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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023131524
(43)【公開日】2023-09-22
(54)【発明の名称】加工装置
(51)【国際特許分類】
B23Q 17/22 20060101AFI20230914BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20230914BHJP
B24B 49/10 20060101ALI20230914BHJP
B24B 27/00 20060101ALI20230914BHJP
B25J 13/08 20060101ALI20230914BHJP
B25J 9/22 20060101ALI20230914BHJP
【ＦＩ】
B23Q17/22 D
B24B49/12
B24B49/10
B24B27/00 A
B25J13/08 Z
B25J9/22 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022036345
(22)【出願日】2022-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000002107
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105887
【弁理士】
【氏名又は名称】来山 幹雄
(72)【発明者】
【氏名】長友 優志
【テーマコード（参考）】
3C029
3C034
3C158
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C029AA26
3C029AA40
3C034BB92
3C034BB93
3C034CA16
3C034CA22
3C034CB20
3C158AA03
3C158AA16
3C158AB01
3C158AB04
3C158AB06
3C158AC02
3C158BA06
3C158BA09
3C707AS12
3C707BS12
3C707KS07
3C707KS36
3C707KT03
3C707KT06
3C707LS02
3C707LW03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ワークに接触する工具の形状が変化しても、所望の加工品質を維持することが可能な加工装置を提供する。
【解決手段】工具１０をワーク５０に接触させてワーク５０の加工を行う。形状センサ３０が工具１０の形状を検出する。移動機構２０が、工具１０及びワーク５０の少なくとも一方を支持し、工具１０にワーク５０を接触させた状態で、制御装置４０からの指令に応じて工具１０に対するワーク５０の相対的な位置及び姿勢を変化させる。制御装置４０は、形状センサ３０により検出された工具１０の形状に応じて、工具１０に対するワーク５０の相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせてワーク５０の加工を行う。
【選択図】図１
【解決手段】工具１０をワーク５０に接触させてワーク５０の加工を行う。形状センサ３０が工具１０の形状を検出する。移動機構２０が、工具１０及びワーク５０の少なくとも一方を支持し、工具１０にワーク５０を接触させた状態で、制御装置４０からの指令に応じて工具１０に対するワーク５０の相対的な位置及び姿勢を変化させる。制御装置４０は、形状センサ３０により検出された工具１０の形状に応じて、工具１０に対するワーク５０の相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせてワーク５０の加工を行う。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークの少なくとも一方を支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う加工装置。
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークの少なくとも一方を支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う加工装置。
【請求項2】
さらに、
前記工具の形状と、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴との関係を記憶した加工データベースを備えており、
前記制御装置は、
前記形状センサで検出された前記工具の形状及び前記加工データベースに基づいて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の１つの履歴を抽出し、
抽出した履歴に基づいて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させて加工を行う請求項１に記載の加工装置。
前記工具の形状と、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴との関係を記憶した加工データベースを備えており、
前記制御装置は、
前記形状センサで検出された前記工具の形状及び前記加工データベースに基づいて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の１つの履歴を抽出し、
抽出した履歴に基づいて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させて加工を行う請求項１に記載の加工装置。
【請求項3】
さらに、前記工具に対して前記ワークを押し付ける力を測定する力覚センサを、さらに備えており、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記力覚センサの検出値の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う請求項１または２に記載の加工装置。
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記力覚センサの検出値の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う請求項１または２に記載の加工装置。
【請求項4】
前記工具は、外周面を前記ワークに接触させて加工を行う回転体であり、
前記形状センサは、前記工具の外周面の形状を検出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加工装置。
前記形状センサは、前記工具の外周面の形状を検出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項5】
前記制御装置は、前記ワークの表面のうち前記工具の外周面に接触する領域を、前記工具の回転中心軸に対して外周面が傾斜する方向と同じ方向に傾斜させて加工を行う請求項１乃至４のいずれか１項に記載の加工装置。
【請求項6】
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークを支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
ダイレクトティーチングの際に、前記移動機構が作業者によって操作され、前記制御装置は、ダイレクトティーチングを開始する前に前記形状センサで検出された前記工具の形状と、ダイレクトティーチング中に得られた前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴とを、加工データベースに格納する加工装置。
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークを支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
ダイレクトティーチングの際に、前記移動機構が作業者によって操作され、前記制御装置は、ダイレクトティーチングを開始する前に前記形状センサで検出された前記工具の形状と、ダイレクトティーチング中に得られた前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴とを、加工データベースに格納する加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工具をワークに接触させて加工を行う加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
産業用ロボットを用いた加工、例えば研削、研磨等の自動化において、常に一定の作業精度を保つことが求められる。例えば、下記の特許文献１に、ワークのバリ取り作業を行うロボットが開示されている。このバリ取り作業を行うロボットは、バリの状態によらず加工精度を一定に保つために、ワークごとにバリの形状を取得し、バリの形状に応じてロボットの教示プログラムの修正を自動的に行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１０－１８２２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に開示されたロボットは、ワークの形状に対してロバストなシステムになっているが、工具の状態変化には対応していない。例えば、工具をワークに接触させて研磨等の加工を行う場合、工具の形状が使用時間に応じて変化する場合がある。工具の形状の変化は、加工品質の低下の要因になり得る。工具の形状が変化しても、初期の加工品質を維持して加工を行うことが望まれている。
【0005】
また、特許文献１に開示されたロボットにおいては、モデルベースでロボットの動作教示を行う必要があり、加えてモデル化誤差に対する試行錯誤的な調整作業（キャリブレーション）が必要である。多品種製品を扱う現場においては、加工対象物の品種が変わった場合、作業者の迅速な対応が求められる。現場の作業者のみで対応可能な加工装置が望まれている。
【0006】
本発明の目的は、工具の形状が変化しても、所望の加工品質を維持することが可能な加工装置を提供することである。本発明の他の目的は、工具の形状が変化したときの加工品質の低下を抑制するために、加工対象のワークの品種が変わった場合でも現場の作業者のみで対応可能な加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一観点によると、
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークの少なくとも一方を支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う加工装置が提供される。
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークの少なくとも一方を支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
前記制御装置は、前記形状センサにより検出された前記工具の形状に応じて、前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴を異ならせて前記ワークの加工を行う加工装置が提供される。
【0008】
本発明の他の観点によると、
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークを支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
ダイレクトティーチングの際に、前記移動機構が作業者によって操作され、前記制御装置は、ダイレクトティーチングを開始する前に前記形状センサで検出された前記工具の形状と、ダイレクトティーチング中に得られた前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴とを、加工データベースに格納する加工装置が提供される。
ワークに接触して前記ワークの加工を行う工具と、
前記工具の形状を検出する形状センサと、
制御装置と、
前記工具及び前記ワークを支持し、前記工具に前記ワークを接触させた状態で、前記制御装置からの指令に応じて前記工具に対する前記ワークの相対的な姿勢を変化させる移動機構と
を備え、
ダイレクトティーチングの際に、前記移動機構が作業者によって操作され、前記制御装置は、ダイレクトティーチングを開始する前に前記形状センサで検出された前記工具の形状と、ダイレクトティーチング中に得られた前記工具に対する前記ワークの相対的な位置及び姿勢の履歴とを、加工データベースに格納する加工装置が提供される。
【発明の効果】
【0009】
工具の形状の変化に応じて、工具に対するワークの位置及び姿勢の履歴を異ならせて加工を行うため、工具の形状が変化しても適切な加工を行うことが可能である。また、工具に対するワークの相対的な位置及び姿勢の履歴が格納される加工データベースを、ダイレクトティーチングにより生成するため、ワークの品種が変更になっても現場の作業者のみで対応することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１～図７を参照して、一実施例による加工装置について説明する。図１は、本実施例による加工装置の概略図である。本実施例による加工装置は、例えばバフ研磨装置であり、ワーク５０をバフと呼ばれる工具１０に接触させて加工を行う。
【0012】
工具１０は円柱状の形状を有する回転体であり、回転中心軸１１を介してモータ１２に支持されている。ワーク５０は、移動機構２０に保持されており、移動機構２０を動作させることにより、工具１０に対するワーク５０の相対的な位置及び姿勢を変化させることができる。移動機構２０は、ベース２１に支持された多関節ロボットアーム（例えば６軸ロボットアーム）、及び多関節ロボットアームの先端に取り付けられた保持部２２を含む。保持部２２にワーク５０が保持されて固定される。保持部２２には、機械式チャック、磁石式チャック、真空チャック等の種々のチャック機構を用いることができる。
【0013】
制御装置４０が、加工データベース４１を用いて移動機構２０を制御することにより、ワーク５０の加工を行う。例えば、工具１０を回転させながら、ワーク５０を工具１０の外周面１０Ｓに接触させ、工具１０に対するワーク５０の位置及び姿勢を時間経過とともに変化させることにより、ワーク５０の研磨を行う。
【0014】
さらに、作業者が保持部２２を把持してワーク５０の位置及び姿勢を変化させながら加工を行うことにより、ダイレクトティーチングを行うことができる。ダイレクトティーチング中は、制御装置４０が移動機構２０から各関節の回転角情報を読み取り、読み取った情報を加工データベース４１に格納する。
【0015】
形状センサ３０が、工具１０の形状を検出する。形状センサ３０として、例えば二次元または三次元Ｌｉｄａｒ、非接触レーザ変位計、工具外形を取得可能なカメラ等を用いることができる。形状センサ３０は、例えば、工具１０の外周面１０Ｓの形状を検出する。工具１０の外周面１０Ｓの形状は、例えば、回転中心軸方向に関する外周面１０Ｓの半径の変化により表される。
【0016】
次に、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、作業者がワーク５０を把持して加工を行う従来の方法について説明する。図２Ａは、作業者がワーク５０を把持して加工を行っているときの工具１０、ワーク５０、及び作業者の手の斜視図である。
【0017】
図２Ａに示すように、作業者はワーク５０を把持して、ワーク５０を工具１０の外周面１０Ｓに接触させた状態で、ワーク５０を移動させることにより、バフ研磨を行う。未使用の工具１０の外周面１０Ｓは、回転中心軸に平行な円筒状である。作業者は、ワーク５０の被加工面が適切な姿勢で工具１０に接触するようにワーク５０を把持し、加工を行う。複数のワーク５０を研磨すると、工具１０自体が削られて、その形状が変化する。
【0018】
図２Ｂは、工具１０の形状が変化した状態で加工を行っているときの工具１０、ワーク５０、及び作業者の手の斜視図である。例えば、工具１０の外周面１０Ｓが円錐台の側面のように、回転中心軸に対して傾斜する。すなわち、回転中心軸方向に関して外周面１０Ｓの半径が変化する。作業者は、工具１０の外周面１０Ｓの形状の変化に合わせてワーク５０を回転中心軸に対して傾斜させて外周面１０Ｓに接触させ、加工を行う。
【0019】
図２Ａ及び図２Ｂに示したように、作業者が加工を行うときには、工具１０の形状の変化に応じて、工具１０に対するワーク５０の位置及び姿勢の履歴を異ならせることにより、適切な加工を行う。以下に説明する実施例では、工具１０の形状の変化に応じて、制御装置４０が、工具１０に対するワーク５０の位置及び姿勢の履歴を自動的に異ならせて加工を行う。
【0020】
図３～図５を参照して、ダイレクトティーチングを行う手順について説明する。
図３は、ダイレクトティーチングを行う手順を示すフローチャートである。図４及び図５は、ダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。図４は、工具１０の形状が未使用時から変化していない場合を示しており、図５は、複数枚のワークの加工を行って工具１０の形状が変化した場合を示している。
図３は、ダイレクトティーチングを行う手順を示すフローチャートである。図４及び図５は、ダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。図４は、工具１０の形状が未使用時から変化していない場合を示しており、図５は、複数枚のワークの加工を行って工具１０の形状が変化した場合を示している。
【0021】
まず、ワーク５０を移動機構２０の保持部２２に保持させて固定する（ステップＳＡ１）。次に、形状センサ３０が工具１０の現時点の形状を検出する（ステップＳＡ２）。形状センサ３０の検出結果に基づいて、制御装置４０が工具１０の形状を特定する情報（形状情報Ｔ１）を生成する。加工データベース４１の１つのレコード４１Ａ（図４）に示すように、工具１０の形状情報Ｔ１は、例えば、工具１０のｘ方向の所定の複数の位置のそれぞれについて測定された外周面１０Ｓの半径ｒ１、ｒ２、ｒ３・・・で構成される。
【0022】
次に、工具１０を回転させながら、作業者が保持部２２を把持してワーク５０の位置及び姿勢を調整しながら、ワーク５０の加工（例えば、バフ研磨）を行う。制御装置４０は、加工中のワーク５０の位置及び姿勢を示す情報（位置姿勢情報Ｗ１）をある時間刻み幅で取得し、記録する（ステップＳＡ３）。例えば、加工データベース４１の１つのレコード４１Ａに示すように、ワークの位置姿勢情報Ｗ１の履歴は、ある時間刻み幅で取得されたワーク５０の複数の位置姿勢情報Ｗ１（ｔｊ）（ｊ＝０、１、２、・・・）を含む。ワーク５０の位置姿勢情報Ｗ１は、例えば、移動機構２０を構成する多関節ロボットアームの各関節の回転角度を含む。
【0023】
１つのワーク５０の加工が終了すると、工具１０の形状を特定する形状情報Ｔ１と、ワーク５０の位置姿勢情報Ｗ１の履歴Ｗ１（ｔｊ）とを関連付けて加工データベース４１に格納する（ステップＳＡ４）。ワーク５０の位置姿勢情報Ｗ１の履歴Ｗ１（ｔｊ）は、移動機構２０の移動の態様を規定する教示データとして用いられる。工具１０が継続使用可能である場合は、ステップＳＡ１からステップＳＡ４までの手順を繰り返す（ステップＳＡ５）。
【0024】
図５に示すように、少なくとも１つのワーク５０を加工すると、工具１０の形状が変化する。このため、ステップＳＡ２で検出される工具１０の形状情報Ｔ２は、図４に示した未使用の工具１０の形状情報Ｔ１とは異なる。工具１０の形状が異なると、作業者は、工具１０の形状の変化に合わせてワーク５０の位置及び姿勢を調整する。このため、ステップＳＡ３で記録されるワーク５０の位置姿勢情報Ｗ２の履歴Ｗ２（ｔｊ）は、図４に示した未使用の工具１０を用いて加工するときに記録されたワーク５０の位置姿勢情報Ｗ１の履歴Ｗ１（ｔｊ）とは異なる。ステップＳＡ４では、図５に示した状態の工具１０を使用したときに得られる工具１０の形状情報Ｔ２と、ワーク５０の位置姿勢情報Ｗ２の履歴Ｗ２（ｔｊ）とを関連付けて、加工データベース４１に格納する。
【0025】
ステップＳＡ５において、工具１０の形状の変化が大きくなって継続使用できないと判断された場合には、現在の工具１０を用いた加工を終了する。
【0026】
図６は、加工データベース４１の構造を示す図表である。加工データベース４１に、工具１０の形状情報Ｔｉ（ｉ＝０、１、２、・・・）と、ワーク５０の位置姿勢情報Ｗｉの履歴Ｗｉ（ｔｊ）（ｊ＝０、１、２、３・・・）とが関連付けられて格納されている。加工データベース４１から、工具１０の現在の形状に基づいて、ワーク５０の最適な位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）を見つけ出すことができる。
【0027】
図７は、本実施例による加工装置が実際に加工を行う手順を示すフローチャートである。まず、制御装置４０（図１）が移動機構２０を制御することにより、移動機構２０の保持部２２でワーク５０を保持する（ステップＳＢ１）。形状センサ３０（図１）により工具１０の形状を検出する（ステップＳＢ２）。制御装置４０は、現在の工具１０の形状に最も近い形状情報Ｔｉを持つレコードを、加工データベース４１（図６）から検索し、現在の工具１０の形状に最も近い形状情報Ｔｉに関連付けられたワーク５０の位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）を抽出する（ステップＳＢ３）。抽出された位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）は、現在の形状の工具１０を用いて加工を行うときの最適な位置姿勢情報の履歴と考えることができる。
【0028】
制御装置４０は、抽出された位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）に基づいて移動機構２０を制御し、ワーク５０の加工を行う（ステップＳＢ４）。すなわち、抽出された位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）を教示データとして用いて移動機構２０の制御を行う。全てのワーク５０の加工が終了するまで、ステップＳＢ１からステップＳＢ４までの手順を繰り返す（ステップＳＢ５）。
【0029】
次に、上記実施例の優れた効果について説明する。
上記実施例では、ワーク５０の加工を行う直前に、現時点の工具１０の形状を検出し、工具１０の現時点の形状に応じて、最も適したワーク５０の位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）に基づいてワーク５０の位置及び姿勢が調整される。このため、工具１０の形状が変化しても、適切にワーク５０の加工を行うことができる。
上記実施例では、ワーク５０の加工を行う直前に、現時点の工具１０の形状を検出し、工具１０の現時点の形状に応じて、最も適したワーク５０の位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）に基づいてワーク５０の位置及び姿勢が調整される。このため、工具１０の形状が変化しても、適切にワーク５０の加工を行うことができる。
【0030】
また、上記実施例では、図３に示したダイレクトティーチング手法を用いて、移動機構２０の移動の態様を規定する教示データを生成し、加工データベースに格納している。このため、現場の作業者のみで、加工データベースを構築することが可能である。また、ワーク５０の品種が変更になった場合でも、変更後のワーク５０を用いてダイレクトティーチングを行うことにより、ワーク５０の品種の変更に迅速に対応することができる。
【0031】
次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、回転する工具１０の位置を固定し、ワーク５０を移動機構２０で移動させているが、その反対に、ワーク５０を静止させ、工具１０を回転させながら、工具１０の位置及び姿勢を変化させて加工を行ってもよい。すなわち、工具１０及びワーク５０の少なくとも一方を他方に対して移動させればよい。
上記実施例では、回転する工具１０の位置を固定し、ワーク５０を移動機構２０で移動させているが、その反対に、ワーク５０を静止させ、工具１０を回転させながら、工具１０の位置及び姿勢を変化させて加工を行ってもよい。すなわち、工具１０及びワーク５０の少なくとも一方を他方に対して移動させればよい。
【0032】
上記実施例では、移動機構２０（図１）として多関節ロボットアームを用いているが、その他の移動機構を用いてもよい。また、工具１０として回転体を用いているが、その他の工具を用いてもよい。例えば、ワーク５０に接触した接触面を往復移動させる工具、接触面を微小振動させる工具等を用いてもよい。
【0033】
上記実施例では、ダイレクトティーチングにより移動機構２０の教示データを生成しているが、その他の機械学習の手法によって教示データを生成してもよい。
【0034】
上記実施例では、機械学習を用いて構築した加工データベース４１（図６）を用いて移動機構２０を制御しているが、その他の手法を用いて移動機構２０を制御してもよい。例えば、工具１０の形状を検出した結果に基づいて、工具１０の外周面１０Ｓが回転中心軸に対して傾斜する角度及び方向を算出し、外周面１０Ｓの傾斜に応じて、ワーク５０の位置及び姿勢を調整するようにしてもよい。例えば、ワーク５０の表面のうち工具１０の外周面１０Ｓに接触する領域を、工具１０の回転中心軸に対して外周面が１０Ｓ傾斜する方向と同じ方向に傾斜させて加工を行うようにしてもよい。
【0035】
次に、図８～図１１を参照して他の実施例による加工装置について説明する。以下、図１～図７を参照して説明した実施例による加工装置と共通の構成については説明を省略する。図１～図７を参照して説明した実施例のように、バフ研磨を行う場合の工具１０は、ワーク５０に押し付けられることによって変形し、変形量と押し付け力とが相関関係を持っている。図８～図１０に示した実施例では、工具１０が硬く、工具１０にワーク５０を押し付けても工具１０がほとんど変形しない。この場合、加工中の工具１０とワーク５０との相対位置のみを制御するのでは不十分であり、工具１０に対するワーク５０の押し付け力も制御しなければならない。
【0036】
図８は、本実施例による加工装置の概略図である。本実施例による加工装置は、図１～図７を参照して説明した実施例による加工装置の構成要素に加えて、さらに力覚センサ３５を備えている。力覚センサ３５は、移動機構２０の保持部２２とワーク５０との間に配置されており、ワーク５０を工具１０に押し付ける力を検出する。力覚センサ３５で検出された検出値が、制御装置４０に入力される。
【0037】
図９は、ダイレクトティーチングを行う手順を示すフローチャートである。図１０は、ダイレクトティーチング実行中の加工装置の模式図である。まず、ワーク５０を、力覚センサ３５を介して保持部２２に保持する（ステップＳＡ１ａ）。形状センサ３０で工具１０の形状を検出する手順（ステップＳＡ２）は、図３に示した実施例のステップＳＡ２と同一である。
【0038】
作業者が１つのワーク５０を加工している期間、ワーク５０の位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）に加えて、作業者がワーク５０を工具１０に押し付けている力の大きさを示す情報（押し付け力情報Ｆｉ）の履歴Ｆｉ（ｔｊ）（図１０）を記録する（ステップＳＡ３ａ）。押し付け力情報Ｆｉは、ワーク５０の位置姿勢情報Ｗｉの取得に同期して取得する。押し付け力の大きさは、力覚センサ３５によって測定される。１つのワーク５０の加工が終了すると、制御装置４０は、工具１０の形状情報Ｔ１と、ワーク５０の位置姿勢情報の履歴Ｗｉ（ｔｊ）及び押し付け力情報の履歴Ｆｉ（ｔｊ）とを関連付けて、加工データベース４１に格納する（ステップＳＡ４ａ）。
【0039】
図１１は、本実施例で使用される加工データベース４１の構造を示す図表である。ある時刻ｔｊにおけるワーク５０の位置姿勢情報Ｗｉと押し付け力情報Ｆｉとが組になって記憶されている。工具１０の形状情報Ｔｉに関連付けて、ワーク５０の位置姿勢情報Ｗｉと押し付け力情報Ｆｉとの組の履歴（Ｗｉ（ｔｊ），Ｆｉ（ｔｊ））が記憶されている。
【0040】
自動加工を行うときには、制御装置４０は、現時点の工具１０の形状に応じて抽出したワーク５０の位置姿勢情報Ｗｉと押し付け力情報Ｆｉとの組の履歴（Ｗｉ（ｔｊ），Ｆｉ（ｔｊ））に基づいて、移動機構２０を制御する。例えば、ワーク５０の位置姿勢情報Ｗｉに基づいて移動機構２０を制御すると、ワーク５０が工具１０に接触する状態が得られるが、ワーク５０を工具１０に押し付ける力はほぼ０である。この状態から、移動機構２０の各関節にトルクを発生させることにより、ワーク５０を工具１０に押し付ける。各関節に発生させるトルクの大きさは、自動加工中に力覚センサ３５から取得した押し付け力の大きさが、工具１０の形状に応じて抽出された押し付け力の履歴Ｆｉ（ｔｊ）から得られる現時点の大きさに一致するように、各関節のトルクを制御するとよい。
【0041】
次に、本実施例の優れた効果について説明する。
本実施例では、工具１０が加工中にほとんど変形しない場合でも、ワーク５０を工具１０に対して最適な力で押し付けて加工を行うことができる。
本実施例では、工具１０が加工中にほとんど変形しない場合でも、ワーク５０を工具１０に対して最適な力で押し付けて加工を行うことができる。
【0042】
次に、本実施例の変形例について説明する。
本実施例（図８）では、力覚センサ３５を保持部２２とワーク５０との間に配置しているが、力覚センサ３５を工具１０側に配置してもよい。例えば、ワーク５０を工具１０に押し付けると、工具１０が押し付け力に応じて僅かに変位し、ワーク５０に対して反力が作用する構成を採用してもよい。このとき、力覚センサ３５として、工具１０の微小な変位量から押し当て力を計測するものを用いるとよい。
本実施例（図８）では、力覚センサ３５を保持部２２とワーク５０との間に配置しているが、力覚センサ３５を工具１０側に配置してもよい。例えば、ワーク５０を工具１０に押し付けると、工具１０が押し付け力に応じて僅かに変位し、ワーク５０に対して反力が作用する構成を採用してもよい。このとき、力覚センサ３５として、工具１０の微小な変位量から押し当て力を計測するものを用いるとよい。
【0043】
次に、図１２～図１４を参照して、さらに他の実施例について説明する。図１２は、本実施例による加工装置を用いて加工を行う際の工具１０及びワーク５０の斜視図である。図１～図１１を参照して説明した実施例では、ワーク５０の被加工面がほぼ平坦な例を示したが、本実施例では、バフ研磨を行う加工装置を用いて研磨するワーク５０の被加工面が凹面である。被加工面は、工具１０の幅程度の範囲でも無視できない程度の曲率半径を有している。
【0044】
図１３及び図１４は、加工中の工具１０とワーク５０との位置関係を示す断面図である。図１３に示すように、工具１０の外周面１０Ｓが回転中心軸に対して平行な円筒形状でる場合、被研磨面の法線方向を、工具１０の外周面１０Ｓに対して垂直にして研磨を行うと、外周面１０Ｓの両側の縁が被研磨面に強く押し付けられ、中央部分が被研磨面に接触しないか、または押し付け力が相対的に弱くなる。被研磨面に対して均一な研磨を行うためには、図１３に示すように工具１０の角部（外周面１０Ｓの縁）を被研磨面に接触させることが好ましい。工具１０の角部を被研磨面に接触させて加工を行うと、工具１０の摩耗に偏りが生じる。
【0045】
図１４に示すように、工具１０の角が摩耗して斜めになると、摩耗後の工具１０の角部が被研磨面に接触する状態で研磨することが好ましい。このように、ワーク５０の被研磨面が凹面である場合、工具１０の摩耗に偏りが生じやすい。なお、被研磨面が単純な凹面ではなく、より複雑な形状である場合も、適切な加工を行うために工具１０の角部を使用することによって工具１０の形状が変化する場合がある。このため、工具１０の形状の変化に応じて、ワーク５０の姿勢を調整しながら加工を行うことが好ましい。
【0046】
図１～図１１を参照して説明した実施例による加工装置を用いると、工具１０の形状の変化に応じて、ワーク５０の姿勢を異ならせて加工を行うことが可能であるため、被研磨面が凹面や、その他の複雑な形状である場合にも、工具１０の形状の変化に応じて適切な加工を行うことが可能である。
【0047】
また、図１～図１１を参照して説明した実施例では、工具１０の形状が、円柱状から円錐台状に変化する例を示しているが、その他の形状に変化する場合もあり得る。例えば、工具１０の形状が円柱状から、そろばんの玉のような形状に変化する場合もあり得る。この場合にも、図１～図１１を参照して説明した実施例による加工装置を適用することが有効である。
【0048】
上述の各実施例は例示であり、異なる実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例の同様の構成による同様の作用効果については実施例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【0049】
１０ 工具
１０Ｓ 工具の外周面
１１ 回転中心軸
１２ モータ
２０ 移動機構（多関節ロボットアーム）
２１ ベース
２２ ワーク保持部
３０ 形状センサ
３５ 力覚センサ
４０ 制御装置
４１ 加工データベース
４１Ａ、４１Ｂ 加工データベースの１のレコード
５０ ワーク
１０Ｓ 工具の外周面
１１ 回転中心軸
１２ モータ
２０ 移動機構（多関節ロボットアーム）
２１ ベース
２２ ワーク保持部
３０ 形状センサ
３５ 力覚センサ
４０ 制御装置
４１ 加工データベース
４１Ａ、４１Ｂ 加工データベースの１のレコード
５０ ワーク
【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】