JP2508051B2 - 補正機能付き加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、機械加工に使用される補正機能付き加工装
置に関する。

（従来の技術） 被加工物を研削するための研削工具は、使用により摩
耗するため、研削工具を定期的に取り替えたり、研削工
具を駆動する駆動モータの駆動電流を監視する等研削工
具の押圧力等の補正を行っている。この種の装置として
は、実開昭61-39345号公報に開示されている工具押つけ
力制御装置がある。この装置は、第６図に示すように工
業用ロボット１に基台２が軸３を介して取り付けられ、
基台２には、モータ４が取り付けられて、このモータ４
には、刃具５が連結している。工業用ロボット１には、
刃具位置検出器６が内蔵され、刃具５の位置が検出でき
るようになっている。さらに、電流検出装置７が備えら
れ、モータ４の加工駆動電流と設定電流とを比較するよ
うになっており、そして、電流検出装置７と刃具位置検
出器６とからの信号に応じてモータ４を駆動する制御装
置本体８が備えられることによって、刃具５の被加工物
９に対する押圧力が適正かどうか判断し、押圧力を補正
するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の装置では、被加工物に対し
て一方向だけに補正を行うので被加工物が複数の加工面
を有する場合は、加工工程を分けて、一方の加工面を加
工した後他方の加工面を一括して加工するか、または、
例えば被加工物の数が少ない時などは、被加工物の向き
を変えて補正しながら加工している。このために、加工
工数が多く、生産性に問題があり、特に回転工具の取り
替えの時期が適確ではない。

そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、被加工物の複数の加工面に対応する
研削工具を配し、しかも各研削工具に対して摩耗状態を
検知するための摩耗検知用基準面を有する基準治具を備
えることによって回転加工具の取り替え時期を適確に指
示すると共に同一工程内で複数の加工面に対する研削工
具の寸法補正ができ、さらに、被加工物を移動させない
で同一工程内で複数の加工面を加工できる補正機能付き
加工装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の特徴は、電動ロボ
ットのアームに備えられた単一の電動モータと、相異な
る方向を向く複数の加工面を有する被加工物の任意の加
工面に対応させて複数配置された電動モータによって駆
動される研削工具と、それぞれの研削工具に対応するよ
うに設けられて押圧される基準治具と、基準治具に対し
て研削工具を押圧させて押圧方向変移量を検出する研削
工具の位置制御装置と、電動モータの駆動電流を検知す
る電流検知部、および電流検知手段により検知された電
動モータの駆動電流値があらかじめ設定さた駆動基準電
流と等しくなった時点の押圧方向変移量を研削工具の位
置制御装置から受け取り、研削工具の摩耗状態を検知し
て補正値を演算すると共に補正値と摩耗基準値とを比較
する演算部を有する補正制御部と、を設けたことであ
る。

（作用） 上記構成の加工装置を使用する場合は、電動ロボット
のアームに備えられた単一の電動モータに相異なる方向
に配置された複数の研削工具により、被加工物を移動さ
せないで同一工程内で複数の加工面を加工することがで
きる。

研削工具のうちの所定のものの摩耗状態を検知する場
合は、制御装置によりその研削工具を基準治具の対応す
る基準面に押圧させ、このときの電動モータの駆動電流
を電流検知部により検知する。電動モータの駆動電流値
があらかじめ設定された駆動基準電流と等しくなった時
点の押圧方向変移量を研削工具の位置制御装置から受け
取ると、演算部は、研削工具の摩耗状態を検知して補正
値を演算すると共に、補正値と摩耗基準値とを比較して
研削工具の交換の必要性を判断する。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は、本発明の補正機能付き加工装置10の一実施例を
示している。この補正機能付き加工装置10は床面11に設
置されており、その駆動側としては、機台12の上に制御
装置13と共に電動ロボット14が取り付けられている。こ
こでは直交三軸タイプのものを使用しており、第２図に
も示すように、アーム15の先頭部16には、電動モータ17
が取り付けられ、減速機18を介して縦軸を中心にして回
転する回転加工具としての回転ブラシ19と横軸を中心に
して回転する回転ブラシ20とに分かれて回転するように
なっている。減速機18の箇所は、第３図にその詳細を示
すように電動モータ17の回転軸21がアーム15の先頭部16
内でカップリング22によって縦駆動軸23と連結され、縦
駆動軸23は軸受24によって支持されて、その中間部に
は、ベベルギヤ25が固定して取り付けられている。縦駆
動軸23は先頭部16の下方に貫通し、その先端には、回転
ブラシ19が軸着されている。一方、上記したベベルギヤ
25には、同じベベルギヤ26が噛み合い、このベベルギヤ
26には、横駆動軸27が固定されて軸受28によって支持さ
れて、先頭部16から横方向に突き出ている。横駆動軸27
の先端には、回転ブラシ20が軸着されており、上記の回
転ブラシ19とは互いに直角をなす面に対向している。

機台12の側には、被加工物９を載置するように加工台
29が設置されている。加工台29の側部には、シリンダ30
によって作動するクランプ31が配置されて、被加工物９
を加工台29上に固定するようになっている。加工台29の
上部には、被加工物９の一定の姿勢を維持できるように
支持棒32が内部から加工台29の上面に突き出ており、被
加工物９の種々な形状に対応できるように、加工台29の
上面について進退自在に、しかも固定位置になるように
している。被加工物９は少なくとも加工面として鉛直加
工面33と水平加工面34とを有し、ここでは、それぞれの
加工面に切削加工後の「バリ」が残っているものであ
る。

第２図に示すように、加工台29の側には、鉄骨からな
る棒台35が設置され、この棒台35には、縦方向の回転ブ
ラシ19のための摩耗を検知する基準面36を備えた基準治
具37と、横方向の回転ブラシ20のための基準面38を備え
た基準治具39とが互いに直角になって取付体40に取り付
けられている。各基準治具37,39は、硬度の高い材料に
よってなり、回転ブラシ19,20を回転させながら押し付
けても摩耗しないことが望ましい。

加工台29の側には、さらに制御板41が配置され、再業
者が操作できるようになっており、しかも、安全扉42が
開閉自在に取り付けられて、作業者が加工状態を見るこ
とができるようになっている。

第２図には、上記した制御盤41と共に補正制御装置を
なす補正制御部43が略して示されている。この補正制御
部43は、上記した制御盤41に内蔵されたものであっても
よいし、別個に取り付けてもよい。補正制御部43は、電
動モータ17の駆動電流を検知する電流検知部44と、検知
された駆動電流と予め設定されている、通常の回転ブラ
シ19,20を回転させるための基準電流とを比較して駆動
電流が基準電流よりも低い時は、被加工物９の「バリ」
を除去するために基準電流で回転ブラシ19,20を回転さ
せるように回転ブラシ19,20を電動ロボット14により加
工面33,34に対して進出させる補正寸法値を算出する演
算部45と、演算部45によって算出された縦軸方向の回転
ブラシ19の摩耗による補正寸法値を記憶する縦軸方向補
正用レジスタ46と、横軸方向の回転ブラシ20の摩耗によ
る補正寸法値を記憶する横軸方向補正用レジスタ47と、
縦軸方向補正用レジスタ46と横軸方向補正用レジスタ47
との内容を電動ロボット14の制御装置13に入出力すると
共に回転ブラシ19,20の交換を制御盤41に指示する入出
力部48とからなっており、電動ロボット14の制御装置13
は入出力部48から伝送される補正寸法値に応じて電動ロ
ボットを作動させて、いずれかの回転ブラシ19,20が加
工動作をする時、それぞれが進出するようにしている。

上記の構成によってなる補正機能付き加工装置10の動
作を第４図および第５図に基づいて説明する。第４図は
回転ブラシ19,20を回転させて被加工物９の「バリ」取
り加工をその加工面33,34毎に行なう順序を示すフロー
チャートであり、第５図は、縦軸方向の回転ブラシ19と
横軸方向の回転ブラシ20との各軸方向に補正寸法を与え
る順序を示すフローチャートである。

まず、第４図において、工程数カウンタＮが１に設定
された後、略して示しているが「起動スイッチONか？」
の判断で作業者が制御盤41に配設された起動スイッチを
閉状態にすると電動モータ17が駆動し、安全扉42が閉じ
る。「Ｎ＝１か？」の判断では、最初の工程なので補正
プログラムが実行される。この補正プログラムは、第５
図に示すように、「横軸方向補正用基準治具への回転ブ
ラシ押しつけ」のところでは、電動ロボット14を作動さ
せて回転ブラシ20を基準治具39の基準面38に押しつけ
る。そして、「電流値監視による補正量の取り込み」で
は、回転ブラシ20を基準面38に押しつけると電動モータ
17の駆動電流が増加する。駆動電流が増加して、電流検
知部44に伝送され、そして、駆動電流と通常、ブラシ加
工を施すための基準電流との比較が演算部45によって行
なわれる。駆動電流が基準電流に等しくなるまで回転ブ
ラシ20を基準面38に押しつけていくが，電動ロボット14
の制御装置13が計測したこの回転ブラシ20の進行寸法を
入出力部48に取り込み、演算部45は、これを補正寸法値
として、「横軸方向補正用レジスタへの補正寸法値の書
き込み」のところで、横軸方向補正用レジスタ47に書き
込む。この書き込みは、もし、横軸方向補正用レジスタ
47に、ある値が記憶されていたならば、それに加算され
ることになる。そして同時に「補正寸法値≧規準値か
？」の判断をするために演算部45では、横軸方向補正用
レジスタ47の内容の補正寸法値と、予め設定されている
回転ブラシ20を交換しなければならない規準値とを比較
して、補正寸法値が規準値よりも大きくなると、回転ブ
ラシ20が規準よりも摩耗したことになるので回転ブラシ
20を交換するために入出力部48から制御盤41へ、交換の
ためのアラーム点灯を指示する。

「補正寸法値≧規準値か？」の判断で補正寸法値が規
準値よりも小さければ、電動ロボット14を作動させて横
軸方向の回転ブラシ20を基準面38から離した後、さらに
「縦軸方向補正用基準治具への回転ブラシ押しつけ」の
ところでは電動ロボット14を作動させて縦軸方向の回転
ブラシ19を基準治具37の基準面36に押しつける。そし
て、上記した横軸方向の回転ブラシ20の場合と同様に電
動モータ17の駆動電流が増加する。駆動電流が増加して
基準電流に等しくなるまで回転ブラシ19を押しつけ、等
しくなると、回転ブラシ19の進行寸法を電動ロボット14
の制御装置13から入出力部48に伝送され、演算部45は、
進行寸法を補正寸法値として「縦軸方向補正用レジスタ
への補正寸法値の書き込み」のところで、縦軸方向補正
用レジスタ46に書き込む。この補正寸法値は、縦軸方向
補正用レジスタ46に他の値が記憶されておれば、その内
容に加算されることになる。そして、横軸方向の回転ブ
ラシ20と同様に、補正寸法値が規準値よりも大きけれ
ば、回転ブラシ20を交換するために、制御盤41にアラー
ム点灯を指示する。

このようにして、バリ取り加工を開始する前に各回転
ブラシ19,20の摩耗状態が同一工程内で検出される。当
然ながら、新しい回転ブラシ19,20の場合は、補正寸法
値は零または非常に小さい値であって、中古の回転ブラ
シ19,20の場合は、その補正寸法値は大きく、交換しな
ければならない規準値に近くなっている。

各回転ブラシ19,20が補正された後は、「電動ロボッ
トを基準位置へ」のところでは、電動ロボット14を作動
させて、回転ブラシ19,20を初期位置へ戻す。その後、
「戻り」のところで第４図に戻り、はじめに「鉛直加工
面の加工プログラム実行」のところで、電動ロボット14
の制御装置13は横軸方向補正用レジスタ47に記憶されて
いる補正寸法値を取り込んで、回転ブラシ20を、その補
正寸法値だけ鉛直加工面33に接近させる。そして、回転
ブラシ20が鉛直加工面33に当接することによってバリ取
り加工が始まる。この時の駆動電流は、バリ取り加工の
基準電流に等しい。

鉛直加工面33のバリ取り加工が終了すると、電動ロボ
ット14が作動して、横軸方向の回転ブラシ20は鉛直加工
面33から離れると共に、「水平加工面の加工プログラム
実行」のところでは、電動ロボット14の制御装置13が、
縦軸方向補正用レジスタ46に記憶されている補正寸法値
を取り込んで、回転ブラシ19を、その補正寸法値だけ水
平加工面34に接近させる。そして、回転ブラシ19が水平
加工面34に当接することによってバリ取り加工が始ま
り、この時の駆動電流も、同様にしてバリ取り加工の基
準電流に等しい。

被加工物９の鉛直加工面33と水平加工面34とのバリ取
り加工が同一工程内で終了すると、被加工物９が自動的
に次の工程に移送されるか、または、安全扉42が開いて
作業者によって同じ場所で向きを変えるかする。そし
て、工程数カウンタＮは一工程の終了であるから、加算
され、加工終了でなければ次の工程では作業者が再び起
動スイッチを閉状態にすると、今度は、各回転ブラシ1
9,20の補正は行なわれず、直ぐバリ取り加工が開始され
る。そして、工程数カウンタＮが「50」になる、すなわ
ち、50回のバリ取り工程が実行されると「Ｎ≧50か？」
の判断では、工程数カウンタＮを初期値「１」に戻し
て、上記した補正プログラムを実行させて各回転ブラシ
19,20の補正を行なう。したがって、本実施例では、各
回転ブラシ19,20は工程数が50回毎に補正されるように
なっている。

なお、回転ブラシ19,20の補正は、50回の工程毎の実
行に限定されるものではなく、加工精度や、回転ブラシ
19,20の材質に応じて自由に選択できる。

また、本実施例では、バリ取り加工を例にとったが、
磨き工程等にも使用できる。

（発明の効果） 以上述べたことから、本発明の補正機能付き加工装置
では、研削工具を複数の加工面に対応させ、そしてそれ
ぞれの研削工具の摩耗状態を検知するための基準面に研
削工具を押しつけて、その時の変位によって、研削工具
の交換を適時に行なえると共に、加工面に対して一様の
加工精度によって加工でき、しかも同一工程内で複数の
加工面の加工と、補正ができることから、従来、加工工
数が多く、生産性に支障を来たしていた問題は解消され
て、生産性が向上し、研削工具の適時な交換から信頼性
のある加工装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の補正機能付き加工装置を示す側面
図、 第２図は、第１図に矢印A-Aによって示す正面図、 第３図は、第１図に矢印Ｂによって示す詳細図、 第４図は、補正機能付き加工装置の全体の動作を示す流
れ図、 第５図は、補正機能の動作を示す流れ図、 第６図は、従来の装置を示す概略図である。 9:被加工物、14:電動ロボット 17:電動モータ 19,20:回転加工具（回転ブラシ） 36,38:基準面、37,39:基準治具 41,43:補正制御装置（制御盤，補正制御部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 肇 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 磯谷 勝己 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−90092（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−39345（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動ロボットのアームに備えられた単一の
   電動モータと、相異なる方向を向く複数の加工面を有す
   る被加工物の任意の加工面に対応させて複数配置された
   電動モータによって駆動される研削工具と、それぞれの
   研削工具に対応するように設けられて押圧される基準治
   具と、基準治具に対して研削工具を押圧させて押圧方向
   変移量を検出する研削工具の位置制御装置と、電動モー
   タの駆動電流を検知する電流検知部、および電流検知手
   段により検知された電動モータの駆動電流値があらかじ
   め設定された駆動基準電流と等しくなった時点の押圧方
   向変移量を研削工具の位置制御装置から受け取り、研削
   工具の摩耗状態を検知して補正値を演算すると共に補正
   値と摩耗基準値とを比較する演算部を有する補正制御部
   と、を設けたことを特徴とする補正機能付き加工装置。