JP2023131524A - Processing device - Google Patents

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JP2023131524A JP2022036345A JP2022036345A JP2023131524A JP 2023131524 A JP2023131524 A JP 2023131524A JP 2022036345 A JP2022036345 A JP 2022036345A JP 2022036345 A JP2022036345 A JP 2022036345A JP 2023131524 A JP2023131524 A JP 2023131524A
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

To provide a processing device capable of maintaining the desired processing quality even if the shape of a tool touching a workpiece changes.SOLUTION: The device performs processing on a workpiece 50 by touching the workpiece 50 with a tool 10. A shape sensor 30 detects the shape of the tool 10. Movement mechanism 20 supports at least one of the tool 10 and the workpiece 50, and changes the relative position and posture of the workpiece 50 relative to the tool 10 in accordance with an order from a controller 40, while the workpiece 50 is made to touch the tool 10. The controller 40 performs processing on the workpiece 50 by making the relative position and posture of the workpiece 50 relative to the tool 10 different depending on the shape of the tool 10 detected by the shape sensor 30.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、工具をワークに接触させて加工を行う加工装置に関する。 The present invention relates to a processing device that performs processing by bringing a tool into contact with a workpiece.

産業用ロボットを用いた加工、例えば研削、研磨等の自動化において、常に一定の作業精度を保つことが求められる。例えば、下記の特許文献1に、ワークのバリ取り作業を行うロボットが開示されている。このバリ取り作業を行うロボットは、バリの状態によらず加工精度を一定に保つために、ワークごとにバリの形状を取得し、バリの形状に応じてロボットの教示プログラムの修正を自動的に行っている。 BACKGROUND ART In automation of processing using industrial robots, such as grinding and polishing, it is required to always maintain a certain level of work accuracy. For example, Patent Document 1 listed below discloses a robot that performs deburring work on a workpiece. The robot that performs this deburring work acquires the burr shape for each workpiece and automatically modifies the robot's teaching program according to the burr shape in order to maintain constant machining accuracy regardless of the burr condition. Is going.

特開2010-182210号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-182210

特許文献1に開示されたロボットは、ワークの形状に対してロバストなシステムになっているが、工具の状態変化には対応していない。例えば、工具をワークに接触させて研磨等の加工を行う場合、工具の形状が使用時間に応じて変化する場合がある。工具の形状の変化は、加工品質の低下の要因になり得る。工具の形状が変化しても、初期の加工品質を維持して加工を行うことが望まれている。 The robot disclosed in Patent Document 1 is a system that is robust to the shape of the workpiece, but it does not respond to changes in the state of the tool. For example, when a tool is brought into contact with a workpiece to perform processing such as polishing, the shape of the tool may change depending on the usage time. Changes in the shape of the tool can be a factor in deteriorating machining quality. Even if the shape of the tool changes, it is desired to perform machining while maintaining the initial machining quality.

また、特許文献1に開示されたロボットにおいては、モデルベースでロボットの動作教示を行う必要があり、加えてモデル化誤差に対する試行錯誤的な調整作業(キャリブレーション)が必要である。多品種製品を扱う現場においては、加工対象物の品種が変わった場合、作業者の迅速な対応が求められる。現場の作業者のみで対応可能な加工装置が望まれている。 Further, in the robot disclosed in Patent Document 1, it is necessary to teach the robot's motion on a model basis, and in addition, trial and error adjustment work (calibration) for modeling errors is necessary. In workplaces where a wide variety of products are handled, workers are required to respond quickly when the type of workpiece changes. There is a need for processing equipment that can be handled only by on-site workers.

本発明の目的は、工具の形状が変化しても、所望の加工品質を維持することが可能な加工装置を提供することである。本発明の他の目的は、工具の形状が変化したときの加工品質の低下を抑制するために、加工対象のワークの品種が変わった場合でも現場の作業者のみで対応可能な加工装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a processing device that can maintain desired processing quality even if the shape of the tool changes. Another object of the present invention is to provide a processing device that can be handled by only on-site workers even when the type of workpiece to be processed changes, in order to suppress deterioration in processing quality when the shape of the tool changes. It is to be.

本発明の一観点によると、
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークの少なくとも一方を支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う加工装置が提供される。
According to one aspect of the invention:
a tool that comes into contact with a workpiece and processes the workpiece;
a shape sensor that detects the shape of the tool;
a control device;
a moving mechanism that supports at least one of the tool and the workpiece and changes the relative posture of the workpiece with respect to the tool in response to a command from the control device while the workpiece is in contact with the tool; Prepare,
A processing device is provided in which the control device processes the workpiece by changing the history of the relative position and posture of the workpiece with respect to the tool, depending on the shape of the tool detected by the shape sensor. .

本発明の他の観点によると、
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークを支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
ダイレクトティーチングの際に、前記移動機構が作業者によって操作され、前記制御装置は、ダイレクトティーチングを開始する前に前記形状センサで検出された前記工具の形状と、ダイレクトティーチング中に得られた前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴とを、加工データベースに格納する加工装置が提供される。
According to another aspect of the invention:
a tool that comes into contact with a workpiece and processes the workpiece;
a shape sensor that detects the shape of the tool;
a control device;
a moving mechanism that supports the tool and the workpiece and changes the relative posture of the workpiece with respect to the tool in response to a command from the control device while the workpiece is in contact with the tool;
During direct teaching, the moving mechanism is operated by an operator, and the control device controls the shape of the tool detected by the shape sensor before starting direct teaching, and the shape of the tool obtained during direct teaching. A machining device is provided that stores a history of the relative position and posture of the workpiece in a machining database.

工具の形状の変化に応じて、工具に対するワークの位置及び姿勢の履歴を異ならせて加工を行うため、工具の形状が変化しても適切な加工を行うことが可能である。また、工具に対するワークの相対的な位置及び姿勢の履歴が格納される加工データベースを、ダイレクトティーチングにより生成するため、ワークの品種が変更になっても現場の作業者のみで対応することが可能である。 Since machining is performed by changing the history of the position and posture of the workpiece relative to the tool in accordance with changes in the shape of the tool, it is possible to perform appropriate machining even if the shape of the tool changes. In addition, since a machining database that stores the history of the relative position and posture of the workpiece to the tool is generated through direct teaching, even if the type of workpiece changes, it can be handled by the on-site worker alone. be.

図1は、一実施例による加工装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a processing device according to one embodiment. 図2Aは、作業者がワークを把持して加工を行っているときの工具、ワーク、及び作業者の手の斜視図であり、図2Bは、工具の形状が変化した状態で加工を行っているときの工具、ワーク、及び作業者の手の斜視図である。FIG. 2A is a perspective view of the tool, the workpiece, and the worker's hand when the worker is gripping and machining the workpiece, and FIG. 2B is a perspective view of the tool when the shape of the tool has changed. FIG. 2 is a perspective view of a tool, a workpiece, and a worker's hand when 図3は、ダイレクトティーチングを行う手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the procedure for performing direct teaching. 図4は、工具の形状が未使用時から変化していない場合のダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of the processing device during direct teaching when the shape of the tool has not changed since it was not used. 図5は、工具の形状が変化した場合のダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of the processing device during direct teaching when the shape of the tool changes. 図6は、加工データベースの構造を示す図表である。FIG. 6 is a diagram showing the structure of the processing database. 図7は、本実施例による加工装置が実際に加工を行う手順を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure in which the processing apparatus according to this embodiment actually performs processing. 図8は、他の実施例による加工装置の概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a processing device according to another embodiment. 図9は、図8に示した実施例においてダイレクトティーチングを行う手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the procedure for performing direct teaching in the embodiment shown in FIG. 図10は、図8に示した実施例により加工装置を用いたダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of the processing apparatus during direct teaching using the processing apparatus according to the embodiment shown in FIG. 図11は、図8に示した実施例で使用される加工データベースの構造を示す図表である。FIG. 11 is a chart showing the structure of the processing database used in the embodiment shown in FIG. 図12は、さらに他の実施例による加工装置を用いて加工を行う際の工具及びワークの斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of a tool and a workpiece when machining is performed using a machining apparatus according to still another embodiment. 図13は、加工中の工具とワークとの位置関係を示す断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing the positional relationship between the tool and the workpiece during processing. 図14は、加工中の工具とワークとの位置関係を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the tool and the workpiece during processing.

図1~図7を参照して、一実施例による加工装置について説明する。図1は、本実施例による加工装置の概略図である。本実施例による加工装置は、例えばバフ研磨装置であり、ワーク50をバフと呼ばれる工具10に接触させて加工を行う。 A processing apparatus according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 1 is a schematic diagram of a processing apparatus according to this embodiment. The processing device according to this embodiment is, for example, a buffing device, and processes the workpiece 50 by bringing it into contact with a tool 10 called a buff.

工具10は円柱状の形状を有する回転体であり、回転中心軸11を介してモータ12に支持されている。ワーク50は、移動機構20に保持されており、移動機構20を動作させることにより、工具10に対するワーク50の相対的な位置及び姿勢を変化させることができる。移動機構20は、ベース21に支持された多関節ロボットアーム(例えば6軸ロボットアーム)、及び多関節ロボットアームの先端に取り付けられた保持部22を含む。保持部22にワーク50が保持されて固定される。保持部22には、機械式チャック、磁石式チャック、真空チャック等の種々のチャック機構を用いることができる。 The tool 10 is a rotating body having a cylindrical shape, and is supported by a motor 12 via a rotation center shaft 11. The workpiece 50 is held by a moving mechanism 20, and by operating the moving mechanism 20, the relative position and posture of the workpiece 50 with respect to the tool 10 can be changed. The moving mechanism 20 includes a multi-joint robot arm (for example, a six-axis robot arm) supported by a base 21, and a holding section 22 attached to the tip of the multi-joint robot arm. The workpiece 50 is held and fixed by the holding part 22. Various chuck mechanisms such as a mechanical chuck, a magnetic chuck, a vacuum chuck, etc. can be used for the holding part 22.

制御装置40が、加工データベース41を用いて移動機構20を制御することにより、ワーク50の加工を行う。例えば、工具10を回転させながら、ワーク50を工具10の外周面10Sに接触させ、工具10に対するワーク50の位置及び姿勢を時間経過とともに変化させることにより、ワーク50の研磨を行う。 The control device 40 processes the workpiece 50 by controlling the moving mechanism 20 using the processing database 41. For example, the workpiece 50 is polished by bringing the workpiece 50 into contact with the outer peripheral surface 10S of the tool 10 while rotating the tool 10, and changing the position and posture of the workpiece 50 with respect to the tool 10 over time.

さらに、作業者が保持部22を把持してワーク50の位置及び姿勢を変化させながら加工を行うことにより、ダイレクトティーチングを行うことができる。ダイレクトティーチング中は、制御装置40が移動機構20から各関節の回転角情報を読み取り、読み取った情報を加工データベース41に格納する。 Furthermore, direct teaching can be performed by the operator holding the holding portion 22 and processing the workpiece 50 while changing the position and posture of the workpiece 50. During direct teaching, the control device 40 reads rotation angle information of each joint from the moving mechanism 20 and stores the read information in the processing database 41.

形状センサ30が、工具10の形状を検出する。形状センサ30として、例えば二次元または三次元Lidar、非接触レーザ変位計、工具外形を取得可能なカメラ等を用いることができる。形状センサ30は、例えば、工具10の外周面10Sの形状を検出する。工具10の外周面10Sの形状は、例えば、回転中心軸方向に関する外周面10Sの半径の変化により表される。 A shape sensor 30 detects the shape of the tool 10. As the shape sensor 30, for example, a two-dimensional or three-dimensional lidar, a non-contact laser displacement meter, a camera capable of acquiring the tool outline, etc. can be used. The shape sensor 30 detects, for example, the shape of the outer peripheral surface 10S of the tool 10. The shape of the outer circumferential surface 10S of the tool 10 is expressed, for example, by a change in the radius of the outer circumferential surface 10S in the rotation center axis direction.

次に、図2A及び図2Bを参照して、作業者がワーク50を把持して加工を行う従来の方法について説明する。図2Aは、作業者がワーク50を把持して加工を行っているときの工具10、ワーク50、及び作業者の手の斜視図である。 Next, with reference to FIGS. 2A and 2B, a conventional method in which an operator grips and processes a workpiece 50 will be described. FIG. 2A is a perspective view of the tool 10, the workpiece 50, and the worker's hand when the worker is gripping and processing the workpiece 50.

図2Aに示すように、作業者はワーク50を把持して、ワーク50を工具10の外周面10Sに接触させた状態で、ワーク50を移動させることにより、バフ研磨を行う。未使用の工具10の外周面10Sは、回転中心軸に平行な円筒状である。作業者は、ワーク50の被加工面が適切な姿勢で工具10に接触するようにワーク50を把持し、加工を行う。複数のワーク50を研磨すると、工具10自体が削られて、その形状が変化する。 As shown in FIG. 2A, the operator grips the workpiece 50 and performs buffing by moving the workpiece 50 while keeping the workpiece 50 in contact with the outer peripheral surface 10S of the tool 10. The outer peripheral surface 10S of the unused tool 10 has a cylindrical shape parallel to the rotation center axis. The operator grips the workpiece 50 so that the surface to be machined of the workpiece 50 contacts the tool 10 in an appropriate posture, and performs processing. When a plurality of workpieces 50 are polished, the tool 10 itself is ground and its shape changes.

図2Bは、工具10の形状が変化した状態で加工を行っているときの工具10、ワーク50、及び作業者の手の斜視図である。例えば、工具10の外周面10Sが円錐台の側面のように、回転中心軸に対して傾斜する。すなわち、回転中心軸方向に関して外周面10Sの半径が変化する。作業者は、工具10の外周面10Sの形状の変化に合わせてワーク50を回転中心軸に対して傾斜させて外周面10Sに接触させ、加工を行う。 FIG. 2B is a perspective view of the tool 10, the workpiece 50, and the operator's hand when machining is performed with the shape of the tool 10 changed. For example, the outer circumferential surface 10S of the tool 10 is inclined with respect to the rotation center axis like a side surface of a truncated cone. That is, the radius of the outer circumferential surface 10S changes in the rotation center axis direction. The operator tilts the workpiece 50 with respect to the rotational center axis in accordance with the change in the shape of the outer circumferential surface 10S of the tool 10, brings it into contact with the outer circumferential surface 10S, and performs processing.

図2A及び図2Bに示したように、作業者が加工を行うときには、工具10の形状の変化に応じて、工具10に対するワーク50の位置及び姿勢の履歴を異ならせることにより、適切な加工を行う。以下に説明する実施例では、工具10の形状の変化に応じて、制御装置40が、工具10に対するワーク50の位置及び姿勢の履歴を自動的に異ならせて加工を行う。 As shown in FIGS. 2A and 2B, when an operator performs machining, he or she changes the history of the position and posture of the workpiece 50 relative to the tool 10 according to changes in the shape of the tool 10, thereby achieving appropriate machining. conduct. In the embodiment described below, the control device 40 automatically changes the history of the position and posture of the workpiece 50 with respect to the tool 10 in accordance with changes in the shape of the tool 10 to perform processing.

図3~図5を参照して、ダイレクトティーチングを行う手順について説明する。
図3は、ダイレクトティーチングを行う手順を示すフローチャートである。図4及び図5は、ダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。図4は、工具10の形状が未使用時から変化していない場合を示しており、図5は、複数枚のワークの加工を行って工具10の形状が変化した場合を示している。
The procedure for performing direct teaching will be described with reference to FIGS. 3 to 5.
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure for performing direct teaching. FIGS. 4 and 5 are schematic diagrams of the processing device during execution of direct teaching. FIG. 4 shows a case where the shape of the tool 10 has not changed since it was not used, and FIG. 5 shows a case where the shape of the tool 10 has changed after machining a plurality of workpieces.

まず、ワーク50を移動機構20の保持部22に保持させて固定する(ステップSA1)。次に、形状センサ30が工具10の現時点の形状を検出する(ステップSA2)。形状センサ30の検出結果に基づいて、制御装置40が工具10の形状を特定する情報(形状情報T)を生成する。加工データベース41の1つのレコード41A(図4)に示すように、工具10の形状情報Tは、例えば、工具10のx方向の所定の複数の位置のそれぞれについて測定された外周面10Sの半径r、r、r・・・で構成される。 First, the workpiece 50 is held and fixed by the holding part 22 of the moving mechanism 20 (step SA1). Next, the shape sensor 30 detects the current shape of the tool 10 (step SA2). Based on the detection result of the shape sensor 30, the control device 40 generates information for specifying the shape of the tool 10 (shape information T 1 ). As shown in one record 41A (FIG. 4) of the machining database 41, the shape information T1 of the tool 10 includes, for example, the radius of the outer peripheral surface 10S measured at each of a plurality of predetermined positions of the tool 10 in the x direction. It is composed of r 1 , r 2 , r 3 .

次に、工具10を回転させながら、作業者が保持部22を把持してワーク50の位置及び姿勢を調整しながら、ワーク50の加工(例えば、バフ研磨)を行う。制御装置40は、加工中のワーク50の位置及び姿勢を示す情報(位置姿勢情報W)をある時間刻み幅で取得し、記録する(ステップSA3)。例えば、加工データベース41の1つのレコード41Aに示すように、ワークの位置姿勢情報Wの履歴は、ある時間刻み幅で取得されたワーク50の複数の位置姿勢情報W(t)(j=0、1、2、・・・)を含む。ワーク50の位置姿勢情報Wは、例えば、移動機構20を構成する多関節ロボットアームの各関節の回転角度を含む。 Next, while rotating the tool 10, the operator grips the holding portion 22 and processes (for example, buffing) the work 50 while adjusting the position and posture of the work 50. The control device 40 acquires and records information (position and orientation information W 1 ) indicating the position and orientation of the workpiece 50 being processed at certain time intervals (step SA3). For example, as shown in one record 41A of the processing database 41, the history of the workpiece position and orientation information W 1 includes a plurality of position and orientation information W 1 (t j )(j =0, 1, 2,...). The position and orientation information W1 of the workpiece 50 includes, for example, the rotation angle of each joint of the multi-joint robot arm that constitutes the moving mechanism 20.

1つのワーク50の加工が終了すると、工具10の形状を特定する形状情報Tと、ワーク50の位置姿勢情報Wの履歴W(t)とを関連付けて加工データベース41に格納する(ステップSA4)。ワーク50の位置姿勢情報Wの履歴W(t)は、移動機構20の移動の態様を規定する教示データとして用いられる。工具10が継続使用可能である場合は、ステップSA1からステップSA4までの手順を繰り返す(ステップSA5)。 When machining of one workpiece 50 is completed, the shape information T 1 specifying the shape of the tool 10 and the history W 1 (t j ) of the position and orientation information W 1 of the workpiece 50 are associated and stored in the machining database 41 ( Step SA4). The history W 1 (t j ) of the position and orientation information W 1 of the workpiece 50 is used as teaching data that defines the mode of movement of the moving mechanism 20. If the tool 10 can be used continuously, the procedure from step SA1 to step SA4 is repeated (step SA5).

図5に示すように、少なくとも1つのワーク50を加工すると、工具10の形状が変化する。このため、ステップSA2で検出される工具10の形状情報Tは、図4に示した未使用の工具10の形状情報Tとは異なる。工具10の形状が異なると、作業者は、工具10の形状の変化に合わせてワーク50の位置及び姿勢を調整する。このため、ステップSA3で記録されるワーク50の位置姿勢情報Wの履歴W(t)は、図4に示した未使用の工具10を用いて加工するときに記録されたワーク50の位置姿勢情報Wの履歴W(t)とは異なる。ステップSA4では、図5に示した状態の工具10を使用したときに得られる工具10の形状情報Tと、ワーク50の位置姿勢情報Wの履歴W(t)とを関連付けて、加工データベース41に格納する。 As shown in FIG. 5, when at least one workpiece 50 is processed, the shape of the tool 10 changes. Therefore, the shape information T2 of the tool 10 detected in step SA2 is different from the shape information T1 of the unused tool 10 shown in FIG. When the shape of the tool 10 changes, the operator adjusts the position and orientation of the workpiece 50 in accordance with the change in the shape of the tool 10. Therefore, the history W 2 (t j ) of the position and orientation information W 2 of the workpiece 50 recorded in step SA3 is the same as the history W 2 (t j ) of the position and orientation information W 2 of the workpiece 50 recorded when processing using the unused tool 10 shown in FIG. This is different from the history W 1 (t j ) of the position and orientation information W 1 . In step SA4, the shape information T2 of the tool 10 obtained when the tool 10 in the state shown in FIG. 5 is used is associated with the history W2 ( tj ) of the position and orientation information W2 of the workpiece 50, It is stored in the processing database 41.

ステップSA5において、工具10の形状の変化が大きくなって継続使用できないと判断された場合には、現在の工具10を用いた加工を終了する。 In step SA5, if it is determined that the change in the shape of the tool 10 has become so large that it cannot be used continuously, processing using the current tool 10 is terminated.

図6は、加工データベース41の構造を示す図表である。加工データベース41に、工具10の形状情報T(i=0、1、2、・・・)と、ワーク50の位置姿勢情報Wの履歴W(t)(j=0、1、2、3・・・)とが関連付けられて格納されている。加工データベース41から、工具10の現在の形状に基づいて、ワーク50の最適な位置姿勢情報の履歴W(t)を見つけ出すことができる。 FIG. 6 is a diagram showing the structure of the processing database 41. The machining database 41 includes the shape information T i (i=0, 1, 2, . . . ) of the tool 10 and the history W i ( t j ) (j=0, 1, 2, 3...) are stored in association with each other. From the machining database 41, it is possible to find out the history W i (t j ) of the optimal position and orientation information of the workpiece 50 based on the current shape of the tool 10 .

図7は、本実施例による加工装置が実際に加工を行う手順を示すフローチャートである。まず、制御装置40(図1)が移動機構20を制御することにより、移動機構20の保持部22でワーク50を保持する(ステップSB1)。形状センサ30(図1)により工具10の形状を検出する(ステップSB2)。制御装置40は、現在の工具10の形状に最も近い形状情報Tを持つレコードを、加工データベース41(図6)から検索し、現在の工具10の形状に最も近い形状情報Tに関連付けられたワーク50の位置姿勢情報の履歴W(t)を抽出する(ステップSB3)。抽出された位置姿勢情報の履歴W(t)は、現在の形状の工具10を用いて加工を行うときの最適な位置姿勢情報の履歴と考えることができる。 FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure in which the processing apparatus according to this embodiment actually performs processing. First, the control device 40 (FIG. 1) controls the moving mechanism 20 to hold the workpiece 50 in the holding section 22 of the moving mechanism 20 (step SB1). The shape of the tool 10 is detected by the shape sensor 30 (FIG. 1) (step SB2). The control device 40 searches the machining database 41 (FIG. 6) for a record having shape information T i that is closest to the shape of the current tool 10 , and searches the record that has shape information T i that is closest to the shape of the current tool 10 . The history W i (t j ) of the position and orientation information of the workpiece 50 is extracted (step SB3). The history W i (t j ) of the extracted position and orientation information can be considered as the history of the optimal position and orientation information when machining is performed using the tool 10 of the current shape.

制御装置40は、抽出された位置姿勢情報の履歴W(t)に基づいて移動機構20を制御し、ワーク50の加工を行う(ステップSB4)。すなわち、抽出された位置姿勢情報の履歴W(t)を教示データとして用いて移動機構20の制御を行う。全てのワーク50の加工が終了するまで、ステップSB1からステップSB4までの手順を繰り返す(ステップSB5)。 The control device 40 controls the moving mechanism 20 based on the extracted history of position and orientation information W i (t j ), and processes the workpiece 50 (step SB4). That is, the movement mechanism 20 is controlled using the extracted history of position and orientation information W i (t j ) as teaching data. The procedure from step SB1 to step SB4 is repeated until processing of all the workpieces 50 is completed (step SB5).

次に、上記実施例の優れた効果について説明する。
上記実施例では、ワーク50の加工を行う直前に、現時点の工具10の形状を検出し、工具10の現時点の形状に応じて、最も適したワーク50の位置姿勢情報の履歴W(t)に基づいてワーク50の位置及び姿勢が調整される。このため、工具10の形状が変化しても、適切にワーク50の加工を行うことができる。
Next, the excellent effects of the above embodiment will be explained.
In the above embodiment, immediately before machining the workpiece 50, the current shape of the tool 10 is detected, and the most suitable history of position and orientation information of the workpiece 50 W i (t j ), the position and posture of the workpiece 50 are adjusted. Therefore, even if the shape of the tool 10 changes, the workpiece 50 can be processed appropriately.

また、上記実施例では、図3に示したダイレクトティーチング手法を用いて、移動機構20の移動の態様を規定する教示データを生成し、加工データベースに格納している。このため、現場の作業者のみで、加工データベースを構築することが可能である。また、ワーク50の品種が変更になった場合でも、変更後のワーク50を用いてダイレクトティーチングを行うことにより、ワーク50の品種の変更に迅速に対応することができる。 Further, in the above embodiment, the direct teaching method shown in FIG. 3 is used to generate teaching data that defines the mode of movement of the moving mechanism 20, and stores it in the processing database. Therefore, it is possible to construct a machining database only by on-site workers. Further, even if the type of workpiece 50 is changed, by performing direct teaching using the changed workpiece 50, it is possible to quickly respond to the change in the type of workpiece 50.

次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、回転する工具10の位置を固定し、ワーク50を移動機構20で移動させているが、その反対に、ワーク50を静止させ、工具10を回転させながら、工具10の位置及び姿勢を変化させて加工を行ってもよい。すなわち、工具10及びワーク50の少なくとも一方を他方に対して移動させればよい。
Next, a modification of the above embodiment will be described.
In the above embodiment, the position of the rotating tool 10 is fixed and the workpiece 50 is moved by the moving mechanism 20. However, on the contrary, the workpiece 50 is kept stationary and the position of the tool 10 is changed while rotating the tool 10. Processing may be performed by changing the posture. That is, at least one of the tool 10 and the workpiece 50 may be moved relative to the other.

上記実施例では、移動機構20(図1)として多関節ロボットアームを用いているが、その他の移動機構を用いてもよい。また、工具10として回転体を用いているが、その他の工具を用いてもよい。例えば、ワーク50に接触した接触面を往復移動させる工具、接触面を微小振動させる工具等を用いてもよい。 In the above embodiment, an articulated robot arm is used as the moving mechanism 20 (FIG. 1), but other moving mechanisms may be used. Further, although a rotating body is used as the tool 10, other tools may be used. For example, a tool that reciprocates the contact surface in contact with the workpiece 50, a tool that vibrates the contact surface slightly, etc. may be used.

上記実施例では、ダイレクトティーチングにより移動機構20の教示データを生成しているが、その他の機械学習の手法によって教示データを生成してもよい。 In the above embodiment, the teaching data for the moving mechanism 20 is generated by direct teaching, but the teaching data may be generated by other machine learning techniques.

上記実施例では、機械学習を用いて構築した加工データベース41(図6)を用いて移動機構20を制御しているが、その他の手法を用いて移動機構20を制御してもよい。例えば、工具10の形状を検出した結果に基づいて、工具10の外周面10Sが回転中心軸に対して傾斜する角度及び方向を算出し、外周面10Sの傾斜に応じて、ワーク50の位置及び姿勢を調整するようにしてもよい。例えば、ワーク50の表面のうち工具10の外周面10Sに接触する領域を、工具10の回転中心軸に対して外周面が10S傾斜する方向と同じ方向に傾斜させて加工を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, the moving mechanism 20 is controlled using the processing database 41 (FIG. 6) constructed using machine learning, but the moving mechanism 20 may be controlled using other methods. For example, based on the result of detecting the shape of the tool 10, the angle and direction in which the outer circumferential surface 10S of the tool 10 is inclined with respect to the rotation center axis are calculated, and the position and the direction of the workpiece 50 are determined according to the inclination of the outer circumferential surface 10S. You may also adjust your posture. For example, machining may be performed by inclining the area of the surface of the workpiece 50 that contacts the outer circumferential surface 10S of the tool 10 in the same direction as the direction in which the outer circumferential surface is inclined 10S with respect to the rotation center axis of the tool 10. good.

次に、図8~図11を参照して他の実施例による加工装置について説明する。以下、図1~図7を参照して説明した実施例による加工装置と共通の構成については説明を省略する。図1~図7を参照して説明した実施例のように、バフ研磨を行う場合の工具10は、ワーク50に押し付けられることによって変形し、変形量と押し付け力とが相関関係を持っている。図8~図10に示した実施例では、工具10が硬く、工具10にワーク50を押し付けても工具10がほとんど変形しない。この場合、加工中の工具10とワーク50との相対位置のみを制御するのでは不十分であり、工具10に対するワーク50の押し付け力も制御しなければならない。 Next, processing apparatuses according to other embodiments will be described with reference to FIGS. 8 to 11. Hereinafter, a description of the common components of the processing apparatus according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 will be omitted. As in the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7, the tool 10 used for buffing is deformed by being pressed against the workpiece 50, and the amount of deformation and the pressing force have a correlation. . In the embodiments shown in FIGS. 8 to 10, the tool 10 is hard, and even if the workpiece 50 is pressed against the tool 10, the tool 10 hardly deforms. In this case, it is insufficient to control only the relative position between the tool 10 and the workpiece 50 during processing, and the pressing force of the workpiece 50 against the tool 10 must also be controlled.

図8は、本実施例による加工装置の概略図である。本実施例による加工装置は、図1~図7を参照して説明した実施例による加工装置の構成要素に加えて、さらに力覚センサ35を備えている。力覚センサ35は、移動機構20の保持部22とワーク50との間に配置されており、ワーク50を工具10に押し付ける力を検出する。力覚センサ35で検出された検出値が、制御装置40に入力される。 FIG. 8 is a schematic diagram of the processing apparatus according to this embodiment. The processing apparatus according to this embodiment further includes a force sensor 35 in addition to the components of the processing apparatus according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7. The force sensor 35 is disposed between the holding portion 22 of the moving mechanism 20 and the workpiece 50, and detects the force that presses the workpiece 50 against the tool 10. The detection value detected by the force sensor 35 is input to the control device 40.

図9は、ダイレクトティーチングを行う手順を示すフローチャートである。図10は、ダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。まず、ワーク50を、力覚センサ35を介して保持部22に保持する(ステップSA1a)。形状センサ30で工具10の形状を検出する手順(ステップSA2)は、図3に示した実施例のステップSA2と同一である。 FIG. 9 is a flowchart showing the procedure for performing direct teaching. FIG. 10 is a schematic diagram of the processing device during direct teaching. First, the workpiece 50 is held in the holding section 22 via the force sensor 35 (step SA1a). The procedure (step SA2) for detecting the shape of the tool 10 with the shape sensor 30 is the same as step SA2 in the embodiment shown in FIG.

作業者が1つのワーク50を加工している期間、ワーク50の位置姿勢情報の履歴W(t)に加えて、作業者がワーク50を工具10に押し付けている力の大きさを示す情報(押し付け力情報F)の履歴F(t)(図10)を記録する(ステップSA3a)。押し付け力情報Fは、ワーク50の位置姿勢情報Wの取得に同期して取得する。押し付け力の大きさは、力覚センサ35によって測定される。1つのワーク50の加工が終了すると、制御装置40は、工具10の形状情報Tと、ワーク50の位置姿勢情報の履歴W(t)及び押し付け力情報の履歴F(t)とを関連付けて、加工データベース41に格納する(ステップSA4a)。 In addition to the history W i (t j ) of the position and orientation information of the workpiece 50 while the worker is processing one workpiece 50, it also shows the magnitude of the force with which the worker is pressing the workpiece 50 against the tool 10. A history F i (t j ) (FIG. 10) of the information (pressing force information F i ) is recorded (step SA3a). The pressing force information F i is acquired in synchronization with the acquisition of the position and orientation information W i of the workpiece 50 . The magnitude of the pressing force is measured by the force sensor 35. When machining of one workpiece 50 is completed, the control device 40 stores the shape information T1 of the tool 10, the history W i ( tj ) of the position and orientation information of the workpiece 50, and the history F i ( tj ) of the pressing force information. and are stored in the processing database 41 in association with each other (step SA4a).

図11は、本実施例で使用される加工データベース41の構造を示す図表である。ある時刻tにおけるワーク50の位置姿勢情報Wと押し付け力情報Fとが組になって記憶されている。工具10の形状情報Tに関連付けて、ワーク50の位置姿勢情報Wと押し付け力情報Fとの組の履歴(W(t),F(t))が記憶されている。 FIG. 11 is a diagram showing the structure of the processing database 41 used in this embodiment. Position and orientation information W i of the workpiece 50 at a certain time t j and pressing force information F i are stored as a set. A history (W i (t j ), F i (t j )) of a pair of position and orientation information W i of the workpiece 50 and pressing force information F i is stored in association with the shape information T i of the tool 10. .

自動加工を行うときには、制御装置40は、現時点の工具10の形状に応じて抽出したワーク50の位置姿勢情報Wと押し付け力情報Fとの組の履歴(W(t),F(t))に基づいて、移動機構20を制御する。例えば、ワーク50の位置姿勢情報Wに基づいて移動機構20を制御すると、ワーク50が工具10に接触する状態が得られるが、ワーク50を工具10に押し付ける力はほぼ0である。この状態から、移動機構20の各関節にトルクを発生させることにより、ワーク50を工具10に押し付ける。各関節に発生させるトルクの大きさは、自動加工中に力覚センサ35から取得した押し付け力の大きさが、工具10の形状に応じて抽出された押し付け力の履歴F(t)から得られる現時点の大きさに一致するように、各関節のトルクを制御するとよい。 When performing automatic machining, the control device 40 uses the history ( W i ( t j ), F i (t j )), the moving mechanism 20 is controlled. For example, when the moving mechanism 20 is controlled based on the position and orientation information W i of the workpiece 50, a state in which the workpiece 50 contacts the tool 10 is obtained, but the force pressing the workpiece 50 against the tool 10 is approximately zero. From this state, the workpiece 50 is pressed against the tool 10 by generating torque at each joint of the moving mechanism 20. The magnitude of the torque to be generated at each joint is determined based on the magnitude of the pressing force acquired from the force sensor 35 during automatic machining based on the history of pressing force F i (t j ) extracted according to the shape of the tool 10. It is preferable to control the torque of each joint to match the current magnitude obtained.

次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、工具10が加工中にほとんど変形しない場合でも、ワーク50を工具10に対して最適な力で押し付けて加工を行うことができる。
Next, the excellent effects of this embodiment will be explained.
In this embodiment, even if the tool 10 hardly deforms during machining, the workpiece 50 can be pressed against the tool 10 with an optimal force to perform machining.

次に、本実施例の変形例について説明する。
本実施例(図8)では、力覚センサ35を保持部22とワーク50との間に配置しているが、力覚センサ35を工具10側に配置してもよい。例えば、ワーク50を工具10に押し付けると、工具10が押し付け力に応じて僅かに変位し、ワーク50に対して反力が作用する構成を採用してもよい。このとき、力覚センサ35として、工具10の微小な変位量から押し当て力を計測するものを用いるとよい。
Next, a modification of this embodiment will be described.
In this embodiment (FIG. 8), the force sensor 35 is arranged between the holding part 22 and the workpiece 50, but the force sensor 35 may be arranged on the tool 10 side. For example, a configuration may be adopted in which when the workpiece 50 is pressed against the tool 10, the tool 10 is slightly displaced in response to the pressing force, and a reaction force acts on the workpiece 50. At this time, it is preferable to use a force sensor 35 that measures the pressing force from a minute amount of displacement of the tool 10.

次に、図12~図14を参照して、さらに他の実施例について説明する。図12は、本実施例による加工装置を用いて加工を行う際の工具10及びワーク50の斜視図である。図1~図11を参照して説明した実施例では、ワーク50の被加工面がほぼ平坦な例を示したが、本実施例では、バフ研磨を行う加工装置を用いて研磨するワーク50の被加工面が凹面である。被加工面は、工具10の幅程度の範囲でも無視できない程度の曲率半径を有している。 Next, still another embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14. FIG. 12 is a perspective view of the tool 10 and workpiece 50 when machining is performed using the machining apparatus according to this embodiment. In the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 11, the workpiece 50 has a substantially flat surface. However, in this embodiment, the workpiece 50 to be polished using a processing device that performs buffing is The processed surface is concave. The surface to be machined has a radius of curvature that is not negligible even within the width of the tool 10.

図13及び図14は、加工中の工具10とワーク50との位置関係を示す断面図である。図13に示すように、工具10の外周面10Sが回転中心軸に対して平行な円筒形状でる場合、被研磨面の法線方向を、工具10の外周面10Sに対して垂直にして研磨を行うと、外周面10Sの両側の縁が被研磨面に強く押し付けられ、中央部分が被研磨面に接触しないか、または押し付け力が相対的に弱くなる。被研磨面に対して均一な研磨を行うためには、図13に示すように工具10の角部(外周面10Sの縁)を被研磨面に接触させることが好ましい。工具10の角部を被研磨面に接触させて加工を行うと、工具10の摩耗に偏りが生じる。 13 and 14 are cross-sectional views showing the positional relationship between the tool 10 and the workpiece 50 during processing. As shown in FIG. 13, when the outer circumferential surface 10S of the tool 10 has a cylindrical shape parallel to the rotation center axis, polishing is performed with the normal direction of the surface to be polished perpendicular to the outer circumferential surface 10S of the tool 10. When this is done, the edges on both sides of the outer circumferential surface 10S are strongly pressed against the surface to be polished, and either the central portion does not come into contact with the surface to be polished, or the pressing force becomes relatively weak. In order to uniformly polish the surface to be polished, it is preferable to bring the corner of the tool 10 (the edge of the outer circumferential surface 10S) into contact with the surface to be polished, as shown in FIG. When machining is performed with the corner of the tool 10 in contact with the surface to be polished, the wear of the tool 10 is uneven.

図14に示すように、工具10の角が摩耗して斜めになると、摩耗後の工具10の角部が被研磨面に接触する状態で研磨することが好ましい。このように、ワーク50の被研磨面が凹面である場合、工具10の摩耗に偏りが生じやすい。なお、被研磨面が単純な凹面ではなく、より複雑な形状である場合も、適切な加工を行うために工具10の角部を使用することによって工具10の形状が変化する場合がある。このため、工具10の形状の変化に応じて、ワーク50の姿勢を調整しながら加工を行うことが好ましい。 As shown in FIG. 14, when the corners of the tool 10 become oblique due to wear, it is preferable to polish the tool 10 with the worn corners in contact with the surface to be polished. In this way, when the surface to be polished of the workpiece 50 is a concave surface, the wear of the tool 10 tends to be uneven. Note that even when the surface to be polished is not a simple concave surface but has a more complicated shape, the shape of the tool 10 may be changed by using the corners of the tool 10 to perform appropriate machining. For this reason, it is preferable to perform machining while adjusting the posture of the workpiece 50 in accordance with changes in the shape of the tool 10.

図1~図11を参照して説明した実施例による加工装置を用いると、工具10の形状の変化に応じて、ワーク50の姿勢を異ならせて加工を行うことが可能であるため、被研磨面が凹面や、その他の複雑な形状である場合にも、工具10の形状の変化に応じて適切な加工を行うことが可能である。 When using the processing apparatus according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 11, it is possible to perform processing while changing the posture of the workpiece 50 according to changes in the shape of the tool 10. Even when the surface is concave or has another complicated shape, it is possible to perform appropriate machining according to changes in the shape of the tool 10.

また、図1~図11を参照して説明した実施例では、工具10の形状が、円柱状から円錐台状に変化する例を示しているが、その他の形状に変化する場合もあり得る。例えば、工具10の形状が円柱状から、そろばんの玉のような形状に変化する場合もあり得る。この場合にも、図1~図11を参照して説明した実施例による加工装置を適用することが有効である。 Further, in the embodiments described with reference to FIGS. 1 to 11, the shape of the tool 10 changes from a cylindrical shape to a truncated cone shape, but it may change to other shapes. For example, the shape of the tool 10 may change from a cylindrical shape to an abacus-like shape. Also in this case, it is effective to apply the processing apparatus according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 11.

上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 It goes without saying that each of the above-mentioned embodiments is merely an example, and that parts of the configurations shown in different embodiments can be partially replaced or combined. Similar effects due to similar configurations in a plurality of embodiments will not be mentioned for each embodiment. Furthermore, the invention is not limited to the embodiments described above. For example, it will be obvious to those skilled in the art that various changes, improvements, combinations, etc. are possible.

10 工具
10S 工具の外周面
11 回転中心軸
12 モータ
20 移動機構(多関節ロボットアーム)
21 ベース
22 ワーク保持部
30 形状センサ
35 力覚センサ
40 制御装置
41 加工データベース
41A、41B 加工データベースの1のレコード
50 ワーク
10 Tool 10S Tool outer peripheral surface 11 Rotation center shaft 12 Motor 20 Movement mechanism (articulated robot arm)
21 Base 22 Work holding part 30 Shape sensor 35 Force sensor 40 Control device 41 Processing database 41A, 41B Record 1 of processing database 50 Work

Claims (6)

ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークの少なくとも一方を支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う加工装置。
a tool that comes into contact with a workpiece and processes the workpiece;
a shape sensor that detects the shape of the tool;
a control device;
a moving mechanism that supports at least one of the tool and the workpiece and changes the relative position and orientation of the workpiece with respect to the tool in response to a command from the control device while the workpiece is in contact with the tool; and
The control device is a processing device that processes the workpiece by changing the history of the relative position and posture of the workpiece with respect to the tool, depending on the shape of the tool detected by the shape sensor.
さらに、
前記工具の形状と、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴との関係を記憶した加工データベースを備えており、
前記制御装置は、
前記形状センサで検出された前記工具の形状及び前記加工データベースに基づいて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の1つの履歴を抽出し、
抽出した履歴に基づいて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させて加工を行う請求項1に記載の加工装置。
moreover,
comprising a processing database that stores a relationship between the shape of the tool and a history of the relative position and posture of the workpiece with respect to the tool,
The control device includes:
extracting one history of the relative position and orientation of the workpiece with respect to the tool, based on the shape of the tool detected by the shape sensor and the machining database;
The processing apparatus according to claim 1, wherein processing is performed by changing the relative position and posture of the workpiece with respect to the tool based on the extracted history.
さらに、前記工具に対して前記ワークを押し付ける力を測定する力覚センサを、さらに備えており、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記力覚センサの検出値の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う請求項1または2に記載の加工装置。
Furthermore, it further includes a force sensor that measures the force of pressing the workpiece against the tool,
3. The processing apparatus according to claim 1, wherein the control device processes the workpiece by changing the history of the detection value of the force sensor depending on the shape of the tool detected by the shape sensor.
前記工具は、外周面を前記ワークに接触させて加工を行う回転体であり、
前記形状センサは、前記工具の外周面の形状を検出する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の加工装置。
The tool is a rotating body that performs processing by bringing its outer peripheral surface into contact with the workpiece,
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape sensor detects the shape of the outer peripheral surface of the tool.
前記制御装置は、前記ワークの表面のうち前記工具の外周面に接触する領域を、前記工具の回転中心軸に対して外周面が傾斜する方向と同じ方向に傾斜させて加工を行う請求項1乃至4のいずれか1項に記載の加工装置。 1 . The control device performs processing by tilting a region of the surface of the workpiece that contacts the outer circumferential surface of the tool in the same direction as the direction in which the outer circumferential surface is inclined with respect to the rotation center axis of the tool. 5. The processing device according to any one of 4 to 4. ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークを支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
ダイレクトティーチングの際に、前記移動機構が作業者によって操作され、前記制御装置は、ダイレクトティーチングを開始する前に前記形状センサで検出された前記工具の形状と、ダイレクトティーチング中に得られた前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴とを、加工データベースに格納する加工装置。
a tool that comes into contact with a workpiece and processes the workpiece;
a shape sensor that detects the shape of the tool;
a control device;
a moving mechanism that supports the tool and the workpiece and changes the relative position and posture of the workpiece with respect to the tool in response to a command from the control device while the workpiece is in contact with the tool. ,
During direct teaching, the moving mechanism is operated by an operator, and the control device controls the shape of the tool detected by the shape sensor before starting direct teaching, and the shape of the tool obtained during direct teaching. A machining device that stores a history of the relative position and posture of the workpiece with respect to the workpiece in a machining database.
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