JPS61226264A - グラインダ作業ロボツト装置 - 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、グラインダ作業ロボット装置に関し、特に鋳
バリ、場口跡、堰跡等の自動研削を行うのに好適なグラ
インダ作業ロボット装置に関する。

「従来技術およびその問題点」 グラインダ作業ロボット装置において、グラインダ作業
の最終完了位置をロボットに教示するのには、種々の困
難がある。

その大きな理由は、溶接作業や塗装作業と異なり、グラ
インダ作業では、最終的な作業線あるいは作業面がワー
ク内部にあり未だ顕在化していないため、直接教示する
ことが不可能だからである。

そこで、従来の装置の一例では、同種類のワークであっ
て既にグラインダ作業を完了したワークを教示用ワーク
として別個に用意し、これを対象にしてロボットに作業
完了位置の教示を行い、それにより得たデータに基づい
て未作業のワークにグラインダ作業を行っている。

しかし、ワークの寸法精度のバラツキやワークのセツテ
ィングずれに対しては何ら保証がなく、また教示用のワ
ークを必要とし、更にその教示用のワークを用いて教示
するための作業負担が大きいという問題がある。

なお、ワークのセツティングずれに対しては、ワークを
セツティングする精度の高い装置を用いることで対処で
きるが、コストアップになり、また作業負担がより大き
くなる。

また特殊なセンサをロボットに取り付けて教示用ワーク
を自動的に倣わせ、教示作業の負担を軽減することも提
案されているが、特殊なセンサを必要とし、またそれを
ロボットに取り付ける機構を設けなければならない等の
問題がある。

「発明の目的」 本発明の目的とするところは、上記の如き問題点を解消
し、教示を著しく容易にしたグラインダ作業ロボット装
置を提供することにある。

「発明の構成」 本発明のグラインダ作業ロボット装置は、ロボット本体
、そのロボット本体の手首部に把持されるグラインダ、
そのグラインダに作用する反力を検出する反力検出Ｂお
よびそれらを制御する制御装置を具備してなり、その制
御装置は、オペレータから教示始点と教示終点を教示さ
れる教示入力手段、教示された教示始点と教示終点間を
所定の補間法で結ぶ軌跡に沿ってグラインダが移動しろ
るようなロボット本体の位置制御データを算出する演算
手段、前記位置制御データを基本とし且つ小さな基準反
力で反力制御を行って予備的なグラインダ作業を実行す
る予備実行手段、その予備実行のとき前記教示始点と教
示終点とに各々対応する実始点と実終点の位置データを
得る実位置データ検出手段、前記実始点と実終点間を所
定の補間法で結ぶ軌跡を作業限界として得る限界演算手
段、前記作業限界を越えないように以後の主たるグライ
ンダ作業を実行する主実行手段を有するものであること
を構成上の特徴とするものである。

「実施例」 以下、図に示す実施例に基づいて本発明を更に詳しく説
明する。ここに第１ＦＩ！Ｊは本発明の一実施例のグラ
インダ作業ロボット装置の正面図、第２図は同側面図、
第３図は第１図に示す装置による堰跡研削作業を説明す
るためのワークの模式図、第４図は作動開始前後の時刻
と反力の関係を示す特性図である。なお、これにより本
発明が限定されるものではない。

第１図および第２図に示すグラインダ作業ロボット装置
１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの移動軸を有する直交座
標型ロボット２と、その直交座標型ロボット２の手首部
２１に取り付けられたグラインダ３と、そのグラインダ
３に内蔵された反力検出器４と、これらを制御するコン
ピュータを内蔵した制御装置５とから基本的に構成され
ている。

直交座標型ロボット２は、従来公知の構成と同様であり
、上述したようにアーム部はｘ、　ｙ、　　ｚの３軸の
自由度を有し、手首部２．はα、β、Ｔの３つの旋回の
自由度を有している。アーム部や手首部２１の位置ある
いは角度は、内蔵されたレゾルバやエンコーダ等のセン
サで精度高く検出することができる。

グラインダ３は、従来公知の構成と同様であり、砥石３
ｍを回転して研削作業を行うものである。

反力検出器４は、従来公知の構成と同様で、具体的には
例えばロードセルや、グラインダへの負荷電流検出器を
用いたものが挙げられる。

制御装置５は、外見的には従来の制御装置と同様である
が、その機能において異なるものである。

すなわち、制御装置５は、 ■オペレータから教示始点と教示終点とを教示される教
示入力機能、 ■教示始点と教示終点間を所定の補間法で結ぶ軌跡を算
出すると共に、この軌跡に沿ってグラインダ３の砥石３
．の先端が移動するようにロボット２の各自由度の位置
を制御する位置制御データを算出する演算機能、 ■前記位置制御データに基づいて且つ小さな基準反力で
反力制御を行って予備的なグラインダ作業を実行する予
備実行機能、 ■前記グラインダ作業において、前記教示始点と教示終
点とに各々対応する実始点と実終点の位置データを得る
実位置データ演算機能、■実始点と実終点間とを所定の
補間法で結ぶ軌跡を作業限界として得る限界演算機能、
■前記作業限界を越えないようにしつつ以後の主たるグ
ラインダ作業を行う主実行機能、を具備している。

次に第３図及び第４図を参照し、ワークＷにある堰跡Ｓ
を研削する作業を例にとって上記グラインダ作業ロボッ
ト装置１の動作を説明する。

まず、作業対象であるワークＷをセツティングするが、
このセツティングは厳密な精度を要求されるものではな
い、これは、このグラインダ作業ロボット装置１では作
業対象となるワークＷごとにその研削すべき表面の実測
定を行うから、多少のセツティングずれは問題とならな
いからである。

次にオペレータはグラインダ研削を行う始点と終点とを
教示する。このときの始点と終点は厳密な精度を要求さ
れず、ワークＷの表面に接するか接しないかの程度の位
置を教示すれば足りる。精度を要求されないので、オペ
レータの作業の負担は軽い。

これらの教示された始点と終点は、後述のように、実際
のグラインダ研削の始点と終点とは異なるので、前者を
教示始点及び教示終点とし、後者を実始点及び実終点と
して区別し、第３図上に前者をＰ、　Ｑ、後者をＡ、Ｂ
で示している。

制御装置５は、教示始点Ｐと教示終点Ｑに砥石３、の先
端を位置させるためのロボット２の各自由度の位置デー
タを各々算出する。教示始点Ｐについてはその位置デー
タが（ＸＰ、ｙ、、ｚ、。

α２．βｒ、γＦ）であり、教示終点Ｑについてはその
位置データが（Ｘｑ、Ｙｑ、Ｚｑ、　α９゜βＱ、Ｔ’
ｌ）であったとする。

次に制御装置５は、教示始点Ｐと教示終点Ｑを直線補間
で結ぶような位置制御データを算出する。

教示始点Ｐについての位置データと教示終点Ｑについて
の位置データが前記のように算出されているから、公知
の直線補間法により容易に中間の位置制御データを算出
することができる。

次に制御装置５は、上記位置制御データに基づいてロボ
ット２を作動させるが、それと同時にグラインダ３の角
度すなわち砥石３．の角度を規定する自由度γだけは増
減して、反力検出器４で検出される反力が常に予め定め
られた小さな基準反力に合致するように反力制御を行う
。

この小さな基準反力は、例えばワークＷの表面を０．１
鶴程度（多くとも０．３ｆｉ程度）研削するだけの反力
値に設定すればよい。

この結果、まず教示始点Ｐに砥石３．の先端が一致され
、次に砥石３．の角度だけが変わって砥石３．の先端が
ワークＷに向い、成る位置でワークＷの表面に接触し、
次いでワークＷの表面を研削しながらワークＷの内部に
進入し、これにより受ける反力が前記所定の基準反力と
なったところで砥石３１の角度変化は止まる。第３図の
一点鎖線３．′はこのときの砥石３１の角度を示すもの
である。

砥石３１の先端の点はＡで示されており、これが実際に
グラインダ切削を行う実始点である。

砥石３１を第３図に示す一点鎖線３１′の角度とすると
きの位置データは、上記教示始点Ｐに対応する位置デー
タとＴだけが異なり、これをＴ。

とすると、制御装置５は（ＸＰ　、ＹＦ　＊　　Ｚｒ　
、Ｚｒ、βｒ＋ｒｍ）を実始点Ａに対応する位置データ
として得るわけである。

次に制御装置５は、自由度ｘ、　ｙ、　　ｚ、　　α、
βに関しては教示始点Ｐと教示終点Ｑを結ぶ直線補間で
得られた位置制御データを用い、Ｔについては反力検出
器４で検出される反力ｆが常に前記所定の基準反力ｆ、
と一致するように増減しつつグラインダ研削を実行する
。この反力制御の結果としては、基準反力ｆ０が小さい
から、ワークＷおよび堰跡Ｓの表面をあたかもなでるよ
うなグラインダ研削が行われることとなる。

上記のようにグラインダ切削を実行すると、ロボット２
の自由度ｘ、　ｙ、　ｚ、α、βが教示終点Ｑ（７）位
置デー９ｄ）Ｘｑ、Ｙｑ　、Ｚｑ、ｔｘｑ　、　β９に
一致するに至る。制御装置５は、このときのＴの値を読
み取る。これをγｂとすると、位置データ（Ｘｑ　・Ｙ
ｑ　＊　　Ｚｑ　、　ｃｒｑ　、　βｑ、ＴＩ、）が得
られるが、これが実際のグラインダ研削の終点となる実
終点である。

次に制御装置５は、実始点Ａと実終点Ｂとを結ぶ直線補
間を行ない、位置制御データを得る。尤もこの実施例で
は、自由度ｘ、　ｙ、　　ｚ、　　α、βに関しては同
じなので、γのみについて直線補間を行うだけで足りる
ことになる。

次に制御装置は、実始点Ａと実終点Ｂとを結ぶ位置制御
データを最終的な作業限界として、グラインダ研削を行
う。

ここにおけるグラインダ研削は、上記作業限界を越えな
いならば任意の制御を採用でき、位置制御９反力制御１
幅制御あるいはこれらの結合を任意に用いて実行し得る
ものである。

第４図は上記作動の初期において、反力検出器４で検出
される反力ｆの変化を示すものである。

ｔｏは砥石３．の先端が教示始点Ｐの位置にあるときで
このとき反力ｆは０である。砥石３．の先端がワークＷ
に接近し、ワークＷの表面に接したときが時刻ｔ、であ
る。以下、反力ｆが所定の基準反力ｒ０に一致するまで
は、砥石３１の先端がワークＷの内部に進入するので、
反力ｆが増加している６時刻ｔ２で反力ｆが所定の基準
反力ｆ０に達すると、以後はこの所定の基準反力ｆ０に
一致するように反力制御がなされるので、反力ｆはほぼ
ｆｏに維持されている。

なお、前記実始点Ａに係る位置データはこの時刻ｔ２に
おける位置データである。

以上の説明から理解されるように、オペレータは始点Ｐ
、Ｑを教示するだけでよいし、その教示もラフな教示で
よいから、従来に比べてその作業負担は著しく軽減され
る。また作業対象となるワークＷについてその表面を実
測定しているから、ワークＷのセツティングの位置ずれ
や同種のワーク間の寸法精度のバラツキがあっても、何
ら不都合を生じないのである。

他　中絶例としては、始点と終点を円弧補間で結ぶもの
が挙げられるが、この場合には、教示始点Ｐと教示終点
Ｑの間で且つ堰跡Ｓでない位置に中間点を教示する必要
がある。

「発明の効果」・ 本発明によれば、ロボット本体、そのロボット本体の手
首部に把持されるグラインダ、そのグラインダに作用す
る反力を検出する反力検出器およびそれらを制御する制
御装置を具備してなり、その制御装置は、オペレータか
ら教示始点と教示終点を教示される教示入力手段、教示
された教示始点と教示終点間を所定の補間法で結ぶ軌跡
に沿ってグラインダが移動しうるようなロボット本体の
位置制御データを算出する演算手段、前記位置制御デー
タを基本とし且つ小さな基準反力で反力制御を行って予
備的なグラインダ作業を実行する予備実行手段、その予
備実行のとき前記教示始点と教示終点とに各々対応する
実始点と実終点の位置データを得る実位置データ検出手
段、前記実始点と実終点間を所定の補間法で結ぶ軌跡を
作業限界として得る限界演算手段、前記作業限界を越え
ないように以後の生たるグラインダ作業を実行する主実
行手段を有するものであることを特徴とするグラインダ
作業ロボット装置が提供され、これにより次のような効
果が得られる。

（１１グラインダ作業済のワークを教示のために必要と
することがなく、また教示のための特別なセンサも不要
である。

（２）作業対象ワークを実測定するからワークの寸法精
度のバラツキやセツティングずれがあっても、それらに
悪影響を受けない。換言すれば、ワークのセツティング
に高精度を要求されず、また教示にも高精度を要求され
ないので、オペレータの負担が著しく軽度になる。

（３）オペレータはラフに教示を行うだけであとは装置
が自動的に行なうから処理速度を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のグラインダ作業ロボット装
置の正面図、第２図は同側面図、第３図は第１図に示す
装置による堰跡研削作業を説明するためのワークの模式
図、第４図は作動開始前後の時刻と反力の関係を示す特
性図である。 （符号の説明） １・・・グラインダ作業ロボット装置 ２・・・ロボット本体　　　　　３・・・グラインダ４
・・・反力検出器　　　　　　５・・・制御装置Ｗ・・
・ワーク　　　　　　　　Ｓ・・・堰跡Ｐ・・・教示始
点　　　　　　　Ｑ・・・教示終点Ａ・・・実始点　　
　　　　　　Ｂ・・・実終点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ロボット本体、そのロボット本体の手首部に把持さ
   れるグラインダ、そのグラインダに作用する反力を検出
   する反力検出器およびそれらを制御する制御装置を具備
   してなり、その制御装置は、オペレータから教示始点と
   教示終点を教示される教示入力手段、教示された教示始
   点と教示終点間を所定の補間法で結ぶ軌跡に沿ってグラ
   インダが移動しうるようなロボット本体の位置制御デー
   タを算出する演算手段、前記位置制御データを基本とし
   且つ小さな基準反力で反力制御を行って予備的なグライ
   ンダ作業を実行する予備実行手段、その予備実行のとき
   前記教示始点と教示終点とに各々対応する実始点と実終
   点の位置データを得る実位置データ検出手段、前記実始
   点と実終点間を所定の補間法で結ぶ軌跡を作業限界とし
   て得る限界演算手段、前記作業限界を越えないように以
   後の主たるグラインダ作業を実行する主実行手段を有す
   るものであることを特徴とするグラインダ作業ロボット
   装置。