JP5896122B2 - Edge line tracing method and control device - Google Patents
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Description
本発明は、対象物の稜線の加工や形状計測において、対象物の稜線に沿ってツールを移動させる稜線ならい方法および制御装置に関する。特に、本発明は、その接線方向が不連続変化点で不連続的に変化する稜線に対するならい方法と制御装置に関する。 The present invention relates to a ridge line tracing method and a control device for moving a tool along a ridge line of an object in processing and shape measurement of the ridge line of the object. In particular, the present invention relates to a method and a control device for a ridge line whose tangent direction changes discontinuously at a discontinuous change point.
ならい制御により、対象物の稜線に対する加工や形状計測を行うことができる。稜線に対する加工では、対象物の稜線に沿ってツールを移動させることにより、この稜線に対して面取り加工やバリ取り加工をする。稜線に対する形状計測では、対象物の稜線に沿ってツールを移動させることにより、ツールの移動軌跡を求め、この移動軌跡に基づいて稜線の形状を求める。 By profile control, it is possible to perform processing and shape measurement on the ridgeline of the object. In the processing for the ridgeline, the tool is moved along the ridgeline of the target object, thereby chamfering or deburring the ridgeline. In the shape measurement with respect to the ridgeline, the tool movement trajectory is obtained by moving the tool along the ridgeline of the object, and the shape of the ridgeline is obtained based on the movement trajectory.
以下において、ならい制御の例として、対象物の稜線に対して加工をする場合について説明する。 Below, the case where it processes with respect to the ridgeline of a target object is demonstrated as an example of profile control.
図１は、従来のならい制御を説明する図である。図１において、対象物（被加工物）１の稜線２は、その接線方向が不連続的に変化する不連続変化点２ｃと、不連続変化点２ｃから互いに異なる方向に延びている第１稜線部分２ａおよび第２稜線部分２ｂとを有する。 FIG. 1 is a diagram for explaining conventional control. In FIG. 1, a ridge line 2 of an object (workpiece) 1 has a discontinuous change point 2c whose tangent direction changes discontinuously and a first ridge line extending in a different direction from the discontinuous change point 2c. It has the part 2a and the 2nd ridgeline part 2b.
従来のならい制御は、次のように行われていた。
図１（Ａ）のように、加工用のツール５を第１稜線部分２ａに押し付けた状態で、第１稜線部分２ａに沿って、不連続変化点２ｃに向けてツール５を移動させる。これにより、第１稜線部分２ａを加工する。
ツール５が不連続変化点２ｃに至ったら、ツール５の姿勢を変化させる。これにより、ツール５を第２稜線部分２ｂに押し付けた状態にする。
この状態で、図１（Ｂ）のように、第２稜線部分２ｂに沿って、不連続変化点２ｃから離れる方向にツール５を移動させる。これにより、第２稜線部分２ｂを加工する。
Conventional profile control has been performed as follows.
As shown in FIG. 1A, the tool 5 is moved toward the discontinuous change point 2c along the first ridge line portion 2a in a state where the processing tool 5 is pressed against the first ridge line portion 2a. Thereby, the 1st ridgeline part 2a is processed.
When the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c, the posture of the tool 5 is changed. As a result, the tool 5 is pressed against the second ridge portion 2b.
In this state, as shown in FIG. 1B, the tool 5 is moved along the second ridge line portion 2b in a direction away from the discontinuous change point 2c. Thereby, the 2nd ridgeline part 2b is processed.
上述の加工は、ロボットアームを用いて行われる。ツール５をロボットアームの先端部に取り付ける。このロボットアームの動作を制御することにより、上述のようにツール５の移動や、対象物１へのツール５の押し付けや、ツール５の姿勢変更などを行わせる。 The above-described processing is performed using a robot arm. A tool 5 is attached to the tip of the robot arm. By controlling the operation of the robot arm, the tool 5 is moved, the tool 5 is pressed against the object 1, the posture of the tool 5 is changed as described above.
このようなロボットアームの制御において、位置制御と力制御を、互いに直交する方向に分離して行っている。この制御を、以下、ハイブリッド制御という。ハイブリッド制御において、位置制御は、ロボットアームの先端部を、稜線２の接線方向に移動させる制御であり、力制御は、ロボットアームの先端部（ツール５）を対象物１に押し付ける制御である。位置制御による制御方向は、稜線２の接線方向であり、力制御による制御方向は、稜線２の接線方向と直交する方向である。 In such robot arm control, position control and force control are performed separately in directions orthogonal to each other. This control is hereinafter referred to as hybrid control. In the hybrid control, the position control is control for moving the tip of the robot arm in the tangential direction of the ridge line 2, and the force control is control for pressing the tip (tool 5) of the robot arm against the object 1. The control direction by the position control is a tangential direction of the ridge line 2, and the control direction by the force control is a direction orthogonal to the tangential direction of the ridge line 2.
なお、ロボットアームを用いた加工や形状計測は、例えば、下記の特許文献１、２に記載されている。
特許文献１では、ロボットアームの先端部にツールを取り付け、ツールを被加工物に押し付けた状態で、被加工物の表面に沿ってツールを移動させることにより、被加工物の加工または形状計測を行っている。
特許文献２では、ロボットアームの先端部にツールを取り付け、対象物の表面にならってツールを移動させることにより、対象物の形状を計測している。
Note that machining and shape measurement using a robot arm are described in, for example, Patent Documents 1 and 2 below.
In Patent Document 1, a tool is attached to the tip of a robot arm, and the tool is moved along the surface of the workpiece while the tool is pressed against the workpiece, thereby processing or measuring the shape of the workpiece. Is going.
In Patent Document 2, a tool is attached to the tip of a robot arm, and the shape of the object is measured by moving the tool along the surface of the object.
しかし、ツール５が稜線２に沿って移動する過程において、不連続変化点２ｃで、ツール５に対して移動方向変更と姿勢変更との両方を行うと、ツール５の連続的な位置変化に対して、ツール５の移動方向と姿勢の両方が不連続的に変化する。その結果、ツール５の動作が不安定になる。特に、ツール５が先端部に取り付けられたロボットアームに対して、位置と力のハイブリッド制御を行う場合には、ロボットアームの位置制御の方向と力制御の方向の両方が不連続的に変化するので、ツール５の動作が不安定になる。 However, in the process in which the tool 5 moves along the ridgeline 2, if both the moving direction change and the posture change are performed on the tool 5 at the discontinuous change point 2 c, the continuous position change of the tool 5 is prevented. Thus, both the moving direction and posture of the tool 5 change discontinuously. As a result, the operation of the tool 5 becomes unstable. In particular, when the position and force hybrid control is performed on the robot arm with the tool 5 attached to the tip, both the position control direction and the force control direction of the robot arm change discontinuously. Therefore, the operation of the tool 5 becomes unstable.
そこで、本発明の目的は、対象物の稜線に対するならい制御で、稜線が、接線方向の不連続変化点と、不連続変化点から互いに異なる方向に延びている第１稜線部分および第２稜線部分とを有する場合に、ツールが、第１稜線部分から不連続変化点に至った時に、ツールの動作を安定させつつ、第２稜線部分に沿って、ツールを速やかに移動させることができるようにすることにある。 Therefore, an object of the present invention is to follow the ridge line of the object, and the ridge line is a discontinuous change point in the tangential direction, and the first ridge line part and the second ridge line part that extend in different directions from the discontinuous change point. When the tool reaches a discontinuous change point from the first ridge line portion, the tool can be moved quickly along the second ridge line portion while stabilizing the operation of the tool. There is to do.
上述の目的を達成するため、本発明によると、対象物の稜線に沿ってツールを移動させる稜線ならい方法であって、
稜線は、その接線方向が不連続的に変化する不連続変化点と、不連続変化点から互いに異なる方向に延びている第１稜線部分および第２稜線部分とを有し、
第１稜線部分と第２稜線部分と不連続変化点は、不連続変化点を底点とする凹形状、または、不連続変化点を頂点とする凸形状を形成し、
（Ａ）ツールを第１稜線部分に押し付けた状態で、不連続変化点に向かってツールを移動させ、
（Ｂ）ツールが不連続変化点に至ったら、ツールの移動方向を、第２稜線部分に沿った方向に切り換え、
（Ｃ）ツールを第２稜線部分に押し付けた状態で、不連続変化点から離れる方向にツールを移動させ、
前記（Ａ）では、予め定められた第１押し付け方向に、ツールを、第１稜線部分へ押し付け、前記（Ｃ）では、予め定められた第２押し付け方向に、ツールを、第２稜線部分へ押し付け、
前記（Ａ）では、ツールの姿勢が第１姿勢条件を満たし、前記（Ｃ）では、ツールの姿勢が第２姿勢条件を満たすように、ツールの姿勢を調節し、
第１姿勢条件は、ツールと第１稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第１押し付け方向と直交することを規定し、第２姿勢条件は、ツールと第２稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第２押し付け方向と直交することを規定し、
ツールが、稜線上であって不連続変化点の近傍に位置する場合に、第１姿勢条件と第２姿勢条件の両方を満たすツールの姿勢を目標姿勢とし、
前記（Ａ）において、ツールが不連続変化点に至るまでに、ツールの姿勢を目標姿勢にすることにより、ツールが不連続変化点に至った時に、ツールが目標姿勢になっているようにする、ことを特徴とする稜線ならい方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a ridge line tracing method for moving a tool along a ridge line of an object,
The ridge line has a discontinuous change point whose tangent direction changes discontinuously, and a first ridge line part and a second ridge line part extending in different directions from the discontinuous change point,
The first ridge line part, the second ridge line part and the discontinuous change point form a concave shape with the discontinuous change point as a bottom point, or a convex shape with a discontinuous change point as a vertex,
(A) With the tool pressed against the first ridge, move the tool toward the discontinuous change point,
(B) When the tool reaches the discontinuous change point, switch the moving direction of the tool to the direction along the second ridge line part,
(C) With the tool pressed against the second ridge line part, move the tool away from the discontinuous change point,
In (A), the tool is pressed against the first ridge line portion in a predetermined first pressing direction, and in (C), the tool is pressed toward the second ridge line portion in a predetermined second pressing direction. Pressing,
In (A), the posture of the tool satisfies the first posture condition, and in (C), the posture of the tool is adjusted so that the posture of the tool satisfies the second posture condition,
The first posture condition stipulates that a virtual plane in contact with the outer surface of the tool is orthogonal to the first pressing direction at the contact position between the tool and the first ridge line portion, and the second posture condition is that the tool and the second ridge line The virtual plane in contact with the outer surface of the tool at the position of contact with the part is defined to be orthogonal to the second pressing direction,
When the tool is located on the ridge line and in the vicinity of the discontinuous change point, the tool posture that satisfies both the first posture condition and the second posture condition is set as the target posture.
In (A), by setting the tool posture to the target posture before the tool reaches the discontinuous change point, the tool is in the target posture when the tool reaches the discontinuous change point. A method for leveling ridges is provided.
本発明の好ましい実施形態によると、前記ツールは、稜線を面取り加工する加工具であり、
第１押し付け方向は、第１稜線部分に対して予め定めた目標加工面に垂直な方向であり、
第２押し付け方向は、第２稜線部分に対して予め定めた目標加工面に垂直な方向である。
According to a preferred embodiment of the present invention, the tool is a processing tool for chamfering a ridge line,
The first pressing direction is a direction perpendicular to a predetermined target processing surface with respect to the first ridge line portion,
The second pressing direction is a direction perpendicular to a predetermined target machining surface with respect to the second ridge line portion.
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記（Ａ）の進行中に、ツールの姿勢を次第に変化させることにより、ツールが不連続変化点に至るまでに、ツールの姿勢を目標姿勢にする。 According to a preferred embodiment of the present invention, the tool posture is changed to the target posture until the tool reaches the discontinuous change point by gradually changing the posture of the tool during the progress of (A).
また、上記目的を達成するため、本発明によると、ロボットアームの先端部に取り付けられたツールを、対象物の稜線に沿って移動させるならい制御装置であって、
稜線は、その接線方向が不連続的に変化する不連続変化点と、不連続変化点から互いに異なる方向に延びている第１稜線部分および第２稜線部分とを有し、
第１稜線部分と第２稜線部分と不連続変化点は、不連続変化点を底点とする凹形状、または、不連続変化点を頂点とする凸形状を形成し、
ツールが稜線に押し付けられることにより、ツールに作用する反作用力を検出する力覚センサと、
稜線の形状に基づいて予め定められたツールの設定軌道を記憶する記憶部と、
ロボットアームを制御する制御部と、を有し、
制御部は、
（Ａ）力覚センサの検出値と設定軌道に基づいて、ツールを、第１稜線部分に押し付けた状態で、不連続変化点に向かって移動させるようにロボットアームを制御し、
（Ｂ）力覚センサの検出値に基づいて、ツールが不連続変化点に至ったと判断したら、ツールの移動方向を、第２稜線部分に沿った方向に切り換えるようにロボットアームを制御し、
（Ｃ）これにより、次いで、力覚センサの検出値と設定軌道に基づいて、第２稜線部分にツールを押し付けた状態で、不連続変化点から離れる方向にツールを移動させるようにロボットアームを制御し、
制御部は、前記（Ａ）では、予め定められた第１押し付け方向にツールを第１稜線部分へ押し付け、前記（Ｃ）では、予め定められた第２押し付け方向にツールを第２稜線部分へ押し付けるようにロボットアームを制御し、
制御部は、前記（Ａ）では、ツールの姿勢が第１姿勢条件を満たし、前記（Ｃ）では、ツールの姿勢が第２姿勢条件を満たすように、ロボットアームを制御し、
第１姿勢条件は、ツールと第１稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第１押し付け方向と直交することを規定し、第２姿勢条件は、ツールと第２稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第２押し付け方向と直交することを規定し、
ツールが、稜線上であって不連続変化点の近傍に位置する場合に、第１姿勢条件と第２姿勢条件の両方を満たすツールの姿勢を目標姿勢とし、
前記（Ａ）において、不連続変化点にツールが至るまでに、制御部は、ツールの姿勢が目標姿勢になるようにロボットアームを制御することにより、ツールが不連続変化点に至った時に、ツールが目標姿勢になっているようにする、ことを特徴とするならい制御装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a control device for moving a tool attached to the tip of a robot arm along a ridge line of an object,
The ridge line has a discontinuous change point whose tangent direction changes discontinuously, and a first ridge line part and a second ridge line part extending in different directions from the discontinuous change point,
The first ridge line part, the second ridge line part and the discontinuous change point form a concave shape with the discontinuous change point as a bottom point, or a convex shape with a discontinuous change point as a vertex,
A force sensor that detects a reaction force acting on the tool when the tool is pressed against the ridgeline;
A storage unit that stores a predetermined trajectory of the tool set based on the shape of the ridge;
A control unit for controlling the robot arm,
The control unit
(A) Based on the detection value of the force sensor and the set trajectory, the robot arm is controlled to move toward the discontinuous change point in a state where the tool is pressed against the first ridge line portion,
(B) If it is determined that the tool has reached a discontinuous change point based on the detection value of the force sensor, the robot arm is controlled to switch the moving direction of the tool to the direction along the second ridge line portion,
(C) Thereby, based on the detection value of the force sensor and the set trajectory, the robot arm is moved so as to move the tool in the direction away from the discontinuous change point with the tool pressed against the second ridge line portion. Control
In (A), the control unit presses the tool against the first ridge line portion in a predetermined first pressing direction. In (C), the control unit presses the tool toward the second ridge line portion in a predetermined second pressing direction. Control the robot arm to press,
The control unit controls the robot arm so that the posture of the tool satisfies the first posture condition in (A) and the posture of the tool satisfies the second posture condition in (C),
The first posture condition stipulates that a virtual plane in contact with the outer surface of the tool is orthogonal to the first pressing direction at the contact position between the tool and the first ridge line portion, and the second posture condition is that the tool and the second ridge line The virtual plane in contact with the outer surface of the tool at the position of contact with the part is defined to be orthogonal to the second pressing direction,
When the tool is located on the ridge line and in the vicinity of the discontinuous change point, the tool posture that satisfies both the first posture condition and the second posture condition is set as the target posture.
In (A), by the time the tool reaches the discontinuous change point, the control unit controls the robot arm so that the posture of the tool becomes the target posture. A profile control device is provided which is characterized in that the tool is in a target position.
上述した本発明によると、ツールが不連続変化点に至るまでに、ツールの姿勢を目標姿勢にする。この目標姿勢は、ツールが不連続変化点の近傍に位置する時に、第１稜線部分にも第２稜線部分にも、それぞれ、予め定められた第１押し付け方向と第２押し付け方向にツールを押し付けることができる姿勢である。従って、ツールが、第１稜線部分から不連続変化点に至った時に、ツールの姿勢を変えることなく、ツールの移動方向を第２稜線部分に沿った方向に切り換えることができる。
よって、ツールが、第１稜線部分から不連続変化点に至った時に、ツールの動作を安定させつつ、第２稜線部分に沿って、ツールを速やかに移動させることができる。
According to the present invention described above, the tool posture is set to the target posture before the tool reaches the discontinuous change point. When the tool is positioned in the vicinity of the discontinuous change point, the target posture is to press the tool in the predetermined first pressing direction and the second pressing direction, respectively, on the first ridge line portion and the second ridge line portion. It is a posture that can. Therefore, when the tool reaches the discontinuous change point from the first ridge line portion, the moving direction of the tool can be switched to the direction along the second ridge line portion without changing the posture of the tool.
Therefore, when the tool reaches the discontinuous change point from the first ridge line portion, the tool can be quickly moved along the second ridge line portion while stabilizing the operation of the tool.
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図２は、本発明の実施形態によるならい制御装置１０を示す。ならい制御装置１０は、ロボットアーム３の先端部に取り付けられたツール５を、対象物１の稜線２に沿って移動させる装置である。後述する図４に示すように、稜線２は、稜線２上の位置の連続的な変化に対してその接線方向が不連続的に変化する不連続変化点２ｃと、不連続変化点２ｃから互いに異なる方向に延びている第１稜線部分２ａおよび第２稜線部分２ｂとを有する。 FIG. 2 shows a profile controller 10 according to an embodiment of the present invention. The profile control device 10 is a device that moves the tool 5 attached to the tip of the robot arm 3 along the ridgeline 2 of the object 1. As shown in FIG. 4 which will be described later, the ridge line 2 includes a discontinuous change point 2c where the tangential direction changes discontinuously with respect to a continuous change of the position on the ridge line 2, and the discontinuous change point 2c. It has the 1st ridgeline part 2a and the 2nd ridgeline part 2b which are extended in a different direction.
ロボットアーム３の先端部には、ツール５と力覚センサ７が設けられている。 A tool 5 and a force sensor 7 are provided at the tip of the robot arm 3.
ツール５は、ロボットアーム３の先端部に設けられたスピンドルモータ４により、ツール５の軸回りに回転駆動される。本実施形態では、ツール５は、円筒形の砥石である。 The tool 5 is rotationally driven around the axis of the tool 5 by a spindle motor 4 provided at the tip of the robot arm 3. In this embodiment, the tool 5 is a cylindrical grindstone.
力覚センサ７は、対象物（被加工物）１からツール５に作用する力を検出する。本実施形態では、力覚センサ７は、ツール５が対象物１に押し付けられたことにより、ツール５に作用する反作用力を検出する。すなわち、力覚センサ７は、対象物１へのツール５の押し付け力を検出する。また、力覚センサ７は、複数の検出方向において、ツール５に作用する力を互いに区別して検出することができる。例えば、複数の検出方向は、ロボットアーム３の先端部に固定された３次元座標系で表される方向であってよい。 The force sensor 7 detects a force acting on the tool 5 from the object (workpiece) 1. In the present embodiment, the force sensor 7 detects a reaction force acting on the tool 5 when the tool 5 is pressed against the object 1. That is, the force sensor 7 detects the pressing force of the tool 5 against the object 1. Moreover, the force sensor 7 can distinguish and detect the force which acts on the tool 5 in several detection directions. For example, the plurality of detection directions may be directions represented by a three-dimensional coordinate system fixed to the tip of the robot arm 3.
ならい制御装置１０は、ロボットアーム３の動作を制御する。ならい制御装置１０は、上述の力覚センサ７と、記憶部８と、制御部９とを有する。 The profile control device 10 controls the operation of the robot arm 3. The profile control device 10 includes the above-described force sensor 7, a storage unit 8, and a control unit 9.
記憶部８は、ツール５の設定軌道を記憶している。設定軌道は、対象物１の稜線２の形状に基づいて予め定められたものである。すなわち、設定軌道は、対象物１の既知の形状（例えばＣＡＤデータ）に基づいて予め定められたものである。代わりに、設定軌道は、ならい動作により求めてもよい。ならい動作では、第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂにツール５を接触させながら、第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂに沿ってツール５を移動させ、この時のツール５の移動軌跡を得る。この移動軌跡に基づいて、設定軌道を求める。 The storage unit 8 stores the set trajectory of the tool 5. The set trajectory is predetermined based on the shape of the ridgeline 2 of the object 1. That is, the set trajectory is predetermined based on a known shape (for example, CAD data) of the object 1. Alternatively, the set trajectory may be determined by a follow-up action. In the follow-up operation, the tool 5 is moved along the first ridge line part 2a and the second ridge line part 2b while the tool 5 is in contact with the first ridge line part 2a and the second ridge line part 2b. Get a trajectory. A set trajectory is obtained based on this movement trajectory.
制御部９は、記憶部８に記憶されている設定軌道と、力覚センサ７から入力される力の検出値とに基づいて、ロボットアーム３の先端部（ツール５）が、予め定められた押し付け力で稜線２に押し付けられた状態で、稜線２に沿って移動するように、ロボットアーム３の動作を制御する。 Based on the set trajectory stored in the storage unit 8 and the detection value of the force input from the force sensor 7, the control unit 9 determines the tip of the robot arm 3 (tool 5) in advance. The operation of the robot arm 3 is controlled so as to move along the ridgeline 2 while being pressed against the ridgeline 2 with a pressing force.
ロボットアーム３は、例えば、垂直多関節型の６自由度アームであるが、その先端部が、対象物１の稜線２に沿って移動できる自由度と可動範囲を有している装置であればどのような構成でもよい。この場合、ロボットアーム３の形態は、直交座標型、スカラ型など、どのような形態であってもよい。 The robot arm 3 is, for example, a vertical articulated 6-degree-of-freedom arm, and the tip of the robot arm 3 is a device that has a degree of freedom and a movable range that can move along the ridgeline 2 of the object 1. Any configuration is possible. In this case, the robot arm 3 may have any form such as an orthogonal coordinate type or a scalar type.
図３と図４に基づいて、本発明の実施形態による稜線ならい方法を説明する。 Based on FIG. 3 and FIG. 4, the edge line tracing method according to the embodiment of the present invention will be described.
図３は、本発明の実施形態による稜線ならい方法を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施形態による稜線ならい方法の説明図であり、（Ａ）は、対象物１の斜視図であり、（Ｂ）は、稜線２に対する目標加工面６を示す斜視図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）のＤ−Ｄ線断面図である。 FIG. 3 is a flowchart illustrating a ridge line tracing method according to an embodiment of the present invention. 4A and 4B are explanatory diagrams of the edge line tracing method according to the embodiment of the present invention, FIG. 4A is a perspective view of the object 1, and FIG. 4B is a perspective view showing a target processing surface 6 with respect to the edge line 2. Yes, (C) is a cross-sectional view taken along line CC of (B), and (D) is a cross-sectional view taken along line DD of (B).
この稜線ならい方法では、その接線方向が不連続的に変化する稜線２に沿ってツール５を移動させる。この時、対象物１は一定位置に固定されている。本実施形態では、第１稜線部分２ａと、第２稜線部分２ｂと、不連続変化点２ｃとは、不連続変化点２ｃを底点とする凹形状を形成する。
本実施形態では、ツール５は、面取り加工具である。すなわち、第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂに対して、ツール５で面取り加工する。第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂの各々は、対象物１における隣接する２つの面の交わり部分（線分）であって、不連続変化点２ｃから線状に延びている。なお、第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂは、図４（Ａ）の例のように直線状に延びていてもよいし、曲線状に延びていてもよい。また、第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂは、ツール５により加工（面取り加工またはバリ取り加工）された状態のものと、ツール５により加工（面取り加工またはバリ取り加工）される前の状態のものとの両方を含む概念である。
In this ridge line tracing method, the tool 5 is moved along the ridge line 2 whose tangent direction changes discontinuously. At this time, the object 1 is fixed at a fixed position. In the present embodiment, the first ridge line portion 2a, the second ridge line portion 2b, and the discontinuous change point 2c form a concave shape with the discontinuous change point 2c as a bottom point.
In this embodiment, the tool 5 is a chamfering tool. That is, the tool 5 chamfers the first ridge line portion 2a and the second ridge line portion 2b. Each of the first ridge line portion 2a and the second ridge line portion 2b is an intersection (line segment) between two adjacent surfaces of the object 1, and extends linearly from the discontinuous change point 2c. In addition, the 1st ridgeline part 2a and the 2nd ridgeline part 2b may be extended linearly like the example of FIG. 4 (A), and may be extended in the shape of a curve. Further, the first ridge line portion 2a and the second ridge line portion 2b are processed with the tool 5 (chamfering or deburring) and before being processed (chamfering or deburring) with the tool 5. It is a concept that includes both state and state.
稜線ならい方法は、ステップＳ１〜Ｓ４を有する。 The method for leveling the ridge has steps S1 to S4.
ステップＳ１において、制御部９は、力覚センサ７の検出値と設定軌道に基づいて、第１稜線部分２ａにツール５を押し付けた状態で、不連続変化点２ｃに向かってツール５を移動させるようにロボットアーム３を制御する。本実施形態では、これにより、第１稜線部分２ａが面取り加工されて、第１稜線部分２ａに対して目標加工面６（図４（Ｂ）を参照）が形成される。
このステップＳ１では、制御部９は、位置と力のハイブリッド制御により、ツール５を設定力で第１稜線部分２ａに押し付けながら、ツール５が第１稜線部分２ａに沿って移動するようにロボットアーム３を制御する。なお、設定力は、記憶部８に記憶されている。
In step S1, the control unit 9 moves the tool 5 toward the discontinuous change point 2c in a state where the tool 5 is pressed against the first ridge line portion 2a based on the detection value of the force sensor 7 and the set trajectory. The robot arm 3 is controlled as follows. In this embodiment, by this, the 1st ridgeline part 2a is chamfered, and the target process surface 6 (refer FIG. 4 (B)) is formed with respect to the 1st ridgeline part 2a.
In step S1, the controller 9 controls the robot arm so that the tool 5 moves along the first ridge line portion 2a while pressing the tool 5 against the first ridge line portion 2a with a set force by hybrid control of position and force. 3 is controlled. The setting force is stored in the storage unit 8.
ステップＳ２は、ステップＳ１の進行中に行われる。ステップＳ２において、制御部９は、力覚センサ７の検出値に基づいて、ツール５が不連続変化点２ｃに至ったかどうかを判断する。ツール５が不連続変化点２ｃに至ると、ツール５が第２稜線部分２ｂに当たる。これによる反作用力がツール５に作用するので、この反作用力を力覚センサ７で検出する。この反作用力（新たな反作用力という）を力覚センサ７が検出する方向は、第１稜線部分２ａからの反作用力を力覚センサ７が検出する方向と異なる。このように異なる検出方向において新たな反作用力が検出されたことに基づいて、制御部９は、ツール５が不連続変化点２ｃに至ったと判断する。これにより、対象物１の設置位置や設定軌道などに誤差があっても、ツール５が不連続変化点２ｃに至ったことを正確に判断できる。なお、本実施形態において、ツール５が不連続変化点２ｃに至ったとは、ツール５が、第２稜線部分２ｂに当たったことを意味する。 Step S2 is performed while step S1 is in progress. In step S <b> 2, the control unit 9 determines whether the tool 5 has reached the discontinuous change point 2 c based on the detection value of the force sensor 7. When the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c, the tool 5 hits the second edge portion 2b. Since the reaction force due to this acts on the tool 5, this reaction force is detected by the force sensor 7. The direction in which the force sensor 7 detects this reaction force (referred to as a new reaction force) is different from the direction in which the force sensor 7 detects the reaction force from the first ridge line portion 2a. As described above, based on the detection of a new reaction force in different detection directions, the control unit 9 determines that the tool 5 has reached the discontinuous change point 2c. Thereby, even if there is an error in the installation position of the object 1 or the set trajectory, it can be accurately determined that the tool 5 has reached the discontinuous change point 2c. In the present embodiment, the tool 5 reaching the discontinuous change point 2c means that the tool 5 hits the second ridge line portion 2b.
ステップＳ２の判断が、「はい」となったら、ステップＳ３へ進み、そうでない場合には、ステップＳ１を行いながら、ステップＳ２の判断を繰り返す。 If the determination in step S2 is “yes”, the process proceeds to step S3. If not, the determination in step S2 is repeated while performing step S1.
ステップＳ３において、ツール５の移動方向を、第１稜線部分２ａに沿った方向から、第２稜線部分２ｂに沿った方向に切り換えるようにロボットアーム３を制御する。この時、好ましくは、制御部９は、設定軌道（特に、第２稜線部分２ｂに対応する部分）を平行移動させることにより、ツール５の現在の位置を、設定軌道（特に、第２稜線部分２ｂに対応する部分）に一致させる。この場合、以降において、平行移動させた設定軌道に基づいて、ロボットアーム３の制御が行われる。これにより、制御部９が、ロボットアーム３に対して出力する動作指令値が不連続的に変化することを防止する。ここで、動作指令値は、ロボットアーム３の先端部の位置を指定するものである。
ステップＳ３を終えたら、ステップＳ４に進む。
In step S3, the robot arm 3 is controlled so that the moving direction of the tool 5 is switched from the direction along the first ridge line portion 2a to the direction along the second ridge line portion 2b. At this time, preferably, the control unit 9 translates the set trajectory (particularly, the part corresponding to the second ridge line part 2b) to change the current position of the tool 5 to the set trajectory (particularly the second ridge line part). 2b). In this case, thereafter, the robot arm 3 is controlled based on the set trajectory moved in parallel. As a result, the operation command value output from the control unit 9 to the robot arm 3 is prevented from changing discontinuously. Here, the operation command value specifies the position of the tip of the robot arm 3.
When step S3 is completed, the process proceeds to step S4.
ステップＳ４において、制御部９は、力覚センサ７の検出値と設定軌道に基づいて、第２稜線部分２ｂにツール５を押し付けた状態で、不連続変化点２ｃから離れる方向にツール５を移動させるようにロボットアーム３を制御する。本実施形態では、これにより、第２稜線部分２ｂが面取り加工されて、第１稜線部分２ａに対して目標加工面６（図４（Ｂ）を参照）が形成される。
このステップＳ４では、ステップＳ１と同様に、制御部９は、位置と力のハイブリッド制御により、ツール５を設定力で第２稜線部分２ｂに押し付けながら、ツール５が第２稜線部分２ｂに沿って移動するようにロボットアーム３を制御する。
In step S4, the control unit 9 moves the tool 5 in a direction away from the discontinuous change point 2c in a state where the tool 5 is pressed against the second ridge line portion 2b based on the detection value of the force sensor 7 and the set trajectory. The robot arm 3 is controlled so that In the present embodiment, thereby, the second ridge line portion 2b is chamfered, and the target machining surface 6 (see FIG. 4B) is formed on the first ridge line portion 2a.
In step S4, as in step S1, the controller 9 presses the tool 5 against the second ridge line portion 2b with a set force by hybrid control of position and force, while the tool 5 moves along the second ridge line portion 2b. The robot arm 3 is controlled to move.
本実施形態のステップＳ１、Ｓ４で、第１稜線部分２ａに対して面取り加工することにより形成される目標加工面６を、図４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）において破線で示している。目標加工面６は、予め定められており、目標加工面６を表す加工面データは、記憶部８に記憶されている。加工面データは、例えば、目標加工面６と設定軌道との位置および向きの関係（例えば、なす角度を含む）であってよい。制御部９は、ステップＳ１またはＳ４において、設定軌道と加工面データに基づいて、ツール５の位置と向きを制御する。これにより、対象物１に目標加工面６を形成することができる。 In FIGS. 4B, 4C, and 4D, the target machining surface 6 formed by chamfering the first ridge line portion 2a in steps S1 and S4 of the present embodiment is indicated by a broken line. The target machining surface 6 is determined in advance, and machining surface data representing the target machining surface 6 is stored in the storage unit 8. The machining surface data may be, for example, the relationship between the position and orientation of the target machining surface 6 and the set trajectory (for example, including the angle formed). In step S1 or S4, the control unit 9 controls the position and orientation of the tool 5 based on the set trajectory and the machining surface data. Thereby, the target machining surface 6 can be formed on the object 1.
本実施形態のステップＳ１、Ｓ４は、ツール５をその軸回りに回転させながら行われる。なお、ステップＳ１の開始からステップＳ４の終了まで、ツール５を、その軸回りに回転させた状態に維持してよい。 Steps S1 and S4 of this embodiment are performed while rotating the tool 5 about its axis. Note that the tool 5 may be kept rotated around its axis from the start of step S1 to the end of step S4.
また、ステップＳ１、Ｓ４において、制御部９は、ロボットアーム３の先端部（すなわち、ツール５）を移動させる位置制御と、ロボットアーム３の先端部を対象物１に押し付ける力制御とを、互いに異なる方向に分離して行う。 In steps S1 and S4, the control unit 9 performs position control for moving the tip of the robot arm 3 (that is, the tool 5) and force control for pressing the tip of the robot arm 3 against the object 1. Separated in different directions.
以下において、ツール５の姿勢について説明する。 Hereinafter, the posture of the tool 5 will be described.
制御部９は、ステップＳ１では、予め定められた第１押し付け方向にツール５を第１稜線部分２ａへ押し付け、ステップＳ４では、予め定められた第２押し付け方向にツール５を第２稜線部分２ｂへ押し付けるようにロボットアーム３を制御する。 In step S1, the control unit 9 presses the tool 5 against the first ridge line portion 2a in a predetermined first pressing direction. In step S4, the control unit 9 presses the tool 5 in the predetermined second pressing direction 2b. The robot arm 3 is controlled so as to be pressed against.
制御部９は、ステップＳ１では、ツール５の姿勢が第１姿勢条件を満たし、ステップＳ４では、ツール５の姿勢が第２姿勢条件を満たすように、ロボットアーム３を制御する。第１姿勢条件は、ツール５と第１稜線部分２ａとの接触位置において、ツール５の外面と接する仮想平面が、第１押し付け方向と直交することを規定し、第２姿勢条件は、ツール５と第２稜線部分２ｂとの接触位置において、ツール５の外面と接する仮想平面が、第２押し付け方向と直交することを規定する。 In step S1, the control unit 9 controls the robot arm 3 so that the posture of the tool 5 satisfies the first posture condition, and in step S4, the posture of the tool 5 satisfies the second posture condition. The first posture condition stipulates that the virtual plane in contact with the outer surface of the tool 5 is orthogonal to the first pressing direction at the contact position between the tool 5 and the first ridge line portion 2a. And the second ridge line portion 2b are defined such that a virtual plane in contact with the outer surface of the tool 5 is orthogonal to the second pressing direction.
ツール５が、稜線２上であって不連続変化点２ｃの近傍に位置する場合に、第１姿勢条件と第２姿勢条件の両方を満たすツール５の姿勢を目標姿勢とする。ここで、不連続変化点２ｃの近傍とは、ステップＳ１において、ツール５が、第１稜線部分２ａに最後に接する位置と、ステップＳ４の開始時に、ツール５が、第２稜線部分２ｂに接する位置とを意味する。 When the tool 5 is located on the ridge line 2 and in the vicinity of the discontinuous change point 2c, the posture of the tool 5 that satisfies both the first posture condition and the second posture condition is set as the target posture. Here, the vicinity of the discontinuous change point 2c means that the tool 5 is in contact with the first ridge line portion 2a last in step S1, and the tool 5 is in contact with the second ridge line portion 2b at the start of step S4. Means position.
制御部９は、ステップＳ１において、遅くともツール５が不連続変化点２ｃに至るまでに、記憶されている目標姿勢をツール５がとるようにロボットアーム３を制御する。これにより、ツール５が不連続変化点２ｃに至った時に、ツール５が目標姿勢になっているようにする。 In step S1, the control unit 9 controls the robot arm 3 so that the tool 5 takes the stored target posture until the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c at the latest. Thus, when the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c, the tool 5 is set to the target posture.
なお、本願において、ツール５の姿勢とは、３次元の静止座標系から見た姿勢（すなわち、ツール５の軸の向き）をいう。この静止座標系に、対象物１が固定されている。また、この座標系に対してロボットアーム３が動作する。 In addition, in this application, the attitude | position of the tool 5 means the attitude | position (namely, direction of the axis | shaft of the tool 5) seen from the three-dimensional stationary coordinate system. The object 1 is fixed to this stationary coordinate system. Further, the robot arm 3 operates with respect to this coordinate system.
ツール５が、円筒形の砥石であり、その側面で対象物１を加工する場合には、第１姿勢条件は、次の式（１）で表され、第２姿勢条件は、次の式（２）で表される。
ｕ・ｚ＝０ ・・・（１）
ｖ・ｚ＝０ ・・・（２）
ここで、式（１）（２）の各記号を、図５に基づいて説明する。図５（Ａ）は、図４（Ａ）と同様の斜視図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
ｕは、ステップＳ１でツール５を第１稜線部分２ａに押し付ける第１押し付け方向を示すベクトルである。ｚは、ツール５の軸方向を示すベクトルである。・は、２つのベクトルの内積を示す。ｖは、ステップＳ４でツール５を第２稜線部分２ｂに押し付ける第２押し付け方向を示すベクトルである。なお、押し付け方向を示すベクトルｕ，ｖは、予め定められた目標加工面６に垂直な方向である。
When the tool 5 is a cylindrical grindstone and the object 1 is machined on its side surface, the first posture condition is expressed by the following equation (1), and the second posture condition is expressed by the following equation ( 2).
u · z = 0 (1)
v · z = 0 (2)
Here, each symbol of Formula (1) (2) is demonstrated based on FIG. FIG. 5A is a perspective view similar to FIG. FIG. 5B is a BB line arrow view of FIG.
u is a vector indicating the first pressing direction in which the tool 5 is pressed against the first ridge line portion 2a in step S1. z is a vector indicating the axial direction of the tool 5. -Indicates an inner product of two vectors. v is a vector indicating the second pressing direction in which the tool 5 is pressed against the second edge portion 2b in step S4. The vectors u and v indicating the pressing direction are directions perpendicular to the predetermined target machining surface 6.
ツール５が不連続変化点２ｃに至った時のツール５の目標姿勢は、式（１）（２）を同時に満たすｚの方向により表される。 The target posture of the tool 5 when the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c is represented by the z direction that simultaneously satisfies Expressions (1) and (2).
ステップＳ１〜Ｓ４において、式（１）（２）により求めた、不連続変化点２ｃに対する目標姿勢と、ツール５の設定軌道とに基づいて、ロボットアーム３の動作を制御する。これにより、ステップＳ１〜Ｓ４のようにツール５が動作する。 In steps S <b> 1 to S <b> 4, the operation of the robot arm 3 is controlled based on the target posture with respect to the discontinuous change point 2 c and the set trajectory of the tool 5 obtained by the equations (1) and (2). As a result, the tool 5 operates as in steps S1 to S4.
一方、ツール５が不連続変化点２ｃ以外の第１稜線部分２ａまたは第２稜線部分２ｂに位置する時におけるツール５の姿勢は、一意に定まらないので、第１姿勢条件または第２姿勢条件を満たす範囲で、自由に定められる。 On the other hand, since the posture of the tool 5 when the tool 5 is located on the first ridge line portion 2a or the second ridge line portion 2b other than the discontinuous change point 2c is not uniquely determined, the first posture condition or the second posture condition is set. It is determined freely as long as it meets.
ツール５の姿勢は、ステップＳ１、Ｓ４において、例えば、以下のように制御されてよい。 The posture of the tool 5 may be controlled as follows in steps S1 and S4, for example.
ステップＳ１の進行中に、ツール５が不連続変化点２ｃに至るまでの間に、ツール５の姿勢を次第に変化させることにより、ツール５の姿勢を目標姿勢にする。すなわち、ツール５の移動方向を、第１稜線部分２ａに沿った方向から第２稜線部分２ｂに沿った方向に切り換える時に、ツール５の軸が、上述の式（１）（２）の両方を満たすベクトルｚの方向を向くようにする。これにより、ステップＳ３において、ツール５の移動方向を切り換える時に、ツール５の姿勢が一定の目標姿勢に保たれるようにする。また、ステップＳ４の進行中に、ツール５の姿勢を目標姿勢から次第に変化させる。 While the step S1 is in progress, the posture of the tool 5 is changed to the target posture by gradually changing the posture of the tool 5 until the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c. That is, when the direction of movement of the tool 5 is switched from the direction along the first ridge line portion 2a to the direction along the second ridge line portion 2b, the axis of the tool 5 causes both of the above formulas (1) and (2) to be satisfied. It is made to face the direction of the vector z to satisfy. Thereby, in step S3, when the moving direction of the tool 5 is switched, the posture of the tool 5 is maintained at a constant target posture. Further, during the progress of step S4, the posture of the tool 5 is gradually changed from the target posture.
このようなツール５の姿勢変化を、図６に基づいて説明する。図６は、図４（Ａ）のＶＩ−ＶＩ線矢視図である。図６において、破線は、各時点のツール５を示す。 Such a change in the posture of the tool 5 will be described with reference to FIG. 6 is a view taken along the line VI-VI in FIG. In FIG. 6, the broken line indicates the tool 5 at each time point.
ステップＳ１の開始時からステップＳ１の途中（第１期間という）まで、円筒形のツール５の姿勢は、上述の第１姿勢条件を満たし、かつ、ツール５の軸が第１稜線部分２ａの接線と直交するように定められているのがよい（この接線は、ツール５の位置におけ接線である）。このように定められた姿勢（第１姿勢という）は記憶部８に記憶されている。
この場合、ステップＳ１において、制御部９は、第１期間においては、ツール５の姿勢が、記憶されている第１姿勢になるようにロボットアーム３を制御する。第１期間以降において、ステップＳ１の進行中に、制御部９は、ツール５の姿勢を次第に変化させることにより、ツール５が不連続変化点２ｃに至る時にツール５の姿勢が目標姿勢になっているようにロボットアーム３を制御する。
From the start of step S1 to the middle of step S1 (referred to as the first period), the posture of the cylindrical tool 5 satisfies the first posture condition described above, and the axis of the tool 5 is tangent to the first ridge line portion 2a. (The tangent is a tangent at the position of the tool 5). The posture determined in this way (referred to as a first posture) is stored in the storage unit 8.
In this case, in step S1, the control unit 9 controls the robot arm 3 so that the posture of the tool 5 becomes the stored first posture in the first period. After the first period, during the progress of step S1, the control unit 9 gradually changes the posture of the tool 5, so that the posture of the tool 5 becomes the target posture when the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c. The robot arm 3 is controlled as shown in FIG.
ステップＳ４の途中以降（第２期間という）において、円筒形のツール５の姿勢は、上述の第２姿勢条件を満たし、かつ、ツール５の軸が第２稜線部分２ｂの接線と直交するように定められているのがよい（この接線は、ツール５の位置における接線である）。このように定められた姿勢（第２姿勢という）は記憶部８に記憶されている。
この場合、ステップＳ４の進行中に、制御部９は、ステップＳ４の開始時点から第２期間の開始時点までの間に、制御部９は、ツール５の姿勢を次第に変化させることにより、第２期間の開始時点以降において、ツール５の姿勢が第２姿勢になるようにロボットアーム３を制御する。
In the middle of step S4 (referred to as the second period), the posture of the cylindrical tool 5 satisfies the second posture condition described above, and the axis of the tool 5 is orthogonal to the tangent line of the second ridge line portion 2b. It should be defined (this tangent is the tangent at the position of the tool 5). The posture determined in this manner (referred to as the second posture) is stored in the storage unit 8.
In this case, during the progress of step S4, the control unit 9 gradually changes the posture of the tool 5 between the start time of step S4 and the start time of the second period. After the start of the period, the robot arm 3 is controlled so that the posture of the tool 5 becomes the second posture.
上述した実施形態によると、以下の効果が得られる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
ツール５が、第１稜線部分２ａから不連続変化点２ｃに至った時に、ツール５の姿勢を変えることなく、ツール５の移動方向を第２稜線部分２ｂに沿った方向に切り換えることができる。よって、ツール５が、第１稜線部分２ａから不連続変化点２ｃに至った時に、ツール５の動作を安定させつつ、第２稜線部分２ｂに沿って、ツール５を速やかに移動させることができる。 When the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c from the first ridge line portion 2a, the moving direction of the tool 5 can be switched to the direction along the second ridge line portion 2b without changing the posture of the tool 5. Therefore, when the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c from the first ridge line portion 2a, the tool 5 can be quickly moved along the second ridge line portion 2b while stabilizing the operation of the tool 5. .
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜３のうち、複数の変更例を任意に組み合わせて採用してもよいし、または、変更例１〜３のいずれかを採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, among the following modification examples 1 to 3, a plurality of modification examples may be arbitrarily combined, or any one of modification examples 1 to 3 may be employed. In this case, the points not described below may be the same as described above.
（変更例１）
上述の実施形態では、第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂと不連続変化点２ｃとは、凹形状を形成していたが、本発明によると、図７に示すように、不連続変化点２ｃを頂点とする凸形状を形成してもよい。この場合、以下で説明する点以外は、上述と同じであり、上述の説明が、そのまま、この変更例１に当てはまる。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the first ridge line portion 2a, the second ridge line portion 2b, and the discontinuous change point 2c form a concave shape. However, according to the present invention, as shown in FIG. A convex shape having the vertex at the point 2c may be formed. In this case, the points other than those described below are the same as described above, and the above description is applied to the first modification as it is.
ステップＳ２は、次のように行われる。
ステップＳ１の進行中において、ツール５が、第１稜線部分２ａに押し付けられることにより、力覚センサ７は、上述のように、ツール５に作用する反作用力を検出する。
これに対し、ツール５が不連続変化点２ｃを通過した直後では、ツール５が第１稜線部分２ａの仮想延長線上に移動することにより、ツール５が対象物１から離れる。その結果、力覚センサ７は、上述の反作用力を検出しなくなる。このように、力覚センサ７により上述の反作用力が検出されなくなることに基づいて、制御部９は、ツール５が不連続変化点２ｃに至ったと判断する。
Step S2 is performed as follows.
During the progress of step S1, the force sensor 7 detects the reaction force acting on the tool 5 as described above by pressing the tool 5 against the first ridge line portion 2a.
On the other hand, immediately after the tool 5 passes through the discontinuous change point 2c, the tool 5 moves away from the object 1 by moving on the virtual extension line of the first ridge line portion 2a. As a result, the force sensor 7 does not detect the reaction force described above. As described above, based on the fact that the reaction force is not detected by the force sensor 7, the control unit 9 determines that the tool 5 has reached the discontinuous change point 2c.
ステップＳ２の判断が、「はい」となったら、ステップＳ３において、制御部９は、ツール５の姿勢を一定の目標姿勢に保ちながら、ツール５の移動方向を、第１稜線部分２ａに沿った方向から、第２稜線部分２ｂに沿った方向に切り換えるようにロボットアーム３を制御する。 If the determination in step S2 is “yes”, in step S3, the control unit 9 changes the moving direction of the tool 5 along the first ridge line portion 2a while keeping the posture of the tool 5 at a constant target posture. The robot arm 3 is controlled to switch from the direction to the direction along the second ridge line portion 2b.
また、ステップＳ３において、制御部９は、ツール５を、第２稜線部分２ｂの加工開始点に位置決めする。加工開始点は、不連続変化点２ｃに近傍にある第２稜線部分２ｂ上の点であってよい。その後、ステップＳ４において、ツール５が第２稜線部分２ｂに押し付けられるのがよい。 In Step S3, control part 9 positions tool 5 in the processing start point of the 2nd ridgeline part 2b. The processing start point may be a point on the second ridge line portion 2b in the vicinity of the discontinuous change point 2c. Thereafter, in step S4, the tool 5 may be pressed against the second ridge line portion 2b.
なお、この変更例１において、ツール５が不連続変化点２ｃに至ったとは、ツール５が、第１稜線部分２ａ（対象物１）から離れて、力覚センサ７が、第１稜線部分２ａからツール５に作用する反作用力を検出しなくなったことを意味する。 In the first modification, when the tool 5 reaches the discontinuous change point 2c, the tool 5 moves away from the first ridge line portion 2a (object 1), and the force sensor 7 moves to the first ridge line portion 2a. Means that the reaction force acting on the tool 5 is no longer detected.
（変更例２）
ツール５は、上述の実施形態では、稜線２に対して面取り加工をする加工具であったが、稜線２に対してバリ取り加工をするバリ取り加工具であってもよい。代わりに、ツール５は、稜線２の形状を計測するために、稜線２に接しながら稜線２に沿って移動する形状計測具であってもよい。なお、形状計測具が、稜線２に接しながら稜線２に沿って移動させられることにより、形状計測具が移動した軌跡に基づいて、稜線２の形状を求めることができる。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, the tool 5 is a processing tool that performs chamfering on the ridgeline 2, but may be a deburring processing tool that performs deburring on the ridgeline 2. Instead, the tool 5 may be a shape measuring tool that moves along the ridge line 2 while being in contact with the ridge line 2 in order to measure the shape of the ridge line 2. In addition, when the shape measuring tool is moved along the ridge line 2 while being in contact with the ridge line 2, the shape of the ridge line 2 can be obtained based on the trajectory moved by the shape measuring tool.
このように、ツール５が、バリ取り加工具または形状計測具である場合における押し付け方向を、図８に基づいて説明する。 As described above, the pressing direction when the tool 5 is a deburring tool or a shape measuring tool will be described with reference to FIG.
図８（Ａ）は、対象物１を示す斜視図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図８（Ｃ）は、図８（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図８の例では、第１稜線部分２ａと第２稜線部分２ｂは線分であり、対象物１の面１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは平面である。 8A is a perspective view showing the object 1, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 8A, and FIG. 8C is FIG. It is a CC sectional view taken on the line of FIG. In the example of FIG. 8, the first ridge line portion 2a and the second ridge line portion 2b are line segments, and the surfaces 1a, 1b, 1c, and 1d of the object 1 are planes.
第１稜線部分２ａにツール５を押しつける第１押し付け方向は、第１稜線部分２ａとツール５との接点を含み第１稜線部分２ａと直交する第１基準平面（この例では、図８（Ｂ）の紙面）において、第１接平面（以下で定義する）と第２接平面（以下で定義する）とに囲まれる領域を通り、かつ、第１稜線部分２ａを通る直線Ｌ１の方向である。ここで、第１接平面は、第１基準平面において、第１稜線部分２ａに限りなく近い対象物１の面１ａ上の点で面１ａに接する平面であり（図８（Ｂ）の例では、この平面は面１ａに一致する）、第２接平面は、第１基準平面において、第１稜線部分２ａに限りなく近い対象物１の面１ｂ上の点で面１ｂに接する平面である（図８（Ｂ）の例では、この平面は面１ｂに一致する）。 The first pressing direction for pressing the tool 5 against the first ridge line portion 2a is a first reference plane that includes a contact point between the first ridge line portion 2a and the tool 5 and is orthogonal to the first ridge line portion 2a (in this example, FIG. ), The direction of the straight line L1 that passes through the region surrounded by the first tangent plane (defined below) and the second tangential plane (defined below) and passes through the first ridge line portion 2a. . Here, the first tangent plane is a plane that is in contact with the surface 1a at a point on the surface 1a of the object 1 that is as close as possible to the first ridge line portion 2a in the first reference plane (in the example of FIG. 8B). The second tangent plane is a plane that contacts the surface 1b at a point on the surface 1b of the object 1 that is as close as possible to the first ridge line portion 2a in the first reference plane ( In the example of FIG. 8B, this plane coincides with the surface 1b).
上述した直線Ｌ１の方向を、ツール５を第１稜線部分２ａに押し付ける方向として予め定めておく。好ましくは、直線Ｌ１と第１接平面とのなす角度は、第１接平面と第２接平面とのなす角度（図８（Ｂ）のθ１）の半分である。なお、直線Ｌ１は、第１稜線部分２ａと直交する。 The direction of the straight line L1 described above is determined in advance as a direction in which the tool 5 is pressed against the first ridge line portion 2a. Preferably, the angle formed between the straight line L1 and the first tangential plane is half of the angle formed between the first tangential plane and the second tangential plane (θ1 in FIG. 8B). The straight line L1 is orthogonal to the first ridge line portion 2a.
同様に、第２稜線部分２ｂにツール５を押しつける第２押し付け方向は、第２稜線部分２ｂとツール５との接点を含み第２稜線部分２ｂと直交する第２基準平面（この例では、図８（Ｃ）の紙面）において、第３接平面（以下で定義する）と第４接平面（以下で定義する）とに囲まれる領域を通り、かつ、第２稜線部分２ｂを通る直線Ｌ２の方向である。ここで、第３接平面は、第２基準平面において、第２稜線部分２ｂに限りなく近い対象物１の面１ｃ上の点で面１ｃに接する平面であり（図８（Ｃ）の例では、この平面は面１ｃに一致する）、第４接平面は、第２基準平面において、第２稜線部分２ｂに限りなく近い対象物１の面１ｄ上の点で面１ｄに接する平面である（図８（Ｂ）の例では、この平面は面１ｄに一致する）。 Similarly, the second pressing direction for pressing the tool 5 against the second ridge line portion 2b is a second reference plane that includes a contact point between the second ridge line portion 2b and the tool 5 and is orthogonal to the second ridge line portion 2b (in this example, FIG. 8 (C)) of a straight line L2 passing through a region surrounded by the third tangent plane (defined below) and the fourth tangential plane (defined below) and passing through the second ridge line portion 2b. Direction. Here, the third tangent plane is a plane that is in contact with the surface 1c at a point on the surface 1c of the object 1 that is as close as possible to the second ridge line portion 2b in the second reference plane (in the example of FIG. 8C). , This plane coincides with the surface 1c), and the fourth tangent plane is a plane in contact with the surface 1d at a point on the surface 1d of the object 1 as close as possible to the second ridge line portion 2b in the second reference plane ( In the example of FIG. 8B, this plane coincides with the surface 1d).
上述した直線Ｌ２の方向を、ツール５を第２稜線部分２ｂに押し付ける方向として予め定めておく。好ましくは、直線Ｌ２と第３接平面とのなす角度は、第３接平面と第４接平面とのなす角度（図８（Ｃ）のθ２）の半分である。なお、直線Ｌ２は、第２稜線部分２ｂと直交する。 The direction of the straight line L2 described above is determined in advance as a direction in which the tool 5 is pressed against the second ridge line portion 2b. Preferably, the angle formed by the straight line L2 and the third tangent plane is half of the angle formed by the third tangent plane and the fourth tangent plane (θ2 in FIG. 8C). The straight line L2 is orthogonal to the second ridge line portion 2b.
従って、式（１）において、第１押し付け方向を示すuは、直線Ｌ１の方向であり、式（２）において、第２押し付け方向を示すｖは、直線Ｌ２の方向である。 Therefore, in Expression (1), u indicating the first pressing direction is the direction of the straight line L1, and in Expression (2), v indicating the second pressing direction is the direction of the straight line L2.
（変更例３）
上述の実施形態、変更例１または変更例２において、ツール５が、円錐形であり、その側面が稜線２に接している状態で、稜線２に沿って移動する場合には、上述の第１姿勢条件は、次の式（３）で表され、第２姿勢条件は、次の式（４）で表される。
ｕ・ｚ＝ｓｉｎ（α／２） ・・・（３）
ｖ・ｚ＝ｓｉｎ（α／２） ・・・（４）
ここで、式（３）（４）の各記号を、図９に基づいて説明する。図９（Ａ）は、図４（Ａ）と同様の斜視図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
ｕは、ステップＳ１でツール５を第１稜線部分２ａに押し付ける第１押し付け方向を示す単位ベクトルである。ｚは、ツール５の軸方向を示す単位ベクトルである。・は、２つのベクトルの内積を示し、ｖは、ステップＳ４でツール５を第１稜線部分２ａに押し付ける第２押し付け方向を示す単位ベクトルである。α／２は、円錐形のツール５の軸と当該円錐の母線とのなす角度（°）である。
目標姿勢は、式（３）（４）を同時に満たすｚの方向により表される。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, modification example 1 or modification example 2, when the tool 5 is conical and moves along the ridgeline 2 in a state where the side surface is in contact with the ridgeline 2, the first described above. The posture condition is represented by the following equation (3), and the second posture condition is represented by the following equation (4).
u · z = sin (α / 2) (3)
v · z = sin (α / 2) (4)
Here, each symbol of Formula (3) (4) is demonstrated based on FIG. FIG. 9A is a perspective view similar to FIG. FIG. 9B is a BB line arrow view of FIG.
u is a unit vector indicating a first pressing direction in which the tool 5 is pressed against the first edge portion 2a in step S1. z is a unit vector indicating the axial direction of the tool 5. · Indicates an inner product of two vectors, and v is a unit vector indicating a second pressing direction in which the tool 5 is pressed against the first edge portion 2a in step S4. α / 2 is an angle (°) between the axis of the conical tool 5 and the generatrix of the cone.
The target posture is represented by the z direction that simultaneously satisfies equations (3) and (4).
１ 対象物（被加工物）、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 対象物の面、２ 稜線、２ａ 第１稜線部分、２ｂ 第２稜線部分、２ｃ 不連続変化点、３ ロボットアーム、４ スピンドルモータ、５ ツール（加工具）、６ 目標加工面、７ 力覚センサ、８ 記憶部、９ 制御部、１０ ならい制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Object (workpiece), 1a, 1b, 1c, 1d Object surface, 2 ridge line, 2a 1st ridge line part, 2b 2nd ridge line part, 2c discontinuous change point, 3 robot arm, 4 spindle motor, 5 tools (processing tools), 6 target machining surfaces, 7 force sensors, 8 storage units, 9 control units, 10 profile control devices
Claims (4)
稜線は、その接線方向が不連続的に変化する不連続変化点と、不連続変化点から互いに異なる方向に延びている第１稜線部分および第２稜線部分とを有し、
第１稜線部分と第２稜線部分と不連続変化点は、不連続変化点を底点とする凹形状、または、不連続変化点を頂点とする凸形状を形成し、
（Ａ）ツールを第１稜線部分に押し付けた状態で、不連続変化点に向かってツールを移動させ、
（Ｂ）ツールが不連続変化点に至ったら、ツールの移動方向を、第２稜線部分に沿った方向に切り換え、
（Ｃ）ツールを第２稜線部分に押し付けた状態で、不連続変化点から離れる方向にツールを移動させ、
前記（Ａ）では、予め定められた第１押し付け方向に、ツールを、第１稜線部分へ押し付け、前記（Ｃ）では、予め定められた第２押し付け方向に、ツールを、第２稜線部分へ押し付け、
前記（Ａ）では、ツールの姿勢が第１姿勢条件を満たし、前記（Ｃ）では、ツールの姿勢が第２姿勢条件を満たすように、ツールの姿勢を調節し、
第１姿勢条件は、ツールと第１稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第１押し付け方向と直交することを規定し、第２姿勢条件は、ツールと第２稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第２押し付け方向と直交することを規定し、
ツールが、稜線上であって不連続変化点の近傍に位置する場合に、第１姿勢条件と第２姿勢条件の両方を満たすツールの姿勢を目標姿勢とし、
前記（Ａ）において、ツールが不連続変化点に至るまでに、ツールの姿勢を目標姿勢にすることにより、ツールが不連続変化点に至った時に、ツールが目標姿勢になっているようにする、ことを特徴とする稜線ならい方法。 A ridge line tracing method that moves a tool along the ridge line of an object,
The ridge line has a discontinuous change point whose tangent direction changes discontinuously, and a first ridge line part and a second ridge line part extending in different directions from the discontinuous change point,
The first ridge line part, the second ridge line part and the discontinuous change point form a concave shape with the discontinuous change point as a bottom point, or a convex shape with a discontinuous change point as a vertex,
(A) With the tool pressed against the first ridge, move the tool toward the discontinuous change point,
(B) When the tool reaches the discontinuous change point, switch the moving direction of the tool to the direction along the second ridge line part,
(C) With the tool pressed against the second ridge line part, move the tool away from the discontinuous change point,
In (A), the tool is pressed against the first ridge line portion in a predetermined first pressing direction, and in (C), the tool is pressed toward the second ridge line portion in a predetermined second pressing direction. Pressing,
In (A), the posture of the tool satisfies the first posture condition, and in (C), the posture of the tool is adjusted so that the posture of the tool satisfies the second posture condition,
The first posture condition stipulates that a virtual plane in contact with the outer surface of the tool is orthogonal to the first pressing direction at the contact position between the tool and the first ridge line portion, and the second posture condition is that the tool and the second ridge line The virtual plane in contact with the outer surface of the tool at the position of contact with the part is defined to be orthogonal to the second pressing direction,
When the tool is located on the ridge line and in the vicinity of the discontinuous change point, the tool posture that satisfies both the first posture condition and the second posture condition is set as the target posture.
In (A), by setting the tool posture to the target posture before the tool reaches the discontinuous change point, the tool is in the target posture when the tool reaches the discontinuous change point. , A ridgeline tracing method characterized by that.
第１押し付け方向は、第１稜線部分に対して予め定めた目標加工面に垂直な方向であり、
第２押し付け方向は、第２稜線部分に対して予め定めた目標加工面に垂直な方向である、ことを特徴とする請求項１に記載の稜線ならい方法。 The tool is a processing tool for chamfering a ridge line,
The first pressing direction is a direction perpendicular to a predetermined target processing surface with respect to the first ridge line portion,
2. The method according to claim 1, wherein the second pressing direction is a direction perpendicular to a predetermined target machining surface with respect to the second ridge line portion.
稜線は、その接線方向が不連続的に変化する不連続変化点と、不連続変化点から互いに異なる方向に延びている第１稜線部分および第２稜線部分とを有し、
第１稜線部分と第２稜線部分と不連続変化点は、不連続変化点を底点とする凹形状、または、不連続変化点を頂点とする凸形状を形成し、
ツールが稜線に押し付けられることにより、ツールに作用する反作用力を検出する力覚センサと、
稜線の形状に基づいて予め定められたツールの設定軌道を記憶する記憶部と、
ロボットアームを制御する制御部と、を有し、
制御部は、
（Ａ）力覚センサの検出値と設定軌道に基づいて、ツールを、第１稜線部分に押し付けた状態で、不連続変化点に向かって移動させるようにロボットアームを制御し、
（Ｂ）力覚センサの検出値に基づいて、ツールが不連続変化点に至ったと判断したら、ツールの移動方向を、第２稜線部分に沿った方向に切り換えるようにロボットアームを制御し、
（Ｃ）これにより、次いで、力覚センサの検出値と設定軌道に基づいて、第２稜線部分にツールを押し付けた状態で、不連続変化点から離れる方向にツールを移動させるようにロボットアームを制御し、
制御部は、前記（Ａ）では、予め定められた第１押し付け方向にツールを第１稜線部分へ押し付け、前記（Ｃ）では、予め定められた第２押し付け方向にツールを第２稜線部分へ押し付けるようにロボットアームを制御し、
制御部は、前記（Ａ）では、ツールの姿勢が第１姿勢条件を満たし、前記（Ｃ）では、ツールの姿勢が第２姿勢条件を満たすように、ロボットアームを制御し、
第１姿勢条件は、ツールと第１稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第１押し付け方向と直交することを規定し、第２姿勢条件は、ツールと第２稜線部分との接触位置において、ツールの外面と接する仮想平面が、第２押し付け方向と直交することを規定し、
ツールが、稜線上であって不連続変化点の近傍に位置する場合に、第１姿勢条件と第２姿勢条件の両方を満たすツールの姿勢を目標姿勢とし、
前記（Ａ）において、不連続変化点にツールが至るまでに、制御部は、ツールの姿勢が目標姿勢になるようにロボットアームを制御することにより、ツールが不連続変化点に至った時に、ツールが目標姿勢になっているようにする、ことを特徴とするならい制御装置。 A control device for moving a tool attached to the tip of a robot arm along the ridgeline of an object,
The ridge line has a discontinuous change point whose tangent direction changes discontinuously, and a first ridge line part and a second ridge line part extending in different directions from the discontinuous change point,
The first ridge line part, the second ridge line part and the discontinuous change point form a concave shape with the discontinuous change point as a bottom point, or a convex shape with a discontinuous change point as a vertex,
A force sensor that detects a reaction force acting on the tool when the tool is pressed against the ridgeline;
A storage unit that stores a predetermined trajectory of the tool set based on the shape of the ridge;
A control unit for controlling the robot arm,
The control unit
(A) Based on the detection value of the force sensor and the set trajectory, the robot arm is controlled to move toward the discontinuous change point in a state where the tool is pressed against the first ridge line portion,
(B) If it is determined that the tool has reached a discontinuous change point based on the detection value of the force sensor, the robot arm is controlled to switch the moving direction of the tool to the direction along the second ridge line portion,
(C) Thereby, based on the detection value of the force sensor and the set trajectory, the robot arm is moved so as to move the tool in the direction away from the discontinuous change point with the tool pressed against the second ridge line portion. Control
In (A), the control unit presses the tool against the first ridge line portion in a predetermined first pressing direction. In (C), the control unit presses the tool toward the second ridge line portion in a predetermined second pressing direction. Control the robot arm to press,
The control unit controls the robot arm so that the posture of the tool satisfies the first posture condition in (A) and the posture of the tool satisfies the second posture condition in (C),
The first posture condition stipulates that a virtual plane in contact with the outer surface of the tool is orthogonal to the first pressing direction at the contact position between the tool and the first ridge line portion, and the second posture condition is that the tool and the second ridge line The virtual plane in contact with the outer surface of the tool at the position of contact with the part is defined to be orthogonal to the second pressing direction,
When the tool is located on the ridge line and in the vicinity of the discontinuous change point, the tool posture that satisfies both the first posture condition and the second posture condition is set as the target posture.
In (A), by the time the tool reaches the discontinuous change point, the control unit controls the robot arm so that the posture of the tool becomes the target posture. A profile control device characterized in that the tool is in a target posture.
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