JPH0346250B2 - - Google Patents

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JPH0346250B2
JPH0346250B2 JP54028068A JP2806879A JPH0346250B2 JP H0346250 B2 JPH0346250 B2 JP H0346250B2 JP 54028068 A JP54028068 A JP 54028068A JP 2806879 A JP2806879 A JP 2806879A JP H0346250 B2 JPH0346250 B2 JP H0346250B2
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JP
Japan
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trajectory
arm
speed
workpiece
robot
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP54028068A
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Japanese (ja)
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JPS55120941A (en
Inventor
Toshitaka Kuno
Fumio Matsunari
Hiroshi Moribe
Toshiaki Ikeda
Atsushi Kamya
Shunichiro Yoshimura
Shiro Yasuda
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Toyota Auto Body Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Auto Body Co Ltd
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Publication of JPS55120941A publication Critical patent/JPS55120941A/en
Publication of JPH0346250B2 publication Critical patent/JPH0346250B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163Adaptive control of feed or cutting velocity

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、3次元曲面の適宜箇所を切削加工す
るロボツトを用いた3次元曲面加工装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a three-dimensional curved surface machining apparatus using a robot that cuts appropriate locations on a three-dimensional curved surface.

一般に、乗用自動車のボデイーのように複雑な
曲面を持つ構造では、それらの曲面を必ずしも一
体にプレス加工できないために、プレスで作られ
た各部分を電気溶接または電気ビーム溶接等で連
結一体化したり、更に半田盛りをすることがあ
る。このような3次元の被加工部を工業用ロボツ
トで所望に加工するということは、従来完全には
行うことができず、人手で行われており、作業環
境、公害等の面で自動化が必要とされている。し
かしながら、このような曲面の成形部または溶接
部等の連結部は、形状が複雑であり、また、被研
削物の素地面からの溶接部等の連結部の位置、そ
の高さまたは幅が一定でないため、ラインを流れ
る被加工物を工業用ロボツトで加工する場合は、
一般にこの工業用ロボツトが、位置決めされた点
と点の間を一定の速度で移動するという制御を行
つているので、被加工物のバラツキやロボツトと
被加工物間の相対位置のバラツキによつて、理想
的な加工面が得られず、素地面を傷つけたり、加
工量が不足するという欠点があつた。また、加工
物の位置姿勢がビードの位置に対して正確に制御
されない場合は、素地面を傷つけるという問題が
ある。更に、この加工工具は3次元被加工物と接
触状態を保ちつつ移動するため、加工工具の被加
工物に対するトルク制御が容易でないという問題
があつた。
Generally, in structures with complex curved surfaces, such as the body of a passenger car, it is not always possible to press the curved surfaces together, so the parts made by pressing are connected and integrated by electric welding or electric beam welding. , and may also be filled with solder. Traditionally, it has not been possible to process such three-dimensional workpieces as desired using industrial robots, and this has been done manually, so automation is necessary in terms of work environment, pollution, etc. It is said that However, such connecting parts such as formed parts or welded parts on curved surfaces have complicated shapes, and the position, height, or width of the connected parts such as welded parts from the base surface of the workpiece are not constant. Therefore, when processing workpieces flowing on a line with industrial robots,
In general, this industrial robot is controlled to move between positioned points at a constant speed, so it can be controlled to move at a constant speed between positioned points. However, there were drawbacks such as not being able to obtain an ideal machined surface, damaging the base surface, and resulting in an insufficient amount of processing. Furthermore, if the position and orientation of the workpiece is not accurately controlled with respect to the position of the bead, there is a problem of damaging the base surface. Furthermore, since this machining tool moves while maintaining contact with the three-dimensional workpiece, there is a problem in that it is not easy to control the torque of the machining tool with respect to the workpiece.

本発明は、これら従来のロボツトを用いた加工
装置が有している欠点および問題点を解決するも
のである。
The present invention solves the drawbacks and problems of these conventional processing devices using robots.

本発明は、速度軌跡制御された工業用ロボツト
の腕に加工工具を配置し、その加工工具を正確に
速度軌跡制御し、かつ加工工具と被加工部との位
置関係を制御することにより、3次元曲面の被加
工部に精度よくならうとともに、3次元曲面の被
加工部の時間当たりの加工量を制御して、被加工
物の素地面を傷つけたり、加工量が不足するとい
つたことなく、被加工部に滑らかな3次元曲面を
形成する装置を提供することを目的とする。
The present invention provides three methods by placing a machining tool on the arm of an industrial robot whose speed trajectory is controlled, controlling the speed trajectory of the machining tool accurately, and controlling the positional relationship between the machining tool and the workpiece. In addition to accurately following the workpiece on a dimensional curved surface, it also controls the amount of work per hour on the workpiece on a three-dimensional curved surface to avoid damaging the base surface of the workpiece or causing problems when the amount of work is insufficient. , an object of the present invention is to provide an apparatus for forming a smooth three-dimensional curved surface on a workpiece.

本発明は、センサシステムにより、3次元曲面
の被加工物の位置ずれ、姿勢ずれ、うねり等を検
出し、かかる情報に基づき基礎データの修正を行
うので、ロボツト部および加工工具により精度よ
く被加工部の加工を行うことができるとともに、
被加工部のうねりに応じて、加工トルク、工具回
転速度を変えることにより、うねりを精度よく除
去することができる3次元曲面加工装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention uses a sensor system to detect positional deviations, posture deviations, undulations, etc. of a three-dimensionally curved workpiece, and corrects basic data based on such information, so that the robot part and processing tool can accurately process the workpiece. In addition to being able to process parts,
It is an object of the present invention to provide a three-dimensional curved surface machining device that can accurately remove waviness by changing the machining torque and tool rotation speed according to the waviness of a workpiece.

さらに、本発明は、ロボツトの腕の被加工部近
傍までの移動が、予め位置および速度が設定され
たPTPモードにより高速に行うことができ、被
加工部近傍で速度軌跡モードに切り換えられて被
加工部上を速度軌跡制御されて被加工部を加工す
るので、全体の加工時間を短縮できるとともに、
加工工具の回転数を一定とし、さらに例えば予め
記憶された被加工部のうねりに応じたトルクパタ
ーンに基づき加工工具のモータのトルクを制御す
ることにより、被加工部のうねりに応じて加工量
を制御でき、うねりのない滑らかな3次元曲面に
加工することができる3次元曲面加工装置を提供
することを目的とする。
Furthermore, the present invention allows the arm of the robot to move to the vicinity of the workpiece at high speed using the PTP mode in which the position and speed are set in advance. Since the workpiece is machined by controlling the speed trajectory on the machined part, the overall machining time can be shortened, and
By keeping the rotation speed of the machining tool constant and controlling the torque of the motor of the machining tool based on a pre-stored torque pattern that corresponds to the waviness of the workpiece, the amount of machining can be adjusted according to the waviness of the workpiece. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional curved surface machining device that can be controlled and machined into a smooth three-dimensional curved surface without waviness.

本第1発明の3次元曲面加工装置〔特許請求の
範囲第1項記載〕は、 移動可能な腕を有するロボツト本体と、予め3
次元測定機またはマニユアル操作によつて得た被
加工部の最終仕上面を通る加工点に対応して腕が
移動すべき軌跡を表す位置指令および該軌跡上の
移動速度指令を記憶するメモリ、および、該メモ
リから読み出された前記位置指令に基づくサーボ
により腕の軌跡を制御するとともに、前記位置指
令に基づく前記腕の目標位置と実位置との偏差に
前記メモリからの速度指令を加算してフイードホ
ワード制御することにより腕の実際の軌跡および
該軌跡上の速度を目標の軌跡および該軌跡上の目
標速度に一致させることにより腕を速度軌跡制御
する速度軌跡制御装置を有するロボツト制御装置
と、を具備するロボツトと、 前記速度軌跡制御されるロボツト本体の腕の端
に該腕に対し移動可能に配置した加工工具と、該
加工工具の回転数に基づいて腕に対し加工工具を
移動することにより前記加工工具と被加工部との
位置関係を制御することにより、加工工具による
3次元曲面の被加工部の時間当たりの加工量を制
御可能にした加工制御装置とを有する加工手段と
からなり、 前記速度軌跡制御により腕が前記被加工部を移
動するとともに、前記腕に配置された加工工具に
よる被加工部の時間当たりの加工量を制御するこ
とにより滑らかな3次元曲面を形成することを特
徴とする。
The three-dimensional curved surface machining device according to the first invention [described in claim 1] includes a robot body having a movable arm,
a memory that stores a position command representing a trajectory in which the arm should move in correspondence with a machining point passing through the final finished surface of the workpiece obtained by a dimension measuring machine or manual operation, and a movement speed command on the trajectory; , the trajectory of the arm is controlled by a servo based on the position command read from the memory, and the speed command from the memory is added to the deviation between the target position and the actual position of the arm based on the position command. a robot control device having a speed trajectory control device that controls the speed trajectory of the arm by performing feedforward control to match the actual trajectory of the arm and the speed on the trajectory to a target trajectory and the target speed on the trajectory; a processing tool disposed at the end of an arm of the robot main body whose speed trajectory is controlled so as to be movable relative to the arm; a processing means having a processing control device capable of controlling the amount of processing per time of the processing part of the three-dimensional curved surface by the processing tool by controlling the positional relationship between the processing tool and the processing part, The arm moves over the workpiece by the speed trajectory control, and a smooth three-dimensional curved surface is formed by controlling the amount of work per time on the workpiece by the processing tool placed on the arm. shall be.

上記本第1発明の構成において、まず予め3次
元測定機またはマニユアル操作により、被加工部
の最終仕上面を通る加工点に対応してロボツトの
腕が移動すべき目標の軌跡を表す位置指令および
該軌跡上の目標の移動速度指令を作成し、それら
の指令値をメモリに記憶しておく。ロボツトは、
メモリから読み出された位置指令に基づくサーボ
により、腕の軌跡を制御するが、その際、指令値
として与えられる腕の目標位置と腕の実位置との
偏差にメモリから読み出された速度指令を加算し
てフイードホワード制御することにより、サーボ
系の応答性を高めて腕の実際の軌跡およびその軌
跡上の速度を目標の軌跡および速度に一致させる
ように速度軌跡制御している。
In the configuration of the first aspect of the present invention, first, a position command indicating a target trajectory in which the arm of the robot should move in correspondence with a machining point passing through the final finished surface of the workpiece is generated in advance by a three-dimensional measuring machine or by manual operation. A moving speed command for the target on the trajectory is created, and these command values are stored in a memory. The robot is
The trajectory of the arm is controlled by the servo based on the position command read from the memory, but at this time, the speed command read from the memory is calculated based on the deviation between the target position of the arm given as a command value and the actual position of the arm. By adding and performing feedforward control, the responsiveness of the servo system is increased, and velocity trajectory control is performed so that the actual trajectory of the arm and the speed on the trajectory match the target trajectory and speed.

ここで、フイードホワード制御とは、予め定め
られた動作および時間的スケジユールに従つて、
自動的に作業の手順を順次進めていくシーケンス
制御および制御量を帰還して目標値から減ずるこ
とにより制御量を目標値に一致させるフイードバ
ツク制御とは異なり、予め何らかの操作により予
測した制御量を目標値に加算して制御系の特性
(特に制御の遅れ等)を改善する制御方式のこと
である。
Here, feedforward control means that according to a predetermined operation and temporal schedule,
Unlike sequence control, which automatically advances the work steps one by one, and feedback control, which returns the control amount and subtracts it from the target value to make the control amount match the target value, the target is the control amount that is predicted by some operation in advance. This is a control method that improves the characteristics of the control system (especially control delay, etc.) by adding it to the value.

すなわち、腕の端に加工工具等の重量物が配設
されたとき、腕の目標位置すなわち軌跡を指令値
として与えるのみでは、腕端の慣性により腕の動
きに遅れが生じ、目標値に正確に追従しない。そ
こで、本発明では、腕の実位置と目標位置との偏
差に目標速度を加算してフイードホワード制御す
るので、腕の軌跡および速度が目標値に制御され
る。
In other words, when a heavy object such as a processing tool is placed at the end of the arm, simply giving the arm's target position, or trajectory, as a command value will cause a delay in arm movement due to the inertia of the arm end, making it difficult to accurately reach the target value. do not follow. Therefore, in the present invention, feed forward control is performed by adding the target speed to the deviation between the actual position of the arm and the target position, so that the locus and speed of the arm are controlled to the target value.

なお、腕の位置は、一般にロボツトの基準座標
系(すなわち地面に固定された座標系)またはロ
ボツトの腕の各可動部分における夫々の座標系で
表されるもので、両者は互いに変換可能である。
Note that the position of the arm is generally expressed in the robot's reference coordinate system (i.e., a coordinate system fixed on the ground) or the respective coordinate systems of each movable part of the robot's arm, and both can be converted into each other. .

一方、腕の端には、加工手段として加工工具が
腕に対し移動可能に配置され、加工工具はその回
転数に基づいて、すなわち、予め設定した目標回
転数と実際の回転数の偏差に基づいて腕に対し移
動することにより、加工工具と被加工部との位置
関係を制御する。なお、目標回転数は、被加工部
の形状に応じてその場所毎に予め設定することが
できる。腕は、上記のごとく速度と軌跡とのが制
御されているので、結果として加工工具は速度軌
跡制御される腕の端で、さらに腕と被加工部との
間で位置制御され、被加工部を精度よくならうと
ともに、加工工具の回転数に応じて時間当たりの
加工量を制御する。
On the other hand, at the end of the arm, a machining tool as a machining means is disposed movably relative to the arm, and the machining tool operates based on its rotational speed, that is, based on the deviation between the preset target rotational speed and the actual rotational speed. By moving with respect to the arm, the positional relationship between the processing tool and the workpiece is controlled. Note that the target rotation speed can be set in advance for each location depending on the shape of the part to be processed. Since the speed and trajectory of the arm are controlled as described above, the machining tool is controlled at the end of the arm whose speed trajectory is controlled, and furthermore, the position is controlled between the arm and the workpiece, and the workpiece In addition to accurately tracing the machining process, the amount of machining per hour is controlled according to the rotation speed of the machining tool.

そして、本第1発明の3次元曲面加工装置は、
速度によるフイードホワード制御を行うので、ロ
ボツトの腕の軌跡精度が向上するという利点を有
する。本発明の3次元曲面加工装置は、正確に速
度軌跡制御されるロボツトの腕に配置された加工
工具と被加工部との位置関係を加工工具の回転数
に基づき制御することにより、被加工部を精度よ
くならうことができるとともに、被加工部の時間
当たりの加工量を制御できるので、被加工物の素
地面を傷つけたり、加工量が不足するといつたこ
となく、被加工物の表面形状に応じた滑らかな3
次元曲面を形成することができるという利点を有
する。
And, the three-dimensional curved surface machining device of the first invention,
Since feedforward control is performed based on speed, it has the advantage of improving the accuracy of the trajectory of the robot's arm. The three-dimensional curved surface machining device of the present invention controls the positional relationship between the machining tool placed on the arm of the robot and the workpiece based on the rotational speed of the machining tool, which accurately controls the speed trajectory. In addition to being able to trace the surface of the workpiece with high precision, it is also possible to control the amount of machining per hour on the workpiece, so the surface shape of the workpiece can be adjusted without damaging the base surface of the workpiece or causing insufficient machining. smooth 3 according to
It has the advantage of being able to form a dimensional curved surface.

第2発明の3次元曲面加工装置〔特許請求の範
囲第3項記載〕は、移動可能な腕を有するロボツ
ト本体と、予め3次元測定機またはマニユアル操
作によつて得た被加工部の最終仕上面を通る加工
点に対応して腕が移動すべき軌跡を表す位置指令
および該軌跡上の移動速度指令を記憶するメモ
リ、および、該メモリから読み出された前記位置
指令に基づくサーボにより腕の軌跡を制御すると
ともに、前記位置指令に基づく前記腕の目標位置
と実位置との偏差に前記メモリからの速度指令を
加算してフイードホワード制御することにより腕
の実際の軌跡および該軌跡上の速度を目標の軌跡
および該軌跡上の目標速度に一致させることによ
り腕を速度軌跡制御する速度軌跡制御装置を有す
るロボツト制御装置と、を具備するロボツトと、 前記速度軌跡制御されるロボツト本体の腕の端
に該腕に対し移動可能に配置した加工工具と、該
加工工具の回転数に基づいて腕に対し加工工具を
移動することにより前記加工工具と被加工部との
位置関係を制御することにより、加工工具による
3次元曲面の被加工部の時間当たりの加工量を制
御可能にした加工制御装置とを有する加工手段
と、 前記ロボツト本体の腕に配設され、被加工部の
位置ずれ、姿勢ずれおよびうねりを検出するセン
サと、該センサからの信号に基づいて前記位置指
令と速度のフイードホワード制御とを修正するた
めの信号に変換するための信号処理回路とからな
るセンサシステムとを有するとともに、 前記ロボツト制御装置に前記センサシステムか
らの修正信号に応じて位置指令と速度のフイード
ホワード制御の修正とを可能にする修正機能を持
たせることにより、被加工部の位置ずれ、姿勢ず
れおよびうねりの影響を補償するようにしたこと
を特徴とする。
The three-dimensional curved surface machining device of the second invention [as described in claim 3] includes a robot body having a movable arm, and a final finish of a processed part obtained in advance by a three-dimensional measuring machine or manual operation. A memory that stores a position command representing a trajectory in which the arm should move in correspondence with a processing point passing through a surface and a movement speed command on the trajectory; In addition to controlling the trajectory, the actual trajectory of the arm and the speed on the trajectory are controlled by adding the speed command from the memory to the deviation between the target position and the actual position of the arm based on the position command to perform feedforward control. a robot control device having a speed trajectory control device that controls the speed trajectory of the arm by making it match a target trajectory and a target speed on the trajectory; and an end of the arm of the robot main body that is subject to speed trajectory control. A processing tool is arranged movably relative to the arm, and the processing tool is moved relative to the arm based on the rotation speed of the processing tool to control the positional relationship between the processing tool and the workpiece, a processing means having a processing control device capable of controlling the amount of processing per time of a three-dimensional curved surface of a workpiece by a processing tool; and a sensor system comprising a sensor that detects waviness, and a signal processing circuit that converts the signal from the sensor into a signal for correcting the position command and the feedforward control of the speed, By equipping the robot controller with a correction function that allows correction of position commands and speed feedforward control in response to correction signals from the sensor system, the influence of positional deviations, posture deviations, and waviness of the workpiece can be reduced. It is characterized in that it provides compensation.

上記発明は、実施に当たり、次のような態様を
採用しうる。本第2の発明は、前記第1発明にセ
ンサシステムを付加したものであり、以下第1発
明との相違点を中心に説明する。
In carrying out the above invention, the following aspects may be adopted. The second invention is one in which a sensor system is added to the first invention, and the following description will focus on the differences from the first invention.

センサシステムは、ロボツトの腕に配設された
センサと信号処理回路とからなる。センサは、工
具による加工に先立ち、腕に動きに伴つて被加工
部の位置ずれ、姿勢ずれおよびうねりを検出す
る。ここで、予め記憶されたロボツトの目標軌跡
に対する被加工部の長手方向の位置偏差および角
度偏差を夫々位置ずれおよび姿勢ずれといい、被
加工部の最終仕上面からの高さおよびその高さの
場所的な変化を夫々高さおよびうねりという。
The sensor system consists of a sensor placed on the robot's arm and a signal processing circuit. Prior to machining with a tool, the sensor detects positional shift, posture shift, and waviness of the processed part as the arm moves. Here, the longitudinal positional deviation and angular deviation of the machined part with respect to the pre-stored target locus of the robot are called positional deviation and posture deviation, respectively, and the height of the machined part from the final finished surface and its height. These spatial changes are called height and undulation, respectively.

信号処理回路は、センサからの信号に基づきロ
ボツトの位置指令および速度のフイードホワード
制御の指令値を修正する信号に変換する。そし
て、ロボツトは信号処理回路からの信号に応じ
て、被加工部の位置ずれ、姿勢ずれ、高さおよび
うねりに対応した目標の軌跡およびその軌跡上の
移動速度を修正して、位置指令に基づくサーボ制
御および速度のフイードホワード制御により腕を
速度軌跡制御する。そして、被加工部の高さが一
様である場合は加工工具の目標回転数を一定にす
ることにより、時間当たりの加工量を一定に制御
することができ、被加工部にうねりがある場合は
うねりに応じて加工工具の目標回転数を変化させ
ることにより、時間当たりの加工量を可変制御す
ることができる。
The signal processing circuit converts the robot's position command and speed feedforward control command value into a signal for modifying the command value based on the signal from the sensor. Then, in response to the signals from the signal processing circuit, the robot corrects the target trajectory and moving speed on the trajectory corresponding to the positional deviation, posture deviation, height, and undulation of the workpiece, and moves based on the position command. The arm's velocity trajectory is controlled by servo control and velocity feedforward control. If the height of the workpiece is uniform, the amount of machining per time can be controlled to be constant by keeping the target rotation speed of the processing tool constant; if the workpiece has undulations, By changing the target rotation speed of the machining tool according to the waviness, the amount of machining per time can be variably controlled.

即ち、本第2の発明は、被加工部の位置ずれ、
姿勢ずれ、表面の形状に応じてロボツトの腕、即
ち加工工具の3次元軌跡を修正するものであるた
め、素地面を傷つけたり、加工量が不足するとい
うことなく、精度の高い加工を可能にするという
利点を有する。
That is, the second invention is directed to the positional deviation of the processed part,
Since it corrects the three-dimensional trajectory of the robot's arm, that is, the machining tool, according to posture deviation and surface shape, it enables highly accurate machining without damaging the base surface or insufficient machining amount. It has the advantage of

本第3発明の3次元曲面加工装置〔特許請求の
範囲第8項記載〕は、移動可能な腕を有するロボ
ツト本体と、予め3次元測定機またはマニユアル
操作によつて得た被加工部の最終仕上面を通る加
工点に対応して腕が移動すべき軌跡を表す位置指
令および該軌跡上の移動速度指令を記憶するメモ
リ、および、このメモリから読み出された位置指
令に基づき設定されたPTPモード信号と前記位
置指令および速度指令のパターンで設定された速
度軌跡モード信号とを出力し、前記2つのモード
信号の切換えを被加工物近傍で行うモード切換装
置を含み、前記位置指令に基づくサーボにより腕
の軌跡を制御するとともに、前記位置指令に基づ
く前記腕の目標位置と実位置との偏差に前記速度
指令を加算してフイードホワード制御することに
より腕の実際の軌跡および該軌跡上の速度を目標
の軌跡および該軌跡上の目標速度に一致させるこ
とにより腕を速度軌跡制御するとともに、前記
PTPモード信号で前記被加工物近傍まで移動さ
れ、前記速度軌跡モード信号で被加工物上を移動
するように前記腕の複数軸を制御する速度軌跡制
御装置を有するロボツト制御装置と、を具備する
ロボツトと、 前記速度軌跡制御されるロボツト本体の腕の端
に該腕に対し移動可能に配置した加工工具と、該
加工工具の回転数に基づいて腕に対し加工工具を
移動することにより前記加工工具と被加工部との
位置関係を制御することにより、加工工具による
3次元曲面の被加工部の時間当たりの加工量を制
御可能にした加工制御装置とを有する加工手段と
からなり、 前記速度軌跡制御により腕が前記被加工部を移
動するとともに、前記腕に配置された加工工具に
よる被加工部の時間当たりの加工量を制御するこ
とにより滑らかな3次元曲面を形成することを特
徴とする。
The three-dimensional curved surface machining device according to the third aspect of the present invention [recited in claim 8] includes a robot body having a movable arm, and a final part to be machined obtained in advance by a three-dimensional measuring machine or manual operation. A memory that stores a position command indicating a trajectory that the arm should move in correspondence to a processing point passing through the finished surface and a movement speed command on the trajectory, and a PTP that is set based on the position command read from this memory. a mode switching device that outputs a mode signal and a speed locus mode signal set in the pattern of the position command and speed command, and switches between the two mode signals near the workpiece; At the same time, the actual trajectory of the arm and the speed on the trajectory are controlled by adding the velocity command to the deviation between the target position and the actual position of the arm based on the position command to perform feedforward control. The speed trajectory of the arm is controlled by matching the target trajectory and the target speed on the trajectory, and the
a robot control device having a speed trajectory control device that controls a plurality of axes of the arm so that the arm is moved close to the workpiece in response to a PTP mode signal and moves over the workpiece in response to the speed trajectory mode signal; a robot; a machining tool disposed at the end of an arm of the robot main body whose speed trajectory is controlled so as to be movable relative to the arm; a machining means having a machining control device capable of controlling the amount of machining per time of a three-dimensionally curved surface to be machined by the machining tool by controlling the positional relationship between the tool and the to-be-worked part; A smooth three-dimensional curved surface is formed by moving the arm over the workpiece by trajectory control and controlling the amount of work per time on the workpiece by a processing tool placed on the arm. .

本第3発明は、ロボツトの腕の移動を制御する
にあたり、被加工部近傍でPTP(ポイント・ツ
ー・ポイント)モードと前記第1および第2発明
と同様の速度軌跡モードとの切り換えを行つて、
被加工部への接近または被加工部からの離脱を
PTP制御により行い、被加工部の加工中は速度
軌跡制御を行うものである。すなわち、腕は被加
工部より離れた地点からメモリに記憶されている
被加工部近傍の点までは、PTP制御により両点
間に距離によつて決まるロボツトの送り速度で移
動する。その際、PTP制御であるので2点間の
軌跡は制御されない。そして、被加工部近傍の点
でPTP制御モードから速度軌跡制御モードに切
換えられて、前記第1および第2発明と同様に、
腕はメモリに記憶された位置指令及び速度指令に
基づき速度軌跡制御されて、目標の軌跡上を目標
速度で移動する。なお、本第3発明で腕は複数軸
で構成されており、位置指令がロボツトの基準座
標系で表わされている場合は、その指令値を各軸
の座標系に変換して、腕の各軸を制御する。
In controlling the movement of the arm of the robot, the third invention switches between a PTP (point-to-point) mode and a velocity trajectory mode similar to the first and second inventions in the vicinity of the workpiece. ,
Avoid approaching or leaving the workpiece.
This is performed using PTP control, and speed trajectory control is performed during machining of the workpiece. That is, the arm moves from a point away from the workpiece to a point near the workpiece stored in the memory at a robot feed rate determined by the distance between the two points under PTP control. At this time, since PTP control is used, the trajectory between two points is not controlled. Then, the PTP control mode is switched to the velocity trajectory control mode at a point near the workpiece, and as in the first and second inventions,
The arm is controlled in velocity trajectory based on the position command and velocity command stored in the memory, and moves on the target trajectory at the target velocity. In addition, in the third invention, the arm is composed of multiple axes, and if the position command is expressed in the robot's reference coordinate system, the command value is converted to the coordinate system of each axis to calculate the position of the arm. Control each axis.

本第3の発明は、ロボツトの腕の被加工部近傍
までの移動が、予め位置および速度が設定された
PTPモード信号によつて高速に行うことができ、
被加工部近傍で速度軌跡モード信号に切換えられ
て被加工部上を速度軌跡制御されて加工工具によ
り被加工部を加工するので、全体の作業時間を短
縮することができる。
The third invention is such that the movement of the arm of the robot to the vicinity of the workpiece is performed at a position and speed set in advance.
This can be done quickly using the PTP mode signal.
Since the speed trajectory mode signal is switched to the speed locus mode signal near the workpiece, the speed trajectory is controlled over the workpiece, and the workpiece is machined by the machining tool, so that the overall working time can be shortened.

第1発明の第1の態様の3次元曲面加工装置
〔特許請求の範囲第2項記載〕は、ロボツトが、
フイードバツクループを介してフイードバツクさ
れるその腕の軌跡に応じた位置情報を一定周期で
サンプリングし、連続する2つの位置情報に基づ
いて速度を演算し、位置サーボに速度のフイード
バツク制御をかけるものである。
The three-dimensional curved surface machining device according to the first aspect of the first invention [described in claim 2] is characterized in that the robot
A device that samples position information corresponding to the trajectory of the arm that is fed back via a feedback loop at a constant cycle, calculates speed based on two consecutive position information, and applies speed feedback control to the position servo. It is.

さらに、第2発明の第1の態様の3次元曲面加
工装置〔特許請求の範囲第4項記載〕は、上記第
1発明の第1の態様と同様に、ロボツトが、フイ
ードバツクループを介してフイードバツクされる
その腕の軌跡に応じた位置情報を一定周期でサン
プリングし、連続する2つの位置情報に基づいて
速度を演算し、位置サーボに速度のフイードバツ
ク制御をかけるものである。
Further, in the three-dimensional curved surface machining apparatus according to the first aspect of the second invention [as described in claim 4], similarly to the first aspect of the first invention, the robot Position information corresponding to the trajectory of the arm that is fed back by the arm is sampled at regular intervals, the speed is calculated based on two consecutive position information, and speed feedback control is applied to the position servo.

上記第1発明の第1の態様および第2発明の第
1の態様はともに、ロボツトの位置サーボに位置
情報により演算した速度を用いて速度のフイード
バツクをかけることにより、ロボツトのサーボ系
の追従性を高めることができるという利点を有す
る。また、タコジエネレータを用いるのに比べ、
構造が簡単で安価になるという利点を有する。
Both the first aspect of the first invention and the first aspect of the second invention improve the followability of the robot's servo system by applying speed feedback to the robot's position servo using the speed calculated from position information. It has the advantage of being able to increase Also, compared to using a tachometer generator,
It has the advantage of simple structure and low cost.

第2発明の第2の態様の3次元曲面加工装置
〔特許請求の範囲第5項記載〕は、センサシステ
ムが、被加工部に対応してセンサを所定の軌跡で
スキヤニングするスキヤニング装置を有するよう
にしたものである。
The three-dimensional curved surface machining apparatus according to the second aspect of the second invention [as set forth in claim 5] is such that the sensor system includes a scanning device that scans the sensor along a predetermined trajectory corresponding to the part to be machined. This is what I did.

第2の態様は、センサをジグザグ状に被加工部
に対してスキヤニングすることにより、1個のセ
ンサによつて被加工部の位置ずれ、姿勢ずれおよ
びうねりを同時に検出できるという利点を有す
る。
The second aspect has the advantage that by scanning the workpiece with a sensor in a zigzag pattern, a single sensor can simultaneously detect positional deviation, posture shift, and waviness of the workpiece.

第2発明の第3の態様の3次元曲面加工装置
〔特許請求の範囲第6項記載〕は、ロボツトが、
センサシステムから出力される信号に基づき、被
加工部に沿う方向の加工軌跡上の速度を被加工部
のうねりに応じて制御することにより、被加工部
のうねりを除去するようにするものである。
The three-dimensional curved surface machining device according to the third aspect of the second invention [described in claim 6] is characterized in that the robot
Based on the signal output from the sensor system, the speed on the machining trajectory in the direction along the workpiece is controlled according to the waviness of the workpiece, thereby removing the waviness of the workpiece. .

第2発明の第4の態様の3次元曲面加工制御装
置〔特許請求の範囲第7項記載〕は、加工手段
が、被加工面に対して略垂直方向に往復動するア
クチユエータを介してロボツトの腕に配置され、
ロボツトの腕が被加工部を加工軌跡に従い移動す
る際に、アクチユエータは加工手段を被加工部に
対して位置制御により接近させた後、トルク制御
により一定期間は一定トルクになるように被加工
部のうねりに応じて位置関係を制御し、しかる
後、位置制御により退避させるようにしたもので
ある。
In the three-dimensional curved surface machining control device according to the fourth aspect of the second invention [claim 7], the machining means controls the robot through an actuator that reciprocates in a direction substantially perpendicular to the surface to be machined. placed on the arm,
When the arm of the robot moves along the machining path along the workpiece, the actuator brings the machining means closer to the workpiece using position control, and then uses torque control to control the workpiece so that the torque is constant for a certain period of time. The positional relationship is controlled according to the undulation of the object, and the object is then evacuated by position control.

この第4の態様は、加工工具が被加工部に接触
するとき、振動を発生させることなくスムーズに
接触し、加工を開始することができるという利点
を有する。
This fourth aspect has the advantage that when the machining tool contacts the workpiece, the contact can be made smoothly without generating vibrations, and machining can be started.

以下、本発明を実施例の3次元曲面加工装置に
基づき詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on a three-dimensional curved surface machining apparatus according to an embodiment.

第1図は、第1発明の第1の態様および第3発
明に属する第1実施例装置を示したもので、メモ
リ1は3次元測定機で検出した値より被研削物の
最終仕上面である研削面の数学モデルを作成し、
この研削面の軌跡上のM個の点の位置と面ノルマ
ルベクトルを計算することによつて、ロボツトの
腕に持たせた工具が予め設定された位置と姿勢で
被研削物に接するようにする場合に、対応するロ
ボツト腕端の位置や姿勢を計算し、ロボツトベー
スに設定した直交座標系ORでこのロボツトの腕
端の位置と姿勢を実現するためのロボツト関節角
度に対応するエンコーダ値を記憶している。ま
た、テイーチングモードによりロボツトに最初に
データを記憶させる場合、即ちマニユアル操作の
場合は、ロボツトを研削面の軌跡上のi点(i=
1〜M)にそれぞれ動かし、このi点のデータを
取り、各点のX,Y,Z方向における研削機の姿
勢ベクトルを計算し、i,i+1点間を補間して
軌跡上で等ピツチのj点(j=1〜N)の位置、
姿勢を計算し、この位置、姿勢を実現するロボツ
トの関節角度に対応するエンコーダ値iおよび
その微分値iがメモリ1に記憶されている。な
お、図ではロボツトの腕の1軸のみを示してい
る。このメモリ1から読み出されたエンコーダ値
は、速度軌跡制御装置2に入力される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the apparatus according to the first aspect of the first invention and the third invention, in which a memory 1 stores information about the final finished surface of the workpiece based on the values detected by the three-dimensional measuring machine. Create a mathematical model of a certain grinding surface,
By calculating the positions of M points on the trajectory of this grinding surface and the surface normal vector, the tool held in the robot's arm contacts the workpiece at a preset position and orientation. In this case, calculate the position and orientation of the corresponding robot arm end, and store the encoder values corresponding to the robot joint angles to realize the position and orientation of this robot arm end in the Cartesian coordinate system OR set on the robot base. are doing. In addition, when first storing data in the robot in teaching mode, that is, in the case of manual operation, the robot is moved to point i (i=
1 to M) respectively, take the data of this i point, calculate the posture vector of the grinder in the X, Y, and Z directions for each point, and interpolate between points i and i+1 to create an evenly spaced image on the trajectory. The position of point j (j = 1 to N),
The posture is calculated, and the encoder value i and its differential value i corresponding to the joint angle of the robot that realizes this position and posture are stored in the memory 1. Note that the figure shows only one axis of the robot's arm. The encoder value read from the memory 1 is input to the velocity trajectory control device 2.

速度軌跡制御装置2では、隣り合う2つのエン
コーダ値ii+1との間でN等分され、(i+1
i)/Nが一定時間ΔT毎にN回出力されるよう
に、 iji+j・(i+1i)/N (但し、i=1…M、j=1…N) なる信号を発生する。従つて、時刻ΔT×N後に
は速度軌跡制御装置2の出力は、i+1になり、
メモリ1から次の目標値であるi+2が読み出さ
れるので、上記と同様にしてi+1,jなる信号が作
られる。また、サーボ系の応答をよくするため
に、フイードホワード信号として、メモリ1から
エンコーダ値の微分値iが読み出され、1/N
倍した後、速度軌跡制御装置2の出力ijに加算
され、速度軌跡指令値として出力される。その信
号は増幅器3で増幅し、インタフエース4のD/
A変換器5でアナログ信号に変換し、ロボツト6
のサーボアンプ7に入力する。このサーボアンプ
7は、入力された信号を増幅してサーボ弁8を動
作させ、シリンダ9を駆動してロボツト6を信号
で規定された位置に動かし、加工手段としての研
削装置10の研削機11を決められた姿勢にす
る。このシリンダ9の動作位置はエンコーダ13
で検出され、インタフエースの帰還回路14を介
してフイードバツクされる。このように、順次メ
モリ1から読み出された位置、姿勢信号によつ
て、ロボツト6は順次研削装置10の位置、姿勢
が制御される。本実施例では、第2図のPで示し
たロボツト軌跡において、P2の位置まではPTP
制御でロボツト6が動かされ、研削位置P2〜P11
までは、ロボツト6はその軌跡と速度が制御され
る。
In the speed trajectory control device 2, two adjacent encoder values i and i+1 are divided into N equal parts, and ( i+1
A signal such that ij = i + j・( i+1i )/N (where i = 1...M, j = 1...N) is output so that E i )/N is output N times at every fixed time ΔT. occurs. Therefore, after the time ΔT×N, the output of the speed trajectory control device 2 becomes i+1 ,
Since the next target value i+2 is read out from memory 1, signals i+1,j are generated in the same manner as above. In addition, in order to improve the response of the servo system, the differential value i of the encoder value is read out from memory 1 as a feedforward signal, and 1/N
After being multiplied, it is added to the output ij of the speed trajectory control device 2 and output as a speed trajectory command value. The signal is amplified by amplifier 3, and D/
The A converter 5 converts it into an analog signal and sends it to the robot 6.
input to the servo amplifier 7. This servo amplifier 7 amplifies the input signal, operates a servo valve 8, drives a cylinder 9, moves the robot 6 to a position specified by the signal, and operates a grinding machine 11 of a grinding device 10 as a processing means. into a certain position. The operating position of this cylinder 9 is determined by the encoder 13.
and is fed back via the feedback circuit 14 of the interface. In this manner, the position and orientation of the grinding device 10 of the robot 6 are sequentially controlled by the position and orientation signals sequentially read out from the memory 1. In this embodiment, in the robot trajectory indicated by P in Fig. 2, PTP is not reached until position P2 .
The robot 6 is moved by the control to the grinding position P 2 to P 11.
Until then, the trajectory and speed of the robot 6 are controlled.

以上のように構成されたロボツトで、研削機1
1を回転して被研削物12の溶接部を研削した場
合に、例えば被研削物の表面と予め設定してある
工具の研削点との間に面直角方向にずれがある場
合には、工具が被研削物から離れてしまつたり、
逆に近づき過ぎて被研削物を傷つける恐れがあ
る。この欠点を避けるために、工具研削点と被研
削物表面との間に面直角方向にずれがあつても、
研削工具が被研削物表面にならつて研削トルク一
定、研削回転速度一定で研削するような研削機1
1のトルク制御を説明する。まず、研削装置10
は、研削機11を回転させる油圧モータ17、モ
ータ17の回転数を制御する第1サーボ弁18、
研削機11の回転数を検出する検出器19、研削
機11を被研削物12に対して前後させる油圧シ
リンダ20およびピストン21、このピストン2
1を動作させる第2サーボ弁22、研削機11の
位置を検出するポテンシヨメータ23からなる。
この研削工具への制御信号は、エンコーダメモリ
1への読み出し指令も同時に行うシーケンスコン
トローラ15の指示によつて信号発生器16が行
う。
With the robot configured as above, grinding machine 1
When grinding the welded part of the workpiece 12 by rotating the tool, for example, if there is a deviation in the direction perpendicular to the surface between the surface of the workpiece and the preset grinding point of the tool, the tool may become separated from the workpiece to be ground,
On the other hand, if you get too close, there is a risk of damaging the object to be ground. In order to avoid this drawback, even if there is a deviation between the tool grinding point and the surface of the workpiece in the direction perpendicular to the surface,
A grinding machine 1 in which a grinding tool follows the surface of a workpiece and grinds at a constant grinding torque and constant grinding rotation speed.
1 torque control will be explained. First, the grinding device 10
A hydraulic motor 17 that rotates the grinding machine 11, a first servo valve 18 that controls the rotation speed of the motor 17,
A detector 19 that detects the rotation speed of the grinding machine 11, a hydraulic cylinder 20 and a piston 21 that move the grinding machine 11 back and forth with respect to the object to be ground 12, and this piston 2.
1, and a potentiometer 23 that detects the position of the grinding machine 11.
This control signal to the grinding tool is generated by the signal generator 16 in response to instructions from the sequence controller 15, which also issues a read command to the encoder memory 1 at the same time.

第2図において、最初工具は位置P1にあり、
シーケンスコントローラ15からのスタートの指
示により、PTPモードで位置P2に移動する。位
置P2から位置P11までは速度軌跡制御で移動し、
位置P11から位置P12の終了位置までは再びPTP
モードで移動する。位置P2に達すると、まず、
信号発生器16から第1サーボ弁18にトルク設
定信号Tiが送られ、油圧モータ17は、油圧源
(図示せず)から送られた油圧によつて油圧モー
タおよびサーボ弁系の定電流特性カーブ上の無負
荷回転速度で回転する(第3図参照)。このトル
ク設定信号Tiは、本実施例では第2図に示す一定
の研削トルクパターンとなるように設定されてい
る。即ち、後述のように、第3図において電流I0
一定の特性曲線に基づき回転数を制御することに
より、トルクが決定される。信号発生器16は、
次にリレーAにオン、リレーにオフ信号を送
り、油圧シリンダ20を位置制御モードで作動さ
せる。信号発生器16は、次に位置指令信号Xi
サーボアンプ24に送り、この信号は増幅されて
サーボ弁22に送られるので、研削機11は予め
決められた位置に設定される。更にロボツトが移
動し、研削点が第2図の位置P3に達すると、信
号発生器16はシーケンスコントローラ15の指
示により、リレーAにオフ、リレーにオン信号
を送り、油圧シリンダ20は回転数制御モードで
作動し、次に、信号発生器16から回転数設定信
号niが発生し、この信号は検出器19からの研削
機11の実際の回転数信号と比較され、その差信
号はPIDを介してサーボアンプ24に入力され
る。即ち、回転数設定信号niが実回転数nより大
きい場合は、研削機11のトルクが目標トルクよ
り大きい場合であり、その場合には、研削機11
を被研削物12から離す方向に動かして目標回転
数niに一致させ、また、回転数設定信号niが小さ
い場合には、研削機11を被研削物12の方へ動
かして目標回転数niに一致させる。
In Figure 2, the tool is initially at position P 1 ;
In response to a start instruction from the sequence controller 15, it moves to position P2 in PTP mode. Moves from position P 2 to position P 11 using speed trajectory control,
PTP again from position P 11 to the end position of position P 12
Move in mode. Upon reaching position P 2 , first,
A torque setting signal T i is sent from the signal generator 16 to the first servo valve 18, and the hydraulic motor 17 adjusts the constant current characteristics of the hydraulic motor and servo valve system using the oil pressure sent from a hydraulic source (not shown). It rotates at no-load rotation speed on the curve (see Figure 3). In this embodiment, this torque setting signal T i is set to have a constant grinding torque pattern shown in FIG. 2. That is, as described later, in FIG. 3, the current I 0
The torque is determined by controlling the rotational speed according to a certain characteristic curve. The signal generator 16 is
Next, an ON signal and an OFF signal are sent to relay A, and the hydraulic cylinder 20 is operated in position control mode. The signal generator 16 then sends a position command signal X i to the servo amplifier 24, which is amplified and sent to the servo valve 22, so that the grinding machine 11 is set at a predetermined position. When the robot moves further and the grinding point reaches position P3 in FIG. Operating in control mode, the signal generator 16 then generates a rotational speed setting signal n i which is compared with the actual rotational speed signal of the grinding machine 11 from the detector 19 and the difference signal is the PID The signal is input to the servo amplifier 24 via the servo amplifier 24. That is, when the rotation speed setting signal n i is larger than the actual rotation speed n, it means that the torque of the grinding machine 11 is larger than the target torque, and in that case, the grinding machine 11
Move the grinding machine 11 in the direction away from the workpiece 12 to match the target rotation speed n i , and if the rotation speed setting signal n i is small, move the grinding machine 11 toward the workpiece 12 to match the target rotation speed n i Match n i .

本実施例装置は、半田盛り面を研削する作業に
適用されるものであり、この場合、素地面は鉄鋼
等の研削し難い材料であり、一方、被研削物はそ
の素地面に溶着している半田などの軟らかい材料
である。即ち、目標トルクは軟らかい材料を研削
するに足る大きさに設定されているので、上述の
ように回転数制御しても素地面を傷つけることは
ない。
The device of this embodiment is applied to the work of grinding solder mounds. In this case, the base surface is made of a material that is difficult to grind, such as steel, and the object to be ground is welded to the base surface. It is a soft material such as solder. That is, since the target torque is set to a magnitude sufficient to grind soft materials, the base surface will not be damaged even if the rotation speed is controlled as described above.

以上のように構成することにより、研削機11
は、油圧モータおよびサーボ弁の特性曲線上で一
定トルク、一定回転速度で被研削物12の溶接部
を研削するので、被研削物上をならつて無理なく
研削することができる。研削が終了後、工具研削
点の設定軌跡は位置Pfから位置Pi0、位置Piiと被
研削面から離れてゆく。一方、油圧シリンダ20
はならい制御をしているので、油圧ピストンの位
置は設定位置から大幅にずれてゆき、この油圧シ
リンダ20の位置偏差の量が一定値を越えたこと
を検出して、油圧シリンダ20の制御方式を回転
数制御方式から位置制御方式に戻す。この切換え
は、第2図における位置Pi0の近傍で行う。
By configuring as described above, the grinding machine 11
Since the welded part of the object to be ground 12 is ground at a constant torque and a constant rotational speed on the characteristic curves of the hydraulic motor and the servo valve, the object to be ground can be smoothly ground. After the grinding is completed, the set locus of the tool grinding point moves away from the surface to be ground from position P f to position P i0 to position P ii . On the other hand, the hydraulic cylinder 20
Since the displacement control is performed, the position of the hydraulic piston deviates significantly from the set position, and when it is detected that the amount of positional deviation of the hydraulic cylinder 20 exceeds a certain value, the control method of the hydraulic cylinder 20 is changed. from the rotation speed control method to the position control method. This switching is performed near the position P i0 in FIG.

本実施例は、速度によるフイードホワード制御
を行うので、ロボツトの腕の軌跡精度が向上し、
被研削物を精度よくならうことができるという利
点を有する。また、加工手段としての研削装置
は、一定トルク、一定回転数で研削するので、被
研削物を一様に研削することができ、削り過ぎに
より素地面を傷つけたりすることがないという利
点を有する。
This embodiment performs feedforward control based on speed, so the accuracy of the trajectory of the robot's arm is improved.
It has the advantage that the object to be ground can be patterned with high precision. In addition, since the grinding device used as a processing means grinds at a constant torque and constant rotation speed, it has the advantage that it can uniformly grind the object to be ground and does not damage the base surface due to excessive grinding. .

更に、研削機は最初位置制御により被研削物に
近づけられ、その後、トルク制御に切換えられ、
一定期間保持され、しかる後、位置制御により退
避するので、研削機が被研削物に接触する際、振
動が発生せず、スムーズに研削を開始することが
できるという利点を有する。
Furthermore, the grinding machine is first brought close to the workpiece by position control, then switched to torque control,
Since it is held for a certain period of time and then retracted by position control, it has the advantage that when the grinding machine comes into contact with the object to be ground, no vibration is generated and grinding can be started smoothly.

第4図は、本発明の第2実施例の装置を示した
もので、第1図と同一部分には同一符号を付し、
説明を省略する。本実施例では、第1実施例の油
圧モータ17の代わりに電気モータ25を使つて
いるので、このモータ25の動作が異なつてい
る。また、26はモータ制御装置、27は電源装
置、29は周波数−電圧変換器、31はモータ2
5と研削機の伝達機構である。
FIG. 4 shows an apparatus according to a second embodiment of the present invention, in which the same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
The explanation will be omitted. In this embodiment, an electric motor 25 is used in place of the hydraulic motor 17 of the first embodiment, so the operation of this motor 25 is different. Further, 26 is a motor control device, 27 is a power supply device, 29 is a frequency-voltage converter, and 31 is a motor 2
5 and the transmission mechanism of the grinding machine.

次に、本実施例装置を動作に基づいて説明す
る。まず、信号発生器16から位置信号Xiとリレ
ー信号A,とが出力され、油圧シリンダ20は
位置制御され、位置信号Xiはサーボアンプ24で
増幅されてサーボ弁22に入力されるので、ポテ
ンシヨメータ23からの信号で研削機11は適当
な位置に設定される。次に、信号発生器16から
回転数設定信号niが加算器28に入力され、ここ
で回転周波数検出器19、周波数−電圧変換器2
9を介して得られた実回転速度と比較し、モータ
の回転速度が目標値に一致するように電源27の
駆動電圧を制御する。このモータ25の回転は、
伝達機構31を介して研削機11に伝えられる。
Next, the device of this embodiment will be explained based on its operation. First, the signal generator 16 outputs the position signal X i and the relay signal A, the hydraulic cylinder 20 is position-controlled, and the position signal X i is amplified by the servo amplifier 24 and input to the servo valve 22. The signal from the potentiometer 23 sets the grinder 11 at an appropriate position. Next, the rotation speed setting signal n i from the signal generator 16 is input to the adder 28, where the rotation frequency detector 19 and the frequency-voltage converter 2
The drive voltage of the power source 27 is controlled so that the rotation speed of the motor matches the target value. The rotation of this motor 25 is
It is transmitted to the grinding machine 11 via the transmission mechanism 31.

次に、第2図の位置P3から、油圧シリンダ2
0は位置制御からトルク制御に切換えられるが、
それは次のようになされる。
Next, from position P 3 in Fig. 2, hydraulic cylinder 2
0 is switched from position control to torque control,
It is done as follows.

信号発生器16は、リレーAにオフ信号、リレ
ーにオン信号を送り、目標設定トルク信号Ti
出力すると、油圧シリンダ20はトルク制御モー
ドとなり、モータ25の駆動電流が一定になるよ
うに制御される。即ち、モータ25のトルクT
は、常に予め定めた目標設定トルクTiと比較さ
れ、その差信号はサーボアンプ24に入力し、モ
ータ25のトルクが大きい場合には、研削機11
を被研削物12から遠ざける方向に動かし、モー
タ25のトルクが小さい場合には、研削機11を
被研削物12へ近づける方向に動かし、研削機1
1で溶接部がより研削されるように動作する。
When the signal generator 16 sends an off signal to relay A and an on signal to relay A, and outputs a target setting torque signal T i , the hydraulic cylinder 20 enters the torque control mode and controls the drive current of the motor 25 to be constant. be done. That is, the torque T of the motor 25
is always compared with a predetermined target setting torque T i , and the difference signal is input to the servo amplifier 24, and if the torque of the motor 25 is large, the grinding machine 11
If the torque of the motor 25 is small, move the grinding machine 11 toward the workpiece 12, and move the grinding machine 11 away from the workpiece 12.
1, the welded part is ground more.

以上の説明で明らかなように、モータは速度制
御回路とトルク制御回路の2つの制御ループで同
時に制御されているので、安定に研削をすること
が可能となる。
As is clear from the above explanation, since the motor is simultaneously controlled by two control loops, the speed control circuit and the torque control circuit, stable grinding is possible.

本実施例の動作と前述の実施例の動作は、トル
ク信号で研削機11の位置を決めるか、回転数信
号で研削機11の位置を決めるかの相異点を有す
るのみで、その他前述の第1実施例と同様の作用
効果を奏する。
The operation of this embodiment and the operation of the above-mentioned embodiments differ only in that the position of the grinding machine 11 is determined by a torque signal or by a rotational speed signal, and in addition to the above-mentioned operations. The same effects as in the first embodiment are achieved.

次に、第1発明の第1の態様と第2発明の第1
ないし第4の態様および第3発明に属する第3実
施例の3次元曲面加工装置に基づいて説明する。
Next, the first aspect of the first invention and the first aspect of the second invention
A description will be given based on the third embodiment of the three-dimensional curved surface machining apparatus belonging to the fourth to fourth aspects and the third invention.

本第3実施例装置は、被研削部の位置ずれやう
ねりを検出するためのセンサシステムを有するこ
とが前述の実施例と異なり、かかるセンサシステ
ムの検出した信号により制御されるロボツトと、
かかるロボツトの腕に配置された加工手段として
のトルク−位置制御システムとからなる。
The apparatus of the third embodiment differs from the above-mentioned embodiments in that it includes a sensor system for detecting positional deviation and waviness of the part to be ground, and a robot controlled by signals detected by the sensor system.
It consists of a torque-position control system as a processing means placed on the arm of the robot.

第5図は、本発明の第3実施例装置のうち、主
にロボツト部分を示したもので、初めに、ロボツ
トシーケンスコントローラ102を通じてロボツ
トの移動すべき軌跡データおよび軌跡修正係数デ
ータを紙テープからメモリ101に読み込む。こ
の紙テープデータは、研削対象物を3次元測定器
でその研削すべき位置とそのまわりの面上の代表
位置を測定し、計算機により面の創成を行い、こ
れよりその面の軌跡上の外法線ベクトルを計算
し、得られた軌跡上の位置とその点における外法
線ベクトルとからロボツトのジヨイント角および
角速度に換算し、ついで、ロボツトのエンコーダ
値に換算したものが位置を表現するデータiと、
速度を表現するデータiと、軌跡の修正係数を
表現するj〓i -1というデータとを含む。ここで、デ
ータ点数iは1〜mの範囲で軌跡の長さに応じて
可変であり、データiiは6自由度ロボツト
の軸数に対応し、6つのO,T,D,B,R,S
軸成分を持つたベクトルである。すなわち、上記
位置データとは、6のジヨイントを有する6自由
度ロボツトの場合、ジヨイント角ベクトル(θp
θT,θD,θB,θR,θS)で表され、一方、腕の端位
置・姿勢を表すマトリツクT〓は、ロボツトの基準
座標系XYZおよび腕の端での座標系t t t
よびロボツトの基準座標系における腕の端の位置
t=(Pt(X),Pt(Y),Pt(Z))を用いて次の

うに表される。
FIG. 5 mainly shows the robot part of the apparatus according to the third embodiment of the present invention. First, data on the trajectory to be moved by the robot and trajectory correction coefficient data are transferred from the paper tape to the memory through the robot sequence controller 102. 101. This paper tape data is obtained by measuring the position to be ground and representative positions on the surface around it using a three-dimensional measuring device, creating a surface using a computer, and then calculating the outer surface on the trajectory of that surface. The line vector is calculated, the obtained position on the trajectory and the external normal vector at that point are converted into the robot's joint angle and angular velocity, and then converted into the robot's encoder value, which is the data representing the position i. and,
It includes data i expressing speed and data j〓 i -1 expressing a trajectory correction coefficient. Here, the number of data points i is variable in the range of 1 to m depending on the length of the trajectory, and the data i and i correspond to the number of axes of the 6-degree-of-freedom robot, including 6 O, T, D, B, R,S
It is a vector with an axial component. In other words, in the case of a 6-degree-of-freedom robot with 6 joints, the above position data is the joint angle vector (θ p ,
θ T , θ D , θ B , θ R , θ S ), and on the other hand, the matrix T 〓 representing the end position and posture of the arm is the robot's reference coordinate system XYZ and the coordinate system t t at the end of the arm. It is expressed as follows using t and the position of the end of the arm P t =(P t (X), P t (Y), P t (Z)) in the robot's reference coordinate system.

T〓=xt 0yt 0zt 0Pt 1=xt(X)yt(X)zt(X)Pt(X) xt(Y)yt(Y)zt(Y)Pt(Y) xt(Z)yt(Z)zt(Z)Pt(Z) 0 0 0 1 そして、これらジヨイント角ベクトルと位置・
姿勢マトリツクスT〓とは、全ての既知の値である
とともに、互いに交換可能である。j〓i -1は、実際
にロボツトを作動させて作つたグラインダ研削点
の軌跡をグラインダ研削点に設定した座標系で、
第7図に示した方向に1mmずらしたり、ま
た、xyz軸まわりに1°傾けるにはロボツトの6軸
のエンコーダ値を何ビツト修正すればよいかを表
わす逆ヤコービアンマトリツクスで、6×6の次
元を持つ。また、メモリ101には、第6図に示
す位置データPSlが記憶されている。こ
れはそれぞれ、ロボツトが休止しているパーキン
グ位置、研削軌跡の始点位置および終点位置を示
すもので、実際の研削が行なわれる研削軌跡L2
では速度・軌跡制御により研削対象物123の最
終仕上面に沿つてロボツトの腕を駆動するのに対
し、研削作業が行なわれない軌跡L1,L3,L4
はポイント・ツー・ポイント(PTP)制御によ
り、サーボ系において位置偏差で与えられる速度
指令(SP),(Pl)および(Sl
から作られる速度パターンに従つてロボツトを高
速で動かすための位置データである。ここで、軌
跡L4は、PTP制御によりグラインダは研削対象
物123に接触しないように離れた軌跡を描く。
なお第6図は研削対象物123に対し軌跡L2
表される片方向研削の場合を示しているが、両方
向研削をする場合には、軌跡L2に相当する軌跡
上を速度・軌跡制御により往復移動することも可
能である。
T = x t 0y t 0z t 0P t 1 = x t (X)y t (X)z t (X)P t (X) x t (Y)y t (Y)z t (Y)P t (Y) x t (Z) y t (Z) z t (Z) P t (Z) 0 0 0 1 Then, these joint angle vectors and position
The posture matrix T〓 is all known values and can be exchanged with each other. j〓 i -1 is a coordinate system in which the locus of the grinder grinding point created by actually operating the robot is set as the grinder grinding point,
This is an inverse Jacobian matrix that shows how many bits the encoder values of the six axes of the robot need to be corrected in order to shift the robot by 1 mm in the direction shown in Figure 7 or to tilt it by 1 degree around the x, y, and z axes. has dimensions of Further, the memory 101 stores position data P , S , and l shown in FIG. These indicate the parking position where the robot is at rest, the start point position and the end point position of the grinding trajectory, respectively, and the grinding trajectory L 2 where the actual grinding is performed.
In contrast, the robot's arm is driven along the final finished surface of the object to be ground 123 by speed and trajectory control, whereas point-to- point (PTP) ) control, speed commands ( SP ), ( Pl ) and ( Sl ) given by position deviation in the servo system
This is position data for moving the robot at high speed according to a speed pattern created from Here, the trajectory L4 is such that the grinder draws a distance from the object 123 to be ground due to the PTP control.
Although Fig. 6 shows the case of unidirectional grinding represented by the trajectory L 2 for the object to be ground 123, when performing bidirectional grinding, speed and trajectory control are performed on the trajectory corresponding to the trajectory L 2 . It is also possible to move back and forth.

次に、ロボツトシーケンスコントローラ102
は、第8図に示すセンサシーケンスコントローラ
168にセンシングモード信号(S.M.)を出す
と、初期に作成した軌跡データiiだけでロ
ボツトが作動し、軌跡を移動するとともにセンサ
システムが作動し、第8図に示したグラインダ1
24の研削点軌跡が研削対象物の形状と方向に
G1mm、方向にG2mmずれ、軸まわりにG3°傾い
たと計測し、第5図に示したロボツトシーケンス
コントローラ102を通じて、これがメモリ10
1にずれ修正データとして記憶される。この時、
同時に第8図中に示した研削対象物の方向に研
削すべき高さG4i(i=1〜m)も記憶される。セ
ンサシステムの動作は後述する。また、センシン
グモード時のロボツトの動作については、研削対
象物を削るグラインドモード時の動作は軌跡デー
タが修正されることと、軌跡に沿つたロボツトの
送り速度が一定であることを除けば全く同じであ
るから省略する。
Next, the robot sequence controller 102
When the sensing mode signal (SM) is sent to the sensor sequence controller 168 shown in FIG . Grinder 1 shown in Figure 8
The 24 grinding point trajectories correspond to the shape and direction of the object to be ground.
The robot sequence controller 102 shown in FIG .
1 as deviation correction data. At this time,
At the same time, the height G 4i (i=1 to m) to be ground in the direction of the object to be ground shown in FIG. 8 is also stored. The operation of the sensor system will be described later. In addition, the robot's operation in sensing mode is exactly the same as in grind mode, which grinds the object to be ground, except that the trajectory data is modified and the robot's feed rate along the trajectory is constant. Therefore, it is omitted.

以下、既に第5図に示したロボツトシーケンス
コントローラ102により、既にメモリ101内
に軌跡データii、修正係数データj〓i -1および
ずれ量G1,G2,G3も研削高さG4iが記憶されてい
るものとして、ロボツトシーケンスコントローラ
102がグラインドモード信号(G.M.)を発し
た場合のロボツト側の動作だけまず説明する。
Hereinafter, the robot sequence controller 102 shown in FIG. 5 has already stored trajectory data i , i , correction coefficient data j〓 i -1 and deviation amounts G 1 , G 2 , G 3 in the memory 101 as well as the grinding height G. Assuming that 4i is stored, only the operation on the robot side when the robot sequence controller 102 issues a grind mode signal (GM) will be described first.

次に、本第3実施例装置のロボツトの動作を説
明する。ロボツトは現在第6図中のパーキング位
Pにあり、一連の動作が終れば、再びパーキ
ング位置Pに戻る。まず、第6図中において、
PTP軌跡L1の間は、センシングモード(S.M.)
時、グラインドモード(G.M.)時に関係なく、
ロボツトシーケンスコントローラ102は、メモ
リ101に記憶している位置データSだけを読
み出し、加算器103に出力する。その結果、ロ
ボツトサーボ110RSへは減算器110を通し
て始点Sと現在位置xP(パーキング位置
に停止していたから)との偏差SPが出力さ
れ、研削軌跡の始点位置までロボツトはPTP制
御を受けて動作する。そして、グラインダ124
の研削歯面位置が始点Sに達すると同時に、ロ
ボツトシーケンスコントローラ102は、グライ
ンドモード信号(G.M.)を第7図に示したトル
ク位置制御システムに送る。このトルク位置制御
システムでは、後述するようにグラインドモード
信号(G.M.)を受けると同時に、予め設定され
たパターンでグラインダ124を研削対象物12
3の第7図に示した方向に押し付け、所定の設
定速度n0(トルクと対応)と一致した瞬間に論理
信号vc=“1”をロボツトシーケンスコントロー
ラ102に送つてくる。ロボツトシーケンスコン
トローラ102では、この論理信号vc=“1”を
受けて、これより第6図に示した研削軌跡L2
沿つて研削を開始すべくメモリ101から順次速
度軌跡データiが割算器105に、位置軌跡デ
ータiが加算器103に、軌跡修正係数データj〓i
-1とずれ量Gi,G2,G3が掛算器104に、研削
高さG4i(i=1〜m)が平均分割数N0を演算す
る演算器107に読み出され、セツトされる。演
算器107からはN0が研削回数としてのMを演
算する演算器108に出力され、演算器108か
らはロボツトシーケンスコントローラ102内部
のカウンターに研削回数Mをセツトする。これに
より、ロボツトシーケンスコントローラ102
は、ロボツトがM回の研削軌跡を作つた後、新た
なデータをメモリ101から読み出さなくなり、
一連の動作を終了する。
Next, the operation of the robot of the third embodiment will be explained. The robot is currently at parking position P in FIG. 6, and returns to parking position P once the series of operations is completed. First, in Figure 6,
During PTP trajectory L 1 , sensing mode (SM)
Regardless of the time or grind mode (GM),
The robot sequence controller 102 reads only the position data S stored in the memory 101 and outputs it to the adder 103. As a result, the deviation S - P between the starting point S and the current position x = P (because it was stopped at the parking position) is output to the robot servo 110RS through the subtracter 110, and the robot receives PTP control until it reaches the starting point of the grinding trajectory. It works. And the grinder 124
At the same time that the grinding tooth flank position reaches the starting point S , the robot sequence controller 102 sends a grind mode signal (GM) to the torque position control system shown in FIG. In this torque position control system, as will be described later, upon receiving a grind mode signal (GM), the grinder 124 is moved to the object 12 to be ground in a preset pattern.
3 in the direction shown in FIG. 7, and at the moment when the speed coincides with a predetermined set speed n 0 (corresponding to the torque), a logic signal v c =“1” is sent to the robot sequence controller 102 . The robot sequence controller 102 receives this logical signal v c = "1" and sequentially divides the velocity trajectory data i from the memory 101 to start grinding along the grinding trajectory L2 shown in FIG. The position locus data i is sent to the adder 105, and the locus correction coefficient data j〓 i
-1 and the deviation amounts G i , G 2 , G 3 are read out to the multiplier 104, and the grinding height G 4i (i=1 to m) is read out and set in the arithmetic unit 107 that calculates the average division number N 0 . Ru. The computing unit 107 outputs N 0 to the computing unit 108 which computes M as the number of times of grinding, and the computing unit 108 sets the number of grindings M in a counter inside the robot sequence controller 102 . As a result, the robot sequence controller 102
After the robot has created M grinding trajectories, new data is no longer read from the memory 101.
Finish a series of actions.

一方、演算器107の出力N0は、軌跡に沿つ
た実際の軌跡分割数Niを計算する演算器106
にセツトされ、その出力Niは割算器105の一
方の入力となるので、割算器105の出力、即ち
軌跡に沿つた送り速度i/Niは研削高さのうね
りに応じて高ければ遅く、低ければ早くなること
がわかる。この送り速度i/Niは、ロボツトの
6軸に対する調整係数3を掛けた後、掛算器1
11の出力(i/Ni)*3としてフイードホワ
ード制御の速度項として加算/減算器113に加
えられる。
On the other hand, the output N 0 of the arithmetic unit 107 is obtained from the arithmetic unit 107 that calculates the actual number of trajectory divisions N i along the trajectory.
, and its output N i becomes one input of the divider 105. Therefore, if the output of the divider 105, that is, the feed rate along the trajectory i /N i is high according to the undulation of the grinding height, then You can see that it's slow, and the lower it is, the faster it is. This feed rate i /N i is multiplied by the adjustment coefficient 3 for the 6 axes of the robot, and then the multiplier 1
The output ( i / Ni )* 3 of 11 is added to the adder/subtractor 113 as a speed term for feedforward control.

他方、掛算器104では軌跡に沿つた位置の修
正量Δが計算される。即ち、 Δ=ΔE1 ΔE2 ΔE3 ΔE4 ΔE5 ΔE6=j〓i -1・x方向の位置ずれ y方向の位置ずれ z方向の位置ずれ x軸まわりの傾き y軸まわりの傾き z軸まわりの傾き=j〓i -1・G1 G2 0 0 G3 0 の関係によつて、ロボツトの各関節のエンコーダ
値の変化Δが得られる。つまり、被研削物の直
交座標系での位置ずれG1,G2や姿勢ずれG3がわ
かると、そのずれに対応するロボツト各関節座標
系でのずれΔを求めることができる。この修正
量Δは加算器103の入力となり、i+Δ
を新たな位置データとしてDDA演算器109に
出力する。DDA演算器109は、データiとデ
ータi−1との軌跡分割数Niをもう一方の入力
として、iとi−1間の位置データをijとして
一定周期、例えば10msで刻々と演算する。その
演算回数はNiで、ii-1との位置を直線補間
して、その途中の位置データを作つている。この
位置データijは、フイードホワード制御の位置
項として減算器110へ出力され、目標位置とな
る。また、減算器110は、エンコーダ122が
監視するロボツトの各軸の位置をグレイバイナ
リー変換器120により2進数値xに変換した
ロボツトの現在位置との間で負帰還制御ループを
作り、ijxを出力し、各軸調整係数4を掛
算器112により掛けて、フイードホワード速度
項と加算/減算器113により、(i/Ni)*
3+(ijx)*4が作られる。また、エン
コーダの2進数値xと遅れ補償演算器117の
出力cとを減算器115で減算し、各軸サーボ
の実速度を作り、各軸調整係数5を掛算器11
4で掛けた出力(xc)*5を加算/減算
器113の減算入力とすることで、サーボ系の追
従性を補償している。
On the other hand, the multiplier 104 calculates the amount of correction Δ of the position along the trajectory. That is, ∆=∆E 1 ∆E 2 ∆E 3 ∆E 4 ∆E 5 ∆E 6 = j〓 i -1・Positional deviation in the x direction Positional deviation in the y direction Positional deviation in the z direction Tilt around the x axis Tilt around the y axis Z axis The change Δ in the encoder value of each joint of the robot can be obtained from the relationship of circumferential slope=j〓 i -1 ·G 1 G 2 0 0 G 3 0. That is, if the positional deviations G 1 and G 2 and posture deviation G 3 of the object to be ground in the orthogonal coordinate system are known, the corresponding deviation Δ in the coordinate system of each joint of the robot can be determined. This correction amount Δ becomes the input of the adder 103, i + Δ
is output to the DDA calculator 109 as new position data. The DDA calculator 109 uses the trajectory division number N i of data i and data i-1 as the other input, and calculates the position data between i and i-1 as ij at a constant cycle, for example, 10 ms. The number of calculations is N i , and the positions of i and i-1 are linearly interpolated to create intermediate position data. This position data ij is output to the subtracter 110 as a position term for feedforward control, and becomes the target position. Further, the subtracter 110 creates a negative feedback control loop between the position of each axis of the robot monitored by the encoder 122 and the current position of the robot converted into a binary value x by the gray binary converter 120, ijx is output, multiplied by each axis adjustment coefficient 4 by the multiplier 112, and the feed forward speed term and the adder/subtractor 113 produce ( i /N i ) *
( 3 + ( ijx ) * 4 is created. Also, the subtracter 115 subtracts the binary value x of the encoder and the output c of the delay compensation calculator 117 to create the actual speed of each axis servo. Axis adjustment coefficient 5 multiplier 11
By using the output ( x - c )* 5 multiplied by 4 as the subtraction input of the adder/subtractor 113, the followability of the servo system is compensated.

以上のデイジタル演算により、ロボツトの6軸
各サーボへ適切な軌跡を作るための偏差が全て計
算できたので、これをD/A変換器116により
アナログ量に変換し、更に、サーボアンプ118
で電力増幅をしてサーボバルブ119に出力し、
6軸のロボツトのシリンダ121を駆動せしめ、
各軸の位置に相応するロボツト手先に装着した
グラインダ研削点の軌跡を制御するとともに、そ
の軌跡に沿つたグラインダ歯面の送り速度を研削
対象物の研削高さに応じて制御し、うねりを除去
している。このようにして、グラインダ研削歯面
が軌跡の終点第6図中位置 lに達すると、ロボ
ツトシーケンスコントローラ102はまた新たに
メモリ101から軌跡の始点データ第1図S
読み出し、第6図中の軌跡L4をPTP制御で始点
Sまで戻り、上述した一連の動作を繰り返す。
そして、その動作がM回に達すると、ロボツトは
第6図中の軌跡L3をPTP制御でパーキングP
で戻つて停止し、曲面の研削作業を終えることに
なる。その際、演算器108に設定する係数K2
は、グラインダの研削能力と適切な研削作業時間
の2つの制限条件から決まり、所望の時間内に研
削作業を終えるよう調整することができる。
Through the digital calculations described above, all the deviations needed to create appropriate trajectories for each of the robot's six axes and servos have been calculated, so this is converted into an analog quantity by the D/A converter 116, and then the servo amplifier 118
The power is amplified and output to the servo valve 119,
Drive the cylinder 121 of the 6-axis robot,
The trajectory of the grinder grinding point attached to the robot hand is controlled according to the position of each axis, and the feed rate of the grinder tooth surface along that trajectory is controlled according to the grinding height of the object to be ground to eliminate waviness. are doing. In this way, when the grinder grinding tooth surface reaches the end point of the trajectory, position E l in FIG. 6, the robot sequence controller 102 again reads out the trajectory start point data S in FIG. The trajectory L 4 is returned to the starting point E S by PTP control, and the above-mentioned series of operations is repeated.
When the operation reaches M times, the robot returns to parking P on the trajectory L3 in FIG. 6 under PTP control, stops, and finishes the grinding work on the curved surface. At that time, the coefficient K 2 set in the arithmetic unit 108
is determined by two limiting conditions: the grinding capacity of the grinder and the appropriate grinding work time, and can be adjusted so that the grinding work is completed within a desired time.

以上により、センサシステムからのずれ量G1
G2,G3と研削高さG4i(i=1〜m)のデータに
より、ロボツトが本来記憶している軌跡データ
iを修正し、研削高さに応じて送り速度を制
御し、更に、平均研削高さとグラインダの研削能
力とから研削作業時間を決めることにより、研削
対象物に位置ずれや姿勢ずれおよび研削高さのう
ねりがあつても、設定時間内に曲面研削作業を遂
げることができる。
From the above, the deviation amount G 1 from the sensor system,
Based on the data of G 2 , G 3 and grinding height G 4i (i = 1 to m), the trajectory data originally stored by the robot is
By correcting i and i , controlling the feed rate according to the grinding height, and determining the grinding work time from the average grinding height and the grinding capacity of the grinder, it is possible to prevent positional deviations, posture deviations, and grinding of the object to be ground. Even if there is an undulation in height, the curved surface grinding work can be completed within the set time.

第7図は、本発明の第3実施例装置の加工手段
としてのトルク位置制御システムを示したもの
で、136は5軸または6軸以上の自由度を持つ
たロボツトの腕端133に設けられたグラインダ
制御装置であり、この装置136には油圧モータ
134が設けられ、電気・油圧サーボ弁135
(以下、電気・油圧サーボ弁を単に電油サーボ弁
という)を定電流I0で駆動することによつて油圧
源137から供給される油圧が制御され、公知の
サーボ弁135のトルク回転数特性曲線上で動作
する(第3図参照)。この油圧モータ134の回
転力は、伝達機構128を介してグラインダ12
4に伝達される。このグラインダ124の回転数
は、回転数検出器125でパルス列出力nP(t)
として検出される。また、グラインダ制御装置1
36には油圧シリンダ130が設けられ、この油
圧シリンダ130内部に設けられたピストン12
9の軸端131,131′は、ロボツト腕端13
3に設けられた枠132に固定され、油圧源13
7から電油サーボ弁127を介して供給される油
圧によつて、グラインダ124はロボツト腕端1
33を基準として研削対象物123に対して前後
進する。また、グラインダ124のロボツト腕端
133に対する相対位置は、ポテンシヨメータ1
26によつて検出され、xP(t)を出力する。
FIG. 7 shows a torque position control system as a processing means of the third embodiment of the present invention, and 136 is provided at the arm end 133 of a robot having degrees of freedom of five or six axes or more. This device 136 is equipped with a hydraulic motor 134 and an electric/hydraulic servo valve 135.
(Hereinafter, the electric/hydraulic servo valve is simply referred to as an electro-hydraulic servo valve) is driven with a constant current I 0 to control the oil pressure supplied from the oil pressure source 137, and the torque rotation speed characteristic of the known servo valve 135 is controlled. It operates on a curve (see Figure 3). The rotational force of this hydraulic motor 134 is transmitted to the grinder 12 through a transmission mechanism 128.
4. The rotation speed of this grinder 124 is determined by the rotation speed detector 125 as a pulse train output n P (t)
Detected as . In addition, the grinder control device 1
36 is provided with a hydraulic cylinder 130, and a piston 12 provided inside this hydraulic cylinder 130.
The shaft ends 131, 131' of 9 are the robot arm ends 13.
3 is fixed to a frame 132 provided in the hydraulic source 13.
The grinder 124 is operated by the hydraulic pressure supplied from the robot arm end 1 through the electro-hydraulic servo valve 127.
33 as a reference and moves back and forth with respect to the object to be ground 123. Further, the relative position of the grinder 124 with respect to the robot arm end 133 is determined by the potentiometer 1.
26 and outputs x P (t).

次に、このトルク位置制御システムの動作を説
明する。前述したように、ロボツトシーケンスコ
ントローラ102は、ロボツトを第6図中の軌跡
L1の間にPTP制御し、研削軌跡の始点Sにグラ
インダ124を移動させると、グラインドモード
信号(G.M.)を発する。このトルク位置制御シ
ステムでは、このグラインドモード信号(G.M.)
を受けて、グラインダ124の目標回転数n0を目
標回転数設定器148を通して減算器142に出
力する。同時に、定電流設定器141によつて定
電流I0をサーボ弁135に出力し、これにより、
グラインダ124は回転力伝達系(サーボ弁13
5、油圧モータ134、回転力伝達機構128)
の電流I0をパラメータとする電油サーボ弁135
のトルク回転数特性曲線上で、トルク零に対応す
る最高回転数で回転する。この回転は、回転数検
出器125によりパルス列nP(t)に変換され、
更に、周波数−電圧変換器138によりアナログ
電圧値n(t)に変換され、減算器142と比較
器149へ出力される。この比較器149はn
(t)とn0を常に比較しているが、一度でもn
(t)n0となつたならば、その論理出力信号vc
は“1”のレベルをホールドするように動作す
る。この場合、グラインダ124は研削対象物1
23と接触していないので、n(t)>n0となり、
比較器149はリレー150に論理信号vc=“0”
を出力する。リレー150には、論理信号“1”
ならば接点が閉じ、“0”ならば開く1個のメイ
ク接点A0と、“0”ならば接点が閉じ、“1”な
らば開く2個のブレイク接点12が付いてい
る。従つて、グラインドモード信号(G.M.)が
発せられた直後は、グラインダ124が研削対象
物に接触しておらず、接点145はOFF状態、
接点146,147はON状態となつている。グ
ラインドモード信号(G.M.)はまた、同時に位
置パターン発生器151にも発せられているの
で、位置パターン発生器151はx0(t)を出力
している。この場合、接点146,147によつ
て加算/減算器143には位置パターン発生器1
51からの目標位置信号x0(t)がプラスに、ポ
テンシヨメータ126からのグラインダ124の
現在位置信号xP(t)がマイナスに加わるので、
サーボアンプ140にはx0(t)−xP(t)が出力
され、サーボアンプ140より電力増幅されてサ
ーボ弁127に出力されるので、x0(t)を目標
値とする位置制御ループ○
Next, the operation of this torque position control system will be explained. As mentioned above, the robot sequence controller 102 moves the robot along the trajectory shown in FIG.
When the grinder 124 is moved to the starting point S of the grinding trajectory by PTP control during L1 , a grind mode signal (GM) is generated. In this torque position control system, this grind mode signal (GM)
In response, the target rotation speed n 0 of the grinder 124 is output to the subtractor 142 through the target rotation speed setting device 148 . At the same time, constant current setting device 141 outputs constant current I 0 to servo valve 135, thereby
The grinder 124 has a rotational force transmission system (servo valve 13
5, hydraulic motor 134, rotational force transmission mechanism 128)
Electro-hydraulic servo valve 135 with current I 0 as a parameter
The motor rotates at the maximum rotation speed corresponding to zero torque on the torque rotation speed characteristic curve. This rotation is converted into a pulse train n P (t) by the rotation speed detector 125,
Furthermore, it is converted into an analog voltage value n(t) by a frequency-voltage converter 138 and output to a subtracter 142 and a comparator 149. This comparator 149 is n
(t) and n 0 are constantly compared, but even once n
If (t)n becomes 0 , its logical output signal v c
operates to hold the "1" level. In this case, the grinder 124 grinds the object 1 to be ground.
Since there is no contact with 23, n(t)>n 0 ,
Comparator 149 sends logic signal v c =“0” to relay 150
Output. The relay 150 has a logic signal “1”
There is one make contact A 0 which closes if the value is " 0 " and opens if the value is "0", and two break contacts 1 and 2 which close the contact if the value is "0" and open if the value is "1" . Therefore, immediately after the grind mode signal (GM) is issued, the grinder 124 is not in contact with the object to be ground, and the contact 145 is in the OFF state.
Contacts 146 and 147 are in the ON state. Since the grind mode signal (GM) is also issued to the position pattern generator 151 at the same time, the position pattern generator 151 is outputting x 0 (t). In this case, the adder/subtractor 143 is connected to the position pattern generator 1 by the contacts 146 and 147.
The target position signal x 0 (t) from the potentiometer 126 is added to the positive side, and the current position signal x P (t) of the grinder 124 from the potentiometer 126 is added to the negative side.
x 0 (t) - x P (t) is output to the servo amplifier 140, which amplifies the power and outputs it to the servo valve 127, so a position control loop with x 0 (t) as the target value is established. ○

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 移動可能な腕を有するロボツト本体と、予め
3次元測定機またはマニユアル操作によつて得た
被加工部の最終仕上面を通る加工点に対応して腕
が移動すべき軌跡を表す位置指令および該軌跡上
の移動速度指令を記憶するメモリ、および、該メ
モリから読み出された前記位置指令に基づくサー
ボにより腕の軌跡を制御するとともに、前記位置
指令に基づく前記腕の目標位置と実位置との偏差
に前記メモリからの速度指令を加算してフイード
ホワード制御することにより腕の実際の軌跡およ
び該軌跡上の速度を目標の軌跡および該軌跡上の
目標速度に一致させることにより腕を速度軌跡制
御する速度軌跡制御装置を有するロボツト制御装
置と、を具備するロボツトと、 前記速度軌跡制御されるロボツト本体の腕の端
に該腕に対し移動可能に配置した加工工具と、該
加工工具の回転数に基づいて腕に対し加工工具を
移動することにより前記加工工具と被加工部との
位置関係を制御することにより、加工工具による
3次元曲面の被加工部の時間当たりの加工量を制
御可能にした加工制御装置とを有する加工手段と
からなり、 前記速度軌跡制御により腕が前記被加工部を移
動するとともに、前記腕に配置された加工工具に
よる被加工部の時間当たりの加工量を制御するこ
とにより滑らかな3次元曲面を形成することを特
徴とする3次元曲面加工装置。 2 前記ロボツト制御装置の位置サーボは、フイ
ードバツクループを介してフイードバツクされる
その腕の軌跡に応じた位置情報を一定周期でサン
プリングし、連続する2つの位置情報に基づいて
速度を演算し、前記位置サーボに速度のフイード
バツク制御をかけることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の3次元曲面加工装置。 3 移動可能な腕を有するロボツト本体と、予め
3次元測定機またはマニユアル操作によつて得た
被加工部の最終仕上面を通る加工点に対応して腕
が移動すべき軌跡を表す位置指令および該軌跡上
の移動速度指令を記憶するメモリ、および、該メ
モリから読み出された前記位置指令に基づくサー
ボにより腕の軌跡を制御するとともに、前記位置
指令に基づく前記腕の目標位置と実位置との偏差
に前記メモリからの速度指令を加算してフイード
ホワード制御することにより腕の実際の軌跡およ
び該軌跡上の速度を目標の軌跡および該軌跡上の
目標速度に一致させることにより腕を速度軌跡制
御する速度軌跡制御装置を有するロボツト制御装
置と、を具備するロボツトと、 前記速度軌跡制御されるロボツト本体の腕の端
に該腕に対し移動可能に配置した加工工具と、該
加工工具の回転数に基づいて腕に対し加工工具を
移動することにより前記加工工具と被加工部との
位置関係を制御することにより、加工工具による
3次元曲面の被加工部の時間当たりの加工量を制
御可能にした加工制御装置とを有する加工手段
と、 前記ロボツト本体の腕に配設され、被加工部の
位置ずれ、姿勢ずれおよびうねりを検出するセン
サと、該センサからの信号に基づいて前記位置指
令と速度のフイードホワード制御とを修正するた
めの信号に変換するための信号処理回路とからな
るセンサシステムとを有するとともに、 前記ロボツト制御装置に前記センサシステムか
らの修正信号に応じて位置指令と速度のフイード
ホワード制御の修正とを可能にする修正機能を持
たせることにより、被加工部の位置ずれ、姿勢ず
れおよびうねりの影響を補償するようにしたこと
を特徴とする3次元曲面加工装置。 4 前記ロボツト制御装置の位置サーボは、フイ
ードバツクループを介してフイードバツクされる
その腕の軌跡に応じた位置情報を一定周期でサン
プリングし、連続する2つの位置情報に基づいて
速度を演算し、前記位置サーボに速度のフイード
バツク制御をかけることを特徴とする特許請求の
範囲第3項記載の3次元曲面加工装置。 5 前記センサシステムは、被加工部に対応して
センサを所定の軌跡でスキヤニングするスキヤニ
ング装置を有することを特徴とする特許請求の範
囲第3項記載の3次元曲面加工装置。 6 前記ロボツト制御装置は、前記信号処理回路
から出力される信号に基づいて、被加工部に沿う
方向の加工軌跡上の速度を被加工部のうねりに応
じて制御することにより、被加工部のうねりを除
去するようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第3項記載の3次元曲面加工装置。 7 前記加工手段は、被加工面に対して略垂直方
向に往復動するアクチユエータを介して前記ロボ
ツトの腕に配置され、前記ロボツトの腕が被加工
部を加工軌跡に従い移動する際に、アクチユエー
タは加工手段を被加工部に対して位置制御により
接近させた後、トルク制御により一定期間は一定
トルクになるよう被加工部のうねりに応じて位置
関係を制御し、しかる後、位置制御により退避さ
せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第6項記載の3次元曲面加工装置。 8 移動可能な腕を有するロボツト本体と、予め
3次元測定機またはマニユアル操作によつて得た
被加工部の最終仕上面を通る加工点に対応して腕
が移動すべき軌跡を表す位置指令および該軌跡上
の移動速度指令を記憶するメモリ、および、この
メモリから読み出された位置指令に基づき設定さ
れたPTPモード信号と前記位置指令および速度
指令のパターンで設定された速度軌跡モード信号
とを出力し、前記2つのモード信号の切換えを被
加工物近傍で行うモード切換装置を含み、前記位
置指令に基づくサーボにより腕の軌跡を制御する
とともに、前記位置指令に基づく前記腕の目標位
置と実位置との偏差に前記速度指令を加算してフ
イードホワード制御することにより腕の実際の軌
跡および該軌跡上の速度を目標の軌跡および該軌
跡上の目標速度に一致させることにより腕を速度
軌跡制御するとともに、前記PTPモード信号で
前記被加工物近傍まで移動され、前記速度軌跡モ
ード信号で被加工物上を移動するように前記腕の
複数軸を制御する速度軌跡制御装置を有するロボ
ツト制御装置と、を具備するロボツトと、 前記速度軌跡制御されるロボツト本体の腕の端
に該腕に対し移動可能に配置した加工工具と、該
加工工具の回転数に基づいて腕に対し加工工具を
移動することにより前記加工工具と被加工部との
位置関係を制御することにより、加工工具による
3次元曲面の被加工部の時間当たりの加工量を制
御可能にした加工制御装置とを有する加工手段と
からなり、 前記速度軌跡制御により腕が前記被加工部を移
動するとともに、前記腕に配置された加工工具に
よる被加工部の時間当たりの加工量を制御するこ
とにより滑らかな3次元曲面を形成することを特
徴とする3次元曲面加工装置。
[Claims] 1. A robot body having a movable arm, and the arm should move in accordance with a machining point passing through the final finished surface of the workpiece obtained in advance by a three-dimensional measuring machine or manual operation. A memory that stores a position command representing a trajectory and a movement speed command on the trajectory, and a servo that controls the trajectory of the arm based on the position command read from the memory, and controls the trajectory of the arm based on the position command. By adding the speed command from the memory to the deviation between the target position and the actual position and performing feedforward control, the actual trajectory of the arm and the speed on the trajectory are made to match the trajectory of the target and the target speed on the trajectory. a robot control device having a speed trajectory control device for controlling the speed trajectory of the arm according to the method of the present invention; By controlling the positional relationship between the machining tool and the workpiece by moving the machining tool relative to the arm based on the rotation speed of the machining tool, the speed per time of the workpiece on a three-dimensional curved surface by the machining tool is controlled. a machining means having a machining control device capable of controlling the amount of machining, the arm moves over the workpiece part by the speed trajectory control, and the workpiece part is moved per hour by the machining tool disposed on the arm. A three-dimensional curved surface machining device is characterized in that it forms a smooth three-dimensional curved surface by controlling the amount of machining. 2. The position servo of the robot control device samples position information corresponding to the trajectory of the arm fed back via the feedback loop at a constant cycle, and calculates the speed based on two consecutive position information, 2. The three-dimensional curved surface machining apparatus according to claim 1, wherein speed feedback control is applied to said position servo. 3. A robot body with a movable arm, a position command indicating a trajectory along which the arm should move corresponding to a machining point passing through the final finished surface of the workpiece obtained in advance by a three-dimensional measuring machine or manual operation, and A memory for storing a movement speed command on the trajectory, and a servo based on the position command read from the memory to control the trajectory of the arm, and to adjust the target position and actual position of the arm based on the position command. The velocity trajectory of the arm is controlled by adding the velocity command from the memory to the deviation of the velocity and performing feedforward control to match the actual trajectory of the arm and the speed on the trajectory to the target trajectory and the target speed on the trajectory. a robot control device having a speed trajectory control device; a processing tool disposed at an end of an arm of the robot body whose speed trajectory is controlled so as to be movable relative to the arm; By controlling the positional relationship between the processing tool and the workpiece by moving the processing tool relative to the arm based on a processing means having a processing control device; a sensor disposed on the arm of the robot body to detect positional deviation, posture deviation, and waviness of the processed part; and a signal processing circuit for converting the feedforward control of the speed into a signal for correction, and the robot control device is provided with a position command and a feedforward control of the speed according to the correction signal from the sensor system. A three-dimensional curved surface machining device, characterized in that it has a correction function that enables control correction, thereby compensating for the effects of positional deviation, posture deviation, and waviness of a processed part. 4. The position servo of the robot control device samples position information corresponding to the trajectory of the arm fed back via the feedback loop at a constant cycle, and calculates the speed based on two consecutive position information, 4. The three-dimensional curved surface machining apparatus according to claim 3, wherein speed feedback control is applied to said position servo. 5. The three-dimensional curved surface machining apparatus according to claim 3, wherein the sensor system includes a scanning device that scans the sensor along a predetermined trajectory corresponding to the part to be machined. 6. The robot control device controls the speed of the machining trajectory in the direction along the workpiece according to the waviness of the workpiece, based on the signal output from the signal processing circuit. The three-dimensional curved surface processing apparatus according to claim 3, characterized in that the undulations are removed. 7. The processing means is disposed on the arm of the robot via an actuator that reciprocates in a direction substantially perpendicular to the workpiece surface, and when the arm of the robot moves along the workpiece along the workpiece trajectory, the actuator moves After the processing means is brought close to the workpiece by position control, the positional relationship is controlled according to the waviness of the workpiece by torque control so that the torque is constant for a certain period of time, and then it is withdrawn by position control. A three-dimensional curved surface machining device according to claim 6, characterized in that the three-dimensional curved surface machining device is configured as follows. 8 A robot body having a movable arm, and a position command indicating a trajectory in which the arm should move in correspondence with a machining point passing through the final finished surface of the workpiece obtained in advance by a three-dimensional measuring machine or manual operation, and A memory for storing a movement speed command on the trajectory, a PTP mode signal set based on the position command read from this memory, and a speed trajectory mode signal set based on the pattern of the position command and speed command. The device includes a mode switching device that outputs and switches between the two mode signals near the workpiece, and controls the trajectory of the arm by a servo based on the position command, and also controls the target position and actual position of the arm based on the position command. The speed trajectory of the arm is controlled by adding the speed command to the deviation from the position and performing feedforward control to match the actual trajectory of the arm and the speed on the trajectory to the target trajectory and the target speed on the trajectory. and a robot control device having a speed trajectory control device that controls a plurality of axes of the arm so that the arm is moved close to the workpiece in accordance with the PTP mode signal and moves over the workpiece in accordance with the speed trajectory mode signal; a processing tool disposed at the end of an arm of the robot main body whose speed trajectory is controlled so as to be movable relative to the arm; and moving the processing tool relative to the arm based on the rotational speed of the processing tool. a processing means having a processing control device capable of controlling the amount of processing per time of the processing part of the three-dimensional curved surface by the processing tool by controlling the positional relationship between the processing tool and the processing part. , the arm moves on the workpiece by the speed trajectory control, and a smooth three-dimensional curved surface is formed by controlling the amount of processing per time of the workpiece by the processing tool disposed on the arm. Characteristic three-dimensional curved surface processing equipment.
JP2806879A 1979-03-10 1979-03-10 Machining device for three-dimensional curved surface Granted JPS55120941A (en)

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JPS55120941A JPS55120941A (en) 1980-09-17
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JPS59205283A (en) * 1983-05-06 1984-11-20 三菱電機株式会社 Industrial robot
JPH061347Y2 (en) * 1987-09-18 1994-01-12 豊田工機株式会社 Tool mounting device for robot

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JPS4996452A (en) * 1973-01-25 1974-09-12
JPS53101183A (en) * 1977-02-15 1978-09-04 Toshiba Corp Adapting control device

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