JP2000127018A - 回転駆動型工具及びそれを用いた加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工材の加工個所の変化に対応して効率的
に加工することができると共に、加工可能な範囲を拡大
することができる。 【解決手段】 制御コントローラ３９からの角度可変指
令により、ロボット３０の手首部３６に工具交換機構３
７を介して把持させたグラインダ１１の角度可変機構２
３に、駆動部２６のカップリング２７を接続する。回転
角度に合せて駆動部２６に内蔵されたモータが回転す
る。このモータの回転に伴い、角度可変機構２３を介し
てグラインダ本体２１、ディスク１３が変角回転中心２
９を軸にして一体的に加工個所に合せて傾きを変える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットに
取付けて、被加工材の加工を行う回転駆動型工具に係
り、特に回転駆動型工具自体で刃具の角度変換が可能で
ある回転駆動型工具及びそれを用いた加工装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業用ロボット（以下ロボットと
いう）にグラインダなどの回転駆動型工具を装着してＲ
面取りなどの加工作業を行っていた。図９は、ロボット
の手首部に装着された従来の回転駆動型工具を示す図で
ある。同図で３６はロボットの手首部であり、回転駆動
型工具５５は、この工具５５に設けられている工具着脱
機構５１と手首部３６の工具交換機構３７とにより、手
首部３６に取り付けられている。５２は、工具本体５３
を工具着脱機構５１に取り付けているホルダであり、５
４は、刃具である。手首部３６は、図示しない被加工材
の例えば上面側や側面側などの加工個所の変化に応じて
姿勢及び位置を変えることにより、回転駆動型工具５５
の刃具５４の向き及び工具作用点５６の位置を変えて加
工を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被加工
材の加工個所が変わる度に、それに合せてロボットの手
首姿勢を変える工程が必要であり、加工に時間が掛かっ
ていた。また、ロボットの手首部の姿勢を変えてもロボ
ットの動作範囲が限られているため、従来の回転駆動型
工具では加工できない個所が多々あった。

【０００４】本発明は、前述した課題を解決し、被加工
材の加工個所の変化に対応して効率的に加工することが
できると共に、加工可能な範囲を拡大することができる
回転駆動型工具及びそれを用いた加工装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の回転駆動型工具は、産業用ロボットに取り付
けて、被加工材を加工する回転駆動型工具において、前
記被加工材を加工するために回転する刃具と、この刃具
を有する工具本体と、前記産業用ロボットに対し、前記
工具本体の角度を変えるための角度可変機構と、を備え
たものである。

【０００６】このように構成することにより、角度可変
機構によって回転駆動型工具自体で角度を自由に変える
ことができる。

【０００７】なお、前記角度可変機構は、駆動手段を備
えることが好ましい。また、前記駆動手段は、前記回転
駆動型工具に着脱可能であることが望ましい。

【０００８】また、上記目的を達成するための本発明の
回転駆動型工具を用いた加工装置は、前記回転駆動型工
具と、前記産業用ロボットと、この産業用ロボット及び
前記角度可変機構を制御するための制御手段と、を備え
て構成されたものである。

【０００９】このように構成することにより、被加工材
の加工個所の変化に対応して効率的に加工することがで
きると共に、加工可能な範囲を拡大することができる

【００１０】なお、前記制御手段は、前記回転駆動型工
具に複数の工具座標系を設けることにより、この工具座
標系を変更して、前記回転駆動型工具の角度を変えた時
に発生する工具作用点の位置ずれ補正を行うように構成
されていることが好ましい。また、前記制御手段は、プ
ログラム上で工具座標系の変更を記述することにより、
前記回転駆動型工具の角度を変えた時に発生する工具作
用点の位置ずれ補正を行うように構成されていることが
好ましい。また、前記制御手段は、前記角度可変機構へ
の指令をプログラム上で記述することにより、前記回転
駆動型工具の角度を変更するように構成されていること
が望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図８を参照して説明する。図１は、本発明の回転
駆動型工具を用いた加工装置としての産業用ロボット装
置４０の全体構成を示す図である。この産業用ロボット
装置４０は、回転駆動型工具としてのグラインダ１１、
ロボット３０、制御手段としての制御コントローラ３９
により構成されている。ロボット３０は、六軸制御の円
筒座標型力制御ロボットで、主に基台部３１、旋回部３
２、コラム部３３、アーム部３４、手首回転部３５、手
首部３６により構成されている。旋回部３２は基台部３
１上に左右回転（座標軸名称はθ）可能に設けられ、こ
の旋回部３２上にコラム部３３が設けられている。

【００１２】コラム部３３にはアーム部３４が上下動
（座標軸名称はＺ）可能に係合されており、旋回部３２
が左右に回転することにより、コラム部３３、アーム部
３４が一体的に回転する。アーム部３４の先端はＺ軸と
直角に伸縮（座標軸名称はＲ）可能に構成され、その先
端の手首回転部３５はＲ軸を中心に回転（座標軸名称は
α）可能に設けられている。手首部３６は、手首回転部
３５に組み付けられた軸に揺動（座標軸名称はγ）可能
に、また、手首部３６自体も左右回転（座標軸名称は
β）可能に設けられている。ロボット３０の上記直線運
動Ｚ、Ｒ及び回転運動α、β、γ、θの各軸の動きで手
首部３６の位置と姿勢を制御して、所望軌道を得て、工
具交換機構３７を介して装着したグラインダ１１により
加工を行う。

【００１３】制御コントローラ３９は、インターフェー
ス３８を介してロボット３０を制御する。なお、制御コ
ントローラ３９はマイクロコンピュータを内蔵し、制御
コントローラ３９に格納されているロボットプログラム
によってロボット３０の加工動作や工具交換動作を行わ
せる。このロボットプログラムは、予めマクロとしてプ
ログラムに登録されており、作業者が作成する動作プロ
グラムにより簡単に呼び出すことができる。

【００１４】図２はグラインダ１１の実施の形態を示す
一部断面側面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図で
ある。グラインダ１１は、工具着脱機構１２、刃具とし
てのディスク１３を有するグラインダ本体２１、ダンパ
２０及び角度可変機構２３、とを備え構成されている。
工具着脱機構１２は、グラインダ１１を図１に示すロボ
ット３０の工具交換機構３７に着脱可能に装着させるた
めの機構であり、ダンパ２０を介して後述する角度可変
機構２３の工具ホルダ１８に取り付けられている。

【００１５】角度可変機構２３は、ウォーム１５、ウォ
ームホイール１６、ウォーム軸１７、工具ホルダ１８、
グラインダ回転ホルダ１９、ベアリング２２により構成
されている。ウォーム１５とウォーム軸１７は、工具ホ
ルダ１８に回転自在に取り付けられている。ウォームホ
イール１６は、グラインダ回転ホルダ１９に固定されて
おり、ウォーム１５に噛み合っている。グラインダ回転
ホルダ１９は、グラインダ本体２１を保持しており、ベ
アリング２２により変角回転中心２９を軸として、工具
ホルダ１８に回転可能に支持されている。

【００１６】また、図１に示すように工具スタンド４１
には、角度可変機構２３の駆動手段としての駆動部２６
が取り付けられており、グラインダ１１の角度を変える
時に制御コントローラ３９からの指示により、ロボット
３０がグラインダ１１を移動させ、図４に示すようにカ
ップリング２７にウォーム軸１７を接続し、駆動部２６
からの動力により、変角回転中心２９を軸としてグライ
ンダ本体２１を回転させてディスク１３が向く方向の角
度を変える構造となっている。駆動部２６は、カップリ
ング２７を取り付けたモータ２４とエンコーダ２５で構
成されている。制御コントローラ３９からの角度可変指
令に対し、エンコーダ２５がモータ２４の回転角度を検
出して、この回転角度に合せてモータ２４が所定量回転
するようになっている。

【００１７】次に、図５、図６ないし図８を参照してグ
ラインダ１１の角度変換時のロボットプログラムについ
て説明する。図５は、角度を変えたときのグラインダ１
１の状態を示す。ロボットプログラムからの指令により
グラインダ１１が角度を変えると、図５に示すように工
具作用点２８の位置ずれが起こる。グラインダ１１が傾
いた角度に応じて、この位置ずれを予め、工具座標系
（工具座標テーブル）に登録しておき、ロボットプログ
ラムのプログラミングの際に、位置ずれ補正を行う。な
お、図５中、Ｖ００１はグラインダ１１を傾けた角度、
Ｖ００２は変角回転中心２９から工具作用点２８までの
距離、Ｖ００３はＹ方向オフセット値、Ｖ００４はＺ方
向オフセット値である。

【００１８】図６は、グラインダ１１に複数の工具座標
系を設けることにより、この工具座標系を変更して、グ
ラインダ１１の角度を変えた時に発生する工具作用点の
位置ずれ補正を行うロボットプログラム１を示す。ＴＣ
ＯＤＥ（工具名）＝ＧＲＩＮＤＥＲ０は、ロボット２０
に取り付けた工具名がグラインダ１１であり、このグラ
インダ１１の傾き角度が０度であることを表している。
次に、ＴＣＰ（工具作用点２８）＝ＴＩＰ（仮の工具作
用点）が定まると、予め使用者が作成した工具テーブル
に記載されている値から工具座標系の値がわかる。ＭＯ
ＶＥ Ｐ０は移動命令であり、ＴＩＰをＰＯＩＮＴ０に
移動させて、ＴＣＯＤＥ、ＴＣＰから導き出された工具
座標系の値に応じてＴＩＰを移動させ、位置ずれ補正を
行う。また、ＴＣＯＤＥ＝ＧＲＩＮＤＥＲ４５でグライ
ンダ１１の傾き角度を４５度に変更すると、上述のよう
にこれに対応して、予め使用者が作成した工具テーブル
に記載されている値により工具座標系の値も変わる。こ
の方法は、使用者が予め角度ごとに作成した工具テーブ
ルに記載されている値から工具座標系の値を計測して、
定められた工具座標系のアドレスに記載しておく。

【００１９】図７は、プログラム上で工具座標系の変更
を記述することにより、グラインダ１の角度を変えた時
に発生する工具作用点の位置ずれ補正を行うロボットプ
ログラム２を示す。前述した図６に示すロボットプログ
ラム１と同様にＴＣＯＤＥ（工具名）＝ＧＲＩＮＤＥＲ
０は、ロボット２０に取り付けた工具名がグラインダ１
１であり、このグラインダ１１の傾き角度が０度である
ことを表している。また、ＴＣＰ（工具作用点２８）＝
ＴＩＰ（仮の工具作用点）が定まると、予め使用者が作
成した工具テーブルに記載されている値から工具座標系
の値がわかる。ＭＯＶＥ Ｐ０でＴＩＰをＰＯＩＮＴ０
に移動する。使用者は次の加工工程に必要なＶ００１、
Ｖ００２を定義し、それぞれＶ００３、Ｖ００４を求め
る式に代入して、Ｖ００３、Ｖ００４を求める。ＴＯＯ
Ｌ＝ＴＯＯＬ＋（，Ｖ００３，Ｖ００４）にＶ００３、
Ｖ００４を代入して、工具座標系の値を変更する。ＴＯ
ＯＬ命令により変更した工具座標系の値に応じてＴＩＰ
を移動させ、位置ずれ補正を行う。この方法は、変角回
転中心２９からＴＣＰ（工具作用点２８）までの距離を
予め計測しておき、角度を与えるだけで位置ずれ補正が
行える。

【００２０】図８は、角度可変機構への指令をプログラ
ム上で記述することにより、グラインダ１の角度を変更
できるロボットプログラム３を示す。図６に示すロボッ
トプログラム１１と図７に示すロボットプログラム２と
同様にＴＣＯＤＥ（工具名）＝ＧＲＩＮＤＥＲ０は、ロ
ボット２０に取り付けた工具名がグラインダ１１であ
り、このグラインダ１１の傾き角度が０度であることを
表している。また、ＴＣＰ（工具作用点２８）＝ＴＩＰ
（仮の工具作用点）が定まると、予め使用者が作成した
工具テーブルに記載されている値から工具座標系の値が
わかる。ＭＯＶＥＰ０でＴＩＰをＰＯＩＮＴ０に移動す
る。次に、Ｔ＿ＡＮＧＣＨＧ４５でグラインダ１１の傾
き角度を４５度に傾ける。このＴ＿ＡＮＧＣＨＧ４５
は、図７に示したロボットプログラム２をマクロ化した
ものであり、その内容がＴ＿ＡＮＧＣＨＧ．ＭＡＣに示
されている。この方法は、Ｔ＿ＡＮＧＣＨＧ．ＭＡＣの
マクロプログラムにより変更した工具座標系の値に応じ
てＴＩＰを移動させ、位置ずれ補正を行う。

【００２１】次に、本発明の作用を説明する。制御コン
トローラ３９から角度可変指令が出されると、ロボット
３０は、手首部３６に工具交換機構３７を介して把持さ
せたグラインダ１１のウォーム軸１７に、工具スタンド
４１に置かれている角度可変機構２３の駆動部２６のカ
ップリング２７を接続する。次いで、制御コントローラ
２９からの指令回転角度に合せてモータ２４が回転し、
このモータ２４の回転に伴ってウォーム軸１７が回転す
る。このウォーム軸１７の回転により、ウォーム１５、
ウォームホイール１６が回転し、ウォームホイール１６
と直結しているグラインダ回転ホルダ１９が回転して傾
きを変える。これにより、グラインダ回転ホルダ１９に
保持されるグラインダ本体２１、回転軸１４、ディスク
１３がそれぞれ一体的に変角回転中心２９を軸として回
転し、加工個所に合せて傾きを変える。これと同時に工
具座標系の変更が行われて加工を行う。

【００２２】前述した実施の形態では、角度可変機構２
３の駆動部２６をグラインダ１１から分離して設置する
例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、
駆動部２６をグラインダ１１に組み込んで一体的に構成
することも可能であり、その配置・構成も適宜に変更可
能である。

【００２３】また、前述した実施の形態では、グライン
ダ本体２１とディスク１３が一体的に回転して角度を変
える例を示したが、本発明はこれに限られるものではな
く、ディスク１３のみが回転して角度変換可能な構成と
することも可能であり、その配置・構成も適宜に変更可
能である。

【００２４】また、前述した実施の形態では、産業用ロ
ボットとして六軸制御の円筒座標型力制御ロボット３０
を用いた例を示したが、本発明はこれに限られるもので
はなく、他の形態のロボットなどにも適用可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の回転駆動型工
具及びそれを用いた加工装置は、被加工材の加工個所の
変化に対応して効率的に加工することができると共に、
加工可能な範囲を拡大することができる。また、回転駆
動型工具と角度可変機構の駆動部とを分離して設置すれ
ば、回転駆動型工具の重量を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転駆動型工具及びそれを用いた加工
装置の構成を示す概略構成図。

【図２】本発明の回転駆動型工具の実施の形態を示す一
部断面側面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。

【図４】本発明の回転駆動型工具の実施の形態を示す背
面図に角度可変機構の駆動部を組み合わせた概略図。

【図５】本発明の回転駆動型工具の角度を変えたときの
状態を示す概略図。

【図６】本発明のロボットプログラム１を示す図。

【図７】本発明のロボットプログラム２を示す図。

【図８】本発明のロボットプログラム３を示す図。

【図９】従来の回転駆動型工具を示す概略図。

【符号の説明】

１１ グラインダ（回転駆動型工具） １２ 工具着脱機構 １３ ディスク（刃具） １４ 回転軸 １５ ウォーム １６ ウォームホイール １７ ウォーム軸 １８ 工具ホルダ １９ グラインダ回転ホルダ ２０ ダンパ ２１ グラインダ本体 ２２ ベアリング ２３ 角度可変機構 ２４ モータ ２５ エンコーダ ２６ 駆動部 ２７ カップリング ２８ 工具作用点 ２９ 変角回転中心 ３０ ロボット ３１ 基台部 ３２ 旋回部 ３３ コラム部 ３４ アーム部 ３５ 手首回転部 ３６ 手首部 ３７ 工具交換機構 ３８ インターフェース ３９ 制御コントローラ ４０ 産業用ロボット装置（加工装置） ４１ 工具スタンド ５１ 工具着脱機構 ５２ ホルダ ５３ 工具本体 ５４ 刃具 ５５ 回転駆動型工具 ５６ 工具作用点

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットに取り付けて、被加工材
   を加工する回転駆動型工具において、 前記被加工材を加工するために回転する刃具と、 この刃具を有する工具本体と、 前記産業用ロボットに対し、前記刃具の角度を変えるた
   めの角度可変機構と、 を備えたことを特徴とする回転駆動型工具。
2. 【請求項２】 前記角度可変機構は、駆動手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転駆動型工具。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、前記回転駆動型工具に
   着脱可能であることを特徴とする請求項１または２に記
   載の回転駆動型工具。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の回転駆動
   型工具と、 前記産業用ロボットと、 この産業用ロボット及び前記角度可変機構を制御するた
   めの制御手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする加工装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記回転駆動型工具に
   複数の工具座標系を設けることにより、この工具座標系
   を変更して、前記回転駆動型工具の角度を変えた時に発
   生する工具作用点の位置ずれ補正を行うように構成され
   ていることを特徴とする請求項４に記載の加工装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、プログラム上で工具座
   標系の変更を記述することにより、前記回転駆動型工具
   の角度を変えた時に発生する工具作用点の位置ずれ補正
   を行うように構成されていることを特徴とする請求項４
   に記載の加工装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記角度可変機構への
   指令をプログラム上で記述することにより、前記回転駆
   動型工具の角度を変更するように構成されていることを
   特徴とする請求項４に記載の加工装置。