JP3567620B2

JP3567620B2 - Processing robot apparatus and continuous feed rate control method

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Publication number: JP3567620B2
Application number: JP15931296A
Authority: JP
Inventors: 信昭大木; 憲一徳田
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-06-20
Also published as: JPH1011125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットと各種工具・刃具を用いてバリ取りや切断加工などを行う加工ロボット装置及び連続送り速度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ロボットを使用して研削・切削・切断・削除を行う場合、一般的に加工対象物（ワーク）にその目的に合った刃具を作用させる。刃具は工具により回転もしくは振動させられる。
【０００３】
一般的に広く使用されているロボットはティーチングプレイバック方式であり、事前に教示された動きを繰り返すものである。通常、ワークの材質や加工条件（研削深さや切断面積）に合わせて動作位置と送り速度を設定する。
【０００４】
工具は、人間が使用する目的で製作された物や、ロボット専用（工作機械用も含む）など様々な種類があるが、その能力には限界があり、加工負荷が教示時の設定よりも増加して工具能力を越えてしまうと工具の動作が停止してしまう。更に、刃具は使用するにつれて摩耗等により加工能力が落ちるので、工具の負荷は常時増加し、ついには工具の加工能力を越えてしまう場合もある。そのような状態になっても、ロボットは教示された送り速度のまま作業を続行しようとするため、工具は過負荷となり、最終的に刃具や工具の破損を招いてしまう。
【０００５】
この対策として、工具の負荷を検出し、過負荷状態となった場合、一時的に送りを停止し、停止位置での切削または研削により負荷が下がった時点で再起動させる工具・刃具の保護方法（特開平２−１３９１６７号）を本出願人が提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）過負荷検出時にロボットを一時停止させるためには、ロボットコントローラのＣＰＵで信号処理を行う必要があり、その間、つまり過負荷を検出してから実際にロボットが停止するまでの間も負荷増加が続くことになる。そのため、停止が間に合わず工具の能力を大きく越えて回転または振動が停止してしまう状態になって、破損する危険が生じる。これを避けるには、一時停止させる設定値（一時停止設定値）より高く回転または振動が停止しない最大の負荷設定値（最上限設定値）を設け、その設定値に達したら即システム停止とする必要がある。但し、システム停止となると、ロボットや周辺装置を原位置に戻す復旧作業が大変なため、通常の研削時にこの最上限まで達しないようにする。
【０００７】
そのために、一時停止設定値と最上限設定値の間隔が大きいほど効率が良いのにあまり高くすることができない。更に、バリ取りのように研削対象の負荷の大きさが不定な場合は、教示時の送り速度を最大負荷が発生した場合を想定して設定するため、平常時のバリが無い場合の工具負荷が低く効率が下がる。
【０００８】
（２）従来の方法では、停止か動作かの状態しか無いため、負荷が大きいと再起動時に再度一時停止が掛かり、繰り返すことになる。この状態では、仕上げ状態も悪く工具・刃具に与える悪影響も多大なため、回数をカウントして設定回数内で研削できない場合は処理不能判断しシステムを停止させている。そのため、ワークのロット変化等で教示時よりも加工負荷が大きめになると停止する場合が多くなってしまう。
【０００９】
（３）送り停止時はロボットアームにも大きな反力が掛かっているため、若干のたわみを生じ、通常の軌跡よりも残り気味となるが、ロボットの送り停止中に加工されて無負荷状態に戻るためその部分に段差を生じる。
【００１０】
（４）加工対象の負荷状態（バリの量等）が教示時と変化した場合、調整は教示されている送り速度を修正するしかない。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決し、工具を最も効率の良い状態で使用できる連続送り速度制御方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、上記課題を解決し、工具を最も効率の良い状態で使用できるとともに、加工効率及び精度の向上が図れる加工ロボット装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ティーチングプレイバック方式の産業用ロボットと工具・刃具を用いて加工作業を行う際、工具負荷を検出し、負荷が目標負荷となるように送り速度を変更する連続送り速度制御方法において、送り速度を決定するために、工具負荷と目標負荷の偏差と、偏差の変化率から、ファジィ推論により送り速度の加速度を演算して速度指令を得ることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、ティーチングプレイバック方式の産業用ロボットと工具・刃具を用いて加工作業を行う際、工具負荷を検出し、負荷が目標負荷となるように送り速度を変更する連続送り速度制御方法において、送り速度を決定するために、工具負荷と目標負荷の偏差と、偏差の変化率から、ファジィ推論により送り速度の加速度を演算して速度指令を得る一方、最上限値を設定しこの最上限値の検出時にロボットの送りを一時停止させ、一定時間後に再度負荷チェックを行い、負荷が下がっていた場合は送り速度を低速にした上で再起動させること、または教示の段階から大きな負荷が予測される場合は、その部位の研削直前に送り速度減速指令を与えて強制的に減速し、負荷ピークを低減させることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、ティーチングプレイバック方式の産業用ロボットと工具・刃具を用い、ロボットコントローラで産業用ロボットを制御して加工作業を行う加工ロボット装置において、工具負荷を検出する負荷トランスジューサと、各種接続機器の制御と信号の演算処理を行うＣＰＵに、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、Ｄ／Ｏ、Ｄ／Ｉをデータバスで接続した構成の連続送り速度制御ユニットとを備え、送り速度を決定するために、工具負荷と目標負荷の偏差と、偏差の変化率から、ファジィ推論により送り速度の加速度を演算して速度指令を得るようにしたこと、並びにＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵの機能を連続送り速度制御ユニット用ＣＰＵあるいはロボットコントローラの管理ＣＰＵに持たせるようにしたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施形態１を示す。図中、１はロボット本体、２はティーチングプレイバック方式のロボットコントローラ、３は連続送り速度制御ユニット、４は前記ロボット本体１のアームに取り付けた高周波電動工具、５はこの高周波電動工具４の電源として用いるインバータ装置である。このインバータ装置５の出力端には高周波電動工具４の駆動電動機、例えば誘導電動機４Ｍを接続し、その負荷電流及び電圧を検出して負荷トランスジューサ（電力変換器）６の入力としている。
【００１７】
前記ロボットコントローラ２は、管理ＣＰＵ２−１、データメモリ２−２、制御ＣＰＵ２−３、位置検出インターフェース２−４、サーボインターフェース２−５、サーボドライバ２−６、Ｉ／Ｏインターフェースユニット２−７により構成している。Ｉ／Ｏインターフェースユニット２−７は、Ｄ／Ｉインターフェース２−７Ａ、Ｄ／Ｏインターフェース２−７Ｂ及びＡ／Ｄ変換器２−７Ｃを有する。
【００１８】
管理ＣＰＵ２−１は、ロボットを任意の位置に動かすインチング動作や教示操作（マンマシンインターフェース）、教示データの記憶、再生を行う機能を持つ。また、各入出力信号の条件により、停止させたり、動作速度を変化させる適応制御を処理する。データメモリ２−２は、教示データや制御パラメータを記憶する。制御ＣＰＵ２−３は、管理ＣＰＵ２−１より与えられる教示位置データから、アーム各軸を制御する。位置検出インターフェース２−４は、各軸のサーボモータに取り付けられたアブソリュート（ＡＢＳ）エンコーダからのパルスを制御ＣＰＵ２−３に与える。サーボインターフェース２−５は、制御ＣＰＵ２−３からの各軸動作角度指令をサーボドライバ２−６に与えるパルスデータに変換する。サーボドライバ２−６は、各軸のモータを駆動する。Ｄ／Ｉインターフェース２−７Ａは、ディジタル信号を入力する。Ｄ／Ｏインターフェース２−７Ｂは、ディジタル信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器２−７Ｃは、アナログ信号をディジタル信号に変換する。
【００１９】
なお、ロボットコントローラ２は、一般のティーチングプレイバック方式のコントローラのＩ／ＯインターフェースにＡ／Ｄ変換器２−７Ｃを追加して、電圧信号を０Ｖ〜フルスケールに対し０〜１００％の内部データに変換して扱うことができるようにしたものである。
【００２０】
前記連続送り速度制御ユニット３は、各種接続機器の制御と信号の演算処理を行うＣＰＵ３−１に、ファジィ（ＦＵＺＺＹ）演算ＣＰＵ３−２、Ａ／Ｄ変換器３−３、Ｄ／Ａ変換器３−４、Ｄ／Ｏ（ディジタル出力器）３−５、Ｄ／Ｉ（ディジタル入力器）３−６をデータバスで接続した構成としている。
【００２１】
前記負荷トランスジューサ６は、工具４の入力電力を測定してそれに比例した電圧を出力する。この出力電圧は、連続送り速度制御ユニット３のＡ／Ｄ変換器３−３の入力としている。
【００２２】
上記構成において、工具４には、回転、振動を問わず最大の能力を発揮する負荷を設定することが可能である。本発明では、常時この負荷となるように追従させるため、負荷の偏差と偏差の変化率を常時監視し、その変化に応じてＦＵＺＺＹ推論により加速度を演算し、積分した後にロボットコントローラ２に速度指令として与え、送り速度を変えることで工具４の負荷を調整する。
【００２３】
図２に基本的な信号処理の流れ（フロー図）を示す。連続送り速度制御ユニット３には、事前に初期設定値やＦＵＺＺＹ制御に要する知識が記憶されている。電源が投入されると、まず目標負荷値Ａ_ｓ及びその他のパラメータが設定される（ステップＳ１）。続いて、負荷トランスジューサ６の出力電圧信号が連続送り速度制御ユニット３のＡ／Ｄ変換器３−３により内部データに変換される（Ｓ２）。変換されたデータは、ＣＰＵ３−１により前処理が行われる。
【００２４】
即ち、負荷測定値Ａ_ｉから目標負荷値Ａ_ｓを引いて負荷偏差ΔＡ_ｉを演算する（Ｓ３）、メンバーシップ関数の入力範囲に合わせるため、ΔＡ_ｉにゲインＧ_１を掛けてΔＡ_ＩＮＰを演算する（Ｓ４）、ΔＡ_ｉから前回の処理で演算されたΔＡ_ｉ−１を引いて偏差の変化率Δａ_ｉを演算する（Ｓ５）、メンバーシップ関数の入力範囲に合わせるため、Δａ_ｉにゲインＧ_２を掛けてΔａ_ＩＮＰを演算する（Ｓ６）、といった処理が順次実行される。この後、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２でＦＵＺＺＹ推論が実行される（Ｓ７）。このＦＵＺＺＹ推論で使用されるＦＵＺＺＹ制御の知識（ルール及びメンバーシップ関数）の一例を表１と図３〜図５に示す。その詳細は後述する。この知識を用いて推論結果を得る方法は、ＦＵＺＺＹ推論の一般的な手法である重心法を採用している。
【００２５】
演算結果は、速度指令の加速度ΔＶ_ＯＵＴとして出力される。この後、最適な増加・減少量となるようにΔＶ_ＯＵＴにゲインＧ_３を掛けてΔＶ_ｉを演算し（Ｓ８）、これを前回の処理で出力した積分値Ｖ_ｉ−１に加算（積分）して速度指令値Ｖ_ｉとする（Ｓ９）。速度指令値Ｖ_ｉは、Ｄ／Ａ変換器３−４を介してロボットコントローラ２に出力される（Ｓ１０）。ロボットコントローラ２では、Ａ／Ｄ変換器２−７Ｃによりアナログ入力電圧が０〜１００％に変換される（Ｓ１１）。この出力値をティーチング時の指定速度に掛けることにより、加工時の送り速度を変化させる。
【００２６】
なお、連続送り速度制御ユニット３は、工具４の運転状態を負荷トランスジューサ６により監視し、故障と判断した場合にはロボットコントローラ２に「グラインダ異常」信号を出力する。また、上記制御でも処理しきれないほど急激に負荷が増大した場合は、ロボット１を停止する信号を出力し、工具・刃具及びロボットを保護する。
【００２７】
ＦＵＺＺＹ推論に用いるルールを表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
この表は、偏差ΔＡ_ｉと偏差の変化率Δａ_ｉの組み合わせをマトリックスとして示しており、例えば表の第２行第３列の「ＰＭ」は、ファジィルールにおける下記の組み合わせを表している。
【００３０】
「ｉｆ ΔＡ_ｉ＝ＮＳａｎｄ Δａ_ｉ＝ＮＭｔｈｅｎ ΔＶ_ｉ＝ＰＭ」
表中の記号ＰＬ、ＰＭ、ＰＳ、ＺＲ、ＮＳ、ＮＭ、ＮＬは、それぞれ「正で大きい」、「正で中くらい」、「正で小さい」、「ゼロ」、「負で小さい」、「負で中くらい」、「負で大きい」という後述のメンバーシップ関数のラベルを示す。
【００３１】
ルールの特徴は、偏差ΔＡ_ｉが大きくなるほど、また偏差の変化率Δａ_ｉが大きくなるほど加速度ΔＶ_ｉの絶対値は大きくなり、変化する度合いは高くなることを基本とするものであり、負荷の変化が大きいほど敏感に反応し、目標に近いほど反応が鈍くなる非線形制御を実現できる。この実施形態では、特に目標負荷近辺での制御安定性を確保するために、マトリックスの中央付近で「ＺＲ」の範囲を広くしている。
【００３２】
なお、組み合わせは、上記例に限定されるものではなく、対象ワークの制御性に応じて各ラベルの範囲を増減し最適なものを選定する。
【００３３】
次に、メンバーシップ関数について説明する。条件部は、負荷偏差ΔＡ_ｉと偏差の変化率Δａ_ｉの２入力である。図３及び図４にそのメンバーシップ関数を示す。入力値は、負荷トランスジューサ６のフルスケールに対する割合として入力される。
【００３４】
入力（１）の負荷偏差ΔＡ_ｉのメンバーシップ関数の特徴は、外側に近いほど各ファジィ集合の間隔が狭くなるように設定することにより、偏差が大きい場合に反応を敏感にし、０付近では不感帯に近い特性を持たせて応答性の向上と制御の安定性を両立させていることである。
【００３５】
なお、ファジィ集合の形は、図示例の３角型の他に、釣り鐘型、台形型等がある。実施形態では、代表的な３角型を例示している。
【００３６】
入力（２）の負荷偏差の変化率Δａ_ｉのメンバーシップ関数の特徴は、外側に近いほど各ファジィ集合の間隔が狭くなるように設定することにより、偏差が大きい場合に反応を敏感にし、０付近では不感帯に近い特性を持たせて応答性の向上と制御の安定性を両立させていることである。
【００３７】
なお、ファジィ集合の形式は、図示例の３角型の他に、釣り鐘型、台形型等がある。実施形態では、代表的な３角型を例示している。
【００３８】
結論部は、送り速度増加率ΔＶ_ｉの１出力である。図５にそのメンバーシップ関数を示す。出力値は、最終的にゲインを掛けて使用される。
【００３９】
出力の送り速度増加率ΔＶ_ｉのメンバーシップ関数の特徴は、０に近いほど各ファジィ集合の間隔が狭くなるように設定することにより、ラベルが大きいほど出力されるΔＶ_ｉが大きくなるような非線形的な出力値を得られることである。
【００４０】
なお、実施形態のファジィ集合の型式は、シングルトンと呼ばれる型であり、他に３角型、釣り鐘型、台形型等があるが、制御特性に大きな影響を与えないので、設定の容易なシングルトン型を例示している。
【００４１】
上記実施形態では、ロボットコントローラ２とは別に連続送り速度制御ユニット３を設置し、連続送り速度制御ユニット３にロボットコントローラ２との信号の授受を行うためにＤ／Ｏ、Ｄ／Ｉ、Ｄ／Ａの各インターフェースを持たせており、その動作は、要約すると、
（１）「工具起動」信号を受けると、制御ユニット３はインバータ装置５に運転信号を出力し、起動完了後、無負荷電流をチェックする、
（２）「制御ＯＮ／ＯＦＦ」信号を受けると、工具４の起動を確認し、異常が無い場合、前述の知識に従いＤ／Ａ変換器３−４にロボット１の送り速度指令（電圧）として出力する、
（３）工具４の起動後のチェックで異常となった場合、制御ユニット３は「グラインダ異常」と「ロボット停止」信号を出力し、ロボットコントローラ２は異常を表示して停止する、
といった動作になる。
【００４２】
上記実施形態１の制御ユニット３のＣＰＵ３−１をグレードアップし、ファジィ推論処理をソフト的に行えば、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２を省略できる。その場合、Ａ／Ｄ変換器を内蔵しているか、あるいは追加可能な仕様であれば、ロボットコントローラは既設のコントローラを大きく改造することなく連続送り速度制御ユニットを付設するだけで済み、汎用性が高くなる。また、制御ユニット３のＣＰＵの負担は大きくなるが、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵの省略によってコストの低減が図れる。
【００４３】
図６に本発明の実施形態２を示す。この実施形態２では、実施形態１における連続送り速度制御ユニット３の主要部（ＣＰＵ３−１、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２、Ａ／Ｄ変換器３−３）で構成する制御ユニット部３´をロボットコントローラ２´のＩ／Ｏインターフェースユニット２−７´内に組み込み、信号の授受や送り速度指令の出力をロボットコントローラ２´のＩ／Ｏデータバスで行うようにしている。
【００４４】
上記構成においては、ロボットコントローラ２´は制御ユニット部３´に対し、ロボット用Ａ／Ｄ変換器と同様に認識する。各信号の処理は、実施形態１と同様である。
【００４５】
この実施形態２では、送り速度制御ユニット側のＤ／Ｏ、Ｄ／Ｉ、Ｄ／Ａ変換器及びロボットコントローラのＡ／Ｄ変換器を省略するとともに、制御ユニット部３´をロボットコントローラ２´に組み込んでいるため、盤の増設等が不要になって大幅なコストダウンとなる。また、速度指令のＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換処理がなくなるため、処理の高速化が図れる。更に、ロボットコントローラ内蔵であっても別個にＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２を持っているため、制御サイクルが早く応答性が良好となる。
【００４６】
上記実施形態２において、制御ユニット部３´のＣＰＵ３−１をグレードアップし、ファジィ推論処理をソフト的に行えば、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２を省略できる。これにより、一層コストの低減が図れる。
【００４７】
図７に本発明の実施形態３を示す。この実施形態３では、ロボットコントローラ２″の管理ＣＰＵボード上にＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２を配設し、管理ＣＰＵ２−１で制御を行うようにしている。つまり、実施形態２と同様に連続送り速度制御ユニットをロボットコントローラに組み込んだ構成としている。
【００４８】
このような構成とすると、管理ＣＰＵ２−１でプログラムの制御も行えるため、設定変更等を専用の命令にしたり、ティーチングボックス等のロボット側のマンマシンインターフェースが利用できるようになり、使い勝手の向上が図れる。また、送り速度制御ユニット側の入出力インターフェースを省略したり、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵのロボットコントローラへの組み込みにより盤増設を不要としたので、大幅なコストダウンとなる。更に、速度指令のＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換処理がなくなるため、処理の高速化が図れる。しかも、ロボットコントローラ内蔵であっても別個にＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２を持っているため、制御サイクルが早く応答性が良好となる。
【００４９】
上記実施形態３において、管理ＣＰＵ３−１をグレードアップし、ファジィ推論処理をも行うようにすれば、ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ３−２を省略できる。これにより、一層コストの低減が図れる。
【００５０】
上記各実施形態１〜３の特徴
（１）目標負荷を設定し、常時その負荷で加工できるように送り速度を変化させるように制御すること（工具を最も効率の良い状態で使用可能とすること）．
（２）目標負荷に対する偏差と偏差の変化率からＦＵＺＺＹ推論により加速度を求めること．
負荷の演算にＦＵＺＺＹ推論を採用する理由
ａ．目標追従性の向上
目標負荷に早く収束させるため、偏差が大きい場合には応答性を早くし、偏差が小さい場合には遅くすることで制御の安定性と高い応答性を両立させること（偏差の変化率でも同様）が必要であり、ＦＵＺＺＹ制御を採用し、その知識（ルールとメンバーシップ関数）の組み方を選定することで非線形制
御の構築を容易にする．
ｂ．制御条件の変化に対する適応性の向上
制御性能の変化が連続的であるため、最適な条件で制御できる．
ｃ．急激な変化への適応性の向上
急激な変化が発生した場合、その時の偏差と偏差の変化率の大きさに応じて
先読み制御ができるため、適応性が向上する．
（３）求めた加速度を積分して送り速度とするため、ワークの材質や加工条件の差から最終的な送り速度指令値が変わっても問題なく制御できること．
図８に本発明の実施形態４を示す。実施形態４は、処理の遅れによる制御対応限界を越えるような負荷の急激な変化があった場合でも、連続送り制御の特徴を活かしてなるべくライン停止をさせずに処理することを目的としている。連続送り速度制御は、工具負荷に応じてロボットコントローラに速度変更指令電圧を出力し、コントローラはその電圧を０〜１００％の数値に内部変換してプログラムで指定されている送り速度を加減しているため、負荷が低い場合は速度変更指令の１００％を維持するようになり、送り速度はプログラムでの指定そのものとなる。このプログラムでの指定速度を上げれば、負荷が急に増大した場合の変化率が速度に応じて増加するため、負荷のばらつきが大きい場合の効率は良くなるが、負荷が急に増大した場合の変化率が速度に応じて増加するため、処理のタイムラグによる負荷ピークが増加するようになる。この負荷ピークが工具の能力を大きく越えると、工具の動作が停止してしまうため、保護のためにシステムを停止させる必要があり、頻繁にこの状態が起きると全体の効率が悪くなり、結果的にプログラムで指定できる最大速度の増大が期待できなくなる。
【００５１】
この実施形態４では、システム停止時における自動復帰動作を追加することにより、負荷ピークを抑えプログラムでの指定速度を上げてライン停止事態を避けるようにしている。
【００５２】
図中、１はロボット本体、２はティーチングプレイバック方式のロボットコントローラ、３は連続送り速度制御ユニット、４Ｇは前記ロボット本体１のアームに取り付けた高周波電動アングルグラインダ、５はこのグラインダ４Ｇの電源として用いるインバータ装置である。このインバータ装置５の出力端にはグラインダ４Ｇの駆動電動機、例えば誘導電動機を接続し、その負荷電流を検出して負荷トランスジューサ（電流変換器）６´の入力としている。
【００５３】
この実施形態４では、システム停止を掛ける設定値は、安全を見込んで工具の能力を越えて動作停止に陥る直前のレベルに設定している。この設定値を「最上限値」と呼ぶ。例えば、３ｋｗ高周波電動アングルグラインダの場合、負荷電流２６Ａ時に最大出力５ｋｗを発生するため、これを越えると急激に出力・トルクが共に低下し出力軸が回転停止状態に陥る。そこで、処理遅れが発生しても越えることがないように安全を見込んで２０Ａに設定している。
【００５４】
そのため、システム停止しても実際に回転不能状態まで行かない場合もあるので、「最上限値」を検出した場合にはシステム停止として自動運転を中断するのではなく、ロボットの送りを一時停止させ、一定時間後に再度負荷チェックして下がっていた場合は送り速度指令を低速にした上で再起動させる。この制御動作により、負荷が大きくても急激な負荷増大は起こらなくなり、再起動後は連続送り速度制御を掛けて動作するために最適な送り速度で加工が行われる。その処理フローを図９に示す。このフロー図に示す処理は、連続送り速度制御ユニット３内の制御ＣＰＵ３−１で行うことになる。処理フローは、次の通りである。
【００５５】
まず、負荷チェツクを行い（Ｓ２１）、正常の時は連続送り速度制御を実行し（Ｓ２２）、次いで研削終了か否かを判断する（Ｓ２３）。負荷チェックで「最上限」検出があった場合はロボット一時停止処理（Ｓ２４）を行い、１秒程度の待ち時間を取る（Ｓ２５）。この後、再負荷チェックを行い（Ｓ２６）、負荷が下がっていた場合は送り速度指令変更（１０〜２０％程度）の処理（Ｓ２７）を実行し、ロボットを再起動する（Ｓ２８）。負荷が下がっていない場合は、システム停止とする（Ｓ２９）。研削未終了時とロボット再起動時には初段階の負荷チェック（Ｓ２１）に戻る。
【００５６】
この処理の追加によって、負荷ピークの増大により停止しても、まだ工具が停止していない場合は再起動して加工が続行されることになり、システム停止の頻度が減少する。そのため、プログラムで指定する研削時の最大速度が速くなって、負荷が小さい場合の加工効率が良くなる。特に、負荷の大きさが一定しないで大きく変動する場合に有効である。
【００５７】
また、予め負荷の増大が予想される場合、例えば鋳物の湯口や揚がり等、教示の段階から大きな負荷が工具に掛かることが予め予測できる場合は、ティーチングされているロボットプログラムからその部位を研削する直前に送り速度制御ユニットへ「送り速度減速指令」（Ｄ／Ｏ出力）を与え、送り速度指令を１０〜２０％程度に強制的に減速し研削を開始することにより、負荷ピークを低く抑えることが可能であり、この制御動作を追加する。この強制減速は、研削を開始して工具負荷が無負荷状態を脱するか（研削を開始したと判断）、減速開始から予め設定された一定時間を経過したか（ティーチング時に想定したよりも湯口や揚がりが小さかった場合）のどちらかの条件で解除され、通常の連続送り速度制御に復帰し研削を行うので、負荷の増加が大きくなかった場合でも、強制減速による作業効率悪化を最小限にすることができる。図１０に「送り速度減速指令」入力時の処理フローを示す。このフロー図に示す処理は、連続送り速度制御ユニット３内の制御ＣＰＵ３−１で行うことになる。処理フローは、次の通りである。
【００５８】
まず、送り速度減速指令チェックを行い（Ｓ３１）、ＯＦＦ時には連続送り速度制御（Ｓ３２）、研削終了か否かの判断（Ｓ３３）のルーチンを実行し、ＯＮ時には送り速度減速指令保持（１０〜２０％）の処理（Ｓ３４）、減速保持時間チェック（Ｓ３５）、負荷電流が無負荷電流値上限以上か否かの判断（Ｓ３６）のルーチンを実行する。減速保持時間（１〜２秒程度）に達した時と負荷電流が上限を越えている時は、送り速度指令固定解除の処理（Ｓ３７）を行い、連続送り速度制御の処理（Ｓ３２）に戻る。
【００５９】
この処理の追加によって、上述のような状態で一時停止することがなくなり、予測可能な揚がりや湯口が多い場合にもシステム停止や一時停止をすることなく研削加工が実行される。つまり、効率が良く、かつ安定した研削作業となる。これは、予め大きな負荷があると予測できるが、その大きさが変動するような場合に有効である。
【００６０】
なお、「最上限」検出時の処理と「送り速度減速指令」入力時の処理を併せて行えば、適用範囲の拡大が図れ、連続送り速度制御に有用である。
【００６１】
次に、本発明の応用例を説明する。応用例の一つは、前述の高周波電動アングルグラインダを工具とした例（図８の実施形態４）で、鋳物のバリ研削に適用した場合である。高周波電動アングルグラインダは、オフセット砥石を刃具とし、重研削に向いている。駆動モータは、２ポールのインダクションモータで、三相２００Ｖ２５０Ｈｚの電源（インバータ装置）としている。負荷トランスジューサに電流変換器６´を使用していることは実施形態（図８）と同様であり、動作も同様となる。
【００６２】
バリの研削または切削に比較的多く用いる電動工具としては、高周波電動アングルグラインダの他、高周波スピンドル（一般的に高周波電源を使用し、１〜数万の高回転数で、砥石またはエンドミルを刃具とする）、インターナルグラインダ（１〜数万の高回転数グラインダで、インターナル砥石を刃具として、主に鋳物などの内面を研削する）、ストレートグラインダ（スピンドルよりも低速で、主に平型砥石を取り付け、面積の広い平面を研削する）などがある。また、工具の電源は、単相１００Ｖ５０／６０Ｈｚでもその使用に合った負荷トランスジューサを使用すれば可能であり、手作業用のアングルグラインダやストレートグラインダなどでも同様に使用できる。更に、鋳物のバリ取りの他、溶接ビードの研削やＦＲＰなど他の材料のバリ取りにも適用できる。
【００６３】
図１１にエアスピンドルを使用したバリ取りロボット装置（実施形態５）を示す。エアスピンドルを使用し、機械加工バリ（カエリ）を切削する場合は、削り過ぎないよう、エアスピンドル４Ｓａの部分にパルスピックアップ７を取り付けている。この実施形態５では、負荷トランスジューサ６″として回転計を用いており、パルスピックアップ７からの入力を回転数に変換し、それに比例した電圧として出力する。負荷トランスジューサ６″の出力を連続送り速度制御ユニット３に入力し、ファジィ推論により演算してロボットコントローラ２に速度指令を出力し、この速度指令によりプログラムで指定された送り速度を変更しながらロボット１を制御することは、前述と同様である。
【００６４】
この他のエア工具としては、エアアングルグラインダ（刃具はオフセット砥石、電動に比べ軽研削向き）、エアインターナルグラインダ（インターナル砥石を刃具として、主にワークの内面を研削する）、エアストレートグラインダ（スピンドルよりも低速で、主に平型砥石を取り付け、面積の広い平面を研削する）などがある。また、同様の構成でＦＲＰのバリ研削、溶接ビードの研削などにも適用できる。
【００６５】
図１２及び図１３に電動工具によるＦＲＰ製品のトリミング（切断加工）の例（実施形態６及び７）を示す。この例は、構成的には前記実施形態４と同様であり、電動アングルグラインダ４Ｇに刃具としてカッター（ダイヤモンドを電着した鋸刃）８を取り付けてトリミングする場合（図１２）と、電動スピンドル４Ｓｅに刃具としてルータービット８´を取り付けてトリミングする場合（図１３）である。
【００６６】
前者は、直線部を長距離に亘って切断する用途に適する。後者は、小さなＲ部や曲線のトリミングに適する。信号処理と動作は、実施形態４と同様である。
【００６７】
図１４、図１５に床置き型切断機による鋳造品の湯口切断の例（実施形態８）を示す。この実施形態８では、電動の床置き型切断機１１を用いており、切断機１１にチップソー１１Ａを刃具として取り付け、ロボット１にワーク１２をつかませてその湯口１２Ａを切断する。チップソー１１Ａは、駆動モータ１１Ｂ、プーリ１１Ｃ、ベルト１１Ｄなどにより回転駆動する。工具負荷は、電流変換器を用いた負荷トランスジューサ６´により検出している。ここでは、電流変換器を用いたが、電力変換器でもよい。また、一般にこのような用途の場合は、モータの容量が大きくそれに伴いイナーシャも大きくなるため、より早く負荷変動を捕らえる手段としてトルク変換器を用いることもある。その場合は、図１５のようにチップソー１１Ａを取り付けた軸にカップリング１１Ｅを介してトルクセンサ１３を挿設し、これをアンプ（負荷トランスジューサ）６Ｔに接続する。信号処理と動作は、実施形態４と同様である。
【００６８】
トルク変換器の一例（株式会社クボタ製）を図１６、図１７に示す。図１６は動作原理図、図１７はブロック図である。軸３１にトルクが負荷されると、溝加工部Ａ、Ｂにそれぞれ引張応力、圧縮応力が働き、溝加工部Ａ、Ｂの透磁率がそれぞれ増加、減少する。これを電圧／電流変換して出力する。そのために、２系の励磁コイル３２Ａ，３２Ｂと検出コイル３３Ａ，３３Ｂを設け、アンプ６Ｔに接続する。アンプ６Ｔは、発振回路３４、パワーアンプ３５、整流回路３６Ａ及び３６Ｂ、フィルタ３７Ａ及び３７Ｂ、演算回路３８、Ｖ／Ｉ変換器３９などにより構成する。Ａコイル系では、引張応力＋σにより溝加工部Ａの透磁率が増加し、出力電圧が増加する。Ｂコイル系では、圧縮応力−σにより溝加工部Ｂの透磁率が減少し、出力電圧が減少する。両出力電圧の差に基づいてトルクを演算する。
【００６９】
図１８及び図１９にＦＲＰ製品の穴あけ加工の例（実施形態９及び１０）を示す。実施形態９（図１８）では、刃具としてホールソー９を使用し、これを電動ドリル４Ｄｅに取り付ける。負荷トランスジューサとしては、電流変換器を使用する。信号処理と動作は、実施形態４と同様である。
【００７０】
実施形態１０は、キリ穴加工のみの場合や小径のホールソーを使用する場合にエアドリルを使用する例であり、エアドリル４Ｄａにホールソー９´を取り付けている。この場合は、実施形態５と同様に回転数を検出し、送り速度制御に用いる。エアドリルを使用する場合は、工具・刃具の保護のために先願（特開平４−２５０９１０号）のような「定押し圧装置」を取り付けるが、本実施形態では、負荷制御ができるため、その必要がなくなる。
【００７１】
【発明の効果】
Ａ．総体的（基本的）効果
（１）ティーチング時の速度指令をラフに行っても自動で最適な速度に変更しながら加工を行うため、発生が予測される最大負荷で送り速度を限定する必要がなくなり、正常時のサイクルタイムの短縮によって加工効率が上がる、
（２）負荷変動に対する対応能力が上がるため、ラインが停止することが少なくなる、
（３）ティーチングの送り速度の細かい指定が不要なため、送り速度を最適な値に調整する作業が少なくなり、ライン立ち上げ時のカット＆トライに要する時間を短縮できる、
（４）速度変化の指令が０〜１００％の間で連続的に変化するため、動作がスムーズである、
（５）負荷ピークの増大により停止しても、まだ工具が停止していない場合は再起動して加工が続行されるため、システム停止の頻度が減少し、プログラムで指定する研削時の最大速度が速くなって、負荷が小さい場合の加工効率が良くなる、
（６）予測可能な揚がりや湯口が多い場合にもシステム停止や一時停止をすることなく研削加工が実行されるようになり、効率が良く、かつ安定した研削作業となる、
などの効果がある。
【００７２】
Ｂ．応用効果
ａ．バリ研削または切削の場合
（１）常時、工具の目標負荷となるように送り速度を変化させながらバリを研削するために、ロットや個々の品物毎のバリ量のばらつきがあっても、効率よく研削することができるようになり、サイクルタイムを短縮できる、
（２）工具の能力を越えるようなバリが発生しても、送り速度を下げて対応するため、研削可能なバリ量の範囲が広がりシステム停止の頻度が下がる、
（３）過負荷時のロボットの送り速度は連続的に変化するため、一時停止・再起動のように極端ではなくなり、仕上げ品質が安定する、
（４）刃具の摩耗による負荷の増加でも過負荷にならずに加工が続行されることは、寿命が延びることであり、使用時間の延長につながる、
などの効果がある。
【００７３】
ｂ．切断加工の場合
（１）工具負荷の変動の大きい対象物（手作業で積層されるＦＲＰ部品のように厚さが一定でないもの、鋳造品の湯口のように円柱状であるために切断面積が変化するもの、鋳造品の湯口を複数個一度に切断する場合のように切り始め・終わりが同時にできないものなど）に適用すると、負荷に応じた切断速度を自動調節するために、切断厚さが変動しても効率良く切断できる。また、湯口の切断でも、切り始め・終わりの２点を教示するだけで送り速度を自動的に調整するため、切断時間も短縮できる、
（２）切断開始・終了位置も変化する可能性のある対象品の場合は、その前後に切断速度と同じ空走区間を設けて、いきなり接近する速度で切り込んだり、切断が終了する前に離脱動作をすることがないようにしているためにその制御動作による効率低下は免れないが、刃物の負荷を検知して送り速度を切断に最適な値にするため、空走区間の速度を従来の数倍に増大させることができるようになり、空走時間の大幅な短縮が可能となる、
（３）切断中、刃物は一定の負荷で切削できるため、損傷を防止できる、
（４）工具の能力を越えるような厚い品物が現れても、送り速度を下げて対応できるため、切断できる範囲が広がり、システム停止の頻度が下がる、
（５）過負荷時のロボットの送り速度は、一時停止・再起動のように極端でなくなり、連続的に変化するために仕上げ品質が安定する、
（６）刃具の摩耗による負荷の増加でも、過負荷にならず加工が続行できるので、寿命（使用時間）が延びる、
などの効果がある。
【００７４】
ｃ．穴あけ加工の場合
（１）対象物が手作業で積層されるＦＲＰ部品（厚さが一定でない）のような場合、その工具負荷が大きく変動しても、負荷に応じた穴あけ速度を自動調節するために、厚さが変動しても効率良く穴あけできる。また、加工始め・終わりの２点を教示するだけで送り速度が自動的に調整されるため、加工時間の短縮も図れる、
（２）穴あけ開始・穴あけ終了位置も変化する可能性のある対象品の場合は、その前後に穴あけ速度と同じ空走区間を設けて、いきなり接近する速度で切り込んだり、穴あけが終了する前に離脱動作をすることがないようにしているためにその制御動作による効率低下は免れないが、刃物の負荷を検知して送り速度を穴あけに最適な値にするため、空走区間の速度を従来の数倍に増大させることができるようになり、空走時間の大幅な短縮が可能となる、
（３）穴あけ加工中、刃物は一定の負荷で切削できるため、損傷を防止できる、
（４）工具の能力を越えるような厚い品物が現れても、送り速度を下げて対応できるため、穴加工できる範囲が広がり、システム停止の頻度が下がる、
（５）過負荷時のロボットの送り速度は、一時停止・再起動のように極端でなくなり、連続的に変化するために仕上げ品質が安定する、
（６）刃具の摩耗による負荷の増加でも、過負荷にならず加工が続行できるので、寿命（使用時間）が延びる、
などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示すブロック回路図。
【図２】実施形態１における信号処理の動作フロー図。
【図３】実施形態１の入力（１）（負荷偏差ΔＡ_ｉ）のメンバーシップ関数の例。
【図４】実施形態１の入力（２）（負荷偏差の変化率Δａ_ｉ）のメンバーシップ関数の例。
【図５】実施形態１の出力（送り速度増加率ΔＶ_ｉ）のメンバーシップ関数の例。
【図６】本発明の実施形態２を示すブロック回路図。
【図７】本発明の実施形態３を示すブロック回路図。
【図８】本発明の実施形態４を示すブロック回路図。
【図９】実施形態４における「最上限」検出時のフロー図。
【図１０】実施形態４における「送り速度減速指令」入力時のフロー図。
【図１１】本発明の実施形態５を示すブロック回路図。
【図１２】本発明の実施形態６の工具・刃具を示す側面図。
【図１３】本発明の実施形態７の工具・刃具を示す側面図。
【図１４】本発明の実施形態８を示すブロック回路図。
【図１５】実施形態８におけるトルク変換器の使用例を示す配置・接続図。
【図１６】トルク変換器の動作原理図。
【図１７】トルク変換器のブロック図。
【図１８】本発明の実施形態９の工具・刃具を示す側面図。
【図１９】本発明の実施形態１０の工具・刃具を示す側面図。
【符号の説明】
１…ロボット本体
２、２´、２″…ロボットコントローラ
２−１…管理ＣＰＵ
２−３…制御ＣＰＵ
２−４…位置検出インターフェース
２−６…サーボドライバ
２−７…Ｉ／Ｏインターフェースユニット
２−７Ｃ…Ａ／Ｄ変換器
３、３´…連続送り速度制御ユニット
３−１…ＣＰＵ
３−２…ＦＵＺＺＹ演算ＣＰＵ
３−３…Ａ／Ｄ変換器
３−４…Ｄ／Ａ変換器
４…高周波電動工具
４Ｍ…駆動電動機
４Ｓａ…エアスピンドル
４Ｓｅ…電動スピンドル
４Ｇ…高周波アングルグラインダ
５…インバータ装置
６…負荷トランスジューサ（電力変換器）
６´…負荷トランスジューサ（電流変換器）
６″…負荷トランスジューサ（回転計）
６Ｔ…負荷トランスジューサ（トルクセンサアンプ）
７…パルスピックアップ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing robot device for performing deburring, cutting, and the like using an industrial robot and various tools and cutting tools, and a continuous feed speed control method.
[0002]
[Prior art]
Normally, when grinding, cutting, cutting, or deleting is performed using a robot, a cutting tool suitable for the purpose is generally applied to a workpiece (work). The cutting tool is rotated or vibrated by a tool.
[0003]
Generally, a widely used robot is a teaching playback method, which repeats a movement taught in advance. Usually, the operating position and the feed rate are set according to the material of the work and the processing conditions (grinding depth and cutting area).
[0004]
There are various types of tools, such as those manufactured for human use and robots (including machine tools), but their capabilities are limited, and the processing load increases from the setting at the time of teaching. If the tool capacity is exceeded, the operation of the tool stops. Further, as the cutting tool is used, its working capacity is reduced due to wear and the like, so that the load on the tool is constantly increased and may eventually exceed the working capacity of the tool. Even in such a state, the robot attempts to continue the operation at the taught feed speed, so that the tool is overloaded, and eventually the cutting tool and the tool are damaged.
[0005]
As a countermeasure, a tool / cutting tool protection method that detects the load on the tool, temporarily stops feed when overloaded, and restarts when the load is reduced by cutting or grinding at the stop position. (JP-A-2-139167) has been proposed by the present applicant.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
(1) In order to temporarily stop the robot when an overload is detected, it is necessary to perform signal processing with the CPU of the robot controller. During this period, the load is also maintained until the robot actually stops after the overload is detected. The increase will continue. As a result, the rotation or vibration is stopped in a time exceeding the capability of the tool without stopping in time, and there is a risk of breakage. In order to avoid this, a maximum load set value (maximum set value) that is higher than the set value for temporary stop (pause set value) and does not stop rotation or vibration is provided, and when the set value is reached, the system is stopped immediately. There is a need. However, when the system is stopped, it is difficult to restore the robot and the peripheral devices to the original positions, so that the upper limit is not reached during normal grinding.
[0007]
Therefore, the larger the interval between the pause setting value and the upper limit setting value is, the higher the efficiency is but the higher the efficiency cannot be. Furthermore, when the size of the load to be ground is uncertain such as deburring, the feed speed during teaching is set assuming that the maximum load occurs. But efficiency is reduced.
[0008]
(2) In the conventional method, since there is only a state of stop or operation, if the load is large, a temporary stop is performed again at the time of restart and repeated. In this state, since the finishing state is poor and the adverse effect on the tools and cutting tools is great, the number of times is counted, and if the grinding cannot be performed within the set number of times, the processing is determined to be impossible and the system is stopped. Therefore, when the processing load becomes larger than that at the time of teaching due to a change in the lot of the work or the like, the operation often stops.
[0009]
(3) When the feed is stopped, a large reaction force is also applied to the robot arm, which causes a slight deflection, and the remaining track tends to be less than a normal trajectory. To return, there is a step in that part.
[0010]
(4) If the load state (burr amount, etc.) of the processing target changes from that at the time of teaching, the only adjustment is to correct the feed speed taught.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a continuous feed speed control method that can use a tool in the most efficient state.
[0012]
Another object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a machining robot device that can use a tool in the most efficient state and can improve machining efficiency and accuracy.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a continuous feed speed control method for detecting a tool load and changing a feed speed so that the load becomes a target load when performing a machining operation using an industrial robot of a teaching playback system and a tool / blade. In order to determine the feed speed, the speed command is obtained by calculating the acceleration of the feed speed by fuzzy inference from the deviation between the tool load and the target load and the rate of change of the deviation.
[0014]
The present invention relates to a continuous feed speed control method for detecting a tool load and changing a feed speed so that the load becomes a target load when performing a machining operation using an industrial robot of a teaching playback system and a tool / blade. In order to determine the feed rate, the speed command is obtained by calculating the acceleration of the feed rate by fuzzy inference from the deviation between the tool load and the target load and the rate of change of the deviation, while setting the maximum value and setting this maximum value. Pause the robot feed when the value is detected, check the load again after a certain period of time, and if the load has decreased, reduce the feed speed and restart it, or predict a large load from the teaching stage In this case, a feed speed deceleration command is given immediately before the grinding of the portion to forcibly decelerate the load, thereby reducing the load peak.
[0015]
Further, the present invention provides a machining robot device for performing machining work by controlling an industrial robot with a robot controller using an industrial robot of a teaching playback system and tools and cutting tools, and a load transducer for detecting a tool load and various connections. A continuous feed speed control unit having a configuration in which a FUZZY calculation CPU, an A / D converter, a D / A converter, D / O, and D / I are connected by a data bus to a CPU that controls equipment and performs signal processing. A speed command is obtained by calculating a feed speed acceleration by fuzzy inference from a deviation between a tool load and a target load and a rate of change of the deviation in order to determine a feed speed, and a FUZZY calculation CPU. Function is provided in the CPU for the continuous feed speed control unit or the management CPU of the robot controller. That.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a robot main body, 2 is a robot controller of a teaching playback system, 3 is a continuous feed speed control unit, 4 is a high-frequency electric tool attached to an arm of the robot

main body

1, 5 is a power supply of the high-frequency electric tool 4 It is an inverter device used as. A drive motor of the high-frequency electric tool 4, for example, an induction motor 4M is connected to an output terminal of the inverter device 5, and a load current and a voltage thereof are detected and used as an input of a load transducer (power converter) 6.
[0017]
The robot controller 2 includes a management CPU 2-1, a data memory 2-2, a control CPU 2-3, a position detection interface 2-4, a servo interface 2-5, a servo driver 2-6, and an I / O interface unit 2-7. Make up. The I / O interface unit 2-7 has a D / I interface 2-7A, a D / O interface 2-7B, and an A / D converter 2-7C.
[0018]
The management CPU 2-1 has a function of performing an inching operation for moving the robot to an arbitrary position, a teaching operation (man-machine interface), and storing and reproducing teaching data. Also, adaptive control for stopping or changing the operation speed is processed according to the condition of each input / output signal. The data memory 2-2 stores teaching data and control parameters. The control CPU 2-3 controls each axis of the arm based on the teaching position data given from the management CPU 2-1. The position detection interface 2-4 gives a pulse from an absolute (ABS) encoder attached to the servomotor of each axis to the control CPU 2-3. The servo interface 2-5 converts each axis operation angle command from the control CPU 2-3 into pulse data to be given to the servo driver 2-6. The servo driver 2-6 drives the motor of each axis. The D / I interface 2-7A inputs a digital signal. The D / O interface 2-7B outputs a digital signal. A / D converter 2-7C converts an analog signal into a digital signal.
[0019]
In addition, the robot controller 2 adds an A / D converter 2-7C to the I / O interface of a general teaching playback system controller, and converts the voltage signal from 0 V to 0 to 100% of the internal data with respect to the full scale. It can be handled by converting to.
[0020]
The continuous feed speed control unit 3 includes a fuzzy (FUZZY) calculation CPU 3-2, an A / D converter 3-3, and a D / A converter 3 for a CPU 3-1 that controls various connected devices and performs signal processing. -4, D / O (digital output device) 3-5, and D / I (digital input device) 3-6 connected by a data bus.
[0021]
The load transducer 6 measures the input power of the tool 4 and outputs a voltage proportional thereto. This output voltage is input to the A / D converter 3-3 of the continuous feed speed control unit 3.
[0022]
In the configuration described above, it is possible to set a load that exerts the maximum performance on the tool 4 regardless of rotation or vibration. In the present invention, in order to follow the load at all times, the load deviation and the rate of change of the deviation are constantly monitored, the acceleration is calculated by FUZZY inference according to the change, and the acceleration is calculated. The load of the tool 4 is adjusted by changing the feed rate.
[0023]
FIG. 2 shows a basic signal processing flow (flow diagram). The continuous feed speed control unit 3 stores in advance an initial set value and knowledge required for FUZZY control. When the power is turned on, first, the target load value A _s And other parameters are set (step S1). Subsequently, the output voltage signal of the load transducer 6 is converted into internal data by the A / D converter 3-3 of the continuous feed speed control unit 3 (S2). The converted data is pre-processed by the CPU 3-1.
[0024]
That is, the load measurement value A _i From target load value A _s To obtain the load deviation ΔA _i Is calculated (S3), and ΔA is adjusted to match the input range of the membership function. _i Gain G ₁ Multiplied by ΔA _INP (S4), ΔA _i From the ΔA calculated in the previous process _i-1 And the rate of change of the deviation Δa _i Is calculated (S5), and Δa is adjusted to match the input range of the membership function. _i Gain G ₂ Multiplied by Δa _INP (S6) are sequentially executed. Thereafter, the FUZZY inference is executed by the FUZZY calculation CPU 3-2 (S7). An example of FUZZY control knowledge (rules and membership functions) used in the FUZZY inference is shown in Table 1 and FIGS. The details will be described later. As a method of obtaining an inference result using this knowledge, a centroid method which is a general method of FUZZY inference is adopted.
[0025]
The calculation result is the acceleration ΔV of the speed command. _OUT Is output as Thereafter, ΔV is adjusted so that the amount of increase and decrease becomes optimum. _OUT Gain G ₃ Multiplied by ΔV _i (S8), and this is integrated with the integral value V output in the previous process. _i-1 (Integral) to the speed command value V _i (S9). Speed command value V _i Is output to the robot controller 2 via the D / A converter 3-4 (S10). In the robot controller 2, the analog input voltage is converted to 0 to 100% by the A / D converter 2-7C (S11). By multiplying this output value by the designated speed at the time of teaching, the feed speed at the time of machining is changed.
[0026]
The continuous feed speed control unit 3 monitors the operation state of the tool 4 with the load transducer 6, and outputs a “grinder abnormal” signal to the robot controller 2 when it is determined that the tool 4 has failed. Further, when the load increases so rapidly that even the above control cannot complete the processing, a signal for stopping the robot 1 is output to protect the tools / cutting tools and the robot.
[0027]
Table 1 shows the rules used for FUZZY inference.
[0028]
[Table 1]

[0029]
This table shows the deviation ΔA _i And deviation change rate Δa _i Are shown as a matrix, for example, “PM” in the second row and third column of the table represents the following combination in the fuzzy rule.
[0030]
"If ΔA _i = NS and Δa _i = NM then ΔV _i = PM "
Symbols PL, PM, PS, ZR, NS, NM, and NL in the table are “positive and large”, “positive and medium”, “positive and small”, “zero”, “negative and small”, “ The label of the membership function described below is “negative and medium” and “negative and large”.
[0031]
The feature of the rule is the deviation ΔA _i Becomes larger, and the rate of change of deviation Δa _i Becomes larger, the acceleration ΔV _i Is based on the fact that the absolute value of becomes larger and the degree of change becomes higher. It is possible to realize non-linear control in which the larger the change in the load, the more sensitive the response and the closer to the target, the slower the response. In this embodiment, the range of “ZR” is widened near the center of the matrix in order to secure control stability particularly near the target load.
[0032]
The combination is not limited to the above example, and the range of each label is increased or decreased according to the controllability of the target work, and an optimum combination is selected.
[0033]
Next, the membership function will be described. The condition part is the load deviation ΔA _i And deviation change rate Δa _i Are two inputs. 3 and 4 show the membership functions. The input value is input as a ratio of the load transducer 6 to the full scale.
[0034]
Load deviation ΔA of input (1) _i The feature of the membership function is that by setting the interval of each fuzzy set to be narrower as it is closer to the outside, the response is sensitive when the deviation is large, and the response is close to 0 so that it has a characteristic close to the dead zone. And the stability of control.
[0035]
The shape of the fuzzy set includes a bell shape, a trapezoid shape and the like in addition to the triangular shape in the illustrated example. In the embodiment, a typical triangular type is illustrated.
[0036]
Change rate Δa of load deviation of input (2) _i The feature of the membership function is that by setting the interval of each fuzzy set to be narrower as it is closer to the outside, the response is sensitive when the deviation is large, and the response is close to 0 so that it has a characteristic close to the dead zone. And the stability of control.
[0037]
The form of the fuzzy set includes a bell shape, a trapezoid shape and the like in addition to the triangular shape in the illustrated example. In the embodiment, a typical triangular type is illustrated.
[0038]
The conclusion is that the feed rate increase rate ΔV _i 1 output. FIG. 5 shows the membership function. The output value is finally multiplied and used.
[0039]
Output feed rate increase rate ΔV _i The feature of the membership function of is that the interval between each fuzzy set becomes narrower as it is closer to 0. _i Is to obtain a non-linear output value such that becomes larger.
[0040]
The type of the fuzzy set of the embodiment is a type called a singleton, and there are other types such as a triangle type, a bell type and a trapezoid type. However, since the control characteristics are not greatly affected, the singleton type which is easy to set is used. Is exemplified.
[0041]
In the above embodiment, the continuous feed speed control unit 3 is installed separately from the robot controller 2, and D / O, D / I, D / A has each interface, and the operation is summarized as follows:
(1) Upon receiving the “tool start” signal, the control unit 3 outputs an operation signal to the inverter device 5 and checks the no-load current after the start is completed.
(2) Upon receiving the “control ON / OFF” signal, the activation of the tool 4 is confirmed. If there is no abnormality, the D / A converter 3-4 is sent to the D / A converter 3-4 as a feed speed command (voltage) of the robot 1 according to the above-mentioned knowledge. Output,
(3) If an error occurs during the check after the start of the tool 4, the control unit 3 outputs a "grinder abnormality" and a "robot stop" signal, and the robot controller 2 displays the abnormality and stops.
The operation is as follows.
[0042]
If the CPU 3-1 of the control unit 3 of the first embodiment is upgraded and fuzzy inference processing is performed by software, the FUZZY calculation CPU 3-2 can be omitted. In this case, if the A / D converter is built-in or if it can be added, the robot controller only needs to add a continuous feed speed control unit without greatly modifying the existing controller, and versatility is increased. Get higher. Although the load on the CPU of the control unit 3 increases, the cost can be reduced by omitting the FUZZY calculation CPU.
[0043]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a control unit 3 'composed of the main parts (CPU3-1, FUZZY calculation CPU3-2, A / D converter 3-3) of the continuous feed speed control unit 3 in the first embodiment is a robot controller. It is incorporated in an I / O interface unit 2-7 'of the robot controller 2' so that transmission and reception of signals and output of a feed speed command are performed by an I / O data bus of the robot controller 2 '.
[0044]
In the above configuration, the robot controller 2 'recognizes the control unit 3' in the same manner as the robot A / D converter. The processing of each signal is the same as in the first embodiment.
[0045]
In the second embodiment, the D / O, D / I and D / A converters on the feed speed control unit side and the A / D converter of the robot controller are omitted, and the control unit 3 'is replaced by the robot controller 2'. Since it is incorporated, it is not necessary to add panels or the like, resulting in significant cost reduction. Further, since the A / D and D / A conversion processing of the speed command is eliminated, the processing can be speeded up. Further, even if the robot controller is built in, since the FUZZY calculation CPU 3-2 is separately provided, the control cycle is quick and the response is good.
[0046]
In the second embodiment, if the CPU 3-1 of the control unit 3 'is upgraded and fuzzy inference processing is performed by software, the FUZZY calculation CPU 3-2 can be omitted. Thereby, the cost can be further reduced.
[0047]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the FUZZY calculation CPU 3-2 is provided on the management CPU board of the robot controller 2 ″, and the control is performed by the management CPU 2-1. The control unit is built into the robot controller.
[0048]
With such a configuration, the program can be controlled by the management CPU 2-1, so that the setting change or the like can be made into a dedicated command or a man-machine interface on the robot side such as a teaching box can be used, thereby improving usability. I can do it. In addition, since the input / output interface on the feed speed control unit side is omitted, and the FUZZY calculation CPU is incorporated in the robot controller, it is not necessary to increase the number of boards. Further, since the A / D and D / A conversion processing of the speed command is eliminated, the processing can be speeded up. Moreover, since the robot controller is provided with a separate FUZZY calculation CPU 3-2, the control cycle is fast and the response is good.
[0049]
In the third embodiment, if the management CPU 3-1 is upgraded and fuzzy inference processing is performed, the FUZZY calculation CPU 3-2 can be omitted. Thereby, the cost can be further reduced.
[0050]
Features of the above first to third embodiments
(1) Set the target load and control so as to change the feed rate so that machining can always be performed at that load (make the tool available in the most efficient state).
(2) Obtaining acceleration by FUZZY inference from the deviation from the target load and the rate of change of the deviation.
Reasons for using FUZZY inference for load calculations
a. Improved target tracking
In order to quickly converge to the target load, if the deviation is large, the responsiveness is increased, and if the deviation is small, the response is decreased, thereby achieving both control stability and high responsiveness (the same applies to the rate of change of the deviation). It is necessary to adopt the FUZZY control and select the method of assembling the knowledge (rules and membership functions) to achieve nonlinear control.
Make building your control easy.
b. Improved adaptability to changes in control conditions
Since the control performance changes continuously, it can be controlled under optimal conditions.
c. Improve adaptability to rapid changes
When a sudden change occurs, the deviation at that time and the rate of change of the deviation
Since read-ahead control can be performed, adaptability is improved.
(3) Since the obtained acceleration is integrated into the feed speed, it can be controlled without any problem even if the final feed speed command value changes due to the difference in the material of the work and the processing conditions.
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment aims at performing processing without stopping the line as much as possible by utilizing the features of the continuous feed control even when there is a sudden change in the load that exceeds the control response limit due to processing delay. In continuous feed speed control, a speed change command voltage is output to a robot controller according to a tool load, and the controller internally converts the voltage to a numerical value of 0 to 100% and adjusts a feed speed specified in a program. Therefore, when the load is low, 100% of the speed change command is maintained, and the feed speed is exactly specified by the program. If the speed specified in this program is increased, the rate of change when the load suddenly increases increases according to the speed, so the efficiency when the load variation is large is improved, but when the load suddenly increases, the efficiency is improved. Since the rate of change increases according to the speed, the load peak due to the processing time lag increases. If this load peak greatly exceeds the capability of the tool, the operation of the tool will stop and the system must be stopped for protection, and if this occurs frequently, the overall efficiency will be reduced, resulting in a decrease in efficiency. Increase of the maximum speed that can be specified by the program cannot be expected.
[0051]
In the fourth embodiment, by adding an automatic return operation when the system is stopped, the load peak is suppressed, the speed specified by the program is increased, and the line stop situation is avoided.
[0052]
In the figure, 1 is a robot main body, 2 is a teaching playback type robot controller, 3 is a continuous feed speed control unit, 4G is a high frequency electric angle grinder attached to the arm of the robot

main body

1, and 5 is a power supply for the grinder 4G. This is the inverter device used. A drive motor of the grinder 4G, for example, an induction motor is connected to the output terminal of the inverter device 5, and the load current is detected and used as an input to a load transducer (current converter) 6 '.
[0053]
In the fourth embodiment, the set value at which the system is stopped is set to a level immediately before the operation is stopped due to exceeding the capability of the tool in consideration of safety. This set value is called the "maximum value". For example, in the case of a 3 kW high-frequency electric angle grinder, since a maximum output of 5 kW is generated at a load current of 26 A, if it exceeds this, both the output and the torque are suddenly reduced, and the output shaft falls into a rotation stopped state. Therefore, the safety factor is set to 20A so as not to be exceeded even if a processing delay occurs.
[0054]
Therefore, even if the system stops, it may not actually go to the rotation disabled state.If the "maximum value" is detected, the system will stop and the robot feed will be temporarily stopped instead of suspending automatic operation. If the load is checked again after a certain period of time and the load is lowered, the feed speed command is set to a low speed and restarted. By this control operation, even if the load is large, a sudden increase in the load does not occur, and after the restart, machining is performed at an optimum feed speed for operating with continuous feed speed control. FIG. 9 shows the processing flow. The processing shown in this flowchart is performed by the control CPU 3-1 in the continuous feed speed control unit 3. The processing flow is as follows.
[0055]
First, a load check is performed (S21). If the load is normal, continuous feed speed control is executed (S22), and then it is determined whether or not the grinding is completed (S23). If the "upper limit" is detected in the load check, the robot is temporarily stopped (S24), and a waiting time of about one second is taken (S25). Thereafter, a reload check is performed (S26). If the load has decreased, a process of changing the feed speed command (about 10 to 20%) is executed (S27), and the robot is restarted (S28). If the load has not decreased, the system is stopped (S29). When grinding is not completed and when the robot is restarted, the process returns to the initial stage load check (S21).
[0056]
With the addition of this processing, even if the tool is stopped due to an increase in the load peak, if the tool has not been stopped yet, the tool is restarted and machining is continued, and the frequency of system stoppage is reduced. Therefore, the maximum speed at the time of grinding specified by the program is increased, and the machining efficiency when the load is small is improved. In particular, this is effective when the magnitude of the load fluctuates largely without being constant.
[0057]
If the load is expected to increase in advance, for example, if it is possible to predict in advance that a large load will be applied to the tool from the teaching stage, such as a casting gate or a hoist, the portion is ground from the teaching robot program. Immediately before that, the feed speed control unit is given a "feed speed deceleration command" (D / O output), and the feed speed command is forcibly decelerated to about 10 to 20% to start grinding, thereby suppressing the load peak. Is possible, and this control operation is added. This forced deceleration is performed by starting the grinding and removing the tool load from the no-load state (determining that the grinding has started) or by elapse of a predetermined time from the start of the deceleration (the gate is higher than assumed at the time of teaching). And when the lift is small), the grinding is performed by returning to the normal continuous feed rate control, so that even if the load increase is not large, the work efficiency deterioration due to forced deceleration is minimized. can do. FIG. 10 shows a processing flow when the “feed speed deceleration command” is input. The processing shown in this flowchart is performed by the control CPU 3-1 in the continuous feed speed control unit 3. The processing flow is as follows.
[0058]
First, a feed speed deceleration command check is performed (S31), a continuous feed speed control (S32) is executed when OFF, and a routine for judging whether or not to end grinding (S33) is executed. When ON, a feed speed deceleration command is held (10 to 20). %) (S34), a deceleration holding time check (S35), and a determination of whether the load current is equal to or greater than the no-load current value upper limit (S36). When the deceleration holding time (about 1 to 2 seconds) has been reached and when the load current has exceeded the upper limit, the feed speed command fixing release process (S37) is performed, and the process returns to the continuous feed speed control process (S32). .
[0059]
With the addition of this process, the suspension is not stopped in the above-described state, and the grinding process is performed without stopping or suspending the system even when there is a lot of predictable frying and gates. That is, the grinding operation is efficient and stable. This is effective when a large load can be predicted in advance, but the magnitude fluctuates.
[0060]
If the processing at the time of detecting the “upper limit” and the processing at the time of inputting the “feed speed deceleration command” are performed together, the applicable range can be expanded, which is useful for continuous feed speed control.
[0061]
Next, application examples of the present invention will be described. One of the application examples is an example in which the above-described high-frequency electric angle grinder is used as a tool (Embodiment 4 in FIG. 8), and is applied to burr grinding of a casting. The high-frequency electric angle grinder uses an offset grindstone as a cutting tool and is suitable for heavy grinding. The drive motor is a two-pole induction motor, which is a three-phase 200V 250Hz power supply (inverter device). The use of the current converter 6 'for the load transducer is the same as in the embodiment (FIG. 8), and the operation is also the same.
[0062]
As a power tool that is used relatively frequently for grinding or cutting burrs, in addition to a high-frequency electric angle grinder, a high-frequency spindle (generally using a high-frequency power supply, with a high rotation speed of 10,000 to tens of thousands, ), Internal grinder (a high-speed grinder of 1 to several tens of thousands, using an internal grindstone as a tool to grind mainly the inner surface of castings, etc.), a straight grinder (slower than a spindle, mainly a flat grindstone) And grind a large area). In addition, the power source of the tool can be used even with a single-phase 100 V 50/60 Hz if a load transducer suitable for the use is used, and an angle grinder or a straight grinder for manual work can be used similarly. Further, in addition to deburring of castings, the present invention can be applied to grinding of welding beads and deburring of other materials such as FRP.
[0063]
FIG. 11 shows a deburring robot device using an air spindle (Embodiment 5). When using an air spindle to cut a machined burr (burr), the pulse pickup 7 is attached to the air spindle 4Sa so as not to cut too much. In the fifth embodiment, a tachometer is used as the load transducer 6 ", and the input from the pulse pickup 7 is converted into a rotation speed and output as a voltage proportional thereto. The output of the load transducer 6" is controlled as a continuous feed speed. Inputting to the unit 3 and calculating by fuzzy inference, outputting a speed command to the robot controller 2, and controlling the robot 1 while changing the feed speed specified by the program according to the speed command is the same as described above. .
[0064]
Other air tools include an air angle grinder (the cutting tool is an offset whetstone, suitable for light grinding compared to electric motors), an air internal grinder (an internal whetstone is used as a cutting tool, and mainly grinds the inner surface of the work), an air straight grinder (At a lower speed than the spindle, mainly attaching a flat whetstone and grinding a large surface area). In addition, the same configuration can be applied to burr grinding of FRP, grinding of weld beads, and the like.
[0065]
FIGS. 12 and 13 show examples (embodiments 6 and 7) of trimming (cutting) of an FRP product using a power tool. This example is structurally the same as the above-described fourth embodiment, in which a cutter (saw blade on which diamond is electrodeposited) 8 is attached as a cutting tool to the electric angle grinder 4G for trimming (FIG. 12) and an electric spindle 4Se. In this case, a router bit 8 'is attached as a cutting tool to perform trimming (FIG. 13).
[0066]
The former is suitable for use in cutting a straight portion over a long distance. The latter is suitable for trimming small R portions and curves. The signal processing and operation are the same as in the fourth embodiment.
[0067]
14 and 15 show examples (Eighth Embodiment) of gate cutting of a cast product by a floor-standing type cutting machine. In the eighth embodiment, an electric floor-standing type cutting machine 11 is used, and a tip saw 11A is attached to the cutting machine 11 as a blade, and the robot 1 grips the work 12 to cut the gate 12A. The tip saw 11A is rotationally driven by a drive motor 11B, a pulley 11C, a belt 11D, and the like. The tool load is detected by a load transducer 6 'using a current converter. Here, a current converter is used, but a power converter may be used. In general, in the case of such an application, since the capacity of the motor is large and the inertia increases with the capacity, a torque converter may be used as a means for capturing a load change more quickly. In that case, as shown in FIG. 15, a torque sensor 13 is inserted through a coupling 11E to a shaft to which the tip saw 11A is attached, and this is connected to an amplifier (load transducer) 6T. The signal processing and operation are the same as in the fourth embodiment.
[0068]
FIGS. 16 and 17 show an example of the torque converter (manufactured by Kubota Corporation). FIG. 16 is an operation principle diagram, and FIG. 17 is a block diagram. When a torque is applied to the shaft 31, tensile stress and compressive stress act on the grooved portions A and B, respectively, and the magnetic permeability of the grooved portions A and B respectively increases and decreases. This is voltage / current converted and output. For this purpose, two

excitation coils

32A and 32B and detection coils 33A and 33B are provided and connected to the amplifier 6T. The amplifier 6T includes an oscillation circuit 34, a power amplifier 35,

rectifier circuits

36A and 36B,

filters

37A and 37B, an arithmetic circuit 38, a V / I converter 39, and the like. In the A coil system, the magnetic permeability of the grooved portion A increases due to the tensile stress + σ, and the output voltage increases. In the B coil system, the magnetic permeability of the grooved portion B decreases due to the compressive stress −σ, and the output voltage decreases. The torque is calculated based on the difference between the two output voltages.
[0069]
FIGS. 18 and 19 show examples of drilling of FRP products (Embodiments 9 and 10). In the ninth embodiment (FIG. 18), a hole saw 9 is used as a cutting tool, and this is attached to an electric drill 4De. A current converter is used as a load transducer. The signal processing and operation are the same as in the fourth embodiment.
[0070]
The tenth embodiment is an example in which an air drill is used when only drilling holes or when using a small-diameter hole saw, and a hole saw 9 'is attached to the air drill 4Da. In this case, the number of rotations is detected in the same manner as in the fifth embodiment, and is used for feed speed control. When an air drill is used, a "constant pressing device" as in the prior application (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-250910) is attached to protect tools and cutting tools. However, in this embodiment, the load can be controlled. Eliminates the need.
[0071]
【The invention's effect】
A. Holistic (basic) effects
(1) Even if the speed command at the time of teaching is rough, machining is performed while automatically changing to the optimum speed, so there is no need to limit the feed speed at the maximum load that is expected to occur, and the cycle time during normal operation Processing efficiency is increased by shortening
(2) Since the ability to respond to load fluctuations is increased, the line stops less frequently.
(3) Since it is not necessary to specify the feed rate of teaching finely, the work of adjusting the feed rate to the optimum value is reduced, and the time required for cutting and trying at line startup can be shortened.
(4) Since the speed change command continuously changes between 0 and 100%, the operation is smooth.
(5) Even if the tool is stopped due to an increase in the peak load, if the tool has not stopped yet, the machine will be restarted and processing will continue, so the frequency of system stops will decrease, and the maximum speed during grinding specified by the program will be reduced. Is faster, and the processing efficiency when the load is small is improved.
(6) Even when there is a lot of predictable frying and gates, the grinding process is performed without stopping or temporarily stopping the system, and efficient and stable grinding work is achieved.
And so on.
[0072]
B. Applied effects
a. Burr grinding or cutting
(1) Since burrs are always ground while changing the feed rate so that the target load of the tool is achieved, efficient grinding can be performed even if there is variation in the amount of burrs between lots and individual products. And can shorten the cycle time.
(2) Even if burrs that exceed the capability of the tool are generated, the feed rate is reduced to cope with the burrs.
(3) Since the feed speed of the robot at the time of overload changes continuously, it is not as extreme as pause and restart, and the finish quality is stable.
(4) Processing continues without overload even if the load increases due to wear of the cutting tool, which extends the life and leads to an increase in the use time.
And so on.
[0073]
b. For cutting
(1) An object having a large variation in tool load (one having a non-constant thickness such as FRP parts laminated by hand, one having a cut area due to a cylindrical shape like a gate of a casting, When it is applied to cases where the start and end cannot be cut at the same time, such as when cutting multiple gates at the same time), the cutting speed is automatically adjusted according to the load, so even if the cutting thickness fluctuates. Can be cut efficiently. Also, in cutting the gate, the feed speed is automatically adjusted only by teaching the two points of the start and end of cutting, so the cutting time can be shortened.
(2) In the case of a target product whose cutting start / end position may also change, set an idle running section before and after the cutting speed to cut at the approaching speed immediately or leave before cutting is completed. The efficiency of the control operation is inevitably reduced because it does not operate.However, in order to detect the load on the blade and set the feed speed to the optimal value for cutting, the speed in the idle running section is reduced to the conventional value. It becomes possible to increase several times, and drastically shortens idle running time.
(3) During cutting, the blade can be cut with a certain load, preventing damage.
(4) Even if a thick product that exceeds the capability of the tool appears, the feed rate can be reduced to cope with it, so the range that can be cut is widened and the frequency of system stoppage is reduced.
(5) The feed speed of the robot at the time of overload is not extreme like pause and restart, and the finish quality is stable because it changes continuously.
(6) Even if the load increases due to wear of the cutting tool, machining can be continued without overloading, so that the life (use time) is extended.
And so on.
[0074]
c. For drilling
(1) In the case where the object is a FRP component (thickness is not constant) that is manually laminated, even if the tool load fluctuates greatly, the drilling speed according to the load is automatically adjusted. Drilling can be performed efficiently even if the size changes. In addition, since the feed speed is automatically adjusted only by teaching the two points of the beginning and end of machining, the machining time can be reduced.
(2) In the case of the target product where the drilling start / drilling end position may also change, set an idle running section before and after the drilling speed, and cut immediately at the approaching speed or before drilling ends. The efficiency of the control operation is inevitably reduced due to the prevention of separation operation.However, in order to detect the load on the blade and to adjust the feed speed to the optimum value for drilling, the speed of the idle running section is conventionally Can be increased several times, and the idle running time can be greatly reduced.
(3) During drilling, the blade can be cut with a constant load, preventing damage.
(4) Even if a thick product that exceeds the capability of the tool appears, the feed rate can be reduced to cope with the problem.
(5) The feed speed of the robot at the time of overload is not extreme like pause and restart, and the finish quality is stable because it changes continuously.
(6) Even if the load increases due to wear of the cutting tool, machining can be continued without overloading, so that the life (use time) is extended.
And so on.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation flowchart of signal processing in the first embodiment.
FIG. 3 shows the input (1) (load deviation ΔA) of the first embodiment. _i ) Membership function example.
FIG. 4 shows the input (2) of the first embodiment (change rate Δa of load deviation) _i ) Membership function example.
FIG. 5 shows the output (feed rate increase rate ΔV) of the first embodiment. _i ) Membership function example.
FIG. 6 is a block circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart at the time of detecting “upper limit” in the fourth embodiment.
FIG. 10 is a flowchart when a “feed speed deceleration command” is input in the fourth embodiment.
FIG. 11 is a block circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side view showing a tool / blade according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a side view showing a tool / blade according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block circuit diagram showing an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a layout and connection diagram showing an example of use of a torque converter according to an eighth embodiment.
FIG. 16 is an operation principle diagram of the torque converter.
FIG. 17 is a block diagram of a torque converter.
FIG. 18 is a side view showing a tool / blade according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a side view showing a tool / blade according to a tenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Robot body
2, 2 ', 2 "... Robot controller
2-1 Management CPU
2-3 Control CPU
2-4 Position detection interface
2-6: Servo driver
2-7 ... I / O interface unit
2-7C A / D converter
3, 3 '... continuous feed speed control unit
3-1 CPU
3-2 FUZZY calculation CPU
3-3 A / D converter
3-4 ... D / A converter
4: High frequency power tool
4M ... drive motor
4Sa… Air spindle
4Se ... Electric spindle
4G: High frequency angle grinder
5. Inverter device
6. Load transducer (power converter)
6 '... Load transducer (current converter)
6 ″… Load transducer (Tachometer)
6T: Load transducer (torque sensor amplifier)
7 ... Pulse pickup

Claims

When performing a machining operation using an industrial robot of the teaching playback method and a tool or cutting tool, the continuous feed rate control method that detects the tool load and changes the feed rate so that the load reaches the target load. A continuous feed speed control method, wherein a speed command is obtained by calculating an acceleration of a feed speed by fuzzy inference from a deviation between a tool load and a target load and a change rate of the deviation to determine the speed.

When performing a machining operation using an industrial robot of the teaching playback method and a tool or cutting tool, the continuous feed rate control method that detects the tool load and changes the feed rate so that the load reaches the target load. To determine, from the deviation between the tool load and the target load and the rate of change of the deviation, the acceleration of the feed speed is calculated by fuzzy inference to obtain the speed command, while setting the upper limit and setting the upper limit. A continuous feed speed control method characterized by temporarily stopping the feed of a robot, performing a load check again after a predetermined time, and, when the load is reduced, lowering the feed speed and restarting the feed.

When performing a machining operation using an industrial robot of the teaching playback method and a tool or cutting tool, the continuous feed rate control method that detects the tool load and changes the feed rate so that the load reaches the target load. To determine the deviation between the tool load and the target load, and the rate of change of the deviation, calculate the acceleration of the feed speed by fuzzy inference to obtain a speed command, while if a large load is predicted from the teaching stage, A continuous feed speed control method characterized in that a feed speed deceleration command is given immediately before grinding of the part to forcibly decelerate the load to reduce a load peak.

Using a teaching playback type industrial robot and tools and cutting tools, a robot controller controls the industrial robot to perform machining operations. In a machining robot device, a load transducer that detects the tool load, and controls and signals of various connected devices FUZZY arithmetic CPU, A / D converter, D / A converter, D / O, D / O, and continuous feed speed control unit having a configuration in which data buses are connected to each other. A machining robot device wherein a speed command is obtained by calculating a feed speed acceleration by fuzzy inference from a deviation between a tool load and a target load and a rate of change of the deviation to determine the speed command.

The machining robot device according to claim 4, wherein a main part of the continuous feed speed control unit is incorporated in an I / O interface unit of the robot controller to reduce the number of boards.

5. The processing robot device according to claim 4, wherein the FUZZY operation CPU for the continuous feed speed control unit is incorporated in a management CPU board of the robot controller, and the function is provided to the robot controller.

7. The processing robot device according to claim 4, wherein the FUZZY calculation CPU is omitted, and its function is replaced by a CPU for a continuous feed speed control unit or a management CPU of a robot controller.