(57)【要約】【課題】構成および取扱いの複雑化を招くことなく、小型化することができ、かつ金属板の表面に分散して存在する疵を短時間で高精度に手入れすることができる自走式疵取り装置および疵取り方法を提供する。【解決手段】正転・逆転可能な少なくとも２つの車輪と車輪を駆動する駆動部を有し、金属板面を走行する台車と、台車に装着され、三角測量の原理に基づいて屋内空間内での自己位置測定を行う屋内位置測定システムを構成する航法用信号発信機もしくは航法用信号受信機と、台車に設けられた、金属板の疵を除去する研削装置と、屋内位置測定システムを用いて認識された疵位置の情報に基づいて、目標疵取り範囲を教示するとともに、前記屋内位置測定システム信号を用いて認識した自己位置の目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて駆動部に車輪の正転・逆転・停止を指示して台車を所定の目標位置に自律走行させる制御手段とを具備する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三角測量の原理に基づいて金属板の疵位置の認識および屋内空間内での自己位置測定を行う屋内位置測定システムを用いて、金属板表面の疵取りを行う自走式疵取り装置であって、
正転・逆転可能な少なくとも２つの車輪と前記車輪を駆動する駆動部を有し、金属板面を走行する台車と、
前記台車に装着され、前記屋内位置測定システムを構成し、屋内位置測定システム信号を発信または受信する航法用信号発信機もしくは航法用信号受信機と、
前記台車に設けられた、金属板の疵を除去する研削装置と、
前記屋内位置測定システムを用いて認識された疵位置の情報に基づいて、目標疵取り範囲を教示するとともに、前記屋内位置測定システム信号を用いて認識した自己位置の目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて前記駆動部に前記車輪の正転・逆転・停止を指示して前記台車を所定の目標位置に自律走行させる制御手段とを具備することを特徴とする自走式疵取り装置。
【請求項２】
前記屋内位置測定システムはＩＧＰＳであり、前記台車に装着された航法用受信機が、前記ＩＧＰＳの１つ以上の航法用送信機から射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームを前記屋内位置測定システム信号としてのＩＧＰＳ信号として認識するものであることを特徴とする請求項１に記載の自走式疵取り装置。
【請求項３】
前記屋内位置測定システムはレーザ三角測量技術を用いたものであり、前記台車に装着された航法用送信機がレーザを投光および受光する機能を有するレーザ三角測量として構成され、投光したレーザを１つ以上のリフレクタで反射させ、反射光を前記屋内位置測定システム信号として受光することを特徴とする請求項１に記載の自走式疵取り装置。
【請求項４】
少なくとも、前記研削装置を前記金属板面に沿った一軸方向に走査させる走査アクチュエータを有するアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部を制御する制御部とをさらに有し、前記制御部は、前記制御手段の前記台車を自律走行させる制御と連動して、または前記制御手段の前記台車を自律走行させる制御とは独立して前記走査アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自走式疵取り装置。
【請求項５】
前記研削装置は、疵取り対象である金属板と接触させて研削する砥石を有し、
前記アクチュエータ部は、前記砥石の前記金属板に対する押し付け圧力を制御可能なように、前記研削装置を前記金属板の法線方向に移動させる昇降アクチュエータを有することを特徴とする請求項４に記載の自走式疵取り装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記制御手段の前記台車を自律走行させる制御と独立して、前記昇降アクチュエータを制御することを特徴とする請求項５に記載の自走式疵取り装置。
【請求項７】
前記砥石は、複数の砥粒を結合材により結合してディスク状に形成されており、前記制御部は、前記アクチュエータ部の前記走査アクチュエータにより前記研削装置を前記金属板面に沿った一軸方向に走査させる動作において、前記研削装置が前進と後退を繰り返すように、前記走査アクチュエータを制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の自走式疵取り装置。
【請求項８】
前記金属板は、表面にスケールが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の自走式疵取り装置。
【請求項９】
前記台車は、正転・逆転可能な４つの前記車輪を有し、前記駆動部は、前記各車輪に対応して設けられ、前記各車輪を回転駆動させる第一の駆動系と、前記台車が走行する金属板面と直行し、かつ前記車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、前記駆動車輪を９０°以上旋回させることが可能な第二の駆動系とにより構成されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の自走式疵取り装置。
【請求項１０】
前記台車を前記金属板に吸着させ、前記金属板表面の疵取り時の前記研削装置の反力による前記台車の位置ずれを抑制する吸着手段をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の自走式疵取り装置。
【請求項１１】
前記吸着手段は電磁石であることを特徴とする請求項１０に記載の自走式疵取り装置。
【請求項１２】
三角測量の原理に基づいて金属板の疵位置の認識および屋内空間内での自己位置測定を行う屋内位置測定システムを用いて、金属板表面の疵取りを行う自走式疵取り方法であって、
正転・逆転可能な少なくとも２つの車輪を駆動部により駆動させて金属板面を走行する台車に、前記屋内位置測定システムを構成し、屋内位置測定システム信号を発信または受信する航法用信号発信機もしくは航法用信号受信機と、前記金属板の疵を除去する研削装置を装着し、
前記屋内位置測定システムを用いて疵位置の情報を認識し、該疵位置の情報に基づいて、目標疵取り範囲を教示するとともに、前記屋内位置測定システム信号を用いて認識した自己位置の目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて前記駆動部に前記車輪の正転・逆転・停止を指示して前記台車を所定の目標位置に自律走行させて前記研削装置により前記金属板表面の疵取りを行うことを特徴とする自走式疵取り方法。
【請求項１３】
前記屋内位置測定システムはＩＧＰＳであり、前記台車に装着された航法用受信機が、前記ＩＧＰＳの１つ以上の航法用送信機から射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームを前記屋内位置測定システム信号としてのＩＧＰＳ信号として認識するものであることを特徴とする請求項１２に記載の自走式疵取り方法。
【請求項１４】
前記屋内位置測定システムはレーザ三角測量技術を用いたものであり、前記台車に装着された航法用送信機がレーザを投光および受光する機能を有するレーザ三角測量として構成され、投光したレーザを１つ以上のリフレクタで反射させ、反射光を前記屋内位置測定システム信号として受光することを特徴とする請求項１２に記載の自走式疵取り方法。
【請求項１５】
前記台車を自律走行させる制御と連動して、または前記台車を自律走行させる制御とは独立して、少なくとも、前記研削装置を前記金属面に沿った一軸方向に走査させて疵取りを行うことを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか１項に記載の自走式疵取り方法。
【請求項１６】
前記研削装置の砥石の前記金属板に対する押し付け圧力を制御可能なように、前記研削装置を前記金属板の法線方向に移動させることを特徴とする請求項１５に記載の自走式疵取り方法。
【請求項１７】
前記台車を自律走行させる制御とは独立して、前記研削装置の、前記金属板の法線方向への移動を制御することを特徴とする請求項１６に記載の自走式疵取り方法。
【請求項１８】
前記砥石は、複数の砥粒を結合材により結合してディスク状に形成されており、前記研削装置を前記金属板面に沿った一軸方向に走査させる動作において、前記研削装置が前進と後退を繰り返すように、前記走査アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の自走式疵取り方法。
【請求項１９】
前記金属板は、表面にスケールが形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の自走式疵取り方法。
【請求項２０】
前記台車は、正転・逆転可能な４つの前記車輪を有し、前記駆動部は、前記各車輪を回転駆動させるとともに、前記台車が走行する金属板面と直行し、かつ前記車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、前記車輪を９０°以上旋回させることが可能であることを特徴とする請求項１２から請求項１９のいずれか１項に記載の自走式疵取り方法。
【請求項２１】
前記台車を前記金属板に吸着させて、前記金属板表面の疵取り時の前記研削装置の反力による前記台車の位置ずれを抑制することを特徴とする請求項１２から請求項２０のいずれか１項に記載の自走式疵取り方法。
【請求項２２】
前記台車を電磁石により前記金属板に吸着させることを特徴とする請求項２１に記載の自走式疵取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚板鋼材等の金属板の表面に分散して存在する疵の手入を自動的に行う自走式疵取り装置および疵取り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、厚板鋼材等の金属板の表面に存在する疵の手入れを自動的に行う疵取り装置としては、厚板鋼材の両側にレール等のリニアスライド装置を敷設し、このガイドに沿って厚板の圧延方向（長手方向）を走行する台車に、幅方向に移動可能なスライダに１つまたは複数の研削装置を設けた門型研削装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
また、特許文献３には、事前に厚板鋼材表面の疵位置をワイヤを経由して研削装置に入力し、その位置情報のもとに研削装置を移動させて疵の研削手入を行う自走式表面疵取り装置が提案されている。
【０００４】
また、リニアスライド装置、軌道レール等の付帯装置を敷設することなく厚板鋼材上における自走式装置の自己位置を測定する手法としては、走行経路の床面や天井面をテレビカメラで撮影して、その映像を画像処理する方法、ジャイロセンサを搭載して、走行速度と角速度を高速に積算して、現在位置を算出する方法が広く知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５１−５８９８８号公報
【特許文献２】特開昭５２−１１１０９３号公報
【特許文献３】特開昭６２−１２４８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に示されたような門型研削装置は、装置全体が大型になり、しかも、既存の工場のレイアウトを含めた極めて大掛りな投資を必要とする。
【０００７】
また、特許文献３に示された自走式表面疵取り装置は、装置自体を小型化することができるが、次のような問題がある。
（１）事前に疵位置を入力する必要があるため、疵取り装置への位置情報および疵深さ情報の事前計測とその入力作業などの付随作業を必要とする。
（２）リニアスライド装置、軌道レール等の付帯装置を敷設しないことを前提とした場合、厚板鋼材表面における疵取り装置の自己位置を十分な精度で測定できない。例えばジャイロセンサを用いて位置を検出する場合は、角速度を積算して位置を算出しており、時間の経過とともに位置計算に誤差が生じる欠点がある。このため、実際の疵位置と疵取り装置が認識する自己位置との間にずれが生じ、誤った箇所を研削手入れする可能性がある。
（３）装置を疵位置に導く必要性から、厚板鋼材の長手方向に敷設される台車と軌道レールが必要になり、その付帯作業が発生する。そして、疵位置情報の精度は、この台車用軌道レールの敷設時精度の影響を受けるため、厚板サイズの変更や厚板反転時、あるいは新しい厚板ごとに軌道レールを設置する必要があり、極めて煩雑な作業を伴う。
【０００８】
したがって、本発明は、構成および取扱いの複雑化を招くことなく、小型化することができ、かつ金属板の表面に分散して存在する疵を短時間で高精度に手入れすることができる自走式疵取り装置および疵取り方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下の（１）〜（２２）を提供する。
（１）三角測量の原理に基づいて金属板の疵位置の認識および屋内空間内での自己位置測定を行う屋内位置測定システムを用いて、金属板表面の疵取りを行う自走式疵取り装置であって、
正転・逆転可能な少なくとも２つの車輪と前記車輪を駆動する駆動部を有し、金属板面を走行する台車と、
前記台車に装着され、前記屋内位置測定システムを構成し、屋内位置測定システム信号を発信または受信する航法用信号発信機もしくは航法用信号受信機と、
前記台車に設けられた、金属板の疵を除去する研削装置と、
前記屋内位置測定システムを用いて認識された疵位置の情報に基づいて、目標疵取り範囲を教示するとともに、前記屋内位置測定システム信号を用いて認識した自己位置の目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて前記駆動部に前記車輪の正転・逆転・停止を指示して前記台車を所定の目標位置に自律走行させる制御手段とを具備することを特徴とする自走式疵取り装置。
【００１０】
（２）前記屋内位置測定システムはＩＧＰＳであり、前記台車に装着された航法用受信機が、前記ＩＧＰＳの１つ以上の航法用送信機から射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームを前記屋内位置測定システム信号としてのＩＧＰＳ信号として認識するものであることを特徴とする（１）に記載の自走式疵取り装置。
【００１１】
（３）前記屋内位置測定システムはレーザ三角測量技術を用いたものであり、前記台車に装着された航法用送信機がレーザを投光および受光する機能を有するレーザ三角測量として構成され、投光したレーザを１つ以上のリフレクタで反射させ、反射光を前記屋内位置測定システム信号として受光することを特徴とする（１）に記載の自走式疵取り装置。
【００１２】
（４）少なくとも、前記研削装置を前記金属面に沿った一軸方向に走査させる走査アクチュエータを有するアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部を制御する制御部とをさらに有し、前記制御部は、前記制御手段の前記台車を自律走行させる制御と連動して、または前記制御手段の前記台車を自律走行させる制御とは独立して前記走査アクチュエータを制御することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の自走式疵取り装置。
【００１３】
（５）前記研削装置は、疵取り対象である金属板と接触させて研削する砥石を有し、
前記アクチュエータ部は、前記砥石の前記金属板に対する押し付け圧力を制御可能なように、前記研削装置を前記金属板の法線方向に移動させる昇降アクチュエータを有することを特徴とする（４）に記載の自走式疵取り装置。
【００１４】
（６）前記制御部は、前記制御手段の前記台車を自律走行させる制御と独立して、前記昇降アクチュエータを制御することを特徴とする（５）に記載の自走式疵取り装置。
【００１５】
（７）前記砥石は、複数の砥粒を結合材により結合してディスク状に形成されており、前記制御部は、前記アクチュエータ部の前記走査アクチュエータにより前記研削装置を前記金属板面に沿った一軸方向に走査させる動作において、前記研削装置が前進と後退を繰り返すように、前記走査アクチュエータを制御することを特徴とする（５）または（６）に記載の自走式疵取り装置。
【００１６】
（８）前記金属板は、表面にスケールが形成されていることを特徴とする（７）に記載の自走式疵取り装置。
【００１７】
（９）前記台車は、正転・逆転可能な４つの前記車輪を有し、前記駆動部は、前記各車輪に対応して設けられ、前記各車輪を回転駆動させる第一の駆動系と、前記台車が走行する金属板面と直行し、かつ前記車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、前記駆動車輪を９０°以上旋回させることが可能な第二の駆動系とにより構成されることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の自走式疵取り装置。
【００１８】
（１０）前記台車を前記金属板に吸着させ、前記金属板表面の疵取り時の前記研削装置の反力による前記台車の位置ずれを抑制する吸着手段をさらに有することを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の自走式疵取り装置。
【００１９】
（１１）前記吸着手段は電磁石であることを特徴とする（１０）に記載の自走式疵取り装置。
【００２０】
（１２）三角測量の原理に基づいて金属板の疵位置の認識および屋内空間内での自己位置測定を行う屋内位置測定システムを用いて、金属板表面の疵取りを行う自走式疵取り方法であって、
正転・逆転可能な少なくとも２つの車輪を駆動部により駆動させて金属板面を走行する台車に、前記屋内位置測定システムを構成し、屋内位置測定システム信号を発信または受信する航法用信号発信機もしくは航法用信号受信機と、前記金属板の疵を除去する研削装置を装着し、
前記屋内位置測定システムを用いて疵位置の情報を認識し、該疵位置の情報に基づいて、目標疵取り範囲を教示するとともに、前記屋内位置測定システム信号を用いて認識した自己位置の目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて前記駆動部に前記車輪の正転・逆転・停止を指示して前記台車を所定の目標位置に自律走行させて前記研削装置により前記金属板表面の疵取りを行うことを特徴とする自走式疵取り方法。
【００２１】
（１３）前記屋内位置測定システムはＩＧＰＳであり、前記台車に装着された航法用受信機が、前記ＩＧＰＳの１つ以上の航法用送信機から射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームを前記屋内位置測定システム信号としてのＩＧＰＳ信号として認識するものであることを特徴とする（１２）に記載の自走式疵取り方法。
【００２２】
（１４）前記屋内位置測定システムはレーザ三角測量技術を用いたものであり、前記台車に装着された航法用送信機がレーザを投光および受光する機能を有するレーザ三角測量として構成され、投光したレーザを１つ以上のリフレクタで反射させ、反射光を前記屋内位置測定システム信号として受光することを特徴とする（１２）に記載の自走式疵取り方法。
【００２３】
（１５）前記台車を自律走行させる制御と連動して、または前記台車を自律走行させる制御とは独立して、少なくとも、前記研削装置を前記金属面に沿った一軸方向に走査させて疵取りを行うことを特徴とする（１２）から（１４）のいずれかに記載の自走式疵取り方法。
【００２４】
（１６）前記研削装置の砥石の前記金属板に対する押し付け圧力を制御可能なように、前記研削装置を前記金属板の法線方向に移動させることを特徴とする（１５）に記載の自走式疵取り方法。
【００２５】
（１７）前記台車を自律走行させる制御とは独立して、前記研削装置の、前記金属板の法線方向への移動を制御することを特徴とする（１６）に記載の自走式疵取り方法。
【００２６】
（１８）前記砥石は、複数の砥粒を結合材により結合してディスク状に形成されており、前記研削装置を前記金属板面に沿った一軸方向に走査させる動作において、前記研削装置が前進と後退を繰り返すように、前記走査アクチュエータを制御することを特徴とする（１６）または（１７）に記載の自走式疵取り方法。
【００２７】
（１９）前記金属板は、表面にスケールが形成されていることを特徴とする（１８）に記載の自走式疵取り方法。
【００２８】
（２０）前記台車は、正転・逆転可能な４つの前記車輪を有し、前記駆動部は、前記各車輪を回転駆動させるとともに、前記台車が走行する金属板面と直行し、かつ前記車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、前記車輪を９０°以上旋回させることが可能であることを特徴とする（１２）〜（１９）のいずれかに記載の自走式疵取り方法。
【００２９】
（２１）前記台車を前記金属板に吸着させて、前記金属板表面の疵取り時の前記研削装置の反力による前記台車の位置ずれを抑制することを特徴とする（１２）〜（２０）のいずれかに記載の自走式疵取り方法。
【００３０】
（２２）前記台車を電磁石により前記金属板に吸着させることを特徴とする（２１）に記載の自走式疵取り方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、三角測量の原理に基づいて屋内空間内での自己位置測定を行う屋内位置測定システムを構成し、屋内位置測定システム信号を発信または受信する航法用信号発信機もしくは航法用信号受信機を、研削装置を備えた台車に設置し、屋内位置測定システム信号を用いて自己位置を認識し、かつ疵位置を教示することができるので、教示された疵位置に基づいて、金属板のマーキングや画像処理用のマークを用いることなく、金属板上における台車の位置および角度を高精度で認識することができる。また、そのように認識した自己位置と目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて車輪の正転・逆転・停止を指示して台車を所定の目標位置に自律走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る屋内位置測定システムを用いた自走式疵取り装置を含む全体システムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る屋内位置測定システムを用いた自走式疵取り装置を含む全体システムの概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る屋内位置測定システムを用いた自走式疵取り装置を含む全体システムのブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る自走式疵取り装置に用いられる台車を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る自走式疵取り装置に用いられる台車を示すＡ−Ａ線による水平断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る自走式疵取り装置に用いられる台車を示す正面図である。
【図７】研削装置に用いられる砥石の構造の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る自走式疵取り装置に用いられる台車の駆動部を拡大して示す断面図である。
【図９】自走式疵取り装置の走行方向を決定するステアリングパターンを説明するための説明図である。
【図１０】金属板の位置および姿勢情報を取得する手法を説明するための図である。
【図１１】金属板の位置および姿勢情報を取得する際のシステム構成を示す図である。
【図１２】金属板の位置および姿勢検出のためのフローチャートである。
【図１３】金属板の位置および姿勢検出の作業フローにおける板端の測定点に基づいて設定する座標系を示す図である。
【図１４】目標疵取り範囲の教示方法を示すフローチャートである。
【図１５】金属板の疵取り範囲教示の作業フローにおいて、疵取り範囲を構成する線分から成る多角形の頂点位置の測定点に基づいて、疵取り範囲を設定する座標系を示す図である。
【図１６】金属板の疵取りパターン設定のためのフローチャートである。
【図１７】金属板の疵取りパターン設定の作業フローにおいて決定された台車および走査アクチュエータの動作パターンの例を示す図である。
【図１８】台車を走行させながら金属板の疵取りを行う時の台車および走査アクチュエータの動きを説明するための説明図である。
【図１９】台車を停止させた状態で金属板の疵取りを行う時の台車および走査アクチュエータの動きを説明するための説明図である。
【図２０】フラップディスク砥石により金属板表面を研削した時の研削面プロフィルを説明するための説明図である。
【図２１】フラップディスク砥石により金属板表面を複数列にわたって研削した時の研削面プロフィルを説明するための説明図である。
【図２２】図７に示す砥石において「目こぼれ形」の異常が発生した状態を示す図である。
【図２３】図７に示す砥石において「目詰まり形」の異常が発生した状態を示す図である。
【図２４】図７に示す砥石において「目つぶれ形」の異常が発生した状態を示す図である。
【図２５】研削装置を金属板面に対して一軸方向に走査させる際に、前進（一方向Ｄ１の走査）のみの場合を模式的に示す図である。
【図２６】研削装置を金属板面に対して一軸方向に走査させる際に、前進（一方向Ｄ１）と後退（反対方向Ｄ２）を交互に繰り返すように走査させる場合を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る屋内位置測定システムを用いた自走式疵取り装置を含む全体システムの概略構成を示す斜視図、図２は本発明の第２の実施形態に係る屋内位置測定システムを用いた自走式疵取り装置を含む全体システムの概略構成を示す斜視図、図３は本発明の第１の実施形態に係る屋内位置測定システムを用いた自走式疵取り装置を含む全体システムの概略構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１に示すように、第１の実施形態に係る自走式疵取り装置を用いた場合の全体システム１００は、屋内位置測定システム２００と、第１の実施形態に係る自走式疵取り装置３００とを有する。
【００３５】
屋内位置測定システム２００は、自走式疵取り装置３００側に航法用受信機を搭載する例として、ＩＧＰＳを用いた例を示している。具体的には、屋内位置測定システム２００は、複数の航法用送信機１１と、航法用受信機１２と、位置演算用ソフトウェアを含むホストコンピュータ１３とから構成される。
【００３６】
第１の実施形態に係る自走式疵取り装置３００は、疵取り対象である金属板１０、例えば厚板鋼材の上を走行する台車１４と、台車１４に設けられた上記航法用受信機１２および疵取り用の砥石を備えた研削装置３５を含む疵取り機器１５と、台車１４を所定の目標位置に自立走行させるためのソフトウェアを含む上記ホストコンピュータ１３とから構成される。
【００３７】
一般に、衛星航法システム（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）は３つ以上のＧＰＳ人工衛星を用いてＧＰＳ受信機の位置に符合する３次元座標値（以下、「座標値」という）を認識及び決定する装置であり、このような概念を屋内に適用した屋内位置測定システムがＩＧＰＳ（Ｉｎｄｏｏｒ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）である。ＩＧＰＳについては、米国特許第６，５０１，５４３号明細書に詳細に記載されている。
【００３８】
屋内位置測定システム２００においては、各航法用送信機１１は、２つの回転ファンビーム（扇形ビーム）を射出する。回転ファンビームはレーザファンビームであってもよく、他の光放射手段であってもよい。航法用受信機１２は送信機から射出される回転ファンビームを受信して、多数の送信機からの相対的位置を把握できるようになっている。このとき、回転ファンビームは所定の角度でずれており、これを受信する受信機の座標値、すなわち、位置または高さを測定することができる。航法用受信機１２における受信情報はホストコンピュータ１３に無線伝送され、ホストコンピュータ１３により、三角測量の原理に従って、航法用受信機１２の位置を演算する。したがって、航法用受信機１２の位置をこのような手法で演算することにより、航法用受信機１２を搭載した走行中の台車１４の現在位置、姿勢情報をリアルタイムで得ることができる。
【００３９】
また、ホストコンピュータ１３には、屋内位置測定システム２００を利用して、金属板１０に分散して存在する疵の位置に対応し、金属板の目標の疵取り位置（範囲）を教示するソフトウェアが含まれている。
【００４０】
一方、図２に示すように、第２の実施形態に係る自走式疵取り装置を用いる場合の全体システム１００′は、屋内位置測定システム２００′と、第２の実施形態に係る自走式疵取り装置３００′とを有する。
【００４１】
屋内位置測定システム２００′は、ＩＧＰＳとは逆に、三角測量の原理に基づいて屋内空間内での自己位置測定を行う屋内位置測定システムのうち、自走式疵取り装置３００′側に航法用送信機を搭載する例として、オフィスビル内を自律走行する清掃ロボットに搭載されたレーザ三角測量技術を用いている（例えば、http://robonable.typepad.jp/news/2009/11/25subaru.html参照）。具体的には、屋内位置測定システム２００′は、台車１４の上部に設置した航法用送信機１２′と、複数のリフレクタ１１′と、位置演算用ソフトウェアを含むホストコンピュータ１３とから構成される。
【００４２】
第２の実施形態に係る自走式疵取り装置３００′は、金属板１０上を走行する台車１４と、台車１４の上部に設けられた上記航法用送信機１２′と、砥石を備えた研削装置３５を含む疵取り機器１５と、台車１４を所定の目標位置に自立走行させるためのソフトウェアを含む上記ホストコンピュータ１３とから構成される。
【００４３】
本実施形態では航法用送信機１２′はレーザ三角測量として構成され、台車１４の自律走行は、レーザ三角測量である航法用送信機１２′と、例えば壁面に設置したリフレクタ１１′により行う。航法用送信機１２′を構成するレーザ三角測量は台車１４の上部に設けられ、レーザを投光および受光する機能を有する。そして、航法用送信機（レーザ三角測量）１２′から３６０°レーザＬを投光し、リフレクタ１１′からの反射光を屋内位置測定システム信号として受光し、反射光が戻ってくるまでの時間からそれまでの距離を、角度から各リフレクタ１１′の方向をそれぞれ認識し、事前に登録したリフレクタの座標位置と比較することで位置や方向を算出することが可能となる。
【００４４】
第１の実施形態の自走式疵取り装置３００と、第２の実施形態の自走式疵取り装置３００′とは、台車１４に航法用受信機１２が設けられているか、または航法用送信機１２′が設けられている違いだけであるので、以下の説明は、台車１４に航法用受信機１２を搭載した第１の実施形態に係る自走式疵取り装置３００を用い、屋内位置測定システム（ＩＧＰＳ）２００を用いた場合について説明する。
【００４５】
ホストコンピュータ１３は、図３に示すように、上述した航法用受信機１２の位置を演算するための現在位置演算用ソフトウェア１６と、目標疵取り位置、経路情報を設定し、また台車１４からの疵取り位置情報を取得する設定・評価ソフトウェア１７とを有する。設定・評価ソフトウェアは、金属板の目標疵取り位置（疵取り範囲）教示モードを選択することができ、後述するように、屋内位置測定システム２００の航法用受信機１２を取り付けた金属板位置および姿勢検出治具の接触式プローブを用いて疵の認識を行い、疵取り範囲を教示する機能を有する。
【００４６】
図３に示すように、台車１４は、上述した屋内位置測定システム２００の一部である航法用受信機１２と、上述した研削装置３５を含む疵取り機器１５と、搭載コンピュータ２１と、ＩＯボード２３と、走査アクチュエータ２４と、コントローラおよびドライバを含む駆動制御部２５と、走行するための車輪２６と、車輪駆動用および旋回用の車輪用モータ２７と、昇降アクチュエータ２８とが取り付けられている。走査アクチュエータ２４と昇降アクチュエータ２８はアクチュエータ部を構成する。
【００４７】
台車１４は、目標ルートに沿って自律走行する機能と、金属板１０の疵取りを行う機能とを有する。
【００４８】
前者の機能については、先に説明した屋内位置測定システム２００の一部である航法用受信機１２、搭載コンピュータ２１、駆動制御部２５、車輪２６、および車輪用モータ２７が担う。すなわち、前述のホストコンピュータ１３における演算結果である台車の現在位置、姿勢情報および目標疵取り位置に関する情報は、それぞれ無線通信により台車に搭載された搭載コンピュータ２１に無線伝送され、搭載コンピュータ２１において目標疵取り位置に対する現在位置の偏差を演算する。同偏差のうち台車本体の位置および姿勢に依存する偏差が０となるように、駆動制御部２５から車輪用モータ２７に制御信号を出力して、車輪２６の速度、ステアリング角度のフィードバック制御を行うことで目標走行ルートに沿った自律走行を行う。
【００４９】
後者の機能については、金属板１０と接触させて疵取りを行う砥石を備えた研削装置３５、研削装置３５を水平方向に走査する走査アクチュエータ２４、研削装置３５を昇降させる昇降アクチュエータ２８、搭載コンピュータ２１、および駆動制御部２５が担う。
【００５０】
すなわち、搭載コンピュータ２１においてホストコンピュータ１３からの目標疵取り位置と現在台車位置情報より、疵取り機器１５の構成要素である研削装置３５を走査する走査アクチュエータ２４の必要走査量を演算し、駆動制御部２５はその必要走査量分だけ走査アクチュエータ２４を走査させる。走査アクチュエータ２４の位置情報は搭載コンピュータ２１にフィードバックされ、台車現在位置情報と合わせて疵取り位置情報として演算される。疵取り機器１５における疵取りデータは疵取り機器からＩＯボード２３を介して搭載コンピュータ２１に取り込み、疵取り位置情報と合わせて、ホストコンピュータ１３に無線送信する。このとき、走査アクチュエータ２４は、台車１４を自立走行させる制御と連動して砥石の位置制御をしてもよいし、台車１４の自立走行と独立して砥石の位置制御をしてもよい。駆動制御部２５はまた、研削装置３５の研削動作が疵取りに適したものとなるように、走査アクチュエータ２４を制御する。
【００５１】
また、昇降アクチュエータ２８により、研削装置３５の金属面への砥石押し付け力が一定になるように、研削装置３５を金属板１０の法線方向（鉛直方向）に制御する。適宜の押し付け力検出手段、例えばロードセルによって直接押し付け力を測定してもよいし、例えばフラップディスク砥石を回転させる研削装置の場合は、押し付け力のかわりにフラップディスク砥石を回転させる駆動モータトルク（電流値）を用いても同等の機能が得られる。このように、砥石押しつけ力を一定に制御することにより、より高精度の疵取りを行うことができる。
【００５２】
なお、駆動制御部２５は、走査アクチュエータ２４を、前述した台車１４を所定の目標位置に自律走行させる制御に連動して制御してもよいし、そのような制御から独立して制御してもよい。また、駆動制御部２５は、昇降アクチュエータ２８を、台車１４を所定の目標位置に自律走行させる制御とは独立して制御することが好ましい。
【００５３】
次に、本発明に係る自走式疵取り装置の主要部をなす台車１４の物理的な構成について説明する。図４は台車１４の側面図、図５はそのＡ−Ａ線による水平断面図、図６はその正面図である。また、図７はその駆動部を拡大して示す断面図である。
【００５４】
台車１４は、台車本体３１を有しており、台車本体３１は、上段部３１ａと下段部３１ｂに分かれている。
【００５５】
上段部３１ａには、上述した航法用受信機１２、搭載コンピュータ２１、ＩＯボード２３の他、無線通信ユニット３３が設けられている。
【００５６】
下段部３１ｂには、走行用の車輪２６、駆動制御部２５、車輪用モータ２７としての駆動用モータ２７ａおよび旋回用モータ２７ｂ、疵取り機器１５の一部をなす研削装置３５、昇降アクチュエータ用コントローラ３７、バッテリー３８、ならびに台車１４を金属板１０に吸着する吸着手段として電磁石４０が設けられている。
【００５７】
研削装置３５は、疵取り用の砥石３６を有しており、昇降用アクチュエータ２８により支持されている。研削装置３５は、昇降用アクチュエータ２８を介して支持部３９に取り付けられている。台車本体の下段部３１ａには水平走査軸４３が設けられており、支持部材３９は水平走査軸４３にガイドされて水平方向に移動可能となっている。したがって、走査アクチュエータ２４（図４、５、６では図示せず）により、支持部材３９を水平走査軸４３に沿って移動させることにより、研削装置３５が水平方向に走査される。なお、図４〜６では、研削装置３５が両側に設けられている例を示しているが、一方側のみでもよい。
【００５８】
疵取り用の砥石３６は、フラップディスク砥石であり、例えば、図７に示すように、硬度の高い砥粒７１を、ボンドブリッジと呼ばれる結合材７２で保持して構成され、全体がディスク状となっている。そして、砥石３６が回転された状態で研削装置３５が金属材１０上を走査されることにより、金属材１０の表面が研削される。砥粒７１としては、アルミナ質、炭化珪素質、ダイアモンド、窒化ホウ素等が用いられる。また、結合材７２としては、窯業材料、樹脂、メタル等が用いられる。
【００５９】
吸着手段である電磁石４０は、金属板１０の表面に近接して台車本体３１に固定される。電磁石４０は、台車底面近くに平坦な形状のものでもよいし、車輪２６内部に配置してマグネット車輪としても構わない。電磁石４０に必要なタイミングで吸着力を発生させることにより、研削時の反力による台車本体３１の位置ズレを防止することができる。
【００６０】
車輪２６は、台車１４の底部に各々独立に９０°以上旋回可能に４つ設置されており、これらによる全方向制御が可能である。複数の車輪用モータのそれぞれの符合するモータエンコーダ（図示せず）を用いてモータの作動状態を検出した後、検出された信号を用いて通常のロボットの制御に用いられる全方向制御が行われるようになる。
【００６１】
駆動部５０は、各車輪を独立して駆動するもので車輪毎に４つ設けられており、それぞれ、図８示すように、車輪用モータ２７として、車輪駆動用モータ２７ａとステアリングのための旋回用モータ２７ｂとを有する。ステアリングのための旋回用モータ２７ｂの軸にはピニオンギア５１が取り付けられており、そのピニオンギア５１はステアリングターンテーブル５２の外円周縁のラックギア５３に噛合されている。
【００６２】
ステアリングターンテーブル５２の上部には車輪駆動用モータ２７ａのハウジング（図示せず）が装着されており、車輪駆動用モータ２７ａの減速ギアの出力回転軸５４がステアリングターンテーブル５２を通過して下方に延びている。出力回転軸５４の下端には、第１交差軸ギア５５が結合されている。第１交差軸ギア５５には第２交差軸ギア５６が噛合されており、第２交差軸ギア５６は車輪２６の軸部材５７に結合されている。軸部材５７は、ステアリングターンテーブル５２から下方に延びた懸架構造５８により回転可能に支持されている。
【００６３】
したがって、駆動用モータ２７ａにより各車輪２６が回転され、旋回用モータ２７ｂにより車輪２６がステアリングターンテーブル５２および懸架構造５８とともに旋回されるようになっている。車輪駆動用モータ２７ａは、車輪を正転・逆転させることができ、旋回用モータ２７ｂは、台車１４が走行する金属板面と直交し、かつ車輪２６に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに９０°以上旋回することができるようになっている。
【００６４】
次に、自走式疵取り装置の走行方向を決定するステアリングパターンを説明する。図９はそのステアリングパターンを説明するための説明図である。（ａ）は左右移動、（ｂ）は斜め移動、（ｃ）は前後移動、（ｄ）は超信地旋回のステアリング状態である。なお、超信地旋回とは、油圧ショベルや戦車など履帯（クローラー）を持つ車輌が左右のクローラーを同速度で互いに反対に回転させることによって、移動することなく車体の向きを変えることをいう。
【００６５】
次に、第１の実施形態に係る屋内位置測定システム２００を用いた自走式疵取り装置３００における疵取り動作について説明する。
最初に、目標疵取り位置および疵取り経路の設定の前過程における、金属板の位置および姿勢情報の取得について説明する。図１０は金属板の位置および姿勢情報を取得する手法を説明するための図、図１１はその際のシステム構成を示す図である。
【００６６】
これらの図に示すように、ここでは屋内位置測定システム２００の航法用受信機１２を取り付けた金属板位置および姿勢検出用治具６０の接触式プローブ６１を、測定ターゲットである金属板１０の隅位置にあてがってその位置測定を行う。その際の接点座標を高精度に測定するため、航法用受信機１２と接触式プローブ６１の幾何学的位置関係は通常±５０マイクロメートル以内の高い精度で決定している。屋内位置測定システム２００において、航法用受信機１２の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および姿勢（θx,θy,θz）の情報が得られるため、航法用受信機１２と接触式プローブ６１との位置関係が決まっていれば、航法用受信機１２の位置情報を接触プローブ位置での位置情報に換算する演算を行うことができる。
【００６７】
図１２は金属板の位置および姿勢検出のためのフローチャート、図１３は金属板の位置および姿勢検出の作業フローにおける板端の測定点に基づいて設定する座標系を示す図である。まず、屋内位置測定システムを構成するホストコンピュータにおける操作画面において、金属板の端縁位置検出モードを選択する（工程１）。続いて金属板位置及び姿勢検出用冶具を用いて、原点の板端隅（コーナ）として、測定点Ａ位置を測定する（工程２）。続いて、測定点Ａと圧延方向に隣り合う板隅（コーナ）として、板端測定点Ｂ位置を測定する（工程３）。続いて測定点Ａと対角板隅（コーナ）として、板端測定点Ｃ位置を測定する（工程４）。このようにして金属板の４隅（コーナ）のうち、少なくとも３隅（コーナ）において端縁位置を検出した上で、同３点を隅（コーナ）に含む矩形形状を演算することにより、金属板の位置および姿勢を検出することができることから、上記測定点Ａ（原点）、Ｂ、Ｃの測定位置座標データを３隅（コーナ）に含む矩形形状を仮定した場合の金属板の位置と姿勢をホストコンピュータにて演算し、測定点Ａを原点とし、測定点ＡからＢへのベクトル方向をＸ方向、それと直行する方向をＹ方向とする座標系を設定する（工程５）。なお、本座標系は以降、金属板座標系と称する。
【００６８】
なお、金属板は必ずしも矩形状ではないため、そのような場合を想定し、金属板の４隅を線上で結ぶ４角形状として、金属板の位置および姿勢を検出するようにしてもよい。
【００６９】
第２の実施形態の場合には、屋内位置測定システム２００′のレーザ三角測量で構成される航法用送信機１２′を取り付けた金属板位置および姿勢検出用治具に上記の接触式プローブ６１設け、それを測定ターゲットである金属板１０の隅位置にあてがってその位置測定を行えばよい。
【００７０】
次に、目標疵取り範囲の教示方法について説明する。図１４は目標疵取り範囲の教示方法を示すフローチャートである。上述したように金属板座標系を設定した後、ホストコンピュータにおける設定・評価ソフトウェア１７において、金属板の目標疵取り範囲教示モードを選択し（工程６）、続いて金属板位置および姿勢検出用冶具を用いて、疵の位置を認識するとともに、それに基づいて、図１５に示すように、疵取り範囲を構成する線分からなる多角形の頂点位置を測定する（測定点ａ、測定点ｂ、測定点ｃ・・・）（工程７）。引き続き、ホストコンピュータのソフトウェア上において、測定点ａ，ｂ，ｃ，ｄ・・をコーナに含む多角形範囲を疵取り範囲と認識する（工程８）。
【００７１】
次に、目標疵取り経路の設定方法について説明する。図１６は目標疵取り経路の設定方法のフローチャートである。ホストコンピュータにおける設定・評価ソフトウェア１７において、金属板の目標疵取りパターン設定モードを選択し（工程９）、続いて圧延方向、非圧延方向から研削手入れ方向を選択し（工程１０）、続いて実際の疵深さに応じて目標研削深さを入力し（工程１１）、ホストコンピュータに登録されたデータベース情報に基づき、研削装置押し付け力の送り速度を決定し（工程１２）、同指定と金属板の位置および姿勢情報に基づきソフトウェアが金属板座標系において目標疵取り位置および疵取り経路を決定し（工程１３）、本疵取り経路を達成するための台車および走査アクチュエータ動作パターンを決定する（工程１４）。
【００７２】
図１７（ａ），（ｂ）は台車および走査アクチュエータの動作パターン（手入れ方向、走査ルート（ピッチ等））の例を示す。（ａ）は手入れ方向が圧延方向の場合の例であり、（ｂ）は他の場合の例である。
【００７３】
次に、自走式疵取り装置の台車１４の動きについて説明する。
図１８は、台車を走行させながら金属板の疵取りを行う時の台車および走査アクチュエータの動きを説明するための説明図である。前述のように目標疵取り位置および疵取り経路に基づいて疵取りを行う。ここでは、台車１４を走行させながら金属板１０の疵取りを行うので、金属板１０から台車１４が落下しないように、板端部近傍で台車１４を停止し、不足分は水平方向アクチュエータ走査する。台車１４を走行させながら疵取りを行う場合、位置ズレ防止のための電磁石４０には通電せず、吸着力は発生させない。目標疵取り位置経路に応じ、目標台車位置および研削装置３５（砥石）を走査する走査アクチュエータ（図１８では図示せず）の目標走査量を決定し、車輪２６を駆動し、ステアリングに関する制御および走査アクチュエータの走査を行う。このような台車を走行させながらの疵取りは、研削時の反力が比較的小さい場合に、効率良く疵取りを行うのに有効である。
【００７４】
図１９は、台車を停止させた状態で金属板の疵取りを行う時の台車および走査アクチュエータの動きを説明するための説明図である。この場合も前述のように目標疵取り位置および疵取り経路に基づいて疵取りを行う。ここでは、台車１４を走行させて、所定の位置に停止させ、必要に応じて位置ズレ防止のための電磁石４０に通電し、金属板１０と台車１４との間に吸着力を発生させた状態とし、走査アクチュエータ（図１９では図示せず）により研削装置３５（砥石）を走査させながら疵取りを行う（図１９（ａ）参照）。次に、電磁石４０の吸着力を発生させている場合は、電磁石４０の通電をオフにして吸着力を解除させた後、台車１４を次の停止位置まで走行させ、そこで台車１４を停止させ、必要に応じて電磁石４０により吸着力を発生させた状態とし、走査アクチュエータにより研削装置３５（砥石）を操作させながら疵取りを行う（図１９（ｂ）参照）。
【００７５】
図２０は研削装置の砥石３６としてフラップディスク砥石を用いて金属板表面を研削した時の研削面プロフィルを説明するための説明図である。なお、図４では、研削装置３５が昇降アクチュエータ２８に対して傾斜した状態で取り付けられているが、図２０では便宜上、研削装置３５は昇降アクチュエータ２８に対して直線状に取り付けられている状態で示している。
【００７６】
砥石３６がフラップディスク砥石の場合、砥石径、研削深さに応じて研削面プロフィルは変化するが、砥石中央部が最も深く、左右に離れるにつれて浅くなるプロフィルとなる。砥石３６としてフラップディスク砥石のような円形のものを用いることで、研削面と非研削面との間の非連続部に段差が生じることを防止できるメリットがある。本実施形態の疵取り装置では、研削装置３５の砥石３６の押し付け力を任意に制御可能なように、台車本体と研削装置３５との間に金属板１０の法線方向に位置制御可能な昇降アクチュエータ２８と専用コントローラを具備している。これにより、研削面と非研削面との間の非連続部において段差が生じないように、連続的もしくは段階的に砥石押し付け力を制御することで、段差のないスムーズな切削面プロフィルを得ることができる。
【００７７】
金属板の種類（鋼板の場合は鋼種）や力学的特性、表面状態（スケール層の有無）はもちろん、砥石３６の走査方向、研削位置（フラット部、エッジ部）等の研削条件によっても研削装置押し付け力に対する研削面プロフィルは変動するため、各種条件において、目標手入れ深さを達成するための研削条件は事前評価に基づきデータベース化しておく必要がある。
【００７８】
図２１は砥石３６としてフラップディスク砥石を用いて金属板表面を複数列にわたって研削した時の研削面プロフィルを説明するための説明図である。本例は、図２１の（ａ）に示すように、研削装置（砥石）を圧延方向の一方向に走査させて繰り返し研削を行う圧延方向研削の例であり、（ｂ）は１回目の研削の研削面プロファイル、（ｃ）は２回目の研削の研削面プロファイル、（ｄ）はさらに複数回研削を繰り返した場合の研削面プロファイルを示す。なお、図中Ｐが研削面プロファイルを示す。このとき、研削条件に応じて研削面プロフィルＰは変動することから、複数列にわたる研削面プロフィルの研削深さの変動が最小となるように、研削の際の列間隔（ピッチ）を決定する。
【００７９】
ところで、砥石３６として用いられるフラップディスク砥石は、上述した図７に示すように、硬度の高い砥粒７１を、ボンドブリッジと呼ばれる結合材７２で保持して構成され、回転された状態で金属材１０上を走査されるが、このような砥石３６による金属板表面の研削における問題点として、継続的な研削にともなう砥石３６の状態変化が挙げられる。
【００８０】
正常な研削の場合は、研削加工が進行し砥粒切れ刃が鈍化すると、研削抵抗の増加により砥粒７１が劈開して新しい切れ刃が適度に発生し、再び当初の切れ味が回復する（正常形）。
【００８１】
しかし、設定された研削条件に対し、使用する砥石３６の結合度が軟らかいときには、図２２に示すように、砥粒７１を保持している結合材７２が、砥粒７１に加わる研削抵抗に耐えきれずに折損し、砥粒７１が原粒に近い大きさで脱落する異常が発生する。これを「目こぼれ形」と呼称する。この場合、常に鋭い切れ刃で切れ味の良い研削を行えるものの、砥粒７１の間隔は広くなり、砥石摩耗が増加して加工精度や仕上げ面粗さが悪化する。
【００８２】
また、図２３に示すように、砥石３６の気孔が削り屑７３により塞がれ、切りくずの逃げ場がなくなる異常が発生する場合がある。これを「目詰まり形」と呼称する。気孔が塞がれる原因として、アルミニウム、銅、ステンレスなどの軟らかく粘い材料を研削加工したときに、切り屑が砥粒切れ刃の先端をまたがって付着してしまう場合と、鋳物や石材などを乾式で研削するときに、切り屑の排出が悪く気孔の中に詰まってしまう場合の２種類がある。いずれの場合も研削抵抗が大きくなり、振動が生じ易くなる。また、仕上面は“ムシレ”や“ビビリ”が多く発生する。
【００８３】
さらに、図２４に示すように、砥粒の切れ刃が平滑に摩耗し、切れ味が低下する異常が発生する場合がある。これを「目つぶれ形」と呼称する。これは、研削条件に対して結合度が硬すぎたり、砥粒の硬さが低すぎたり、また砥石使用周速度が速すぎるといったような場合に発生する。目つぶれ形では研削加工の進行とともに砥粒の切れ刃は鈍化し、切れ味が極端に低下する。その結果、研削抵抗や研削熱が増大し、ビビリや研削焼けが発生することとなる。（株式会社ノリタケカンパニーリミテドホームページ http://www.noritake.co.jp/products/abrasive/support/support_grinding/basic.html 参照）
【００８４】
金属板１０としては、熱間圧延加工により表面が黒皮またはミニスケールとも呼ばれる黒錆で覆われている鋼材を用いるケースが代表的であるが、この場合、研削過程で比較的硬度の高い黒皮が研削時にボロボロに剥離し、砥石表面に付着して目詰まりを発生させ、上述した「目詰まり形」の異常が発生しやすい。また、硬度の高い黒皮を研削することにより、研削条件により、目こぼれや形や、目つぶれ形の異常が発生する可能性もある。
【００８５】
特に、門型研削装置（例えば、特許文献１および特許文献２）では研削速度や押し付け力といった研削条件を一定とすることで研削品質の均一化を狙うが、砥石および研削条件が被手入れ材に適した条件でない場合、継続的な研削において、砥石に、上述した異常、特に「目詰まり形」の異常が生じ、研削品質が安定しないという問題が発生する。第１および第２の実施形態における台車１４においても、図２５に示すように、表面に黒皮７４が形成された金属板１０を研削する場合に、研削装置３５すなわち砥石３６を金属板面に対して一軸方向に走査させる際に、一方向Ｄ１のみに走査させると、黒皮７４が研削時に剥離し、砥石３６表面に付着して目詰まりが発生する。
【００８６】
このような砥石の異常が生じ難い研削方法を検討した結果、ハンドグラインダを用いた人手による研削において、上述した「目こぼれ形」、「目詰り形」、「目つぶれ形」のような異常が生じにくい点に着目した。熟練作業者のハンドグラインダ研削を観察したところ、一定方向に研削するのではなく、押し引き動作を繰り返す、つまり逆方向の動きを含む反復動作で研削していることが判明した。この場合、一方向での研削過程で黒皮を除去し、逆方向での研削過程で黒皮が取り除かれた母材を研削することになる。
【００８７】
すなわち、上述のように黒皮研削時には黒皮が剥離し、砥石表面に付着して「目詰まり形」の異常が発生しやすい状態となるが、引き続き母材を研削する過程を挟むことで、砥石表面に付着した黒皮が砥石表面から剥がし落とす効果が生じ、継続的な研削においても「目詰まり形」の異常が発生しにくくなることが見出された。
【００８８】
そこで、第１および第２の実施形態において、砥石３６および研削条件を被手入れ材である金属板１０に適した条件に選定するとともに、図２６に示すように、駆動制御部２５（図３参照）により走査アクチュエータ２４（図３参照）を制御し、研削装置３５を金属板面に沿った一軸方向に走査させる動作において、前進（一方向Ｄ１）と後退（反対方向Ｄ２）を交互に繰り返すように走査させることにより、上述の動作を取り入れて、全体として研削装置３５（砥石３６）を一方向Ｄ１に走査させるようにする。これにより、継続的な研削においても、砥石３６の目詰まりを防止することができ、さらに目詰まりを起点にした目こぼれや目つぶれといった異常を防止することができる。
【００８９】
以上のように、第１の実施形態によれば、空間に設置された屋内位置測定システム（ＩＧＰＳ）の１つ以上の航法用送信機から射出された回転ファンビームを受信してこの回転ファンビームをＩＧＰＳ信号として認識する航法用受信機を、金属板の疵取りを行う研削装置が設けられた台車に設置し、ＩＧＰＳ信号を用いて自己位置を認識し、第２の実施形態によれば、金属板の疵取りを行う研削装置が設けられた台車に航法用送信機を設置し、そこからレーザ三角測量で３６０°レーザを投光し、リフレクタからの反射光を受信することで自己位置を認識する。これにより、金属板のマーキングや画像処理用のマークを用いることなく、金属板上における台車の位置および角度を高精度で認識することができる。また、そのように認識した自己位置と目標位置からの偏差を演算し、その偏差に応じて車輪の正転・逆転・停止を指示して台車を所定の目標位置に自律走行させるので、目標走行ルートに対する直進性を確保することができる。また、これらの屋内位置測定システム信号により疵位置を教示することができるので、煩雑な作業をともなわず正確に疵位置を把握することができる。
【００９０】
このため、装置構成および取扱いの複雑化を招くことなく、装置を小型化することができ、かつ金属板の表面に分散して存在する疵を短時間で高精度に手入れすることができる。
【００９１】
また、第１の実施形態および第２の本実施形態のいずれにおいても、屋内位置測定システムを用いて予め測定した、金属板の位置および姿勢情報ならびに金属板に分散して存在する疵の位置に対応する疵取り位置に基づき、金属板の表面を走査する研削装置（砥石）の走査パターン、ならびに所定パターンに対応した疵取り位置および経路を決定し、その走査経路を達成するように、研削装置を走査させるアクチュエータおよび台車の目標位置を決定することができるので、種々の疵取り範囲に対応できる。特に台車位置については目標位置と航法用受信機に基づく現在位置との偏差が疵取りの許容量以下となるように制御することができるので、どのような疵取り範囲であっても高精度で対応することができる。
【００９２】
さらに、金属板面を走行する台車が、正転・逆転可能な４つの車輪を有し、駆動部が、各車輪に対応して設けられ、各車輪を回転駆動させる駆動用モータと、台車が走行する金属板面と直行し、かつ車輪に対し台車中心側にオフセットする軸まわりに、車輪を９０°以上旋回させることが可能な旋回用モータとにより構成されることよって、一般的な前進後進に加え、台車正面の向きを保持した状態での斜め移動、左右移動が可能、更にその場での旋回動作が可能となり、目標位置に対する現在位置の偏差を生じさせる各種外乱に対して、台車のきめ細かい位置調整が可能であり、目標走行経路に対する直進性を極めて高いものとすることができる。
【００９３】
さらに、表面に黒皮等のスケールを有する金属板１０等を研削する際に、研削装置３５（砥石３６）を金属板面に沿った一軸方向に走査させる動作において、前進（一方向Ｄ１）と後退（反対方向Ｄ２）を交互に繰り返すように走査させて、全体として研削装置３５（砥石３６）を一方向Ｄ１に走査させることにより、研削の際に黒皮等のスケールが剥離して砥石３６の表面に付着することによる砥石３６の目詰まりを抑制することができる。このため、目詰まりによるトラブルや、目詰まりを起点にした目こぼれや目つぶれを防止することができる。
【００９４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、台車に車輪を４つ設けた例について示したが、車輪の数は４つに限らず、２つ以上であればよい。また、第１の実施形態の自走式疵取り装置３００が適用される屋内位置測定システム２００における航法用受信機の数、および第２の実施形態の自走式疵取り装置３００′が適用される屋内位置測定システム２００′におけるリフレクタの数は１つ以上あればよい。さらに、上記実施形態では、吸着手段として電磁石を設けたが、吸着手段は電磁石に限るものではなく、例えば、永久磁石および永久磁石の向きを変更する機構を有し、永久磁石の向きを変更して吸着状態と非吸着状態とを切り替えるものや、負圧エア元と吸着用樹脂パッドからなる鋼板表面へのバキューム吸着機構等を用いることもできる。さらにまた、金属板として厚板鋼板を例示したが、これに限らず、種々の金属板に適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  金属板
１１  航法用送信機
１１′  リフレクタ
１２  航法用受信機
１２′  航法用送信機（レーザ三角測量）
１３  ホストコンピュータ
１４  台車
１５  疵取り用機器
１６  現在位置演算用ソフトウェア
１７  設定・評価ソフトウェア
２１  搭載コンピュータ
２４  走査アクチュエータ
２６  車輪
２７  車輪用モータ
２７ａ  駆動用モータ
２７ｂ  旋回用モータ
２８  昇降アクチュエータ
３５  研削装置
３６  砥石
４０  電磁石
７１  砥石
７２  結合材（ボンドブリッジ）
７３  削り屑
７４  黒皮
１００、１００′  全体システム
２００、２００′  屋内位置測定システム
３００、３００′  自走式疵取り装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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