JPS61159366A

JPS61159366A - 研削ロボツト

Info

Publication number: JPS61159366A
Application number: JP28033984A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Matsuura; 松浦　博文
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-07-19

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】〔発明の技術分野〕本発明は研削ロボットに係り、特に鋳物等の材料の三次
元曲面を自動的に研削するための研削ロボットに関する
。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来から材料の研削作業をロボットにより自動的に行な
う手段が多用されつつあり、この研削作業の自動化を図
る上で、砥石姿勢、砥石送り速度、砥石研削力および砥
石周速の４つの条件を制御する必要がある。

上記砥石姿勢条件は、他の三条外が一定であっても研削
深さに対する影響が大ぎいため、ワーク面の変化に対し
て砥石姿勢を常に一定に保つ必要がある。従来この砥石
姿勢の制御は、ワーク面の変化に対応してロボットの先
端部に設けた砥石研削面がほぼ平らに当接するようにテ
ィーチングを行なうとともに、砥石自体の弾性変形を利
用して砥石姿勢を一定に保つようになされている。

また、他の条件については第４図に示す状態において次
式のような関係を有している。

■ ■＝π・Ｄ−Ｎ　　　　　　　　　　　（２）Ｆｔ−λ
・Ｆｎ　　　　　　　　　　　　（３）ここに、ｔ；研
削深さに、λ；ワークと砥石で決まる定数Ｆｔ　：砥石研削力 ■＝砥石周速Ｖ；砥石送り速度Ｄ：砥石直径Ｎ；砥石回転数Ｆｎ；砥石押圧力　　　　　である。

従来、砥石送り速度の制御は、上記砥石姿勢のティーチ
ングデータを基にロボット内のソフト演算サーボ処理を
行なうことにより、砥石研削面の定速送りを行なってい
る。

また、砥石研削力の制御は、上記（３）式を基に砥石押
圧力を制御することにより間接釣行なわれている。この
砥石押圧力は、従来例えば第５図に示すように、砥石１
を有するグラインダ２を油圧シリンダ３に接続し油圧を
サーボ制御することにより制御する手段や、第６図に示
すように、グラインダ２をトルク検出器４および接続ア
ーム５を介してＤＣモータ６に接続し、上記トルク検出
器４から検出される砥石押圧力と設定押圧力との偏差が
零になるようにＤＣモータ６を制御するようにした手段
等がある。

また、砥石周速の制御は、上記（２）式を基に負荷変動
の割に回転数変化の少ない高周波グラインダを使用して
砥石回転数をほぼ一定に保つとともに、定期的に砥石直
径の摩耗量を測定して調節するようになされている。

上記のような各制御を行なった場合、砥石姿勢および砥
石送り速度についてはほぼ十分に制御を行なうことがで
きるが、砥石研削力および砥石周速については十分な制
御を行なうことができないという問題がある。

すなわち、砥石研削力は砥石押圧力により間接的に制御
されるため、上記（３）式の定数λの影響を受けてしま
い、例えばワークの溶接補正箇所等、材料強度や組織が
変化した部分においてλが変化することにより砥石研削
力の制御を一定に行なうことができな（なってしまう。

また。砥石部分に砥石駆動装置が配設されるため重量が
嵩み、砥石押圧力の制御を上記重量を考慮しつつ行なう
必要が生じ、制御が補正計算等により複雑化してしまう
。このことは、砥石姿勢が変化して砥石押圧方向の重力
方向とが一致しなくなったときに、特に問題となり、砥
石押圧力を次式に基づいて補正制御する必要がある。

Ｆ、＝ＷＣＯ３θ　　　　　　　　　　　（４）Ｆｏ＝
　Ｆ＋Ｗｃｏｓθ　　　　　　　　　（５）Ｆ　　＝Ｆ
ｎ−Ｗｃｏｓθ　　　　　　　（６）ここに、Ｆ；油圧
シリンダやＤＣモータで制御すべき力Ｗ；砥石部分の全体重量 θ：ワーク面に対する垂線方向と動力方向とのなす角Ｆｌ　：Ｗの下方向への分力　である。

このような補正制御を行なうには、かなり高速度の演算
機能′が要求されるが、現実的に限界があるため、従来
は上記（６）式におけるｗ　ｃｏｓθの変化が少ない角
度範囲（例えばθ＝±３０’以内、ＣＯＳθ−１±０．
１５）で行なわれ、ある程度の誤差を容認してしまって
いる。

また、砥石周速においては、高周波グラインダを用いて
も回転数が２〜３割の範囲で変動してしまい、さらに、
砥石直径の変化にも確実に対応することができなかった
。

〔発明の目的〕

本発明は上記した点に鑑みなされたもので、砥石研削力
および砥石周速の制御を確実に行なうことができ、正確
かつ広範囲にわたる自動研削を行なうことのできる研削
ロボットを提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため本発明に係る研削ロボットは、ロボ
ットのアーム先端部に砥石、砥石押圧礪構および押圧駆
動装置を有する研削装置を設け、上記砥石の回転駆動や
上記砥石押圧力等を制御コントローラにより制御しつつ
ワークを自動研削する研削ロボットにおいて、上記砥石
の駆動装置を上記研削装置と分離して配設し、この砥石
駆動装置と上記砥石との間にトルク検出器を介設し、上
記砥石の摩耗量検出器を設け、上記コントローラは上記
トルク検出器の検出量を入力して上記砥石駆動装置およ
び上記押圧駆動装置にフィードバックするとともに、上
記摩耗量検出器の検出量を入力して上記砥石駆動装置に
フィードバックするようにしたことをその特徴とするも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図を参照して説
明する。

第１図は本発明に係る研削ロボットの一実施例を示した
もので、ロボット本体７に取付けられたアーム８の先端
部には、上下左右に回動自在な手首９が設けられ、この
手首９には、砥石１０、砥石押圧櫟構１１１３よびトル
ク検出器１２等からなる研削装置１３が取付けられてい
る。この研削装置１３には、パワー供給および信号伝送
を行なうケーブル１４を介して研削用コントローラ１５
が接続され、上記ロボット本体７には、このロボットを
操作するティーチングペンダント１６を有するコンソー
ル１７が接続され、さらに、上記研削用コントローラ１
５と上記コンソール１７とは、信号伝送用のケーブル１
８により接続されている。

第２図は上記研削装置１３の詳細を示したもので、手首
９の先端部には、円筒状の支持部材１０が固着され、こ
の支持部材１９の一端部には、モータ回転数を検出する
タコジェネレータ２０を有するＤＣモータ２１が取付け
られている。このＤＣモータ２１はレゾルバを有するＡ
Ｃモータでもよい。また、上記支持部材１９の他端部に
は、接続軸２２が貫通して設けられ、上記支持部材１９
の内部において、上記ＤＣモータ２１の出力軸２３と上
記接続軸２２とが連結部材２４により連結されている。

上記接続軸２２の端部には、口字状を有する支持部材２
５が固着されており、この支持部材２５の対向する支持
部２６．２６には、それぞれ同軸状に配置される連結軸
２７．２７が回転自在に取付けられている。また、上記
各支持部２６．２６の間には、砥石伝達トルクを検出す
るトルク検出器１２が配設され、このトルク検出器１２
の入力軸２８および出力軸２９は、それぞれ連結部材３
０．３０を介して上記各連結軸２７゜２７に接続されて
いる。また、上記入力軸２８側の連結軸２７には、上記
ケーブル１４内の回転伝達用フレキシブルシャフト３１
が接続され、上記出力軸２９側の連結軸には、押え板３
２．，３２により挟持される砥石１０が取付けられてい
る。

さらに、上記支持部材２５には、上記砥石１０面に指向
される光電式回転数計３３およびＣＣＤカメラ３４が取
付けられており、上記フレキシブルシャフト３１の他端
は、第６図に示すように、コントローラ１５の内部に配
設されるタコジェネレータ３５を有するＤＣモータ３６
に接続されている。このＤＣモータ３６はレゾルバ付き
のＡＣモータでもよい。

次に本実施例の作用について説明する。

砥石駆動源としてのＤＣモータ３６の回転は、フレキシ
ブルシャフト３１を介して連結軸２７に伝達され、トル
ク検出器１２および連結軸２７を介して砥石１０を回転
させる。このとき、光電式回転数計３３により砥石１０
の回転数を常時検出し、この検出値を上記ＤＣモータ３
６の速度フィードバック最とすることにより、フレキシ
ブルシャフト３１のばね性による回転数のずれをなくす
ようになされる。

また、押圧駆動源となるＤＣモータ２１の回転は、接続
軸２２を介して支持部材２５に伝達され、砥石１０の押
圧力として作用する。

そして、上記フレキシブルシャフト３１によるトルクの
ずれをなくすためのトルク検出器１２の検出量は、砥石
駆動用のＤＣモータ３６のサーボドライバトルク制限回
路へのフィードバックｍとなる一方、この検出量は抑圧
駆動用のＤＣモータ２１のサーボドライバトルク制限指
令値となる。

このようにトルク検出器１２による検出ｍを砥石押圧制
御に利用しているため、押圧制御を行なっているにもか
かわらず、砥石研削力のフィードバックループとなり、
砥石研削制御の直接制御を行なうことが可能となる。ま
た、砥石駆動用ＤＣモータ２６と砥石１９との間にトル
ク検出器１２を設け、この検出量をフィードバック量と
したので、ＤＣモータ３６および砥石１０への異常入力
による損傷等を防止することが可能となり、さらに、こ
のＤＣモータ３６を研削装置１３から分離して配置した
ことにより、研削装置１３の重量を軽減することができ
、補正演算をすることなく応答性を高めるとともにいず
れのワーク面であっても均一な研削を行なうことができ
る。

また、砥石１０の円周面状態をＣＯＤカメラ３４により
常時撮影し、この映像の輪郭処理を行なうことにより砥
石１０の直径変化を検出するようになされ、この直径変
化をコントローラ１５に内蔵される演算回路へフィード
バックすることにより、摩耗後の新たな直径に基づいて
砥石１０の回転数を設定する。これにより、砥石周速を
砥石直径の変化にもかかわらず一定に制御することが可
能となる。

〔発明の効果〕以上述べたように本発明に係る研削ロボットは、砥石駆
動装置を研削装置と分離して配設し、上記砥石駆動装置
と砥石との間に介設されるトルク検出器の検出量を上記
砥石駆動装置および押圧駆動装置にフィードバックする
とともに、砥石の摩耗量検出器の検出量を上記砥石駆動
装置にフィードバックするように構成されているので、
研削装置の全体重量を軽減することができ、トルク検出
器の検出量を砥石駆動装置および抑圧駆動装置にフィー
ドバックすることにより砥石研削力を直接制御すること
ができ、その結果、砥石研削力の確実な制御を行ないか
つ応答性を高めることができる。

また、砥石の摩耗量をただちに砥石駆動装置にフィード
バックするので、砥石直径の変化に応じて砥石周速を一
定に制御することができ、したがって、より正確かつ広
範囲にわたる自動研削を行なうことが可能となる等種々
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の一実施例を示した
もので、第１図は斜視図、第２図は研削装置部分の一部
を断面とした平面図、第３図は研削装置部分の概略構成
図、第４図は砥石とワークとの研削状態を示す斜視図、
第５図および第６図はそれぞれ従来の砥石抑圧機構を示
す縦断面図よおび概略構成図である。、１０・・・砥石、２・・・グラインダ、３・・・油圧
シリンダ、４，１２・・・トルク検出器、５・・・接続
アーム、６，２、３６・・・ＤＣモータ、７・・・ロボ
ット本体、８・・・アーム、９・・・手首、１１・・・
押圧駆＃Ｊ１ａ禍、１３・・・研削装置、１４．１８・
・・ケーブル、１５・・・コントローラ、１６・・・テ
ィーチングペンダント、１７・・・コンソール、１９．
２５・・・支持部材２０．３５・・・タコジェネレータ
、２２・・・接続軸、２３・・・出力軸、２４．３０・
・・連結部材、２６・・・支持部、２７・・・連結軸、
２８・・・入力軸、２９・・・出力軸、３１・・・フレ
キシブルシＶフト、３２・・・押え板、３３・・・光電
式回転数計、３４・・・ＣＯＤカメラ。

Claims

【特許請求の範囲】１、ロボットのアーム先端部に砥石、砥石押圧機構およ
び押圧駆動装置を有する研削装置を設け、上記砥石の回
転駆動や上記砥石押圧力等を制御コントローラにより制
御しつつワークを自動研削する研削ロボットにおいて、
上記砥石の駆動装置を上記研削装置と分離して配設し、
この砥石駆動装置と上記砥石との間にトルク検出器を介
設し、上記砥石の摩耗量検出器を設け、上記コントロー
ラは上記トルク検出器の検出量を入力して上記砥石駆動
装置および上記押圧駆動装置にフィードバックするとと
もに、上記摩耗量検出器の検出量を入力して上記砥石駆
動装置にフィードバックすることを特徴とする研削ロボ
ット。２、上記砥石駆動装置および上記押圧駆動装置は、ＤＣ
モータまたはＡＣモータであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の研削ロボット。