(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】P2023183831
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】ロボット研磨制御方法、システム、およびプログラム
(51)【国際特許分類】
B24B 27/00 20060101AFI20231221BHJP
B25J 13/08 20060101ALI20231221BHJP
【ＦＩ】
B24B27/00 A
B25J13/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022097593
(22)【出願日】2022-06-16
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１）２０２１年６月２４日、ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｅｖｅｎｔ．ａｓｍｅ．ｏｒｇ／ＭＳＥＣ－２０２１，ｈｔｔｐｓ：／／ｎａｍｒｃ．ｓｍｅ．ｏｒｇ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０２２／０４／ＮＡＭＲＣ－４９－ＭＳＥＣ－２０２１－Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ－Ｐｒｏｇｒａｍ－ｅ－Ｂｏｏｋ．ｐｄｆ，ｈｔｔｐｓ：／／ａｓｍｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．ａｓｍｅ．ｏｒｇ／ＭＳＥＣ／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ－ａｂｓｔｒａｃｔ／ＭＳＥＣ２０２１／８５０６２／Ｖ００１Ｔ０５Ａ０１２／１１１５４１１ （２）２０２１年６月２４日、ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｅｖｅｎｔ．ａｓｍｅ．ｏｒｇ／ＭＳＥＣ－２０２１，ｈｔｔｐｓ：／／ｎａｍｒｃ．ｓｍｅ．ｏｒｇ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０２２／０４／ＮＡＭＲＣ－４９－ＭＳＥＣ－２０２１－Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ－Ｐｒｏｇｒａｍ－ｅ－Ｂｏｏｋ．ｐｄｆ，ｈｔｔｐｓ：／／ａｓｍｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．ａｓｍｅ．ｏｒｇ／ＭＳＥＣ／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ－ａｂｓｔｒａｃｔ／ＭＳＥＣ２０２１／８５０６２／Ｖ００１Ｔ０５Ａ０１３／１１１５４０９ （３）２０２２年５月１４日、ウェブサイトのアドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｃｉｅｎｃｅｄｉｒｅｃｔ．ｃｏｍ／ｓｃｉｅｎｃｅ／ａｒｔｉｃｌｅ／ａｂｓ／ｐｉｉ／Ｓ０００７８５０６２２００１２１４
(71)【出願人】
【識別番号】598121341
【氏名又は名称】慶應義塾
(74)【代理人】
【識別番号】110002066
【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柿沼 康弘
(72)【発明者】
【氏名】小川 翔太郎
(72)【発明者】
【氏名】古藤 捷希
【テーマコード（参考）】
3C158
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C158AC02
3C158BA09
3C158BB02
3C158BC02
3C158CB01
3C158DA01
3C707AS12
3C707BS10
3C707BT05
3C707JS02
3C707KS17
3C707KS20
3C707KS25
3C707LV04
3C707LV05
(57)【要約】
【課題】ロボット研磨技術に関して、研磨の形状精度や表面品位を高めることができる技術を提供する。
【解決手段】ロボット研磨制御方法は、ロボット１に接続された研磨装置２を制御する制御装置（研磨装置コントローラ１０）によって実行される方法である。この方法は、制御装置が、ロボット１の位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、受信した情報に基づいて、研磨装置２の回転工具４の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、計算した回転工具４の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、研磨装置２による研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖに基づいて、研磨装置２に指令を出力するステップと、を有する。
【選択図】図４
【解決手段】ロボット研磨制御方法は、ロボット１に接続された研磨装置２を制御する制御装置（研磨装置コントローラ１０）によって実行される方法である。この方法は、制御装置が、ロボット１の位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、受信した情報に基づいて、研磨装置２の回転工具４の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、計算した回転工具４の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、研磨装置２による研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖに基づいて、研磨装置２に指令を出力するステップと、を有する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットに接続された研磨装置を制御する制御装置によって実行されるロボット研磨制御方法であって、
前記研磨装置は、回転数が制御され、先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信するステップと、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、
前記制御装置が、計算した前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、前記研磨装置による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力、回転数、および送り速度に基づいて、前記研磨装置に指令を出力するステップと、
を有する、ロボット研磨制御方法。
前記研磨装置は、回転数が制御され、先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信するステップと、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、
前記制御装置が、計算した前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、前記研磨装置による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力、回転数、および送り速度に基づいて、前記研磨装置に指令を出力するステップと、
を有する、ロボット研磨制御方法。
【請求項2】
ロボットに接続された研磨装置を制御する制御装置によって実行されるロボット研磨制御方法であって、
前記研磨装置は、回転数が制御される回転工具を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信するステップと、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、
前記制御装置が、計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の傷間隔が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように、前記回転工具の回転数を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力するステップと、
を有する、ロボット研磨制御方法。
前記研磨装置は、回転数が制御される回転工具を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信するステップと、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、
前記制御装置が、計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の傷間隔が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように、前記回転工具の回転数を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力するステップと、
を有する、ロボット研磨制御方法。
【請求項3】
ロボットに接続された研磨装置を制御する制御装置によって実行されるロボット研磨制御方法であって、
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続され回転数が制御される回転工具と、を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、前記回転工具の回転数に関する情報を受信するステップと、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、
前記制御装置が、計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように、前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力するステップと、
を有する、ロボット研磨制御方法。
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続され回転数が制御される回転工具と、を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、前記回転工具の回転数に関する情報を受信するステップと、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、
前記制御装置が、計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように、前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力するステップと、
を有する、ロボット研磨制御方法。
【請求項4】
請求項２記載のロボット研磨制御方法において、
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続される前記回転工具と、を有し、
前記制御するステップは、
前記制御装置が、計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、前記プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、
前記研磨の傷間隔が所望の量となる、かつ、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、
前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように回転数を制御し、かつ、
前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、
前記研磨装置に対し指令を出力するステップである、
ロボット研磨制御方法。
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続される前記回転工具と、を有し、
前記制御するステップは、
前記制御装置が、計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、前記プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、
前記研磨の傷間隔が所望の量となる、かつ、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、
前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように回転数を制御し、かつ、
前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、
前記研磨装置に対し指令を出力するステップである、
ロボット研磨制御方法。
【請求項5】
ロボットに接続された研磨装置と、前記研磨装置を制御する制御装置とを備えるロボット研磨制御システムであって、
前記研磨装置は、回転数が制御され、先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置は、
前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、
受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算し、
計算した前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、前記研磨装置による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力、回転数、および送り速度に基づいて、前記研磨装置に指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
前記研磨装置は、回転数が制御され、先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置は、
前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、
受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算し、
計算した前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、前記研磨装置による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力、回転数、および送り速度に基づいて、前記研磨装置に指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
【請求項6】
ロボットの先端に接続された研磨装置と、前記研磨装置を制御する制御装置と、を備えるロボット研磨制御システムであって、
前記研磨装置は、回転数が制御される回転工具を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置は、
前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、
受信した前記前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算し、
計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の傷間隔が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように、前記回転工具の回転数を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
前記研磨装置は、回転数が制御される回転工具を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置は、
前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、
受信した前記前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算し、
計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の傷間隔が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように、前記回転工具の回転数を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
【請求項7】
ロボットの先端に接続された研磨装置と、前記研磨装置を制御する制御装置と、を備えるロボット研磨制御システムであって、
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続され回転数が制御される回転工具と、を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置は、
前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、前記回転工具の回転数に関する情報を受信し、
受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算し、
計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように、前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続され回転数が制御される回転工具と、を有し、前記回転工具の先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置は、
前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信し、前記回転工具の回転数に関する情報を受信し、
受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算し、
計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように、前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、前記研磨装置に対し指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
【請求項8】
請求項６記載のロボット研磨制御システムにおいて、
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続される前記回転工具と、を有し、
前記制御装置は、
計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、前記プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、
前記研磨の傷間隔が所望の量となる、かつ、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、
前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように回転数を制御し、かつ、
前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、
前記研磨装置に対し指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
前記研磨装置は、前記ロボットに接続され研磨力が制御されるエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続される前記回転工具と、を有し、
前記制御装置は、
計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、および、前記プレストンの法則または前記プレストンの法則の拡張による、前記回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算に基づいて、
前記研磨の傷間隔が所望の量となる、かつ、前記研磨の除去量が所望の量となることを目標とするフィードバック制御として、
前記ロボットの送り速度に応じて前記研磨装置の前記回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように回転数を制御し、かつ、
前記ロボットの送り速度および前記回転工具の制御された回転数に応じて前記除去量を所望の量とするように前記エンドエフェクタによる研磨力を制御して、
前記研磨装置に対し指令を出力する、
ロボット研磨制御システム。
【請求項9】
ロボットの先端に接続された研磨装置を制御する制御装置に処理を実行させるためのロボット研磨制御プログラムであって、
前記研磨装置は、回転数が制御され、先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信する処理と、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算する処理と、
前記制御装置が、計算した前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、前記研磨装置による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力、回転数、および送り速度に基づいて、前記研磨装置に指令を出力する処理と、
を実行させるための、ロボット研磨制御プログラム。
前記研磨装置は、回転数が制御され、先端によって対象物を研磨する装置であり、
前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信する処理と、
前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算する処理と、
前記制御装置が、計算した前記研磨装置の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、前記研磨装置による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力、回転数、および送り速度に基づいて、前記研磨装置に指令を出力する処理と、
を実行させるための、ロボット研磨制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロボット研磨技術に関する。
【背景技術】
【0002】
金型などの製造において、研磨加工は、表面品位を高めるために最終工程で行われる重要な加工である。従来の研磨加工は、主に作業者による手動作業で行われているが、時間やコストがかかる。そのため、ロボットにより研磨加工を行うロボット研磨の需要が高まっている。
【0003】
ロボット研磨システムは、例えば複数の駆動軸やリンクを備える産業用ロボットに研磨装置（研磨機、研磨モジュールなどと記載する場合もある）が搭載されたシステムである。ロボット研磨システムは、ワークピースに対する研磨加工を自動化することができる。
【0004】
従来のロボット研磨システムは、マクロシステムであるロボットとして例えばシリアルリンクロボットの先端のリンクに、ミクロシステムである研磨装置が接続された構成を有する。研磨装置は、例えば、回転工具（言い換えると研磨工具）を接続・保持して回転工具を駆動するエンドエフェクタを有して構成される。
【0005】
ロボット研磨システムに関する先行技術例として、特開平１０－５４９号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１には、「研磨加工装置」として、「コンタクトホイール等の回転加工手段に関する検知情報によって能動的に制御可能な研磨加工を行えるようにする」旨や、「研磨ヘッド１０は、研磨ベルト１２を掛け回したコンタクトホイール１の位置を、サーボモータ１８とボールネジ２１、２３により調節可能とする。トッププレート２４にコンタクトホイール１を取り付けるための支持部２５に力センサを内蔵し、ロボット３０のワークチャック７で把持したワーク２から受ける押し付け力を検知可能とする。支持部２５の力センサが検知した押し付け力を入力値としてサーボモータ１８を所定の制御アルゴリズムによって駆動し、コンタクトホイール１の位置と速度を制御する。」旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平１０－５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来、研磨加工理論として、プレストンの法則がある。この法則によると、研磨に関する材料除去高さ（言い換えると材料除去深さ、材料除去量など）は、３つの条件、パラメータに依存する。すなわち、この法則では、材料除去高さは、圧力、速度（相対速度）、および時間（加工時間、滞留時間など）に比例する。
【0008】
従来のロボット研磨システムは、マクロシステム（言い換えるとマクロメカニズム）であるロボットの位置制御をベースとしている。ロボットに対し、研磨装置は、ミクロシステム（言い換えるとミクロメカニズム）である。従来、マクロ側であるロボットの制御とミクロ側である研磨装置の制御とは独立であり、それらは連動していない。言い換えると、従来のロボット研磨システムは、ロボットと研磨装置との連動について、十分には検討されていない。従来のロボット研磨システムは、位置制御がベースであるため、研磨装置の素早い力加減の制御はできていない。言い換えると、従来のロボット研磨システムは、ロボットに対する研磨装置の高い応答性の制御はできていない。
【0009】
また、従来技術例のロボット研磨システムとしては、研磨装置に力センサやバネ等を備える構成がある。言い換えると、従来技術例としては、パッシブな力制御が可能なエンドエフェクタを有する構成として、回転工具に対し検出した力をパッシブな制御として利用するものもある。しかしながら、従来技術例のロボット研磨システムは、回転工具に関する力や回転数などをアクティブに制御するものではなく、例えば均一な研磨の実現が難しい。
【0010】
従来のロボット研磨システムは、プレストンの法則における、圧力、速度、および時間の３つのパラメータのすべてを制御するものではない。研磨加工理論から考えると、圧力、速度、および時間の３つのパラメータの積が、材料除去量などに関係する。そのため、それらの３つのパラメータ値のすべてを連動させて同時にアクティブに制御することが望ましいと考えられる。しかしながら、従来、そのような制御や計算を行うロボット研磨システムや制御方法は提案されていない。
【0011】
上記のような課題から、従来のロボット研磨システムや制御方法は、研磨に限界があり、研磨の精度が高めにくく、例えばワークピース表面の研磨の形状精度や表面品位に関して改善余地がある。
【0012】
本開示の目的は、上記ロボット研磨技術に関して、研磨の形状精度や表面品位を高めることができる技術を提供することである。
【0013】
なお、特許文献１のような従来技術例は、例えば回転数の制御が全く無い技術であり、力、速度、および時間の３つのパラメータのすべてを連動して制御する技術ではない。研磨の傷間隔や除去量を好適または最適に制御するためには、力、速度、および時間の３つのパラメータのすべてを連動して制御する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本開示のうち代表的な実施の形態は以下に示す構成を有する。実施の形態のロボット研磨制御方法は、ロボットに接続された研磨装置を制御する制御装置によって実行されるロボット研磨制御方法であって、前記研磨装置は、回転数が制御され、先端によって対象物を研磨する装置であり、前記制御装置が、前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信するステップと、前記制御装置が、受信した前記ロボットの位置、姿勢および送り速度に関する情報に基づいて、前記研磨装置の前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、前記制御装置が、計算した前記回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度に基づいて、前記研磨装置による研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するための計算を行い、計算した研磨力、回転数、および送り速度に基づいて、前記研磨装置に指令を出力するステップと、を有する。
【発明の効果】
【0015】
本開示のうち代表的な実施の形態によれば、上記ロボット研磨技術に関して、研磨の形状精度や表面品位を高めることができる。上記した以外の課題、構成および効果等については、発明を実施するための形態において示される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】実施の形態１のロボット研磨制御システムの構成を示す。
【図2】実施の形態１で、ロボットと研磨装置の構成例を示す。
【図3】実施の形態１で、研磨装置の回転工具に関するパラメータを示す。
【図4】実施の形態１～３における、研磨装置コントローラによる制御機能の基本構成を示す。
【図5】実施の形態１で、プレストンの法則および拡張モデルに関する計算式などを示す。
【図6】実施の形態１で、拡張パラメータの同定のための試験についての説明図を示す。
【図7】実施の形態１～３における、ユーザインタフェースの画面例を示す。
【図8】実施の形態１で、研磨装置コントローラによる研磨傷間隔制御機能の構成を示す。
【図9】実施の形態１で、研磨装置コントローラの研磨傷間隔制御機能に関する機能ブロック構成例を示す。
【図10】実施の形態２のロボット研磨制御システムにおける、研磨装置コントローラによる研磨除去量制御機能の構成を示す。
【図11】実施の形態２で、研磨装置コントローラの研磨除去量制御機能の機能ブロック構成例を示す。
【図12】実施の形態３ロボット研磨制御システムにおける、研磨装置コントローラによる制御機能の構成を示す。
【図13】実施の形態３で、研磨装置コントローラの制御機能の機能ブロック構成例を示す。
【図14】実施の形態１～３の変形例のロボット研磨制御システムの構成を示す。
【図15】実施の形態１～３の他の変形例のロボット研磨制御システムの構成を示す。
【図16】実施の形態１～３に関する、ロボット研磨の実験例を示す。
【図17】実施の形態１～３に関する、比較例との対比での、ロボット研磨加工結果の材料除去高さの例を示す。
【図18】実施の形態１～３に関する、比較例との対比での、ロボット研磨加工結果のワークピース表面の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照しながら本開示の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。図面において、構成要素の表現は、発明の理解を容易にするために、実際の位置、大きさ、形状、範囲等を表していない場合がある。
【0018】
説明上、プログラムによる処理について説明する場合に、プログラムや機能や処理部等を主体として説明する場合があるが、それらについてのハードウェアとしての主体は、プロセッサ、あるいはそのプロセッサ等で構成されるコントローラ、装置、計算機、システム等である。計算機は、プロセッサによって、適宜にメモリや通信インタフェース等の資源を用いながら、メモリ上に読み出されたプログラムに従った処理を実行する。これにより、所定の機能や処理部等が実現される。プロセッサは、例えばＣＰＵ／ＭＰＵやＧＰＵ等の半導体デバイス等で構成される。処理は、ソフトウェアプログラム処理に限らず、専用回路でも実装可能である。専用回路は、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＣＰＬＤ等が適用可能である。
【0019】
プログラムは、対象計算機に予めデータとしてインストールされていてもよいし、プログラムソースから対象計算機にデータとして配布されてもよい。プログラムソースは、通信網上のプログラム配布サーバでもよいし、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばメモリカードやディスクでもよい。プログラムは、複数のモジュールから構成されてもよい。コンピュータシステムは、複数台の装置によって構成されてもよい。コンピュータシステムは、クライアントサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム、ＩｏＴシステム等で構成されてもよい。各種のデータや情報は、例えばテーブルやリスト等の構造で構成されるが、これに限定されない。識別情報、識別子、ＩＤ、名前、番号等の表現は互いに置換可能である。
【0020】
＜解決手段等＞
本開示の実施の形態は、より高精度なロボット研磨加工を実現するために、ロボット研磨に関する３つの条件、パラメータを、同時に連動させてアクティブに調整・制御する仕組みを実現する。実施の形態のロボット研磨制御システムおよび方法は、公知のプレストンの法則を拡張し、マクロシステム／マクロメカニズムであるロボット本体とミクロシステム／ミクロメカニズムである研磨装置とが接続されたシステムにおけるマクロ－ミクロ制御に対応した新たな拡張モデルを構築する。
本開示の実施の形態は、より高精度なロボット研磨加工を実現するために、ロボット研磨に関する３つの条件、パラメータを、同時に連動させてアクティブに調整・制御する仕組みを実現する。実施の形態のロボット研磨制御システムおよび方法は、公知のプレストンの法則を拡張し、マクロシステム／マクロメカニズムであるロボット本体とミクロシステム／ミクロメカニズムである研磨装置とが接続されたシステムにおけるマクロ－ミクロ制御に対応した新たな拡張モデルを構築する。
【0021】
研磨加工理論であるプレストンの法則における、圧力、速度、および時間の３つのパラメータに対応して、拡張モデルでの３つのパラメータは、ミクロシステムである研磨装置での回転工具に関する研磨力、回転数、および送り速度である。拡張モデルは、これらの３つのパラメータ値を連動して最適に決定するための計算式などを含む。
【0022】
実施の形態のロボット研磨制御システムおよび方法は、マクロ側であるロボットにミクロ側である研磨装置が接続されたマクロ－ミクロシステムにおいて、研磨装置に接続されるコントローラ（研磨装置コントローラや制御装置などと記載する場合もある）が設けられる。このシステムおよび方法では、マクロ側のロボットとミクロ側の研磨装置との間に、それらの連動制御などのためのインテリジェントな機能を有する機構として、研磨装置コントローラが追加で具備される。このシステムおよび方法では、研磨装置コントローラを設けることで、マクロ側であるロボットとミクロ側である研磨装置との間の通信などを含む連動制御が、間接的に実現される。
【0023】
実施の形態のロボット研磨制御システムおよび方法は、この研磨装置コントローラを介して、マクロ側のロボットとミクロ側の研磨装置とを連動して制御する仕組みとする。そして、このロボット研磨制御システムおよび方法は、上記拡張モデルに基づいて、ロボット研磨に関する３つのパラメータとして、回転工具による研磨力、回転数、および送り速度のすべてを、同時に連動させてアクティブに制御する。これにより、ロボット研磨による傷間隔や材料除去高さを、より高精度に制御可能となる。また、研磨装置コントローラがパラメータ値を計算して制御を行うので、研磨装置に力センサ等を具備する必要も無い。
【0024】
実施の形態のロボット研磨制御システムおよび方法は、研磨装置コントローラによって、モニタおよび拡張モデルの計算に基づいて、マクロ側であるロボットの動きに合わせて、ミクロ側である研磨装置からみた上記３つのパラメータ値を、連動してアクティブに制御する。
【0025】
実施の形態のロボット研磨制御システムは、少なくとも研磨装置コントローラを有するシステムであり、研磨装置コントローラが上記拡張モデルに基づいた特有の計算処理などを行って研磨装置を制御するシステムである。実施の形態のロボット研磨制御方法は、研磨装置コントローラが上記拡張モデルに基づいた特有の計算処理などを行って研磨装置を制御するステップを有する方法である。
【0026】
実施の形態のロボット研磨制御方法およびシステムは、研磨装置コントローラによって、マクロ側のロボットコントローラによるロボットの制御と、ミクロ側の研磨装置コントローラによる研磨装置の制御とを連動させる。これにより、この方法およびシステムは、回転工具を用いたロボット研磨に関する上記３つのパラメータ値を好適または最適に制御する。
【0027】
実施の形態のロボット研磨制御方法およびシステムにおける主な特徴は、研磨装置に接続された研磨装置コントローラによる計算処理内容とそれに伴う入出力である。この研磨装置コントローラは、マクロ－ミクロシステムのモニタ、および拡張モデルに基づいて、研磨装置の回転工具による上記３つのパラメータ値のすべてを連動させて好適または最適な値を決定する。
【0028】
研磨装置コントローラは、拡張モデルの計算のために必要な情報を、マクロ側のロボットおよびミクロ側の研磨装置から、常時にモニタとして入力・取得する。研磨装置コントローラは、マクロ側のロボットの状態（後述の位置、姿勢、および送り速度など）、およびミクロ側の研磨装置の状態（後述の回転数や位置応答など）をモニタする。実施の形態のロボット研磨制御方法およびシステムは、ミクロ側の研磨装置が、マクロ側のロボットの状態を反映して研磨加工を行うために、それらの間に研磨装置コントローラを介在して、研磨装置コントローラによって、マクロ側のロボットの状態をモニタする。
【0029】
研磨装置コントローラは、モニタ入力情報などを用いて、拡張モデルの計算処理を行って、ミクロ側の研磨装置による研磨加工動作を連動制御するための上記３つのパラメータ値を決定する。研磨装置コントローラは、上記計算の際に、モニタ入力情報や設定情報に基づいて、ロボットの先端の位置、姿勢、および送り速度などから、研磨装置の回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度などを計算する。研磨装置コントローラは、拡張モデルの計算に基づいて、例えば研磨の傷間隔を一定に制御するための、回転工具の３つのパラメータ値として、研磨力、回転数、および送り速度について、連動した最適な値を決定する。
【0030】
そして、研磨装置コントローラは、上記計算処理結果に基づいて生成した指令値などを、研磨装置に対し出力する。これにより、研磨装置では、回転工具の３つのパラメータ値が連動するように駆動されて、対象物に対する研磨加工が行われる。
【0031】
実施の形態で、研磨装置は、ロボットからの基本的な駆動制御、すなわち位置ベース制御に基づいた駆動制御のみならず、研磨装置コントローラからの上記３つのパラメータ値の連動制御に関する指令値、言い換えると駆動制御情報・信号に従って、動作する。この研磨装置自体は、従来と同様のハードウェアやソフトウェアを有する研磨装置も適用可能である。
【0032】
【0033】
図１等に示される実施の形態１のロボット研磨制御システムは、研磨装置に接続された制御装置（研磨装置コントローラ）によって、ロボット研磨の際の傷間隔が所望の量、例えば一定値になるように、研磨装置を制御する機能を有するシステムである。実施の形態１のロボット研磨制御方法は、制御装置によって、研磨装置に対し、そのような制御を行うステップを有する方法である。
【0034】
研磨装置は、回転数が制御される回転工具（言い換えると研磨工具）を有し、回転工具の先端によって対象物（ワークピース）を研磨する装置である。
【0035】
実施の形態１のロボット研磨制御方法は、制御装置が、モニタとして、ロボットの位置、姿勢、および送り速度に関する情報を受信・入力するステップと、制御装置が、モニタとして入力した情報（ロボットの位置、姿勢、および送り速度）に基づいて、研磨装置の回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度を計算するステップと、を有する。
【0036】
実施の形態１のロボット研磨制御方法は、制御装置が、上記計算されたパラメータ値（回転工具の先端の位置、姿勢、および送り速度）、および、プレストンの法則またはそのプレストンの法則の拡張モデルに基づいて、回転工具による研磨力、回転数、および送り速度を、連動して制御するための計算を行うステップを有する。その計算を行うステップは、研磨の傷間隔が所望の量（例えば一定値あるいは可変値）となることを目標とするフィードバック制御として、ロボットの送り速度に応じて、回転工具による回転あたりの送り量を所望の量とするように回転数を制御するステップである。
【0037】
実施の形態１のロボット研磨制御方法は、制御装置が、上記計算された３つのパラメータ値（研磨力、回転数、および送り速度）に対応した指令値を生成して、研磨装置に対し出力するステップを有する。
【0038】
公知のプレストンの法則は、研磨の除去量などが、力、速度、および時間の３つの条件、パラメータ値によって決まることを表している。実施の形態１では、マクロ－ミクロシステムの考え方に基づいて、プレストンの法則を拡張した拡張モデルを構築する。この拡張モデルは、ミクロ側の研磨装置における回転工具による３つの条件、パラメータ値として、研磨力、回転数、および送り速度を連動して決定するための計算式などである。この拡張モデルは、研磨の傷間隔や除去量の制御などに利用できる。
【0039】
実施の形態１では、拡張モデルの計算式に基づいて、傷間隔を一定に制御する機能（後述の図８の傷間隔制御機能１００１）を有する。この機能は、ロボットの送り速度に応じて、研磨装置側の回転工具の送り速度を決定し、回転工具の回転あたりの送り量を一定とするように、回転数を制御する機能である。研磨力はその回転数に合わせて決定される。これにより、研磨の傷間隔を略一定にすることができる。
【0040】
なお、実施の形態１での傷間隔制御機能１００１のみを実現する場合には、研磨装置にエンドエフェクタを備えることは必須ではない。傷間隔を一定に制御するのみの場合には、研磨装置としては、回転工具への力制御を行うエンドエフェクタは不要であり、回転数が制御される回転工具を備えていればよい。研磨装置コントローラは、傷間隔を一定に制御する際に、回転数に対する研磨力の連動制御は必須ではない。研磨装置コントローラは、プレストンの法則または拡張モデルに基づいた特有の計算に基づいて、研磨装置の回転工具の送り速度と回転数とを連動させて決定して制御すればよい。
【0041】
実施の形態１のロボット研磨制御方法およびシステムは、制御装置によって、ロボットの送り速度に応じて、研磨装置の回転工具の主軸についての研磨力と回転数とを独立に制御することができる。実施の形態１では、研磨装置は、制御装置からの連動制御に対応できる構成として、回転工具の主軸に関する回転数と研磨力との両方のパラメータ値を同時に独立して駆動できる機構を有するものであればよい。
【0042】
［ロボット研磨制御システム］
図１は、実施の形態１のロボット研磨制御システムの構成を示す。なお、図１では、実施の形態１のロボット研磨制御システム以外の関連する要素も含めたシステムを図示している。図１の実施の形態１のロボット研磨制御システムは、ロボット１、研磨装置２、ロボットコントローラ（ロボット制御装置）１００、ロボットＣＡＭ１０１、ＣＡＤモデル１０２、研磨装置コントローラ（制御装置）１０、エンドエフェクタドライバ５１、および回転工具ドライバ５２を有して構成されている。
図１は、実施の形態１のロボット研磨制御システムの構成を示す。なお、図１では、実施の形態１のロボット研磨制御システム以外の関連する要素も含めたシステムを図示している。図１の実施の形態１のロボット研磨制御システムは、ロボット１、研磨装置２、ロボットコントローラ（ロボット制御装置）１００、ロボットＣＡＭ１０１、ＣＡＤモデル１０２、研磨装置コントローラ（制御装置）１０、エンドエフェクタドライバ５１、および回転工具ドライバ５２を有して構成されている。
【0043】
実施の形態１のロボット研磨制御システムは、ロボットコントローラ１００によってロボット１を制御して、研磨装置２の回転工具４の先端によって対象物９であるワークピースを研磨加工するシステムである。実施の形態１のロボット研磨制御システムは、研磨装置コントローラ１０によって研磨装置２による研磨加工を制御するシステムである。
【0044】
図１の各構成要素の間は、有線ケーブルで接続されており、所定の通信インタフェースで相互に通信が可能であるが、これに限定されず、所定の通信インタフェースでの無線通信を適用してもよい。なお、図示しない電源部からは、図１の各構成要素に対し、必要な電力が供給される。
【0045】
ロボット１は、産業ロボットの一種として、垂直多関節ロボット、言い換えるとシリアルリンクロボットである。ロボット１は、複数の駆動軸および複数のリンクを有している。ロボットコントローラ１００は、位置ベース制御に基づいて、ロボット１のモータ等のアクチュエータを駆動制御する。
【0046】
ロボットコントローラ１００は、例えばＰＣや産業用マイコン、特にプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）等によって実装でき、ロボット１の動作を制御する機能を有している。
【0047】
ロボット１のアーム（後述の図２）の先端には研磨装置２が接続・固定されている。研磨装置２は、エンドエフェクタ３と、エンドエフェクタ３に接続された回転工具４とを有する。エンドエフェクタ３は、モータ３１やエンコーダ３２を有する。モータ３１にはエンドエフェクタドライバ５１が接続されている。回転工具４には回転工具ドライバ５２が接続されている。モータ３１は、例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であり、研磨力（後述の図３）のために回転工具４を駆動するアクチュエータである。エンコーダ３２は、モータ３１に接続されているリニアエンコーダであり、モータ３１の位置を検出し、位置応答Ａ１０として出力する。
【0048】
ロボットＣＡＭ１０１は、ＣＡＭ（Computer-aided manufacturing）およびロボットプログラミングソフトウェアを備えているシステムである。ロボットＣＡＭ１０１は、対象物９に関するＣＡＤ（Computer-aided design）モデル１０２に基づいて、ロボット１の動作のためのツールパスなどを作成し、そのツールパスに対応したロボット動作指令Ａ１などを、ロボットコントローラ１００に出力する。ロボット動作指令Ａ１は、コマンド等に相当する。
【0049】
ロボットコントローラ１００は、マクロシステムであるロボット１の動作を制御する制御装置であり、ロボット１の位置ベース制御を行う。ロボットコントローラ１００は、ロボットＣＡＭ１０１からのロボット動作指令Ａ１、およびロボット１からのリンク位置応答Ａ３に基づいて、ロボット１の動作を制御するためのリンク位置指令Ａ２を生成し、ロボット１に出力・送信する。また、ロボットコントローラ１００は、ロボット１から、所定のタイミングで、リンク位置応答Ａ３を入力・受信する。リンク位置応答Ａ３は、ロボット１の各リンクの位置および姿勢に関する情報を含む。また、ロボットコントローラ１００は、リンク位置応答Ａ３に対応したリンク位置応答Ａ４を、研磨装置コントローラ１０に出力・送信する。
【0050】
リンク位置応答Ａ４は、ロボット１の各リンクの変位に関する値を有し、例えば各リンクの角度（言い換えると姿勢を表す各軸の向き）等の情報を含んでいる。各リンクの角度等の情報と、アームの長さ等の情報とに基づいて、計算によって、ロボット１の先端のリンクの位置、姿勢、および送り速度が得られる。
【0051】
ロボット１は、リンク位置指令Ａ２に従って、各リンクを動作させる。ロボット１のアームの先端のリンクの位置、姿勢、および送り速度に応じて、研磨装置２の位置、姿勢、および送り速度も定まる。
【0052】
研磨装置コントローラ１０は、ミクロシステムである研磨装置２に関する制御装置であるとともに、マクロ－ミクロシステムでの連動制御を行う制御装置であり、実施の形態１のロボット研磨制御システムでの主制御部である。
【0053】
研磨装置コントローラ１０は、後述の図４の基本構成に基づいた、図８の研磨傷間隔制御機能１００１等を有しており、当該機能によって研磨装置２を制御する。研磨装置コントローラ１０は、当該機能によって、マクロシステムであるロボット１の状態と、ミクロシステムである研磨装置２の状態とを常時にモニタする。具体的には、研磨装置コントローラ１０は、当該機能によって、ロボット１からリンク位置応答Ａ４を入力・受信し、研磨装置２から回転数Ａ８および位置応答Ａ１０を入力・受信する。
【0054】
研磨装置コントローラ１０は、当該機能によって、後述の拡張モデル計算に基づいて、研磨装置２の研磨加工動作を連動制御するための指令値を生成する。研磨装置コントローラ１０は、その指令値（言い換えると駆動制御信号）を、ドライバであるエンドエフェクタドライバ５１および回転工具ドライバ５２に出力することで、ドライバを通じて研磨装置２を駆動制御する。具体的には、研磨装置コントローラ１０は、回転工具４の回転数を制御するための指令値である回転指令Ａ５を、回転工具ドライバ５２に出力・送信し、エンドエフェクタ３による研磨力を制御するための指令値である電流参照値Ａ６を、エンドエフェクタドライバ５１に出力・送信する。
【0055】
エンドエフェクタドライバ５１は、モータ３１（ＶＣＭ）をサーボ制御するサーボドライバに相当する。回転工具ドライバ５２は、回転工具４の主軸を回転駆動制御するスピンドルコントローラに相当する。
【0056】
なお、実施の形態１では、エンドエフェクタドライバ５１は、エンドエフェクタ３から離れた箇所に有線ケーブルで接続されて配置されている。回転工具ドライバ５２は、回転工具４から離れた箇所に有線ケーブルで接続されて配置されている。これに限らず、エンドエフェクタドライバ５１がエンドエフェクタ３に一体的に実装されてもよいし、回転工具ドライバ５２が回転工具４に一体的に実装されてもよい。あるいは、それらのドライバが、研磨装置コントローラ１０と一体的に実装されてもよい。
【0057】
実施の形態１では、モータ３１は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であるが、これに限定されず、各種のアクチュエータが適用可能である。例えば、空気圧ピストン、ピエゾアクチュエータなども適用可能である。
【0058】
エンドエフェクタドライバ５１は、電流参照値Ａ６に従って、研磨力の制御のための駆動信号である電流Ａ９を生成し、その電流Ａ９をエンドエフェクタ３のモータ３１に供給する。モータ３１は、その電流Ａ９に従って、回転工具４を並進駆動する。これにより、回転工具４は、指定された研磨力ｆで駆動される（後述の図３）。また、エンドエフェクタ３は、エンコーダ３２からの位置応答Ａ１０を、研磨装置コントローラ１０に出力・送信する。位置応答Ａ１０は、研磨装置２の位置、姿勢、および送り速度を表す信号や情報である。
【0059】
回転工具ドライバ５２は、回転指令Ａ５に従って、回転数の制御のための駆動信号である電流Ａ７を生成し、その電流Ａ７を回転工具４に供給する。回転工具４は、その電流Ａ７に従って、指定された回転数ｎで回転駆動される（後述の図３）。
【0060】
また、回転工具ドライバ５２は、回転工具４から、応答として、回転数Ａ８を受信・入力し、その回転数Ａ８と同様の回転数Ａ８を、研磨装置コントローラ１０に出力・送信する。これにより、研磨装置コントローラ１０は、回転工具４の回転数をモニタする。
【0061】
研磨加工時のロボット１の動きにおける、位置、姿勢、および送り速度は、ロボットＣＡＭ１０１によるツールパスとして決定される。研磨装置コントローラ１０によるロボット１のロボットコントローラ１００のモニタによって得られる情報、すなわちリンク位置応答Ａ４の情報は、ロボット１の位置、姿勢、および送り速度に対応した、各リンクの角度等の情報を有する。
【0062】
研磨装置コントローラ１０は、常時のモニタによって、マクロシステムであるロボット１の位置、姿勢、および送り速度を把握し、ミクロシステムである研磨装置２の回転工具４の回転数Ａ８や、モータ３１の電流値に相当する電流参照値Ａ６、および位置応答Ａ１０を把握する。なお、モータ３１の電流制御は高速で行われており、指令と応答がほぼ同時となるため、研磨装置コントローラ１０は、指令として生成した電流参照値Ａ６を用いて、モータ３１の電流値を把握する。研磨装置コントローラ１０は、その電流参照値Ａ６と位置応答Ａ１０を用いて、後述の研磨力を計算する。なお、モータ３１に電流センサなどを備えている場合には、研磨装置コントローラ１０は、その電流センサなどから電流値をモニタしてもよい。
【0063】
研磨装置コントローラ１０は、上述のようなモニタ入力情報（リンク位置応答Ａ４）に基づいて、ロボット１の例えば先端のリンク、すなわち研磨装置２のエンドエフェクタ３が接続される箇所（図２でのロボット先端位置Ｐ１）における、位置、姿勢、および送り速度を、計算によって得る。さらに、研磨装置コントローラ１０は、そのロボット１の先端のリンクの位置（図２でのロボット先端位置Ｐ１）に対し、予め規定された、ロボット１に対する研磨装置２の回転工具４の先端の位置（図２での工具先端位置Ｐ２）までの相対関係などの情報に基づいて、その回転工具４の先端（図２での工具先端位置Ｐ２）における位置、姿勢、および送り速度を、計算によって得る。
【0064】
上記ロボット１の先端の位置等を計算するために必要な、ロボット１のリンク等の構造の情報は、後述のロボット構成情報２００１（図４）に予め設定されている。上記回転工具４の先端の位置等を計算するために必要な、研磨装置２の構造や相対関係などの情報は、後述の研磨装置構成情報２００２（図４）に予め設定されている。
【0065】
研磨装置コントローラ１０は、上記計算して得た、ロボット１の送り速度等に応じた回転工具４の送り速度に基づいて、後述の拡張モデルの計算を行い、回転工具４の研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御するためのそれらのパラメータ値を決定する。
【0066】
実施の形態１では、研磨装置コントローラ１０は、例えば傷間隔一定制御を行う。この場合に、研磨装置コントローラ１０は、上記計算の際に、傷間隔を一定に維持するための回転数を決定する。そして、研磨装置コントローラ１０は、その回転数の指令値に対応する回転指令Ａ５を生成し、回転工具ドライバ５２に供給する。また、研磨装置コントローラ１０は、上記回転数の制御とともに、研磨力を決定し、その研磨力の指令値に対応する電流参照値Ａ６を生成し、エンドエフェクタドライバ５１に供給する。
【0067】
実施の形態１のロボット研磨制御システムでは、ミクロシステムである研磨装置２は、研磨力制御および回転数制御を実現できる機構を備える装置である。言い換えると、この研磨装置２は、研磨装置コントローラ１０から研磨力と回転数とが独立に制御できる装置である。実施の形態１のシステムは、研磨装置コントローラ１０によって、研磨装置２による研磨力と回転数とを連動して制御することができる。
【0068】
［研磨装置コントローラ］
図１の研磨装置コントローラ１０は、例えば一般的な産業用コントローラ、例えばプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）、あるいは、ＰＣや電子回路基板などで実装可能であり、実装の詳細を限定しない。実施の形態１では、この研磨装置コントローラ１０は、有線通信を通じて、ロボットコントローラ１００、研磨装置２、および各ドライバ等と接続されている。
図１の研磨装置コントローラ１０は、例えば一般的な産業用コントローラ、例えばプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）、あるいは、ＰＣや電子回路基板などで実装可能であり、実装の詳細を限定しない。実施の形態１では、この研磨装置コントローラ１０は、有線通信を通じて、ロボットコントローラ１００、研磨装置２、および各ドライバ等と接続されている。
【0069】
研磨装置コントローラ１０は、プロセッサ、メモリ、通信インタフェース、バスなどを備えている。研磨装置コントローラ１０は、例えばプロセッサによってメモリ上に読み出したプログラムに従った処理を実行する。これにより、後述の制御機能や機能ブロック等が実現される。そのプログラムは、研磨装置コントローラ１０のプロセッサに所定の処理を実行させるコンピュータプログラムである。
【0070】
研磨装置コントローラ１０は、モニタおよび拡張モデルに基づいて、研磨装置２の回転工具４による研磨の際の３つのパラメータ値として、研磨力、回転数、および送り速度を連動して制御する制御機能１０００を有する（後述の図４）。特に、実施の形態１では、研磨装置コントローラ１０は、研磨の傷間隔を所望の量に制御する機能である傷間隔制御機能１００１などを有する（後述の図８）。
【0071】
【0072】
ロボット１は、図示のように例えば多リンクのシリアルリンクロボットであり、アームの先端のリンクに、研磨装置２が接続されている。実施の形態１では、ロボット１は、シリアルリンクロボットとするが、これに限定されず、パラレルメカニズムのロボットでもよいし、スカラロボットでもよい。
【0073】
ロボット１のアームの先端のリンクの位置を、ロボット先端位置Ｐ１としても示している。ロボット１は、ロボット１の動作に応じて、ロボット先端位置Ｐ１における、位置、姿勢、および送り速度の情報を有する。この位置は、各リンクの角度等から計算可能であり、３次元空間座標系の位置座標として表せる。この姿勢は、直交する３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の各軸の向き（角度）として表せる。この送り速度は、その位置および姿勢での速度として表せる。
【0074】
また、ミクロシステムである研磨装置２は、マクロシステムであるロボット１に対し、所定の配置、形状、状態などの相対関係を有している。そのため、研磨装置２の位置、姿勢、および送り速度は、ロボット１の位置、姿勢、および送り速度から計算可能である。特に、回転工具４の先端の位置を、工具先端位置Ｐ２として示している。工具先端位置Ｐ２における位置、姿勢、および送り速度は、ロボット先端位置Ｐ１の情報に基づいて、ロボット１に対する研磨装置２の相対関係を反映する計算によって、得ることができる。
【0075】
研磨装置２は、筐体内にモータ３１等が搭載されている。研磨装置２は、ロボット１の先端のリンクに対し、例えばエアチャックで接続・固定されている。主軸（電動スピンドル）である回転工具４の先端には、研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂが固定されている。研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂには、例えば円板形状のサンドペーパーが具備されている。研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂは、回転工具４の回転に伴って回転する。研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂは、対象物９であるワークピースの表面に接触する。対象物９であるワークピースは、作業台上のチャックに固定されている。ロボット１の先端の研磨装置２は、回転する回転工具４の先端の研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂが、対象物９の表面に押し付けられながら回転し、これにより、対象物９の表面が研磨される。
【0076】
図２の下部には、研磨装置２を拡大して図示している。研磨装置２は、パラメータとして、図示のように、送り速度ｖ、送り量ｄ、研磨力ｆ、回転数ｎ等を有する。送り速度ｖは、ロボット１によって研磨装置２を対象物９の表面の方向に沿って送る際の速度である。送り量ｄは、送り速度ｖおよび回転数ｎと対応して、対象物９の表面の方向において、１回転あたりに送られる量である。回転数ｎは、回転工具４の主軸回転数である。
【0077】
エンドエフェクタ３は、回転工具４を並進および回転可能に支持している。エンドエフェクタ３は、モータ３１によって、回転工具４を、対象物９の表面に押し付ける方向に駆動し、これにより研磨力ｆを生じさせる。
【0078】
実施の形態１のロボット研磨制御システムは、ロボットコントローラ１００による制御に基づいて、ロボット１の研磨装置２によって、対象物９の表面を、ＣＡＤモデル１０２に基づいた所定の制御された形状となるように研磨加工する。その際、本システムは、研磨装置コントローラ１０による制御に基づいて、回転工具４の先端の位置（工具先端位置Ｐ２）における位置、姿勢、および送り速度ｖや送り量ｄが制御されるとともに、回転数ｎおよび研磨力ｆが連動して制御される。
【0079】
［ロボットおよび研磨装置（２）］
図３は、図２とも対応して、研磨装置２の回転工具４に関するパラメータや、制御量などを示す。回転工具４は、前述のように、研磨装置コントローラ１０から、ドライバおよびエンドエフェクタ３を通じて、研磨力ｆおよび回転数ｎが制御される。図３では、対象物９の表面に対し回転工具４の先端の研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂが押し付けられて回転する状態を模式で図示している。図示の矢印で示すように、対象物９の表面の方向などにおいて回転工具４による送り速度ｖが生じる。送り速度ｖと、回転あたりの送り量ｄとは対応関係を有する。また、回転工具４に対し加工面の法線方向に、回転工具４による研磨力ｆが生じる。詳しくは、対象物９の表面に対する回転工具４の姿勢等に応じて、対象物９の表面に対し法線方向に、回転工具４による研磨力ｆが生じる。加工面に対し回転工具４を斜めに傾けて研磨する場合もある。その場合には、研磨装置コントローラ１０は、その傾きの角度に応じて、加工面に対する法線方向の研磨力に換算し、その研磨力が一定になるように制御する。上記のように加工面に対する法線方向と回転工具４である主軸の方向とが一致していない場合でも制御可能である。また、回転工具４である主軸を回転軸として回転数ｎによる回転が生じる。回転数ｎと回転速度とは対応関係を有する。
図３は、図２とも対応して、研磨装置２の回転工具４に関するパラメータや、制御量などを示す。回転工具４は、前述のように、研磨装置コントローラ１０から、ドライバおよびエンドエフェクタ３を通じて、研磨力ｆおよび回転数ｎが制御される。図３では、対象物９の表面に対し回転工具４の先端の研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂが押し付けられて回転する状態を模式で図示している。図示の矢印で示すように、対象物９の表面の方向などにおいて回転工具４による送り速度ｖが生じる。送り速度ｖと、回転あたりの送り量ｄとは対応関係を有する。また、回転工具４に対し加工面の法線方向に、回転工具４による研磨力ｆが生じる。詳しくは、対象物９の表面に対する回転工具４の姿勢等に応じて、対象物９の表面に対し法線方向に、回転工具４による研磨力ｆが生じる。加工面に対し回転工具４を斜めに傾けて研磨する場合もある。その場合には、研磨装置コントローラ１０は、その傾きの角度に応じて、加工面に対する法線方向の研磨力に換算し、その研磨力が一定になるように制御する。上記のように加工面に対する法線方向と回転工具４である主軸の方向とが一致していない場合でも制御可能である。また、回転工具４である主軸を回転軸として回転数ｎによる回転が生じる。回転数ｎと回転速度とは対応関係を有する。
【0080】
また、図３の下部には、対象物９の表面における研磨加工のイメージ図において、制御対象のパラメータ、言い換えると制御量として、研磨に関する傷間隔（ｘとする）と、研磨に関する材料除去高さ（ｚとする）とを図示している。傷間隔ｘは、言い換えると、周期などであり、対象物９の表面の方向において生じる。材料除去高さｚは、言い換えると、材料除去深さや除去量であり、対象物９の表面に対し深さ・高さ方向に生じる。
【0081】
傷間隔ｘの定義としては以下が挙げられる。図３のように、回転工具４の先端の接触点を含む、対象物９の表面に対応した平面を考える。その場合に、その平面において、一方向、例えば研磨のツールパスの方向（図６での工具送り方向）に対し、概略的に垂直な方向において、研磨による傷（言い換えると除去部分）の線が生じる。図３の下部ではその傷を曲線で図示している。そして、その一方向において、複数の傷における傷同士の間隔（それに対応する長さ等）を、傷間隔ｘとして定義できる。この傷間隔ｘは、回転あたりの送り量ｄと対応関係を有している。工具送り方向は、表面に対し回転工具４の先端の研磨ヘッドないし研磨チップ４ｂが移動する方向である。
【0082】
材料除去高さｚの定義としては以下が挙げられる。回転工具４の先端の接触点を含む対象物９の表面に対応した平面を考える。その場合に、その平面に対する面垂直方向として回転工具４の先端が押し付けられる方向、例えば対象物９の材料の高さ方向や深さ方向において、研磨により除去される高さ（深さや量など）を、材料除去高さｚとして定義できる。
【0083】
［基本構成－制御機能］
図４は、実施の形態１～３のロボット研磨制御方法およびシステムにおける、研磨装置コントローラ１０による制御機能１０００の基本構成を示す。各実施の形態１～３は、基本構成として、図４のような制御機能１０００を共通に有している。
図４は、実施の形態１～３のロボット研磨制御方法およびシステムにおける、研磨装置コントローラ１０による制御機能１０００の基本構成を示す。各実施の形態１～３は、基本構成として、図４のような制御機能１０００を共通に有している。
【0084】
図４の制御機能１０００は、研磨装置コントローラ１０のハードウェアおよびソフトウェアに基づいて実現される。実施の形態１～３では、図４の制御機能１０００は、主にプロセッサによるプログラム処理によって実現される。
【0085】
図４の制御機能１０００は、マクロ－ミクロシステムである図１のようなロボット１と研磨装置２とが接続されたシステムでの研磨加工に関して、プレストンの法則、およびプレストンの法則の拡張モデルに基づいた計算によって、研磨装置２の回転工具４の３つのパラメータ値として、研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖ（図３）を同時に連動して制御する機能である。
【0086】
研磨装置コントローラ１０は、ロボット１からのモニタ入力として、前述のロボット１の位置、姿勢、および送り速度に関する情報（リンク位置応答Ａ４）を受信・入力する。また、研磨装置コントローラ１０は、研磨装置２からのモニタ入力として、前述の回転工具４の回転数ｎに関する情報（回転数Ａ８）や、モータ３１の位置応答Ａ１０の情報を受信・入力する。
【0087】
研磨装置コントローラ１０は、それらのモニタ入力情報等に基づいて、研磨装置２の回転工具４の先端（前述の工具先端位置Ｐ２）の位置、姿勢、および送り速度を計算して得る。また、研磨装置コントローラ１０は、回転工具４の先端（前述の工具先端位置Ｐ２）の位置、姿勢、および送り速度と、拡張モデルの計算とに基づいて、回転工具４の先端による研磨加工に関する３つのパラメータ値を連動制御するように、それらの３つのパラメータ値として好適または最適な値を決定する。そして、研磨装置コントローラ１０は、決定した３つのパラメータ値に対応した指令値を生成し、前述のドライバに出力する。
【0088】
上記計算の際に、研磨装置コントローラ１０は、例えば傷間隔や除去量の制御における所望の制御量（言い換えると目標値、例えば一定値）に応じて、回転工具４の先端による研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖが、連動した好適または最適な値になるように、それらの３つのパラメータ値を決定する。
【0089】
実施の形態１～３の方法およびシステムは、研磨装置コントローラ１０が上記のような基本構成の制御機能１０００を有する。これにより、回転工具４に関する３つのパラメータ値を同時に連動して好適または最適な値に制御できるので、研磨加工の精度を高めることができる。
【0090】
図４では、マクロシステムであるロボット１から、ミクロシステムである研磨装置２に対し、矢印で示すように、直接的な制御として位置ベース制御が行われること、ロボット１の先端の位置等に基づいて、研磨装置２の回転工具４の先端の位置、姿勢、および送り速度ｖが得られることを表している。また、図４では、ロボット１および研磨装置２に対し設けられた研磨装置コントローラ１０が、ロボット１からのモニタ入力、および研磨装置２からのモニタ入力に基づいて、拡張モデル等の計算を行い、回転工具４の３つのパラメータ値を連動制御することを表している。また、図４では、研磨装置コントローラ１０が、計算処理結果として、連動制御に対応する指令値を、研磨装置２に対し出力すること、これにより、回転工具４による研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖが連動して制御されることを表している。また、図４で、ロボット１から研磨装置２への破線矢印は、研磨装置コントローラ１０を介することで実現される連動制御および高速応答を示している。
【0091】
上記基本構成の制御機能１０００に関して、回転工具４の３つのパラメータ値として研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖの連動制御の一例を簡単に述べれば以下の通りである。時系列上、制御時点として、例えば第１時点、第２時点、第３時点などを有するとする。時系列上で、１つのパラメータである送り速度ｖが、一定値として送り速度ｖ１であるとする。この場合、コントローラ１０は、拡張モデルの計算に基づいて、連動する他の２つのパラメータとして研磨力ｆと回転数ｎとの好適な値を計算して決定する。例えば、第１時点では、研磨力ｆの値がｆ１であり、回転数ｎの値がｎ１であるとする。研磨装置コントローラ１０は、第１時点の値ｖ１，ｆ１，ｎ１をモニタまたは計算する。
【0092】
次に、第２時点では、研磨力ｆが値ｆ２に変動したとし、３つの値は値ｖ１，ｆ２，ｎ１であるとする。研磨装置コントローラ１０は、第２時点での値ｖ１，ｆ２，ｎ１を用いて、拡張モデルの計算に基づいて、それらを連動させるように、次の第３時点での制御のための好適な回転数ｎの値ｎ３を決定する。以降同様に、研磨装置コントローラ１０は、所望の制御目標に応じて、各制御時点で、送り速度ｖ、研磨力ｆ、および回転数ｎを連動させて好適な値を決定し、フィードバック制御を行う。
【0093】
上記制御例は、先に研磨力ｆが決まり、次にその研磨力ｆに合わせて回転数ｎを決める例であるが、これに限らず、先に回転数ｎが決まり、次にその回転数ｎに合わせて研磨力ｆを決めるといったことも、同様に可能である。また、送り速度ｖが変化する場合にも、同様の制御が適用可能である。
【0094】
また、図４の下部には、研磨装置コントローラ１０に対するユーザインタフェース２０００を有する例も図示している。ユーザインタフェース２０００は、研磨装置コントローラ１０に対し外部接続される入出力装置（例えば表示装置）やコンピュータシステム（例えばクライアントＰＣ）を用いて実現されてもよいし、研磨装置コントローラ１０にそのユーザインタフェース２０００を実現する入出力装置などが内蔵されていてもよい。図４のユーザインタフェース２０００は、ユーザに対し、例えばＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）の画面を提供し、その画面で、ロボット構成情報２００１、研磨装置構成情報２００２、制御設定情報２００３等を確認や設定可能とする。ユーザは、実施の形態のロボット研磨制御システムを使用する人である。画面は例えばＷｅｂページで実現されてもよい。
【0095】
ロボット構成情報２００１は、ロボット１のリンクやアーム等の形状や構造の情報であり、前述のロボット先端位置Ｐ１の位置等の計算に必要な情報である。研磨装置構成情報２００２は、研磨装置２の形状や構造の情報であり、前述の工具先端位置Ｐ２の位置等の計算に必要な情報である。
【0096】
なお、図４のようなロボット構成情報２００１や研磨装置構成情報２００２は、予め、本システムの設計の一部として内部に実装済みとしてもよい。例えば、制御機能１０００を構成するコンピュータプログラムや回路等において、そのような構成情報が予め設定されていてもよい。その場合、ユーザは、ロボット構成情報２００１や研磨装置構成情報２００２を設定する必要は無い。ロボット１や研磨装置２の構成が変更され得るシステムの場合には、上記ユーザインタフェース２０００を用いてその変更に対応可能である。
【0097】
制御設定情報２００３は、研磨装置コントローラ１０の制御機能１０００による所望の制御の内容に関する設定情報であり、後述の傷間隔設定値ｘｃ（図８）や除去量設定値ｚｃ（図１０）等が含まれる。ユーザは、ユーザインタフェース２０００の画面に対する操作によって、制御設定情報２００３等を確認し、ユーザ設定を行うことも可能である（後述の図７）。
【0098】
［プレストンの法則の拡張モデル］
図５を用いて、上記基本構成の制御機能１０００等に関する、プレストンの法則およびその法則の拡張によるモデル（拡張モデル等と記載する場合がある）等について説明する。
図５を用いて、上記基本構成の制御機能１０００等に関する、プレストンの法則およびその法則の拡張によるモデル（拡張モデル等と記載する場合がある）等について説明する。
【0099】
プレストンの法則は、光学レンズの研磨加工に関する経験則である。この法則では、材料除去高さｚ（図３）は、工具とワークピースとの間の圧力ｐ、相対速度ｖ、および加工時間ｔの積に比例する。図５の上部にはプレストンの法則を図示している。
【0100】
実施の形態１等では、相対速度ｖが比較的高速である金属の粗研磨などの研磨加工において、プレストンの法則の拡張モデルを導入・構築する。図５の下部には拡張モデルについて図示している。ここでは、指数を用いてプレストンの法則が拡張される。その拡張された関係や計算式は、式１で表される。式１で、Ｋｐは、プレストン係数である。α，β，γは、それぞれ、重み指数（拡張パラメータ）である。
【0101】
式１： ｚ＝ＫｐＰαｖβｔγ
【0102】
プレストンの法則と、研磨ロボットの調整される加工条件とを対応させると、圧力ｐは研磨力ｆと比例関係があり、相対速度ｖは回転数ｎと比例関係があり、加工時間ｔは送り速度ｖｆと反比例関係がある。したがって、材料除去高さｚとの関係は、式２で表される。
【0103】
式２： ｚ＝ｋｆαｎβ（１／ｖｆ）γ
【0104】
式２から、対数を取ると、式３のように表される。式３でのｋは、プレストン係数Ｋｐに対応する定数（拡張パラメータ）であり、Ｋ，Ｆ，Ｎ，Ｖｆは、ｋ，ｆ，ｎ，ｖｆの対数である。
【0105】
式３： ｚ＝Ｋ＋αＦ＋βＮ－γＶｆ
【0106】
式３を行列式（Ｚ＝ＡＸ）で表現すると、図５の式４のようになる。式４で、ｎはサンプル数であり、線形回帰モデルにおいて、Ｚは目的変数、Ｘは説明変数、Ａは回帰パラメータである。
【0107】
異なる４つ以上の加工条件でロボット研磨が行われ、材料除去高さｚが測定される。その測定結果に基づいて、回帰パラメータＡが推定される。これにより、拡張パラメータであるｋ，α，β，γが同定される。同定の式を、式５に示す。
【0108】
式５： Ａ＝（ＸＴＸ）－１ＸＴＺ
【0109】
本発明者は、金属平板を対象に、各加工条件を一定に調整するロボット研磨を行った。加工面形状としては１６個のサンプルが用意された。本発明者は、この結果および式に基づいて、上記拡張パラメータを同定した。
【0110】
図６は、拡張パラメータの同定に関する説明図である。図６の上部には、対象物９の表面における研磨加工傷のイメージ図において、例えば３本（＃１～＃３）の研磨加工傷のサンプルや、工具送り方向、除去深さ方向、および測定方向を示している。
【0111】
図６中の表は、サンプル数値例と拡張パラメータの同定結果を示している。＃１～＃１６の１６個のサンプルにおけるｆ，ｎ，ｖｆ，ｚの値から、拡張パラメータｋ，α，β，γの値が得られた。
【0112】
上記プレストンの法則の拡張の結果、マクロシステムであるロボット１の条件・状態として前述の位置、姿勢、および送り速度、特に送り速度に基づいて、ミクロシステムである研磨装置２の３つのパラメータとして前述の研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖ、特に回転工具４の先端の研磨力ｆおよび回転数ｎを、連動して同時に制御するための計算式などが得られた。
【0113】
実施の形態１～３では、研磨装置コントローラ１０は、上記拡張モデルの計算式に基づいて、ロボット１の送り速度に応じて、研磨装置２の回転工具４の研磨力ｆおよび回転数ｎに関する指令値を連動させるように、計算および制御を行う。後述の実施の形態１での制御機能１００１（図８）では、研磨の傷間隔が所望の量になるように、ロボット１の送り速度に応じて、研磨装置２の回転工具４の研磨力ｆおよび回転数ｎを連動して最適な値に制御するフィードバック制御が行われる。後述の実施の形態２での制御機能１００２（図１０）では、研磨の材料除去量が所望の量になるように、ロボット１の送り速度に応じて、研磨装置２の回転工具４の研磨力ｆおよび回転数ｎを連動して最適な値に制御するフィードバック制御が行われる。
【0114】
実施の形態１では、回転数ｎは、異なる送り速度に対しても１回転あたりの送り量ｄが等しくなるように設定される（図８の制御機能１００１）。そのように設定する場合の回転数ｎの指令値ｎcmdに関する式は、式６で表される。ｖｆ
resは、送り速度ｖｆの応答値、ｄcmdは、送り量ｄの指令値である。
【0115】
式６： ｎcmd＝ｖｆ
res／ｄcmd
【0116】
実施の形態２では、研磨力ｆは、異なる送り速度と連動した回転数ｎに対しても材料除去高さｚが等しくなるように設定される（図１０の制御機能１００２）。そのように設定する場合の式は、式７で表される。Ｆcmdは、研磨力Ｆの指令値である。Ｚcmdは、材料除去高さＺの指令値である。Ｎcmdは、回転数Ｎの指令値である。Ｖｆ
resは、送り速度Ｖの応答値である。
【0117】
式７： Ｆcmd＝（Ｚcmd－Ｋ－βＮcmd＋γＶｆ
res）／α
【0118】
［実験］
本発明者は、上記拡張モデルを用いた方法およびシステムで、実際に、金属平板を対象に、ロボット研磨の実験を行った。
本発明者は、上記拡張モデルを用いた方法およびシステムで、実際に、金属平板を対象に、ロボット研磨の実験を行った。
【0119】
図１６は、その実験例における加工条件や結果を示す。実験結果として、図１６の１番上のグラフは、横軸が時間［秒］、縦軸が回転数ｎ［min－１］や送り速度ｖ［mm/s］である。２番目のグラフは、横軸が時間［秒］、縦軸が研磨力［Ｎ］（指令値と応答値）である。図１６中の表には、送り速度ｖ、回転数ｎの指令値ｎcmd、研磨力ｆの指令値ｆcmd、送り量ｄの指令値ｄcmd、材料除去高さｚの指令値ｚcmdを示している。例えば、回転あたりの送り量ｄcmdを３０μｍとし、材料除去高さｚcmdを１５μｍとし、送り速度ｖｆ
res（Ｖｆ
cmd）を、3.0，4.5，5.0mm/sの３段階とした。
【0120】
図示のように、３段階の異なる送り速度ｖの各時間内において、回転数ｎおよび研磨力ｆが一定値になるように制御されている。ロボット１の送り速度に応じて、各研磨加工条件（パラメータ）の指令値が連動し、応答（回転数ｎおよび研磨力ｆ）が追従していることが確認された。例えば、第１段階の送り速度ｖ＝3.0mm/sの時間では、回転数ｎが6000 min－１、研磨力ｆが1.52Ｎとなっており、第２段階の送り速度ｖ＝4.5mm/sの時間では、回転数ｎが9000 min－１、研磨力ｆが1.03Ｎとなっており、第３段階の送り速度ｖ＝6.0mm/sの時間では、回転数ｎが12000 min－１、研磨力ｆが0.78Ｎとなっている。それらの各送り速度ｖの時間では、いずれも、送り量ｄが３０μｍ、除去量ｚが１５μｍといったように同じになっている。この結果は、図３の傷間隔ｘおよび材料除去高さｚが一定に維持されることを表しており、すなわち、実施の形態１～３による効果を表している。
【0121】
また、図１７は、（Ａ）に、上記実験に対応する材料除去高さｚの測定結果を示し、（Ｂ）には、対比で、比較例の方式による材料除去高さｚの測定結果を示している。本発明者は、図６および図１６のような３種類の送り速度ｖ｛3.0，4.5，5.0mm/s｝での３つの研磨箇所について、それぞれ測定方向での材料除去高さｚを測定した。（Ａ）のグラフは、横軸が測定方向での位置［mm］、縦軸が材料除去高さｚ［μｍ］であり、連動制御の指令値により得られた結果として、送り速度ｖごとの材料除去高さｚの測定値を示している。
【0122】
（Ｂ）のグラフは、縦軸・横軸が（Ａ）と同様であり、比較例での一定制御の指令値により得られた結果を示している。比較例での一定制御は、異なる送り速度ｖ（例えば３段階）に対し、いずれも、研磨力ｆおよび回転数ｎの指令値を同じ一定値に制御する場合を示している。
【0123】
（Ｂ）の比較例の場合では、３段階の送り速度ｖに対応した３本の研磨加工傷（図６）において、グラフの矢印で示すように、材料除去高さｚが増加するように変化しており、すなわち、均一な研磨加工が実現できていない。それに対し、（Ａ）の実施の形態の場合では、３段階の送り速度ｖに対応した３本の研磨加工傷（図６）において、グラフの矢印で示すように、材料除去高さｚが略一定となっており、送り速度ｖごとの材料除去高さｚの測定値が概ね一致していることが確認された。すなわち、実施の形態のロボット研磨制御方法等によれば、均一な研磨加工が実現できる。
【0124】
また、図１８は、ワークピース表面の研磨加工の結果の例を示す。図１８の（Ａ）は、図１７の（Ｂ）の比較例による結果を示し、図１８の（Ｂ）は、図１７の（Ａ）の実施の形態（特に後述の実施の形態３の制御機能１００３）の方法による結果を示している。図１８の（Ａ）および（Ｂ）では、それぞれ、上記３段階の送り速度に応じて研磨加工された部分を拡大で図示している。図１８の（Ａ）の比較例に対し、（Ｂ）の実施の形態の方法によれば、ワークピース表面において、傷間隔および除去量が、より均一になっている。これにより、表面品位および形状精度が向上できることが確認された。
【0125】
［画面例］
図７は、実施の形態１～３で適用可能であるユーザインタフェース２０００（図４）の例として、研磨装置コントローラ１０に対する入出力装置による表示画面において特有のＧＵＩを含む画面を表示する例を示す。図７の画面では、図４のロボット構成情報２００１、研磨装置構成情報２００２、制御設定情報２００３等を表示する、欄７０１，７０２，７０３を有し、これらの欄でユーザによる確認や設定が可能である。欄７０１には、ロボット構成情報２００１の内容が表示され、確認および設定が可能である。欄７０２には、研磨装置構成情報２００２の内容が表示され、確認および設定が可能である。欄７０３には、制御設定情報２００３の内容が表示され、確認および設定が可能である。
図７は、実施の形態１～３で適用可能であるユーザインタフェース２０００（図４）の例として、研磨装置コントローラ１０に対する入出力装置による表示画面において特有のＧＵＩを含む画面を表示する例を示す。図７の画面では、図４のロボット構成情報２００１、研磨装置構成情報２００２、制御設定情報２００３等を表示する、欄７０１，７０２，７０３を有し、これらの欄でユーザによる確認や設定が可能である。欄７０１には、ロボット構成情報２００１の内容が表示され、確認および設定が可能である。欄７０２には、研磨装置構成情報２００２の内容が表示され、確認および設定が可能である。欄７０３には、制御設定情報２００３の内容が表示され、確認および設定が可能である。
【0126】
図７の画面例では、欄７０３の制御設定情報２００３については、特に実施の形態３の制御機能１００３（後述の図１２）に対応する場合を示している。欄７０３では、実施の形態１の傷間隔制御機能１００１についての適用のオン／オフを選択して設定可能となっており、制御量となる傷間隔設定値ｘｃ（図８）についても設定可能となっている。また、欄７０３では、実施の形態２の除去量制御機能１００２についての適用のオン／オフを選択して設定可能となっており、制御量となる除去量設定値ｚｃ（図１０）についても設定可能となっている。設定値は、一定値とする場合の値を入力可能である他に、設定ファイルを参照する等して、可変値（例えば線形関数など）も設定可能となっている。設定ファイルは、例えば制御量を表す関数、あるいはプログラムや計算式などが定義されているファイルである。
【0127】
実施の形態１等のロボット研磨制御システムでは、上記ユーザインタフェース２０００の画面のＧＵＩを用いて、ユーザが、傷間隔制御や除去量制御を適用するかどうかを設定でき、また、その際の制御量についても一定値にするか可変値にするか等を自由に設定可能である。これにより、多様な研磨加工が実現できる。例えば、粗研磨の場合には、傷間隔が比較的広く、除去量も比較的大きく設定でき、仕上げ研磨の場合には、傷間隔が比較的狭く、除去量も比較的小さく設定できる。
【0128】
［実施の形態１－傷間隔制御機能］
図８は、実施の形態１で、研磨装置コントローラ１０による制御機能１０００のうちの研磨傷間隔制御機能１００１の構成を示す。図８では、図４と同様に、ロボット１と研磨装置２に対する研磨装置コントローラ１０の研磨傷間隔制御機能１００１の概念を図示している。
図８は、実施の形態１で、研磨装置コントローラ１０による制御機能１０００のうちの研磨傷間隔制御機能１００１の構成を示す。図８では、図４と同様に、ロボット１と研磨装置２に対する研磨装置コントローラ１０の研磨傷間隔制御機能１００１の概念を図示している。
【0129】
実施の形態１のロボット研磨制御システムおよび方法は、前述の拡張モデルとして、研磨傷間隔を制御するためのモデル（傷間隔モデルとも記載する）を構築し、この傷間隔モデルに基づいて、研磨傷間隔の予測などを可能とする。研磨装置コントローラ１０の制御機能１００１は、この傷間隔モデルに基づいて、研磨の傷間隔を所望の量（例えば一定値）に制御するように、研磨装置２の回転工具４の３つのパラメータ値として、研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖの連動制御を行う。
【0130】
実施の形態１のロボット研磨制御システムおよび方法では、研磨装置コントローラ１０は、ロボット１の送り速度に対応させた回転工具４の送り速度に応じて、研磨の傷間隔が、例えば一定値に制御されるように、研磨装置２の回転工具４の研磨力ｆと回転数ｎとを同期して最適な値に決定して、フィードバック制御を行う。上記傷間隔の制御の量である例えば一定値は、傷間隔設定値ｘｃとして設定されており、研磨装置コントローラ１０は、その設定値を参照する。
【0131】
実施の形態１での研磨装置コントローラ１０は、制御機能１００１による連動制御として、回転工具４の先端による対象物９の表面の対象箇所の研磨に関して、時系列上で、対象の時間に、研磨の傷間隔ｘ（図３）が一定値となるように、研磨装置２の回転工具４による研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖの３つのパラメータ値を連動させて最適な値を決定する。その際、研磨装置コントローラ１０は、拡張モデルの計算に基づいて、傷間隔を制御目標値として一定値にするための３つのパラメータ値を決定し、フィードバック制御を研磨装置２に対し行う。この制御機能１００１により、研磨の傷間隔を例えば一定にできるので、表面品位を従来技術例よりも高めることができる。
【0132】
実施の形態１で、研磨装置２の回転工具４の先端の送り速度は、ロボット１の先端の送り速度に応じて決定され、例えばそれらが殆ど同じ値として決定される。回転工具４の回転数ｎ（およびそれに対応する回転速度）は、研磨装置コントローラ１０による拡張モデル計算に基づいて決定され、研磨装置コントローラ１０からの回転指令Ａ７による制御に基づいて、回転工具ドライバ５２による回転工具４の駆動として調整される。回転工具４の研磨力ｆは、研磨装置コントローラ１０からの電流参照値Ａ６による制御に基づいて、エンドエフェクタ３によるモータ３１の駆動として調整される。
【0133】
研磨力ｆは、後述のオブザーバを用いた推定に基づいて制御される。そのため、研磨装置２を含む制御系には力センサを具備する必要が無く、センサレスの研磨モジュールおよびシステムが実現できる。
【0134】
具体的に、実施の形態１では、ロボット１の位置ベース制御に基づいて、ロボット１の先端（図２のロボット先端位置Ｐ１）の位置、姿勢、および送り速度が決まり、そのロボット１の送り速度等に応じて、回転工具４の先端（図２の工具先端位置Ｐ２）の位置、姿勢、および送り速度が決まる。よって、研磨装置コントローラ１０は、回転工具４の送り速度ｖ以外の２つのパラメータ値である研磨力ｆと回転数ｎとを、連動させて決定する。特に、実施の形態１での制御機能１００１では、研磨装置コントローラ１０は、変動し得る、異なる送り速度ｖに対し、１回転あたりの送り量ｄが等しくなるように、最適な回転数ｎを決定する。
【0135】
研磨装置コントローラ１０の制御機能１００１は、モニタ入力情報として、ロボットコントローラ１００からのリンク位置応答Ａ４と、研磨装置２の回転工具４からの回転数Ａ８やエンドエフェクタ３からの位置応答Ａ１０とを得る。
【0136】
研磨装置コントローラ１０は、前述の拡張モデルの計算（特に図５の式６）に基づいて、ロボット１の送り速度に応じた連動制御として、回転工具４の３つのパラメータ値（図３）のうち、傷間隔ｘを一定値に制御するための回転数ｎを決定する。その際、研磨装置コントローラ１０は、回転工具４の送り速度ｖと、傷間隔設定値ｘｃとから、その回転数ｎを計算する。実施の形態１での傷間隔一定制御の場合には、具体的に、図５の式６に基づいて、回転数ｎは、送り速度ｖと送り量ｄとから得られる。すなわち、送り速度ｖの応答値を送り量ｄの指令値によって除算することで、回転数ｎの指令値が得られる。
【0137】
また、研磨装置コントローラ１０は、上記計算で得た送り速度ｖと回転数ｎとから、それらに連動させる研磨力ｆを計算して決定する。
【0138】
研磨装置コントローラ１０は、上記計算によって得た回転数ｎと研磨力ｆとに対応したそれぞれの指令値として回転指令Ａ５と電流参照値Ａ６を生成し、それぞれ対応するドライバとして回転工具ドライバ５２とエンドエフェクタドライバ５１に出力する。回転工具ドライバ５２は、その回転指令Ａ５に従って、例えば電流Ａ７の制御によって、回転工具４を駆動する。エンドエフェクタドライバ５１は、基準電流となる電流参照値Ａ６に従って、電流Ａ９の制御によって、モータ３１を駆動する。
【0139】
傷間隔ｘの制御量（なおフィードバック制御量（差分）ではなく目標値）は、一定値に限らずに、可能な範囲内で任意の設定値として設定可能である。実施の形態１では、研磨装置コントローラ１０に対し、この傷間隔ｘの設定値ｘｃを可変値として指定・設定することで、時系列上で傷間隔ｘを可変制御することも可能である。
【0140】
［実施の形態１－機能ブロック］
図９は、実施の形態１の研磨装置コントローラ１０の傷間隔制御機能１００１に関する機能ブロック構成例を示す。図９で、研磨装置コントローラ１０は、機能ブロックとして、ロボットモニタ部１１１、研磨装置モニタ部１１２、工具先端位置計算部１１３、オブザーバ（反力推定オブザーバ）１１４、拡張モデル計算部１１５、傷間隔制御部１１６Ａ、回転数制御部１１７、研磨力制御部１１８、および傷間隔制御量設定部１１９を有する。
図９は、実施の形態１の研磨装置コントローラ１０の傷間隔制御機能１００１に関する機能ブロック構成例を示す。図９で、研磨装置コントローラ１０は、機能ブロックとして、ロボットモニタ部１１１、研磨装置モニタ部１１２、工具先端位置計算部１１３、オブザーバ（反力推定オブザーバ）１１４、拡張モデル計算部１１５、傷間隔制御部１１６Ａ、回転数制御部１１７、研磨力制御部１１８、および傷間隔制御量設定部１１９を有する。
【0141】
ロボットモニタ部１１１は、ロボット１から所定の情報として前述のリンク位置応答Ａ４をモニタとして入力・受信する。ロボットモニタ部１１１は、ロボットコントローラ１００との間の所定の通信インタフェースで通信によりモニタを行う。
【0142】
研磨装置モニタ部１１２は、研磨装置２から所定の情報として前述の回転数Ａ８および位置応答Ａ１０をモニタとして入力・受信する。研磨装置モニタ部１１２は、研磨装置２やドライバとの間の所定の通信インタフェースで通信によりモニタを行う。
【0143】
なお、モニタの詳細として、１つの方式は、予めの設定に基づいて、例えばロボットコントローラ１００から研磨装置コントローラ１０への一方向のみでモニタ情報を送受信する方式としてもよい。他の方式は、両方向で送受信する方式であり、例えば研磨装置コントローラ１０からロボットコントローラ１００への方向でモニタ要求を送信し、ロボットコントローラ１００から研磨装置コントローラ１０への方向でモニタ応答を送信する、といった方式でもよい。
【0144】
なお、研磨装置コントローラ１０による各部へのモニタのタイミング、周期についても、本システムで例えばユーザインタフェース２０００を用いて設定可能としてもよい。
【0145】
工具先端位置計算部１１３は、ロボット１からのモニタ入力情報、ロボット構成情報２００１、および研磨装置構成情報２００２（図４）等に基づいて、ロボット１の先端（図２のロボット先端位置Ｐ１）での位置、姿勢、および送り速度から、回転工具４の先端（図２の工具先端位置Ｐ２）での位置、姿勢、および送り速度を計算する。
【0146】
オブザーバ（反力推定オブザーバ）１１４は、研磨装置２からのモニタ入力情報（位置応答Ａ１０）および電流参照値Ａ６等に基づいて、回転工具４による研磨力ｆ（反力）を推定する。なお、研磨力制御部１１８とオブザーバ１１４とを一体にした構成などとしてもよい。
【0147】
拡張モデル計算部１１５は、図５のようなプレストンの法則および拡張モデルに基づいた計算を行う機能を有する。拡張モデル計算部１１５は、傷間隔制御部１１６Ａを有している。傷間隔制御部１１６Ａは、図８の傷間隔制御機能１００１に関する主な制御処理を行う部分である。
【0148】
傷間隔制御部１１６Ａは、工具先端位置計算部１１３の計算結果情報や、オブザーバ１１４の計算結果情報を入力し、また、傷間隔制御量設定部１１９Ａに設定されている傷間隔設定値ｘｃを参照する。傷間隔制御部１１６Ａは、入力情報に対し、拡張モデル計算に基づいて、所望の傷間隔制御量（傷間隔設定値ｘｃ）に対応した傷間隔の制御のための、３つのパラメータ値を決定する。言い換えると、傷間隔制御部１１６Ａは、拡張モデルを満足するように、所望の傷間隔制御のための３つのパラメータ値として、回転工具４の研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを、連動させて決定する。
【0149】
回転数制御部１１７は、傷間隔制御部１１６Ａで決定された回転数ｎに従って、回転工具４に関する回転数ｎの指令値を生成し、その指令値（回転指令Ａ５）を、回転工具ドライバ５２に出力・供給する。
【0150】
研磨力制御部１１８は、傷間隔制御部１１６Ａで決定された研磨力ｆに従って、回転工具４に関する研磨力ｆの指令値を生成し、その指令値（電流参照値Ａ６）を、エンドエフェクタドライバ５１に出力・供給する。
【0151】
傷間隔制御量設定部１１９は、ユーザの所望の傷間隔制御のための制御量、例えば一定値などの傷間隔設定値ｘｃを設定し、保持する。設定は、前述のユーザインタフェース２０００を利用できる。
【0152】
［実施の形態１－信号の流れ］
図１、図８、図９等を用いて、実施の形態１での研磨装置コントローラ１０および研磨装置２に対する信号・情報の入出力や流れ、機能ブロック間の処理シーケンス等について説明する。まず、研磨装置コントローラ１０は、予め、ロボット１の構成を表す情報（図４のロボット構成情報２００１）や、研磨装置２の構成を表す情報（図４の研磨装置構成情報２００２）を自身に入力・設定しておく。例えば、図４のユーザインタフェース２０００を用いて、ユーザにより、研磨装置コントローラ１０に、それらの情報が入力・設定されてもよい。
図１、図８、図９等を用いて、実施の形態１での研磨装置コントローラ１０および研磨装置２に対する信号・情報の入出力や流れ、機能ブロック間の処理シーケンス等について説明する。まず、研磨装置コントローラ１０は、予め、ロボット１の構成を表す情報（図４のロボット構成情報２００１）や、研磨装置２の構成を表す情報（図４の研磨装置構成情報２００２）を自身に入力・設定しておく。例えば、図４のユーザインタフェース２０００を用いて、ユーザにより、研磨装置コントローラ１０に、それらの情報が入力・設定されてもよい。
【0153】
ロボット構成情報２００１は、ロボット１のリンク情報（前述の各リンクの回転角度範囲、アーム等の各部位の長さ等の情報）を含む。研磨装置構成情報２００２は、研磨装置２のエンドエフェクタ３や回転工具４の構造、形状、サイズ等の情報を含む。これらの情報は、図２のロボット先端位置Ｐ１から工具先端位置Ｐ２を計算する際にも用いられる。
【0154】
また、研磨装置コントローラ１０は、予め、研磨加工制御に関する制御設定情報（図４の制御設定情報２００３）を自身に入力・設定しておく。図９の実施の形態１の場合では、傷間隔制御量設定部１１９には、傷間隔を例えば一定値に制御する場合の傷間隔制御量として傷間隔設定値ｘｃが予め設定される。
【0155】
図１のロボットＣＡＭ１０１は、対象物９の研磨加工形状などに基づいて、ロボット１の動きのツールパス等を決定し、その動きを表す動作ファイル（図１でのロボット動作指令Ａ１）をロボットコントローラ１００に送信、アップロード等する。ロボットコントローラ１００は、その動作ファイルに基づいて、ロボット１に対する動作指令（リンク位置指令Ａ２）を生成して送信し、ロボット１からは動作の応答値（リンク位置応答Ａ３）を受信する。
【0156】
一方、ロボットコントローラ１００は、研磨装置コントローラ１０に、ロボット１の動作や状態を表すロボット情報（リンク位置応答Ａ４）を送信する。このロボット情報には、ロボット１との入出力情報（リンク位置指令Ａ２，リンク位置応答Ａ３）に基づいた、ロボット１の各リンクの角度情報（水平、上下、軸周り等の角度）などが含まれている。このロボット情報の送信は、例えば１ｍ秒ごとに行われる。言い換えると、研磨装置コントローラ１０（図９のロボットモニタ部１１１）は、モニタとして、ロボットコントローラ１００から、そのタイミングで、そのロボット情報（リンク位置応答Ａ４）を受信・取得する。
【0157】
研磨装置コントローラ１０（図９の工具先端位置計算部１１３）は、上記構成情報やモニタ入力情報に基づいて、研磨装置２の回転工具４の先端（工具先端位置Ｐ２）における位置、姿勢、および送り速度を計算する。
【0158】
また、研磨装置コントローラ１０（図９の研磨装置モニタ部１１２）は、モニタとして、研磨装置２から、測定された回転工具４の回転数ｎを表す情報（回転数Ａ８）と、モータ３１（ＶＣＭ）の位置応答Ａ１０とを受信・入力して、情報を読み取る。これらの回転数Ａ８および位置応答Ａ１０の情報の送受信は、例えば０．２ｍ秒ごとに行われる。
【0159】
実施の形態１等のロボット研磨制御システムは、研磨装置２の高い応答性を有するシステムとするため、上記マクロ側のロボット１との間でのロボット情報（リンク位置応答Ａ４）の送受信と、ミクロ側の研磨装置２との間での回転数Ａ８および位置応答Ａ１０の情報の送受信とは、前者よりも後者の方が、高速応答、短い周期、高い頻度で行われる。
【0160】
研磨装置コントローラ１０は、モニタ入力情報等に基づいて、反力推定オブザーバ１１４を用いて、研磨装置２の回転工具４による研磨力ｆ（言い換えると反力、圧力、押し付け力）を推定する計算を行う。オブザーバ１１４の計算に必要な情報は、上記電流参照値Ａ６および位置応答Ａ１０の情報であり、これらの２つの情報から、研磨力ｆが推定可能である。上記オブザーバ１１４を用いる形態の場合には、研磨装置２に力センサなどを具備する必要が無い。
【0161】
研磨装置コントローラ１０（図９の拡張モデル計算部１１５）は、上記で得られた情報、すなわち、回転工具４の先端の位置、姿勢、および送り速度と、回転数Ａ８と、推定された研磨力ｆとに基づいて、制御量を計算する。実施の形態１の場合、特に傷間隔制御部１１６は、上記情報、および傷間隔設定値ｘｃに基づいて、傷間隔を一定値に制御するための制御量としての回転数ｎを、拡張モデル計算によって決定する。この制御量としての回転数ｎは、回転工具４に対し次のタイミングで新たに指令するための値であり、言い換えると、回転数ｎに関するフィードバック制御における制御量である。
【0162】
なお、実施の形態１での制御機能１００１のみの場合、すなわち傷間隔を一定に制御するのみでいい場合には、ロボット１の送り速度に対し回転工具４の送り速度を同じとして、その送り速度に応じて、回転数ｎのみを適切な値に制御すれば、傷間隔を一定にすることができる。この計算は、図５の式６に基づいて実現できる。
【0163】
研磨装置コントローラ１０は、上記決定した新たな回転数ｎに基づいて、図９の回転数制御部１１７によって、回転工具ドライバ５２に対し、回転数ｎの指令値（回転指令Ａ５）を送信する。回転工具ドライバ５２は、その指令値（回転指令Ａ５）に従って、駆動信号（電流Ａ７）を回転工具４に供給する。回転工具４は、その駆動信号に従って、指定された回転数ｎとなるように回転駆動される。
【0164】
また、研磨装置コントローラ１０は、上記決定した回転数ｎに対応して決定された研磨力ｆに基づいて、図９の研磨力制御部１１８によって、エンドエフェクタドライバ５１に対し、研磨力ｆの指令値（電流参照値Ａ６）を送信する。エンドエフェクタドライバ５１は、その研磨力ｆの指令値（電流参照値Ａ６）に従って、駆動信号（電流Ａ９）をエンドエフェクタ３のモータ３１に供給する。モータ３１は、その駆動信号に従って、指定された研磨力ｆとなるように回転工具４を駆動する。
【0165】
上記回転数ｎの駆動制御（回転指令Ａ５，電流Ａ７）と、研磨力ｆの駆動制御（電流参照値Ａ６，電流Ａ９）とは、所定のタイミング、例えば０．２ｍ秒ごとに行われる。
【0166】
なお、研磨装置コントローラ１０（例えば工具先端位置計算部１１３またはオブザーバ１１４）は、ロボット１の先端からの研磨装置２の重力や姿勢を考慮した重力補償として、回転工具４の先端の位置、姿勢、および送り速度や、研磨力ｆを、高精度に計算する機能も有している。このような重力補償機能を備えることがより望ましい。回転工具４の先端と対象物９の加工面との間の接触状態に関しても、この重量補償機能を用いて、より高精度に計算可能である。
【0167】
［実施の形態１の効果等］
以上説明したように、実施の形態１のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、研磨装置コントローラ１０を設けることで、マクロシステムであるロボット１の制御とミクロシステムである研磨装置２の制御とを連動させる。この方法およびシステムによれば、研磨に関するプレストンの法則における、力、速度、および時間の３つのパラメータ値のすべてを、好適に制御できる。すなわち、この方法およびシステムによれば、プレストンの法則に基づいた新たな拡張モデルに基づいて、回転工具に関する３つのパラメータ値として、研磨力、回転数、および送り速度のすべてを、同時に連動させて、好適または最適な値を決定して、アクティブに制御することができる。これにより、例えば研磨の傷間隔を一定にする制御などを実現でき、研磨の表面品位を高めることができる。
以上説明したように、実施の形態１のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、研磨装置コントローラ１０を設けることで、マクロシステムであるロボット１の制御とミクロシステムである研磨装置２の制御とを連動させる。この方法およびシステムによれば、研磨に関するプレストンの法則における、力、速度、および時間の３つのパラメータ値のすべてを、好適に制御できる。すなわち、この方法およびシステムによれば、プレストンの法則に基づいた新たな拡張モデルに基づいて、回転工具に関する３つのパラメータ値として、研磨力、回転数、および送り速度のすべてを、同時に連動させて、好適または最適な値を決定して、アクティブに制御することができる。これにより、例えば研磨の傷間隔を一定にする制御などを実現でき、研磨の表面品位を高めることができる。
【0168】
実施の形態１のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、制御の設定に基づいて、ロボット研磨による傷間隔が一定になるように制御でき、また、傷間隔を所望の制御量（例えば可変値）として自由に制御することもできる。これにより、多様な研磨も可能となる。
【0169】
［入出力インタフェースやパラメータ項目について］
実施の形態１等における研磨装置コントローラ１０と研磨装置２やロボット１との入出力インタフェースやパラメータ項目などについて補足説明する。まず、実施の形態１等での研磨装置２に対する入出力のパラメータ項目は、従来の研磨装置の入出力のパラメータ項目と同様とすることができる。すなわち、実施の形態１等での研磨装置２は、新規の研磨装置コントローラ１０に合わせた特別な実装は不要である。
実施の形態１等における研磨装置コントローラ１０と研磨装置２やロボット１との入出力インタフェースやパラメータ項目などについて補足説明する。まず、実施の形態１等での研磨装置２に対する入出力のパラメータ項目は、従来の研磨装置の入出力のパラメータ項目と同様とすることができる。すなわち、実施の形態１等での研磨装置２は、新規の研磨装置コントローラ１０に合わせた特別な実装は不要である。
【0170】
実施の形態１等で、研磨装置２に対する入出力は、主軸である回転工具４では、入力が、回転指令の電流Ａ７（図１）であり、出力が、回転工具４に備えるエンコーダ（ロータリーエンコーダ）により検出できる回転数Ａ８である（図１）。また、研磨装置２では、アクチュエータであるモータ３１での入力が、研磨力ｆの制御のための電流参照値Ａ６（電流Ａ９）であり、出力が、位置応答Ａ１０である。
【0171】
よって、実施の形態１等では、研磨装置２は、従来に対し異なる入出力パラメータ項目を用いるわけではなく、従来と同様の研磨モジュールも適用可能となる。実施の形態１等で示すロボット研磨制御システムの導入にあたって、研磨装置２自体に特別な実装は必要無いため、従来のエンドユーザ環境と親和性が高く、導入が容易であるという利点もある。
【0172】
なお、勿論、変形例としては、研磨装置２は、新規の研磨装置コントローラ１０に合わせた機能（一例としてはモニタや設定等に関する機能）を実装した新規の研磨装置２を適用しても構わない。
【0173】
研磨装置コントローラ１０からみると、研磨装置コントローラ１０は、ロボット１や研磨装置２から、モニタとして、既存の入出力インタフェースを通じて、従来から存在するパラメータ項目の出力値を、入力値として入力・受信する。これにより、研磨装置コントローラ１０は、この入力値に基づいて、ロボット１や研磨装置２の状態を把握し、拡張モデルに基づいた特有の計算を行う。
【0174】
実施の形態１等では、研磨装置コントローラ１０からの出力としては、拡張モデルに基づいた特有の計算の結果としての、特有の出力値として、回転数ｎや研磨力ｆの指令値が出力される。そして、ドライバ（５１，５２）を通じて、それらに対応した信号が、研磨装置２のエンドエフェクタ３や回転工具４に入力値として入力される。これにより、研磨装置２での特有の研磨動作として、研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖの値が連動した動作が実現される。
【0175】
なお、図１の実施の形態１のロボット研磨制御システムでは、ロボット１のロボットコントローラ１００と研磨装置コントローラ１０との間の入出力インタフェースとしては、ロボットコントローラ１００から研磨装置コントローラ１０への一方向の矢印での入出力として図示している。すなわち、研磨装置コントローラ１０は、ロボット１からの必要な情報のモニタ入力のみでよく、研磨装置コントローラ１０からロボットコントローラ１００への何らかの出力は必要ではない。例えば、研磨装置コントローラ１０からロボットコントローラ１００へ何かの情報をフィードバックし、ロボットコントローラ１００からロボット１へ動作の補正を行うといったことは必要ではない。
【0176】
なお、変形例としては、上記一方向の入出力に加えて、研磨装置コントローラ１０からロボットコントローラ１００への何らかのフィードバック等の情報の出力を行ってもよい。一例としては、研磨装置コントローラ１０は、研磨装置２に対し出力した回転数ｎや研磨力ｆの情報と同様の情報を、ロボットコントローラ１００へ出力してもよい。
【0177】
また、実施の形態１等のシステムは、ロボット１の先端に研磨装置２が保持されて回転工具４の先端により対象物９を研磨するロボット研磨システムである。このシステム構成の場合、パラメータ情報としては、前述のように、ロボット１の先端での位置、姿勢、および送り速度だけでなく、研磨装置２の回転工具４の先端の位置、姿勢、研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖなどがある。また、他のパラメータ情報としては、ロボット１の位置・姿勢に応じた研磨装置２の重力情報や、回転工具４の先端の推定摩耗量なども挙げられる。研磨装置コントローラ１０は、そのような重力情報や推定摩耗量なども用いて、回転工具４のパラメータ値の計算を行うことで、より高精度の研磨を実現できる。
【0178】
実施の形態１等のシステムでの研磨装置コントローラ１０は、ロボット１のモニタ値に基づいてロボット１の位置、姿勢、および送り速度を把握し、研磨装置２のモニタ値に基づいて、研磨装置２の研磨力ｆや回転数ｎを把握・計算する。そして、研磨装置コントローラ１０は、ある制御時点で把握したそれらのパラメータ値を用いた拡張モデル計算に基づいて、次の制御時点での所望の制御（例えば傷間隔一定制御）のための、回転工具４の先端の位置、姿勢、送り速度、研磨力ｆおよび回転数ｎを計算する。具体的には、ロボット１の送り速度に対応した回転工具４の送り速度に応じて、研磨力ｆおよび回転数ｎが連動して決定される。
【0179】
また、実施の形態１等のロボット研磨制御システムは、エンドエフェクタ３および回転工具４を有する研磨装置２と、研磨装置２を制御する研磨装置コントローラ１０とを備えるシステムである。このエンドエフェクタ３は、マクロシステムであるロボット１に対し、素早い力制御、言い換えると高い応答性を実現するための、研磨力ｆを制御可能なエンドエフェクタである。なお、実施の形態１の場合、すなわち傷間隔制御のみの場合では、研磨装置２にはエンドエフェクタ３の具備は必須ではない。実施の形態２の場合、すなわち除去量制御を行う場合では、研磨装置２に具備されたエンドエフェクタ３が利用される。ミクロシステムである研磨装置２は、特に実施の形態２では、研磨力制御と回転数制御とを両立できるエンドエフェクタ３を有するモジュールとされる。
【0180】
実施の形態１等の方法やシステムは、前述のように、研磨装置コントローラ１０によって連動制御の計算を行う構成であるため、研磨装置２に力センサ等を具備することは必須では無い。研磨装置コントローラ１０は、研磨力ｆの推定を含む計算を行い、その推定された研磨力ｆに基づいた連動制御を行う構成であるため、これにより、素早い力加減の制御が実現できる。
【0181】
実施の形態１の例（図８）では、傷間隔ｘを一定に制御する場合を説明したが、これに限定されない。研磨の際に、ある時間において傷間隔を一定に制御できれば、基本的には十分である。しかしながら、これに限らず、研磨の際に、ある時間において傷間隔を任意の設定した可変値、例えば関数（例えば線形関数）などに沿うように制御する形態も、同様に実現できる。
【0182】
［研磨装置の応答性について］
実施の形態１のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、研磨装置コントローラ１０を介在することで、マクロシステムであるロボット１に対する、ミクロシステムである研磨装置２の高い応答性を実現し、その高速応答性に基づいて、マクロ－ミクロシステムの連動制御での高精度な研磨加工を実現できる。
実施の形態１のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、研磨装置コントローラ１０を介在することで、マクロシステムであるロボット１に対する、ミクロシステムである研磨装置２の高い応答性を実現し、その高速応答性に基づいて、マクロ－ミクロシステムの連動制御での高精度な研磨加工を実現できる。
【0183】
実施の形態１等の方法およびシステムでは、マクロシステムであるロボット１に対し、ミクロシステムである研磨装置２が、より高い応答性（例えば前述の入出力の周期）を有する構成とし、これにより、素早い力加減制御や回転数制御を実現する構成とした。なお、応答性は、例えばサンプリング周期などで表現・定義できる。実施の形態１等で示したように、マクロシステムであるロボット１よりもミクロシステムである研磨装置２の応答性を高くした構成が好ましい。一例として、ロボット１側の応答性を１ミリ秒とすると、研磨装置２側の応答性を０．２ミリ秒（２００マイクロ秒）とする。
【0184】
＜実施の形態２＞
図１０および図１１を用いて、実施の形態２のロボット研磨制御システムおよび方法について説明する。実施の形態２等の基本的な構成は実施の形態１と同様・共通であり、以下では、実施の形態２等における実施の形態１とは異なる構成部分について主に説明する。
図１０および図１１を用いて、実施の形態２のロボット研磨制御システムおよび方法について説明する。実施の形態２等の基本的な構成は実施の形態１と同様・共通であり、以下では、実施の形態２等における実施の形態１とは異なる構成部分について主に説明する。
【0185】
実施の形態２のロボット研磨制御システムおよび方法は、研磨の際の材料除去量が所望の量、例えば一定値になるように、研磨装置コントローラ１０から研磨装置２を制御する機能（図１０での研磨除去量制御機能１００２）を有するシステムおよび方法である。
【0186】
実施の形態２のロボット研磨制御方法は、ロボット１の先端に接続された研磨装置２を制御する研磨装置コントローラ１０によって実行されるステップを有する方法である。研磨装置２は、ロボット１の先端に接続され研磨力ｆが制御されるエンドエフェクタ３と、エンドエフェクタ３に接続され回転数ｎが制御される回転工具４とを有し、回転工具４の先端によって対象物９を研磨する装置である。
【0187】
実施の形態２のロボット研磨制御方法は、研磨装置コントローラ１０が、ロボット１の位置、姿勢および送り速度に関する情報を受信するステップと、研磨装置コントローラ１０が、受信した情報（ロボット１の位置、姿勢および送り速度）に基づいて研磨装置２の回転工具４の先端の位置、姿勢、および速度を計算するステップと、研磨装置コントローラ１０が、計算したパラメータ値（回転工具４の先端の位置、姿勢、および速度）に基づいて、および、プレストンの法則の拡張モデルによる、回転工具４による研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを連動して制御するための計算に基づいて、研磨の材料除去量ｚ（図３）が所望の量（例えば一定値）となることを目標とするフィードバック制御として、エンドエフェクタ３による研磨力ｆを制御するステップと、を有する。
【0188】
実施の形態２では、研磨除去量制御機能１００２のために、研磨装置２は、研磨力ｆが制御されるエンドエフェクタ３を備える。また、実施の形態２では、研磨装置２の回転工具４の回転数ｎの制御については、エンドエフェクタ３によって回転工具４の回転数ｎを制御する構成としてもよいが、これには限られない。実施の形態２での材料除去量ｚの一定制御のみでいい場合には、研磨装置２の状態のモニタとしては、少なくとも回転数ｎがモニタできればよい。すなわち、実施の形態２での研磨装置２の回転工具４は、研磨コントローラ１０によって回転数ｎをモニタできる工具であればよい。
【0189】
実施の形態２での研磨除去量制御機能１００２では、回転工具４の研磨力ｆ、回転数ｎおよび送り速度ｖの３つのパラメータのうち、回転数ｎについてはモニタ入力情報として使用し、研磨装置コントローラ１０は、回転工具４の送り速度ｖに応じて、材料除去量ｚが例えば一定となるように、エンドエフェクタ３による研磨力ｆを連動して制御すればよい。
【0190】
【0191】
実施の形態２のロボット研磨制御方法およびシステムは、拡張モデルとして、研磨の材料除去量ｚ（図３）を制御するためのモデル（材料除去量モデルとも記載する）を構築する。この方法およびシステムは、この拡張モデルに基づいて、材料除去量ｚの予測を可能とする。研磨装置コントローラ１０は、材料除去量ｚを所望の量、例えば一定値に制御するように、研磨装置２の回転工具４の３つのパラメータ値として、研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖの連動制御を実現する。この連動制御は、例えば、回転工具４の先端によるワークピース表面の研磨に関して、時系列上で、材料除去量ｚが例えば一定となるように、研磨装置２の回転工具４の研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖの３つのパラメータ値の好適または最適な値を決定することである。これにより、研磨の形状精度を従来技術例よりも高めることができる。
【0192】
研磨装置コントローラ１０は、例えば除去量一定制御を行う場合、モニタおよび拡張モデル計算に基づいて、材料除去量ｚを一定に維持するための研磨力ｆを決定し、その研磨力ｆに対応する指令値を生成し、その指令値（電流参照値Ａ６）をエンドエフェクタドライバ５１に出力・供給する。
【0193】
研磨装置コントローラ１０は、入力として、ロボットコントローラ１００からのモニタ入力値（リンク位置応答Ａ４）の他、研磨装置２からの回転工具４の回転数ｎ等の情報（回転数Ａ８，位置応答Ａ１０）を得る。研磨装置コントローラ１０は、リンク位置応答Ａ４に基づいて計算によって回転工具４の送り速度ｖ等を得る。研磨装置コントローラ１０は、ロボット１の送り速度に応じた連動制御として、拡張モデルの計算に基づいて、回転工具４の３つのパラメータのうち、材料除去量ｚを一定値に制御するための研磨力ｆを決定する。その際、研磨装置コントローラ１０は、ロボット１の送り速度に応じて決まる回転工具４の送り速度ｖと、除去量設定値ｚｃとから、その研磨力ｆを計算して決定する。除去量設定値ｚｃは、例えば前述のユーザインタフェース２０００で設定可能である。
【0194】
また、研磨装置コントローラ１０は、送り速度ｖと、その研磨力ｆとから、それらに連動させる回転数ｎを計算して決定する。実施の形態２での除去量一定制御の場合は、回転数ｎについては自由に設定可能である。研磨装置コントローラ１０は、計算して得た回転数ｎと研磨力ｆとに対応したそれぞれの指令値（回転指令Ａ５，電流参照値Ａ６）を、ドライバに出力する。
【0195】
実施の形態２での除去量一定制御の場合には、具体的に、図５の式７に基づいて、研磨力ｆ（それに対応するＦcmd）は、除去量設定値ｚｃ（それに対応するＺcmd）、送り速度ｖ（それに対応するＶｆ
res）、回転数ｎ（それに対応するＮcmd）、および拡張パラメータ（Ｋ，α，β，γ）から得られる。
【0196】
なお、実施の形態２での除去量制御機能１００２のみの場合、すなわち材料除去量ｚを一定に制御するのみでいい場合には、ロボット１の送り速度と回転工具４の回転数ｎをモニタし、ロボット１の送り速度に対し回転工具４の送り速度を略同じとして、その回転数ｎおよび送り速度に応じて、研磨力ｆを適切な値に制御すれば、材料除去量ｚを略一定にすることができる。
【0197】
実施の形態２では、材料除去量ｚ（深さや高さ）は、可能な範囲内で任意の設定値として設定可能である。研磨装置コントローラ１０に対し、除去量設定値ｚｃを可変値として指定・設定することで、時系列上で材料除去量ｚを可変制御することも可能である。
【0198】
［実施の形態２－機能ブロック］
図１１は、実施の形態２で、研磨装置コントローラ１０の研磨除去量制御機能１００２の機能ブロック構成例を示す。図１１の構成概要は図９と同様であるが、異なる構成点として、拡張モデル計算部１１５は、傷間隔制御部１１６Ａの代わりに除去量制御部１１６Ｂを有し、また、傷間隔制御量設定部１１９Ａの代わりに除去量制御量設定部１１９Ｂを有する。除去量制御部１１６Ｂは、研磨除去量制御機能１００２に関する主な処理を行う部分である。除去量制御量設定部１１９Ｂは、材料除去量ｚの制御量・設定値（図１０の除去量設定値ｚｃ）が設定・保持されている。
図１１は、実施の形態２で、研磨装置コントローラ１０の研磨除去量制御機能１００２の機能ブロック構成例を示す。図１１の構成概要は図９と同様であるが、異なる構成点として、拡張モデル計算部１１５は、傷間隔制御部１１６Ａの代わりに除去量制御部１１６Ｂを有し、また、傷間隔制御量設定部１１９Ａの代わりに除去量制御量設定部１１９Ｂを有する。除去量制御部１１６Ｂは、研磨除去量制御機能１００２に関する主な処理を行う部分である。除去量制御量設定部１１９Ｂは、材料除去量ｚの制御量・設定値（図１０の除去量設定値ｚｃ）が設定・保持されている。
【0199】
除去量制御部１１６Ｂは、工具先端位置計算部１１３の計算結果情報や、オブザーバ１１４の計算結果情報を入力し、また、除去量制御量設定部１１９Ｂに設定されている除去量設定値ｚｃを参照する。除去量制御部１１６Ｂは、入力情報に対し、拡張モデル計算に基づいて、所望の除去量制御量（除去量設定値ｚｃ）に対応した材料除去量の制御のための、３つのパラメータ値を決定する。言い換えると、除去量制御部１１６Ｂは、拡張モデルを満足するように、所望の除去量制御のための３つのパラメータ値として、回転工具４の研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを、連動させて決定する。
【0200】
実施の形態２の場合、図１１の研磨装置コントローラ１０の除去量制御部１１６Ｂは、除去量設定値ｚｃ等に基づいて、材料除去量ｚを一定値に制御するための制御量としての研磨力ｆを、拡張モデル計算によって決定する。この制御量としての研磨力ｆは、エンドエフェクタ３のモータ３１に対し次のタイミングで新たに指令するための値であり、言い換えると、研磨力ｆに関するフィードバック制御における制御量としてのモータ電流値（電流参照値Ａ６，電流Ａ９）である。
【0201】
研磨装置コントローラ１０は、上記決定した新たな研磨力ｆに基づいて、図１１の研磨力制御部１１８によって、エンドエフェクタドライバ５１に対し、研磨力ｆの指令値（電流参照値Ａ６）を送信する。エンドエフェクタドライバ５１は、その研磨力ｆの指令値（電流参照値Ａ６）に従って、駆動信号（電流Ａ９）をエンドエフェクタ３のモータ３１に供給する。モータ３１は、その駆動信号に従って、指定された研磨力ｆとなるように回転工具４を駆動する。
【0202】
実施の形態２の例（図１０）では、材料除去量ｚを一定に制御する場合を説明したが、これに限定されない。研磨の際に、ある時間において材料除去量ｚを一定に制御できれば、基本的には十分である。しかしながら、これに限らず、研磨の際に、ある時間において材料除去量ｚを任意の設定した可変値、例えば関数（例えば線形関数）などに沿うように制御する形態も、同様に実現できる。
【0203】
［実施の形態２の効果等］
以上説明したように、実施の形態２のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、マクロシステムであるロボット１の制御とミクロシステムである研磨装置２の制御とを連動させて、研磨に関するプレストンの法則における圧力、速度、および時間の３つのパラメータのすべてを連動させて同時にアクティブに制御することにより、例えば研磨の材料除去量ｚを一定にする制御などを実現でき、これにより、研磨の形状精度を高めることができる。
以上説明したように、実施の形態２のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、マクロシステムであるロボット１の制御とミクロシステムである研磨装置２の制御とを連動させて、研磨に関するプレストンの法則における圧力、速度、および時間の３つのパラメータのすべてを連動させて同時にアクティブに制御することにより、例えば研磨の材料除去量ｚを一定にする制御などを実現でき、これにより、研磨の形状精度を高めることができる。
【0204】
＜実施の形態３＞
図１２および図１３を用いて、実施の形態３のロボット研磨制御システムおよび方法について説明する。実施の形態３のロボット研磨制御システムおよび方法は、実施の形態１での研磨傷間隔制御機能１００１（図８）と、実施の形態２での研磨除去量制御機能１００２（図１０）との両方の機能を１つに統合した形態に相当する。すなわち、実施の形態３のロボット研磨制御システムおよび方法では、研磨装置コントローラ１０は、図１２のような制御機能１００３を有する。
図１２および図１３を用いて、実施の形態３のロボット研磨制御システムおよび方法について説明する。実施の形態３のロボット研磨制御システムおよび方法は、実施の形態１での研磨傷間隔制御機能１００１（図８）と、実施の形態２での研磨除去量制御機能１００２（図１０）との両方の機能を１つに統合した形態に相当する。すなわち、実施の形態３のロボット研磨制御システムおよび方法では、研磨装置コントローラ１０は、図１２のような制御機能１００３を有する。
【0205】
実施の形態３のロボット研磨制御システムおよび方法は、傷間隔ｘと材料除去量ｚ（図３）との両方を同時に制御する。この場合に、研磨装置コントローラ１０は、モニタおよび拡張モデル計算に基づいて、対象物９に対する研磨の傷間隔ｘが例えば一定となり、かつ、研磨の材料除去量ｚが例えば一定となるように、研磨装置２の回転工具４の３つのパラメータ値として研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを連動制御する。
【0206】
［実施の形態３－傷間隔および除去量制御機能］
図１３は、実施の形態３での研磨装置コントローラ１０の制御機能１００３である傷間隔および除去量制御機能１００３についての説明図である。研磨装置コントローラ１０の制御機能１００３は、モニタおよび拡張モデル計算に基づいて、傷間隔ｘを所望の量（例えば一定値）に制御し、かつ、材料除去量ｚを所望の量（例えば一定値）に制御するように、回転工具４の３つのパラメータ値として研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを連動して決定する機能である。
図１３は、実施の形態３での研磨装置コントローラ１０の制御機能１００３である傷間隔および除去量制御機能１００３についての説明図である。研磨装置コントローラ１０の制御機能１００３は、モニタおよび拡張モデル計算に基づいて、傷間隔ｘを所望の量（例えば一定値）に制御し、かつ、材料除去量ｚを所望の量（例えば一定値）に制御するように、回転工具４の３つのパラメータ値として研磨力ｆ、回転数ｎ、および送り速度ｖを連動して決定する機能である。
【0207】
この研磨装置コントローラ１０の制御機能１００３による処理の概要としては以下の通りである。まず、制御機能１００３は、ロボット１の送り速度から回転工具４の送り速度ｖを計算・決定するステップを有する。次に、制御機能１００３は、回転工具４の送り速度ｖに応じて、前述の実施の形態１の制御機能１００１と同様の計算で、傷間隔ｘを一定に制御するための回転数ｎを決定するステップを有する。次に、制御機能１００３は、回転工具４の送り速度ｖおよび回転数ｎに応じて、前述の実施の形態２の制御機能１００２と同様の計算で、材料除去量ｚを一定に制御するための研磨力ｆを決定するステップを有する。
【0208】
そして、制御機能１００３は、上記決定された回転工具４の送り速度ｖ、回転数ｎ、および研磨力ｆに対応させたそれぞれの指令値を生成し、対応するドライバに出力するステップを有する。その後、制御機能１００３は、ロボット１および研磨装置２からの応答のモニタに基づいて、各タイミングで同様にフィードバック制御を繰り返す。これにより、傷間隔ｘおよび材料除去量ｚを例えば一定値にすることを目標とするフィードバック制御が、継続的に行われる。
【0209】
［実施の形態３－機能ブロック］
図１３は、実施の形態３で、研磨装置コントローラ１０の制御機能１００３の機能ブロック構成例を示す。図１３の構成概要は図９や図１１と同様であり、それらを１つに統合した構成である。図１３の研磨装置コントローラ１０は、異なる構成点としては、拡張モデル計算部１１５に制御部１１６Ｃを有し、また、制御量設定部１１９Ｃを有する。制御部１１６Ｃは、制御機能１００３に関する主な処理を行う部分である。制御量設定部１１９Ｃには、傷間隔ｘの制御量・設定値（前述の傷間隔設定値ｘｃ）と、材料除去量ｚの制御量・設定値（前述の除去量設定値ｚｃ）との両方が設定・保持されている。
図１３は、実施の形態３で、研磨装置コントローラ１０の制御機能１００３の機能ブロック構成例を示す。図１３の構成概要は図９や図１１と同様であり、それらを１つに統合した構成である。図１３の研磨装置コントローラ１０は、異なる構成点としては、拡張モデル計算部１１５に制御部１１６Ｃを有し、また、制御量設定部１１９Ｃを有する。制御部１１６Ｃは、制御機能１００３に関する主な処理を行う部分である。制御量設定部１１９Ｃには、傷間隔ｘの制御量・設定値（前述の傷間隔設定値ｘｃ）と、材料除去量ｚの制御量・設定値（前述の除去量設定値ｚｃ）との両方が設定・保持されている。
【0210】
図１３の下部には、制御部１１６Ｃ内の処理概要も図示している。処理概要は、順に、回転工具送り速度計算１３０１、傷間隔制御回転数計算１３０２、および除去量制御研磨力計算１３０３を有する。回転工具送り速度計算１３０１は、ロボット１の先端の送り速度に応じた回転工具４の先端の送り速度ｖの決定または計算である。簡易的には、回転工具４の先端の送り速度ｖを、ロボット１の先端の送り速度と同じとして決定してもよい。傷間隔制御回転数計算１３０２は、実施の形態１と同様に、傷間隔を所望の量（傷間隔設定値ｘｃ）に制御するための回転数ｎの計算である。除去量制御研磨力計算１３０３は、その回転数ｎに連動させて、実施の形態２と同様に、除去量を所望の量（除去量設定値ｚｃ）に制御するための研磨力ｆの計算である。
【0211】
実施の形態３の場合では、制御機能１００３による連動制御は、実施の形態１の傷間隔制御機能１００１による傷間隔ｘおよび回転数ｎに関するフィードバック制御と、実施の形態２の除去量制御機能１００２による材料除去量ｚおよび研磨力ｆに関するフィードバック制御とが１つに統合されたフィードバック制御となる。図１３の拡張モデル計算部１１５の制御部１１６Ｃは、そのフィードバック制御を行う。
【0212】
［実施の形態３の効果等］
以上説明したように、実施の形態３のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、マクロシステムであるロボット１の制御とミクロシステムである研磨装置２の制御とを連動させて、研磨に関するプレストンの法則における力、速度、および時間の３つのパラメータのすべてを連動させて同時にアクティブに制御することにより、例えば研磨の傷間隔ｘおよび材料除去量ｚを一定にする制御などを実現でき、これにより、研磨の表面品位および形状精度を高めることができる。
以上説明したように、実施の形態３のロボット研磨制御方法およびシステムによれば、マクロシステムであるロボット１の制御とミクロシステムである研磨装置２の制御とを連動させて、研磨に関するプレストンの法則における力、速度、および時間の３つのパラメータのすべてを連動させて同時にアクティブに制御することにより、例えば研磨の傷間隔ｘおよび材料除去量ｚを一定にする制御などを実現でき、これにより、研磨の表面品位および形状精度を高めることができる。
【0213】
上述したように、実施の形態１～３では、研磨装置コントローラ１０が、ロボット１および研磨装置２からのモニタ入力情報に基づいて、回転工具４の研磨力ｆおよび回転数ｆの連動制御に関する指令値を生成し、ドライバ経由で研磨装置２に対し出力するフィードバック制御を行うものである。これにより、ロボット研磨加工に関する回転工具４の先端による研磨力ｆ、回転数ｆおよび送り速度ｖが連動して好適または最適に制御される。
【0214】
＜変形例＞
上記実施の形態１～３に限定されず、様々な変形例が可能であり、以下に例を挙げる。
上記実施の形態１～３に限定されず、様々な変形例が可能であり、以下に例を挙げる。
【0215】
［変形例：研磨装置コントローラの実装］
実施の形態１等では、図１のように、研磨装置２およびロボットコントローラ１００に対し外部に研磨装置コントローラ１０を独立に設ける場合を示したが、このような構成に限定されない。例えば、研磨装置コントローラ１０の少なくとも一部の機能を、研磨装置２に実装してもよい。その場合、研磨装置２に備えるプロセッサ等が、その一部の機能に関する処理等を行えばよい。また、研磨装置２に研磨装置コントローラ１０のすべての機能を一体として実装してもよい。また、ロボットコントローラ１０１に、研磨装置コントローラ１０の少なくとも一部の機能を実装してもよいし、ロボットコントローラ１０１に研磨装置コントローラ１０のすべての機能を一体として実装してもよい。
実施の形態１等では、図１のように、研磨装置２およびロボットコントローラ１００に対し外部に研磨装置コントローラ１０を独立に設ける場合を示したが、このような構成に限定されない。例えば、研磨装置コントローラ１０の少なくとも一部の機能を、研磨装置２に実装してもよい。その場合、研磨装置２に備えるプロセッサ等が、その一部の機能に関する処理等を行えばよい。また、研磨装置２に研磨装置コントローラ１０のすべての機能を一体として実装してもよい。また、ロボットコントローラ１０１に、研磨装置コントローラ１０の少なくとも一部の機能を実装してもよいし、ロボットコントローラ１０１に研磨装置コントローラ１０のすべての機能を一体として実装してもよい。
【0216】
図１４には、変形例のロボット研磨制御システムの構成を示す。図１４のロボット研磨制御システムは、研磨装置２に研磨装置コントローラ１０（例えば実施の形態３と同様の制御機能１００３を有する）およびドライバ５１，５２が一体として実装されている。このような変形例でも、実施の形態１～３と同様の効果を実現できる。なお、この変形例の場合、ロボット１の先端に、例えば電子回路基板などの態様で研磨装置２に一体化された研磨装置コントローラ１０が具備される。そのため、この研磨装置コントローラ１０は、自身の重さ等も考慮して、回転工具４のパラメータ値を計算すると、より好ましい。
【0217】
図１５には、他の変形例のロボット研磨制御システムの構成を示す。図１５のロボット研磨制御システムは、ロボットコントローラ１００に研磨装置コントローラ１０（例えば実施の形態３と同様の制御機能１００３を有する）が一体として実装されている。このような変形例でも、実施の形態１～３と同様の効果を実現できる。この変形例の場合、ロボットコントローラ１００と研磨装置コントローラ１０とが、より直接的に連携してもよいし、ロボットコントローラ１００と研磨装置コントローラ１０とを１つのコントローラとして統合して実装してもよい。
【0218】
［変形例：研磨装置の回転工具の駆動方式］
実施の形態１等では、研磨装置２のエンドエフェクタ３による回転工具４の駆動方式および実装としては、電流制御によるものとしたが、これに限定されない。他の例としては、空気圧による駆動方式および実装とした場合でも、本開示の連動制御は同様に適用できる。言い換えると、そのような実装とした変形例では、拡張モデルの計算に基づいて決定した３つのパラメータ値から、その実装でのドライバやアクチュエータなどの駆動系のパラメータ（例えば空気圧）に合わせるように、駆動値を決めればよい。
実施の形態１等では、研磨装置２のエンドエフェクタ３による回転工具４の駆動方式および実装としては、電流制御によるものとしたが、これに限定されない。他の例としては、空気圧による駆動方式および実装とした場合でも、本開示の連動制御は同様に適用できる。言い換えると、そのような実装とした変形例では、拡張モデルの計算に基づいて決定した３つのパラメータ値から、その実装でのドライバやアクチュエータなどの駆動系のパラメータ（例えば空気圧）に合わせるように、駆動値を決めればよい。
【0219】
［変形例：力センサ］
実施の形態１等は、研磨装置２に力センサ等を備えない構成とし、力センサ等を備えずとも、前述の拡張モデルの計算に基づいて、アクティブな研磨加工制御を実現した。これに限定されず、変形例としては、研磨装置２に力センサ等を追加で具備する構成としてもよく、その構成でも本開示の連動制御は同様に実現できる。実施の形態１等では、研磨装置コントローラ１０は、オブザーバ１１４を用いて回転工具４の研磨力ｆを推定し、その推定した研磨力ｆを用いて、拡張モデルに基づいた連動制御の計算を行う。対して、変形例では、研磨装置２は、力センサ等によって、パッシブに、回転工具４の研磨力ｆの状態を検出し、研磨装置コントローラ１０は、その検出された研磨力ｆを表す検出信号を入力する。研磨装置コントローラ１０は、その検出信号で表す研磨力ｆを用いて、拡張モデル計算に基づいた連動制御を行う。
実施の形態１等は、研磨装置２に力センサ等を備えない構成とし、力センサ等を備えずとも、前述の拡張モデルの計算に基づいて、アクティブな研磨加工制御を実現した。これに限定されず、変形例としては、研磨装置２に力センサ等を追加で具備する構成としてもよく、その構成でも本開示の連動制御は同様に実現できる。実施の形態１等では、研磨装置コントローラ１０は、オブザーバ１１４を用いて回転工具４の研磨力ｆを推定し、その推定した研磨力ｆを用いて、拡張モデルに基づいた連動制御の計算を行う。対して、変形例では、研磨装置２は、力センサ等によって、パッシブに、回転工具４の研磨力ｆの状態を検出し、研磨装置コントローラ１０は、その検出された研磨力ｆを表す検出信号を入力する。研磨装置コントローラ１０は、その検出信号で表す研磨力ｆを用いて、拡張モデル計算に基づいた連動制御を行う。
【0220】
以上、本開示の実施の形態を具体的に説明したが、前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。各実施の形態は、必須構成要素を除き、構成要素の追加・削除・置換などが可能である。特に限定しない場合、各構成要素は、単数でも複数でもよい。各実施の形態を組み合わせた形態も可能である。
【符号の説明】
【0221】
１…ロボット、２…研磨装置、３…エンドエフェクタ、３１…モータ、３２…エンコーダ、４…回転工具、９…対象物（ワークピース）、１０…研磨装置コントローラ（制御装置）、５１…エンドエフェクタドライバ、５２…回転工具ドライバ、１００…ロボットコントローラ、１０１…ロボットＣＡＭ、１０２…ＣＡＤモデル、１０００…制御機能，１００１…研磨傷間隔制御機能、１００２…研磨除去量制御機能。
【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】
【図17】
【図18】
