JPH0360963A - 自動研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶接余盛の仕上げやパリ取り、面取り等に使用
する自動研削装置に関する。

［従来の技術］ 溶接の余盛を仕上げたり、パリ取りゃ面取りをする際の
研削作業を自動化するため、すでに第８図及び第９図に
示すような自動研削装置が特願昭６２−２７９３１５号
として出願されている。すなわち、単位時間当り研削量
の大小に応じてモータ負荷電流が増減する電子グライン
ダ２４、該グラインダを保持するスライダ８、該スライ
ダを昇降するスライド機構６、走行台車４及びレール１
から成り、台車４はレール１によって被研削ａ＜溶接余
盛〉５１に平行に一定速度で走行する。台車４の下部に
ビニオン２を突出させ、これをガイドレール１上に設け
たうツク３にかみ合せる。走行機構５には走行用モータ
（図示省略〉が内蔵され、減速機構を介しビニオン２を
回動して台車４をレール１の長手方向に一定速度で走行
させるようになっている。スライド機構６は電子グライ
ンダ２４と溶接余盛５１との間の高さ方向の距離を制御
するもので、上端のスライド昇降用モータ７の出力軸に
スライダ内部の支持ブロックを螺合し、モータ７の回転
によりスライダ８を昇降させる。スライダ８の前部にホ
ルダ９を設けて電子グラインダ２４を取付けている。

台車４を被研削線（溶接余盛）５１に沿って一定速度で
走行させるとき、グラインダ２４のモータ負荷電流が一
定になるようにスライド機構６が制御される結果、砥石
２６が消耗しても単位時間当り研削ｆｉｎ＋ｍ３／分は
常に一定に保持される。したがって、第１０図のような
断面の余盛が、第１１図のように溶接線上はぼ均一に存
在するならば、母材面が変形していてもそれに追従して
均一に仕上げることができる。しかも、加圧力を制御す
る方式のように重力の影響を受けることがないので、横
向、上向等あらゆる姿勢で研削しても制御性能が変わら
ない利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、この装置を研削開始点で起動する場合、砥石が被
研削物に接触していない状態でグラインダモータの回転
を始動する必要がある。その後の操作方法としては、（
イ）スライド制御回路（図示省略）と台車走行を同時に
始動する。（ロ）まずスライド制御回路だけを始動し、
グラインダモータ負荷電流が小さいのでスライド機構が
自動的に下降して研削加工が開始された時点で走行スイ
ッチを入れる、（ロ）スライド機構をスイッチ操作で下
降させ、研削加工が開始された時点でスライド制御回路
と台車走行を始動する。の３通りがある。

このうち（イ〉は外部からの指令で自動的に起動できる
が、研削開始点付近に未研削部が残る。

（ロン及び（ハ）は未研削部を生じない実用的な方法で
あるが、人が監視しながらスイッチ操作しなければなら
ない。

第８図および第９図のような台車走行方式では、元来研
削開始点での起動を人手に頼っているので、監視を要す
ることはそれ程問題にならない。しかし、走行機構とし
てロボットを使用し？Ｕ数ケ所の研削をプログラム制御
で加工しようとする場合は、当然各研削開始点とも起動
信号による自動起動なので、従来の方法では未研削部の
残留が避けられない。

また、第１２図のように、被研削物の稜縁Ａまで残らず
研削する場合、スライド制御機能によって稜縁Ａでスラ
イド機構が下降するので、ロボットが次加工開始点へ到
達したとぎ砥石が被研削物に衝突する危険がある。

同様に、砥石の消耗に伴ってスライド機構は自動的に下
降しているので、砥石を新品と交換したのちロボットが
次加工開始点に到達すると砥石が被研削物に衝突する恐
れがある。

さらに、研削加工終了時に研削状態のままグラインダモ
ータを停止すると、惰性回転に伴って砥石が被研削物に
食い込み、母材表面に傷を付ける現象が避けられない。

本発明は電子グラインダの走行機構としてロボットを使
用したとき、被研削物への衝突や、食い込みを起さず、
また母材表面を損傷することのない自動研削装置を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明は、電子グラインダの走
行機構を多関節型または直角座標型の産業用ロボットに
支持さ吐たものである。すなわち本発明は単位時間当り
研削量の大小に応じてモータ負荷電流が増減するグライ
ンダと、該グラインダを研削面に沿って三次元的に走行
させうる機構と、前記グラインダと被研削物との間の距
離を調整するスライド機構とを備え、前記グラインダモ
ータの負荷電流が一定となるように該スライド機構を制
御する自動研削装置であって、研削開始点では走行しな
い状態でグラインダモータを始動し、一定時間後に前記
グラインダを被研削物へ接近せしめ、グラインダモータ
の負荷電流の変化によって砥石が被研削物に接触したこ
とを検知し、それと同時か又は若干遅れて走行を開始す
る手段と、研削加工の前後において、前記スライド機構
の昇降モータの作動時間を規制するか、または前記スラ
イド機構におけるスライダの位置を直接検出することに
より前記グラインダと前記スライド機構と相対位置を一
定の状態に復元、する手段とを有する自動研削装置にか
かるものである。

また、研削加工中の任意の時点で前記スライド機構の制
御機能を一時停止し、前記グラインダとスライド機構と
の相対位置をその時点の状態のまま保持する手段を有し
ており、研削加工終了点では、前記グラインダを被研削
物から遠ざける方向に前記スライド機構を駆動しながら
前記グラインダモータの回転を停止させる手段を有して
いる。

［作　　用］ 電子グラインダの負荷電流を検出し、整流回路で直流に
変換したのち、平滑化回路でノイズを除去する。この出
力は比較器によって設定電流値と比較され、実際の負荷
電流が設定電流値より小さいときはグラインダを下降さ
せるように、逆に実際の負荷電流が設定電流値より大き
いときはグラインダを上昇させるように昇降用モータを
駆動する。電子グラインダの負荷電流は一定に保持され
るから、グラインダの走行速度が一定である限り、常に
一定量の余盛を研削除去することができる。

したがって、自動溶接したビードのように溶接線全長に
わたって余盛の高さや幅が均一であるならば、たとえ母
材表面が溶接線に沿って変形していても母材表面に倣っ
て自動的に溶接余盛を研削除去することができる。

［実施例］ 次に図面に基づいて本発明を具体的に説明する第１図は
本発明装置の正面図、第２図ｉよ制御手段のブロック図
である。

コラム１１の上部より数個の関節１２．１３．１４およ
びアーム１５１６を介して先端アーム１７に三次元的動
さ′を行なわせる多関節型口ボッ１−１０を用いる。先
端アーム１７には図示のようにスライド１４４２０を固
着し、スライダ２２に旋回盤を設けて電子グラインダ２
４を取付ける。電子グラインダ２４はモータ２５と砥石
ディスク２６とからなっている。スライド機構２０は、
第８図について説明したものと同様に、上部の胃降用モ
ータとモータ出力軸に螺合さ吐た支持ブロックを内蔵さ
せている。砥石ディスク２６は、台枠２８上にセラ１〜
したワーク５０の溶接余盛５１の直上部に配置され、所
定のプログラムによって砥石ディスク２６を接近し、余
盛を研削するものである。

第２図は昇降用モータ２５として交流リバーシブルモー
タを使用した場合の制御回路のブロック図を示す。

電子グラインダ２４のモータ２５、走行用モータ２７お
よび昇降用モータ２１はすべて電源３０（例えば交流１
００ｖ）により過負荷防止回路３３を経て駆動される。

走行用モータ２７（複数）はロボットの制御回路（図示
省略）により、グラインダの三次元的走行の線速度が任
意の一定速度になるよう回転する。電子グラインダ２４
のモータ２５は前述したように電子制御回路（図示省略
）により、単位時間当り研削除去量の多少にかかわらず
、回転数が一定に保持される。その際、変動するモータ
２５の負荷電流は電流検出部３４で検出され、整流回路
３１．平滑化回路３２を経て負荷電流表示目盛に表示さ
れるとともに、比較器３６へ送られる。比較器３６はあ
らかじめ電流値設定器３５に設定された電流値と前記負
荷電流とを比較し、その差の絶対値があらかじめ感度調
整回路３９で定められた値を超えたときは、該差の正負
によって正逆切替え器３７を作動させて昇降用モータ２
１を正転または逆転させる。

電子グラインダのモータ２５の負荷電流が許容迅限界値
を超えたときは、過負荷防止回路３３が作動して電源３
０が遮断され、グラインダ２４のモータ２５、走行用モ
ータ２７および昇降用モータ２１の回転が停止して、グ
ラインダの焼損と砥石の破損を未然に防止する。

第２図には上記のほかに、ロボット制御装置から起動、
制御停止、原点復帰、停止の信号が入力する端子、負荷
検出回路３８、タイマ１１〜Ｔ４、リレー４１〜４３お
よびリミットスイッヂ４４がある。

次に上記装置の作用を説明する。

まず、起動信号によってリレー４１が入りグラインダモ
ータ２５が回転を開始し、タイマＴ１だけ遅れてリレー
４３が入りスライド胃降モータ２１によってスライドが
下降する。この際負荷検出回路３８はグラインダモータ
２５の平滑化された負荷電流を監視し、それが一定水準
を超えた瞬間からタイマＴ２だけ遅れてリレー４２を閉
じ走行用モータ２１を始動する。

これら起動時の動作をグラインダモータ負荷電流との関
連で示したのが第６図である。グラインダモータ２５の
負荷電流は始動直後急上昇してＰに達するが、定格回転
数になるとＱに低下して安定する。タイマＴ１ののちス
ライドが下降すると同時に負荷検出回路３８も監視を始
める。そして、砥石が被研削物に接触すると再び負荷電
流が上昇し始めるので、負荷検出回路はしきい値Ｒを超
えた瞬間からタイマＴ２だけ遅れて走行用モータ９を始
動する。ここで、Ｔ＋　はほぼ一定（通常２秒程度）で
あるが、Ｔ２は負荷設定値Ｓによって只なる。すなわち
、Ｓが大きいときは削り残しを防ぐためＴ２を大にし、
Ｓが小さいときは削り過ぎを防ぐためＴ２をＯに近づけ
るのである。

次に、制御停止の信号が入力すると、リレー４３が切れ
るのでスライド機構とグラインダとの相対位置はそのま
ま固定される。たとえば、第３図のように被研削物の稜
縁Ｃまで残らず研削しようとする場合、その手前Ｂ点で
スライド制御を一時中Ｉｆｌｉすれば、０点でスライド
機構が下降し過ぎて次加工開始点りで砥石が被研削物に
衝突する恐れがない。３０間での砥石の消耗は無視でき
る。また、ロボットがＣからＤへ移動する際、すでにＢ
点でスライド制御２ｎｉ能を停止しているので、グライ
ンダモータを回転したまま移動できる。もしスライド制
御機能を停止しなければ移動中スライド機構は下限まで
下降してしまう。また、０点到達と同時に制御停止値８
を解除すれはリレー４３が入り、スライド制御機能が復
活するので直ちに研削加工を開始できる。

さらに、スライド制御機能を停止したり復活したりする
ことにより被研削面の凹凸にも対応することができる。

たとえば、第４図のように凹凸のある余盛をスライド制
御しながら研削すると、仕上り面にも凹凸が残り、余盛
の残存と母材の削り込みを生ずる。その場合、第５図の
ように負荷設定値を小さくしてＡ点から予備研削を開始
し、スライド制御が機能しはじめた点Ｂでスライド制御
を停止し、まず凸部だけを除去する。負荷設定値が小さ
いので予備研削での砥石の消耗は少ない。

そこでもう−度スライド制御しながら本研削すれば最終
仕上り面は平坦になる。

次に、原点復帰信号による動作を説明する。原点復帰信
号が入力すると正逆切替え器３７がスライド昇降用モー
タ２１を正転してスライド機構が上冒し、上限りミテッ
トスイッヂ４４に達して停止するが、直ちに正逆切換器
３７がスライド昇降用モータ２１を逆転してスライド機
構が下降し、タイマＴ３によって停止する。モータ２１
の回転速度とタイマＴ３の設定が一定ならば、この動作
によってスライド機構とグラインダの相対位置は必ず一
定の状態に復元する。この機能を利用すれば、ロボット
は常にグラインダが原点位置に復帰した状態でティーチ
ングされ、かつ起動時や砥石交換後もグラインダを原点
位置に戻すことができる。タイマＴ３は、スライドｉ構
のス１−〇−りの中央よりやや上昇した位置が原点とな
るように設定する。

なお、原点復帰の手段としては、上記実施例のほか、ス
ライド機構におけるスライダ２２の位置を直接ポテンシ
ョメータで検出し、それが一定になるように昇降モータ
を駆動してもよい。次に、停止信号が入力したときは、
リレー４１及びリレー４２を切って走行用モータ２７と
グラインダモータ２５を停止すると同時に、スライド昇
降モータ２１を正転してスライド機構を上界し、タイマ
Ｔ今により停止する。この動作によって砥石は被研削物
から離れながら回転を止めるので、研削面に傷をつける
恐れがない。また、スライド上昇は次加工開始点で砥石
が被研削物に衝突するのを防止することにもなる。

第７図は、第３図に示したような研削面が２ケ所に分離
した被加工物を加工する場合の、原点復帰、起動、制御
、制御停止（砥石ディスクの空中移動ないしエアカット
）、制御および停止を含む動作のタイムチャートである
。

［発明の効果］ 本発明によれば、走行機構としてロボットを使用した場
合、プログラム動作によって複数ケ所を自動的に研削加
工することができる。すなわち、起動時に研削が開始さ
れたことを検知してから走行するので、ティーチング時
と被研削物の位置がずれていても所定の研削ができる。

また、変形や凹凸のある研削面も平滑に仕上げることが
でき、被研削物の稜縁まで残らず研削したのちグライン
ダ回転のまま次加工開始点へ移動しても安全である。さ
らに、研削面内のどこで研削加工を停止しても、その部
分に食い込み傷を付けない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明自動研削装置の正面図、第２図は制御回
路のブロック図、第３図は複鞠ケ所の研削加工部の縦断
面図、第４図および第５図は被研削線に凹凸のある溶接
余盛の拡大縦断面図、第６図は起動時の動作タイムチャ
ート、第７図は原点復帰、起動、制御、制御停止、停止
を含むタイムチャート、第８図は従来の自動研削装置の
正面図、第９図は同じく側面図、第１０図は溶接余盛の
横断面図、第１１図は同じく縦断面図、第１２図は被研
削物の稜縁までを加工する場合のグラインダの下降の状
態を示す断面図である。 １０・・・多関節ロボット、１５．１６．１７・・・ア
ーム、２０・・・スライド機構、２２・・・スライド、
２３・・・ホルダ、２４・・・電子グラインダ、２５・
・・モータ、２６・・・砥石ディスク、３０・・・電源
、３１・・・整流回路、３２・・・平滑化回路、３３・
・・過負荷防止回路、３４・・・電流検出部、３５・・
・電流値設定器、３６・・・比較器、３７・・・正逆切
替え器、３８・・・負荷検出回路、３９・・・感度調整
回路、１１〜丁４・・・タイマ、４１〜４３・・・リレ
ー、４４・・・リミットスイッチ、５０・・・母材表面
、５１・・・溶接余盛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　単位時間当り研削量の大小に応じてモータ負荷電流
   が増減するグラインダと、該グラインダを研削面に沿っ
   て三次元的に走行させうる機構と、前記グラインダと被
   研削物との間の距離を調整するスライド機構とを備え、
   前記グラインダモータの負荷電流が一定となるように該
   スライド機構を制御する自動研削装置であつて、 研削開始点では走行しない状態でグラインダモータを始
   動し、一定時間後に前記グラインダを被研削物へ接近せ
   しめ、グラインダモータの負荷電流の変化によって砥石
   が被研削物に接触したことを検知し、それと同時か又は
   若干遅れて走行を開始する手段と、 研削加工の前後において、前記スライド機構の昇降モー
   タの作動時間を規制するか、または前記スライド機構に
   おけるスライダの位置を直接検出することにより、前記
   グラインダと前記スライド機構との相対位置を一定の状
   態に復元する手段とを有する自動研削装置。２　請求項
   １において研削加工中の任意の時点で前記スライド機構
   の制御機能を一時停止し、前記グラインダと前記スライ
   ド機構との相対位置をその時点の状態のまま保持する手
   段を有することを特徴とする自動研削装置。 ３　請求項１または２において、研削加工終了点では、
   前記グラインダを被研削物から遠ざける方向に前記スラ
   イド機構を駆動しながら前記グラインダモータの回転を
   停止させる手段を有することを特徴とする自動研削装置
   。 ４　請求項１において走行機構は、多関節型または直角
   座標型ロボットであることを特徴とする自動研削装置。