JP5971226B2 - ロボットシステムおよび被加工物の製造方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、ロボットシステムおよび被加工物の製造方法に関する。

従来、加圧ローラを具備するエンドエフェクタを有するロボットを用いて、被加工品に対する加圧加工を施すロボットシステムが種々提案されている。

たとえば、特許文献１に開示の「ロールヘミング加工方法」は、上記のエンドエフェクタを有するロボットを用いて、車体のアウタパネルの外周フランジを加圧ローラによって略Ｕ字状に曲げ加工する、いわゆるヘミング加工を行うものである。

なお、加圧ローラによる加圧力は、エンドエフェクタ等に備えられ、被加工面へ向けて加圧ローラを出し入れする直動機構によって付与される。直動機構は、油圧や空圧といった流体を用いた流体シリンダ等で構成されるのが一般的である。

特開２００２−２６３７５６号公報

しかしながら、上述した従来技術には、品質高くかつ容易にヘミング加工を施すという点で更なる改善の余地がある。

具体的には、流体シリンダを用いた場合、ロボットの姿勢によっては加圧にともなってロボットアームが大きくたわんでしまい、加圧ローラによって被加圧面へ適切な加圧力が付与されない場合があった。このため、品質の高いヘミング加工を施すうえでは不十分であった。

また、上述のたわみはロボットの姿勢によってたわみ量が変化するため、数多くトライアンドエラーを繰り返してロボットに教示を行う必要があり、手順が複雑化していた。

なお、このような課題は、ヘミング加工を含む加圧加工全般に共通する課題である。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、品質高くかつ容易に加圧加工を施すことができるロボットシステムおよび被加工物の製造方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係るロボットシステムは、エンドエフェクタと、ロボットアームと、制御部とを備える。前記エンドエフェクタは、被加圧面へ突き当てられることによって該被加圧面を加圧する加圧ローラ、該加圧ローラを前記被加圧面へ向けて出し入れする直動機構、および、該直動機構を直動させるサーボモータを含む。前記ロボットアームは、前記エンドエフェクタを支持する。前記制御部は、前記加圧ローラによって前記被加圧面へ付与される加圧力が略一定となるように前記サーボモータのトルクを制御するトルク制御を行う。また、前記制御部は、前記トルク制御によって加圧される前記被加圧面よりも塑性変形しやすい他の被加圧面を加圧する場合に、前記トルク制御から前記加圧ローラの突出量であるストローク位置を制御する前記サーボモータの位置制御への切り替えを行う。

実施形態の一態様によれば、品質高くかつ容易に加圧加工を施すことができる。

図１は、実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す模式図である。 図２は、ロボットの構成を示す側面模式図である。 図３Ａは、エンドエフェクタの構成を示す斜視模式図である。 図３Ｂは、図３Ａの矢視Ａ略模式図である。 図３Ｃは、ヘミング加工の態様を示す模式図である。 図４Ａは、従来技術に係る加圧加工のデメリットを示す模式図である。 図４Ｂは、実施形態に係る加圧加工のメリットを示す模式図である。 図５は、実施形態に係るロボットシステムの構成を示すブロック図である。 図６は、ヘミング命令の一例を示す図である。 図７Ａは、加圧力を変更するヘミング命令の説明図である。 図７Ｂは、位置制御に関するヘミング命令の説明図である。 図８は、実施形態に係るロボットシステムが実行する処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するロボットシステムおよび被加工物の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下では、ヘミング加工を行うロボットシステムを例に挙げて説明を行うが、これに限定されるものではなく、たとえばヘミング加工以外の曲げ加工や板金の叩き出し加工といった加圧加工を行うロボットシステムにも置換可能である。

また、以下では、ヘミング加工を施す対象物である被加工物については、「ワーク」と記載する。

図１は、実施形態に係るロボットシステム１の全体構成を示す模式図である。なお、図１には、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きを正方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

また、以下では、複数個で構成される構成要素については、複数個のうちの一部にのみ符号を付し、その他については符号の付与を省略する場合がある。かかる場合、符号を付した一部とその他とは同様の構成であるものとする。

図１に示すように、ロボットシステム１は、加工台１０と、ワーク支持部２０と、ロボット３０と、制御装置４０とを備える。

加工台１０には、ワークＷが載置される。ワーク支持部２０は、複数個備えられ、ワークＷの外縁部を多点支持してワークＷを加工台１０上に固定する。なお、ワーク支持部２０はそれぞれ可動式であり、後述の加圧ローラ５３がワークＷの外縁部を動作経路として移動する際に、加圧ローラ５３と接触しないように可動して待避することが可能である（図中の矢印１０１参照）。かかる待避動作は、たとえば制御装置４０によって制御される。

ロボット３０は、基台部３１と、旋回ベース３２と、ロボットアーム３３とを備える。また、ロボットアーム３３は、下部アーム３３ａと、上部アーム３３ｂと、手首部３３ｃと、フランジ部３３ｄとを備える。

なお、以下では、ロボット３０の基台部３１が据え付けられる設置面側を「基端側」と呼び、各部材の基端側周辺を「基端部」と呼ぶ。また、ロボット３０のフランジ部３３ｄ側を「先端側」と呼び、各部材の先端側周辺を「先端部」と呼ぶ。

基台部３１は、床面などに固定される支持ベースである。旋回ベース３２は、かかる基台部３１上に旋回可能に設けられる。下部アーム３３ａは、旋回ベース３２に対して回転可能に設けられる。

上部アーム３３ｂは、下部アーム３３ａに対して回転可能に設けられる。手首部３３ｃは、上部アーム３３ｂの先端部に揺動可能に設けられる。また、フランジ部３３ｄは、かかる手首部３３ｃに対して回転可能に設けられる。

なお、フランジ部３３ｄには、加圧ローラ５３を含むエンドエフェクタ５０が取り付けられる。すなわち、ロボットアーム３３は、エンドエフェクタ５０を支持する。

かかるロボット３０の構成について、図２を用いてさらに詳しく説明する。図２は、ロボット３０の構成を示す側面模式図である。

図２に示すように、ロボット３０は、いわゆる垂直多関節型である。旋回ベース３２は、基台部３１に対し、旋回軸Ｓまわりに旋回可能に連結される（図中の矢印２０１参照）。下部アーム３３ａは、旋回ベース３２に対し、基端部が旋回軸Ｓに略垂直な（ねじれの位置を含む）軸Ｌまわりに回転可能に連結される（図中の矢印２０２参照）。

上部アーム３３ｂは、下部アーム３３ａの先端部に対し、基端部が軸Ｌに略平行な軸Ｕまわりに回転可能に連結される（図中の矢印２０３参照）。手首部３３ｃは、上部アーム３３ｂの先端部に対し、基端部が軸Ｕに略垂直な（ねじれの位置を含む）軸Ｒまわりに回転可能に連結される（図中の矢印２０４参照）。

また、手首部３３ｃは、軸Ｒに略垂直な軸Ｂまわりに揺動可能に設けられている（図中の矢印２０５参照）。フランジ部３３ｄは、手首部３３ｃに対し、軸Ｂに略垂直な軸Ｔまわりに回転可能に連結される（図中の矢印２０６参照）。

なお、ロボットアーム３３の有する各関節部には図示略のサーボモータが搭載されており、ロボット３０は、かかる関節部それぞれのサーボモータの回転位置を制御されることによって、多様に姿勢を変化させることができる。

そして、フランジ部３３ｄには、上述のようにエンドエフェクタ５０が取り付けられる。次に、かかるエンドエフェクタ５０の具体的な構成について説明する。

図３Ａは、エンドエフェクタ５０の構成を示す斜視模式図である。また、図３Ｂは、図３Ａの矢視Ａ略模式図である。なお、図３Ｂでは、エンドエフェクタ５０を図３Ａよりも簡略化させて示している。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、エンドエフェクタ５０は、サーボモータ５１と、直動機構５２と、加圧ローラ５３とを備える。サーボモータ５１は、直動機構５２を直動させる駆動源である。

直動機構５２は、サーボモータ５１によって駆動され、加圧ローラ５３をワークＷの被加圧面へ向けて出し入れする（図３Ｂの矢印３０１参照）。なお、直動機構５２は、加圧応答性等を考慮し、ボールねじ等を含んで構成されることが好ましい。

加圧ローラ５３は、直動機構５２の可動部分である直動軸５２ａに軸ＡＸｒまわりに回転可能に連結される。また、加圧ローラ５３は、直動機構５２によってワークＷの被加圧面へ当接され、かかる被加工面へサーボモータ５１からの加圧力を付与しながら転がることによって、被加工面を加圧加工する。

かかる加圧加工の一例として、ヘミング加工の態様を示す。図３Ｃは、ヘミング加工の態様を示す模式図である。ここで、図中の符号Ｗ１は、車体のアウタパネルの外縁部を指すものとする。また、同じく符号Ｗ２は、車体のインナパネルを指すものとする。なお、車体に限らず、家電製品等であってもよい。

図３Ｃに示すように、ヘミング加工においては、「加工前」の状態から、予備曲げ加工である「プリヘム」を経て、本曲げ加工である「ヘム」が実施される。すなわち、アウタパネルの外縁部Ｗ１は、「プリヘム」において略４５°程度曲げられ、「ヘム」においてインナパネルＷ２と接合するように略Ｕ字状に折り曲げられる。

したがって、図中の矢印３０２および３０３に示すように、「プリヘム」時あるいは「ヘム」時における加圧ローラ５３による加圧方向はそれぞれ異なるものとなる。

かかる加圧方向は、上述のようにロボット３０がロボットアーム３３に搭載されたサーボモータの回転位置を制御され、姿勢を変化させることによって定まる。かかるロボット３０の姿勢を変化させるための動作制御は、制御装置４０（図１参照）によって行われる。

また、加圧方向だけでなく、制御装置４０は、「プリヘム」時や「ヘム」時、ワークＷの形状の変化に関わらず、加圧ローラ５３が被加圧面の形状に倣って適切に被加圧面へ加圧力を付与するように、サーボモータ５１を制御する。かかる制御装置４０による各種制御については、図５以降を用いた説明で詳しく述べる。

ところで、本実施形態のように、サーボモータ５１を介して直動機構５２を制御することによって、従来技術における流体シリンダ等を用いた場合に比して、直動機構５２のストローク長を長くとることができる。

これにより、次のようなメリットを得ることができる。図４Ａは、従来技術に係る加圧加工のデメリットを示す模式図である。また、図４Ｂは、実施形態に係る加圧加工のメリットを示す模式図である。なお、図４Ａおよび図４Ｂでは、説明の便宜上、ロボット３０、３０’およびその構成要素を、前述の軸Ｌ、Ｕ、Ｂ等を用いてごく簡略的に示している。

図４Ａに示すように、流体シリンダ等を含むエンドエフェクタ５０’を用いた従来技術によれば、ストローク長が短いがため、加圧によって反力を受けてロボットアーム３３’がたわんだ場合に加圧ローラ５３が浮くなどして加圧力が減衰してしまう場合があった。したがって、適切に加圧力を保持できないというデメリットがあった。

これに対し、図４Ｂに示すように、サーボモータ５１によって直動機構５２を駆動する本実施形態によれば、ストローク長を長くとることができるので、加圧による反力でロボットアーム３３がたわんでも加圧ローラ５３の浮きを抑えることができる。

また、ロボットアーム３３がたわんでも、サーボモータ５１を駆動し続けることによって反力と釣り合いをとることができる。すなわち、適切に加圧力を保持することができるというメリットが得られ、品質高くヘミング加工を施すのに資することができる。

また、サーボモータ５１を用いることで、エンコーダ等の位置検出器に基づくストローク位置の監視が可能である。したがって、ストローク位置を監視しつつ、加圧ローラ５３によってワークＷの被加圧面へ付与される加圧力が略一定となるようにサーボモータ５１を制御することで、やはり品質の高いヘミング加工を施すことが可能となる。

ここで一旦図１の説明に戻り、制御装置４０について説明する。制御装置４０は、上述したワーク支持部２０やロボット３０といった各種装置と情報伝達可能に接続される。なお、その接続形態は、有線および無線を問わない。

ここで、制御装置４０は、接続された各種装置の動作を制御するコントローラであり、種々の制御機器や演算処理装置、記憶デバイスなどを含んで構成される。

そして、制御装置４０は、たとえば上述のロボット３０の姿勢を変化させる動作制御を、ロボット３０を動作させる特定のプログラムである「ジョブ」に基づいて実行する。「ジョブ」は、図示略の入力装置（たとえば、プログラミングペンダントなど）を介して制御装置４０の記憶デバイス等に登録される。

制御装置４０は、かかる「ジョブ」に基づいてロボット３０を動作させる動作信号を生成し、ロボット３０へ出力する。この動作信号は、たとえば、ロボット３０がその各関節部に搭載するサーボモータへのパルス信号として生成される。

かかる制御装置４０の内部構成を主たる例に挙げ、次に、実施形態に係るロボットシステム１のブロック構成について図５を用いて説明する。図５は、実施形態に係るロボットシステム１の構成を示すブロック図である。なお、図５では、ロボットシステム１の説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

また、図５を用いた説明では、既に図１〜図４Ｂに示した構成要素については説明を簡略化するか省略する場合がある。

図５に示すように、制御装置４０は、制御部４１と、記憶部４２とを備える。制御部４１は、プログラム編集部４１ａと、逆キネマティクス演算部４１ｂと、トルク制御部４１ｃと、位置制御部４１ｄとをさらに備える。

記憶部４２は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスであり、教示情報４２ａを記憶する。教示情報４２ａは、ロボットアーム３３の動作経路を規定するプログラムを含む情報であり、プログラム記憶部の一例である。

なお、図５に示す制御装置４０の各構成要素は、すべてが制御装置４０単体に配置されなくともよい。たとえば、記憶部４２の記憶する教示情報４２ａを、ロボット３０が有する内部メモリに記憶させてもよい。また、制御装置４０の上位装置が記憶し、上位装置から制御装置４０が適宜取得してもよい。

制御部４１は、制御装置４０の全体制御を行う。具体的には、加圧ローラ５３によってワークＷの被加圧面へ付与される加圧力が略一定となるように直動機構５２による加圧ローラ５３の出し入れを制御する。

プログラム編集部４１ａは、ＰＣ（Personal Computer）やプログラミングペンダント等の入力装置６０から、エンドエフェクタ５０の直動機構５２の動作制御開始および終了といったヘミング加工に関する設定を受け付ける。また、プログラム編集部４１ａは、受け付けた設定内容を、教示情報４２ａに含まれる上記プログラムに反映する。

なお、入力装置６０を操作するオペレータは、プログラム編集部４１ａを介し、プログラム上の任意のタイミング（ステップ位置）に、上記ヘミング加工に関する設定をマクロ命令によって規定可能である。したがって、プログラム編集部４１ａは、かかるマクロ命令をプログラムに置換するプリプロセッサ機能を有する。なお、以下では、このヘミング加工に関するマクロ命令を「ヘミング命令」と呼ぶ。

ここで、かかるヘミング命令の一例について図６を用いて説明する。図６は、ヘミング命令の一例を示す図である。

ヘミング命令は、図６に示すように、サーボモータ５１のトルク制御および位置制御に関するマクロ命令として予め規定されている。

たとえば、図６のＮｏ．１〜Ｎｏ．３には、サーボモータ５１のトルク制御に関するヘミング命令を示している。Ｎｏ．１の「ＨＥＭ＿ＯＮ」は、所定のトルクで加圧を開始する指示を与える命令である。これに対し、Ｎｏ．２の「ＨＥＭ＿ＯＦＦ」は、加圧を終了する指示を与える命令である。

また、Ｎｏ．３の「ＨＥＭ＿ＣＨ」は、動作経路の中途において加圧力を変更させる命令である。この加圧力を変更するヘミング命令は、たとえば、次のような場合に用いることができる。図７Ａは、加圧力を変更するヘミング命令の説明図である。

まず、ワークＷは、その被加圧面の形状あるいは性質等が一様でない場合がありうる。たとえば、図７Ａに示すように、加圧ローラ５３の動作経路上に弾性の異なる部位が存在するものとする（図中の「弾性α」および「弾性β」参照）。また、図中の点Ｐ１および点Ｐ２は、動作経路上の目標点を指すものとする。

かかる場合、弾性αおよび弾性βの部位を一律のトルクで加圧したのでは、加圧ローラ５３によって被加圧面へ付与される加圧力は略一定とはならない。そこで、「ＨＥＭ＿ＣＨ」命令を用いることによって、たとえば、それぞれの弾性に応じた加圧力を加えるようにプログラムを規定することで、被加圧面へ付与される加圧力が略一定となるようにすることができる。

図７Ａに示す例の場合、具体的にオペレータは、目標点Ｐ１におけるタイミングでは、サーボモータ５１が弾性βに応じた適正な加圧力β１で加圧するように、「ＨＥＭ＿ＣＨ」命令を用いてプログラムを規定する。

また、目標点Ｐ２におけるタイミングでは、サーボモータ５１が弾性αに応じた適正な加圧力α１で加圧するように、「ＨＥＭ＿ＣＨ」命令を用いてプログラムを規定する。

なお、ここでは、「弾性」が異なる場合を例に挙げたが、その他の性質が異なる場合にもこの「ＨＥＭ＿ＣＨ」命令を用いてよい。無論、ワークＷの形状に応じても用いることができる。

図６の説明に戻り、つづいて位置制御に関するヘミング命令について説明する。図６に示すように、Ｎｏ．４およびＮｏ．５には、サーボモータ５１の位置制御に関するヘミング命令を示している。Ｎｏ．４の「ＨＥＭ＿ＰＬ」は、トルク制御から位置制御への切り替えを指示する命令である。Ｎｏ．５の「ＨＥＭ＿ＫＰ」は、直動機構５２のストローク位置を維持させる命令である。

これら位置制御に関するヘミング命令は、たとえば、次のような場合に用いることができる。図７Ｂは、位置制御に関するヘミング命令の説明図である。

図７Ｂに示すように、平面視で略矩形のワークＷがあり、かかるワークＷの外縁部をヘミング加工するものとする。

かかる場合、図中に破線の閉曲線で囲んだ部分として示したコーナー部等は、コシが弱く塑性変形しやすいので、トルク制御によるよりは、位置制御によってストローク位置を調整しつつ加圧した方が、加工品質を向上させるうえでは好ましい。

したがって、こうしたコーナー部等では、「ＨＥＭ＿ＰＬ」命令を用いることによって位置制御を行うようにプログラムを規定することが好ましい。これにより、品質高くヘミング加工を施すことが可能となる。

また、コーナー部以外の矩形の辺の部分では、たとえば、「プリヘム」（図３Ｃ参照）の際にはストローク位置を維持しつつ加圧した方が、やはり加工品質を向上させるうえでは好ましい。

したがって、「プリヘム」に際しては、「ＨＥＭ＿ＫＰ」命令を用いることによってストローク位置を維持するようにプログラムを規定することが好ましい。また、同じ矩形の辺の部分でも、本曲げである「ヘム」に際してはトルク制御を行うこととしてもよい。このように、ワークＷの部位の形状や性質、加工の態様等に応じてトルク制御および位置制御をプログラムの適切なステップ位置に規定することで、品質高くヘミング加工を施すことができる。

また、オペレータは、単なるマクロ命令としてヘミング加工に関する設定内容を認識し、プログラムの任意のステップ位置にこれらヘミング命令を、入力装置６０を通じて容易に規定することが可能である。すなわち、容易にヘミング加工を施すのに資することができる。

図５の説明に戻り、つづいて逆キネマティクス演算部４１ｂについて説明する。逆キネマティクス演算部４１ｂは、教示情報４２ａとして予め教示されたロボットアーム３３の動作経路に基づき、ロボットアーム３３の各関節部の回転位置を制御する。すなわち、逆キネマティクス演算部４１ｂは、ロボットアーム３３を動作させる工程を担う。

具体的には、逆キネマティクス演算部４１ｂは、たとえば、上記動作経路上の目標点の座標値をエンドエフェクタ５０の代表点の位置とし、かかる位置における加圧方向をエンドエフェクタ５０の姿勢として、逆キネマティクス演算によって、ロボット３０を動作させる動作信号を生成する。なお、動作信号は、たとえば、ロボットアーム３３の各関節部に搭載されたサーボモータへのパルス信号として生成される。

トルク制御部４１ｃは、エンドエフェクタ５０のサーボモータ５１のトルクを制御することによって、加圧ローラ５３によりワークＷの被加圧面へ付与される加圧力を略一定とする制御を行う。具体的には、トルク制御部４１ｃは、プログラム編集部４１ａにより教示情報４２ａに反映されたヘミング命令に基づき、サーボモータ５１のトルク制御を行う。

位置制御部４１ｄは、加圧ローラ５３の突出量、言い換えれば直動機構５２のストローク位置を制御する。具体的には、位置制御部４１ｄは、プログラム編集部４１ａにより教示情報４２ａに反映されたヘミング命令に基づき、サーボモータ５１の位置制御を行うことによって直動機構５２のストローク位置を制御する。

また、位置制御部４１ｄは、サーボモータ５１のエンコーダによる検出結果に基づいて直動機構５２のストローク位置を監視する。かかる監視により、異常が認められた場合、所定のエラー処理を行う。このように、トルク制御部４１ｃおよび位置制御部４１ｄは、直動機構５２による加圧ローラ５３の出し入れを制御する工程を担う。

次に、実施形態に係るロボットシステム１が実行する処理手順について図８を用いて説明する。図８は、実施形態に係るロボットシステム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、図８では、既にプログラム編集部４１ａにより、ヘミング命令が規定されたプログラムが教示情報４２ａへ反映済みであるものとする。

図８に示すように、まず教示情報４２ａが読み込まれる（ステップＳ１０１）。ここでは、教示情報４２ａに含まれるプログラムが１ステップずつ読み込まれるものとする。

そして、逆キネマティクス演算部４１ｂが、教示情報４２ａに基づき、ロボットアーム３３の各関節部の回転位置を制御する（ステップＳ１０２）。

また、ロボットアーム３３の姿勢の変化にともない、ヘミング命令があるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。ここで、ヘミング命令があると判定された場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、ヘミング命令の種別が判定される（ステップＳ１０４）。

もし、ヘミング命令が「ＨＥＭ＿ＯＮ」であれば、トルク制御部４１ｃが、サーボモータ５１に対して加圧を開始するよう制御する（ステップＳ１０５）。また、もし、ヘミング命令が「ＨＥＭ＿ＯＦＦ」であれば、トルク制御部４１ｃが、サーボモータ５１に対して加圧を終了するよう制御する（ステップＳ１０６）。

また、もし、ヘミング命令が「ＨＥＭ＿ＣＨ」であれば、トルク制御部４１ｃが、サーボモータ５１に対して加圧力を変更するよう制御する（ステップＳ１０７）。

そして、もし、ヘミング命令が「ＨＥＭ＿ＰＬ」であれば、位置制御部４１ｄによる位置制御への切り替えを行う（ステップＳ１０８）。また、もし、ヘミング命令が「ＨＥＭ＿ＫＰ」であれば、位置制御部４１ｄが、直動機構５２のストローク位置を維持させる（ステップＳ１０９）。

なお、ステップＳ１０３の判定条件を満たさなかった場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、ステップＳ１１０へ制御を移す。

つづいて、位置制御部４１ｄによるストローク位置の監視において異常があるか否かが判定される（ステップＳ１１０）。ここで、監視異常がない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、教示情報４２ａに次のプログラムステップがあるか否かが判定される（ステップＳ１１１）。

そして、次のプログラムステップがある場合（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１からの処理を繰り返す。また、次のプログラムステップがない場合（ステップＳ１１１，Ｎｏ）、処理を終了する。

また、ステップＳ１１０にて監視異常があった場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、所定のエラー処理を行って（ステップＳ１１２）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係るロボットシステムは、エンドエフェクタと、ロボットアームと、制御部とを備える。上記エンドエフェクタは、加圧ローラおよびこの加圧ローラを被加圧面へ向けて出し入れする直動機構を含む。

上記ロボットアームは、上記エンドエフェクタを支持する。上記制御部は、上記加圧ローラによって上記被加圧面へ付与される加圧力が略一定となるように上記直動機構による上記加圧ローラの出し入れを制御する。

したがって、実施形態に係るロボットシステムによれば、品質高くかつ容易に加圧加工を施すことができる。

なお、上述した実施形態では、サーボモータを用いて直動機構を駆動する場合を例示したが、かかる場合、流体シリンダ等を用いる従来技術に比して艤装ケーブル類が細くて済むので、配索が容易になるというメリットも得られる。すなわち、メンテナンス性が向上するうえ、ロボットの動作にも規制を与えにくいので、ロボットの可動性を向上させることができる。

また、上述した実施形態では、可動式のワーク支持部が、ワークの外縁部を多点支持して加工台へ固定する場合を例に挙げたが、ワークの固定手法はこれに限られるものではない。たとえば、加工台上に真空吸着可能な吸着部を配置し、かかる吸着部によってワークを加工台へ固定してもよい。

また、上述した実施形態では、ロボットが、６軸の単腕ロボットである例を示しているが、軸数や腕の数を限定するものではない。したがって、たとえば、７軸ロボットや双腕ロボット等を用いてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ ロボットシステム
１０ 加工台
２０ ワーク支持部
３０、３０’ ロボット
３１ 基台部
３２ 旋回ベース
３３、３３’ ロボットアーム
３３ａ 下部アーム
３３ｂ 上部アーム
３３ｃ 手首部
３３ｄ フランジ部
４０ 制御装置
４１ 制御部
４１ａ プログラム編集部
４１ｂ 逆キネマティクス演算部
４１ｃ トルク制御部
４１ｄ 位置制御部
４２ 記憶部
４２ａ 教示情報
５０、５０’ エンドエフェクタ
５１ サーボモータ
５２ 直動機構
５２ａ 直動軸
５３ 加圧ローラ
６０ 入力装置
ＡＸｒ 軸
Ｂ 軸
Ｌ 軸
Ｐ１、Ｐ２ 目標点
Ｒ 軸
Ｓ 旋回軸
Ｔ 軸
Ｕ 軸
Ｗ ワーク
Ｗ１ アウタパネルの外縁部
Ｗ２ インナパネル
α、β 弾性
α１、β１ 加圧力

Claims (8)

1. 被加圧面へ突き当てられることによって該被加圧面を加圧する加圧ローラ、該加圧ローラを前記被加圧面へ向けて出し入れする直動機構、および、該直動機構を直動させるサーボモータを含むエンドエフェクタと、
   前記エンドエフェクタを支持するロボットアームと、
   前記加圧ローラによって前記被加圧面へ付与される加圧力が略一定となるように前記サーボモータのトルクを制御するトルク制御を行う制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記トルク制御によって加圧される前記被加圧面よりも塑性変形しやすい他の被加圧面を加圧する場合に、前記トルク制御から前記加圧ローラの突出量であるストローク位置を制御する前記サーボモータの位置制御への切り替えを行うこと
   を特徴とするロボットシステム。
2. 前記制御部は、
   前記ストローク位置を所定位置に維持可能であること
   を特徴とする請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記制御部は、
   前記被加圧面の形状あるいは性質に応じて前記加圧力を変更可能であること
   を特徴とする請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記被加圧面は、
   前記加圧ローラによって曲げ加工されるヘミング加工面であること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載のロボットシステム。
5. 前記ロボットアームは、複数の関節部を有し、
   前記制御部は、
   予め教示された前記ロボットアームの動作経路に基づいて前記複数の関節部の回転位置を制御する逆キネマティクス演算部を有していること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のロボットシステム。
6. 前記ロボットアームの動作経路を規定するプログラムを記憶するプログラム記憶部
   をさらに備え、
   前記制御部は、
   前記プログラムにおいて、前記エンドエフェクタの前記直動機構の動作制御開始および終了の設定を受け付けるプログラム編集部を有していること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のロボットシステム。
7. 前記プログラム編集部は、
   前記プログラムにおける任意のタイミングに、前記直動機構を直動させる前記サーボモータのトルクを制御する命令ならびに前記直動機構のストローク位置を制御する命令を規定可能であること
   を特徴とする請求項６に記載のロボットシステム。
8. 被加圧面へ突き当てられることによって該被加圧面を加圧する加圧ローラ、該加圧ローラを前記被加圧面へ向けて出し入れする直動機構、および、該直動機構を直動させるサーボモータを含むエンドエフェクタを支持するロボットアームを動作させる工程と、
   前記加圧ローラによって前記被加圧面へ付与される加圧力が略一定となるように前記サーボモータのトルクを制御するトルク制御を行う制御工程と
   を含み、
   前記制御工程は、
   前記トルク制御によって加圧される前記被加圧面よりも塑性変形しやすい他の被加圧面を加圧する場合に、前記トルク制御から前記加圧ローラの突出量であるストローク位置を制御する前記サーボモータの位置制御への切り替えを行うことを特徴とする被加工物の製造方法。

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