JP2014040001A - Workpiece processing device and control method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用ロボットなどのロボットハンドに取り付けて使用するワーク加工装置とその制御方法に関する。 The present invention relates to a workpiece processing apparatus that is used by being attached to a robot hand such as an industrial robot, and a control method thereof.
産業用ロボットなどのロボットハンドに取り付けて使用し、ワークのバリ取り、C面取り、ラウンドエッジ加工等の切削加工や研削加工をする「ワーク加工装置」として、例えば特許文献1,2が既に提案されている。
特許文献1の「力制御装置及びそれを用いたロボット」は、切削によって生じる加工反力を計測し、切削工具をワークへ押付ける力が設定した値になるように力制御しながら、予め教示した軌道に沿って加工するものである。
また、特許文献2の「ワークの倣い加工装置」は、形状にばらつきのあるワークに対して、基準面に倣いながら加工するものである。
For example,
The “force control device and robot using the same” disclosed in
In addition, the “work copying apparatus” in
図1は、特許文献1の制御における工具押付け力(A)と工具の変位(B)を示す模式図である。
図1(A)に示すように、工具押付け力Ftが目標値になるように力制御した場合、加工反力Rの変動に追従できない問題点があった。すなわち、特許文献1の制御手段により鋳鉄等の硬い材質のワークを加工した場合、工具押付け力Ftの目標値からのズレをフィードバックして目標値に近づけようとしても、高周期の振動や衝撃力には、通常の制御周期では制御が追いつかずに工具の位置が変位し、加工面に悪影響が出る。そのため、図1(B)に示すように、ロボットハンドに取付けたワーク加工装置が衝撃力によりワークから離れる方向、或いはワークから離れる方向以外にも発生する。(例えば、加工反力が急に小さくなったらそれに合わせて工具を押付けなくてはならない。)
いずれにせよ工具反力の激しい変動を打ち消すように制御することは通常の制御周期では困難であるため、加工精度の劣化や工具の破損等が発生する問題点があった。
また、基準面に倣いながら加工する特許文献2の手段は、比較的柔らかい材質の製品を対象としているため、鋳鉄等の硬い材質のワークには適用できない。また、緩衝機構を備えているため、加工反力の変動で加工精度が劣化する問題点があった。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a tool pressing force (A) and a tool displacement (B) in the control of
As shown in FIG. 1A, when the force control is performed so that the tool pressing force Ft becomes a target value, there is a problem that the variation of the machining reaction force R cannot be followed. That is, when a hard material such as cast iron is machined by the control means of
In any case, since it is difficult to control so as to cancel out the severe fluctuation of the tool reaction force in the normal control cycle, there is a problem in that the machining accuracy is deteriorated or the tool is broken.
Moreover, since the means of
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の第1の目的は、鋳鉄等の硬い材質のワークを加工する場合に、衝撃的な加工反力が発生しても加工精度を維持しかつ工具の破損等を防止することができるワーク加工装置とその制御方法を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、ワークのバリ取り、C面取り、ラウンドエッジ加工、平面の加工、及びワークに基準とできる形状があれば、それを倣うができるワーク加工装置とその制御方法を提供することにある。
さらに、本発明の第3の目的は、C面取り及びラウンドエッジ加工の寸法を変化させることができるワーク加工装置とその制御方法を提供することにある。
The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the first object of the present invention is to maintain machining accuracy and prevent damage to tools even when a shocking reaction force occurs when machining a hard material such as cast iron. An object of the present invention is to provide a workpiece processing apparatus and a control method thereof.
In addition, a second object of the present invention is to provide a workpiece machining apparatus and a control method for the workpiece deburring, C-chamfering, round edge machining, plane machining, and workpiece machining apparatus capable of following the workpiece if there is a reference shape. Is to provide.
Furthermore, a third object of the present invention is to provide a workpiece machining apparatus capable of changing the dimensions of C chamfering and round edge machining, and a control method therefor.
本発明によれば、空間6自由度をカバーして移動可能なロボットハンドに取り付けられ、これに作用する外力を検出する力センサと、
該力センサに取り付けられワークの外面を倣う倣い部材を有する倣い治具と、
該倣い治具又はロボットハンドに取り付けられワークを加工する加工工具と、
前記倣い治具のワーク外面に対する倣い治具押付力を、予想される加工反力の最大値よりも大きい値に力制御する加工制御装置とを備え、
前記倣い部材でワークの外面を倣いながら倣い治具をワークの外面に沿って移動し、前記加工工具によりワークを加工する、ことを特徴とするワーク加工装置が提供される。
According to the present invention, a force sensor is attached to a movable robot hand that covers six degrees of freedom of space and detects an external force acting on the robot hand.
A copying jig having a copying member attached to the force sensor and copying the outer surface of the workpiece;
A machining tool attached to the copying jig or the robot hand for machining a workpiece;
A machining control device for force-controlling the copying jig pressing force against the workpiece outer surface of the copying jig to a value larger than the maximum value of the expected machining reaction force;
There is provided a workpiece machining apparatus that moves a copying jig along the outer surface of the workpiece while copying the outer surface of the workpiece with the copying member, and processes the workpiece with the machining tool.
参考例によれば、前記倣い治具は、前記倣い部材をワークの外面に向けて付勢するばねを有し、該ばねのばね定数は、加工反力の変動による倣い治具の変位が無視できるように大きく設定され、要求されている加工精度に収まるように成されている。 According to the reference example, the copying jig has a spring that urges the copying member toward the outer surface of the workpiece, and the spring constant of the spring ignores the displacement of the copying jig due to variation in the processing reaction force. The size is set as large as possible, and is set so as to be within the required processing accuracy.
また、前記倣い部材は、C面もしくはラウンドエッジ加工するエッジを共有するワークの2面を倣う第1倣い部材と第2倣い部材からなる。 Further, the copying member includes a first copying member and a second copying member that copy two surfaces of a workpiece sharing a C surface or an edge to be rounded.
また本発明の好ましい一実施形態によれば、前記第1倣い部材と第2倣い部材は、それぞれ球面ローラ、又は曲面ローラからなる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the first copying member and the second copying member are each composed of a spherical roller or a curved roller.
また本発明の好ましい別の一実施形態によれば、前記倣い治具に取付けられ、前記加工工具を直線上又は曲線上に移動させる工具移動装置を備える。 According to another preferred embodiment of the present invention, a tool moving device attached to the copying jig and moving the machining tool on a straight line or a curve is provided.
(1)倣い部材をワークの外面に向けて付勢するばねを有する、(2)倣い部材が球面ローラからなる、(3)加工工具を移動させる工具移動装置を備える、等の構成により、C面取り及びラウンドエッジ加工の寸法を変化させることができる。 (1) having a spring that biases the copying member toward the outer surface of the workpiece, (2) the copying member is made of a spherical roller, (3) a tool moving device that moves the machining tool, etc. The dimensions of chamfering and round edge machining can be varied.
また本発明によれば、空間6自由度をカバーして移動可能なロボットハンドに取り付けられ、これに作用する外力を検出する力センサと、
該力センサに取り付けられワークの外面を倣う倣い部材を有する倣い治具と、
該倣い治具又はロボットハンドに取り付けられワークを加工する加工工具と、
前記倣い治具のワーク外面に対する倣い治具押付力を力制御する加工制御装置とを備え、
前記倣い治具押付力を予想される加工反力の最大値よりも大きい値に設定し、
前記倣い部材でワークの外面を倣いながら倣い治具をワークの外面に沿って移動し、前記加工工具によりワークを加工する、ことを特徴とするワーク加工装置の制御方法が提供される。
Further, according to the present invention, a force sensor that is attached to a movable robot hand covering six degrees of freedom of space and detects an external force acting on the robot hand,
A copying jig having a copying member attached to the force sensor and copying the outer surface of the workpiece;
A machining tool attached to the copying jig or the robot hand for machining a workpiece;
A machining control device for controlling the pressing force of the copying jig against the workpiece outer surface of the copying jig;
The copying jig pressing force is set to a value larger than the maximum value of the expected machining reaction force,
There is provided a method of controlling a workpiece machining apparatus, wherein a copying jig is moved along the outer surface of the workpiece while copying the outer surface of the workpiece with the copying member, and the workpiece is machined by the machining tool.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記加工制御装置は、前記力制御と、前記倣い治具を予め教示した経路に沿って移動する位置制御とのハイブリッド制御を行う。 According to a preferred embodiment of the present invention, the machining control device performs a hybrid control of the force control and a position control for moving the copying jig along a previously taught path.
また、複数の倣い治具又は加工工具を準備し、これを順次交換して、前記加工を複数回実施する、ことが好ましい。 Moreover, it is preferable to prepare a plurality of copying jigs or processing tools, sequentially replace them, and perform the processing a plurality of times.
また、複数の倣い治具又は加工工具を準備し、これを順次交換して、上述した加工を複数回実施することにより、ワークのバリ取り、C面取り、及びラウンドエッジ加工ができる。 Further, by preparing a plurality of copying jigs or processing tools, sequentially exchanging them, and performing the above-described processing a plurality of times, it is possible to perform deburring, C chamfering, and round edge processing of the workpiece.
上記本発明の装置及び方法によれば、力センサによりロボットハンドに作用する外力(すなわち加工反力)を検出し、加工制御装置により倣い治具のワーク外面に対する倣い治具押付力を予想される加工反力の最大値よりも大きい値に力制御するので、加工反力の変動が瞬間的に発生した場合でも、加工反力の最大値が倣い治具の押し付け力を超えず、倣い治具がワーク表面を離れる方向の加速度は発生しないため、結果として加工工具の変位は抑えられ、滑らかな加工面が得られる。
また、ロボットハンド4の剛性が低い場合でも、ロボットハンド及びこれに取り付けられた加工工具が加工反力によって逃げない(すなわち変位しない)ため、加工量は倣い治具と加工工具との幾何学的関係で決まり、1回の加工で精度の高い加工面が得られる。
従って、鋳鉄等の硬い材質のワークを加工する場合に、衝撃的な加工反力が発生しても加工精度を維持しかつ工具の破損等を防止することができる。
According to the apparatus and method of the present invention described above, an external force (that is, machining reaction force) acting on the robot hand is detected by the force sensor, and the copying jig pressing force against the workpiece outer surface of the copying jig is predicted by the machining control apparatus. Since the force is controlled to a value larger than the maximum value of the machining reaction force, even if a fluctuation in the machining reaction force occurs instantaneously, the maximum value of the machining reaction force does not exceed the pressing force of the copying jig, and the copying jig However, the acceleration in the direction away from the workpiece surface does not occur, and as a result, the displacement of the machining tool is suppressed and a smooth machining surface is obtained.
Even when the rigidity of the
Therefore, when machining a workpiece made of a hard material such as cast iron, machining accuracy can be maintained and damage to the tool can be prevented even if an impact machining reaction force is generated.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図2は、本発明のワーク加工装置を備えた産業用ロボットの構成図である。この図において、1はワーク(被加工部材)、2はテーブル、3はロボット、4はロボットハンド、5はロボット制御装置、10はワーク加工装置である。 FIG. 2 is a configuration diagram of an industrial robot provided with the workpiece machining apparatus of the present invention. In this figure, 1 is a workpiece (member to be processed), 2 is a table, 3 is a robot, 4 is a robot hand, 5 is a robot control device, and 10 is a workpiece processing device.
ワーク1は、ワーク加工装置10により、バリ取り、C面取り、又はラウンドエッジ加工される被加工部材であり、例えば鋳鉄等の硬い材質からなる。
ワーク1は、この例ではテーブル2の上面の所定位置に正確に固定されている。
The
In this example, the
ロボット3は、この例では、多関節ロボットであるが、本発明はこれに限定されず、その他のロボットであってもよい。
ロボット制御装置5は、例えば数値制御装置であり、指令信号によりロボットハンド4を6自由度(3次元位置と3軸まわりの回転)に制御するようになっている。
後述する本発明の加工制御装置20は、この例では、ロボット制御装置5に含まれる。なお、加工制御装置20をロボット制御装置5と別個に独立して設けてもよい。
In this example, the
The
The
図3は、本発明のワーク加工装置の第1実施形態図である。
この図において、本発明のワーク加工装置10は、力センサ12、倣い治具14、加工工具16及び加工制御装置20を備える。
FIG. 3 is a first embodiment of the workpiece machining apparatus according to the present invention.
In this figure, a
力センサ12は、例えばロードセルであり、3次元的に移動可能なロボットハンド4に取り付けられ、これに作用する外力を検出するようになっている。
この力センサ12で検出される外力は、好ましくは6自由度の外力(3方向の力と、3軸まわりのトルク)であるが、本発明はこれに限定されず、後述する倣い治具押付力Fallが検出できる限りで、その他の力センサであってもよい。
The
The external force detected by the
倣い治具14は、力センサ12に取り付けられ、ワーク1の外面を倣う倣い部材15を有する。倣い部材15は、この例では、第1倣い部材15aと第2倣い部材15bからなる。
第1倣い部材15aと第2倣い部材15bは、C面もしくはラウンドエッジ加工するエッジ1aを共有するワーク1の2面1b,1cを倣うようになっている。
この例において、1bはワーク1の上面、1cはワーク1の側面であり、第1倣い部材15aの端面は、上面1bに対し垂直かつ下向きに接し、第2倣い部材15bの端面は、側面1cに対し垂直かつ横向き(図で右向き)に接するようになっている。なお、上面1bは水平面、側面1cは鉛直面であるのが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
またこの例で、第1倣い部材15aと第2倣い部材15bは、倣い治具14と一体に成形されている。しかし、本発明はこれに限定されず、別個であってもよい。
The copying
The
In this example, 1b is the upper surface of the
In this example, the first copying
また、倣い部材15a,15bは、当て面を滑らせる、ローラが転がりながら倣う、などの構成でもよい。また、この例では2面1b,1cについて倣う構成であるが、加工反力の変動が無視できる方向は倣い部材を省略してもよい。
Further, the copying
加工工具16は、倣い治具14に取り付けられ、ワーク1を加工する。
この例において、加工工具16は、ワーク1を加工する工具16a(この例ではカッター)とこれを回転駆動する駆動装置16b(この例ではスピンドルモータ)とからなる。工具16aは、この例では、円錐形の切削工具又は研削工具である。しかし、工具はカッターに限定されず、その他の工具(砥石やブラシ)であってもよい。
また、駆動装置16bはスピンドルモータ以外にもエアモータでも代替可能である。
The
In this example, the
The
加工制御装置20は、例えばロボット制御装置5にインストールされた制御プログラムであり、倣い治具14のワーク外面に対する倣い治具押付力Fallを予想される加工反力Rの最大値よりも大きい値に力制御する。すなわち、上述した力センサ12で検出した外力(好ましくは6自由度の外力)から、第1倣い部材15aと第2倣い部材15bに作用する図で下向き及び右向きの力を算出し、それぞれの方向の倣い治具押付力Fallが予想される加工反力Rの最大値よりも大きい値となるようにロボットハンド4を力制御する。
なお、この計算に必要となるデータ(例えば、ワーク加工装置10の構成部品の寸法、重量等)は、予めロボット制御装置5又は加工制御装置20の記憶装置に記憶されている。
The
Note that data necessary for this calculation (for example, dimensions and weights of components of the workpiece machining apparatus 10) are stored in advance in the storage device of the
上述した装置を用い、本発明のワーク加工装置の制御方法は、
(A) それぞれの方向の倣い治具押付力Fallを予想される加工反力Rの最大値よりも大きい値に設定し、
(B) 倣い部材(第1倣い部材15aと第2倣い部材15b)でワーク1の外面(2面1b,1c)を倣いながら倣い治具14をワーク1の外面に沿って移動し、加工工具16によりワーク1を加工する。
Using the apparatus described above, the method of controlling the workpiece machining apparatus of the present invention is as follows:
(A) The copying jig pressing force F all in each direction is set to a value larger than the maximum value of the expected machining reaction force R,
(B) The copying
また、加工制御装置20は、上述した力制御と位置制御とのハイブリッド制御を行うようになっている。位置制御では、倣い治具14を予め教示した経路に沿って移動する。なお、この位置制御の一部又は全部をロボット制御装置5で行ってもよい。
Further, the
さらに、複数の倣い治具14又は加工工具16を準備し、これを順次交換して、前記加工を複数回実施してもよい。
Furthermore, a plurality of copying
図4は、図3の装置による工具押付け力(A)と工具の変位(B)を示す模式図である。図4(A)において、縦軸は倣い治具押付力Fallであり、工具押付力Ftと工具に作用する加工反力Rの総和に相当する。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a tool pressing force (A) and a tool displacement (B) by the apparatus of FIG. In FIG. 4 (A), the vertical axis represents the scanning tool pressing force F all, which corresponds to the sum of the processing reaction force R acting on the tool pressing force Ft and the tool.
上述した本発明の装置及び方法によれば、力センサ12によりロボットハンド4に作用する外力(すなわち加工反力R)を検出し、加工制御装置20により倣い治具押付力Fall(すなわち倣い治具14のワーク外面に対する押付力)を予想される加工反力Rの最大値よりも大きい値に力制御するので、図4(A)に示すように、加工反力Rの変動が瞬間的に発生した場合でも、加工反力Rの最大値が倣い治具の押し付け力(倣い治具押付力Fall)を超えず、倣い治具14がワーク表面を離れる方向の加速度は発生しないため、図4(B)に示すように、結果として加工工具の変位は抑えられ、滑らかな加工面が得られる。
According to the above-described apparatus and method of the present invention, the external force (that is, the machining reaction force R) acting on the
また、ロボットハンド4の剛性が低い場合でも、ロボットハンド4及びこれに取り付けられた加工工具16が加工反力Rによって逃げない(すなわち変位しない)ため、加工量は倣い治具14と加工工具16との幾何学的関係で決まり、1回の加工で精度の高い加工面が得られる。
従って、鋳鉄等の硬い材質のワーク1を加工する場合に、衝撃的な加工反力Rが発生しても加工精度を維持しかつ工具の破損等を防止することができる。
Even when the rigidity of the
Therefore, when machining a
倣い治具14又は加工工具16を交換する手段として、ツールチェンジャや複数の工具を予め準備しておくことが好ましい。また、工具とワークとの位置関係を変える手段として、カッターの刃の形状を変える、スピンドルの取付位置を変える、等を行ってもよい。
As a means for replacing the copying
図5は、図3の装置を用い、カッターの刃の形状を変えるラウンドエッジ加工の説明図である。
この図において、18はツールチェンジャであり、互いに着脱可能なチェンジャ本体18aとチェンジ部材18bとからなる。上述した倣い治具14は、ツールチェンジャ18を介して力センサ12に取り付けられ、チェンジャ本体18aとチェンジ部材18bを必要に応じて分離し、異なる倣い治具14又は加工工具16に交換できるようになっている。
また、この図において、16a−1,16a−2,16a−3は、刃の形状の異なる複数の工具16aを示している。その他の構成は、図3と同様である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of round edge processing for changing the shape of the cutter blade using the apparatus of FIG. 3.
In this figure,
Moreover, in this figure, 16a-1, 16a-2, 16a-3 has shown the some
この図に示すように、予め複数(この例では3つ)の工具16a(16a−1,16a−2,16a−3)を準備し、これを順次交換して、ワーク1の加工を複数回実施することにより、ラウンドエッジ加工を行うことができる。
As shown in this figure, a plurality of (in this example, three)
図6は、図3の装置を用い、スピンドル取付位置を変えるラウンドエッジ加工の別の説明図である。この図において、14−1,14−2,14−3は、スピンドル取付位置)の異なる複数の倣い治具14を示している。その他の構成は、図3と同様である。
この図に示すように、予めスピンドル取付位置の異なる複数(この例では3つ)の倣い治具14(14−1,14−2,14−3)を準備し、これを順次交換して、ワーク1の加工を複数回実施することにより、ラウンドエッジ加工を行うことができる。
FIG. 6 is another explanatory view of the round edge processing for changing the spindle mounting position using the apparatus of FIG. In this figure, 14-1, 14-2, and 14-3 show a plurality of copying
As shown in this figure, a plurality of (three in this example) copying jigs 14 (14-1, 14-2, 14-3) having different spindle mounting positions are prepared in advance, and these are sequentially replaced, By performing the machining of the workpiece 1 a plurality of times, the round edge machining can be performed.
図7は、本発明のワーク加工装置の第2実施形態図である。
この例において、本発明のワーク加工装置10は、倣い治具14に取付けられた工具移動装置19を備える。工具移動装置19は、この例では、加工工具16を図で斜め方向に直線上に移動させるようになっている。なお、移動方向は直線上に限定されず、任意の曲線上であってもよい。
工具移動装置19は、加工反力によって後退しないノンバックドライバブルであるのがよい。このような構成は、ウォームネジ、スクリューネジ、等によって構成できる。その他の構成は、図3と同様である。
FIG. 7 is a second embodiment of the workpiece machining apparatus according to the present invention.
In this example, the
The
上述した構成により、工具が加工反力によって逃げないため、1回の加工で精度の高い加工面が得られる。また、ロボットアームの動作に同期させて工具移動装置19を駆動し、工具と倣い治具との位置関係を変えることで、ロボットの軌道に沿って連続的に加工寸法を変えることができる。
With the above-described configuration, since the tool does not escape due to the machining reaction force, a highly accurate machining surface can be obtained by one machining. Further, by driving the
図8は、参考例のワーク加工装置の図である。
この例において、倣い治具14は、倣い部材15(第1倣い部材15aと第2倣い部材15b)をワーク1の外面(1b,1c)に向けて付勢するばね17(例えば圧縮ばね)を有する。またこのばね17のばね定数は、加工反力の変動による倣い治具の変位が無視できるように大きく設定されている。
その他の構成は、図3と同様である。
FIG. 8 is a diagram of a workpiece machining apparatus according to a reference example.
In this example, the copying
Other configurations are the same as those in FIG.
図9は、図8の装置による工具押付け力(A)と工具の変位(B)を示す模式図である。
図9(A)において、倣い治具押付け力Fallの目標値が十分大きく、加工反力Rの変動が倣い治具の押し付け力Fallを超えなければ、倣い治具14がワーク表面を離れる方向の加速度は発生せず、またばね定数が大きいため、倣い治具14の変位も小さく抑えられる。結果として工具の変位は抑えられ、なめらかな加工面が得られる。
また、ロボットアーム軌道に同期して、倣い治具押付け力Fallの目標値を変えることで、図9(B)に示すように、工具を変位させ、軌道に沿ってC面の寸法を変えることができる。
例えば、ばね定数を500N/mmとし、倣い治具を100Nで押付けたときにC0.3のC面加工ができるように倣い治具とカッターとの位置関係を決める。ロボットの軌道の途中で押付け力を250NにするとC0.6の面取り加工になる。また、加工中に10Nの大きさの加工反力の変動があったとすると、0.02mmばねが変位する。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a tool pressing force (A) and a tool displacement (B) by the apparatus of FIG.
In FIG. 9A, if the target value of the copying jig pressing force F all is sufficiently large and the fluctuation of the processing reaction force R does not exceed the pressing force F all of the copying jig, the copying
In addition, by changing the target value of the copying jig pressing force F all in synchronization with the robot arm trajectory, the tool is displaced as shown in FIG. 9B, and the dimension of the C surface is changed along the trajectory. be able to.
For example, when the spring constant is 500 N / mm and the copying jig is pressed at 100 N, the positional relationship between the copying jig and the cutter is determined so that C0.3 machining of C0.3 can be performed. When the pressing force is set to 250 N in the course of the robot trajectory, C0.6 chamfering is performed. Also, if there is a fluctuation in the machining reaction force of 10 N during machining, the 0.02 mm spring is displaced.
図10は、本発明のワーク加工装置の第3実施形態図である。
この図において、第1倣い部材15aと第2倣い部材15bは、それぞれ球面ローラからなる。また、工具16aは、この例では球面形状の球面カッターである。
その他の構成は図3と同様である。
図10において、倣い治具14の倣い部材15a,15bとして球面ローラを使用すると、ワーク1へのローラの押し当て角度によって、C面加工の寸法・角度を調整することができる。
FIG. 10 is a diagram of a third embodiment of the workpiece machining apparatus of the present invention.
In this figure, the first copying
Other configurations are the same as those in FIG.
In FIG. 10, when spherical rollers are used as the copying
図11は、図10の装置によるC面取り加工の説明図である。
図10のように、球面ローラの中心を結ぶ直線6を軸に倣い治具14を回転させると、加工工具16(球面カッター)がワーク1に切り込む深さが変わる。
ただし球面カッターを使用した場合、球面カッターの中心が回転軸6上にあってはならない。また、球面カッターの中心と回転軸6との距離が大きいほど、少しの傾きで切り込み深さが大きく変化する。これにより、C面取りの寸法を目的の寸法に加工できる。
FIG. 11 is an explanatory diagram of C chamfering by the apparatus of FIG.
As shown in FIG. 10, when the
However, when a spherical cutter is used, the center of the spherical cutter must not be on the
図12は、図10の装置によるC面取り加工の別の説明図である。
この図に示すように、2つの球面ローラのそれぞれをワーク1に接した状態でスライドさせると、球面カッターがワーク1に当たる角度が変わる。これにより、C面取りの角度を目的の寸法に加工できる。ただし、切り込み深さも変化するので、前述の方法で切り込み深さの再調整が必要になる。
さらに、これらの加工を組み合わせ、ロボットの軌道を変えて複数回加工することで、ラウンドエッジ加工を得ることができる。
なお、倣い治具は、球面ローラ以外にも、球面に加工した当て面をワーク面に滑らせても同様の効果が得られる。また、ローラ、カッターとも、球面以外の曲面を使用することも可能である。
FIG. 12 is another explanatory view of C chamfering by the apparatus of FIG.
As shown in this figure, when each of the two spherical rollers is slid in contact with the
Furthermore, a round edge process can be obtained by combining these processes and performing a plurality of processes by changing the robot trajectory.
In addition to the spherical roller, the copying jig can obtain the same effect by sliding the contact surface processed into a spherical surface to the workpiece surface. Moreover, it is also possible to use curved surfaces other than a spherical surface for both the roller and the cutter.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.
1 ワーク(被加工部材)、1a エッジ1b 上面、1c 側面、2 テーブル、3 ロボット、4 ロボットハンド、5 ロボット制御装置、6 直線(回転軸)、10 ワーク加工装置、12 力センサ14(14-1,14-2,14-3) 倣い治具、15 倣い部材、15a 第1倣い部材、15b 第2倣い部材、16 加工工具、16a(16a-1,16a-2,16a-3) 工具(カッター)、16b 駆動装置(スピンドルモータ)、17 ばね(例えば圧縮ばね)、18 ツールチェンジャ、18a チェンジャ本体、18b チェンジ部材、19 工具移動装置、20 加工制御装置
1 workpiece (workpiece),
Claims (5)
該力センサに取り付けられワークの外面を倣う倣い部材を有する倣い治具と、
該倣い治具又はロボットハンドに取り付けられワークを加工する加工工具と、
前記力センサで検出した外力に基づいて、前記倣い部材に作用する力を算出し、前記倣い治具のワーク外面に対する倣い治具押付力を、予想される加工反力の最大値よりも大きい値に力制御する加工制御装置とを備え、
前記倣い部材は、前記加工工具によるワークの加工位置から離れた位置においてワークの外面を倣うようになっており、
前記加工制御装置は、前記力制御と、予め教示した経路に沿って前記倣い治具を移動する位置制御とのハイブリッド制御を行うことにより、前記倣い部材でワークの外面を倣いながら倣い治具をワークの外面に沿って移動し、前記加工工具によりワークを加工し、前記ロボットハンドおよび前記加工工具が加工反力によって変位しないようにする、ことを特徴とするワーク加工装置。 A force sensor that is attached to a movable robot hand that covers six degrees of freedom in space and detects an external force acting on the robot hand;
A copying jig having a copying member attached to the force sensor and copying the outer surface of the workpiece;
A machining tool attached to the copying jig or the robot hand for machining a workpiece;
Based on the external force detected by the force sensor, a force acting on the copying member is calculated, and the copying jig pressing force against the workpiece outer surface of the copying jig is larger than the maximum value of the expected machining reaction force. And a machining control device for force control,
The copying member is adapted to copy the outer surface of the workpiece at a position away from the processing position of the workpiece by the processing tool,
The machining control device performs a hybrid control of the force control and a position control for moving the copying jig along a path taught in advance, thereby copying the copying jig while copying the outer surface of the workpiece with the copying member. A workpiece machining apparatus, wherein the workpiece machining apparatus moves along an outer surface of the workpiece, processes the workpiece with the machining tool, and prevents the robot hand and the machining tool from being displaced by a machining reaction force.
前記加工制御装置は、前記力センサで検出した外力に基づいて、第1倣い部材に第1方向に作用する力と、第2倣い部材に第2方向に作用する力とを算出し、第1方向の前記倣い治具押付力と第2方向の前記倣い治具押付力が予想される加工反力の前記最大値よりも大きい値に力制御する、ことを特徴とする請求項1に記載のワーク加工装置。 The copying member is composed of a first copying member and a second copying member that copy the C surface or the two surfaces of the workpiece sharing the edge to be rounded,
The processing control device calculates a force acting on the first copying member in the first direction and a force acting on the second copying member in the second direction based on the external force detected by the force sensor, 2. The force control of the scanning jig pressing force in the direction and the scanning jig pressing force in the second direction is controlled to a value larger than the maximum value of the expected machining reaction force. Work processing equipment.
該力センサに取り付けられワークの外面を倣う倣い部材を有する倣い治具と、
該倣い治具又はロボットハンドに取り付けられワークを加工する加工工具と、
前記力センサで検出した外力に基づいて、前記倣い部材に作用する力を算出し、前記倣い治具のワーク外面に対する倣い治具押付力を、予想される加工反力の最大値よりも大きい値に力制御する加工制御装置とを用意し、
前記倣い部材は、前記加工工具によるワークの加工位置から離れた位置においてワークの外面を倣うようになっており、
前記加工制御装置により、前記力制御と、予め教示した経路に沿って前記倣い治具を移動する位置制御とのハイブリッド制御を行うことで、前記倣い部材でワークの外面を倣いながら倣い治具をワークの外面に沿って移動し、前記加工工具によりワークを加工し、前記ロボットハンドおよび前記加工工具が加工反力によって変位しないようにする、ことを特徴とするワーク加工装置の制御方法。 A force sensor that is attached to a movable robot hand that covers six degrees of freedom in space and detects an external force acting on the robot hand;
A copying jig having a copying member attached to the force sensor and copying the outer surface of the workpiece;
A machining tool attached to the copying jig or the robot hand for machining a workpiece;
Based on the external force detected by the force sensor, a force acting on the copying member is calculated, and the copying jig pressing force against the workpiece outer surface of the copying jig is larger than the maximum value of the expected machining reaction force. And a processing control device for force control
The copying member is adapted to copy the outer surface of the workpiece at a position away from the processing position of the workpiece by the processing tool,
The machining control device performs hybrid control of the force control and position control for moving the copying jig along a previously taught path, so that the copying jig can be used while copying the outer surface of the workpiece with the copying member. A control method for a workpiece machining apparatus, characterized in that the workpiece moves along an outer surface of the workpiece, the workpiece is machined by the machining tool, and the robot hand and the machining tool are not displaced by a machining reaction force.
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