JPS6248461A - バリ取り、研削もしくは研磨加工ロボツトによる加工時の補間制御方法 - Google Patents

バリ取り、研削もしくは研磨加工ロボツトによる加工時の補間制御方法

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JPS6248461A
JPS6248461A JP18931485A JP18931485A JPS6248461A JP S6248461 A JPS6248461 A JP S6248461A JP 18931485 A JP18931485 A JP 18931485A JP 18931485 A JP18931485 A JP 18931485A JP S6248461 A JPS6248461 A JP S6248461A
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JP
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tool
robot
cutting
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speed
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JP18931485A
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English (en)
Inventor
Yuji Muramatsu
村松 勇二
Kazuhiko Ito
和彦 伊藤
Kenichi Horiuchi
賢一 堀内
Takahiro Ooyama
大山 恭弘
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D K LAB KK
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D K LAB KK
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

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】 く技術分野〉 本発明は、グラインダーや回転バーなどバリ取り、研削
もしくは研磨加工用の回転ツールを備えたロボットによ
るバリ取り方法において、ツールの運行経路をツールの
現在の回転数Ωを頼りに割出すバリ取り、研削もしくは
研磨加工ロボットによる加工時の補間制御方法に関する
〈従来技術〉 バリ取り作業は、単純な作業であること、!!労働であ
ること、削り取ったバリによる粉塵公害、作業者が定着
しないこと、生産性が悪いなどにより、バリ取りロボッ
トの導入が急務とされている。
バリ取りロボットに限らず、ロボットにより、ワークの
加工を行わせる場合、ワークの位置や姿勢や大きさに関
するデータの入力が誤っているか不十分などであると、
ツールがワークに接近し過ぎて、切削が過大となり、ロ
ボットアームが歪むか、ツールまたはワークが破損・損
傷するなどの大事に至る場合があり、これを回避するた
めに。
各種の安全装置が開発されている0例えば、そのような
安全装置としては、ツールに過大な切削反力が加わると
、ツールがロボットアームから外れる構造のもの、ツー
ルをワークから後退可能に支持し過大な切削反力が加わ
って一定値以上後退すると、これをタッチセ、ンサーで
検出し、検出信号によりロボットアーム及びツールを停
止する構成のものがある。
バリ取りロボットでは切削が過大となる場合が当然に多
く、バリを予知することが難しいので。
安全装置の実現も難しい。
例えば、特開昭60−94294号のrグラインダーロ
ボット用アーム機構」は、バリ取りロボットの安全装置
の類であり、バリが大きくでると砥石の回転が停止する
ことが否めない、特開昭59−187438号のr研磨
ロボット等の制御方法1は、バリ取りを行うためのもの
ではない。
特開昭59−187485号のr研削ロボット」は、砥
石の運行経路を砥石に前置きされたローラー接触式スト
ロークセンサーで読取るようにして若干の時間遅れ運行
するようにしたもので、砥石とセンサーとが離れている
ので被研削面が平面の場合だけワークの形状に倣って運
行することになり、加工面の研削を行う他、al械加工
による比較的に小さいバリを削り取る上では好適である
が、大きなバリを削り取るバリ取りロボットには適さな
い、特開昭59−214509号のrバリ取り用ロボッ
ト装置1は、回転工具が大きなバリ取りに出会って切削
過大となると、エアモータが低回転になり、圧縮空気管
路内の圧力が上ることを利用して、これを圧力センサで
感知してロボットコントローラに停止信号として入力す
るものであり、従って、ロボットアームが歪むか、ツー
ルまたはワークが破損−損傷するなどの大事に至る場合
を未然に回避できるにとどまっており、出面した大きな
バリに対処できない、つまり、回転工具が大きなバリに
出合って切削不能になるようなとき、重切削の段階で、
ロボットを停止させる安全装置の域を出ていない。
〈発明の目的〉 本発明は、上述した点に鑑み案出したもので、大きなバ
リや隆出・部に出合って重切削になったときは減速して
軽切削に移行するようにし、また軽切削への移行が過大
で削り代が小さく有効なバリ取りや研削が行えなくなる
ときは増速しで重切削に移行するようにし、こうして重
切削と軽切削の間の移行の反復によりリアルタイムでい
かような被切削面でも所望厚の一層分の切削ができるバ
リ取り、研削もしくは研磨加工ロボットによる加工時の
補間制御方法を提供するものである。
〈発明の構成〉 本発明のバリ取り、研削もしくは研磨加工ロボットによ
る加工時の補間制御方法は、第1図及び第2図に示すよ
うに。
回転ツールTを備えたロボットRにより、ツール作用点
pをワークWの面または稜に沿って移動してバリ取り、
研削もしくは研磨加工を行う方法において。
加工を開始した後は、ツールTに直接付設されたセンサ
ーSにより、ツール作用点pでの全軸合成の補間ポイン
トを一つまたは二つ以上移動する毎にツールTの回転数
Ωを検出して、これを切削に応じて刻々と変化するツー
ルTの現在の回転数Ωとしてロポッ)コントローラRc
に入力し、回転数Ωに応じてツールTを変速して補間移
動することを特徴とするものである。
回転数Ωに応じてツールTをワークWに変速して補間移
動させるには、回転数ΩをロボットコントローラRcに
自由に設定できる一つの設定回転数Ωcまたは二つの設
定回転数Ωc win 。
Ωc l1afと比較基準にして行うことができる。
例えば、Ω>Ωc 、Ωc■aXであるならば減速させ
、ΩくΩc1Ωc minであるならば増速させるよう
にすれば良い、そうして、Ωc層inとΩc waxの
二値をとる場合には、Ωc min <Ω<Ωc ll
a!のとき現在の速度でツール作用点pを補間移動させ
ることにより1重切削と軽切削との間の往復を図ってい
る。
Ωc minとΩc膳axの二値をとる意義は、以下の
如くである。
Ωc minを重切削もしくは大削り代に対応する小回
転数にとり、また、Ωc sagを軽切削もしくは小削
り代に対応する大回転数にとるもので、Ω〉Ωc■■で
あるならば、つまりΩがΩc waxを下限とする高回
転債城にあるときは、削り代が小さく有効なバリ取りゃ
研削が行えないから、ツール作用点pを増速して補間移
動させることで軽切削から重切削方向に移行させ、また
反対に。
ΩくΩc1Ωc minであるならば、すなわち、大き
なバリや隆起部に出合って重切削に移行し切削不能にな
るようなときは、Ωが、Ωc minを上限とする低回
転領域にくるから、今度はツール作用点pを減速して補
間移動させ、もって今度は重切削から軽切削に移行させ
るものであり、ΩがΩc11aXを上限とし、かりΩc
■inを下限とする中回転領域にあるときは現在の速度
でツール作用点pを補間移動させることにより1重切削
と軽切削との間の往復を図っている。
従って、この場合は、砥石などでワークWを最適に切削
できる状態を、各種軽切削もしくは小削り代に対応する
大回転数の設定データ値Ωc mamから重切削もしく
は大削り代に対応する小回転数の設定データ値Ωc−1
nまでの二値間として把握し、Ωc mat とΩc 
minの二値をキーボードなどの入力装置を介してロボ
ットコントローラRcに入れ、データ設定しておいて、
バリ取り、研削もしくは研磨加工を開始した後は、ツー
ルTの現在の回転数Ωを検出してΩc mat及びΩc
 minと比較し、ツール作用点pを予定運行経路上に
Ωc麿a!を上回るときは所定速度でツールを増速し、
Ωc minを下回るときは所定速度でツールを減速し
、こうしてΩc sa富とΩc愈a冨の間を蛇行変速さ
せて、ワークに削り代がいかように変化しようとも切削
抵抗を一定の範囲に抑えてバリ取り、研削もしくは研磨
加工を続けていくものである。
本発明によれば、ツール作用点Pが予定運行経路上をず
れることなく削り代に応じて増減速して実運行していく
ものであり、ワークの表面にリアルタイムで倣うという
ものではない、リアルタイムなのはツール作用点pの速
度である。ツール作用点Pの予定連行経路はティーチン
グにおいて決定されるものである。
なお、ロボットの補間制御は、目標値と実績値にずれが
あるので、ΩをΩc層in、Ωc厘aπと比較すること
は、ΩをΩcと比較する場合に比べて、補間制御に余裕
ができ1曲面状ワークWや大きなバリがあるワークWに
対してツール作用点pの運行が滑かに優れている。
従って5本発明によれば、砥石などでワークWを最適に
切削できる状態として、各種回転工具及び各種ワークW
の組合せに対するΩc■ax及びΩc層inを予め計測
しておくことが重要である。
このためには、本発明に係るツールTを平面研削盤もし
くは円筒研削盤に取付けて、各種の砥石やカッターで各
種の鉄系金属及び非鉄金属について、0.1鳳膳または
0.05 am毎に削り代を大きくしていき、各種の金
属の各削り代におけるツールTの回転数がどのような値
に変化するか検出し、削り代とツール1回転数の関係曲
線を求めておき、良好な重切削の限界回転数をQCIl
a冨として把握しておくのが良い、Ωc minは軽切
削の回転数領域を判定しておいて、加工目的に応じてQ
CIla!との隔たりが適切になるように決定すれば足
りる。
しかし、本発明によれば、Ωc saw及びΩc mi
nの計測が予めなされていない場合には、適当に近似す
る材料の二値をデータ設定することで足りる。
ΩをQCと比較する場合と、ΩをΩc min 。
QClla菫と比較する場合とでは、ロボットコントロ
ーラRcにおける補間制御に少しの相違がありプログラ
ムソフトが後者の方が複雑で難しくなる。そこで、後述
する実施例ではΩをΩc min 。
QC*a!と比較する場合を説明する。
本発明によれば、加工を開始した後の補間制御に発明が
なされている。バリ取り開始までの間、及びバリ取りを
終了時以降については問題ではない、また、ワークWに
対する教示もツール作用点Pの予定運行経路の教示で足
りる。しかし、予定運行経路の教示は必ずしも必要的な
ものではない、なぜなら、CCDなどの固体撮像素子も
しくは撮像管をワークセンサーとすることにより、ワー
クWの始点から終点までの経路を検出することができる
からである。けれども、好ましくは、ワークWの被切削
部位の切削開始点と切削終了点の二点または該二点を含
むその間の連続的もしくは断続的な点を、適宜の教示方
式により、ツール作用点pの予定遅行経路を決定するデ
ータとしてロボットコントローラRcに教示しておき、
スタートさせるだけでバリ取りの開始・終了が分るよう
にするのが良い、けだし、ロボットコントローラRcは
ワークWの始点、終点とツールTの現在位置との比較か
ら自己判断ができるからである。
本発明によれば、ツール作用点pの常に増減速して補間
移動するようにしている。これは、それを可能とするプ
ログラムが開発されている。
本発明によれば、ツールTに削り代、なかんづく切削抵
抗に応じて増減速をさせるため、ツールT(7)回転数
をセンシングしている。これは、実際において、砥石や
カッターを取付けている軸もしくはエアモータまたは電
動モータの出力軸メ回転数を適宜のデジタル式またはア
ナログ式センサーにより検出する。第1図では符号Sが
デジタル式センサーである。デジタル式センサーとして
は。
軸に歯車を取付け、この歯車の歯に対向させて近接スイ
ッチを設け、歯車の歯が横切る数を近接スイッチで電気
信号として取出しこれを増復してカウント回路にへ入力
する。カウント回路にでは例えば、lQ tssec毎
にカウントし、ロボットコントローラReから呼出し信
号が来たら、カウントしり数ヲロボットコントローラR
c内の担当するMPUもしくはCPUに入力し、呼出し
信号が来ないときはリセットしてカウントする。従って
切削に応じて刻々と変化するツールTの現在の回転数Ω
をロボットコントローラRcに得ることができる。ツー
ル作用点pでの−の全軸合成の補間ポイントから次の同
ポイントまで移動するのに要する時間は例えば100 
m5ecであり、上述した10 tssec毎にリセッ
トするカウント回路にでは9回り・セットが行われた後
に一回、呼出し信号がくる。
歯車と近接スイッチからなる回転数検出センサーは、振
動に対し絶対的に誤動作しない、他方、デジタル式セン
サーとして、ロータリーエンコーダが考えられるが、振
動に対し誤動作し易いのでバリ取りに不向きで、軽研削
に適している。
アナログ式センサーとしては、タコジェネレータを砥石
やカッターを取付けている軸などに取付けることが考え
られる。この場合、アナログ信号であるので、アンプで
増復した後、A/Dコンバータでデジタル信号に変換し
てから、カウント回路Kを介してロボットコントローラ
Rcに得るようにする。こうして、ワークWのデータな
くして、ツールTをワークWに倣わせるため、ツールT
の回転数をセンシングするのは、切削抵抗とツール回転
数とが完全に同期して、しかも極めて過敏に変化するか
らであり、従来の特開昭59−214509号のrバリ
取り用ロボット装MJが、圧縮空気管路内の圧力上昇に
比べ、極めて高精細に切削負荷の変動をリアルタイムで
検出でき、追随の遅れが殆ど生じない、ツール回転数を
センシングしてフィードバックしツール回転数を一定に
維持することは研削盤では行われているが、本発明では
ツール回転数をセンシングして補間制御に取入れること
が根本的に相違している。なお、デジタル式センサーは
アナログ式センサーに比べてより速くリアルタイム検出
ができる。
カウント回路にのリセット時間は、例えば、300 t
asecとすることができる。この場合には、上述した
ように、ロボットアームの速度が、100m5ecを要
してツール作用点pでの−の全軸合成の補間ポイントか
ら次の同ポイントまで移動するものでは、三ポイント進
む毎に、カウント回路Kに呼出し信号が来るようにでき
る。これは、どのようなことを意味するかというと、ツ
ール作用点pでの全軸合成の補間ポイントを一つ毎にツ
ールTの回転数Ωを検出してどれを切削に応じて刻々と
変化するツールTの現在の回転数Ωとする場合に限定さ
れないことを意味する0本発明によれば。
二つ以上移動する毎にツールTの回転数Ωを検出して、
これを切削に応じて刻々と変化するツールTの現在の回
転数Ωとすることができる。つまりは回転数検出の分解
能と補間の分解能の相対的な問題である。
さらに本発明によれば、ツールTは、グラインダーや回
転バーなどの回転式のバリ取り、研削もしくは研磨加工
ツール!であれば良い、特開昭59−214509号の
rバリ取り用ロボット装置」で示す回転工具も含まれる
。けだし、該回転工具にデジタル式センサーやアナログ
式センサーを取付けられるからである。またツールTは
、エアモータを回転駆動源にしている場合に限定されず
、電動モータも含まれる。しかし、エアモータを回転駆
動源とする場合は切削抵抗に過敏であり好ましい。
〈実施例〉 以下、本発明のバリ取り、研削もしくは研磨加工ロボッ
トによる加工時の補間制御方法の実施例を第1図、第2
図及び第3図を参照して説明する。
予め、ワークWを所定位置に固定してその一側面の一端
と他端をプレイパックティーチングまたは数値指定によ
りロボットコントローラRcにワークデータをインプッ
トする。これにより、ワークWの一側面は、仮に空間座
標系x−y−zのy=7Qに一致するように座標調整が
行われる。ワークWの一側面の一端はxQ、他端はxe
としてデータインプットされることになり、またツール
Tの予定運行経路は直線補間として(曲線補間でも良い
、)水平座標軸yoに一致してデータインプットされる
ことになる。
そして、スタートさせると、ツールTがワークWに接近
し、ツール作用点pがスタート点からワークWの始点X
O,TOへ移動し、予定運行経路yO上を補間移動する
ことになる。そしてロボットコントローラReは、先ず
、ツール作用点pの現在位置Xを見る。この現在位Sl
xは、ロポ−/ トコントローラReが常に各軸の補間
実績値をロータリーエンコーダを介して計算しているの
で、全軸系での補間実績値として算出できる。続いて、
Xとxeが比較されX≧xeではないとき(noのとき
)、ツールTの現在の回転数Ωを見る。これは1図では
、砥石を取付けている軸に固定した歯車と近接スイッチ
によりパルスとして取出され、カウント回路Kを介して
ロボットコントローラReに入力される。そして、ロボ
ットコントローラRcはΩとΩc■a!を比較し、Ω>
Ωc mamのとき(yesのとき)は、予定運行経路
yO上を現行速度より一段階増速した速度で補間移動す
るように(ツールTが予定運行経路yO上を現在の補間
距離より一段階長い補間距離となるように)、ロボッ)
Rの各軸の補間回転数を計算し、これによりツールTが
予定運行経路yo上を補間移動すると、再びツール作用
点pの現在位置x、yを見るところに復帰し、 他方、Ω〉ΩcIla!でないとき(noのとき)は、
さらに、ΩとΩc厘inを比較することになり、もしも
Ω<Ωc minのとき(Iesのとき)は、予定運行
経路yo上を現行速度より一段階減速した速度で補間移
動するように(ツールTが予定運行経路yo上を現在の
補間距離より一段階短い補間距離となるように)、ロボ
ッ)Rの各軸の補間回転数を計算し、ツールTが予定運
行経路yo上を補間移動すると、再びツール作用点pの
現在位置x、yを見るところに復帰する。
さらに、ロボットコントローラRcは、Ωc■in >
Ωでないとき、すなわちΩc■in <Ω<Ωc ma
mのときは、予定運行経路yo上を引続き現行速度で補
間移動する。この引続き現行速度で補間移動するとはど
のようなことを言うのかというと、今仮に1重切削状態
でΩc min >Ωになると、ツール作用点が減速し
重切削状態の削り代が次第に小さくなってΩが回復して
いきΩ=Ωc minになった時点でΩc 1n <Ω
<Ωc sagの条件を満たすことになるので、Ω=Ω
c minになった現行速度(低定速)で補間移動する
ということであり。
他方、Ωc膳ax <Ωになると、ツール作用点が増速
し軽切削状態の削り代が次第に大きくなってΩが減少し
ていきΩ=Ωcl1aXになった時点でΩc min 
<ΩくΩc鳳aXの条件を満たすことになるので、Ω;
Ωcmadになった現行速度(高定速)で補間移動する
ということである。
このことは、削り代が一定であるようにして重切削状態
にすると、Ω=Ωc鳳a1Lになった現行速度で補間移
動を続け、削り代が小さくならないから軽切削状態に復
帰せず、また同じように、削り代が一定であるようにし
て軽切削状態にするとΩ=Ωc minになった現行速
度で補間移動を続け。
削り代が大きくならないから重切削状態に復帰しないこ
とにもなる。
このため、機械加工された面の削り代一定の精密研磨が
可能である。
他方、バリや表面がゴツゴツしているなど削り代が一定
でない場合には、切削状況に応じてΩが常に変化するの
で、これに対応してツール作用点も低速になったり高速
になったりする。つまり、ツールTは、大きなバリや隆
起部に出合うと、低速になってしばし重切削を行い、従
って大きなバリや隆起部に出合うとツールTの削り代が
どんどん少くなり、重切削限界になると、切削代とツー
ル作用点の速度が一致して(プログラムでそのようにす
る)、従って、ツール作用点は殆ど補間移動しないよう
になり、もって、障害物に当接した際には、ロボットア
ームが歪むか、ツールまたはワークが破損−損傷するな
どの大事に至ることがない、また、バリや隆起部を過ぎ
ると運行速度を復帰して引続き軽切削を行い、もって所
定の運行経路上を省時間的な加工を行うことができる。
壺 そうして、ツールTがワークW終端に到達すると、Xと
xeの比較において、初めてX≧xeとなるので(ye
sのとき)ツールTがスタートポイントへ復帰し、ワー
クWのバリ取りが終了する。
以上述べた判断と移動の繰替えしは、例えば100鵬s
eaと非常に短時間サイクルでツールTが増速、定速、
減速を繰替すものである。
〈発明の効果〉 以上説明してきたように本発明の、バリ取り、研削もし
くは研磨加工ロボットによる加工時の補間制御方法は。
回転ツールを備えたロボットにより、ツール作用点をワ
ークの面または稜に沿って移動してバリ取り、研削もし
くは研磨加工を行う方法において、 加工を開始した後は、ツールの現在の回転数を検出して
、 回転数に応じてツールをワークに減速させたり増速させ
て補間移動する構成であるため、高回転領域にあるとき
は、削り代が小さく有効なバリ取りや研削が行えないか
ら、ツール作用点を増速しで補間移動させることで軽切
削から重切削方向に移行させ、また反対に、大きなバリ
や隆起部に出合って重切削に移行し切削不能になるよう
なときは、Ωが低回転領域にくるから、今度はツール作
用点pを減速して補間移動させ、もって今度は重切削か
ら軽切削に移行させるもので1重切削と軽切削との間の
自動的反復を敏感に図り。
全体として加工時間を短くしている。
従って、 ■安全装置としての考えを越えており、大きなバリに出
合ってロボットを停止させなくても、ロボットアームが
歪むか、ツールまたはワークが破損・損傷するなどの大
事に至ることがなくバリ取りができる。
■平面だけでなく、曲面のバリ取り、研削もしくは研磨
加工ができる。従って、鋳肌の削り取りに威力を発揮で
きる。
■ワークがなんであれ、ΩcまたはΩc■inとΩc履
aXを入力するだけで済むの!、ロボットの使用勝手が
格段に向上する。
■回転ツールの回転数を検出するものであり本質的に回
転ツールの種類に限定がないので、砥石研削・研磨、カ
ッター研削・研磨、パフ研磨などあらゆる加工ができ、
しかもロボットによる加工なので、あらゆるワーク加工
に適用できる0例えば、航空機エンジンの羽根の三次元
高精密研削や研磨にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のバリ取り、lif削もしくは研磨加工
ロボットによる加工時の補間制御方法を説明するための
概念図である。 第2図はロボットに取付けたツールでワークに対してバ
リ取りを行う状態を見た拡大正面図である。 第3図は実施例に係る流れ図である。 T11拳・回転ツール、 R・・・ロボット、 Pll・・ツール作用点、 W・・・ワーク。 Rc・φ・ロボットコントローラ、 Z面O浄婁(自害:S更なし) 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)回転ツールを備えたロボットにより、ツール作用
    点をワークの面または稜に沿って移動してバリ取り、研
    削もしくは研磨加工を行う方法において、 加工を開始した後は、センサーにより、ツール作用点で
    の全軸合成の補間ポイントを一つまたは二つ以上移動す
    る毎にツールの回転数Ωを検出して、これを切削に応じ
    て刻々と変化するツールの現在の回転数Ωとしてロボッ
    トコントローラに入力して、 回転数Ωに応じてツール速度を変化させることを特徴と
    するバリ取り、研削もしくは研磨加工ロボットによる加
    工時の補間制御方法。
  2. (2)Ωをロボットコントローラに自由に設定できる一
    つの設定回転数Ωcまたは二つの設定回転数Ωcmin
    、Ωcmaxと比較基準にして、回転数Ωに応じてツー
    ル速度を変化させることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のバリ取り、研削もしくは研磨加工ロボットに
    よる加工時の補間制御方法。
  3. (3)ΩをΩcと比較し、Ω>Ωcであるならば減速さ
    せ、Ω<Ωcであるならば増速させることを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載のバリ取り、研削もしくは研
    磨加工ロボットによる加工時の補間制御方法。
  4. (4)ΩをΩcmin、Ωcmaxと比較し、Ωが値Ω
    maxを下限とする高回転領域にあるときはツール作用
    点を減速して補間移動させ、ΩがΩcminを上限とす
    る低回転領域にあるときはツール作用点を増速して補間
    移動させ、ΩがΩcmaxを上限とし、かつΩcmin
    を下限とする中回転領域にあるときは現在の速度でツー
    ル作用点を補間移動させることを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載のバリ取り、研削もしくは研磨加工ロボ
    ットによる加工時の補間制御方法。
JP18931485A 1985-08-28 1985-08-28 バリ取り、研削もしくは研磨加工ロボツトによる加工時の補間制御方法 Pending JPS6248461A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63300865A (ja) * 1987-05-28 1988-12-08 Koyama:Kk 研削装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63300865A (ja) * 1987-05-28 1988-12-08 Koyama:Kk 研削装置

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