JPH06285762A - ロボットによる自由曲面のティーチング方法 - Google Patents
ロボットによる自由曲面のティーチング方法Info
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- JPH06285762A JPH06285762A JP7963593A JP7963593A JPH06285762A JP H06285762 A JPH06285762 A JP H06285762A JP 7963593 A JP7963593 A JP 7963593A JP 7963593 A JP7963593 A JP 7963593A JP H06285762 A JPH06285762 A JP H06285762A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- teaching
- free
- polishing
- grindstone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自由曲面の分割面の形状や砥石の寸法に応じ
てティーチング点の位置補正を行い、全体としてティー
チング点数を少なくすると共に自由曲面に倣った精度の
高い研磨軌跡を得る自由曲面のティーチング方法を提供
する。 【構成】 ティーチング用タッチセンサの位置データを
標準として分割面の傾斜角から、面の法線方向にロボッ
トを姿勢制御するロボットの座標を計算し、その計算さ
れた座標を基準点として分割面の内側に最適な研磨開始
点が来るように分割面の形状と砥石の形状に合わせて位
置補正をし、そのデータを基に研磨軌跡を生成する
てティーチング点の位置補正を行い、全体としてティー
チング点数を少なくすると共に自由曲面に倣った精度の
高い研磨軌跡を得る自由曲面のティーチング方法を提供
する。 【構成】 ティーチング用タッチセンサの位置データを
標準として分割面の傾斜角から、面の法線方向にロボッ
トを姿勢制御するロボットの座標を計算し、その計算さ
れた座標を基準点として分割面の内側に最適な研磨開始
点が来るように分割面の形状と砥石の形状に合わせて位
置補正をし、そのデータを基に研磨軌跡を生成する
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットで金型を研磨
するときの被加工物のティーチング方法に関するもので
ある。
するときの被加工物のティーチング方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１４は、例えば、特公昭６３ー１３４
１５８に示された自由曲面のロボットのティーチング方
法及び分割研磨方法の構成を示す図である。図におい
て、１は被加工物、２は駆動用のモータが内蔵された工
具、３は砥石である。図１５はロボット研磨装置の全体
の構成図である。５はティーチングボックス、９は被加
工物１を載せるテーブル、１０はロボット、１１はロボ
ットの操作盤、１３は研磨軌跡を計算するためのパソコ
ン、１４はパソコンと制御盤を結ぶ通信ケーブルであ
る。１５は工具２を一時保管するツールスタンドであ
る。
１５８に示された自由曲面のロボットのティーチング方
法及び分割研磨方法の構成を示す図である。図におい
て、１は被加工物、２は駆動用のモータが内蔵された工
具、３は砥石である。図１５はロボット研磨装置の全体
の構成図である。５はティーチングボックス、９は被加
工物１を載せるテーブル、１０はロボット、１１はロボ
ットの操作盤、１３は研磨軌跡を計算するためのパソコ
ン、１４はパソコンと制御盤を結ぶ通信ケーブルであ
る。１５は工具２を一時保管するツールスタンドであ
る。
【０００３】次に動作について説明する。図１４〜図１
５において、たとえば、６軸ロボットであればＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸、Ｏ軸、Ａ軸、Ｔ軸を可動することによって、
工具２の先端についている砥石３は、ロボット１０によ
り、被加工物１の表面Ｐ1、Ｐ2、〜 Ｐnまで正確にテ
ィーチングされる。ティーチングポイントＰ1、Ｐ2、〜
Ｐnのデータから分割面Ｓ1、Ｓ2、〜 Ｓnがパソコン１
３にインプットされ、それぞれの面で研磨軌跡が生成さ
れる。ここで分割面Ｓ1はティーチングポイントＰ1、Ｐ
2、Ｐ3によって、分割面Ｓ2はティーチングポイントＰ
3、Ｐ4、Ｐ６によって構成され、以下Ｓ3以降も同様に
構成される。そして、各分割面Ｓ1、Ｓ2、〜Ｓnがパソ
コン１３及び操作盤１１内のシーケンサ等で計算され、
ロボットコントローラ１２がロボット１０を駆動し被加
工物１は連続的に磨かれる。
５において、たとえば、６軸ロボットであればＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸、Ｏ軸、Ａ軸、Ｔ軸を可動することによって、
工具２の先端についている砥石３は、ロボット１０によ
り、被加工物１の表面Ｐ1、Ｐ2、〜 Ｐnまで正確にテ
ィーチングされる。ティーチングポイントＰ1、Ｐ2、〜
Ｐnのデータから分割面Ｓ1、Ｓ2、〜 Ｓnがパソコン１
３にインプットされ、それぞれの面で研磨軌跡が生成さ
れる。ここで分割面Ｓ1はティーチングポイントＰ1、Ｐ
2、Ｐ3によって、分割面Ｓ2はティーチングポイントＰ
3、Ｐ4、Ｐ６によって構成され、以下Ｓ3以降も同様に
構成される。そして、各分割面Ｓ1、Ｓ2、〜Ｓnがパソ
コン１３及び操作盤１１内のシーケンサ等で計算され、
ロボットコントローラ１２がロボット１０を駆動し被加
工物１は連続的に磨かれる。
【０００４】なお、ツールスタンド１５には、それぞれ
の形状に応じた各種工具２が一時保管されロボット１０
により自動的に着脱される。
の形状に応じた各種工具２が一時保管されロボット１０
により自動的に着脱される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のロボットで金型
研磨するときの自由曲面のティーチング方法は、各分割
面内で研磨面の形状に応じて３角形なら３点、４角形な
ら４点を被加工物１の形状に合わせてティーチング用タ
ッチセンサを直接ティーチングしていた。また工具の姿
勢をロボットの６軸を可動して各自由曲面の法線方法に
正確にティーチングしていた。
研磨するときの自由曲面のティーチング方法は、各分割
面内で研磨面の形状に応じて３角形なら３点、４角形な
ら４点を被加工物１の形状に合わせてティーチング用タ
ッチセンサを直接ティーチングしていた。また工具の姿
勢をロボットの６軸を可動して各自由曲面の法線方法に
正確にティーチングしていた。
【０００６】従来のティーチング方法においては、ティ
ーチング操作が面倒で正確なロボットの姿勢制御が困難
で、かつティーチング点数が多く、又砥石の形状に応じ
て同じ分割面を砥石の最適な研磨位置にティーチングを
修正する必要があった。すなわち、砥石は大きさ（寸
法、形状）が相違すると、同じワーク面を磨くときでも
砥石の大きさの分だけ砥石の中心位置がずれるため、ロ
ボットのティーチングを少し修正する必要があった。一
方研磨後に人間が研磨の程度を判断して研磨されていな
い箇所を再度ティーチングし直しロボットに教えていた
ので非常に面倒であった。
ーチング操作が面倒で正確なロボットの姿勢制御が困難
で、かつティーチング点数が多く、又砥石の形状に応じ
て同じ分割面を砥石の最適な研磨位置にティーチングを
修正する必要があった。すなわち、砥石は大きさ（寸
法、形状）が相違すると、同じワーク面を磨くときでも
砥石の大きさの分だけ砥石の中心位置がずれるため、ロ
ボットのティーチングを少し修正する必要があった。一
方研磨後に人間が研磨の程度を判断して研磨されていな
い箇所を再度ティーチングし直しロボットに教えていた
ので非常に面倒であった。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、標準のティーチング用タッチセ
ンサ又は非接触センサにより１回ティーチングすれば、
砥石の形状が変わってもパソコンにより自動的にティー
チング点の位置補正が行われ、ティーチング点数を減ら
すと共に面の傾斜角から自動的にロボットに取り付けら
れた工具の法線方向を計算し、自由曲面を倣う研磨軌跡
が得られるようにしたものである。又、表面粗さ測定デ
ータから、基準粗さより粗い箇所をロボットに指示し人
手によって再度ティーチングすることなく自動的に研磨
するように構成したものである。
ためになされたもので、標準のティーチング用タッチセ
ンサ又は非接触センサにより１回ティーチングすれば、
砥石の形状が変わってもパソコンにより自動的にティー
チング点の位置補正が行われ、ティーチング点数を減ら
すと共に面の傾斜角から自動的にロボットに取り付けら
れた工具の法線方向を計算し、自由曲面を倣う研磨軌跡
が得られるようにしたものである。又、表面粗さ測定デ
ータから、基準粗さより粗い箇所をロボットに指示し人
手によって再度ティーチングすることなく自動的に研磨
するように構成したものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る自由曲面
のティーチング方法は、ティーチング用タッチセンサの
位置データを標準として分割面の傾斜角から、面の法線
方向にロボットを姿勢制御するロボットの座標をパソコ
ンで計算する。そしてその座標を基準点として分割面の
内側に最適な研磨開始点が来るように分割面の形状と砥
石の形状に合わせて位置補正し、そのデータを基に研磨
軌跡を生成するように構成される。又ティーチング方法
として一定高さよりロボットを非加工物に沿わせて水平
に移動させながら自由曲面上を非接触、又は接針式によ
りワークまでの高さを測定すると共に測定進行方向に対
して、３点から平面が描かれるようなデータのインプッ
トを行い、平面の傾斜から法線方向を計算し、順次計算
地点を接続して連続した曲面となる研磨軌跡を得るよう
に構成される。また、ワーク全表面の粗さデータから特
に粗い地点をロボットに指示し、再度研磨するためにフ
ィードバックするように構成される。
のティーチング方法は、ティーチング用タッチセンサの
位置データを標準として分割面の傾斜角から、面の法線
方向にロボットを姿勢制御するロボットの座標をパソコ
ンで計算する。そしてその座標を基準点として分割面の
内側に最適な研磨開始点が来るように分割面の形状と砥
石の形状に合わせて位置補正し、そのデータを基に研磨
軌跡を生成するように構成される。又ティーチング方法
として一定高さよりロボットを非加工物に沿わせて水平
に移動させながら自由曲面上を非接触、又は接針式によ
りワークまでの高さを測定すると共に測定進行方向に対
して、３点から平面が描かれるようなデータのインプッ
トを行い、平面の傾斜から法線方向を計算し、順次計算
地点を接続して連続した曲面となる研磨軌跡を得るよう
に構成される。また、ワーク全表面の粗さデータから特
に粗い地点をロボットに指示し、再度研磨するためにフ
ィードバックするように構成される。
【０００９】
【作用】この発明におけるティーチングの簡易化は、ロ
ボットを面に対して法線方向に自動的に姿勢制御し、か
つ自由曲面の分割に対して面の形状や砥石の寸法に応じ
てティーチング点の位置補正を行い、全体として教示点
数を少なくすると共に自由曲面に倣った精度の高い研磨
軌跡が描かれる。
ボットを面に対して法線方向に自動的に姿勢制御し、か
つ自由曲面の分割に対して面の形状や砥石の寸法に応じ
てティーチング点の位置補正を行い、全体として教示点
数を少なくすると共に自由曲面に倣った精度の高い研磨
軌跡が描かれる。
【００１０】
実施例１ 以下、この発明の一実施例を以下の図について説明す
る。図１は本発明の実施例１の方法における自由曲面と
タッチセンサを示す断面図である。図において、１は自
由曲面形状の被加工物、４はティーチング用のタッチセ
ンサ、６はロボット把持部で図１５のロボット１０に把
持される。図１のＰ1、Ｐ2、〜 Ｐnはティーチング
点、Ｓ1、Ｓ2、〜 Ｓnは分割面である。図２は、本発
明の実施例１の金型研磨の作業工程を示すフローチャー
トである。図３は本発明の実施例１の三角形に分割され
た被加工物面と砥石の基準点の位置補正と研磨軌跡図で
ある。図３において、一つの分割面である三角形を丸い
回転砥石３で研磨するときのティーチング点Ｐ1、Ｐ2、
Ｐ3に対する位置補正点Ｐ1A、Ｐ2B，Ｐ3C及び補正点を
求めるための中点Ｐ12、Ｐ23、Ｐ31及び研磨軌跡が示さ
れる。図４は本発明の実施例１の四角形に分割した面と
砥石の基準点の位置補正と研磨軌跡図である。図４にお
いては、一つの分割面である四角形を長方形砥石８で研
磨するときのティーチング点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4に対す
る位置補正点Ｐ1A、Ｐ2B、Ｐ3C、Ｐ4Dと及び磨軌跡７が
示される。
る。図１は本発明の実施例１の方法における自由曲面と
タッチセンサを示す断面図である。図において、１は自
由曲面形状の被加工物、４はティーチング用のタッチセ
ンサ、６はロボット把持部で図１５のロボット１０に把
持される。図１のＰ1、Ｐ2、〜 Ｐnはティーチング
点、Ｓ1、Ｓ2、〜 Ｓnは分割面である。図２は、本発
明の実施例１の金型研磨の作業工程を示すフローチャー
トである。図３は本発明の実施例１の三角形に分割され
た被加工物面と砥石の基準点の位置補正と研磨軌跡図で
ある。図３において、一つの分割面である三角形を丸い
回転砥石３で研磨するときのティーチング点Ｐ1、Ｐ2、
Ｐ3に対する位置補正点Ｐ1A、Ｐ2B，Ｐ3C及び補正点を
求めるための中点Ｐ12、Ｐ23、Ｐ31及び研磨軌跡が示さ
れる。図４は本発明の実施例１の四角形に分割した面と
砥石の基準点の位置補正と研磨軌跡図である。図４にお
いては、一つの分割面である四角形を長方形砥石８で研
磨するときのティーチング点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4に対す
る位置補正点Ｐ1A、Ｐ2B、Ｐ3C、Ｐ4Dと及び磨軌跡７が
示される。
【００１１】以上のように、本実施例１における自由曲
面の分割研磨方法は、先述の従来例において現状の工具
及び砥石を用いて分割面の形状に合わせ、その工具に最
適な位置にロボットの各軸（例えば６軸）を姿勢制御し
ティーチングを行っていたものをティーチング用タッチ
センサを用いロボットの３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のみ
を動かしてティーチングし、そのティーチング点（３
点）から面の傾斜角を求め、面の傾斜に対してロボット
先端の工具が法線方向になるように姿勢制御する。そし
てティーチング点から分割面の形状と砥石の形状に合わ
せてパソコンで工具の最適研磨開始位置を計算し位置補
正と研磨軌跡を求めるものである。
面の分割研磨方法は、先述の従来例において現状の工具
及び砥石を用いて分割面の形状に合わせ、その工具に最
適な位置にロボットの各軸（例えば６軸）を姿勢制御し
ティーチングを行っていたものをティーチング用タッチ
センサを用いロボットの３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のみ
を動かしてティーチングし、そのティーチング点（３
点）から面の傾斜角を求め、面の傾斜に対してロボット
先端の工具が法線方向になるように姿勢制御する。そし
てティーチング点から分割面の形状と砥石の形状に合わ
せてパソコンで工具の最適研磨開始位置を計算し位置補
正と研磨軌跡を求めるものである。
【００１２】次に、本実施例の動作については図２のフ
ローチャートを用いて説明する。まず金型の最終仕上げ
レベル（仕上げ寸法精度、仕上げ面精度）を設定し（１
０１）、その仕上げレベルと自由曲面の形状等から判断
して被加工物を各素平面に分割する（１０２）。そして
図１より被加工物１の自由曲面のティーチングを行うた
めに、まずティーチング用タッチセンサ４を図１５に示
すロボット１０に把持し、操作盤１１の操作及びティー
チングボックス５によりロボットコントローラ１２を通
じロボット１０を操作して被加工物１の端面及び曲面の
変曲点をティーチングし（１０３）、できるだけ分割面
Ｓ1 〜 Ｓnが平面になるように分割する。ティーチン
グ点の位置データＰ1、Ｐ2 〜 Ｐnを通信ケーブル１
４を通してパソコン１３に登録し、三角形又は四角形の
面に分割した各素平面の傾きから法線方向を計算すると
共に（１０４）、面の形状と砥石の形状にあわせてティ
ーチング点の位置補正を行って研磨開始基準点とする。
ローチャートを用いて説明する。まず金型の最終仕上げ
レベル（仕上げ寸法精度、仕上げ面精度）を設定し（１
０１）、その仕上げレベルと自由曲面の形状等から判断
して被加工物を各素平面に分割する（１０２）。そして
図１より被加工物１の自由曲面のティーチングを行うた
めに、まずティーチング用タッチセンサ４を図１５に示
すロボット１０に把持し、操作盤１１の操作及びティー
チングボックス５によりロボットコントローラ１２を通
じロボット１０を操作して被加工物１の端面及び曲面の
変曲点をティーチングし（１０３）、できるだけ分割面
Ｓ1 〜 Ｓnが平面になるように分割する。ティーチン
グ点の位置データＰ1、Ｐ2 〜 Ｐnを通信ケーブル１
４を通してパソコン１３に登録し、三角形又は四角形の
面に分割した各素平面の傾きから法線方向を計算すると
共に（１０４）、面の形状と砥石の形状にあわせてティ
ーチング点の位置補正を行って研磨開始基準点とする。
【００１３】三角形の面で丸い回転砥石であれば図３に
示したように、ティーチング点Ｐ1〜 Ｐnと各ティーチ
ング点に対応する対辺の中点とを結んだ線上に砥石の半
径ｒだけ基準点を、例えばＰ1からＰ1A、Ｐ2からＰ2B、
Ｐ3からＰ3Cへ移動させる。この移動後の基準点Ｐ1A、
Ｐ2B、Ｐ3Cの範囲内で、回転砥石が全面を覆うことがで
きるように研磨軌跡７を求める。
示したように、ティーチング点Ｐ1〜 Ｐnと各ティーチ
ング点に対応する対辺の中点とを結んだ線上に砥石の半
径ｒだけ基準点を、例えばＰ1からＰ1A、Ｐ2からＰ2B、
Ｐ3からＰ3Cへ移動させる。この移動後の基準点Ｐ1A、
Ｐ2B、Ｐ3Cの範囲内で、回転砥石が全面を覆うことがで
きるように研磨軌跡７を求める。
【００１４】四角形の面で長方形の砥石を用いる場合に
は、図４に示したようにロボットの進む研磨方向に対し
て、砥石の長辺Ａの長さ１／２と短辺Ｂの長さ１／２だ
け面の内側に基準点を、例えば、Ｐ1からＰ1A、Ｐ2から
Ｐ2B，Ｐ3からＰ3C，Ｐ4からＰ4Dへ移動させる。この移
動後の基準点Ｐ1A、Ｐ2B，Ｐ3C、Ｐ4Dの範囲内で、長方
形の砥石が全面を覆うことができるように研磨軌跡７を
求める。
は、図４に示したようにロボットの進む研磨方向に対し
て、砥石の長辺Ａの長さ１／２と短辺Ｂの長さ１／２だ
け面の内側に基準点を、例えば、Ｐ1からＰ1A、Ｐ2から
Ｐ2B，Ｐ3からＰ3C，Ｐ4からＰ4Dへ移動させる。この移
動後の基準点Ｐ1A、Ｐ2B，Ｐ3C、Ｐ4Dの範囲内で、長方
形の砥石が全面を覆うことができるように研磨軌跡７を
求める。
【００１５】研磨軌跡のピッチについては任意に決める
ことができ、図２に示すグラフィックシュミレーション
を用いて分割面と研磨軌跡が正しいか確認する（１０
５）。次に、研磨に必要な加工（磨き）手順の決定と加
工ツールの条件すなわち、砥石の形状、粒度、駆動工具
の種類（回転又は振動）及び駆動工具の駆動条件（回転
数、振動数、押し圧力等）を設定する（１０６、１０
７）。その後、ロボットの動作シュミレーション表示を
行い（１０８）、その後研磨加工を実行する（１０
９）。そして加工が終了した後、加工面の品質をチェッ
クし（１１０）、目標の品質が得られれば、一連の研磨
動作を終了する。
ことができ、図２に示すグラフィックシュミレーション
を用いて分割面と研磨軌跡が正しいか確認する（１０
５）。次に、研磨に必要な加工（磨き）手順の決定と加
工ツールの条件すなわち、砥石の形状、粒度、駆動工具
の種類（回転又は振動）及び駆動工具の駆動条件（回転
数、振動数、押し圧力等）を設定する（１０６、１０
７）。その後、ロボットの動作シュミレーション表示を
行い（１０８）、その後研磨加工を実行する（１０
９）。そして加工が終了した後、加工面の品質をチェッ
クし（１１０）、目標の品質が得られれば、一連の研磨
動作を終了する。
【００１６】実施例２ 上記の実施例１ではティーチング用タッチセンサを使用
してティーチングしたがティーチング点を確認できるも
のであれば、図５に示すような寸法ｌの分かった簡単な
ティーチング棒でもよい。なお、図５において、３１は
ゴム等のクッション材であり、このようなクッション材
があればロボットの衝突を防止できある。また、またロ
ボットの３軸を移動してティーチングを行うが、研磨時
においては３軸に限定されず６軸でももちろん良い。テ
ィーチング点の位置補正は回転砥石の半径ｒ、及び四角
形砥石の各辺の長さの１／２だけ面の内側に移動した
が、特に移動距離はこれに限定するものではなく、砥石
が研磨面内の位置をすべて覆うような距離であれば良
い。
してティーチングしたがティーチング点を確認できるも
のであれば、図５に示すような寸法ｌの分かった簡単な
ティーチング棒でもよい。なお、図５において、３１は
ゴム等のクッション材であり、このようなクッション材
があればロボットの衝突を防止できある。また、またロ
ボットの３軸を移動してティーチングを行うが、研磨時
においては３軸に限定されず６軸でももちろん良い。テ
ィーチング点の位置補正は回転砥石の半径ｒ、及び四角
形砥石の各辺の長さの１／２だけ面の内側に移動した
が、特に移動距離はこれに限定するものではなく、砥石
が研磨面内の位置をすべて覆うような距離であれば良
い。
【００１７】実施例３ 図６は本発明の発明の実施例３の方法における自由曲面
とロボット教示経路を示す断面図である。実施例１、２
ではロボットを操作して被加工物面上に直接ティーチン
グしているが、図６に示したように前もって定められた
被加工物１の４隅の高さＨ1、Ｈ2、Ｈ3，Ｈ4から、定め
られたピッチＷ1の経路に沿ってロボットを水平に移動
しながら図７に示したレーザ光が３点、Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3
の点を照射するように移動させ、図７に示した非接触の
レーザ変位計により高さを測定し、面の傾きから第一の
面の法線方向を計算する。次にＰ2、Ｐ3、Ｐ4から第二
面の法線方向が計算され、順次Ｐn-2、Ｐn-1、Ｐnまで
順次n-1の面までの法線方向が計算され、それらの計算
された法線方向の面を接続して自由曲面を連続して法線
方向になるようにする。
とロボット教示経路を示す断面図である。実施例１、２
ではロボットを操作して被加工物面上に直接ティーチン
グしているが、図６に示したように前もって定められた
被加工物１の４隅の高さＨ1、Ｈ2、Ｈ3，Ｈ4から、定め
られたピッチＷ1の経路に沿ってロボットを水平に移動
しながら図７に示したレーザ光が３点、Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3
の点を照射するように移動させ、図７に示した非接触の
レーザ変位計により高さを測定し、面の傾きから第一の
面の法線方向を計算する。次にＰ2、Ｐ3、Ｐ4から第二
面の法線方向が計算され、順次Ｐn-2、Ｐn-1、Ｐnまで
順次n-1の面までの法線方向が計算され、それらの計算
された法線方向の面を接続して自由曲面を連続して法線
方向になるようにする。
【００１８】図７は本発明の実施例３の方法におけるレ
ーザ変位計の構成図である。図７（ａ）において１６は
レーザ変位計のヘッド部でその構成を図７（ｂ）に示
す。図７（ｂ）において、１７はレーザ駆動回路、１８
は半導体レーザ、１９は投光レンズである。投光レンズ
１９から出たレーザ光は被加工物１の面上で反射され受
光レンズ２０を通して光位置検出素子２１により被加工
物１までの高さＺ1、Ｚ2が検出される。その検出信号は
アンプ２２により増幅されてレーザコントローラ２３に
送られる。レーザコントローラ２３では入力された信号
が演算され、データのリニア補正及び平均化処理、ディ
ジタル出力、アナログ出力、ＧＰＩＢ制御、表示などの
各種判別等が行われた後、ロボットのティーチングが正
しいか否かを確認するためにロボットのティーチングデ
ータを表示させると共にそのデータを記憶し出力させ
る。
ーザ変位計の構成図である。図７（ａ）において１６は
レーザ変位計のヘッド部でその構成を図７（ｂ）に示
す。図７（ｂ）において、１７はレーザ駆動回路、１８
は半導体レーザ、１９は投光レンズである。投光レンズ
１９から出たレーザ光は被加工物１の面上で反射され受
光レンズ２０を通して光位置検出素子２１により被加工
物１までの高さＺ1、Ｚ2が検出される。その検出信号は
アンプ２２により増幅されてレーザコントローラ２３に
送られる。レーザコントローラ２３では入力された信号
が演算され、データのリニア補正及び平均化処理、ディ
ジタル出力、アナログ出力、ＧＰＩＢ制御、表示などの
各種判別等が行われた後、ロボットのティーチングが正
しいか否かを確認するためにロボットのティーチングデ
ータを表示させると共にそのデータを記憶し出力させ
る。
【００１９】実施例４ 図８は本発明の実施例４の方法におけるリニアゲージの
測定器の構成図である。実施例３では被加工物１までの
高さを非接触のレーザ変位計を用いたが、触針式の計測
器を用いてもよい。例えば、図８に示した２４はリニア
ゲージヘッド部であり、その先端に触針３０が被加工物
１に接触してその高さを測定する。２５はリニアゲージ
コントローラ部であり、レーザコントローラ２３と同様
の演算機能を有し入力された信号が演算され、データの
リニア補正及び平均処理、各種判別等が行われたのちデ
ータ表示されると共にデータの記憶及び出力が行われ
る。
測定器の構成図である。実施例３では被加工物１までの
高さを非接触のレーザ変位計を用いたが、触針式の計測
器を用いてもよい。例えば、図８に示した２４はリニア
ゲージヘッド部であり、その先端に触針３０が被加工物
１に接触してその高さを測定する。２５はリニアゲージ
コントローラ部であり、レーザコントローラ２３と同様
の演算機能を有し入力された信号が演算され、データの
リニア補正及び平均処理、各種判別等が行われたのちデ
ータ表示されると共にデータの記憶及び出力が行われ
る。
【００２０】実施例５ 図９は本発明の実施例５の方法における三次元粗さ測定
器の構成図である。本実施例では図９に示したように、
三次元粗さ測定器を用いて形状を測定しそのデータから
被加工物１の特に磨けていない粗い面をロボットに位置
を指定し磨かせようとするものである。図９において、
２６は粗さ測定器ヘッド部で触針３０により被加工物１
の表面性状を検知し２７の粗さ測定器コントローラ部で
入力された信号が演算され、データはリニア補正及び平
均処理、各種判別等が行われたのち表示されると共に記
憶されプロッタ２８に出力される。
器の構成図である。本実施例では図９に示したように、
三次元粗さ測定器を用いて形状を測定しそのデータから
被加工物１の特に磨けていない粗い面をロボットに位置
を指定し磨かせようとするものである。図９において、
２６は粗さ測定器ヘッド部で触針３０により被加工物１
の表面性状を検知し２７の粗さ測定器コントローラ部で
入力された信号が演算され、データはリニア補正及び平
均処理、各種判別等が行われたのち表示されると共に記
憶されプロッタ２８に出力される。
【００２１】図１０は本発明の実施例５の方法における
三次元粗さ測定器の形状測定図である。図１１は本発明
の実施例５の方法における金型研磨の作業工程を示すフ
ローチャートである。図１０において、２９は出力され
た三次元粗さ形状であり、この形状データより図１１に
示したフローチャートに基づいてロボットに再度研磨位
置が指示される。
三次元粗さ測定器の形状測定図である。図１１は本発明
の実施例５の方法における金型研磨の作業工程を示すフ
ローチャートである。図１０において、２９は出力され
た三次元粗さ形状であり、この形状データより図１１に
示したフローチャートに基づいてロボットに再度研磨位
置が指示される。
【００２２】以下に、図１１のフローチャートの説明を
する。まず三次元粗さ形状測定器で被加工物１の全表面
の形状データを取り込み（２０１）、演算処理したのち
プロッタに形状を描写させる（２０２）。出力された三
次元粗さ形状２９によりどの位置の凹凸が激しいかを判
断し（２０３）、コントローラ内部にあらかじめ定めら
れた基準データを超えた形状データをピックアップして
その位置をロボットに指示する（２０４）。ロボットは
コントローラ２７（図９）の指示に従って研磨を開始す
る（２０５）。上記の三次元粗さ測定器でこの測定を繰
り返し、表面粗さが基準内でなれば作業を終了する。
する。まず三次元粗さ形状測定器で被加工物１の全表面
の形状データを取り込み（２０１）、演算処理したのち
プロッタに形状を描写させる（２０２）。出力された三
次元粗さ形状２９によりどの位置の凹凸が激しいかを判
断し（２０３）、コントローラ内部にあらかじめ定めら
れた基準データを超えた形状データをピックアップして
その位置をロボットに指示する（２０４）。ロボットは
コントローラ２７（図９）の指示に従って研磨を開始す
る（２０５）。上記の三次元粗さ測定器でこの測定を繰
り返し、表面粗さが基準内でなれば作業を終了する。
【００２３】実施例６ 図１２は本発明の実施例６の方法においてセンサ又はス
トッパ３個を用いて砥石３が被加工物１と同一表面にあ
ることを検知する工具である。ロボット１０により把持
された工具２が被加工物１の表面をバリ取り又は研磨す
る作業において、砥石３が被加工物１の表面に深く削り
過ぎたり、研磨し過ぎないように砥石のセンタ部付近に
センサ又はストッパを設け、ロボットの柔な剛性に対し
ても精度の良い仕上げができるように構成したロボット
のティーチング方法である。図１２においては、３個の
センサ４により砥石３が被加工物１と同一表面にあるか
否かを検知すると共に砥石の傾きも検知することができ
る。なお、図１３は、図１２のように３個のセンサを用
いることなく、センサ１個のみを用いて砥石３が被加工
物１と同一表面にあることを検知する非常に簡便な工具
を示す。
トッパ３個を用いて砥石３が被加工物１と同一表面にあ
ることを検知する工具である。ロボット１０により把持
された工具２が被加工物１の表面をバリ取り又は研磨す
る作業において、砥石３が被加工物１の表面に深く削り
過ぎたり、研磨し過ぎないように砥石のセンタ部付近に
センサ又はストッパを設け、ロボットの柔な剛性に対し
ても精度の良い仕上げができるように構成したロボット
のティーチング方法である。図１２においては、３個の
センサ４により砥石３が被加工物１と同一表面にあるか
否かを検知すると共に砥石の傾きも検知することができ
る。なお、図１３は、図１２のように３個のセンサを用
いることなく、センサ１個のみを用いて砥石３が被加工
物１と同一表面にあることを検知する非常に簡便な工具
を示す。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば自由
曲面のティーチングを簡易化できる。この方法は、研磨
面を単純な平面に分割し、分割面の形状及び砥石の形状
に応じてその分割面の内側にティーチング点を位置補正
すると共に面の傾斜角度から工具の法線方向を計算し新
たな研磨軌跡を設けるものである。
曲面のティーチングを簡易化できる。この方法は、研磨
面を単純な平面に分割し、分割面の形状及び砥石の形状
に応じてその分割面の内側にティーチング点を位置補正
すると共に面の傾斜角度から工具の法線方向を計算し新
たな研磨軌跡を設けるものである。
【００２５】またレーザ変位計やリニアゲージ等を用い
ることによりロボットは、被加工物よりあらかじめ定め
られた距離だけ離れた位置で水平方向に移動しながら被
加工物面からの高さを測定することによりティーチング
が楽になる。さらに、分割面を細分化することにより自
由曲面を精度よく倣うことができる。
ることによりロボットは、被加工物よりあらかじめ定め
られた距離だけ離れた位置で水平方向に移動しながら被
加工物面からの高さを測定することによりティーチング
が楽になる。さらに、分割面を細分化することにより自
由曲面を精度よく倣うことができる。
【００２６】一方、三次元粗さ測定器とロボットを接続
することにより被加工物の粗い形状の箇所が自動的に研
磨される。従ってティーチングが簡単になると共に砥石
で研磨後の表面仕上げ精度の良いものが得られる効果が
ある。
することにより被加工物の粗い形状の箇所が自動的に研
磨される。従ってティーチングが簡単になると共に砥石
で研磨後の表面仕上げ精度の良いものが得られる効果が
ある。
【図１】本発明の実施例１の方法における自由曲面とタ
ッチセンサを示す断面図である。
ッチセンサを示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１の金型研磨の作業工程を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図３】本発明の実施例１の三角形に分割された被加工
物面と砥石の基準点の位置補正と研磨軌跡図である。
物面と砥石の基準点の位置補正と研磨軌跡図である。
【図４】本発明の実施例１の四角形に分割した面と砥石
の基準点の位置補正と研磨軌跡図である。
の基準点の位置補正と研磨軌跡図である。
【図５】本発明の方法で使用される簡単なティーチング
棒を示す図である。
棒を示す図である。
【図６】本発明の発明の実施例３の方法における自由曲
面とロボット教示経路を示す断面図である。
面とロボット教示経路を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例３の方法におけるレーザ変位計
の構成図である。
の構成図である。
【図８】本発明の実施例４の方法におけるリニアゲージ
の測定器の構成図である。
の測定器の構成図である。
【図９】本発明の実施例５の方法における三次元粗さ測
定器の構成図である。
定器の構成図である。
【図１０】本発明の実施例５の方法における三次元粗さ
測定器の形状測定図である。
測定器の形状測定図である。
【図１１】本発明の実施例５の方法における金型研磨の
作業工程を示すフローチャートである。
作業工程を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例６の方法においてセンサ又は
ストッパ３個を用いて砥石３が被加工物１と同一表面に
あることを検知する工具を示す図である。
ストッパ３個を用いて砥石３が被加工物１と同一表面に
あることを検知する工具を示す図である。
【図１３】本発明の実施例６の方法においてセンサ又は
ストッパ１個を用いて砥石３が被加工物１と同一表面に
あることを検知する工具を示す図である。
ストッパ１個を用いて砥石３が被加工物１と同一表面に
あることを検知する工具を示す図である。
【図１４】従来の方法における自由曲面のティーチング
点と分割面を示す図である。
点と分割面を示す図である。
【図１５】本発明の及び従来のロボットによる金型研磨
装置の全体図である。
装置の全体図である。
１ 被加工物 ２ 工具 ３ 砥石 ４ タッチセンサ ５ ティーチングボックス ６ ロボット把持部 ７ 研磨軌跡 ８ 長方形砥石 ９ テーブル １０ ロボット １１ 操作盤 １２ ロボットコントローラ １３ パソコン １４ ケーブル １５ ツールスタンド １６ レーザ変位計ヘッド部 １７ レーザ駆動回路 １８ 半導体レーザ １９ 投光レンズ ２０ 受光レンズ ２１ 光位置検出素子 ２２ アンプ ２３ レーザコントローラ ２４ リニアゲージヘッド部 ２５ リニアゲージコントローラ ２６ 粗さ測定器ヘッド部 ２７ 粗さ測定器コントローラ ２８ プロッタ ２９ 三次元粗さ形状 ３０ 触針 Ｐ1、Ｐ2、・・・ Ｐn ティーチングポイント Ｓ1、Ｓ2、・・・ Ｓn 分割面
Claims (5)
- 【請求項１】 ロボットを用いて自由形状の金型表面を
磨く作業で、その動作軌跡を決めるためのティーチング
方法おいて、金型表面を任意の数の三角形に分割し、各
三角形の３つの頂点の座標値よりその三角形の面の法線
を計算し、工具姿勢がその三角形の法線方向をとるよう
に動作軌跡を決めるロボットによる自由曲面のティーチ
ング方法。 - 【請求項２】 円形砥石の半径分以上又は長方形砥石の
長辺の半分以上、三角形の面の内側にティーチング点を
移動するようにして基準点を求め、その基準点から研磨
軌跡を得るようにしたことを特徴とする請求項１記載の
自由曲面のロボットによる自由曲面のティーチング方
法。 - 【請求項３】 自由形状を持つ被加工物に対し、一定の
高さから非接触又は触針式の計測器で非加工物面までの
高さを測定すると共に測定進行方向に対して３点から平
面が描かれるようなデータのインプットを行い、平面の
傾斜から法線方向を計算し、順次計算地点を接続して連
続した曲面となるように研磨軌跡を得ることを特徴とす
る請求項１記載の自由曲面のロボットによる自由曲面の
ティーチング法。 - 【請求項４】 被加工物の表面粗さを粗さ測定器で被加
工物の全面にわたって細かいピッチで測定し、プロッタ
に被加工物の粗さを描写すると共に、基準粗さと比較し
て粗い位置をロボットに指示し、再度研磨したあと粗さ
測定を繰り返し、粗さが基準内であれば終了するロボッ
トによる自由曲面のティーチング方法。 - 【請求項５】 被加工物のバリ取り又は研磨作業におい
て、砥石が被加工物の表面を深く削り過ぎないようにセ
ンサ又はストッパによって砥石の高さを一定にしなが
ら、被加工物の表面を仕上げるロボットによる自由曲面
のティーチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7963593A JPH06285762A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | ロボットによる自由曲面のティーチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7963593A JPH06285762A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | ロボットによる自由曲面のティーチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06285762A true JPH06285762A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=13695556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7963593A Pending JPH06285762A (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | ロボットによる自由曲面のティーチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06285762A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003334746A (ja) * | 2002-05-16 | 2003-11-25 | Noritake Co Ltd | 研削装置 |
| EP2159654A1 (en) | 2008-08-27 | 2010-03-03 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Automatic finishing machine and control method thereof |
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-
1993
- 1993-04-06 JP JP7963593A patent/JPH06285762A/ja active Pending
Cited By (30)
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