JPH06262562A - 加工ロボットの動作教示方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ワークの角部においても、ワーク表面を倣い
ながらの軌跡生成作業を、連続的に行うことができるロ
ボット動作の教示方法を提供する。 【構成】 加工済みワーク８の加工面から若干離れた少
数の加工工具３の位置の粗教示点、および加工面に加工
工具３を押し付けて作成した押し付け力方向などを粗教
示データとしてロボット制御装置５に記憶した後、この
粗教示データに基いてロボット１の動作を再生しつつ、
加工工具３の位置を教示データとしてロボット１の制御
装置５に記憶するときに、粗教示点と一つ前の粗教示点
を結ぶ方向に加工工具３を進め、ワーク８との接触を力
センサー４で検出し、この検出値が予め設定した値以上
ならば加工工具３を次の粗教示点の方向に動作させるよ
うにした加工ロボットの動作教示方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バリ取りなどを行う加
工ロボットの動作を教示する方法、特にワークの加工面
に角部がある場合、この角部も高精度で加工することが
できる力制御を応用したロボットの動作教示方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】力制御ロボットによる加工または動作の
教示方法については、特開平３ー１８４７８６号公報に
記載されている。この公報においては、力センサーで検
出したワークからの反力に基づいてワークに対する法線
方向を求め、ロボットハンドを法線方向に直交する方向
に移動させて、ワーク表面を倣いながら動作の教示を行
う方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】力制御ロボットにより
ワークの角部の加工を行うときには、ロボットハンドの
進行方向に対する反力も力センサーが検出するため、ワ
ークに対する法線方向の力を定義することができなくな
る。このため、ロボットハンドは、ワーク表面を倣いな
がらの動作教示作業を中断せざるを得なくなったりし
て、ワークの角部の加工精度が低い課題がある。本発明
は、力制御ロボットにより、ワークの角部の加工も高精
度で行うことができるロボットの動作を教示する方法を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、教示再生ロボ
ットのハンド部と加工工具との間に力センサーを設けた
加工ロボットの動作教示方法において、加工済みのワー
クの加工面から若干離れた少数の加工工具の位置の粗教
示点、およびワークの加工面に加工工具を押し付けて作
成した押し付け力方向などを粗教示データとしてロボッ
ト制御装置に記憶した後、粗教示データに基いてロボッ
トを再生しつつ、加工工具の位置を教示データとしてロ
ボット制御装置に記憶するときに、粗教示点と一つ前の
粗教示点を結ぶ方向に加工工具を進め、ワークとの接触
を力センサーで検出し、この検出値が予め設定した値以
上ならば、加工工具を次の粗教示点の方向に動作するよ
うに制御する加工ロボットの動作教示方法である。さら
に本発明では、ワーク加工面の角部においては、加工工
具の進行方向に対して角部前方かつこの角部近傍に粗教
示点を設定するようにした加工ロボットの教示方法であ
る。

【０００５】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて詳説する。
本実施例では、力制御によるアルミホイールのデザイン
窓のバリ取りロボットについて説明する。図１はそのバ
リ取りロボットの一例を示す。図において、ロボット本
体１は回転工具Ｔ１及び工具ホルダー２、さらに各軸を
回転するためのモータＭ１，ひねるためのモータＭ２，
曲げるためのモータＭ３，前後進用のモータＭ４，上下
降用のモータＭ５，旋回用モータＭ６を有する。工具ホ
ルーダー２には回転工具Ｔ１を固着し、この回転工具Ｔ
１の先端には加工工具３を取り付ける。その工具ホルダ
ー２と前記ロボット本体１の先端部分であるハンド部と
の間に力制御を行うための力センサー４を備える。モー
タＭ１〜Ｍ６は何れもサーボモータである。ロボット本
体１に設けたモータＭ１〜Ｍ６とロボット制御盤５と
は、動力線６及び信号線７で結線する。

【０００６】一方、ロボット本体１近辺にワーク８（ア
ルミホイール）を治具等（図示しない）に固定する。バ
リ取り対象であるワーク８は母材８ａとバリ８ｂとで構
成されており、バリ８ｂは母材８ａであるデザイン窓の
外郭縁の内側に不定形状に突出している。本実施例では
ロボット動作の教示をするときに、アルミホイールのデ
ザイン窓にバリ８ｂの無いもの、すなわち、バリ取り加
工が完了したアルミホイールを用いる。

【０００７】なお、図１に示すロボット本体１は、６軸
円筒座標形としているが、軸数はバリ８ｂを加工する姿
勢を満たすことができれば必ずしも６軸ある必要はな
い。また形式も加工反力に対する耐負荷力、剛性から用
途に応じて決まるものであり、特に制限はない。また用
途もロボット動作の教示を反復繰り返して作業する加工
のロボットであるので、バリ取り以外にも同様に適応可
能である。

【０００８】次に、上記構成のバリ取りロボットを用い
てロボット動作の教示を行う方法について説明する。ロ
ボット動作の教示は粗教示データの作成とこの粗教示デ
ータに基づく自動教示点生成とからなっている。粗教示
データの作成にはまず粗教示点を教示する。この粗教示
点を教示するには、ワーク８加工面から数ｍｍ離れた点
の加工工具３の位置数箇所を教示する。この操作は、ロ
ボット本体１の加工工具３をテイーチングボックス（図
示せず）で誘導しながら行う。そして、この粗教示点の
位置をロボットの制御盤５のメモリに記憶させる。次
に、力制御の押し付け方向を教示する。メモリに記憶し
た粗教示点からワーク表面に対して法線方向へロボット
本体１の加工工具３を操作し、ワーク８と加工工具３を
接触させ、その時の力センサー４の検出値から力の方向
余弦をもとめ、その力の方向余弦を前記粗教示点におけ
る力制御の押し付け方向として、ロボット制御盤５のメ
モリに記憶させる。特に、ワーク８角部の粗教示点を教
示する場合、加工工具３がその進行方向に対し、ワーク
８の加工面に接触しない程度に少し離れた任意の点の近
傍を粗教示点としてロボット制御盤５のメモリに記憶さ
せる。さらに加工工具３の送り速度、力制御の押し付け
力などを順次教示することによって、粗教示データを作
成しメモリ内に粗教示プログラムを作成する。

【０００９】次に図１に示すバリ取りロボットで、加工
工具３をワーク８の加工面に所望の押し付け力を作用さ
せながら、力制御により前記粗教示プログラムに従って
教示点を自動生成していく。以上でロボット動作の教示
は終了する。次にこの自動教示されたロボット動作の教
示に従ってロボットを動作させてバリ取りの再生、加工
を行う。

【００１０】上記ロボット動作の教示の手順について、
アルミホイールのデザイン窓のバリ取りを例にして詳細
に説明する。アルミホイールのデザイン窓の形状は、図
２に示すように角部８ｃを有する多角形を数個配列した
場合がある。Ｐ１、Ｐ２、・・・・は前記した粗教示点
を示し、Ｆ１，Ｆ２，・・・・は粗教示点Ｐ１，Ｐ２・
・・・において、ワーク８の加工面と加工工具３とを接
触して得られた力制御の押し付け方向を示す。角部８ｃ
での粗教示点Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８は、加工工具３の
進行方向に対して、角部８ｃの手前かつ次の加工面１
２，１３，１４より少し離れた位置（数ｍｍ）とする。

【００１１】粗教示プログラムに従った自動教示点生成
では、加工工具３がワーク８の加工面に所望の押し付け
力で連続的に押し付ける動作をする力制御と、加工工具
３が粗教示点の軌跡に従って動作する位置制御との、２
つの制御を同時に行うハイブリッド制御を行う。このと
きに得られる加工工具３の軌跡（各軸のエンコーダの検
出値）をロボット制御盤５のサンプリング周期（例え
ば、１０ｍ ｓｅｃ）に同期させてロボット制御盤５の
メモリにＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｐａｔｈ）教示
点データとして記憶させる。ＣＰ教示点データ間の距離
は、粗教示でデータ作成時の加工工具の送り速度とロボ
ット制御盤５のサンプリング周期とによって決まる。な
お、バリ取り加工を再生するときには、加工工具３は前
記ＣＰ教示点データに従って動作する。

【００１２】本実施例では、ロボットが力制御を行いデ
ザイン窓形状を倣いながら自動教示点生成の動作してい
るときに、特に角部においては、次のように行う。角部
の粗教示点に到達しても、次の粗教示点に向かう動作を
行うのではなく、位置制御においては、前記粗教示点と
１つ前の粗教示点からの進行方向に向かう動作を継続
し、力制御においては、前記粗教示点での力制御の押し
付け方向で倣い動作を継続する。そして、ロボットは加
工工具３の前記進行方向に対するワークからの反力を力
センサーで検出し、予め設定した値以上になったときに
進行方向の加工面と接触したと判断し、次の粗教示点に
向うように制御する。

【００１３】つまり、図２においてロボット本体１の加
工工具３が粗教示点Ｐ１からＰ２に移動するときは、粗
教示点Ｐ２で指示した力制御の押し付け方向Ｆ２に従い
ながらデザイン窓の加工面１１を倣いながら動作する。
粗教示点Ｐ２到達後も加工面１１を倣う動作を継続し、
力センサー４で加工面１２との接触を検出する。この接
触を検出した後、加工工具３は位置制御により粗教示点
Ｐ３へ移動する動作を行い、力制御により粗教示点Ｐ３
で指示した力制御の押し付け方向Ｆ３に従い加工面１２
を倣う動作を行う。なお、粗教示点Ｐ２に到達後、力セ
ンサー４で加工面１２との接触を検出する間はロボット
の加工工具３の送り速度は振動等を考慮して低速にす
る。これにより、角部８ｃのバリ取り精度を向上させる
ことができる。

【００１４】なお、本実施例において、ワーク８の角部
の形状が図２に示すように鋭角になっているものについ
て説明したが、９０度以上の角度でかつ数ｍｍのＲ部が
ある場合でも、このＲ部に適した加工工具を使用すれば
バリ取り精度を向上させることができる。また、本実施
例の説明では、粗教示点の間を移動する加工工具の軌跡
は直線補間であったが、ワーク加工面の形状によっては
円弧補間なども可能である。さらに、本実施例では、前
記の粗教示データの作成はアルミホイールのデザイン窓
の全てについて教示してもよいが、バリ取り加工の再生
用であるＣＰ教示点データは、１個のデザイン窓の粗教
示データに基いて前記の方法により自動教示点生成をす
れば、ロボット動作の教示時間を著しく短縮することが
できる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、力
制御を用いて自動教示点生成をするときに、特にワーク
の角部においても、ワーク表面を倣いながら連続的に行
うことができるので、ワーク角部の加工精度を高くする
ことができる。特に、アルミホイールデザイン窓のバリ
取りに実用化するとバリ取り精度の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのロボットの一例を示す
斜視図

【図２】本発明をアルミホイールのデザイン窓のバリ取
りに適用したときの粗教示点とその点における力制御押
し付け方向を示す図

【符号の説明】

１ ロボット本体 ３ 加工工具 ４ 力センサー ５ 制御盤 ８ ワーク ８ｂ バリ ８ｃ ワーク加工面の角部 １１ 加工面 １２ 加工面 １３ 加工面 １４ 加工面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 教示再生ロボットのハンド部と加工工具
   との間に力センサーを設けた加工ロボットの動作教示方
   法において、加工済みワークの加工面から若干離れた少
   数の前記加工工具の位置の粗教示点、および前記加工面
   に加工工具を押し付けて作成した押し付け力方向などを
   粗教示データとしてロボット制御装置に記憶した後、前
   記粗教示データに基いて前記ロボットの動作を再生しつ
   つ、前記加工工具の位置を教示点データとして前記制御
   装置に記憶するときに、前記粗教示点と一つ前の粗教示
   点を結ぶ方向に前記加工工具を進め、前記ワークとの接
   触を前記力センサーで検出し、この検出値が予め設定し
   た値以上ならば前記加工工具を次の粗教示点の方向に動
   作させることを特徴とする加工ロボットの動作教示方
   法。
2. 【請求項２】 ワーク加工面の角部においては、粗教示
   点を結ぶ前記加工工具の進行方向に対して角部手前かつ
   角部近傍に粗教示点を設定することを特徴とする請求項
   １記載の加工ロボットの動作教示方法。