの絶対長さｍがり ｍ＝−−・・・・・・・・・（２） としで求められこのｍから例えば画像データ上の孔の位
置ト！（ｘｉ　、　ｙｔ　）は ト１　　（ｘ＋　　、　　　ｙｔ　　　）　　−＋ｔ−
１’　　　（Ｌ　　＋ｘｔ　　ｘｍ、　　　ｙ。

ｘｍ）・・・・・・・・・（３） のように実際の加工位置に変換される。すなわち画像デ
ータによって加工位置の相対位置を求め、把持装置によ
って加工位置の絶対位置を検出するのである。

これらの蓄積された情報はコンソールインターフェース
回路３７を介してコンソール３８のキー操作によってデ
ィスプレイ又はプリントに表示することもできる。

次に、マイクロコンピュータに組み込んだプログラムの
指示に従ってまず第５図に示すようにロークリカッタ６
１を作動し、カッタ軸を最初の孔の中心に向けて移動さ
せ孔中心とカッタ軸中心とが合致したところでロボット
前後軸５３が所定量だけ移動し、力覚センサ５９からの
情報をもとに最初の孔の孔縁を一定圧力で斜めに施削し
てばり収りを行う。孔縁のばり取りがすべでの孔につい
て終ると第６図（イ）に示すように再び１！１２送部１
のマグネット１６をもとの位置に付着させ把持棒を両側
に退避する。

次に添接板Ｐの外縁全周のばり取りを行うため、搬送部
１の上下軸をあらかじめ決められた量だＣノ上方へ移動
さぜ添接板Ｐの外周を工具が入るようにあける。ここで
作業ロボット５はロータリカッタ６１からロータリグラ
インダ６２に工具を交換し、第６図（ロ）に示すように
添接板Ｐの外縁位置の４５度斜めの少し外側（ロータリ
グラインダの約半径分外側）に移動する。その後ロボッ
ト前後軸５３が前方に移動し、板縁の隅角にロータリグ
ラインダ６２を当接し、ロータリグラインダ６２の砥石
面が板外縁のコーナを斜めに力覚センサ５９からの情報
をもとに一定圧力で撫でるように外縁線よりδだけ隔て
た線１を縁端に平行に移動して切断時ののろを取り除く
。外縁が斜め線であるとき、又は曲線である時も加工位
置検出された座標の関係に基いてロボット回転軸５４を
回転することによって常に外縁線とグラインダ軸が平行
になるようしかも一定圧力で追随して移動して行く。

孔縁および板縁のばり取りが全て終了するとばり取りさ
れた添接板Ｐは搬送装置１によって搬入された方向と反
対側に移動され、そこで９０度反転され床に置かれる。

これで一連のばり取り、面取り作業が終了し、次の添接
板の搬入をする。

これら装置全体としての全作用をフローチャートとして
まとめたのが第９図である。

［発明の効果］ 本願発明に係る自動ばり取り、面取り装置は以上述べた
とおり手作業をほぼ完全に解浦した先願（第１０図）の
効果を一層顕署に拡大するものであり、先願よりもさら
に正確に加工箇所を捉え誤差の少ない完全な加工を誘導
する。

本願実施例特イｊの効果としては既に一部触れたとおり
、画像’７８１１！Ｉ！時にバックライト手法を用いて
いるため被加工物の表面状態に関係なく安定した画像処
理が（）え、安価なあまり解像度の良くないｊ−レビカ
メラを用いてもｔｉ’ｉ度の良い加工位置検出が可能と
なる。

さらに被加工物を９０度反転し、立てた状態でばり取り
を行うため取り除かれたばつが製品−Ｌに残らず、作業
口ボッｌ−を両面に取り付Ｃノることによって一度に両
面の加工をすることも可能となる。

加えて添接板のようなほとんど左右対称な被加工物では
、把持時に被加工物の中心線位置の絶対座標が検出でき
るため、テレビカメラで撮像する場合被加工物の半分だ
（）囮像すればよく、テレビカメラの分解能も面上しさ
らに被加工物の品質の向上とともに安定・ｅｌも向上す
るなど実作業に果すメリ・ットを数々挙げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は本願発明の実施例の全体の斜視図、第１
図（ロ）は同じく部分正面図、第２図は実施例のハード
（ウェアとソフｉ・ウェアの関係を示すブロック図、第
３図は実施例のレーザ距離計を用いた場合の被加工物の
長さを求める例、第４図は実施例の作業１］ボツ［・の
斜視図、第５図は実施例の孔縁のばつ取りの斜視図、第
６図（イ）は実施例の板縁のばり取りの斜視図、第６図
（［１）は実施例の添接板の板縁とロータリグラインダ
の砥石の位置関係を示した平面図、第７図は把持棒にＪ
、る加工［位置補正の原理図、第８図は実施例の加工位
置補正の７０−ブ（・−ト、第９図は実施例の作業フロ
ーチャート、第１０図は従来技術を承り斜視図。 １・・・・・・搬送部、２・・・・・・テレビカメラ３
・・・・・・制御部、４・・・・・・把持部５・・・・
・・作業口ボッ［・、４１．４２・・・・・・把持棒Ｐ
・・・・・・金属板材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）穿孔された金属板材の位置と形状とをテレビカメ
   ラで撮像し、この画像データを制御部で処理し自動的に
   加工位置を検出して金属板材の孔縁および板縁を加工施
   削する自動ばり取り、面取り装置において、当該金属板
   材を所定の位置にて把持し把持した位置を制御部に送つ
   て前記画像処理による検出位置を補正することを特徴と
   する自動ばり取り、面取り装置。
2. （２）請求項（１）において補正が所望の位置へ搬送さ
   れた金属材料を両側からそれぞれ独立して駆動する２本
   の把持棒で押圧挟持し、当該把持棒の相互の間隔と位置
   を検出して制御部へ入力することを特徴とする自動ばり
   取り、面取り装置。
3. （３）請求項（１）又は（２）において装置外の床面上
   から金属材料を水平に吸着して装置内へ取込み、直角に
   回動して竪向きに２本の把持棒の間へ移動する搬送手段
   の伴うことを特徴とする自動ばり取り、面取り装置。