特許 7592863 バリ取り装置およびバリ取りユニット

(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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】バリ取り装置およびバリ取りユニット

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20241125BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20241125BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20241125BHJP

   G05B 19/4155 20060101ALI20241125BHJP

   B23C 3/12 20060101ALI20241125BHJP

   B24B 9/00 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

B25J13/08 Z

B25J13/00 Z

G05B19/404 K

G05B19/4155 V

B23C3/12 B

B24B9/00 602B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023527500

(86)(22)【出願日】2022-02-28

(86)【国際出願番号】 JP2022008273

(87)【国際公開番号】W WO2022259641

(87)【国際公開日】2022-12-15

【審査請求日】2023-05-29

(31)【優先権主張番号】P 2021096394

(32)【優先日】2021-06-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松井 謙太郎

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０８３２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６４９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１９２９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０８２０１９（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

Ｂ２３Ｃ ３／１２

Ｂ２４Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの表面のバリを除去するためのバリ取りユニットと、
前記バリ取りユニットをワークに沿わせて移動させるためのロボットとを備え、
前記バリ取りユニットは、
前記ワークまでの距離を読み取るための第１の計測器と、
前記バリを除去する工具と、
前記第１の計測器の計測結果に基づいて、バリ取り作業中における前記工具と前記ワークとの距離を調節するアクチュエータと、
前記バリ取りユニットを制御する制御部と、
前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具と同じ位置に配置されている第２の計測器とを含み、
前記第１の計測器は、前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具より先行する位置に配置されており、
前記制御部は、
前記第１の計測器の計測結果と、前記第２の計測器の計測結果との差分を学習データとして蓄積し、
前記学習データに基づいて、前記アクチュエータの駆動量を補正する、バリ取り装置。

【請求項2】

ワークの表面のバリを除去するためのバリ取りユニットと、
前記バリ取りユニットをワークに沿わせて移動させるためのロボットとを備え、
前記バリ取りユニットは、
前記ワークまでの距離を読み取るための第１の計測器と、
前記バリを除去する工具と、
前記第１の計測器の計測結果に基づいて、バリ取り作業中における前記工具と前記ワークとの距離を調節するアクチュエータと、
前記バリ取りユニットを制御する制御部と、
前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具と同じ位置に配置されている第２の計測器とを含み、
前記第１の計測器は、前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具より先行する位置に配置されており、
前記制御部は、前記第１の計測器の計測結果と、前記第２の計測器の計測結果との差分に基づいて、前記アクチュエータにより、前記工具の位置を調節する、バリ取り装置。

【請求項3】

ワークの表面のバリを除去するためのバリ取りユニットと、
前記バリ取りユニットをワークに沿わせて移動させるためのロボットとを備え、
前記バリ取りユニットは、
前記ワークまでの距離を読み取るための第１の計測器と、
前記バリを除去する工具と、
前記第１の計測器の計測結果に基づいて、バリ取り作業中における前記工具と前記ワークとの距離を調節するアクチュエータと、
前記バリ取りユニットを制御する制御部と、
前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具より遅れた位置に配置されている第２の計測器とを含み、
前記第１の計測器は、前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具より先行する位置に配置されており、
前記制御部は、前記第２の計測器の計測結果に基づいて、前記ワークのバリ取りの合否を判定する、バリ取り装置。

【請求項4】

前記アクチュエータは、単軸アクチュエータである、請求項１～３のいずれかに記載のバリ取り装置。

【請求項5】

前記バリ取りユニットの進行方向は、前記ワークと平行になる、請求項１～４のいずれかに記載のバリ取り装置。

【請求項6】

前記バリ取りユニットの進行方向は、前記ワークと平行になっていない、請求項１～４のいずれかに記載のバリ取り装置。

【請求項7】

前記アクチュエータは、前記第１の計測器の計測結果に基づいて、前記ロボットとは独立して動作する、請求項１～６のいずれかに記載のバリ取り装置。

【請求項8】

前記バリ取りユニットは、前記バリ取りユニットを掃除するためのエアノズルをさらに含み、
前記エアノズルは、前記エアノズルのエアの吹き出し方向が、前記バリ取りユニットの進行方向とずれるように構成されている、請求項１～７のいずれかに記載のバリ取り装置。

【請求項9】

ロボットの先端に取り付けられるバリ取りユニットであって、
ワークまでの距離を読み取るための第１の計測器と、
前記バリを除去する工具と、
前記第１の計測器の計測結果に基づいて、バリ取り作業中における前記工具と前記ワークとの距離を調節するアクチュエータと、
前記バリ取りユニットを制御する制御部と、
前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具と同じ位置に配置されている第２の計測器とを備え、
前記第１の計測器は、前記バリ取りユニットの進行方向に向けて、前記工具より先行する位置に配置されており、
前記制御部は、
前記第１の計測器の計測結果と、前記第２の計測器の計測結果との差分を学習データとして蓄積し、
前記学習データに基づいて、前記アクチュエータの駆動量を補正する、バリ取りユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、バリ取り装置に関し、より特定的には、バリ取り装置の工具の位置の調節技術に関する。

【背景技術】

【0002】

形状のバラツキの大きいワークに対して、レーザ変位計等を用いた計測を行い、その計測結果に基づいて、バリ取り装置の工具の加工軌道を決定する技術が知られている。

【0003】

バリ取り技術に関し、例えば、特開２０１３－０８２０１９号公報（特許文献１）は、「ワーク上のバリの形状を計測する計測工程と、計測工程で得られた計測値に基づき、バリの長さ方向に沿って所定の根元算出点における両側の根元位置を算出する根元算出工程と、根元算出工程で得られた根元位置基づいてバリ取り工具の軌道を算出する軌道算出工程と、軌道算出工程で得られた軌道に従ってバリ取り工具を移動させながらバリ取り加工を行うバリ取り工程とを備える」バリ取り方法を開示している（［要約］参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－０８２０１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された技術によると、バリの計測行程と、バリ取り工具の軌道算出行程と、バリ取り工程とを個別に実行する必要があり、バリ取り加工の時間が長くなる恐れがある。したがって、バリ取り加工にかかる時間を短縮するための技術が必要とされている。

【0006】

本開示は、上記のような背景に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、バリ取り加工にかかる時間を短縮するための技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ある実施の形態に従うと、バリ取り装置が提供される。バリ取り装置は、ワークの表面のバリを除去するためのバリ取りユニットとバリ取りユニットをワークに沿わせて移動させるためのロボットとを備える。バリ取りユニットは、ワークまでの距離を読み取るための第１の計測器と、バリを除去する工具と、第１の計測器の計測結果に基づいて、工具とワークとの距離を調節するアクチュエータと、バリ取りユニットを制御する制御部とを含む。第１の計測器は、バリ取りユニットの進行方向に向けて、工具より先行する位置に配置されており、アクチュエータは、単軸アクチュエータである。

【発明の効果】

【0008】

ある実施の形態に従うと、バリ取り加工にかかる時間を短縮することが可能である。
この開示内容の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本開示に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ある実施の形態に従うバリ取り装置１００の外観の一例を示す図である。

【図2】バリ取り装置１００の回路構成の一例を示す図である。

【図3】バリ取りユニット１０１の動作の一例を示す図である。

【図4】バリ取りユニット１０１の進行方向が、ワークとずれている場合のバリ取りユニット１０１の動作の一例を示す図である。

【図5】ワークが湾曲している場合のバリ取りユニット１０１の動作の一例を示す図である。

【図6】学習時におけるバリ取りユニット６０１の一例を示す図である。

【図7】バリ取り装置７００の構成の一例を示す図である。

【図8】バリ取り装置７００の動作の第１の例を示す図である。

【図9】バリ取り装置７００の動作の第２の例を示す図である。

【図10】バリ取り装置１０００の構成の一例を示す図である。

【図11】バリ取り装置１１００の構成の一例を示す図である。

【図12】バリ取り装置１２００の構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しつつ、本開示に係る技術思想の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0011】

＜Ａ．バリ取り装置のハードウェア構成＞
まず、図１および図２を参照して、本実施の形態に従うバリ取り装置の外観、動作概要、回路構成等について説明する。

【0012】

（ａ．バリ取り装置の外観）
図１は、本実施の形態に従うバリ取り装置１００の外観の一例を示す図である。図１を参照してバリ取り装置１００の構成について説明する。バリ取り装置１００は、ロボット１と、バリ取りユニット１０１とを備える。バリ取りユニット１０１は、ベース取付板２と、単軸アクチュエータ３と、スピンドル４と、回転工具５と、計測器６とを備える。

【0013】

ロボット１は、複数のモータ（駆動部）から構成される。ロボット１は、先端にバリ取りユニット１０１を取り付けられており、当該バリ取りユニット１０１をワークに沿わせて移動させることができる。ある局面において、ロボット１は、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット、直交ロボット、またはその他の任意のロボットであってもよい。

【0014】

バリ取りユニット１０１は、ワーク（母材）のバリを除去するためのユニットであり、そのための計測器および工具等を備えている。

【0015】

ベース取付板２は、ロボット１に接続される。また、ベース取付板２には、一例として、単軸アクチュエータ３および計測器６が取り付けられている。

【0016】

単軸アクチュエータ３は、モータ等の駆動部によりスピンドル４を移動させることで、スピンドル４とバリ取りの対象であるワークとの距離を調節する。単軸アクチュエータ３は、ロボット１の各モータとは独立して動作する。ある局面において、単軸アクチュエータ３は、サーボモータとボールネジとを組み合わせた直動機構、リニアモータによる直動機構、ロボシリンダ、または位置制御のできる任意の直動機構であってもよい。

【0017】

スピンドル４は、スピンドル４の先端に取り付けられた回転工具５を回転させる。スピンドル４は、一例として、ＤＣ（Direct Current）モータ、スピンドル、コレット、チャック等の任意の機械部品を含み得る。

【0018】

回転工具５は、ワークのバリ取り加工用の工具である。回転工具５は、スピンドル４のＤＣモータ等により高速回転することで、ワークのバリを削り取ることができる。ある局面において、バリ取りユニット１０１は、回転工具５に代えて、ニクロム線、レーザ加工機、非回転切削工具等のバリ取りが可能な機器をバリ取り用の工具として使用し得る。

【0019】

計測器６は、計測器６からワークまでの距離を計測する。また、計測器６は、バリ取りユニット１０１の進行方向に向けて、回転工具５よりも先行する位置（前方）に配置される。ワークの形状等によりバリの位置または範囲は多岐にわたることがある。そのため、計測器６は、ベース取付板２上で位置を調節可能に構成される。一例として、ベース取付板２には、計測器６をネジ止めするための複数の穴が設けられていてもよい。ある局面において、計測器６は、レーザ変位計であってもよい。この場合、計測器６は、一次元のレーザ変位計であってもよいし、二次元のレーザ変位計であってもよい。また、他の局面において、計測器６は、レーザ変位計以外の任意の計測機器であってもよい。後述する計測器７および計測器９についても同様である。

【0020】

なお、計測器６のレーザ等の照射方向と、単軸アクチュエータ３の動作軸方向とは、可能な限り平行であることが望ましい。そのために、バリ取りユニット１０１は、ピンやリーマボルト等により、計測器６および単軸アクチュエータ３のベース取付板２への取付け精度が保証されるように構成されていてもよい。

【0021】

またベース取付板２は、ガイド等により、ロボット１に対する取付け精度が保証されるように構成されていてもよい。

【0022】

さらに、計測器６は、バリ取りユニット１０１の進行方向に向けて、回転工具５よりも先行する位置だけでなく、回転工具５よりも遅れる位置（後方）に取り付け可能に構成されていてもよい。こうすることで、計測器６は、バリ取りユニット１０１が逆向きに移動する場合も、回転工具５よりも先行することができる。

【0023】

その他、バリ取りユニット１０１に含まれる部品であるベース取付板２，単軸アクチュエータ３、スピンドル４、回転工具５、および計測器６は、着脱可能に構成され得る。

【0024】

（ｂ．バリ取り装置の動作概要）
次に、バリ取り装置１００の動作概要について説明する。ロボット１は、プログラム等に従い、予め定められた経路でバリ取りユニット１０１をワークに沿わせて移動させる。

【0025】

バリ取りユニット１０１がワークに沿って移動しているとき、計測器６は、回転工具５よりも先行して、計測器６からワークまでの距離を計測する。計測器６は、計測結果をバリ取りユニット用コントローラ２０２（図２参照）に出力する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器６の計測結果に基づいて、単軸アクチュエータを駆動させ、ワークに対するスピンドル４および回転工具５の位置を調節する。次に、位置調節された回転工具５は、ワークのバリを切削する。

【0026】

回転工具５は、バリ取りユニット１０１の進行方向に向けて、計測器６よりも常に遅れた位置に配置される。そのため、バリ取りユニット１０１は、ワークのそばを一回移動するだけで、計測器６による計測、回転工具５の位置調節、および回転工具５によるバリ取り加工という３つの処理を実行し得る。

【0027】

回転工具５の位置調節において、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器６と回転工具５との間の距離と、バリ取りユニット１０１の移動速度とに基づいて、計測器６の計測結果の取得から何秒後（または何ミリ秒後）に単軸アクチュエータ３を駆動させるかを決定し得る。

【0028】

バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器６および回転工具の間の距離が十分に長ければ、回転工具５を押し当てて削ることができないワーク等に対してのバリ取り加工も行い得る。回転工具５を押し当てて削ることができないワークは、例えば、発泡材料等の柔軟物、または、ワーク（母材）を削ることでその箇所が崩れやすくなったり粉が発生したりする材料等を含み得る。

【0029】

計測器６が一次元のレーザ変位計の場合、計測器６は、ワーク（母材）のバリ根元位置（計測器６からワークまでの距離）を測定する。計測器６が二次元のレーザ変位計の場合、計測器６はワークのバリ形状まで計測し得る。ある局面において、二次元のレーザ変位計は、バリ根元位置およびワークのバリ形状のいずれかまたは両方を計測してもよい。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器６の計測結果に基づいて、ワークの位置および形状をデータ処理により特定し、当該データ処理の結果に基づいて、単軸アクチュエータ３を制御し得る。

【0030】

計測器６および回転工具５間の距離、およびロボット１の動作速度等は、バリ取りユニット用コントローラ２０２のデータ処理にかかる時間を考慮して決定されることが望ましい。

【0031】

その他、バリ取りユニット１０１は、バリ取り加工によって生じるバリの粉末等を除去するためのエアノズル（図示せず）を備えていてもよい。バリ取りユニット１０１は、エアノズルを備えることにより、計測器６等に粉末が付着して、計測器６による計測結果の精度が低下することを抑制し得る。ある局面において、エアノズルの吹き出し方向は、計測器６が粉末の影響を受けないように、バリ取りユニット１０１の進行方向とずれていてもよい。例えば、エアノズルの吹き出し方向は、バリ取りユニット１０１の進行方向と逆であってもよい。これにより、エアノズルの吹き出しにより舞い上がった粉末が計測器６に付着することを抑制し得る。

【0032】

上記のように、本実施の形態に従うバリ取り装置１００は、ワークの近傍を一回移動するだけで、計測器６による計測、回転工具５の位置調節、および回転工具５によるバリ取り加工という３つの処理を実行し得る。その結果、バリ取り装置１００は、従来のバリ取り装置に比べて短い時間でワークのバリを除去し得る。

【0033】

さらに、バリ取り装置１００は、計測器６がワークまでの距離を測定した直後にワークを加工できるため、成型直後の発泡材料等のワークの形状が徐々に膨らんでいくような材料に対しても、加工距離の長さにかかわらず精度よくバリ取り加工し得る。

【0034】

図２は、バリ取り装置１００の回路構成の一例を示す図である。バリ取り装置１００は、制御回路として、ロボット用コントローラ２０１と、バリ取りユニット用コントローラ２０２とを含む。

【0035】

ロボット用コントローラ２０１は、ロボット１を制御する。より具体的には、ロボット用コントローラ２０１は、ロボット１の各軸のサーボモータ等の回転数、回転速度、トルク等を調節し得る。ある局面において、ロボット用コントローラ２０１は、プロセッサ（図示せず）と、主メモリ（図示せず）と、記憶部（図示せず）と、複数のサーボモータコントローラ（図示せず）とを含んでいてもよい。この場合、プロセッサは、記憶部から読み出したロボット１を制御するためプログラムを主メモリに展開して、当該プログラムを実行し得る。また、プロセッサは、複数のサーボモータコントローラを介して、ロボット１の各軸のサーボモータを制御し得る。

【0036】

バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器６の計測結果を取得し、当該計測結果に基づいて、単軸アクチュエータ３を駆動させて回転工具５の位置を調節する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、ロボット用コントローラ２０１のロボット１に対する制御とは独立して、単軸アクチュエータ３を制御し得る。ロボット用コントローラ２０１およびバリ取りユニット用コントローラ２０２は、独立して動作するが、各種情報をやりとりしてもよい。一例として、ロボット用コントローラ２０１は、ロボット１の先端速度と、バリ取りの実行タイミングの情報とをバリ取りユニット用コントローラ２０２に送信し得る。ある局面において、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、プロセッサ（図示せず）と、主メモリ（図示せず）と、記憶部（図示せず）と、単軸アクチュエータ３のコントローラ（図示せず）とを含んでいてもよい。この場合、プロセッサは、記憶部から読み出した単軸アクチュエータ３を制御するためプログラムを主メモリに展開して、当該プログラムを実行し得る。また、プロセッサは、単軸アクチュエータ３のコントローラを介して、単軸アクチュエータ３を制御し得る。

【0037】

「ロボット１の先端速度」とは、バリ取りユニット１０１の移動速度である。バリ取りユニット１０１は、取得したロボット１の先端速度と、計測器６および回転工具５間の距離とに基づいて、単軸アクチュエータ３を制御するタイミングを決定し得る。例えば、計測器６および回転工具５間の距離が５０ｍｍであり、ロボット１の先端速度が５０ｍｍ／ｓである場合、計測器６がワークまでの距離を計測したタイミングから１秒後に、回転工具５はワーク上の計測地点を通過することになる。この場合、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、この計測器６がワークまでの距離を計測したタイミングから１秒後に、回転工具５が計測地点のバリを除去できるように単軸アクチュエータ３を制御する。

【0038】

「バリ取りの実行タイミングの情報」とは、バリ取りユニット１０１がバリ取りを実行するタイミングを示す。例えば、ワーク上のＡ点からＢ点までがバリ取りを実行する区間であり、ワーク上のＢ点からＣ点までがバリ取りを実行しない区間であるとする。この場合、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、回転工具５がワーク上のＡ点からＢ点を通過する間、単軸アクチュエータ３を制御する。逆に、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、回転工具５がワーク上のＢ点からＣ点を通過する間、単軸アクチュエータ３を制御しなくてもよい。

【0039】

しかしながら、実際には、バリ取りユニット用コントローラ２０２が制御信号を出力してから、回転工具５が目的位置に移動するまでに多少のタイムラグがある。そこで、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、回転工具５がワーク上のＡ点からＢ点を通過する間およびその前後の数秒間、単軸アクチュエータ３を制御してもよい。

【0040】

＜Ｂ．バリ取りユニットの動作＞
次に、図３～図６を参照して、バリ取りユニット１０１の動作手順と、バリ取りユニット１０１による回転工具５の位置の調節が必要なケースとについて説明する。

【0041】

図３は、バリ取りユニット１０１の動作の一例を示す図である。図３を参照してバリ取りユニット１０１の基本的な動作について説明する。図３に示されるバリ取りユニット１０１は、図１に示されるバリ取りユニット１０１を上から見たものである。ワーク３００は、バリ取りユニット１０１によるバリ取りの対象であり、ワーク３００の表面にはバリ３１０が存在する。

【0042】

バリ取りユニット１０１の進行方向３４０は、バリ取りの対象であるワーク３００と平行になる。単軸アクチュエータ３の進行方向３３０は、バリ取りユニット１０１の進行方向と垂直になる。計測器６は、バリ取りユニット１０１の進行方向に向けて、常に回転工具５よりも先行する。そのため、バリ取りユニット１０１は、計測器６に基づいて単軸アクチュエータ３を制御することにより、一回の移動でワーク３００またはバリ３１０の計測およびバリ取り加工の両方を行い得る。

【0043】

一例として、計測器６は、ワーク３００のＡ点の計測結果を得たとする。この場合、計測器６は、Ａ点の計測結果をバリ取りユニット用コントローラ２０２に送信する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器６の計測結果と、ロボット１の先端速度（バリ取りユニット１０１の移動速度）とに基づいて、バリ取りユニット用コントローラ２０２を制御し、Ａ点において回転工具５およびワーク３００の間が予め定められた距離となるように、単軸アクチュエータ３を制御する。言い換えれば、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、Ａ点において、ワーク３００を傷つけずにバリ３１０を除去できる位置に回転工具５を移動させる。ある局面において、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、事前に計測器６および回転工具５間の距離の情報を取得していてもよい。この場合、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器６および回転工具５間の距離の情報を単軸アクチュエータ３の制御に使用する。

【0044】

上記のように、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、バリ取りが必要な区間において単軸アクチュエータ３を制御することを繰り返す。これにより、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、例えばワーク３００に歪みがある場合でも、回転工具５およびワーク３００間の距離を常に一定に保ったまま、バリ３１０の除去を行い得る。

【0045】

図４は、バリ取りユニット１０１の進行方向が、ワークとずれている場合のバリ取りユニット１０１の動作の一例を示す図である。図４に示す例では、図３の例と異なり、バリ取りユニット１０１が傾いており、バリ取りユニット１０１の進行方向４４０がワーク３００と平行になっていない状況を示す。このような場合でも、バリ取りユニット１０１は、図３を参照して説明された制御によりワーク３００のバリ３１０を除去し得る。

【0046】

一例として、計測器６は、ワーク３００のＡ点およびＢ点の計測結果を得たとする。この場合、まず、計測器６は、Ａ点の計測結果をバリ取りユニット用コントローラ２０２に送信する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、Ａ点における計測器６の計測結果と、ロボット１の先端速度（バリ取りユニット１０１の移動速度）とに基づいて、バリ取りユニット用コントローラ２０２を制御し、Ａ点において回転工具５およびワーク３００の間が予め定められた距離となるように、単軸アクチュエータ３を制御する。

【0047】

次に、計測器６は、Ｂ点の計測結果をバリ取りユニット用コントローラ２０２に送信する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、Ｂ点における計測器６の計測結果と、ロボット１の先端速度（バリ取りユニット１０１の移動速度）とに基づいて、バリ取りユニット用コントローラ２０２を制御し、Ｂ点において回転工具５およびワーク３００の間が予め定められた距離となるように、単軸アクチュエータ３を制御する。

【0048】

バリ取りユニット１０１の進行方向４４０は、ワーク３００より離れて行く方向である。そのため、Ｂ点での計測結果（Ｂ点における計測器６からワーク３００までの距離）は、Ａ点での計測結果（Ａ点における計測器６からワーク３００までの距離）よりも大きくなる。よって、バリ取りユニット１０１は、このＡ点およびＢ点での計測結果の差異を単軸アクチュエータ３の移動距離にフィードバックする。すなわち、Ｂ点における単軸アクチュエータ３の移動距離は、Ａ点における単軸アクチュエータ３の移動距離よりも大きくなる。その結果として、バリ取りユニット１０１は、バリ取りユニット１０１が傾いていた場合、またはバリ取りユニット１０１の進行方向４４０がワーク３００と平行でない場合でも、回転工具５およびワーク３００間の距離を常に一定に保ったまま、バリ３１０の除去を行い得る。

【0049】

図５は、ワークが湾曲している場合のバリ取りユニット１０１の動作の一例を示す図である。図５に示す例では、図３および図４の例と異なり、ワーク４００の面が湾曲している状況を示す。このような場合でも、バリ取りユニット１０１は、図３を参照して説明された制御によりワーク４００のバリ４１０を除去し得る。バリ取りユニット１０１の進行方向５４０は、ワーク４００の湾曲していない面（バリ４１０がついていない面）と平行であるとする。

【0050】

一例として、計測器６は、ワーク４００のＡ点、Ｂ点およびＣ点の計測結果を得たとする。この場合、まず、計測器６は、Ａ点の計測結果をバリ取りユニット用コントローラ２０２に送信する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、Ａ点における計測器６の計測結果と、ロボット１の先端速度（バリ取りユニット１０１の移動速度）とに基づいて、バリ取りユニット用コントローラ２０２を制御し、Ａ点において回転工具５およびワーク４００の間が予め定められた距離となるように、単軸アクチュエータ３を制御する。

【0051】

次に、計測器６は、Ｂ点の計測結果をバリ取りユニット用コントローラ２０２に送信する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、Ｂ点における計測器６の計測結果と、ロボット１の先端速度（バリ取りユニット１０１の移動速度）とに基づいて、バリ取りユニット用コントローラ２０２を制御し、Ｂ点において回転工具５およびワーク４００の間が予め定められた距離となるように、単軸アクチュエータ３を制御する。

【0052】

同様に、計測器６は、Ｃ点の計測結果をバリ取りユニット用コントローラ２０２に送信する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、Ｃ点における計測器６の計測結果と、ロボット１の先端速度（バリ取りユニット１０１の移動速度）とに基づいて、バリ取りユニット用コントローラ２０２を制御し、Ｃ点において回転工具５およびワーク４００の間が予め定められた距離となるように、単軸アクチュエータ３を制御する。

【0053】

ワーク４００は湾曲しているため、バリ取りユニット１０１は、Ａ点およびＣ点でワーク４００から遠ざかり、Ｂ点にてワーク４００に接近する。そのため、Ｂ点での計測結果（Ｂ点における計測器６からワーク４００までの距離）は、Ａ点およびＣ点での計測結果（Ａ点およびＣ点における計測器６からワーク４００までの距離）よりも小さくなる。バリ取りユニット１０１は、この各点での計測結果の差異を単軸アクチュエータ３の移動距離にフィードバックする。すなわち、Ｂ点における単軸アクチュエータ３の移動距離は、Ａ点およびＣ点における単軸アクチュエータ３の移動距離よりも小さくなる。その結果として、バリ取りユニット１０１は、ワーク４００の面が湾曲している場合でも、回転工具５およびワーク４００間の距離を常に一定に保ったまま、バリ４１０の除去を行い得る。

【0054】

図６は、学習時におけるバリ取りユニット６０１の一例を示す図である。バリ取りユニット６０１は、バリ取り装置１００にバリ取り動作の学習を行わせるための構成である。バリ取りユニット６０１は、ワークの湾曲または歪み、および本番のバリ取りユニット１０１の進行方向のずれ等によるバリ取りに対する影響を軽減するための学習データを収集する。学習データの収集後、バリ取り装置１００の先端の構成は、バリ取りユニット１０１に戻される。

【0055】

バリ取りユニット６０１は、バリ取りユニット１０１と異なり、計測器６および計測器７を取り付けられている。計測器６は、バリ取りユニット６０１の進行方向に向けて、ベース取付板２上の回転工具５よりも先行した位置に取り付けられる。計測器７は、バリ取りユニット６０１の進行方向に向けて、ベース取付板２上の回転工具５と同じ位置に取り付けられる。例えば、計測器７は、拡張部品８を介してベース取付板２に取り付けられる。

【0056】

例えば、バリ取りユニット６０１の進行方向がワークに沿っていない場合、またはワークが歪んでいたり湾曲していたりする場合、回転工具５に先行する計測器６の計測結果のみで単軸アクチュエータ３を制御すると、バリ取りユニット６０１の軌道のずれ等により、ワークの加工精度が低下する可能性がある。

【0057】

そこで、バリ取り装置１００は、バリ取りユニット６０１に２つの計測器６，７を取り付けた状態で一通りワークを計測することで、ワークの湾曲またはバリ取りユニット６０１の軌道のずれ等を学習する。なお、学習の回数は任意の回数であってもよい。学習処理の完了後、バリ取り装置１００の先端の構成はバリ取りユニット１０１に戻される。

【0058】

ある局面において、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、学習データに基づいて、単軸アクチュエータ３の移動量（駆動量）をオフセット（調節）してもよい。他の局面において、ロボット用コントローラ２０１は、バリ取りユニット用コントローラ２０２から取得した学習データに基づいて、ロボット１の各軸の移動量（回転量）をオフセット（調節）してもよい。他の局面において、学習処理中のバリ取りユニット６０１はスピンドル４を備えなくてもよい。

【0059】

＜Ｃ．バリ取り装置のバリエーション＞
次に、図７～図１２を参照して、バリ取り装置のバリエーションについて説明する。図１のバリ取り装置１００の機能と、これ以降に説明する各バリ取り装置の機能とは、適宜組み合わせて使用され得る。

【0060】

図７は、バリ取り装置７００の構成の一例を示す図である。バリ取り装置７００は、図６に示されたバリ取りユニット６０１を本番用の構成として備える。バリ取り装置７００は、計測器６，７を備えることにより、ワークの加工時（バリの除去時）にも、リアルタイムで２台のレーザ変位計の測定情報の差異に基づいて、ワークに対するユニットの姿勢を考慮して、単軸アクチュエータ３の移動距離を補正し得る。計測器６は、バリ取りユニット６０１の進行方向に向けて、回転工具５に先行する位置になるように、ベース取付板２に取り付けられる。また、計測器７は、バリ取りユニット７０１の進行方向に向けて、回転工具５と同じ位置になるように、拡張部品８を介してベース取付板２に取り付けられる。

【0061】

例えば、以下に説明される図８および図９に示される状況等において、バリ取り装置７００は、計測器６，７の計測結果の差分に基づいて、単軸アクチュエータ３の移動距離をオフセット（調節）し得る。

【0062】

図８は、バリ取り装置７００の動作の第１の例を示す図である。図８に示す例では、バリ取りユニット６０１の進行方向８８０は、ワーク３００に対して平行になっておらず、ワーク３００から離れていく方向になっている。

【0063】

図９は、バリ取り装置７００の動作の第２の例を示す図である。図９に示す例では、バリ取りユニット６０１がワーク３００に対して傾いている。

【0064】

上記の図８または図９の状況では、計測器６，７の計測結果には差が生じる。そこで、バリ取り装置７００は、計測器６，７の計測結果の差分に基づいて、単軸アクチュエータ３の移動距離をオフセット（調節）する。その結果として、バリ取り装置７００は、バリ取りユニット６０１の進行方向８８０がワーク３００と平行でない場合、またはバリ取りユニット６０１がワーク３００に対して傾いている場合でも、回転工具５およびワーク３００間の距離を常に一定に保ったまま、バリ３１０の除去を行い得る。

【0065】

図１０は、バリ取り装置１０００の構成の一例を示す図である。バリ取り装置１０００は、バリ取り装置１００に、バリ取り後の加工状態を測定するための計測器９を追加したものである。計測器６は、バリ取りユニット１００１の進行方向に向けて、ベース取付板２上の回転工具５よりも先行した位置に取り付けられる。計測器９は、バリ取りユニット１００１の進行方向に向けて、ベース取付板２上の回転工具５よりも遅れた位置に取り付けられる。例えば、計測器９は、拡張部品１０を介してベース取付板２に取り付けられる。

【0066】

バリ取り装置１０００は、バリ取り装置１００と同様に、計測器６の計測結果に基づいて、単軸アクチュエータ３を制御する。計測器９は、回転工具５がバリ取り加工を行った後のワークまでの距離を測定する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、計測器９から取得した計測結果に基づいて、バリ取り結果の合否判定を行う。バリ取り装置１０００は、バリ取り結果が不合格であった場合、再度バリ取り処理を実行してもよいし、ワークを不良品に分別してもよい。

【0067】

図１１は、バリ取り装置１１００の構成の一例を示す図である。バリ取り装置１１００は、バリ取り装置１００に、計測器６の代わりに、ワークに接触するローラ１１および力覚センサ１２を取り付けたものである。

【0068】

バリ取り装置１１００は、バリ取りユニット１１０１を備える。バリ取りユニット１１０１は、ベース取付板２と、単軸アクチュエータ３と、スピンドル４と、回転工具５と、取付板１３と、力覚センサ１２と、ローラ１１と、ローラ取付部品１４とを備える。

【0069】

取付板１３は、スピンドル４に取り付けられている。また、力覚センサ１２は、取付板１３に取り付けられており、ローラ１１は、ローラ取付部品１４を介して力覚センサ１２に取り付けられている。ローラ１１および力覚センサ１２は、バリ取りユニット１１０１の進行方向に向けて、回転工具５とほぼ同じ位置または少し先行する位置に配置される。また、ローラ１１は、ローラ１１の回転方向がバリ取りユニット１１０１の進行方向とほぼ一致するように構成される。

【0070】

バリ取り装置１１００は、ローラ１１をワークに押し当てながら移動する。ローラ１１はワークの表面を転がる。力覚センサ１２は、ローラ１１を介してワークから受ける反発力を計測する。バリ取りユニット用コントローラ２０２は、力覚センサ１２から取得した計測結果に基づいて、ワークから受ける反発力が一定値範囲になるよう、単軸アクチュエータ３の移動量（駆動量）を調節する。これにより、バリ取り装置１１００は、バリ取りユニット１１０１の一回の移動中に、ワークから受ける反発力の計測、およびワークのバリ取り加工の両方を行い得る。

【0071】

なお、垂直多関節ロボットは、各関節のモータにかかる負荷に基づいて、各モータをトルク制御することができる。しかしながら、バリ取りユニット１１０１の重量が大きくなると、回転工具５をワークにある程度強く押し当てなければ、ロボット１の各モータにかかる負荷（ワークから受ける反発力）を検知できない。

【0072】

そこで、バリ取り装置１１００は、力覚センサ１２にかかる微少な反発力に基づいて、単軸アクチュエータ３の駆動量を調節することで、柔軟物からなるワークのバリのみを除去し得る。

【0073】

ある局面において、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、ロボット用コントローラ２０１から受信したバリ取りの実行タイミングの情報に基づいて、バリ取りを実行する区間においてのみ、力覚センサ１２を用いた単軸アクチュエータ３の駆動量の調節を行なってもよい。

【0074】

他の局面において、バリ取り装置１１００は、力覚センサ１２の出力値のゲイン等のパラメータの設定、力覚センサ１２が検知する反発力が０の場合にどの程度の速度で単軸アクチュエータ３をワークに近づけるかの設定等をバリ取りユニット用コントローラ２０２の制御パラメータとして保持していてもよい。また、これらの制御パラメータは適宜外部から変更可能であってもよい。

【0075】

また、他の局面において、バリ取り装置１１００は、ワークに対してローラ１１をゆっくり押し込んだ際の力覚センサ１２の出力結果を取得し、当該出力結果に基づいて制御パラメータを自動生成してもよい。また、バリ取り装置１１００は、ユーザが手動でバリ取りユニット用コントローラ２０２に設定したパラメータと、力覚センサ１２の出力結果の両方に基づいて、制御パラメータを調節してもよい。

【0076】

図１２は、バリ取り装置１２００の構成の一例を示す図である。バリ取り装置１２００は、バリ取り装置１００に、計測器６の代わりに、ワークに接触するローラ１１、力覚センサ１２、バネ１５を取り付けたものである。

【0077】

バリ取り装置１２００は、バリ取りユニット１２０１を備える。バリ取りユニット１２０１は、ベース取付板２と、単軸アクチュエータ３と、スピンドル４と、回転工具５と、取付板１３と、力覚センサ１２と、ローラ１１と、ローラ取付部品１４と、バネ１５とを備える。さらに、バリ取りユニット１２０１は、ダンパー１６を備えていてもよい。

【0078】

一例として、取付板１３は、バネ１５を介してロボット１と接続される。他の例として、取付板１３は、バネを介して、ロボット１の先端に固定されたバリ取りユニット１２０１の一部と接続される。ローラ１１がワークに押付けられることでバネ１５は縮む。すなわち、バリ取りユニット１２０１がワークから受ける力の一部をバネ１５が吸収する。その結果、バリ取り装置１２００における力覚センサ１２の信号の変化は、バネ１５がない構成（バリ取り装置１１００の構成）における力覚センサ１２の信号の変化と比較して緩やかになる。また、力覚センサ１２の信号の変化が緩やかになるため、バリ取り装置１２００における力覚センサ１２の計測値に基づく単軸アクチュエータ３のフィードバック制御も緩やかになる。ある局面において、取付板１３がバネ１５が縮む向きに直線的に動くように、バリ取りユニット１２０１は、シャフト等のガイドを備えていてもよい。一例として、バネ１５がコイルバネの場合、ガイドは、バネ１５の内側に配置されてもよい。

【0079】

上記のように、バリ取り装置１２００はバネ１５を備えることで、単軸アクチュエータ３のフィードバック制御に求められる要求精度（即応性能）を下げることができる。その結果、バリ取りユニット用コントローラ２０２は、より短時間で単軸アクチュエータ３のフィードバック制御を行うことができる。単軸アクチュエータ３のフィードバック制御に必要な時間が短縮されるため、バリ取り装置１２００は、より高速にロボット１を動作させてバリ取り作業を行い得る。

【0080】

また、バリ取りユニット１２０１は、バネ１５の振動を防止するために、ダンパー１６を備えていてもよい。バリ取りユニット１２０１は、ダンパー１６を備えることにより、ローラ１１がワークから離れたときのバネ１５の振動を防止または抑制し得る。ダンパー１６は、バネ１５の振動を抑制し得る任意の位置に配置される。例えば、ダンパー１６は、バネ１５と平行に配置されてもよい。なお、ローラ１１がワークから離れたときのバネ１５の振動が小さい場合、バリ取りユニット１２０１は、ダンパー１６を備えていなくてもよい。

【0081】

以上説明したように、本実施の形態に従うバリ取り装置は、バリ取りユニットの進行方向に向けて、バリ取り用の工具に先行してワークまたはバリの情報を取得する計測機器（レーザ変位計、力覚センサ等）を備える。これにより、バリ取り装置は、バリ取りユニットを一回移動させるだけで、ワークまでの距離またはバリの形状の測定と、バリ取り用の工具の位置の調節と、バリ取り加工とを完了することができる。

【0082】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内で全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された開示内容は、可能な限り、単独でも、組合わせても、実施することが意図される。

【符号の説明】

【0083】

１ ロボット、２ ベース取付板、３ 単軸アクチュエータ、４ スピンドル、５ 回転工具、６，７，９ 計測器、８，１０ 拡張部品、１１ ローラ、１２ 力覚センサ、１３ 取付板、１４ ローラ取付部品、１５ バネ、１６ ダンパー、１００，７００，１０００，１１００，１２００ バリ取り装置、１０１，６０１，７０１，１００１，１１０１，１２０１ バリ取りユニット、２０１ ロボット用コントローラ、２０２ バリ取りユニット用コントローラ、３００，４００ ワーク、３１０，４１０ バリ、３３０，３４０，４４０，５４０，８８０ 進行方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】