JP5064344B2 - Robot system - Google Patents
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Description
本発明は、多軸のアームの軸端に支持した切削工具を交換した際に生じる切削工具の位置ずれによる不具合を解消する技術に関する。 The present invention relates to a technique for solving a problem caused by a displacement of a cutting tool that occurs when a cutting tool supported on the shaft end of a multiaxial arm is replaced.
多軸のアームの軸端に切削工具を支持したロボットを有するロボットシステムとして、例えば、アームの軸端を回転軸に構成し、或いは、この軸端に回転軸を付加し、この回転軸にカッター刃を支持し、金型成型されたワーク(被加工物)のパーテーションライン(金型の接合部)に沿わせてカッター刃を移動させ、このパーテーションラインに生じたバリをカッター刃で切除するバリ取りシステムが知られている。
また、この種のバリ取りシステムには、切削工具の姿勢を制御する制御装置を備え、バリ取り時にカッター刃が移動する経路を制御装置に予め記憶させること(いわゆる、ティーチング)が可能に構成されたものも知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
In addition, this type of deburring system includes a control device that controls the posture of the cutting tool, and is configured so that the control device can previously store a path along which the cutter blade moves during deburring (so-called teaching). Are also known (see, for example,
一般に、カッター刃は、加工時間とともに摩耗や刃こぼれが発生するため上記回転軸から取り外して交換可能に構成されるが、カッター刃を交換した場合、カッター刃の切れ刃の位置がティーチング時の位置からずれてしまい、加工精度が低下したり、ティーチングデータを修正する必要が生じたりする、という問題がある。
そこで、通常、上記回転軸に、カッター刃が取付けられる取付部材を固定的に設け、この取付部材にカッター刃の切れ刃の位置を規定の位置に位置決めする例えば係合溝などの位置決構造を設ける構成としている。
しかしながら、この構成では、取付部材の位置決め構造に適合するカッター刃だけしか取り付けることができず、また、カッター刃の脱着には位置決め構造にクリアランス(隙間)が必要なため厳密には規定の位置に位置決めできない、という問題がある。
Generally, the cutter blade is worn and spilled over time, so it can be removed from the rotating shaft and replaced. However, when the cutter blade is replaced, the position of the cutter blade is the same as the teaching position. There is a problem that the machining accuracy is lowered or the teaching data needs to be corrected.
In view of this, usually, a mounting member to which the cutter blade is attached is fixedly provided on the rotating shaft, and a positioning structure such as an engagement groove for positioning the cutting blade of the cutter blade at a predetermined position is provided on the mounting member. It is set as the structure to provide.
However, in this configuration, only a cutter blade that matches the positioning structure of the mounting member can be attached, and a clearance (gap) is required in the positioning structure for attaching and detaching the cutter blade. There is a problem that positioning is impossible.
また、取付部材を交換するなどして回転軸との位置が相対的にずれた場合には、カッター刃の切れ刃の位置が取付部材に対して位置決めされたとしても、回転軸に対してはずれが生じているから、結局のところ、ティーチングデータを修正する必要が生じる、という問題もある。このとき、取付部材と回転軸の相対的な位置ずれを校正した上でカッター刃を装着すれば問題よいのだが、このためには、取付部材の位置決め構造にカッター刃を模したダミーのゲージを係合させ、当該ゲージの例えば平らな面の回転軸まわりの角度を調整することで校正を行うことになる。そして、この校正を高精度(概ね±0.5度以下)で一致させるには、ゲージの脱着と測定を繰り返しながら行う必要があり、労力と手間を要する作業であった。
以上説明した各種の問題は、バリ取りシステムに限った問題ではなく、アームの軸端である回転軸、或いは、軸端に付加された回転軸に切削工具を支持し、当該切削工具の回転軸周りの回転角度を制御しながら加工を行う産業用のロボットシステムに共通して生じる問題である。
In addition, when the position of the cutter blade is relatively displaced due to, for example, replacement of the mounting member, even if the position of the cutting edge of the cutter blade is positioned with respect to the mounting member, the position is displaced with respect to the rotational axis. Therefore, after all, there is a problem that the teaching data needs to be corrected. At this time, it may be a problem if the cutter blade is mounted after calibrating the relative displacement between the mounting member and the rotating shaft. For this purpose, a dummy gauge imitating the cutter blade is used in the positioning structure of the mounting member. The calibration is performed by engaging and adjusting the angle of the gauge around the rotation axis of, for example, a flat surface. In order to make this calibration coincide with high accuracy (generally ± 0.5 degrees or less), it is necessary to repeat the detachment and measurement of the gauge, which is a labor-intensive operation.
The various problems described above are not limited to the deburring system, but the cutting tool is supported by the rotating shaft that is the shaft end of the arm or the rotating shaft that is added to the shaft end. This is a problem that commonly occurs in industrial robot systems that perform machining while controlling the surrounding rotation angle.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、回転軸に対して切削工具を位置決めする構造を不要とし、なおかつ、切削工具を交換した際のティーチングデータの修正を不要としながらも、加工精度の低下を抑制することができるロボットシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and does not require a structure for positioning the cutting tool with respect to the rotating shaft, and also does not require correction of teaching data when the cutting tool is replaced, An object of the present invention is to provide a robot system capable of suppressing a decrease in machining accuracy.
上記目的を達成するために、本発明は、多軸のアームの軸端が回転軸に構成され、或いは、当該軸端に回転軸が付加され、ワークを加工する切れ刃を備えるカッター刃が前記回転軸を含む平面に沿うように当該回転軸と一体回転可能に固定され、予めティーチングされたティーチングデータにしたがって前記カッター刃の切れ刃を前記ワークに対して所定の送り方向に送る姿勢制御を行うロボットと、前記カッター刃の切れ刃の前記回転軸周りの位置と、前記ティーチングデータにおける前記回転軸周りの基準位置とのずれ量を検出する検出手段と、を備え、前記アームの軸端の回転軸を前記ずれ量の分だけ回転し、或いは、前記アームの軸端の回転軸の角度誤差を修正する補正値に前記ずれ量を加え、前記回転軸周りに前記カッター刃の切れ刃の位置を補正することを特徴とするロボットシステムを提供する。 To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a cutter blade comprising a multi-axis arm whose shaft end is configured as a rotating shaft, or a rotating shaft added to the shaft end and a cutting blade for machining a workpiece. Posture control is performed so that the cutting blade of the cutter blade is fed to the workpiece in a predetermined feeding direction according to teaching data that is fixed so as to be rotatable integrally with the rotating shaft along a plane including the rotating shaft and is taught in advance. A rotation means for detecting a shift amount between a position of the cutting edge of the cutter blade around the rotation axis and a reference position around the rotation axis in the teaching data; and rotating the shaft of an amount corresponding the shift amount, or the amount of deviation added to the correction value to correct the angle error of the rotation axis of the shaft end of said arm, switching of the cutter blade about the rotation axis To provide a robot system, characterized in that to correct the position of the blade.
また本発明は、上記のロボットシステムにおいて、前記検出手段は、前記ずれ量を非接触に検出することを特徴とする。 In the robot system according to the present invention, the detection unit detects the shift amount in a non-contact manner.
また本発明は、上記のロボットシステムにおいて、前記カッター刃と、当該カッター刃を保持し前記回転軸に着脱自在に取り付けられる取付部材とを固着して一体に連結するとともに、前記取付部材に前記回転軸と同軸にねじ部を設けて前記回転軸にねじ込み固定したことを特徴とする。 According to the present invention, in the robot system described above, the cutter blade and an attachment member that holds the cutter blade and is detachably attached to the rotation shaft are fixedly connected to each other, and the rotation member is attached to the attachment member. A screw portion is provided coaxially with the shaft, and is screwed and fixed to the rotating shaft.
本発明によれば、カッター刃が回転一体に取付けられる回転軸周りの切れ刃の位置と、ティーチングデータにおける回転軸周りの基準位置とのずれ量を検出し、このずれ量に基づいて、回転軸周りにカッター刃の切れ刃の位置を補正する構成としたため、回転軸に対してカッター刃を位置決めする構造が不要となり、なおかつ、カッター刃を交換した際のティーチングデータの修正も不要となる。また、切れ刃の位置の補正が行われるため加工精度の低下を抑制することができる。 According to the present invention, the amount of deviation between the position of the cutting edge around the rotation axis on which the cutter blade is attached integrally with the rotation and the reference position around the rotation axis in the teaching data is detected, and based on this deviation amount, the rotation axis Since the configuration is such that the position of the cutting edge of the cutter blade is corrected around, a structure for positioning the cutter blade with respect to the rotating shaft is not required, and correction of teaching data when the cutter blade is replaced is also unnecessary. In addition, since the position of the cutting edge is corrected, it is possible to suppress a decrease in machining accuracy.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。この実施形態では、本発明が適用されたロボットシステムの一態様としてバリ取りシステムを例示するが、本発明は、これに限定されるものではない。
図1は、本実施形態に係るバリ取りシステム1の構成を示す図である。
バリ取りシステム1は、床材3の上に、治具ベース7と、メンテナンスベース9と、ロボット5とを固定的に配置し、このロボット5を制御する制御盤10を備え、このロボット5の軸端(端部)に、切削装置12を保持する保持機構11を装着して構成されている。切削装置12は、切削工具の一例としてのカッター刃ユニット14を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a deburring system is exemplified as one aspect of a robot system to which the present invention is applied, but the present invention is not limited to this.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
The
床材3は、バリ取りシステム1の設置面を構成するものであり、裏面にキャスター13が設けられて容易に移動可能に構成されるとともに、高さ調整機能付きの脚材15が設けられて高い水平度を達成可能に構成されている。
治具ベース7は、ワーク(被加工物)37(図4)を固定するものであり、台座19の上面に、ワーク37を保持する治具17を固定して構成されている。この治具17及び台座19はワーク37に応じて専用のものをフレキシブルに取り付けて固定可能に構成されている。
メンテナンスベース9は、切削装置12が備えるカッター刃ユニット14の取付状態を検出するための検出ユニット21を台座23に載置して構成されている。カッター刃ユニット14の交換時には、ワーク37に対するバリ取り加工に先立って、検出ユニット21によりカッター刃ユニット14の取付状態の検出が行われるが、この詳細については後述する。
The
The jig base 7 is for fixing a work (workpiece) 37 (FIG. 4), and is configured by fixing a
The
ロボット5は、いわゆる6軸垂直多関節のアーム型ロボットとして構成されており、そのアームは6軸J1〜J6方向に移動可能とされている。6軸のアームの軸端に相当する軸J6は、保持機構11を回転する回転軸として構成されている。
制御盤10は、ロボット5の各関節を制御して保持機構11(切削装置12)の姿勢制御を行うコントローラ10Aを備える。このコントローラ10Aは、治具ベース7に保持されたワーク37の位置データ等をティーチングする機能を備え、ティーチングデータにしたがって、カッター刃ユニット14の切れ刃25(図3)をバリ41(図4)が存在するワーク37の表面に沿って移動する制御を行う。
The
The
図2は、ロボット5の軸端たる軸J6周辺の構成を拡大して示す図である。
ロボット5の軸端たる軸J6の軸端部27には、切削装置12を保持する保持機構11が軸J6周りに回転一体に取り付けられている。
切削装置12は、カッター刃ユニット14と、このカッター刃ユニット14を超音波振動させる超音波振動装置29とを備えている。
超音波振動装置29は、円柱状の筐体を備え、この筐体を、上記保持機構11が備える半環状の1対の保持片11A、11Bにより挟み込み、これら保持片11A、11Bをボルトで連結することで、超音波振動装置29が保持機構11に回転一体に保持される。超音波振動装置29の筐体には超音波振動子を内蔵して構成され、この下面29Aの出力軸(振動軸)にはカッター刃ユニット14が固定されている。
FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration around the axis J6 that is the axis end of the
A
The
The
図3は、超音波振動装置29に取り付けられたカッター刃ユニット14を拡大して示す図である。
カッター刃ユニット14は、カッター刃33及びホーン(取付部材)35を備えている。カッター刃33は、切削工具の刃部を構成するものであり、本実施形態ではカッター刃33として平形の片刃の切削刃を用いている。ホーン35は、カッター刃33を保持して上記超音波振動装置29に取り付ける部材であるとともに、当該超音波振動装置29の超音波振動をカッター刃33に伝達する部材である。このホーン35は、上側の端部を超音波振動装置29の下面29Aにねじ込んで固定するねじ込み式の取付部材としても構成されており、このホーン35の下側には上記カッター刃33が例えばロウ付などにより固着して一体に設けられている。
カッター刃33は、超音波振動装置29の超音波振動に伴って、軸J6の回転軸と略同軸方向である振動方向Aに超音波振動し、また、ロボット5の駆動により振動方向Aと略直交する方向である送り方向Bに移動される。カッター刃33には、送り方向Bを臨む箇所に切れ刃25が形成されている。
FIG. 3 is an enlarged view showing the
The
The
図4は、カッター刃ユニット14によるバリ取りの態様を示す図である。
この図に示すように、バリ取り時には、ワーク37のパーテーションライン39に形成されたバリ41の基部(根元)に、カッター刃33の切れ刃25があてがわれるようにロボット5によって移動される。そして、例えば振幅30〜50μm程度でカッター刃33を振動方向Aに振動させながら、ワーク37のパーテーションライン39に形成されたバリ41の根元に沿ってカッター刃33を送って当該バリ41を切除する。
このとき、ワーク37の被加工面をカッター刃33が倣うように、当該カッター刃33を軸J6周りに回転させながらバリ取りを行うことで、曲面に形成されたバリ41を取ることができるようになっている。
FIG. 4 is a view showing a mode of deburring by the
As shown in this figure, at the time of deburring, the
At this time, the deburring is performed while rotating the
ワーク37となり得る成型品としては、例えば介護用ベッド部品、コピー機部品、ツールボックス、保温樹脂ボックス、自動車用エアスポイラー、自動車用バイザー、自動車用センターピラー、自動車用内装シートなどが挙げられる。
また、ワーク37としては金属製や樹脂製など多種多様な材質の成型品がバリ取りの対象となり、これらの中には硬質な材質もある。硬質な成型品のバリ取りに際しては、カッター刃33を送る力が弱いとバリ41によってカッター刃33の送りが阻害されるため、ロボット5によるカッター刃33の送り制御が不安定になることがある。
Examples of the molded product that can serve as the
Further, as the
そこでロボット5の出力を高めカッター刃33を送る力を強めると、カッター刃33と当該カッター刃33のホーン35の間に加わるストレスが強まるため、これらの連結力が弱いとロボット5の高出力化に耐えきれずに破損が生じる虞がある。
また、カッター刃ユニット14の振動周波数を高めたり移動速度を速めたりして、バリ取り加工の高速化を図る場合も、同様に、カッター刃33とホーン35の間に加わる過度のストレスにより破損が生じる虞がある。
特に、従来のバリ取りシステムにおいては、カッター刃33をホーン35にボルトで留めて固定する構造とし、カッター刃33をホーン35から取り外して交換自在に構成しているため、これらカッター刃33とホーン35の間の強度が弱く高出力化及び高速化に耐え得るものではなかった。
Therefore, if the output of the
Similarly, when the vibration frequency of the
In particular, in the conventional deburring system, the
これに対して、本実施形態では、上述の通り、カッター刃33をホーン35にロウ付などにより一体に固定する構造としているため、これらカッター刃33とホーン35の結合力が強固なものとなり耐久性が向上する。
また、ホーン35と超音波振動装置29の間には、カッター刃33及びホーン35の間よりも大きなストレスが加わることとなり、ホーン35を超音波振動装置29に、例えばボルトやねじなどの別部材により締結した程度では、高出力化及び高速化には耐えることができない。
そこで、本実施形態では、超音波振動装置29にホーン35を、送り方向Bと略垂直な方向(軸J6方向)にねじ込んで固定する、ねじ込み式の構造としている。このねじ込み式の構造においては、ホーン35の上端にねじ部36が一体に設けられ、このねじ部36により螺合構造が構成される。このねじ部36による締結強度は、当該ねじ部36の径に依存するが、本実施形態では、ねじ部36の径を円柱状に構成したホーン35と略同一径にまで広げることで螺合による締結強度を最大に高めており、これにより、ボルトやねじ等の別部材により締結する構造に比べて高い強度を実現している。
そして以上のようなカッター刃ユニット14の構造により、カッター刃33とホーン35の間、及び、ホーン35と超音波振動装置29の間の強度が十分に高まり、高出力化及び高速化に耐え得る切削装置12が得られる。
In contrast, in this embodiment, as described above, the
Further, a larger stress is applied between the
Therefore, in the present embodiment, the
With the structure of the
この切削装置12においては、カッター刃33がホーン35に一体に固定されているため、カッター刃33を交換する際には、ホーン35を含めてカッター刃ユニット14ごとの交換となる。したがって、カッター刃ユニット14を超音波振動装置29に取り付け固定するときには、ホーン35をねじ込んで固定することになるが、ねじ込み式であるために、交換後にカッター刃33の切れ刃25が軸J6周りのどこに位置するかが不特定になる。
In this
上述の通り、ロボット5は、切削装置12の姿勢制御手段を備え、治具ベース7に保持されたワークの位置データ等をティーチング可能に構成されているため、カッター刃ユニット14の交換時の切れ刃25の位置が不特定となると、交換時の切れ刃25の位置と軸J6周りの基準位置(ティーチング時のゼロ点位置)にずれが生じることとなり、加工精度や加工品質を維持するためには、再度ティーチングを行ったりする必要が生じる。
ホーン35と超音波振動装置29の間の結合構造に改良を加え、カッター刃ユニット14の交換時に切れ刃25が基準位置に位置決めするような結合構造が実現できれば良いのだが、ねじやボルト等の締結では強度が維持できないため、これらねじやボルトを用いずに強度及び位置決め性を得られる結合構造を実現するのは容易ではないし、結合構造が複雑化する。
As described above, the
It is only necessary to improve the coupling structure between the
そこで本実施形態においては、バリ取りシステム1は、カッター刃ユニット14が交換された場合、バリ取り工程に先立って、カッター刃ユニット14の交換時のずれを補正する補正モードを実行するように構成とされている。
この補正モードにおいては、カッター刃ユニット14の切れ刃25の位置と、軸J6周りの基準位置の間のずれ量が検出され、このずれ量を無くすように、軸J6周りにカッター刃ユニット14を回転させる補正が行われる。
Therefore, in the present embodiment, when the
In this correction mode, a deviation amount between the position of the
図5は、メンテナンスベース9の検出ユニット21を拡大して示す図である。
検出ユニット21は、カッター刃ユニット14の交換時の取付状態として、切れ刃25の位置と軸J6周りの基準位置の間のずれ量を検出するためのものであり、発光装置51と、受光装置53とを備えている。これら発光装置51及び受光装置53は、互いに対向配置され発光装置51の照射光が受光装置53に受光される。
補正モードにおいては、発光装置51から受光装置53を結ぶ光軸C内に、カッター刃ユニット14のカッター刃33が配置され、軸J6が360度(1回転)に亘り回転される。カッター刃33には平形のものが用いられているため、軸J6が1回転されると、受光装置53におけるカッター刃33の投影面積(遮蔽面積)が変化し、例えば図6に示すように、検出ユニット21の光軸Cの方向に対してカッター刃33の面が平行になった状態B及び状態Dのときに投影面積が最小になる(図中P1、P2)。
FIG. 5 is an enlarged view showing the
The
In the correction mode, the
そして、ティーチングを行うに際し、検出ユニット21にカッター刃33を配置したときに受光装置53への投影面積が最小になる位置を切れ刃25の基準位置θsとしておくことで、補正モードにおいては、投影面積が最小になるまで回転させた軸J6の回転角度がずれ量Δθとして検出可能になる。
受光装置53における投影面積の変化は受光量変化として検出され、かかる受光量変化が制御盤10のコントローラ10Aに出力され、当該コントローラ10Aにより、カッター刃ユニット14の切れ刃25のずれ量Δθが検出される。
When teaching is performed, the position where the projection area onto the
The change in the projected area in the
ここで、カッター刃33が両刃の場合には、いずれかの切れ刃が送り方向Bに臨めば良いため、カッター刃33を軸J6周りに180度(半回転)に亘り回転させ、投影面積が最小となる位置P1、P2のいずれかを検出すれば、ずれ量Δθが検出できる。
これに対して、カッター刃33が片刃の場合には、切れ刃25が送り方向Bを臨むように確実に配置される必要があるため、図6に示すように、切れ刃25が図中手前側に向いた状態Bと、これとは逆に図中奥側を向いた状態Dのそれぞれを区別して検出する必要がある。そこで、本実施形態では、次にようにして、これを区別可能としている。
Here, when the
On the other hand, when the
すなわち、カッター刃33を1回転させた場合、図6に示すように、カッター刃33の面が光軸Cに対して略垂直を向いた状態A及び状態Bのときに投影面積が最大となる。このこのとき、発光装置51及び受光装置53の間の光照射範囲54を、軸J6からオフセットさせることで、状態A及び状態Cのいずれかの状態での投影面積を低め、これにより、状態A及び状態Cが区別できる。そして、上記点P1、P2は、投影面積を低めた方の状態(本実施形態では状態C)の位置Qを基準にして、カッター刃33の回転方向によりも両者が区別可能となり、片刃に対するずれ量Δθの検出が可能になる。
That is, when the
また検出ユニット21は、図5に示すように、メンテナンスベース9の上に配置されたタッチセンサ55を備えている。タッチセンサ55は、カッター刃33の長さを検出するためのものであり、基準の状態においては、ロボット5の軸端たる軸J6をタッチセンサ55から所定距離離間した位置(以下、高さ基準位置と言う)に配置したときにカッター刃33の刃先がタッチセンサ55に接触するように調整されている。
すなわち、ロボット5を同様に駆動したときに、カッター刃33の刃先がタッチセンサ55に接触しない場合には、カッター刃33の刃先の突出量が基準よりも短いことを示し、また、所定距離離間する前にカッター刃33の刃先がタッチセンサ55に接触した場合には、カッター刃33の刃先の突出量が基準よりも長いということを示す。かかる検出は、タッチセンサ55の検出信号に基づいて上記コントローラ10Aによって行われる。
Moreover, the
That is, if the cutting edge of the
図7は、補正モード時の動作を示すフローチャートである。
補正モードにおいては、コントローラ10Aは、先ず、カッター刃33の刃先の突出量を検出するための処理を行う。すなわち、コントローラ10Aは、ロボット5の各軸を制御して、メンテナンスベース9にカッター刃ユニット14を移動させ、カッター刃33の刃先をタッチセンサ55の直上に位置させる(ステップS1)。次いでコントローラ10Aは、カッター刃33を降下させ(ステップS2)、タッチセンサ55にカッター刃33の刃先が接触したときに、ロボット5の各軸の座標値を取得する(ステップS3)。そして、コントローラ10Aは、取得した座標値と、上記高さ基準位置での各軸の座標値との差分を求め、この差分により補正を行う(ステップS4)。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation in the correction mode.
In the correction mode, the
この補正は、例えば座標値の差分に基づくティーチングデータの修正により行われる。また、切削装置12を一旦取り外し、ステップS4での差分がゼロになるように切削装置12の取付位置を上下に調整するなどしても良い。
なお、カッター刃ユニット14、或いは、切削装置12自体の交換時に、刃先の突出量が変化しないような構造的な仕組を有する場合には、突出量補正のための上記ステップS1〜S4を省略することができる。
This correction is performed, for example, by correcting teaching data based on a difference in coordinate values. Alternatively, the cutting
When the
上記刃先の突出量の補正に次いで、コントローラ10Aは、ロボット5の各軸を制御して、検出ユニット21の光軸C内にカッター刃33を配置する(ステップS5)。そして、コントローラ10Aは、軸J6を回転駆動して、光軸C内でカッター刃33を回転させ(ステップS6)、受光量が極小になる回転角度をずれ量Δθとして検出する(ステップS7)。
この検出時には、コントローラ10Aは、カッター刃33を一方向に回転させて投影面積が増加する(受光量が減少する)か否かを判断する。投影面積が増加する場合には、基準位置θsから遠ざかっていることを示すため、コントローラ10Aは、カッター刃33を逆方向に回転させ投影面積が順次減少するようにし、投影面積が再び増加に転じる点の回転角度をずれ量Δθとして検出する。
このとき、検出時のカッター刃33の回転速度を遅くすることで検出精度を向上させることができる。
Following the correction of the protrusion amount of the blade edge, the
At the time of this detection, the
At this time, detection accuracy can be improved by slowing the rotation speed of the
次いで、コントローラ10Aは、上記ずれ量Δθを補正する処理を行う(ステップS8)。
詳述すると、多関節のロボット5は、各軸ごとにサーボモーターなどの駆動装置と、エンコーダやレゾルバなどの回転角検出機構が設けられている。一般に多関節のロボットは、組立時の寸法誤差や、回転角検出機構の取付誤差などにより、ロボットアームの物理的な角度における原点の値が異なり、各個に固有の値となるため、各軸ごとに補正値を持ち、その値をもとに各軸の物理的な角度誤差を修正し全軸でのバランス(調整)が予めとられている。
Next, the
More specifically, the articulated
このとき、空間上のある1点を特定するためには、異なる3つの基準軸方向からなる位置情報(直交座標系ではX、Y、Zの3軸の座標点)が必要であり、また、その点での作用方向を特定するためには、さらに3つの軸方向の回転角からなる方向(角度)情報(直交座標系ではRx、Ry、Rz)が必要である。
6軸以上の多関節のロボットでは、前述の6つのパラメタ(X,Y,Z、Rx、Ry、Rz)のうち、カッター刃33の空間位置の指定は3軸で制御できるため、残り3軸をカッター刃33の作用方向に使用することができ、空間位置指定と作用方向とを独立して制御可能である。
本実施形態において、ワーク37に対するカッター刃33の切れ刃25の作用方向を制御するためには、その作用方向を制御する軸J6のみが関連するので、カッター刃ユニット14の交換によって切れ刃25の位置にずれが生じた場合には、軸J6周りの角度のずれを補正するだけでよい。
At this time, in order to specify a certain point in the space, position information (three coordinate points of X, Y, and Z in the orthogonal coordinate system) including three different reference axis directions is necessary. In order to specify the action direction at that point, direction (angle) information (Rx, Ry, Rz in the orthogonal coordinate system) consisting of rotation angles in three axial directions is further required.
In an articulated robot with 6 or more axes, the spatial position of the
In this embodiment, in order to control the action direction of the
上述の通り、多関節のロボットにおいては、一般に、ロボットごとに固有の各軸の補正値を予め格納しているため、これらの補正値のうち、軸J6周りの補正値に、上記ずれ量Δθを加えて新たな補正値とすることで、軸J6周りの補正を行うことができる(第1補正態様)。
これとは別に、上記ずれ量Δθを無くすように、軸J6を回転駆動することで、切れ刃25の位置を基準位置θsに合致させて校正を行うこともできる(第2補正態様)。
As described above, in an articulated robot, generally, correction values for each axis unique to each robot are stored in advance. Therefore, among these correction values, the deviation amount Δθ is included in the correction values around the axis J6. As a new correction value, correction around the axis J6 can be performed (first correction mode).
Apart from this, by rotating the shaft J6 so as to eliminate the deviation amount Δθ, calibration can be performed by matching the position of the
そして、例えばロボット5のベース座標のように固定の座標系でティーチングデータを予め作成し、軸J6周りのずれ量Δθに対して相対的な関係となるようにすることで、軸J6周りに上記ずれ量Δθを補正すれば、同一のティーチングデータを用いてカッター刃33(切削装置12)の姿勢制御を行うことができる。
これにより、カッター刃ユニット14の交換後に、既に入力されているティーチングデータを修正する必要がないため、交換後の校正に要する時間と労力を大幅に短縮することができる。
Then, for example, teaching data is created in advance in a fixed coordinate system such as the base coordinates of the
Thereby, since it is not necessary to correct the already input teaching data after replacing the
このように、本実施形態によれば、カッター刃ユニット14の切れ刃25の軸J6周りの位置のずれ量Δθを検出し、このずれ量Δθに基づいて、軸J6周りに切れ刃25の位置を補正する構成とした。
この構成により、軸J6に対して切れ刃25の位置を位置決めする構造が必要なく、なおかつ、カッター刃ユニット14を交換した際のティーチングデータの修正も不要となり、交換後の校正に要する時間と労力を大幅に短縮することができる。
Thus, according to the present embodiment, the amount of deviation Δθ of the position of the
With this configuration, a structure for positioning the
また本実施形態によれば、ずれ量Δθを補正するに際し、このずれ量Δθを無くすように軸J6周りにカッター刃ユニット14を回転し、切れ刃25の位置を基準位置θsに合わせて補正する構成とした。
この構成により、既に設定された補正値等のデータをずれ量Δθで書き換えたりする必要がなく、簡単に、校正を行うことができる。
Further, according to this embodiment, when correcting the deviation amount Δθ, the
With this configuration, it is not necessary to rewrite data such as already set correction values with the shift amount Δθ, and calibration can be performed easily.
また本実施形態によれば、発光装置51及び受光装置53の間の光軸C内に、カッター刃33の刃先を配置し、当該カッター刃33を軸J6周りに回転したときの受光装置53での受光量変化に基づいて上記ずれ量Δθを検出することで、当該ずれ量Δθを非接触で検出する構成とした。
この構成により、検出時にカッター刃33に余計な力が加わることもなく、簡単にずれ量Δθを検出することができる。
Further, according to the present embodiment, the cutting edge of the
With this configuration, it is possible to easily detect the shift amount Δθ without applying an extra force to the
また本実施形態によれば、カッター刃33と、当該カッター刃33を保持し軸J6と回転一体に固定された超音波振動装置29に着脱自在に取り付けられるホーン35とを固着して一体に連結するとともに、ホーン35を軸J6と同軸方向に超音波振動装置29にねじ込み固定する構成とした。
この構成により、カッター刃33とホーン35の間、及び、ホーン35と超音波振動装置29の間の強度が十分に高まり、高出力化及び高速化に耐え得ることができる。また、ホーン35がねじ込み式であるため、カッター刃ユニット14の交換が簡単にもなる。
Further, according to the present embodiment, the
With this configuration, the strength between the
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。 In addition, embodiment mentioned above shows the one aspect | mode of this invention to the last, and a deformation | transformation and application are arbitrarily possible within the scope of the present invention.
上述した実施形態では、多軸のアーム型のロボットとして、6軸の多関節のロボットを例示したが、これに限らない。すなわち、図8に示すように、アームの軸端たる軸J6に、回転軸60を有する回転駆動装置61を付加した、いわゆる7軸のロボット105を構成し、回転駆動装置61の回転軸60に、保持機構11を回転一体に固定し、当該保持機構11に切削装置12を保持する構成としても良い。
In the above-described embodiment, a 6-axis multi-joint robot is exemplified as the multi-axis arm type robot, but the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 8, a so-called seven-
上述した実施形態では、互いに対向配置した発光装置51及び受光装置53の間に、カッター刃33の刃先を配置し、当該カッター刃33を回転させたときの受光量変化に基づいてずれ量Δθを検出する構成とした。
これに限らず、例えば、ロボット5の軸端(軸J6)を所定位置に配置してカッター刃33をCCDカメラなどの撮影装置により撮影し、画像認識によりカッター刃33の輪郭形状を認識し、当該輪郭形状と、切れ刃25が基準位置θsに位置するときの撮影画像から得られるカッター刃33の輪郭形状とが互い一致するように、カッター刃33を回転することで校正する構成としても良い。
In the above-described embodiment, the cutting edge of the
For example, the shaft end (axis J6) of the
また、カッター刃33の面の傾きをセンサで検出し、上記ずれ量Δθを検出しても良い。具体的には、図9(A)に示すように、カッター刃33の面内に、軸J6を中心として互いに反対方向に同じ距離X/2だけ隔てた2点R1、R2を設定しておき、図9(B)に示すように、ある基準位置Hから各点R1、R2までの距離Y1、Y2を距離センサ81、82により検出する。距離Y1=距離Y2となるようにカッター刃33を回転した状態をティーチング時の基準とすれば、ずれ量Δθは、Arctan[(Y2−Y1)/X]として求められる。
なお、点R1、R2ごとに距離センサ81、82を設けるのではなく、図9(C)に示すように、カッター刃33を距離Xだけ移動させることで1つの距離センサ81で点R1、R2での距離Y1、Y2を検出する構成としても良い。
Further, the inclination of the surface of the
In addition, instead of providing the
また、カッター刃33を検出対象とすることでずれ量Δθを検出する構成に限らない。
すなわち、カッター刃33と一体となって回転、或いは、移動し、例えば受光装置53に対する投影面積を変化させる部材が存在する場合には、当該部材の回転量や移動量を検出することで、間接的に、カッター刃33のずれ量Δθを検出する構成としても良い。
Moreover, it is not restricted to the structure which detects deviation | shift amount (DELTA) (theta) by making the
That is, when there is a member that rotates or moves integrally with the
また、図10に示すように、カッター刃33の切れ刃25に対して超音波振動装置29の相対的な位置関係が一定に保持されている場合には、その外周に、レーザ照射装置71からの光を反射する光反射面70を形成し、基準位置θsで当該光反射面70での反射光が検出されるように、カッター刃33を回転することで校正する構成としても良い。なお、ホーン35の外周に上記光反射面70を形成しても良いことは勿論である。
In addition, as shown in FIG. 10, when the relative positional relationship of the
また、上述した実施形態では、切削装置12として、カッター刃ユニット14を振動方向A方向に振動させる超音波振動装置29を備える構成を例示したが、これに限らず、超音波振動装置29を備えずに、例えばカッター刃ユニット14のホーン35を、軸端の軸端部27にねじ込み固定する構成としても良い。
また、上述した実施形態では、カッター刃ユニット14を超音波振動装置29に対してねじ込み固定して交換自在に構成としたが、これに限らない。すなわち、カッター刃ユニット14を超音波振動装置29に例えば焼き嵌め等により強固に固定して切削装置12を構成し、カッター刃ユニット14の交換時には、切削装置12ごと交換するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the configuration including the
In the above-described embodiment, the
また、本発明は、ワーク37のバリ41を切削するバリ取りシステム1に限らず、切削工具を用いて切断や研削などの加工を行うロボットシステムにも適用することができる。
特に、回転軸に着脱自在に取り付けられる取付部材に切削工具を固着して一体に連結し、当該取付部材を回転軸と同軸方向にねじ込み固定する構成を備えるロボットシステムにおいては、切削工具、取付部材及び回転軸の間には高出力に耐える強度が実現されることから、硬い材料や厚い材料をトリミングするトリミング加工に対し大きな効果を奏する。このトリミング加工に好適な加工対象としては、家庭電化製品の部品や自動車用の内外装部品、宇宙航空機用部品となる硬質な材料が挙げられる。
The present invention can be applied not only to the
In particular, in a robot system having a configuration in which a cutting tool is fixedly connected to an attachment member that is detachably attached to a rotation shaft and is integrally connected, and the attachment member is screwed and fixed in a direction coaxial with the rotation shaft, the cutting tool and the attachment member In addition, since a strength that can withstand high output is realized between the rotating shafts, it has a great effect on a trimming process for trimming a hard material or a thick material. Examples of processing objects suitable for this trimming include hard materials used as parts for home appliances, interior / exterior parts for automobiles, and parts for spacecraft.
1…バリ取りシステム、5、105…ロボット、10A…コントローラ、12…切削装置、14…カッター刃ユニット(切削工具)、21…検出ユニット、25…切れ刃、29…超音波振動装置、33…カッター刃、35…ホーン、36…ねじ部、37…ワーク、39…パーテーションライン、41…バリ、θs…基準位置、Δθ…ずれ量
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記カッター刃の切れ刃の前記回転軸周りの位置と、前記ティーチングデータにおける前記回転軸周りの基準位置とのずれ量を検出する検出手段と、を備え、
前記アームの軸端の回転軸を前記ずれ量の分だけ回転し、或いは、前記アームの軸端の回転軸の角度誤差を修正する補正値に前記ずれ量を加え、前記回転軸周りに前記カッター刃の切れ刃の位置を補正することを特徴とするロボットシステム。 The shaft end of the multi-axis arm is configured as a rotating shaft, or the rotating shaft is added to the shaft end, and the rotating shaft is provided such that a cutter blade having a cutting blade for machining a workpiece is along a plane including the rotating shaft. A robot that is fixed so as to rotate integrally with the robot, and performs posture control to send the cutting blade of the cutter blade to the workpiece in a predetermined feeding direction according to teaching data that has been taught in advance.
Detecting means for detecting a deviation amount between a position of the cutting edge of the cutter blade around the rotation axis and a reference position around the rotation axis in the teaching data;
The axis of rotation of the shaft end of the arm is rotated by the amount of deviation, or the amount of deviation is added to a correction value for correcting the angle error of the axis of rotation of the shaft end of the arm, and the cutter is rotated around the axis of rotation. robot system and correcting the position of the cutting edge of the blade.
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