特許 7415033 バリ取り制御装置及びバリ取りシステム

(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】

(24)【登録日】2024-01-05

(45)【発行日】2024-01-16

(54)【発明の名称】バリ取り制御装置及びバリ取りシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20240109BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240109BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20240109BHJP

   B24B 27/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

B25J13/08 Z

G05B19/18 W

G05B19/18 X

B24B27/00 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022555467

(86)(22)【出願日】2021-10-04

(86)【国際出願番号】 JP2021036618

(87)【国際公開番号】W WO2022075257

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2023-05-12

(31)【優先権主張番号】P 2020170887

(32)【優先日】2020-10-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】顧 義華

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 貴之

【審査官】牧 初

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－９６４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－２８０３０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８－１９／４１６

Ｇ０５Ｂ １９／４２－１９／４６

Ｂ２４Ｂ ９／００－ ９／２０

Ｂ２４Ｂ ２７／００－２７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットによりバリ取りツールをワークの稜線に沿って移動させることによって前記ワークのバリを除去するバリ取り加工を制御するバリ取り制御装置であって、
前記ロボットの実際の軌跡と教示した軌道とのずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記バリ取りツールの押付力を取得する押付力取得部と、
前記バリ取りツールの回転速度を取得する回転速度取得部と、
前記ずれ量、前記押付力及び前記回転速度に基づいて、前記バリ取り加工を適切に行うことができなかったバリ取り不良を検出する不良検出部と、
前記バリ取り不良が検出されたときに、前記不良検出部が前記バリ取り不良と判断した理由である不良理由を記録する記録部と、
を備えるバリ取り制御装置。

【請求項2】

前記不良理由は、前記ずれ量が過大、前記押付力が過大、前記押付力が過小、前記押付力の微分値が過大、前記押付力の微分値が過小、前記回転速度が過大、及び前記回転速度が過小のいずれかである、請求項１に記載のバリ取り制御装置。

【請求項3】

前記バリ取り不良が発生した位置である不良位置を特定する不良位置特定部をさらに備え、
前記記録部は、前記不良位置をさらに記録する、請求項１又は２に記載のバリ取り制御装置。

【請求項4】

前記バリ取りツールの実際の位置を取得する加工位置取得部をさらに備え、
前記不良位置特定部は、前記加工位置取得部が取得した前記バリ取りツールの位置のうち、前記不良検出部が前記バリ取り不良と判断した前記ずれ量、前記押付力及び前記回転速度が取得された時刻の前記バリ取りツールの位置を前記不良位置と判断する、請求項３に記載のバリ取り制御装置。

【請求項5】

前記不良位置特定部は、前記ワークの画像を撮影する視覚センサから取得した画像情報に基づいて、前記不良位置を特定する、請求項３に記載のバリ取り制御装置。

【請求項6】

前記バリ取り不良が検出されたときに、前記バリ取り加工を中断して前記バリ取りツールを退避させる中断制御部と、
前記バリ取り加工を中断した後に、前記不良位置から前記バリ取り加工を再開する再開制御部と、
をさらに備える請求項３から５のいずれかに記載のバリ取り制御装置。

【請求項7】

前記バリ取り不良が検出されたときに、前記バリ取り加工を中断して前記バリ取りツールを退避させる中断制御部をさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載のバリ取り制御装置。

【請求項8】

前記押付力取得部は、前記ロボットに設けられる力覚センサから前記押付力を取得する、請求項１から７のいずれかに記載のバリ取り制御装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれかに記載のバリ取り制御装置と、
前記バリ取り制御装置により制御され、前記バリ取りツールを前記ワークの稜線に沿って移動させるロボットと、
を備える、バリ取りシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バリ取り制御装置及びバリ取りシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットでツールをワークの稜線に沿って移動させることによりワークのバリ取り加工を行うシステムが知られている。このようなシステムにおいて、何らかの理由によりバリ取り加工を正常に行えない場合がある。

【0003】

そこで、ロボットに力覚センサ等を取り付けることにより、バリ取りツールの過負荷を検出し、バリ取りツールの移動を停止する技術が知られている。さらに、バリ取りツールを停止した後に過負荷を減らす方向にバリ取りツールを退避させることも提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平９－１１０７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バリ取り不良は、例えばバリ取りツールをワークに沿って正確に移動できなかった場合、バリ取りツールにビビり振動が発生した場合等、様々な状況で発生し得る。このため、システムが自動でバリ取り加工を停止してバリ取りツールを待避させた場合、過負荷の原因が特定できず、バリ取り加工を再開することが容易でなくなるおそれがある。このため、バリ取り不良の発生原因を容易に特定できることが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示を一態様に係るバリ取り制御装置は、ロボットによりバリ取りツールをワークの稜線に沿って移動させることによって前記ワークのバリを除去するバリ取り加工を制御するバリ取り制御装置であって、前記ロボットの実際の軌跡と教示した軌道とのずれ量を算出するずれ量算出部と、前記バリ取りツールの押付力を取得する押付力取得部と、前記バリ取りツールの回転速度を取得する回転速度取得部と、前記ずれ量、前記押付力及び前記回転速度に基づいて、前記バリ取り加工を適切に行うことができなかったバリ取り不良を検出する不良検出部と、前記バリ取り不良が検出されたときに、前記不良検出部が前記バリ取り不良と判断した理由である不良理由を記録する記録部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様に係るバリ取り制御装置及びバリ取りシステムによれば、バリ取り不良の発生原因を容易に特定できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態のバリ取りシステムの構成を示す模式図である。

【図2】図１のバリ取り制御装置によるバリ取り不良検出の一態様を説明する模式図である。

【図3】図１のバリ取り制御装置によるバリ取り不良検出の別の態様を説明するグラフである。

【図4】図１のバリ取り制御装置によるバリ取り不良検出のさらに別の態様を説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るバリ取りシステム１の構成を示す模式図である。バリ取りシステム１は、ワークＷのバリ取り加工を行うシステムである。

【0010】

本実施形態のバリ取りシステム１は、ロボット２と、ロボット２の先端部に保持されるバリ取りツール３と、ロボット２とバリ取りツール３との間に介設される力覚センサ４と、バリ取りツール３の回転速度を検出する回転速度検出器５と、ロボット２を制御するバリ取り制御装置６と、を備える。

【0011】

ロボット２としては、典型的には垂直多関節型ロボットが用いられるが、特に限定されず、例えばスカラー型ロボット、パラレルリンク型ロボット、直交座標型ロボット等を用いてもよい。

【0012】

バリ取りツール３としては、例えばグラインダ、リーマ等を用いることができる。また、バリ取りツール３の形状は、例えば円柱状、円錐状等、適宜選択することができる。

【0013】

力覚センサ４は、３軸の力及びトルクを測定するセンサである。つまり、力覚センサ４は、バリ取りツール３に作用する力を３次元のベクトルとして検出可能である。このような力覚センサ４を用いることで、バリ取りツール３に作用する多様な方向の力を正確に確認することができる。

【0014】

回転速度検出器５としては、例えばバリ取りツール３の回転軸又はバリ取りツール３を駆動する駆動系の回転軸に配設されるロータリエンコーダ等を用いることができる。

【0015】

バリ取り制御装置６は、ロボット２によりバリ取りツール３をワークＷの稜線に沿って移動させることによってワークＷのバリを除去するバリ取り加工を制御する。本実施形態に係るバリ取り制御装置６は、ロボット制御部１１と、加工位置取得部１２と、ずれ量算出部１３と、押付力取得部１４と、回転速度取得部１５と、不良検出部１６と、不良位置特定部１７と、記録部１８と、中断制御部１９と、再開制御部２０と、を備える。

【0016】

バリ取り制御装置６は、ＣＰＵ、メモリ等を有する１又は複数のコンピュータ装置に適切な制御プログラムを導入することによって実現することができる。上述のバリ取り制御装置６の各構成要素は、バリ取り制御装置６の機能を類別したものであって、その物理構造及びプログラム構造において明確に区分できるものでなくてもよい。また、バリ取り制御装置６は、他の機能を実現するさらなる構成要素を有してもよい。

【0017】

ロボット制御部１１は、教示データに従ってロボットを動作させることにより、バリ取りツール３をワークＷの稜線に沿って移動させる。

【0018】

加工位置取得部１２は、バリ取りツール３の時間毎の実際の位置、つまりバリ取りツール３の実際の軌跡のデータを取得する。バリ取りツール３の位置は、ロボット２の駆動軸実際の位置を示すフィードバックデータに基づいて算出することができる。

【0019】

ずれ量算出部１３は、ロボット２の実際の軌跡と教示された軌道とのずれ量を算出する。ずれ量算出部１３は、例として、時間毎にロボット２の教示データに従うバリ取りツール３の位置と、加工位置取得部１２が取得した実際の位置との離間距離を算出するよう構成され得る。

【0020】

押付力取得部１４は、バリ取りツール３のワークＷに対する押付力を取得する。押付力取得部１４が取得する押付力は、向きの情報を含むベクトルデータであることが好ましい。押付力取得部１４は、例として、ロボット１に設けられる力覚センサ４からバリ取りツール３の押付力を取得するよう構成され得る。また、押付力取得部１４は、例えば歪みセンサ等、他の検出手段からバリ取りツール３の押付力を取得するよう構成されてもよい。

【0021】

回転速度取得部１５は、回転速度検出器５からバリ取りツール３の回転速度を取得するよう構成され得る。

【0022】

不良検出部１６は、ずれ量算出部１３が確認したずれ量、押付力取得部１４が取得した押付力、及び回転速度取得部１５が取得した回転速度に基づいて、バリ取り加工を適切に行うことができなかったバリ取り不良を検出する。不良検出部１６は、ずれ量、押付力及び回転速度の変化を監視し、ずれ量、押付力及び回転速度のいずれかが予め設定される適正範囲から外れた場合にバリ取り不良が発生したと判断するよう構成され得る。このような判定方法を採用することにより、バリ取り不良を比較的正確に検出することができる。

【0023】

具体例として、不良検出部１６は、ずれ量（Ｄ）が予め設定される閾値（Ｄｍａｘ）よりも大きい（Ｄ＞Ｄｍａｘ）場合、バリ取り不良と判断するよう構成され得る。バリ取りツール３がワークＷから離間するとバリを除去できず、バリ取りツール３がワークＷに食い込むとワークＷを削り過ぎるからである。

【0024】

図２は、バリ取りツール３の押付力Ｆの変化を例示する。不良検出部１６は、押付力Ｆが予め設定される上限値Ｆｍａｘよりも大きい（Ｆ＞Ｆｍａｘ）場合、バリ取り不良と判断するよう構成され得る。バリ取りツール３をワークＷに強く押し付け過ぎることにより、ワークを削り過ぎるからである。また、不良検出部１６は、押付力Ｆが予め設定される下限値Ｆｍｉｎよりも小さい（Ｆ＜Ｆｍｉｎ）場合、バリ取り不良と判定するよう構成され得る。バリ取りツール３をワークＷに十分な力で押し付けないと、バリを完全に除去できないからである。

【0025】

図３は、バリ取りツール３の押付力Ｆの微分値ｄＦ（単位時間内の押付力の変化量）の変化を例示する。不良検出部１６は、押付力Ｆの微分値ｄＦの絶対値が予め正の設定される最大値ｄＦｍａｘよりも大きい（ｄＦ＞ｄＦｍａｘ）場合、及び押付力Ｆの微分値ｄＦの絶対値が予め設定される負の最小値ｄＦｎｉｎよりも小さい（ｄＦ＜ｄＦｍｉｎ）場合、バリ取り不良と判断するよう構成され得る。押付力Ｆの微分値ｄＦの絶対値が大きすぎる場合、バリ取りツール３が異常の発振をしていると考えられるからである。簡素化のため、最大値ｄＦｍａｘと最小値ｄＦｎｉｎとの絶対値を等しくすることにより、不良検出部１６は、押付力Ｆの微分値ｄＦの絶対値が予め設定される最大値ｄＦｍａｘよりも大きい（｜ｄＦ｜＞ｄＦｍａｘ）場合にバリ取り不良と判断するよう構成されてもよい。

【0026】

図４は、バリ取りツール３の回転速度Ｒの変化を例示する。不良検出部１６は、回転速度Ｒが予め設定される最大値Ｒｍａｘよりも大きい（Ｒ＞Ｒｍａｘ）場合、バリ取り不良と判断するよう構成され得る。バリ取りツール３の回転速度Ｒが大きすぎると、ワークＷを削り過ぎるからである。また、不良検出部１６は、回転速度Ｒが予め設定される最小値Ｒｍｉｎよりも小さい（Ｒ＜Ｒｍｉｎ）場合、バリ取り不良と判断するよう構成され得る。バリ取りツール３の回転速度Ｒが過負荷により低下していると考えられるからである。最小値Ｒｍｉｎの設定値は０であってもよい。

【0027】

不良位置特定部１７は、バリ取り不良が発生した位置である不良位置を特定する。不良位置特定部１７は、例として、加工位置取得部１２が取得したバリ取りツール３の実際の位置のうち、不良検出部１６がバリ取り不良と判断したずれ量、押付力及び回転速度が取得された時刻のバリ取りツール３の位置を不良位置と判断するよう構成され得る。

【0028】

代の態様として、不良位置特定部１７は、ワークＷの画像を撮影する視覚センサから取得した画像情報に基づいて、不良位置を特定するよう構成されてもよい。つまり、バリ取りシステム１は、不図示の視覚センサを備えてもよい。具体的には、不良位置特定部１７は、バリ取り加工を行う前のワークＷの輪郭とバリ取り加工を行った後のワークＷの輪郭との距離である加工深さを算出し、この加工深さが予め設定される最小値よりも小さい位置を「バリを十分に除去できていない不良位置」と判断し、加工深さが予め設定される最大値よりも大きい位置を「ワークＷを削り過ぎた不良位置」と判断してもよい。

【0029】

記録部１８は、バリ取り不良が検出されたときに、不良検出部１６がバリ取り不良と判断した理由である不良理由を記録する。したがって、不良検出部１６は、ずれ量、押付力及び回転速度のいずれがどのように適正範囲から外れたかを特定する情報を記録するよう構成され得る。具体例として、不良理由は、ずれ量が過大、押付力が過大、押付力が過小、押付力の微分値が過大、押付力の微分値が過小、回転速度が過大、及び回転速度が過小のいずれかとすることができる。記録部１８は、これらの不良理由をコード又はそれぞれに一対一に対応するフラグ等によって記録することができる。

【0030】

記録部１８は、バリ取り不良が検出された場合に、不良検出部１６がバリ取り不良と判断したずれ量、押付力及び回転速度のいずれかの値を記録してもよい。ずれ量、押付力及び回転速度の値に基づいて、バリ取り不良の程度を推測することができるので、バリ取り不良の対策を立案しやすくなる。

【0031】

また、記録部１８は、不良位置特定部１７が特定した不良位置を記録してもよく、不良原因並びにバリ取り不良と判断したずれ量、押付力及び回転速度のいずれかの時系列データと関連付けて記録されることが好ましい。これにより、バリ取り不良の原因をより正確に判断できる。

【0032】

中断制御部１９は、バリ取り不良が検出されたときに、バリ取り加工を中断してバリ取りツール３を退避させる。中断制御部１９は、バリ取り不良を生じる状況をできるだけ早く解消するために、バリ取りツール３を押付力が作用する方向に直線的に退避させることが好ましい。しかしながら、中断制御部１９は、バリ取りツール３を加工面と垂直な方向又はワークＷの法線方向に退避させてもよい。バリ取りツール３の退避距離は、予め設定された距離としてもよい。

【0033】

再開制御部２０とバリ取り加工を中断した後に、不良位置からバリ取り加工を再開する。つまり、再開制御部２０は、記録部１８から不良位置を取得し、教示された軌道上で不良位置から最も近い位置からバリ取り加工を再開するよう構成され得る。これにより、ワークＷの正常にバリ取り加工を完了した部分を再度バリ取り加工することにより削り過ぎることを防止できる。

【0034】

以上のような構成を有するバリ取りシステム１は、不良検出部１６及び記録部１８を備えるため、バリ取り不良の発生原因を容易に特定できる。このため、バリ取りシステム１は、ワークＷのバリを適切に除去することができる。

【0035】

バリ取りシステム１は、不良位置特定部１７を備えるため、バリ取り不良が発生したときにユーザが不良位置を確認することで記録部１８に記録された不良理由が正しいか否かを容易に確認できる。また、バリ取りシステム１は、不良位置特定部１７を備えることでバリ取り不良が発生した後に、適切にバリ取り加工を再開することができる。

【0036】

バリ取りシステム１は、中断制御部１９を備えるため、バリ取り不良が発生したときにワークＷ及びバリ取りツール３の損傷を最小限に留めることができる。

【0037】

以上、本開示に係るバリ取りシステムの一実施形態について説明したが、本開示の範囲は前述した実施形態に限るものではない。また、前述した実施形態に記載された効果は、本開示に係るバリ取りシステムから生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本開示に係るバリ取りシステムによる効果は、前述の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

【0038】

例として、本開示に係るバリ取り制御装置において、不良位置特定部、中断制御部及び再開制御部は、必須の構成ではない。

【符号の説明】

【0039】

１ バリ取りシステム
２ ロボット
３ バリ取りツール
４ 力覚センサ
５ 回転速度検出器
６ バリ取り制御装置
１１ ロボット制御部
１２ 加工位置取得部
１３ ずれ量算出部
１４ 押付力取得部
１５ 回転速度取得部
１６ 不良検出部
１７ 不良位置特定部
１８ 記録部
１９ 中断制御部
２０ 再開制御部
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】