JPH0639690A - 自動研磨ロボットによる刃物の位置制御機構及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アーム型のロボットに刃物をチャッキングし
て回転研磨治具に所要の角度で接触動作するようにした
自動研磨ロボットによる刃物の位置制御機構及びその方
法を提供することを目的とする。 【構成】 刃物７の刃線位置を検出するセンサー３１
と、刃物の刃線近傍の曲がりを検出するセンサー３２
と、上記各センサー３１，３２の検出したデータが入力
されるデータ入力装置３３及び演算装置３４とを備え、
該演算装置３４による演算結果とロボット制御装置３５
に入力してある基準値とを照合して、刃物７の刃線位置
と曲がりのデータを補正しながら研磨を実施する自動研
磨ロボットによる刃物の位置制御機構及びその方法を提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動研磨ロボットによる
刃物の位置制御機構及びその方法に関し、特には刃物を
チャックした自動研磨ロボットが、固定位置で回動動作
する研磨治具に自動制御にて刃物を接触動作させながら
研磨する装置において、チャックされた個々の刃物（ワ
ーク）のチャック位置を基準値と照合して、ロボットに
よる刃物の動きを補正するようにした位置制御機構及び
その方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から鍛造包丁等の刃物の製作に際し
て、切れ味の良い刃物を得るために仕上げ工程での研磨
作業が不可欠の工程となっている。従来の研磨作業は熟
練した研磨職人に頼っているのが通例であるが、荒研ぎ
の自動研磨機械が開発されて一部で使用されている。こ
れらの自動研磨機械はいずれも刃物（ワーク）を固定
し、この固定されたワークに対し研磨治具の方が動いて
接触し研磨する構造を採用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の刃物の研磨作業は、主として熟練した研磨職
人に頼っているため、研磨職人の減少とも相挨って需要
に対して生産が追いつかないという課題があった。これ
に対処して前記したように荒研ぎ等の自動研磨機械が開
発されているが、このような自動研磨機械で刃物の微妙
な仕上げ工程を行うことはできず、性能的に満足する装
置は得られていない現況にある。

【０００４】特に包丁等の刃物は厚み調整が難しく、研
磨すべき面積及び距離も長いという特徴を有しており、
例えば包丁の両面を長手方向及び幅方向にわたり刃付研
磨をする必要があるため、研磨作業時間が長く、作業能
率が低いという難点がある。とりわけ、仕上げ研磨は微
妙な作業であるから、熟練工が手作業で行う以外に方法
がなく、安定した高品質の製品を自動的に提供するため
にもその対策が急務となっている。

【０００５】そこで本発明は、汎用の産業用機械として
利用されているアーム型のロボット（マニピュレータ）
に着目し、熟練工が手作業で行う研磨作業と同様な機械
研磨をロボットで実現するため、ロボットに刃物をチャ
ッキングさせて回転研磨治具に所要の角度で接触動作す
るようにした自動研磨ロボットによる刃物の位置制御機
構及びその方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
するために、自動研磨ロボットによって刃物をチャック
して、固定位置で回動動作する研磨治具にロボット制御
出力に基づいて刃物を接触動作させながら研磨するよう
にした装置において、上記刃物の刃線位置を検出するセ
ンサーと、刃物の刃線近傍の曲がりを検出するセンサー
と、上記各センサーの検出したデータが入力されるデー
タ入力装置及び演算装置とを備え、該演算装置による演
算結果とロボット制御装置に入力してある基準値とを照
合して、刃物の刃線位置と曲がりのデータを補正する自
動研磨ロボットによる刃物の位置制御機構の構成にして
ある。

【０００７】更に上記自動研磨ロボットによって刃物を
チャックした後、刃物の刃線位置と、この刃線近傍の曲
がりをセンサーによって検出し、上記各センサーの検出
したデータに基づいて演算装置によって演算された値
と、予めロボット制御装置に入力してある基準値とを照
合して刃物の刃線位置と曲がりのデータを補正し、この
補正したデータにより、固定位置で回動動作する研磨治
具にロボット制御出力に基づいて刃物を接触動作させな
がら研磨領域を研磨するようにした自動研磨ロボットに
よる刃物の位置制御方法を提供する。

【０００８】

【作用】上記本発明によれば、刃物を研磨する際に、ロ
ボットにチャックされた刃物の刃線位置及び刃線近傍の
曲がりがセンサーによって検出され、各センサーの検出
したデータに基づいて演算装置によって演算された値
と、予めロボット制御装置に入力してある基準値とが照
合されて刃物の刃線位置と曲がりのデータが補正され
る。そして補正したデータにより、固定位置で回動動作
する研磨治具にロボット制御により刃物を接触動作させ
ながら刃物の研磨が行われる。上記のプロセスをロボッ
トの動きにティーチングメモリーして行うことにより、
刃先が鋭く、しかも研磨領域に外方にふくらむ所望の曲
がり（反り）を持たせた微妙な仕上げ工程が可能とな
り、刃物をはまぐり刃状に研磨することが出来る。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる自動研磨
ロボットによる刃物の位置制御機構及びその方法の一実
施例を説明する。図８乃至図１１は自動研磨ロボットに
よる刃物のチャッキング機構を示しており、図示したよ
うにアーム型のロボットのアームの先端部に連結する連
結部１に、正面が四角形で側面が台形のフレーム２を連
結し、そのフレーム２に固定レバー３を垂下して固定す
るとともに、フレーム２にアーム４を並行に突設して、
該アーム４にシリンダー５，６を固定してある。

【００１０】上記のシリンダー５に包丁、各種ナイフ等
の刃物となるワーク７の柄部７ａを両側から合掌するよ
うに掴むチャックレバー８，８を設け、シリンダー６に
はワーク７の一端部側（柄部７ａ側）に当接するピン９
ａを備えた可動レバー９を上下方向へ進退可能に設けて
ある。

【００１１】チャックレバー８の先端部には、ワーク７
の下部に当接するピン１０が横方向に突設され、そのピ
ン１０はワーク７の揺動支点となる。またフレーム２か
ら垂下した固定レバー３には、図１１に示すように先端
部にワーク７の肉厚部であるみね部７ｂを挟む略三角形
の開口部１１が形成されている。一方可動レバー９は、
ワーク７のサイズが異なっても、即ち柄部７ａの形状が
図８中のＡ，Ｂ，Ｃと異なっていたり、又は長短の差が
あっても当接できるように設定されている。

【００１２】上記チャッキング装置を装着する自動研磨
ロボットは、図１２に示すように架台２０に３次元方向
へ移動可能なアーム２１を有するロボット本体２２を固
定し、その近傍にベルト状の砥石からなる研磨治具２３
を回動可能に固定してあり、研磨治具２３の近傍に研磨
油を噴出するノズル２４を設けるとともに、１５〜３０
本のワーク７を並べたパレットからなるワーク供給装置
２５，ワークチャックセンサー２６，マグネットセパレ
ーター２７、電気ボックス２８及びロボット制御装置２
９を設ける。３０はボックスである。

【００１３】図１，図２は上記チャッキング装置によっ
てチャックされた個々のワークのチャック位置を検出し
て、自動研磨ロボットによるワークの動きを補正するた
めの位置制御機構を示している。図１において３１，３
１はワーク７の刃線位置（Ｘ点）を検出するセンサーで
あり、３２，３２はワーク７の刃線近傍の曲がり（反
り）を検出するセンサーである。３３は上記各センサー
３１，３２の検出したデータが入力されるデータ入力装
置、３４は演算装置、２９はロボット制御装置である。

【００１４】以下に本実施例の作用を説明する。図３に
示すように、ワーク７が両面を研磨すべき包丁であっ
て、図４に示す刃先領域７ｃを研磨する場合、刃先厚さ
は０ｍｍになることが要求される。しかも図６に示すよ
うに領域７ｃ先端の刃先を直刃（straight-edge）に研
磨すると、刃先が鋭角になり過ぎて刃先強度が低下する
から、図５に示すように、刃先領域７ｃに外方にふくら
む曲がり（反り）を持たせたはまぐり（蛤）刃（rowcll
ed-edge）に研磨することが肝要である。

【００１５】そこで前記チャッキング装置を自動研磨ロ
ボットのアーム２１の先端部に装着し、チャッキング装
置のシリンダー５を動作させてチャックレバー８，８で
ワーク供給装置２５に載置されたワーク７の柄部７ａを
軽く掴むことにより、ピン１０がワーク７の下部に当り
ワーク７の揺動支点となる。

【００１６】シリンダー６の作動によって可動レバー９
を押し出してピン９ａによりワーク７の柄部７ａを圧し
下げると、固定レバー３のワーク７のみね部７ｂが競り
込んで固定レバー３に挟持される。そこで、チャックレ
バー８，８で柄部７ａを強固に挟持すると、ワーク７は
安定してチャッキング装置に保持され、１０〜１５Ｋｇ
／ｃｍ²の研磨圧力にも耐えられる強固なチャッキング
ができる。

【００１７】次に図１に示すワーク７の刃線位置（Ｘ
点）をセンサー３１，３１で検出し、かつ、ワーク７の
刃線近傍の曲がり（反り）をセンサー３２，３２で検出
する。上記各センサー３１，３２の検出したデータがデ
ータ入力装置３３に入力され、更に演算装置３４に送り
込まれて所定の演算が行われ、予め一連の研磨プロセス
が入力されたロボット制御装置２９のティーチングメモ
リーの内容が修正され、個々の位置補正が行われた研磨
データを処理作成した上で研磨作業に入る。

【００１８】即ち、ロボット制御装置２９に既に入力し
てある基準値と演算装置３４の入力データを照合して、
個々のワーク７の刃線位置と領域７ｃの曲がりのデータ
を補正する。

【００１９】前記したチャッキング機構によってワーク
７をチャックすると、研磨面が片持ち固定となるため、
ワーク７の研磨領域７ｃのみでなく図４の非研磨面７ｄ
までも広く使用できる。更に表裏の両面研磨加工がロボ
ットの反転機能のみでワーク７のチャックし直しを要す
ることなく研磨できる利点がある。

【００２０】ワーク７をチャッキング装置で保持した自
動研磨ロボットにより、図７に示すように回動する研磨
治具２３でワーク７の片面毎に自動研磨するのである
が、この場合ワーク７は回動する研磨治具２３に対して
所要の角度で圧し当てられ、かつ、刃先をはまぐり刃と
するために、チャッキング装置が矢印Ｘ方向へ所要の往
復動作を行う。そしてワーク７の片側を刃角を変化させ
ながら研磨治具に４〜５回往復させて研磨し、更に最終
は公知のウェービング機構にてはまぐり刃上を均等にな
らして研磨する。このような一連のプロセスをロボット
の動きにティーチングメモリーして行うことにより、刃
先が０ｍｍであり、しかも研磨領域７ｃに外方にふくら
む所望の曲がり（反り）を持たせたはまぐり刃（rowcll
ed-edge）に研磨することが出来る。

【００２１】以上説明したように、ロボット制御装置２
９はセンサーデータフィードバック制御機構を備えたロ
ボット自動研磨システムを創製するから、熟練した研磨
職人の行う研磨と同様に刃先が０ｍｍで、しかもはまぐ
り刃の形状を持つ刃物を自動研磨ロボットで迅速に生産
することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明によれば、ロ
ボットにチャックされた刃物の刃線位置及び刃線近傍の
曲がりがセンサーによって検出され、これらのデータに
基づいて演算された値と予めロボット制御装置に入力し
てある基準値とが照合されて刃物の刃線位置と曲がりの
データが補正され、このデータによってロボット制御に
より刃物を接触動作させながら刃物の研磨を行うことが
出来る。従って特に包丁等のように厚み調整が難しく、
研磨すべき面積及び距離も長い刃物であっても、刃面の
両面が長手方向及び幅方向にわたって研磨可能であり、
しかも刃先が鋭く、研磨領域に外方にふくらむ所望の曲
がり（反り）を持たせた微妙な仕上げ工程が行えて、刃
物をはまぐり刃状に研磨することが出来る。

【００２３】更に全ての研磨作業が自動的に遂行される
ので、研磨作業時間が短く、作業能率が高められるとい
う効果がある。特に仕上げ研磨時に刃物個々の刃線位置
と反りを考慮しながら自動的に刃先を研磨することがで
きるようにしたので、熟練工が手作業で行う場合と同等
の安定した高品質の製品を自動的に提供するとともにコ
ストが低廉化されるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる刃物の位置制御機構の一実施例
を示す概要図。

【図２】図１の刃物部分の平面図。

【図３】本実施例で用いた刃物の一例を示す斜視図。

【図４】同刃物の研磨領域を示す斜視図。

【図５】包丁のはまぐり刃の断面図。

【図６】包丁の直刃の断面図。

【図７】本実施例における作用説明図。

【図８】本実施例で採用したワークのチャッキング機構
を示す正面図。

【図９】図７の左側面図。

【図１０】図７の右側面図。

【図１１】図７の部分的拡大断面図。

【図１２】刃物の自動研磨ロボットの全体的斜視図。

【符号の説明】

１…連結部 ２…フレーム ３…固定レバー ４…アーム ５，６…シリンダー ７…ワーク ７ａ…柄部 ７ｂ…みね部 ７ｃ…研磨領域 ８…チャックレバー ９…可動レバー １０…ピン １１…開口部 ２０…架台 ２１…アーム ２２…ロボット本体 ２３…研磨治具 ２５…ワーク供給装置 ２６…ワークチャックセンサー ２９…ロボット制御装置 ３１，３２…センサー ３３…データ入力装置 ３４…演算装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動研磨ロボットによって刃物をチャッ
   クして、固定位置で回動動作する研磨治具にロボット制
   御出力に基づいて刃物を接触動作させながら研磨するよ
   うにした装置において、 上記刃物の刃線位置を検出するセンサーと、刃物の刃線
   近傍の曲がりを検出するセンサーと、上記各センサーの
   検出したデータが入力されるデータ入力装置及び演算装
   置とを備え、該演算装置による演算結果とロボット制御
   装置に入力してある基準値とを照合して、刃物の刃線位
   置と曲がりのデータを補正することを特徴とする自動研
   磨ロボットによる刃物の位置制御機構。
2. 【請求項２】 自動研磨ロボットによって刃物をチャッ
   クした後、刃物の刃線位置と、この刃線近傍の曲がりを
   センサーによって検出し、上記各センサーの検出したデ
   ータに基づいて演算装置によって演算された値と、予め
   ロボット制御装置に入力してある基準値とを照合して刃
   物の刃線位置と曲がりのデータを補正し、この補正した
   データにより、固定位置で回動動作する研磨治具にロボ
   ット制御出力に基づいて刃物を接触動作させながら研磨
   領域を研磨することを特徴とする自動研磨ロボットによ
   る刃物の位置制御方法。