JPS63144950A

JPS63144950A - 研削ロボツト制御方法

Info

Publication number: JPS63144950A
Application number: JP29410486A
Authority: JP
Inventors: Hajime Tai; 田井　初
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1988-06-17

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】【発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は研削ロボットの制御方法に係り、とりわけ研削
作業を効率よく行なうことができる研削ロボットの制御
方法に関する。

（従来の技術）従来、水車ガイドベーンや水車ライナ等の研削作業は作
業者がハンドグラインダで現物形状に倣いながら少しず
つ研削し、同時に内パス、スケールおよび設計形状等か
ら作成したゲージ等を用いて測定している。

このため、従来の研削作業は高度の熟練作業者を必要と
し、かつ作業時間がかかりすぎるという問題がある。さ
らに、研削作業の際に粉塵や振動や騒音が発生し、作業
環境が悪く作業者の健康上の観点から改善が求められて
いた。

そこで、研削装置を有する研削ロボットによって研削作
業を行なうことが提案されている。

このような研削ロボットによる研削作業として、例えば
ＰＴＰ方式（Ｐｏｉｎｔ　ｔｏ　Ｐｏ１ｎｔ）ティーチ
ングによる研削作業が提案されている。

このＰＴＰ方式ティーチングにるものは、研削対象物（
水車ガイドベーン等）の作業全領域について研削点を教
示し、この教示作業の後に研削点を研削し、研削後ゲー
ジ等で測定し設計形状に合わせている。

しかしながら、ＰＴＰ方式ティーチングによる研削作業
では作業全領域について教示しなければならず、教示作
業について多大な労力および時間を要し、それに伴って
研削ロボットの稼動時間は少なくなり作業効率が低下し
てしまうという問題がある。この傾向は多品種少品目に
なるに従ってより強く表われる。また、研削ロボットは
教示点に沿って直線軌跡で作動するため、教示点を細分
化しないと仕上り面が設計に合ったなめらかな形状とな
らず多角的な形状となってしまう。

一方、研削ロボットによる研削作業として、オフライン
ティーチングによる研削作業が提案されている。このオ
フラインティーチングによる研削作業は、所望の研削ピ
ッチ毎に格子状に表わされた設計形状データにもとずき
研削対象物中に研削目標点を定め、各研削目標点上に研
削−置を移動させて一定の研削量だけ研削して研削対象
物表面全域を研削するものである。

しかしながら、このオフラインティーチングによる研削
作業は、各研削目標点上であらかじめ定められた一定の
研削量を研削するものであるから、研削対象物と研削装
置との間に高度の位置精度が要求される。また、研削対
象物の研削前の表面形状は研削目標魚群に対して一様で
はなく、すべての研削目標点に対して一定の研削量で研
削した場合、設計形状に合わせた形状に研削することが
むずかしくなる。

（発明が解決しようとする問題点）上述のようにＰＴＰ方式ティーチングによる研削作業で
は、教示作業について多大な労力および時間を必要とし
、研削ロボットの作業効率が低下してしまうという間届
がある。

また、オフラインティーチングによる研削作業では、研
削対象物と研削装置との間に高度の位置精度が要求され
るとともに、設計形状に合わせて研削することがむずか
しくなるという問題がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたちのであり、
教示作業を簡略化でき高精度でかつ効率よく研削作業を
行なうことができる研削ロボットの制御方法を提案する
ことを目的とする。

（発明の構成〕（問題点を解決するための手段）本発明は、所望の研削ピッチ毎に、格子状に表わされた
設計形状データにもとずき３次線型スプライン方程式に
よって研削対象物中に研削目標点を定め、各研削目標点
上であって研削目標魚群に対する法線上に研削装置およ
び測定装置を設置し、前響研削目標点と測定装置で求め
た研削点とから研削量を定め、この定められた研削量に
対応する時間研削装置で研削し、研削対象、物表面全域
を研削するよう構成した研削ロボットの制御方法である
。

（作　用）本発明によれば、設計形状データにもとずいて３次線型
スプライン方程式によって研削目標点を定めたので教示
作業の簡便化を図ることができ、また研削目標点と測定
装置で求めた研削点とから研削量を求め、この研削量に
対応する時間研削装置で研削するので、各研削目標点に
応じた研削作業を行なうことができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図乃至第５図は本発明による研削ロボットの制御方
法を示す図であり、そのうち第１図は本発明による研削
ロボット制御方法を行なう研削ロボットの制御装置全体
を示す図である。第１図に示すように、ロボット１は位
置を検出するための検出器（図示せず）を有し６軸構成
となっている。

このロボット１の先端部には相互に干渉しない位置に、
非接触式の測定装置２と砥石を備えた研削装置３が装着
されている。ロボット１は腕側に３軸、計測装置２およ
び研削装置３の姿勢を制御する手首側に３軸の合計６軸
構成となっている。

このロボット１には、測定装置２および研削装置３の動
作制御を行なう制御装置４が接続されている。この制御
装置４には、研削量を演算する演鼻部５と研削時間を制
御するタイマー７が一体となって接続されている。

さらに制御装置４には計算機８が接続されている。この
計算機８は、事前に入力された研削対象物例えば水車ガ
イドベーン１２の設計形状データと、キーボード１０に
より設定された研削方向および研削ピッチにもとずいて
、研削目標点および研削ロボットの作動量等を演算する
ものである。

また、計算機８には設定内容や演算結果を表示するＣＲ
ＴＩＩと、設定内容や演算結果を記憶する記憶装置９が
接続されている。

次に本発明による研削ロボットの制御方法について以下
説明する。

まず、第２図のフローチャートに示すように、研削対象
物である水車ガイドベーン１２の表面上に格子上に表わ
される設計形状データ１３を計算機８にキーボード１０
により入力する。次に研削方向Ｒと縦方向研削ピッチ１
１および横方向研削ピッチｐ、をキーボード１０により
設定する。

続いてこれらの設計形状データ１３、研削方向Ｒ１縦方
向研削ピッチｇｉ１および横方向研削ピッチｇ、によっ
て、以下に示す公知の３次線型スプライン方程式（１）
式にもとすき計算機８で演算し、上記研削ピッチ毎に研
削目標点１４を定める。

ｂｌ　（Ｘ−ＸＩ）（ｘ１ヤ１−Ｘ）　・・・・・・（
１）上記の研削ピッチはすべての研削目標点１４に対し
て研削装置で研削した場合、研削対象物の表面全域を十
分研削できるよう細分化して定めておく。

このように、キーボード１０によって入力する設計形状
データ１３は研削目標点１４よりかなり少なくすること
ができるので、教示作業は容易とな、る。

続いて、各研削目標点１４上であって研削目標点１４群
に対する法線上に研削装置３および測定装置２を設置す
るように、研削装置３と測定装置２の姿勢演算を行なう
。この姿勢演算は、第５図および以下に示す（２）式乃
至（７）式にもとずいて計算機８で行なう。

すなわち、第５図において、研削ロボット１は各関節が
関節位置Ｐ　　−Ｐ　　上に設置され、これＣら関節の関節角度はθ１〜θ５で表わされ、各関節位置
間の距離は０１〜Ｃ６となっている。また研削ロボット
１はロボット原点Ｐｏを中心として移動する。また、研
削装置ｔ３は研削中心点ＰＢを中心として回転する。さ
らに、ｖＡ□は研削方向接線ベクトル、■　は研削方向
法線ベクトルを示し、また、ｖ２、ｖ４．ｖ５．ｖｏは
アーム方向ベクトルを示す。

また、第５図の関節角度θ１を次の（２）式で定める。

θ　−ｔａｒ＋　　（Ｐ４　（ｙ）　／　Ｐ４　（Ｘ）
　）　　−（２）■ 次にＰ　点を中心点、Ｃ３を半径とする円を定義しくθ
　で定義される平面）、ベクトルｖ４を接線とする円周
上の点Ｐをはさみ打ち求める。

次に第５図に示すロボット前後軸長Ｌ８を求める。

Ｌ　鴫ＩＰ　　−Ｐ！−Ｃ・・・・・・（４）次にθ４
を求める。

θ　鴫ｃｏｓ　　（Ｖ４＊　Ｖ５）　　・・・・・・（
５）ここでｖ５２−Ｖ５＊　ｅ１＊　ｅ２とする。

すると、また、Ｖｃ４−Ｖ、＊　ｅ、＊　ｅ２＊　ｅ３＊　ｅ４
とする。

すると、ここでｅｌ　、ｅ２　、ｅ３　、Ｚは以下のものである
。

続いて、研削ロボットの動作目標魚群１４や測定装置２
および研削装置３の姿勢演算結果を研削ロボット１の作
動量に変換する。その後、その研削ロボット１の作動量
データを計算機８から制御装置４の記憶部６へ伝送し格
納する。

すべての演算終了後、この研削ロボット作動量データに
従い測定装置２および研削装置３を研削目標点１４上で
あって研削目標点１４群の法線上に移動し設置する。こ
こで、第４（ａ）図に示すように測定装置２で水車ガイ
ドベーン１２面を法線方向から測定し、研削点ＰＡと研
削目標点１４から求めた法線方向における研削量りを制
御装置４の演算部５により演算し求める。次に、測定装
置２から研削装置３に切換え研削作業を行なう。

この場合、実験により研削量りに対する研削時間を予め
求めておき、研削ｆｆ１Ｄに対し指示した時間を制御装
置４に内蔵されたタイマーに設定し、こ、の設定された
時間だけ法線方向に一定圧のもと研削作業を行なう。

この指定時間の研削が終了したならば再び測定装置２に
切換え新しく測定する。測定により求めた研削量りが設
定した収束値内に収まるならば、次の研削目標点１４上
へ測定装置２および研削装置３を移動して設置し、一方
研削ＨＡＤが設定した収束値内に収まらないならば、再
び研削装置３に切換えて指定時間だけ研削作業を行ない
収束値内に収束させる。

以上の研削作業を順次繰り返して、水車ガイドベーン１
２の表面全域を研削する。

このように、各研削目標点１４毎にこの研削目標点１４
と１４１１１定装置２によって測定した研削点ＰＡから
研削ｆ；ｔＤを求め、この研削量りに対応した時間研削
作業を行なうので、各研削目標点１４を一定量研削する
場合に比較して設計形状に合わせて高精度に研削作業を
行なう二とができる。

〔発明の効果〕本発明によれば、設計形状データにもとずいて３火線型
スプライン方程式によって研削目標点を定めたので、教
示作業の簡便化および研削作業の効率化を図ることがで
きる。また、研削目標点と測定装置で求めた研削点とか
ら研削量を求め、この研削量に対応する時間研削装置で
研削するので、各研削目標点に応じた研削作業を行なう
ことができ、高精度に研削を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明による研削ロボットの制御方
法を示す図であり、第１図は研削ロボットの制御装置全
体を示す概略系統図、第２図は研削ロボットの制御過程
を示すフローチャート、第３図は研削対象物の設計形状
データおよび研削目標点を示す図、第４図は研削対象物
の断面図、第５図は研削ロボットを示す構成図である。１・・・研削ロボット、２・・・測定装置、３・・・研
削装置、４・・・制御装置、５・・・演算部、６・・・
記憶部、７・・・タイマー、８・・・計算機、９・・・
記憶装置、１０・・・キーボード、１１・・・ＣＲＴ、
１２・・・水車ガイドベーン、１３・・・設計形状デー
タ、１４・・・研削目標点。出願人代理人　　佐　　慈　　−雄第４図（ａ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

所望の研削ピッチ毎に、格子状に表わされた設計形状デ
ータにもとずき３次線型スプライン方程式によって研削
対象物中に研削目標点を定め、各研削目標点上であって
研削目標魚群に対する法線上に研削装置および測定装置
を設置し、前記研削目標点と測定装置で求めた研削点と
から研削量を定め、この定められた研削量に対応する時
間研削装置で研削し、研削対象物表面全域を研削するよ
う構成した研削ロボットの制御方法。