JP2019084596A - 多軸ロボットのアーム制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度を向上できる多軸ロボットのアーム制御方法を提供する。【解決手段】本発明は、駆動手段の駆動によってアーム先端の工具３を地点Ｐ１から第２地点Ｐ２まで移動させた後、第２地点Ｐ２から第３地点Ｐ１まで移動させることにより、ワークＷに対し所定の加工を施すようにした多軸ロボットのアーム制御方法を対象とする。工具３を第２地点Ｐ２から第３地点Ｐ１まで移動させる際に実際に生じる工具３の位置ずれ量を、補正値として予め算出しておき、工具３が第２地点Ｐ２に配置された状態において、補正値に相当する分、駆動手段を駆動することによって位置ずれ補正を行い、位置ずれ補正を行った後、工具３における第２地点Ｐ２から前記第３地点Ｐ１への移動を開始する。【選択図】図３

Description

この発明は、多軸ロボットにおける各軸のバックラッシュ等による位置ずれを防止するようにした多軸ロボットのアーム制御方法に関する。

従来、孔明け加工等の切削加工により金属部品を製造する場合、マシニングセンタを用いるのが主流であったが、近年、多関節の多軸ロボットを用いて切削加工を行うことが増加している。この多軸ロボットによる切削加工方法としては下記特許文献１に示すように、ロボットのアーム先端にスピンドルモータを搭載し、そのスピンドルモータにドリルやエンドミル等の切削工具を取り付ける。そしてスピンドルモータによって切削工具を回転させつつ、アームを適宜移動させることにより、被加工物としてのワークに対し所望の切削加工を行うものである。このような切削加工方法は、加工の自由度が高く、複雑な加工も難なく行うことができる。その上さらに既存の多軸ロボットを用いて切削加工を行えるため、切削加工専用のマシニングセンタを新たに採用する場合と比較して、設備投資も抑制できて、コストを削減することができる。

ところが、多軸ロボットを用いた切削加工等においては、マシニングセンタに比べて加工精度が劣るという欠点があった。すなわち多軸ロボットは、モータとアーム回転軸との間にギアが配設されており、そのギアを介してモータの回転力をアームに伝達するようにしているため、例えば上記のような孔明け加工のような場合には、アーム先端の孔明け工具（ドリル）を孔明け動作開始点から進出させて孔明け動作終了点まで移動させた後、ドリルを後退させて孔明け開始点まで戻すという動作が行われる。この動作においてドリルを孔明け動作終了点から孔明け動作開始点まで戻す際にギアの逆回転によるバックラッシュが発生して、ドリルを正確な孔明け動作開始点に戻すことができなくなってしまう。このような位置ずれを放置したままの状態では、以降の切削加工を精度良く行うことができなくなってしまう。

特開平１１−７７２４３号 特開平７−２０００１８号

そこで従来より、特許文献２等に示すようにバックラッシュに対する補正を行うようにした多軸ロボットが多数提案されている。

従来の多軸ロボットのバックラッシュ補正は、バックラッシュによって生じた位置ずれを補正するものである。例えば、上記のような孔明け加工においては、ドリルを孔明け動作終了点から戻す際のバックラッシュによる位置ずれを補正するものであるため、バックラッシュの発生後、つまりドリルの孔明け動作終了点からの戻し動作を開始させた後、所定の補正値を基に位置ずれを補正するのが一般的である。例えばドリルを孔明け動作終了点から孔明け動作開始点に移動させながら、補正値に基づいて、ドリル後退時の軌道を修正して正規の孔明け動作開始点まで戻すようにしている。

しかしながら、このようなバックラッシュ補正においては、孔明け動作開始点から孔明け動作終了点までのドリル進出時の軌跡に対し、孔明け動作終了点から孔明け動作開始点までのドリル後退時の軌跡が一致していないため、孔明けを終了したドリルをワークの貫通孔（加工孔）から退出させる際に、いわゆる芯ずれが生じ、ドリルがワークの孔内周面に接触してワークを不用意に切削してしまう等の不具合が発生し、加工不良が発生するおそれがあった。

以上は、工具を線上に往復移動させるようにした多軸ロボットのバックラッシュ補正について説明したが、工具を加工動作開始点としての第１地点から第２地点を経由して、第１地点とは異なる第３地点に移動させるような多軸ロボットにおいて、第２地点から第３地点への移動時に生じるバックラッシュ補正等を上記と同様に行う場合には、第２地点から第３地点への工具移動時の軌跡が、正規の軌道（理想的な軌道）から位置ずれするため、工具が周辺部位に接触して、加工精度が低下して加工不良が発生するおそれがある。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、加工精度を向上できて、加工不良の発生を防止することができる多軸ロボットのアーム制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。

［１］駆動手段の駆動によってアーム先端の工具を第１地点から第２地点まで移動させた後、前記第２地点から第３地点まで移動させることにより、ワークに対し所定の加工を施すようにした多軸ロボットのアーム制御方法において、
前記工具を前記第２地点から前記第３地点まで移動させる際に実際に生じる前記工具の位置ずれ量を、補正値として予め算出しておき、
前記工具が前記第２地点に配置された状態において、前記補正値に相当する分、前記駆動手段を駆動することによって位置ずれ補正を行い、
前記位置ずれ補正を行った後、前記工具における前記第２地点から前記第３地点への移動を開始するようにしたことを特徴とする多軸ロボットのアーム制御方法。

［２］前記第１地点と前記第３地点とは同一地点であり、
前記工具が前記第１地点から前記第２地点まで移動する際の軌跡に対し、前記第２地点から前記第３地点まで移動する際の軌跡が一致するように、前記工具を直線上に往復移動させるようにした前項１に記載の多軸ロボットのアーム制御方法。

［３］前記工具は孔明け工具であり、
前記所定の加工とは孔明け加工である前項１または２に記載の多軸ロボットのアーム制御方法。

［４］前記補正値は、前記工具のグランドレベルに対する動作姿勢に応じて個別に設定されている前項１〜３のいずれか１項に記載の多軸ロボットのアーム制御方法。

発明［１］の多軸ロボットの制御方法によれば、工具が第２地点に配置された状態で、予め設定された補正値に対応する分、駆動手段を駆動して位置ずれ補正を行った後、工具を第２地点から第３地点に移動させるようにしているため、工具を第２地点から第３地点に移動させる際に、工具を正規の理想的な軌道に沿って移動させることができる。このため工具が周辺部位等に干渉する等の不具合を防止でき、加工精度を向上できて加工不良の発生を防止することができる。

発明［２］［３］の多軸ロボットの制御方法によれば、工具が第１および第２地点間において直線上を進退移動するような孔明け加工等の加工を行うものであるため、工具が第１地点から第２地点まで移動する進出時の軌跡に対し、第２地点から第１地点まで移動する後退時の軌跡が一致する。このため工具が周辺部位に干渉する等の不具合をより確実に防止でき、加工精度を一層向上させることができる。

発明［４］の多軸ロボットの制御方法によれば、各動作姿勢に応じて異なる補正値を用いて位置ずれ補正を行うようにしているため、各動作姿勢毎に適切にアーム動作を制御することができ、加工精度をより一層向上させることができ、加工不良の発生をより一層確実に防止することができる。

図１はこの発明の実施形態であるアーム制御方法が適用された実施形態の多軸ロボットを示す正面図である。 図２Ａは実施形態の多軸ロボットを垂直加工姿勢で示す斜視図である。 図２Ｂは実施形態の多軸ロボットを斜め加工姿勢で示す斜視図である。 図３は実施形態の多軸ロボットにおける工具の移動動作を説明するための正面図である。 図４は実施形態の多軸ロボットにおいて補正値を求める際の手順を説明するためのフローチャートである。 図５は実施形態の多軸ロボットにおいて工具にダイヤルゲージが取り付けられた状態を模式的に示す図であって、図（ａ）は加工動作開始前の状態を示す図、図（ｂ）は加工動作終了後の状態を示す模式図である。 図６は実施形態の多軸ロボットにおいて孔明け加工動作を説明するための模式図である。 図７は実施形態の多軸ロボットにおいて孔明け加工動作を説明するためのフローチャートである。 図８Ａは第１参考例としての多軸ロボットにおいて孔明け加工動作を説明するためのフローチャートである。 図８Ｂは第２参考例としての多軸ロボットにおいて孔明け加工動作を説明するためのフローチャートである。

図１〜図３はこの発明の実施形態であるアーム制御方法が適用された多軸ロボットを示す図である。これらの図に示すようにこの多軸ロボットは、ロボットアームと称される６軸多関節の産業ロボットによって構成されている。

この多軸ロボットは、設置面としてのグランドレベルＧに取り付けられる基台１と、基台１上に取り付けられるマニプレータ等のアーム（アーム本体）２とを備えている。

アーム２は、旋回台２１と、ロアアーム２２と、アッパーアーム２３と、ツイストリスト２４と、ベントリスト２５と、スイベルリスト２６とを備えている。

旋回台２１は、基台１上に垂直軸回りに回転自在（旋回自在）に取り付けられており、第１軸（Ｓ軸）として機能する。

ロアアーム２２は、その下端側が旋回台２１に回転軸部材２２ａを介して水平軸回りに回転自在（揺動自在）に取り付けられており、第２軸（Ｌ軸）として機能する。

アッパーアーム２３は、その基端側がロアアーム２２の上端側に、回転軸部材２３ａを介して水平軸回りに回転自在（揺動自在）に取り付けられており、第３軸（Ｕ軸）として機能する。

ツイストリスト２４は、その基端側がアッパーアーム２３の先端側に、回転軸部材２４ａを介してアッパーアーム２３の中心軸（軸心）回りに回転自在に取り付けられており、第４軸（Ｒ軸）として機能する。

ベントリスト２５は、その基端側がツイストリスト２４の先端側に、回転軸部材２５ａを介してツイストリスト２４の中心軸（軸心）に対し直交する軸回りに回転自在に取り付けられており、第５軸（Ｂ軸）として機能する。

スイベルリスト２６は、ベントリスト２５の先端側にベントリスト２５の中心軸（軸心）回りに回転自在に取り付けられており、第６軸（Ｔ軸）として機能する。

各軸２１〜２６は、駆動手段としてのサーボモータの駆動によって回転駆動する一方、各軸２１〜２６の各回転角度は、各エンコーダから出力されるパルス信号（パルス数）としてそれぞれ検出されるようになっている。そして本実施形態の多軸ロボットは、図示しない制御手段によって、エンコーダからの出力信号に基づいて、各軸２１〜２６のサーボモータを、予め設定された回転移動量（パルス数）に応じた分だけ駆動させることにより、各サーボモータの駆動が制御されて、後述するようにアーム先端の動作（加工動作）が自動的に行われるように構成されている。

本実施形態においては、アーム先端の第６軸（Ｔ軸）２６には、取付板３１が取り付けられるとともに、その取付板３１にスピンドルモータ３２が取り付けられている。さらにスピンドルモータ３２の回転軸には工具としてのドリル（孔明け工具）３が取り付けられている。

そして本実施形態においては図３に示すように、多軸ロボットの近傍に搬送される被加工物（ワーク）Ｗに対し、ドリル３の先端が第１地点である加工動作開始点Ｐ１から、ドリル３を回転させつつ第２地点である加工動作終了点Ｐ２まで移動させる。その後、ドリル３を回転させたままの状態で加工動作終了点Ｐ２から加工動作開始Ｐ１まで移動させる。こうしてドリル３をワークＷに貫通させることにより、ワークＷに対し切削加工としての孔明け加工を行って貫通孔を形成するようにしている。

孔明け加工が完了した後は、ドリル３は、必要に応じて第１地点（加工動作開始点）Ｐ１から後退して退避点ＰＸに配置され、その位置で次のワークＷが搬入されるまで待機する。

なお本実施形態においては基本的には、加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２までのドリル進出時の軌跡と、加工動作終了点Ｐ２から加工動作開始点Ｐ１までのドリル後退時の軌跡とは同一となり、このようにドリル３をワークＷに対し直線上に往復移動させることによって孔（貫通孔）を形成するようにしている。

ところで、多軸ロボットは、６軸２１〜２６を回転駆動して、アーム先端を３次元方向に移動させて加工するものであるため、特に本実施形態のようにドリル３を直線上で往復移動させて孔明け加工を行うような場合、ドリル３を第１地点Ｐ１から第２地点Ｐ２に進出（移動）させる進出時の軌跡に対し、第２地点Ｐ２から第１地点Ｐ１に移動（後退）させる後退時の軌跡を完全に一致させることが困難である。この後退時の位置ずれは、バックラッシュの発生に起因するもの、アーム先端に取り付けられた工具類（ドリル３、取付板３１、スピンドルモータ３２等）の荷重によるアーム回転部のギアへの負荷に起因するもの、工具類の荷重によるアーム２の弾性変形に起因するもの等が主として挙げられる。

そこで本実施形態においては、以下のようにアーム２の動作を制御することによって、アーム先端を精度良く移動させて、加工精度を向上させるようにしている。

すなわち本実施形態においては、加工時のドリル（工具）３の動作姿勢に応じて位置ずれ量を補正値（補正量）として予め求めておき、その補正値を用いてアーム先端を精度良く移動させるようにしている。

ここで本実施形態においては、加工時の工具の動作姿勢とは、加工動作時における水平なグランドレベルＧに対するドリル３が向いている角度に相当する。具体的には図２Ａに示すように加工時にドリル３が垂直下向きに移動する場合、グランドレベルＧに対しドリル３の向きが９０°で直交しているため、ドリル３の動作姿勢は９０°（または垂直下向き姿勢）となる。また図２Ｂに示すように加工時にドリル３が４５°の斜め下向きに移動する場合、グランドレベルＧに対しドリル３の向きが４５°であるため、ドリル３の動作姿勢は４５°（または４５°の斜め下向き姿勢）となる。さらにドリル３が垂直上向きに移動する場合には、−９０°（または垂直上向き姿勢）となり、ドリル３が水平方向に移動する場合には、０°（または水平姿勢）となる。

本実施形態においては図２Ｂに示すようにドリル３の動作姿勢が４５°斜め下向きの姿勢において、ワークＷに対し孔明け加工を行う場合を例に挙げて、補正値を求めてアーム２の動作を制御する方法について説明する。

まず図３に示すように加工動作開始点Ｐ１および加工動作終了点Ｐ２における各軸２１〜２６毎のパルス数（回転角度）を記録しておく。具体的には、表１に示すように加工開始点Ｐ１におけるＳ軸（第１軸）２１のパルス数は「１８８６９」、Ｌ軸（第２軸）２２のパルス数は「３８５０７」、Ｕ軸（第３軸）２３のパルス数は「−５７１３２」、Ｒ軸（第４軸）２４のパルス数は「−３０８６５」、Ｂ軸（第５軸）２５のパルス数は「−９２９２４」、Ｔ軸（第６軸）２６のパルス数は「５８１６７」である。さらに表２に示す加工終了点Ｐ２におけるＳ軸２１のパルス数は「１９０７８」、Ｌ軸２２のパルス数は「３９３０３」、Ｕ軸２３のパルス数は「−５７９１２」、Ｒ軸２４のパルス数は「−３１１５５」、Ｂ軸２５のパルス数は「−９１７６６」、Ｔ軸２６のパルス数は「５８３４２」である。

なお加工動作開始点Ｐ１はドリル３の加工動作を開始できる点であれば、任意に設定可能であり、同様に加工動作終了点Ｐ２はドリル３の加工動作を終了できる点であれば、任意に設定可能である。例えば本実施形態においては、加工動作開始点Ｐ１をドリル３がワークＷにほぼ接触した位置に設定することも可能である。

本実施形態において補正値は各軸２１〜２６毎にそれぞれ求めるものであるが、始めにＳ軸（第１軸）２１の補正値を求める方法について具体的に説明する。

まず図３および図４のステップＳ１１に示すようにドリル３を一旦退避点ＰＸまで移動させる。ドリル３を退避点ＰＸまで移動させる理由は、ドリル３を加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２まで移動させる際にバックラッシュが発生するのを防止するためである。

次に図３および図４のステップＳ１２に示すようにドリル３を退避点ＰＸから加工動作開始点Ｐ１まで移動させる。そしてこの位置を基準点（原点）として補正値（補正量）を求める。

本実施形態においてＳ軸２１の補正値とは、移動開始前の加工動作開始点Ｐ１を基準点にして、エンコーダの出力情報（パルス数）に基づいて、ドリル３を加工動作開始点Ｐ１および加工動作終了点Ｐ２間を往復移動させた際に、実際に戻った地点の、加工動作開始点（基準点）Ｐ１からのＳ軸２１の回転方向の位置ずれ量にそれぞれ相当するものである。

すなわち、加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２にドリル３を移動させる際の各軸２１〜２６の回転動作のうち、Ｓ軸２１の回転動作のみによって移動する距離を、ダイヤルゲージ４を用いて測定する。例えば図５（ａ）および図４のステップＳ１３に示すようにダイヤルゲージ４の測定子４１によってスピンドルモータ取付板３１におけるＳ軸２１の回転方向の移動量を検出できるように、ダイヤルゲージ４の固定スタンド４２をマグネット等を利用してテーブルや加工治具等の固定部位に固定する。

こうしてダイヤルゲージ４を取り付けた後、図４のステップＳ１４に示すようにダイヤルゲージ４の指針４３をゼロ（０）に合わせる。

続いて図５（ｂ）および図４のステップＳ１５に示すようにドリル３を加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２まで移動させる際の各軸２１〜２６の回転動作のうち、Ｓ軸２１の回転動作のみを、パルス数の回転数に基づいて手動で行う。このときダイヤルゲージ４の指針４３は、ドリル３におけるＳ軸２１の回転方向の移動量を表示することになる。

次に図４のステップＳ１６に示すように手動によりＳ軸２１のみを上記とは逆方向に回転させて、ダイヤルゲージ４の指針４３がゼロになった時点で回転操作を停止する（図５（ａ）参照）。この時点は、ドリル３をダイヤルゲージ４がゼロになった地点に戻すものであるため、ドリル３の位置は、移動開始前の加工動作開始点である基準点Ｐ１に一致している。

そして図４のステップＳ１７に示すようにこの時点（ゼロ点）でのＳ軸２１のパルス数を確認し、ドリル３の移動開始前における加工動作開始点Ｐ１でのパルス数と比較する。

本実施形態ではこのゼロ点でのパルス数が「１８８５５」となっており、ドリル３の移動開始前における加工動作開始点Ｐ１での上記パルス数「１８８６９」と比較すると、パルス数の差が「１４」となっており、「１４」パルスの位置ずれが生じている。つまりドリル３における加工動作開始点Ｐ１および加工動作終了点Ｐ２間の往復移動においては、ドリル３を加工終了点Ｐ２から加工開始点Ｐ１に戻す際に、バックラッシュや工具類の荷重の影響により「１４」パルスの位置ずれが生じるため、往復後にドリル３を正規の基準点Ｐ１（初期の加工開始点）に戻すためには、「１４」パルスの補正が必要となる。

従って表３に示すように本実施形態において動作姿勢が４５°の斜め下向きの姿勢においては、Ｓ軸２１の補正量は「１４」となる。

Ｓ軸２１以外の各軸（Ｌ軸、Ｕ軸、Ｒ軸、Ｂ軸およびＴ軸）２２〜２６の各軸についても、図４のステップＳ１１〜Ｓ１７の動作を繰り返し行って、上記Ｓ軸２１と同様にして、補正値を求める。

すなわち各軸毎に、ドリル３を手動で加工動作開始点Ｐ１および加工動作終了点Ｐ２間を往復移動させて（ステップＳ１１〜Ｓ１６）、各軸毎に、ゼロ点でのパルス数と移動開始前の加工動作開始点Ｐ１でのパルス数と比較し、その差を補正値（位置ずれ量）として求める（ステップＳ１７）。その結果、本実施形態の多軸ロボットにおいて４５°の斜め下向きの動作姿勢では、各軸の補正値が表３に示す値となった。

なおこの補正値を求める場合には、多軸ロボットにワークＷを設置せずに取り外した状態で行うものである。

ところで本実施形態の多軸ロボットにおいて、位置ずれが生じる要因としては既述した通り、バックラッシュに限られず、工具類の荷重によるギア部への負荷やアーム２の弾性変形等の他の多くの要因がある。そのため、アーム２（ドリル３）の動作姿勢毎に、補正値が異なっている。例えば図２Ａに示すように動作姿勢が垂直下向きの姿勢において、上記と同様に、各軸２１〜２６の補正値を測定した場合、各軸２１〜２６の補正値が表４に示す値となった。

このように垂直下向きの姿勢での補正値（表４参照）と、４５°斜め下向きの姿勢での補正値（表３参照）とでは、異なる値となっている。換言すると本実施形態の多軸ロボットにおいては、動作姿勢毎に異なる補正値を採用することによって、アーム動作をより精度良く行うことが可能となる。

なお上記実施形態においては、アーム２（ドリル３）の実際の移動量を測定する測定器としてダイヤルゲージ４を用いる場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、計測精度を十分に確保できる測定手段であれば、どのような測定手段を用いても良い。例えばレーザー測定器を用いたり、軸トルクから演算等によって実際の移動量を測定するようにしても良い。

また本実施形態においては、４５°斜め下向きの動作姿勢と、垂直下向きの動作姿勢との２つの動作姿勢に対し補正値を求める場合を例に挙げて説明しているが、言うまでもなく、動作姿勢の数はこれらに限定されるものではない。多軸ロボットの動作姿勢は、加工されるワークの加工種類毎にそれぞれ存在するため、各加工種類毎の各動作姿勢に応じてそれぞれ異なる補正値が設定されるものである。

また本実施形態においては、ドリル（工具）の動作姿勢は、水平面であるグランドレベルＧに対する工具が向いている角度（仰角、鉛直角等）によって決定するようにしているが、それだけに限られず、発明においては、前方等を基準として水平面内で工具が向いている角度（方位角、水平角等）も考慮して動作姿勢を決定するようにしても良い。

次に本実施形態の多軸ロボットにおいて、上記の補正値を用いて動作を制御する方法について説明する。なおこの動作は、垂直下向き姿勢でワークＷに対し孔明け加工を行う場合の動作である。

図６（ａ）および図７のステップＳ２１に示すようにドリル３を加工動作開始点（原点）Ｐ１（図３参照）に配置する。

次に図６（ｂ）および図７のステップＳ２２に示すようにドリル３を降下させていき孔明けを開始する。

次に図６（ｃ）および図７のステップＳ２３に示すようにドリル３を最下点としての加工動作終了点Ｐ２（図３参照）まで降下させた後、そこで一旦停止させる。そしてその停止状態において、上記各軸２１〜２６の各補正値（表４参照）に対応する分だけ、各軸２１〜２６のサーボモータを駆動することにより、位置ずれ補正を行う。この位置ずれ補正においては、バックラッシュ補正や工具類の荷重によるギア部への負荷に対する補正であるため、つまりギア間の隙間を消失させるような補正であるため、各軸２１〜２６が回転することはなくドリル３の位置が実際に移動するようなことはない。

こうして位置ずれ補正が完了した後、図６（ｄ）および図７のステップＳ２４に示すようにドリル３の上昇を開始させて、図６（ｅ）および図７のステップＳ２５に示すようにドリル３を加工動作開始点Ｐ１まで移動させる。

なおこの制御動作の説明は、動作姿勢が垂直下向き姿勢の場合であるが、４５°斜め下向き姿勢等、他の動作姿勢においても、上記と同様な動作が行われる。

このように本実施形態の多軸ロボットにおいては、ドリル先端をワークＷ１に貫通させて孔明けが完了した時点で、予め算出された補正値に対応する分だけ、サーボモータを駆動させて位置ずれ補正を行うようにしているため、加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２に移動させる際のドリル進出時の軌跡に対し、加工動作終了点Ｐ２から加工動作開始点Ｐ１に移動させる際のドリル後退時の軌跡が一致する。つまりドリル後退時の軌跡が正規の軌道（理想的な軌道）に一致する。このためドリル３を加工動作終了点Ｐ２から後退させる場合、ドリル３がその軸心をワークＷの貫通孔（加工孔）の軸心に一致させた状態で後退するため、位置ずれによってドリル３の外周面がワークＷの貫通孔内周面に接触してしまうような不具合を確実に防止でき、加工精度を高く維持できて加工不良の発生を確実に防止することができる。従って高精度の製品を効率良く製造することができる。

また本実施形態の多軸ロボットにおいては、各動作姿勢に応じて異なる補正値を用いて位置ずれを補正するようにしているため、各動作姿勢毎に適切にアーム動作を制御することができ、加工精度をより一層向上させることができ、加工不良の発生をより確実に防止することができる。

ところで、本実施形態の多軸ロボットと同じ補正値を用いて位置ずれを補正する場合であっても、ドリル３を後退させながら位置ずれ補正を行う制御方法や、動作姿勢にかかわらず、一定の補正値を用いて位置ずれ補正を行う制御方法では、以下に説明するように加工精度が低下して加工不良が発生するおそれがある。

まずドリル３を後退させながら位置ずれ補正を行う制御方法においては図８Ａ（ａ）〜（ｃ）に示すように、ドリル３を加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２まで移動させてワークＷに貫通孔を形成するまでの動作は、上記実施形態と同様である（図６（ａ）〜（ｃ）参照）。次に図８Ａ（ｄ）に示すようにドリル３を後退させながら、その後退移動中に上記の補正値に基づいて位置ずれを補正するような場合には、後退動作の初期に軌道が乱れてしまう。このため、ドリル進出時の軌跡に対し後退時の軌跡が一致せず位置ずれするため、ドリル後退時に同図（ｄ）の破線に示すような正規の状態から位置ずれして実線に示すような位置ずれ状態となってしまう。そうすると場合によってはドリル外周面がワークＷの貫通孔内周面に接触してワークＷを傷付けてしまい、加工不良が発生するおそれがある。しかしながらこの制御方法では図８Ａ（ｅ）に示すように、最終的にはドリル３は正規の加工動作開始点（原点）Ｐ１に戻すことは可能である。

なお図８Ａにおいては、発明の理解を容易にするため、ドリル３の位置ずれ量を誇張して示している（以下の図８Ｂにおいても同じ）。

一方、動作姿勢を考慮せずに一定の補正値を用いて位置ずれ補正を行う制御方法においては、例えば垂直下向き姿勢の補正値（表４参照）を一定の補正値として、動作姿勢が４５°斜め下向き姿勢で孔明け加工を行う場合には図８Ｂ（ａ）〜（ｃ）に示すように、ドリル３を加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２まで移動させてワークＷに貫通孔を形成するまでの動作は、上記実施形態と同様である（図６（ａ）〜（ｃ）参照）。続いて上記一定の補正値に基づいて位置ずれ補正を行った後、同図８Ｂ（ｄ）に示すようにドリル３を後退させると、後退動作の初期に軌道が大きく乱れてしまう。このため、ドリル進出時の軌跡と後退時の軌跡とが一致せず、つまり後退時の軌跡が正規の軌道から大きく位置ずれするため、ドリル後退時に同図（ｄ）の破線に示す正規の状態から実線に示す位置ずれ状態となってしまう。そうすると場合によっては上記と同様にドリル外周面がワークＷの貫通孔内周面に接触してワークＷを不用意に切削してしまい、加工不良が発生するおそれがある。なおこの制御方法では図８Ｂ（ｅ）に示すように、最終的にドリル３は正規の加工動作開始点Ｐ１に戻すことも困難であり、原点で位置ずれが生じる場合もある。

以上のように、本実施形態の多軸ロボットと同じ補正値を用いて位置ずれを補正する場合であっても、ドリル３を後退させながら位置ずれ補正を行う制御方法（図８Ａ参照）や、動作姿勢を考慮せずに位置ずれ補正を行う制御方法（図８Ｂ参照）では、加工精度が低下して加工不良が発生するおそれがある。

なお上記実施形態においては、ドリル３を直線上に往復移動させるような加工、つまりドリル３を加工動作開始点Ｐ１から加工動作終了点Ｐ２まで移動させる進出時の軌跡と、加工動作終了点Ｐ２から加工動作開始点Ｐ１まで移動させる後退時の軌跡とが一致するような加工を例に挙げて説明したが、本発明においては、工具を直線上に往復移動させるような加工以外の加工にも適用することができる。すなわち本発明は、工具を加工動作開始点としての第１地点から中継点（第２地点）に至り、その後、中継点から加工動作終了点としての第３地点に移動させて、加工動作開始点（第１地点）に戻すような加工にも適用することができる。この場合例えば、工具を第２地点から第３地点に移動させる際に、予め算出された補正値に基づき、位置ずれ補正を行ったり、あるいは第３地点から第１地点に移動させる際に、予め算出された補正値に基づき、位置ずれ補正を行うようにすれば良い。

さらに本発明においては、中継点が複数あるような加工、つまり地点が４点以上あるような加工にも適用することができる。

もっとも本発明は、工具後退時に工具を周辺部位に干渉するのを有効に防止できるものであるため、上記実施形態のように、工具を直線上に往復移動させるような孔明け加工に適用するのが有効である。孔明け加工以外に、工具を直線上に往復移動させるような加工としては、例え溶接トーチ等の工具を所定の領域（所定の経路）に沿って移動させてワークに対し溶接を行った後、同じ経路に沿って逆向きに移動させるような溶接加工、所定の部品を把持したクランプ等の工具を所定の経路に沿って移動させてその部品をワークに取り付けた後、クランプ等の工具を同じ経路に沿って逆向きに移動させるような部品取付加工、塗装ノズル等の工具を所定の経路に沿って移動させてワークに対し塗装を行った後、クランプ等の工具を同じ経路に沿って逆向きに移動させるような塗装加工等を例示することができ、このような往復移動させる加工に対しても、本発明を有効に採用することができる。

この発明の多軸ロボットのアーム制御方法は、例えば孔明け加工等の切削加工を行うような産業用ロボット等に好適に採用することができる。

２：アーム
３：ドリル（孔明け工具）
Ｇ：グランドレベル
Ｐ１：加工動作開始点（第１地点、第３地点）
Ｐ２：加工動作終了点（第２地点）

Claims (4)

1. 駆動手段の駆動によってアーム先端の工具を第１地点から第２地点まで移動させた後、前記第２地点から第３地点まで移動させることにより、ワークに対し所定の加工を施すようにした多軸ロボットのアーム制御方法において、
   前記工具を前記第２地点から前記第３地点まで移動させる際に実際に生じる前記工具の位置ずれ量を、補正値として予め算出しておき、
   前記工具が前記第２地点に配置された状態において、前記補正値に相当する分、前記駆動手段を駆動することによって位置ずれ補正を行い、
   前記位置ずれ補正を行った後、前記工具における前記第２地点から前記第３地点への移動を開始するようにしたことを特徴とする多軸ロボットのアーム制御方法。
2. 前記第１地点と前記第３地点とは同一地点であり、
   前記工具が前記第１地点から前記第２地点まで移動する際の軌跡に対し、前記第２地点から前記第３地点まで移動する際の軌跡が一致するように、前記工具を直線上に往復移動させるようにした請求項１に記載の多軸ロボットのアーム制御方法。
3. 前記工具は孔明け工具であり、
   前記所定の加工とは孔明け加工である請求項１または２に記載の多軸ロボットのアーム制御方法。
4. 前記補正値は、前記工具のグランドレベルに対する動作姿勢に応じて個別に設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の多軸ロボットのアーム制御方法。
   

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