JPH0719710Y2 - 自動研削装置の位置補正装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、ロボットにグラインダを取り付けて構成した
自動研削装置の位置補正装置に関するものである。

B.考案の概要 本考案は、ロボットアームの先端位置に回転する円板状
の砥石を有するグラインダを取り付けて形成した自動研
削装置の位置補正装置であり、砥石の摩耗量を測定する
センサー体を、コ字状に形成した本体と、この本体の対
向する開口部両辺部内に設けると共に前記砥石を板厚方
向に挟むように対向配置して設けた照明装置及びイメー
ジセンサとで構成し、このイメージセンサの出力信号を
記憶すると共に比較演算するイメージセンサ制御装置を
設けて構成したものである。

すなわち、本考案の位置補正装置は、砥石の平面画像を
比較（すでに記憶している値と比較）することにより、
摩耗量を測定し、これに基づいてロボットの位置を補正
する信号を出力するものであり、摩耗量測定時のロボッ
ト停止位置を定位置とすることができ、結果、砥石の摩
耗量の測定は正確であり、しかも自動研削装置の作業点
の補正を正確に行えるようにしたものである。

C.従来の技術 ロボットアームに、回転する円板状の砥石を有するグラ
インダを取り付けた自動研削装置でワークのバリ取り作
業を行う際には、ロボットは予め教示した通りに繰り返
し作業を行うティーチングプレイバック方式で制御する
ことが一般的に行われている。しかし、バリ取り作業の
経過と共にグラインダの砥石は摩耗し、この砥石の摩耗
量の分だけグラインダの作業点がずれることになり、ワ
ークの仕上がり寸法のバラツキや、バリの削り残しが発
生するという問題がある。このために、従来において
は、作業者が設定した一定の作業の工程や時間ごとに砥
石の摩耗量を測定し、砥石の摩耗による作業点のずれを
補正することが行われている。この種の砥石の摩耗によ
るロボットの作業位置を補正するものとして、例えば実
開昭62−130866号が知られている。

この種従来の装置を第２図に基づいて詳細に説明する。
１は、複数のアームを相互に回動自在に連結して構成し
たロボットであり、このロボット１のアーム先端1aに
は、グラインダ２が設けてある。３は、回転する円板状
の砥石であり、グラインダ２本体内のモータによって回
転駆動され、固定治具に固定したワーク４に発生してい
るバリを除去するものである。

ロボット１の回動範囲内の所定の位置には、砥石３の外
周部位置（先端位置）を測定するセンサー体５が設けて
ある。このセンサー体５は、コ字状に形成した本体６
と、この本体６の対向する開口部両辺部内に相互に対向
して設けた投光器７及び受光器８と、制御装置９とで構
成している。なお、10は電源装置である。

次に以上説明したように構成した自動研削装置における
ロボットの位置補正、つまり砥石３の位置補正について
説明する。

予め設定したバリ取り作業を行った後に、グラインダ２
が具備する砥石３をセンサー体５内に移動させ、砥石３
の外周部位置（先端位置）を検出する。

なお、予め設定した作業とは、ワークの種類に応じて設
定したものであるから、作業者は、砥石３の摩耗により
作業点の補正が必要になるまでのバリ取り作業のサイク
ルを予め知っておく必要がある。砥石３の先端位置の検
出は、予め設定した基準点よりロボット１をセンサー体
５に向けて移動させて行うが、この際にグラインダ２の
砥石３の先端加工面3aは、センサー体５の投光器７の光
軸に平行となる姿勢を保った状態で且つ移動速度を一定
にして行うものである。そして、砥石３の先端がセンサ
ー体５の光軸を遮ることにより砥石３の先端位置を検出
し、その信号を制御装置９に送ると共にロボット１は停
止する。

制御装置９では、基準位置から検出した砥石３の先端位
置までのベクトルと、基準位置からバリ取り作業前に検
出した砥石３の先端位置までのベクトルとを比較するこ
とによって砥石３の摩耗量を測定し、この摩耗量に基づ
いて砥石３の作業点が砥石３の摩耗前の作業点と一致す
るように補正量を求めてロボット１の動作指令を補正
し、再びバリ取り作業を再開するものである。上述の砥
石３の位置補正は、グラインダ２を停止することなく
（砥石３の回転を停止することなく）、砥石３の摩耗量
を測定し、グラインダ２によるバリ取りの作業点の補正
ができるようにしている。

D.考案が解決しようとする課題 上述したように、従来の自動研削装置の位置補正装置
は、ロボットの各軸に設けたエンコーダ等により求めた
ベクトル値を以前のベクトル値と比較することによっ
て、砥石の摩耗量を測定し、この摩耗量に基づいてロボ
ットの作業点を補正するようにしている。

すなわち、砥石の摩耗量の測定をロボット自身の姿勢を
比較して行っていることから、次のような問題点があっ
た。

（ａ）ロボットは、各動力伝達機構のバックラッシュや
熱膨張によってその動作に微小な誤差を生じており、こ
の誤差が測定する砥石の摩耗量に誤差を発生させてい
た。即ち、砥石３の摩耗量を研削時とは異なるロボット
の姿勢状態にして検出しているので、ロボット自身によ
る誤差が、砥石の摩耗量の測定に誤差を与えてしまうこ
とになり、結果補正後の新たな作業においては摩耗量の
測定が正確でなかったことによりその後の研削作業にお
いて、ワークの仕上がり寸法にバラツキや、許容範囲を
越えた削り残し等が発生するという問題があった。

（ｂ）砥石３の先端位置の検出は、砥石３の先端をセン
サー体５が検出し、この信号を制御装置９に送り、この
時のロボット１の姿勢状態にて検出されるので、センサ
ー体５の信号によりロボット１が停止するまでに遅れが
生じ、結果ロボットの姿勢位置の測定結果に誤差が発生
する問題があった。

（ｃ）予め設定した作業の間に砥石が異常に摩耗してい
る場合には、砥石３をセンサー体５に近づけて測定しよ
うとした場合には、ロボット1,グラインダ２がセンサー
体５と接触してしまって、ロボット1,グラインダ2,砥石
3,及びセンサー体５を破損する場合があった。

E.課題を解決するための手段 本考案は、砥石の摩耗量を測定するセンサー体を、コ字
状に形成した本体と、この本体の対向する開口部両辺部
内に設けると共に前記砥石を板厚方向に挟むように対向
配置して設けた照明装置及びイメージセンサとで構成
し、且つイメージセンサの出力信号を記憶すると共に比
較演算するイメージセンサ制御装置を設けて、砥石の摩
耗量を正確に測定できる自動研削装置の位置補正装置を
構成したものである。

F.作用 本考案の位置補正装置は、砥石の平面画像を比較（すで
に記憶している値と比較）して摩耗量を測定し、これに
基づいてロボットの位置を補正する信号を出力するもの
であるから、ロボットは定位置に停止させることがで
き、結果砥石の摩耗量の測定を正確に行うことができ、
しかも自動研削装置の作業点の補正を正確に行えるもの
である。

G.実施例 本考案を第１図に示す一実施例に基づいて説明する。な
お、前述の第２図と同一符号を付するものはこれらと同
等品を示すものであるから、これらの詳細な説明は省略
する。

ロボット１の作業空間の所定の位置に、砥石３の摩耗量
を検出するセンサー体20が設けてある。このセンサー体
20は、コ字状に形成した本体21と、この本体21の対向す
る開口部両辺部内（図中の上下）に相互に対向して設け
た照明装置（光源とレンズとからなる平行投光器）22
と、イメージセンサ23とで構成しており、しかもイメー
ジセンサ23の出力信号を記憶すると共に比較演算するイ
メージセンサ制御装置24を具備している。このイメージ
センサ制御装置24の出力はロボットを制御する制御装置
９に接続されている。また、センサー体20の本体21の開
口部は、ロボット１の方向に向けて設置してあり、イメ
ージセンサ23からの信号を処理する制御装置24（一次元
イメージセンサ制御装置）は、イメージセンサ23の検出
した事前（初期値、前の作業）の画像信号を記憶する機
能を有し、しかもこの記憶した画像信号と、作業後に検
出した画像信号とを比較演算し、砥石３の摩耗量を算出
する機能をも有するものである。このイメージセンサ23
は、砥石３の径方向における使用限界をカバーできる測
定範囲を有するものであれば良く、例えばラインセンサ
でも良い。

25は、計測基準補正機構であり、計測基準補正機構25
は、センサー体20の反開口部側に水平方向に突出する２
つの軸26,26を設け、これら軸26を固定部27に設けた軸
受28によって摺動自在に支持し、且つ固定部27とセンサ
ー体20との間に介装した弾性体（バネ）29によって図中
左右方向に進退自在となるようにして構成している。ま
た、固定部27には、軸26の少なくとも一方の軸26の先端
部と係合するリミットスイッチ30が設けてあり、このリ
ミットスイッチ30の出力は、制御装置９に接続されてい
て、リミットスイッチ30がONになった場合には、ロボッ
ト１が緊急停止するようにプログラムされている。

次に以上説明したように構成した自動研削装置における
ロボット１の位置補正、つまり砥石３の摩耗量の測定に
ついて説明する。予め設定したバリ取り作業を行った後
に、砥石３の摩耗量を測定する際には、ロボット１をセ
ンサー体20の方向に移動させて予め設定している所定位
置まで移動させる。この砥石３の摩耗量測定位置は、砥
石３の先端加工面3aを垂直にした状態で、センサー体20
の本体21内に挿入し、イメージセンサ23と照明装置22と
の間で、且つイメージセンサ23が砥石３の径方向におけ
る使用可能範囲を投影できる位置である。しかも、ロボ
ット１のアーム1aの先端部、又はグラインダ２の先端部
がセンサー体20に設けた押圧部31を押圧し、計測基準補
正機構25により、センサー体20の本体21を図中右方向に
僅かに移動（例えば、軸26の先端部がリミットスイッチ
30に係合しない位置まで）させる位置であり、この押し
動かす位置は予め設定しロボット１に教示しておくもの
である。

このような位置でイメージセンサ23によって砥石３を撮
影し、その画像信号をイメージセンサの制御装置24に入
力すると共に、それ以前の処理（初期値，前の作業のデ
ータ）により記憶していた画像データと比較演算するこ
とによって砥石３の摩耗量を正確に演算することができ
る。この摩耗量に基づいて、ロボット１の制御装置９に
よりロボット１の新たな作業点を補正するものである。

なお、実施例のように、センサー体20が可動できるよう
に計測基準機構25を設けておけば、砥石の摩耗量の測定
位置において、ロボット１に水平方向の誤差があって
も、センサー体20が水平方向に可動することにより吸収
（補正）でき、ロボット１に設けたグラインダ２の砥石
３とセンサー体３との相対的な位置関係は常に一定なも
のとすることができる。また、ロボット１が故障等の原
因により、予め設定している摩耗量の測定位置（ロボッ
トの停止位置）よりオーバ可動してロボットアーム1aが
センサー体20を押し動かした場合にあっては、軸26のリ
ミットスイッチ30がONするので、ロボット１は緊急停止
しセンサー体20の破損は最小限にとどめることができ
る。

なお、上述した実施例では、砥石の摩耗量の測定位置に
おけるロボットの停止位置の誤差を補正できるように、
測定基準補正機構を設けたが、砥石が円板状であること
から、撮影される画像の円弧の部分よりその中心位置を
演算し、作業前と作業後の画像の中心位置を補正して比
較演算するように制御装置９にて制御すれば、特に設け
る必要はないものである。

H.考案の効果 本考案による位置補正装置は、コ字状に形成した本体内
に対向配置して設けた、照明装置及びイメージセンサ
と、イメージセンサの出力信号を記憶すると共に比較演
算する制御装置と、によって砥石の平面画像を比較して
摩耗量を測定するように構成しているので、砥石の摩耗
量の測定時においては、ロボットの位置姿勢は定位置と
することができ、これにより、ロボット自信の機構上に
起因する誤差が摩耗量の測定に悪影響を及ぼすことはな
く、砥石の摩耗量を正確に測定することができる。

従って、補正後の新たな作業においては、確実にバリ等
を研削除去できることから、ワークの仕上がり寸法にバ
ラツキや、許容範囲を越えた削り残し等の問題は解決で
きる。

また、砥石の摩耗量の測定に際しては、ロボットの停止
位置は、予め設定されている定位置とすることができる
ことから、測定時においては、ロボットの停止が遅れる
といったことはなく、結果測定時にロボットの位置姿勢
が測定結果の誤差の起因となるような問題は無くなる。

また、予め設定した作業の間に砥石が異常に摩耗してい
る場合であっても、ロボットの停止位置を設定できるこ
とから、ロボット1,グラインダ２がセンサー体20と接触
してしまって、ロボット1,グラインダ2,砥石3,及びセン
サー体20が破損するといったことは皆無とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による位置補正装置を備えた自動研削装
置の説明図、第２図は従来の位置補正装置を備えた自動
研削装置の説明図である。 １……ロボット、２……グラインダ、３……砥石、20…
…センサー体、21……本体、22……照明装置、23……イ
メージセンサ、24……制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットアームの先端に回転する円板状の
   砥石を有するグラインダを取り付けて形成した自動研削
   装置における、前記砥石の先端位置を検出するセンサー
   体と、該センサー体の出力端を接続したロボットの制御
   装置とから成る位置補正装置において、 前記センサー体を、コ字状に形成した本体と、該本体の
   対向する開口部両辺部内に設けると共に前記砥石を板厚
   方向に挟むように対向配置して設けた照明装置及びイメ
   ージセンサとで構成し、且つイメージセンサの出力信号
   を記憶すると共に比較演算するイメージセンサ制御装置
   を設け、前記本体の反開口部側に計測基準補正機構を設
   け、この計測基準機構は、前記本体の反開口部側に設け
   られ、前記本体の反開口部側に水平方向に突出した２つ
   の軸を摺動自在に支持する固定部と、この固定部と前記
   本体との間に介装された弾性体とにより構成され、前記
   ロボットアームの先端で前記本体が押圧されたとき、前
   記本体が水平方向に移動自在となるように構成されたこ
   とを特徴とする自動研削装置の位置補正装置。