CN108025441B

CN108025441B - 加工工具的定位装置以及定位方法

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Publication number: CN108025441B
Application number: CN201680054018.7A
Authority: CN
Inventors: 木下智裕; 藤森润; 堀内悠平; 原一笵; 田村纯一; 铃木悟史
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2016-09-07
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2036-09-07
Also published as: EP3351355A1; EP3351355B1; EP3351355A4; WO2017047048A1; US10675757B2; US20180257230A1; JP6542629B2; JP2017056535A; CN108025441A

Abstract

无需利用定位装置的刚性值算出挠曲量即可实现高精度的定位。加工工具的定位装置具备：在被按压于工件的被加工面的状态下，对所述被加工面实施加工的加工工具；至少能使所述加工工具的梢端在与所述被加工面垂直的第一方向和与所述被加工面平行的第二方向上位移的移动机构；能检测出在被按压于所述被加工面的所述加工工具的梢端处施加的所述第一方向的力和所述第二方向的力的力传感器；以及控制装置，该控制装置以在所述加工工具的梢端的位置与所述被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于该被加工面的形式，控制所述移动机构，以使所述力传感器检测的所述第一方向的力达到目标值为止所产生的所述第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正所述加工工具的位置的修正工序。

Description

加工工具的定位装置以及定位方法

技术领域

本发明涉及加工工具的定位装置以及定位方法。

背景技术

一般来说，在进行需要高精度的定位且产生加工反作用力的加工（例如钻孔加工）时，加工工具的梢端位置会因加工反作用力而偏离，加工位置的精度变低，此外还会伤及加工对象（以下称为工件）。为防止该现象，在加工前将安装于定位装置的梢端的加工工具以加工反作用力以上的力（以下也称为按压力）按压于工件上。此时，定位装置因按压力的反作用力而挠曲，其结果是发生加工工具梢端的位置偏移。该位置偏移发生时，对加工位置的精度也产生影响。

当前存在一种为了修正定位装置的挠曲而利用定位装置的刚性值，由施于定位控制装置上的力算出其挠曲量的方法（参考例如专利文献1）。

又，作为当前技术而存在如下方法：在机器人的臂部梢端安装力传感器，借由该力传感器，求出作用于机器人把持的构件上的力和由其导致的挠曲，从而进行机器人所把持的构件的位置修正（参考例如专利文献2）。还存在如下方法：在钻孔机器人加工时，将与工具一起安装于臂部梢端部的运送装置固定在工件的支持台上（参考例如专利文献3）。

现有技术文献：

专利文献1：日本特开2008-296310号公报；

专利文献2：日本特开昭58-206394号公报；

专利文献3：日本特开平11-221707号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，专利文献1的方法中，若不知准确的刚性值则无法准确地算出挠曲量。又，定位装置的刚性根据其种类而不同，因此需要根据各个种类而变更用于计算的刚性值。

因此，本发明是为解决这样的问题而做出的，目的是无需利用定位装置的刚性值算出挠曲量，即可实现高精度的定位。

解决问题的手段：

为解决上述问题，根据本发明某形态的加工工具的定位装置具备：在被按压于工件的被加工面的状态下，对所述被加工面实施加工的加工工具；至少能使所述加工工具的梢端在与所述被加工面垂直的第一方向和与所述被加工面平行的第二方向上位移的移动机构；能检测出在被按压于所述被加工面的所述加工工具的梢端处施加的所述第一方向的力和所述第二方向的力的力传感器；以及控制装置，该控制装置以在所述加工工具的梢端的位置与所述被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于该被加工面的形式，控制所述移动机构，以使所述力传感器检测的所述第一方向的力达到目标值为止所产生的所述第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正所述加工工具的位置的修正工序。

根据上述结构，直到力传感器检测的第一方向的力达到目标值为止，将加工工具梢端按压于工件的被加工面。以使此时产生的第二方向的力收敛于规定值以内的形式修正加工工具梢端的位置。由此，能够将加工工具的梢端按压于工件，同时降低从加工基准位置的位置偏移的发生。由此，高精度的定位成为可能。

又，若能检测在定位装置（例如机器人）的加工工具的梢端处施加的力，则即使在移动机构的刚性值（例如机器人的关节轴处的挠曲）不明的情况下也能降低位置偏移的发生。进而假定工件的挠曲，在即使工件的刚性值不明的情况下也能降低位置偏移的发生。

另，控制装置也可以是以在加工工具的梢端的位置以及姿势与所述被加工面上的加工基准位置以及加工基准姿势一致的状态下按压于该被加工面的形式，控制所述移动机构，以使所述力传感器检测的所述第一方向的力达到目标值为止所产生的所述第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正所述加工工具的位置以及姿势的修正工序；

所述规定值也可以是所述第二方向的力在所述加工工具的梢端与所述工件之间的最大静止摩擦力以下。

根据上述结构，第二方向的力（引起位置偏移的力）在加工工具梢端与工件之间的最大静止摩擦力以下的范围进行按压，因此相对于工件，不会发生加工工具的滑动。

所述控制装置也可以将之前工件加工的所述修正工序中修正的所述加工工具的所述位置的最终值作为下次工件加工时所述修正工序中的所述加工工具的所述位置的初始值而执行所述修正工序。

根据上述结构，将之前（例如第一次）的工件加工时修正工序中的位置的最终值取做下次（例如第二次）工件加工时修正工序中的位置的初始值来取得。例如第二次以后修正工序从第一次的位置的最终值开始，因此能够缩短第二次以后的修正工序所需要的时间。

所述控制装置也可以是将由所述力传感器检测出所述加工工具的梢端接触所述工件时的所述加工工具的所述位置作为基准位置，将之前工件加工中相对于所述基准位置的在所述修正工序中修正的所述位置的最终值作为相对位置存储，将下次工件加工中相对于所述基准位置的所述相对位置作为所述修正工序的初始值而执行所述修正工序。

在更换工件，对同种类的工件的被加工面反复进行相同加工的情况下，更换工件时产生设置工件的误差。此种情况下，即使事前取得修正的位置（最终值），也需要每次与位置误差一致地修正该位置。根据上述结构，例如，预先进行以下动作：使加工工具的梢端与工件的加工基准位置一致的同时接触工件的被加工面，将由力传感器检测加工工具的梢端接触工件时的加工工具的位置作为基准位置，将修正的位置作为相对于基准位置的相对位置来取得。而且，将在更换工件后的加工中使加工工具梢端接触工件从而取得的相对于基准位置的相对位置作为修正工序的初始值。由此，即使在更换为相同工件的情况下，也能够考虑设置工件时的误差，缩短修正工序所需要的时间。

所述控制装置也可以在以所述加工工具对所述被加工面实施加工的加工工序中，在所述第二方向上对所述加工工具的梢端进行位置控制，在所述第一方向上对所述加工工具的梢端进行位置控制或力控制，以此维持所述加工工具的位置以及姿势。

根据上述结构，加工工序中，通过在平行于被加工面的第二方向上对加工工具进行位置控制，通过在垂直于被加工面的第一方向上对加工工具进行位置控制或力控制，来维持加工工具的位置以及姿势。由此，能够防止加工中的位置偏移，实现高精度的加工。

也可以是，所述移动机构由垂直多关节机器人的关节驱动机构构成，所述控制装置由所述垂直多关节机器人的控制器构成，所述加工工具安装于所述垂直多关节机器人的臂部的梢端。

根据上述结构，垂直多关节机器人的臂部容易在与铅垂方向垂直的旋转轴的转动方向上挠曲，安装于臂部的梢端的加工工具容易在第二方向（铅垂方向）上发生位置偏移。由上述结构，能够降低在使用垂直多关节机器人的加工中加工工具的位置偏移的发生。

所述工件也可以是以其被加工面的至少一部分与铅垂方向平行的形式设置的工件。

根据上述结构，加工工具的梢端因其加重或姿势条件，容易发生第二方向（例如铅垂方向）的位置偏移。由上述结构，能够实现对至少被加工面的一部分与铅垂方向平行地设置的工件的高精度定位。

根据本发明其他形态的加工工具的定位方法是加工工具的定位装置上的定位方法，具备：在被按压于工件的被加工面的状态下对所述被加工面实施加工的加工工具，至少能够使所述加工工具的梢端在与所述被加工面垂直的第一方向和与所述被加工面平行的第二方向上位移的移动机构，能检测在被按压于所述被加工面上的所述加工工具的梢端处施加的所述第一方向的力和所述第二方向的力的力传感器，以及从所述力传感器取得所述第一方向的力和所述第二方向的力的检测值从而控制所述移动机构的控制装置；以在所述加工工具的梢端的位置与所述被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于该被加工面的形式控制所述移动机构，以使所述力传感器检测的所述第一方向的力达到目标值为止所产生的所述第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正所述加工工具的位置的修正工序。

发明效果：

根据本发明，不必利用定位装置的刚性值算出挠曲量便可实现高精度的定位。

本发明的上述目的、其他目的、特征以及优点在参考附图的情况下，由以下良好的实施形态的详细说明得以明确。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施形态的定位装置的结构的图；

图2是示出图1的加工工具的结构的剖视图；

图3是示出图1的控制装置的结构的框图；

图4是示出定位动作的一例的流程图；

图5是示出图4的加工工具的位置指令值的修正工序的流程图；

图6是用于说明加工工具与加工基准位置一致的状态下的按压动作的图；

图7是用于说明加工工具的位置指令值的修正工序的图；

图8是用于说明根据第二实施形态的第二次以后的工件加工（无设置误差）中的位置指令值的修正工序的图；

图9是用于说明根据第三实施形态的第二次以后的工件加工（有设置误差）中的位置指令值的修正工序的图。

具体实施方式

对于本发明的实施形态，参考附图进行说明。以下所有附图中对相同或相当的要素标以相同的符号，省略重复说明；

（第一实施形态）

［定位装置的结构］

图1是示出根据本发明第一实施形态的加工工具的定位装置（以下仅称为定位装置）1的结构的图。如图1所示，定位装置1具备移动机构2、加工工具3、力传感器4和控制装置5。

移动机构2形成为至少能使加工工具3的梢端在与工件W的被加工面垂直的第一方向（以下也称为按压方向）和与被加工面平行的第二方向（以下也称为工件平面方向）上位移的结构。本实施形态中，移动机构2由垂直多关节机器人（以下仅称为机器人）的关节驱动机构构成。机器人的关节驱动机构具有设置于地面等载置面的基台（基座）6和安装于基座6的臂部7。加工工具3安装于垂直多关节机器人的臂部7的梢端。将以基座6的上表面为基准的坐标系称为基座坐标系。此处为了简化，基座坐标系的原点为基座上表面的任意的点，X轴以及Y轴分别定义为水平方向以及铅垂方向。X轴方向与按压方向一致，Y轴方向与工件平面方向一致。臂部7具有与铅垂方向垂直的旋转轴、即多个关节轴7a~7d。邻接的关节轴由连杆连接。关节轴7a~7d中分别组入驱动用的伺服马达及作为能检测关节角度的检测器的一例的编码器（均未图示）。臂部7的梢端设置有突缘状的工具安装部7e（以下也称为突缘）。又，将以突缘7e为基准的坐标系称为突缘坐标系。突缘7e上安装有加工工具3。本实施形态中，加工工具3所使用的加工具为梢端具有尖部的钻孔机。如此，机器人的关节驱动机构形成为能使加工工具3在基座坐标系的X轴方向以及Y轴方向上位移的结构。移动机构2通过使安装于臂部7梢端的加工工具3位移来对工件W进行钻孔作业。

作为机器人的作业对象的工件W的形状以及材质未特别限定。例如工件W的形状为飞机的机身构件，其材质为铝合金等金属。工件W被安装治具（未图示）固定于作业台8。本实施形态中，工件W以其被加工面与铅垂方向平行的形式设置于作业台8。

力传感器4具备安装于加工工具3，能检测施加在加工工具3上的力的结构。力传感器4以形成为通过无线或有线通信向控制装置5输出检测信号的结构。

控制装置5形成为获取来自力传感器4的检测信号而控制移动机构2的结构。本实施形态中，控制装置5为具备微处理器等计算机的机器人控制器，与移动机构2通过电缆9连接。控制装置5不限于单一的装置，也可以由多个装置构成。

接下来，利用图2的剖视图说明加工工具3的结构。如图2所示，加工工具3具备工具主体10、按压工具11、加工具12和力传感器4。这里将以突缘7e为基准的坐标系称为突缘坐标系。在这里为了简化，突缘坐标系的原点为突缘7e的任意的点，X轴以及Y轴分别定义为水平方向以及铅垂方向。图2中X轴方向与垂直于工件W的被加工面的按压方向一致，Y轴方向与平行于被加工面的工件平面方向一致。

工具主体10具有圆筒形状。工具主体10的一端固定于突缘7e，工具主体10的另一端通过圆环状的力传感器4安装有按压工具11。或者也可是工具主体10的一端通过圆环状的力传感器4安装于突缘7e，按压工具11安装于工具主体10的另一端。工具主体10将加工具12容纳于内部。工具主体10不是圆筒形状亦可。在按压工具11的梢端形成对工件W的被加工面按压的按压面11a。按压面11a的中央形成通过钻孔机的圆形孔。按压面11a以孔的中心位置与工件W的被加工面上的加工基准位置P一致的状态在按压方向上被按压。另，本实施形态中，加工工具3的梢端意为该按压工具11的按压面11a的中心位置Q。

加工具12在本实施形态中为钻孔机。加工具12安装于在工具主体10内部的突缘7e侧配置的主轴头部13。加工具12被主轴头部13以主轴的中心线为中心地转动驱动。此外，加工具12以按压工具11的按压面11a按压在工件W的被加工面上的状态，借由主轴头部13相对于按压工具11进行相对直线驱动，在被加工面上实施钻孔加工。即，加工时加工具12的梢端从按压面11a的圆形孔突出，削刮工件W的被加工面。主轴头部13上组入编码器（未图示），作为转动驱动和直线驱动加工具12的伺服马达以及能检测转动或位置的检测器的一例（均未图示）。

力传感器4具有圆环形状，安装于工具主体10与按压工具11之间或突缘7e与工具主体10之间。力传感器4具备能检测在按压于工件W的被加工面上的加工工具3的梢端处施加的按压方向的力和工件平面方向的力的结构。力传感器4例如为六轴力传感器。该力传感器4能检测XYZ轴方向（图2的突缘坐标系）的力和绕各轴作用的力矩。

接下来，利用图3的框图说明控制装置5的结构。如图3所示，控制装置5具备运算部20、伺服控制部21、存储部22和接口部（未图示）。在这里，控制对象为驱动臂部7的关节轴7a~7d的伺服马达以及驱动加工工具3的主轴头部13的伺服马达。各伺服马达上安装有检测马达的位置（转子的相对于基准转动角度位置的转动角度位置）的编码器和检测马达内流动的电流值的电流传感器。控制装置5形成为通过接口部（未图示）取得编码器检测的马达的位置以及电流传感器检测的伺服马达内流动的电流值的结构。

存储部22事先存储机器人控制器的基本程序、机器人的动作程序、从开始位置到工件W的加工基准位置P的位置指令值、加工时对工件W的加工反作用力以及工件W与加工工具3的梢端的最大摩擦力等参数等。又，加工程序等加工所需要的信息也被事先存储。

运算部20为执行各种运算处理的运算装置，执行机器人的动作程序从而生成控制指令，输出至伺服控制部21。又，执行加工程序从而生成加工工具的加工指令，输出至伺服控制部21。

运算部20形成为实现包括控制指令生成部23、指令值修正部24和加工指令生成部25的各功能模块（作为各功能模块动作）的结构。

控制指令生成部23基于编码器检测的实测值相对于事先选定的关节轴7a~7d上的位置指令值的位置偏差，决定驱动马达所需要的电流，以使该电流流动的形式生成控制指令，输出至伺服控制部21。这里事先选定的关节轴7a~7d上的位置指令值是指对伺服马达的位置指令值，该伺服马达为了使加工工具3的梢端从规定的开始位置以与工件W的被加工面上的加工基准位置P一致的状态按压于其被加工面而组入各关节轴7a~7d。

指令值修正部24取得来自力传感器4的检测信号，修正事先选定的关节轴7a~7d上的位置指令值，将修正后的位置指令值输出至控制指令生成部23。指令值修正部24以使力传感器检测的第一方向的力达到目标值为止所产生的第二方向的力收敛于规定值以内的形式，修正加工工具3的位置指令值。这里作为修正对象的加工工具3的位置指令值是指加工工具3的梢端与被加工面上的加工基准位置P一致的状态下的关节轴7a~7d上的位置指令值。

加工指令生成部25基于编码器检测的实测值相对于事先选定的主轴头部13上的位置指令值的位置偏差，决定驱动马达所需要的电流，以使该电流流动的形式生成加工指令，输出至伺服控制部21。这里事先选定的主轴头部13上的位置指令值是指对伺服马达的位置指令值，该伺服马达为了将作为加工工具3的钻孔机从工件W的被加工面上的加工基准位置P加工至规定的深度而组入主轴头部13。

伺服控制部21基于被给与的指令值（控制指令或加工指令）产生电流，使产生的电流在关节轴7a~7d以及主轴头部13各自的伺服马达中流动。由此控制臂部7的关节轴7a~7d的动作以及加工工具3的主轴头部13的动作；

［定位动作］

接下来，说明使用力传感器4的定位动作。图4是示出定位动作的一例的流程图。

首先，控制装置5如图6所示，以使加工工具3的梢端位置Q与被加工面上的加工基准位置P一致的形式控制移动机构2（图4的步骤S1）。这里加工工具3的梢端位置Q为加工工具3的梢端的按压面11a的中心位置。控制装置5以使加工工具3的梢端位置Q从规定的开始位置向工件W的被加工面上的加工基准位置P移动的形式对组入各关节轴7a~7d的伺服马达进行位置控制。与此时的加工工具3的梢端位置Q对应的关节轴7a~7d上的位置指令值的初始值表示为Q1＝（J_1-1，J_2-1，J_3-1，J_4-1）。这里各位置指令值表示为以基座坐标系（X，Y）为基准的坐标值。

接下来，控制装置5为了修正位置偏移而修正位置指令值（图4的步骤S2）。图5是示出加工工具的位置指令值的修正工序的流程图。控制装置5将加工工具按压在工件上（步骤S21）。控制装置5以在加工工具3的梢端位置Q在与被加工面上的加工基准位置P一致的状态下按压于被加工面的形式控制移动机构2（参考图6）。控制装置5以将加工工具3的梢端位置Q按压于工件W的被加工面上的加工基准位置P的形式对组入各关节轴7a~7d的伺服马达进行位置控制。此时，力传感器4如图6所示，检测在按压于工件W的被加工面上的加工工具3的梢端Q处施加的按压方向的力F1（以下也称为按压力）和与其相应在工件平面方向上产生的力F2（以下也称为将会引起位置偏移的力）。在这里，假定将会引起位置偏移的力向上作用。F2' 表示与引起位置偏移的力F2反向作用的力。

接下来，控制装置5取得来自力传感器4的检测信号（按压力F1、将会引起位置偏移的力F2）（步骤S22）。

接下来，控制装置5判定按压力F1是否达到目标值且将会引起加工工具3的梢端位置偏移的力F2是否收敛于规定值以内（步骤S23）。此处判定结果若为是则按压结束。

控制装置5在判定结果为否时执行修正加工工具3的梢端Q的位置指令值的修正工序（步骤S24）。如图7所示，为了使将会引起位置偏移的力F2不超过规定值，变更加工工具的梢端位置Q的位置指令值Q1＝（J_1-1，J_2-1，J_3-1，J_4-1）的同时向抵消该力F2的方向上进一步按压。此时，根据与按压力F1的目标值的力偏差和将会引起位置偏移的力F2的修正量各自的大小，算出加工工具3的梢端位置Q的位置指令值的变更量。重复上述步骤S21~S24直到判定结果为是。例如借由n次的按压动作，按压力F1达到目标值时的加工工具3的位置指令值的最终值表示为修正的位置指令值Q1n＝（J_1-n，J_2-n，J_3-n，J_4-n）。另，本实施形态中，按压力F1的目标值至少设定为加工反作用力以上的力。将会引起位置偏移的力F2的规定值为例如加工工具3的梢端与工件W之间的最大静止摩擦力。

如此，以使力传感器4检测的第一方向的力F1达到目标值为止所产生的第二方向的力F2收敛于规定值以内的形式，修正加工工具3的梢端Q的位置指令值Q1。即控制装置5以在加工工具3的梢端的位置与被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于被加工面的形式控制移动机构2，以使力传感器4检测的第一方向的力达到目标值为止所产生的第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正加工工具的位置的修正工序。由此，能够将加工工具3的梢端按压于工件W，降低从加工基准位置P的位置偏移的发生，使高精度的定位成为可能。另，该一系列的处理中加工工具3几乎不可能伤及工件W。

又，因为是借由力传感器4检测在加工工具3的梢端处施加的力的结构，所以即使在移动机构2的刚性值（例如机器人的关节轴上的挠曲）不明的情况下，也能降低位置偏移的发生。即使在工件W弯曲的情况下，因为位置偏移发生时产生了将会引起位置偏移的力F2，所以也能够降低加工工具3的梢端的位置偏移。

之后，定位装置1实施以加工工具3在工件W的被加工面上实施加工的工件加工工序（图4的步骤S3）。这里工件加工是借由钻孔机的钻孔作业。工件加工工序中，控制装置5通过在按压方向（第一方向）以及工件平面方向（第二方向）上对加工工具3的梢端执行位置控制来维持加工工具3的位置姿势。由此，能防止加工中的位置偏移，实现高精度的加工。

加工结束后，控制装置5在继续加工工序的情况下变更工件W并回到步骤1（图4的步骤S4）；

（第二实施形态）

接下来，作为第二实施形态，说明第二次以后的工件加工中的修正工序。图8是用于说明第二次以后的工件加工中的位置指令值的修正工序的图。在这里假定为不存在设置工件W时的误差。即第一次与第二次的工件W的形状、设置的位置等都相同。

控制装置5将之前工件加工（在这里为第一次工件加工）的修正工序（图6的步骤S21~S24）中修正的加工工具的位置指令值的最终值Q1n＝（J_1-n，J_2-n，J_3-n，J_4-n）作为下次工件加工（在这里为第二次的工件加工）时上述修正工序中的加工工具的位置指令值的初始值Q1n来执行修正工序。

具体来说，控制装置5在第二次工件加工之前将第一次工件加工时修正工序中的位置指令值的最终值Q1n＝（J_1-n，J_2-n，J_3-n，J_4-n）事先存储于存储部22。而且，取做第二次工件加工中的修正工序的位置指令值的初始值Q1n。即第二次工件加工时，由于不执行从Q1到Q1n的修正工序而执行定位，或是将Q1n作为位置指令值（位置）在按压的同时并行地执行上述修正工序，因此能够缩短第二次以后的工件加工中修正工序所需要的时间。

即，控制装置5也可以将之前工件加工的修正工序中修正的加工工具3的位置指令值（位置）的最终值Q1n作为下次工件加工时修正工序中的加工工具3的位置指令值（位置）的初始值来执行修正工序；

（第三实施形态）

接下来，作为第三实施形态，说明第二次以后的工件加工中的修正工序。图9是用于说明第二次以后的工件加工中的位置指令值的修正工序的图。在这里假定为存在设置工件W时的误差。即第一次与第二次的工件W的形状相同，但设置的位置不同。一般地，在更换工件W，对相同种类的工件的被加工面反复进行相同的加工的情况下，更换工件W时会产生设置误差。这种情况下，即使事前取得了修正的位置指令值（最终值），也还需要每次将位置指令值对照设置误差进行修正。

于是，控制装置5将由力传感器4检测到加工工具3的梢端Q与工件W接触时的、加工工具3的位置指令值Q1作为基准指令值。具体来说，控制装置5在第二次工件加工之前在第一次工件加工中的位置对准行程中（图4的步骤S1），借由传感器4检测加工工具3的梢端位置Q与被加工面上的加工基准位置P接触。控制装置5将此时与加工工具3的梢端位置Q对应的关节轴7a~7d上的位置指令值的初始值（J_1-1，J_2-1，J_3-1，J_4-1）作为基准指令值存储于存储部22。此外，控制装置5将相对于之前工件加工（在这里为第一次工件加工）中的基准指令值Q1的、在修正工序中修正的位置指令值的最终值Q1n作为相对指令值L1（＝Q1~Q1n）存储。

下次工件加工（在这里为第二次工件加工）时，控制装置5在第二次的工件加工中的位置对准行程中（图4的步骤S1），将由力传感器4检测到加工工具3的梢端位置Q与被加工面上的加工基准位置P接触时的加工工具3的位置指令值Q2作为基准指令值。而且，将相对于基准指令值Q2的相对指令值L1（＝Q1~Q1n）作为修正工序的初始值Q2n来执行修正工序。由此，能够考虑更换为相同工件的情况下的设置工件时的误差，缩短修正工序所需要的时间。

即，控制装置5也可以将由力传感器4检测到加工工具3的梢端与工件W接触时的加工工具3的位置（位置指令值）作为基准位置（基准指令值），将相对于之前工件加工中的基准位置（基准指令值Q1）的、在修正工序中修正的位置的最终值（位置指令值的最终值Q1n）作为相对位置（相对指令值L1）存储，将相对于下次工件加工中的基准位置（基准指令值Q2）的相对位置（相对指令值L1）作为修正工序的初始值来执行修正工序；

（其他实施形态）

另，本实施形态中修正了机器人的位置指令值，但也可以修正机器人的速度指令值（具体来说，与加工工具3的梢端位置Q对应的关节轴7a~7d上的速度指令值）。这种情况下，控制装置5例如算出上次各关节轴的位置与此次各关节轴的位置之间的差值（即各关节轴的移动量），基于该差值算出速度指令值。又，也可以修正机器人的转矩指令值。（具体来说，与加工工具3的梢端位置Q对应的关节轴7a~7d上的转矩指令值）。这种情况下，由力的输出所需要的机器人末端的移动量算出实现该移动量所需要的各关节轴的移动量。而且，将输出各关节轴的移动量所需要的关节转矩作为转矩指令值输入。

另，也可以是控制装置5以在加工工具3的梢端的位置以及姿势与被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于被加工面的形式控制移动机构2。而且还可以是控制装置5以使力传感器4检测的第一方向的力达到目标值为止所产生的第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正加工工具的位置以及姿势的修正工序。

另，本实施形态中，将会引起位置偏移的力F2的规定值为加工工具3的梢端与工件W之间的最大静止摩擦力，但不限于此，也可以将比最大静止摩擦力小的任意的值作为规定值。

另，本实施形态中，在工件加工工序中控制装置5通过在按压方向（第一方向）以及工件平面方向（第二方向）上对加工工具3的梢端进行位置控制来维持加工工具3的位置以及姿势，但也可以通过在按压方向（第一方向）上对加工工具的梢端进行力控制，在工件平面方向（第二方向）上对加工工具的梢端进行位置控制来维持加工工具的位置以及姿势。工件加工（例如钻孔机加工）时施加在钻孔机等工具上的加工反作用力通过加工并非恒定，因此按压方向的控制中存在力控制比位置控制更有效的情况。

另，本实施形态中，加工工具3的梢端的位置对准是按照事先选定的关节轴7a~7d上的位置指令值来控制移动机构的结构，但例如也可以是借由安装于机器人的梢端的视觉传感器来识别工件的加工基准位置，同时使加工工具3的梢端的位置与工件的加工基准位置一致的结构，还可以是借由力传感器4检测加工工具3的梢端与工件W接触。

另，本实施形态的加工工具3为分开具备加工具12和按压工具11的结构（参考图2），但若是以按压于工件W的被加工面的状态对被加工面实施加工的结构，则不限于此。作为加工具12与按压工具11一体的加工工具3，例如也可以是自动铆接单元（auto rivetingunit）或摩擦点接合法（FSJ；Friction Spot Joining）中的接合工具。

另，本实施形态的移动机构2由多关节机器人的关节驱动机构构成，但不限定于此。例如也可以是移动机构2由加工中心（machining center）的运送机构、转台的驱动机构等构成。这种情况下，也可以是控制装置5借由NC装置构成，加工工具3例如在主轴头部上安装。

另，本实施形态中工件W以其被加工面与铅垂方向平行的形式设置于作业台8，但只要被加工面的至少一部分与铅垂方向平行即可。例如，也可以是工件W的被加工面的一部分弯曲。

基于上述说明，本领域技术人员能够明了本发明的多种改良和其他实施形态。因此，上述说明应仅解释为示例，提供目的在于向本领域技术人员示范实施本发明的最优形态。可不脱离本发明的宗旨而实质性地变更其结构和/或功能的具体内容。

工业应用性：

本发明对例如钻孔加工等需要高精度的定位的加工有用。

符号说明：

1　定位装置；

2　移动机构（机器人的关节驱动机构）；

3　加工工具；

4　力传感器；

5　控制装置（控制器）；

6　基台（基座）；

7　臂部；

7a~7d　关节轴；

7e　工具安装部；

8　作业台；

9　电缆；

10　工具主体；

11　按压工具；

12　加工具（钻孔机）；

13　主轴头部；

20　运算部；

21　伺服控制部；

22　存储部；

23　控制指令生成部；

24　指令值修正部；

25 加工指令生成部；

W　工件；

P　加工基准位置；

Q　工具梢端位置；

Q1，Q1n，Q2，Q2n　位置指令值。

Claims

1.一种加工工具的定位装置，其特征在于，具备：

在被按压于工件的被加工面的状态下，对所述被加工面实施加工的加工工具；

至少能使所述加工工具的梢端在与所述被加工面垂直的第一方向和与所述被加工面平行的第二方向上位移的移动机构；

能检测出在被按压于所述被加工面的所述加工工具的梢端处施加的所述第一方向的力和所述第二方向的力的力传感器；以及

控制装置，该控制装置以在所述加工工具的梢端的位置与所述被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于该被加工面的形式，控制所述移动机构，以使所述力传感器检测的所述第一方向的力达到目标值为止所产生的所述第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正所述加工工具的位置的修正工序。

2.根据权利要求1所述的加工工具的定位装置，其特征在于，

所述规定值，所述第二方向的力在所述加工工具的梢端与所述工件之间的最大静止摩擦力以下。

3.根据权利要求1或2所述的加工工具的定位装置，其特征在于，

所述控制装置将之前工件加工的所述修正工序中修正的所述加工工具的所述位置的最终值作为下次工件加工时所述修正工序中的所述加工工具的位置的初始值而执行所述修正工序。

4.根据权利要求1或2所述的加工工具的定位装置，其特征在于，

所述控制装置将由所述力传感器检测到所述加工工具的梢端接触所述工件时的所述加工工具的所述位置作为基准位置，

将之前工件加工中相对于所述基准位置的在所述修正工序中修正的所述位置的最终值作为相对位置存储，

将下次工件加工中相对于所述基准位置的所述相对位置作为所述修正工序的初始值而执行所述修正工序。

5.根据权利要求1或2所述的加工工具的定位装置，其特征在于，

所述控制装置在以所述加工工具对所述被加工面实施加工的加工工序中，在所述第二方向上对所述加工工具的梢端进行位置控制，在所述第一方向上对所述加工工具的梢端进行位置控制或力控制，以此维持所述加工工具的位置以及姿势。

6.根据权利要求1或2所述的加工工具的定位装置，其特征在于，

所述移动机构由垂直多关节机器人的关节驱动机构构成，

所述控制装置由所述垂直多关节机器人的控制器构成，

所述加工工具安装于所述垂直多关节机器人的臂部的梢端。

7.根据权利要求1或2所述的加工工具的定位装置，其特征在于，

所述工件是以其被加工面的至少一部分与铅垂方向平行的形式设置的工件。

8.根据权利要求1或2所述的加工工具的定位装置，其特征在于，

所述控制装置以在所述加工工具的梢端的位置以及姿势与所述被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于该被加工面的形式，控制所述移动机构，以使所述力传感器检测的所述第一方向的力达到目标值为止所产生的所述第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正所述加工工具的位置以及姿势的修正工序。

9.一种加工工具的定位方法，是加工工具的定位装置上的定位方法，其特征在于，

具备：在被按压于工件的被加工面的状态下对所述被加工面实施加工的加工工具，至少能够使所述加工工具的梢端在与所述被加工面垂直的第一方向和与所述被加工面平行的第二方向上位移的移动机构，能检测在被按压于所述被加工面上的所述加工工具的梢端处施加的所述第一方向的力和所述第二方向的力的力传感器，以及从所述力传感器取得所述第一方向的力和所述第二方向的力的检测值从而控制所述移动机构的控制装置；

以在所述加工工具的梢端的位置与所述被加工面上的加工基准位置一致的状态下按压于该被加工面的形式控制所述移动机构，以使所述力传感器检测的所述第一方向的力达到目标值为止所产生的所述第二方向的力收敛于规定值以内的形式，执行修正所述加工工具的位置的修正工序。