JP2007118095A - グラインダによる研削加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グラインダによる最適な研削作業を実現する。
【解決手段】グラインダの負荷を検出する負荷検出手段１１と、負荷検出手段１１からの負荷信号Ｓ1 に基づいて補正信号Ｓ2 を出力する演算手段１２と、グラインダの移動設定速度Ｖo を設定する設定手段１３と、移動設定速度Ｖo を補正信号Ｓ2 によって補正してグラインダをワークの表面に平行に駆動する駆動制御手段１５とを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、ワークの溶接スパッタや、鋳造加工・塑性加工・切削加工等によるワークのバリ・カエリなどをグラインダにより研削除去する際に有益なグラインダによる研削加工装置に関する。

砥石スピンドルの先端に柱状の砥石を装着し、砥石スピンドルの駆動モータの駆動電流を検出して砥石の切込み速度を制御する円筒状のワークの内径研削加工装置が提案されている（特許文献１）。

このものは、ワークを装着して回転させる主軸ユニットをワークの径方向に移動させ、砥石スピンドルを搭載する切込みテーブルをワークの軸方向に移動させるとともに、砥石スピンドルの駆動モータの駆動電流が、粗研削、精研削、仕上げ研削の各研削段階ごとに設定される目標電流値に近付くように切込みテーブルの前進速度を制御することにより、ワークの内径の高精度の研削仕上げ加工を実行することができる。
特開２００５−２７９８８２号公報

かかる従来技術によるときは、ワークは、径方向に移動可能な主軸ユニットに装着され、砥石スピンドルは、ワークの軸方向に移動可能な切込みテーブルに搭載されるため、多軸のＮＣ制御装置による主軸ユニット、切込みテーブルの駆動制御が必要不可欠である上、各研削段階ごとに砥石スピンドルの駆動モータの目標電流値を設定するので、目標電流値の最適値を見出すこと自体が難しく、事前の試行錯誤や段取り作業が過大になりがちであり、簡便なグラインダによる研削作業に適用することが容易でないという問題があった。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、グラインダの負荷を検出し、ワークの表面に平行なグラインダの移動速度を補正制御することによって、たとえばティーチングプレイバック方式の多関節ロボットにグラインダを装着して固定ワークの研削作業を実施する際にも容易に適用することができるグラインダによる研削加工装置を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、円板状の砥石を有し、三次元的に任意に位置決めし得るグラインダの負荷を検出する負荷検出手段と、負荷検出手段からの負荷信号に基づいて補正係数を演算し、補正信号として出力する演算手段と、グラインダの移動設定速度を設定する設定手段と、設定手段からの移動設定速度を演算手段からの補正信号によって補正してグラインダをワークの表面に平行に駆動する駆動制御手段とを備えることをその要旨とする。ただし、この発明において、ワークは、たとえばワークテーブル上に固定されている固定ワークであるものとする。

なお、多関節ロボットによってグラインダを保持し、演算手段は、多関節ロボットのロボット制御装置に対して補正信号を速度オーバライド信号として送出することができる。

かかる発明の構成によるときは、グラインダは、三次元的に任意に位置決め可能であるから、ワークの表面に砥石を接触させながらワークの表面に平行に移動させることにより、ワークの表面を任意に研削することができる。また、このとき、演算手段は、グラインダの負荷を検出する負荷検出手段からの負荷信号に基づいて補正信号を出力し、駆動制御手段は、設定手段からの移動設定速度を演算手段からの補正信号によって補正してグラインダをワークの表面に平行に移動させるから、グラインダは、その負荷の大小により、その移動速度、すなわちワークの研削速度をリアルタイムに最適に制御することが可能である。なお、演算手段は、一般に、負荷信号の増大によって補正信号が一様に直線状または曲線状に減少するような入出力特性を有するものとし、入出力特性曲線の具体的な形状を任意に調節設定可能とすることが好ましい。

グラインダの移動方向は、ワークの表面が平面であるとき、ワークの表面に平行な直線移動（一次元移動）であってもよく、たとえば円弧移動を含む曲線移動（二次元移動）であってもよい。また、ワークの表面が曲面であるとき、グラインダは、ワークの表面と平行な二次元または三次元の移動軌跡をとるものとする。

演算手段は、多関節ロボットのロボット制御装置に対して補正信号を速度オーバライド信号として供給することにより、多関節ロボットに保持するグラインダの移動速度、すなわちワークの研削速度をグラインダの負荷に基づいてリアルタイムに可変制御することができる。ロボット制御装置は、多関節ロボットのヘッドに装着するグラインダを直線補間または曲線補間により移動させるに際し、速度オーバライド信号に基づいて、プログラムによって設定されるグラインダの移動速度を任意に補正して可変することができるからである。なお、ここでいう多関節ロボットとは、たとえば産業用ロボット、汎用マニピュレータなどと称される汎用ロボットであって、ティーチングプレイバック方式によってヘッドの移動軌跡を任意に指定可能なロボットを指す。

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

グラインダによる研削加工装置は、負荷検出手段１１、演算手段１２、設定手段１３、駆動制御手段１５を備えてなる（図１）。

グラインダＧは、駆動モータＭg の軸端に円板状の砥石Ｇ1 を装着して構成されている（図２）。グラインダＧは、適当な装着ブラケットＧ2 を介して可動ヘッドＧ3 に装着されている。ただし、可動ヘッドＧ3 は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動してグラインダＧを三次元的に任意に位置決めすることができる。なお、グラインダＧの研削対象としての平板状のワークＷは、たとえば図示しないワークテーブル上に固定されているものとし、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向は、それぞれワークＷの短辺方向、長辺方向に一致させ、Ｚ軸方向は、ワークＷに直交する方向に定めるものとする。

負荷検出手段１１の出力は、演算手段１２を介して乗算器１４に接続され（図１）、設定手段１３の出力も、乗算器１４に接続されている。また、乗算器１４の出力は、駆動制御手段１５を介し、可動ヘッドＧ3 をＹ軸方向に駆動するモータＭy に接続されている。

グラインダＧの駆動モータＭg は、駆動装置Ｇ4 を介して給電されている。そこで、負荷検出手段１１は、駆動モータＭg の駆動電流Ｉg を検出する電流検出器であって、グラインダＧの負荷として駆動電流Ｉg を負荷信号Ｓ1 として演算手段１２に送出する。演算手段１２は、関数発生器であり、負荷信号Ｓ1 に基づいて補正係数ａを演算し、補正信号Ｓ2 として乗算器１４に入力させることができる。また、設定手段１３には、たとえばグラインダＧのＹ軸方向の移動設定速度Ｖo が設定され、移動設定速度Ｖo は、乗算器１４に入力されている。そこで、乗算器１４は、グラインダＧのＹ軸方向の移動速度Ｖ＝ａＶo を算出して駆動制御手段１５に出力することができる。ただし、補正係数ａ＝ｆ（Ｉg ）は、０≦ａ≦１である。

駆動制御手段１５は、移動速度Ｖとなるように、モータＭy を介して可動ヘッドＧ3 をＹ軸方向に駆動し、グラインダＧによってワークＷの表面を研削する。ただし、可動ヘッドＧ3 は、図示しない別のモータによりＺ軸方向に駆動してグラインダＧによるワークＷの切込み量を設定し、同様に図示しない別のモータによりＸ軸方向に駆動してグラインダＧによるワークＷの研削位置を設定することができる。なお、駆動制御手段１５には、制御信号Ｓ3 が併せて入力されており、制御信号Ｓ3 は、たとえばモータＭy による可動ヘッドＧ3 の駆動タイミング、駆動方向の正逆、駆動範囲の適否などのインタロック条件を示す。そこで、駆動制御手段１５は、制御信号Ｓ3 のインタロック条件に適合するように、しかも可動ヘッドＧ3 の移動速度Ｖとなるように、モータＭy を駆動制御することができる。

演算手段１２の入出力特性は、たとえば図３の曲線（１）〜（３）のいずれかに設定されている。すなわち、演算手段１２は、駆動モータＭg の駆動電流Ｉg ＝０〜Ｉgoに対し、曲線（１）〜（３）のいずれかに従って補正係数ａ＝１〜０を算出して出力する。ただし、Ｉgoは、たとえば駆動電流Ｉg の最大定格値であり、Ｉg ≧Ｉgoにおいて、ａ＝０である。なお、図示の曲線（１）は、ほぼ直線状であり、曲線（２）は、滑らかな三次曲線状であり、曲線（３）は、二次曲線状であって、曲線（１）〜（３）は、いずれも駆動電流Ｉg ＝０〜Ｉgoの範囲において補正係数ａを一様に滑らかに減少させている。ただし、演算手段１２の入出力特性は、図３の曲線（１）〜（３）以外にも、任意に調節設定可能である。

駆動制御手段１５は、乗算器１４を介し、設定手段１３からの移動設定速度Ｖo を演算手段１２からの補正信号Ｓ2 によって補正することにより、ワークＷの表面に不均一な凹凸があっても、ワークＷの表面を平滑に研削して仕上げることができる。ワークＷの凸部分において砥石Ｇ1 による切込み量が大きくなり、グラインダＧの負荷が大きくなると、グラインダＧの移動速度Ｖ＝ａＶo を小さくして砥石Ｇ1 の撓みを小さくし、ワークＷの凸部分を無理なく研削して除去することができるからである。

以上の説明において、グラインダＧの駆動モータＭg は、電気駆動に代えてエア駆動としてもよく、そのときの負荷検出手段１１は、たとえば駆動用のエアの流量センサを使用すればよい。また、可動ヘッドＧ3 は、駆動制御手段１５を介し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に同時に駆動することにより、グラインダＧを平板状のワークＷの表面に平行に曲線移動させることができる。なお、ワークＷは、表面が平面の平板状ではなく、表面が曲面状であってもよい。このとき、可動ヘッドＧ3 は、グラインダＧをワークＷの表面と平行に移動させるために、駆動制御手段１５を介し、グラインダＧをＹ軸方向、Ｚ軸方向に同時に駆動すればよい。また、可動ヘッドＧ3 は、グラインダＧをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に同時に駆動することにより、曲面状のワークＷの表面と平行に三次元の移動軌跡をとらせてもよい。

他の実施の形態

演算手段１２は、ティーチングプレイバック方式の多関節ロボットＲのロボット制御装置１６に対し、補正信号Ｓ2 を速度オーバライド信号として送出することができる（図４）。

多関節ロボットＲは、それぞれ個別に駆動可能な複数の回転関節、屈曲関節を有し、ヘッドＲ1 に装着するグラインダＧを所定の作動空間内に任意に三次元的に位置決めすることができる。また、ロボット制御装置１６は、ティーチングペンダント１６ａを介して教示されるとおりに多関節ロボットＲを駆動制御し、ヘッドＲ1 上のグラインダＧを三次元的に位置決めして移動させることができ、このときの移動設定速度Ｖo も、ティーチングペンダント１６ａを介してロボット制御装置１６内に設定することができる。すなわち、図１の設定手段１３、乗算器１４、駆動制御手段１５は、実質的にロボット制御装置１６に内蔵されており、ロボット制御装置１６は、多関節ロボットＲの各関節用の複数の駆動モータを同時平行的に駆動制御することにより、直線補間または曲線補間によりグラインダＧを三次元的に移動させることができる。

ロボット制御装置１６は、速度オーバライド信号として入力される補正信号Ｓ2 により、グラインダＧの移動速度Ｖ＝ａＶo を実現することができる。すなわち、ロボット制御装置１６は、多関節ロボットＲを介し、図示しないワークテーブル上に固定されているワークＷの表面を図１、図２と全く同様にして研削することができる。

全体ブロック系統図 作動状態斜視図 動作説明線図 他の実施の形態を示す要部ブロック系統図

符号の説明

Ｗ…ワーク
Ｒ…多関節ロボット
Ｇ…グラインダ
Ｇ1 …砥石
Ｓ1 …負荷信号
Ｓ2 …補正信号
Ｖo …移動設定速度
ａ…補正係数
１１…負荷検出手段
１２…演算手段
１３…設定手段
１５…駆動制御手段
１６…ロボット制御装置

特許出願人 東邦重量株式会社
株式会社 生産技術
代理人 弁理士 松 田 忠 秋

Claims (2)

1. 円板状の砥石を有し、三次元的に任意に位置決めし得るグラインダの負荷を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段からの負荷信号に基づいて補正係数を演算し、補正信号として出力する演算手段と、グラインダの移動設定速度を設定する設定手段と、該設定手段からの移動設定速度を前記演算手段からの補正信号によって補正してグラインダをワークの表面に平行に駆動する駆動制御手段とを備えてなるグラインダによる研削加工装置。
2. 多関節ロボットによってグラインダを保持し、前記演算手段は、前記多関節ロボットのロボット制御装置に対して補正信号を速度オーバライド信号として送出することを特徴とする請求項１記載のグラインダによる研削加工装置。
   

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