JPS61188070A - 手入装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば管に存在する内面疵、内面ビード不良
部又は塗装不良部等の手入部を研削除去（手入）する方
法及び装置に関し、更に詳述すれば手入作業に先立って
管内に位置せしめられ３次元的な位置の自動制御可能に
なしてある手入用工具を、管外に配した操作部材を操作
することによりバイラテラル方式のマスタースレーブ制
御の下で手入部に追随せしめ、この際の手入用工具の位
置情報を手入時における手入用工具の移動制御情報とし
て用いることとして、能率の良い手入作業が行える手入
方法及びその実施に使用する手入装置を提案するもので
ある。

〔従来技術〕

一般に金属管はその製管後深傷検査を行い管内。

外面の有底部分にマークを施し、次いでこのマーク位置
について手入を行うこととしている。

そして、管内面の手入は、従来、長尺棒の先端に手入用
グラインダを装着し、該長尺棒を管内に挿入して手探り
で行うものであった。

′　　しかしながら、上述の様な手入は無駄が多く、ま
た、精度の良い手入が行えないという欠点があった・ そこで、近年上述の如き欠点を解消し、管内開底の手入
（研削）を自動的に且つ能率よく正確に行える手入装置
の開発が進められている。第１図はその一例を示すもの
であるが、この例は後述する本発明方法の実施に使用す
る管内面手入装置全体の模式図と外観上同一である。こ
の装置は、有底部分にペイントマークを施された管Ｐ内
に挿入された手入装置本体２０と、管Ｐ外にあって手入
装置本体２０に装備された手入用グラインダ２０ａの図
示しない駆動制御回路に操作入力を与える３次元操作装
置４０と、手入装置本体２０に装備されたテレビカメラ
（図示せず）に電気的に連なるモニタテレビ３０等で構
成されている。゛ 操作装置４０に備えられた操作軸４０ａは前後方向への
移動並びに左右及び上下方向への揺動が可能になされて
おり、操作軸４０ａのこれら各方向への移動に追随して
手入装置本体２０が管Ｐ内を軸長方向（以下Ｘ軸方向と
いい、前記操作軸４０ａの前後方向と対応している）に
往復移動し、また、手入用グラインダ２０ａが左右、上
下方向（以下同様にＹ軸、Ｚ軸方向といい夫々操作軸４
０ａの左右、上下方向と対応しているｉに移動するよう
に構成されている。

従って、この装置を用いた管Ｐの内開底の手入方法は、
作業者がモニタテレビ３０に表示される底位置に手入用
グラインダ２０ａを位置せしめるべく操作軸４０ａを前
記各方向に操作して両者を位置合せし、然る後に手入用
グラインダ２０ａを回転せしめ、内開底を研削除去せん
とするものであり、疵取り手入が無駄なく正確に行える
という特徴を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の如き手入方法においては、作業者
は手入作業中、１基の手入装置の操作に常時専従しなけ
ればならず、この開催の作業を併せて行えず、また、こ
のような手入装置を同時に複数操作できず、この結果省
人化を充分に図れず、能率の良い手入作業が行えないと
いう難点があった。

この難点を解決するには自動化することが考えられる。

そして、この自動化の方法として、例えば予め手入位置
を手入装置本体２０の駆動制御装置にキー人力しておき
、グラインダ２０ａを手入位置に沿って移動させるティ
ーチング・プレイバック方式が考えられるが、この方式
はキー人力が煩わしく、また、管内面底が視認し難い種
類の場合には適用できないという欠点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、手入
作業に先立って３次元的な位置の自動制御可能になして
ある手入用工具を、これに連繋してある３次元操作装置
を操作することによりバイラテラル方式のマスタースレ
ーブ制御の下で手入対象部材の手入部に追随させるよう
に移動せしめ、この際の位置情報を記憶し、記憶情報を
手入時における手入用工具の移動制御情報として用いる
こととし、管内面底の手入に適用する場合は手入作業に
先立って、手入用工具たる手入用グラインダを、非回転
状態で管内面底に追随させるように移動せしめ、この際
の位置情報を手入作業時における移動制御情報として記
憶し、この記憶情報に基づき手入用グラインダを回転状
態で自動的に管内面底に追随せしめることとして、手入
作業中における作業者の３次元操作装置への専従を不要
とし、この結果省人化が図れ、能率の良い手入作業を享
受できる手入れ方法及びその実施に使用する手入装置を
提供することを目的とする。

なお、ここに手入用グラインダ（手入用工具）の移動と
は、管内周面に常時接触する状態で管内面底を囲繞する
ような移動のみならず管内面底の周囲の適宜の点に順次
接触するような移動をも含む概念である。

本発明に係る手入方法は、３次元的な位置の自動制御可
能になしてある手入用工具を手入対象部材の手入部に追
随せしめて手入を行う方法において、バイラテラル方式
のマスタースレーブ制御の下で前記手入用工具を移動さ
せ得べく連繋してある操作部材を操作することにより、
手入用工具を手入作業に先立って前記手入部に追随させ
るように移動させ、この移動の際の手入用工具の位置情
報を記憶装置に記憶させ、手入作業時においてこの記憶
情報に基づき手入用工具を、その移動位置を制御する位
置制御又はその移動位置とその前記手入対象部材に対す
る押付力とを制御する位置。

力制御又は前記バイラテラル方式のマスタースレーブ制
御にて前記手入部に追随させることにより手入を行うこ
とを特徴とする。

Ｃ実施例〕 以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る手入方法を管内面底の手入に適
用した実施例を示す全体斜視図、第２図は手入用グライ
ンダ２０ａと３次元操作装置４０との駆動制御系Ｃを示
す模式図である。

管Ｐは既に検査（探傷）工程を経ており、有底部分には
ペイントマーク等が施された状態となっている。そして
、このマーキング位置、疵の種類。

疵深さ情報等は後述する演算制御装置１３に与えられる
ようになっている。手入装置本体２０と３次元操作装置
とは途中に制御盤２０ｂを介在させて保護管２Ｏｃ内に
配したケーブルにて連結されており、手入装置本体２０
は管Ｐ内に挿入位置せしめられ、また、３次元操作装置
４０．モニタテレビ３ｏ及び制御盤２０ｂは管Ｐの外部
に配置されている。

作業者は手入作業に先立って、手入装置本体２０に備え
た手入用グラインダ２０ａを非回転状態で次に述べるよ
うな操作により前記有疵部分に後述するような態様←よ
り追随せしめる。そうすると、この間のグラインダ２０
ａの位置変化が手入装置本体２０に備えたロータリエン
コーダ１０（第２図ではＸ軸方向のもののみが現れてい
る）にて検出され、駆動制御系Ｃの演算制御装置１３に
与えられる。演算制御装置１３はロータリエンコーダ１
０出力に基づき後述するような演算を実行することによ
り管内面底の手入範囲を算出し、これをメモリ１Ｂに蓄
積する。而して、このメモリ１８内の蓄積データを用い
ることにより後で述べるように手入作業時にあって、グ
ラインダ２０ａが疵を自動的に手入することができるよ
うになっている。

さて、作業者は手入装置本体２０に備えられたテレビカ
メラ（図示せず）にて撮像され、これに連結されたモニ
タテレビ３０の画面上に表示される疵の位置にグライン
ダ２０ａを非回転状態で位置甘しめるべく操作軸４０ａ
をｘ、　ｙ、　ｚ軸方向へ各操作する。

操作軸４０ａを上記３方向のいずれかに移動せしめると
、これに対応して本体２０に備えた、グラインダ２０ａ
の姿勢制御用の各モータＭｘ、　Ｍｙ、　Ｍ２に駆動制
御系Ｃを介して所定の速度指令信号が発せられ、グライ
ンダ２０ａは疵の位置に占位廿しめられる。

そして、更に後述するような疵の形態１種類に応じて疵
を囲繞するようにして管内周面に常時接触する状態で移
動せしめられ、また、疵の周囲の適宜の複数の点に順次
接触するように位置せしめられる。グラインダ２０ａの
この際の移動経路又は占位位置変化はロータリエンコー
ダ１０等により検出され演算制御装置１３に与えられ、
演算制御装置１３の所定の演算により手入範囲情報とし
てメモリ１８に蓄積される。

上述した如くグラインダ２０ａが移動した結果、管Ｐの
内周面に接触してその反力がグラインダ取付用のアーム
２０ｄに作用すると、これによって生ずるＸ、Ｙ、Ｚ軸
方向の各歪量が手入装置本体２０に備えた図示しない３
個の歪計にて夫々検出される。各歪計の検出信号は夫々
操作軸４０ａに連繋されたトルクモータＭｘ’　、　Ｍ
ｙ’　、　Ｍｚ’に与えられる。

而してトルクモータＭｘ　’　ｒ　Ｍｙ　’　＋　Ｉ’
ｌＺ　’は操作軸４０ａを手動操作するとき、これに所
定の抗力を与えるべく機能する。

即ち、操作軸４０ａとグラインダ２０ａとはマスター側
である操作軸４０ａの操作に際し、管Ｐからスレーブ側
であるグラインダ２０ａが受ける反力を力感覚として操
作軸４０ａを通じて感得し得る、力逆送形のバイラテラ
ル方式のマスタースレーブ制御を行いうるように構成さ
れている。

次に第２図に基づき駆動制御系Ｃの詳細について説明す
る。

なお、グラインダ２０ａの姿勢制御を行う構成は３軸方
向とも同様であるので、以下Ｘ軸方向を代表して説明す
る。また、駆動制御系Ｃは後述するように上述のバイラ
テラル方式のマスタースレーブ制御モードの他、グライ
ンダ２０ａの管Ｐに対する位置決めを行う位置制御モー
ド及び該位置制御と併せてグラインダ２０ａの管Ｐ内周
面に対する押付力をも制御する、位置、力制御モードの
３つの制御モードを選択的に行い得るようになっている
。

さて、手入装置本体２０を管Ｐ内に位置せしめた後、操
作軸４０ａをＸ軸方向に所要量操作すると、該操作軸４
０ａに連結したロータリエンコーダ１はこの操作量に応
じた数だけのパルスＡを発し、これを切換器３に与える
ようになっている。このパルスＡは、また、パルス／電
圧変換器２にて電圧信号に変換され、補償回路１４に与
えられるようになっている。切換器３には演算制御装置
１３からスイッチ切換信号が入力されるようになつてお
り、このスイッチ切換信号が入力された場合は、演算制
御装置１３からの所定の駆動信号Ｂを偏差カウンタ４に
与える。一方、スイッチ切換信号が入力されない場合は
、ロータリエンコーダ１出力Ａを偏差カウンタ４に与え
る。偏差カウンタ４出力Ａ（又はＢ）は位置可変ゲイン
発生器５にて所要量増幅さ″れて加算器６に与えられる
。位置可変ゲイン発生器５の増幅量は、前述の各制御モ
ードの選択を行わせる演算制御装置１３からの位置ゲイ
ン調整信号により、各制御モードに応じて定められる。

加算器６には、また、力可変ゲイン発生器１７にて所要
量増幅された力偏差検出信号ΔＦが入力されるようにな
ワている。力可変ゲイン発生器１７の増幅量も同様に演
算制御装置１３からのカゲイン調整信号により定められ
る。

加算ａ６は肩入力信号を補償回路７に与える。

補償回路７はこれを整形してサーボ増幅器８に出力する
。サーボ増幅器８は補償回路７出力を増幅し、モータＭ
にに速度指令信号として与え、アーム２０ｄ、つまりグ
ラインダ２０ａをＸ軸方向に所定の速度にて移動させる
。モータＭｘにはロータリエンコーダｌＯを連結してあ
り、ロータリエンコーダ１０はモータＨｚの回転速度、
つまりグラインダ２０ａのＸ軸方向への移動速度に対応
した、単位時間当たりの数のパルスを発し、パルス／電
圧変換器１１に与える。パルス／電圧変換器１１はこの
入カバルスを電圧信号に変換し、サーボ増幅器８にフィ
ードバック信号として与える。ロータリエンコーダ１０
出力は、また、前記偏差カウンタ４及び演算制御装置１
３に与えられる。偏差カウンタ４はロータリエンコーダ
１出力とロータリエンコーダ１０出力との間の偏差、つ
まり操作軸４０ａの操作量とグラインダ２０ａの移動量
との間の制御偏差を解消するように作用し、グラインダ
２０ａを操作軸４０ａの動きに追随させる。

演算制御装置１３はロータリエンコーダ１０出力を読込
み、グラインダ２０ａの移動位置情報としてメモリ１８
内に一旦格納する。

一方、前記補償回路１４には、また、前述の歪計からグ
ラインダ２０ａが移動中に管内周面から受けるＸ軸方向
の反力検出信号Ｆが与えられるようになっている。補償
回路１４は両人力信号を整形してサーボ増幅器１５に与
える。サーボ増幅器１５は入力信号を所要量増幅し、こ
れをトルクモータｈ′に与える。トルクモータＭｘ’は
操作軸４０ａに抗力を与えるべく駆動する。

反力検出信号Ｆは、また、加算器１２に与えられるよう
になしてある。加算ａ１２は反力検出信号Ｆと、前記各
モードの選択に応じて演算制御装置１３により設定入力
される力信号Ｆｏとの偏差ΔＦを検出し、これを前記力
可変ゲイン発生器１７に与える。

さて、駆動制御系Ｃの前述の各モードの選択は３次元操
作装置４０に備えたスイッチ４０ｂ（第１図参照）を操
作することにより行えるようになっており、後述するよ
うな教示方法０手入方法の内容に応じて所定のスイッチ
を入力することにより前記３モードの内の何れかでの制
御を実行させ得るようになっている。

即ち、マスタースレーブ制御モード用のスイッチ４０ｂ
が選択された場合は、演算制御装置１３は切換器３にス
イッチ切換信号を発せず、ロータリエンコーダ１出力Ａ
は切換器３．偏差カウンタ４を介して位置可変ゲイン発
生器５に与えられる。位置可変ゲイン発生器５には、こ
の場合に演算制御装置１３からその増幅量を最大限に迄
増幅すべきゲイン調整信号が発せられる。

また、力可変ゲイン発生器１７には前記力偏差検出信号
ΔＦのレベルを減衰して零にすべき、つまりゲインを零
にすべきゲイン調整信号が与えられる。従って、マスタ
ースレーブ制御モードにあっては、加算器６出力はロー
タリエンコーダｌ出力Ａのみとなり、マスター側である
操作軸４０ａの操作によりスレーブ側であるグラインダ
２０ａが移動し、グラインダ２０ａに作用する反力が操
作軸４０ａに抗力として伝達され、マスター側とスレー
ブ側が一体となったバイラテラル動作が行われることに
なる。

そして、位置制御モード用のスイッチ４０ｂが選択され
た場合は、演算制御装置１３は切換器３にスイッチ切換
信号を発し、また、所定の駆動信号Ｂを偏差カウンタ４
に与える。この場合に、位置可変ゲイン発生器５に与え
られるゲイン調整信号は、その増幅量を最大限とするも
のであり、また、力可変ゲイン発生器１７に与えられる
ゲイン調整信号はゲインを零とすべきものとなる。

従って、位置制御モードにあっては、演算制御装置１３
からの駆動信号Ｂによりグラインダ２０ａの位置制御を
自動的に行う構成となる。

また、位置、力制御モード選択用のスイッチ４０ｂが選
択された場合は、演算制御装置１３は同様にして駆動信
号Ｂを偏差カウンタ４に与える。この場合に位置可変ゲ
イン発生器５及び力可変ゲイン発生器１７に与えられる
ゲイン調整信号は夫々、入力信号を適量増幅させるもの
となる。

従って、位置、力制御モードにあっては、演算制御装置
１３からの駆動信号Ｂによりグラインダ２０ａの位置決
め及び該グラインダ２０ａのＸ軸方向における管内周面
に対する押付力が制御される構成となる。

このように切換器３９位置可変ゲイン発生器５及び力可
変ゲイン発生器１７を制御することにより、駆動制御系
Ｃに上記３つの制御モードを選択的に行わせることがで
きる。下記第１表にこの制御内容を一覧表にして示す。

（以下余白） 第　　　１　　　表 このような駆動制御系Ｃの構成はＹ、Ｚ軸についても同
様であるが、位置、力制御モードを選択する場合に、グ
ラインダ２０ａの押付力の制御方向は３軸方向とも行う
ことは必ずしも必要でなく、後述の手入作業時において
グラインダ２０ａの研削面（周面又は両側面）の移動方
向（研削方向）に応じて１軸方向のみ又は何れか２軸方
向について行うこととしてもよい。

なお、駆動制御系Ｃにおいて、切換器３をＢに接続し位
置可変ゲイン発生器５出力を零にし、また、力可変ゲイ
ン発生器１７出力を最大にする場合は、グラインダ２０
ａの管内周面に対する押付力のみを制御する、力制御モ
ードを行うことになる。

次に、このような手入装置を用いて手入れに先立つ管内
面疵の手入範囲を教示する方法について説明する。本発
明で行う教示方法は以下の２通りある。１つは上記マス
タースレーブ制御の下で作業者がモニタ装置３０に表示
される管内面疵の位置を監視しつつ、操作軸４０ａを操
作してグラインダ２０ａを非回転状態で所定の教示開始
位置に位置せしめ、手入対象の疵の形態９種類に応じた
手入範囲を得るべくグラインダ２０ａを管内周面に常時
接触する状態で疵を囲繞するようにして移動せしめ、こ
の間のグラインダ２０ａの位置変化をロータリエンコー
ダ１０等にて検出して演算制御装置１３に与え或いはグ
ラインダ２０ａを疵の周囲の適宜の複数の点に順次接触
するように移動せしめ、各点でのロータリエンコーダ１
０等の出力を演算制御装置１３に与え、演算制御装置１
３の所定の演算により手入範囲を算出し、これをメモ１
月８に蓄積する、いわば手動教示方法とでも呼ぶべき教
示方法である。

いま１つは、上記マスタースレーブ制御の下で。

同様にしてグラインダ２０ａを管内周面の疵の周囲の適
宜の複数の点に順次接触する状態で位置せしめ、この位
置変化に相当するロータリエンコーダ１０等の出力を位
置データとして得、次いで前述の位置、力制御モードに
て上記各点間を疵の形態。

種類に応じて直線補間又は円弧補間すべくグラインダ２
０ａを自動的に移動させ、この間のロークリエンコーダ
１０等の出力を演算制御装置１３に所定ピッチで読込ま
せることにより手入範囲を求め、これをメモリ１８に蓄
積する、いわば半自動教示方法とでも呼ぶべき教示方法
である。

〔手動教示方法〕

次に手動教示方法について第３．４図に基づき具体的に
説明する。第３図は管内面疵及びその教示パターンを示
す模式図、第４図は手動教示方法の手順を示すフローチ
ャートである。管内面疵としては第３図（ａｌ、　（ｂ
）に示すように管径方向に延びる穴状のビット疵或いは
第３図（Ｃ１，ｆｄｌに示すような線状の割れ疵又はか
ぶれ疵がある。

メモリ１８には手入対象の管Ｐの軸長寸法、管径等の作
業情報及び前工程である検査工程により得られる疵の位
置、疵の深さ、疵の種類等の探傷データが、疵の種類毎
にその位置及びその深さを対応付けた形で前工程より自
動的に設定入力されるようになっている。

なお、深漬データは疵の種類に関係なく管端寄りに位置
する疵から順次その深さを対応付けた形でメモ１月８に
設定入力することとしてもよく、また、入力方法として
作業者が１つ１つの疵毎にキー人力することとしてもよ
い。

作業者はマスタースレーブ制御モード用スイッチ４０ｂ
をオンし、次いで操作軸４０ａを操作することによりグ
ラインダ２０ａを管Ｐ内の所定の原点位置Ｏ〔例えば第
３図（ａｌに平面視で示すように管端の底部内周面位置
〕に位置せしめる。グラインダ２０ａが原点位置０に位
置すると、所定のスイッチ４０ｂを操作してロータリエ
ンコーダ１０等の出力を読込む、演算制御装置１３内の
カウンタ（図示せず）を零にリセットさせる。つまり原
点位置０はＸ−Ｙ−２３次元直交座標軸上における座標
原点となる■。

次いでＣＲＴディスプレイ１９の画面上に描画される画
像表示パターン選択スイッチ４０ｂをオンし、所定の表
示パターンを選択する。表示パターンとしては、例えば
第５図（ａｌに示すように管Ｐをその軸心を対象にして
上、下、左、右に４分割した画像として表示するもの或
いは第５ロー）に示すように管Ｐ内周面を軸長方向に透
視図法表示するものがある。

そして、後述するように教示作業が進行すると、画面図
形内にメモリ１８内に蓄積される教示点８手入範囲等が
順次重畳して表示されるようになっている。

次いで教示スタートスイッチ４０ｂをオンして、マスタ
ースレーブ制御の下で、モニタ装置３０を監視しつつグ
ラインダ２０ａを疵の位置に占位せしめる■。なお、テ
レビカメラの撮ｔ１１？Ｍ野はグラインダ２０ａの移動
域を充分カバーできるようになっている。次いで、モニ
タ装置３０の画像により疵の種類を判断し、然る後教示
パターン選択スイッチ４０ｂをオンし、疵の種類に応じ
た所定の教示パターンを選択する■。

次に教示パターンについて説明する。疵の種類がピット
疵である場合は、例えば点教示スイッチ４０ｂをオンし
て、点教示パターンを選択する。即ち、第３図（ａ）に
示すように管内周面のビット疵の周囲の４点Ｑ、Ｒ，Ｓ
、Ｔにグラインダ２０ａを順次接触する状態で位置せし
める。そして、教示データ受入スイッチ４０ｂをオンし
て、この教示データ受入スイッチ４０ｂがオフ■される
迄の間にグラインダ２０ａが４点Ｑ、Ｒ，Ｓ、Ｔに順次
位置するときのロークリエンコーダ１０等の出力を演算
制御装置１３に読込ませる。そうすると、演算制御装置
１３はＱ、　Ｒ，Ｓ、　７４点の、原点位置０を座標原
点とするＸ−Ｙ−Ｚ３次元直交座標軸上における座標値
を算出する。この算出データは手動教示が継続中はメモ
リ１日に一旦格納される。次に演算制御装置１３はメモ
リ１８の格納データに基づき第３図（ａｌに破線で示す
ようにＱ−Ｒ，Ｒ−３，Ｓ−Ｔ。

Ｔ−Ｑ間を夫々結ぶ線分ＱＲ，Ｒ３，ＳＴ、　ＴＯを演
算する。そして、前述の手入作業情報に基づき３次元直
交座標軸上における線分ＱＲ，Ｒ３，ＳＴ、　ＴＯを、
第６図に示すような管Ｐの円筒座標（Ｘ　ｌ　、　　ｒ
、ψ）上における線分Ｊ　Ｒ１、Ｒｔ　Ｓｌ　、　Ｓｔ
　１＋　、ｔ＋　Ｑ＋　（何れも図示せず）に変換する
。そうすると、線分（１１Ｒ１＋ＲｒＳ＋　＋　ＳＩ　
Ｔｌ＋　ＴＩ　Ｑｌで囲まれる領域が手入範囲となる。

演算制御装置１３は線分Ｑ１Ｒｔ　＋　Ｒｔ　Ｓｔ　＋
　Ｓｔ　Ｔ＋　＋Ｔ＋　Ｑ＋に関するデータをメモリ１
８に格納し、また、ＣＲＴディスプレイ１９の画像上に
前述の如く管内面底に重畳させて表示する■。

なお、ここにＸ′は管Ｐの管端面からの軸方向寸法、ｒ
は半径方向寸法、またψは管Ｐの断面中心を通る鉛直軸
からの角度を示す。また、メモリ１８に格納する教示デ
ータとしては線分ＱＲ，Ｒ５，ＳＴ。

ＴＱに替えて、４点Ｑ、　Ｒ，Ｓ、　Ｔの位置データと
してもよく、また、線分ＱＲ，Ｒ３，肝、　ＴＯ上の複
数の位置データとすることとしてもよい。

次に、作業者はＣＲＴディスプレイ１９の画像を監視す
ることにより前記手入範囲が修正を要しないもの、つま
りピット疵が正しく手入範囲内にある場合は終了スイッ
チ４Ｑｂをオンして教示を終了する。一方、手入範囲の
修正を要する場合は、ライトペン、ジタイステインク等
により線分の画像修正を行うことにより教示データを修
正し■、修正後のデータをメモリ１８に格納する。なお
、この場合に必要に応じて上述の４点教示パターンに替
えて後述する閉曲線パターンに替えてもよい。

この教示データは後述する手入作業時において演算制御
装置１３により以下の手順にて、ピント疵を手入し得る
グラインダ２０ａの移動制御情報（以下手入情報という
）に加工される。即ち、演算制御装置１３はメモリ１８
に格納してある前述の探傷データより手入対象の疵の深
さデータを、また、教示データより手入対象の疵の手入
範囲データを取出し、両データに基づき所定の演算を実
行することにより、第７図に示す如き疵の手入のパター
ンを求め、これを手入情報としてメモリ１８に蓄積する
。

第７図は第３図Ｔａｌに示すピント疵の疵手入パターン
を管Ｐの半径方向及び周方向における分布並びに半径方
向及び軸長方向における分布について具体的に示す模式
図である。

Δｒは上述の位置、力制御モードの下で、グラインダ２
０ａの管内周面に対する押付力を所定の値に制御する場
合のグラインダ２０ａの１回の走査当たりの研削代であ
り、また、位置制御モードの下で、グラインダ２０ａを
複数回走査させたときの研削代である。ａは管内周面が
Δｒだけ研削されるごとに減少する手入範囲の管軸方向
における長さであり、またψ２はこれに対応して研浄Ｊ
代がΔｒである場合に減少する管周方向における長さに
相当する管Ｐの中心角であり、ψ１は研削代が２Δｒで
ある場合の中心角である。ｂ、ψ３はこのように階段状
にピット疵を研削して行く場合の最終のΔｒを研削する
際に必要な両方向における長さである。

これらの値は手入対象のビット疵の手入範囲。

底深さ、グラインダ２０ａの半径、肉厚寸法等により適
宜の値に定められる。即ち、例えばａ、　　ｂ。

ψ１．ψ２．ψ３を固定し、Δｒを適宜の値に定める（
グラインダ２０ａの１回の走査あたりの手入範囲につい
て、例えば、管内周面上を手入する場合は押付力を大き
く、また、底部を手入する場合は押付力を小さくする）
ことにより当該ピット疵の全面手入が行える疵手入パタ
ーンとしてもよく、また、Δｒを固定（手入範囲内の管
内周面部、底部の別なく押付力を一定にする）し、手入
範囲に応じてａ、　　ｂ、　　ψ１．ψ２．ψ３を適宜
の値に定めることとしてもよい。

次に閉曲線教示パターンについて説明する。閉曲線教示
スイッチ４０ｂをオンし、第３図（ト））に示すように
グラインダ２０ａを管内周面に常時接触する状態でピッ
ト疵を囲繞するように閉曲線状に連続的に移動させ、ロ
ータリエンコーダ１０等により検出される、グラインダ
２０ａのこの移動の間の位置変化データを演算制御装置
１３により所定のピッチで読込み、この読込みデータを
手入範囲としてメモリ１８に格納する。

〔半自動教示方法〕

次に半自動教示方法について第８図に示すフローチャー
トに基づき説明する。半自動教示方法には以下に述べる
ように疵の周囲の２点間を直線で結ぶ直線補間と、２点
間を円弧で結ぶ円弧補間とがある。

先ず、直線補間について説明する０作業者は上述したよ
うにマスタースレーブ制御の下で、手動教示にて第３ｒ
ＥＪ（Ｃ）に示す如く割れ疵の周囲に４点Ｑ、Ｒ，Ｓ、
Ｔを位置データとして演算制御装置１３に読込まさせる
。そうすると、演算制御装置１３はＱを次に述べる直線
補完のための開始点、また、Ｒをその終点として特定し
、また、同様にＲを開始点、Ｓを終点として、Ｓを開始
点、Ｔを終点として、Ｔを開始点、Ｑを終点として特定
する。次に作業者は直線補完スイッチ４０ｂをオンする
■。

そうすると、演算制御装置１３はＱを開始点、Ｒを終点
とする線分■を演算し、また、同様に線分■。

ＳＴ、　ＴＱを演算する０次いで、作業者は位置制御モ
ード用スイッチ４０ｂをオンする。そうすると、演算制
御装置１３はＱ−Ｒ，Ｒ〜Ｓ、Ｓ〜Ｔ及びＴ〜Ｑ間を直
線補間すべくグラインダ２０ａを線分ｉ。

Ｒ３，ＳＴ、　ＴＱに沿わせて自動的に移動せしめる。

演算制御装置１３はこの移動の間のロータリエンコーダ
１０等の出力を所定のピンチで読込み、この読込データ
に基づき手入範囲を算出し、このデータを円筒座標上の
データに変換してＣＲＴディスプレイ１９の画像上に表
示させる０作業者はこれを監視して割れ疵が手入範囲内
に正しくある場合は終了スイッチ４０ｂをオンして教示
を終了する。この読込データはメモリ１８に蓄積される
。

次に円弧補間について説明する。作業者は同様にマスタ
ースレーブ制御の下で、第３図（ｄ＋に示すように疵外
の２点Ｑ、　　Ｒを位置データとして演算制御装置１３
に与え、次いで円弧補間スイッチ４０ｂをオンして円弧
補間を行う、この円弧補完には次の２通りの方法がある
。１つは作業者がＱ−Ｒ間の疵外の１点Ｖを指定し、Ｑ
、　　Ｖ、　Ｒ３点を通り円弧Ｔを演算制御装置１３に
算出させ、また、これを座標変換させてＣＲＴディスプ
レイ１９に表示させ、ついでＣＲＴディスプレイ１９の
画像を監視しつつジョイスティック又はライトペンによ
り円弧Ｔを修正し、然る後位置制御モード用スイッチ４
０ｂをオンし、演算制御装置１３によりグラインダ２０
ａを円弧Ｔに沿わせるようにして移動させ、この移動の
間のロークリエンコーダ１０等の出力を所定ピッチで読
込まさせる。次いで同様にして演算制御装置１３に第３
図（ｄ）に示すようにＱ、　Ｒ及びＱ−Ｒ間の疵外の１
点Ｗを通る円弧Ｕを算出させ、次いでグラインダ２０ａ
を円弧Ｕに沿わせるようにして移動させ、この移動の間
のロータリエンコーダ１０等の出力を読込まさせる。而
して、円弧Ｔ、Ｕに関する読込データに基づき両円弧Ｔ
、Ｕで囲まれる領域を手入範囲として算出させる方法で
ある。いま一つは作業者がＣＲＴディスプレイ１９の画
面上に櫂々の円弧パターンを表示させ、この円弧パター
ンよりＱ＋、Ｒｔ（円筒座標上における値）２点を通り
、われ疵を囲繞するような円弧Ｔ、Ｕを定め、以下同様
にしてグラインダ２０ａを自動的に移動させて手入範囲
を得る方法である。

両パターンの選択はパターン選択スイッチ４０ｂを操作
することにより行える。そして、上述の手動教示方法と
同様にピットＭＥが正しく手入範囲内にあるか否かを判
断し、正しく手入範囲内にある場合は、読込データをメ
モ言月８に蓄積する。

〔手入方法〕

次に手入方法について第９図に示すフローチャートに基
づき説明する。管Ｐ内の全ての疵の教示作業が終了する
と、作業者は上述した如き操作によりグラインダ２０ａ
を管Ｐ内の原点位置０に位置せしめる０次いで、スイッ
チ４０ｂを操作して上記３つの制御モードの内の１つを
選択させる。今、位置、力制御モード選択スイッチ４０
ｂがオンされたものとすると、演算制御装置１３から切
換器３にスイッチ切換信号が入力され、演算ｍａｎ装置
１３〜切換器３間が閉路されることになる。

次いで、演算制御装置１３はメモリ１８から上述のａ、
ｂ、　Δｒ、ψ１．ψ２．ψ３を読出し、グラインダ２
０ａを回転させ、これを手入範囲内の任意の位置に占位
せしめ、この位置を手入開始位置に定める。この手入開
始位置としては、例えば前述の４点教示方法に基づく場
合は手入範囲内の管Ｐの周長方向における一側端のＱ点
を選定すればよい。

そして、上述の如く設定した手入情報に合致させるよう
に、全手入範囲に亘９てグラインダ２０ａを所定の移動
経路、移動速度及び押付力にて移動させるべく偏差カウ
ンタ４に駆動信号Ｂを、また、位置可変ゲイン発生ａ５
及び力可変ゲイン発生器１７に夫々所定のゲイン調整信
号を与え、自動手入を行う。なお、グラインダ２０ａの
移動経路としては、例えば第１０図に示すようにｉ（又
はｎ）に平行に往復移動させることとしてもよく、また
医（又はＴＯ）に平行に首振りを行わせることとしても
よい。

また、上記自動手入作業中、手入開始時から手入終了時
迄位置、力制御モードにて手入を行う必要はなく、必要
に応じて他の制御モードに切換えることとしてもよい。

例えば、手入作業開始直後の管Ｐの内周面を研削する場
合はグラインダ２０ａの位置が高精度に、また、研削代
が一定量に制御される位置制御モードを選択し、その後
位置、力制御モードを選択することとすればよい、また
、グラインダ２０ａを位置制御モード又は位置、力制御
モードにて往復移動させる場合に、グラインダ２０ａ力
ターニング点に位置する際にマスタースレーブ制御モー
ドを選択し、手動にてグラインダ２０ａを次層の移動開
始点に位置せしめることにすればよい。

この制御モードの切換は予め作成した制御プログラムに
より自動的に行うこととしてもよい。

なお、上述の説明では管Ｐ内の全ての疵の教示作業が終
了した後に、手入作業を行うものとしたが、１つの疵の
教示作業が終了する都度、また、複数の疵の教示作業が
終了する都度、手入作業を行うこととしてもよいことは
勿論である。

〔作用〕

このように本発明は手入作業に先立って、手入情報、つ
まりグラインダ２０ａの手入時における移動制御情報の
教示を行うものであるので、手入作業時においてグライ
ンダ２０ａの制御モードとして上述の位置制御モード又
は位置、力制御モードを選択し、教示データに基づきグ
ラインダ２０ａを手入位置に自動的に追随せしめて手入
を行う場合は、作業者の介在を要しない。従って、この
自動手入作業を行っている間、作業者は他の作業を行え
、また、このような手入作業を並列して行える。

〔他の実施例〕

なお、上述の実施例では本発明を管内面疵の手入に適用
した場合について説明したが、第１１図に示すように溶
接管Ｐ１の内面ビードＩＢの不良位置を検出し、これを
研削除去する手入方法にも適用できる。

即ち、マスタースレーブ制御モードの下、グラインダ２
０ａを非回転状態で、その回転面を内面ビード１Ｂの側
面に当接させて溶接管Ｐ１の軸長方向に移動せしめ、内
面ビードＩＢの曲りを感得し、また、図中斜線で示す曲
り部Ｂｅの位置を手入位置情報としてメモ言置８に蓄積
する。そして、この蓄積されたデータに基づきグライン
ダ２０ａを回転状態で曲り部Ｂｅに位置せしめ、この部
分を削り取ることにより手入を行う。この削り取られた
部分は再溶接されることになる。

また、管内周面に施した塗装の不良部（所定の塗装厚み
がない部分）の位置を検出し、これを研削除去する手入
方法にも適用できる。

即ち、モニタ装置３０を監視しつつ、上述の実施例と同
様マスタースレーブ制御モードの下、グラインダ２０ａ
を非回転状態で同様の教示パターンにて不良部に位置せ
しめ、不良部の手入範囲を教示データとして得、この教
示データに基づき当該手入範囲を削り取り、然る後再塗
装を施す。

また、第１２図に示すように曲面上に存在するパリの位
置を検出し、これを研削除去する手入方法にも適用でき
る。

即ち、マスタースレーブ制御モードの下、先ずグライン
ダ２０ａを非回転状態で、母材４１上にてバ１Ｊ４２の
延在方向に首振らせ、母材４１表面のこの方向における
高さ位置情報を得る。次に、グラインダ２０ａをパリ４
２上に乗せて、その延設方向に移動させ、その移動経路
及びその高さ位置情報を得る。

次にこれらの情報に基づきパリ４２の延在方向における
研削代を求める。そして、前記移動経路情報及び研削代
を教示データとして蓄積し、然る後、この蓄積されたデ
ータに基づきグラインダ２０ａをＸ、Ｙ軸方向に位置制
御モードにて、また、Ｚ軸方向に前述の力制御モードに
てパリ４２の延在方向に一定の押付力にて移動せしめ、
パリを研削除去する。

〔効果〕

以上の如き本発明は、手入作業に先立ってスレーブ側で
ある手入用工具を、マスター側である操作部材をマ叉タ
ースレーブ制御の下、３次元的に移動せしめ、その移動
位置情報を教示データとして記憶し、手入時においてこ
の教示データを手入用工具の移動制御情報として用いる
ものであり、本発明を管内面疵の手入、内面ビード不良
部の手入、管内面塗装不良部の手入又は曲面上に存在す
るパリの手入等に適用する場合は、教示データに基づき
、また手入用グラインダの制御として位置制御モード又
は位置、力制御モードを選択することにより手入用グラ
インダを手入位置に自動的に追随させて手入を行うこと
ができるので、この手入作業に作業者が常時介在する必
要はなく、従って省人化が図れ、能率のよい手入作業が
行える。

更には、手入用工具にて教示作業を行うものであるので
、教示後手大作業に移行する際に手入用工具を離脱させ
る必要がなく、この面でも能率のよい手入作業が行える
等、本発明は優れた効果を奏する。

なお、上述の実施例ではバイラテラル方式として、力逆
送形のものとしたが、これに限らず従来知られている対
称形、即ちスレーブ側である手入用グラインダ２０ａの
位置変更量を操作軸４０ａにフィードバックする構成、
或いは力帰還形、即ちマスター側である操作軸の操作力
を軽減して操作性を高める構成等を適宜採用してよいこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであり、第１図は本発
明を管内開底の手入に適用した実施例を示す全体斜視図
、第２図は手入用グラインダと３次元操作装置との駆動
制御系を示す模式図、第３図は疵の種類及び教示パター
ンを示す模式図、第４図は手動教示方法の手順を示すフ
ローチャート、第５図はＣＲＴディスプレイの表示画像
を示す斜視図、透視図、第６図は円筒座標を示す斜視図
、第７図は疵分布パターンを示す模式図、第８図は半自
動教示方法の手順を示すフローチャート、第９図は手入
方法の手順を示すフローチャート、第１０図は手入用グ
ラインダの移動経路を示す模式図、第１１図は管内面ビ
ードの曲りを示す平面図、第１２図は曲面上に存在する
パリを示す斜視図である。 １３・・・演算制御装置　１８・・・メモリ　２０・・
・手入装置本体　２０ａ・・・手入用グラインダ　４０
・・・３次元操作装置　４０ａ・・・操作軸　Ｐ・・・
管特　許　出願人　　オステックス株式会社住友金属工
業株式会社 代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫（ｂ） （Ｃ） （ｄ）、よ り′ 第　　　う　　図 第１０図 第１１　図 笛１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、３次元的な位置の自動制御可能になしてある手入用
   工具を手入対象部材の手入部に追随せしめて手入を行う
   方法において、バイラテラル方式のマスタースレーブ制
   御の下で前記手入用工具を移動させ得べく連繋してある
   操作部材を操作することにより、手入用工具を手入作業
   に先立って前記手入部に追随させるように移動させ、こ
   の移動の際の手入用工具の位置情報を記憶装置に記憶さ
   せ、手入作業時においてこの記憶情報に基づき手入用工
   具を、その移動位置を制御する位置制御又はその移動位
   置とその前記手入対象部材に対する押付力とを制御する
   位置、力制御又は前記バイラテラル方式のマスタースレ
   ーブ制御にて前記手入部に追随させることにより手入を
   行うことを特徴とする手入方法。 ２、前記自動手入は１つの手入部に対して位置制御、位
   置、力制御の順に行う特許請求の範囲第１項記載の手入
   方法。 ３、前記押付力は手入実行中にその値を変更する特許請
   求の範囲第１項記載の手入方法。 ４、前記押付力は手入前に予め設定してある特許請求の
   範囲第１項記載の手入方法。 ５、手入対象部材の手入部を手入すべく３次元的な位置
   の自動制御可能になしてある手入用工具と、 該手入用工具に連繋してある操作部材と、 該操作部材をマスター側とし、手入用工具 をスレーブ側とするバイラテラル方式の制御を行わせる
   マスタースレーブ制御回路と、 手入作業に先立って、前記操作部材を操作 することにより前記手入部に追随せしめられる手入用工
   具の位置情報を記憶する記憶装置と、 手入作業時において、該記憶装置の記憶情 報に基づき前記手入用工具を前記手入部に自動的に追随
   せしめるべくその移動位置を制御する位置制御回路と、 手入作業時において、前記記憶装置の記憶 情報に基づき前記手入用工具を前記手入部に自動的に追
   随せしめるべくその移動位置及びその前記手入対象部材
   に対する押付力を制御する位置、力制御回路と を具備することを特徴とする手入装置。 ６、前記マスタースレーブ制御回路、位置制御回路、位
   置、力制御回路とを選択的に動作せしめる切換手段を具
   備する特許請求の範囲第５項記載の手入装置。 ７、前記切換手段は予め定めた制御プログラムにより自
   動的に動作するようになしてある特許請求の範囲第６項
   記載の手入装置。