JP2015221480A - 産業ロボット及びワーク加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットアームを高い分解能で搖動及び回動するための加工位置データが大容量化するのを回避してデータの設定作業を効率化すると共に微細加工を可能にする産業ロボットを提供する。ワーク加工時におけるロボットアームの移動停止回数を低減してワークの加工処理を効率化する産業ロボットを提供する。
【解決手段】各ロボットアーム（１９・２１）の回動及び搖動により加工ヘッド（３１）をワークの加工位置に位置させた後に第１乃至第３移動部材（４１，４７，５３）の駆動に伴って移動する第１乃至第３可動体（３９，４５，５１）により加工具（５９）を三次元方向へ移動しながらワーク（Ｗ）を加工する。
【選択図】図３

Description

本発明は、アームの先端に取り付けられた加工ヘッドを回動及び搖動してワークに所望の加工を施す産業ロボット及びワーク加工装置、詳しくはアームの移動停止時にワークに対して加工具を三次元方向へ移動して加工することが可能な加工ヘッドを装着した産業ロボット及びワーク加工装置に関する。

例えば特許文献１に示す産業ロボットは、支持装置に位置出しされた状態で保持されたワークに対し、予め記憶された加工位置データに基づいて搖動及び回動されるロボットアームにより先端部に取り付けられた加工ヘッドを加工位置へ移動した後に予め記憶された加工パターンデータ等に基づいて搖動及び回動されるロボットアームにより加工ヘッドを加工パターンに従って移動しながら加工治具を駆動してワーク対してトリミングしたり、穿孔したりする所望の加工を行っている。

しかし、上記の産業ロボットにあっては、ワークを高精度（微細）加工するには、ロボットアームを高い位置精度（高分解能）で搖動及び回動制御する必要があり、加工位置データ及び加工パターンデータが大容量化して駆動制御の処理に時間がかかってロボットアームを高速度で搖動及び回動制御することが困難であった。

また、これらの加工位置データ及び加工パターンデータを高分解能で教示入力する際には、教示入力作業に手間と時間がかかり、データの設定作業性が悪い問題を有している。

更に、ロボットアームを加工パターンデータに基づいて搖動及び回動しながらワークを加工する場合には、ロボットアームの移動停止時に作用する負荷イナーシャによりロボットアームが振動する問題を有している。ロボットアームが振動する場合にあっては、振動が収束するまでワーク加工へ移行できず、ワーク加工に時間がかかって作業効率が著しく悪くなる問題を有している。

特開２００８−６８２７２号公報

解決しようとする問題点は、ワークを高精度で加工するには、ロボットアームを高い分解能で搖動及び回動するための加工位置データ及び加工パターンデータが大容量化してデータの設定作業に時間と手間が掛かり、設定作業効率が悪い点にある。

ロボットアームを高速で搖動及び回動してワークを加工する場合には、ロボットアームの停止時に発生する負荷イナーシャにより振動し、振動が収束するまで加工動作へ移行できず、ワーク加工に時間がかかって作業効率が著しく悪くなる点にある。

本発明の請求項１は、連結された少なくとも２本のロボットアームをそれぞれ回動及び搖動し、先端側に位置するロボットアームの先端部に設けられた加工ヘッドによりワークを加工する産業ロボットにおいて、上記加工ヘッドは、ロボットアームの長手方向と直交する左右方向へ移動可能に支持された第１可動体、上記長手方向と一致する前後方向へ移動可能に支持された第２可動体、上記長手方向と直交する上下方向へ移動可能に支持された第３可動体と、上記第１乃至第３可動体をそれぞれの方向へ往復移動する第１乃至第３移動部材と、
第３可動体に設けられ、ワークに所望の加工を施す加工具とを備え、各ロボットアームの回動及び搖動により加工ヘッドをワークの加工位置に位置させた後に第１乃至第３移動部材の駆動に伴って移動する第１乃至第３可動体により加工具を三次元方向へ移動しながらワークを加工することを最も主要な特徴とする。

請求項４は、請求項１乃至３に係る産業ロボットを備えたワーク加工装置において、支持されたワークの所定箇所に対して基準パターンを投射する投射手段と、上記基準パターンが投射されたワークの所定箇所を撮像して撮像データを出力する撮像手段と、ワーク加工データを記憶する加工データ記憶領域、正規状態で支持されたワークの三次元基準ワークデータを記憶する三次元三次元基準ワークデータ記憶領域、撮像手段により撮像されたワークの撮像データから変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域、投射手段により投射される基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域を有した記憶手段と、基準パターンが投射されたワークの所定箇所の撮像データから変換された三次元撮像データと三次元三次元基準ワークデータ記憶領域から読み出されたワークの所定箇所の三次元基準ワークデータを比較して三次元方向に対する位置ずれを演算して較正データを生成する比較手段と、該比較手段により演算された三次元方向に対する較正データに基づいて第１乃至第３移動部材を駆動制御して加工具を三次元方向へ移動して産業ロボットによる加工開始位置を較正する制御手段とを備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明は、ロボットアームを高い分解能で搖動及び回動するための加工位置データが大容量化するのを回避してデータの設定作業を効率化すると共に微細加工を可能にすることができる。また、ワーク加工時におけるロボットアームの移動停止回数を低減してワークの加工処理を効率化することができる。

産業ロボットによるワーク加工装置の概略を示す斜視説明図である。 ワーク加工装置の側面図である。 加工ヘッドの概略を示す斜視図である。 加工ヘッドにおける三次元移動装置の分解斜視図である。 制御手段の電気的ブロック図である。 ワーク支持装置にワークをセットした状態を示す説明図である。 ワークの加工処理を示すフローチャートである。 ワークの加工状態を示す説明図である。 較正処理を示すフローチャートである。 ワークが正規状態で支持された際における所定箇所の画像例を示す説明図である。 ワークが位置ずれした状態で支持された際における所定箇所の画像例を示す説明図である。 位置較正状態を示す説明図である。

各ロボットアームの回動及び搖動により加工ヘッドをワークの加工位置に位置させた後に第１乃至第３移動部材の駆動に伴って移動する第１乃至第３可動体により加工具を三次元方向へ移動しながらワークを加工することを最適の実施形態とする。

以下、実施例に従って本発明を説明する。
図１乃至図４に示すように、較正機能を備えたワーク加工装置としてのワーク穴開け装置１は、ワーク支持装置３と産業ロボット５及び較正装置７から構成される。

ワーク支持装置３は、本体フレーム９上に複数本のワーク支持部材１１を、支持するワークＷの長手方向幅（図示する左右方向）及び長手直交方向幅（図示する前後方向）に対応して上記左右方向及び前後方向へ所定の間隔をおいて立設される。そして各ワーク支持部材１１の先端部（上部）には、穴開け加工されるワークＷの裏面を支持して保持する保持部材１３が設けられる。

上記保持部材１３としては、ワークＷの裏面に当接し、高い摩擦係数により位置ずれを規制して支持する弾性部材、ワークＷの裏面に設けられたリブ（図示せず）を把持するためにエアーシリンダーや電磁ソレノイド及び把持爪（いずれも図示せず）により構成されるクランプ部材、負圧発生装置に接続されてワークＷの裏面を吸着して保持する吸着部材（いずれも図示せず）のいずれであってもよい。

なお、本発明において加工されるワークＷとしては、金属成形品や、例えば車両用の各種パネル、車両用バンパー等の樹脂成形品等が適しているが、これらに限定されるものではない。

また、上記保持部材１３は、ワークＷの長手方向及び長手直交方向へ移動可能に支持される水平可動体に上下方向へ延出して設けられる上下フレームに支持される上下可動体に設けられ、水平可動体及び上下可動体に連結された数値制御可能なサーボモータ等の電動モータの駆動に伴ってワーク支持部材１３を左右方向及び前後方向と上下方向へ移動してワークＷの支持位置を可変可能にした構成であってもよい。

上記産業ロボット５の基台１５には、上下方向に軸線を有した数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）が内蔵され、該電動モータの出力軸には、回動軸受部材１６が回動可能に連結される。該回動軸受部材１６には、上記出力軸の軸線に対して直交する方向に軸線を有した数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ１７が取り付けられ、該電動モータ１７の出力軸には、第１アーム１９の基端部が固定される。該第１アーム１９は、図示しない電動モータ及び図示する電動モータ１７の駆動に伴って回動及び搖動される。

第１アーム１９の先端部には、第１アーム１９の長手方向と一致する方向に軸線を有した数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）が内蔵され、該電動モータの出力軸には、回動軸受部材２１が連結される。該回動軸受部材２１には、上記出力軸と直交する方向に軸線を有した数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ２３が取り付けられる。そして電動モータ２３の出力軸には、第２アーム２５の基端部が固定され、図示しない電動モータ及び図示する電動モータ２３の駆動に伴って回動及び搖動される。

第２アーム２５の先端部には、該第２アーム２５の長手方向と一致する方向に軸線を有した数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）が内蔵され、該電動モータの出力軸には、加工ヘッド取付け部材２７が連結され、図示しない電動モータの駆動に伴って加工ヘッド取付け部材２７が回動される。また、加工ヘッド取付け部材２７には、後述するワークＷに対して穴開け加工する加工ヘッド３１が取り付けられる。

なお、上記した産業ロボット５は、回動軸数に対応する３本以上のアームを備え、各アームの基端部及び先端部に対応するアームを軸線周り及び軸線と直交する方向へ回動するための電動モータを備えた構成としてもよい。

上記加工ヘッド取付け部材２７には、三次元移動装置３５が取り付けられる。該三次元移動装置３５の第１フレーム３７は、例えば第２アーム２５の長手方向と直交する方向へ延出して加工ヘッド取付け部材２７に固定される。該第１フレーム３７には、第１可動体３９がその長手方向へ移動するように支持されると共に第１可動体３９のナット部（図示せず）に噛合う送りねじが回転可能に軸支される。該送りねじの一方軸端部には、第１移動部材を構成する数値制御可能なサーボモータ等の第１電動モータ４１が駆動連結され、該第１電動モータ４１の駆動に伴って回転する送りねじにより第１可動体３９が長手方向へ往復移動される。

上記第１可動体３９には、第１フレーム３７の長手方向と直交する方向へ延出する第２フレーム４３が設けられ、該第２フレーム４３には、第２可動体４５がその長手方向へ移動するように支持されると共に第２可動体４５のナット部（図示せず）に噛合う送りねじが回転可能に軸支される。該送りねじの一方軸端部には、第２移動部材を構成する数値制御可能なサーボモータ等の第２電動モータ４７が駆動連結され、該第２電動モータ４７の駆動に伴って回転する送りねじにより第２可動体４５が長手方向へ往復移動される。

上記第２可動体４５には、第２フレーム４３の長手方向と直交する方向へ延出する第３フレーム４９が設けられ、該第３フレーム４９には、第３可動体５１がその長手方向へ移動するように支持されると共に第３可動体５１のナット部（図示せず）に噛合う送りねじが回転可能に軸支される。該送りねじの一方軸端部には、第３移動部材を構成する数値制御可能なサーボモータ等の第３電動モータ５３が駆動連結され、該第３電動モータ５３の駆動に伴って回転する送りねじにより第３可動体５１が長手方向へ往復移動される。

上記第１乃至第３可動体３９，４５，５１の移動機構としては、上記送りねじ機構の他に上記第１乃至第３フレーム３７、４３、４９の長手方向端部にそれぞれ回転可能に軸支されると共に一方に数値制御可能なサーボモータ等の電動モータ（図示せず）が連結された回転体に掛渡され、一部が対応する第１乃至第３可動体３９、４５、５１に固定される走行部材（ベルト、いずれも図示せず）により構成し、それぞれの電動モータの駆動に伴って対応する第１及び第２可動体３９、４５、５１をそれぞれの方向へ移動するベルト移動機構であってもよい。

また、第１乃至第３可動体３９，４５，５１の移動機構としては、第１乃至第３フレーム３７、４３、４９に対してそれぞれの長手方向と一致する方向に延出して取り付けられたラックギャに対し、対応する第１乃至第３可動体３９、４５、５１に設けられた数値制御可能なサーボモータ等の電動モータの出力軸に取り付けられたピニオンギャ（いずれも図示せず）を噛合わせ、それぞれの電動モータの駆動に伴って対応する第１乃至第３可動体３９、４５、５１をそれぞれの方向へ移動するラック・ピニオン移動機構、リニアサーボモータ等であってもよい。

上記第３可動体５１には、加工手段５５が取り付けられる。該加工手段５５としては、例えばワークＷの所定箇所に所望形状の開口を形成する場合には、第３可動体５１の移動方向と一致する方向に軸線を有した電動モータ５７と、該電動モータ５７の出力軸にチャック（図示せず）を介して交換可能に取り付けられる加工具としてのエンドミル５９からなる。加工具としては、ワークＷの加工態様に応じて切断刃やパンチ刃、罫線刃、出力されるレーザ光の熱エネルギーにより溶断するレーザ光出力ヘッド等を選択して取り付ければよい。

なお、上記第３可動体５１には、吸引スリーブ５５ａがエンドミル５９の外周側を覆うように取り付けられ、該吸引スリーブ５５ａには、負圧発生手段（図示せず）に接続された吸引ホース５５ｂが接続される。

較正装置７のフレーム７ａに取り付けられたガイドレール７ｂには、撮像手段としてのビデオカメラ６１及び投射手段としてのプロジェクター６３をワーク支持装置３に保持されたワークＷの所定箇所から上方へ所定の間隔をおき、かつ例えば左右方向へ所要の間隔をおいて取り付けて構成される。上記ビデオカメラ６１は、ワークＷにおける上記所定箇所周辺及び該箇所に投射された基準パターンを撮像して撮像データを出力する。また、上記プロジェクター６３は、ワークＷにおける上記所定箇所周辺に、例えばスリット模様や格子模様、ドットマトリックス模様等の各種の基準パターンを投射する。

図５に示すようにワーク穴開け装置１を駆動制御する制御手段６５のＣＰＵ６７には、プログラム記憶領域６９及び作業データ記憶領域７１が接続される。上記プログラム記憶領域６９には、産業ロボット５を駆動制御してワークＷに所定の穴開け加工を実行するためのプログラムデータ、ワーク支持装置３に支持されたワークＷの被加工原点と産業ロボット５の加工原点を較正する較正処理を実行するためのプログラムデータ等が記憶される。

上記作業データ記憶領域７１は、産業ロボット５の加工ヘッド３１を予め設定された移動経路(待機位置、加工開始原点及びワークＷの各穴開け位置)に従って移動するための加工位置データを記憶する加工位置データ記憶領域７３、各加工位置にて三次元移動装置３５を移動制御して所望の開口を微細加工する三次元移動データを記憶する加工データ記憶領域７５、ワーク支持装置３に正規状態（ワークＷの被加工原点位置と産業ロボット５による加工原点位置が一致した状態）で支持されたワークＷの三次元基準ワークデータを記憶する三次元基準ワークデータ記憶領域７７、ビデオカメラ６１により撮像されたワークＷにおける所定箇所周辺の撮像データを記憶する撮像データ記憶領域７９、該撮像データ記憶領域７９に記憶された撮像データに基づいて三次元データに変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域８１、較正データを記憶する較正データ記憶領域８３、ワークＷに投射される単一、または複数の基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域８５等が設けられる。

なお、ビデオカメラ６１により撮像されるワークＷの所定箇所としては、二次元方向への位置ずれを判別するのに基準になる、例えば開口部や段差部、突部等（図は開口部を示す。）の基準部Ｗａを含む箇所が望ましい。ワークＷに上記した基準部Ｗａがない場合にあっては、ワークＷにおける所定箇所の長手方向又は長手直交方向の両側に応じたワーク支持装置３に基準部を設け、ビデオカメラ６１によりワークＷにおける所定箇所を撮像する際に、ワーク支持装置３に設けられた基準部を含めて撮像すればよい。

上記加工位置データ記憶領域７３、加工データ記憶領域７５、三次元基準ワークデータ記憶領域７７、三次元撮像データ記憶領域８１にそれぞれ記憶されるデータは、世界座標系データとして記憶さる。また、三次元基準ワークデータ記憶領域７７に記憶されるデータとしては、例えばワーク支持装置３に正規状態で支持されるワークＷの三次元位置を直接入力して基準ワークデータを世界座標として設定する方法、またはワーク支持装置３に正規状態で支持されるワークＷの高さデータとワークＷのＣＡＤデータを合成した基準ワークデータを世界座標系データとして設定する方法のいずれであってもよい。

ＣＰＵ６７には、比較手段８７が接続される。該比較手段８７は、三次元撮像データ記憶領域８１に記憶された三次元撮像データと三次元基準ワークデータ記憶領域７７に記憶された三次元基準ワークデータを比較して三次元方向の位置ずれ量を較正データとして演算して較正データ記憶領域８３に記憶させる。

ＣＰＵ６７には、ロボット制御手段８９が接続される。該ロボット制御手段８９は、加工位置データ記憶領域７３に記憶された三次元位置データに基づいて図示しない各電動モータ及び図示する電動モータ１７、２３をそれぞれ駆動制御して加工ヘッド３１を各加工位置へ移動する。

ＣＰＵ６７には、三次元移動制御手段９１が接続される。該三次元移動制御手段９１は、加工ヘッド３１の加工原点がワーク支持装置３に支持されたワークＷの被加工原点に一致しない場合に、較正データ記憶領域８３から読み出された較正データに基づいて第１乃至第３電動モータ４１，４７，５３をそれぞれ駆動制御してエンドミル５９を三次元方向へ移動して加工原点と被加工原点を一致させる。

また、三次元移動制御手段９１は、上記作用により較正された加工位置において加工データ記憶領域７５から読み出された加工データに基づいて第１乃至第３電動モータ４１，４７，５３をそれぞれ駆動制御してエンドミル５９を三次元方向へ移動して加工位置において所望形状の開口を形成加工する。

ＣＰＵ６７には、投射制御手段９３が接続される。該投射制御手段９３は、ワーク支持装置３にワークＷに対する穴開け加工に先立ってパターンデータ記憶領域８５から読み出された単一、または複数のパターンデータに基づいてプロジェクター６３を駆動してワークＷの所定箇所表面に基準パターンを投射させる。

なお、ワークＷに対して複数の基準パターンを投射する場合にあっては、投射制御手段９３は、パターンデータ記憶領域８５から予め設定された順序に従って読み出されたパターンデータに基づいてプロジェクター６３を後述するビデオカメラ６１の撮像時間毎に駆動して基準パターンを投射させる。

ＣＰＵ５９には、撮像制御手段９５が接続される。該撮像制御手段９５は、ワーク支持装置３に支持されたワークＷに対して基準パターンが投射されたタイミングでビデオカメラ６１を撮像駆動して基準パターンを含むワークＷにおける所定箇所周辺の表面を撮像し、撮像データを撮像データ記憶領域７９に記憶させる。

なお、ワークＷに対してプロジェクター６３から複数の基準パターンを投射する場合にあっては、撮像制御手段９５は、投射される基準パターンが切換えられる毎にビデオカメラ６１を撮像駆動してそれぞれの基準パターンを含むワークＷにおける所定箇所周辺の撮像データを撮像データ記憶領域７９に記憶させる。

また、ＣＰＵ６７には、ワーク支持装置３にワークＷが支持されたことを検知するリミットスイッチ等の複数の検知器９７がインターフェース９９を介して接続される。そしてＣＰＵ６７は、複数の検知器９７のすべてがワークＷの検知状態へ遷移した際に、ワーク支持装置３にワークＷが支持されたと判断し、プロジェクター６３による投射動作、ビデオカメラ６１による撮像動作を実行する。

上記のように構成されたワーク穴開け装置１による穴開け作用及び較正処理を説明する。
先ず、ワーク穴開け装置１による穴開け作用の概略を説明すると、図７に示すようにステップ１０１においてワーク支持装置３にワークＷをセットした際（図６参照）に、すべての検知器９７がワーク検知状態に遷移したか否かを判定する。該ステップ１０１がＮＯの場合には、ステップ１０１に戻る。

反対にステップ１０１がＹＥＳの場合には、ステップ１０３において較正処理を実行して産業ロボット５の加工原点とワーク支持装置３に支持されたワークの被加工原点を一致させる。

次に、ステップ１０５において加工位置データ記憶領域７３から読み出された加工位置に関する三次元位置データに基づいて図示しない各電動モータ及び図示する各電動モータ１７、２３をそれぞれ駆動制御して第１及び第２アーム１９，２５をそれぞれ搖動及び回動させると共にハンド取付け部材２７を回動してエンドミル５９をワークＷの被加工位置で、その軸線が被加工位置の法線に一致するように移動する。

次に、ステップ１０７において電動モータ５７を駆動してエンドミル５９を回転させると共に加工データ記憶領域７５から読み出された上記被加工位置の加工データに基づいて第１乃至第３電動モータ４１，４７，５３をそれぞれ駆動制御してエンドミル５９を三次元移動してワークＷに所定の大きさ及び深さの開口を形成する。（図８参照、但し、図８はエンドミル５９をＸ−Ｙ軸方向へ移動して開口を形成する状態を示す。）

なお、回転駆動するエンドミル５９によりワークＷに開口を形成する際に、ワークＷの切削屑が排出されるが、切削屑は、エンドミル５９の外周側を覆い、負圧形成された吸引スリーブ５５ａ及び吸引ホース５５ｂを介して外部へ排出される。

次に、ステップ１０９において上記被加工位置における開口の形成作業が終了したか否かを判定し、該判定がＮＯ（開口形成が未終了）の場合には、ステップ１０７に戻る。反対に、上記ステップ１０９がＹＥＳの場合、ステップ１１１において加工位置データ記憶領域７３から読み出された退避位置に関する三次元位置データに基づいて図示しない各電動モータ及び図示する各電動モータ１７、２３をそれぞれ駆動制御して第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共に必要に応じて加工ヘッド取付け部材２７を回動してエンドミル５９を穿孔された開口から抜き出す。

次に、ステップ１１３において加工位置データ記憶領域７３に記憶された次位の下降位置に付いての三次元位置データに基づいて図示しない各電動モータ及び図示する各電動モータ１７、２３をそれぞれ駆動制御して第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共に必要に応じて加工ヘッド取付け部材２７を回動してエンドミル５９を次加工位置で、かつその軸線が法線に一致するように移動する。

次に、ステップ１１５においてエンドミル５９が次位の被加工位置へ移動したか否かを判定し、該判定がＮＯの場合には、ステップ１１３に戻る。反対に該ステップ１１５がＹＥＳの場合には、ステップ１０７へ移り、上記と同様に電動モータ５７を駆動してエンドミル５９を回転させると共に加工データ記憶領域７５から読み出された上記被加工位置の加工データに基づいて第１乃至第３電動モータ４１，４７，５３をそれぞれ駆動制御してエンドミル５９を三次元移動してワークＷに所定の大きさ及び深さの開口を形成する。

次に、ステップ１１７においてワークＷにおけるすべての加工位置を穿孔したか否かを判定し、該ステップ１１７がＮＯの場合には、ステップ１０７に戻って次位の加工位置における開口の形成を行う。

一方、上記ステップ１１７がＹＥＳの場合には、ステップ１１９において加工位置データ記憶領域７３から読み出された待機位置に関する三次元位置データに基づいて図示しない各電動モータ及び図示する各電動モータ１７、２３をそれぞれ駆動制御して第１乃至第３アーム１９，２５を搖動及び回動させると共に必要に応じて加工ヘッド取付け部材２７を回動してエンドミル５９を待機位置へ移動した後、ステップ１２１においてランプを点灯したり、ブザーを鳴動したりして加工作業が終了したことを報知して終了する。

次に、ステップ１０３による較正処理を説明すると、図９に示すようにステップ１３１においてパターンデータ記憶領域８５に記憶されたパターンデータに基づいてプロジェクター６３を駆動してワーク支持装置３に支持されたワークＷの所定箇所に基準パターンを投射した後、ステップ１３３においてビデオカメラ６１を駆動して投射された基準パターンを含むワークＷの所定箇所表面を撮像してその撮像データを撮像データ記憶領域７９に記憶する。

次に、ステップ１３５において撮像データ記憶領域７９に記憶された撮像データを三次元撮像データへ変換して三次元撮像データ記憶領域８１に記憶した後、ステップ１３７において比較手段８７により三次元撮像データ記憶領域８１に記憶された三次元撮像データと三次元基準ワークデータ記憶領域７７に記憶された撮像箇所に対応する三次元基準ワークデータを比較する。

上記比較手段８７による比較にあっては、開口部Ｗａの三次元撮像データと三次元基準ワークデータにより二次元方向（Ｘ−Ｙ方向）に対する位置ずれを比較すると共に三次元撮像データにおける投射された基準パターンのスリット間隔とパターンデータ記憶領域８５に記憶されたパターンデータのスリット間隔により高さ方向（Ｚ方向）に対する位置ずれを比較する。

次に、ステップ１３９において三次元撮像データと三次元基準ワークデータ及びパターンデータに差があるか否かを判定し、該ステップ１３９がＮＯの場合には、図１０に示すようにワーク支持装置３に対してワークＷが正規状態、即ち、エンドミル５９による加工原点とワークＷの被加工原点が一致していると判断して終了する。（図１０参照）

反対に、上記ステップ１３９がＹＥＳの場合には、図１１に示すようにワーク支持装置３に対してワークＷの被加工原点とエンドミル５９による加工原点が位置ずれしていると判断し、ステップ１４１において三次元方向に対する差をそれぞれ演算し、演算された三次元方向（Ｘ−Ｙ−Ｚ方向）への位置ずれ量を較正データとして較正データ記憶領域８３に記憶する。（図１１参照）

次に、ステップ１４３において較正データ記憶領域８３から読み出された三次元の較正データに基づいて第１乃至第３電動モータ４１，４７，５３をそれぞれ駆動制御し、それぞれの方向へ移動する第１乃至第３可動体３９，４５，４９によりエンドミル５９を三次元方向へ移動し、エンドミル５９による加工原点とワークＷの被加工原点を一致させて較正する。（図１２参照）

本実施例は、第１及び第２アーム１９，２５の回動及び搖動に伴って加工ヘッド３１をワーク支持装置３に支持されたワークＷの所定箇所へ移動した後に第１乃至第３電動モータ４１，４７，５３の駆動に伴って移動する第１乃至第３可動体３９，４５，５１によりエンドミル５９を三次元方向へ移動して所望の加工を施すことができ、第１及び第２アーム１９，２５の回動及び搖動に伴ってエンドミル５９を直接移動しながら加工する場合に比べて加工精度を向上することができると共に加工時間を短縮して効率化することができる。

また、ビデオカメラ６１により投射された基準パターンを含むワークＷの所定箇所を撮像し、撮像された撮像データに基づいて変換された三次元撮像データと三次元基準ワークデータを比較して産業ロボット５の加工原点とワークＷの被加工原点の位置ずれを演算し、演算された較正データに基づいて第１乃至第３電動モータ４１，４７，５３を駆動してエンドミル５９を三次元方向へ移動してワークＷの被加工原点に一致させることにより加工精度を向上することができる。

１ ワーク加工装置としてのワーク穴開け装置
３ ワーク支持装置
５ 産業ロボット
７ 較正装置
９ 本体フレーム
１１ ワーク支持部材
１３ 保持部材
１５ 基台
１６ 回動軸受部材
１７ 電動モータ
１９ 第１アーム
２１ 回動軸受部材
２３ 電動モータ
２５ 第２アーム
２７ 加工ヘッド取付け部材
３１ 加工ヘッド
３５ 三次元移動装置
３７ 第１フレーム
３９ 第１可動体
４１ 第１移動部材を構成する第１電動モータ
４３ 第２フレーム
４５ 第２可動体
４７ 第２移動部材を構成する第２電動モータ
４９ 第３フレーム
５１ 第３可動体
５３ 第３移動部材を構成する第３電動モータ
５５ 加工手段
５５ａ 吸引スリーブ
５５ｂ 吸引ホース
５７ 電動モータ
５９ 加工具としてのエンドミル
６１ 撮像手段としてのビデオカメラ
６３ 投射手段としてのプロジェクター
６５ 制御手段
６７ ＣＰＵ
６９ プログラム記憶領域
７１ 作業データ記憶領域
７３ 加工位置データ記憶領域
７５ 加工データ記憶領域
７７ 三次元基準ワークデータ記憶領域
７９ 撮像データ記憶領域
８１ 三次元撮像データ記憶領域
８３ 較正データ記憶領域
８５ パターンデータ記憶領域
８７ 比較手段
８９ ロボット制御手段
９１ 三次元移動制御手段
９３ 投射制御手段
９５ 撮像制御手段
９７ 検知器
９９ インターフェース
１０１−１２１ ステップ
１３１−１４３ ステップ

Claims (9)

1. 連結された少なくとも２本のロボットアームをそれぞれ回動及び搖動し、先端側に位置するロボットアームの先端部に設けられた加工ヘッドによりワークを加工する産業ロボットにおいて、
   上記加工ヘッドは、
   ロボットアームの長手方向と直交する左右方向へ移動可能に支持された第１可動体、上記長手方向と一致する前後方向へ移動可能に支持された第２可動体、上記長手方向と直交する上下方向へ移動可能に支持された第３可動体と、
   上記第１乃至第３可動体をそれぞれの方向へ往復移動する第１乃至第３移動部材と、
   第３可動体に設けられ、ワークに所望の加工を施す加工具と、
   を備え、
   各ロボットアームの回動及び搖動により加工ヘッドをワークの加工位置に位置させた後に第１乃至第３移動部材の駆動に伴って移動する第１乃至第３可動体により加工具を三次元方向へ移動しながらワークを加工する産業ロボット。
2. 請求項１において、
   第１乃至第３可動体は、それぞれの移動方向へ延出するフレームに対して延出方向へ移動可能に支持され、対応する第１乃至第３移動部材によりそれぞれの方向へ往復移動される産業ロボット。
3. 請求項１において、
   加工具の周囲には、負圧発生手段に接続された吸引スリーブを設け、ワーク加工により発生する屑を負圧吸引して外部へ排出可能にした産業ロボット。
4. 請求項１乃至３に係る産業ロボットを備えたワーク加工装置において、
   支持されたワークの所定箇所に対して基準パターンを投射する投射手段と、
   上記基準パターンが投射されたワークの所定箇所を撮像して撮像データを出力する撮像手段と、
   ワーク加工データを記憶する加工データ記憶領域、正規状態で支持されたワークの三次元基準ワークデータを記憶する三次元三次元基準ワークデータ記憶領域、撮像手段により撮像されたワークの撮像データから変換された三次元撮像データを記憶する三次元撮像データ記憶領域、投射手段により投射される基準パターンのパターンデータを記憶するパターンデータ記憶領域を有した記憶手段と、
   基準パターンが投射されたワークの所定箇所の撮像データから変換された三次元撮像データと三次元三次元基準ワークデータ記憶領域から読み出されたワークの所定箇所の三次元基準ワークデータを比較して三次元方向に対する位置ずれを演算して較正データを生成する比較手段と、
   該比較手段により演算された三次元方向に対する較正データに基づいて第１乃至第３移動部材を駆動制御して加工具を三次元方向へ移動して産業ロボットによる加工開始位置を較正する制御手段と、
   を備えたワーク加工装置。
5. 請求項４において、
   基準パターンが投射されると共に撮像されるワークの所定箇所は、Ｘ−Ｙ軸方向の位置ずれを判断する際に基準になる開口部及び突条、段差部等の基準部を含む箇所とし、
   比較手段は、三次元撮像データにおける基準部の位置ずれに基づいてＸ−Ｙ軸方向への位置ずれを検出可能にしたワーク加工装置。
6. 請求項４において、
   ワークは、ワーク支持手段に支持されると共に該ワーク支持手段には、Ｘ−Ｙ軸方向の位置ずれを判断する際の基準になる基準部を設け、
   基準パターンが投射されると共に撮像されるワークの所定箇所は、該基準部を含む箇所とし、
   比較手段は、三次元撮像データにおける基準部の位置ずれに基づいてＸ−Ｙ軸方向への位置ずれを検出可能にしたワーク加工装置。
7. 請求項４において、
   三次元三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶される三次元基準ワークデータは、ワークを形成する際のＣＡＤデータに基づくデータとしたワーク加工装置。
8. 請求項４において、
   三次元三次元基準ワークデータ記憶領域に記憶されるワークの三次元基準ワークデータ及び三次元撮像データ記憶領域に記憶される三次元撮像データは、世界座標系データとしたワーク加工装置。
9. 請求項４において、
   比較手段は、三次元撮像データにおける投射パターンデータと基準パターンデータを比較してＺ軸方向に対する位置ずれを演算するワーク加工装置。

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