JP2023020722A - 加工経路生成装置、加工経路生成方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】工具の加工経路の生成に要する時間を短縮することができる加工経路生成装置、加工経路生成方法及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】加工経路生成装置は、ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成装置において、前記工具が前記ワークの第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得する力取得部と、前記力の方向に交差する前記工具の送り方向を決定する送り方向決定部と、該送り方向決定部にて決定した方向における前記工具の送り量を演算する送り量演算部と、前記第一位置から前記送り量設定部にて演算した送り量分離れた前記ワークの第二位置での前記力の方向における前記工具の押付量を演算する押付量演算部とを備える。
【選択図】図６

Description

本技術は、ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成装置、加工経路生成方法及びコンピュータプログラムに関する。

工具を保持するロボットハンドと、該ロボットハンドに取り付けた力センサと、制御装置とを備えるロボット装置がある。ロボット装置はワークのバリ取り作業を行う。作業者は、バリ取り作業の前にロボット装置への教示作業を行う。教示作業において、制御装置はワーク上の複数の教示点、各教示点に作用する力の単位ベクトル、ロボットハンドの送り速度等を記憶する。

制御装置は記憶した教示点、力の単位ベクトル、送り速度等に基づき、ロボットハンドを動かす。制御装置は教示点間の補間点を演算し、補間点における力の単位ベクトルを演算し、ワークの形状誤差の有無に拘わらず、ワークに対して一様なバリ取り作業を実現することができる（特許文献１参照）。

特開平０８－２４３９１０号公報

特許文献１は加工時だけでなく、バリがすでに取られたワークに対して工具を倣わせることにより加工時の経路を生成し、生成した経路を用いて未加工のワークを加工することにも適用できる。しかし、作業者は教示作業において多数の教示点を制御装置に入力する必要があり、教示作業に長時間を要する。

本開示は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、工具の加工経路の生成に要する時間を短縮することができる加工経路生成装置、加工経路生成方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成装置は、ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成装置において、前記工具が前記ワークの第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得する力取得部と、前記力の方向に交差する前記工具の送り方向を決定する送り方向決定部と、該送り方向決定部にて決定した方向における前記工具の送り量を演算する送り量演算部と、前記第一位置から前記送り量演算部にて演算した送り量分離れた前記ワークの第二位置での前記力の方向における前記工具の押付量を演算する押付量演算部とを備える。

本開示においては、加工経路生成装置は、第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得するだけで、第一位置から第二位置への工具の送り方向、第一位置から第二位置までの工具の送り量、第二位置にて工具がワークに接近する距離、即ち押付量を自動的に演算する。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成装置は、前記押付量演算部は、前記力取得部にて取得した力の大きさと、予め定めた力の目標値との差分に予め定めた係数を乗じて前記押付量を演算する。

本開示においては、第二位置にて工具をワークに押し付ける力が目標値に近づくように、押付量を演算する。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成装置の押付量演算部は前記力の方向とは異なる方向の成分を削除する。

本開示においては、押付量を演算する場合、力の方向とは異なる方向の成分を削除し、押付量の演算精度を高める。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成装置の送り量演算部は前記送り方向とは異なる方向の成分を削除する。

本開示においては、送り量を演算する場合、送り方向とは異なる方向の成分を削除し、送り量の演算精度を高める。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成装置は、前記力の方向及び前記送り方向は直交し、前記押付量演算部は前記押付量を前記送り量から独立して演算する。

本開示においては、工具の送り量に影響されることなく、工具の押付量が演算される。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成装置は、前記力取得部にて取得した力の大きさが閾値以下であるか否か判定する判定部と、該判定部にて前記力取得部にて取得した力の大きさが閾値以下であると判定した場合、前記力取得部にて前回取得した力の方向を所定角度偏位した方向を力の方向に決定する力方向決定部とを備える。

本開示においては、例えば、工具がワークの角に位置し、工具がワークに付与する力の大きさが閾値よりも小さく、力の方向を取得できない場合、前回取得した力の方向を所定角度偏位した方向を力の方向に決定する。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成方法は、ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成方法において、前記工具が前記ワークの第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得し、前記力の方向に交差する前記工具の送り方向を決定し、決定した方向における前記工具の送り量を設定し、前記第一位置から設定した送り量分離れた第二位置での前記力の方向における前記工具の押付量を演算する。

本開示においては、加工経路生成方法は、第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得するだけで、第一位置から第二位置への工具の送り方向、第一位置から第二位置までの工具の送り量、第二位置にて工具がワークに接近する距離、即ち押付量を自動的に演算する。

本開示の一実施形態に係るコンピュータプログラムは、ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成装置にて実行可能なコンピュータプログラムにおいて、前記加工経路生成装置に、前記工具が前記ワークの第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得し、前記力の方向に交差する前記工具の送り方向を決定し、決定した方向における前記工具の送り量を演算し、前記第一位置から設定した送り量分離れた第二位置での前記力の方向における前記工具の押付量を演算する。

本開示においては、コンピュータプログラムは、第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得するだけで、第一位置から第二位置への工具の送り方向、第一位置から第二位置までの工具の送り量、第二位置にて工具がワークに接近する距離、即ち押付量を自動的に演算する。

本開示の一実施形態に係る加工経路生成装置、加工経路生成方法及びコンピュータプログラムにあっては、第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得するだけで、第一位置から第二位置への工具の送り方向、第一位置から第二位置までの工具の送り量、第二位置にて工具がワークに接近する距離、即ち押付量を自動的に演算する。そのため、多数の教示点を予め記憶する必要が無く、工具の加工経路の生成に要する時間を短縮することができる。

工作機械の外観斜視図である。 カバー内の工作機械の略示斜視図である。 主軸ユニットの縦断面図である。 制御装置及び力覚センサ等を示すブロック図である。 マスターワークの略示平面図である。 工具が開始点に接触したマスターワークの略示部分拡大平面図である。 工具がマスターワークに非接触な状態の略示部分拡大平面図である。 加工経路生成処理を説明するフローチャートである。

以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図に示す上下前後左右を使用する。左右方向はＸ方向に対応し、前後方向はＹ方向に対応し、上下方向はＺ方向に対応する。図１は工作機械の外観斜視図、図２はカバー内の工作機械の略示斜視図である。

工作機械は保持台１を備える。保持台１の上面はワークを保持する。保持台１の周囲にカバー２が設けてある。カバー２は上下に延びた直方体をなし、前面部２ａ、右面部２ｂ、左面部２ｃ、後面部２ｄ及び上面部２ｅを備える。開閉扉３は前面部２ａに設け、透明な窓４は右面部２ｂ及び左面部２ｃに設ける。

カバー２の内側に、上下方向に延びた三つの立柱５が設けてある。三つの立柱５は、平面視にて約１２０度の位相間隔を空けて、保持台１の周囲に配置してある。各立柱５の保持台１側の側面に軌道６が設けてある。軌道６は上下方向に延びる。軌道６に移動部７と駆動機構（図示略）を設け、駆動機構はボールねじ機構等で構成する。駆動機構に動力を供給するモータ８は立柱５の上端部に設ける。モータ８の駆動によって、移動部７は軌道６に沿って上下方向に移動する。モータ８は上面部２ｅの上に設け、且つカバー２の外側に位置する。

図２に示す如く、上面部２ｅは平面視三角形状の支持板２ｆを備える。支持板２ｆの上にモータ１０及び減速機１１が設けてある。三つの立柱５は支持板２ｆの三つの角部に夫々隣接する。三つの立柱５の上端部は上面部２ｅから上方に突出する。前記上端部と支持板２ｆの角部は連結板９を介して連結する。図１にて、上端部、支持板２ｆ及び連結板９の記載を省略する。

保持台１の上側に主軸ユニット２０が配置してある。主軸ユニット２０は、上下に延びたボールスプライン１２を介して減速機１１に連結する。モータ１０の回転は減速機１１で減速後、ボールスプライン１２に伝達する。ボールスプライン１２は軸回りに回転する。

主軸ユニット２０は各立柱５に対向する。主軸ユニット２０と移動部７とは、平行な二つのリンク１３で連結する。リンク１３は棒状をなす。二つのリンク１３の一端部は主軸ユニット２０の第一ハウジング２１に回転可能な継手１４を介して連結する。二つのリンク１３の他端部は移動部７に継手１４を介して連結する。継手１４は自在継手等である。三つの移動部７の上下位置を変更して、主軸ユニット２０は上下前後左右に移動する。

図３は主軸ユニットの縦断面図である。主軸ユニット２０は円錐台形の第一ハウジング２１を備える。第一ハウジング２１は小径側を上方に向け、大径側を下方に向けて配置する。第一ハウジング２１の下面全体は開口する。第一ハウジング２１の下縁部にリンク１３(図２参照)が連結する。

第一ハウジング２１の下面開口に第二ハウジング２２が設けてある。第二ハウジング２２は、内部が空洞の円柱状をなし、上下方向を軸方向にして配置してある。第二ハウジング２２の上縁部は第一ハウジング２１の下縁部内側に配置してある。第二ハウジング２２の上縁部と第一ハウジング２１の下縁部との間にクロスローラベアリング２３が設けてある。クロスローラベアリング２３は第二ハウジング２２を回転可能に支持する。第二ハウジング２２は上下軸回りに回転する。第一ハウジング２１及び第二ハウジング２２の上下方向に延びる中心軸は同じ位置にある。以下、第一ハウジング２１及び第二ハウジング２２の中心軸をＣ軸と称する。

第二ハウジング２２の周面部の一部が、径方向外側に且つ斜め下向きに突出している。以下、この突出した部分を突出部２２ａと称する。突出部２２ａの下端は開口している。突出部２２ａと第二ハウジング２２の周面部とのなす角は鋭角であり、例えば約３０度である。突出部２２ａの下端に第一アーム４０が設けてある。第一アーム４０は上下に延びる筒状のハウジング４０ａを備える。ハウジング４０ａの上端部は突出部２２ａに連結し、ハウジング４０ａは突出部２２aから斜め下向きに延びる。

ハウジング４０ａの下端部側面に開口４１が形成してある。開口４１の周縁部に第二アーム４２が回転可能に連結する。第二アーム４２は、アーム部４３及び支持筒４４を備える。アーム部４３は棒の中央を曲げたような形状を有し、ハウジング４０ａに平行な方向に延びる第一部分４３ａと、第一部分４３ａに交差する方向に延びる第二部分４３ｂとを備える。第一部分４３ａの一端部と第二部分４３ｂの一端部は一体的に連結する。第一部分４３ａの他端部は開口４１の周縁部に、Ａ軸回りに回転可能に連結する。Ａ軸及びＣ軸の内角は９０°未満であり、例えば約６０°である。第二部分４３ｂの他端部に支持筒４４が設けてある。

支持筒４４の軸線と、Ｃ軸とが一致するように、支持筒４４は配置してある。支持筒４４にモータ及び主軸（何れも図示略）が収納してある。主軸の下端部に円柱形の工具４５が装着してある。工具４５は支持筒４４から下方に突出し、工具４５の軸線とＣ軸とは一致する。工具４５の先端はＣ軸及びＡ軸の交点に位置する。支持筒４４に収納したモータは主軸に動力を供給し、主軸及び工具４５はＣ軸回りに回転する。支持筒４４は力覚センサ４４ａを収納する。力覚センサ４４ａは、工具４５に作用した力の大きさ及び方向を検出する。力覚センサ４４ａの測定方法は限定されず、力覚センサ４４ａとしては、例えば、ひずみゲージ式力覚センサ、圧電式力覚センサ、光学式力覚センサ、又は静電容量式力覚センサ等が挙げられる。

第一ハウジング２１は切替機構２８を収納する。第一ハウジング２１及び第二ハウジング２２は、第一伝達機構２６を収納する。第一ハウジング２１、第二ハウジング２２及びハウジング４０ａは第二伝達機構２７を収納する。エアシリンダ５０が第一ハウジング２１の外側に取り付けてある。エアシリンダ５０はロッド（図示略）を有する。

ロッドの移動によって切替機構２８はボールスプライン１２の回転の伝達先を第一伝達機構２６又は第二伝達機構２７に切り替える。第一伝達機構２６は、ボールスプライン１２の回転を第二ハウジング２２に伝達する。第二伝達機構２７は第一部分４３ａの他端部に連結する。第二伝達機構２７は、ボールスプライン１２の回転を第二アーム４２に伝達する。なお切替機構２８は第一伝達機構２６及び第二伝達機構２７の何れにも回転を伝達しない中立状態に切り替えることもできる。

切替機構２８がボールスプライン１２の回転の伝達先を第一伝達機構２６に切り替えた場合、第二ハウジング２２、第一アーム４０及び第二アーム４２は、Ｃ軸回りに回転する。このとき第二アーム４２はＡ軸回りに回転しない。切替機構２８がボールスプライン１２の回転の伝達先を第二伝達機構２７に切り替えた場合、第二アーム４２は、Ａ軸回りに回転する。このとき第二ハウジング２２、第一アーム４０及び第二アーム４２はＣ軸回りに回転しない。

図４は、制御装置６０及び力覚センサ４４ａ等を示すブロック図である。工作機械はモータ８及びエアシリンダ５０等の駆動を制御する制御装置６０を備える。制御装置６０は加工経路生成装置を構成する。制御装置６０は、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、記憶部６３等を備える。記憶部６３は、例えばＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ハードディスク等の書き換え可能な記憶媒体を有する。記憶部６３は、加工経路を生成する加工経路生成プログラム、ワークを加工する加工プログラム、閾値、目標値等を記憶する。持ち運び可能な記憶媒体６３ａ、例えばＣＤ-ＲＯＭ及びフラッシュメモリ等に記憶した加工経路生成プログラム及び加工プログラム（プログラム製品）を記憶部６３に格納してもよく、ネットワークを介してサーバから各プログラムを記憶部６３に格納してもよい。ＣＰＵ６１は、加工経路生成プログラム及び加工プログラムをＲＡＭ６２に読み込んで加工経路生成処理及び加工プログラムを実行する。

力覚センサ４４ａは工具４５に作用した力の方向及び大きさを示す信号を制御装置６０に出力する。モータ８はエンコーダ８ａを有する。エンコーダ８ａはモータ８の位置を示す信号を制御装置６０に出力する。制御装置６０は力覚センサ４４ａ及びエンコーダ８ａからの入力に基づき、加工経路生成処理を実行する。

図５は、マスターワーク７０の略示平面図である。なお、本実施例ではＸＹ平面での加工経路生成方法について記述するが、平面を指定することでＸＹ平面に限らず３次元空間上での任意の平面での加工経路生成を行うことができる。加工経路生成処理を行う場合、作業者はマスターワーク７０を保持台１に設置し、加工経路の開始点Ｓ及び終了点Ｅを設定する。作業者は手動で工具４５を操作し、マスターワーク７０の所望の位置に接触させる。ＣＰＵ６１は工具４５が接触した位置、即ち開始点Ｓ及び終了点Ｅの前後左右上下位置を記憶部６３に記憶する。本実施例では開始点Ｓよりも右側に終了点Ｅが設けてある。

図６は、工具４５が開始点Ｓに接触したマスターワーク７０の略示部分拡大平面図である。図６のＰ（ｔ_k ）は時点ｔ_ｋにおける工具４５のマスターワーク７０への接触位置である。Ｖ軸は、時点ｔ_k において、工具４５が接触位置にてマスターワーク７０に付与する力の方向を示す軸である。Ｖ軸はマスターワーク７０側を正側とする。Ｕ軸は、Ｖ軸に直交する軸であって、工具４５が移動する方向を示す軸である。本実施例では、Ｕ軸は略左右方向に延び、工具４５は右側に移動するので、Ｕ軸は右側を正とする。開始点Ｓ、接触位置Ｐ（ｔ_k ）は第一位置に対応する。

開始点Ｓにおいて、ＣＰＵ６１は力覚センサ４４ａの検出値に基づき、工具４５がマスターワーク７０の接触位置Ｐ（ｔ_k ）に付与する力ｆ（ｔ_k ）の大きさ及び方向、即ちＶ軸に関する情報を取得する。ＣＰＵ６１は取得した力ｆ（ｔ_k ）の大きさと、目標値ｆ_ｄ（ｔ_k ）との差分を演算する。目標値ｆ_ｄ（ｔ_k ）は記憶部６３に予め記憶してある。目標値ｆ_ｄ（ｔ_k ）はＶ軸方向における力の目標値である。

ＣＰＵ６１は、演算した差分に係数κを乗じて、Ｖ軸方向における位置偏差量ΔＰf_d（ｔ_k ）を求める。ＣＰＵ６１は、Ｕ軸方向と同一方向で記憶部６３に予め記憶してある送り量ｎとなるよう位置偏差量ΔＰ_d （ｔ_k ）を求める。例えば、Ｕ軸の単位ベクトルに送り量ｎを乗算して位置偏差量ΔＰ_d （ｔ_k ）を求める。ただし、送り量ｎはＵ軸方向と同一方向でなくてもよい。その場合、Ｖ軸方向における位置偏差量ΔＰf_d（ｔ_k ）にＵ軸方向の成分が含まれ、Ｕ軸方向における位置偏差量ΔＰ_d （ｔ_k ）にＶ軸方向の成分が含まれることになる。前述した他軸の成分を含む位置偏差量（ΔＰf_d（ｔ_k ）_、ΔＰ_d （ｔ_k ））に対して該他軸の成分を削除したものがＶ軸方向誤差Ｆ_err 、Ｕ軸方向誤差Ｐ_err である。なお、第一位置Ｐ（ｔ_k ）から位置偏差量ΔＰ_d （ｔ_k ）移動した位置が第二位置に対応する。Ｕ軸方向における位置偏差量ΔＰ_d （ｔ_k ）は、工具４５が開始点Ｓ、即ち現在位置から次の位置に向かう場合におけるＵ軸方向の移動距離である。Ｖ軸方向における位置偏差量ΔＰf_d（ｔ_k ）は、工具４５が開始点Ｓ、即ち現在位置から次の位置に向かう場合におけるＶ軸方向の移動距離である。

ＣＰＵ６１は、下記式を用いて、Ｖ軸方向誤差Ｆ_err を求める。

ここで、Ｒは、ＸＹ座標系からＵＶ座標系への変換行列であり、Ｒ＝（ｖ（ｔ_k ）、ｕ（ｔ_k ））である。Ｒ^-1は、ＵＶ座標系からＸＹ座標系への変換行列であり、Ｒ^-1＝（ｖ（ｔ_k ）、ｕ（ｔ_k ））^T である。なお、ｖ（ｔ_k ）はＶ軸方向における単位ベクトルを表し、ｕ（ｔ_k ）はＵ軸方向における単位ベクトルを表す。

ＣＰＵ６１は、下記式を用いて、Ｕ軸方向誤差Ｐ_err を求める。

ＣＰＵ６１はＶ軸方向誤差Ｆ_errに対して、ＰＩＤ制御を用いて第一制御量を算出する。ＰＩＤ制御は一般的なフィードバック制御方法である。第一制御量は工具４５の押付量に対応する。またＣＰＵ６１はＵ軸方向誤差Ｐ_err に対して、ＰＩＤ制御を用いて第二制御量を算出する。第二制御量は工具４５の送り量に対応する。ＣＰＵ６１は第一制御量及び第二制御量を夫々独立して算出する。即ち、ハイブリッド制御に基づいて算出する。ハイブリッド制御とは、位置と力夫々の制御方向において、夫々の方向における制御量を互いに独立して算出及び制御することをいう。なお、必ずしもＰＩＤ制御で第一制御量及び第二制御量を算出する必要はなく、例えば、Ｖ軸方向誤差Ｆ_errを第一制御量、Ｕ軸方向誤差Ｐ_errを第二制御量としてもよい。ＣＰＵ６１は第一制御量及び第二制御量を加算し、ＸＹ座標系の合成制御量、即ち目標位置を求める。

位置Ｐ（ｔ_k ）から次の位置Ｐ（ｔ_k+1 ）への移動においても同様に演算し、工具４５の目標位置を求める。この場合、位置Ｐ（ｔ_k ）は第一位置に対応し、位置Ｐ（ｔ_k+1 ）は目標位置に対応する。

図７は、工具がマスターワークに非接触な状態の略示部分拡大平面図である。図７のＰ（ｔ_k ）は時点ｔ_ｋにおける工具４５の位置であって、マスターワーク７０に非接触な位置である。以下、Ｐ（ｔ_k ）を非接触位置と称する。Ｐ（ｔ_k-1 ）は時点ｔ_ｋ-1、即ち時点ｔ_ｋの一つ前の時点にて工具４５のマスターワーク７０への接触位置である。Ｖ′軸は、時点ｔ_k-1 において、工具４５が接触位置にてマスターワーク７０に付与する力の方向を示す軸である。Ｖ′軸はマスターワーク７０側を正側とする。Ｕ′軸は、Ｖ′軸に直交する軸であって、工具４５が移動する方向を示す軸である。本実施例では、工具４５は右側に移動するので、Ｕ′軸は右側を正とする。

時点ｔ_ｋにおいて、工具４５はマスターワーク７０に非接触であり、即ち位置Ｐ（ｔ_k ）にある。この場合、力覚センサ４４ａの検出値が０となり、マスターワーク７０から工具４５に作用する力の方向、即ちＶ軸方向を求めることができない。

この場合、ＣＰＵ６１は、時点ｔ_ｋ-1 での接触位置Ｐ（ｔ_k-1 ）におけるＶ′軸を角度θ回転させた軸を、時点ｔ_ｋ での非接触位置Ｐ（ｔ_k ）におけるＶ軸に決定する。このＶ軸に基づいてＵ軸を決定する。角度θは予め記憶部６３に記憶してある。また力覚センサ４４ａの検出値に関する閾値が予め記憶部６３に記憶してあり、検出値が示す力の大きさが前記閾値以下である場合、検出された力の大きさが０であり、Ｖ軸方向を求めることができないとＣＰＵ６１は判断する。尚、時点ｔ_ｋ-1 での接触位置Ｐ（ｔ_k-1 ）におけるＵ′軸を角度θ回転させた軸を、時点ｔ_ｋ での非接触位置Ｐ（ｔ_k ）におけるＵ軸に決定し、このＵ軸に基づいてＶ軸を決定してもよい。

図８は、加工経路生成処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵ６１は工具４５を開始点Ｓに移動する（Ｓ１）。ＣＰＵ６１は力覚センサ４４ａの検出値、即ち力ｆ（ｔ_k ）の大きさと方向を取得し（Ｓ２）、ＣＰＵ６１は力ｆ（ｔ_k ）の方向をＶ軸又はＶ′軸として記憶部６３に記憶する（Ｓ３）。ＣＰＵ６１は検出された力の大きさが閾値以下であるか否か判定する（Ｓ４）。

検出された力の大きさが閾値以下でない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、記憶したＶ軸に基づき、Ｕ軸を決定する（Ｓ５）。尚検出された力の大きさが閾値以下でない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ステップＳ３における力ｆ（ｔ_k ）の方向はＶ軸である。Ｕ軸はＶ軸に直交する軸であり、ＣＰＵ６１は力ｆ（ｔ_k ）の方向に直交する方向をＵ軸に決定する。ＣＰＵ６１は第一制御量及び第二制御量、即ち押付量及び送り量を算出する（Ｓ６）。ＣＰＵ６１は第一制御量及び第二制御量を加算し、合成制御量、即ち目標位置を演算する（Ｓ７）。

ＣＰＵ６１は目標位置まで工具４５を移動する（Ｓ８）。フィードバック制御によって、工具４５は目標位置まで移動する。工具４５の移動終了後、ＣＰＵ６１はエンコーダ８ａから工具４５の位置を取得し（Ｓ９）、工具４５が終了点Ｅにあるか否か判定する（Ｓ１０）。なお、ＣＰＵ６１は、エンコーダ８ａから取得した工具４５の位置と、終了点Ｅの位置との差分が所定値以下である場合、工具４５が終了点Ｅにあると判断する。所定値は記憶部６３に予め記憶してある。

工具４５が終了点Ｅにない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はステップＳ２に処理を戻す。即ち、ＣＰＵ６１は目標位置における力ｆ（ｔ_k+1 ）の大きさ及び方向を取得し（Ｓ２）、処理を繰り返す。工具４５が終了点Ｅにある場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は処理を終了する。

ステップＳ４において、検出された力の大きさが閾値以下である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２にて記憶部６３に記憶したＶ′軸の情報に基づき、Ｖ軸及びＵ軸を決定し（Ｓ１１）、ステップＳ６に処理を進める。尚検出された力の大きさが閾値以下である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ステップＳ３における力ｆ（ｔ_k ）の方向はＶ′軸である。

実施の形態に係る工作機械にあっては、第一位置、例えば開始点Ｓに付与する力の方向及び大きさを取得するだけで、開始点Ｓから第二位置、即ち次の位置Ｐ（ｔ_k ）への工具の送り方向及び送り量、位置Ｐ（ｔ_k ）にて工具４５がマスターワーク７０に接近する距離、即ち押付量を自動的に演算する。そのため、多数の教示点を予め記憶する必要が無く、工具の加工経路の生成に要する時間を短縮することができる。

また第二位置にて工具４５をマスターワーク７０に押し付ける力が目標値に近づくように、押付量を演算することができる。

またハイブリッド制御によって、工具４５の送り量に影響されることなく、工具４５の押付量を演算することができる。

なお力覚センサ４４ａを使用して、力の大きさ及び方向を検出しているが、これに限定されず、各モータ８に作用する負荷、例えばトルクを検出し、検出したトルクに基づいて力の大きさ及び方向を算出してもよい。

今回開示した実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。各実施例にて記載されている技術的特徴は互いに組み合わせることができ、本発明の範囲は、特許請求の範囲内での全ての変更及び特許請求の範囲と均等の範囲が含まれることが意図される。

８ モータ
８ａ エンコーダ
２０ 主軸ユニット
４５ 工具
６０ 制御装置
６１ ＣＰＵ
６２ ＲＡＭ
６３ 記憶部
６３ａ 記憶媒体
７０ マスターワーク

Claims (8)

1. ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成装置において、
   前記工具が前記ワークの第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得する力取得部と、
   前記力の方向に基づき前記力の方向と交差する前記工具の送り方向を決定する送り方向決定部と、
   該送り方向決定部にて決定した送り方向における前記工具の送り量を演算する送り量演算部と、
   前記第一位置から前記送り量演算部にて演算した送り量分離れた前記ワークの第二位置での前記力の方向における前記工具の押付量を演算する押付量演算部と
   を備える加工経路生成装置。
2. 前記押付量演算部は、前記力取得部にて取得した力の大きさと、予め定めた力の目標値との差分に予め定めた係数を乗じて前記押付量を演算する
   請求項１に記載の加工経路生成装置。
3. 前記押付量演算部は前記力の方向とは異なる方向の成分を削除する
   請求項１又は２に記載の加工経路生成装置。
4. 前記送り量演算部は前記送り方向とは異なる方向の成分を削除する
   請求項１から３のいずれか一つに記載の加工経路生成装置。
5. 前記力の方向及び前記送り方向は直交し、
   前記押付量演算部は前記押付量を前記送り量から独立して演算する
   請求項１から４のいずれか一つに記載の加工経路生成装置。
6. 前記力取得部にて取得した力の大きさが閾値以下であるか否か判定する判定部と、
   該判定部にて前記力取得部にて取得した力の大きさが閾値以下であると判定した場合、前記力取得部にて前回取得した力の方向を所定角度偏位した方向を力の方向に決定する力方向決定部と
   を備える請求項１から５のいずれか一つに記載の加工経路生成装置。
7. ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成方法において、
   前記工具が前記ワークの第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得し、
   前記力の方向に交差する前記工具の送り方向を決定し、
   決定した方向における前記工具の送り量を演算し、
   前記第一位置から設定した送り量分離れた第二位置での前記力の方向における前記工具の押付量を演算する
   を備える加工経路生成方法。
8. ワークを加工する工具の加工経路を生成する加工経路生成装置にて実行可能なコンピュータプログラムにおいて、
   前記加工経路生成装置に、
   前記工具が前記ワークの第一位置に付与する力の方向及び大きさを取得し、
   前記力の方向に交差する前記工具の送り方向を決定し、
   決定した方向における前記工具の送り量を演算し、
   前記第一位置から設定した送り量分離れた第二位置での前記力の方向における前記工具の押付量を演算する
   処理を実行させるコンピュータプログラム。

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