JPH03178766A - グラインダロボット - Google Patents
グラインダロボットInfo
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- JPH03178766A JPH03178766A JP2258853A JP25885390A JPH03178766A JP H03178766 A JPH03178766 A JP H03178766A JP 2258853 A JP2258853 A JP 2258853A JP 25885390 A JP25885390 A JP 25885390A JP H03178766 A JPH03178766 A JP H03178766A
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- grinder
- force
- workpiece
- control means
- loop
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
-
- G—PHYSICS
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- G05B19/39—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using a combination of the means covered by at least two of the preceding groups G05B19/21, G05B19/27 and G05B19/33
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42123—Position loop then force, current loop
-
- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45058—Grinding, polishing robot
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- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明はロボットアームの手先にグラインダを持たせ、
該グラインダをワークに対して移動させることにより前
記ワークのグラインド処理を行うようにしたグラインダ
ロボットに関し、特に、高速高精度のグラインド作業を
実行することができるグラインダロボットに関する。
該グラインダをワークに対して移動させることにより前
記ワークのグラインド処理を行うようにしたグラインダ
ロボットに関し、特に、高速高精度のグラインド作業を
実行することができるグラインダロボットに関する。
（従来の技術）
一般にグラインダ装置は、ワークに対して相対的におり
返し送り移動されるグラインダを位置フィードバックル
ープで駆動制御するようになっている。
返し送り移動されるグラインダを位置フィードバックル
ープで駆動制御するようになっている。
すなわち、従来のグラインダ装置では、グラインド仕上
げ目標位置に対しグラインダの研削点を位置ループで駆
動制御することにより仕上り面が目（票面となるように
する。
げ目標位置に対しグラインダの研削点を位置ループで駆
動制御することにより仕上り面が目（票面となるように
する。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記の如くグラインダを位置ループで駆
動制御するグラインダ装置にあっては、位置ループの制
御では位置のみの検出を行うため、いきなりグラインダ
の研削点をグラインド仕上げ目標位置に設定して制御を
行うと、例えば凹凸のあるワーク表面の場合、その凸部
をむりにけずろうとして、その凸部にグラインダが食い
込んで砥石が破損してしまう恐れがあった。また、この
ためグラインダを遠方側からゆっくりとおり返し移動ご
とに序々に目標位置に近づくように移動制御すると、上
記食い込みの問題は回避されるが、加工時間が無闇に長
くなるという問題点があった。
動制御するグラインダ装置にあっては、位置ループの制
御では位置のみの検出を行うため、いきなりグラインダ
の研削点をグラインド仕上げ目標位置に設定して制御を
行うと、例えば凹凸のあるワーク表面の場合、その凸部
をむりにけずろうとして、その凸部にグラインダが食い
込んで砥石が破損してしまう恐れがあった。また、この
ためグラインダを遠方側からゆっくりとおり返し移動ご
とに序々に目標位置に近づくように移動制御すると、上
記食い込みの問題は回避されるが、加工時間が無闇に長
くなるという問題点があった。
この種グラインダを位置ループで駆動制御する弊害を除
くため、グラインダに加わる力を検出し、この力が一定
になるようロボットアームを駆動制御することも考えら
れるが、この方法ではグラインダ研削点の位置を制御す
ることができないため、ワーク表面を完全な平面に仕上
げることが難かしいものであった。
くため、グラインダに加わる力を検出し、この力が一定
になるようロボットアームを駆動制御することも考えら
れるが、この方法ではグラインダ研削点の位置を制御す
ることができないため、ワーク表面を完全な平面に仕上
げることが難かしいものであった。
そこで、本発明は、上述の如き問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、グラインダがワークに食い込
むようなことがなく、高速高精度のグラインド作業を実
行できるグラインダロボットを１７１供することである
。
ものであり、その目的は、グラインダがワークに食い込
むようなことがなく、高速高精度のグラインド作業を実
行できるグラインダロボットを１７１供することである
。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明の第１の特徴は、作業台に対し移動向７Ｅのロボ
ットアームを設け、前記ロボットアームの手先にグライ
ンダを持たせ、該グラインダを前記作業台に置かれたワ
ークに対して移動させることにより前記ワークをグライ
ンド処理するグラインダロボットにおいて、前記ロボッ
トアームに前記グラインダを介して前記ワーク側から受
ける力を検出する力検出手段を設け、前記ワークのグラ
インド仕上げ目標値を指令する指令手段と、該指令手段
より指令された目標値に基づいて位置検出手段が検出し
た位置検出信号の帰還値を得て前記ロボットアームを前
記ワークに向う方向に関し位置及び速度のフィードバッ
クループで駆動制御する位置ループ駆動制御手段と、前
記ロボットアームを同方向に関し前記力検出手段が検出
した力の帰還値を得て力のフィードバックループで駆動
制御するカループ駆動制御手段と、前記グラインダの研
削点の位置及び前記グラインダに加わる力の関係により
前記位置ループ駆動制御手段またはカループ駆動制御手
段のうちいずれかを選択するループ選択手段とから成る
制御手段を設けたことである。
ットアームを設け、前記ロボットアームの手先にグライ
ンダを持たせ、該グラインダを前記作業台に置かれたワ
ークに対して移動させることにより前記ワークをグライ
ンド処理するグラインダロボットにおいて、前記ロボッ
トアームに前記グラインダを介して前記ワーク側から受
ける力を検出する力検出手段を設け、前記ワークのグラ
インド仕上げ目標値を指令する指令手段と、該指令手段
より指令された目標値に基づいて位置検出手段が検出し
た位置検出信号の帰還値を得て前記ロボットアームを前
記ワークに向う方向に関し位置及び速度のフィードバッ
クループで駆動制御する位置ループ駆動制御手段と、前
記ロボットアームを同方向に関し前記力検出手段が検出
した力の帰還値を得て力のフィードバックループで駆動
制御するカループ駆動制御手段と、前記グラインダの研
削点の位置及び前記グラインダに加わる力の関係により
前記位置ループ駆動制御手段またはカループ駆動制御手
段のうちいずれかを選択するループ選択手段とから成る
制御手段を設けたことである。
本発明の第２の特徴は、手先にグラインダを備え、ワー
ク表面を任意の形状に仕上げる際に、グラインダの研削
点が目標仕上げ位置に未だ至っていない場所ではグライ
ンダの押し付け力を制御しながらグラインダかけ作業を
行い、グラインダの研削点が目標仕上げ位置に至った場
所では押し付け力が設定値内であることを条件として、
グラインダの位置を制御しながらグラインダかけ作業を
行うグラインダロボットにおいて、位置制御が選択され
ている場所でのグラインダの送り速度を力制御が選択さ
れている場所でのグラインダの送り速度に比べて高速に
していることである。
ク表面を任意の形状に仕上げる際に、グラインダの研削
点が目標仕上げ位置に未だ至っていない場所ではグライ
ンダの押し付け力を制御しながらグラインダかけ作業を
行い、グラインダの研削点が目標仕上げ位置に至った場
所では押し付け力が設定値内であることを条件として、
グラインダの位置を制御しながらグラインダかけ作業を
行うグラインダロボットにおいて、位置制御が選択され
ている場所でのグラインダの送り速度を力制御が選択さ
れている場所でのグラインダの送り速度に比べて高速に
していることである。
（作用）
上記第１の特徴によれば、制御手段に位置ループ駆動制
御手段とカループ駆動手段を設け、グラインダの研削点
の位置及び前記グラインダに加わる力の関係により、例
えば仕上げ目標位置に至るまでの間はカループ駆動制御
手段を、仕上げ］１標位置に至ったのちは押し付け力が
設定値内であることを条件とし位置ループ駆動１４御手
段を選択するというように、再駆動制御手段のいずれか
をループ選択手段で選択する。
御手段とカループ駆動手段を設け、グラインダの研削点
の位置及び前記グラインダに加わる力の関係により、例
えば仕上げ目標位置に至るまでの間はカループ駆動制御
手段を、仕上げ］１標位置に至ったのちは押し付け力が
設定値内であることを条件とし位置ループ駆動１４御手
段を選択するというように、再駆動制御手段のいずれか
をループ選択手段で選択する。
これにより高速、高精度の加工が可能となる。
また、上記第２の特徴によれば、グラインダの研削点が
目標仕上げ位置に未だ至っておらず、力制御が選択され
ている場所では、グラインダの送り速度を低速に設定す
ることで研削−回当りのワーク表面の研削量を多くし、
またグラインダの研削点が目標仕上げ位置に至り、位置
制御が選択されている場所では、グラインダの送り速度
を力制御が選択されている場所でのグラインダの送り速
度に比べて高速に設定することにより、全体としての加
工時間が短縮される。
目標仕上げ位置に未だ至っておらず、力制御が選択され
ている場所では、グラインダの送り速度を低速に設定す
ることで研削−回当りのワーク表面の研削量を多くし、
またグラインダの研削点が目標仕上げ位置に至り、位置
制御が選択されている場所では、グラインダの送り速度
を力制御が選択されている場所でのグラインダの送り速
度に比べて高速に設定することにより、全体としての加
工時間が短縮される。
これにより、自動的にワーク表面を任意の形状に正確に
かつ、さらに効率よく仕上げることができる。
かつ、さらに効率よく仕上げることができる。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例に係るグラインダロボット装
置の全体概要を示す正面図である。
置の全体概要を示す正面図である。
図において、装置本体を構成するフレーム１の底面には
、作業台２が配置され、この台２上にグラインドすべき
ワークＷを固定可能となっている。
、作業台２が配置され、この台２上にグラインドすべき
ワークＷを固定可能となっている。
前記フレーム１の上面には前記作業台２の上方で移動自
在の直交３軸形のロボットアーム３が設けられ、その上
端には、特に上下方向の動作状態を検出するためのポテ
ンショメータ（位置検出手段）４が設けられている。
在の直交３軸形のロボットアーム３が設けられ、その上
端には、特に上下方向の動作状態を検出するためのポテ
ンショメータ（位置検出手段）４が設けられている。
また、前記ロボットアーム３の手先にはグラインダ本体
５が設けられており、回転自在の砥石６が取り付けられ
ている。グラインダ本体５とアーム３の間には、前記グ
ラインダ５の砥石６が前記ワークＷ側から受ける力を検
出するためのひずみゲージなどによる力センサ（力検出
手段）７が設けられている。
５が設けられており、回転自在の砥石６が取り付けられ
ている。グラインダ本体５とアーム３の間には、前記グ
ラインダ５の砥石６が前記ワークＷ側から受ける力を検
出するためのひずみゲージなどによる力センサ（力検出
手段）７が設けられている。
また、前記ロボットアーム３には、そのロボットアーム
３を上下方向（Ｚ方向）に移動させるためのＺ軸モータ
１１が設けられている。
３を上下方向（Ｚ方向）に移動させるためのＺ軸モータ
１１が設けられている。
さらに、前記フレーム１の側面には、グラインダ６の送
り速度や送り方向を指示するためのジョイスティック８
を備えたコントローラ９が設けられている。このコント
ローラ９内には、第２図に示す制御手段Ｃ７に相当する
制御部材が内蔵されている。
り速度や送り方向を指示するためのジョイスティック８
を備えたコントローラ９が設けられている。このコント
ローラ９内には、第２図に示す制御手段Ｃ７に相当する
制御部材が内蔵されている。
上記構成のグラインダロボット装置において、キーボー
ド（指令手段）１８などよりワークＷの仕上げ目標位置
（Ｚｏ ）を人力し、ジョイスティック８を操作すると
、回転するグラインダ６をワークＷの上面に押圧した状
態でアーム３を前後左右（Ｘ Ｙ）方向に任意の送り速
度で任意の方向に移動させることができる。
ド（指令手段）１８などよりワークＷの仕上げ目標位置
（Ｚｏ ）を人力し、ジョイスティック８を操作すると
、回転するグラインダ６をワークＷの上面に押圧した状
態でアーム３を前後左右（Ｘ Ｙ）方向に任意の送り速
度で任意の方向に移動させることができる。
次に、第２図を参照して上記制御手段Ｃ７について説明
する。
する。
上記制御手段Ｃ７は、前記ワークＷのグラインド仕上げ
目標値を指令するキーボード１８（指令手段）より指令
された目標値に基づいてポテンショメータ４（位置検出
手段）が検出した位置検出信号の帰還値を得て前記ロボ
ットアームを前記ワークに向う方向に関し位置及び速度
の位置フィードバックループで駆動制御する位置ループ
駆動制御手段Ｃ４と、前記ロボットアームを同方向に関
し前記力センサ７（力検出手段）が検出した力の帰還値
を得て力のフィードバックループで駆動制御するカルー
プ駆動制御手段Ｃ５と、前記グラインダの研削点の位置
及び前記グラインダに加わる力の関係により前記位置ル
ープ制御手段Ｃ４またはカループ制御手段Ｃ５のうちい
ずれかを選択するループ選択手段Ｃ６とを有している。
目標値を指令するキーボード１８（指令手段）より指令
された目標値に基づいてポテンショメータ４（位置検出
手段）が検出した位置検出信号の帰還値を得て前記ロボ
ットアームを前記ワークに向う方向に関し位置及び速度
の位置フィードバックループで駆動制御する位置ループ
駆動制御手段Ｃ４と、前記ロボットアームを同方向に関
し前記力センサ７（力検出手段）が検出した力の帰還値
を得て力のフィードバックループで駆動制御するカルー
プ駆動制御手段Ｃ５と、前記グラインダの研削点の位置
及び前記グラインダに加わる力の関係により前記位置ル
ープ制御手段Ｃ４またはカループ制御手段Ｃ５のうちい
ずれかを選択するループ選択手段Ｃ６とを有している。
すなわち、本発明では、制御手段Ｃ７に位置ループ駆動
制御手段Ｃ４とカルーブ駆動手段Ｃ５を設け、グライン
ダの研削点の位置及び前記グラインダに加わる力の関係
により、仕上げ目標位置に至るまでの間はカループ駆動
制御手段Ｃ５を、仕上げ目標位置に至ったのちは押し付
け力が設定値内であることを条件とし位置ループ駆動制
御手段Ｃ４を選択するというように、再駆動制御手段Ｃ
４、Ｃ５のいずれかをループ選択手段Ｃ６で選択してい
る。
制御手段Ｃ４とカルーブ駆動手段Ｃ５を設け、グライン
ダの研削点の位置及び前記グラインダに加わる力の関係
により、仕上げ目標位置に至るまでの間はカループ駆動
制御手段Ｃ５を、仕上げ目標位置に至ったのちは押し付
け力が設定値内であることを条件とし位置ループ駆動制
御手段Ｃ４を選択するというように、再駆動制御手段Ｃ
４、Ｃ５のいずれかをループ選択手段Ｃ６で選択してい
る。
第３図は第１図の位置ループ駆動制御手段ｃ４に相当す
る位置ループ駆動制御部のブロック図である。
る位置ループ駆動制御部のブロック図である。
本例の位置ループ駆動制御部１０は、前記アーム３を上
下動（Ｚ）方向に駆動するためのもので、Ｚ軸モータ１
１と接続されるドライバ（サーボアンプ）１２と、ＰＩ
Ｄ系コントローラ１３と、上記ポテンショメータ４より
の位置信号およびモータ１１よりの速度信号に従って位
置フィードバックループ及び速度フィードバックループ
を形成するための位置比較器１４及び速度比較器１５を
有している。
下動（Ｚ）方向に駆動するためのもので、Ｚ軸モータ１
１と接続されるドライバ（サーボアンプ）１２と、ＰＩ
Ｄ系コントローラ１３と、上記ポテンショメータ４より
の位置信号およびモータ１１よりの速度信号に従って位
置フィードバックループ及び速度フィードバックループ
を形成するための位置比較器１４及び速度比較器１５を
有している。
第４図は第１図のカルーブ駆動制御手段Ｃ５に相当する
カルーブ駆動制御部１６のブロック図である。
カルーブ駆動制御部１６のブロック図である。
本例のカループ駆動制御部１６は、前記アーム３を上下
（Ｚ）方向に力のフィードバック信号を得て駆動するも
ので、上記力センサ７が検出した力信号を予め設定され
た一定の力と比較する力比較器１７を有し、この比較器
１７から出される偏差信号でドライバ１２を駆動する。
（Ｚ）方向に力のフィードバック信号を得て駆動するも
ので、上記力センサ７が検出した力信号を予め設定され
た一定の力と比較する力比較器１７を有し、この比較器
１７から出される偏差信号でドライバ１２を駆動する。
第５図に位置制御及び力制御による２軸モータ１１の駆
動制御方法を示した。
動制御方法を示した。
ステップ５０１で、研削点が目標仕上げ平面に達したか
否かを検出し、目標仕上げ平面に達するまでの間はステ
ップ５０２の力制御へ移行する。
否かを検出し、目標仕上げ平面に達するまでの間はステ
ップ５０２の力制御へ移行する。
この力制御は、第４図に示すカルーブ駆動制御部１６に
よる制御であり、この間、グラインダ５の砥石６はワー
クＷに対して一定の力で押し付けられる。
よる制御であり、この間、グラインダ５の砥石６はワー
クＷに対して一定の力で押し付けられる。
一方、ステップ５０１で研削点が目標仕上げ平面に達し
たと判別した場合には、ステップ５０４へ移行し、押し
付け力が設定値以上であるか否かがすり別される。
たと判別した場合には、ステップ５０４へ移行し、押し
付け力が設定値以上であるか否かがすり別される。
押し付け力が設定値以上である場合には、ステップ５０
２へ移行し、押し付け力を一定値内に保つよう第４図の
カループ駆動制御部１６で力制御される。
２へ移行し、押し付け力を一定値内に保つよう第４図の
カループ駆動制御部１６で力制御される。
ステップ５０４で押し付け力が設定値未満であると判別
された場合には、ステップ５０５へ移行し、第３図に示
す位置ループ駆動制御部１ｏにより、位置制御が行われ
る。ステップ５０３では作業の終了を判別し、終了する
まで処理をステップ５０１へ返す。
された場合には、ステップ５０５へ移行し、第３図に示
す位置ループ駆動制御部１ｏにより、位置制御が行われ
る。ステップ５０３では作業の終了を判別し、終了する
まで処理をステップ５０１へ返す。
以上により、ワークＷはグラインダ５の回転砥石６によ
り、位置制御または力制御で研削されるが、目標平面に
至るまでの間は力制御され、目標面では位置制御される
ので、第６図に示すように、ワーク表面に凹凸があって
も砥石６が食い込んで砥石が破損したり、ワーク表面か
ら砥石が離れたり、ワーク表面を目標仕上げ平面以上に
削り込んだりするようなことはない。
り、位置制御または力制御で研削されるが、目標平面に
至るまでの間は力制御され、目標面では位置制御される
ので、第６図に示すように、ワーク表面に凹凸があって
も砥石６が食い込んで砥石が破損したり、ワーク表面か
ら砥石が離れたり、ワーク表面を目標仕上げ平面以上に
削り込んだりするようなことはない。
すなわち、グラインダ５が第６図の状態Ａから状態Ｂに
移行した場合、状態Ａでは、グラインダの研削点がワー
クの目標仕上げ平面に達しておらず、グラインダは押し
付け方向に力制御されている。従って、砥石６が食い込
んで破損したり、ワーク表面から離れることはない。ま
た、状態Ｂでは、グラインダの研削点がワークの目標仕
上げ平面に達しており、グラインダは押し付け方向に位
置制御されている。このためグラインダがワーク表面を
目標仕上げ平面以上に削り込むことはない。
移行した場合、状態Ａでは、グラインダの研削点がワー
クの目標仕上げ平面に達しておらず、グラインダは押し
付け方向に力制御されている。従って、砥石６が食い込
んで破損したり、ワーク表面から離れることはない。ま
た、状態Ｂでは、グラインダの研削点がワークの目標仕
上げ平面に達しており、グラインダは押し付け方向に位
置制御されている。このためグラインダがワーク表面を
目標仕上げ平面以上に削り込むことはない。
従って、ワーク表面を正確な平面に素速く仕上げること
ができる。
ができる。
目標仕上げ平面は、第７図に示すように、最終的な目標
仕上げ位置Ｚｏより少し手前の位置ｚｉに設定し、最終
的には位置制御のみで目標仕上げ平面を形成するように
してもよい。このようにすれば、いわゆる荒削りを第５
図に示す制御で迅速に処理し、次いで位置制御のみによ
り精密な研削を行うことができるので、研削精度をより
高くすることができる。
仕上げ位置Ｚｏより少し手前の位置ｚｉに設定し、最終
的には位置制御のみで目標仕上げ平面を形成するように
してもよい。このようにすれば、いわゆる荒削りを第５
図に示す制御で迅速に処理し、次いで位置制御のみによ
り精密な研削を行うことができるので、研削精度をより
高くすることができる。
上記実施例では、第２図に示すジョイスティック８によ
りグラインダ５を手動で平面送り移動させる例を示した
が、以下に説明する第２実施例の如くに、平面送り移動
も自動的に行うことができることは勿論である。
りグラインダ５を手動で平面送り移動させる例を示した
が、以下に説明する第２実施例の如くに、平面送り移動
も自動的に行うことができることは勿論である。
また、上記実施例では、アーム３をワークＷに対して移
動させる例を示したが、この移動はｔ０対的な関係にあ
るので、全軸（ｘｙｚ）またはＸＹ軸がワークＷ側の移
動によるものであっても同様である。
動させる例を示したが、この移動はｔ０対的な関係にあ
るので、全軸（ｘｙｚ）またはＸＹ軸がワークＷ側の移
動によるものであっても同様である。
以上の通り、上記実施例はグラインダ作業において、グ
ラインダのワークに向う方向の輔に関し、位置制御に加
えて力制御を行うようにしたグラインダロボットである
ので、ワーク表面に凹凸があっても、グラインダがワー
クに食い込んで破損したり、ワーク表面から離れてしま
う恐れがなく、高速、高精度のグラインダ作業を実施で
きる。
ラインダのワークに向う方向の輔に関し、位置制御に加
えて力制御を行うようにしたグラインダロボットである
ので、ワーク表面に凹凸があっても、グラインダがワー
クに食い込んで破損したり、ワーク表面から離れてしま
う恐れがなく、高速、高精度のグラインダ作業を実施で
きる。
次に、本発明に従うグラインダロボットの第２の実施例
について説明する。
について説明する。
この第２実施例は、前述した第１実施例の特徴を有する
グラインダロボットにおいて、グラインダを自動的に平
面送り移動させる場合に生ずる以下の如くの問題点をさ
らに解決するためのものである。
グラインダロボットにおいて、グラインダを自動的に平
面送り移動させる場合に生ずる以下の如くの問題点をさ
らに解決するためのものである。
すなわち、グラインダを自動的に一定の速度で送りなが
らグラインダかけ作業を行う場合に、研削点が目標仕上
げ位置からまだ離れており、力制御により大きな押し付
け力でワークを研削する時に設定される、比較的ゆっく
りとした送り速度を作業全体を通して用いると、ワーク
表面の大部分が目標仕上げ面に仕上がっている位置制御
による作業に於いても、必要以上に遅い送り速度が用い
られ、加工時間が必要以上に長くなるという問題点があ
った。また設定する送り速度を早くすると、今度は力制
御時の研削−回当りのワーク表面の研削量が少なくなる
ため、結局全体としてやはり加工時間が長くなってしま
う問題点があった。
らグラインダかけ作業を行う場合に、研削点が目標仕上
げ位置からまだ離れており、力制御により大きな押し付
け力でワークを研削する時に設定される、比較的ゆっく
りとした送り速度を作業全体を通して用いると、ワーク
表面の大部分が目標仕上げ面に仕上がっている位置制御
による作業に於いても、必要以上に遅い送り速度が用い
られ、加工時間が必要以上に長くなるという問題点があ
った。また設定する送り速度を早くすると、今度は力制
御時の研削−回当りのワーク表面の研削量が少なくなる
ため、結局全体としてやはり加工時間が長くなってしま
う問題点があった。
そこで、この第２実施例では、位置制御におけるグライ
ンダの送り速度Ｖｆと、力制御におけるグラインダの送
り速度Ｖｓとを所定の関係（Ｖｆ＞Ｖｓ）となる様に制
御したものである。
ンダの送り速度Ｖｆと、力制御におけるグラインダの送
り速度Ｖｓとを所定の関係（Ｖｆ＞Ｖｓ）となる様に制
御したものである。
第８図は本発明の一実施例に係るグラインダロボットの
全体概要を示す図である。このグラインダ作業ロボット
は、ロボット本体２０とコントローラ２１により＋ＭＭ
されている。ロボット本体２０は６軸円筒座標形ロボッ
トであり、θ、 Ｚ、 Ｒの基本３軸と、α、β、γ
の手先姿勢３軸の合計６輔によりロボット手先に取り付
けられたグラインダ５を任意の空間位置へ任意の姿勢で
移動させ、ワークＷに対して回転砥石６を押し付けるこ
とによりグラインダかけ作業を行う。この時のグライン
ダ５の押し付け力は、ロボット手先とグラインダ５の間
に取り付けられた６軸力トルクセンサ２２により常に検
出され、コントローラ２１に送られる。
全体概要を示す図である。このグラインダ作業ロボット
は、ロボット本体２０とコントローラ２１により＋ＭＭ
されている。ロボット本体２０は６軸円筒座標形ロボッ
トであり、θ、 Ｚ、 Ｒの基本３軸と、α、β、γ
の手先姿勢３軸の合計６輔によりロボット手先に取り付
けられたグラインダ５を任意の空間位置へ任意の姿勢で
移動させ、ワークＷに対して回転砥石６を押し付けるこ
とによりグラインダかけ作業を行う。この時のグライン
ダ５の押し付け力は、ロボット手先とグラインダ５の間
に取り付けられた６軸力トルクセンサ２２により常に検
出され、コントローラ２１に送られる。
コントローラ２１内には制御手段が内蔵されており、グ
ラインダ５の押し付け力およびグラインダ先端部の位置
が力検出手段および位置検出手段により常に監視されて
いる。そしてグラインダかけ作業中においては、前述し
た第１実施例と同様に、グラインダの研削点がグライン
ド指令手段より指令された目標仕上げ位置に未だ至って
いない場所ではカループ駆動制御手段を、また目標仕上
げ位置に至った場所では押し付け力が設定値内であるこ
とを条件として位置ループ駆動制御手段をループ選択手
段が選択するようになっている。
ラインダ５の押し付け力およびグラインダ先端部の位置
が力検出手段および位置検出手段により常に監視されて
いる。そしてグラインダかけ作業中においては、前述し
た第１実施例と同様に、グラインダの研削点がグライン
ド指令手段より指令された目標仕上げ位置に未だ至って
いない場所ではカループ駆動制御手段を、また目標仕上
げ位置に至った場所では押し付け力が設定値内であるこ
とを条件として位置ループ駆動制御手段をループ選択手
段が選択するようになっている。
第９図は制御手段によりグラインダかけ作業を行ったと
きの様子を示した図である。図Ａの位置ではグラインダ
先端の研削点がワークＷの目標仕上げ位置Ｚ。に達して
いないため、ここでは力制御が選択されて砥石６がワー
クＷに押し付けられてワーク表面が削られる。図Ｂの位
置ではグラインダ先端の研削点がワークＷの目標仕上げ
位置Ｚｎに達しているため、こては位置制御が選択され
、これ以上グラインダがワーク表面を削り込むことはな
く、ワーク表面を指定された形状に正確に仕上げること
ができる。
きの様子を示した図である。図Ａの位置ではグラインダ
先端の研削点がワークＷの目標仕上げ位置Ｚ。に達して
いないため、ここでは力制御が選択されて砥石６がワー
クＷに押し付けられてワーク表面が削られる。図Ｂの位
置ではグラインダ先端の研削点がワークＷの目標仕上げ
位置Ｚｎに達しているため、こては位置制御が選択され
、これ以上グラインダがワーク表面を削り込むことはな
く、ワーク表面を指定された形状に正確に仕上げること
ができる。
第１０図および第１１図は、本グラインダロボットを用
いて自動的にワーク表面を任意の形状に仕上げる場合の
研削点の位置とグラインダの送り速度の関係を定めた図
である。図の横軸はグラインダ先端の研削点の位置Ｚ１
縦軸はグラインダの送り速度Ｖを示している。
いて自動的にワーク表面を任意の形状に仕上げる場合の
研削点の位置とグラインダの送り速度の関係を定めた図
である。図の横軸はグラインダ先端の研削点の位置Ｚ１
縦軸はグラインダの送り速度Ｖを示している。
第１０図では、グラインダ先端の研削点の位置Ｚが目標
仕上げ位置Ｚ０に未だ至っておらず、力制御が選択され
ているところでは、グラインダの送り速度Ｖを低速の１
ｉｉＶｓに設定しておき、グラインダ先端の研削点の位
置２が目標仕上げ位置Ｚｏに達し、位置制御が選択され
たところではグラインダの送り速度Ｖを高速の値Ｖｆに
変更するようにグラインダの送り速度を与えている。こ
の関係（Ｖｆ＞Ｖｓ）に従ってグラインダの送り速度を
与えると、力制御が選択されている場所ではグラインダ
の送り速度が低速のために研削−回当りの研削量が多く
なり、また位置制御が選択されている場所ではグライン
ダの送り速度を高速にするため、全体としての加工時間
を短縮することができる。
仕上げ位置Ｚ０に未だ至っておらず、力制御が選択され
ているところでは、グラインダの送り速度Ｖを低速の１
ｉｉＶｓに設定しておき、グラインダ先端の研削点の位
置２が目標仕上げ位置Ｚｏに達し、位置制御が選択され
たところではグラインダの送り速度Ｖを高速の値Ｖｆに
変更するようにグラインダの送り速度を与えている。こ
の関係（Ｖｆ＞Ｖｓ）に従ってグラインダの送り速度を
与えると、力制御が選択されている場所ではグラインダ
の送り速度が低速のために研削−回当りの研削量が多く
なり、また位置制御が選択されている場所ではグライン
ダの送り速度を高速にするため、全体としての加工時間
を短縮することができる。
また第１１図に示すように、目標仕上げ位置Ｚｏとその
近傍に設置した位置２１との間で２つのグラインダの送
り速度ＶＳとＶｆを滑らかにつなぐことで、グラインダ
作業中にグラインダの送り速度が急に変わることを防ぐ
ことができ、よりスムーズにグラインダかけ作業を行う
ことができる。
近傍に設置した位置２１との間で２つのグラインダの送
り速度ＶＳとＶｆを滑らかにつなぐことで、グラインダ
作業中にグラインダの送り速度が急に変わることを防ぐ
ことができ、よりスムーズにグラインダかけ作業を行う
ことができる。
［発明の効果］
以上のとおり、本発明に従うグラインダロボットの第２
実施例によれば、グラインダの研削点が目標仕上げ位置
に未だ至っておらず、力制御が選択されている場所では
、グラインダの送り速度が低速に設定され、研削−回当
りのワーク表面の研削量が多くなる。またグラインダの
研削点が目標仕上げ位置に至り、位置制御が選択されて
いる場所では、グラインダの送り速度が力制御が選択さ
れている場所でのグラインダの送り速度に比べて高速に
設定されるため、全体としての加工侍間がさらに短縮さ
れる。
実施例によれば、グラインダの研削点が目標仕上げ位置
に未だ至っておらず、力制御が選択されている場所では
、グラインダの送り速度が低速に設定され、研削−回当
りのワーク表面の研削量が多くなる。またグラインダの
研削点が目標仕上げ位置に至り、位置制御が選択されて
いる場所では、グラインダの送り速度が力制御が選択さ
れている場所でのグラインダの送り速度に比べて高速に
設定されるため、全体としての加工侍間がさらに短縮さ
れる。
第１図は本発明に従うグラインダロボットの［概略構成
を示す図。 第２図は、第１図に示すグラインダロボットの制御構成
を示すブロック図。 第３図は位置ループ駆動制御部のブロック図。 第４図はカループ駆動制御部のブロック図。 第５図は第１図に示すグラインダロボットの制御処理の
一例を示すフローチャート。 第６図および第７図は第１図に示すグラインダロボット
の動作のは要を示す説明図。 第８図は本発明に従うグラインダロボットの第２実施例
の全体概要を示す構成図。 第９図はグラインダかけ作業時の動作の概要を示す説明
図。 第１０図および第１１図は上記第２実施例に係る研削点
の位置とグラインダの送り速度の関係を示すグラフであ
る。 １・・・フレーム ２・・・作業台 ３・・・ロボットアーム ４・・・ポテンショメータ ５・・・グラインダ ６・・・砥石 ７・・・力センサ Ｗ・・・ワーク
を示す図。 第２図は、第１図に示すグラインダロボットの制御構成
を示すブロック図。 第３図は位置ループ駆動制御部のブロック図。 第４図はカループ駆動制御部のブロック図。 第５図は第１図に示すグラインダロボットの制御処理の
一例を示すフローチャート。 第６図および第７図は第１図に示すグラインダロボット
の動作のは要を示す説明図。 第８図は本発明に従うグラインダロボットの第２実施例
の全体概要を示す構成図。 第９図はグラインダかけ作業時の動作の概要を示す説明
図。 第１０図および第１１図は上記第２実施例に係る研削点
の位置とグラインダの送り速度の関係を示すグラフであ
る。 １・・・フレーム ２・・・作業台 ３・・・ロボットアーム ４・・・ポテンショメータ ５・・・グラインダ ６・・・砥石 ７・・・力センサ Ｗ・・・ワーク
Claims (7)
- （１）作業具を前記作業台に置かれたワークに対して前
もって決められた第１の方向に送り移動させることによ
り前記ワークを加工処理するロボットにして、 前記作業具に前記ワーク側から受ける力を検出する力検
出手段と、 前記ワークの加工仕上げ目標値を指令する指令手段と、 前記作業具の位置を検出する位置検出手段と、該指令手
段より指令された目標値に基づいて前記位置検出手段が
検出した位置検出信号に従って前記作業具を前記ワーク
に向う第２の方向に関し位置及び速度の位置フィードバ
ックループで駆動制御する位置ループ駆動制御手段と、 前記作業具を上記第２の方向に関し前記力検出手段が検
出した力信号に従って力のフィードバックループで駆動
制御する力ループ駆動制御手段と、前記作業具の位置お
よび前記作業具に加わる力の関係により前記位置ループ
駆動制御手段または力ループ駆動制御手段のうちいずれ
かを選択するループ選択手段と、を具備したことを特徴
とするロボット。 - （２）作業台に対し移動自在のロボットアームを設け、
前記ロボットアームの手先にグラインダを持たせ、該グ
ラインダを前記作業台に置かれたワークに対して前もっ
て決められた第１の方向に送り移動させることにより前
記ワークをグラインド処理するグラインダロボットにし
て、 前記ロボットアームに前記グラインダを介して前記ワー
ク側から受ける力を検出する力検出手段と、 前記ワークのグラインド仕上げ目標値を指令する指令手
段と、 前記グラインダの位置を検出する位置検出手段と、 該指令手段より指令された目標値に基づいて前記位置検
出手段が検出した位置検出信号に従って前記ロボットア
ームを前記ワークに向う第２の方向に関し位置及び速度
の位置フィードバックループで駆動制御する位置ループ
駆動制御手段と、前記ロボットアームを上記第２の方向
に関し前記力検出手段が検出した力信号に従って力のフ
ィードバックループで駆動制御する力ループ駆動制御手
段と、 前記グラインダの位置および前記グラインダに加わる力
の関係により前記位置ループ駆動制御手段または力ルー
プ駆動制御手段のうちいずれかを選択するループ選択手
段とを具備したことを特徴とするグラインダロボット。 - （３）前記ループ選択手段は、仕上げ目標位置に至るま
での間は前記力ループ駆動制御手段を選択し、仕上げ目
標位置に至ったのちは押し付け力が設定値内であること
を条件として前記位置ループ駆動制御手段を選択する様
に構成されていることを特徴とする請求項２の記載のグ
ラインダロボット。 - （４）前記指令手段は、前記グラインド仕上げ目標値と
して最終仕上げ目標位置と、この最終仕上げ目標位置よ
り少し手前に設定される荒仕上げ目標位置とに分けて指
令する様に構成されていることを特徴とする請求項２に
記載のグラインダロボット。 - （５）作業台に対し移動自在のロボットアームを設け、
前記ロボットアームの手先にグラインダを持たせ、該グ
ラインダを前記作業台に置かれたワークに対して前もっ
て決められた第１の方向に送り移動させることにより前
記ワークをグラインド処理するグラインダロボットにし
て、 前記ロボットアームに前記グラインダを介して前記ワー
ク側から受ける力を検出する力検出手段と、 前記ワークのグラインド仕上げ目標値を指令する指令手
段と、 前記グラインダの位置を検出する位置検出手段と、 該指令手段より指令された目標値に基づいて前記位置検
出手段が検出した位置検出信号に従って前記ロボットア
ームを前記ワークに向う第２の方向に関し位置及び速度
の位置フィードバックループで駆動制御する位置ループ
駆動制御手段と、前記ロボットアームを上記第２の方向
に関し前記力検出手段が検出した力信号に従って力のフ
ィードバックループで駆動制御する力ループ駆動制御手
段と、 前記グラインダの位置および前記グラインダに加わる力
の関係により前記位置ループ駆動制御手段または力ルー
プ駆動制御手段のうちいずれかを選択するループ選択手
段と、 前記力ループ駆動制御手段が選択されている場合、グラ
インダを第１の送り速度で前記第１の方向に送り移動さ
せ、前記位置ループ駆動制御手段が選択されている場合
、グラインダを上記第１の送り速度より速い第２の送り
速度で前記第１の方向に送り移動させる手段と、を具備
することを特徴とするグラインダロボット。 - （６）前記ループ選択手段は、仕上げ目標位置に至るま
での間は前記力ループ駆動制御手段を選択し、仕上げ目
標位置に至ったのちは押し付け力が設定値内であること
を条件として前記位置ループ駆動制御手段を選択する様
に構成されていることを特徴とする請求項５に記載のグ
ラインダロボット。 - （７）前記送り移動手段が、前記力ループ駆動制御手段
と前記位置ループ駆動制御手段が切り換わる際に、グラ
インダの送り速度が不連続にならないように、上記制御
手段の切り換え点の近傍でグラインダの送り速度を滑ら
かにつなぐ様に構成されていることを特徴とする請求項
５に記載のグラインダロボット。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25546189 | 1989-09-30 | ||
| JP1-255461 | 1989-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03178766A true JPH03178766A (ja) | 1991-08-02 |
| JP3041030B2 JP3041030B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=17279089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02258853A Expired - Fee Related JP3041030B2 (ja) | 1989-09-30 | 1990-09-29 | グラインダロボット |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5126645A (ja) |
| EP (1) | EP0421323B1 (ja) |
| JP (1) | JP3041030B2 (ja) |
| KR (1) | KR940009090B1 (ja) |
| DE (1) | DE69014810T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018202577A (ja) * | 2017-06-08 | 2018-12-27 | 株式会社Ihi | 加工装置 |
| WO2021149564A1 (ja) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | ファナック株式会社 | 研磨量推定装置 |
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| US5448146A (en) * | 1993-01-29 | 1995-09-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method for applying constant force with nonlinear feedback control and constant force device using same |
| KR0167021B1 (ko) * | 1993-03-15 | 1999-02-01 | 카타다 테쯔야 | 자동연삭장치 |
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| RU2721770C2 (ru) | 2015-11-19 | 2020-05-22 | Инвенцио Аг | Винтовертное устройство и способ ввинчивания винта в стену |
| DE102015225667A1 (de) | 2015-12-17 | 2017-06-22 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Handhabungssystem |
| EP3571010B1 (de) | 2017-01-23 | 2020-07-01 | Voith Patent GmbH | Schleifroboter zum schleifen elektrisch leitfähiger werkstücke und verfahren zum betrieb eines solchen |
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| US11554461B1 (en) | 2018-02-13 | 2023-01-17 | Omax Corporation | Articulating apparatus of a waterjet system and related technology |
| CN108762071B (zh) * | 2018-05-10 | 2023-12-22 | 华南理工大学 | 一种恒力研磨控制系统及方法 |
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| US12051316B2 (en) | 2019-12-18 | 2024-07-30 | Hypertherm, Inc. | Liquid jet cutting head sensor systems and methods |
| WO2022108679A2 (en) | 2020-10-30 | 2022-05-27 | Cummins Inc. | System and method for deburred port holes in a two-stroke engine |
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-
1990
- 1990-09-28 US US07/589,517 patent/US5126645A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-29 JP JP02258853A patent/JP3041030B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-29 KR KR1019900015691A patent/KR940009090B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-01 DE DE69014810T patent/DE69014810T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-01 EP EP90118810A patent/EP0421323B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0421323B1 (en) | 1994-12-07 |
| KR910005979A (ko) | 1991-04-27 |
| DE69014810T2 (de) | 1995-05-11 |
| US5126645A (en) | 1992-06-30 |
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