JPS62114808A - フロ−テイング式回転ツ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、産業用ロボット、専用加工機あるいはマシニ
ングセンターのツール取付ヘットに取付けられ、７へり
取り、切削、もしくは研削に好適で、しかも、過大な切
削反力に対する安全機能を備えたフローティング式回転
ツールに関する。

〈従来技術〉 産業用ロボット、専用加工機もしくはマシニングセンタ
ー（上記クレームも含めて、以下において、機械と称す
る。）のツール取付ヘッドに、グラインダーや回転カッ
ター（上記クレームも含めて、以下において、回転カッ
ターと称する。）を取付けて、パリ取り、切削もしくは
研削（上記クレームも含めて、以下において、加工と称
する。）を行う場合、回転カッターへの切削負荷の増大
に伴って切削が不可能になったり、あるいはシールの破
損を生じたりして安定した加工ができないなどの状態が
あり、これを回避するために、各種の安全装置が開発さ
れている。例えば、そのような安全装置としては、回転
カッターに過大な切削反力が加わると、ツールがロボッ
トアームから外れる構造のもの、回転カッターをワーク
から後退可能に支持し過大な切削反力が加わって一定値
以上後退すると、これをタッチセンサーで検出し、検出
信号によりロボットアーム及びツールの移動及び回転を
停止する構成のものがある。

パリ取りロボットでは切削が過大となる場合が当然に多
く、パリを予知することが難しいので、安全装置の実現
も難しい。

例えば、特開昭６０−９４２９４号のｒグラインダーロ
ボット用アーム機構」は、パリ取りロボットの安全装置
の類であり、パリが大きくでると砥石の回転が停止する
ことが否めない。特開昭５９−１８７４３８号の「研磨
ロボット等の制御方法Ｊは、パリ取りを行うためのもの
ではない。

特開昭５９−１８７４８５号の１研削ロボツト３は、砥
石の運行経路を砥石に前置きされたローラー接触式スト
ロークセンサーで読取るようにして若干の時間遅れ運行
するようにしたもので、砥石とセンサーとが離れている
ので被研削面が平面の場合だけワークの形状に倣って運
行することになり、加工面の研削を行う他、機械加工に
よる比較的に小さいパリを削り取る上では好適であるが
、大きなパリを削り取るパリ取りロボットには適さない
。特開昭５９−２１４５０９号の１パリ取り用ロボット
装置」は、回転工具が大きなパリ取りに出会って切削過
大となると、エアモータが低回転になり、圧縮空気管路
内の圧力が上ることを利用して、これを圧力センサで感
知してロボットコントローラに停止信号として入力する
ものであり、従って、ロボットアームが歪むが、ツール
またはワークが破損・損傷するなどの大事に至る場合を
未然に回避できるにとどまっており、対面した大きなパ
リに対処できない、つまり１回転工具が大きなパリに出
会って切削不ず指になるようなとき、重切削の段階で、
ロボットを停止させる安全装置の域を出ていない。実開
昭６０−１０９８４９号の「自動研削装置の位置決め機
構」は、ゲージ部を有する位置誤差修正装置を備えたも
のでパリ取りの安全ＪＡ否の類ではない。

他方に注目すべきものとしては、特開昭６０−２０８５
８号の「自動パリ取り装置によるパリ取り方法ｊがある
。これは、エンドエフェクトとしてバネでりｐ持される
グラインダーを使用し、該グラインターが研削圧力によ
りバネを縮めてワークから離れる方向の変位を常時検出
し、これを産業用ロボットのコントローラーに人力して
、一または二の所要のロボットアームに上記変位に等し
い動きを与えることによりグラインダーの上記変位を解
消し、結果としてグラインダーを適切な研削圧力を保つ
ように加工面に沿ってフローティングし、こうして、パ
リの外縁から一定の寸法でパリを研削することを縁返し
行うことにより滑かな加工面を得るものである。この方
法は、グラインダーを安定的に保持するためにはバネを
かなり太くする必要があり、研削圧力の変化に対応する
バネの縮みは少量であり、バネの縮み量をコントローラ
ーにフィードバックしてロボットアームを移動させる過
程を辿るので、センシングはとても敏感とは言えず、た
めに、突然大きなパリに出会うと砥石の回転が一時的に
停止するか極低速回転に陥ることが否めない、それどこ
ろか、パリの凹凸が大きいと、振動を検出する結果にな
りロボットアームの適切な移動が困難となる欠点がある
。

また、ロボットアームのティーチング経路に研削圧力に
応じた変更を常時行う方法であるから、ロボットアーム
をティーチング経路上に運行させる汎用ソフトウェアで
は対応できず新な高度の汎用ソフトウェアを必要としシ
ステム価格が高価となる欠点がある。さらに、メーカー
や機種の異なる産業用ロボット、その他専用機やマシニ
ングセンターに適用できないという欠点がある。

その他の注目すべきものとしては、特開昭５９−２３２
７４８号のｒマシニングセンタにおけるグラインダーで
の研削速度制御装置」があるが、これは、その制御器を
マシニングセンタのコントローラーに接続し、制御器の
信号を常時取込み処理するマシニングセンタのコントロ
ーラー用のソフトウェアを必要とし、また、ティーチン
グ不能な凹凸な面や稜の加工が不能である。

なお、従来において、機械に回転カッターを取付けて加
工する際のワークの位置検出は、タッチセンサーやビジ
ョンセンサーあるいはレーザーセンサーを用いていた。

ビジョンセンサーやレーザーセンサーのコストはシステ
ム全体のコストの数１０％を占める高価なものとなって
いる。

また、グラインダーは摩耗が大きく、タッチセンサーや
ビジョンセンサーの位置検出にグラインダーの摩耗量を
加味した修正を加えないと正確ね位置検出ができなかっ
た。

〈発明の目的〉 本発明は、上述した点に鑑み案出したもので、ツールそ
れ自体がフローティングを行う機能を備えていて、パリ
取りなどの切削、研削加工における切削負荷に対する加
工不能状態を回避するとともに、４ｉ１械やシールの破
損中損傷回避できる安全機能を備え、またメーカーや機
種の異なる機械に取付けるだけで適用可能なフローティ
ング式回転ツールを提供するものである。

〈発明の構成〉 本発明のフローティング式回転ツールＴは、第１図及び
第２図に示すように、 機械（図は産業ロボットを示す）Ｍのツール取付ヘッド
に取着自在なブラケッ）ｌと、該ブラケットエに取着さ
れたサーボモータ２と、上記プラケッ）１に取着され該
サーボモータ２により軸方向にストロークするシャフト
３と、該シャフト３に連結された回転ツール本体４と、
該回転ツール本体４の回転カッター４８の回転数に応じ
てパルスを発振するパルス発振手段５と、該パルス発振
手段５の信号を入力してカウントするパルスカウンター
６と、機械ＭのコントローラＭｃと独立した制御器７と
、該制御器７の制御信号により上記サーボモータ２を制
御するサーボアンプ８とからなっている。

そして、該制御器７は、カウント信号を入力して単一の
または複数の基準値と比較して加工負荷の大きさを検出
し、適正加工状態を保つように、加工負荷に応じて回転
カッター４８をワークＷより１斤づけた４１　、遣央け
ｆ：４１干る（サーボモータ２を正回転させたり逆回転
させたりする）フローティング制御信号を上記サーボア
ンプ８に対して出力するようになっている。すなわち、
制御器７は、第３図に示すように、カウント信号を入力
して適正加工負荷に相当する単一の基１ｓ値と比較し、
大であるときは１回転カッター４ａをワークＷへ近づけ
る（サーボモータ２を正回転させる）制御信号を上記サ
ーボアンプ８に対して出力し、小であるときは１回転カ
ッター４ａをワークＷより遠去ける（サーボモータ２を
逆回転させる）制御信号をサーボアンプ８に対して出力
するようになっているか、あるいは第４図に示すように
、カウント信号を大小二つの基準値と比較し、加工負荷
（小）に相当する基準値（大）よりも大、または等しい
ときは回転カッター４ａをワークＷへ近づける（サーボ
モータを所要方向に回転させる）制御信号をサーボアン
プ８に対して出力し、また加工負荷（大）に相当する基
準値（小）よりも小、または等しいときは回転カッター
４ａをワークＷより遠去ける（サーボモータを反対方向
に回転させる）制御信号をサーボアンプ８に対して出力
するようになっている。

回転ツール本体４は、回転カッター４ａ及びカッター回
転用モータ４ｂを含んで構成される。

カッター回転用モータ４ｂは、エアモータが最適である
が、電動モータや油圧モータでも良い、また、パルス発
振手段５は、軸に取付けて回転する歯車と、該歯車に近
接して歯車の歯が横切る毎にパルスを発振する近接スイ
ッチとから構成するのが、振動に強く誤ったパルスを発
振しないので最適である。

〈実施例〉 第５図は、本発明の実施例にかかるフローティング式回
転ツールの全体構成図である。この実施例では、サーボ
アンプ８とサーボモータ２との間に電磁接触器９が介設
されている。この実施例の制御器７は第３図に流れ図の
如く構成されている。しかるに、回転カッター４ａをワ
ークＷに接触しない状態を保って回転させるとき（すな
わち、無負荷のとき）には、回転カッター４ａが最高回
転となり、パルスカウンター６からのカウント信号も最
大となって、シャフト３のストロークが下方へ遂移して
メカニカル限界に至り、そのまま放置しておくとサーボ
モータ２が焼き付く虞れがある。このため、シャフト３
のストローク下限を検出する下限検出リミットスイッチ
１０がブラケットｌより設けられ、ストライカ−１１が
スイッチ片をストライクすると、その信号が制御器７に
入力し、該制御器７が、電磁接触器９をオフにしてサー
ボモータ２を回転停止するようになっている。そしてこ
のとき、制御器７は、パルスカウンター６からのカウン
ト信号を選択的に処理して、シャフト３を上方向にスト
ロークするようにサーボモータ２を回転可能に制御する
ようになっている。また、パルスカウンター６からのカ
ウント信号が基準値よりも小さいときは、シャフト３の
ストロークが上方へ奮移してメカニカル限界に至るので
、シャフト３のストローク上限を検出する上限検出リミ
ットスイッチ１２が設けられ、ストライカ−１１がスイ
ッチ片をストラ・、りすると、その信号が制御器７に入
力し、該制御器７が、電磁接触器９をオフにしてサーボ
モータ２を回転停止するようになっている。このときも
また、制御器７は、パルスカウンター６からのカウント
信号を選択的に処理して、シャフト３を下方向にストロ
ークするようにサーボモータ２を回転回旋に制御す゛る
ようになっている。

第６図は、制御器７の一例を示す流れ図である。

この制御器７は、当初は回転カッター４ａを上限位置に
待機させるようになっている。すなわち、回転カッター
４ａがワークＷにタッチしていない無負荷のときはカウ
ント信号が最大を維持するから、シャフト３が上限まで
ストロークするようにサーボモータ２を逆回転させる制
御信号をサーボアンプ８に対して出力し、上限検出リミ
ットスイッチ１２の検出信号を入力して、電磁接触器９
をオフにしてサーボモータ２を回転停止し当初は回転カ
ッター４ａをＬ限位置に待機させるようになっている。

そして、回転カンタ−４ａを回転させる開始信号が入る
と、サーボモータ２をブレーキ解除し、続いて、回転カ
ッター４ａをワークＷへ近づける制御信号をサーボアン
プ８に対して出力するとともに、タイマーオンして、回
転カッター４ａが上限位置と下限位置との中間レベルよ
りやや上に下降するまで待機させ、タイマーアップによ
り初めて回転カッター４ｄをワークＷへ近づけるように
、機械ＭのコントローラＭｃに対して開始信号を出力す
るようになっている。そして、回転カッター４ａがワー
クＷへ接触すると、入力するカウント信号に変化が生じ
るので。

該カウント信号を適正加工負荷に相当する単一の基準値
と比較し、大であるときは１回転カッター４ａをワーク
Ｗへ近づζＪる（サーボモータ２を正回転させる）制御
信号を上記サーボアンプ８に対して出力し、小であると
きは、回転カフター４ａをワークＷより遠去ける（サー
ボモータ２を逆回転させる）制御信号をサーボアンプ８
に対して出力するようになっている。従って１重切削と
軽切削を細かく繰返しつつ滑かな加工面を得ることがで
き、パリ等の外縁から一定の寸法で研削することを繰返
し行うことにより、パリや不規則な凹凸面、その他ティ
ーチング不能な面や稜の加工が可能である。

他方、制御器７は、回転カッター４ａがワークーー触し
ないでいると、シャフト３が下限までストロークした時
点で、下限検出リミットスイッチｌＯの検出信号を入力
して、電磁接触器９をオフにしてサーボモータ２を回転
停止し、コントローラＭｃに作業停止信号を出力するよ
うになっている。そしてさらに、作業者の手直しが行わ
れて後、再び回転カッター４ａを回転させる開始信号が
入ると、サーボモータ２をブレーキ解除し、続いて、回
転カー、ター４ａをワークＷへ近づける制御信号をサー
ボアンプ８に対して出力するとともに、タイマーオンし
て１回転カッター４ａが上限位置と下限位置との中間レ
ベルよりやや上に上昇するまで待機させ、タイマーアッ
プにより初めて回転カッター４ａをワークＷへ近づける
ように、機械ＭのコントローラＭｃに対して開始信号を
出力するようになっている。

なお、リミットスイッチ１０．１２の検出信号を制御器
７に入力しないで、電磁接触器９を直接開閉するように
回路構成しても良い。

〈発明の効果〉 以上説明してきたように本発明のフローティング式回転
ツールは、 機械のツール取付ヘッドに取着自在なブラケットにサー
ボモータを取着し、該サーボモータでストロークするシ
ャフトに１回転カッター及びカッター回転用モータを含
む回転ツール本体を支持し、パルス発振手段で回転カッ
ターの回転数に応じたパルスを得て、これをパルスカウ
ンターでカウントし、機械のコントローラと独立した制
御器で加工負荷を検出し加工負荷が大に相当する回転数
が小であれば回転式ツールをワークより離し、また加工
負荷が小に相当する回転数が大であれば回転式ツールを
ワークに接近させるフローティング信号を上記サーボモ
ータのサーボアンプに入力するように構成したので、 重切削と軽切削を細かく繰返しつつ滑かな加工面を得る
ことができ、パリ等の外縁から一定の寸法で研削するこ
とを繰返し行うことにより、パリや不規則な凹凸面、そ
の他ティーチング不能な面や稜の加工を可能とするとと
もに、産業用ロボット等の機械側またはツールまたはワ
ークの破損、損傷もしくは歪を回避できる安全機能を備
え、制御器も機械のコンＩ・ローラとは完全に独立して
いることによりメーカーや機種の異なる機械に取付ける
だけで適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のフローティング式回転ツールを含む
システム全体の概念図である。 第２図は、本発明のフローティング式回転ツールのメカ
ニカルな要部について第１図とは異なる構成とした拡大
図である。 第３図は１本発明のフローティング式回転ツールを構成
する制御器の動作を説明するための一例にかかる流れ図
であり、第４図は他の一例の流れ図である。 第５図は、本発明の実施例にかかるフローティング式回
転ツールを含むシステム全体の概念図である。 第６図は、上記実施例にかかるフローティング式回転ツ
ールを構成する制御器の動作を説明するための一例にか
かる流れ図である。 Ｔ・・・フローティング式回転ツール、Ｍ・・・機械 Ｍｃ　・１コントローラ、 Ｗ　１１１１　ｍワーク、 ｌ・・・ブラケット。 ２争梼・サーボモータ、 ３１・シャフト、 ４・・・回転ツール本体、 ４ａ・・・回転カッター、 ４ｂ・・・カッター回転用モータ、 ５・１・パルス発振手段、 ６・・・パルスカウンター、 ７−・・ルＪ御器、 ８・・・サーボアンプ、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）機械のツール取付ヘッドに取着自在なブラケット
   と、該ブラケットに取着されたサーボモータと、上記ブ
   ラケットに取着され該サーボモータにより軸方向にスト
   ロークするシャフトと、該シャフトに連結された回転ツ
   ール本体と、該回転ツール本体の回転カッターの回転数
   に応じてパルスを発振するパルス発振手段と、該パルス
   発振手段の信号を入力してカウントするパルスカウンタ
   ーと、制御器と、該制御器の制御信号により上記サーボ
   モータを制御するサーボアンプとからなり、 該制御器は、カウント信号を入力して単一のまたは複数
   の基準値と比較して回転数を検出し、回転数に応じて回
   転カッターをワークより近づけたり、遠去けたりするフ
   ローティング制御信号を上記サーボアンプに対して出力
   するようになっていることを特徴とするフローティング
   式回転ツール。
2. （２）上記制御器は、カウント信号を入力して単一の基
   準値と比較し、大であるときは、回転カッターをワーク
   へ近づける制御信号をサーボアンプに対して出力し、小
   であるときは、回転カッターをワークより遠去ける制御
   信号をサーボアンプに対して出力するようになっている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフローテ
   ィング式回転ツール。
3. （３）上記制御器は、カウント信号を大小二つの基準値
   と比較し、基準値（大）よりも大、または等しいときは
   回転カッターをワークへ近づける制御信号をサーボアン
   プに対して出力し、また基準値（小）よりも小、または
   等しいときは回転カッターをワークより遠去ける制御信
   号をサーボアンプに対して出力するようになっているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフローティ
   ング式回転ツール。