特許 6270463 研削方法及び研削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6270463

(24)【登録日】2018年1月12日

(45)【発行日】2018年1月31日

(54)【発明の名称】研削方法及び研削装置

(51)【国際特許分類】

   B24B 27/00 20060101AFI20180122BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20180122BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20180122BHJP

【ＦＩ】

   B24B27/00 A

   B23Q17/22 D

   B24B49/12

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-266255(P2013-266255)

(22)【出願日】2013年12月25日

(65)【公開番号】特開2015-120226(P2015-120226A)

(43)【公開日】2015年7月2日

【審査請求日】2016年12月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀内 悠平

(72)【発明者】

【氏名】原 一範

(72)【発明者】

【氏名】久保田 哲也

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１５９３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５１９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３２９７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２５７５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１３０８６６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ２７／００

Ｂ２４Ｂ ４９／００−４９／１８

Ｂ２３Ｑ １７／２２

Ｂ２３Ｑ １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の回転軸線の周りに回転可能な装着具に、円形状の砥石を前記回転軸線と同軸状に交換可能に装着する工程と、
前記装着具を回転駆動する回転駆動源と、前記装着具をワークに対して位置決めしながら相対的に移動させる位置決め装置とを作動させることで、所定の加工条件下で前記装着具に装着されている砥石を回転させ且つワークに対して位置決めしながら相対的に移動させ、砥石によりワークを研削加工する工程と、
前記回転駆動源及び前記位置決め装置を作動させることで、前記装着具に装着されている砥石の形状パラメータを計測する工程と、を備え、
前記研削加工工程と前記計測工程とが、交互に繰返し実行され、
前記形状パラメータは、加工品質に影響を及ぼすパラメータであり、前記装着具に装着されている砥石の偏心量を含み、
前記研削加工工程の前に、その直前に計測された偏心量に基づいて前記装着具及びこれに装着された砥石の回転速度又はワークに対する相対的な送り速度を補正する加工条件補正工程を更に備える、研削方法。

【請求項2】

前記形状パラメータは、前記装着具に装着されている砥石の摩耗量を含み、
前記加工条件補正工程は、その直前に計測された摩耗量に基づいて、前記装着具及びこれに装着された砥石のワークに対する相対的な送り量を補正する工程を含む、請求項１に記載の研削方法。

【請求項3】

偏心量が大きいほど砥石の回転速度又は送り速度が小さい、請求項１又は２に記載の研削方法。

【請求項4】

所定の回転軸線の周りに回転可能な装着具に、円形状の砥石を前記回転軸線と同軸状に交換可能に装着する工程と、
前記装着具を回転駆動する回転駆動源と、前記装着具をワークに対して位置決めしながら相対的に移動させる位置決め装置とを作動させることで、所定の加工条件下で前記装着具に装着されている砥石を回転させ且つワークに対して位置決めしながら相対的に移動させ、砥石によりワークを研削加工する工程と、
前記回転駆動源及び前記位置決め装置を作動させることで、前記装着具に装着されている砥石の形状パラメータを計測する工程と、を備え、
前記研削加工工程と前記計測工程とが、交互に繰返し実行され、
前記形状パラメータは、加工品質に影響を及ぼすパラメータであり、前記装着具に装着されている砥石の摩耗量及び当該砥石の偏心量を含み、
前記研削加工工程の前に、その直前に計測された形状パラメータに基づいて前記加工条件を補正する工程を更に備え、
新たな砥石が前記装着具に装着された後、１回目の前記計測工程が１回目の前記研削加工工程の前に実施され、前記１回目の前記計測工程が偏心量の初期値を計測することを含み、
２回目及びそれ以降の前記計測工程は、摩耗量の現在値を計測することを含む、研削方法。

【請求項5】

前記２回目及びそれ以降の前記計測工程は、当該工程において計測された摩耗量の現在値と前記１回目の前記計測工程で計測された偏心量の初期値とに基づいて、演算により偏心量の現在値を計測する工程を含み、
前記研削加工工程は、その直前に計測された偏心量の現在値に基づいて前記加工条件を補正する工程を含む、請求項４に記載の研削方法。

【請求項6】

前記位置決め装置は前記装着具を移動させ、前記研削加工工程では、前記装着具及びこれに装着された砥石が加工エリア内で保持されたワークに向かって移動し、
前記研削加工工程の後に、加工済のワークを前記加工エリアから搬出する工程と、未加工のワークを前記加工エリアに搬入する工程と、を更に備え、前記計測工程は、前記搬出工程及び前記搬入工程と並行して実行される、請求項５に記載の研削方法。

【請求項7】

前記装着具は加工エリア内で保持され、前記位置決め装置はワークを解放可能に保持して移動させ、前記研削加工工程では、前記位置決め装置に保持された未加工のワークが前記加工エリア内の前記装着具及びこれに装着された砥石に向かって移動し、
前記研削加工工程の後に、加工済のワークを前記加工エリアから搬出する工程を更に備え、前記計測工程は、前記搬出工程と前記研削加工工程の間に実行され、
前記計測工程は、前記位置決め装置が加工済のワークを搬出及び解放した後、前記形状パラメータの計測に必要なセンサを保持し、当該センサを前記加工エリア内の前記装着具及びこれに装着された砥石に向かって移動させる工程を含む、請求項５に記載の研削方法。

【請求項8】

所定の回転軸線の周りに回転可能であり、円形状の砥石が前記回転軸線と同軸状に交換可能に装着される装着具と、
前記装着具を回転駆動する回転駆動源と、
前記装着具をワークに対して位置決めしながら相対的に移動させる位置決め装置と、
前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御することで、所定の加工条件下で前記装着具及びこれに装着された砥石を回転させ且つワークに対して相対的に移動させて砥石によりワークを研削加工する研削処理と、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御することで、前記装着具に装着されている砥石の形状パラメータであって加工品質に影響を及ぼす形状パラメータを計測する計測処理と、を交互に繰返し実行し、
前記形状パラメータは、前記装着具に装着されている砥石の偏心量を含み、
前記制御装置は、前記研削処理を実行する前に、その直前の前記計測処理で計測された偏心量に基づいて前記装着具及びこれに装着された砥石の回転速度又はワークに対する相対的な送り速度を補正する、研削装置。

【請求項9】

所定の回転軸線の周りに回転可能であり、円形状の砥石が前記回転軸線と同軸状に交換可能に装着される装着具と、
前記装着具を回転駆動する回転駆動源と、
前記装着具をワークに対して位置決めしながら相対的に移動させる位置決め装置と、
前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御することで、所定の加工条件下で前記装着具及びこれに装着された砥石を回転させ且つワークに対して相対的に移動させて砥石によりワークを研削加工する研削処理と、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御することで、前記装着具に装着されている砥石の形状パラメータであって加工品質に影響を及ぼす形状パラメータを計測する計測処理と、を交互に繰返し実行し、
前記形状パラメータは、前記装着具に装着されている砥石の摩耗量及び当該砥石の偏心量を含み、
前記制御装置は、前記研削処理を実行する前に、その直前の前記計測処理で計測された形状パラメータに基づいて前記加工条件を補正し、
前記制御装置は、新たな砥石が前記装着具に装着された後、１回目の前記計測処理を１回目の前記研削処理の前に実施し、前記１回目の前記計測処理において偏心量の初期値を計測し、２回目及びそれ以降の前記計測処理において摩耗量の現在値を計測する、研削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円形状の砥石を回転させ且つワークに対して位置決めしながら相対的に移動させ、その砥石でワークに研削加工を施す、研削方法及び研削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、円形状の砥石でワークに対して研削加工を施す装置が広く知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６４−１６３５４号公報

【特許文献2】特開平１１−２０７５７３号公報

【特許文献3】特開２００３−１９６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

研削加工を自動化できれば有益であるが、それには、砥石をワークに対して位置決めしながら相対的に移動させるための目標位置及び経路を予め決めておく必要がある。しかしながら、砥石は研削加工を繰り返すうち摩耗していく消耗品であり、適当な交換時期になれば使い古した砥石を装着具から取り外して新品の砥石を装着具に付け直す必要がある。そのため、加工品質を高く保ち続けることが難しい。

【0005】

つまり、摩耗が進行しているのに砥石をワークに対して同じ位置に位置決めしながらワークに研削加工を施すと、研磨不足が生じるなどして所要の加工品質を得られない可能性がある。また、砥石の装着具に対する組付け誤差が生じれば、砥石が偏心回転して砥石エッジが半径方向に振動することがある。すると、あるワークに対して研削加工を施す際、砥石の当該ワークに対する押付け力や進入量が不均一になり、所要の加工品質を得られない可能性がある。しかも、砥石エッジの振動幅は、砥石ごとに異なる可能性があるし、一旦１つの砥石が装着されてから研削加工を繰り返すうちに変化していく可能性がある。

【0006】

従来、研削加工自動化におけるこのような課題への対処が試みられていない。例えば上記特許文献１〜３では、ドリルの形状や寸法を測定する方法を開示しているものの、研削加工に用いる砥石の形状パラメータについては何ら開示がない。

【0007】

そこで本発明は、交換可能に装着された砥石で研削加工を繰り返す場合に、加工品質を維持することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一形態に係る研削方法は、所定の回転軸線の周りに回転可能な装着具に、円形状の砥石を前記回転軸線と同軸状に交換可能に装着する工程と、前記装着具を回転駆動する回転駆動源と、前記装着具をワークに対して位置決めしながら相対的に移動させる位置決め装置とを作動させることで、所定の加工条件下で前記装着具に装着されている砥石を回転させ且つワークに対して位置決めしながら相対的に移動させ、砥石によりワークを研削加工する工程と、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を作動させることで、前記装着具に装着されている砥石の形状パラメータを計測する工程と、を備え、前記研削加工工程と前記計測工程とが、交互に繰返し実行され、前記形状パラメータは、加工品質に影響を及ぼすパラメータであり、前記装着具に装着されている砥石の摩耗量及び当該砥石の偏心量のうち少なくとも１つを含み、前記研削加工工程の前に、その直前に計測された形状パラメータに基づいて前記加工条件を補正する工程を更に備える。

【0009】

本発明の一形態に係る研削装置は、所定の回転軸線の周りに回転可能であり、円形状の砥石が前記回転軸線と同軸状に交換可能に装着される装着具と、前記装着具を回転駆動する回転駆動源と、前記装着具をワークに対して位置決めしながら相対的に移動させる位置決め装置と、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御することで、所定の加工条件下で前記装着具及びこれに装着された砥石を回転させ且つワークに対して相対的に移動させて砥石によりワークを研削加工する研削処理と、前記回転駆動源及び前記位置決め装置を制御することで、前記装着具に装着されている砥石の形状パラメータであって加工品質に影響を及ぼす形状パラメータを計測する計測処理と、を交互に繰返し実行し、前記形状パラメータは、前記装着具に装着されている砥石の摩耗量及び当該砥石の偏心量のうち少なくとも１つを含み、前記制御装置は、前記研削処理を実行する前に、その直前の前記計測処理で計測された形状パラメータに基づいて前記加工条件を補正する。

【0010】

前記方法及び構成によれば、加工品質に影響を及ぼす砥石の形状パラメータが、研削加工と交互に繰返し計測され、研削加工における加工条件が、その直前に計測された形状パラメータに基づいて補正される。よって、研削加工を繰り返すうちに摩耗量や偏心量のような砥石の形状パラメータが変化しても、加工品質がそれに応じて変化していくのを抑えることができる。したがって、新品の砥石が装着されてからその砥石が使い古されるまでの間にその砥石で研削加工された複数のワークの加工品質は、均一に保たれる。

【0011】

しかも、加工品質に影響を及ぼす砥石の形状パラメータは、研削加工時に用いる装着具にその砥石が装着されている状態で、研削加工時に用いる回転駆動源及び位置決め装置を作動させて計測される。つまり、形状パラメータの計測環境は研削加工時の状況を反映したものとなっている。そのような計測結果に応じて加工条件が補正されるので、加工品質が適切に改善される。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、交換可能に装着された砥石で研削加工を繰り返す場合に、加工品質を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態に係る研削装置の概念図である。

【図2】図１に示す研削装置の構成を示すブロック図である。

【図3】第１実施形態に係る研削方法を示すフローチャートである。

【図4】第１実施形態に係る偏心量初期値の測定処理を示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態に係る偏心量初期値の測定処理の説明図である。

【図6】第１実施形態に係る初期位置情報の取得処理を示すフローチャートである。

【図7】第１実施形態に係る摩耗量現在値の測定処理を示すフローチャートである。

【図8】第１実施形態に係る初期位置情報の取得処理及び摩耗量現在値の測定処理の説明図である。

【図9】第１実施形態に係る偏心量現在値の測定処理を示すフローチャートである。

【図10】第２実施形態に係る偏心量初期値の測定処理を示すフローチャートである。

【図11】第２実施形態に係る偏心量初期値の測定処理の説明図である。

【図12】第３実施形態に係る偏心量初期値の測定処理の原理を説明する図である。

【図13】第３実施形態に係る偏心量初期値の測定処理を示すフローチャートである。

【図14】第３実施形態に係る偏心量初期値の測定処理の説明図である。

【図15】図１３に示す測定処理で取得される位置情報を示すグラフである。

【図16】第４実施形態に係る研削装置の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。なお、同一の又は対応する要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0015】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る研削装置１の概念図である。研削装置１は、複数のワーク２に対して自動的に順次に砥石３で研削加工を施す。研削装置１は、砥石３を保持する第１ロボット１０と、ワーク２を搬送する第２ロボット２０とを備える。

【0016】

第２ロボット１０は、アームアクチュエータ１２（図２参照）で駆動される可動のロボットアーム１１と、ロボットアーム１１の先端に装着される研削エフェクタ１３とを備える。研削エフェクタ１３は、ロボットアーム１１の先端に装着されるグリップ部１４と、グリップ部１４の先端に所定の回転軸線１５ｃの周りに回転可能に支持される装着具１５と、装着具１５を回転駆動する回転アクチュエータ１６（図２参照）とを備える。

【0017】

砥石３は円形状である。つまり、砥石３は、例えばディスク状及びホイル状のように、中心軸方向に視たときに円を成す外周面を有する。砥石３は、その中心３ｃが装着具１５の回転軸線１５ｃと同軸状となるようにして、装着具１５に交換可能に装着される。装着具１５が回転すると、装着具１５に装着されている砥石３が、回転軸線１５ｃの周りに回転する。ロボットアーム１１が作動すれば、砥石３がロボットアーム１１の可動域内で移動する。

【0018】

ロボットアーム１１及びアームアクチュエータ１２は、装着具１５及びこれに装着されている砥石３をワーク２に対して位置決めしながら相対的に移動させる位置決め装置を構成している。位置決め装置の具体的構成は、ロボットアーム１１及びアームアクチュエータ１２に限定されない。本実施形態では、位置決め装置（ロボットアーム１１及びアームアクチュエータ１２）が、装着具１５を移動させるよう構成され、ワーク２が静止していても砥石３のワーク２に対する相対的な位置を変化させることができる（静止している砥石３に対しワーク２を移動させる場合は、第４実施形態を参照）。

【0019】

第２ロボット２０は、アームアクチュエータ２２（図２参照）により駆動される可動のロボットアーム２１と、ロボットアーム２１の先端に装着される搬送エフェクタ２３とを備える。搬送エフェクタ２３は、ワーク２を解放可能に保持できればどのように構成されていてもよく、例えば、互いに近接及び離隔する複数のフィンガを含むハンド２４と、ハンド２４を駆動するハンドアクチュエータ２６（図２参照）とで構成される。ロボットアーム２１が作動すると、搬送エフェクタ２３がロボットアーム２１の可動域内で移動する。

【0020】

ワーク２に研削加工を施す加工エリアＡ１は、ロボットアーム１１，２１の可動域の重複部分にあり、研削エフェクタ１３も搬送エフェクタ２３も加工エリアＡ１にアクセス可能である。加工エリアＡ１には、ワーク２を保持するワーク保持台４が設けられている。未加工ワーク２の搬入元である未加工エリアＡ２と、加工済ワーク２の搬出先である加工済エリアＡ３とは、ロボットアーム２１の可動域内にあり、搬送エフェクタ２３は、未加工エリアＡ２及び加工済エリアＡ３にアクセスすることができる。

【0021】

この研削装置１では、第２ロボット２０が作動し、未加工ワーク２が未加工エリアＡ２から加工エリアＡ１へと搬送される。未加工ワーク２は、ワーク保持台４に対して所定の位置及び姿勢で、ワーク保持台４に保持される。次に、第１ロボット１０が作動し、ワーク保持台４に保持されているワーク２に研削加工が施される。つまり、回転アクチュエータ１６が作動し、装着具１５及び砥石３が所定の回転速度で回転する。併せて、位置決め装置が作動し、装着具１５及び砥石３がワーク２に移動する。砥石３の外周面が回転しながらワーク２の所要の部位に押し当てられ、それによりワーク２に所要の研削加工が施される。研削加工が終わると、第２ロボット２０が作動し、加工済ワーク２が加工エリアＡ１から加工済エリアＡ３へと搬送される。このような動作が繰り返されることで、複数の未加工ワーク２に対して自動的に順次に研削加工が施され、複数の加工済ワーク２が自動的に順次に加工済エリアＡ３へと搬送される。

【0022】

研削加工を施すに際し、ワーク２の位置及び姿勢は所定のものに整えられる。原則的にいって、装着具１５が加工エリアＡ１内で所定の位置に位置決めされながら所定の経路に沿って移動すれば、砥石３の外周面は前記所要の部位に適切に押し当てられ、それによりワーク２に所要の研削加工が施されることとなる。

【0023】

一方、研削加工回数が増えるにつれ、砥石３は半径方向に摩耗していく。そのため、摩耗が進行していけば、装着具１５が前記のように位置決めされながら移動しても、砥石３の外周面を前記所要の部位に適切に押し当てることができない。例えば、砥石３のワーク２への押付け力又は砥石３のワーク２への進入量が不足し、研磨不足を生じる可能性がある。よって、研削加工回数が大きくなると、所要の加工品質を得られなくなる可能性がある。

【0024】

また、図１は、砥石３の中心３ｃが装着具１５の回転軸線１５ｃと完全に同軸に配置されている状態を便宜的に示しており、現実にそのように配置することは難しい。回転アクチュエータ１６から装着具１５に回転駆動力を伝達する機構や、砥石３を装着具１５に装着する機構においてバックラッシュを完全になくすことも難しい。砥石３の真円度に個体差が生じることも避けがたい。これらを要因に、装着具１５が回転するときに、砥石エッジが半径方向に往復振動するようにして回転する可能性がある。以降では単なる説明の便宜のため、実際の要因に関わらず（例えば、砥石３の中心３ｃと装着具１５の回転軸線１５ｃとのズレのみを実際の要因とするのか否かに関わらず）、砥石エッジが半径方向に往復振動しながら砥石３が回転することを指して「砥石３の偏心回転」と呼ぶ。砥石３が１回転する間における砥石エッジの振動幅を指して「偏心量」と呼ぶ。例えば、回転軸線１５ｃが水平に向けられていれば、砥石３の下端エッジ３ａは上下方向に往復振動し、砥石３が１回転する間における砥石３の下端エッジ３ａの最上点と最下点との間の距離が偏心量となる。

【0025】

砥石３の偏心回転が認められる場合、装着具１５は前記のとおり位置決めされながら移動しても、砥石３の外周面を前記所要の部位に適切に押し当てることができない。例えば、ある１つのワーク２に砥石３を押し付けるとき、その砥石３が１回転する間にワーク２への押付け力が変化して加工面にバリが生じるなど、加工品質上の不具合が発生する可能性がある。また、偏心量は、摩耗の進行によって徐々に小さくなる。このため、複数のワーク２に対して順次に研削加工が施されると、これらワーク２の加工品質にばらつきが生じる可能性がある。

【0026】

研削装置１は、砥石３の形状パラメータであって、加工品質に影響を及ぼす形状パラメータを計測する。形状パラメータには、砥石３の摩耗量及び偏心量が含まれ、本実施形態では、砥石３の摩耗量と偏心量とを両方とも測定しており、摩耗量の計測では偏心量の計測結果を考慮し、偏心量の計測では摩耗量の計測結果を考慮する。

【0027】

複数のワーク２に順次に研削加工を施していくにあたって、研削加工と計測とは交互に繰返し実行される。「交互」は、ある回の計測とその次回の計測との間に実行される１回の研削加工で、１つのワーク２のみに研削加工を施す場合も、２以上のワーク２に順次に研削加工を施す場合も含む。

【0028】

計測を実行すると、その計測結果は、その後に実行される研削加工における加工条件に反映される。つまり、加工条件が計測結果に応じて補正されていく。これにより、砥石３の偏心回転が認められる場合でも、加工品質の低下を抑えることができる。また、研削加工回数が増えるにつれて砥石３の摩耗量及び偏心量が変化していっても、加工品質の変化を抑えることができる。よって、新品の砥石３が装着されてから当該砥石３を使い古すまでに、当該砥石３で研削加工を施された複数のワーク２について、これらワーク２の加工品質のばらつきを抑えることができる。

【0029】

本実施形態に係る研削装置１では、形状パラメータの計測を行うための計測エリアＡ４が、ロボットアーム１１の可動域内にある。計測エリアＡ４には、偏心量を計測するための偏心センサ３１と、摩耗量を計測するための摩耗センサ３２とが配置される。装着具１５に装着されている砥石３は、位置決め装置（例えば、ロボットアーム１１及びアームアクチュエータ１２）の作動によって、測定エリアＡ４にアクセスすることができる。

【0030】

第１実施形態では、偏心センサ３１と摩耗センサ３２とが別体で構成されているが、一例である。第２実施形態のように、偏心センサと摩耗センサとを単体のセンサで構成することも可能である。

【0031】

図２は、図１に示す研削装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、研削装置１は制御装置４０を備えている。制御装置４０は、回転アクチュエータ１６と、位置決め装置を構成するアームアクチュエータ１２とを制御することができる。なお、回転アクチュエータ１６及びアームアクチュエータ１２は、一例として電気モータで構成される。制御装置４０は、エンコーダ１７からの入力に基づいて装着具１５及び砥石３の回転軸線１５ｃの周りの回転角を検知することができ、エンコーダ１８からの入力に基づいてロボットアーム１１及び装着具１５の位置及び姿勢（以降、これらを「ロボット位置」と総称する）を検知することができる。

【0032】

制御装置４０は、第２ロボット２０のアームアクチュエータ２２と、搬送エフェクタ２３のハンドアクチュエータ２６の動作を制御することができる。すなわち、制御装置４０は、ロボットアーム２１及びハンド２４の位置及び姿勢を制御することができ、ハンド２４を用いてワーク２を保持するか否かを制御することができる。

【0033】

制御装置４０は、研削加工及び計測を実行するための研削プログラム４１を記憶している。本実施形態では、第１及び第２ロボット１０，２０は産業用ロボットである。つまり、研削プログラム４１は、制御装置４０に通信可能に接続されたティーチペンダント４５を用いて又はオフラインティーチング法を用いて作業員によって作成され、このようにして作成された研削プログラム４１をプレイバックすることで第１及び第２ロボット１０，２０が作動する。

【0034】

研削プログラム４１では、例えば、研削加工を実行するときにおけるロボット位置を示す複数の教示点が設定されている。研削プログラム４１のプレイバックにより、装着具１５は設定されている教示点間を順次に経由するよう移動する。研削プログラム４１では、研削加工を実行するときにおける装着具１５の移動速度、装着具１５の回転速度も設定される。装着具１５の教示点ひいては経路、装着具１５の移動速度、及び装着具１５の回転速度は、研削加工の加工条件である。

【0035】

図３は、第１実施形態に係る研削方法を示すフローチャートである。図３に示すように、先ず、装着具１５に新品の砥石が装着され（Ｓ１）、研削プログラム４１を作成するためのティーチング作業が行われる（Ｓ２）。ティーチング作業が終わると、研削プログラム４１をプレイバックすることで、複数のワーク２に順次に自動的に研削加工を施すことができるようになる。

【0036】

この自動の研削加工に先立ち、装着具１５に新品の砥石３が装着される（Ｓ３）。砥石３が装着されて研削加工の開始指令がなされると、先ず、偏心量初期値Ｄｅ(１)が測定され（Ｓ１０）、次いで、初期位置情報Ｘ(１)が取得される（Ｓ２０）。初期位置情報Ｘ(１)は、摩耗量の測定で基準値として利用されるロボット位置に関する情報であり、装着具１５に装着された砥石３を使って研削加工を１度も実行しておらずその砥石３が全く摩耗していない状態で取得される。そして、計測された偏心量初期値Ｄｅ(１)に応じて、１回目の研削加工の前に、加工条件が補正される（Ｓ３１）。

【0037】

次に、第２ロボット２０が作動し、未加工ワーク２が未加工エリアＡ２から加工エリアＡ１に搬入される（Ｓ３２）。未加工ワーク２は、ワーク保持台４で保持され、そのワーク保持台４に対する位置及び姿勢が予め定められたものに整えられる。次に、第１ロボット１０が作動し、直前に補正された加工条件の下、未加工ワーク２に研削加工が施される（Ｓ３３）。研削加工（Ｓ３３）が終わると、第２ロボット２０が作動し、加工済ワーク２が、加工エリアＡ１から加工済エリアＡ３へ搬出される（Ｓ３４）。フローチャートに示す手順を一部飛ばして第２ロボット２０に関連した説明を続けると、砥石３の交換が不要であると判断されれば（Ｓ３５：ＮＯ）、第２ロボット２０が作動し、再度未加工ワーク２が搬入され（Ｓ３２）、次回の研削加工対象である未加工ワーク２がワーク保持台４に保持される。

【0038】

一方で、研削加工（Ｓ３３）が終わると、第１ロボット１０が作動し、摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)が計測される（Ｓ４０）。この計測において、Ｓ２０で取得された初期位置情報Ｘ(１)が用いられる。砥石３の交換要否の判断処理（Ｓ３５）では、摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)の計測処理（Ｓ４０）で計測された摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)を制御装置４０に予め記憶された許容値と比較してもよい。なお、砥石３の交換要否の判断処理（Ｓ３５）では、新品の砥石３が装着されてからの研削加工回数を許容値と比較してもよい。その場合、判断後に摩耗量現在値の計測処理（Ｓ４０）を行ってもよい。砥石３の交換が不要であると判断されれば（Ｓ３５：ＹＥＳ）、第１ロボット１０が作動し、偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)が計測される（Ｓ５０）。そして、計測された摩耗量及び偏心量の現在値Ｄｗ(Ｎ)，Ｄｅ(Ｎ)に応じて、加工条件が再度補正される（Ｓ３１）。第２ロボット２０を用いた未加工ワーク２の搬入が終わると、直前に補正された加工条件の下、次回の研削加工が実行される（Ｓ３３）。

【0039】

図３のフローでは、加工済ワーク２が搬出された後、摩耗量及び偏心量の現在値Ｄｗ(Ｎ)，Ｄｅ(Ｎ)が計測され、計測の終了を待って未加工ワーク２が搬入されるかのように図示されている。このような手順で処理を進めてもよいが、第２ロボット２０を用いたワーク２の搬出及び搬入と、第１ロボット１０を用いた計測とが並行して実行されてもよい。それにより、計測中の第２ロボット２０の待機及び搬送中の第１ロボット１０の待機を抑えることができるので、あるワーク２に対する研削加工の開始から次のワーク２に対する研削加工の開始までの時間が短くなる。本実施形態では、１つのワーク２に研削加工が施されるたびにワーク２の搬出及び搬入が行われており、その搬送時間を利用して、１つのワーク２の研削加工を施すたびに摩耗量及び偏心量の現在値Ｄｗ(Ｎ)，Ｄｅ(Ｎ)が計測される。よって、研削加工は、毎回、その直前に計測された摩耗量及び偏心量に対応した加工条件の下で実行される。

【0040】

砥石３の交換が必要と判断されれば（Ｓ３５：ＹＥＳ）、Ｓ３に戻る、使い古された砥石３が装着具２４から取り外され、別の新品の砥石３が装着具２４に装着される。

【0041】

図４は、第１実施形態に係る偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定処理Ｓ１０を示すフローチャートである。図４に示すように、先ず、回転アクチュエータ１６が作動し、装着具１５及び砥石３が回転駆動される（Ｓ１１）。このとき、装着具１５及び砥石３が回転軸線１５ｃの周りに等速で回転する。次に、第１ロボット１０のロボットアーム１１が作動し、砥石３を偏心センサ３１の検出域３１ａ内に移動させる（Ｓ１２）。そして、制御装置４０が、偏心センサ３１から、検出域３１ａ内に位置している砥石エッジの位置時系列データを取得する（Ｓ１３）。

【0042】

図５は、第１実施形態に係る偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定処理Ｓ１０を説明する説明図である。偏心量初期値Ｄｅ(１)は砥石３を回転させながら測定されるので、偏心センサ３１は損傷を避けるために非接触式であることが好ましい。第１実施形態に係る偏心センサ３１は、測定エリアＡ４内に検出域３１ａを形成し、検出域３１ａ内に位置している砥石エッジの位置を検出することができればよい。

【0043】

以上の機能を有するセンサの一例として、偏心センサ３１は寸法測定器で構成される。偏心センサ３１は、センシング光を走査方向に発光する発光素子３１ｂと、当該走査方向に発光素子３１ｂから離れており発光素子３１ｂからのセンシング光を受光する受光素子３１ｃとを備える。センシング光は帯状であり、検出域３１ａは、走査方向と素子縦方向の２方向に延び、素子横方向に小さい幅を有している。

【0044】

Ｓ１２では、回転軸線１５ｃは走査方向と平行に向けられ、検出域３１ａの延在方向のうち残余方向である素子縦方向に装着具１５及び砥石３が移動する。例えば、走査方向は水平な一方向であり、素子縦方向（砥石３の移動方向）は鉛直方向であり、検出域３１ａは水平方向及び鉛直方向の２方向に延在する。検出域３１ａ内には、砥石３の下端エッジ３ａを位置させる。図５（ｂ）に示すように、砥石３が偏心回転すると、ロボットアーム１１が静止していても砥石３の下端エッジ３ａは鉛直方向に往復振動する。偏心センサ３１は、この下端エッジ３ａの位置を逐次検知する。Ｓ１３では、制御装置４０が、偏心センサ３１が逐次検知する位置データを入力し、それにより下端エッジ３ａの位置時系列データ（図５（ｃ）参照）を取得する。

【0045】

図４に戻ると、制御装置４０は、砥石３の下端エッジ３ａの位置時系列データに基づき、砥石３が１回転する間の砥石エッジの移動量を計測し（Ｓ１４）、計測された移動量を偏心量初期値Ｄｅ(１)として記憶する（Ｓ１５）。例えば、移動量は、位置時系列データから砥石の下端エッジ３ａの最下点Ｘ１と最上点Ｘ２とを抽出し、抽出された２点間距離を演算することによって、計測される。

【0046】

図６は、第１実施形態に係る初期位置情報Ｘ(１)の取得処理Ｓ２０を示すフローチャートである。図６に示すように、本実施形態では、初期位置情報Ｘ(１)の取得に偏心量Ｄｅを考慮しており、偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定後に当該取得処理を実行し、当該取得処理において直前に測定された偏心量初期値Ｄｅ(１)を用いる。偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定結果を用いずに初期位置情報Ｘ(１)を取得する場合は、測定処理Ｓ１０と取得処理Ｓ２０との順序が逆でもよい。

【0047】

図６に示すように、位置情報の誤差Ｅｂ，Ｅｃが許容値Ｅａ未満であるとの条件（以下「許容誤差条件」）を満たす砥石３の回転速度ｇｒ及び砥石３の移動速度ｒｂを導出する（Ｓ２１）。導出された回転速度ｇｒで砥石３を回転駆動するように回転アクチュエータ１６が作動し（Ｓ２２）、導出された移動速度ｒｂで砥石３を移動させるように位置決め装置が作動する（Ｓ２３）。そして、エンコーダ１８の入力に基づいて、砥石エッジが摩耗センサ３２の検出域３２ａに到達した時点のロボット位置（例えば、第１ロボット１０の基台に原点を設定した座標系での装着具１５の位置）を取得し（Ｓ３３）、制御装置４０は、この位置を初期位置情報Ｘ(１)として記憶する。

【0048】

図７は、第１実施形態に係る摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)の計測処理Ｓ４０を示すフローチャートである。図７に示すように、摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)の測定では、先ず、初期位置情報Ｘ(１)の取得処理Ｓ２０（図６参照）と同じ手順を踏む。つまり、許容誤差条件を満たす砥石３の回転速度ｇｒ及び移動速度ｒｂが導出され（Ｓ４１）、導出された回転速度ｇｒで砥石３が回転駆動され（Ｓ４２）、導出された移動速度ｒｂで砥石３が移動する（Ｓ４３）。そして、砥石エッジが摩耗センサ３２の検出域３２ａに到達した時点のロボット位置を現在位置情報Ｘ(Ｎ)として取得する（Ｓ４４）。そして、記憶されている初期位置情報Ｘ(１)を読み出し（Ｓ４５）、初期位置情報Ｘ(１)と現在位置情報Ｘ(Ｎ)とから摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)を計測する（Ｓ４６）。

【0049】

図８は、第１実施形態に係る初期位置情報Ｘ(１)の取得処理Ｓ２０及び摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)の測定処理Ｓ４０を説明する図である。本実施形態では、初期位置情報Ｘ(１)及び現在位置情報Ｘ(Ｎ)が砥石３を回転させながら取得されるので、摩耗センサ３２は損傷を避けるために非接触式であることが好ましい。第１実施形態に係る摩耗センサ３２は、測定エリアＡ４内に検出域３２ａを形成し、検出域３２ａ内に物体が存在することを検知することができればよい。

【0050】

図８（ａ）に示すように、以上の機能を有したセンサの一例として、摩耗センサ３２は光電センサで構成される。透過型であれば、摩耗センサ３２は、センシング光を走査方向に発光する発光素子３２ｂと、当該走査方向に発光素子３２ｂから離れて配置されて発光素子３２ｂからのセンシング光を受光する受光素子３２ｃとを備える。センシング光は線状であり、検出域３２ａは走査方向に直線状に延びる。

【0051】

Ｓ２３及びＳ４３では、先ず、装着具１５は、砥石３が検出域３２ａから十分に離れるように位置づけられる。回転軸線１５ｃは走査方向に向けられる。この状態から、装着具１５は、回転軸線１５ｃの方向に見て回転軸線１５ｃを点状の検出域３２ａと結ぶ直線の延在方向に移動させる。当該延在方向は、砥石３の半径方向すなわち摩耗方向に相当する。例えば、走査方向は水平であり、回転軸線１５ｃを検出域３１ａと結ぶ直線は鉛直に延在する。装着具１５は鉛直方向に移動し、砥石３の下端エッジ３ａを検出域３２ａに近付けていく。

【0052】

図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、装着具１５の移動方向は砥石３の摩耗方向に相当するので、摩耗が進行すると、砥石３を検出域３２ａに到達させるまでに必要な移動量が大きくなっていく。この移動量が摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)に相当し、現在位置情報Ｘ(Ｎ)は、装着具１５の移動方向に摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)だけ、初期位置情報Ｘ(１)から離れた位置を示す情報となる。このため、現在位置情報Ｘ(Ｎ)と初期位置情報Ｘ(１)との差分をとれば、摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)が計測されることになる。

【0053】

図８（ｄ）を参照してＳ２１及びＳ４１について説明する。位置情報の取得では、摩耗センサ３２が所定のセンサ応答時間ｓｒおきに砥石エッジ３ａが検出域３２ａ内に存在するか否かを検知する。センサ応答時間ｓｒが経過する間、装着具１５及び砥石３は検出域３２ａに向かって移動し続けており、この移動量はセンサ検出遅れによる位置情報の第１誤差Ｅｂとなる。砥石３が偏心回転していれば、センサ応答時間ｓｒが経過する間、砥石３の下端エッジ３ａが鉛直方向に移動し、その移動量はセンサ検出遅れによる位置情報の第２誤差Ｅｃとなる。

【0054】

第１誤差Ｅｂは、センサ応答時間ｓｒと砥石３の移動速度ｒｂとの積である（Ｅｂ＝ｓｒ×ｒｂ）。第２誤差Ｅｃは、偏心量Ｄｅを、砥石３が回転軸線１５ｃの周りに半回転する間の摩耗センサ３２の計測回数で除算した値であり、砥石３が１回転する間の摩耗センサの計測回数Ｍは、センサ応答時間ｓｒの逆数を砥石３の回転速度ｇｒで除算した値である（Ｍ＝(１/ｓｒ)/ｇｒ＝１/(ｓｒ×ｇｒ)）。よって、第２誤差Ｅｃは、偏心量Ｄｅとセンサ応答時間ｓｒと砥石３の回転速度ｇｒとの積に２を乗算した値である（Ｅｃ＝Ｄｅ/(Ｍ/２)＝Ｄｅ/［｛１/(ｓｒ×ｇｒ)｝/２］＝２×Ｄｅ×ｓｒ×ｇｒ）。

【0055】

本実施形態では、これら２つの誤差Ｅｂ，Ｅｃが両方とも考慮され、許容誤差条件は、誤差の許容値Ｅａがこれら誤差Ｅｂ，Ｅｃの総和未満であるとの条件となっている（Ｅａ＜Ｅｂ＋Ｅｃ＝ｓｒ（ｂｒ＋２×Ｄｅ×ｇｒ））。センサ応答条件ｓｒは摩耗センサ３２の仕様に応じた定数であり、偏心量Ｄｅは直近の測定値が用いられる。そこで、移動速度ｂｒ及び回転速度ｇｒが許容誤差条件を満たすように調整される。

【0056】

偏心量Ｄｅの最大値を予め想定しておき、制御装置４０は、偏心量Ｄｅがどのような値であっても許容誤差条件が満たされるように予め調整された移動速度ｂｒ及び回転速度ｇｒを記憶していてもよい。また、計測される偏心量Ｄｅに応じて移動速度ｂｒ及び回転速度ｇｒが可変的に設定されてもよい。研削加工回数が増えるほど偏心量Ｄｅは少なくなっていくので、第２誤差Ｅｃが小さくなっていく。これに併せて移動速度ｂｒを徐々に上げていくよう設定してもよく、それにより摩耗が進行するにつれて砥石３の移動量は大きくなるにも関わらず摩耗量現在値Ｄｗの測定時間が長くなるのを抑えることができる。

【0057】

砥石３の回転速度ｇｒ及び移動速度ｒｂが上記のように調整されるので、位置情報の精度が許容範囲内に収まり、それにより摩耗量Ｄｗ及び偏心量Ｄｅの計測精度が向上する（後述のとおり、偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)は摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)に基づいて計測される）。よって、精度よく計測された摩耗量及び偏心量に応じて加工条件も適切に補正され、加工品質を安定させることができる。

【0058】

図９は、偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)の測定処理Ｓ５０を示すフローチャートである。砥石３の摩耗は偏心回転の解消に寄与し、偏心量Ｄｅは摩耗によって漸次減少していく。本実施形態に係る偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)の測定処理Ｓ５０では、この考えを前提として、偏心センサ３１を用いず演算によって現在値Ｄｅ(Ｎ)が求められる。図９に示すように、先ず、記憶している偏心量初期値Ｄｅ(１)を読み出し（Ｓ５１）、直前の測定処理Ｓ４０で測定された摩耗量現在値Ｄｅ(Ｎ)を読み出す（Ｓ５２）。そして、読み出された２つの値Ｄｅ(１)，Ｄｅ(Ｎ)の差分を求め、これを偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)とする（Ｓ５３）。なお、摩耗量現在値Ｄｅ(Ｎ)が偏心量初期値Ｄｅ(１)以上になれば、偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)はゼロである。

【0059】

加工条件は、直前に測定された形状パラメータに基づいて補正される。摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)が計測されると、その後研削加工を実行する前に、この計測結果に応じて、加工条件の一例として装着具１５の教示点ひいては移動経路が補正される。前述のとおり、摩耗が進行すると研磨不足が生じる可能性がある。そこで、摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)が大きくなるほど、教示点がよりワーク２に近付けられるようにして加工条件が補正される。これにより、摩耗が漸次大きくなっていても、加工品質を保つことができる。

【0060】

偏心量初期値及び偏心量現在値が計測されると、その後研削加工が実行される前に、その計測結果に応じて、加工条件の一例として砥石３の移動速度及び回転速度が補正される。前述のとおり、砥石３が偏心回転すると砥石３とワーク２との接触不均一が生じ、加工面にバリが発生するなどの不具合を生じる可能性があるところ、その不具合の程度が偏心量によって変わる。そこで偏心量が大きいときほど、砥石３の移動速度及び回転速度が小さくなるように加工条件が補正される。それにより、接触不均一を抑えることができ、加工品質を安定させることができる。偏心量Ｄｅは研削加工回数が増えて摩耗が進行していくにつれて減少していき、偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)がゼロになれば砥石３の移動速度及び回転速度は初期値に戻る。

【0061】

（第２実施形態）
図１０は、第２実施形態に係る偏心量初期値Ｄｅ(１)の計測処理Ｓ２１０を示すフローチャートである。図１１は、第２実施形態に係る偏心量初期値Ｄｅ(１)の計測処理Ｓ２１０を説明する図である。第２実施形態は、研削装置の全体構成及び研削方法の全体フローは第１実施形態（図１及び図３参照）と同様であり、第２実施形態に係る計測処理Ｓ２１０は、図３に示す計測処理Ｓ１０に代わって実行される。第２実施形態は、偏心センサ２３１が第１実施形態の摩耗センサ３２（図８参照）と同様の光電センサで構成される点、そのような偏心センサ２３１を用いて偏心量初期値Ｄｅ(１)を計測する点で、第１実施形態と相違する。なお、偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)は、第１実施形態と同様、偏心量初期値Ｄｅ(１)と摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)との差分を演算することによって測定される（図９参照）。以下、第１実施形態との相違を中心に第２実施形態について説明する。

【0062】

図１０に示すように、先ず、砥石３が回転駆動され（Ｓ２１１）、砥石３を検出域２３１ａに向けて移動させる（Ｓ２１２）。次に、偏心センサ２３１が検出域２３１ａ内に砥石３が存在する旨示す信号（以下「ＯＮ信号」）を出力した時点のロボット位置（特に、第１ロボット１０の基台に原点を設定した座標系における装着具１５の位置）を最小位置情報ＸＭＩＮとして記憶する（Ｓ２１３）。砥石３を移動させ続け、偏心センサ２３１がＯＮ信号を連続して出力し始めた時点のロボット位置を最大位置情報ＸＭＡＸとして記憶する（Ｓ２１４）。次いで、これら２つの位置情報ＸＭＩＮ，ＸＭＡＸの差分絶対値を演算し、その値を偏心量初期値Ｄｅ(１)として記憶する（Ｓ２１５）。

【0063】

図１１を参照すると、Ｓ２１２では、第１実施形態に係る位置情報の取得時と同様にして砥石３を移動させる。偏心センサ２３１の検出域２３１ａ及び回転軸線１５ｃは水平に延びる。回転軸線１５ｃの方向に視たときに、回転軸線１５ｃを点状の検出域２３１ａと結ぶ直線が鉛直に延び、装着具１５及び砥石３は鉛直方向に移動して砥石３の下端エッジ３ａが検出域２３１ａに近付けられていく。この下端エッジ３ａが最初に検出域２３１ａに到達することになる。砥石３の下端エッジ３ａは検出域２３１ａの上から鉛直下向きに移動するところ、図１１（ａ）〜（ｃ）では、実線で、下端エッジ３ａが最上点に位置している状態を示し、破線で下端エッジ３ａが最下点に位置している状態を示している。

【0064】

図１１（ａ）及び（ｄ）に示すように、砥石３が偏心回転している場合、下端エッジ３ａの最下点が検出域２３１ａに到達すると、砥石３が１回転する間で、砥石３の回転角が下端エッジ３ａを最下点に位置させる角度であるときにのみ、偏心センサ２３１がＯＮ信号を出力する。砥石３の回転角がそれ以外の角度であるときには、偏心センサ２３１は、検出域２３１ａ内に砥石エッジが存在していない旨示す信号（以下「ＯＦＦ信号」）を出力する。Ｓ２１３では、この時点におけるロボット位置が最小位置情報ＸＭＩＮとして記憶される。

【0065】

その状態から装着具１５が下方に移動すると、図１１（ｂ），（ｅ）及び（ｆ）に示すように、砥石３が１回転する間に、下端エッジ３ａは検出域２３１ａを跨ぐように上下に振動する。砥石３の下端エッジ３ａが下向きに検出域２３１ａに到達して検出域２３１ａを跨いでから、検出域２３１ａよりも下方の最下点で折り返し、上向きに検出域２３１ａに到達するまでの間、偏心センサ２３１はＯＮ信号を出力する。砥石３の下端エッジ３ａが上向きに検出域２３１ａに到達して検出域２３１ａを跨いでから、検出域２３１ａよりも上方の最上点で折返し、下向きに検出域２３１ａに到達するまでの間、偏心センサ２３１はＯＦＦ信号を出力する。図１１（ｅ）及び（ｆ）に示すように、装着具１５が下方に移動していくにつれ、砥石３が１回転する間でＯＮ信号を出力している時間は徐々に長くなっていく。

【0066】

図１１（ｃ）及び（ｇ）に示すように、下端エッジ３ａの最上点が検出域２３１ａに到達すると、砥石３が１回転する間、偏心センサ２３１はＯＮ信号を出力し続け、ＯＦＦ信号を出力しなくなる。Ｓ２１４では、この時点におけるロボット位置が最大位置情報ＸＭＡＸとして記憶される。最小位置情報ＸＭＩＮと最大位置情報ＸＭＡＸとの差は偏心量に相当するので、Ｓ２１５では、偏心量初期値Ｄｅ(１)をこれら２位置情報ＸＭＩＮ，ＸＭＡＸに基づいて測定する。

【0067】

このように偏心量初期値Ｄｅ(１)を測定する場合、偏心センサ２３１と摩耗センサ３２（図８参照）とを単一のセンサで構成することができ、研削装置の構成が簡素になる。

【0068】

（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態に係る偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定方法の原理を説明する図である。図１３は、第３実施形態に係る偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定処理Ｓ３１０を示すフローチャートである。図１４は、第３実施形態に係る偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定処理Ｓ３１０の手順を説明する図である。図１５は、砥石３の中心３ｃと装着具１５の回転軸線１５ｃとの間の距離（中心間距離）ｅを求める処理Ｓ３１７を説明する図である。

【0069】

第３実施形態は、研削装置の全体構成及び研削方法の全体フローは第１実施形態（図１及び図３参照）と同様であり、第３実施形態に係る計測処理Ｓ３１０は、図３に示す計測処理Ｓ１０に代わって実行される。なお、偏心量現在値Ｄｅ(Ｎ)は、上記実施形態と同様、偏心量初期値Ｄｅ(１)と摩耗量現在値Ｄｗ(Ｎ)との差分を演算することによって測定される（図９参照）。以下、上記実施形態との相違を中心に第３実施形態について説明する。

【0070】

図１２に示すように、砥石３の中心３ｃが装着具１５の回転軸線１５ｃからずれた位置にあって回転軸線１５ｃが水平である場合、砥石３の下端エッジ３ａは、装着具１５の回転角θに応じて鉛直方向に単振動する。中心間距離をｅとすれば下端エッジ３ａの位置はｅ（１−cosθ）で表される。この中心間距離ｅは偏心量Ｄｅの半分に相当する（Ｄｅ＝２ｅ）。この関係を用いて、図１３に示すフローに沿って偏心量Ｄｅを推定演算する。

【0071】

図１３及び図１４に示すように、先ず、位置計測回数ｋを１とし（Ｓ３１１）、砥石３を偏心センサ３３１の検出部３３１ａに向けて移動させる（Ｓ３１２、図１４（ｂ）参照）。砥石エッジが検出部３３１ａに到達した時点のロボット位置を位置情報Ｘ(ｋ)として記憶する（Ｓ３１３）。位置計測回数ｋが上限ｎに達していなければ（Ｓ３１４：ＮＯ）、位置計測回数ｋをインクリメントし（Ｓ３１５）、測定エリアＡ４内に設けられている転動台３０５（図１４（ａ）参照）に砥石３を押し付けた状態にして装着具１５を並進させ、砥石３を転動させる（Ｓ３１６、図１４（ｃ）参照）。そして、Ｓ３１２に戻り、位置計測回数ｋが上限ｎに達するまで同じ動作を繰り返す（図１４（ｄ）参照）。上限ｎに達すると（Ｓ３１４：ＹＥＳ）、ｎ個の位置情報Ｘ(１)，Ｘ(２)，…Ｘ(ｎ)から収束演算で中心間距離ｅを推定する（Ｓ３１７）。推定された中心間距離ｅを２倍し、その値を偏心量初期値Ｄｅ(１)として記憶する（Ｓ３１８）。

【0072】

Ｓ３１２では、装着具１５は、第１実施形態における位置情報の取得と同様に移動し、砥石３が偏心センサ３３１に近付けられていく。回転アクチュエータ１６は停止しており砥石３は回転していない。

【0073】

Ｓ３１６では、砥石３の回転角をエンコーダ１７で検知し、砥石３が所定の回転角だけ移動したときに装着具１５の並進を止めてもよい。ロボット位置から装着具１５の並進量を測定し、その並進量から砥石３の回転角を測定してもよい。転動台３０５の表面は例えばゴム材やスポンジ材で成形され、弾性及び高摩擦係数を有する。このため、装着具１５を並進させたとき、砥石３が転動台３０５に対して滑ったり浮いたりするのを防止することができ、装着具１５の並進移動量が砥石３の回転軸線１５ｃ周りの回転量と等しいとして演算することは充分に許容される。並進量から砥石３の回転角を測定するには、砥石３の半径を必要とするが、偏心量初期値Ｄｅ(１)の測定時点では摩耗が全くないため、砥石３の半径は容易に正確に把握することができる。

【0074】

合計ｎ回の位置計測が行われるまでの間、Ｓ３１６にて砥石３はｎ−１回転動する。このｎ−１回の転動による回転角の積算値は３６０度以下である。つまり、砥石３が１回転するまでの間の複数の角度位置で砥石３の回転が止められ、その都度ロボット位置情報が取得される。

【0075】

図１５は、図１３に示す測定処理Ｓ３１０で取得される位置情報Ｘ(１)，Ｘ(２)，…を示すグラフである。位置情報Ｘ(１)，Ｘ(２)，…Ｘ(ｎ)は、それぞれ下記式で表される（図１５参照）。

【0076】

Ｘ(１)＝ｅ×cosθ＋ｂ
Ｘ(２)＝ｅ×(cosθ＋α(１))＋ｂ
Ｘ(３)＝ｅ×(cosθ＋α(２))＋ｂ
・・・
Ｘ(ｋ)＝ｅ×(cosθ＋α(ｋ−１))＋ｂ
・・・
Ｘ(ｎ)＝ｅ×(cosθ＋α(ｎ−１))＋ｂ
ここで、α(ｋ−１)は、位置測定回数ｋまでの砥石３の回転角積算値である（ｋ＝１，２，…ｎ，α(０)＝θ）。

【0077】

Ｓ３１７では、これらｎ個の式から最小二乗法などの収束演算を用いて、中心間距離ｅを求める。１回目の位置計測において、砥石３の下端エッジ３ａが最下点又は最上点に位置しているとは限らない。そこで、図１５（ｂ）に示すように、１つ目の位置情報Ｘ(１)をゼロにオフセットした状態で、中心間距離ｅの算出に必要な未知数を設定する。上記式におけるｂは、このオフセット量である。

【0078】

位置情報の個数が３以下であると、条件によっては解が無限に存在する可能性がある。また、ｎ個目の位置情報Ｘ(ｎ)に係る回転角積算値α(ｎ−１)が小さければ、推定誤差が大きくなる可能性がある。そのため、図１５に示すように、位置情報Ｘ(ｋ)の個数を４個以上とし、１つ目の位置情報Ｘ(１)に係る回転角からｎ個目の位置情報Ｘ(ｎ)に係る回転角積算値α(ｎ−１)までの間に、余弦曲線の山及び谷のように、位置変化が顕著な部分が含まれるように設定される。これにより中心間距離ｅひいては偏心量初期値Ｄｅ(１)の推定精度が高くなる。

【0079】

本実施形態では、ロボット位置を取得するため砥石３を移動させるときに、砥石３を回転させていない。このため、偏心センサ３３１は接触式センサでもよく、その場合、砥石３が偏心センサ３３１の検出部３３１ａに接触すると、偏心センサ３３１はその旨示す信号を出力する。これにより、測定エリアＡ４をコンパクトにすることができる。偏心センサ３３１は非接触で砥石３との距離を計測する測距センサでもよい。砥石３を偏心センサ３３１の検出域まで移動させる必要がなくなり、そのためロボット位置を速く取得することができるようになる。

【0080】

（第４実施形態）
図１６は、第４実施形態に係る研削装置４０１の構成を示す概念図である。図１６に示すように、第４実施形態は、装着部４１５が、加工エリアＡ１内に設けられた装着具保持台４０６に保持されている。位置決め装置４２０がワーク２を解放可能に保持して移動させるように構成されている。位置決め装置４２０は、第１実施形態に係る第２ロボット２０と同様に構成される。位置決め装置４２０は、ワーク２を解放し、代わりに偏心センサ３１及び摩耗センサ３２を保持することができる。

【0081】

この場合も、図３に示すフローに沿った研削方法が実行される。位置決め装置４２０は、研削加工時に、未加工ワーク２を未加工エリアＡ２から加工エリアＡ１に搬送し、保持している未加工ワーク２を加工エリアＡ１内で回転している砥石３に向けて移動させる（図３のＳ３２参照）。それにより、砥石３でワーク２の所要の部位に所要の研削加工を行うことができる。研削加工が終わると、位置決め装置４２０は、加工済ワーク２を加工エリアＡ１から加工済エリアＡ３に搬送し（図３のＳ３３参照）、加工済エリアＡ３にて加工済ワーク２が解放される。その後、摩耗量現在値を計測処理（Ｓ４０）のため、摩耗センサ４３２を保持し、摩耗センサ３２の検出域３２ａを砥石に近づける。初期位置情報の取得処理（Ｓ２０）も同様である。偏心量初期値の計測処理（Ｓ１０）でも、ワーク２の代わりに偏心センサ３１を保持し、その検出域３１ａを加工エリアＡ１内で回転状態に保持されている砥石３に近づければよい。

【0082】

これまで実施形態について説明したが、上記構成及び方法は本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明は、研削加工を繰返し自動的に実行する研削方法及び研削装置、特にティーチングプレイバック制御によって研削加工を行う方法及び装置に適用すると有益である。

【符号の説明】

【0084】

Ａ１ 加工エリア
Ｄｗ 摩耗量
Ｄｗ(Ｎ) 摩耗量の現在値
Ｄｅ 偏心量
Ｄｅ(１) 偏心量の初期値
Ｄｅ(Ｎ) 偏心量の現在値
Ｓ３ 砥石を装着する工程
Ｓ１０，Ｓ２１０，Ｓ３１０ 偏心量初期値の計測処理（計測工程）
Ｓ３１ 加工条件を補正する工程
Ｓ３２ 未加工ワークを搬入する工程
Ｓ３３ ワークに研削加工を施す工程（研削加工工程）
Ｓ３４ 加工済ワークを搬出する工程
Ｓ４０，Ｓ２４０，Ｓ３３０ 摩耗量現在値の計測処理（計測工程）
Ｓ５０，Ｓ２５０，Ｓ３５０ 偏心量現在値の計測処理（計測工程）
１，４０１ 研削装置
２ ワーク
３ 砥石
３ｃ 砥石の中心
１０ 第１ロボット
１１ ロボットアーム（位置決め装置）
１２ アームアクチュエータ（位置決め装置）
４２０ 位置決め装置
１３ 研削エフェクタ
１５ 装着具
１５ｃ 装着具の回転軸線
１６ 回転アクチュエータ（回転駆動源）
３１，２３１，３３１ 偏心センサ
３２ 摩耗センサ
４０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】