TWI779881B - 加工裝置 - Google Patents

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TWI779881B
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日商日本省力機械股份有限公司
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Abstract

本發明之加工裝置1具備：工件設置位置識別部114，其在工件藉由工件定位部定位後的工件設置狀態下，使手臂前端部位移至既定的位置測量點測量工件的形狀來識別工件的設置位置；加工實施點資訊生成部115，其根據工件的設置位置以及顯示出工件當中的既定加工的對象部分的位置的加工對象部分資訊124，生成顯示出加工實施點的加工實施點資訊125，該加工實施點為在工件設置狀態下，用以利用加工具對工件實施既定加工的手臂前端部的位移點；以及工件加工控制部116，其根據加工實施點資訊125使手臂前端部位移至加工實施點，利用加工具對工件實施既定加工。

Description

加工裝置
本發明是關於加工裝置。
以往是在多關節機器人的手臂前端部具備對樹脂成型品加工的加工具，根據藉由直接教學(direct teaching)或利用了CAD資料的路徑自動生成系統等而設定的路徑資訊，利用多關節機器人將加工具引導至加工位置，藉此對樹脂成型品加工(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本特開2008-273212號公報
然而，樹脂成型品的加工當中，加工對象的樹脂成型品的尺寸的變異大，因此藉由直接教學或路徑自動生成系統而設定的路徑資訊並不一定是正確的路徑。
因此，基於習知技術的情況，必須進行教學位置的修正作業，但這樣會導致實際的加工時間拉長。
本發明之目的在於提供一種不需要對多關節機器人的教學作業等的加工裝置。
作為為了達成上述目的的樣態，可舉出一種加工裝置，其具備：多關節機器人，其在手臂前端部安裝有加工具及形狀測量部；工件設置位置識別部，其在工件被定位於工件定位部的工件設置狀態下，使前述手臂前端部位移至既定的位置測量點測量前述工件的形狀來識別前述工件的設置位置；加工實施點資訊生成部，其根據藉由前述工件設置位置識別部而識別的前述工件的設置位置、以及顯示出前述工件當中的既定加工的對象部分的位置之加工對象部分資訊而生成顯示出加工實施點的加工實施點資訊，該加工實施點為在前述工件設置狀態下，用以利用前述加工具對前述工件實施前述既定加工用的前述手臂前端部的位移點；以及工件加工控制部，其根據前述加工實施點資訊使前述手臂前端部位移至前述加工實施點，利用前述加工具對前述工件實施前述既定加工。
上述加工裝置當中，亦可構成為：前述既定加工為對前述工件的一部分加工的部分加工，且前述加工裝置具備加工對象部分資訊生成部，該加工對象部分資訊生成部係藉由利用前述形狀測量部測量前述工件的形狀來識別前述工件當中的加工部分的位置，並根據該加工部分的位置生成前述加工對象部分資訊。
上述加工裝置當中，亦可構成為：前述形狀測量部係針對既定方向的測量區域內的複數個距離測量點測量前述形狀測量部與測量對象的距離，前述加工對象部分資訊生成部係從針對前述工件利用前述形狀測量部測量的前述複數個距離測量點的距離測量值，算出前述既定方向當中的前述工件的複數個部位的長度測量值的資料群，且算出前述測量區域內的前述既定方向的前述工件的複數個長度測量值，並根據複數個前述長度測量值的變化來識別前述工件當中的前述加工部分的位置。
上述加工裝置當中，亦可構成為：前述加工實施點資訊生成部係根據複數個前述長度測量值的變化抽出前述加工部分的端點，藉此識別前述工件當中的前述加工部分的位置。
上述加工裝置當中，亦可構成為：前述加工實施點資訊生成部係針對複數個前述長度測量值進行基於移動平均的平滑化，並根據進行過該平滑化的前述長度測量值的1次微分值而決定前述加工部分的位置的探索範圍，並在前述探索範圍當中，探索進行過前述平滑化的前述長度測量值的2次微分值的峰值點，藉此抽出前述加工部分的端點。
在上述加工裝置當中，亦可構成為：前述部分加工為去除前述工件的一部分的去除加工。
在上述加工裝置當中，亦可構成為：前述工件為樹脂成型構件，前述加工具為切削工具，具有：刀片部，係對應於前述樹脂成型構件的毛邊的根部；以及仿形部，係對應於前述樹脂成型構件的仿面部且不構成刀片，前述切削工具係經由以既定壓力將前述仿形部壓抵於前述樹脂成型構件的仿面部的推壓機構而安裝於前述手臂前端部。
在上述加工裝置當中，亦可構成為：前述加工對象部分資訊生成部係在測量前述工件的形狀時，識別前述仿面部相對於既定的基準面的傾斜度，並且前述加工裝置係具備配合前述仿面部的傾斜度來控制實施毛邊去除加工時的前述切削工具的姿勢的工件加工控制部。
根據上述樣態的加工裝置，藉由加工實施點資訊生成部，根據工件的設置位置及加工對象部分資訊而生成用來對工件實施既定加工的加工實施點資訊。因此，可不需對多關節機器人進行工件的加工對象部分的位置的教學作業。
1:加工裝置
3:多關節機器人
3G:手臂前端部
4:滑台
5:滑動部
6:超音波震盪器保持具
7:超音波震盪器
10:銑刀片
10A:刀片部
10B:仿形部
10C:銑刀片主體部
10F:前端面
10R:後端面
11,12:端銑刀
11B,11C,12B:仿形部
20:工件
20B,20C:仿面部
21:縫合線
22:毛邊
23A,23B:面部
30:雷射感測器
50:架台
51:工件承接部
51a:引導部
90:機器人控制器
100:運算裝置
110:處理器
111:工件形狀資訊取得部
112:概略位置測量點資訊取得部
113:加工對象部分資訊生成部
114:工件設置位置識別部
115:加工實施點資訊生成部
116:工件加工控制部
120:記憶體
121:控制程式
122:工件形狀資訊
123:概略位置測量點資訊
124:加工對象部分資訊
125:加工實施點資訊
130:規定形狀
132:加工對象部分
150:基部
151:板體
152:汽缸
152a:桿
153:滑動機構
154:滑動部
155:滑動機構
160:電動機
161:卡盤
162:端銑刀
163:套筒
163a,163b:切口部
200:記錄媒體
H:基準面
Pr1~Pr4:概略位置測量點
Pt:加工實施點
TCP:工具中央點
Rf:路徑
S1~S10,S30~S37:步驟
Sw:寬度、探索範圍
圖1是加工裝置的全體構成的說明圖。
圖2是多關節機器人的手臂前端部的說明圖。
圖3是銑刀片安裝部分的平面圖。
圖4是毛邊去除動作時的銑刀片的安裝部分的放大斜視圖。
圖5是運算裝置的構成圖。
圖6是從毛邊去除加工的準備到實施為止的一連串處理的流程圖。
圖7是識別工件的設置位置的處理的說明圖。
圖8是根據工件的設置位置及加工對象部分資訊來設定加工實施點的處理的說明圖。
圖9是識別工件的毛邊發生部位而生成加工對象部分資訊的處理的流程圖。
圖10是利用雷射感測器來測量工件的高度的分布的處理的說明圖。
圖11是工件的高度的測量值群的平滑化處理的說明圖。
圖12是進行過平滑化處理的工件的高度的測量值群、以及1次微分值及2次微分值的說明圖。
圖13是以1次微分值及2次微分值的平均值為基準的值小的測量值的去除處理的說明圖。
圖14是毛邊的端點的抽出處理的說明圖。
圖15是針對各距離測量點而設定的加工對象點的說明圖。
圖16是從加工對象點生成加工對象部分資訊的處理的說明圖。
圖17是配合仿面部的傾斜度來控制切削工具的姿勢的態樣的說明圖。
圖18是針對具有直角的仿形部的端銑刀，配合仿面部的傾斜度來控制姿勢的態樣的說明圖。
圖19是針對具有平行的仿形部的端銑刀，配合仿面部的傾斜度來控制姿勢的態樣的說明圖。
圖20是在多關節機器人的手臂前端部經由浮動機構安裝端銑刀的構成的說明圖。
針對本發明之實施型態的一例，參照圖1至圖19加以說明。
[1.加工裝置的構成]
參照圖1至圖4，針對本實施型態的加工裝置1的構成加以說明。圖1是加工裝置1的全體構成的說明圖。加工裝置1具備：6軸垂直形式的多關節機器人3、控制多關節機器人3的作動的機器人控制器90、固定於架台50的工件承接部51、以及藉由後述處理來執行多關節機器人3的加工實施點之設定等的運算裝置100。
在工件承接部51，藉由引導部51a等限制並載置屬於加工裝置1的加工對象物的工件20。藉此，載置於工件承接部51的工件20被定位在多關節機器人3的可動範圍內的既定位置。工件承接部51相當於本發明的工件定位部。在本實施型態當中，工件20為樹脂成型品，作為對於工件20的既定加工，係實施屬於工件20的部分加工的毛邊去除加工。
運算裝置100例如為個人電腦，與雷射感測器30及機器人控制器90連接成可通訊。此外，亦可為將機器人控制器90及運算裝置100統合成一台控制單元的構成。雷射感測器30是如圖10所示，在既定方向(圖10當中為x方向)的一定寬度Sw內，針對複數個測量點測量與測量對象物(在此為工件20)的距離。雷射感測器30相當於本發明的形狀測量部。
雷射感測器30設在多關節機器人3的6軸關節3A至3F當中位於前端的關節3F的手臂前端部3G。並且，在手臂前端部3G安裝有銑刀片10。銑刀片10相當於本發明的加工具。
圖2是手臂前端部3G的放大說明圖。如圖2所示，在手臂前端部3G安裝有氣動滑台4，在滑台4上設有滑動部5。該滑動部5構成為浮動機構，該浮動機構取決於施加在設於手臂前端部3G兩側的氣體供 給口(未圖示)的氣體壓力的平衡，使其位置朝箭頭A方向移動自如，也就是相對於工件20成為浮動狀態。
施加在設於手臂前端部3G兩側的各氣體供給口的壓力可獨立控制，以便取得兩者的平衡，當工具重量因為工具姿勢而形成負荷時，為了抵消該工具重量，可依工具姿勢自動調整施加在各氣體供給口的壓力。在相對於工件20為浮動狀態的滑動部5安裝有超音波震盪器保持具6，在該超音波震盪器保持具6安裝有超音波震盪器7。
圖3是銑刀片安裝部分的平面圖。在超音波震盪器7的前端是如圖3所示，固定有作為切削工具的銑刀片10。該銑刀片10是如圖3所示，因應超音波震盪器7的震盪在與銑刀片10的進給方向(箭頭B方向)大致正交的方向(箭頭C方向)進行超音波震盪。在超音波震盪器7連接有超音波單元(未圖示)，並且超音波震盪器7由該超音波單元驅動。
圖4是毛邊去除動作時的銑刀片10的安裝部分的放大斜視圖。銑刀片10具有前端面10F及後端面10R，如圖4所示，抵接於形成在屬於被加工物的樹脂成型品20(例如護理床零件、影印機零件、工具箱、保溫樹脂箱、汽車用氣流偏導器、汽車用遮陽板、汽車用中柱、汽車用內裝片材等)之縫合線21的毛邊22的基部(根部)。在該情況下，前端面10F的後退角
Figure 110138392-A0202-12-0007-22
係適當設定，但大約設定為10°左右。
本實施型態當中，銑刀片10具備：例如寬度為數mm左右的刀片部10A，其對應於毛邊22的根部；曲面狀的仿形部10B，其對應於工件20的各面部23A、23B且不構成刀片；以及銑刀片主體部10C。在該 情況，刀片部10A的寬度W一般是0.6至1mm左右，但可依形成在被加工物的毛邊的形狀等適當變更。
由滑台4及滑動部5構成本發明的推壓機構，藉由該推壓機構，在銑刀片10被推壓在工件20的狀態下，刀片部10A抵接於毛邊22的根部，同時仿形部10B抵接於工件20的面部。藉此，要切除形狀容易變得不穩定的樹脂成型構件的工件20的毛邊22時，銑刀片10不會過度切進工件20，而可控制刀片斷裂等不良情況的發生。
[2.運算裝置的構成]
參照圖5，針對運算裝置100的構成加以說明。運算裝置100是由處理器110、記憶體120、未圖示的介面電路等構成的電腦單元。運算裝置100在與機器人控制器90之間進行各種資料的傳送/接收。並且，運算裝置100控制基於雷射感測器30的測量的執行時間點，並且接收從雷射感測器30輸出的測量資料。
在記憶體120儲存有加工裝置1的控制程式121、工件形狀資訊122、概略位置測量點資訊123、加工對象部分資訊124、及加工實施點資訊125。工件形狀資訊122包含工件20的規定形狀的資料(CAD資料或實際測量資料)。概略位置測量點資訊123包含概略位置測量點的資料，該概略位置測量點的資料係用來識別被設置在工件承接部51的工件20的概略位置之手臂前端部3G的位置。概略位置測量點的資料為在多關節機器人3的3次元座標系統(以下稱為機器人座標系統)的座標值的資料。
加工對象部分資訊124包含工件20當中的毛邊去除加工的對象部分(加工部分)的位置的資料。加工實施點資訊125包含加工實施點 的資料，該加工實施點為在工件20被設置於工件承接部51的狀態(工件設置狀態)下，由銑刀片10進行毛邊去除加工時的手臂前端部3G的位置。加工實施點的資料為在機器人座標系統下的座標值。
處理器110是藉由讀入並執行被儲存於記憶體120的控制程式121，而作為工件形狀資訊取得部111、概略位置測量點資訊取得部112、加工對象部分資訊生成部113、工件設置位置識別部114、加工實施點資訊生成部115及工件加工控制部116發揮功能。
工件形狀資訊取得部111係讀入例如儲存於記錄媒體200的工件形狀資訊122並儲存於記憶體120。概略位置測量點資訊取得部112係讀入例如儲存於記錄媒體200的概略位置測量點資訊123並儲存於記憶體120。關於工件形狀資訊122及概略位置測量點資訊123的細節容後敘述。
加工對象部分資訊生成部113係識別屬於工件20當中的毛邊去除的對象部分的加工對象部分的位置，並生成加工對象部分資訊124。關於加工對象部分資訊124的生成處理的細節容後敘述。工件設置位置識別部114是利用雷射感測器30測量並識別被設置在工件承接部51的工件20的位置。
加工實施點資訊生成部115係根據工件形狀資訊122、由工件設置位置識別部114識別的工件20的設置位置、以及加工對象部分資訊124來識別被設置在工件承接部51的工件20當中的加工對象部分的位置。並且，加工實施點資訊生成部115係設定加工實施點並生成包含加工實施 點的資料的各實施點資訊，該加工實施點為與進行毛邊去除加工時的銑刀片10的位置相應的多關節機器人3的座標點。
工件加工控制部116係藉由將加工實施點資訊125傳送到機器人控制器90，使多關節機器人3的手臂前端部3G位移至加工實施點，而執行對工件20的毛邊去除加工。
[3.毛邊去除加工的處理]
依照圖6所示的流程圖，針對從毛邊去除加工的準備到實施的一連串處理加以說明。
在圖6的步驟S1，工件形狀資訊取得部111從記錄媒體200讀入工件形狀資訊122並儲存於記憶體120。在接下來的步驟S2，概略位置測量點資訊取得部112如圖7的J1所示，取得概略位置測量點資訊123，該概略位置測量點資訊123包含用來測量屬於被設置在工件承接部51的工件20的概略位置的雷射感測器30的位置，即概略位置測量點Pr1、Pr2、Pr3、Pr4的位置(多關節機器人3的3次元座標值)的資料。概略位置測量點係依工件承接部51當中的工件20的設置位置(定位位置)，設定為工件20的端部會在雷射感測器30的測量範圍內的位置。此外，亦可將概略位置測量點設定為3點以下或5點以上。
在接下來的步驟S3，加工對象部分資訊生成部113生成加工對象部分資訊124並儲存於記憶體120。加工對象部分資訊124為顯示出如圖8所示，基於基準座標系統(CAD座標系統等)Cx、Cy、Cz的工件20的規定形狀130當中的加工對象部分132(毛邊的發生部分)的位置的資訊。關於加工對象部分資訊124的生成處理的細節容後敘述。
接下來的步驟S4至步驟S7為工件設置位置識別部114所進行的處理。在步驟S4，工件設置位置識別部114使多關節機器人3的手臂前端部3G位移至概略位置測量點Pr1、Pr2、Pr3、Pr4，在各點進行由雷射感測器30所為的距離測量。
在接下來的步驟S5，工件設置位置識別部114係根據在概略位置測量點Pr1、Pr2、Pr3、Pr4的距離的測量值的變化來識別工件20的端部，並識別工件20的概略設置位置。接下來，工件設置位置識別部114係根據工件形狀資訊122，如圖7的J2所示，在屬於工件20的輪廓的假想位置的路徑Rf上，設定為了詳細測量工件20的輪廓位置的複數個詳細位置測量點。
在接下來的步驟S6，工件設置位置識別部114係一邊使多關節機器人3的手臂前端部3G沿著路徑Rf移動，一邊在複數個詳細位置測量點進行由雷射感測器30所為的測量。在步驟S7，工件設置位置識別部114係根據在複數個詳細位置測量點的測量值來識別工件20的位置(輪廓的位置)。
在接下來的步驟S8，加工實施點資訊生成部115係如圖8所示，根據藉由工件設置位置識別部114識別的機器人座標系統X、Y、Z當中的工件20的位置、及加工對象部分資訊124，來識別屬於機器人座標系統X、Y、Z當中的加工實施部分之毛邊22的位置。
亦即，加工實施點資訊生成部115係根據基準座標系統Cx、Cy、Cz當中的工件20的規定形狀130的位置、與機器人座標系統X、Y、Z當中的工件20的位置的不同，將規定形狀130當中的加工對象部分132 的位置轉換成機器人座標系統X、Y、Z當中的對應位置，然後將工件20當中的加工對象部分22(毛邊)的位置識別為加工實施點。
如此，透過藉由步驟S1至步驟S9的處理來生成加工實施點資訊125，可不需由作業員進行的工件20的加工對象部分22的教學作業。
在接下來的步驟S9，加工實施點資訊生成部115係將顯示出所識別的加工實施點的加工實施點資訊125傳送到機器人控制器90。在接下來的步驟S10，工件加工控制部116將指示根據加工實施點資訊的毛邊去除加工之實施的指令資料傳送到機器人控制器90，然後執行對於工件20的毛邊去除加工。
[4.加工對象部分資訊的生成處理]
依照圖9所示的流程圖，針對由加工對象部分資訊生成部113所進行的加工對象部分資訊124的生成處理，一邊參照圖10至圖16一邊加以說明。加工對象部分資訊生成部113係針對依工件20的輪廓位置而設定的複數個距離測量點的各者分別執行步驟S30至步驟S36的處理。
在步驟S30，加工對象部分資訊生成部113是如圖10所示，一邊使多關節機器人3的手臂前端部3G沿著測量路徑Rf移動，一邊在距離測量點由雷射感測器30測量至工件20為止的Z方向的距離。在接下來的步驟S31，加工對象部分資訊生成部113係將x方向的測量值的資料群轉換成自工件承接部51算起的高度z，算出高度測量值z的x方向的資料群。高度z相當於工件20的Z方向的長度，高度測量值相當於本發明的長度測量值。
在接下來的步驟S32，加工對象部分資訊生成部113係對高度測量值的資料群實施基於移動平均的平滑化。在此，圖11是將縱軸設定為高度z，將橫軸設定為x方向的位置來顯示高度測量值的資料群Ms及經過基於移動平均的平滑化的資料群Mf。藉由進行平滑化，可去除雷射感測器30的測量值的雜訊成分。圖11當中的xp是高度的測量值z為最大的最大值座標。
在接下來的步驟S33，加工對象部分資訊生成部113係針對經過平滑化的高度測量值的資料群Mf算出1次微分值及2次微分值。在此，圖12是將縱軸設定為高度z，將橫軸設定為x方向的位置來顯示出進行過平滑化的資料群Mf、1次微分值Mfd1及2次微分值Mfd2。
在接下來的步驟S34，加工對象部分資訊生成部113係根據1次微分值的資料群Mfd1來設定毛邊的探索範圍。亦即，加工對象部分資訊生成部113係算出1次微分值的資料群Mfd1的平均值，並算出各1次微分值的絕對值相對於該平均值的絕對值的比率，並且如圖13所示，算出將該比率為第1臨界值以下的1次微分值置換為零的資料群Mfd1_g。
接下來，加工對象部分資訊生成部113係以最大值座標xp為基準，探索在正負方向最初發現的峰值點。圖13的例子當中，發現從最大值座標xp往負方向的峰值點xs及往正方向的峰值點xe，在該情況，加工對象部分資訊生成部113係將峰值點xs與峰值點xe之間的Sw設定為毛邊的端點的探索範圍。此外，關於未發現峰值點的正方向或負方向，加工對象部分資訊生成部113係將至雷射感測器30的測量範圍的終端為止設定為毛邊端點的探索範圍。
在接下來的步驟S35，加工對象部分資訊生成部113係根據2次微分值的資料群Mfd2而抽出毛邊的端點。亦即，加工對象部分資訊生成部113係算出2次微分值的資料群Mfd2的平均值，並算出各2次微分值的絕對值相對於該平均值的絕對值的比率，並且如圖13所示，算出將該比率為第2臨界值以下的2次微分值置換為零的資料群Mfd2_g。
接下來，加工對象部分資訊生成部113係在探索範圍Sw內探索資料群Mfd2_g的峰值點。加工對象部分資訊生成部113係在發現資料群Mfd2_g的至少一個峰值點的情況，將所發現的峰值點識別為毛邊的端點。另一方面，未發現峰值點時，加工對象部分資訊生成部113係針對探索範圍Sw的外側探索資料群Mfd1_g的峰值點。
接下來，加工對象部分資訊生成部113係在探索範圍Sw的外側發現資料群Mfd1_g的峰值點時，藉由新發現的峰值點的位置來設定毛邊的端點的新的探索範圍，再探索資料群Mfd2_g的峰值點，發現峰值點時，將所發現的峰值點識別為毛邊的端點。
另一方面，在探索範圍Sw的外側未發現資料群Mfd1_g的峰值點的情況，以及在新的探索範圍未發現資料群Mfd2_g的峰值點的情況，加工對象部分資訊生成部113係判斷為無法識別毛邊位置而結束處理。
加工對象部分資訊生成部113在只發現一個毛邊的端點的情況，如圖14所示，對毛邊端點Xt1，使用從最大點xp離開的方向的範圍Rw的點資料群Ms，求出通過毛邊端點xt1的回歸直線Lr。接下來，加工對象部分資訊生成部113係以最大點xp為基準，如圖14所示，在毛邊端點xt1位於最大點xp的正側時，將從毛邊端點xt1朝負方向的範圍的回歸直線Lr 與點資料群Ms的交點xt2設定為另一方的毛邊端點。並且，加工對象部分資訊生成部113係在所發現的毛邊端點位於最大點xp的負側的情況，將從毛邊端點朝正方向的範圍的回歸直線Lr與點資料群Ms的交點設定為另一方的毛邊端點。
在接下來的步驟S36，加工對象部分資訊生成部113係根據抽出的毛邊端點來設定毛邊去除的加工實施點。亦即，加工對象部分資訊生成部113係將抽出的兩個毛邊端點當中z值較大的那一個設定為加工對象點。如此，加工對象部分資訊生成部113係如圖15所示，算出根據在工件20的各詳細位置測量點的雷射感測器30的測量值而設定的加工對象點Pb1、Pb2、Pb3、…的機器人座標系統X、Y、Z的座標值。
接下來，加工對象部分資訊生成部113係如圖16所示，針對複數個加工對象點Pb1、Pb2、Pb3、…的機器人座標系統X、Y的座標值，求出相鄰的複數個點的多項式近似曲線Ac。並且，加工實施點資訊生成部115係針對從多項式近似曲線Ac離開既定距離以上的加工對象點Pb4，置換成X方向的多項式近似曲線Ac上的點Pb4a。加工對象部分資訊生成部113係生成包含以此方式設定的複數個加工對象點Pb1、Pb2、Pb3、…的資料的加工對象部分資訊124並儲存於記憶體120。
[5.其他實施型態]
上述實施型態具備加工對象部分資訊生成部113，並且由加工對象部分資訊生成部113進行由雷射感測器30所為的工件20的測量而生成加工對象部分資訊124。作為其他實施型態，亦可藉由從工件20的CAD資料推測工件20當中的毛邊的發生部分來生成加工對象部分資訊124。或是， 亦可由作業員確認工件20的毛邊的發生部分而作成加工對象部分資訊124。
上述實施型態是使用銑刀片10作為切削工具來進行毛邊去除加工，但亦可使用端銑刀等其他種類的切削工具。
上述實施型態當中，作為本發明的既定加工，顯示出進行伴隨仿形處理的毛邊去除加工的加工裝置1，但本發明亦可使用於進行其他種類的加工的情況。例如，進行伴隨仿形處理的倒角、指定部位的開孔等的加工的情況，或是使用切削工具以外之進行雷射加工、放電加工、電漿加工等的加工具進行加工的情況，皆可準備顯示出工件當中的加工對象部分的加工對象部分資訊而適用本發明。
進行倒角處理的情況，亦可如圖14的線段Ls所示，在要測量工件20的形狀時，決定依據工件20的邊緣的倒角位置。在此，毛邊去除、倒角、開孔等為對已經進行過某些加工的工件實施的2次加工，基於本發明的加工裝置的處理可適用於各種的2次加工。
上述實施型態是使用雷射感測器30作為本發明的形狀測量部，但亦可使用攝影機等其他的形狀測量部來識別工件的設置位置及工件的形狀。
上述實施型態當中，加工對象部分資訊生成部113是參照圖11至圖16，如上所述，對於在從雷射感測器30的測量值算出的各詳細位置測量點的工件20的高度的測量值的點資料群，進行基於移動平均的平滑化、1次微分值的算出、2次微分值的算出等來設定加工對象點而生成加工對象部分資訊124，但是亦可利用其他手法來生成加工對象部分資訊124。
除了基於上述實施型態的處理之外，亦可進行圖17所示的銑刀片10(切削工具)的姿勢的控制。圖17顯示出工件20相對於既定的基準面H(例如將工件20設置在工件承接部51的狀態下的水平面)僅傾斜角度θ的狀態。如K1所示，在工件20傾斜的狀態下，使銑刀片10以配合基準面H的姿勢，使銑刀片10的TCP(工具中央點)位移至工件20的加工實施點Pt而實施毛邊去除加工的情況，銑刀片10的仿形部10B與工件20的仿面部20B的抵接變得不夠充分。因此，有時會有無法獲得仿形加工的充分效果的情況。
因此，如上所述，亦可在藉由加工對象部分資訊生成部113測量工件20的毛邊的位置時，測量仿面部20B的傾斜角度θ，並且如K2所示，進行使銑刀片10的姿勢配合仿面部20B的傾斜角度θ傾斜的控制。工件加工控制部116係將銑刀片10控制成僅傾斜角度θ的姿勢，使銑刀片10的TCP位移至工件20的加工實施點Pt而實施毛邊去除加工。藉此，可使銑刀片10的仿形部10B與工件20的仿面部20B適當抵接而獲得仿形加工的效果。
又，在使用端銑刀作為使用於仿形加工的切削工具的情況，也可同樣藉由配合工件20的傾斜度來控制端銑刀的姿勢而獲得同樣的效果。圖18顯示出使用具有直角的仿形部11B、11C的端銑刀11作為加工具，並藉由仿形加工削除工件20的毛邊22的例子。
如圖18的K3所示，在工件20相對於基準面H傾斜角度θ的情況，使端銑刀11以對應於工件20未傾斜時的姿勢，使屬於端銑刀11的刀片部的TCP位移至工件20的加工實施點Pt而實施毛邊去除加工的情 況，端銑刀11的仿形部11B、11C與工件20的仿面部20B、20C的抵接變得不夠充分。因此，有時會有無法獲得仿形加工的充分的效果的情況。
因此，如圖18的K4所示，將端銑刀11控制成配合仿面部20B的傾斜角度θ而傾斜的姿勢，再進行使端銑刀11的TCP位移至工件20的加工實施點Pt的控制是有效的。藉此，可使端銑刀11的仿形部11B、11C與工件20的仿面部20B、20C適當抵接而獲得仿形加工的效果。
又，圖19顯示出使用具有平行的仿形部12B的端銑刀12作為加工具，並利用仿形加工來削除工件20的毛邊22的例子。如圖19的K5所示，在工件20相對於基準面H傾斜角度θ的情況，使端銑刀12以對應於工件20未傾斜時的姿勢，使端銑刀12的TCP位移至工件20的加工實施點Pt而實施毛邊去除加工的情況，端銑刀12的仿形部12B與工件20的仿面部20B的抵接變得不夠充分。因此，有時會有無法獲得仿形加工的充分效果的情況。
因此，如圖19的K6所示，將端銑刀12控制成配合仿面部20B的傾斜角度θ而傾斜的姿勢，再進行使端銑刀12的TCP位移至工件20的加工實施點Pt的控制是有效的。藉此，可使端銑刀12的仿形部12B與工件20的仿面部20B適當抵接而獲得仿形加工的效果。
在此，圖20顯示出在固定於多關節機器人3的手臂前端部3G的基部150經由浮動機構安裝有端銑刀162(相當於切削工具)的構成例。在基部150安裝有板體151，在板體151經由滑動機構153安裝有滑動部154。滑動部154係藉由滑動機構153而相對於板體151朝A1方向(水平方向)移動自如。在滑動部154安裝有電動機160，在電動機160的 輸出軸的卡盤161安裝有端銑刀162(相當於切削工具)。端銑刀162在大致圓筒狀的套筒163內插入成旋轉自如的狀態，在套筒163的外周設有屬於對應於仿形加工的仿形部的兩個切口部163a、163b。
在板體151安裝有汽缸152，汽缸152的桿152a連接於滑動部154。藉由基於桿152a之A2方向的伸縮之從汽缸152給滑動部154的氣體壓力，端銑刀162的A3方向的位置成為移動自如。藉此，滑動部154係構成為相對於工件20成為浮動狀態的浮動機構。藉由該浮動機構，可朝A3方向將端銑刀162適當向工件20推壓。藉由汽缸152的氣體壓力的調整，端銑刀162的推力得以調整。又，在滑動部154設有A4方向(上下方向)的端銑刀162之位置調整用的滑動機構155。
此外，圖5是為了使本案發明更容易理解，將加工裝置1的控制系統的構成依主要的處理內容來區分而顯示的概略圖，亦可用其他的區分來構成加工裝置1的控制系統的構成。又，運算裝置100之基於各構成要件的處理可藉由一個硬體單元來執行，亦可藉由複數個硬體單元來執行。又，圖6、圖9所示的基於各構成要件的處理可藉由一個程式來執行，亦可藉由複數個程式來執行。
[6.由上述實施型態支持的構成]
上述實施型態是以下構成的具體例。
(第1項)一種加工裝置，其具備：多關節機器人，其在手臂前端部安裝有加工具及形狀測量部；工件設置位置識別部，其在工件被定位於工件定位部的工件設置狀態下，使前述手臂前端部位移至既定的位置測量點測量前述工件的形狀來識別前述工件的設置位置；加工實施點資訊生成部， 其根據藉由前述工件設置位置識別部識別的前述工件的設置位置、以及顯示出前述工件當中的既定加工的對象部分的位置之加工對象部分資訊而生成顯示加工實施點的加工實施點資訊，該加工實施點為在前述工件設置狀態下，用以利用前述加工具對前述工件實施前述既定加工的前述手臂前端部的位移點；以及工件加工控制部，其根據前述加工實施點資訊使前述手臂前端部位移至前述加工實施點，利用前述加工具對前述工件實施前述既定加工。
根據第1項的加工裝置，藉由加工實施點資訊生成部，根據工件的設置位置及加工對象部分資訊，而生成用來對工件實施既定加工的加工實施點資訊。因此，可不需對多關節機器人進行工件的加工對象部分的位置的教學作業。
(第2項)如第1項所述的加工裝置，其中，前述既定加工為對前述工件的一部分加工的部分加工，且前述加工裝置具備加工對象部分資訊生成部，該加工對象部分資訊生成部係藉由利用前述形狀測量部測量前述工件的形狀來識別前述工件當中的加工部分的位置，並根據該加工部分的位置生成前述加工對象部分資訊。
根據第2項所述的加工裝置，藉由測量工件的形狀，可識別工件當中的加工部分的實際位置而生成加工對象部分資訊。
(第3項)如第2項所述的加工裝置，其中，前述形狀測量部係針對既定方向的測量區域內的複數個距離測量點測量前述形狀測量部與測量對象的距離，前述加工對象部分資訊生成部係從針對前述工件利用前述形狀測量部測量的前述複數個距離測量點的距離測量值，算出前述既定 方向當中的前述工件的複數個部位的長度測量值的資料群，且算出前述測量區域內的前述既定方向的前述工件的複數個長度測量值，並根據複數個前述長度測量值的變化來識別前述工件當中的前述加工部分的位置。
根據第3項的加工裝置，可根據工件的長度測量值的變化來辨識加工部分的位置而生成加工對象部分資訊。
(第4項)如第3項所述的加工裝置，其中，前述加工實施點資訊生成部係根據複數個前述長度測量值的變化抽出前述加工部分的端點，藉此識別前述工件當中的前述加工部分的位置。
根據第4項的加工裝置，去除部分具有某程度的寬度的情況，可藉由抽出加工部分的端點來識別加工部分的範圍而生成加工對象部分資訊。
(第5項)如第4項所述的加工裝置，其中，前述加工實施點資訊生成部係針對複數個前述長度測量值進行基於移動平均的平滑化，根據進行過該平滑化的前述長度測量值的一次微分值而決定前述加工部分的位置的探索範圍，並且在前述探索範圍當中，探索進行過前述平滑化的前述長度測量值的2次微分值的峰值點，藉此抽出前述加工部分的端點。
根據第5項的加工裝置，可藉由基於移動平均的平滑化去除測量值的雜訊，還可根據長度測量值的1次微分值及2次微分值識別加工部分的端點。
(第6項)如第1項至第5項任一項所述的加工裝置，其中，前述工件為樹脂成型構件，前述加工具為切削工具，具有：刀片部，係對應於前述樹脂成型構件的毛邊的根部；以及仿形部，係對應於前述樹脂成型構件的仿面部且不構成刀片，前述切削工具係經由將前述仿形部以既定 壓力壓抵於前述樹脂成型構件的仿面部的推壓機構而安裝在前述手臂前端部。
根據第6項的加工裝置，可不需進行樹脂成型構件的毛邊去除加工時的加工實施點的教學，並且藉由仿形部的作用，可吸收可能在不同樹脂成型構件間發生的毛邊發生部分的位置的變異，而實施精度良好的毛邊去除加工。
(第7項)如第6項所述的加工裝置，其中，前述加工對象部分資訊生成部係在測量前述工件的形狀時，識別前述仿面部相對於既定基準面的傾斜度，並且前述加工裝置係具備配合前述仿面部的傾斜度來控制實施毛邊去除加工時的前述切削工具的姿勢的工件加工控制部。
根據第7項的加工裝置，可藉由配合工件的仿面部的傾斜度來控制切削工具的姿勢，使切削工具的仿形部與工件的仿面部適當相對向而實施毛邊去除加工。
30:雷射感測器
90:機器人控制器
100:運算裝置
110:處理器
111:工件形狀資訊取得部
112:概略位置測量點資訊取得部
113:加工對象部分資訊生成部
114:工件設置位置識別部
115:加工實施點資訊生成部
116:工件加工控制部
120:記憶體
121:控制程式
122:工件形狀資訊
123:概略位置測量點資訊
124:加工對象部分資訊
125:加工實施點資訊
200:記錄媒體

Claims (3)

  1. 一種加工裝置，其具備：多關節機器人，其在手臂前端部安裝有加工具及形狀測量部；工件設置位置識別部，其在工件被定位於工件定位部的工件設置狀態下，使前述手臂前端部位移至既定的位置測量點來測量前述工件的形狀，藉此識別前述工件的設置位置；加工對象部分資訊生成部，其係藉由利用前述形狀測量部測量前述工件的形狀，來識別對前述工件的一部分加工的部分加工中的前述工件當中的加工部分的位置，並根據該加工部分的位置，生成顯示出前述工件當中的前述部分加工的對象部分的位置之加工對象部分資訊；加工實施點資訊生成部，其根據藉由前述工件設置位置識別部識別的前述工件的設置位置、以及藉由前述加工對象部分資訊生成部生成的前述加工對象部分資訊而生成顯示加工實施點的加工實施點資訊，該加工實施點為在前述工件設置狀態下，用以利用前述加工具對前述工件實施前述部分加工的前述手臂前端部的位移點；以及工件加工控制部，其根據前述加工實施點資訊使前述手臂前端部位移至前述加工實施點，利用前述加工具對前述工件實施前述既定加工，其中，前述形狀測量部係針對既定方向的測量區域內的複數個距離測量點測量前述形狀測量部與測量對象的距離，前述加工對象部分資訊生成部係從針對前述工件利用前述形狀測量部測量的前述複數個距離測量點的距離測量值，算出前述既定方向當中的前述工件的複數個部位的長度測量值的資料群，且算出前述測量區域內的前 述既定方向的前述工件的複數個長度測量值，並針對複數個前述長度測量值進行基於移動平均的平滑化，根據進行過該平滑化的前述長度測量值的一次微分值而決定前述加工部分的位置的探索範圍，並且在前述探索範圍當中，探索進行過前述平滑化的前述長度測量值的2次微分值的峰值點而抽出前述加工部分的端點，藉此來識別前述工件當中的前述加工部分的位置。
  2. 如請求項1所述的加工裝置，其中，前述工件為樹脂成型構件，前述加工具為切削工具，具有：刀片部，係對應於前述樹脂成型構件的毛邊的根部；以及仿形部，係對應於前述樹脂成型構件的仿面部且不構成刀片，前述切削工具係經由將前述仿形部以既定壓力壓抵於前述樹脂成型構件的仿面部的推壓機構而安裝在前述手臂前端部。
  3. 如請求項2所述的加工裝置，其中，前述加工對象部分資訊生成部係在測量前述工件的形狀時，識別前述仿面部相對於既定基準面的傾斜度，並且前述加工裝置係具備配合前述仿面部的傾斜度來控制實施毛邊去除加工時的前述切削工具的姿勢的工件加工控制部。
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