JP2015085440A

JP2015085440A - ロボットシステム

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Publication number: JP2015085440A
Application number: JP2013226188A
Authority: JP
Inventors: 正高丸; Tadashi Takamaru
Original assignee: TAKAMARU KOGYO KK
Current assignee: TAKAMARU KOGYO KK
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: JP6124771B2

Abstract

【課題】熟練を要さずとも簡便な方法で三次元曲面を有するワークに対する孔明け加工が可能なロボットシステムを提供する。
【解決手段】ワークＷの所要箇所に円形孔Ｗ１〜Ｗ５を形成するにあたって、その円形孔Ｗ１〜Ｗ５を形成する当該ワークＷの中心点Ｃａからの角度θ位置と、当該ワークＷの中心点Ｃａからその円形孔Ｗ１〜Ｗ５の中心点Ｗ１ａ〜Ｗ５ａまでの距離Ｘと、その円形孔Ｗ１〜Ｗ５の中心点Ｗ１ａ〜Ｗ５ａから当該円形孔Ｗ１〜Ｗ５を形成する外径までの離間距離φとを少なくとも入力すれば、自動で円形孔Ｗ１〜Ｗ５の孔明け加工が可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、三次元曲面を有するワークに対して簡便に孔明け加工が可能なロボットシステムに関する。

近年、様々な分野においてロボットによる作業が行われている。この種のロボットは、制御装置からの信号に基づき、三次元曲面を有するワークに対して溶接やシーリング、あるいは塗装、切断、研磨、ハンドリング等の作業を行っている。このロボットの動作にあたっては、作業者が、ティーチペンダントやコンピュータを用いて上記作業装置に上記ロボットの作業手順を教示させることで動作させている。

ところで、この作業手順を教示させる方法としては、一般に、オンラインティーチング方法とオフラインティーチング方法という２つの方法が知られている。オンラインティーチング方法とは、作業現場でワークを直接見ながら、ティーチペンダントを用いて上記ロボットの作業位置等を教示する方法である。一方、オフラインティーチング方法とは、作業現場以外のコンピュータにインストールされているオフラインティーチングソフトを使用して、ワーク及びロボットのＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄｄｅｓｉｇｎ）データを作成し、画面上に疑似的なワーク及びロボットの画像を描画した上で、キーボードやマウス等によって作業者に座標位置等のデータを入力させることで、上記ロボットに作業手順を教示させる方法である（例えば、特許文献１）。

特開平９−１７９６２４号公報

しかしながら、上記のようなティーチング方法には次のような問題があった。すなわち、上記オンラインティーチング方法は、作業現場での作業となるため、ロボットへの教示作業中はロボット自体を停止させなければならず、設備稼働率の低下による生産性の悪化を招いてしまうという問題があった。

一方、上記オフラインティーチング方法は、当該ロボットへの教示中も作業が行え、オンラインティーチング方法よりも利点を有するものの、当該方法では、実際の作業現場に存在するロボットのケーブル、ホース等が、ワークやロボット自身に、実際にどのように干渉するのか不明であるという問題があった。そしてさらには、当該方法では、ワークのＣＡＤデータを作成しているため、コンピュータ上の疑似的なワークと、実際のワークとの誤差が生じることが多々あり、実際はオフラインティーチング方法のみでロボットへの教示作業を完了させることができないという問題があった。それゆえ、結局の所、作業現場での修正作業が必要となるという問題があった。またさらには、上記オフラインティーチング方法を習熟するのにかなりの時間と労力を要するという問題があった。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、熟練を要さずとも簡便な方法で三次元曲面を有するワークに対する孔明け加工が可能なロボットシステムを提供することを目的としている。

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１に係るロボットシステムは、回転機構を備える作業台（ターンテーブル１）上に設置される三次元曲面を有するワーク（Ｗ）と、
前記ワーク（Ｗ）の高さを検出する高さ検出機構（タッチセンサー２７）と当該ワーク（Ｗ）の孔明け加工を行う孔明け加工機構（切断トーチ２８）とを備えるロボット（２）と、
前記作業台（ターンテーブル１）及び前記ロボット（２）を制御する制御機構（制御装置３）とを有し、
前記制御機構（制御装置３）は、前記ワーク（Ｗ）の所要箇所に所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成するにあたって、その所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成する当該ワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）からの角度（θ）位置と、当該ワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）からその所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の中心点（Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ）までの距離（Ｘ）と、その所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の中心点（Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ）から当該所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成する外径までの離間距離（φ）とを少なくとも入力可能な入力手段（入力部３１）と、
前記ワーク（Ｗ）を前記入力手段（入力部３１）にて入力された角度（θ）分回転させるため、前記作業台（ターンテーブル１）が備える回転機構に当該角度（θ）分回転するよう指令を行う回転指令手段（ターンテーブル制御部３６）と、
前記回転指令手段（ターンテーブル制御部３６）による指令にて前記ワーク（Ｗ）を前記角度（θ）分回転させた後、前記入力手段（入力部３１）にて入力された前記ワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）から前記形成する所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の中心点（Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ）までの距離（Ｘ）と、前記離間距離（φ）とに基づいて算定される前記ワーク（Ｗ）に前記所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成する箇所の高さを前記高さ検出機構（タッチセンサー２７）にて検出するよう前記ロボット（２）に指令を行う高さ検出指令手段（ロボット制御部３５）と、
前記高さ検出機構（タッチセンサー２７）にて検出された高さと、前記入力手段（入力部３１）にて入力された前記ワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）から前記形成する所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の中心点（Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ）までの距離（Ｘ）と、前記離間距離（φ）とに基づいて前記ワーク（Ｗ）に前記所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を前記孔明け加工機構（切断トーチ２８）によって形成するよう前記ロボット（２）に指令を行う孔明け加工指令手段（ロボット制御部３５）とを有してなることを特徴としている。

また、請求項２に係るロボットシステムは、上記請求項１に記載のロボットシステムにおいて、前記ロボット（２）は、前記ワーク（Ｗ）の中心位置（中心線Ｃの位置）と所定距離（Ｄ）を保った位置に設置されると共に、前記ワーク（Ｗ）が前記回転指令手段（ターンテーブル制御部３６）による指令にて前記入力手段（入力部３１）にて入力された角度（θ）分回転した際、その角度（θ）分回転した当該ワーク（Ｗ）の所要箇所にこれから形成される所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の位置と対向する位置に設置されてなることを特徴としている。

さらに、請求項３に係るロボットシステムは、上記請求項１又は２に記載のロボットシステムにおいて、前記制御機構（制御装置３）は、前記ワーク（Ｗ）の所要箇所に形成する所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を予めシミュレーションしておいた孔明け加工プログラムを記憶する記憶手段（記憶部３３）と、
前記記憶手段（記憶部３３）にて記憶された孔明け加工プログラムに入力されているデータと、前記入力手段（入力部３１）にて入力されたデータとが一致するか否かを判定する判定手段（ステップＳ１００）をさらに有してなることを特徴としている。

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

請求項１の発明によれば、作業者が、所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成するにあたり、少なくとも、ワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）からの角度位置と、当該ワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）からその所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の中心点（Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ）までの距離（Ｘ）と、その所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の中心点（Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ）から当該所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成する外径までの離間距離（φ）とを入力手段（入力部３１）を用いて入力しさえすれば、そのデータに基づき制御機構（制御装置３）が有する回転指令手段（ターンテーブル制御部３６）が作業台（ターンテーブル１）を、上記入力されたワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）からの角度（θ）位置分回転させる。これにより、当該作業台（ターンテーブル１）上に載置されているワーク（Ｗ）も共に回転することとなる。そして、その回転させたワーク（Ｗ）の所要箇所に所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成するにあたり、該当箇所の高さを検出するよう、制御機構（制御装置３）が有する高さ検出指令手段（ロボット制御部３５）がロボット（２）を制御し、当該ロボット（２）が高さ検出機構（タッチセンサー２７）を用いて該当箇所の高さを検出する。そしてさらに、この検出された高さデータ並びに入力されたデータに基づき、ワーク（Ｗの）所要箇所に所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を形成するよう、制御機構（制御装置３）が有する孔明け加工指令手段（ロボット制御部３５）がロボット（２）を制御し、当該ロボット（２）が孔明け加工機構（切断トーチ２８）を用いてワーク（Ｗ）の所要箇所に所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の形成を行う。

しかして、本発明によれば、熟練を要さずとも簡便な方法で三次元曲面を有するワークに対する孔明け加工が可能となる。

また、請求項２の発明によれば、ロボット（２）は、前記ワーク（Ｗ）の中心位置（中心線Ｃの位置）と所定距離（Ｄ）を保った位置に設置されると共に、前記ワーク（Ｗ）が前記回転指令手段（ターンテーブル制御部３６）による指令にて前記入力手段（入力部３１）にて入力された角度（θ）分回転した際、その角度（θ）分回転した当該ワーク（Ｗ）の所要箇所にこれから形成される所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の位置と対向する位置に設置されているから、ワーク（Ｗ）の中心点（Ｃａ）から所定距離離れた所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）の中心点（Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ）を正確に計測することができる。それゆえ、本発明によれば、高精度の所定孔を形成することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、前記ワーク（Ｗ）の所要箇所に形成する所定孔（円形孔Ｗ１〜Ｗ５）を予めシミュレーションしておいた孔明け加工プログラムを記憶手段（記憶部３３）にて記憶させ、その記憶させた孔明け加工プログラムに入力されているデータと、前記入力手段（入力部３１）にて入力されたデータとが一致するか否かを判定手段（ステップＳ１００）に判定させるようにすれば、入力ミスを確実に防止することができる。

本発明の一実施形態に係るロボットシステムの概略構成図である。同実施形態に係る制御装置のブロック図である。同実施形態に係る表示部に表示される画面例を示す図である。同実施形態に係るワークに図３に示す円形孔番号に対応した円形孔が孔明け加工された（ａ）は、平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線断面図である。同実施形態に係るロボットシステムの制御プログラムを実行させた際の一例を示すフローチャート図である。（ａ）〜（ｆ）同実施形態に係るワークに図３に示す円形孔番号Ｗ１に対応する円形孔を孔明け加工する方法を説明するための説明図である。図５に示すロボットシステムの制御プログラムとは異なる他の制御プログラムを実行させた際の一例を示すフローチャート図である。

以下、本発明に係る一実施形態について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。

本実施形態に係るロボットシステムは、図１に示すように、三次元曲面を有するワークＷ（図示では、鏡板を例示）を設置可能なターンテーブル１と、当該ワークＷに対して孔明け加工を行うロボット２と、そのターンテーブル１とロボット２を制御する制御装置３とで構成されている。

ターンテーブル１は、図１に示すように、ターンテーブル本体１０と、複数のストッパ１１とで構成されている。このターンテーブル本体１０には、図示しないモータが設けられており、このモータが回転することにより、当該ターンテーブル本体１０が矢印Ｐ１方向に回転又は矢印Ｐ２方向に傾動するようになっている。そして、ターンテーブル本体１０上には、複数のストッパ１１（図示では２個）が、ボルト１１ａによってそれぞれ立設固定されており、これらストッパ１１内に三次元曲面を有するワークＷが載置されている。これにより、ワークＷは、当該ワークＷの中心線Ｃの位置が変動しないように、当該ストッパ１１によって移動が規制されている。

一方、ロボット２は、６軸の多関節汎用ロボットからなり、図１に示すように、基台２０に対して垂直軸心２０ａの周りに回転可能に搭載された第１回転台２１と、この第１回転台２１に対して水平軸心２１ａの周りに扇動自在に支持された第１ロボットアーム２２と、この第１ロボットアーム２２の先端部に上記水平軸心２１ａと平行な水平軸心２２ａの周りに扇動自在に連結された関節アーム２３と、この関節アーム２３の先端に上記水平軸心２２ａに対し直角向きの軸心２３ａの周りに自転可能に連結された第２ロボットアーム２４と、この第２ロボットアーム２４の先端に上記軸心２３ａに対し直角向きの軸心２４ａの周りに扇動自在に連結された第３ロボットアーム２５と、この第３ロボットアーム２５の先端に上記軸心２４ａに対し直角向きの軸心２５ａの周りに自転可能（矢印Ｐ３方向参照）に連結された最終段ロボットアーム２６とから構成されている。

そしてさらに、この最終段ロボットアーム２６の先端には、ワークＷに接触することでワークＷの高さを検出するタッチセンサー２７と、ワークＷの所要箇所に円形孔を形成する際使用される切断トーチ２８とが取り付けられている。

このように構成されるロボット２は、図１に示すように、ターンテーブル１上に載置されるワークＷの中心線Ｃの位置と、常時一定距離（Ｄ）を保った位置に設置されている。なお、本実施形態において、ロボット２は、６軸の多関節汎用ロボットを例示したが、これに限らずどのようなロボットを用いてもよい。

一方、制御装置３は、図２に示すように、ＣＰＵ等からなる中央制御部３０と、タッチパネル等からなる入力部３１と、液晶ディスプレイ等からなる表示部３２と、入力部３１にて入力された所定データ等を記憶するフラッシュメモリ等からなる記憶部３３と、上記ターンテーブル１と上記ロボット２を制御するための制御プログラムが格納されている制御プログラム格納部３４と、この制御プログラム格納部３４に格納されている制御プログラムに基づいてロボット２を制御するロボット制御部３５と、この制御プログラム格納部３４に格納されている制御プログラムに基づいてターンテーブル１を制御するターンテーブル制御部３６とで構成されている。

ところで、表示部３２には、図３に示すような内容が表示され、例えば、タッチパネル式になっている入力部３１によって、所定データが入力できるようになっている。具体的には、画面Ｔ１にて示すように、ワークＷの外径を入力できるようになっており（図示では、１５００ｍｍ）、画面Ｔ２にて示すように、ワークＷの高さを入力できるようになっている（図示では、２５０ｍｍ）。なお、このワークＷの高さは、最大高さを設定するもので、タッチセンサー２７（図１参照）でワークＷの高さを計測する際の開始高さの参考データとなるものである。すなわち、無駄に高い高さからタッチセンサー２７を移動させないようにするため、ワークＷの高さを入力できるようになっている。

一方、ワークＷには、厚みがあるため、画面Ｔ３に示すように、その厚みを入力できるようになっている（図示では、６ｍｍ）。

他方、画面Ｔ１０〜Ｔ１５には、ワークＷの所要箇所に複数の円形孔を形成するためのデータを入力できるようになっている。具体的には、画面Ｔ１０に示すように、形成する円形孔の番号、画面Ｔ１１に示すように、画面Ｔ１０にて示す形成する円形孔の番号それぞれに対応した角度、画面Ｔ１２に示すように、画面Ｔ１０にて示す円形孔の番号それぞれに対応した当該円形孔の中心位置、画面Ｔ１３に示すように、画面Ｔ１０にて示す円形孔の番号それぞれに対応した当該円形孔の直径、画面Ｔ１４に示すように、画面Ｔ１０にて示す円形孔の番号それぞれに対応した当該円形孔の傾斜角度、画面Ｔ１５に示すように、画面Ｔ１０にて示す円形孔の番号それぞれ、実際に孔明け加工するかしないかのデータが入力できるようになっている。

かくして、このように入力されたデータに基づき、制御装置３により、ターンテーブル１とロボット２が制御され、図４に示すように、ワークＷの所要箇所に円形孔が形成されることとなる。すなわち、図４（ａ）に示すように、ワークＷの所要箇所に、孔番号（図３の画面Ｔ１０参照）に対応した円形孔Ｗ１〜Ｗ５が形成されることとなる。

より具体的に示せば、この円形孔Ｗ１は、ワークＷの所要箇所に次のように孔明け加工される。すなわち、図３に示す画面Ｔ１１に示すように、円形孔角度が４５°に設定されているため、図４（ａ）に示すワークＷの中心点Ｃａを通る中心線Ｃから４５°（図示では、θで示している）傾いた傾斜線Ｃ１上の所要箇所に中心位置が設定される。そして、この中心位置は、図３に示す画面Ｔ１２に示すように、９５０ｍｍに設定されているため、図４（ａ）に示すワークＷの中心点Ｃａから、９５０ｍｍ離れた点（図示では、Ｘで示している）が円形孔Ｗ１の中心点Ｗ１ａとなる。そしてさらに、図３に示す画面Ｔ１３に示すように、円形孔Ｗ１の直径が４００ｍｍに設定されているため、図４（ａ）に示す中心点Ｗ１ａとした直径４００ｍｍ（図示では、φで示している）の円形孔Ｗ１が形成される。この際、図３に示す画面Ｔ１５に示すように、傾斜角度が３０°に設定されているため、図４（ｂ）に示すように、傾斜角度が３０°（図示では、αで示している）となるような円形孔Ｗ１がワークＷに孔明け加工されることとなる。

そして次に、円形孔Ｗ２〜Ｗ５が順に、ワークＷの所要箇所に、円形孔Ｗ１と同様にして孔明け加工されることとなる。すなわち、円形孔Ｗ２は、図４（ａ）に示すワークＷの中心点Ｃａを通る中心線Ｃから１０１°（図３に示す画面Ｔ１１参照）傾いた傾斜線Ｃ２上に、ワークＷの中心点Ｃａから、８８０ｍｍ離れた点（図３に示す画面Ｔ１２参照）を中心点Ｗ２ａとした直径２８０ｍｍ（図３に示す画面Ｔ１３参照）の円形孔として、ワークＷに孔明け加工される。また、円形孔Ｗ３は、図４（ａ）に示すワークＷの中心点Ｃａを通る中心線Ｃから１７２°（図３に示す画面Ｔ１１参照）傾いた傾斜線Ｃ３上に、ワークＷの中心点Ｃａから、８８０ｍｍ離れた点（図３に示す画面Ｔ１２参照）を中心点Ｗ３ａとした直径２５０ｍｍ（図３に示す画面Ｔ１３参照）の円形孔として、ワークＷに孔明け加工される。またさらに、円形孔Ｗ４は、図４（ａ）に示すワークＷの中心点Ｃａを通る中心線Ｃから２１２°（図３に示す画面Ｔ１１参照）傾いた傾斜線Ｃ４上に、ワークＷの中心点Ｃａから、９００ｍｍ離れた点（図３に示す画面Ｔ１２参照）を中心点Ｗ４ａとした直径２５０ｍｍ（図３に示す画面Ｔ１３参照）の円形孔として、ワークＷに孔明け加工される。そして、円形孔Ｗ５は、図４（ａ）に示すワークＷの中心点Ｃａを通る中心線Ｃから２５８°（図３に示す画面Ｔ１１参照）傾いた傾斜線Ｃ５上に、ワークＷの中心点Ｃａから、１０００ｍｍ離れた点（図３に示す画面Ｔ１２参照）を中心点Ｗ５ａとした直径２００ｍｍ（図３に示す画面Ｔ１３参照）の円形孔として、ワークＷに孔明け加工される。

なお、本実施形態においては、図３に示す画面Ｔ１５に示すように、全て孔明け加工するように設定（図示では、「〇」で表示）されているため、図４（ａ）に示すように、ワークＷの所要箇所に、円形孔Ｗ１〜Ｗ５が形成されているが、孔明け加工しないように設定（例えば、「×」で表示）されていれば、ワークＷの所要箇所に、いずれかの円形孔Ｗ１〜Ｗ５が形成されないこととなる。なお、孔明け加工しないように設定（例えば、「×」で表示）された場合は、後述するプログラムの概要にて説明する中心線のけがきのみが行われることとなる。

ここで、上記のようにワークＷの所要箇所に円形孔Ｗ１〜Ｗ５を孔明け加工する方法を、図５及び図６を参照して、図２に示す制御プログラム格納部３４に格納されている制御プログラムの概要を説明することで、より具体的に説明する。なお、以下では、円形孔Ｗ１をワークＷに孔明け加工する方法だけを説明することとする。円形孔Ｗ２〜Ｗ５の孔明け加工方法は、円形孔Ｗ１の孔明け加工方法と同一であるためである。

中央制御部３０（図２参照）は、制御装置３（図１，２参照）に電源が投入されると、制御プログラム格納部３４（図２参照）より制御プログラムを読み出し、表示部３２（図２参照）に図３に示す画面を表示する。これを受けて、作業者は、例えば、タッチパネル式になっている入力部３１（図２参照）を用いて、ワークＷの外径（画面Ｔ１参照）、ワークＷの高さ（画面Ｔ２参照）、ワークＷの厚み（画面Ｔ３参照）、ワークＷの所要箇所に形成する円形孔番号（画面Ｔ１０参照）、その円形孔角度（画面Ｔ１１）、その円形孔中心位置（画面Ｔ１２参照）、その円形孔直径（画面Ｔ１３参照）、その円形孔傾斜角度（画面Ｔ１４参照）、その円形孔の加工の有無（画面Ｔ１５参照）を入力する。この入力を受けて、中央制御部３０は、この入力されたデータを記憶部３３（図２参照）に記憶する（ステップＳ１）。

次いで、中央制御部３０は、入力されたワークＷの外径を超えるような円形孔を形成するようなデータが入力（画面Ｔ１２，Ｔ１３参照）されているか否かを確認する（ステップＳ２）。これにより、入力されたワークＷの外径を超えるようなデータが入力されていれば（ステップＳ２：ＮＯ）、処理を終え、入力されていなければ（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３の処理に移行する。このようにすれば、データの入力ミス等を未然に防止することができる。

次いで、中央制御部３０は、円形孔番号に入力された順にワークＷの所要箇所に円形孔を孔明け加工させる作業を行う。それにあたって、まず、中央制御部３０は、円形孔Ｗ１の入力データを記憶部３３より読み出す。これにより、図３に示す画面Ｔ１１に示すように、円形孔Ｗ１は、ワークＷの中心点Ｃａを通る中心線Ｃ（図６（ａ）参照）から４５°傾いた箇所に形成するように入力されているため、中央制御部３０は、ワークＷを４５°回転させるようターンテーブル制御部３６に指令を行う。これを受けて、ターンテーブル制御部３６は、ターンテーブル１（図１参照）に４５°回転するよう指令を行う。これにより、ターンテーブル本体１０（図１参照）に設けられているモータ（図示せず）が回転駆動し、ターンテーブル１が４５°回転し、それに伴い、ワークＷが図６（ａ）に示す矢印Ｐ１０方向に４５°回転し、図６（ｂ）に示す状態となる。この際、図６（ｂ）に示すように、ワークＷの所要箇所にこれから形成される円形孔Ｗ１の位置と、ロボット２とが対向する位置となる。そしてさらには、図１に示すように、ロボット２は、ターンテーブル１上に載置されるワークＷの中心線Ｃの位置と、常時一定距離（Ｄ）を保った位置に設置されているため、ワークＷの中心点Ｃａから所定距離（図３では、９５０ｍｍに設定）離れた円形孔Ｗ１の中心点Ｗ１ａを正確に計測することができる。それゆえ、高精度の円形孔Ｗ１の孔明け加工が可能となる。

またさらに、中央制御部３０は、図３に示す画面Ｔ１４に示すように、円形孔Ｗ１の傾斜角度が設定（図示では、３０°に設定）されていれば、その設定されている傾斜角度分（図示では、３０°）ワークＷを傾動させるようターンテーブル制御部３６に指令を行う。これを受けて、ターンテーブル制御部３６は、設定されている傾斜角度分（図示では、３０°）ターンテーブル１（図１参照）を傾動するよう（図１に示す矢印Ｐ２参照）指令を行う。これにより、ターンテーブル本体１０（図１参照）に設けられているモータ（図示せず）が回転駆動し、ターンテーブル１が上記傾斜角度分（図示では、３０°）傾動する（図４（ｂ）参照）こととなる（ステップＳ３）。なお、言うまでもないが、孔明け加工が終了した際、ターンテーブル１は、傾斜位置から水平位置（図１に示す状態）に戻ることとなる。

次いで、中央制御部３０は、図３に示す画面Ｔ１２に示すように、ワークＷの中心点Ｃａから、９５０ｍｍ離れた点を円形孔Ｗ１の中心点とするように入力され、画面Ｔ１３に示すように、円形孔Ｗ１の直径が４００ｍｍと入力されているため、このデータ内容に基づくワークＷの該当箇所の高さを検出するようロボット制御部３５（図２参照）に指令を行う。この際、中央制御部３０は、ロボット制御部３５に、画面Ｔ２にて示す、ワークＷの高さデータも出力する。これを受けてロボット制御部３５は、ロボット２にワークＷの該当箇所の高さを、タッチセンサー２７（図１参照）を用いて検出するよう指令を行う。また、ロボット２にワークＷの高さデータも出力する。これにより、ロボット２は、そのワークＷの高さ位置よりも少し上の高さからタッチセンサー２７を作動させ、ワークＷの該当箇所に当該タッチセンサー２７を接触させることで高さを検出する。具体的には、図６（ｃ）に示すように、タッチセンサー２７にて中心点Ｋ１の高さを検出し、次いで、その中心点Ｋ１から半径２００ｍｍ程度（２００ｍｍを超えるものも含む）離れた上点Ｋ２、右点Ｋ３、下点Ｋ４、左点Ｋ５の高さをそれぞれ検出する。この検出結果が、ロボット２からロボット制御部３５に送信され、中央制御部３０によって、記憶部３３に一旦記憶される（ステップＳ４）。

次いで、中央制御部３０は、記憶部３３にて記憶された上記高さ検出結果に基づき、その検出結果に基づくワークＷの該当箇所に中心線ＫＧ（図６（ｄ）参照）をけがくようロボット制御部３５に指令を行う。これを受けて、ロボット制御部３５は、ロボット２にワークＷの該当箇所に切断トーチ２８（図１参照）を用いて中心線ＫＧ（図６（ｄ）参照）をけがく指令を行う。これにより、ロボット２は、切断トーチ２８を作動させ、図６（ｄ）に示すように、当該切断トーチ２８を用いてワークＷの該当箇所に中心線ＫＧをけがくこととなる（ステップＳ５）。

次いで、中央制御部３０は、画面Ｔ１５に示す、円形孔Ｗ１の孔明け加工するか否かの入力内容を確認し（ステップＳ６）、孔明け加工しないように設定されていれば（ステップＳ６：ＮＯ）、処理を終了する。

一方、孔明け加工するように設定されていれば（ステップＳ６：ＹＥＳ）、中央制御部３０は、画面Ｔ１３に示すように、円形孔Ｗ１の直径が４００ｍｍと入力されているため、そのような円形孔Ｗ１を形成するべく、このデータ内容に基づくワークＷの該当箇所の高さを検出するようロボット制御部３５（図２参照）に指令を行う。これを受けて、ロボット制御部３５は、ロボット２にワークＷの該当箇所の高さを、タッチセンサー２７（図１参照）を用いて検出するよう指令を行う。これにより、ロボット２は、タッチセンサー２７を作動させ、ワークＷの該当箇所に当該タッチセンサー２７を接触させることで高さを検出する。具体的には、図６（ｅ）に示すように、タッチセンサー２７にて中心点Ｋ１０〜Ｋ１７の８点の高さを検出する。そしてこの検出結果が、ロボット２からロボット制御部３５に送信され、中央制御部３０によって、記憶部３３に一旦記憶される（ステップＳ７）。

次いで、中央制御部３０は、記憶部３３にて記憶された上記高さ検出結果に基づき、その検出結果に基づくワークＷの該当箇所に円形孔Ｗ１（図６（ｆ）参照）を孔明け加工するようにロボット制御部３５に指令を行う。この際、中央制御部３０は、画面Ｔ３に示す、ワークＷの厚み（図示では、６ｍｍに設定）データもロボット制御部３５に出力する。これを受けて、ロボット制御部３５は、このデータに基づき、ロボット２に切断トーチ２８（図１参照）を用いて、ワークＷに円形孔Ｗ１の孔明け加工をするよう指令を行う。これにより、ロボット２は、切断トーチ２８を作動させ、図６（ｆ）に示すように、当該切断トーチ２８を用いてワークＷの該当箇所に円形孔Ｗ１の孔明け加工をすることとなる（ステップＳ８）。

かくして、上記のようなステップＳ３〜ステップＳ８の処理を繰り返して、円形孔Ｗ２〜円形孔Ｗ５の孔明け加工が実行されることとなる。なお、本実施形態においては、円形孔Ｗ１〜Ｗ５の孔明け加工の精度を高めるため、円形孔Ｗ１〜Ｗ５の傾斜角度（図３に示す画面Ｔ１４参照）、ワークＷの外径（画面Ｔ１参照）、ワークＷの高さ（画面Ｔ２参照）、ワークＷの厚み（画面Ｔ３参照）を入力できるようにしたが、精度がそれほど必要なければ、入力できないようにしても良い。

しかして、本実施形態によれば、作業者は、円形孔Ｗ１〜Ｗ５を形成するにあたり、少なくとも、ワークＷの中心点Ｃａからの角度（θ）位置と、当該ワークＷの中心点Ｃａからその円形孔Ｗ１〜Ｗ５の中心点Ｗ１ａ〜Ｗ５ａまでの距離と、その円形孔Ｗ１〜Ｗ５の直径（φ）を入力部３１を用いて入力しさえすれば、そのデータに基づき制御装置３（ターンテーブル制御部３６）がターンテーブル１を、上記入力されたワークＷの中心点Ｃａからの角度（θ）位置分回転させる。これにより、当該ターンテーブル１上に載置されているワークＷも共に回転することとなる。そして、その回転したワークＷの所要箇所に円形孔Ｗ１〜Ｗ５を形成するにあたり、該当箇所の高さを検出するよう、制御装置３（ロボット制御部３５）がロボット２を制御し、当該ロボット２がタッチセンサー２７を用いて該当箇所の高さを検出する。そしてさらに、この検出された高さデータ並びに入力されたデータに基づき、ワークＷの所要箇所に円形孔Ｗ１〜Ｗ５の孔明け加工をするよう、制御装置３（ロボット制御部３５）がロボット２を制御し、当該ロボット２が切断トーチ２８を用いてワークＷの所要箇所に円形孔Ｗ１〜Ｗ５の孔明け加工を行う。これにより、ワークＷの所要箇所に円形孔Ｗ１〜Ｗ５が孔明け加工されることとなる。

それゆえ、本実施形態によれば、熟練を要さずとも簡便な方法で三次元曲面を有するワークＷに対する孔明け加工が可能となる。

一方、他の実施形態として、ＥＸＣＥＬ（登録商標）等を用いて、ワークＷの所要箇所に円形孔Ｗ１〜Ｗ５を孔明け加工するシミュレーションプログラムを予め作成しておき、そのシミュレーションプログラムを記憶部３３に記憶させておくこともできる。これにより、図７に示すように、ステップＳ１にて、作業者が、例えば、タッチパネル式になっている入力部３１（図２参照）を用いて、所定データを入力した際、中央制御部３０（図２参照）がその所定データと記憶部３３に記憶されているシミュレーションプログラムの入力データとが一致するか否かを確認し（ステップＳ１００）、一致していなければ（ステップＳ１００：ＮＯ）、処理を終え、一致していれば（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、ステップＳ２の処理を行うというようにしておくことができる。このようにすれば、入力ミスを確実に防止することができる。なお、図７に示すステップＳ２以降の処理は図５に示す処理と同一であるため、同一の符号を付し説明は省略することとする。

ところで、本実施形態においては、ワークＷとして鏡板を例示したがそれに限らず、鞍型切断等を行うパイプ等、三次元曲面を有するワークであればどのようなものであっても良い。

また、本実施形態においては、図３に示す画面Ｔ１４にて、円形孔Ｗ１の傾斜角度が設定（図示では、３０°に設定）されていれば、その設定されている傾斜角度分（図示では、３０°）ワークＷを傾動させるようにしたが、ワークＷを傾動できない場合は、図５及び図７に示すステップＳ５又はステップＳ８にて切断トーチ２８をその傾斜角度分傾動させ、孔明け加工するようにすれば良い。なお、この際、タッチセンサー２７の先端部の移動軌道は、図４（ｂ）に示す中心線Ｃよりα傾斜させた傾斜線上に沿うように移動させ、円形孔を孔明け加工する所要箇所のワークＷの高さを検出する必要がある。

また一方、本実施形態においては、ワークＷに対して円形孔を加工する例を示したが、これに限らす、矩形状の孔、三角形状の孔等、どのような孔にも適用可能である。この際、例えば、画面Ｔ１３（図３参照）に示す円形孔直径の入力に代えて、中心点から各頂点までの離間距離を入力できるようにしておけば良い。

１ターンテーブル（作業台）
２ロボット
３制御装置（制御機構）
２７タッチセンサー（高さ検出機構）
２８切断トーチ（孔明け加工機構）
３１入力部（入力手段）
３３記憶部（記憶手段）
３５ロボット制御部（高さ検出指令手段、孔明け加工指令手段）
３６ターンテーブル制御部（回転指令手段）
Ｗワーク
Ｗ１〜Ｗ５円形孔（所定孔）
Ｗ１ａ〜Ｗ５ａ（円形孔の）中心点（所定孔の中心点）
Ｃ（ワークの）中心線
Ｃａ（ワークの）中心点
θ ワークの中心点からの角度
Ｘワークの中心点から円形孔（所定孔）の中心点までの距離
φ 円形孔の直径（所定孔の中心点から当該所定孔を形成する外径までの離間距離）

Claims

回転機構を備える作業台上に設置される三次元曲面を有するワークと、
前記ワークの高さを検出する高さ検出機構と当該ワークの孔明け加工を行う孔明け加工機構とを備えるロボットと、
前記作業台及び前記ロボットを制御する制御機構とを有し、
前記制御機構は、前記ワークの所要箇所に所定孔を形成するにあたって、その所定孔を形成する当該ワークの中心点からの角度位置と、当該ワークの中心点からその所定孔の中心点までの距離と、その所定孔の中心点から当該所定孔を形成する外径までの離間距離とを少なくとも入力可能な入力手段と、
前記ワークを前記入力手段にて入力された角度分回転させるため、前記作業台が備える回転機構に当該角度分回転するよう指令を行う回転指令手段と、
前記回転指令手段による指令にて前記ワークを前記角度分回転させた後、前記入力手段にて入力された前記ワークの中心点から前記形成する所定孔の中心点までの距離と、前記離間距離とに基づいて算定される前記ワークに前記所定孔を形成する箇所の高さを前記高さ検出機構にて検出するよう前記ロボットに指令を行う高さ検出指令手段と、
前記高さ検出機構にて検出された高さと、前記入力手段にて入力された前記ワークの中心点から前記形成する所定孔の中心点までの距離と、前記離間距離とに基づいて前記ワークに前記所定孔を前記孔明け加工機構によって形成するよう前記ロボットに指令を行う孔明け加工指令手段とを有してなることを特徴とするロボットシステム。
前記ロボットは、前記ワークの中心位置と所定距離を保った位置に設置されると共に、前記ワークが前記回転指令手段による指令にて前記入力手段にて入力された角度分回転した際、その角度分回転した当該ワークの所要箇所にこれから形成される所定孔の位置と対向する位置に設置されてなることを特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
前記制御機構は、前記ワークの所要箇所に形成する所定孔を予めシミュレーションしておいた孔明け加工プログラムを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段にて記憶された孔明け加工プログラムに入力されているデータと、前記入力手段にて入力されたデータとが一致するか否かを判定する判定手段をさらに有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボットシステム。