(57)【要約】【課題】加工部２がワークに及ぼす加圧力を変化させるためのアクチュエータ７ｄを備えたロボット装置１において、加工部２の質量が大きくなっても、加圧力の調節に支障が出ないようにする。【解決手段】ロボット装置１は、重力と反対方向に加工部２に力を及ぼす重力緩和部１４を備える。これにより、重力緩和部１４が加工部２に及ぼす力（緩和力）により、加工部２の操作に対する加工部２の質量の影響を緩和することができる。このため、加工部２の質量が大きくなっても、加圧力の調節に支障が出ないようにすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の被加工部材に加圧力を加えて加工を施す加工部（２）と、
この加工部をエンドエフェクタとして保持し、前記加工部が３次元的に変位するように制御されるロボット（３）とを備えるロボット装置（１）において、
前記加圧力を変化させるための出力を発生するアクチュエータ（７ｄ）を備え、
前記加工部は、前記被加工部材に対し前記加圧力を及ぼす作用部（９）、および、前記アクチュエータの出力を前記作用部に伝達する伝達部（１０）を有し、
前記作用部は、前記アクチュエータの出力により前記ロボットに対し相対的に位置を変えることで、前記加圧力を変化させ、
前記ロボット装置は、重力と反対方向に前記加工部に力を及ぼす重力緩和部（１４）を備えることを特徴とするロボット装置。
【請求項２】
請求項１に記載のロボット装置において、
前記重力緩和部が前記加工部に及ぼす力を制御する制御部（４）を備えることを特徴とするロボット装置。
【請求項３】
請求項２に記載のロボット装置において、
前記加圧力の方向と重力の方向との角度差を検出する検出部（１５）を備え、
前記制御部は、この検出部により検出される角度差に基づき、前記重力緩和部が前記加工部に及ぼす力を制御することを特徴とするロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットによりエンドエフェクタとしての加工部を３次元的に移動させて被加工部材（以下、ワークと呼ぶことがある。）に加工を施すロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、上記のようなロボット装置が多様な用途で用いられている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
例えば、ロボット装置の一態様であるヘム加工装置では、次のような構成が周知となっている。すなわち、ロボット装置において、ロボットは、多関節のアームを有し、アームの先端に加工部をなすローラを保持する。そして、ロボット装置は、ロボットの動作を制御してローラを所定の軌跡に沿って３次元的に変位させることで、ワークにおいて連続する被加工部位にヘム加工を施す（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、近年、加工後のワークの仕上がり品質に対する要求が高まっていることから、ロボットの動作制御によってローラの位置を制御することに加えて、ワークに加える加圧力を変化させる要望が高まっている。
そこで、特許文献１のロボット装置では、加圧力を変化させるための電動モータ等のアクチュエータをロボット装置に装備する。また、加工部には、ワークに対し、直接、加圧力を及ぼす部分（以下、作用部と呼ぶことがある。ヘム加工装置では、ローラが作用部に相当する。）以外に、アクチュエータの出力を作用部に伝達する伝達部を追加している。
【０００４】
しかし、伝達部等の追加により加工部（エンドエフェクタ）の質量が大きくなると、加工部の操作が難しくなり、アクチュエータによる加圧力の調節が困難になる可能性がある。このため、加工部の質量が大きくなっても、加圧力の調節に支障が出ないようにする構成が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−８５４８５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３６７７１号公報
【特許文献３】特開２０１６−１３２０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、加圧力を変化させるためのアクチュエータを備えたロボット装置において、加工部の質量が大きくなっても、加圧力の調節に支障が出ないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の第１発明に係るロボット装置は、次の加工部およびロボットを備える。まず、加工部は、所定の被加工部材に加圧力を加えて加工を施す。また、ロボットは、加工部をエンドエフェクタとして保持し、加工部が３次元的に変位するように制御される。
また、ロボット装置は、加圧力を変化させるための出力を発生するアクチュエータを備え、加工部は、被加工部材に対し加圧力を及ぼす作用部、および、アクチュエータの出力を作用部に伝達する伝達部を有する。さらに、作用部は、アクチュエータの出力によりロボットに対し相対的に位置を変えることで、加圧力を変化させる。
【０００８】
そして、ロボット装置は、重力と反対方向に加工部に力を及ぼす重力緩和部を備える。
これにより、重力緩和部が加工部に及ぼす力（以下、緩和力と呼ぶことがある。）により、加工部の操作に対する加工部の質量の影響を緩和することができる。このため、加工部の質量が大きくなっても、加圧力の調節に支障が出ないようにすることができる。
【０００９】
本願の第１発明に従属する第２発明によれば、ロボット装置は、重力緩和部が加工部に及ぼす力（緩和力）を制御する制御部を備える。
これにより、加工部の状態に応じて緩和力を自在に調節することができるので、加圧力の制御精度を高めることができる。
【００１０】
本願の第２発明に従属する第３発明によれば、ロボット装置は、加圧力の方向と重力の方向との角度差を検出する検出部を備える。そして、制御部は、検出部により検出される角度差に基づき緩和力を制御する。
これにより、加圧力の方向に応じて緩和力を調節することができる。すなわち、加工部の質量、つまり、加工部に作用する重力が加圧力に及ぼす影響を加味して緩和力を制御することができる。このため、より高精度に加圧力を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ロボット装置の全体構成図である（実施例）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施形態のロボット装置を、以下の実施例に基づき説明する。
【実施例】
【００１３】
〔実施例の構成〕
実施例のロボット装置１の構成を、図１を用いて説明する。
ロボット装置１は、次の加工部２、ロボット３および制御部４を備える。
まず、加工部２は、所定のワークに加圧力を加えて加工を施すものであり、ロボット３は、加工部２を保持し、加工部２が３次元的に変位するように制御部４により制御される。
【００１４】
ここで、ロボット３は、多関節のアーム６を有し、アーム６の先端で加工部２をエンドエフェクタとして保持する。また、アーム６が有するそれぞれの関節にはサーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃが組み入れられており、制御部４は、サーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃを制御することにより、ロボット３の動作を制御する。そして、ロボット３は、制御部４による動作制御によって加工部２を所定の軌跡に沿って３次元的に変位させる。
【００１５】
なお、サーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃは、制御部４により通電制御されるものであり、例えば、固定子、回転子それぞれに３相のコイル、永久磁石を装備した周知のブラシレス構造を有する。また、サーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃの各々には、回転子の回転角を検出するエンコーダ８ａ、８ｂ、８ｃが装備されている。
【００１６】
また、制御部４は、所定の制御ユニットに設けられるマイコン等であり、サーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃ等を通電制御するための演算処理等を行う。ここで、制御ユニットには、マイコンとともに、サーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃへの通電量を変化させるためのインバータ回路や、サーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃに通電される電流を検出する電流センサ等が設けられている。なお、電流センサは周知の電流検出抵抗からなるものである。
【００１７】
そして、制御部４は、エンコーダ８ａ、８ｂ、８ｃから出力される信号に基づき、加工部２の位置や姿勢を検出する。さらに、制御部４は、加工部２の位置や姿勢の検出値が、所定の軌跡に基づき設定される指令値と略一致するようにサーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃを通電制御する。これにより、加工部２は、所定の軌跡に沿って３次元的に変位することができる。
【００１８】
また、ロボット装置１は、加圧力を変化させるための出力を発生するアクチュエータとしてのサーボモータ７ｄを備える。
サーボモータ７ｄは、サーボモータ７ａ、７ｂ、７ｃと同様に、固定子、回転子それぞれに３相のコイル、永久磁石を装備した周知のブラシレス構造を有し、制御部４により通電制御される。また、サーボモータ７ｄにも、回転子の回転角を検出するエンコーダ８ｄが装備されている。
【００１９】
さらに、制御部４は、サーボモータ７ｄを通電制御するための演算処理等を行い、制御ユニットには、サーボモータ７ｄへの通電量を変化させるためのインバータ回路や、サーボモータ７ｄに通電される電流を検出する電流センサが設けられている。なお、電流センサは周知の電流検出抵抗からなるものである。
また、加工部２は、ワークに対し加圧力を及ぼす作用部９を有し、作用部９は、サーボモータ７ｄの出力によりロボット３に対し相対的に位置を変えることで、加圧力を変化させる。
【００２０】
以下、ロボット装置１を、ワークとしての金属製の板状材料にヘム加工を施すヘム加工装置に適用する例を示して説明する（以下、ロボット装置１をヘム加工装置１として説明する。）。なお、ワークは、例えば、車両のドアパネルやフードパネルである。
【００２１】
ヘム加工装置１によれば、加工部２は、作用部９、サーボモータ７ｄおよび伝達部１０を有し、作用部９、サーボモータ７ｄおよび伝達部１０はエンドエフェクタを構成する。
まず、作用部９は、ワークに加圧力を加えてヘム加工を施しながら転がるローラであり、ワークに圧接しながら転がる円筒面を有する（以下、作用部９をローラ９と呼ぶことがある。）。
【００２２】
伝達部１０は、サーボモータ７ｄの出力をローラ９に伝達するものであり、次のボールネジ１１およびスライドユニット１２等を有する。
まず、ボールネジ１１は、回転運動を直線運動に変換する周知の機械要素であり、サーボモータ７ｄが発生するトルクを推力に変換する。また、スライドユニット１２は、ローラ９を回転自在に支持しながら保持するとともに、ボールネジ１１の動作に応じて直線運動する。
【００２３】
以上により、加工部２では、サーボモータ７ｄが発生するトルクをボールネジ１１によって推力に変換するとともにスライドユニット１２を介してローラ９に伝達する。また、ローラ９に伝達された推力が加圧力としてワークに作用する。
【００２４】
また、制御部４は、ロボット３の動作制御によって加工部２の位置や姿勢に対する制御を行うことで、ローラ９を所定の軌跡に沿って３次元的に移動させ、ワークにおいて連続する被加工部位にヘム加工を施す。
【００２５】
さらに、制御部４は、加工部２の位置や姿勢に対する制御とともに、加圧力の制御を行う。例えば、制御部４は、被加工部位の状態や加圧力の目標値等に基づき、サーボモータ７ｄに流れる電流の指令値を算出する。そして、制御部４は、電流センサの信号から得られる検出値が指令値に略一致するようにサーボモータ７ｄを通電制御する。これにより、加工部２は、被加工部位の状態や加圧力の目標値等に基づき加圧力を自在に変化させ、加工後のワークの仕上がり品質を高めている。
【００２６】
〔実施例の特徴〕
実施例のヘム加工装置１の特徴を、図面を用いて説明する。
ヘム加工装置１は、重力と反対方向に加工部２に力を及ぼす重力緩和部１４を備える。そして、制御部４は、重力緩和部１４が加工部２に及ぼす力（緩和力）を制御する。また、ヘム加工装置１は、加圧力の方向と重力の方向との角度差を検出する検出部１５を備える。そして、制御部４は、検出部１５により検出される角度差に基づき緩和力を制御する。
【００２７】
まず、重力緩和部１４は、加工部２（エンドエフェクタ）に対し、重力と反対方向に加工部２に力を及ぼすものであり、例えば、次のような構成を有する。すなわち、重力緩和部１４は、空気圧によりピストン１７を駆動するエアシリンダである。つまり、空気圧が重力と反対方向に作用するようにピストン１７と加工部２とを機械的にリンクさせることで、エアシリンダを重力緩和部１４として機能させる。
【００２８】
なお、エアシリンダは、ピストン１７以外に、空気圧と反対方向にピストン１７を付勢するスプリング１８、圧力室１９に圧力空気を流出入させる駆動部２０を備え、駆動部２０は、制御部４からの指令に応じて、圧力室１９への圧力空気の流出入を操作する。また、エアシリンダの内、シリンダを形成してピストン１７を内蔵するボディ２１は、例えば、ロボット３に固定されている。なお、駆動部２０は、圧力室１９への流入側、流出側それぞれの流路を開閉する電磁弁等を備える周知の構成を有する。
【００２９】
次に、検出部１５は、加圧力の方向と重力の方向との角度差を検出するものであり、例えば、ジャイロセンサを内蔵するデジタル角度計であり、例えば、伝達部１０を構成する部品に一体化されている。そして、制御部４は、検出部１５により検出される角度差に基づき緩和力を制御する。具体的には、例えば、角度差が小さいほど、重力の内、加圧力の方向に作用する分力が大きくなるので、制御部４は、角度差が小さいほど、緩和力を強めるように重力緩和部１４を制御する。つまり、圧力室１９の空気圧を増加させる。
【００３０】
〔実施例の効果〕
実施例のヘム加工装置１は、重力と反対方向に加工部２に力を及ぼす重力緩和部１４を備える。
これにより、重力緩和部１４が加工部２に及ぼす力（緩和力）により、加工部２の操作に対する加工部２の質量の影響を緩和することができる。このため、加工部２の質量が大きくなっても、加圧力の調節に支障が出ないようにすることができる。
【００３１】
また、制御部４は、重力緩和部１４が加工部２に及ぼす力（緩和力）を制御する。
これにより、加工部２の状態に応じて緩和力を自在に調節することができるので、加圧力の制御精度を高めることができる。
【００３２】
さらに、ヘム加工装置１は、加圧力の方向と重力の方向との角度差を検出する検出部１５を備える。そして、制御部４は、検出部１５により検出される角度差に基づき緩和力を制御する。
これにより、加圧力の方向に応じて緩和力を調節することができる。すなわち、加工部２の質量、つまり、加工部２に作用する重力が加圧力に及ぼす影響を加味して緩和力を制御することができる。このため、より高精度に加圧力を制御することができる。
【００３３】
〔変形例〕
実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
例えば、実施例のロボット装置１は、ヘム加工に適用されていたが、ロボット装置１を、砥石によりワークのバリ取りを行うバリ取り加工や、カッターにより穴開けを行う穴開け加工など様々な加工に適用してもよい。
【００３４】
また、重力緩和部１４としてエアシリンダを採用し、空気圧を緩和力として利用していたが、例えば、重力緩和部１４としてソレノイドを採用し、磁気的な吸引力を緩和力として利用してもよく、油圧シリンダを採用し、油圧力を緩和力として利用してもよく、モータを採用し、モータのトルクを推力に変換して緩和力として利用してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１  ロボット装置、ヘム加工装置  ２  加工部  ３  ロボット  ４  制御部  ７ｄ  サーボモータ（アクチュエータ）  ９  作用部、ローラ  １０  伝達部  １４  重力緩和部  １５  検出部
【図１】
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