WO2022163467A1 - キサゲ加工を行うロボット、ロボットシステム、方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

キサゲ加工を行うロボット、ロボットシステム、方法、及びコンピュータプログラム Download PDF

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WO2022163467A1
WO2022163467A1 PCT/JP2022/001833 JP2022001833W WO2022163467A1 WO 2022163467 A1 WO2022163467 A1 WO 2022163467A1 JP 2022001833 W JP2022001833 W JP 2022001833W WO 2022163467 A1 WO2022163467 A1 WO 2022163467A1
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WO
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scraper
base portion
axis
robot
posture
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/001833
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English (en)
French (fr)
Inventor
忠則 鈴木
Original Assignee
ファナック株式会社
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Publication date
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Priority to US18/271,113 priority patent/US20240051172A1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D5/005Computer numerical control means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005Manipulators for mechanical processing tasks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D79/00Methods, machines, or devices not covered elsewhere, for working metal by removal of material
    • B23D79/02Machines or devices for scraping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D3/00Cutting work characterised by the nature of the cut made; Apparatus therefor
    • B26D3/08Making a superficial cut in the surface of the work without removal of material, e.g. scoring, incising

Definitions

  • the present disclosure relates to a robot, a robot system, a method, and a computer program that perform scraping.
  • Patent Document 1 A robot that performs scraping processing is known (for example, Patent Document 1).
  • a robot that performs scraping to flatten the surface of a workpiece includes a base and a pair of scrapers provided on the base so as to face each other, the scrapers being connected to the base. a pair of scrapers each having a proximal end for scraping a surface and a tip for scraping a surface, and extending toward or away from each other from the proximal end toward the distal end; and a moving mechanism that rotates the base between a first posture in which the other is closer to the surface than the other and a second posture in which the other is closer to the surface than the other.
  • a method of performing scraping for flattening a surface of a workpiece using the robot described above includes: a processor, with the base portion arranged in the first posture, A first scraping process is performed by pressing the tip against the surface and moving the base part in a first direction, and after the first scraping process, the base part is rotated from the first posture to the second posture. With the base portion placed in the second posture, the other tip is pressed against the surface to move the base portion in the second direction opposite to the first direction, thereby performing the second scraping process. to control the moving mechanism unit.
  • the scrapers are switched by pivoting the base portion between a first position and a second position, one scraper forming one recess while the other scraper forms the next recess. can be formed.
  • the time from the end of the first scraping process for forming one recess to the start of the second scraping process for forming the next recess can be shortened. It can be formed continuously and efficiently. As a result, the cycle time of the scraping process can be shortened, so that the productivity can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram of a robotic system according to one embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram of the robot system shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is an enlarged view of the end effector shown in FIG. 1
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged view of the blade portion of the scraper shown in FIG. 3 as viewed from above; The scraper is pressed against the work surface.
  • the state where the base part is arranged in the 1st posture is shown. 1 shows a first recess formed in the surface of a workpiece with one scraper; The state in which the base portion is arranged in the second posture is shown.
  • FIG. 10 shows a second recess formed in the surface of the workpiece with the other scraper; A plurality of recesses formed to line up on the surface of the workpiece is shown.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining another example of scraping, showing a recess formed to extend from one edge of the surface of the work to the other edge.
  • 1 shows an example of teaching points set on the surface of a work for recesses formed by one scraper.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a speed command as a position control command and a speed command as a force control command; The trajectory that one scraper actually moves during scraping is shown.
  • An example of teaching points set on the surface of the workpiece for forming recesses with the other scraper is shown.
  • FIG. 10 is a diagram of a robot system according to another embodiment
  • 24 is a block diagram of the robot system shown in FIG. 23
  • FIG. 10 is a diagram of a robot system according to another embodiment
  • FIG. 24 is an enlarged view of the end effector shown in FIG. 23;
  • FIG. FIG. 11 is an enlarged view of an end effector according to another embodiment;
  • FIG. 27 is a diagram for explaining scraping using the end effector shown in FIG. 26;
  • FIG. 11 is an enlarged view of an end effector according to still another embodiment;
  • the plus direction of the x-axis of the robot coordinate system C1 in the drawing may be referred to as the right side, the plus direction of the y-axis as the front side, and the plus direction of the z-axis as the upper side.
  • FIG. The robot system 10 is a system for scraping the surface Q of the workpiece W to flatten it.
  • the scraping process is a process of scraping the surface Q of the workpiece W in order to make the dimension of the fine unevenness formed on the surface Q of the workpiece W in the thickness direction of the workpiece W within a predetermined range (for example, ⁇ m order). is.
  • This fine unevenness functions as a so-called "oil reservoir” for accumulating lubricating oil on the surface Q used as a sliding surface.
  • the scraping process includes roughing to reduce the fine unevenness formed when the surface of the work is processed by a milling machine or the like to a first dimension (for example, 10 ⁇ m) or less, and after the roughing, the fine unevenness is removed. , and finishing to a second dimension (eg, 5 ⁇ m) or less smaller than the first dimension.
  • the robot system 10 includes a robot 12, a force sensor 14, and a controller 16.
  • the robot 12 is a vertically articulated robot and has a movement mechanism 18 and an end effector 20 .
  • the movement mechanism section 18 has a robot base 22 , a swing body 24 , a lower arm section 26 , an upper arm section 28 and a wrist section 30 .
  • the robot base 22 is fixed on the floor of the workcell.
  • the swing barrel 24 is provided on the robot base 22 so as to be swingable about a vertical axis.
  • the lower arm 26 is rotatably provided on the revolving barrel 24 about the horizontal axis
  • the upper arm 28 is rotatably provided at the tip of the lower arm 26 .
  • the wrist part 30 includes a wrist base 30a provided at the tip of the upper arm 28 so as to be rotatable about the axis A1, and a wrist base 30a so as to be rotatable about the axis A2. and a wrist flange 30b provided.
  • the axis A2 is orthogonal to the axis A1 and rotates around the axis A1.
  • a servo motor 32 (FIG. 2) is provided for each component of the movement mechanism section 18 (the robot base 22, the swing body 24, the lower arm section 26, the upper arm section 28, and the wrist section 30). These servo motors 32 rotate each movable element (swivel barrel 24, lower arm section 26, upper arm section 28, wrist section 30, wrist flange 30b) of the moving mechanism section 18 around the drive shaft according to commands from the control device 16. rotate to As a result, the moving mechanism section 18 can move the end effector 20 to place it in any desired position and orientation.
  • the end effector 20 is detachably attached to the wrist flange 30b via the force sensor 14.
  • the configuration of the end effector 20 will be described below with reference to FIG.
  • the end effector 20 has a base portion 34, a mounting flange 36, a pair of scraper retainers 38 and 40, and a pair of scrapers 42 and 44. As shown in FIG.
  • the base portion 34 is a rod-shaped member extending straight along the axis A3.
  • Axis A3 is perpendicular to axis A2 and rotates around axis A2.
  • the mounting flange 36 is a cylindrical member centered on the axis A ⁇ b>2 and fixed to the center of the top surface 34 a of the base portion 34 .
  • the mounting flange 36 is fixed to the tip of the force sensor 14 using fasteners (bolts or the like), for example.
  • a pair of scraper holding portions 38 and 40 are fixed to the bottom surface 34b of the base portion 34, respectively, and are spaced apart from each other in the direction of the axis A3.
  • a pair of scrapers 42 and 44 are provided on the base portion 34 so as to face each other in the direction of the axis A3.
  • the pair of scrapers 42 and 44 are arranged symmetrically with respect to the axis A2.
  • the scraper 42 has a handle 46 and a blade 48 .
  • the handle 46 is a flexible member that extends substantially linearly along the axis A4 from its proximal end 46a to its distal end 46b. It is fixed to the holding portion 38 .
  • the blade portion 48 is an iron member extending along the axis A4 from its base end 48a to its tip 48b. As shown in FIG. 4, the tip 48b of the blade portion 48 is curved so as to bulge outward from both ends in the width direction toward the center when viewed from above. The blade portion 48 cuts the surface Q of the work W with its tip 48b.
  • the proximal end 46 a of the handle 46 defines the proximal end of the scraper 42
  • the distal end 48 b of the blade 48 defines the distal end of the scraper 42
  • a proximal end 46 a of the scraper 42 is connected to the base portion 34 via the scraper holding portion 38 , thereby being supported by the base portion 34 .
  • the axis A4 is inclined by an angle ⁇ 1 with respect to the axis A3, and the scraper 42 extends from its proximal end 46a toward its distal end 48b so as to approach the scraper 44. As shown in FIG.
  • the scraper 44 has the same configuration as the scraper 42. Specifically, the scraper 44 has a handle 50 and a blade 52 .
  • the handle portion 50 is a flexible member that extends substantially linearly along the axis A5 from its proximal end 50a to its distal end 50b, and is fixed to the scraper holding portion 40 at its proximal end 50a.
  • the blade portion 52 extends from its proximal end 52a to its distal end 52b along the axis A5, and its proximal end 52a is fixed to the distal end 50b of the handle portion 50.
  • the tip 52b of the blade portion 52 like the blade portion 48, is curved so as to bulge outward from both ends in the width direction toward the center.
  • the blade portion 52 cuts the surface Q of the work W with its tip 52b.
  • the proximal end 50 a of the handle portion 50 defines the proximal end of the scraper 44
  • the distal end 52 b of the blade portion 52 defines the distal end of the scraper 44
  • the scraper 44 is connected at its proximal end 50a to the base portion 34 via the scraper holding portion 40, thereby being supported by the base portion 34. As shown in FIG.
  • the axis A5 is inclined at an angle ⁇ 2 with respect to the axis A3, and the scraper 44 extends from its proximal end 50a toward its distal end 52b so as to approach the scraper 42.
  • the pair of scrapers 42 and 44 are arranged opposite to each other in the direction of the axis A3, and extend from their proximal ends 46a and 50a toward their distal ends 48b and 52b so as to approach each other.
  • the tip 48b of the scraper 42 and the tip 52b of the scraper 44 are separated by a distance ⁇ in the direction of the axis A3.
  • the force sensor 14 detects the pressing force F with which the moving mechanism 18 presses the scraper 42 or 44 against the surface Q of the workpiece W.
  • the force sensor 14 is a 6-axis force sensor having a cylindrical main body and a plurality of strain gauges (both not shown) provided on the main body. is inserted between
  • the force sensor 14 is arranged such that its central axis coincides with the axis A2 (in other words, concentrically with the wrist flange 30b and the mounting flange 36).
  • controller 16 controls the operation of the robot 12.
  • controller 16 is a computer having processor 60 , memory 62 , I/O interface 64 , input device 66 and display device 68 .
  • Processor 60 is communicatively connected via bus 70 to memory 62, I/O interface 64, input device 66, and display device 68, and communicates with these components to perform scraping. Perform arithmetic processing.
  • the memory 62 has RAM, ROM, or the like, and temporarily or permanently stores various data used in the arithmetic processing executed by the processor 60 and various data generated during the arithmetic processing.
  • the I/O interface 64 has, for example, an Ethernet (registered trademark) port, a USB port, an optical fiber connector, or an HDMI (registered trademark) terminal, and exchanges data with external devices under instructions from the processor 60. Communicate by wire or wirelessly.
  • each servo motor 32 and the force sensor 14 of the moving mechanism section 18 are communicably connected to the I/O interface 64 .
  • the input device 66 has a keyboard, mouse, touch panel, etc., and allows the operator to input data.
  • the display device 68 has a liquid crystal display, an organic EL display, or the like, and visually displays various data under commands from the processor 60 .
  • the input device 66 or the display device 68 may be integrated into the housing of the control device 16, or may be externally attached to the housing of the control device 16 as a separate body. .
  • the robot 12 is set with a robot coordinate system C1.
  • the robot coordinate system C ⁇ b>1 is a coordinate system for controlling the motion of each movable element of the moving mechanism section 18 and is fixed with respect to the robot base 22 .
  • the robot coordinate system C1 is set with respect to the movement mechanism section 18 such that its origin is located at the center of the robot base 22 and its z-axis coincides with the pivot axis of the swing barrel 24. It is
  • the scraper 42 is set with a tool coordinate system C2.
  • the tool coordinate system C2 is a coordinate system that defines the position and orientation of the scraper 42 in the robot coordinate system C1, and is arranged at a known position with respect to the wrist flange 30b.
  • the origin (so-called TCP) of the tool coordinate system C2 is placed at the center of the tip 48b of the blade 48 when the handle 46 is not bent, and its z-axis is aligned with the axis A4 (
  • the scraper 42 is set so as to be parallel to the center of the tip 48b and the normal direction of the curved surface of the tip 48b.
  • the processor 60 of the controller 16 sets a tool coordinate system C2 in the robot coordinate system C1 and places the scraper 42 in the position and orientation represented by the set tool coordinate system C2.
  • a command position command, speed command, torque command, etc.
  • processor 60 can position scraper 42 at any position and orientation in robot coordinate system C1.
  • the scraper 44 is set with a tool coordinate system C3.
  • the tool coordinate system C3 is a coordinate system that defines the position and orientation of the scraper 44 in the robot coordinate system C1, and is arranged at a known position with respect to the wrist flange 30b.
  • the tool coordinate system C3 is positioned on the scraper 44 such that its origin (TCP) is located at the center of the tip 52b of the blade 52 when the handle 50 is in an unflexed state, and its z-axis is parallel to the axis A5. is set against
  • the processor 60 When moving the scraper 44, the processor 60 sets the tool coordinate system C3 in the robot coordinate system C1, and moves the movement mechanism 18 so as to place the scraper 44 in the position and orientation represented by the set tool coordinate system C3. command to each servo motor 32 of . Thus, processor 60 can position scraper 44 at any position and orientation in robot coordinate system C1.
  • a sensor coordinate system C4 is set in the force sensor 14.
  • the sensor coordinate system C4 is a coordinate system that defines the direction of force acting on the force sensor 14 .
  • the sensor coordinate system C4 is set with respect to the force sensor 14 such that its origin is located at the center of the force sensor 14 and its z-axis coincides with the axis A2.
  • FIG. 5 shows a state in which the moving mechanism 18 presses the tip 48b (or 52b) of the scraper 42 (or 44) against the surface Q of the work W.
  • the moving mechanism 18 presses the tip 48b (52b) of the scraper 42 (44) against the surface Q with a pressing force F in a direction perpendicular to the surface Q, the reaction force F' of the pressing force F It is applied to force sensor 14 from surface Q via scraper 42 (44).
  • Each of the strain gauges of the force sensor 14 transmits detection data corresponding to the force acting on the force sensor 14 at this time to the control device 16.
  • the processor 60 calculates the force f acting on the force sensor 14 at this time in the x-, y-, and z-axis directions of the sensor coordinate system C4. , and the torque ⁇ around the x-axis, the y-axis, and the z-axis.
  • the processor 60 calculates the reaction force F' Calculate the magnitude of
  • the state data CD includes, for example, the angle ⁇ 3 between the axis A4 (axis A5) and the surface Q, the distance d1 between the axis A2 (or the origin of the sensor coordinate system C3) and the tip 48b (50b) of the scraper 42 (44), Distance d2 between axis A2 and base end 46a (50a) of scraper 42 (44), distance d3 between base end 46a (50a) and tip 48b (50b) of scraper 42 (44), tool coordinates in robot coordinate system C1
  • At least one of position data indicating the position and orientation of system C2 (C3) and deflection data (for example, deflection amount or elastic modulus) of handle 46 (50) is included.
  • the force sensor 14 detects the reaction force F' as the pressing force F
  • the control device 16 obtains the magnitude of the pressing force F (reaction force F') based on the detection data of the force sensor 14. can be done.
  • the workpiece W is placed at a known position in the robot coordinate system C1 so that the left edge B1 (FIG. 10) of the workpiece W is closer to the moving mechanism unit 18 (specifically, the robot base 22) than the right edge B2.
  • the processor 60 operates the movement mechanism section 18 to place the base section 34 (that is, the end effector 20) in the first posture OR1.
  • FIG. 6 shows a state in which the base portion 34 is arranged in the first posture OR1.
  • the tip 48b of the scraper 42 is closer to the surface Q of the work W than the tip 52b of the scraper 44 is.
  • the axis A3 of the base portion 34 is arranged substantially parallel to the xz plane of the robot coordinate system C1
  • the axis A4 of the scraper 42 is inclined at an angle ⁇ 3_1 with respect to the surface Q
  • the axis A1, A2 and A3 are substantially orthogonal to each other.
  • the processor 60 moves the base portion 34 (end effector 20) to the right by pressing the tip 48b of the scraper 42 against the surface Q while the base portion 34 is placed in the first posture OR1.
  • the tip 48b is separated from the surface Q.
  • a recess R1 is formed in the surface Q as shown in FIG.
  • This concave portion R1 has a depth on the order of ⁇ m and functions as the above-mentioned "oil reservoir".
  • the scraper 42 performs the first scraping SC 1 for forming the recess R 1 .
  • the processor 60 operates the moving mechanism 18 to move the base 34 (end effector 20) from the first posture OR1 shown in FIG. 6 to the second posture OR1 shown in FIG. to the posture OR2.
  • the tip 52b of the scraper 44 is closer to the surface Q than the tip 48b of the scraper 42 is.
  • the axis A3 of the base portion 34 is arranged substantially parallel to the xz plane of the robot coordinate system C1
  • the axis A5 of the scraper 44 is inclined at an angle ⁇ 3_2 with respect to the surface Q
  • the axis A1, A2 and A3 are substantially orthogonal to each other.
  • the processor 60 presses the tip 52b of the scraper 44 against the surface Q at a position separated to the right of the recess R1 with the base portion 34 placed in the second posture OR2, and the base portion 34 (end After moving the effector 20) to the left, the tip 52b is separated from the surface Q.
  • a recess R2 is formed on the surface Q adjacent to the right side of the recess R1 .
  • the recess R2 has a depth on the order of ⁇ m.
  • the scraper 44 performs the second scraping SC 2 for forming the recess R 2 .
  • the processor 60 rotates the base portion 34 from the second posture OR2 to the first posture OR1, presses the tip 48b of the scraper 42 against the surface Q, and moves the base portion 34 to the right to form the recess R. 2m ⁇ 1 (m is a positive integer), the base portion 34 is rotated from the first posture OR1 to the second posture OR2, the tip 52b of the scraper 44 is pressed against the surface Q, and the base portion 34 is moved to the left. A series of operations of forming the concave portion R 2m by moving it in the direction is repeated. As a result, as shown in FIG.
  • a plurality of recesses R 1 to R 7 aligned in the x-axis direction of the robot coordinate system C1 from a position near the left edge B1 to a position near the right edge B2 of the surface Q are formed on the surface Q. can be formed.
  • FIG. 11 shows another example of scraping.
  • the processor 60 presses the tip 48b of the scraper 42 against the surface Q at a position near the left edge B1 while the base portion 34 is placed in the first orientation OR1, and the base portion 34 is After moving rightward to a position near the right edge B2, the tip 48b is separated from the surface Q.
  • a recess R1 extending from a position near the left edge B1 to a position near the right edge B2 is formed on the surface Q.
  • the scraper 42 performs the first scraping SC 1 for forming the recess R 1 .
  • the processor 60 rotates the base portion 34 from the first posture OR1 to the second posture OR2, and moves the tip 52b of the scraper 44 to the rear side of the right end of the recess R1 .
  • the tip 52b is separated from the surface Q after the base portion 34 is moved leftward from a position near the right edge B2 to a position near the left edge B1.
  • the scraper 44 performs the second scraping SC 2 for forming the recess R 2 .
  • a recess R2 extending from a position near the right edge B2 to a position near the left edge B1 is formed on the surface Q adjacent to the rear side of the recess R1 .
  • the processor 60 rotates the base portion 34 from the second posture OR2 to the first posture OR1, presses the tip 48b of the scraper 42 against the surface Q, and moves the base portion 34 to the right to form the recess.
  • R 2m-1 is formed, the base portion 34 is rotated from the first posture OR1 to the second posture OR2, and the tip 52b of the scraper 44 is pressed against the surface Q to move the base portion 34 to the left.
  • a series of operations for forming the recess R2m is repeated. . . extending from the left edge B1 to the right edge B2 of the surface Q and aligned in the y - axis direction of the robot coordinate system C1.
  • the processor 60 presses the scraper 42 against the surface Q and moves it to the right in the scraping process SC 2m-1 of the 2m-1th recess R 2m . -1 , in the 2m scraping process SC 2m , the scraper 44 is pressed against the surface Q and moved leftward to form a recess R 2m .
  • the processor 60 alternately switches between the scrapers 42 and 44 by rotating the base portion 34 between the first orientation OR1 and the second orientation OR2, and the scraper 42 forms the recess R2m-1 .
  • the scraper 44 forms a recess R 2m .
  • the processor 60 operates the servo motor 32 that rotates the wrist portion 30 with respect to the upper arm portion 28 to rotate the wrist portion 30 around the axis A1, thereby moving the base portion 34 to the first posture. You may rotate between OR1 and 2nd attitude
  • These teaching points TPn define the coordinates of the robot coordinate system C1 for positioning the tip 48b of the scraper 42 (that is, the origin of the tool coordinate system C2: TCP) in order to form the recess R2m-1 .
  • the processor 60 places the base portion 34 in the first orientation OR1, starts position control, and moves the scraper 42 by the movement mechanism 18 to the teaching point TP.
  • a position control command PC n for moving to n is generated.
  • the processor 60 operates the servomotors 32 of the moving mechanism section 18 according to the position control command PCn to position the scraper 42 in order of the teaching points TP1 ⁇ TP2 ⁇ TP3. Through this position control, the processor 60 moves the scraper 42 (specifically, the tip 48b) along the movement path MP defined by the plurality of teaching points TPn .
  • the surface Q of the workpiece W is substantially parallel to the xy plane of the robot coordinate system C1
  • the direction MD of the movement path MP is the Assume that it is substantially parallel to the xz plane.
  • the position control command PC n has a speed command PC V_n that defines the speed V P_n for moving the scraper 42 (or the wrist flange 30b) to the teaching point TP n .
  • the processor 60 After starting the position control, the processor 60 operates the moving mechanism section 18 according to the position control command PC1 to move the scraper 42 to the teaching point TP1.
  • the tip 48b of the scraper 42 When the tip 48b of the scraper 42 is positioned at the teaching point TP1, the tip 48b is separated upward from the surface Q as shown in FIG.
  • processor 60 begins force control. After starting the force control, the processor 60 controls the pressing force F with which the moving mechanism unit 18 presses the scraper 42 against the surface Q of the work W to a predetermined target value ⁇ based on the detection data of the force sensor 14. It controls the position of the wrist flange 30b of the moving mechanism 18 (or the origin of the tool coordinate system C2).
  • the processor 60 controls the pressing force F (specifically, the reaction force F′) acquired based on the detection data of the force sensor 14 to the target value ⁇ . Generate a force control command FC for controlling the position of the 18 wrist flange 30b. The processor 60 then adds the force control command FC to the position control command PCn to operate the servo motor 32 of the moving mechanism section 18 .
  • the processor 60 moves the scraper 42 (or the wrist flange 30b) along the surface Q in the direction MD of the movement path MP according to the position control command PCn , and moves the scraper 42 (or the wrist flange 30b) according to the force control command FC. 30b) is moved toward or away from the surface Q (that is, the z-axis direction of the robot coordinate system C1).
  • the force control command FC has a speed command FCV that defines the speed at which the scraper 42 is moved in the z-axis direction of the robot coordinate system C1 so that the pressing force F reaches the target value ⁇ .
  • the processor 60 moves the scraper 42 (wrist flange 30b) in the z-axis direction of the robot coordinate system C1 by operating the movement mechanism section 18 according to the speed command FC V.
  • FIG. 13 schematically shows the speed command PC V_2 and the speed command FC V_0 generated by the processor 60 when the scraper 42 reaches the taught point TP1 .
  • the processor 60 operates the moving mechanism section 18 according to the speed command PC V_2 to move the scraper 42 toward the teaching point TP2 to correspond to the speed command PC V_2 ( specifically, Practically, it is moved along the surface Q in the direction MD at a velocity V P_2 which coincides with the velocity.
  • the processor 60 generates a speed command FC V_0 to control the pressing force F to the target value ⁇ , and adds it to the speed command PC V_2 to the servo motor 32 to move the scraper 42 in the direction toward the surface Q (that is, , downward) at a speed V F_0 corresponding to (specifically, matching) the speed command FC V_0 .
  • the moving mechanism 18 moves the scraper 42 in the direction MD' in FIG. 13 after passing the teaching point TP1.
  • the trajectory TR actually followed by the scraper 42 (specifically, the tip 48b) in the scraping SC 2m-1 of the 2m-1 is shown by a solid line.
  • the scraper 42 moves toward the surface Q on a trajectory TR inclined so as to form an angle ⁇ 4 ( ⁇ 90°) with respect to the surface Q, and reaches the surface Q at a position P1. abut.
  • distances x1 and z1 be the distances in the x-axis and z-axis directions of the robot coordinate system C1 between teaching point TP1 and position P1 in FIG.
  • the command PC V_2 (velocity V P_2 ) and the speed command FC V_0 (velocity V F_0 ) satisfy the following formula (1).
  • the angle ⁇ 4 ⁇ 26.6° can be determined from equation (2).
  • the speed V P_2 that is, the speed command PC V_2
  • the speed V F_0 that is, the speed command FC V_0
  • the angle ⁇ 4 can be set within a desired range (for example, 15° to 35°).
  • a speed command FC V_1 is generated as FC.
  • FC V_1 the position of the wrist flange 30b of the moving mechanism unit 18 is moved in the z-axis direction of the robot coordinate system C1 at a speed V F_1 corresponding to (more specifically, matching with) the speed command FC V_1 . Displace.
  • the maximum value of the speed command FC V_1 generated while the scraper 42 is in contact with the surface Q (that is, speed V F_1 ) is the maximum value of the speed command FC V_0 generated before the scraper 42 contacts the surface Q ( That is, it can be set larger than the speed V F — 0 ).
  • the processor 60 moves rightward along the surface Q while pressing the scraper 42 with the pressing force F having a magnitude corresponding to the target value ⁇ by the movement mechanism 18 . Execute scraping SC 2m-1 for scraping Q.
  • processor 60 When scraper 42 (or wrist flange 30b) reaches the position corresponding to teaching point TP2 , processor 60 terminates force control while issuing position control command PC3 to move scraper 42 to teaching point TP3. Generate. Then, the processor 60 operates the robot 12 according to the position control command PC3 to move the scraper 42 upward and to the right toward the teaching point TP3 .
  • the scraper 42 moves upward and to the right on a trajectory TR inclined so as to form an angle ⁇ 5 ( ⁇ 90°) with respect to the surface Q of the work W, and the tip 48b of the scraper 42 touches the surface Q at a position P2. Move away from Q.
  • the surface Q is scraped by the scraper 42 from the position P1 to the position P2 over the distance x2, and the 2m-1 scraping SC 2m-1 is completed.
  • the processor 60 executes the 2m-th scraping SC 2m for forming the recesses R 2m described above in the same manner as the 2m-1 scraping SC 2m-1 .
  • the teaching point TPn for forming the recess R2m shown in FIG. 15 is the teaching point TPn for forming the recess R2m -1 shown in FIG. It is symmetrical with respect to a plane parallel to the -z plane.
  • the processor 60 performs position control and force control in the same manner as the 2m-1 scraping SC 2m-1 described above. Specifically, the processor 60 causes the scraper 42 to reach the teaching point TP3 shown in FIG. 15. At the same time, position control is started, and a position control command PCn for moving the tip 52b of the scraper 44 (the origin of the tool coordinate system C3: TCP) by the moving mechanism 18 to the teaching point TPn shown in FIG. Generate.
  • the processor 60 starts force control when the scraper 44 reaches the teaching point TP1 shown in FIG.
  • a force control command FC is generated for controlling the position of the wrist flange 30b of the moving mechanism 18 so as to control the target value ⁇ .
  • the processor 60 moves the scraper 44 in the direction MD according to the position control command PC2 , and moves the position of the wrist flange 30b of the movement mechanism 18 according to the force control command FC. It is displaced in the z-axis direction of the coordinate system C1. Then, when the scraper 44 ( or the wrist flange 30b) reaches the position corresponding to the teaching point TP2 in FIG . Generate position control command PC3 .
  • the processor 60 moves the tip 52b of the scraper 44 along the trajectory TR shown in FIG. As a result, the scraper 44 scrapes the surface Q over a distance x2 from position P1 to position P2 in FIG.
  • the processor 60 moves the base portion 34 to the second posture when the 2m-1th scraping SC 2m-1 is completed (that is , when the scraper 42 reaches the teaching point TP3 in FIG. 14).
  • the processor 60 After rotating to OR2, start the position control of the scraping processing SC 2m of the 2nd m, and move the scraper 44 to the teaching point TP 1 in FIG. 15 set for the next recess R 2m . may start.
  • the processor 60 rotates the base portion 34 to the first posture OR1 when the 2m-th scraping SC 2m is finished (that is , when the scraper 44 reaches the teaching point TP3 in FIG. 16). After moving, start the position control of the next scraping process SC 2m-1 , and move the scraper 42 to the teaching point TP 1 in FIG. 12 set for the next recess R 2m-1 . may start.
  • the processor 60 starts position control of the 2m-th scraping SC 2m , and moves the scraper 44 to the teaching point TP 1 in FIG.
  • the base portion 34 may be rotated from the first posture OR1 to the second posture OR2 while being moved to the second posture OR2.
  • the processor 60 starts position control of the next scraping SC 2m-1 to move the scraper 42 to the teaching point TP 1 in FIG.
  • the base portion 34 may be rotated from the second posture OR2 to the first posture OR1.
  • the processor 60 concurrently executes the operation of moving the scraper 42 or 44 to the next taught point TPn and the operation of rotating the base portion 34 around the axis A1.
  • FIG. 17 schematically shows time change characteristics of the pressing force F when force control is executed in the scraping process SC for forming the recesses R 1 to R 7 shown in FIG.
  • force F rises sharply to reach peak value FP.
  • the pressing force F abruptly decreases as the scraper 42 or 44 approaches the teaching point TP2 , and becomes zero when the scraper 42 or 44 separates from the surface Q at the position P2.
  • the processor 60 moves the scraper 42 or 44 upward before (or when) the pressing force F reaches the force control target value ⁇ . Therefore, in this embodiment, the peak value FP is equal to or less than the target value FT .
  • FIG. 18 schematically shows the time change characteristics of the pressing force F when force control is executed in the scraping processing SC for forming the recesses R1 and R2 shown in FIG.
  • the pressing force F rises sharply to reach the target value ⁇ .
  • the processor 60 moves the scraper 42 or 44 in the direction MD by position control while controlling the position of the wrist flange 30b so as to keep the pressing force F at the target value ⁇ by force control.
  • the pressing force F abruptly decreases as the scraper 42 or 44 approaches the teaching point TP2, and becomes zero when the scraper 42 or 44 separates from the surface Q at the position P2.
  • the processor 60 controls the pressing force F to have the magnitude shown in FIG. 17 or 18 .
  • processor 60 may continue force control in parallel with the position control until the scraper 42 or 44 reaches the taught point TP3 after passing the taught point TP1 .
  • position control dominates force control, and processor 60 moves scraper 42 or 44 (wrist flange 30b) to a position corresponding to taught point TP2 . It will move away from the surface Q (that is, upward) before reaching it.
  • the processor 60 then separates the scraper 42 or 44 from the surface Q at the position P2 and moves it toward the taught point TP3 along the trajectory TR inclined to form an angle ⁇ 5.
  • the position P2 is shifted from the teaching point TP2 toward the teaching point TP3 (that is , the right side in FIG. 14 or the left side in FIG. 16), and the tip 48b or 52b of the scraper 42 or 44
  • the end point of the trajectory TR of is located below the teaching point TP3 .
  • the pressing force F can be controlled as shown in FIG. 17 or FIG.
  • the robot 12 has a pair of scrapers 42 and 44 extending from the proximal ends 46a and 48a toward the distal ends 48b and 52b so as to approach each other, and the first posture OR1. and a moving mechanism portion 18 that rotates the base portion 34 to and from the second posture OR2.
  • the scrapers 42 and 44 are switched by rotating the base portion 34 between the first posture OR1 and the second posture OR2, and while the scraper 42 forms the concave portion R 2m ⁇ 1 , A scraper 44 can form a recess R2m .
  • the time from the end of the 2m-1 scraping SC 2m- 1 forming one recess R 2m-1 to the start of the 2m scraping SC 2m forming the next recess R 2m can be shortened, a plurality of recesses R can be formed continuously on the surface Q efficiently.
  • the cycle time of the scraping process can be shortened, so that the productivity can be improved.
  • the base portion 34 extends along the axis A3 (first axis), and the pair of scrapers 42 and 44 are arranged to face each other in the direction of the axis A3. .
  • the moving mechanism 18 rotates the base portion 34 around an axis A1 (second axis) that is perpendicular to the axis A3. According to this configuration, the orientation OR of the base portion 34 can be quickly and accurately switched between the first orientation OR1 and the second orientation OR2.
  • the pair of scrapers 42 and 44 are arranged symmetrically with respect to an axis A2 (third axis) orthogonal to the axes A1 and A3. According to this configuration, when switching the orientation OR of the base portion 34 between the first orientation OR1 and the second orientation OR2, the base portion 34 can be rotated about the axis A1 at a common angle. can.
  • the amount of movement of the base portion 34 when switching the orientation OR can be minimized, so that the scraping cycle time can be reduced and the control for switching the orientation OR can be simplified. Further, since the magnitude of the moment applied to the wrist portion 30 can be made uniform when the posture OR of the base portion 34 is switched, the posture of the end effector 20 can be controlled with high accuracy.
  • the processor 60 After forming the recess R 7 shown in FIG. 10, the processor 60 continuously forms the second row of recesses R 8 to R 14 on the rear side of the first row of recesses R 1 to R 7 . good too. Such a scraping process will be described with reference to FIG. After forming the recess R7 with the scraper 42, the processor 60 rotates the base portion 34 from the first posture OR1 to the second posture OR2, and the scraper 44 moves the base portion 34 so that it is adjacent to the rear side of the recess R7 . A recess R8 is formed.
  • the processor 60 switches the orientation of the base portion 34 between the first orientation OR1 and the second orientation OR2, forms the recess R2m ⁇ 1 with the scraper 42, and forms the recess R2m with the scraper 44.
  • the second row of recesses R 8 to R 14 is formed behind the first row of recesses R 1 to R 7 in order from the right edge B2 toward the left edge B1.
  • the teaching points TP 1 to TP 3 shown in FIG. 12 are set in the recess R 2m ⁇ 1
  • the teaching points TP 1 to TP 3 shown in FIG. 15 are set in the recess R 2m . is set.
  • Processor 60 forms recesses R 1 -R 14 by performing the position control and force control described above.
  • the processor 60 forms the recess R6 with the scraper 44, and then moves the base portion 34 from the second orientation OR1 to the first position.
  • the scraper 42 forms the recess R7 so as to be adjacent to the rear side of the recess R6.
  • the processor 60 switches the orientation of the base portion 34 between the first orientation OR1 and the second orientation OR2, forms the recess R2m ⁇ 1 with the scraper 42, and forms the recess R2m with the scraper 44.
  • the second row of recesses R7 to R12 are formed behind the first row of recesses R1 to R6 in order from the right edge B2 toward the left edge B1. be.
  • the processor 60 moves the scraper 44 leftward while switching the orientation of the base portion 34 between the first orientation OR1 and the second orientation OR2 to form the recessed portion R2m-1 .
  • the recess R2m can also be formed by moving the scraper 42 to the right.
  • the processor 60 automatically executes the scraping process SC described above according to the computer program PG.
  • This computer program PG may be provided in a form recorded in the memory 62 as a computer-readable recording medium such as a semiconductor memory, magnetic recording medium, or optical recording medium.
  • FIG. The robot system 80 differs from the robot system 10 described above in that it further includes a cleaning device 82 .
  • the cleaning device 82 has a fluid device 84 and a hose 86 .
  • the fluidic device 84 is an electric pump that supplies or draws fluid (eg, compressed gas).
  • a hose 86 is connected to the fluid system 84 at one end and has an opening 88 at the other end.
  • Fluid device 84 supplies fluid to hose 86 and ejects the fluid from opening 88 to the outside.
  • fluidic device 84 draws outside air through opening 88 .
  • the robot 12 is provided with a mounting member 90 as shown in FIG.
  • the mounting member 90 has a rod 92 and a retaining ring 94 fixed to the tip of the rod 92 .
  • the base end of the rod 92 is fixed to the movable element of the moving mechanism section 18 (for example, the upper arm section 28 or the wrist section 30) or the end effector 20 (for example, the base section 34).
  • the hose 86 of the cleaning device 82 is inserted and fixed inside the retaining ring 94 .
  • Retaining ring 94 holds hose 86 so that opening 88 of hose 86 is positioned between and faces tips 48b and 52b of a pair of scrapers 42 and 44 .
  • the processor 60 While the scraper 42 or 44 is performing the scraping SC, the processor 60 operates the fluid device 84 to blow away the chips generated by the scraping with the fluid jetted from the opening 88, or Outside air is sucked through the opening 88 into the hose 86 by sucking the outside air from the portion 88 .
  • the cleaning device 82 can prevent chips generated during the scraping process from adhering to the scraper 42 or 44, so that the quality of the process can be improved.
  • End effector 100 may be removably attached to wrist flange 30b via force sensor 14 instead of end effector 20 described above.
  • the end effector 100 differs from the end effector 20 described above in the following configuration.
  • each of the scraper holding portions 38 and 40 is provided on the base portion 34 so as to be movable in the direction of the axis A3.
  • the bottom surface 34b of the base portion 34 is provided with a rail (not shown) extending in the direction of the axis A3, and each of the scraper holding portions 38 and 40 is slidably mounted on the upper surface of the rail. It has an engagement portion for engagement. Thereby, the scraper holding portions 38 and 40 are engaged with the base portion 34 so as to be slidable in the direction of the axis A3.
  • the scraper 42 is held by the scraper holding portion 38 so that the base end 46a of the handle portion 46 is rotatable around the axis A6.
  • the scraper 44 is held by the scraper holding portion 40 so that the base end 50a of the handle portion 50 can rotate around the axis A7.
  • Axes A6 and A7 are parallel to each other and perpendicular to axis A3.
  • the scraper 42 is rotatably provided on the base portion 34 via the scraper holding portion 38
  • the scraper 44 is rotatably provided on the base portion 34 via the scraper holding portion 40 .
  • the end effector 100 further has scraper drive units 102 , 104 and 106 .
  • the scraper driving section 102 has, for example, a servomotor and is fixed to the base section 34 .
  • the scraper driving section 102 synchronously moves the scraper holding sections 38 and 40 toward and away from each other according to a command from the control device 16 .
  • a ball screw mechanism (not shown) is provided inside the base portion 34, and the scraper driving portion 102 operates the scraper holding portions 38 and 40 (that is, , scrapers 42 and 44) can be moved synchronously toward and away from each other. Thereby, the distance ⁇ between the tip 48b of the scraper 42 and the tip 52b of the scraper 44 can be changed.
  • the scraper driving section 104 has, for example, a servomotor and is fixed to the scraper holding section 38 .
  • the scraper drive unit 104 rotates the scraper 42 around the axis A6 in response to a command from the control device 16, thereby changing the angle ⁇ 1 of the axis A4 with respect to the axis A3.
  • the scraper driving section 106 has, for example, a servomotor and is fixed to the scraper holding section 40 .
  • the scraper drive unit 106 rotates the scraper 44 around the axis A7 in response to a command from the control device 16, thereby changing the angle ⁇ 2 of the axis A5 with respect to the axis A3.
  • the operator may operate the input device 66 to input the interval ⁇ as the machining condition MC.
  • the processor 60 operates the scraper drive unit 102 to automatically arrange the scraper holders 38 and 40 so that the distance between the tips 48b and 52b is the input distance ⁇ .
  • the operator may operate the input device 66 to input the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 as the machining conditions MC.
  • the processor 60 operates the scraper drive units 104 and 106 to rotate the scrapers 42 and 44 to the input angles ⁇ 1 and ⁇ 2, respectively.
  • the operator operates the input device 66 to select the angles ⁇ 1 and ⁇ 2, the angle ⁇ 3 shown in FIG. 5 (specifically, the angle ⁇ 3_1 in FIG. 8), the angle ⁇ 6 at which the base portion 34 is rotated between the first posture OR1 and the second posture OR2, the above-described interval ⁇ , the dimension DM of the scrapers 42 and 44 (for example, the blade portion At least one parameter MC1 of 48 and 52 along the axes A4 and A5) may be input.
  • the processor 60 may automatically determine a parameter MC2 other than the input parameter MC1 among the machining conditions MC according to the parameter MC1. For example, the operator inputs angle ⁇ 3 and dimension DM as parameter MC1.
  • the processor 60 automatically determines the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 as the parameter MC2, the angle ⁇ 6, and the interval ⁇ according to the input parameter MC1.
  • the processor 60 moves the scrapers 42 and 44 by the scraper driving section 102 and rotates the scrapers 42 and 44 by the scraper driving sections 104 and 106 so that the determined angle ⁇ 1, angle ⁇ 2, and interval ⁇ are obtained.
  • a data table DT1 storing parameters MC1 (for example, angle ⁇ 3, dimension DM) and parameters MC2 (for example, angle ⁇ 1 or ⁇ 2, angle ⁇ 6, interval ⁇ ) in association with each other is stored in the memory 62 in advance.
  • the processor 60 can automatically determine the parameter MC2 by searching the data table DT1 for the parameter MC2 corresponding to the input parameter MC1.
  • the processor 60 may determine the parameter MC2 according to the input parameter MC1 so that the angle ⁇ 6 is minimized. According to this configuration, the amount of movement for rotating the base portion 34 between the first orientation OR1 and the second orientation OR2 in the scraping process can be reduced, so the cycle time can be reduced.
  • the processor 60 may also generate image data of an input screen for the operator to input the machining conditions MC, and cause the display device 68 to display the image data.
  • the pair of scrapers 42 and 44 are movably provided on the base portion 34 so that the interval ⁇ can be varied. Also, the scrapers 42 and 44 are rotatably provided on the base portion 34 . According to this configuration, the arrangement of the scrapers 42 and 44 can be adjusted in detail according to the application by appropriately setting the machining conditions MC (angles ⁇ 1 and ⁇ 2, interval ⁇ ).
  • the processor 60 may rotate the scraper 42 or 44 with respect to the base portion 34 while performing the scraping SC using the end effector 100 .
  • This function will be described with reference to FIG.
  • the surface Q is formed with a convex portion E protruding upward.
  • the scraper 44 is scraping the surface Q to the left, the other scraper 42 may interfere with the projection E.
  • FIG. 27 shows that the surface Q is formed with a convex portion E protruding upward.
  • the processor 60 operates the scraper driving section 104 based on the position data of the convex portion E in the robot coordinate system C1 to move the scraper 42 when performing the scraping process with the scraper 44. Interference between the scraper 42 and the projection E can be prevented by rotating the scraper 42 so as to retreat from the projection E.
  • one of the scrapers 42 and 44 may be movably provided on the base portion 34 while the other may be fixed to the base portion 34 .
  • the processor 60 when executing the scraping process with the scraper 44, determines the position data of the convex portion E in the robot coordinate system C1.
  • the scraper drive unit 102 may be operated to move the scraper 42 so as to retreat from the projections E, thereby preventing interference between the scraper 42 and the projections E.
  • one of the scrapers 42 and 44 may be rotatably provided on the base portion 34, and the other may be fixed to the base portion 34 so as not to rotate.
  • the scraper 42 is rotatably provided on the scraper holding portion 38
  • the scraper 44 is non-rotatably fixed to the scraper holding portion 40 with its axis A5 inclined at an angle ⁇ 2 with respect to the axis A3.
  • the blade portion 48 of the scraper 42 and the blade portion 52 of the scraper 44 may have different dimensions DM.
  • the width of the blade portion 48 in the direction orthogonal to the axis A4 may be smaller (or larger) than the width of the blade portion 52 in the direction orthogonal to the axis A5.
  • the width of the recess R 2m ⁇ 1 formed by the scraper 42 is smaller (or larger) than the width of the recess R 2m formed by the scraper 44 .
  • the scraper 44 forms the recesses R 1 to R 7 from the right edge B2 to the left edge B1 .
  • the recess R 2 shown in FIG. 11 may be formed overlying the recesses R 1 to R 7 by moving leftward so as to pass over the R 1 to R 7 .
  • the processor 60 can selectively use the scrapers 42 and 44 to continuously perform rough machining and finishing machining. Further, the width of the blade portion 48 of the scraper 42 for rough machining may be smaller (or larger) than the width of the blade portion 52 of the scraper 44 for finishing machining.
  • the pair of scrapers 42 and 44 extend from the proximal ends 46a and 50a toward the distal ends 48b and 52b so as to approach each other.
  • a pair of scrapers 42 and 44 may extend away from each other from proximal ends 46a and 50a to distal ends 48b and 52b.
  • FIG. 28 Such a form is shown in FIG.
  • the end effector 20' shown in FIG. 28 differs from the end effector 20 described above in that the positions of the scraper holding portion 38 and the scraper 42 are interchanged with the positions of the scraper holding portion 40 and the scraper 44.
  • a pair of scrapers 42 and 44 extend away from each other from proximal ends 46a and 50a toward distal ends 48b and 52b.
  • the pair of scrapers 42 and 44 may be arranged symmetrically with respect to the axis A2. Also in this end effector 20', the processor 60 operates the moving mechanism 18 to move the base 34 to the first position where the tip 48b of the scraper 42 is closer to the surface Q of the work W than the tip 52b of the scraper 44 is. and a second posture OR2 in which the tip 52b of the scraper 44 is closer to the surface Q of the work W than the tip 48b of the scraper 42 is.
  • the scrapers 42 and 44 may be provided on the base portion 34 so as to be movable in the direction of the axis A3. 44 may be rotatably provided on the base portion 34 .
  • the end effector 20' may further comprise the scraper drives 102, 104 and 106 described above.
  • the wrist portion 30 that is, the end effector 20
  • the wrist portion 30 may be non-rotatably fixed to the distal end portion of the upper arm portion 28 .
  • the processor 60 rotates the base portion 34 between the first posture OR1 and the second posture OR2 by operating the swing body 24, the lower arm portion 26, and the upper arm portion 28.
  • the end effector 20, 20' or 100 may have additional scrapers in addition to the scrapers 42 and 44.
  • the end effector 20, 20' or 100 may have a first pair of scrapers 42A and 44A and a second pair of scrapers 42B and 44B arranged opposite each other in a direction orthogonal to axes A3 and A2. good.
  • base portion 34 and scrapers 42 and 44 may be configured to extend along a common arcuate axis. In this case, the assembly of base portion 34 and scrapers 42 and 44 would have a substantially C-shaped profile.
  • the processor 60 executes position control and force control in parallel in the scraping SC.
  • the processor 60 can also perform the scraping SC by executing only position control.
  • the pressing force F during scraping can be controlled as shown in FIG. 17 or 18 .
  • force sensor 14 can be omitted from robot system 10 or 80 .
  • the force sensor 14 may be interposed between the work cell and the robot base 22, or may be provided at any part of the robot 12. Further, the force sensor 14 may be provided not only on the robot 12 but also on the work W side.
  • the pressing force F can be detected by inserting the force sensor 14 between the work W and the mounting surface on which the work W is mounted.
  • the force sensor 14 is not limited to a 6-axis force sensor, and may be, for example, a 1-axis or 3-axis force sensor, or any sensor capable of detecting the pressing force F. FIG.
  • the robot 12 is not limited to a vertical multi-joint robot, but may be any type of robot such as a horizontal multi-joint robot, a parallel link robot, or a mobile machine having a plurality of ball screw mechanisms.
  • a vertical multi-joint robot but may be any type of robot such as a horizontal multi-joint robot, a parallel link robot, or a mobile machine having a plurality of ball screw mechanisms.

Abstract

ロボットによるキサゲ加工によって複数の凹部を形成する場合において、キサゲ加工のサイクルタイムを縮減することが求められている。 ロボット12は、ベース部34と、互いに対向するようにベース部34に設けられた一対のスクレーパ42、44であって、ベース部34に連結される基端、及び表面を削る先端を各々有し、該基端から該先端へ向かうにつれて互いに接近又は離反するように延在する、一対のスクレーパ42、44と、一対のスクレーパ42、44の一方が他方よりもワークに近くなる第1の姿勢と、他方が一方よりもワークに近くなる第2の姿勢との間でベース部34を回動させる移動機構部18とを備える。

Description

キサゲ加工を行うロボット、ロボットシステム、方法、及びコンピュータプログラム
 本開示は、キサゲ加工を行うロボット、ロボットシステム、方法、及びコンピュータプログラムに関する。
 キサゲ加工を行うロボットが知られている(例えば、特許文献1)。
特開2004-042164号公報
 ロボットによるキサゲ加工によって複数の凹部を形成する場合において、キサゲ加工のサイクルタイムを縮減することが求められている。
 本開示の一態様において、ワークの表面を平坦にするために削るキサゲ加工を行うロボットは、ベース部と、互いに対向するようにベース部に設けられた一対のスクレーパであって、ベース部に連結される基端、及び表面を削る先端を各々有し、該基端から該先端へ向かうにつれて互いに接近又は離反するように延在する、一対のスクレーパと、一対のスクレーパの一方が他方よりも表面に近くなる第1の姿勢と、他方が一方よりも表面に近くなる第2の姿勢との間でベース部を回動させる移動機構部とを備える。
 本開示の他の態様において、上記のロボットを用いて、ワークの表面を平坦にするために削るキサゲ加工を行う方法は、プロセッサが、ベース部を第1の姿勢に配置した状態で、一方の先端を表面へ押し付けてベース部を第1の方向へ移動させることで、第1のキサゲ加工を実行し、第1のキサゲ加工の後に、ベース部を第1の姿勢から第2の姿勢に回動させ、ベース部を第2の姿勢に配置した状態で、他方の先端を表面へ押し付けてベース部を第1の方向とは反対の第2の方向へ移動させることで、第2のキサゲ加工を実行するように、移動機構部を制御する。
 本開示によれば、ベース部を第1の姿勢と第2の姿勢との間で回動させることでスクレーパを切り換え、一方のスクレーパで1つの凹部を形成する一方、他方のスクレーパで次の凹部を形成できる。これにより、1つの凹部を形成する第1のキサゲ加工の終了時から、次の凹部を形成する第2のキサゲ加工の開始時までの時間を短縮することができるので、複数の凹部を表面に連続して効率的に形成することができる。その結果、キサゲ加工のサイクルタイムを縮減できるので、生産性を向上させることができる。
一実施形態に係るロボットシステムの図である。 図1に示すロボットシステムのブロック図である。 図1に示すエンドエフェクタの拡大図である。 図3に示すスクレーパの刃部を上側から見た拡大図である。 スクレーパをワークの表面に押し付けている状態を示す。 ベース部が第1の姿勢に配置されている状態を示す。 一方のスクレーパでワークの表面に形成された第1の凹部を示す。 ベース部が第2の姿勢に配置されている状態を示す。 他方のスクレーパでワークの表面に形成された第2の凹部を示す。 ワークの表面に並ぶように形成された複数の凹部を示す。 キサゲ加工の他の例を説明するための図であって、ワークの表面の一方の端縁から他方の端縁まで延在するように形成された凹部を示す。 一方のスクレーパで形成する凹部のためにワークの表面に設定された教示点の一例を示す。 位置制御指令としての速度指令と、力制御指令としての速度指令を説明するための図である。 キサゲ加工中に一方のスクレーパが実際に移動する軌道を示す。 他方のスクレーパで形成する凹部のためにワークの表面に設定された教示点の一例を示す。 キサゲ加工中に他方のスクレーパが実際に移動する軌道を示す。 キサゲ加工中の押付力の時間変化特性の一例を示す。 キサゲ加工中の押付力の時間変化特性の他の例を示す。 複数列の凹部を形成するキサゲ加工を説明するための図である。 複数列の凹部を形成するキサゲ加工を説明するための図である。 複数列の凹部を形成するキサゲ加工を説明するための図である。 複数列の凹部を形成するキサゲ加工を説明するための図である。 他の実施形態に係るロボットシステムの図である。 図23に示すロボットシステムのブロック図である。 図23に示すエンドエフェクタの拡大図である。 他の実施形態に係るエンドエフェクタの拡大図である。 図26に示すエンドエフェクタを用いたキサゲ加工を説明するための図である。 さらに他の実施形態に係るエンドエフェクタの拡大図である。
 以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、図中のロボット座標系C1のx軸プラス方向を右方、y軸プラス方向を前方、z軸プラス方向を上方として言及することがある。
 まず、図1~図3を参照して、一実施形態に係るロボットシステム10について説明する。ロボットシステム10は、ワークWの表面Qを平坦にするために削るキサゲ加工を行うシステムである。キサゲ加工とは、ワークWの表面Qに形成された微小凹凸の、該ワークWの厚さ方向の寸法を予め定めた範囲内(例えば、μmオーダー)にするために、該表面Qを削る加工である。
 この微小凹凸は、摺動面として用いられる該表面Qに潤滑油を溜めるための、いわゆる「油溜り」として機能する。例えば、キサゲ加工は、ワークの表面をフライス盤等で加工したときに形成される微小凹凸を第1の寸法(例えば、10μm)以下とするための粗加工と、該粗加工の後に該微小凹凸を、第1の寸法よりも小さい第2の寸法(例えば、5μm)以下にする仕上げ加工とを含む。
 ロボットシステム10は、ロボット12、力センサ14、及び制御装置16を備える。本実施形態においては、ロボット12は、垂直多関節ロボットであって、移動機構部18、及びエンドエフェクタ20を有する。移動機構部18は、ロボットベース22、旋回胴24、下腕部26、上腕部28、及び手首部30を有する。ロボットベース22は、作業セルの床の上に固定されている。旋回胴24は、鉛直軸周りに旋回可能となるように、ロボットベース22に設けられている。
 下腕部26は、旋回胴24に水平軸周りに回動可能に設けられ、上腕部28は、下腕部26の先端部に回動可能に設けられている。手首部30は、上腕部28の先端部に、軸線A1の周りに回動可能となるように設けられた手首ベース30aと、軸線A2の周りに回動可能となるように該手首ベース30aに設けられた手首フランジ30bとを有する。軸線A2は、軸線A1と直交し、該軸線A1の周りに回転する。
 移動機構部18の各構成要素(ロボットベース22、旋回胴24、下腕部26、上腕部28、手首部30)には、サーボモータ32(図2)が設けられている。これらサーボモータ32は、制御装置16からの指令に応じて、移動機構部18の各可動要素(旋回胴24、下腕部26、上腕部28、手首部30、手首フランジ30b)を駆動軸周りに回動させる。その結果、移動機構部18は、エンドエフェクタ20を移動させて任意の位置及び姿勢に配置することができる。
 エンドエフェクタ20は、力センサ14を介して、手首フランジ30bに着脱可能に取り付けられている。以下、図3を参照して、エンドエフェクタ20の構成について説明する。エンドエフェクタ20は、ベース部34、取付フランジ36、一対のスクレーパ保持部38及び40、一対のスクレーパ42及び44を有する。
 ベース部34は、軸線A3に沿って真直ぐに延在する棒状部材である。軸線A3は、軸線A2と直交し、該軸線A2の周りに回転する。取付フランジ36は、軸線A2を中心とする円筒状部材であって、ベース部34の頂面34aの中心部に固設されている。本実施形態においては、取付フランジ36は、力センサ14の先端部に、例えば締結具(ボルト等)を用いて固定される。一対のスクレーパ保持部38及び40は、ベース部34の底面34bにそれぞれ固定され、軸線A3の方向に互いに離隔して配置されている。
 一対のスクレーパ42及び44は、軸線A3の方向に互いに対向するようにベース部34に設けられている。本実施形態においては、一対のスクレーパ42及び44は、軸線A2を基準として対称に配置されている。より具体的には、スクレーパ42は、柄部46及び刃部48を有する。柄部46は、その基端46aから先端46bまで、軸線A4に沿って略直線状に延びる可撓性部材であって、その基端46aで、例えば締結具(ボルト等)を用いて、スクレーパ保持部38に固定されている。
 刃部48は、その基端48aから先端48bまで軸線A4に沿って延びる鉄製部材であって、その基端48aが柄部46の先端46bに固定されている。図4に示すように、刃部48の先端48bは、上側から見た場合に、その幅方向両端から中央に向かうにつれて外方へ膨出するように湾曲している。刃部48は、その先端48bで、ワークWの表面Qを削る。
 柄部46の基端46aは、スクレーパ42の基端を画定する一方、刃部48の先端48bは、スクレーパ42の先端を画定している。スクレーパ42は、その基端46aが、スクレーパ保持部38を介してベース部34に連結され、これにより該ベース部34に支持される。本実施形態においては、軸線A4は、軸線A3に対して角度θ1だけ傾斜しており、スクレーパ42は、その基端46aから先端48bへ向かうにつれてスクレーパ44へ接近するように延在している。
 スクレーパ44は、スクレーパ42と同じ構成を有する。具体的には、スクレーパ44は、柄部50及び刃部52を有する。柄部50は、その基端50aから先端50bまで、軸線A5に沿って略直線状に延びる可撓性部材であって、基端50aでスクレーパ保持部40に固定されている。
 刃部52は、その基端52aから先端52bまで軸線A5に沿って延び、その基端52aが柄部50の先端50bに固定されている。図4に示すように、刃部52の先端52bは、刃部48と同様に、その幅方向両端から中央に向かうにつれて外方へ膨出するように湾曲している。刃部52は、その先端52bで、ワークWの表面Qを削る。
 柄部50の基端50aは、スクレーパ44の基端を画定する一方、刃部52の先端52bは、スクレーパ44の先端を画定している。スクレーパ44は、その基端50aが、スクレーパ保持部40を介してベース部34に連結され、これにより該ベース部34に支持される。
 本実施形態においては、軸線A5は、軸線A3に対して角度θ2だけ傾斜しており、スクレーパ44は、その基端50aから先端52bへ向かうにつれてスクレーパ42へ接近するように延在している。なお、スクレーパ42の軸線A4の軸線A3に対する傾斜角度θ1と、スクレーパ44の軸線A5の軸線A3に対する傾斜角度θ2とは、互いに略同じ(θ1=θ2)である。
 このように、一対のスクレーパ42及び44は、軸線A3の方向に互いに対向配置され、その基端46a及び50aから先端48b及び52bへ向かうにつれて互いに接近するように延在している。そして、スクレーパ42の先端48bと、スクレーパ44の先端52bとは、軸線A3の方向へ間隔δだけ離隔する。
 力センサ14は、移動機構部18がスクレーパ42又は44をワークWの表面Qに押し付ける押付力Fを検出する。例えば、力センサ14は、円筒状の本体部と、該本体部に設けられた複数の歪ゲージ(ともに図示せず)とを有する6軸力覚センサであって、手首フランジ30bとエンドエフェクタ20との間に介挿されている。本実施形態においては、力センサ14は、その中心軸が軸線A2と一致するように(換言すれば、手首フランジ30b及び取付フランジ36と同心状に)、配置されている。
 制御装置16は、ロボット12の動作を制御する。図2に示すように、制御装置16は、プロセッサ60、メモリ62、I/Oインターフェース64、入力装置66、及び表示装置68を有するコンピュータである。プロセッサ60は、メモリ62、I/Oインターフェース64、入力装置66、及び表示装置68と、バス70を介して通信可能に接続されており、これらコンポーネントと通信しつつ、キサゲ加工を実行するための演算処理を行う。
 メモリ62は、RAM又はROM等を有し、プロセッサ60が実行する演算処理で利用される各種データ、及び演算処理の途中で生成される各種データを、一時的又は恒久的に記憶する。I/Oインターフェース64は、例えば、イーサネット(登録商標)ポート、USBポート、光ファイバコネクタ、又はHDMI(登録商標)端子を有し、プロセッサ60からの指令の下、外部機器との間でデータを有線又は無線で通信する。本実施形態においては、移動機構部18の各サーボモータ32及び力センサ14は、I/Oインターフェース64に通信可能に接続されている。
 入力装置66は、キーボード、マウス、又はタッチパネル等を有し、オペレータによるデータ入力が可能である。表示装置68は、液晶ディスプレイ又は有機ELディスプレイ等を有し、プロセッサ60からの指令の下、各種データを視認可能に表示する。なお、入力装置66又は表示装置68は、制御装置16の筐体に一体に組み込まれてもよいし、又は、制御装置16の筐体とは別体として該筐体に外付けされてもよい。
 図1に示すように、ロボット12には、ロボット座標系C1が設定されている。ロボット座標系C1は、移動機構部18の各可動要素の動作を制御するための座標系であって、ロボットベース22に対して固定されている。本実施形態においては、ロボット座標系C1は、その原点が、ロボットベース22の中心に配置され、そのz軸が、旋回胴24の旋回軸に一致するように、移動機構部18に対して設定されている。
 図3に示すように、スクレーパ42には、ツール座標系C2が設定されている。ツール座標系C2は、ロボット座標系C1におけるスクレーパ42の位置及び姿勢を規定する座標系であって、手首フランジ30bに対して既知の位置に配置されている。本実施形態においては、ツール座標系C2は、その原点(いわゆる、TCP)が、柄部46が撓んでいない状態における刃部48の先端48bの中心に配置され、そのz軸が、軸線A4(又は、先端48bの中心における、該先端48bの曲面の法線方向)と平行となるように、スクレーパ42に対して設定されている。
 スクレーパ42を移動させるとき、制御装置16のプロセッサ60は、ロボット座標系C1においてツール座標系C2を設定し、設定したツール座標系C2によって表される位置及び姿勢にスクレーパ42を配置させるように、移動機構部18の各サーボモータ32への指令(位置指令、速度指令、トルク指令等)を生成する。こうして、プロセッサ60は、ロボット座標系C1における任意の位置及び姿勢にスクレーパ42を位置決めできる。
 一方、スクレーパ44には、ツール座標系C3が設定されている。ツール座標系C3は、ロボット座標系C1におけるスクレーパ44の位置及び姿勢を規定する座標系であって、手首フランジ30bに対して既知の位置に配置されている。ツール座標系C3は、その原点(TCP)が、柄部50が撓んでいない状態における刃部52の先端52bの中心に配置され、そのz軸が軸線A5と平行となるように、スクレーパ44に対して設定されている。
 スクレーパ44を移動させるとき、プロセッサ60は、ロボット座標系C1においてツール座標系C3を設定し、設定したツール座標系C3によって表される位置及び姿勢にスクレーパ44を配置させるように、移動機構部18の各サーボモータ32への指令を生成する。こうして、プロセッサ60は、ロボット座標系C1における任意の位置及び姿勢にスクレーパ44を位置決めできる。
 力センサ14には、センサ座標系C4が設定されている。センサ座標系C4は、力センサ14に作用する力の方向を定義する座標系である。本実施形態においては、センサ座標系C4は、その原点が力センサ14の中心に配置され、そのz軸が軸線A2に一致するように、力センサ14に対して設定されている。
 図5に、移動機構部18がスクレーパ42(又は44)の先端48b(又は52b)をワークWの表面Qに押し付けている状態を示す。移動機構部18がスクレーパ42(44)の先端48b(52b)を表面Qに対し、該表面Qと直交する方向へ押付力Fで押し付けた場合、該押付力Fの反力F’が、該表面Qからスクレーパ42(44)を介して力センサ14に加えられる。
 力センサ14の歪ゲージの各々は、このときに力センサ14に作用する力に応じた検出データを制御装置16に送信する。プロセッサ60は、I/Oインターフェース64を通して力センサ14から受信した検出データに基づいて、このときに力センサ14に作用する、センサ座標系C4のx軸、y軸及びz軸の方向の力fと、x軸周り、y軸周り及びz軸周りの方向のトルクτとを求める。プロセッサ60は、力f及びトルクτと、このときのスクレーパ44(又は46)の状態データCDとに基づいて、先端48b(52b)に対し、表面Qと直交する方向に作用する反力F’の大きさを演算する。
 状態データCDは、例えば、軸線A4(軸線A5)と表面Qとの角度θ3、軸線A2(又は、センサ座標系C3の原点)とスクレーパ42(44)の先端48b(50b)との距離d1、軸線A2とスクレーパ42(44)の基端46a(50a)との距離d2、スクレーパ42(44)の基端46a(50a)と先端48b(50b)との距離d3、ロボット座標系C1におけるツール座標系C2(C3)の位置及び姿勢を示す位置データ、並びに、柄部46(50)の撓みデータ(例えば、撓み量又は弾性率)の少なくとも1つを含む。このように、力センサ14は、反力F’を押付力Fとして検出し、制御装置16は、力センサ14の検出データに基づいて押付力F(反力F’)の大きさを求めることができる。
 次に、ロボット12が実行するキサゲ加工について説明する。なお、ワークWは、その左端縁B1(図10)が右端縁B2よりも移動機構部18(具体的には、ロボットベース22)に近くなるように、ロボット座標系C1の既知の位置に設置されてもよい。まず、プロセッサ60は、移動機構部18を動作させて、ベース部34(つまり、エンドエフェクタ20)を、第1の姿勢OR1に配置させる。ベース部34が第1の姿勢OR1に配置された状態を、図6に示す。
 ベース部34が第1の姿勢OR1に配置されたとき、スクレーパ42の先端48bが、スクレーパ44の先端52bよりもワークWの表面Qに近くなる。また、ベース部34の軸線A3が、ロボット座標系C1のx-z平面と略平行に配置され、スクレーパ42の軸線A4が、表面Qに対して角度θ3_1で傾斜し、且つ、軸線A1、A2及びA3が互いに略直交する。
 次いで、プロセッサ60は、ベース部34を第1の姿勢OR1に配置した状態で、スクレーパ42の先端48bを表面Qへ押し付けて該ベース部34(エンドエフェクタ20)を右方へ移動させた後、該先端48bを表面Qから離反させる。その結果、図7に示すように、表面Qに凹部Rが形成される。この凹部Rは、μmオーダーの深さを有し、上述の「油溜り」として機能する。こうして、スクレーパ42によって凹部Rを形成する第1のキサゲ加工SCが実行される。
 第1のキサゲ加工SCの後、プロセッサ60は、移動機構部18を動作させて、ベース部34(エンドエフェクタ20)を、図6に示す第1の姿勢OR1から、図8に示す第2の姿勢OR2に回動させる。ベース部34が第2の姿勢OR2に配置されたとき、スクレーパ44の先端52bが、スクレーパ42の先端48bよりも表面Qに近くなる。また、ベース部34の軸線A3が、ロボット座標系C1のx-z平面と略平行に配置され、スクレーパ44の軸線A5が、表面Qに対して角度θ3_2で傾斜し、且つ、軸線A1、A2及びA3が互いに略直交する。
 次いで、プロセッサ60は、ベース部34を第2の姿勢OR2に配置した状態で、スクレーパ44の先端52bを、凹部Rの右方に離隔した位置で表面Qへ押し付け、該ベース部34(エンドエフェクタ20)を左方へ移動させた後、該先端52bを表面Qから離反させる。その結果、図9に示すように、表面Qに凹部Rが凹部Rの右側に隣接して形成される。この凹部Rは、凹部Rと同様に、μmオーダーの深さを有する。こうして、スクレーパ44によって凹部Rを形成する第2のキサゲ加工SCが実行される。
 その後、プロセッサ60は、ベース部34を第2の姿勢OR2から第1の姿勢OR1に回動させ、スクレーパ42の先端48bを表面Qに押し付けてベース部34を右方へ移動させることで凹部R2m-1(mは正の整数)を形成し、ベース部34を第1の姿勢OR1から第2の姿勢OR2に回動させ、スクレーパ44の先端52bを表面Qへ押し付けてベース部34を左方へ移動させることで凹部R2mを形成するという一連の動作を繰り返す。その結果、図10に示すように、表面Qの左端縁B1の近傍位置から右端縁B2の近傍位置までロボット座標系C1のx軸方向へ並ぶ複数の凹部R~Rを、表面Qに形成できる。
 図11に、キサゲ加工の他の例を示す。図11に示す例では、プロセッサ60は、ベース部34を第1の姿勢OR1に配置した状態で、スクレーパ42の先端48bを、左端縁B1の近傍位置で表面Qに押し付け、該ベース部34を右端縁B2の近傍位置まで右方へ移動させた後、該先端48bを表面Qから離反させる。その結果、図11に示すように、表面Qに、左端縁B1の近傍位置から右端縁B2の近傍位置まで延在する凹部Rが形成される。こうして、スクレーパ42によって凹部Rを形成する第1のキサゲ加工SCが実行される。
 第1のキサゲ加工SCの後、プロセッサ60は、ベース部34を、第1の姿勢OR1から第2の姿勢OR2に回動させ、スクレーパ44の先端52bを、凹部Rの右端の後側の位置で表面Qへ押し付け、該ベース部34を右端縁B2の近傍位置から左端縁B1の近傍位置まで左方へ移動させた後、該先端52bを表面Qから離反させる。こうして、スクレーパ44によって凹部Rを形成する第2のキサゲ加工SCが実行される。その結果、表面Qに、右端縁B2の近傍位置から左端縁B1の近傍位置まで延在する凹部Rが、凹部Rの後側に隣接して形成される。
 その後、プロセッサ60は、ベース部34を、第2の姿勢OR2から第1の姿勢OR1に回動させ、スクレーパ42の先端48bを表面Qに押し付けてベース部34を右方へ移動させることで凹部R2m-1を形成し、ベース部34を第1の姿勢OR1から第2の姿勢OR2に回動させ、スクレーパ44の先端52bを表面Qへ押し付けてベース部34を左方へ移動させることで凹部R2mを形成するという一連の動作を繰り返す。これにより、表面Qの左端縁B1から右端縁B2まで延在し、ロボット座標系C1のy軸方向へ並ぶ複数の凹部R、R・・・を、表面Qに形成できる。
 以上のように、図10及び図11に示す例では、プロセッサ60は、第2m-1のキサゲ加工SC2m-1において、スクレーパ42を表面Qに押し付けて右方へ移動させることで凹部R2m-1を形成する一方、第2mのキサゲ加工SC2mにおいて、スクレーパ44を表面Qに押し付けて左方へ移動させることで凹部R2mを形成している。
 こうして、プロセッサ60は、ベース部34を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で回動させることでスクレーパ42及び44を交互に切り換え、スクレーパ42で凹部R2m-1を形成する一方、スクレーパ44で凹部R2mを形成する。例えば、プロセッサ60は、上腕部28に対して手首部30を回動させるサーボモータ32を動作させて、該手首部30を軸線A1周りに回動させることで、ベース部34を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で回動させてもよい。
 次に、図12~図18を参照して、キサゲ加工におけるロボット12の制御について、さらに詳細に説明する。1つの凹部Rを形成するために、複数の教示点TPが、表面Qに対して設定される。図12に、上述の凹部R2m-1を形成するために設定される3つの教示点TP(n=1,2,3)を示す。なお、図12に示す3つの教示点TPは、一例であって、如何なる数(例えば4つ以上)の教示点TPが設定されてもよい。
 これら教示点TPは、凹部R2m-1を形成するためにスクレーパ42の先端48b(つまり、ツール座標系C2の原点:TCP)を位置決めすべきロボット座標系C1の座標を規定する。第2m-1のキサゲ加工SC2m-1を行うとき、プロセッサ60は、ベース部34を第1の姿勢OR1に配置するとともに、位置制御を開始し、移動機構部18によってスクレーパ42を教示点TPに移動させるための位置制御指令PCを生成する。
 プロセッサ60は、この位置制御指令PCに従って移動機構部18の各サーボモータ32を動作させることによって、スクレーパ42を、教示点TP→TP→TPの順に位置決めする。この位置制御により、プロセッサ60は、スクレーパ42(具体的には、先端48b)を、複数の教示点TPによって規定される移動経路MPに沿って移動させる。
 なお、本実施形態においては、理解の容易のために、ワークWの表面Qは、ロボット座標系C1のx-y平面と略平行であり、移動経路MPの方向MDは、ロボット座標系C1のx-z平面と略平行であるとする。位置制御指令PCは、スクレーパ42(又は、手首フランジ30b)を、教示点TPまで移動させるときの速度VP_nを規定する速度指令PCV_nを有する。
 位置制御の開始後、プロセッサ60は、位置制御指令PCに従って移動機構部18を動作させて、スクレーパ42を教示点TPへ移動させる。スクレーパ42の先端48bが教示点TPに配置されたとき、図13に示すように、該先端48bは、表面Qから上方へ離隔する。
 スクレーパ42が教示点TPへ到達すると、プロセッサ60は、力制御を開始する。力制御の開始後、プロセッサ60は、力センサ14の検出データに基づいて、移動機構部18がスクレーパ42をワークWの表面Qに押し付ける押付力Fを所定の目標値φに制御するように、移動機構部18の手首フランジ30b(又は、ツール座標系C2の原点)の位置を制御する。
 具体的には、プロセッサ60は、力制御において、力センサ14の検出データに基づいて取得した押付力F(具体的には、反力F’)を目標値φに制御すべく、移動機構部18の手首フランジ30bの位置を制御するための力制御指令FCを生成する。そして、プロセッサ60は、該力制御指令FCを位置制御指令PCに加えて、移動機構部18のサーボモータ32を動作させる。
 これにより、プロセッサ60は、位置制御指令PCに従ってスクレーパ42(又は、手首フランジ30b)を、表面Qに沿って移動経路MPの方向MDに移動させるとともに、力制御指令FCに従ってスクレーパ42(手首フランジ30b)を表面Qに対して接近又は離反する方向(すなわち、ロボット座標系C1のz軸方向)へ移動させる。
 力制御指令FCは、押付力Fを目標値φに到達させるべくスクレーパ42をロボット座標系C1のz軸方向へ移動させる速度を規定する速度指令FCを有する。力制御において、プロセッサ60は、速度指令FCに従って移動機構部18を動作させることで、スクレーパ42(手首フランジ30b)を、ロボット座標系C1のz軸方向へ移動させる。
 スクレーパ42が教示点TPに到達したとき、プロセッサ60は、スクレーパ42を教示点TPへ移動させるための位置制御指令PCとして速度指令PCV_2を生成するともに、力制御指令FCとして速度指令FCV_0を生成する。図13に、スクレーパ42が教示点TPに到達したときにプロセッサ60が生成する速度指令PCV_2及び速度指令FCV_0を模式的に示す。
 スクレーパ42が教示点TPに到達した後、プロセッサ60は、速度指令PCV_2に従って移動機構部18を動作させて、スクレーパ42を教示点TPへ向かって、速度指令PCV_2に対応する(具体的には、一致する)速度VP_2で、表面Qに沿って方向MDへ移動させる。
 これとともに、プロセッサ60は、押付力Fを目標値φに制御すべく速度指令FCV_0を生成し、サーボモータ32への速度指令PCV_2に加えることで、スクレーパ42を表面Qへ向かう方向(すなわち、下方)へ、該速度指令FCV_0に対応する(具体的には、一致する)速度VF_0で移動させる。その結果、移動機構部18は、スクレーパ42を、教示点TPを通過した後、図13中の方向MD’へ移動させることになる。
 図14に、第2m-1のキサゲ加工SC2m-1においてスクレーパ42(具体的には、先端48b)が実際に辿る軌道TRを実線で示す。スクレーパ42は、教示点TPを通過した後、表面Qに対して角度θ4(<90°)を形成するように傾斜した軌道TRで表面Qへ向かって移動し、位置P1で該表面Qに当接する。
 ここで、図14中の教示点TPと位置P1との間の、ロボット座標系C1のx軸及びz軸方向の距離を、それぞれ、距離x1及びz1とすると、該距離x1及びz1、速度指令PCV_2(速度VP_2)、及び速度指令FCV_0(速度VF_0)は、以下の式(1)を満たす。
   z1/x1=FCV_0/PCV_2=VF_0/VP_2 …(1)
 また、角度θ4、距離x1及びz1、速度指令PCV_2(速度VP_2)、及び速度指令FCV_0(速度VF_0)は、以下の式(2)を満たす。
   θ4=tan-1(z1/x1)=tan-1(FCV_0/PCV_2)=tan-1(VF_0/VP_2) …(2)
 よって、仮に、キサゲ加工の加工条件MCとして、x1=10[mm]、z1=5[mm]に設定すると、式(2)より、角度θ4≒26.6°として決定できる。この場合において、加工条件MCとして、速度VP_2(すなわち、速度指令PCV_2)を100[mm/sec]に設定した場合、式(1)より、速度VF_0(すなわち、速度指令FCV_0)を、50[mm/sec]として決定できる。このように、加工条件MCとして、距離x1及びz1、速度指令PCV_2(速度VP_2)、及び速度指令FCV_0(速度VF_0)を適宜設定することで、角度θ4を所望の範囲(例えば、15°~35°)に制御できる。
 なお、プロセッサ60は、これらの加工条件MC(x1、z1、θ4、VP_2、PCV_2、VF_0、FCV_0)のうちの少なくとも1つのパラメータを、オペレータが入力した加工条件MCの他のパラメータに応じて自動で決定してもよい。例えば、オペレータが、入力装置66を操作して、加工条件MCとして、x1=10[mm]、z1=5[mm]、VP_2(PCV_2)=100[mm/sec]と入力したとする。この場合、プロセッサ60は、加工条件MCの入力データと、上述の式(1)及び(2)とから、加工条件MCの他のパラメータとして、θ4=26.6°、及び、VF_0(FCV_0)=50[mm/sec]に自動で決定できる。
 スクレーパ42が表面Qに当接している間、プロセッサ60は、位置制御指令PCに従ってスクレーパ42を方向MDへ移動させるとともに、力制御によって押付力Fを目標値φに制御するための力制御指令FCとして速度指令FCV_1を生成する。この速度指令FCV_1により、移動機構部18の手首フランジ30bの位置を、ロボット座標系C1のz軸方向に、速度指令FCV_1に対応する(具体的には、一致する)速度VF_1で、変位させる。
 ここで、スクレーパ42が表面Qに当接している間に生成する速度指令FCV_1(すなわち、速度VF_1)の最大値は、スクレーパ42が表面Qに当接する前に生成する速度指令FCV_0(すなわち、速度VF_0)よりも、大きく設定され得る。こうして、プロセッサ60は、移動機構部18によってスクレーパ42を目標値φに対応する大きさの押付力Fで押し付けながら表面Qに沿って右方へ移動し、これにより、スクレーパ42の先端48bで表面Qを削るキサゲ加工SC2m-1を実行する。
 スクレーパ42(又は手首フランジ30b)が教示点TPに対応する位置に到達すると、プロセッサ60は、力制御を終了する一方、スクレーパ42を教示点TPへ移動させるための位置制御指令PCを生成する。そして、プロセッサ60は、位置制御指令PCに従ってロボット12を動作させることで、スクレーパ42を教示点TPへ向かって右上方へ移動させる。
 その結果、スクレーパ42は、ワークWの表面Qに対して角度θ5(<90°)を形成するように傾斜した軌道TRで右上方へ移動し、該スクレーパ42の先端48bが、位置P2で表面Qから離反する。こうして、スクレーパ42によって表面Qを位置P1から位置P2まで距離x2に亘って削り、第2m-1のキサゲ加工SC2m-1が終了する。
 なお、本実施形態においては、ロボット座標系C1のx軸方向における位置P2の座標は、教示点TPと略同じであるとする。その後、スクレーパ42は、教示点TP(又はその直下の位置)へ到達する。このように実行される第2m-1のキサゲ加工SC2m-1によって、ロボット座標系C1のx軸方向の長さx2を有する凹部R2m-1が表面Qに形成される。
 プロセッサ60は、第2m-1のキサゲ加工SC2m-1と同様の方法により、上述の凹部R2mを形成するための第2mのキサゲ加工SC2mを実行する。具体的には、図15に示すように、凹部R2mを形成するための3つの教示点TP(n=1,2,3)が表面Qに沿って設定される。本実施形態においては、図15に示す凹部R2mを形成するための教示点TPは、図12に示す凹部R2m-1を形成するための教示点TPと、ロボット座標系C1のy-z平面と平行な面を基準として対称となっている。
 そして、プロセッサ60は、第2mのキサゲ加工SC2mにおいて、上述した第2m-1のキサゲ加工SC2m-1と同様に位置制御及び力制御を実行する。具体的には、プロセッサ60は、第2m-1のキサゲ加工SC2m-1においてスクレーパ42を図14に示す教示点TPに到達させた後、ベース部34を第2の姿勢OR2に回動させるとともに、位置制御を開始し、移動機構部18によってスクレーパ44の先端52b(ツール座標系C3の原点:TCP)を、図15に示す教示点TPに移動させるための位置制御指令PCを生成する。
 そして、プロセッサ60は、スクレーパ44が図15に示す教示点TPに到達したときに、力制御を開始し、力センサ14の検出データに基づいて取得した押付力F(反力F’)を目標値φに制御すべく、移動機構部18の手首フランジ30bの位置を制御するための力制御指令FCを生成する。
 スクレーパ44が表面Qに当接している間、プロセッサ60は、位置制御指令PCに従ってスクレーパ44を方向MDへ移動させるとともに、力制御指令FCに従って移動機構部18の手首フランジ30bの位置を、ロボット座標系C1のz軸方向に変位させる。そして、スクレーパ44(又は手首フランジ30b)が図15中の教示点TPに対応する位置に到達すると、プロセッサ60は、力制御を終了する一方、スクレーパ44を教示点TPへ移動させるための位置制御指令PCを生成する。
 この位置制御及び力制御によって、プロセッサ60は、スクレーパ44の先端52bを、図16に示す軌道TRに沿って移動させる。これにより、スクレーパ44は、図16中の位置P1から位置P2まで距離x2に亘って表面Qを削り、長さx2を有する凹部R2mが表面Qに形成される。
 なお、プロセッサ60は、第2m-1のキサゲ加工SC2m-1を終了したとき(つまり、スクレーパ42を図14中の教示点TPに到達させたとき)、ベース部34を第2の姿勢OR2に回動させた後に、第2mのキサゲ加工SC2mの位置制御を開始し、スクレーパ44を、次の凹部R2mのために設定された図15中の教示点TPへ移動させる動作を開始してもよい。
 同様に、プロセッサ60は、第2mのキサゲ加工SC2mを終了したとき(つまり、スクレーパ44を図16中の教示点TPに到達させたとき)、ベース部34を第1の姿勢OR1に回動させた後に、次のキサゲ加工SC2m-1の位置制御を開始し、スクレーパ42を、次の凹部R2m-1のために設定された図12中の教示点TPへ移動させる動作を開始してもよい。
 代替的には、プロセッサ60は、第2m-1のキサゲ加工SC2m-1を終了したとき、第2mのキサゲ加工SC2mの位置制御を開始し、スクレーパ44を図15中の教示点TPへ移動させている間に、ベース部34を第1の姿勢OR1から第2の姿勢OR2に回動させてもよい。
 同様に、プロセッサ60は、第2mのキサゲ加工SC2mを終了したとき、次のキサゲ加工SC2m-1の位置制御を開始し、スクレーパ42を図12中の教示点TPへ移動させている間に、ベース部34を第2の姿勢OR2から第1の姿勢OR1に回動させてもよい。この場合、プロセッサ60は、スクレーパ42又は44を次の教示点TPへ移動させる動作と、ベース部34を軸線A1周りに回動させる動作とを並行して実行する。
 図10に示す凹部R~Rを形成するキサゲ加工SCにおいて力制御を実行したときの押付力Fの時間変化特性を、図17に模式的に示す。図17に示すように、プロセッサ60がスクレーパ42又は44を位置P1で表面Qに当接させた後、押付力Fは、急激に上昇してピーク値Fに到達する。その後、押付力Fは、スクレーパ42又は44が教示点TPに近づくにつれて急激に減少し、スクレーパ42又は44が位置P2で表面Qから離反したときにゼロとなる。
 ここで、図10中の凹部R~Rの長さx2は比較的短いので、教示点TPと教示点TPとの距離(x1+x2)が、比較的短く設定される。この場合、プロセッサ60は、押付力Fが力制御の目標値φに到達する前に(又は、到達した時点で)、スクレーパ42又は44を上方へ移動させることになる。したがって、本実施形態においては、ピーク値Fは、目標値F以下となる。
 一方、図11に示す凹部R及びRを形成するキサゲ加工SCにおいて力制御を実行したときの押付力Fの時間変化特性を、図18に模式的に示す。図18に示すように、プロセッサ60がスクレーパ42又は44を位置P1で表面Qに当接させた後、押付力Fは、急激に上昇して目標値φに到達する。
 その後、プロセッサ60は、力制御により押付力Fを目標値φに継続して維持するように手首フランジ30bの位置を制御しつつ、位置制御によりスクレーパ42又は44を方向MDへ移動させる。そして、押付力Fは、スクレーパ42又は44が教示点TPに近づくにつれて急激に減少し、スクレーパ42又は44が位置P2で表面Qから離反したときにゼロとなる。プロセッサ60は、力制御を実行することで、押付力Fを、図17又は図18に示す大きさとなるように、制御する。
 なお、プロセッサ60は、スクレーパ42又は44が教示点TPを通過してから教示点TPに到達するまで、位置制御と並行して、力制御を継続して実行してもよい。この場合、スクレーパ42又は44が教示点TPに近づくにつれて、位置制御が力制御よりも優勢となり、プロセッサ60は、スクレーパ42又は44(手首フランジ30b)を、教示点TPに対応する位置に到達させる前に、表面Qから離れる方向(すなわち、上方)へ移動させることになる。
 そして、プロセッサ60は、位置P2でスクレーパ42又は44を表面Qから離反させて、角度θ5を形成するように傾斜した軌道TRに沿って教示点TPへ向かって移動させる。この場合、位置P2は、教示点TPよりも教示点TPの側(つまり、図14の右側、又は図16の左側)へずれることになり、また、スクレーパ42又は44の先端48b又は52bの軌道TRの終点は、教示点TPの下方の位置となる。この場合においても、押付力Fを、図17又は図18に示すように制御できる。
 以上のように、本実施形態においては、ロボット12は、基端46a及び48aから先端48b及び52bへ向かうにつれて互いに接近するように延在する一対のスクレーパ42及び44と、第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間でベース部34を回動させる移動機構部18とを有している。
 この構成によれば、ベース部34を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で回動させることでスクレーパ42及び44を切り換え、スクレーパ42で凹部R2m-1を形成する一方、スクレーパ44で凹部R2mを形成できる。これにより、1つの凹部R2m-1を形成する第2m-1のキサゲ加工SC2m-1の終了時から、次の凹部R2mを形成する第2mのキサゲ加工SC2mの開始時までの時間を短縮することができるので、複数の凹部Rを表面Qに連続して効率的に形成することができる。その結果、キサゲ加工のサイクルタイムを縮減できるので、生産性を向上させることができる。
 また、本実施形態においては、ベース部34は、軸線A3(第1の軸線)に沿って延在し、一対のスクレーパ42及び44は、軸線A3の方向に互いに対向するように配置されている。そして、移動機構部18は、ベース部34を、軸線A3と直交するように配置された軸線A1(第2の軸線)の周りに回動させている。この構成によれば、ベース部34の姿勢ORを、第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で迅速且つ高精度に切り換えることができる。
 また、本実施形態においては、一対のスクレーパ42及び44は、軸線A1及びA3と直交する軸線A2(第3の軸線)を基準として互いに対称に配置されている。この構成によれば、ベース部34の姿勢ORを第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で切り換えるときに該ベース部34を軸線A1周りに回動させる角度を共通とすることができる。
 これにより、姿勢ORの切り換え時におけるベース部34の移動量を最小化することができるので、キサゲ加工のサイクルタイムを縮減できるとともに、姿勢ORを切り換えるための制御を簡単化できる。また、ベース部34の姿勢ORの切り換え時に手首部30に掛かるモーメントの大きさを揃えることができるので、エンドエフェクタ20の姿勢を高精度に制御できる。
 なお、プロセッサ60は、図10に示す凹部Rを形成した後、第1列の凹部R~Rの後側に、第2列の凹部R~R14を連続して形成してもよい。このようなキサゲ加工について、図19を参照して説明する。プロセッサ60は、スクレーパ42で凹部Rを形成した後、ベース部34を第1の姿勢OR1から第2の姿勢OR2に回動し、スクレーパ44によって、凹部Rの後側に隣接するように凹部Rを形成する。
 その後、プロセッサ60は、ベース部34の姿勢を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で切り換えつつ、スクレーパ42で凹部R2m-1を形成する一方、スクレーパ44で凹部R2mを形成する。これにより、図20に示すように、第1列の凹部R~Rの後側に、第2列の凹部R~R14が、右端縁B2から左端縁B1へ向かって順に形成される。これら凹部R~R14のうち、凹部R2m-1には図12に示す教示点TP~TPが設定される一方、凹部R2mには図15に示す教示点TP~TPが設定される。プロセッサ60は、上述の位置制御及び力制御を実行することで、凹部R~R14を形成する。
 なお、図21に示すように、凹部Rが右端縁B2に隣接する場合は、プロセッサ60は、スクレーパ44で凹部Rを形成した後、ベース部34を第2の姿勢OR1から第1の姿勢OR1に回動し、スクレーパ42によって、凹部Rの後側に隣接するように凹部Rを形成する。
 その後、プロセッサ60は、ベース部34の姿勢を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で切り換えつつ、スクレーパ42で凹部R2m-1を形成する一方、スクレーパ44で凹部R2mを形成する。これにより、図22に示すように、第1列の凹部R~Rの後側に、第2列の凹部R~R12が、右端縁B2から左端縁B1へ向かって順に形成される。
 なお、プロセッサ60は、ベース部34の姿勢を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で切り換えつつ、スクレーパ44を左方へ移動することで凹部R2m-1を形成する一方、スクレーパ42を右方へ移動することで凹部R2mを形成することもできる。プロセッサ60は、上述したキサゲ加工SCをコンピュータプログラムPGに従って、自動で実行する。このコンピュータプログラムPGは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な記録媒体としてのメモリ62に記録された形で提供されてもよい。
 次に、図23~図25を参照して、他の実施形態に係るロボットシステム80について説明する。ロボットシステム80は、上述のロボットシステム10と、清掃装置82をさらに備える点で、相違する。清掃装置82は、流体装置84、及びホース86を有する。例えば、流体装置84は、流体(例えば、圧縮ガス)を供給又は吸引する電動ポンプである。ホース86は、一端が流体装置84に接続され、他端に開口部88を有する。流体装置84は、ホース86に流体を供給し、開口部88から該流体を外部へ噴射する。又は、流体装置84は、開口部88を通して外気を吸引する。
 一方、ロボット12には、図25に示すように、取付部材90が設けられている。取付部材90は、ロッド92と、該ロッド92の先端部に固設された保持リング94とを有する。ロッド92は、その基端部が、移動機構部18の可動要素(例えば、上腕部28又は手首部30)、又は、エンドエフェクタ20(例えば、ベース部34)に固定されている。
 清掃装置82のホース86は、保持リング94の内部に挿通固定されている。保持リング94は、ホース86の開口部88が、一対のスクレーパ42及び44の先端48b及び52bの間に配置され、且つ、該先端48b及び52bの方向を向くように、ホース86を保持する。
 プロセッサ60は、スクレーパ42又は44でキサゲ加工SCを実行している間、流体装置84を動作させて、該キサゲ加工により生じた切屑を、開口部88から噴射した流体によって吹き飛ばすか、又は、開口部88から外気を吸引することで該開口部88を通してホース86内に吸引する。この清掃装置82により、キサゲ加工中に生じた切屑がスクレーパ42又は44に付着してしまうのを防止することができるので、加工品質を向上させることができる。
 次に、図26を参照して、他の実施形態に係るエンドエフェクタ100について説明する。エンドエフェクタ100は、上述のエンドエフェクタ20の代わりに、力センサ14を介して手首フランジ30bに着脱可能に取り付けられ得る。エンドエフェクタ100は、上述のエンドエフェクタ20と、以下の構成において相違する。
 具体的には、エンドエフェクタ100においては、スクレーパ保持部38及び40の各々は、軸線A3の方向へ移動可能となるようにベース部34に設けられている。例えば、ベース部34の底面34bには、軸線A3の方向へ延在するレール(図示せず)が設けられ、スクレーパ保持部38及び40の各々は、その上面に、該レールと摺動可能に係合する係合部を有する。これにより、スクレーパ保持部38及び40は、軸線A3の方向へ摺動可能となるようにベース部34と係合する。
 また、スクレーパ42は、柄部46の基端46aが、軸線A6の周りに回動可能となるようにスクレーパ保持部38に保持されている。同様に、スクレーパ44は、柄部50の基端50aが、軸線A7の周りに回動可能となるようにスクレーパ保持部40に保持されている。軸線A6及びA7は、互いに平行であり、軸線A3と直交する。こうして、スクレーパ42は、スクレーパ保持部38を介してベース部34に回動可能に設けられ、また、スクレーパ44は、スクレーパ保持部40を介してベース部34に回動可能に設けられる。
 また、エンドエフェクタ100は、スクレーパ駆動部102、104及び106をさらに有する。スクレーパ駆動部102は、例えばサーボモータを有し、ベース部34に固定される。スクレーパ駆動部102は、制御装置16からの指令に応じて、スクレーパ保持部38及び40を、互いに接近及び離反するように同期して移動させる。
 より具体的には、ベース部34の内部には、ボールねじ機構(図示せず)が設けられ、スクレーパ駆動部102は、該ボールねじ機構を作動させることによって、スクレーパ保持部38及び40(すなわち、スクレーパ42及び44)を、互いに接近及び離反するように同期して移動させることができる。これにより、スクレーパ42の先端48bと、スクレーパ44の先端52bとの間隔δを変化させることができる。
 一方、スクレーパ駆動部104は、例えばサーボモータを有し、スクレーパ保持部38に固定されている。スクレーパ駆動部104は、制御装置16からの指令に応じて、スクレーパ42を軸線A6の周りに回動させ、これにより、軸線A3に対する軸線A4の角度θ1を変化させることができる。
 同様に、スクレーパ駆動部106は、例えばサーボモータを有し、スクレーパ保持部40に固定されている。スクレーパ駆動部106は、制御装置16からの指令に応じて、スクレーパ44を軸線A7の周りに回動させ、これにより、軸線A3に対する軸線A5の角度θ2を変化させることができる。
 一例として、オペレータは、入力装置66を操作して、加工条件MCとして間隔δを入力してもよい。この場合、プロセッサ60は、スクレーパ駆動部102を動作させて、スクレーパ保持部38及び40を、先端48b及び52bの間隔が入力された間隔δとなるように、自動で配置する。
 他の例として、オペレータは、入力装置66を操作して、加工条件MCとして、角度θ1及びθ2を入力してもよい。この場合に、プロセッサ60は、スクレーパ駆動部104及び106を動作させて、入力された角度θ1及びθ2となるように、スクレーパ42及び44をそれぞれ回動させる。
 さらに他の例として、オペレータは、入力装置66を操作して、加工条件MCのうち、角度θ1及びθ2、図5に示す角度θ3(具体的には、図6中の角度θ3_1、及び図8中の角度θ3_2)、ベース部34を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で回動させる角度θ6、上述の間隔δ、スクレーパ42及び44の寸法DM(例えば、刃部48及び52の軸線A4及びA5の方向の長さ)の少なくとも1つのパラメータMC1を入力してもよい。
 そして、プロセッサ60は、加工条件MCのうち、入力されたパラメータMC1以外のパラメータMC2を、該パラメータMC1に応じて自動で決定してもよい。例えば、オペレータは、パラメータMC1として、角度θ3、及び寸法DMを入力する。プロセッサ60は、入力されたパラメータMC1に応じて、パラメータMC2としての角度θ1及びθ2、角度θ6、及び間隔δを自動で決定する。プロセッサ60は、決定した角度θ1、角度θ2、及び間隔δとなるように、スクレーパ駆動部102によってスクレーパ42及び44を移動させるとともに、スクレーパ駆動部104及び106によってスクレーパ42及び44を回動させる。
 この場合において、パラメータMC1(例えば、角度θ3、寸法DM)と、パラメータMC2(例えば、角度θ1又はθ2、角度θ6、間隔δ)とを互いに関連付けて格納したデータテーブルDT1が、メモリ62に予め格納されてもよい。プロセッサ60は、入力されたパラメータMC1に対応するパラメータMC2をデータテーブルDT1から検索することで、該パラメータMC2を自動で決定できる。
 なお、プロセッサ60は、角度θ6が最小となるように、入力されたパラメータMC1に応じてパラメータMC2を決定してもよい。この構成によれば、キサゲ加工においてベース部34を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で回動させる移動量を小さくすることができるので、サイクルタイムを縮減できる。また、プロセッサ60は、オペレータが加工条件MCを入力するための入力画面の画像データを生成し、表示装置68に表示させてもよい。
 以上のように、本実施形態においては、一対のスクレーパ42及び44は、間隔δを可変とするようにベース部34に可動に設けられている。また、スクレーパ42及び44は、ベース部34に回動可能に設けられている。この構成によれば、加工条件MC(角度θ1及びθ2、間隔δ)を適宜設定することで、用途に応じてスクレーパ42及び44の配置を詳細に調整することができる。
 なお、プロセッサ60は、エンドエフェクタ100を用いてキサゲ加工SCを実行しているときに、スクレーパ42又は44をベース部34に対して回動させてもよい。この機能について、図27を参照して説明する。図27に示す例では、表面Qから上方へ突出する凸部Eが、該表面Qに形成されている。このような場合において、スクレーパ44で表面Qを左方へ削るキサゲ加工を実行しているとき、他方のスクレーパ42が凸部Eと干渉し得る。
 このような干渉を回避するために、プロセッサ60は、スクレーパ44でキサゲ加工を実行するときに、ロボット座標系C1における凸部Eの位置データに基づいてスクレーパ駆動部104を動作させてスクレーパ42を凸部Eから退避させるように回動させることで、該スクレーパ42と該凸部Eとの干渉を防止できる。
 なお、スクレーパ42及び44のいずれか一方がベース部34に可動に設けられる一方、他方がベース部34に固定されてもよい。例えば、スクレーパ42のみがベース部34に軸線A3に沿って可動に設けられた場合において、プロセッサ60は、スクレーパ44でキサゲ加工を実行するときに、ロボット座標系C1における凸部Eの位置データに基づいてスクレーパ駆動部102を動作させてスクレーパ42を凸部Eから退避させるように移動させることで、該スクレーパ42と該凸部Eとの干渉を防止してもよい。
 また、エンドエフェクタ100において、スクレーパ42及び44の一方が、ベース部34に回動可能に設けられる一方、他方がベース部34に回動不能に固定されてもよい。例えば、スクレーパ42がスクレーパ保持部38に回動可能に設けられる一方、スクレーパ44が、その軸線A5が軸線A3に対して角度θ2で傾斜した状態で、スクレーパ保持部40に回動不能に固定されてもよい。
 また、スクレーパ42の刃部48と、スクレーパ44の刃部52とは、互いに異なる寸法DMを有してもよい。例えば、軸線A4と直交する方向における刃部48の幅は、軸線A5と直交する方向における刃部52の幅よりも小さく(又は、大きく)てもよい。この場合、スクレーパ42で形成する凹部R2m-1の幅が、スクレーパ44で形成する凹部R2mの幅よりも小さく(又は、大きく)なる。
 また、プロセッサ60は、粗加工として、スクレーパ42によって図10に示す凹部R~Rを全て形成した後、仕上げ加工として、スクレーパ44を右端縁B2から左端縁B1まで凹部R~Rの上を通過するように左方へ移動させることで、図11に示す凹部Rを、凹部R~R上に重ねて形成してもよい。
 この構成によれば、プロセッサ60は、スクレーパ42及び44を使い分けて、粗加工と仕上げ加工を連続的に実行することができる。また、粗加工を行うスクレーパ42の刃部48の幅を、仕上げ加工を行うスクレーパ44の刃部52の幅よりも小さく(又は、大きく)してもよい。
 なお、上述の実施形態においては、一対のスクレーパ42及び44が、基端46a及び50aから先端48b及び52bへ向かうにつれて互いに接近するように延在している場合について述べた。しかしながら、一対のスクレーパ42及び44が、基端46a及び50aから先端48b及び52bへ向かうにつれて互いに離反するように延在してもよい。
 このような形態を、図28に示す。図28に示すエンドエフェクタ20’は、上述のエンドエフェクタ20と、スクレーパ保持部38及びスクレーパ42の位置と、スクレーパ保持部40及びスクレーパ44の位置とが入れ替わっている点で、相違する。このエンドエフェクタ20’においては、一対のスクレーパ42及び44が、基端46a及び50aから先端48b及び52bへ向かうにつれて互いに離反するように延在する。
 一対のスクレーパ42及び44は、軸線A2を基準として互いに対称に配置されてもよい。このエンドエフェクタ20’においても、プロセッサ60は、移動機構部18を動作せることで、ベース部34を、スクレーパ42の先端48bがスクレーパ44の先端52bよりもワークWの表面Qに近くなる第1の姿勢OR1と、スクレーパ44の先端52bがスクレーパ42の先端48bよりもワークWの表面Qに近くなる第2の姿勢OR2との間で回動することができる。
 なお、エンドエフェクタ20’において、上述のエンドエフェクタ100と同様に、スクレーパ42及び44が、軸線A3の方向へ移動可能となるようにベース部34に設けられてもよいし、また、スクレーパ42及び44は、ベース部34に回動可能に設けられてもよい。この場合、エンドエフェクタ20’は、上述のスクレーパ駆動部102、104及び106をさらに有してもよい。
 なお、上述の実施形態においては、手首部30(つまり、エンドエフェクタ20)が、上腕部28の先端部に軸線A1周りに回動可能に設けられる場合について述べた。しかしながら、手首部30は、上腕部28の先端部に回動不能に固定されてもよい。この場合、プロセッサ60は、旋回胴24、下腕部26、及び上腕部28を動作させることで、ベース部34を第1の姿勢OR1と第2の姿勢OR2との間で回動させる。
 また、エンドエフェクタ20、20’又は100は、スクレーパ42及び44に加えて、さらなるスクレーパを有してもよい。例えば、エンドエフェクタ20、20’又は100は、第1対のスクレーパ42A及び44Aと、軸線A3及びA2と直交する方向に互いに対向配置された第2対のスクレーパ42B及び44Bとを有してもよい。
 また、上述したエンドエフェクタ20、20’、100の構造は一例であって、他の種々の構造が考えられる。例えば、ベース部34、スクレーパ42及び44は、共通の円弧軸に沿って延在するように構成されてもよい。この場合、ベース部34、スクレーパ42及び44の組立体は、略C字状の外形を有することになる。
 また、上述の実施形態においては、プロセッサ60が、キサゲ加工SCにおいて位置制御と力制御を並行して実行する場合について述べた。しかしながら、プロセッサ60は、位置制御のみを実行することでキサゲ加工SCを行うこともできる。この場合において、ワークWの表面Qに対し、複数の教示点TPを適宜設定することで、キサゲ加工中の押付力Fを、図17又は図18に示すように制御することができる。この場合、ロボットシステム10又は80から力センサ14を省略できる。
 力センサ14は、例えば、作業セルとロボットベース22との間に介挿されてもよいし、又は、ロボット12の如何なる部位に設けられてもよい。また、力センサ14は、ロボット12に限らず、ワークWの側に設けられてもよい。例えば、力センサ14を、ワークWと、該ワークWが載置される載置面との間に介挿することによって、押付力Fを検出できる。また、力センサ14は、6軸力覚センサに限らず、例えば、1軸又は3軸力センサであってもよいし、押付力Fを検出可能な如何なるセンサであってもよい。
 また、ロボット12は、垂直多関節ロボットに限らず、例えば、水平多関節ロボット、パラレルリンクロボット等、如何なるタイプのロボットであってもよいし、又は、複数のボールねじ機構を有する移動機械であってもよい。以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
 10,80  ロボットシステム
 12  ロボット
 14  力センサ
 16  制御装置
 18  移動機構部
 20,20’,100  エンドエフェクタ
 34  ベース部
 42,44  スクレーパ
 60  プロセッサ
 82  清掃装置

Claims (9)

  1.  ワークの表面を平坦にするために削るキサゲ加工を行うロボットであって、
     ベース部と、
     互いに対向するように前記ベース部に設けられた一対のスクレーパであって、前記ベース部に連結される基端、及び前記表面を削る先端を各々有し、該基端から該先端へ向かうにつれて互いに接近又は離反するように延在する、一対のスクレーパと、
     前記一対のスクレーパの一方が他方よりも前記表面に近くなる第1の姿勢と、前記他方が前記一方よりも前記表面に近くなる第2の姿勢との間で前記ベース部を回動させる移動機構部と、を備える、ロボット。
  2.  前記ベース部は、第1の軸線に沿って延在し、
     前記一対のスクレーパは、前記第1の軸線の方向に互いに対向するように配置され、
     前記移動機構部は、前記第1の軸線と直交する第2の軸線の周りに前記ベース部を回動させる、請求項1に記載のロボット。
  3.  前記一対のスクレーパは、前記第1の軸線及び前記第2の軸線と直交する第3の軸線を基準として互いに対称に配置される、請求項2に記載のロボット。
  4.  前記一対のスクレーパのうちの少なくとも一方は、該一対のスクレーパの間隔を可変とするように前記ベース部に可動に設けられる、請求項1~3のいずれか1項に記載のロボット。
  5.  前記一対のスクレーパのうちの少なくとも一方は、前記ベース部に回動可能に設けられる、請求項1~4のいずれか1項に記載のロボット。
  6.  請求項1~5のいずれか1項に記載のロボットと、
     前記ロボットを制御する制御装置と、を備え、
     前記制御装置は、
      前記ベース部を前記第1の姿勢に配置した状態で、前記一方の前記先端を前記表面へ押し付けて前記ベース部を第1の方向へ移動させることで、第1の前記キサゲ加工を実行し、
      前記第1のキサゲ加工の後に、前記ベース部を前記第1の姿勢から前記第2の姿勢に回動させ、
      前記ベース部を前記第2の姿勢に配置した状態で、前記他方の前記先端を前記表面へ押し付けて前記ベース部を前記第1の方向とは反対の第2の方向へ移動させることで、第2の前記キサゲ加工を実行する
    ように、前記移動機構部を制御する、ロボットシステム。
  7.  前記一対のスクレーパの前記先端の間に配置された開口部を有し、前記キサゲ加工により生じた切屑を、前記開口部を通して吸引するか、又は前記開口部から噴射した流体によって吹き飛ばす清掃装置をさらに備える、請求項6に記載のロボットシステム。
  8.  請求項1~5のいずれか1項に記載のロボットを用いて、ワークの表面を平坦にするために削るキサゲ加工を行う方法であって、
     プロセッサが、
      前記ベース部を前記第1の姿勢に配置した状態で、前記一方の前記先端を前記表面へ押し付けて前記ベース部を第1の方向へ移動させることで、第1の前記キサゲ加工を実行し、
      前記第1のキサゲ加工の後に、前記ベース部を前記第1の姿勢から前記第2の姿勢に回動させ、
      前記ベース部を前記第2の姿勢に配置した状態で、前記他方の前記先端を前記表面へ押し付けて前記ベース部を前記第1の方向とは反対の第2の方向へ移動させることで、第2の前記キサゲ加工を実行する
    ように、前記移動機構部を制御する、方法。
  9.  請求項8に記載の方法を前記プロセッサに実行させる、コンピュータプログラム。
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