(57)【要約】【課題】ワーク表面や塗膜を傷つけることなく、塗膜のバリを自動で除去する。【解決手段】工面から突出した倣い面を備える工具と、該工具に作用する外力を検出する力センサと、前記力センサが検出する外力が一定値になるように前記倣い面をワークの表面に押し付けながら前記工具を移動させて前記ワークに所定の加工を施す制御装置と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工面から突出した倣い面を備える工具と、
該工具に作用する外力を検出する力センサと、
前記力センサが検出する外力が一定値になるように前記倣い面をワークの表面に押し付けながら前記工具を移動させて前記ワークに所定の加工を施す制御装置と、
を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
前記倣い面は、前記工具の支持部に装着された補助部材の端面であることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
【請求項３】
前記倣い面は、前記ワークよりも柔らかい材料によって形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の加工装置。
【請求項４】
前記工具は、側面を前記加工面とする円板形状の加工部を備え、
前記補助部材は、前記加工部と同軸に配置される円板形状の部材であることを特徴とする請求項２に記載の加工装置。
【請求項５】
前記倣い面は、前記円板形状の補助部材における側面であることを特徴とする請求項４記載の加工装置。
【請求項６】
前記加工面から前記倣い面を突出させる長さは、前記ワークの表面に形成される塗膜における膜厚の許容値に応じて設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製造業における容射や塗装などの工程では、塗布する薬剤が、塗布してはならない領域（非塗布領域）に付着するのを防ぐために、マスキングテープを貼付して塗布剤を塗布する。ただし、マスキングテープが剥がされた境界部に塗布剤の「ささくれ」のようなバリが発生し、この除去が求められることがある。そこで、現状では、そのバリを加工工具を用いて手作業で除去しているが、この手作業によるバリの除去は効率が悪いため、自動化する技術が望まれている。
【０００３】
ところで、下記特許文献１には、加工工具を予め教示した経路に沿って移動させながら力制御と位置制御とのハイブリッド制御により自動でワークを加工する方法が開示されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の方法を用いて塗膜のバリを自動で除去する場合には、力制御の方向については、ワークの固定位置やマスキング境界部の位置のばらつきを吸収し、工具を一定の力で倣わせることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４０００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バリの高さや厚さにばらつきがあり、一定の力で工具を倣わせたとしても、バリを除去しきれない、もしくは、バリを除去しきった上に、さらに深く切り込んでワークや塗膜を傷つけてしまう、といった場合がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ワーク表面や塗膜を傷つけることなく、塗布剤のバリを自動で除去することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、加工装置に係る第１の解決手段として、加工面から突出した倣い面を備える工具と、該工具に作用する外力を検出する力センサと、前記力センサが検出する外力が一定値になるように前記倣い面をワークの表面に押し付けながら前記工具を移動させて前記ワークに所定の加工を施す制御装置と、を備える、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、加工装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記倣い面は、前記工具の支持部に装着された補助部材の端面である、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、加工装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記倣い面は、前記ワークや塗布剤よりも柔らかい材料によって形成されている、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、加工装置に係る第４の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記工具は、側面を前記加工面とする円板形状の加工部を備え、前記補助部材は、前記加工部と同軸に配置される円板形状の部材である、という手段を採用する。
【００１１】
本発明では、加工装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記倣い面は、前記円板形状の補助部材における側面である、という手段を採用する。
【００１２】
本発明では、加工装置に係る第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段において、前記加工面から前記倣い面を突出させる長さは、前記ワークの表面に形成される塗膜における膜厚の許容値に応じて設定される、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ワーク表面や塗膜を傷つけることなく、塗膜のバリを自動で除去するができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る加工装置Ａの概要構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る工具５の概要構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る加工装置Ａの動作を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る工具５の概要構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る加工装置Ａは、ワークＷの表面に形成された塗膜Ｃを仕上げ加工する。加工装置Ａは、図１に示すようにロボット１及び制御装置２を備える。
【００１６】
ロボット１は、ロボットアーム３、ハンド部４、工具５及び力センサ６を備える。
ロボットアーム３は、複数の多関節機構を有する。ロボットアーム３の各関節には、各関節を各々駆動するモータが設けられている。ロボットアーム３は、制御装置２によりモータが駆動されることで、例えば、三次元空間を６軸方向に移動することができる。また、各関節には、モータの回転角度を検知するエンコーダが設けられている。
【００１７】
ハンド部４は、工具５をロボットアーム３に対して着脱可能に接続する。
工具５は、ハンド部４によりロボットアーム３の先端に取り付けられる。工具５は、ロボットアーム３の駆動により、三次元空間内で位置と姿勢を移動可能である。
【００１８】
工具５は、ワークＷの表面に形成された塗膜ＣのバリＣｒを除去する。以下に、工具５の構成について、図２をも参照して詳しく説明する。
【００１９】
工具５は、加工部５１及び補助部材５２を備える。
加工部５１は、モータ（不図示）の回転駆動により高速回転し、加工部５１の加工面を塗膜ＣのバリＣｒに接触することで、バリＣｒを除去することができる。
【００２０】
加工部５１は、刃具５１１及び支持部５１２を備える。
刃具５１１は、電着砥石である。例えば、刃具５１１は、円板形状であり、側面５１１ａが加工面である。この側面５１１ａとは、刃具５１１において軸心を中心とする外周面である。なお、本発明の刃具５１１は、電着砥石に限定されず、例えば、カッターやブラシ等の工具であってもよい。
【００２１】
支持部５１２は、一端に刃具５１１が固定されることで刃具５１１を支持する。そして、支持部５１２の他端がハンド部４に取り付けられることで、工具５がロボットアーム３の先端に固定される。
【００２２】
補助部材５２は、工具５の支持部５１２に装着され、加工部５１の加工面に対して突出した倣い面を備える。この倣い面は、補助部材の端面である。例えば、補助部材５２は、加工部５１の支持部５１２に嵌合され、刃具５１１と同軸に固定される。補助部材５２は、刃具５１１の径よりも大きい径を有する円板形状の部材である。この場合には、倣い面は、補助部材５２の側面５２ａとなる。この補助部材５２は、ワークや塗布剤よりも柔らかい材料（例えば樹脂）によって形成されている。なお、この補助部材５２は、例えば、３Ｄプリンタにより積層造形される。
【００２３】
ここで、補助部材５２の倣い面を突出させる長さは、塗膜Ｃにおける膜厚の許容値に応じて設定される。例えば、刃具５１１の径と補助部材５２の径との差は、塗膜Ｃにおける膜厚の許容値と同等の値になるように設定される。
【００２４】
力センサ６は、工具５に作用する外力を検出する。具体的には、力センサ６は、補助部材５２に作用する外力Ｆｔを検出する。そして、力センサ６は、検出した外力Ｆｔを制御装置２に出力する。例えば、力センサ６は、三次元的に移動可能なロボットアーム３と工具５との間に取り付けられる。この力センサ６は、例えば、直交３軸方向の力と各軸周りのトルクを検出する。ただし、力センサ６は、これに限定されず、ワークＷに対する押し付け力が検出できる限りで、その他の力センサであってもよい。
【００２５】
制御装置２は、ロボット制御部２１及び記憶部２２を備える。
ロボット制御部２１は、力センサ６から補助部材５２に作用する外力Ｆを取得する。そして、ロボット制御部２１は、取得した外力Ｆが一定値になるように、ロボットアーム３に設けられたモータの駆動を制御することで、補助部材５２の倣い面をワークＷの表面に押し付けながらに移動させる。すなわち、ロボット制御部２１は、ワークＷの表面に対する補助部材５２の押付け力を制御しながら、補助部材５２の倣い面をワークＷの表面形状に倣せる。ここで、補助部材５２の倣い面をワークＷの表面に押し付ける方向（押付け方向）は、例えば、ワークＷの表面の法線方向である。ただし、押付け方向はワークＷの表面の法線方向に限定されず、ワークＷと工具５との干渉を避けるために、法線方向からずらした方向であってもよい。また、工具５をワークＷの表面形状に倣せる方向（移動方向）とは、例えば、押付け方向に対して垂直な方向である。
【００２６】
記憶部２２には、加工データが予め記憶されている。この加工データは、加工軌道データテーブル及び加工条件データを含む。
加工軌道データテーブルは、工具５を移動させる軌道（目標軌道）を示すデータであり、一定距離間隔における空間座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、押付け方向ベクトルとからなる。この加工軌道データテーブルは、例えば、ワークＷの３ＤＣＡＤモデルから自動的に生成する。
加工条件データは、加工部５１の回転速度、補助部材５２のワークＷに対する押し付け力（Ｆｔｈ）、加工部５１の移動方向、及び往復動作の振幅及び周期等のデータである。
【００２７】
次に、加工装置Ａの動作について、図３をも参照して詳しく説明する。
【００２８】
ロボット制御部２１は、作業者により、ロボットアーム３の先端に工具５を取り付けられると、記憶部２２から加工軌道データテーブル及び加工条件データを読み出す。そして、ロボット制御部２１は、加工部５１を回転させるとともに、加工部５１が目標軌道を沿って移動するように制御しながら、補助部材５２の倣い面を塗膜Ｃの縁近傍におけるワークＷの表面に押し付けるようにロボットアーム３を制御する。
【００２９】
具体的には、ロボット制御部２１は、力センサ６が検出する外力Ｆが、読み出した加工条件データにおける押し付け力（Ｆｔｈ）になるように、補助部材５２の倣い面をワークＷの表面に押し付けながら倣わせる。例えば、ワークＷの表面が三次元形状である場合には、ロボット制御部２１は、押付け方向と移動方向との二方向で力制御しながら工具５をワークＷの表面を倣わせるように制御する。一方、ワークＷの表面が二次元形状、すなわち平面である場合には、ロボット制御部２１は、押付け方向の一方向で力制御しながら工具５をワークＷの表面を倣わせるように制御する。
【００３０】
このとき、ロボット制御部２１は、加工部５１を往復動作させるように制御してもよい。例えば、往復動作の方向は、移動方向と押付け方向との外積によって算出できる。ロボット制御部２１は、記憶部２２から往復動作の振幅及び周期のデータを読み出し、往復動作の成分を作成し、目標軌道に重ね合わせることで、加工部５１を往復動作させる。
【００３１】
これにより、マスキングテープが剥がされることで発生したバリＣｒにのみ刃具５１１の加工面（側面５１１ａ）が接触し、そのバリＣｒを削り取ることができる。これにより、ワークＷや塗膜Ｃを不必要に傷つけることなくバリＣｒのみを取り除くことができる。
【００３２】
また、補助部材５２は、柔軟性を有する材料で形成されているため、補助部材５２の倣い面をワークＷの表面に押し付けながら倣わせても、ワークＷを不必要に傷つけることがない。
【００３３】
本実施形態によれば、本発明の一実施形態に係る加工装置Ａは、加工面から突出した倣い面を備える工具５と、工具５に作用する外力を検出する力センサ６と、力センサ６が検出する外力が一定値になるように上記倣い面をワークの表面に押し付けながら工具５を移動させてワークＷに所定の加工を施す制御装置２を備える。
これにより、ワークＷの表面や塗膜Ｃを傷つけることなく、塗膜ＣのバリＣｒを自動で除去するができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、加工部５１の加工面を刃具５１１の側面５１１ａとしてが、本発明はこれに限定されず、加工部５１の加工面を刃具５１１の底面５１１ｂとしてもよい。この場合には、図４に示すように、補助部材５２の倣い面は、支持部５１２の軸方向に加工面（底面５１１ｂ）から突出するように形成される。
【００３５】
（２）上記実施形態では、刃具５１１の形状は円柱形であるが、本発明はこれに限定されず、円錐形、接頭円錐形、球形、その他の形状であってもよい。
【００３６】
（３）上記実施形態では、加工部５１を往復動作させるように制御したが、本発明はこれに限定されず、加工部５１の回転のみでバリＣｒを除去することができれば、加工部５１の往復動作は省略可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ロボット
２  制御装置
３  ロボットアーム
４  ハンド部
５  工具
６  力センサ
２１  ロボット制御部
２２  記憶部
５１  加工部
５２  補助部材
５２ａ  側面（倣い面）
５１１  刃具
５１２  支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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