JP2018202577A - Processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus.
一般に、製造業における容射や塗装などの工程では、塗布する薬剤が、塗布してはならない領域(非塗布領域)に付着するのを防ぐために、マスキングテープを貼付して塗布剤を塗布する。ただし、マスキングテープが剥がされた境界部に塗布剤の「ささくれ」のようなバリが発生し、この除去が求められることがある。そこで、現状では、そのバリを加工工具を用いて手作業で除去しているが、この手作業によるバリの除去は効率が悪いため、自動化する技術が望まれている。 In general, in a process such as spraying or painting in the manufacturing industry, in order to prevent a drug to be applied from adhering to a region that should not be applied (non-application region), a masking tape is applied to apply the coating agent. However, there is a case where a burr such as a “spread” of the coating agent is generated at the boundary part where the masking tape is peeled off, and this removal may be required. Therefore, at present, the burrs are manually removed by using a processing tool. However, since the removal of burrs by this manual operation is inefficient, an automatic technique is desired.
ところで、下記特許文献1には、加工工具を予め教示した経路に沿って移動させながら力制御と位置制御とのハイブリッド制御により自動でワークを加工する方法が開示されている(特許文献1参照)。この特許文献1に記載の方法を用いて塗膜のバリを自動で除去する場合には、力制御の方向については、ワークの固定位置やマスキング境界部の位置のばらつきを吸収し、工具を一定の力で倣わせることが可能となる。 By the way, the following Patent Document 1 discloses a method of automatically machining a workpiece by hybrid control of force control and position control while moving a machining tool along a previously taught path (see Patent Document 1). . In the case of automatically removing burrs from the coating film using the method described in Patent Document 1, the direction of force control absorbs variations in the position of the workpiece and the position of the masking boundary, making the tool constant. It is possible to imitate with the power of.
しかしながら、バリの高さや厚さにばらつきがあり、一定の力で工具を倣わせたとしても、バリを除去しきれない、もしくは、バリを除去しきった上に、さらに深く切り込んでワークや塗膜を傷つけてしまう、といった場合がある。 However, the height and thickness of the burrs vary, and even if the tool is copied with a constant force, the burrs cannot be removed completely, or the burrs are completely removed and the workpiece or coating film is cut deeper. May be hurt.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ワーク表面や塗膜を傷つけることなく、塗布剤のバリを自動で除去することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to automatically remove burrs of a coating agent without damaging a workpiece surface or a coating film.
上記目的を達成するために、本発明では、加工装置に係る第1の解決手段として、加工面から突出した倣い面を備える工具と、該工具に作用する外力を検出する力センサと、前記力センサが検出する外力が一定値になるように前記倣い面をワークの表面に押し付けながら前記工具を移動させて前記ワークに所定の加工を施す制御装置と、を備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means related to a machining apparatus, a tool having a copying surface protruding from a machining surface, a force sensor for detecting an external force acting on the tool, and the force And a control device that performs predetermined processing on the workpiece by moving the tool while pressing the copying surface against the surface of the workpiece so that the external force detected by the sensor becomes a constant value.
本発明では、加工装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記倣い面は、前記工具の支持部に装着された補助部材の端面である、という手段を採用する。 In the present invention, as the second solving means relating to the machining apparatus, in the first solving means, a means is adopted in which the copying surface is an end surface of an auxiliary member attached to a support portion of the tool.
本発明では、加工装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記倣い面は、前記ワークや塗布剤よりも柔らかい材料によって形成されている、という手段を採用する。 In the present invention, as the third solving means relating to the processing apparatus, in the first or second solving means, the means that the copying surface is formed of a material softer than the workpiece or the coating agent is adopted. To do.
本発明では、加工装置に係る第4の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記工具は、側面を前記加工面とする円板形状の加工部を備え、前記補助部材は、前記加工部と同軸に配置される円板形状の部材である、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solving means according to the processing apparatus, in the second solving means, the tool includes a disk-shaped processing portion whose side surface is the processing surface, and the auxiliary member is the processing device. The means that it is a disk-shaped member arrange | positioned coaxially with a part is employ | adopted.
本発明では、加工装置に係る第5の解決手段として、上記第4の解決手段において、前記倣い面は、前記円板形状の補助部材における側面である、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solving means related to the processing apparatus, in the fourth solving means, a means is adopted in which the copying surface is a side surface of the disk-shaped auxiliary member.
本発明では、加工装置に係る第6の解決手段として、上記第1〜第5のいずれかの解決手段において、前記加工面から前記倣い面を突出させる長さは、前記ワークの表面に形成される塗膜における膜厚の許容値に応じて設定される、という手段を採用する。 In the present invention, as a sixth solving means according to the machining apparatus, in any one of the first to fifth solving means, a length for projecting the copying surface from the machining surface is formed on the surface of the workpiece. The method of setting according to the allowable value of the film thickness in the coating film is adopted.
本発明によれば、ワーク表面や塗膜を傷つけることなく、塗膜のバリを自動で除去するができる。 According to the present invention, it is possible to automatically remove burrs from a coating without damaging the workpiece surface or coating.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る加工装置Aは、ワークWの表面に形成された塗膜Cを仕上げ加工する。加工装置Aは、図1に示すようにロボット1及び制御装置2を備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The processing apparatus A according to the present embodiment finishes the coating film C formed on the surface of the workpiece W. The processing apparatus A includes a robot 1 and a
ロボット1は、ロボットアーム3、ハンド部4、工具5及び力センサ6を備える。
ロボットアーム3は、複数の多関節機構を有する。ロボットアーム3の各関節には、各関節を各々駆動するモータが設けられている。ロボットアーム3は、制御装置2によりモータが駆動されることで、例えば、三次元空間を6軸方向に移動することができる。また、各関節には、モータの回転角度を検知するエンコーダが設けられている。
The robot 1 includes a robot arm 3, a hand unit 4, a
The robot arm 3 has a plurality of multi-joint mechanisms. Each joint of the robot arm 3 is provided with a motor that drives each joint. The robot arm 3 can move in, for example, a three-dimensional space in six axis directions by driving a motor by the
ハンド部4は、工具5をロボットアーム3に対して着脱可能に接続する。
工具5は、ハンド部4によりロボットアーム3の先端に取り付けられる。工具5は、ロボットアーム3の駆動により、三次元空間内で位置と姿勢を移動可能である。
The hand unit 4 removably connects the
The
工具5は、ワークWの表面に形成された塗膜CのバリCrを除去する。以下に、工具5の構成について、図2をも参照して詳しく説明する。
The
工具5は、加工部51及び補助部材52を備える。
加工部51は、モータ(不図示)の回転駆動により高速回転し、加工部51の加工面を塗膜CのバリCrに接触することで、バリCrを除去することができる。
The
The
加工部51は、刃具511及び支持部512を備える。
刃具511は、電着砥石である。例えば、刃具511は、円板形状であり、側面511aが加工面である。この側面511aとは、刃具511において軸心を中心とする外周面である。なお、本発明の刃具511は、電着砥石に限定されず、例えば、カッターやブラシ等の工具であってもよい。
The
The
支持部512は、一端に刃具511が固定されることで刃具511を支持する。そして、支持部512の他端がハンド部4に取り付けられることで、工具5がロボットアーム3の先端に固定される。
The
補助部材52は、工具5の支持部512に装着され、加工部51の加工面に対して突出した倣い面を備える。この倣い面は、補助部材の端面である。例えば、補助部材52は、加工部51の支持部512に嵌合され、刃具511と同軸に固定される。補助部材52は、刃具511の径よりも大きい径を有する円板形状の部材である。この場合には、倣い面は、補助部材52の側面52aとなる。この補助部材52は、ワークや塗布剤よりも柔らかい材料(例えば樹脂)によって形成されている。なお、この補助部材52は、例えば、3Dプリンタにより積層造形される。
The
ここで、補助部材52の倣い面を突出させる長さは、塗膜Cにおける膜厚の許容値に応じて設定される。例えば、刃具511の径と補助部材52の径との差は、塗膜Cにおける膜厚の許容値と同等の値になるように設定される。
Here, the length by which the copying surface of the
力センサ6は、工具5に作用する外力を検出する。具体的には、力センサ6は、補助部材52に作用する外力Ftを検出する。そして、力センサ6は、検出した外力Ftを制御装置2に出力する。例えば、力センサ6は、三次元的に移動可能なロボットアーム3と工具5との間に取り付けられる。この力センサ6は、例えば、直交3軸方向の力と各軸周りのトルクを検出する。ただし、力センサ6は、これに限定されず、ワークWに対する押し付け力が検出できる限りで、その他の力センサであってもよい。
The force sensor 6 detects an external force acting on the
制御装置2は、ロボット制御部21及び記憶部22を備える。
ロボット制御部21は、力センサ6から補助部材52に作用する外力Fを取得する。そして、ロボット制御部21は、取得した外力Fが一定値になるように、ロボットアーム3に設けられたモータの駆動を制御することで、補助部材52の倣い面をワークWの表面に押し付けながらに移動させる。すなわち、ロボット制御部21は、ワークWの表面に対する補助部材52の押付け力を制御しながら、補助部材52の倣い面をワークWの表面形状に倣せる。ここで、補助部材52の倣い面をワークWの表面に押し付ける方向(押付け方向)は、例えば、ワークWの表面の法線方向である。ただし、押付け方向はワークWの表面の法線方向に限定されず、ワークWと工具5との干渉を避けるために、法線方向からずらした方向であってもよい。また、工具5をワークWの表面形状に倣せる方向(移動方向)とは、例えば、押付け方向に対して垂直な方向である。
The
The
記憶部22には、加工データが予め記憶されている。この加工データは、加工軌道データテーブル及び加工条件データを含む。
加工軌道データテーブルは、工具5を移動させる軌道(目標軌道)を示すデータであり、一定距離間隔における空間座標(X,Y,Z)と、押付け方向ベクトルとからなる。この加工軌道データテーブルは、例えば、ワークWの3DCADモデルから自動的に生成する。
加工条件データは、加工部51の回転速度、補助部材52のワークWに対する押し付け力(Fth)、加工部51の移動方向、及び往復動作の振幅及び周期等のデータである。
The
The machining trajectory data table is data indicating a trajectory (target trajectory) for moving the
The processing condition data is data such as the rotational speed of the
次に、加工装置Aの動作について、図3をも参照して詳しく説明する。 Next, operation | movement of the processing apparatus A is demonstrated in detail with reference also to FIG.
ロボット制御部21は、作業者により、ロボットアーム3の先端に工具5を取り付けられると、記憶部22から加工軌道データテーブル及び加工条件データを読み出す。そして、ロボット制御部21は、加工部51を回転させるとともに、加工部51が目標軌道を沿って移動するように制御しながら、補助部材52の倣い面を塗膜Cの縁近傍におけるワークWの表面に押し付けるようにロボットアーム3を制御する。
When the operator attaches the
具体的には、ロボット制御部21は、力センサ6が検出する外力Fが、読み出した加工条件データにおける押し付け力(Fth)になるように、補助部材52の倣い面をワークWの表面に押し付けながら倣わせる。例えば、ワークWの表面が三次元形状である場合には、ロボット制御部21は、押付け方向と移動方向との二方向で力制御しながら工具5をワークWの表面を倣わせるように制御する。一方、ワークWの表面が二次元形状、すなわち平面である場合には、ロボット制御部21は、押付け方向の一方向で力制御しながら工具5をワークWの表面を倣わせるように制御する。
Specifically, the
このとき、ロボット制御部21は、加工部51を往復動作させるように制御してもよい。例えば、往復動作の方向は、移動方向と押付け方向との外積によって算出できる。ロボット制御部21は、記憶部22から往復動作の振幅及び周期のデータを読み出し、往復動作の成分を作成し、目標軌道に重ね合わせることで、加工部51を往復動作させる。
At this time, the
これにより、マスキングテープが剥がされることで発生したバリCrにのみ刃具511の加工面(側面511a)が接触し、そのバリCrを削り取ることができる。これにより、ワークWや塗膜Cを不必要に傷つけることなくバリCrのみを取り除くことができる。
Thereby, the processing surface (
また、補助部材52は、柔軟性を有する材料で形成されているため、補助部材52の倣い面をワークWの表面に押し付けながら倣わせても、ワークWを不必要に傷つけることがない。
Further, since the
本実施形態によれば、本発明の一実施形態に係る加工装置Aは、加工面から突出した倣い面を備える工具5と、工具5に作用する外力を検出する力センサ6と、力センサ6が検出する外力が一定値になるように上記倣い面をワークの表面に押し付けながら工具5を移動させてワークWに所定の加工を施す制御装置2を備える。
これにより、ワークWの表面や塗膜Cを傷つけることなく、塗膜CのバリCrを自動で除去するができる。
According to the present embodiment, a machining apparatus A according to an embodiment of the present invention includes a
Thereby, the burr | flash Cr of the coating film C can be removed automatically, without damaging the surface of the workpiece | work W and the coating film C.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、加工部51の加工面を刃具511の側面511aとしてが、本発明はこれに限定されず、加工部51の加工面を刃具511の底面511bとしてもよい。この場合には、図4に示すように、補助部材52の倣い面は、支持部512の軸方向に加工面(底面511b)から突出するように形成される。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the said embodiment, although the process surface of the
(2)上記実施形態では、刃具511の形状は円柱形であるが、本発明はこれに限定されず、円錐形、接頭円錐形、球形、その他の形状であってもよい。
(2) In the above embodiment, the shape of the
(3)上記実施形態では、加工部51を往復動作させるように制御したが、本発明はこれに限定されず、加工部51の回転のみでバリCrを除去することができれば、加工部51の往復動作は省略可能である。
(3) In the above embodiment, the
1 ロボット
2 制御装置
3 ロボットアーム
4 ハンド部
5 工具
6 力センサ
21 ロボット制御部
22 記憶部
51 加工部
52 補助部材
52a 側面(倣い面)
511 刃具
512 支持部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
511
Claims (6)
該工具に作用する外力を検出する力センサと、
前記力センサが検出する外力が一定値になるように前記倣い面をワークの表面に押し付けながら前記工具を移動させて前記ワークに所定の加工を施す制御装置と、
を備えることを特徴とする加工装置。 A tool having a copying surface protruding from the machining surface;
A force sensor for detecting an external force acting on the tool;
A control device that moves the tool while pressing the copying surface against the surface of the workpiece so that the external force detected by the force sensor has a constant value, and performs predetermined processing on the workpiece;
A processing apparatus comprising:
前記補助部材は、前記加工部と同軸に配置される円板形状の部材であることを特徴とする請求項2に記載の加工装置。 The tool includes a disk-shaped processing portion whose side surface is the processing surface,
The processing apparatus according to claim 2, wherein the auxiliary member is a disk-shaped member arranged coaxially with the processing portion.
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