JPH04111768A - ロボットの仕上げ加工制御装置 - 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」 この発明は、ロボットによって把持されたワークに対し
、研削・研磨等の仕上げ加工を行うロボットの仕上げ加
工制御装置に関するものである。

「従来の技術」 従来、把持したワークを指示された経路に沿って移動す
るワーク把持型ロボットにおいて、ワークに対する加工
負荷を任意に制御する方法としては、加工装置を駆動す
るモータの負荷電流を検出し、この検出信号をロボット
の制御系へフィードバックする方法や、ロボットの手首
関節部分に加わる負荷圧力を検出し、この検出信号をロ
ボットの制御系へフィードバックする方法などがある。

ところが、ベルトサンダーやグラインダーなどの仕上げ
加工装置によってワークに対する仕上げ加工を施す場合
においては、加工負荷が瞬間的に発生・消滅するため、
上述した負荷電流や負荷圧力を検出する方法では、ワー
クに対する加工負荷を一定とすることかできず、加工仕
上げを均一にすることかできない。そこで、このような
仕上げ加工を行う場合においては、仕上げ加工装置側に
、ある程度の移動を許容する逃げ機構を設ける一方、ロ
ボットに対しては、ワークを加工装置に対して常に一定
量押し込んた状態の経路を教示（ティーチング）する方
法、もしくは、押し込まない状態の経路を教示し、再生
（リピート）時にワークを定量押し込むように、一定量
のオフセットを与える方法かとられていた。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述しにようにロボットて把持したワークを
仕上げ加工装置に対して一定量押し込みつつ加工する方
法においては、ロボット側から見たワークの押込量は常
に一定量であるものの、実際には、把持しているワーク
と仕上げ加工装置との位置関係か微妙に異なり、加工仕
上げを均一化することは困難であった。例えば、個々の
ワークの形状に誤差（ばらつき）か生している場合、ロ
ボット側から見てワークを一定量押し込んでも、実際に
はワークか加工装置に当接しない場合かあり、まに、ロ
ボットによるワークの把持位置に誤差か生じている場合
においても、同様にワークか加工装置に当接しない場合
があり、したかって、ワーク形状やワーク把持位置の誤
差に起因して、加工精度か低下してしまうという問題か
あった。さらに、一定量のオフセットを与える場合、ワ
ークの形状に応じて、押込量か常に一定となるように教
示しなければならず、教示を行う際の操作員の負担が大
であるという問題もあった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたちのて、ロボ
ットによって把持されたワークの仕上げ加工を施す場合
において、そのワーク形状やワーク把持位置の誤差、な
らびに教示経路の誤差を吸収し、加工仕上げの均一化を
図ったロボットの仕上げ加工制御装置を提供することを
目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、被加工物であるワークを把持し、このワー
クを指示された経路に沿って移動するロボットと、前記
ワークに当接して仕上げ加工を施す加工手段と、前記加
工手段の前記ワークと当接する当接部を、前記ワークに
よって押し込まれる方向へ移動自在に支持すると共に、
前記押し込まる方向と対抗する方向へ一定の押圧力て付
勢する付勢支持手段と、前記ワークによって押し込まれ
ることによって生しる前記当接部の変位量を検出する検
出手段と、前記検出手段によって検出された変位量が、
予め設定された加工力に応した押込量となるように、元
の経路を補正した新たな補正経路を前記ロボットに指示
する制御手段とを具備することを特徴としている。

「作用」 上記の構成によれば、検出手段によって検出された加工
手段の当接部の実際の変位量が、予め設定された加工力
に応じた押込量となるように、元の経路を補正した新た
な補正経路がロボットに指示されるので、加工手段に対
するワークの実際の押込量が、常に設定された加工力に
応じた値となるように制御される。

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例について説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。この図において、ｌはワーク把持型ロボットであ
り、基台２上に、水平旋回および伸縮自在に、かつＺ軸
方向（鉛直方向）へ揺動自在に設けられたアーム３と、
このアーム３の先端部に設けられ、ワーク４を把持する
ハンド機構５を有して構成され、さらに、その基台２の
内部には、アーム３をＺ軸方向へ駆動するＺ油モータ６
が設けられている。なお、基台２の内部には、Ｚ油モー
タ６以外にも、アーム３の水平旋回や伸縮動作、および
ハンド機構５の把持動作を行うためのモータも設けられ
ているが、これらのモータおよびその制御系の説明は省
略する。

Ｚ油モータ６の動作は、ロボットコントローラ８によっ
て制御される。このロボットコントローラ８は、後述す
る演算処理プログラムを実行すると共に各部の動作を制
御するＣＰＵ（中央処理装置）１０と、このＣＰＵｌ０
で用いられるプログラムが記憶されたＲＯ’Ｍ（リード
オンリメモリ）ｌｌと、データを一時格納するＲＡＭ（
ランダムアクセスメモリ）＋２と、各種データの授受を
行う入出力部１３とをパスラインで相互に接続し、さら
に、人出力部Ｉ３から出力されるＺ軸指令値に基づいて
Ｚ軸モータ６を駆動するＺ軸サーボドライバ１４と、後
述するポテンショメータ３１がら出力されるアナログ信
号をディジタルデータに変換して入出力部１３へ供給す
るＡ／Ｄ変換器１５を設けた構成となっている。そして
、このロボットコントローラ８の入出力ｆｆ１１３に対
して、操作部１６から教示データや押込量指定値などの
各種操作データが入力されるようになっている。

一方、図において、符号２０は、ロボット１の近傍に配
設されたベルトサンダー装置である。ベルトサンダー装
置２０は、モータ２１によって駆動される駆動ローラ２
２と、回転自在な加工ローラ２３およびアイドルローラ
２４と、これらのローラ２２〜２４によって支持された
研磨ベルト２５とを有して構成され、この研磨ヘルド２
５を高速走行させることによってワーク４を研削・研磨
するものである。ここて、駆動ローラ２２は固定位置に
あり、下端のアイドルローラ２４は、研磨ベルト２５に
適当な張力を与えるべく、図示せぬバネにより、常時下
向きに付勢されており、ロボットｌに最も近い加工部ロ
ーラ２３は、矢印六方向へ揺動可能となっている。すな
わち、第２図に示すように、加工部ローラ２３はアーム
２６の一端部に回転自在に取り付けられており、このア
ーム２６の略中央部には、軸２７が取り付けられている
。この軸２７は固定的に設けられた図示せぬ軸受によっ
て回転自在に支持されている。また、アーム２６の他端
部は、バネ２８によって常時下方へ引っ張られている。

これにより、加工部ローラ２３は軸２７を中心に矢印Ａ
方向へ揺動自在に支持され、かつ、下方へ押し込まれた
場合、バネ２８の作用により、常に押込量に応じた押圧
力で上方へ付勢されるようになっている。また、アーム
２６には軸２７と軸芯を一致させてギヤ２９が取り付け
られでおり、このギヤ２９が、ポテンショメータ３１の
回転軸に取り付けられたギヤ３０と噛合している。これ
により、加工部ローラ２３が矢印Ａ方向に揺動すると、
この揺動に伴うギヤ２９の回転によっす、ギヤ３０が矢
印Ｂ方向に回転し、この結果、加工部ローラ２３の矢印
Ａ方向の上下揺動角度がポテンショメータ３１によって
検出されるようになっている。この場合、加工部ローラ
２３がワーク４によって下方へ押し込まれた場合、その
Ｚ軸方向の変位量（押込量）は、加工部ローラ２３の矢
印Ａ方向の上下揺動角度によって近似することができる
ので、この揺動角度を検出するポテンショメータ３１に
よってワーク４の実際の押込量が検出されることになる
。

次に、上述した一実施例の動作について説明する。

ロボットｌによって把持されたワーク４を、ベルトサン
ダー装置２０に押し付けて、仕上げ加工を行う場合、ロ
ボットコントローラＳのＣＰＵｌ０は、第４図に示す押
込量補正処理を所定時間間隔毎に繰り返し実行する。

まず、第４図に示すステップＳＰＩにおいて、ポテンシ
ョメータ３１から出力され、Ａ／Ｄ変換器１５で変換さ
れたディジタルデータを変位Ｃとして取り込む。この変
位Ｃは、加工部ローラ２３のＺ軸方向の変位量、すなわ
ち、ワーク４による加工部ローラ２３の押込量に相当す
る値である。

次に、ステップＳＰ２において、操作部１６によって予
め入力され、ＲＡＭ１２の所定の記憶エリア内に格納さ
れていた押込量指定値ｚｐを読み出し、さらに、次のス
テップＳＰ３において、押込量指定値ｚｐと変位Ｃとの
偏差、すなわちＺ軸補正値ΔＺを算出する。そして、ス
テップＳＰ４において、操作部！６によって予め入力さ
れ、ＲＡＭＩ２の所定の記憶エリア内に格納されていた
現時点におけるＺ軸ティーチング・データ２１を読み出
し・次のステップＳＰ５で、Ｚ軸ティーチング・データ
２１にＺ軸補正値ΔＺを加算し、補正済みのＺ軸指令値
Ｚを算出し、さらに、次のステップＳＰ６において、Ｚ
軸指令値ＺをＺ軸サーボドライバ１４へ出力して、一連
の処理を終える。

このような押込量補正処理を制御系統図によって示せば
、第５図に示す通りである。すなわち、ポテンショメー
タ３１によって検出されｆこ加工部ローラ２３の実際の
変位Ｃか、予め設定されｆコ押込量指定値Ｚｐとなるよ
うに、Ｚ軸ティーチング・データ２１か補正され、この
補正された新たなＺ軸指令値ＺがＺ軸サーボドライバ１
４に指示される。これにより、ワーク４の形状に誤差が
生じている場合や、ロボットｌによるワーク４の把持位
置に誤差が生じている場合においても、加工部ローラ２
３に対するワーク４の押込量か、常に押込量指定値Ｚｐ
と一致するように、ワーク４のＺ軸方向の位置か修正さ
れる。

次に、その他の実施例について説明する。まず、上述し
ｆこ一実施例においては、加工部ローラ２３の変位を検
出するために、アーム２６の回転をギヤ２９．３０を介
してポテンショメータ３１に伝達する構成としたが、第
３図に示すように、リンク棒３３を介して伝達する構成
とすれば、バンクラノノユによる検出誤差の発生が防か
れる。また、上述したステップＳＰ３のＺ軸補正値演算
は、前回の偏差をΔｚ　（ｔ−１）−ｚ　ｐ（ｔ−Ｄ−
ｃ　（ｔ−Ｄ、今回の偏差をΔＺ　（ｔ）−Ｚ　ｐ（ｔ
）−Ｃ（ｔ）とした場合、これらの差である押込量変化
速度ΔＺ゛　−ΔＺ　（ｔ）Δ２　（１−＋）に基づい
て算出してもよい。さらに、既に述へた実施例では、ベ
ルトサンダー装置２０による仕上加工の場合について説
明したか、加工部の機構に同様の構成を採用すると、例
えば、グラインダー、パフ等の研削・研磨ツールにも適
用可能である。特に、グラインダーは使用に伴ってツー
ルが消耗するが、上述の構成を適用すると、そのグライ
ンダーの消耗量も押込量の誤差として補正され、正確な
仕上げ加工を実現することができるという顕著な効果を
奏する。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、検出手段によ
って検出された加工手段の当接部の実際の変位量が、予
め設定された加工力に応じた押込量となるように、元の
経路を補正した新たな補正経路がロボットに指示される
ようしたので、加工手段に対するワークの実際の押込量
が、常に設定された加工力に応じた値となり、これによ
りワーク形状やワーク把持位置の誤差が吸収されるので
、加工仕上げの均一化か図られ、加工精度が向上し、さ
らに、教示経路の誤差も吸収されるので、教示を行う際
の負担も軽減されるという効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の検出部の構成を示す正面図、第３図
は同検出部の他の構成例を示す正面図、第４図はこの発
明の一実施例による押込量補正処理動作を説明するため
のフローチャート、第５図は同押込儀補正動作を示す制
御系統図である。 ２３・・・・加工部ローラ、 ２６・・・・・・アーム、　　２７・・・・・・軸、２
８・・・・・・バネ（以上、付勢支持手段）、３１・・
・・・・ポテンショメータ（検出手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加工物であるワークを把持し、このワークを指示され
   た経路に沿って移動するロボットと、前記ワークに当接
   して仕上げ加工を施す加工手段と、 前記加工手段の前記ワークと当接する当接部を、前記ワ
   ークによって押し込まれる方向へ移動自在に支持すると
   共に、前記押し込まる方向と対抗する方向へ一定の押圧
   力で付勢する付勢支持手段と、前記ワークによって押し
   込まれることによって生じる前記当接部の変位量を検出
   する検出手段と、前記検出手段によって検出された変位
   量が、予め設定された加工力に応じた押込量となるよう
   に、元の経路を補正した新たな補正経路を前記ロボット
   に指示する制御手段と、 を具備することを特徴とするロボットの仕上げ加工制御
   装置。