JP2015136772A - Polishing robot and track formation method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークを磨き加工する研磨ロボットとその軌道生成方法に関する。 The present invention relates to a polishing robot for polishing a workpiece and a method for generating a trajectory thereof.
ロボットアームの手先に加工工具を取り付け、加工経路に沿って動作させてワークを加工する加工ロボットにおいて、狭隘部の加工は、ロボットとワークや工具とワークの干渉が問題となる。
このような狭隘部の加工手段として、例えば特許文献1、2が既に提案されている。
In a processing robot that processes a workpiece by attaching a processing tool to the end of the robot arm and moving it along the processing path, interference between the robot and the workpiece or between the tool and the workpiece becomes a problem when processing a narrow part.
For example,
特許文献1の「ロボット機構制御方法」は、作業対象物の3次元モデルに対して、研削工具の非干渉領域を算出し、研削工具の動作経路を算出し、ツール姿勢やコンプライアンス制御用変数をオフラインで計画してロボット制御装置に転送して研削等の加工をするものである。
The “robot mechanism control method” of
特許文献2の「研削ロボットの研削姿勢生成装置」は、研削作業前に教示された研削経路の位置データに基づき研削工具を移動して研削対象物を研削する研削ロボットにおいて、研削しようとする研削対象物の形態を検出し、検出された形態データに基づいてロボット研削姿勢を生成するものである。
The “grinding posture generation device for a grinding robot” in
上述した従来の狭隘部の加工手段では、ワークに対する工具姿勢や経由点をオフラインで教示していた。
しかし、特にワークの加工位置が狭隘部(例えば狭隘口の内側)にある場合には、ワークに対する工具姿勢の教示が煩雑であった。
The conventional narrow section machining means described above teaches the tool posture and via points for the workpiece offline.
However, particularly when the machining position of the workpiece is in a narrow portion (for example, inside the narrow mouth), teaching of the tool posture with respect to the workpiece is complicated.
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ワークの加工位置が狭隘部にある場合において、工具姿勢の教示とロボットの動作軌道の設定を容易にすることができる研磨ロボットとその軌道生成方法を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a polishing robot capable of facilitating teaching of a tool posture and setting of an operation trajectory of the robot and a method of generating the trajectory when the machining position of the workpiece is in a narrow part. is there.
本発明によれば、先端部で加工する加工工具でワークの加工面を研磨する研磨ロボットであって、前記加工工具を通す前記ワークの狭隘口の内部に前記加工面が位置しており、
前記加工工具を3次元空間内で移動するロボットアームと、
ワークの加工面形状に基づいて前記加工工具の姿勢を制御する姿勢制御装置と、を備え、
前記姿勢制御装置は、
空間上に指定され、工具回転軸の姿勢を拘束する拘束点を記憶する記憶部と、
前記ワークの形状データから、ワークの加工面に沿った軌道上の点位置と該点位置における法線ベクトルからなる軌道データを作成する軌道データ作成部と、
前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面内において、前記先端部の側面とワークの加工面が平行になるように加工工具の姿勢を設定する姿勢設定部と、を含む、ことを特徴とする研磨ロボットが提供される。
According to the present invention, a polishing robot that polishes a work surface of a workpiece with a processing tool that processes at a tip portion, and the processing surface is located inside a narrow opening of the work that passes the processing tool,
A robot arm that moves the machining tool in a three-dimensional space;
An attitude control device that controls the attitude of the machining tool based on the machining surface shape of the workpiece,
The attitude control device includes:
A storage unit that is stored in a space and stores a restraint point that restrains the posture of the tool rotation axis;
From the shape data of the workpiece, a trajectory data creation unit that creates trajectory data consisting of a point position on the trajectory along the work surface of the workpiece and a normal vector at the point position;
A posture setting unit that sets a posture of a machining tool so that a side surface of the tip portion and a machining surface of a workpiece are parallel to each other in a constraint plane including the constraint point and the normal vector. A polishing robot is provided.
また本発明によれば、先端部で加工する加工工具でワークの加工面を研磨する研磨ロボットの軌道生成方法であって、前記加工工具を通す前記ワークの狭隘口の内部に前記加工面が位置しており、
前記加工工具を3次元空間内で移動するロボットアームと、
ワークの加工面形状に基づいて前記加工工具の姿勢を制御する姿勢制御装置と、を準備し、
前記姿勢制御装置により
(A)空間上に指定され、工具回転軸の姿勢を拘束する拘束点を記憶し、
(B)前記ワークの形状データから、ワークの加工面に沿った軌道上の点位置と該点位置における法線ベクトルを含む軌道データを作成し、
(C)前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面内において、前記先端部の側面とワークの加工面が平行になるように加工工具の姿勢を設定する、ことを特徴とする研磨ロボットの軌道生成方法が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a method for generating a trajectory of a polishing robot that polishes a processing surface of a workpiece with a processing tool processed at a tip portion, and the processing surface is positioned inside a narrow opening of the workpiece that passes the processing tool. And
A robot arm that moves the machining tool in a three-dimensional space;
Preparing an attitude control device for controlling the attitude of the machining tool based on the machining surface shape of the workpiece,
The restraint point that is designated on the space (A) by the posture control device and restrains the posture of the tool rotation axis is stored,
(B) From the shape data of the workpiece, create trajectory data including a point position on the trajectory along the work surface of the workpiece and a normal vector at the point position;
(C) In a constraining plane including the constraining point and the normal vector, a posture of a processing tool is set so that a side surface of the tip portion and a processing surface of a workpiece are parallel to each other. A trajectory generation method is provided.
前記先端部の形状は、軸心を中心とする円柱形状であり、
前記(C)において、
前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面に垂直な第1ベクトルを求め、
次いで、前記法線ベクトルと前記第1ベクトルとに垂直な第2ベクトルを求め、
前記第2ベクトルの姿勢を前記加工工具の姿勢として設定する、ことが好ましい。
The shape of the tip is a cylindrical shape centered on the axis,
In the above (C),
Obtaining a first vector perpendicular to a constraint plane including the constraint point and the normal vector;
Next, a second vector perpendicular to the normal vector and the first vector is obtained,
It is preferable that the posture of the second vector is set as the posture of the processing tool.
また前記先端部の形状は、軸心に対し傾斜角を有する円錐形状であり、
前記(C)において、
前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面に垂直な第1ベクトルを求め、
次いで、前記法線ベクトルと前記第1ベクトルとに垂直な第2ベクトルを求め、
前記第2ベクトルに対し前記第1ベクトルの方向を中心として前記狭隘口の内方に前記傾斜角を有する姿勢を前記加工工具の姿勢として設定する、ことが好ましい。
The shape of the tip is a conical shape having an inclination angle with respect to the axis,
In the above (C),
Obtaining a first vector perpendicular to a constraint plane including the constraint point and the normal vector;
Next, a second vector perpendicular to the normal vector and the first vector is obtained,
It is preferable that an attitude having the inclination angle inward of the narrow mouth with respect to the second vector as a center is set as an attitude of the machining tool.
前記加工工具の姿勢は、前記工具回転軸の姿勢である。 The posture of the machining tool is the posture of the tool rotation axis.
上記本発明の装置と方法によれば、加工工具の先端部側面とワークの加工面が平行になるように加工工具の姿勢を設定するので、先端部側面をワークの加工面に密着させた状態でワークを研磨(磨き加工)することができる。
また、空間上(例えば、狭隘口の内側又はその上下空間)の拘束点と軌道上の点位置における法線ベクトルを含む拘束平面内において加工工具の姿勢を設定するので、拘束点を適切に設定することで、加工領域を加工する際に、加工工具が通過する空間の形状を変えることができ、ワークと加工工具との干渉を回避することができる。
従って、ワークの形状データ(例えばCADモデル)から加工面に沿った軌道上の点位置である軌道データと加工工具の姿勢を自動的に算出できるため、教示作業の手間が省ける。
さらに、加工工具の先端部(例えば、円柱形状、円錐形状)の側面をワークの加工面に密着させるという拘束条件も同時に満たすことができる。
According to the apparatus and method of the present invention, since the posture of the machining tool is set so that the side surface of the tip of the machining tool and the machining surface of the workpiece are parallel, the state where the side surface of the tip is in close contact with the machining surface of the workpiece The workpiece can be polished (polished).
Also, since the machining tool posture is set in the constraint plane including the constraint point in space (for example, inside the narrow mouth or its upper and lower spaces) and the normal vector at the point position on the trajectory, the constraint point is set appropriately. By doing so, when machining the machining area, the shape of the space through which the machining tool passes can be changed, and interference between the workpiece and the machining tool can be avoided.
Therefore, since the trajectory data, which is the point position on the trajectory along the machining surface, and the attitude of the machining tool can be automatically calculated from the workpiece shape data (for example, a CAD model), the teaching work can be saved.
Furthermore, the constraint condition that the side surface of the tip of the processing tool (for example, cylindrical shape or conical shape) is brought into close contact with the processing surface of the workpiece can be satisfied at the same time.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明の研磨ロボット10の全体構成図である。
この図において、研磨ロボット10は、先端部12aで加工する加工工具12でワーク1の加工面2を研磨する装置であり、ロボットアーム20と姿勢制御装置22を備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
In this figure, a
図2は、本発明が対象とするワーク1の模式図であり、(A)は正面断面図、(B)はB−B線における側面断面図である。
この図に示すように、本発明が対象とするワーク1は、加工工具12を通す狭隘口1aを有しており、狭隘口1aの内部(この図では下方)にワーク1の加工面2が位置している。狭隘口1aは、加工工具12を通すことができる限りで、形状及び大きさは任意である。
なお、この例において、「狭隘部」は狭隘口1aの内部又は内側であるが、本発明はこれに限定されず、ワーク1の狭隘部分であればよい。
2A and 2B are schematic views of the
As shown in this figure, a
In this example, the “narrow part” is the inside or the inside of the
ワーク1は、この例では加工工具12の先端部12aにより、加工面2を研磨される被加工部材であり、例えば鋳鉄等の硬い材質からなる。
ワーク1は、この例ではワーク保持装置3により所定位置に正確に固定される。所定位置は、研磨ロボット10のロボットアーム20の作動範囲内において予め設定された位置である。
In this example, the
In this example, the
図1において、研磨ロボット10は、ロボットアーム20の先端に加工工具12を取り付け、加工経路に沿って動作させてワーク1を加工する。
また、ロボットアーム20は、加工工具12を3次元空間内で移動する。
なお研磨ロボット10は、この例では、多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
In FIG. 1, a
The
The polishing
加工工具12は、ロボットアーム20の先端に取り付けられ、ワーク1を加工する。
この例において、加工工具12は、ワーク1を加工する先端部12aとこれを駆動する駆動装置13とからなる。
この例で、加工工具12は回転工具であり、駆動装置13は電動スピンドルモータ又はエアモータである。また、先端部12aは、砥石、超硬カッター、ブラシ、クッションサンダ(砥粒入りの樹脂のスポンジ)、等である。
なお、加工工具12は回転工具に限定されず、先端部12aを軸方向に往復動させる工具であってもよい。
The
In this example, the
In this example, the
The
図1において、ロボットアーム20の先端に力覚センサ14が取り付けられ、力覚センサ14に加工工具12が取り付けられている。
力覚センサ14は、例えばロードセルであり、加工工具12に作用する外力を検出するようになっている。
この力覚センサ14で検出される外力は、好ましくは6自由度の外力(3方向の力と、3軸まわりのトルク)であるが、本発明はこれに限定されず、ワーク1に対する押付力が検出できる限りで、その他の力覚センサであってもよい。
In FIG. 1, a
The
The external force detected by the
研磨ロボット10は、ロボットコントローラ16を備える。ロボットコントローラ16は、例えば数値制御装置であり、指令信号によりロボットアーム20の先端を6自由度(3次元位置と3軸まわりの回転)に制御する。
The polishing
図1において、姿勢制御装置22は、記憶部23、軌道データ作成部24、及び姿勢設定部25を有し、ワーク1の加工面形状に基づいて加工工具12の姿勢を制御する。
なお、以下の説明において、加工工具12の姿勢とは、工具回転軸zの姿勢を意味する。
In FIG. 1, the
In the following description, the attitude of the
記憶部23は、空間上に指定され、工具回転軸zの姿勢を拘束する拘束点pを記憶する。拘束点pの位置(3次元位置)は、ワーク1の形状データ(例えばCADデータ)を基に設定する。この設定は外部から入力してもよく、或いはワーク1の形状から、その図心等に自動設定してもよい。また適切な自動でも手入力でもよい。
ここで「空間」とは、狭隘口1aを直視できる空間、例えば狭隘口1aの図2における上側の空間であることが好ましい。
例えば、ワーク1が特定の狭隘部(例えば図2の狭隘口1aの内部)がある形状の場合は、拘束点pを狭隘部の中間(例えば狭隘口1aの内側)又はその上下空間に設定すると、工具軸が狭隘部に干渉するのを回避しやすい。
記憶部23は、さらに、加工工具12の位置、姿勢、及び押付け方向を含む軌道データDを記憶する。
軌道データDは、例えば、ワーク座標系における加工工具12の3次元位置(x,y,z)と姿勢(a,b,c)で表され、姿勢パラメータa,b,cは、例えばオイラー角などである。また、加工工具12の押付け方向は、ワーク座標系における単位ベクトル(vx,vy,vz)で表される。
なお、本発明は、加工工具12の位置、姿勢、及び押付け方向を設定できる限りで、これらの座標系と姿勢パラメータの定義(一般に、姿勢表現には多種の定義のパラメータが使用されている)に限定されない。
The
Here, the “space” is preferably a space in which the
For example, when the
The
The trajectory data D is represented by, for example, the three-dimensional position (x, y, z) and posture (a, b, c) of the
In the present invention, as long as the position, posture, and pressing direction of the
軌道データ作成部24と姿勢設定部25は、例えば、制御PCである。
軌道データ作成部24は、ワーク1の形状データ(例えばCADデータ)から、ワーク1の加工面2に沿った軌道上の点位置rと点位置rにおける法線ベクトルvからなる軌道データDを作成する。
姿勢設定部25は、拘束点pと法線ベクトルvを含む平面(以下、「拘束平面」)内において、先端部12aの側面とワーク1の加工面2が平行になるように加工工具12の姿勢(先端部12aの軸心z)を設定する。
軌道データDと加工工具12の姿勢データは、ロボットコントローラ16に出力される。
なお、姿勢制御装置22は、この例では、ロボットコントローラ16と別個に設けられているが、ロボットコントローラ16と姿勢制御装置22を同一の制御PCで構成してもよい。
The trajectory
The trajectory
The
The trajectory data D and the attitude data of the
In this example, the
図3は、本発明の軌道生成方法の全体フロー図である。
本発明の軌道生成方法は、上述した装置を準備し、S1〜S3の各ステップ(工程)を実施する。
FIG. 3 is an overall flowchart of the trajectory generation method of the present invention.
In the trajectory generation method of the present invention, the above-described apparatus is prepared, and steps (steps) S1 to S3 are performed.
ステップS1(拘束点記憶ステップ)では、空間上(例えば、狭隘口1aの内側又はその上下空間)に指定され、工具回転軸zの姿勢を拘束する拘束点pを記憶する。
In step S1 (constraint point storage step), a restraint point p that is designated on the space (for example, inside the
ステップS2(軌道データ作成ステップ)では、ワーク1の形状データから、ワーク1の加工面2に沿った軌道上の点位置rと点位置rにおける法線ベクトルvを含む軌道データDを作成する。
なお、ステップS1とステップS2は、この順に限定されず、逆でも、同時でもよい。
In step S2 (trajectory data creation step), trajectory data D including a point position r on the trajectory along the
Note that step S1 and step S2 are not limited to this order, and may be reversed or simultaneous.
ステップS3(姿勢設定ステップ)では、拘束点pと法線ベクトルvを含む拘束平面内において、先端部12aの側面とワーク1の加工面2が平行になるように加工工具12の姿勢(先端部12aの軸心z)を設定する。
ステップS3によって、ワーク1の形状データ(例えばCADモデル)から加工面2に沿った軌道上の点位置rと点位置rにおける法線ベクトルvからなる軌道データDと加工工具12の姿勢を自動的に算出できる。「軌道データDと加工工具12の姿勢」が本発明で生成する軌道である。
In step S3 (posture setting step), the posture (tip portion) of the
In step S3, the trajectory data D including the point position r on the trajectory along the
図4は、加工工具12の先端部12aの形状が軸心zを中心とする円柱形状である場合の模式図である。
加工工具12が回転工具である場合、先端部12aの回転軸12bの軸心が、円柱形状の軸心zと一致する。この場合、加工工具12の先端部12a(円柱形状)の側面を図に示すようにワーク1の加工面2に密着させるという拘束条件を満たす必要がある。
ここで、「密着」とは、加工工具12の先端部12aの側面形状がワーク1の加工面2と一致して接触する状態を意味する。
FIG. 4 is a schematic diagram when the shape of the
When the
Here, “close contact” means a state in which the side surface shape of the
先端部12aが円柱形状である場合、上述したステップS3(姿勢設定ステップ)は、S3−1〜S3−3の各ステップ(工程)からなる。
When the
ステップS3−1では、拘束点pと法線ベクトルvを含む拘束平面に垂直な第1ベクトルuを求める。第1ベクトルuは、式(1)で求めることができる。なお、(p−r)はベクトルであり、×は外積である。
u=(p−r)×v・・・(1)
In step S3-1, a first vector u perpendicular to the constraint plane including the constraint point p and the normal vector v is obtained. The first vector u can be obtained by Expression (1). Note that (p−r) is a vector and x is an outer product.
u = (p−r) × v (1)
第1ベクトルuは、単位ベクトルであることが好ましい。この場合、第1ベクトルuは、式(2)で求めることができる。
u=((p−r)×v)/|(p−r)×v|・・・(2)
The first vector u is preferably a unit vector. In this case, the first vector u can be obtained by Expression (2).
u = ((pr) × v) / | (pr) × v | (2)
次いで、ステップS3−2では、法線ベクトルvと第1ベクトルuとに垂直な第2ベクトルwを求める。
第2ベクトルwは、式(3)で求めることができる。
w=v×u・・・(3)
Next, in step S3-2, a second vector w perpendicular to the normal vector v and the first vector u is obtained.
The second vector w can be obtained by Expression (3).
w = v × u (3)
次いで、ステップS3−3では、第2ベクトルwの姿勢を加工工具12の姿勢(先端部12aの軸心z)として設定する。
Next, in step S3-3, the posture of the second vector w is set as the posture of the machining tool 12 (the axis center z of the
第1ベクトルuは、拘束点pと法線ベクトルvを含む拘束平面に垂直なベクトルであり、第2ベクトルwは、法線ベクトルvと第1ベクトルuとに垂直なベクトルであるから、第2ベクトルwは、拘束点pと法線ベクトルvを含む拘束平面上にあり、かつ法線ベクトルvに直交する方向となる。
従って、第2ベクトルwの姿勢を加工工具12の姿勢として設定することにより、加工工具12の先端部12aの側面とワーク1の加工面2が平行になるように加工工具12、すなわち先端部12aの軸心zの姿勢を設定することができる。
The first vector u is a vector perpendicular to the constraint plane including the constraint point p and the normal vector v, and the second vector w is a vector perpendicular to the normal vector v and the first vector u. The two vectors w are on the constraint plane including the constraint point p and the normal vector v, and are in a direction orthogonal to the normal vector v.
Accordingly, by setting the posture of the second vector w as the posture of the
図5は、加工工具12の先端部12aの形状が軸心zに対し傾斜角αを有する円錐形状である場合の模式図である。
加工工具12が回転工具である場合、先端部12aの回転軸12bの軸心が、円柱形状の軸心zと一致する。この場合、加工工具12の先端部12a(円錐形状)の側面を図に示すようにワーク1の加工面2に密着させるという拘束条件を満たす必要がある。
FIG. 5 is a schematic diagram when the shape of the
When the
先端部12aが円錐形状である場合、上述したステップS3(姿勢設定ステップ)は、S3−1〜S3−3の各ステップ(工程)からなる。
ステップS3−1、S3−2は、図4の場合と同様である。
すなわち、ステップS3−1では、拘束点pと法線ベクトルvを含む拘束平面に垂直な第1ベクトルuを求め、ステップS3−2では、法線ベクトルvと第1ベクトルuとに垂直な第2ベクトルwを求める。
When the
Steps S3-1 and S3-2 are the same as in FIG.
That is, in step S3-1, the first vector u perpendicular to the constraint plane including the constraint point p and the normal vector v is obtained, and in step S3-2, the first vector u perpendicular to the normal vector v and the first vector u is obtained. 2 vector w is obtained.
次いで、先端部12aが円錐形状である場合、ステップS3−3では、第2ベクトルwに対し第1ベクトルuの方向を中心として狭隘部(例えば狭隘口1aの内側)の内方に傾斜角αを有する姿勢を加工工具12の姿勢(先端部12aの軸心z)として設定する。
加工工具12の姿勢、すなわち先端部12aの軸心zの方向ベクトルZは、式(4)で求めることができる。
Z=(R・w)/|R・w|・・・(4)
ここでRは、回転行列であり、数1の式(5)で表される。
Next, when the
The posture of the
Z = (R · w) / | R · w | (4)
Here, R is a rotation matrix, and is expressed by Equation (5) of
第1ベクトルuは、拘束点pと法線ベクトルvを含む拘束平面に垂直なベクトルであり、第2ベクトルwは、法線ベクトルvと第1ベクトルuとに垂直なベクトルであるから、第2ベクトルwは、拘束点pと法線ベクトルvを含む拘束平面上にあり、かつ法線ベクトルvに直交する方向となる。
さらに、加工工具12の姿勢、すなわち先端部12aの軸心zの方向は、第2ベクトルwに対し第1ベクトルuの方向を中心として狭隘部(例えば狭隘口1aの内側)の内方に傾斜角αを有する姿勢であるから、加工工具12の先端部12aの側面とワーク1の加工面2が平行になるように加工工具12、すなわち先端部12aの軸心zの姿勢を設定することができる。
The first vector u is a vector perpendicular to the constraint plane including the constraint point p and the normal vector v, and the second vector w is a vector perpendicular to the normal vector v and the first vector u. The two vectors w are on the constraint plane including the constraint point p and the normal vector v, and are in a direction orthogonal to the normal vector v.
Further, the posture of the
上述した本発明の装置と方法によれば、加工工具12の先端部12aの側面とワーク1の加工面2が平行になるように加工工具12の姿勢を設定するので、先端部12aの側面をワーク1の加工面2に密着させた状態でワーク1を研磨(磨き加工)することができる。
また、狭隘口1aの内側の拘束点pと軌道上の点位置rにおける法線ベクトルvを含む拘束平面内において加工工具12の姿勢を設定するので、加工工具12が拘束点近傍を通り、狭隘口1aと加工工具12との干渉を回避することができる。
従って、ワーク1の形状データ(例えばCADモデル)から加工面2に沿った軌道上の点位置rである軌道データDと加工工具12の姿勢を自動的に算出できるため、教示作業の手間が省ける。
さらに、加工工具12の先端部12a(例えば、円柱形状、円錐形状)の側面をワーク1の加工面2に密着させるという拘束条件も同時に満たすことができる。
According to the above-described apparatus and method of the present invention, the posture of the
Further, since the posture of the
Accordingly, since the trajectory data D, which is the point position r on the trajectory along the
Furthermore, the constraint condition that the side surface of the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.
p 拘束点、r 点位置、v 法線ベクトル、u 第1ベクトル、
w 第2ベクトル、D 軌道データ、z 軸心(工具回転軸)、
1 ワーク、1a 狭隘口、2 加工面、3 ワーク保持装置、
10 研磨ロボット、12 加工工具、12a 先端部、
13 駆動装置、14 力覚センサ、16 ロボットコントローラ、
20 ロボットアーム、22 姿勢制御装置、23 記憶部、
24 軌道データ作成部、25 姿勢設定部
p constraint point, r point position, v normal vector, u first vector,
w second vector, D orbit data, z axis (tool rotation axis),
1 workpiece, 1a narrow opening, 2 machining surface, 3 workpiece holding device,
10 polishing robot, 12 processing tool, 12a tip,
13 drive device, 14 force sensor, 16 robot controller,
20 robot arms, 22 attitude control devices, 23 storage units,
24 orbit data creation unit, 25 attitude setting unit
Claims (4)
前記加工工具を3次元空間内で移動するロボットアームと、
ワークの加工面形状に基づいて前記加工工具の姿勢を制御する姿勢制御装置と、を備え、
前記姿勢制御装置は、
空間上に指定され、工具回転軸の姿勢を拘束する拘束点を記憶する記憶部と、
前記ワークの形状データから、ワークの加工面に沿った軌道上の点位置と該点位置における法線ベクトルからなる軌道データを作成する軌道データ作成部と、
前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面内において、前記先端部の側面とワークの加工面が平行になるように加工工具の姿勢を設定する姿勢設定部と、を含む、ことを特徴とする研磨ロボット。 A polishing robot that polishes the processing surface of a workpiece with a processing tool that processes at the tip, wherein the processing surface is located inside a narrow opening of the workpiece that passes the processing tool,
A robot arm that moves the machining tool in a three-dimensional space;
An attitude control device that controls the attitude of the machining tool based on the machining surface shape of the workpiece,
The attitude control device includes:
A storage unit that is stored in a space and stores a restraint point that restrains the posture of the tool rotation axis;
From the shape data of the workpiece, a trajectory data creation unit that creates trajectory data consisting of a point position on the trajectory along the work surface of the workpiece and a normal vector at the point position;
A posture setting unit that sets a posture of a machining tool so that a side surface of the tip portion and a machining surface of a workpiece are parallel to each other in a constraint plane including the constraint point and the normal vector. A polishing robot.
前記加工工具を3次元空間内で移動するロボットアームと、
ワークの加工面形状に基づいて前記加工工具の姿勢を制御する姿勢制御装置と、を準備し、
前記姿勢制御装置により
(A)空間上に指定され、工具回転軸の姿勢を拘束する拘束点を記憶し、
(B)前記ワークの形状データから、ワークの加工面に沿った軌道上の点位置と該点位置における法線ベクトルを含む軌道データを作成し、
(C)前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面内において、前記先端部の側面とワークの加工面が平行になるように加工工具の姿勢を設定する、ことを特徴とする研磨ロボットの軌道生成方法。 A method for generating a trajectory of a polishing robot that polishes a processing surface of a workpiece with a processing tool that processes at the tip, wherein the processing surface is located inside a narrow opening of the workpiece that passes the processing tool,
A robot arm that moves the machining tool in a three-dimensional space;
Preparing an attitude control device for controlling the attitude of the machining tool based on the machining surface shape of the workpiece,
The restraint point that is designated on the space (A) by the posture control device and restrains the posture of the tool rotation axis is stored,
(B) creating trajectory data including a point position on the trajectory along the work surface of the workpiece and a normal vector at the point position from the workpiece shape data;
(C) In a constraining plane including the constraining point and the normal vector, a posture of a processing tool is set so that a side surface of the tip portion and a processing surface of a workpiece are parallel to each other. Orbit generation method.
前記(C)において、
前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面に垂直な第1ベクトルを求め、
次いで、前記法線ベクトルと前記第1ベクトルとに垂直な第2ベクトルを求め、
前記第2ベクトルの姿勢を前記加工工具の姿勢として設定する、ことを特徴とする請求項2に記載の研磨ロボットの軌道生成方法。 The shape of the tip is a cylindrical shape centered on the axis,
In the above (C),
Obtaining a first vector perpendicular to a constraint plane including the constraint point and the normal vector;
Next, a second vector perpendicular to the normal vector and the first vector is obtained,
The method of generating a trajectory for a polishing robot according to claim 2, wherein the posture of the second vector is set as the posture of the machining tool.
前記(C)において、
前記拘束点と前記法線ベクトルを含む拘束平面に垂直な第1ベクトルを求め、
次いで、前記法線ベクトルと前記第1ベクトルとに垂直な第2ベクトルを求め、
前記第2ベクトルに対し前記第1ベクトルの方向を中心として前記狭隘口の内方に前記傾斜角を有する姿勢を前記加工工具の姿勢として設定する、ことを特徴とする請求項2に記載の研磨ロボットの軌道生成方法。
The shape of the tip is a conical shape having an inclination angle with respect to the axis,
In the above (C),
Obtaining a first vector perpendicular to a constraint plane including the constraint point and the normal vector;
Next, a second vector perpendicular to the normal vector and the first vector is obtained,
3. The polishing according to claim 2, wherein a posture having the inclination angle inside the narrow opening with respect to the second vector as a center with respect to a direction of the first vector is set as a posture of the processing tool. Robot trajectory generation method.
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