(57)【要約】【課題】工具に対する工作物の位置ずれを補償し、工作物の加工ばらつきに対応した正確な面取り加工を行う。【解決手段】少なくとも６自由度を持つ多関節型ロボット１０と、少なくとも３自由度を持つ工具ステーション３０とを備え、多関節型ロボット１０によって工作物２１を保持し、工具ステーション３０に設けた工具３８を用いて工作物２１を加工する加工装置において、多関節型ロボット１０によって、加工前ストッカー２２から工作物２１を取り出して加工位置に搬送し、工具ステーション３０に設けた撮影手段により工作物２１を撮影して工作物２１の加工位置情報を検出し、検出した加工位置情報に基づいて工具ステーション３０を動作させて工具３８の位置を設定する。工具３８の位置を設定後、工具３８を動作させて工作物２１の加工を行い、加工完了後、多関節型ロボット１０により工作物２１を加工後ストッカー２３に搬送する。【選択図】        図１
2006113822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも６自由度を持ち工作物を保持する多関節型ロボットと、少なくとも３自由度を持ち、前記工作物を加工する工具を有する工具ステーションとを備え、前記工具ステーションは前記工作物を撮影して前記工作物の加工位置情報を検出する撮影手段と、前記撮影手段で検出した前記加工位置情報に基づいて前記工具の位置を設定する手段とを有することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記撮影手段と前記工具が固定距離だけ離間しており、前記工具の軸方向と前記撮影手段の光軸方向とが平行に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記撮影手段は撮影した画像を二値化処理したデータから前記工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と前記特定位置とのずれを演算した変動距離と、前記工作物の被加工面の角度情報とを前記加工位置情報として検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記工具が平面で構成された加工面を有するヤスリであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の加工装置。
【請求項５】
前記工具ステーションは、３つのリニアアクチュエータを互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に配置し、いずれかの前記リニアアクチュエータに、前記工具と前記撮影手段とを固定した工具テーブルを有することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項６】
前記工具ステーションは、前記工具の加工面の角度変更を行うモータを有し、前記モータは前記工具の後方に配置され、前記撮影手段は前記モータよりも前方に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の加工装置。
【請求項７】
少なくとも６自由度を持つ多関節型ロボットと、少なくとも３自由度を持つ工具ステーションとを備え、前記多関節型ロボットによって工作物を保持し、前記工具ステーションに設けた工具を用いて前記工作物を加工する加工装置の制御方法であって、前記多関節型ロボットによって、加工前ストッカーから前記工作物を取り出して加工位置に前記工作物を搬送する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記工具ステーションに設けた撮影手段にて前記工作物を撮影して前記工作物の加工位置情報を検出する第２の工程と、前記第２の工程によって検出した前記加工位置情報に基づいて前記工具ステーションを動作させて、前記工具の位置を設定する第３の工程と、前記第３の工程の後に、前記工具を動作させて前記工作物の加工を行う第４の工程と、前記第４の工程の後に、前記多関節ロボットにて、加工後ストッカーに前記工作物を搬送する第５の工程とを有することを特徴とする加工装置の制御方法。
【請求項８】
前記工作物に対する前記撮影手段と前記工具との距離を固定距離としてあらかじめ設定し、前記第２の工程では、前記撮影手段によって撮影した画像を二値化処理し、二値化処理後のデータから前記工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と前記特定位置とのずれを変動距離として演算し、前記工具を、前記固定距離と前記変動距離だけ移動させることを特徴とする請求項７に記載の加工装置の制御方法。
【請求項９】
前記工具が、平面で構成された加工面を有するヤスリであり、前記工具ステーションが前記加工面の角度変更を一つの自由度とし、前記第２の工程では、前記工作物の被加工面の角度情報を検出し、前記第３の工程では、前記角度情報に基づいて前記工具を所定角度回転させることを特徴とする請求項７に記載の加工装置の制御方法。
【請求項１０】
３つのリニアアクチュエータを、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に配置し、いずれかの前記リニアアクチュエータに、工具を固定する工具テーブルを設けた工具ステーションであって、前記工具テーブルには、前記工具とともに撮影手段を併設し、前記工具の軸方向と前記撮影手段の光軸方向とを平行にしたことを特徴とする工具ステーション。
【請求項１１】
前記工具が、平面で構成された加工面を有するヤスリであり、前記加工面の角度変更を行うモータを前記工具の後方に配置し、前記撮影手段を前記モータよりも前方に配置した
ことを特徴とする請求項１０に記載の工具ステーション。
【請求項１２】
前記工作物に対して前記撮影手段と前記工具が固定距離だけ離間して配置され、前記撮影手段によって撮影した画像を二値化処理し、二値化処理後のデータから工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と前記特定位置とのずれを変動距離として演算し、前記工具を、前記固定距離と前記変動距離だけ移動させる制御手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の工具ステーション。
【請求項１３】
前記工作物の被加工面の角度情報を検出し、前記角度情報に基づいて前記モータにより前記工具を所定角度回転させる制御手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の工具ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多関節型ロボットと工具ステーションとを備えた工作物の加工装置、加工装置の制御方法およびそれに使用される工具ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイキャスト鋳造などによる鋳物製品や射出成型によるプラスチック成型品などの工作物においては、金型の合わせ面の隙間により生ずるバリや、湯口等の異形突出部が形成されるので、これらのバリや異形突出部を面取りする仕上げ加工が必要である。
このような面取りは通常手工具による手作業で行われているが、産業用ロボットを利用して機械装置により面取りを行う方法が提案されている。たとえば、産業用ロボットを教示してワークの位置、姿勢および移動速度をメモリに記憶させ、メモリの記憶内容によりワークを把持した産業用ロボットとサーボモータとエア圧力調整弁を制御して、ワークの位置および姿勢を変更し、接触圧発生台を回転させて面取り用のカッタとワークとの接触圧を制御する面取り装置（特許文献１参照）や、ワークをＸＹθテーブル上に載せ、ワークの所定位置を画像認識して予め定められた指定位置との位置ずれを検出し、ＸＹθテーブルにより位置補正を行ってワークを常に同じ位置および姿勢で把持して加工機で加工する加工装置（特許文献２参照）が知られている。
【特許文献１】特開平１１−２６７９４５号公報（請求項１、(００１３)、(００５５)、(００２３)〜(００２５)、図１など）
【特許文献２】特開平５−３３７８６３号公報（請求項１、(０００５)、(０００８)、図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１における面取り装置においては、接触圧発生台のスライド機能はワークの教示位置がずれた場合にカッタの位置を１軸方向に修正するもので、カッタの位置を３軸方向に移動させるものではない。したがって、工作物に加工ばらつきがある場合に、その加工ばらつきに対応した正確な面取り加工を行うことができない。
特許文献２における加工装置は、ＸＹθテーブル上のワークを画像により認識して位置補正を行い、ワークを常に同じ位置および姿勢で把持することはできるが、加工機から見た画像認識ではないので、加工機のカッタに対するワークの位置ずれを補償することはできない。
【０００４】
そこで本発明は、工作物に加工ばらつきがある場合でも、その加工ばらつきに対応した正確な面取り加工を行うことができる加工装置、加工装置の制御方法およびそれに用いる工具ステーションを提供することを目的とする。
また、多関節型ロボットに工作物を把持させ、工具から工作物を見た画像認識により工作物の加工位置を検出した位置情報により工具位置を設定することにより、工具に対する工作物の位置ずれを補償することができる加工装置、加工装置の制御方法およびそれに用いる工具ステーションを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の本発明の加工装置は、少なくとも６自由度を持ち工作物を保持する多関節型ロボットと、少なくとも３自由度を持ち、前記工作物を加工する工具を有する工具ステーションとを備え、前記工具ステーションは前記工作物を撮影して前記工作物の加工位置情報を検出する撮影手段と、前記撮影手段で検出した前記加工位置情報に基づいて前記工具の位置を設定する手段とを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の加工装置において、前記撮影手段と前記工具が固定距離だけ離間しており、前記工具の軸方向と前記撮影手段の光軸方向とが平行に配置されたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の加工装置において、前記撮影手段は撮影した画像を二値化処理したデータから前記工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と前記特定位置とのずれを演算した変動距離と、前記工作物の被加工面の角度情報とを前記加工位置情報として検出することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の加工装置において、前記工具が平面で構成された加工面を有するヤスリであることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の加工装置において、前記工具ステーションは、３つのリニアアクチュエータを互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に配置し、いずれかの前記リニアアクチュエータに、前記工具と前記撮影手段とを固定した工具テーブルを有することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１または請求項５に記載の加工装置において、前記工具ステーションは、前記工具の加工面の角度変更を行うモータを有し、前記モータは前記工具の後方に配置され、前記撮影手段は前記モータよりも前方に配置されたことを特徴とする。
請求項７記載の本発明の加工装置の制御方法は、少なくとも６自由度を持つ多関節型ロボットと、少なくとも３自由度を持つ工具ステーションとを備え、前記多関節型ロボットによって工作物を保持し、前記工具ステーションに設けた工具を用いて前記工作物を加工する加工装置の制御方法であって、前記多関節型ロボットによって、加工前ストッカーから前記工作物を取り出して加工位置に前記工作物を搬送する第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記工具ステーションに設けた撮影手段にて前記工作物を撮影して前記工作物の加工位置情報を検出する第２の工程と、前記第２の工程によって検出した前記加工位置情報に基づいて前記工具ステーションを動作させて、前記工具の位置を設定する第３の工程と、前記第３の工程の後に、前記工具を動作させて前記工作物の加工を行う第４の工程と、前記第４の工程の後に、前記多関節ロボットにて、加工後ストッカーに前記工作物を搬送する第５の工程とを有することを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載の加工装置の制御方法において、前記工作物に対する前記撮影手段と前記工具とのずれを固定距離としてあらかじめ設定し、前記第２の工程では、前記撮影手段によって撮影した画像を二値化処理し、二値化処理後のデータから前記工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と前記特定位置とのずれを変動距離として演算し、前記工具を、前記固定距離と前記変動距離だけ移動させることを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項７に記載の加工装置の制御方法において、前記工具が、平面で構成された加工面を有するヤスリであり、前記工具ステーションが前記加工面の角度変更を一つの自由度とし、前記第２の工程では、前記工作物の被加工面の角度情報を検出し、前記第３の工程では、前記角度情報に基づいて前記工具を所定角度回転させることを特徴とする。
請求項１０記載の本発明の工具ステーションは、３つのリニアアクチュエータを、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に配置し、いずれかの前記リニアアクチュエータに、工具を固定する工具テーブルを設けた工具ステーションであって、前記工具テーブルには、前記工具とともに撮影手段を併設し、前記工具の軸方向と前記撮影手段の光軸方向とを平行にしたことを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１０に記載の工具ステーションにおいて、前記工具が、平面で構成された加工面を有するヤスリであり、前記加工面の角度変更を行うモータを前記工具の後方に配置し、前記撮影手段を前記モータよりも前方に配置したことを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１０に記載の工具ステーションにおいて、前記工作物に対して前記撮影手段と前記工具が固定距離だけ離間して配置され、前記撮影手段によって撮影した画像を二値化処理し、二値化処理後のデータから工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と前記特定位置とのずれを変動距離として演算し、前記工具を、前記固定距離と前記変動距離だけ移動させる制御手段を有することを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項１１に記載の工具ステーションにおいて、前記工作物の被加工面の角度情報を検出し、前記角度情報に基づいて前記モータにより前記工具を所定角度回転させる制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、工作物を保持する多関節型ロボットと、工作物を加工する工具を有する工具ステーションとを備え、工具ステーションに備えた撮像手段が工作物を撮影して工作物の加工位置情報を検出し、この加工位置情報に基づいて工具の位置を設定するので、工作物に加工ばらつきがある場合でも、その加工ばらつきに対応した正確な面取り加工を行うことができる。また、多関節型ロボットに工作物を把持させ、工具から工作物を見た画像認識により工作物の加工位置を検出した位置情報により工具位置を設定することにより、工具に対する工作物の位置ずれを補償することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態による加工装置は、多関節型ロボットと、工作物を加工する工具を有する工具ステーションとを備え、工具ステーションは工作物を撮影して工作物の加工位置情報を検出する撮影手段と、撮影手段で検出した加工位置情報に基づいて工具の位置を設定する手段とを有するものである。本実施の形態によれば、多関節ロボットによって加工物を加工位置に保持するとともに、撮影手段によって工作物の加工位置情報を検出し、工具ステーション側で工具位置を設定するので、工作物に加工ばらつきがあっても、ばらつきに対応させて加工を行うことができるとともに、仮に多関節ロボットの動作誤差が生じても対応することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による加工装置において、工具ステーションにおける撮影手段と工具が固定距離だけ離間して設置され、かつ、工具の軸方向と撮影手段の光軸方向とが平行に配置されたものである。本実施の形態によれば、工具と撮影手段との位置関係をあらかじめ固定距離として認識させることができ、この固定距離と撮影手段によって認識した変動距離によって工具の移動を制御できる。また、工具の軸方向と撮影手段の光軸方向とを平行にすることで、画像データから工具の移動距離の演算処理が容易となるだけでなく、工具と同じ視点から画像を得るために加工位置を正確に認識することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による加工装置において、撮影手段は撮影した画像を二値化処理したデータから工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と特定位置とのずれを演算した変動距離と、工作物の被加工面の角度情報とを加工位置情報として検出するものである。本実施の形態によれば、二値化処理後のデータから工作物の特定位置を認識することで、認識精度を高めることができる。また、工作物の基準位置と特定位置とのずれを演算した変動距離と工作物の被加工面の角度情報を加工位置情報として検出するので、工作物の加工位置を正確に検出するとともに、工作物に加工ばらつきがあったり、多関節ロボットの動作誤差が生じても、それらに対応させて工作物を加工することができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１または第２の実施の形態による加工装置において、工具が平面で構成された加工面を有するヤスリであるものである。本実施の形態によれば、工作物の面取りを自動的にかつ確実に行うことができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態による加工装置において、工具ステーションは、３つのリニアアクチュエータを互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に配置し、いずれかのリニアアクチュエータに、工具と撮影手段とを固定した工具テーブルを有するものである。本実施の形態によれば、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に、工具とともに撮影手段を一体的に移動させることができるので、工作物に対する加工位置を正確に設定することができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１または第５の実施の形態による加工装置において、工具ステーションが工具の加工面の角度変更を行うモータを有し、このモータが工具の後方に配置され、撮影手段はモータよりも前方に配置されたものである。本実施の形態によれば、撮影手段を工具に可能な限り近接させることで撮影精度を高めることができる。
本発明の第７の実施の形態による加工装置の制御方法は、多関節型ロボットによって、加工前ストッカーから工作物を取り出して加工位置に工作物を搬送する第１の工程と、第１の工程の後に、撮影手段にて工作物を撮影して工作物の加工位置情報を検出する第２の工程と、第２の工程によって検出した加工位置情報に基づいて工具ステーションを動作させて工具の位置を設定する第３の工程と、第３の工程の後に、工具を動作させて工作物の加工を行う第４の工程と、第４の工程の後に、多関節ロボットによって加工後ストッカーに工作物を搬送する第５の工程とを有するものである。本実施の形態によれば、第１の工程において多関節ロボットによって工作物を加工位置に搬送した後に、撮影手段によって工作物の加工位置情報を検出し、第３の工程において工具ステーション側で工具位置を設定するために、工作物による加工ばらつきがあっても、ばらつきに対応させて加工を行うことができるとともに、仮に多関節ロボットの動作誤差が生じても対応することができる。また、多関節ロボットによって加工物を加工位置に保持するとともに、加工前ストッカーから加工後ストッカーへの搬送作業を併せて行うことができる。
本発明の第８の実施の形態は、第７の実施の形態による加工装置の制御方法において、工作物に対する撮影手段と工具とのずれを固定距離としてあらかじめ設定し、第２の工程では、撮影手段によって撮影した画像を二値化処理し、二値化処理後のデータから工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と特定位置とのずれを変動距離として演算し、工具を、固定距離と変動距離だけ移動させるものである。本実施の形態によれば、工具ステーション側に撮影手段を設けているので、工具と撮影手段との位置関係をあらかじめ固定距離として認識させることができ、この固定距離と撮影手段によって認識した変動距離によって移動を制御できる。また、二値化処理後のデータから工作物の特定位置を認識することで、認識精度を高めることができる。
本発明の第９の実施の形態は、第７の実施の形態による加工装置の制御方法において、工具が、平面で構成された加工面を有するヤスリであり、工具ステーションが加工面の角度変更を一つの自由度とし、第２の工程では、工作物の被加工面の角度情報を検出し、第３の工程では、角度情報に基づいて工具を所定角度回転させるものである。本実施の形態によれば、加工ばらつきがある工作物の加工ばらつきをその位置や角度の個々のずれに対応させてヤスリにより研磨して各工作物を均一に仕上げ加工することができる。
本発明の第１０の実施の形態による工具ステーションは、工具テーブルには、工具とともに撮影手段を併設し、工具の軸方向と撮影手段の光軸方向とを平行にしたものである。本実施の形態によれば、工具の軸方向と撮影手段の光軸方向とを平行にすることで、画像データから工具の移動距離の演算処理が容易となるだけでなく、工具と同じ視点から画像を得るために加工位置を正確に認識することができる。
本発明の第１１の実施の形態は、第１０の実施の形態による工具ステーションにおいて、工具が、平面で構成された加工面を有するヤスリであり、加工面の角度変更を行うモータを工具の後方に配置し、撮影手段をモータよりも前方に配置したものである。本実施の形態によれば、撮影手段を工具に可能な限り近接させることで撮影精度を高めることができる。
本発明の第１２の実施の形態は、第１０の実施の形態の工具ステーションにおいて、撮影手段と工具が固定距離だけ離間して設置され、撮影手段によって撮影した画像を二値化処理したデータから工作物の特定位置を認識し、任意の画素位置で設定している基準位置と特定位置とのずれを変動距離として演算し、工具を固定距離と前記変動距離だけ移動させるものである。本実施の形態によれば、撮影手段で撮影した位置と同一の位置に工具を正確に移動させることができるので、工具と同じ視点から画像を得るために加工位置を正確に認識することができる。したがって、工具と加工物の位置関係を正確に設定することができる。
本発明の第１３の実施の形態は、第１１の実施の形態の工具ステーションにおいて、工作物の被加工面の角度情報を検出し、この角度情報に基づいてモータにより工具を所定角度回転させるものである。本実施の形態によれば、加工ばらつきがある工作物の加工ばらつきをその角度の個々のずれに対応させて工具の向きを設定することができる。
【実施例】
【０００８】
以下本発明の一実施例による装置について説明する。
図１は本実施例による加工装置の斜視図である。加工装置は、少なくともＸ、Ｙ、Ｚ軸方向とＸ、Ｙ、Ｚ軸の各々に対する回転方向の６自由度を持つ多関節型ロボット１０と少なくともＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の３自由度を持つ工具ステーション３０を備えている。
多関節型ロボット１０は、工作物２１を把持するハンド１１とハンド１１の位置を制御する制御部１２から構成されている。ハンド１１は複数の関節１３、１４、１５、１６、１７を有しており、先端の爪エアチャック１８により工作物２１を把持する。制御部１２はハンド１１の爪エアチャック１８の位置を少なくともＸ、Ｙ、Ｚ軸方向とＸ、Ｙ、Ｚ軸の各々に対する回転方向の６方向に制御する。
ハンド１１は制御部１２からの信号により工作物２１の加工前ストッカー２２に対応する位置Ａ、工具ステーション３０の加工位置Ｂ、および工作物２１の加工後ストッカー２３に対応する位置Ｃに移動可能である。
なお、６自由度を持つ多関節型ロボット１０の詳細は周知であるので、ここでは説明を省略する。
工具ステーション３０は、加工物２１を機械的に加工する工具を取り付けた工具テーブル３２と、少なくともＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の３方向にそれぞれ配置したリニアアクチュエータ３５、３６、３７と、これらを載置した固定台３１とを備えている。
【０００９】
工具ステーション３０の詳細を図２および図３に示す。
図２は工具ステーション３０の斜視図、図３は正面図である。図２および図３において、固定台３１上にスライドレール３４およびＸ軸リニアアクチュエータ３５が互いに平行に設置されており、スライドレール３４およびＸ軸リニアアクチュエータ３５に跨ってＹ軸リニアアクチュエータ３６が設けられ、Ｙ軸リニアアクチュエータ３６上にＺ軸リニアアクチュエータ３７が設けられている。Ｚ軸リニアアクチュエータ３７の側面には、工具テーブル３２が設けられ、この工具テーブル３２に、工具３８を取り付ける工具軸受３９およびＣＣＤカメラなどの撮影装置４０が固定されている。  
工具軸受３９と撮影装置４０とはＹ軸方向にあらかじめ定められた一定の固定距離Ｄだけ離間した位置に、工具３８の軸方向と撮影装置４０の光軸方向が実質的に平行になるように一体的に設置される。ここで、実質的に平行とは、完全な平行状態に対して、工具軸受３９と撮影装置４０との取り付け誤差や、工具軸受３９や撮影装置４０の製造誤差などの許容誤差を含む平行状態を意味する。また、一体的とは工具軸受３９と撮影装置４０が密着している状態はもちろん、両者が離間して設置されていても、工具軸受３９と撮影装置４０のいずれか一方を移動させたときに他方も同一の移動方向および移動量で同時に移動する状態を意味し、両者が必ずしも密着している必要はない。
Ｘ軸リニアアクチュエータ３５はＸ軸ステッピングモータ４１によりＸ軸方向に移動する。同様に、Ｙ軸リニアアクチュエータ３６はＹ軸ステッピングモータ４２によりＹ軸方向に移動し，Ｚ軸リニアアクチュエータ３７はＺ軸ステッピングモータ４３によりＺ軸方向に移動する。したがって、Ｘ軸リニアアクチュエータ３５、Ｙ軸リニアアクチュエータ３６およびＺ軸リニアアクチュエータ３７の移動により工具軸受３９と撮影装置４０はＸ、Ｙ、Ｚ軸の３方向に同時に一体的に移動する。また、工具３８の後方には、角度ステッピングモータ４４が配置され、撮影装置４０は角度ステッピングモータ４４よりも前方に配置されている。
【００１０】
図４に工具３８および工具軸受３９の一例を示す。図４（ａ）は工具軸受３９に工具３８を取り付けた状態を示す。工具軸受３９は、エアモータ３９１の先端にアタッチメント３９２を介して工具３８を取り付け、エアモータ３９１により工具３８を往復運動させる。工具３８は工作物２１に対する加工の種類により交換可能で、たとえば、工作物２１が渦巻きポンプの羽根車であり、その前後面シュラウド５１、５２に挟まれた羽出口側の負圧面エッジを面取りする場合には、工具３８を図４（ｂ）に示す断面が３角形３８１のヤスリ３８２のような３つの平面で構成された加工面を有するヤスリが好適である。工具３８の回転方向、すなわち、ヤスリ３８２の加工面の角度は、角度ステッピングモータ４４により調整される。この角度ステッピングモータ４４を工具３８の後方に配置し、撮影装置４０を角度ステッピングモータ４４よりも前方に配置することで、撮影装置４０を工具３８に可能な限り近接させることができ、撮影精度を高めることができる。
【００１１】
つぎに、工具３８として図４（ｂ）に示す断面が三角形３８１のヤスリ３８２を使用して、渦巻きポンプの羽根車における前後面シュラウド５１、５２に挟まれた羽出口側の負圧面エッジを面取りする場合を例に動作を説明する。
図１において、まず、多関節型ロボット１０のハンド１１を加工前ストッカー２２の位置Ａに移動させ、加工前ストッカー２２から工作物２１を取り出して工具ステーション３０の加工位置Ｂに搬送する。つぎに、工具ステーション３０の撮影手段４０により工作物２１を撮影する。図５（ａ）に撮影手段４０で撮影した工作物２１としての羽根車の羽出口側の負圧面エッジの画像を示す。図５（ａ）において、前面シュラウド５１と後面シュラウド５２の間に羽出口側の負圧面エッジ５３が挟まれている。この画像はカラー画像であるのでグレースケール画像に変換し、メディアンフィルタで雑音を除去した後に２値化する。図５（ｂ）は２値化された工作物２１の画像である。つぎに、２値化された工作物２１の画像をラベリング処理した後、一次内挿法により画像を拡大する。図５（ｃ）に拡大された画像を示す。負圧面エッジ５３は水平面に対して角度θ傾いており、この負圧面エッジ５３の傾き面に対してヤスリ３８２の中心位置を初期位置Ｒに設定する。すなわち、工作物２１の特定位置としての初期位置Ｒを認識させる。
【００１２】
ヤスリ３８２の初期位置Ｒは以下のようにして認識する。図６は撮影手段４０の光軸中心Ｐ、撮影手段４０に一体的に設置されているヤスリ３８２の中心Ｑ、およびヤスリ３８２の初期位置Ｒの関係を示す図である。初期位置ＲはＹ軸方向に対しては前面シュラウド５１と後面シュラウド５２との距離ｓの半分の距離ｓ／２の位置に、Ｚ軸上に対しては負圧面エッジ５３の表面から所定の距離ｔの位置に定める。このヤスリ３８２の初期位置Ｒは撮影手段４０の光軸中心Ｐを基準位置として、Ｙ軸方向にｙ、Ｚ軸方向にｚの変動距離の位置にあるので、図５（ｃ）の拡大画像によりｙ、ｚおよびθを算出する。この算出はあらかじめ定めた算出式により演算すればよい。なお、撮影手段４０の光軸中心Ｐとヤスリ３８２の中心Ｑは、前述したように、Ｙ軸方向にあらかじめ定められた一定の固定距離Ｄだけ離間している。
【００１３】
以上のようにしてヤスリ３８２の初期位置Ｒと撮影手段４０の光軸中心Ｐとの変動距離ｙ、ｚを求めた後、ヤスリ３８２をＹ軸方向に固定距離Ｄだけ移動させると、撮影手段４０およびヤスリ３８２は一体的に移動し、ヤスリ３８２の中心Ｑは撮影手段４０の光軸中心Ｐがあった位置に移動する。つぎに、ヤスリ３８２を算出された変動距離ｙだけＹ軸方向に、算出された変動距離ｚだけＺ軸方向に移動させると、ヤスリ３８２の中心Ｑは初期位置Ｒに正確に移動して、ヤスリ３８２が初期位置Ｒに設置される。
ヤスリ３８２が初期位置Ｒに設置されたとき、ヤスリ３８２の加工面は負圧面エッジ５３の面と角度θだけ傾いている。そこで、角度ステッピングモータ４４によりヤスリ３８２を回転させ、ヤスリ３８２の加工面と負圧面エッジ５３の面が平行になるようにする。こうして工作物２１である負圧面エッジ５３の加工がスタンバイ状態に設定される。
この状態からヤスリ３８２を距離ｔだけ下降させてヤスリ３８２を負圧面エッジ５３の面に接触させながら、ヤスリ３８２をエアモータ３９１により往復運動させることにより負圧面エッジ５３の面取り加工が行われる。面取り加工の量は距離ｔを調整することにより制御することができる。工作物２１の面取り加工が終了したら、多関節ロボット１０を加工後ストッカー２３側の位置Ｃに搬送し、工作物２１を加工後ストッカー２３に収納する。
【００１４】
本実施例によれば、撮像装置４０で工具と同じ視点から撮像した工作物の画像から、撮影手段４０の光軸中心Ｐとヤスリ３８２の初期位置Ｒとの間の変動距離と、負圧面エッジ５３の被加工面の角度情報が工作物２１の加工位置情報として検出するので、工作物に加工ばらつきがあっても、ばらつきに対応させて加工を行うことができるとともに、仮に多関節ロボットの動作誤差が生じても対応することができる。また、工作物の基準位置と特定位置とのずれを演算した変動距離と工作物の被加工面の角度情報を加工位置情報として検出するので、工作物の加工位置を正確に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の加工装置、加工装置の制御方法および工具ステーションは、ダイキャスト鋳造などの鋳物製品や射出成型によるプラスチック成型品などの工作物における仕上げ加工、特にバリや異形突出部の面取り加工用の加工装置およびその加工制御方法、およびそれに使用される工具ステーションとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例による加工装置の斜視図
【図２】本発明の実施例による加工装置の工具ステーションの斜視図
【図３】本発明の実施例による加工装置の工具ステーションの正面図
【図４】本発明の実施例による加工装置に使用される工具および工具軸受の一例を示す側面図で、（ａ）は工具軸受に工具を取り付けた状態を示す図、（ｂ）は負圧面エッジを面取りする状態を示す図
【図５】本発明の実施例による加工装置の撮影装置により撮影した撮影画像の一例で、（ａ）は工作物の撮影画像、（ｂ）は（ａ）の２値化画像、（ｃ）は（ｂ）のラベリング後の拡大画像
【図６】本発明の実施例による加工装置の制御方法の動作原理を説明するための概念図
【符号の説明】
【００１７】
１０  多関節型ロボット
１１  ハンド
１２  制御部
１３、１４、１５、１６、１７    関節
１８  爪エアチャック
２１  工作物
２２  加工前ストッカー
３０  工具ステーション
３１  固定台
３２  工具テーブル
３３  テーブル
３４  スライドレール
３５  Ｘ軸リニアアクチュエータ
３６  Ｙ軸リニアアクチュエータ
３７  Ｚ軸リニアアクチュエータ
３８  工具
３９  工具軸受
４０  撮影装置
４１  Ｘ軸ステッピングモータ
４２  Ｙ軸ステッピングモータ
４３  Ｚ軸ステッピングモータ
４４  角度ステッピングモータ
５３  負圧面エッジ
３８２  ヤスリ
３９１  エアモータ
３９２  アタッチメント
【図１】
2006113822.tif 000003
【図２】
2006113822.tif 000004
【図３】
2006113822.tif 000005
【図４】
2006113822.tif 000006
【図５】
2006113822.tif 000007
【図６】
2006113822.tif 000008