JPH10113855A - 押付け加工方法および押付け加工装置 - Google Patents

押付け加工方法および押付け加工装置

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JPH10113855A
JPH10113855A JP8287686A JP28768696A JPH10113855A JP H10113855 A JPH10113855 A JP H10113855A JP 8287686 A JP8287686 A JP 8287686A JP 28768696 A JP28768696 A JP 28768696A JP H10113855 A JPH10113855 A JP H10113855A
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勝己 中嶋
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康夫 中野
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哲 坂中
Toshiaki Nishiyama
利明 西山
Yuzo Hishida
裕三 菱田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 面取り工具の前記ワークへの押付け力などを
検出してそれをロボットの制御装置にフィードバックす
ることなく、面取り工具などをワークに所定の接触圧力
で押し付けがなし得る定圧加工方法および定圧加工装置
を提供する。 【解決手段】 多関節ロボットなどの自動機械加工手段
に装着されて用いられるものであって、支持体１２に加
工部１１ｄに自重による加圧力が作用しない状態で保持
された加工手段１１と、前記加工手段１１を加工部１１
ｄに自重による加圧力が作用しない状態で所定方向に一
定トルクで回転させる一定トルク付与手段１６と、前記
一定トルク付与手段１６を保持するロボットアームＲへ
の取付部材２０とを備え、加工手段１１を一定トルク付
与手段１６による一定のトルクで所定方向に回転させて
加工手段１１の刃先などの加工部１１ｄをワークＷに押
し付け加工をなすものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は押付け加工方法およ
び押付け加工装置に関する。さらに詳しくは、サーボモ
ータなどの一定トルク付与手段により生成される一定ト
ルクを利用して加工部をワークに一定の押し付け力で押
し付けて加工をなす押付け加工方法および押付け加工装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械製品などにおいては、従来より、応
力集中の緩和、耐疲労性の向上、機械的特性の向上、嵌
合性の向上、組立性の向上、製品外観の向上などを目的
として面取りあるいはアール付け（以下、単に面取りと
いう）がなされている。この面取り作業は熟練を要する
とともに、いわゆる３Ｋ作業であるところから、この面
取り作業をハンドにグラインダが装着されたロボットに
より置き換えることがなされている。
【０００３】しかしながら、この面取り作業を、単に多
関節ロボット（以下、単にロボットという）のハンドに
グラインダを装着させて行った場合、この作業が低速度
でしかも刃先をワークに一定圧力で押さえ付けながらな
さなければならないため、この種のロボットの特性に起
因する種々の問題が生じている。例えば、このロボット
の直線運動は、微視的に見ると図７に示すようなジグザ
ク運動であるため、面取りにむらが生じている。つま
り、ジグザグ運動においてワークに近づく点では刃先の
押し付け力が増大するため、その箇所は面取り量が多く
なる一方、ワークから遠ざかると刃先の押し付け力が減
少する箇所が発生するため、その部分は面取り量が少な
くなる。
【０００４】この面取り量の不均一は、製品の外観を損
なうばかりでなく、タービンディスクなどのように高速
で回転されるものにあっては、製品の強度低下を生ずる
という問題もある。
【０００５】このため、ロボットを用いて面取りを行う
場合の改善策について、従来より種々提案がなされてい
る。
【０００６】例えば、特開昭６３ー１９６３６７号公報
には、位置決め機能を有するロボットの手首ａと面取り
工具ｂを装着した工具ホルダｃとの間に、電磁式可変コ
ンプライアンス機構ｄを設けてその可動部に変位計ｅと
力覚センサｆとを配設し、前記可変コンプライアンス機
構ｄにより前記面取り工具ｂをワークｗ方向に送り、前
記面取り工具ｂの前記ワークｗとの接触位置を前記力覚
センサｆで検出してこの検出位置を記憶し、さらに前記
力覚センサｆで前記面取り工具ｂの前記ワークｗへの押
付け力を検出し、前記押付け力が予め設定されている設
定値と同じになるように前記可変コンプライアンス機構
ｄを制御し、前記ワークｗへの送り量を前記変位計ｅで
検出して前記記憶した接触変位を基準として所定の面取
り量に達したら送りを停止することを特徴とする自動面
取りの制御方法が提案されている（図８参照）。
【０００７】あるいは、特開昭６１ー１０９６６３号公
報には、グラインダｇを手先につけた多自由度ロボット
による研摩、あるいは研削において、グラインダｇの回
転トルクτをトルク計ｈ、あるいはグラインダｇを駆動
させるモーターｍの電流値や回転速度から測定し、そし
て、研削中に生じる研削抵抗力の直交２分力Ｆ1，Ｆ2を
長さｘの腕によるモーメントＭ1＝Ｆ1・ｘ，Ｍ2＝Ｆ2・
ｘの形で測定し、τ，Ｍ1，Ｍ2より、グラインダｇの砥
石部ｉが加工物ｗに接触している点の空間座標と、接触
面の方向比を計算機ｊで求め、トルクや接触点空間座標
や接触面が所定の値となるようにロッドの腕ｋの姿勢を
制御することを特徴とする研摩ロボットの自動ならい法
が提案されている（図９参照）。
【０００８】しかしながら、前記いずれの提案において
も面取り工具の前記ワークへの押付け力やグラインダの
回転トルクを検出し、それをロボットの制御装置にフィ
ードバック処理するなどの手順が必要となるため、処理
が煩雑化するとともに処理装置が大がかりなものとな
る。その結果、設備のコスト増大を招来するという別の
問題が生じている。そのため、簡素な構成で面取り作業
を一定押し付け力でなし得る加工方法あるいは加工装置
の出現が熱望されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、面取り工具の前
記ワークへの押付け力などを検出してそれをロボットの
制御装置にフィードバックすることなく、面取り工具な
どをワークに所定の接触圧力で押し付けがなし得る押付
け加工方法および押付け加工装置を提供することを目的
としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の押付け加工方法
は、加工手段をその加工部の自重による加圧力が作用し
ない状態で回動可能に保持し、ついでこの加工手段を一
定トルク付与手段による一定のトルクで所定方向に回転
させて加工手段の加工部をワークに一定の押し付け力で
押し付けた状態で加工をなすことを特徴とする。
【００１１】ここで、加工手段の自重による加圧力が作
用しない状態が、例えば一端に加工手段が装着され、他
方にカウンターウエイトが設けられた天秤棒状部材の中
央部を支持体により保持することによりなされたり、前
記一定トルクに自重による加圧力を相殺させるトルクを
加算してなされる。
【００１２】なお、前記加工手段が、加工部を駆動する
駆動用動力源と接続配線または接続配管により接続され
ている場合、その接続部においてねじれ、引っ張りなど
の不要な外力が作用しないようにされているのが好まし
い。
【００１３】一方、本発明の押付け加工装置の第１形態
は、多関節ロボットなどの自動機械加工手段に装着され
て用いられるものであって、加工部に自重による加圧力
が作用しないようにして支持体に保持された加工手段
と、前記加工手段を所定方向に一定トルクで回転させる
一定トルク付与手段と、前記一定トルク付与手段を保持
するロボットアームへの取付部材とを備え、前記一定ト
ルク付与手段により加工部がワークに一定の押し付け力
により押し付けられて加工をなすことを特徴とする。
【００１４】また、本発明の押付け加工装置の第２形態
は、多関節ロボットなどの自動機械加工手段に装着され
て用いられるものであって、加工部に自重による加圧力
が作用しないように、自重による加圧力を相殺するトル
クを算出する相殺トルク算出手段と、前記相殺トルク算
出手段により算出された相殺トルクが加算された一定ト
ルクで加工手段を所定方向に回転させる一定トルク付与
手段と、前記一定トルク付与手段を保持するロボットア
ームへの取付部材とを備え、前記一定トルク付与手段に
より加工部がワークに一定の押し付け力により押し付け
られて加工をなすことを特徴とする。
【００１５】本発明の押付け加工装置においては、前記
取付部材が、加工手段の加工部がロボットアームの中心
軸の延長線上に位置するよう構成されてなるのが好まし
い。
【００１６】本発明の押付け加工装置の第１形態におい
ては、例えば支持体の加工部に自重による加圧力が作用
しない状態での加工手段の保持が、中央部が支持体に保
持され、一端に加工手段が装着され、他方にカウンター
ウエイトが設けられた天秤棒状部材を用いてなされる。
その場合、前記研摩装置の刃先が４０度ないし５０度の
こま状に形成されてなるのが好ましい。
【００１７】また、前記加工手段が、加工部を駆動する
駆動用動力源と接続配線または接続配管により接続され
ている場合、その接続部においてねじれ、引っ張りなど
の不要な外力が作用しないようにされているのが好まし
い。
【００１８】ここで、前記加工手段は、例えば研摩装
置、研削装置、切削装置、ブラッシング装置またはめっ
き装置とされ、前記一定トルク付与手段がサーボモータ
とされる。
【００１９】
【作用】サーボモータなどの一定トルク付与手段により
加工手段の加工部がワークに一定トルクで押し付けられ
るとともに、加工手段が加工部に自重による加圧力が作
用しないようにして支持体により保持され、あるいは一
定トルク付与手段による一定トルクに加工手段の自重に
よる加圧力を相殺するトルクが加算されているので、加
工部の押し付け力を検出し、それを用いてフィードバッ
ク制御することなく加工部を一定の押し付け力で押し付
けながら押付け加工がなし得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
【００２１】実施の形態１ 本発明の押付け加工方法に用いられる実施の形態１の押
付け加工装置Ａの側面図を図１に一部断面で示し、同分
解斜視図を図２に示す。この実施の形態１の押付け加工
装置Ａは、具体的には、図３に示すようにタービンディ
スクＤのタービンブレードＢを植え込むための溝Ｃ、い
わゆるセレーション加工部の面取りをなすものである。
なお、図３（ａ）は圧縮機用のダブテールと称される溝
Ｃ1を示し、同（ｂ）はパワータービン用のクリスマス
ツリーと称される溝Ｃ2を示す。
【００２２】この実施の形態１の押付け加工装置Ａは、
本体１０と、この本体１０をロボットアームＲの先端に
取り付けるための本体固定部２１とアーム接合部２２と
を有するＬ型の取付部材２０とを主要構成要素としてな
る。
【００２３】この本体１０は、エアグラインダ１１と、
このエアグラインダ１１を挾持して保持する上側部材１
３と下側部材１４とからなる支持体１２と、この支持体
１２の下側部材１４に駆動軸先端１７ａが固着されてい
るサーボモータ１６とを備えてなるものである。このサ
ーボモータ１６は、前記取付部材２０の本体固定部２１
の裏面２１ａに、例えばボルト留めにて固定されるとと
もに、その駆動軸１７は、この本体固定部２１にこの駆
動軸１７に対応させて設けられた透孔２１ｂから突出さ
せられている。そして、その突出させられた先端部１７
ａが前述したように、下側部材１４の裏面中央部に固着
されている。また、この駆動軸１７の本体固定部２１の
貫通部には、明瞭には図示されていないが、ベアリング
２３が装着されていて駆動軸１７の円滑な回転がなし得
るようにされている。
【００２４】支持体１２の上側部材１３は、内面１３ａ
が挾持するエアグラインダ１１の円形外筒１１ａに対応
した円弧面とされ、また前記下側部材１４の中央に対応
する上面１３ｂ中央には、エアホースコネクタ１８が回
動自在に装着されている。このようにすることにより、
本体１０がサーボモータ１６により回動された場合にお
いても、このコネクタ１８に接続されているエアホース
３０のねじれや引っ張りなどによる反力が本体１０に作
用するのが避けられる。また、このエアホースコネクタ
１８と側面１３ｃに設けられたエアホース接続部３１と
は、上側部材１３の内部に形成されたエア通路（図示省
略）により連通されている。そして、このエアホース接
続部３１に一端が接続されたエアホース３２の他端がエ
アグラインダ１１の基端部１１ｂに設けられたエア供給
部１１ｃに接続されている。なお、上側部材１３の側面
１３ｃの設けられるエアホース接続部３１は、エアホー
ス配設の簡素化の観点からエアグラインダ１１の基端部
１１ｂと同一側とされるのが好ましい。
【００２５】一方、支持体１２の下側部材１４は、内面
１４ａが上側部材１３の内面１３ａと同様にエアグライ
ンダ１１の円形外筒１１ａに対応した円弧面とされ、ま
た下面中央１４ｂには前述したようにサーボモータ１６
の駆動軸１７の先端部１７ａが嵌合される凹部１４ｃが
形成されている。
【００２６】かかる構成とされている上側部材１３と下
側部材１４との間にエアグラインダ１１を配置した状態
で上側部材１３と下側部材１４とを、例えばボルト・ナ
ット留めすることによりエアグラインダ１１が支持体１
２により保持される。この場合、面取り作業においてエ
アグラインダ１１の自重による加圧力が作用しないよう
にするため、エアグラインダ１１のバランスを取った状
態でエアグラインダ１１が支持体１２により支持され
る。
【００２７】しかして、かかる構成とされている押付け
加工装置Ａの取付部材２０のアーム接合部２２がロボッ
トアームＲの先端に取付られる（図１参照）。
【００２８】次に、かかる構成とされている押付け加工
装置Ａが取付られたロボットによる面取り作業について
説明する。なお、下記作業は図示しないロボットコント
ローラの指示によりなされる。
【００２９】（１）ロボットアームＲを移動させてエア
グラインダ１１の加工部１１ｄをワークＷの近傍に位置
させる。
【００３０】（２）エアグラインダ１１の加工部１１ｄ
を回転させる。
【００３１】（３）ロボットアームＲを移動させてエア
グラインダ１１の加工部１１ｄをワークＷの面取り箇所
に当接させる。
【００３２】（４）サーボモータ１６を一定トルクで駆
動して、本体１０を所定方向に回転させてエアグライン
ダ１１の加工部１１ｄを所定の押し付け力でワークＷに
押し付ける。そして、サーボモータ１６にこの押し付け
力を面取り作業中維持させる。
【００３３】（５）教示データにしたがってロボットア
ームＲを移動させ、所望の面取りを行う。この場合、前
述したようにエアグラインダ１１の加工部１１ｄにはサ
ーボモータ１６から常に一定の押し付け力が作用してい
るので、均一の面取りがなされる。
【００３４】このように、この実施の形態１によれば、
エアグラインダ１１の加工部１１ｄによる押し付け力を
検出して、その値をフィードバックすることなく、一定
の押し付け力でワークＷの面取りがなされので、均一な
面取りがなされる。また、前述したように、この押付け
加工装置Ａは構成が簡素なものであるので、装置を安価
に製作できる。さらに、フィードバック制御のような高
度の制御を必要としないので、制御系も簡素なもとので
きる。したがって、設備全体のコストが著しく低減され
るとともに、作業性も著しく向上する。
【００３５】実施の形態２ 本発明の押付け加工方法に用いられる実施の形態２の押
付け加工装置Ａの側面図を図４に取付部材２０をロボッ
トアームＲから分離した状態で示す。この実施の形態２
は、実施の形態１の取付部材２０を改変してエアグライ
ンダ１１の加工部（刃先）１１ｄがロボットアームＲの
中心軸の延長線ＣＬ上に位置するようにしてなるもので
ある。かかる構成とすることにより、実施の形態１によ
る場合よりも曲線部の面取り作業におけるロボットアー
ムＲの移動量を少なくできる。なお、その余の構成およ
び作用・効果については実施の形態１と同様である。
【００３６】実施の形態３ 本発明の押付け加工方法に用いられる実施の形態３の押
付け加工装置Ａの側面図を図５に取付部材２０をロボッ
トアームＲに取付けた状態で示す。この実施の形態３
は、実施の形態1を改変したものであって、支持体１２
に天秤棒状部材４０を把持させ、その一端４１にエアグ
ラインダ１１を装着する一方、他方４０ｂにカウンター
ウエイト４３を位置調整自在に装着してなるものであ
る。この場合、天秤棒状部材４０のエアグラインダ１１
を装着する側４０ａは、加工の際におけるエアグライン
ダ１１の加工部１１ｄの移動量が最小となるような形状
とされている。例えば、図５に示すように、エアグライ
ンダ１１が装着されている側の中央から先の部分が斜め
上方に向いた形状とされている。また、加工部１１ｄに
装着されている刃は、図５に示すように、４０度ないし
５０度のこま状に形成されている。
【００３７】このように、この実施の形態３によれば、
エアグラインダ１１を天秤棒状部材４０に装着するとと
もに、この天秤棒状部材４０のエアグラインダ１１が装
着されている側４０ａがエアグラインダ１１の加工に適
した形状とされているので、実施の形態２よりもロボッ
トアームＲを移動量を少なくでき、そのためロボットの
教示、とりわけ曲線部の教示が簡素化される。また、こ
のエアグラインダ１１の刃１１ｄが４０度ないし５０度
のこま状に形成されているので、ロボットアームＲの軌
跡にぶれが生じても、そのぶれを吸収するように刃先が
移動し、ロボットアームＲの軌跡のぶれによる加工むら
が生ずることはない。
【００３８】以上、本発明をワークの面取り作業を例に
取り説明してきたが、本発明の適用は前記に限定される
ものではない。
【００３９】例えば、図６に示すように、エアグライン
ダ１１に代えて回転塗布装置５０とし、その回転軸５１
に綿パット５２を回転可能に装着すれば、均一な塗布圧
のもとでめっきがなされるので、ダリッププロセスを用
いためっき作業に適用した場合においても、むらのない
めっきがなされる。なお、図６において、符号５３、５
４はめっき液を供給する配管を示し、符号５６は被めっ
き部品を示す。
【００４０】また、加工手段の自重による加圧力が加工
部に作用しないようにする方法は、前記に限定されるも
のではなく、自重による加圧力を相殺する相殺トルク算
出手段をロボットコントローラに設け、そして一定トル
ク付与手段による一定トルクにその相殺トルクを加算し
ておいて、自重による加圧力が加工部に作用しないよう
にしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
加工部の押し付け力を検出し、それを用いてフィードバ
ック制御することなく一定の押し付け力で押付け加工が
なし得るという優れた効果が得られる。
【００４２】また、フィードバック制御を用いていない
ので、押付け加工装置の構成が簡素化され、装置の低コ
スト化が実現されるという優れた効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の押付け加工方法に用いられる実施の形
態１の押付け加工装置の一部を断面で示す側面図であ
る。
【図２】同分解斜視図である。
【図３】同実施の形態により面取りがなされるタービン
ディスクの溝を示すものであって、同（ａ）はダブテー
ルと称されるものを示し、同（ｂ）はクリスマスツリー
と称されるものを示す。
【図４】本発明の押付け加工方法に用いられる実施の形
態２の押付け加工装置の概略図である。
【図５】本発明の押付け加工方法に用いられる実施の形
態３の押付け加工装置の概略図である。
【図６】本発明の押付け加工装置をダリッププロセスに
適用した形態の概略図である。
【図７】多関節ロボットによる直線運動を微視的にみた
場合のアーム先端の軌跡を示す説明図である。
【図８】特開昭６３ー１９６３６７号公報の提案かかる
構成の概略図である。
【図９】特開昭６１ー１０９６６３号公報の提案かかる
構成の概略図である。
【符号の説明】
１０ 本体 １１ エアグラインダ １２ 支持体 １３ 上側部材 １４ 下側部材 １６ サーボモータ １７ 駆動軸 １８ エアホースコネクタ ２０ 取付部材 ２１ 本体固定部 ２２ アーム接合部 ２３ ベアリング ３０、３２ エアホース ３１ エアホース接続部 ４０ 天秤棒状部材 Ａ 押付け加工装置 Ｒ ロボットアーム Ｗ ワーク
フロントページの続き (72)発明者 中野 康夫 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 坂中 哲 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 西山 利明 神戸市西区高塚台２丁目８番１号 川崎重 工業株式会社西神工場内 (72)発明者 菱田 裕三 神戸市西区高塚台２丁目８番１号 川崎重 工業株式会社西神工場内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工手段をその加工部に自重による加圧
    力が作用しない状態で回動可能に保持し、ついでこの加
    工手段を一定トルク付与手段による一定のトルクで所定
    方向に回転させて加工手段の加工部をワークに一定の押
    し付け力で押し付けた状態で加工をなすことを特徴とす
    る押付け加工方法。
  2. 【請求項２】 前記加工手段が、研摩装置、研削装置、
    切削装置、ブラッシング装置またはめっき装置とされ、
    前記一定トルク付与手段がサーボモータとされてなるこ
    とを特徴とする請求項１記載の押付け加工方法。
  3. 【請求項３】 加工手段の加工部に自重による加圧力が
    作用しない状態が、一端に加工手段が装着され、他方に
    カウンターウエイトが設けられた天秤棒状部材の中央部
    を支持体により保持することによりなされることを特徴
    とする請求項１記載の押付け加工方法。
  4. 【請求項４】 加工手段の加工部に自重による加圧力が
    作用しない状態が、前記一定トルクに自重による加圧力
    を相殺させるトルクを加算してなされることを特徴とす
    る請求項１記載の押付け加工方法。
  5. 【請求項５】 前記加工手段が、加工部を駆動する駆動
    用動力源と接続配線または接続配管により接続されてい
    る場合、その接続部においてねじれ、引っ張りなどの不
    要な外力が作用しないようにされていることを特徴とす
    る請求項１記載の押付け加工方法。
  6. 【請求項６】 多関節ロボットなどの自動機械加工手段
    に装着されて用いられるものであって、 加工部に自重による加圧力が作用しないようにして支持
    体に保持された加工手段と、前記加工手段を所定方向に
    一定トルクで回転させる一定トルク付与手段と、前記一
    定トルク付与手段を保持するロボットアームへの取付部
    材とを備え、 前記一定トルク付与手段により加工部がワークに一定の
    押し付け力により押し付けられて加工をなすことを特徴
    とする押付け加工装置。
  7. 【請求項７】 多関節ロボットなどの自動機械加工手段
    に装着されて用いられるものであって、 加工部に自重による加圧力が作用しないように、自重に
    よる加圧力を相殺するトルクを算出する相殺トルク算出
    手段と、前記相殺トルク算出手段により算出された相殺
    トルクを加算した一定トルクで加工手段を所定方向に回
    転させる一定トルク付与手段と、前記一定トルク付与手
    段を保持するロボットアームへの取付部材とを備え、 前記一定トルク付与手段により加工部がワークに一定の
    押し付け力により押し付けられて加工をなすことを特徴
    とする押付け加工装置。
  8. 【請求項８】 前記取付部材が、加工手段の加工部がロ
    ボットアームの中心軸の延長線上に位置するよう構成さ
    れてなることを特徴とする請求項６または７記載の押付
    け加工装置。
  9. 【請求項９】 支持体の加工部に自重による加圧力が作
    用しない状態での加工手段の保持が、中央部が支持体に
    保持され、一端に加工手段が装着され、他方にカウンタ
    ーウエイトが設けられた天秤棒状部材を用いてなされる
    ことを特徴とする請求項６記載の押付け加工装置。
  10. 【請求項１０】 前記加工手段が、研摩装置、研削装
    置、切削装置、ブラッシング装置またはめっき装置とさ
    れ、前記一定トルク付与手段がサーボモータとされてな
    ることを特徴とする請求項６、７、８または９記載の押
    付け加工装置。
  11. 【請求項１１】 前記研摩装置の刃先が４０度ないし５
    ０度のこま状に形成されてなることを特徴とする請求項
    ９記載の押付け加工装置。
  12. 【請求項１２】 前記加工手段が、加工部を駆動する駆
    動用動力源と接続配線または接続配管により接続されて
    いる場合、その接続部においてねじれ、引っ張りなどの
    不要な外力が作用しないようにされていることを特徴と
    する請求項６または７記載の押付け加工装置。
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