JPH0780791A - 産業用ロボットにおけるワーク押付け力調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業用ロボットと共に用いてワークと加工々
具とを一定の押付け力で接触加工させ得るワーク押付け
装置を提供すること。 【構成】 ワークＷ又は加工々具８を直線案内装置１１
により移動可能にし、流体圧シリンダ１２により直線案
内装置１１を介してワークＷ又は加工々具８を直線変位
可能にし、かつ、流体シリンダ１２の作動流体の圧力、
好ましくはエア圧力を圧力制御信号に比例した圧力に設
定可能な流体圧調節弁１７を用い、圧力指令信号をロボ
ット制御装置２０から入力するように構成し、産業用ロ
ボットによってワークＷと加工々具８の押付け状態を常
に一定の押付け力状態とするワーク押付け装置を構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの付属
装置、特に、ワークのバリ取り、面取り、平面仕上げ等
の加工作業において加工々具に対してワークを押付ける
ことにより、加工を遂行する場合のワーク押付け力を調
節して均一な仕上がりを得ることを可能にするワーク押
付け力調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボットを用いて機械加工、鋳物
加工されたワークのバリ取りや面取り或いは平面仕上げ
等の仕上げ加工を行うことは周知である。このような仕
上げ加工々程では、例えば、ワークを産業用ロボットの
ハンドにより把持し、ワーク表面から突出したバリを砥
石やサンドペーパを有した仕上げ加工々具に押付け、バ
リ取りを行う。また、ワークの尖端を上記仕上げ加工々
具に押付け、面取りを行う。

【０００３】このように、仕上げ加工々具に対してワー
クを押付けることにより仕上げ加工を行う場合には、従
来より、産業用ロボットのハンドや仕上げ加工々具等に
バネまたはゴム等を利用したフローティング機構を介挿
し、バネ力やゴム弾性力の作用域内で押付けを行うこと
によって、ワークの被加工部と加工々具との接触圧力を
ワークの仕上げ加工度の漸進に合わせて一定化し、かつ
加工々具の摩耗を補償するように同加工々具をワーク側
に押込み、以て切削力の維持を図る方法が取られてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
従来のワーク押付け装置において用いられたフローティ
ング機構は、バネやゴム材のバネ力や弾性力と変位との
間の特性からワーク又は加工々具の変位量に影響されな
い一定の押付け力を得ることが困難であり、故に、ワー
クと加工々具との相対変位量、つまり、バネやゴム材の
物理的変形量が精々１０ｍｍ程度の限られると言う問題
点があった。この結果、複雑な形状のワークの仕上げ加
工工程では、ロボットに対する仕上げ加工々程の教示が
甚だしく困難になると言う欠点がある。

【０００５】また、従来の上述したフローティング機構
を用いたワーク押付け装置では、同フローティング機構
により付与される弾性押付け力は、バネやゴム材等の機
械的な変形に応じて発生するバネ力やゴム弾性力から得
るため、ワークの寸法、形状や材質に応じてワーク、加
工々具間で所望の押付け力を得るためには、必然的に、
例えば、バネの固定位置の変更、バネ定数の変更、ゴム
材の材質の変更等を要し、これらの変更処置は、作業を
極めて煩瑣にすると言う欠点があった。

【０００６】しかも、加工々具として摩耗により切削能
力が低下する、例えば、サンドペーパ式の研削具等では
同加工々具の摩耗を補償するだけフローティング機構の
バネやゴム材が変位すると、押付け力が変化し、その結
果、一定のバリ取り品質や面取り品質を維持することが
困難になると言う欠点があった。

【０００７】依って、本発明の目的は、上述した産業用
ロボットを用いてワークを加工々具に押付けてながら加
工処理する場合の従来のワーク押付け装置が持つ欠点を
解消することにある。本発明の他の目的は、ワークの形
状、寸法や材質等に変化に対応してワークと加工々具と
の間の押付け力を任意に設定、変更し、適正な押付け力
の下に、高品質の仕上げ加工精度を得ることが可能なワ
ーク押付け装置を提供せんとするものである。

【０００８】本発明の更に他の目的は、摩耗によりバリ
取り切削等の加工能力が低下する加工々具を使用する場
合には、加工々具として電動型の加工々具を使用すると
共に同加工々具の駆動電流値の変動をフィードバックす
ることにより、自動的に押付け力を制御し、押付け力を
漸増させることにより、加工上の一定品質を維持するこ
とが可能な産業用ロボットにおけるワーク押付け装置を
提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的に
鑑みて、ワーク又は加工々具を直線案内手段により移動
可能にし、流体圧シリンダ、好ましくはエアシリンダに
より同直線案内手段を介してワーク又は加工々具を直線
変位可能にし、かつ、上記流体シリンダの作動流体の圧
力、好ましくはエア圧力を圧力制御信号に比例した圧力
に設定可能な流体圧調節弁、典型的には周知の比例電空
弁を用い、上記圧力指令信号は、ロボット制御装置から
入力するように構成し、産業用ロボットによってワーク
と加工々具の押付けを行うとき、常に一定の押付け力を
得るようにしたワーク押付け装置を構成したものであ
る。

【００１０】すなわち、本発明によれば、産業用ロボッ
トを用いた加工々具とワークとの接触加工時における押
付け力を調節する装置において、ワーク又は加工々具を
把持するホルダ手段を直線路に沿って摺動案内する直線
案内装置と、前記ホルダ手段に結合され、該ホルダ手段
を介して把持したワーク又は加工々具を所定方向に押動
して該ワーク又は加工々具を相手加工々具又はワークに
押付け力を付与する流体圧シリンダ装置と、前記流体圧
シリンダ装置に流体圧源から供給する流体圧を制御信号
に比例した圧力レベルに設定、維持する流体圧調節弁
と、前記押付け力の所望値に従って前記流体圧調節弁に
流体圧制御信号を印加する制御装置と、を具備して構成
された産業用ロボットにおけるワーク押付け力調節装置
が提供される。

【００１１】

【作用】上述の構成によれば、制御装置から流体圧調節
弁に印加する流体圧制御信号を選定値に設定して流体圧
調節弁から流体圧シリンダ装置に供給する流体圧を常に
一定に維持することで直線案内装置のストローク全長に
渡ってワークと加工々具との間の押付け力を一定に維持
することができるのである。すなわち、上述の構成によ
れば、直線案内装置のストロークを適宜、選定すれば、
ワークと加工々具との押付け状態を維持したまま数百ｍ
ｍに渡って両者が直線変位しても常に一定の押付け力を
維持することができる。また、制御装置をロボット制御
装置により構成し、同ロボット制御装置から流体圧制御
信号を印加することにより、ワークと加工々具との間の
押付け力の大きさをプログラムによって任意に変更する
ことも可能となるから、ワークの形状、寸法、材質等の
変化に従って、或いはバリ取り部位等の加工部位がワー
ク端部、円筒外周等種類の違いに従って適正な押付け力
となるように調節し、加工品質を一定レベルに維持する
ことが可能となる。

【００１２】なお、電動型の加工々具を使用し、同加工
々具の駆動電流をロボット制御装置にフィードバックす
ることにより、該フィードバック信号に基づいて流体圧
制御信号をロボット制御装置から流体圧調節弁に指令
し、以て押付け力を制御してワーク加工品質の一定化を
図ることも可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて、更に詳細に説明する。図１は、本発明の１実施例
に係る産業用ロボットにおけるワーク押付け装置の構成
を示す機構図、図２は、加工々具として電動型加工々具
を用い、フィードバック制御を行う場合のフローチャー
トである。

【００１４】さて、図１を参照すると、同図に示すワー
ク押付け装置は、ワークＷを、例えば、周知の多関節型
産業用ロボット（図示なし）で把持し、同ワークＷのバ
リ取りを直線方向に可動な加工々具８によって遂行する
場合に使用するワーク押付け装置１０として形成した実
施例の構成を示したものである。

【００１５】同実施例は更に、加工々具８として、電動
型のバリ取り工具、例えば、砥石グラインダを用いる場
合を示し、駆動モータＭにより砥石グラインダを回転駆
動する構成を有している。同バリ取り用加工々具８は、
工具ホルダ９に保持され、後者の工具ホルダ９が、ワー
ク押付け装置１０の直線案内装置１１に例えば、ボルト
ねじ等の適宜の取付け手段によって取付けられている。
従って、工具ホルダ９及び加工々具８は直線案内装置１
１の直線動作ストローク範囲に渡って一定の直線方向に
移動可能になっいる。直線案内装置１１は、数百ｍｍに
渡るストロークを有することも可能であり、例えば、東
京品川のＴＨＫ株式会社から商品名ＬＭガイドとして市
販されている直線案内装置が、この用途に有効に利用す
ることができる。

【００１６】ここで、本実施例ては更に工具ホルダ９の
後端に流体圧シリンダ装置１２が上記直線案内装置１１
と共通の台座１３上に固定配置されている。流体圧シリ
ンダ装置１２としては、直動型エアシリンダを用いるこ
とが最も好ましく、この直動型エアシリンダから成る流
体圧シリンダ装置１２は、圧力導入端１４から供給され
る圧力エアによって直動するピストン桿１５を内蔵し、
そのピストン桿１５の外端が上述の工具ホルダ９の端部
に結合された構成を有している。

【００１７】他方、流体圧シリンダ装置１２の圧力導入
端１４は、配管路１６を経て圧力調節弁１７を介して流
体圧源であるエア供給源Ｓへ接続されている。ここで、
上記圧力調節弁１７は、圧力センサと電磁弁とを内蔵し
た構成を有する比例電空弁として周知の流体圧調節弁で
あり、上記エア供給源から所定圧の圧力エアを一次エア
として導入する一次供給ポートＰ、配管路１６へ設定圧
のエアを出力、供給する供給ポートＡ、排気ポートＲと
を具備し、同排気ポートＲは、供給ポートＡから供給さ
れるエアの圧力が設定圧より高く成ったとき、内蔵の電
磁弁１８を作動させて同供給ポートＡと連通して排気
し、供給ポートＡの圧力レベルを設定圧に復帰されるよ
うに設けられている。

【００１８】更に、この圧力調節弁１７を形成する比例
電空弁は内蔵の電磁弁１８に圧力制御信号としてアナロ
グ電圧信号を供給されると、同アナログ電圧信号の電圧
値に比例した所定の圧力値（Ｐａ≦エア供給源Ｓからの
圧力Ｐｓ）を供給ポートＡに設定することができる流体
圧調節弁であり、当該圧力制御信号をロボット制御装置
２０から予め教示したプログラムに従って圧力調節弁１
７（比例電空弁）に印加すれば、供給ポートＡの圧力レ
ベルを所望の圧力値に設定することができるのである。

【００１９】上述の説明から理解できるように、本実施
例のワーク押付け装置１０によればロボット制御装置２
０から入力する圧力制御信号によって比例電空弁から成
る流体圧制御弁１７の供給ポートＡにおける圧力エアの
圧力レベルを一定に設定した状態に維持することによ
り、流体圧シリンダ装置１２のピストン桿１５から工具
ホルダ９に付与される押圧力を常時、一定に維持するこ
とが可能になる。従って工具ホルダ９に保持された加工
々具８に対してワークＷを押付けたとき、押付け力は工
具ホルダ９が直線案内装置１１の動作ストローク範囲内
で変位した場合にも、常に一定の押付け力が加工々具８
とワークＷとの間で作用することによなる。つまり、直
線案内装置１１の動作ストロークが数百ｍｍを有すると
きには、その全ストローク範囲に渡って何れの位置に加
工々具８が移動してもワークＷと加工々具８との間で作
用する押付け力に基づく接触圧力状態が一定に安定、維
持されるため、バリ取り加工における仕上げ品質を一定
化することが可能となるのである。従って、例えば、ワ
ークＷの形状が円板、円筒等の規則的な形状を有する場
合以外に凹所、凸所を有した極めて不規則な外形々状を
有するような場合のバリ取り加工等に対しても産業用ロ
ボットにより把持されたワークＷを、その形状の凹凸に
応じて加工々具８側へ押し込んだり、引き戻したりして
場合でも、常に被加工部位には一定の押付け力を作用さ
せることが可能であり、故に、バリ取り加工精度は安定
し、高品質の仕上げ加工が可能となるのである。

【００２０】なお、本実施例によるワーク押付け装置１
０を用いてワークＷの加工を行う場合には、バリ取りの
みならず、ワークＷの面取り加工やワーク平面の研磨加
工等にも適用可能であることは、容易に理解することが
できよう。なお、加工々具８が摩耗により切削能力の低
下する例えば、サンドペーパの積層体を有した研削具か
ら成る場合には、同サンドペーパー研削具を電動モータ
Ｍで回転駆動したワークＷのバリ取り加工に用いるよう
にし、このとき、電動モータＭの駆動電流を工具負荷電
流として信号線２１を介してロボット制御装置２０へフ
ィードバックする構成にすれば、ロボット制御装置２０
は、信号線２１から入力される工具負荷電流の変化を監
視してワークＷとセンドペーパー切削具との間の押付け
力を漸増し、工具摩耗を補償することにより、一定の切
削能力を維持するように構成することをできる。

【００２１】図２は、このような場合のロボット制御装
置２０による制御作用のフローチャートを示している。
同図２に示す制御フローを実行する場合には、先ず、予
め加工々具（切削具）１７が新品状態における電動モー
タＭの駆動電流から検出される工具負荷電流値Ｉａと、
ワークＷと加工々具１７との間の押付け力Ｆを測定して
おく。

【００２２】次いで、実際のワーク加工を開始（スター
ト）し、加工々具１７の摩耗が進んだ状態で、その時点
における工具負荷電流値Ｉｂを信号線２１を介してロボ
ット制御装置２０が読み込む（ステップ１）。また、押
付け力Ｆを読み込む（ステップ２）。そして、ロボット
制御装置２０において、（Ｉａ−Ｉｂ）の演算を実行す
る（ステップ３）。次に、その演算結果に従って押付け
力ＦをＦａに増加させて摩耗補償を行う（ステップ
４）。ここで、押付け力の増加量は、 Ｆａ＝Ｆ＋Ｋ×（Ｉａ−Ｉｂ） ・・・ （１） の演算式によって決定される。なお、Ｋは比例ゲインで
あり、予め適正値を実験的に求めておけば良い。

【００２３】上述した実施例では、ワークＷを産業用ロ
ボットで把持して加工々具８に押付けでワーク押付け力
を得る場合に就いて説明したが、例えば、ワークＷが大
形で産業用ロボットにより把持が困難な場合には、ワー
クＷを上記の工具ホルダ９に対応したワークホルダで把
持させ、同ワークホルダを直線案内装置１１に結合した
構成とし、加工々具８を産業用ロボットで把持し、ワー
ク、加工々具の押付けを行う図１の構成とは反対の構成
にしても全く同様な作用、効果が得られることは言うま
でもない。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、ワーク又は加工々具を直線案内手段により
移動可能にし、流体圧シリンダ、好ましくはエアシリン
ダにより同直線案内手段を介してワーク又は加工々具を
直線変位可能にし、かつ、上記流体シリンダの作動流体
の圧力、好ましくはエア圧力を圧力制御信号に比例した
圧力に設定可能な流体圧調節弁、典型的には周知の比例
電空弁を用い、上記圧力指令信号は、ロボット制御装置
から入力するように構成し、産業用ロボットによってワ
ークと加工々具の押付けを行うとき、常に一定の押付け
力を得られるようにしたワーク押付け装置を構成したか
ら、ワークの加工、例えば、バリ取り、面取り、表面仕
上げ等の加工の加工品質を一定化させることが可能とな
った。

【００２５】また、圧力制御信号をロボット制御装置か
ら教示プログラムに従って比例電空弁へ供給する構成と
し、以て産業用ロボットの利用したワークの仕上げ加工
においてワークの形状、寸法、材料の種類等の条件変化
に従って適正な押付け力レベルを選定し、設定すること
が可能となり、故に、同様なワーク条件に対しても高品
質のワーク仕上げ加工を得ることが可能となる。

【００２６】更に、摩耗性の加工々具に対しては、ロボ
ット制御装置の制御に従って、押付け力を漸増調節して
工具の加工能力の低下を補償し、常に、加工々具の切れ
味を一定に維持してワークのバリ取り品質を始めとする
加工品質を高レベルに維持することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る産業用ロボットにおけ
るワーク押付け装置の構成を示す機構図である。

【図２】加工々具として電動型加工々具を用い、フィー
ドバック制御を行う場合のフローチャートである。

【符号の説明】

８…加工々具 ９…工具ホルダ １０…ワーク押付け装置 １１…直線案内装置 １２…流体シリンダ装置 １７…圧力調節弁 １８…電磁弁 ２０…ロボット制御装置 ２１…信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 賢治 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 畑田 雅弘 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業用ロボットを用いた加工々具とワー
   クとの接触加工時における押付け力を調節する装置にお
   いて、 ワーク又は加工々具を把持するホルダ手段を直線路に沿
   って摺動案内する直線案内装置と、 前記ホルダ手段に結合され、該ホルダ手段を介して把持
   したワーク又は加工々具を所定方向に押動して該ワーク
   又は加工々具を相手加工々具又はワークに押付け力を付
   与する流体圧シリンダ装置と、 前記流体圧シリンダ装置に流体圧源から供給する流体圧
   を制御信号に比例した圧力レベルに設定、維持する流体
   圧調節弁と、 前記押付け力の所望値に従って前記流体圧調節弁に流体
   圧制御信号を印加する制御装置と、を具備して構成され
   たことを特徴とする産業用ロボットにおけるワーク押付
   け力調節装置。
2. 【請求項２】 前記加工々具を電動加工々具で形成し、
   該電動加工々具の作動電流値の変化を前記制御装置にフ
   ィードバックし、該電流値の変化に従って前記流体圧制
   御信号を調節するようにした請求項１に記載の産業用ロ
   ボットにおけるワーク押付け力調節装置。