JP6846075B1

JP6846075B1 - 加工装置

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Publication number: JP6846075B1
Application number: JP2021503077A
Authority: JP
Inventors: 毅司布施; 俊治宮田; 宮田　　俊治; 田中　章夫; 章夫田中
Original assignee: NIHON SHORYOKU CO., LTD.
Current assignee: NIHON SHORYOKU CO., LTD.
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2040-10-19
Also published as: TW202224881A; US20230090535A1; EP4008500B1; EP4186652A1; DK4008500T3; US20220203491A1; EP4008500A4; CN113631339B; TWI779881B; US11534878B2; EP4186652B1; EP4008500A1; JPWO2022085053A1; WO2022085053A1; CN113631339A

Abstract

加工装置１は、ワーク位置決め部によりワークが位置決めされたワークセット状態において、アーム先端部を所定の位置測定点に変位させて、ワークの形状を測定することにより、ワークのセット位置を認識するワークセット位置認識部１１４と、ワークのセット位置と、ワークにおける所定加工の対象部分の位置を示す加工対象部分情報１２４とに基づいて、ワークセット状態で、加工具によりワークに所定加工を実施するためのアーム先端部の変位点である、加工実施点を示す加工実施点情報１２５を生成する加工実施点情報生成部１１５と、加工実施点情報１２５に基づいてアーム先端部を加工実施点に変位させて、加工具によりワークに所定加工を実施するワーク加工制御部１１６と、を備える。

Description

本発明は、加工装置に関する。

従来、多関節ロボットのアーム先端部に、樹脂成型品を加工する加工具を備え、ダイレクトティーチング或いはＣＡＤデータを利用した経路自動生成システム等により設定される経路情報に基づいて、多関節ロボットにより加工具を加工位置に案内させることにより、樹脂成型品を加工する、ことが行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２７３２１２号公報

しかしながら、樹脂成型品の加工では、加工対象である樹脂成型品の寸法のばらつきが大きいため、ダイレクトティーチング或いは経路自動生成システムにより設定される経路情報は、必ずしも正しい経路とはならない。
そのため、従来技術による場合には、教示位置の修正作業が必要になるが、これでは実質的な加工時間が長くなってしまう。

本発明の目的は、多関節ロボットに対するティーチング作業などを不要にした、加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するための態様として、アーム先端部に加工具及び形状測定部が取り付けられた多関節ロボットと、ワークがワーク位置決め部に位置決めされたワークセット状態において、前記アーム先端部を所定の位置測定点に変位させて、前記ワークの形状を測定することにより、前記ワークのセット位置を認識するワークセット位置認識部と、前記ワークセット位置認識部により認識された前記ワークのセット位置と、前記ワークにおける所定加工の対象部分の位置を示す加工対象部分情報とに基づいて、前記ワークセット状態で、前記加工具により前記ワークに前記所定加工を実施するための前記アーム先端部の変位点である、加工実施点を示す加工実施点情報を生成する加工実施点情報生成部と、前記加工実施点情報に基づいて前記アーム先端部を前記加工実施点に変位させて、前記加工具により前記ワークに前記所定加工を実施するワーク加工制御部と、を備える加工装置が挙げられる。

上記加工装置において、前記所定加工は、前記ワークの一部を加工する部分加工であり、前記形状測定部により前記ワークの形状を測定することによって、前記ワークにおける加工部分の位置を認識し、該加工部分の位置に基づいて前記加工対象部分情報を生成する加工対象部分情報生成部を備える、構成としてもよい。

上記加工装置において、前記形状測定部は、前記形状測定部と測定対象との距離を、所定方向の測定エリア内の複数の距離測定点について測定し、前記加工対象部分情報生成部は、前記ワークについて前記形状測定部により測定された前記複数の距離測定点での距離測定値から、前記所定方向における前記ワークの複数個所の長さ測定値の群データを算出して、前記測定エリア内における前記所定方向の前記ワークの複数の長さ測定値を算出し、複数の前記長さ測定値の変化に基づいて前記ワークにおける前記加工部分の位置を認識する構成としてもよい。

上記加工装置において、前記加工実施点情報生成部は、複数の前記長さ測定値の変化に基づいて、前記加工部分の端点を抽出することにより、前記ワークにおける前記加工部分の位置を認識するする構成としてもよい。

上記加工装置において、前記加工実施点情報生成部は、複数の前記長さ測定値について、移動平均による平滑化を行い、該平滑化を行った前記長さ測定値の一次微分値に基づいて、前記加工部分の位置の探索範囲を決定し、前記探索範囲において、前記平滑化を行った前記長さ測定値の２次微分値のピーク点を探索することにより、前記加工部分の端点を抽出する構成としてもよい。

上記加工装置において、前記部分加工は、前記ワークの一部を除去する除去加工である構成としてもよい。

上記加工装置において、前記ワークは、樹脂成型部材であり、前記加工具は、前記樹脂成型部材のバリの根元に対応した切れ刃部と、前記樹脂成型部材の倣い面部に対応した切れ刃を構成しない倣い部とを有する切削工具であり、前記切削工具が、前記倣い部を前記樹脂成型部材の倣い面部に所定圧力で押し当てる付勢機構を介して、前記アーム先端部に取り付けられている構成としてもよい。

上記加工装置において、前記加工対象部分情報生成部は、前記ワークの形状を測定する際に、所定の基準面に対する前記倣い面部の傾きを認識し、バリ取り加工を実施する際の前記切削工具の姿勢を、前記倣い面部の傾きに合わせて制御するワーク加工制御部を備える構成としてもよい。

上記態様の加工装置によれば、加工実施点情報生成部により、ワークのセット位置と加工対象部分情報とに基づいて、ワークに所定加工を実施するための加工実施点情報が生成される。そのため、ワークの加工対象部分の位置を多関節ロボットにティーチングする作業を不要とすることができる。

図１は、加工装置の全体構成の説明図である。図２は、多関節ロボットのアーム先端部の説明図である。図３は、カッター刃取り付け部分の平面図である。図４は、バリ取り動作時におけるカッター刃の取り付け部分の拡大斜視図である。図５は、演算装置の構成図である。図６は、バリ取り加工の段取りから実施までの一連の処理のフローチャートである。図７は、ワークのセット位置を認識する処理の説明図である。図８は、ワークのセット位置と加工対象部分情報とに基づいて、加工実施点を設定する処理の説明図である。図９は、ワークのバリ発生箇所を認識して、加工対象部分情報を生成する処理のフローチャートである。図１０は、レーザーセンサにより、ワークの高さの分布を測定する処理の説明図である。図１１は、ワークの高さの測定値群と測定値群の平滑化処理の説明図である。図１２は、平滑化処理を施したワークの高さの測定値群と、１次微分値及び２次微分値の説明図である。図１３は、１次微分値及び２次微分値の平均値を基準とした値が小さい測定値の除去処理の説明図である。図１４は、バリの端点の抽出処理の説明図である。図１５は、各距離測定点について設定される加工対象点の説明図である。図１６は、加工対象点から加工対象部分情報を生成する処理の説明図である。図１７は、倣い面部の傾きに合わせて、切削工具の姿勢を制御する態様の説明図である。図１８は、直角の倣い部を有するエンドミルについて、倣い面部の傾きに合わせて姿勢を制御する態様の説明図である。図１９は、パラレルの倣い部を有するエンドミルについて、倣い面部の傾きに合わせて姿勢を制御する態様の説明図である。図２０は、多関節ロボットのアーム先端部に、フローティング機構を介してエンドミルを装着する構成の説明図である。

本発明の実施形態の一例について、図１〜図１９を参照して説明する。
［１．加工装置の構成］
図１〜図４を参照して、本実施形態における加工装置１の構成について説明する。図１は、加工装置１の全体構成の説明図である。加工装置１は、６軸垂直タイプの多関節ロボット３、多関節ロボット３の作動を制御するロボットコントローラ９０、架台５０に固定されたワーク受け部５１、及び、多関節ロボット３の加工実施点の設定等を、後述する処理により実行する演算装置１００を備えている。

ワーク受け部５１には、加工装置１による加工対象であるワーク２０が、ガイド部５１ａ等により規制されて載置される。これにより、ワーク受け部５１に載置されたワーク２０は、多関節ロボット３の可動範囲内の所定位置に位置決めされる。ワーク受け部５１は、本発明のワーク位置決め部に相当する。本実施形態では、ワーク２０は樹脂成型品であり、ワーク２０に対する所定加工として、ワーク２０の部分加工であるバリ取り加工が実施される。

演算装置１００は、例えばパーソナルコンピュータであり、レーザーセンサ３０及びロボットコントローラ９０と通信可能に接続されている。なお、ロボットコントローラ９０と演算装置１００とを、１台の制御ユニットに統合した構成としてもよい。レーザーセンサ３０は、図１０に示したように、測定対象物（ここではワーク２０）との距離を、所定方向（図１０ではｘ方向）の一定幅Ｓｗ内で、複数の測定点について測定する。レーザーセンサ３０は、本発明の形状測定部に相当する。

レーザーセンサ３０は、多関節ロボット３の６軸関節３Ａ〜３Ｆの内、先端の関節３Ｆのアーム先端部３Ｇに設けられている。また、アーム先端部３Ｇには、カッター刃１０が装着されている。カッター刃１０は、本発明の加工具に相当する。

図２は、アーム先端部３Ｇの拡大説明図である。図２に示したように、アーム先端部３Ｇには、図２に示すように、エア駆動付きスライドテーブル４が取り付けられ、スライドテーブル４にはスライド部５が設けられている。このスライド部５は、アーム先端部３Ｇの両側に設けたエア供給口（図示せず）に印加されるエア圧力のバランスに依存して、その位置が矢印Ａ方向に移動自在、すなわち、ワーク２０に対して浮動状態となるようにされたフローティング機構として構成されている。

アーム先端部３Ｇの両側に設けられた各エア供給口に印可される圧力は、両者のバランスが取れるように独立して制御可能であり、ツール姿勢に起因してツール重量が負荷となるときには、このツール重量をキャンセルすべく各エア供給口に印可される圧力を、ツール姿勢に応じて自動調整可能になっている。ワーク２０に対し浮動状態のスライド部５には、超音波振動子ホルダ６が取り付けられ、この超音波振動子ホルダ６には超音波振動子７が取り付けられている。

図３は、カッター刃取り付け部分の平面図である。超音波振動子７の先端には、図３に示すように、切削工具であるカッター刃１０が固定されている。このカッター刃１０は、図３に示すように、超音波振動子７の振動に応じて、カッター刃１０の送り方向（矢印Ｂ方向）とほぼ直交する方向（矢印Ｃ方向）に超音波振動する。超音波振動子７には超音波ユニット（図示せず）が接続され、当該超音波ユニットで駆動される。

図４は、バリ取り動作時におけるカッター刃１０の取り付け部分の拡大斜視図である。カッター刃１０は、前端面１０Ｆ及び後端面１０Ｒを有し、図４に示すように、被加工物である樹脂成型品２０（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）のパーテーションライン２１に形成されたバリ２２の基部（根元）に当接する。この場合において、前端面１０Ｆの後退角φは、適宜設定するが、およそ１０゜程度に設定されている。

本実施形態では、カッター刃１０がバリ２２の根元に対応した例えば幅数ｍｍ程度の切れ刃部１０Ａと、ワーク２０の各面部２３Ａ，２３Ｂに対応した切れ刃を構成しない曲面状の倣い部１０Ｂと、カッター刃本体部１０Ｃと、を備える。この場合において切れ刃部１０Ａの幅Ｗは、０．６〜１ｍｍ程度が一般的であるが、被加工物に形成されたバリの形状などに応じて適宜変更が可能である。

スライドテーブル４とスライド部５とにより、本発明の付勢機構が構成され、この付勢機構により、カッター刃１０がワーク２０に付勢された状態で、切れ刃部１０Ａがバリ２２の根元に当接すると共に、倣い部１０Ｂがワーク２０の面部に当接する。これにより、形状が不安定になり易い樹脂成型部材のワーク２０のバリ２２を切除する場合に、カッター刃１０がワーク２０に食い込み過ぎることがなく、刃の折れ当の不具合の発生を抑制することができる。

［２．演算装置の構成］
図５を参照して、演算装置１００の構成について説明する。演算装置１００は、プロセッサ１１０、メモリ１２０、図示しないインターフェース回路等により構成されたコンピュータユニットである。演算装置１００は、ロボットコントローラ９０との間で、種々のデータの送受信を行う。また、演算装置１００は、レーザーセンサ３０による測定の実行タイミングを制御し、レーザーセンサ３０から出力される測定データを受信する。

メモリ１２０には、加工装置１の制御プログラム１２１、ワーク形状情報１２２、概略位置測定点情報１２３、加工対象部分情報１２４，及び加工実施点情報１２５が保存されている。ワーク形状情報１２２には、ワーク２０の規定形状のデータ（ＣＡＤデータ、又は実測データ）が含まれる。概略位置測定点情報１２３には、ワーク受け部５１にセットされたワーク２０のおおまかな位置を認識するためのアーム先端部３Ｇの位置である概略位置測定点のデータが含まれる。概略位置測定点のデータは、多関節ロボット３の３次元の座標系（以下、ロボット座標系と称する）での座標値のデータである。

加工対象部分情報１２４には、ワーク２０におけるバリ取り加工の対象部分（加工部分）の位置のデータが含まれる。加工実施点情報１２５には、ワーク受け部５１にワーク２０がセットされた状態（ワークセット状態）で、カッター刃１０によりバリ取り加工を行う際のアーム先端部３Ｇの位置である、加工実施点のデータが含まれる。加工実施点のデータは、ロボット座標系での座標値である。

プロセッサ１１０は、メモリ１２０に保存された制御プログラム１２１を読み込んで実行することにより、ワーク形状情報取得部１１１、概略位置測定点情報取得部１１２、加工対象部分情報生成部１１３、ワークセット位置認識部１１４、加工実施点情報生成部１１５、及びワーク加工制御部１１６として機能する。

ワーク形状情報取得部１１１は、例えば記録媒体２００に保存されたワーク形状情報１２２を読み込んで、メモリ１２０に保存する。概略位置測定点情報取得部１１２は、例えば記録媒体２００に保存された概略位置測定点情報１２３を読み込んで、メモリ１２０に保存する。ワーク形状情報１２２、及び概略位置測定点情報１２３の詳細については、後述する。

加工対象部分情報生成部１１３は、ワーク２０におけるバリ取りの対象部分である加工対象部分の位置を認識して、加工対象部分情報１２４を生成する。加工対象部分情報１２４の生成処理の詳細については後述する。ワークセット位置認識部１１４は、ワーク受け部５１にセットされたワーク２０の位置を、レーザーセンサ３０により測定して認識する。

加工実施点情報生成部１１５は、ワーク形状情報１２２、ワークセット位置認識部１１４により認識されたワーク２０のセット位置、及び加工対象部分情報１２４に基づいて、ワーク受け部５１にセットされたワーク２０における加工対象部分の位置を認識する。そして、加工実施点情報生成部１１５は、バリ取り加工を行う際のカッター刃１０に位置に応じた多関節ロボット３の座標点である加工実施点を設定し、加工実施点のデータを含む各実施点情報を生成する。

ワーク加工制御部１１６は、加工実施点情報１２５をロボットコントローラ９０に送信して、多関節ロボット３のアーム先端部３Ｇを加工実施点に変位させることにより、ワーク２０に対するバリ取り加工を実行する。

［３．バリ取り加工の処理］
図６に示したフローチャートに従って、バリ取り加工の段取りから実施までの一連の処理について説明する。

図６のステップＳ１で、ワーク形状情報取得部１１１は、ワーク形状情報１２２を記録媒体２００から読み込んでメモリ１２０に保存する。続くステップＳ２で、概略位置測定点情報取得部１１２は、図７のＳ１に示したように、ワーク受け部５１にセットされたワーク２０の大まかな位置を測定するためのレーザーセンサ３０の位置である概略位置測定点Ｐｒ１，ＰＲ２，Ｐｒ３，Ｐｒ４の位置（多関節ロボット３の３次元座標値）のデータを含む概略位置測定点情報１２３を取得する。概略位置測定点は、ワーク受け部５１におけるワーク２０のセット位置（位置決め位置）に応じて、ワーク２０の端部がレーザーセンサ３０の測定範囲内となる位置に設定される。なお、概略位置測定点を、３点以下或いは５点以上に設定してもよい。

続くステップＳ３で、加工対象部分情報生成部１１３は、加工対象部分情報１２４を生成して、メモリ１２０に保存する。加工対象部分情報１２４は、図８に示したように、基準座標系（ＣＡＤ座標系等）Ｃｚ，Ｃｙ，Ｃｚによる、ワーク２０の規定形状１３０における加工対象部分１３２（バリの発生部分）の位置を示す情報である。加工対象部分情報１２４の生成処理の詳細については後述する。

次のステップＳ４〜ステップＳ７は、ワークセット位置認識部１１４による処理である。ステップＳ４で、ワークセット位置認識部１１４は、多関節ロボット３のアーム先端部３Ｇを概略位置測定点Ｐｒ１，ＰＲ２，Ｐｒ３，Ｐｒ４に変位させて、各点でレーザーセンサ３０による距離測定を行う。

続くステップＳ５で、ワークセット位置認識部１１４は、概略位置測定点Ｐｒ１，ＰＲ２，Ｐｒ３，Ｐｒ４での距離の測定値の変化によりワーク２０の端部を認識して、ワーク２０のおおまかなセット位置を認識する。そして、ワークセット位置認識部１１４は、ワーク形状情報１２２に基づいて、図７にＪ２に示したように、ワーク２０の輪郭の想定位置である経路Ｒｆ上に、ワーク２０の輪郭位置を詳細に測定するための複数の詳細位置測定点を設定する。

次のステップＳ６で、ワークセット位置認識部１１４は、多関節ロボット３のアーム先端部３Ｇを経路Ｒｆに沿って移動させつつ、複数の詳細位置測定点でレーザーセンサ３０による測定を行う。ステップＳ７で、ワークセット位置認識部１１４は、複数の詳細位置測定点での測定値に基づいて、ワーク２０の位置（輪郭の位置）を認識する。

続くステップＳ８で、加工実施点情報生成部１１５は、図８に示したように、ワークセット位置認識部１１４により認識された、ロボット座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおけるワーク２０の位置と、加工対象部分情報１２４とに基づいて、ロボット座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおける加工実施部分であるバリ２２の位置を認識する。

すなわち、加工実施点情報生成部１１５は、基準座標系Ｃｘ，Ｃｙ，ＣＺにおけるワーク２０の規定形状１３０の位置と、ロボット座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおけるワーク２０の位置との相違に基づいて、規定形状１３０における加工対象部分１３２の位置を、ロボット座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおける対応位置に変換して、ワーク２０における加工対象部分２２（バリ）の位置を、加工実施点として認識する。

このように、ステップＳ１〜ステップＳ９の処理により、加工実施点情報１２５を生成することにより、作業者によるワーク２０の加工対象部分２２のティーチング作業を不要にすることができる。

次のステップＳ９で、加工実施点情報生成部１１５は、認識した加工実施点を示す加工実施点情報１２５を、ロボットコントローラ９０に送信する。続くステップＳ１０で、ワーク加工制御部１１６は、加工実施点情報に基づくバリ取り加工の実施を指示するコマンドデータを、ロボットコントローラ９０に送信して、ワーク２０に対するバリ取り加工を実行する。

［４．加工対象部分情報の生成処理］
図９に示したフローチャートに従って、加工対象部分情報生成部１１３による加工対象部分情報１２４の生成処理について、図１０〜図１６を参照しつつ説明する。加工対象部分情報生成部１１３は、ワーク２０の輪郭位置に応じて設定された複数の距離測定点のそれぞれについて、ステップＳ３０〜ステップＳ３６の処理を実行する。

ステップＳ３０で、加工対象部分情報生成部１１５は、図１０に示したように、多関節ロボット３のアーム先端部３Ｇを測定経路Ｒｆに沿って移動させつつ、距離測定点で、レーザーセンサ３０によるワーク２０までのＺ方向の距離を測定する。次のステップＳ３１で、加工実施点情報生成部１１５は、ｘ方向の測定値の群データを、ワーク受け部５１からの高さｚに変換して、高さ測定値ｚのｘ方向の群データを算出する。高さｚは、ワーク２０のＺ方向の長さに相当し、高さ測定値は本発明の長さ測定値に相当する。

続くステップＳ３２で、加工対象部分情報生成部１１３は、高さ測定値の群データに対して、移動平均による平滑化を実施する。ここで、図１１は、高さ測定値の群データＭｓと、移動平均による平滑化を実施した群データＭｆを、縦軸を高さｚに設定し、横軸をｘ方向の位置に設定して示したものである。平滑化を行うことにより、レーザーセンサ３０の測定値のノイズ成分を除去することができる。図１１におけるｘ_pは、高さの測定値ｚが最大である最大値座標である。

次のステップＳ３３で、加工対象部分情報生成部１１３は、平滑化した高さ測定値の群データＭｆについて、１次微分値及び２次微分値を算出する。ここで、図１２は、平滑化した群データＭｆ、１次微分値Ｍｆｄ１、及び２次微分値Ｍｆｄ２を、縦軸を高さｚに設定し、横軸をｘ方向の位置に設定して示したものである。

続くステップＳ３４で、加工対象部分情報生成部１１３は、１次微分値の群データＭｆｄ１に基づいて、バリの探索範囲を設定する。すなわち、加工対象部分情報生成部１１３は、１次微分値の群データＭｆｄ１の平均値を算出し、この平均値の絶対値に対する各１次微分値の絶対値の割合を算出し、図１３に示したように、この割合が第１閾値以下である１次微分値をゼロに置き換えた群データＭｆｄ１＿ｇを算出する。

そして、加工対象部分情報生成部１１３は、最大値座標ｘ_pを基準として、正及び負の方向で最初に見つかるピーク点を探索する。図１３の例では、最大値座標ｘ_pから負方向のピーク点ｘ_sと正方向のピーク点ｘ_eが見つかり、この場合、加工対象部分情報生成部１１３は、ピーク点ｘ_sとピーク点ｘ_eとの間Ｓｗを、バリの端点の探索範囲に設定する。なお、ピーク点が見つからなかった正方向或いは負方向については、加工対象部分情報生成部１１３は、レーザーセンサ３０の測定範囲の終端までをバリ端点の探索範囲に設定する。

次のステップＳ３４で、加工対象部分報生成部１１３は、２次微分値の群データＭｆｄ２に基づいて、バリの端点を抽出する。すなわち、加工対象部分報生成部１１３は、２次微分値の群データＭｆｄ２の平均値を算出し、この平均値の絶対値に対する各２次微分値の絶対値の割合を算出し、図１３に示したように、この割合が第２閾値以下である２次微分値をゼロに置き換えた群データＭｆｄ２＿ｇを算出する。

そして、加工対象部分報生成部１１３は、探索範囲Ｓｗ内で、群データＭｆｄ２＿ｇのピーク点を探索する。加工対象部分報生成部１１３は、群データＭｆｄ２＿ｇのピーク点が少なくとも一つ見つかった場合は、見つかったピーク点をバリの端点として認識する。一方、ピーク点が見つからなかったときには、加工対象部分報生成部１１３は、探索範囲Ｓｗの外側について群データＭｆｄ１＿ｇのピーク点を探索する。

そして、加工対象部分報生成部１１３は、探索範囲Ｓｗの外側で群データＭｆｇ１＿ｇのピーク点が見つかったときには、新たに見つかったピーク点の位置によってバリの端点の新たな探索範囲を設定して、群データＭｆｄ２＿ｇのピーク点を探索し、ピーク点が見つかったときは、見つかったピーク点をバリの端点として認識する。

一方、探索範囲Ｓｗの外側で群データＭｆｄ１＿ｇのピーク点が見つからなかった場合、及び、新たな探索範囲で群データＭｆｄ２＿ｇのピーク点が見つからなかった場合には、加工対象部分報生成部１１３は、バリ位置の認識不能と判断して処理を終了する。

加工対象部分報生成部１１３は、バリの端点が１つしか見つからなかった場合は、図１４に示したように、バリ端点ｘ_t1に対して、最大点ｘ_pから離れる方向の範囲Ｒｗの点群データＭｓを用いて、バリ端点ｘ_t1を通る回帰直線Ｌｒを求める。そして、加工対象部分報生成部１１３は、最大点ｘ_pを基準として、図１４に示したように、バリ端点ｘ_t1が最大点ｘ_pの正側にある場合は、バリ端点ｘ_t1から負方向の範囲での回帰直線Ｌｒと点群データＭｓとの交点ｘ_t2を、もう片方のバリ端点として設定する。また、加工対象部分報生成部１１３は、見つかったバリ端点が最大点ｘ_pの負側にある場合には、バリ端点から正方向の範囲での回帰直線Ｌｒと点群データＭｓとの交点を、もう片方のバリ端点として設定する。

次のステップＳ３６で、加工対象部分報生成部１１３は、抽出したバリ端点に基づいて、バリ取りの加工実施点を設定する。すなわち、加工対象部分報生成部１１３は、抽出した二つのバリ端点のうち、ｚの値が大きい方を加工対象点として設定する。このようにして、加工対象部分報生成部１１３は、図１５に示したように、ワーク２０の各詳細位置測定点でのレーザーセンサ３０の測定値に基づいて設定した加工対象点Ｐ_b1，Ｐ_b2，Ｐ_b3，…、のロボット座標系Ｘ，Ｙ，Ｚでの座標値を算出する。

そして、加工対象部分報生成部１１３は、図１６に示したように、複数の加工対象点Ｐ_b1，Ｐ_b2，Ｐ_b3，…、のロボット座標系Ｘ，Ｙの座標値について、隣り合う複数の点の多項式近似曲線Ａｃを求める。また、加工実施点情報生成部１１５は、多項式近似曲線Ａｃから所定距離以上離れた加工対象点Ｐ_b4については、Ｘ方向の多項式近似曲線Ａｃ上の点Ｐ_b4aに置き換える。加工対象部分報生成部１１３は、このようにして設定した複数の加工対象点Ｐ_b1，Ｐ_b2，Ｐ_b3，…、のデータを含む加工対象部分情報１２４を生成して、メモリ１２０に保存する。

［５．他の実施形態］
上記実施形態では、加工対象部分情報生成部１１３を備えて、加工対象部分情報生成部１１３により、レーザーセンサ３０によるワーク２０の測定を行って加工対象部分情報１２４を生成した。他の実施形態として、ワーク２０のＣＡＤデータからワーク２０におけるバリの発生部分を推定することにより、加工対象部分情報１２４を生成してもよい。或いは、作業者がワーク２０のバリの発生部分を確認して、加工対象部分情報１２４を作成してもよい。

上記実施形態では、切削工具としてカッター刃１０を用いてバリ取り加工を行ったが、エンドミル等の他の種類の切削工具を用いてもよい。

上記実施形態では、本発明の所定加工として、倣い処理を伴うバリ取り加工を行う加工装置１を示したが、本発明は他の種類の加工を行う場合にも適用可能である。例えば、倣い処理を伴う面取り、指定箇所の穴あけ等の加工を行う場合、或いは、切削工具以外の、レーザー加工、放電加工、プラズマ加工等を行う加工具を用いて、加工を行う場合にも、ワークにおける加工対象部分を示す加工対象部分情報を準備して、本発明を適用することができる。

面取り処理を行う場合、図１４に線分Ｌｓで示したように、ワーク２０の形状を測定する際に、ワーク２０のエッジに応じた面取り位置を決定してもよい。ここで、バリ取り、面取り、穴あけ等は、既に何らかの加工が行われたワークに対して実施される２次加工であり、本発明の加工装置による処理は、種々の２次加工について適用可能である。

上記実施形態では、本発明の形状測定部としてレーザーセンサ３０を用いたが、カメラ等の他の形状測定部を用いて、ワークのセット位置、及びワークの形状を認識してもよい。

上記実施形態において、加工対象部分情報生成部１１３は、図１１〜図１６を参照して上述したように、レーザーセンサ３０の測定値から算出した各詳細位置測定点でのワーク２０の高さの測定値の点群データに対して、移動平均による平滑化、１次微分値の算出、２次微分値の算出等を行って、加工対象点を設定することにより、加工対象部分情報１２４を生成したが、他の手法により加工対象部分情報１２４を生成してもよい。

上記実施形態による処理に加えて、図１７に示したカッター刃１０（切削工具）の姿勢の制御を行うようにしてもよい。図１７は、ワーク２０が所定の基準面Ｈ（例えば、ワーク２０をワーク受け部５１にセットした状態での水平面）に対して、角度θだけ傾いている状態を示している。Ｋ１に示したように、ワーク２０が傾いている状態で、カッター刃１０を、基準面Ｈに合わせた姿勢で、カッター刃１０のＴＣＰ（ツールセンターポイント）をワーク２０の加工実施点Ｐｔに変位させて、バリ取り加工を実施した場合、カッター刃１０の倣い部１０Ｂとワーク２０の倣い面部２０Ｂとの当接が不十分となる。そのため、倣い加工による十分な効果が得られないという不都合がある。

そこで、上述したように、加工対象部分情報生成部１１３によりワーク２０のバリの位置を測定する際に、倣い面部２０Ｂの傾き角度θを測定し、Ｋ２に示したように、カッター刃１０の姿勢を倣い面部Ｂの傾き角度θに合わせて傾ける制御を行ってもよい。ワーク加工制御部１１６は、カッター刃１０を角度θだけ傾けた姿勢に制御して、カッター刃１０のＴＣＰをワーク２０の加工実施点Ｐｔに変位させて、バリ取り加工を実施する。これにより、カッター刃１０の倣い部１０Ｂとワーク２０の倣い面部２０Ｂとを適切に当接させて、倣い加工による効果を得ることができる。

また、倣い加工に用いる切削工具としてエンドミルを用いる場合にも、同様にして、ワーク２０の傾きに合わせてエンドミルの姿勢を制御することにより、同様の効果を得ることができる。図１８は、直角の倣い部１１Ｂ，１１Ｃを有するエンドミル１１を加工具として用いて、倣い加工によりワーク２０のバリ２２を削除する例を示している。

図１８のＫ３に示したように、ワーク２０が基準面Ｈに対して角度θだけ傾いている場合に、エンドミル１１を、ワーク２０が傾いていない場合に対応した姿勢で、エンドミル１１の切れ刃部であるＴＣＰをワーク２０の加工実施点Ｐｔに変位させて、バリ取り加工を実施した場合、エンドミル１１の倣い部１１Ｂ，１１Ｃと、ワーク２０の倣い面部２０Ｂ，２０Ｃとの当接が不十分となる。そのため、倣い加工による十分な効果が得られないという不都合がある。

そこで、図１８のＫ４に示したように、エンドミル１１を倣い面部２０Ｂの傾き角度θに合わせて傾けた姿勢に制御して、エンドミル１１のＴＣＰをワーク２０の加工実施点Ｐｔに変位させる制御を行うことが有効である。これにより、エンドミル１１の倣い部１１Ｂ，１１Ｃとワーク２０の倣い面部２０Ｂ，２０Ｃとを適切に当接させて、倣い加工による効果を得ることができる。

また、図１９は、パラレルの倣い部１２Ｂを有するエンドミル１２を加工具として用いて、倣い加工によりワーク２０のバリ２２を削除する例を示している。図１９のＫ５に示したように、ワーク２０が基準面Ｈに対して角度θだけ傾いている場合に、エンドミル１２を、ワーク２０が傾いていない場合に対応した姿勢で、エンドミル１２のＴＣＰをワーク２０の加工実施点Ｐｔに変位させて、バリ取り加工を実施した場合、エンドミル１２の倣い部１２Ｂ，１２Ｃと、ワーク２０の倣い面部２０Ｂ，２０Ｂとの当接が不十分となる。そのため、倣い加工による十分な効果が得られないという不都合がある。

そこで、図１９のＫ６に示したように、エンドミル１２を倣い面部２０Ｂの傾き角度θに合わせて傾けた姿勢に制御して、エンドミル１２のＴＣＰをワーク２０の加工実施点Ｐｔに変位させる制御を行うことが有効である。これにより、エンドミル１２の倣い部１２Ｂとワーク２０の倣い面部２０Ｂとを適切に当接させて、倣い加工による効果を得ることができる。

ここで、図２０は、多関節ロボット３のアーム先端部３Ｇに固定された基部１５０に、フローティング機構を介してエンドミル１６２（切削工具に相当する）を取り付けた構成例を示している。基部１５０にはプレート１５１が取り付けられ、プレート１５１には、スライド機構１５３を介してスライド部１５４が取り付けられている。スライド部１５４は、スライド機構１５３により、プレート１５１に対してＡ１方向（水平方向）に移動自在となっている。スライド部１５４にはモータ１６０が取り付けられ、モータ１６０の出力軸のチャック１６１に、エンドミル１６２（切削工具に相当する）が装着されている。エンドミル１６２は、略円筒状のスレーブ１６３内に回転自在に挿入され、スレーブ１６３の外周には、倣い加工に対応した倣い部である２つの切り欠き部１６３ａ，１６３ｂが設けられている。

プレート１５１には、エアシリンダ１５２が取り付けられて、エアシリンダ１５２のロッド１５２ａはスライド部１５４に接続されている。ロッド１５２ａのＡ２方向の伸縮による、エアシリンダ１５２からスライド部１５４へのエア圧力によって、エンドミル１６２のＡ３方向の位置が移動自在となっている。これにより、スライド部１５４は、ワーク２０に対して浮動状態となるようにされたフローティング機構として構成されている。このフローティング機構により、ワーク２０に向けてエンドミル１６２をＡ３方向に適切に付勢させることができる。エアシリンダ１５２のエア圧力の調整により、エンドミル１６２の付勢力が調整可能である。また、スライド部１５４には、Ａ４方向（上下方向）のエンドミル１６２の位置調整用のスライド機構１５５が設けられている。

なお、図５は、本願発明の理解を容易にするために、加工装置１の制御系の構成を、主な処理内容により区分して示した概略図であり、加工装置１の制御系の構成を、他の区分によって構成してもよい。また、演算装置１００の各構成要素による処理は、１つのハードウェアユニットにより実行されてもよいし、複数のハードウェアユニットにより実行されてもよい。また、図６、図９に示した各構成要素による処理は、１つのプログラムにより実行されてもよいし、複数のプログラムにより実行されてもよい。

［６．上記実施形態によりサポートされる構成］
上記実施形態は、以下の構成の具体例である。
（第１項）アーム先端部に加工具及び形状測定部が取り付けられた多関節ロボットと、ワークがワーク位置決め部に位置決めされたワークセット状態において、前記アーム先端部を所定の位置測定点に変位させて、前記ワークの形状を測定することにより、前記ワークのセット位置を認識するワークセット位置認識部と、前記ワークセット位置認識部により認識された前記ワークのセット位置と、前記ワークにおける所定加工の対象部分の位置を示す加工対象部分情報とに基づいて、前記ワークセット状態で、前記加工具により前記ワークに前記所定加工を実施するための前記アーム先端部の変位点である、加工実施点を示す加工実施点情報を生成する加工実施点情報生成部と、前記加工実施点情報に基づいて前記アーム先端部を前記加工実施点に変位させて、前記加工具により前記ワークに前記所定加工を実施するワーク加工制御部と、を備える加工装置。
第１項の加工装置によれば、加工実施点情報生成部により、ワークのセット位置と加工対象部分情報とに基づいて、ワークに所定加工を実施するための加工実施点情報が生成される。そのため、ワークの加工対象部分の位置を多関節ロボットにティーチングする作業を不要とすることができる。

（第２項）前記所定加工は、前記ワークの一部を加工する部分加工であり、前記形状測定部により前記ワークの形状を測定することによって、前記ワークにおける加工部分の位置を認識し、該加工部分の位置に基づいて前記加工対象部分情報を生成する加工対象部分情報生成部を備える第１項に記載の加工装置。
第２項の加工装置によれば、ワークの形状を測定することにより、ワークにおける加工部分の実際の位置を認識して、加工対象部分情報を生成することができる。

（第３項）前記形状測定部は、前記形状測定部と測定対象との距離を、所定方向の測定エリア内の複数の距離測定点について測定し、前記加工対象部分情報生成部は、前記ワークについて前記形状測定部により測定された前記複数の距離測定点での距離測定値から、前記所定方向における前記ワークの複数個所の長さ測定値の群データを算出して、前記測定エリア内における前記所定方向の前記ワークの複数の長さ測定値を算出し、複数の前記長さ測定値の変化に基づいて前記ワークにおける前記加工部分の位置を認識する第２項に記載の加工装置。
第３項の加工装置によれば、ワークの長さ測定値の変化により加工部分の位置を特定して、加工対象部分情報を生成することができる。

（第４項）前記加工実施点情報生成部は、複数の前記長さ測定値の変化に基づいて、前記加工部分の端点を抽出することにより、前記ワークにおける前記加工部分の位置を認識する第３項に記載の加工装置。
第４項の加工装置によれば、除去部分がある程度の幅を有する場合に、加工部分の端点を抽出することにより加工部分の範囲を認識して、加工対象部分情報を生成することができる。

（第５項）前記加工実施点情報生成部は、複数の前記長さ測定値について、移動平均による平滑化を行い、該平滑化を行った前記長さ測定値の一次微分値に基づいて、前記加工部分の位置の探索範囲を決定し、前記探索範囲において、前記平滑化を行った前記長さ測定値の２次微分値のピーク点を探索することにより、前記加工部分の端点を抽出する第４項に記載の加工装置。
第５項の加工装置によれば、移動平均による平滑化により測定値のノイズを除去した上で、長さ測定値の１次微分値及び２次微分値により、加工部分の端点を認識することができる。

（第６項）前記ワークは、樹脂成型部材であり、前記加工具は、前記樹脂成型部材のバリの根元に対応した切れ刃部と、前記樹脂成型部材の倣い面部に対応した切れ刃を構成しない倣い部とを有する切削工具であり、前記切削工具が、前記倣い部を前記樹脂成型部材の倣い面部に所定圧力で押し当てる付勢機構を介して、前記アーム先端部に取り付けられている第１項から第５項のうちいずれか１項に記載の加工装置。
第６項の加工装置によれば、樹脂成型部材のバリ取り加工を行う際の加工実施点のティーチングを不要にすることできると共に、倣い部の作用により、異なる樹脂成型部材間で生じうるバリ発生部分の位置のばらつきを吸収して、精度の良いバリ取り加工を実施することができる。

（第７項）前記加工対象部分情報生成部は、前記ワークの形状を測定する際に、所定の基準面に対する前記倣い面部の傾きを認識し、バリ取り加工を実施する際の前記切削工具の姿勢を、前記倣い面部の傾きに合わせて制御するワーク加工制御部を備える第６項に記載の加工装置。
第７項の加工装置によれば、ワークの倣い面部の傾きに合わせて切削工具の姿勢を制御することにより、切削工具の倣い部とワークの倣い面部とを適切に対向させて、バリ取り加工を実施することができる。

１…加工装置、３…多関節ロボット、３Ｇ…アーム先端部、４…スライドテーブル、５…スライド部、１０…カッター刃、１０Ａ…切れ刃部、１０Ｂ…倣い部、２０…ワーク、２０Ｂ…倣い面部、３０…レーザーセンサ、５１ａ…ワーク受け部、９０…ロボットコントローラ、１００…演算装置、１１０…プロセッサ、１１１…ワーク形状情報取得部、１１２…概略位置測定点情報取得部、１１３…加工対象部分情報生成部、１１４…ワークセット位置認識部、１１５…加工実施点情報生成部、１１６…ワーク加工制御部、１２０…メモリ、１２１…制御プログラム、１２２…ワーク形状情報、１２３…概略位置測定点情報、１２４…加工対象部分情報、１２５…加工実施点情報。

Claims

アーム先端部に加工具及び形状測定部が取り付けられた多関節ロボットと、
ワークがワーク位置決め部に位置決めされたワークセット状態において、前記アーム先端部を所定の位置測定点に変位させて、前記ワークの形状を測定することにより、前記ワークのセット位置を認識するワークセット位置認識部と、
前記ワークセット位置認識部により認識された前記ワークのセット位置と、前記ワークにおける所定加工の対象部分の位置を示す加工対象部分情報とに基づいて、前記ワークセット状態で、前記加工具により前記ワークに前記所定加工を実施するための前記アーム先端部の変位点である、加工実施点を示す加工実施点情報を生成する加工実施点情報生成部と、
前記加工実施点情報に基づいて前記アーム先端部を前記加工実施点に変位させて、前記加工具により前記ワークに前記所定加工を実施するワーク加工制御部と、
を備える加工装置。
前記所定加工は、前記ワークの一部を加工する部分加工であり、
前記形状測定部により前記ワークの形状を測定することによって、前記ワークにおける加工部分の位置を認識し、該加工部分の位置に基づいて前記加工対象部分情報を生成する加工対象部分情報生成部を備える
請求項１に記載の加工装置。
前記形状測定部は、前記形状測定部と測定対象との距離を、所定方向の測定エリア内の複数の距離測定点について測定し、
前記加工対象部分情報生成部は、前記ワークについて前記形状測定部により測定された前記複数の距離測定点での距離測定値から、前記所定方向における前記ワークの複数個所の長さ測定値の群データを算出して、前記測定エリア内における前記所定方向の前記ワークの複数の長さ測定値を算出し、複数の前記長さ測定値の変化に基づいて前記ワークにおける前記加工部分の位置を認識する
請求項２に記載の加工装置。
前記加工実施点情報生成部は、複数の前記長さ測定値の変化に基づいて、前記加工部分の端点を抽出することにより、前記ワークにおける前記加工部分の位置を認識する
請求項３に記載の加工装置。
前記加工実施点情報生成部は、複数の前記長さ測定値について、移動平均による平滑化を行い、該平滑化を行った前記長さ測定値の一次微分値に基づいて、前記加工部分の位置の探索範囲を決定し、前記探索範囲において、前記平滑化を行った前記長さ測定値の２次微分値のピーク点を探索することにより、前記加工部分の端点を抽出する
請求項４に記載の加工装置。
前記ワークは、樹脂成型部材であり、
前記加工具は、前記樹脂成型部材のバリの根元に対応した切れ刃部と、前記樹脂成型部材の倣い面部に対応した切れ刃を構成しない倣い部とを有する切削工具であり、
前記切削工具が、前記倣い部を前記樹脂成型部材の倣い面部に所定圧力で押し当てる付勢機構を介して、前記アーム先端部に取り付けられている
請求項２から請求項５のうちいずれか１項に記載の加工装置。
前記加工対象部分情報生成部は、前記ワークの形状を測定する際に、所定の基準面に対する前記倣い面部の傾きを認識し、
バリ取り加工を実施する際の前記切削工具の姿勢を、前記倣い面部の傾きに合わせて制御するワーク加工制御部を備える
請求項６に記載の加工装置。