JP5495780B2 - 仕上げロボットの倣い装置および倣い方法 - Google Patents

Description

本発明は、処理対象表面の仕上げ作業を行う仕上げロボットの倣い装置および倣い方法に関する。
尚、本明細書において、「表面の仕上げ作業」とは、表面に付着もしくは固着した例えば塵埃，錆，塗膜片，溶接スラグ等または他の異物等を単に除去する通常の清掃作業の他、表面の磨き（研磨）や研削など表面自体の性状の改良を伴う磨き（研磨）作業や研削作業等をも含むものとする。

処理対象表面の仕上げ作業を行う方法として、例えば回転ブラシやゴム砥石などの回転ツールを、当該処理対象表面に接触させつつ所定の軌跡に沿って移動させることで、表面の仕上げを行う方法は一般に良く知られている。また、かかる仕上げ作業を自動的に行わせるようにした仕上げロボットも公知である。

例えば、特許文献１には、６軸円筒座標形ロボットの手先部にグラインダを取り付け、このグラインダをワーク表面に接触させつつ所定の軌跡に沿って移動させることで、自動的に当該ワークの表面を仕上げる（研削する）ことができるようにした力制御ロボットが開示されている。

このようなロボットによる自動仕上げ作業を円滑に行い、且つ、良好な仕上げ品質を確保する等のために、回転ツールと処理対象表面との接触点１点のみで回転ツールに作用する反力の大きさ（つまり、処理対象表面に対する回転工具の押し付け力の反力の大きさ）を計測し、この計測値を利用して当該回転ツールを倣い制御することにより、回転ツールの押し付け力を調整することが知られている。すなわち、従来では、少なくとも最終的には回転工具の押し付け力の反力の大きさを検知して、専ら反力の方向のみおける一次元的な回転ツールの位置制御を行うようにしている（例えば、前記特許文献１参照）。

特開平４−１６４５８５号公報

ところで、回転ツールを用いてワークの隅角部や段部を仕上げる場合、回転ツールの少なくとも２点をワーク表面に接触させて仕上げ作業を行う必要がある。
図３及び図４は、後でより詳しく説明するが、壁面Ｗａと壁面Ｗｂとで形成される隅角部Ｗｃ（若しくは段部）を仕上げる場合の回転ツール５（例えば回転ブラシ）の両壁面Ｗａ，Ｗｂとの接触状態を模式的に示している。これらの図において、回転ツール５は、Ａ点で壁面Ｗａと接触し、Ｂ点で壁面Ｗｂと接触しており、各接触点Ａ，Ｂで摩擦反力が回転ツール５に作用している。

このような箇所に回転ツール５を用いたロボットによる自動仕上げ作業を適用する場合、従来のような一方向のみの一次元的な位置制御では、自動仕上げ作業を円滑に行い、また、良好な仕上げ品質を確保することは難しい。
すなわち、図３に示されるように、回転ツール５が両壁面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触している状態では、各接触点Ａ，Ｂでの摩擦反力Ｆ１ａ，Ｆ１ｂは互いに等しくなるように維持され（Ｆ１ａ＝Ｆ１ｂ）、その合力Ｆ１は、図３の例では水平方向左向きに作用することになる。

しかし、回転ツール５と壁面Ｗａ，Ｗｂとの位置関係にズレが生じたり、壁面Ｗａ，Ｗｂの表面形状に変動がある場合など、例えば図４に示されるように、回転ツール５の両壁面Ｗａ，Ｗｂに対する接触状態が不均等になった場合には、各接触点Ａ，Ｂでの摩擦反力Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの大きさに差が生じ（例えばＦ２ａ＞Ｆ２ｂ）、その合力Ｆ２の作用する大きさ及び方向が図３の状態（合力Ｆ１）から変化することになる。

このような変化が生じた場合、従来の一方向のみの一次元的な制御では、押し付け方向のみの倣いはできても、それ以外の方向では倣いができず、その結果、隅角部Ｗｃ（若しくは段部）を構成する両壁面Ｗａ，Ｗｂについて良好な仕上げ品質を安定して確保することはできない。また、回転ツール５の移動動作についても壁面Ｗａ側にずれた場合には押付反力と施工部摩擦力が加算され、実際の押付力が不足したり、壁面Ｗｂ側にずれた場合には強く押し付けすぎてしまい、壁面との角度によっては不安定な挙動となる場合もある。

この発明は、かかる技術課題に鑑みてなされたもので、ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う仕上げロボットにより、例えば隅角部や段部を仕上げる場合など、ツールを処理対象表面と複数点で接触させて仕上げ作業を行う場合について、各接触点での接触状態が変化してツールに作用する摩擦反力が変化し、その反力の合力の大きさ及び方向に変動が生じた場合でも、かかる変動に対応してツールを処理対象表面と複数点で適正に接触させるように制御することができる、仕上げロボットの倣い装置および倣い方法を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る仕上げロボットの倣い装置は、ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う仕上げロボットの倣い装置であって、前記ツールを、前記処理対象表面との複数点での接触状態を維持しつつ、所定の軌跡に沿って移動させ得るツール移動手段と、前記複数点の各々で前記ツールに作用する摩擦反力の合力の方向を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて、前記合力の方向が予め設定された所定方向となるように、前記ツール移動手段によるツールの移動方向を制御する移動方向制御手段と、を備えたことを特徴としたものである。
この装置では、ツールが処理対象表面と接触する複数点の各々でツールに作用する摩擦反力の合力の方向を検出し、その結果に基づいて、摩擦反力の合力の方向が所定の方向となるように、ツールの移動方向を制御する。また、ツールに作用する摩擦反力の合力の方向をＯＮ／ＯＦＦスイッチで検出する。

また、本発明に係る仕上げロボットの倣い方法は、ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う仕上げロボットの倣い方法であって、前記ツールを、前記処理対象表面との複数点での接触状態を維持しつつ、所定の軌跡に沿って移動させるツール移動工程と、前記ツール移動工程中に、前記複数点の各々で前記ツールに作用する摩擦反力の合力の方向を検出する検出工程と、前記検出工程での検出結果に基づいて、前記合力の方向が予め設定された所定方向となるように、前記ツール移動手段によるツールの移動方向を制御する移動方向制御工程と、を備えたことを特徴としたものである。
この方法では、ツールが処理対象表面と接触する複数点の各々でツールに作用する摩擦反力の合力の方向が検出され、その結果に基づいて、摩擦反力の合力の方向が所定の方向となるように、ツールの移動方向が制御される。また、ツールに作用する摩擦反力の合力の方向はＯＮ／ＯＦＦスイッチで検出される。

以上の場合において、前記所定方向は、前記ツールが前記処理対象面に対して前記複数点で均等に接触している状態での摩擦反力の合力の方向である、ことが好ましい。
この構成では、摩擦反力の合力の方向が、ツールが処理対象面に対して複数点で均等に接触している状態での摩擦反力の合力の方向となるように、ツールの移動方向が制御される。これにより、ツールに作用する摩擦反力が変化してその反力の合力の大きさ及び方向に変動が生じた場合でも、かかる変動に対応してツールを処理対象表面と複数点で均等に接触させるように制御することができる。

以上の場合において、前記ツールとしては回転ブラシを用いることができる。
この構成では、回転ブラシを用いて処理対象表面の仕上げ作業を自動的に行うに際して、以上の場合と同様の作用効果を奏することができる。

本発明によれば、ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業をロボットにより行うに際し、例えば隅角部や段部を仕上げる場合など、ツールを処理対象表面と複数点で接触させて仕上げ作業を行う場合について、ツールが処理対象表面と接触する複数点の各々でツールに作用する摩擦反力の合力の方向を検出し、その結果に基づいて、摩擦反力の合力の方向が所定の方向となるように、ツールの移動方向が制御されるので、各接触点での接触状態が変化してツールに作用する摩擦反力が変化し、その反力の合力の大きさ及び方向に変動が生じた場合でも、かかる変動に対応してツールを処理対象表面と複数点で適正に接触させるように制御することができる。また、ツールに作用する摩擦反力の合力の方向を、ツールの支持軸の外周近傍に円周等配状に配置された６個数以上のＯＮ／ＯＦＦスイッチで検出することにより、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態から合力の方向のみが検出されるので、検出データの取り扱いが簡単で、ひいてはツールの移動方向の調整制御を簡素化することができる。

本発明の実施形態に係る仕上げロボットの要部の概略を示す説明図である。 前記仕上げロボットに備えられたセンサ機構部の構造を示す図で、図１におけるＹ２−Ｙ２矢視方向から見て模式的に示した説明図である。 回転ブラシが隅角部の２つの壁面に対し２点で均等に接触している状態を示す図で、図１におけるＹ３−Ｙ３矢視方向から見て示した説明図である。 回転ブラシが隅角部の２つの壁面に対し不均等に接触している状態を示す図で、図１におけるＹ３−Ｙ３矢視方向から見て示した説明図である。 センサ機構部の変形例を示す図２と同様の説明図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る仕上げロボットの要部を概略的に示す説明図である。この図に示すように、前記仕上げロボット１は、処理対象表面の仕上げ作業を行うためのツールとして、例えば回転ツール、特に回転ブラシ５を用いるものである。この回転ブラシ５は、ブラシ軸５ｓの軸線Ｌ５を中心として回転するもので、ブラシ軸５ｓは、回転駆動源としてのモータ４の回転軸４ｓ（モータ軸：後述する図２参照）に、互いの軸線Ｌ４，Ｌ５が一致するように一体的に結合されている。この一体的に回転するモータ軸４ｓとブラシ軸５ｓとが、回転ブラシ５の支持軸を構成している。また、モータ４は、後述するセンサ機構部３を介して、ロボットハンド２に保持されている。

ロボットハンド２は、回転ブラシ５を、処理対象表面との所定の接触状態を維持しつつ、例えば予めティーチングされた所定の軌跡に沿って移動させるものである。本実施形態では、以下に説明するように、ロボットハンド２は、特に、隅角部や段部を仕上げる場合などに、回転ブラシ５をワークＷ（後述する図３，図４参照）の処理対象表面と複数点（例えば２点）で接触させた状態を維持しつつ、所定の軌跡に沿って移動させることができるように構成されている。このロボットハンド２が、本発明の「ツール移動手段」に相当している。

図３及び図４は、例えば、壁面Ｗａと壁面Ｗｂとで構成されるワーク隅角部Ｗｃの表面を仕上げる場合における回転ブラシ５の隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対する接触状態を、図１における下方から（Ｙ３−Ｙ３矢視方向から）見て模式的に示した説明図である。図３は、回転ブラシ５が隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触している状態を示し、図４は、回転ブラシ５の隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対する接触状態が不均等になった場合を示している。

これら図３及び図４においては、回転ブラシ５は、Ａ点で壁面Ｗａと接触し、Ｂ点で壁面Ｗｂと接触した状態を維持しつつ、矢印Ｒの方向に回転しながら、図３及び図４の紙面方向に移動する。これにより、隅角部Ｗｃの両壁面Ｗａ，Ｗｂの仕上げ作業が行われる。
このとき、前記各接触点Ａ，Ｂでは、回転ブラシ５の壁面Ｗａ，Ｗｂに対する押し付け力と、回転ブラシ５と壁面Ｗａ，Ｗｂとの間の摩擦係数と、に応じた摩擦反力が回転ブラシ５に作用することになる。

図３に示されるように、回転ブラシ５が隅角部壁面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触している状態では、各接触点Ａ，Ｂでの摩擦反力Ｆ１ａ，Ｆ１ｂは互いに等しくなるように維持され（Ｆ１ａ＝Ｆ１ｂ）、その合力Ｆ１は、図３の例では水平方向左向きに作用する。

一方、回転ブラシ５と隅角部壁面Ｗａ，Ｗｂとの位置関係に若干のズレが生じたり、ワークＷの表面形状に若干の変動がある場合など、例えば図４に示されるように、回転ブラシ５の隅角部壁面Ｗａ，Ｗｂに対する接触状態が不均等になった場合、例えば、接触点Ｂでの回転ブラシ５の壁面Ｗｂに対する当たり（つまり押し付け力）が接触点Ａでの回転ブラシ５の壁面Ｗａに対する当たりよりも弱くなった場合には、各接触点Ａ，Ｂでの摩擦反力Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの大きさに差が生じ（Ｆ２ａ＞Ｆ２ｂ）、その合力Ｆ２の作用する方向が図３の状態から変化することになる。図４の例では、合力Ｆ２は左斜め上方向きに作用することになる。

このように回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力の方向に変化が生じた場合、従来の一方向のみの一次元的な制御では、押し付け方向のみの倣いはできても、それ以外の方向では倣いができず、その結果、隅角部Ｗｃ（若しくは段部）を構成する両壁面Ｗａ，Ｗｂについて良好な仕上げ品質を安定して確保することはできない。また、回転ツール５の移動動作についても壁面Ｗａ側にずれた場合には押付反力と施工部摩擦力が加算され、実際の押付力が不足したり、壁面Ｗｂ側にずれた場合には強く押し付けすぎてしまい、壁面との角度によっては不安定な挙動となる場合もある。このことは、前述の通りである。

そこで、本実施形態では、回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力の方向を検出し、その検出結果に基づいて、摩擦反力の合力の方向が予め設定された所定方向となるように、つまり、回転ブラシ５が隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触している場合と同じ方向となるように、ロボットハンド２による回転ブラシ５の移動方向を制御するようにしている。

このため、回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力の方向を検出する検出手段としてのセンサ機構部３が、モータ４の直上側に配設されている。
図２は、このセンサ機構部３の構造を示す図で、図１における上方から（Ｙ２−Ｙ２矢視方向から）見て模式的に示した説明図である。この図に示すように、センサ機構部３は、回転ブラシ５の回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）の上部を構成するモータ軸４ｓの上端近傍において、該モータ軸４ｓの外周を取り囲むようにして、複数個（本実施形態では８個）のＯＮ／ＯＦＦ式の検出スイッチＳ１〜Ｓ８（方向検出スイッチ）が配設されている。

かかるＯＮ／ＯＦＦ式の方向検出スイッチＳ１〜Ｓ８としては、例えば、所謂、近接スイッチのような接触式のものの他、電磁誘導の原理を応用した所謂マグネットスイッチのような非接触式のものなど、検知対象の物体の所定の変位に応じてＯＮ／ＯＦＦ状態が変化し得る、種々のスイッチ類またはセンサ類を用いることができる。

この方向検出スイッチＳ１〜Ｓ８は、モータ軸４の外周近傍に円周８等配状に配置されており、モータ軸４ｓの上端近傍が特定の方向に変位すると、その変位方向に対応した位置に在るスイッチがＯＦＦ状態からＯＮ作動する（或いはＯＮ状態からＯＦＦ作動する）ことにより、モータ軸４ｓの上端近傍の変位方向、ひいては回転ブラシ５の回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）の変位方向を検出することができる。換言すれば、この回転ブラシ５に作用している摩擦反力の合力の方向を検出することができるのである。

前記センサ機構部３は、仕上げロボット１の制御ユニット８（図１参照）に信号授受可能に接続されており、センサ機構部３で検出された回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力方向の検出信号は、前記制御ユニット８に入力される。制御ユニット８では、その検出信号に基づいて、摩擦反力の合力の方向が予め設定された所定方向となるように、つまり、回転ブラシ５が隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触している場合と同じ方向となるように、ロボットハンド２の駆動部（不図示）に制御信号を出力し、ロボットハンド２による回転ブラシ５の移動方向を制御するようになっている。この制御ユニット８が、「検出手段（センサ機構部３）の検出結果に基づいて、合力の方向が予め設定された所定方向となるように、ツール移動手段（ロボットハンド２）によるツール（回転ブラシ５）の移動方向を制御する」本発明の「移動方向制御手段」に相当している。尚、前記制御ユニット８は、例えば、マイクロコンピュータを主要部として構成されたものである。

以下、ＯＮ／ＯＦＦ式の方向検出スイッチＳ１〜Ｓ８として、例えば、通常時ＯＦＦのスイッチ（例えば接触式のスイッチ）を用いた場合を例にとって説明する。この場合、回転ブラシ５がワーク隅角部Ｗｃの両壁面Ｗａ，Ｗｂの何れにも接触していない無負荷の状態を初期状態に設定すれば、この初期状態では、全てのスイッチＳ１〜Ｓ８はＯＦＦ状態である。

次に、仕上げ作業が開始されて、図３に示されるように、回転ブラシ５が隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触する状態になると、各接触点Ａ，Ｂでの摩擦反力Ｆ１ａ，Ｆ１ｂは互いに等しくなるように維持され（Ｆ１ａ＝Ｆ１ｂ）、その合力Ｆ１は、図３の例では水平方向左向きに作用することになる。
この状態では、回転ブラシ５の回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）に図３における水平方向左向きの摩擦反力Ｆ１が作用し、回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）にはそれに応じた変位が生じ、その変位方向に対応した位置に在るスイッチ（例えばスイッチＳ１）のみがＯＮ作動する。つまり、この例では、スイッチＳ１のみがＯＮ状態で、他の全てのスイッチＳ２〜Ｓ８がＯＦＦに維持されている状態が、回転ブラシ５の隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対する適正な接触状態を表している。尚、この状態を初期状態に設定するようにしても良い。また、回転ブラシ５が隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対して適正な接触状態の場合に、全てのスイッチＳ２〜Ｓ８がＯＦＦになるように初期状態を設定しても良い。

その後、仕上げ作業の進行に伴い、例えば図４に示されるように、回転ブラシ５の隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対する接触状態が不均等になった場合には、各接触点Ａ，Ｂでの摩擦反力Ｆ２ａ，Ｆ２ｂの大きさに差が生じ（例えばＦ２ａ＞Ｆ２ｂ）、その合力Ｆ２の作用する方向が図３の状態から変化することになる。図４の例では、合力Ｆ２は左斜め上方向きに作用する。
この状態では、回転ブラシ５の回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）に図４における左斜め上方向きの摩擦反力Ｆ２が作用し、回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）に生じる変位の方向に対応した位置に在るスイッチとして、例えば、スイッチＳ１以外にスイッチＳ２もＯＮ作動する。このとき、他のスイッチＳ３〜Ｓ８はＯＦＦに維持されている。

スイッチＳ１〜Ｓ８のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す検出信号を受けた制御ユニット８は、その検出信号に基づいて、摩擦反力の合力の方向が、回転ブラシ５が隅角部表面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触している場合と同じ方向となるように、換言すれば、スイッチＳ１のみがＯＮ状態で他の全てのスイッチＳ２〜Ｓ８がＯＦＦに維持されている状態となるように、ロボットハンド２の駆動部（不図示）に制御信号を出力し、ロボットハンド２による回転ブラシ５の移動方向を制御する。例えば、ＯＮになったセンサと真逆方向に、当該センサがＯＦＦになるまでロボットハンド２を移動させてもよい。また、過去に一定時間ＯＮになっていた時間の割合に応じて、ロボットハンド２の移動要求量を決定してもよい。

以上、説明したように、本実施形態によれば、回転ブラシ５を用いて処理対象表面の仕上げ作業をロボット１により自動で行うに際し、例えばワークＷの隅角部Ｗｃ（または段部）を仕上げる場合など、回転ブラシ５を隅角部Ｗｃの両壁面Ｗａ，Ｗｂと２点Ａ，Ｂで接触させて仕上げ作業を行う場合について、回転ブラシ５が各壁面Ｗａ，Ｗｂと接触する２点Ａ，Ｂの各々で回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力Ｆ１，Ｆ２の方向を検出し、その結果に基づいて、摩擦反力の合力Ｆ１，Ｆ２の方向が所定の方向となるように、回転ブラシ５の移動方向が制御されるので、各接触点Ａ，Ｂでの接触状態が変化して回転ブラシ５に作用する摩擦反力が変化し、その反力の合力Ｆ１，Ｆ２の大きさ及び方向に変動が生じた場合でも、かかる変動に対応して回転ブラシ５を処理対象表面Ｗａ，Ｗｂと２点Ａ，Ｂで適正に接触させるように制御することができる。

この場合において、摩擦反力の合力Ｆ２の方向が、回転ブラシ５が処理対象面Ｗａ，Ｗｂに対して２点Ａ，Ｂで均等に接触している状態での摩擦反力の合力Ｆ１の方向となるように、回転ブラシ５の移動方向を制御することにより、回転ブラシ５に作用する摩擦反力が変化してその反力の合力の大きさ及び方向に変動が生じた場合でも、かかる変動に対応して回転ブラシ５を処理対象表面Ｗａ，Ｗｂと２点Ａ，Ｂで均等に接触させるように制御することができる。

また、本実施形態では、前記２点Ａ，Ｂの各々で回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力Ｆ１，Ｆ２の方向は、回転ブラシ５の回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）の外周近傍に円周等配状に配置された少なくとも８個のＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ１〜Ｓ８で検出されるので、合力Ｆ１，Ｆ２の方向のみが検出されることとなり、検出データの取り扱いが簡単で、ひいては回転ブラシ５の移動方向の調整制御が簡素化される。

尚、ＯＮ／ＯＦＦスイッチの個数が８個より少なくても（例えば６個等でも）、回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力Ｆ１，Ｆ２の方向を検出することが可能ではあるが、方向検出の精度がそれだけ低下することになる。従って、かかるＯＮ／ＯＦＦスイッチの個数は多いほど良く、特に、８個以上であることが好ましい。

また、本実施形態では、回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力の方向を検出するために、少なくとも８個のＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ１〜Ｓ８がセンサ機構部３に備えられていたが、摩擦反力の合力の方向を検出する検出素子としては、かかるＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ１〜Ｓ８に限定されるものではなく、アナログ式センサを用いて検出するようにしてもよい。

図５は、センサ機構部の変形例を示す図２と同様の説明図である。この変形例では、回転ブラシ５に（つまり、回転ブラシ５の回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）に）作用する摩擦反力の合力の方向を検出するために、回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）の上部をなすモータ軸４ｓの外周近傍に所定角度をなして（例えば直交するように）配置された２個のアナログ式センサＴ１，Ｔ２が、センサ機構部５３に備えられている。

かかるアナログ式センサＴ１，Ｔ２としては、例えば歪ゲージ又は圧電素子を組み込んだものなどを用いることができる。かかるアナログ式センサＴ１，Ｔ２で得られた検出値の解析（演算）データに基づいて、回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力の方向を（併せて、その大きさも）検出することができる。
この場合には、ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳ１〜Ｓ８に比して、検出データの取り扱いが複雑になり、また、検出素子も一般に高価なものとなるが、検出素子の個数が少なくて済むという利点がある。尚、アナログ式センサとしては、上述のもの以外にも、例えば、ある種の回転角センサ（例えば、所謂レゾルバ）や変位センサ（例えば、所謂リニアゲージ）なども有効に使用することができる。

また、センサ機構部５３に用いるセンサとしては、上述のＯＮ／ＯＦＦスイッチやアナログ式センサに限定されることはなく、所謂デジタルセンサを用いて反力方向と反力の大きさのデータを取得し、このうちの反力方向データのみを制御に利用するようにしてもよい。かかるデジタルセンサとしては、例えば、電気接点を利用したスイッチ，磁力や誘電起電力を利用した非接触型スイッチ，光遮断検知型スイッチなど、種々のものを用いることができる。

尚、以上の説明では、何れも、回転ブラシ５に作用する摩擦反力の合力の方向を検出する検出手段としてのセンサ機構部３，５３がモータ４の直上側に設けられていたが、かかるセンサ機構部３，５３を、回転支持軸（４ｓ＋５ｓ）に沿った他の箇所、例えば、モータ４の直下側などに設けるようにしてもよい。

また、以上の説明は、何れも、回転ツールとして回転ブラシ５を用いた場合についてのものであったが、本発明はかかる場合に限定されるものではなく、例えばゴム砥石など、他のタイプの回転ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業をロボットにより自動で行う種々の場合についても、有効に適用することができるものである。
更に、以上の説明は、何れも、回転ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う場合についてのものであったが、本発明はかかる場合に限定されるものではなく、所謂ベルトサンダを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う場合や、ワークを把持して処理対象表面を回転ツールに押し付けることで仕上げ作業を行う場合にも、有効に適用することができる。

本発明は、例えば回転ブラシやゴム砥石などのツールを用いて、処理対象表面の仕上げ作業をロボットにより行うに際し、例えばワークの隅角部や段部を仕上げる場合など、ツールを処理対象表面と複数点で接触させて仕上げ作業を行う場合における仕上げロボットの倣い装置および倣い方法として、有効に利用することができる。

１ 仕上げロボット
２ ロボットハンド
３，５３ センサ機構部
４ モータ
４ｓ モータ軸
５ 回転ブラシ
５ｓ ブラシ軸
８ 制御ユニット
Ａ，Ｂ 接触点
Ｆ１，Ｆ２ 摩擦反力の合力
Ｆ１ａ，Ｆ２ａ 接触点Ａでの摩擦反力
Ｆ１ｂ，Ｆ２ｂ 接触点Ｂでの摩擦反力
Ｓ１〜Ｓ８ ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
Ｔ１，Ｔ２ アナログ式センサ
Ｗ ワーク
Ｗａ，Ｗｂ 壁面
Ｗｃ 隅角部

Claims (4)

1. ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う仕上げロボットの倣い装置であって、
   前記ツールを、前記処理対象表面との複数点での接触状態を維持しつつ、所定の軌跡に沿って移動させ得るロボットハンドと、
   該ロボットハンドに対し一体的に取り付けられ、前記複数点の各々で前記ツールに作用する摩擦反力の合力の方向を検出する検出手段であって、前記ツールの支持軸の外周近傍に円周等配状に配置された６個数以上のＯＮ／ＯＦＦスイッチで構成された検出手段と、
   該検出手段の検出結果に基づいて、前記合力の方向が予め設定された所定方向となるように、前記ロボットハンドによるツールの移動方向を制御する移動方向制御手段と、
   を備えたことを特徴とする仕上げロボットの倣い装置。
2. 前記ツールは回転ブラシであることを特徴とする請求項１に記載の仕上げロボットの倣い装置。
3. ツールを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う仕上げロボットの倣い方法であって、
   前記ツールを、ロボットハンドを用いて、前記処理対象表面との複数点での接触状態を維持しつつ、所定の軌跡に沿って移動させるツール移動工程と、
   前記ロボットハンドに対し一体的に取り付けられた検出手段であって、前記ツールの支持軸の外周近傍に円周等配状に配置された６個数以上のＯＮ／ＯＦＦスイッチで構成された検出手段を用いて、前記ツール移動工程中に、前記複数点の各々で前記ツールに作用する摩擦反力の合力の方向を検出する検出工程と、
   前記検出工程での検出結果に基づいて、前記合力の方向が予め設定された所定方向となるように、前記ロボットハンドによるツールの移動方向を制御する移動方向制御工程と、
   を備えたことを特徴とする仕上げロボットの倣い方法。
4. 前記ツールとして回転ブラシを用いて処理対象表面の仕上げ作業を行う、ことを特徴とする請求項３に記載の仕上げロボットの倣い方法。

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