JP6208701B2 - クーラントノズルの位置を調整するためのロボットシステム、およびロボット制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、クーラントノズルの位置を調整するためのロボットシステム、およびロボット制御方法に関する。

工作機械のクーラントノズルの位置を調整可能な装置が知られている（例えば、特許文献１および２）。

特開２００２−１８６７４号公報 実開平５−４１６５５号公報

上述した従来技術によれば、クーラントノズルを移動させるために、モータやシリンダ等からなる駆動装置を別途設けている。このような構成によれば、装置が複雑化し、コストの増大に繋がってしまう。

本発明の一態様において、工作機械に設けられたクーラントノズルの位置を調整するためのロボットシステムは、ロボットと、ロボットの動作を制御するロボット制御部と、工作機械によって加工されるワークの種類をロボット制御部に通知する通知部とを備える。

ロボット制御部は、通知部から取得したワークの種類に基づいて、加工するときのワークに対するクーラントノズルの目的位置を決定し、目的位置にクーラントノズルを配置させるように、ロボットによってクーラントノズルを移動させる。

ロボット制御部は、目的位置とクーラントノズルの現在位置との間の差を算出し、算出した差が小さくなるように、ロボットによってクーラントノズルを移動させてもよい。

ロボットシステムは、撮像部をさらに備えてもよい。ロボット制御部は、撮像部によって撮像されたクーラントノズルの画像に基づいて、クーラントノズルの現在位置を特定し、上記差を算出してもよい。

通知部は、撮像部によって撮像されたワークの画像に基づいて、ワークの種類を特定し、ロボット制御部に通知してもよい。撮像部は、ロボットのロボットアームに設置されてもよい。

ロボットシステムは、目的位置を、ワークの種類に関連付けて予め記憶する記憶部をさらに備えてもよい。ロボット制御部は、通知部から受け取ったワークの種類に対応する目的位置を記憶部から読み出してもよい。通知部は、ロボット制御部に接続された外部機器または上位コントローラに内蔵されてもよい。

本発明の他の態様において、工作機械に設けられたクーラントノズルの位置をロボットによって調整するためのロボット制御方法は、工作機械によって加工されるワークの種類を取得することを備える。

また、この方法は、取得したワークの種類に基づいて、工作機械に設置されたワークに対するクーラントノズルの目的位置を決定することと、目的位置にクーラントノズルを配置させるように、ロボットによってクーラントノズルを移動させることとを備える。

本発明の一実施形態に係る工作機械およびロボットシステムの概略図である。 図１に示すロボットシステムのブロック図である。 本発明の一実施形態に係るワークの加工フローを示すフローチャートである。 図３中のステップＳ３のフローチャートである。 図１に示すクーラントノズルが目的位置に配置され、冷媒を吐出している状態を示す図である。 図４中のステップＳ１１の終了時点における、クーラントノズルの位置を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る工作機械およびロボットシステムの概略図である。 図７に示すクーラントノズルの拡大図である。 図７に示すロボットシステムのブロック図である。 本発明の他の実施形態に係るワークの加工フローを示すフローチャートである。 図１０中のステップＳ２４のフローチャートである。 さらに他の実施形態に係るロボットシステムのブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１０について説明する。なお、以下の説明においては、図中の直交座標を基準とし、便宜上、ｘ軸プラス方向を左方、ｙ軸プラス方向（図１の紙面裏側へ向かう方向）を前方、ｚ軸プラス方向を上方とする。

ロボットシステム１０は、ロボット１２、ロボット制御部１４、通知部１６、撮像部１８、および記憶部２０を備える。ロボット１２は、例えば垂直多関節ロボットであって、ロボットベース２２、旋回胴２４、ロボットアーム２６、およびロボットハンド２８を備える。ロボットベース２２は、ワークセルの床に固定されている。旋回胴２４は、ロボットベース２２に鉛直軸周りに旋回可能に取り付けられている。

ロボットアーム２６は、旋回胴２４に回転可能に取り付けられた下腕部３０と、該下腕部３０の先端に回転可能に取り付けられた前腕部３２とを有する。ロボットハンド２８は、手首部３４を介して、前腕部３２の先端に取り付けられている。ロボットハンド２８は、物体の把持および解放といった作業を行うことができる。

本実施形態においては、ロボット制御部１４および記憶部２０は、ロボット制御装置３６に内蔵されている。ロボット制御部１４は、ロボット１２に内蔵されたサーボモータ（図示せず）に指令を送り、ロボット１２の動作を制御する。

記憶部２０は、例えば、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等のような、電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ、または、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等のような、高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリによって構成される。

撮像部１８は、ロボットアーム２６に設置されている。撮像部１８は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサからなる撮像素子を含む。撮像部１８は、レンズを透過して入射する被写体像を光電変換し、画像データとして出力する。

撮像部１８は、ロボット制御部１４からの指令に応じて、後述するクーラントノズル６２およびワークＷを撮像し、撮像した画像データをロボット制御部１４へ送信する。

本実施形態においては、ロボット制御装置３６の外部に設置された外部機器としてのＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）３８が、通知部１６としての機能を担う。なお、通知部１６の機能に関しては、後述する。

ロボット制御部１４は、バス４０を介して、撮像部１８、記憶部２０、およびＰＣ３８と通信可能に接続されている。

次に、工作機械５０について説明する。工作機械５０は、治具Ｊの上に設置されたワークＷを加工する。工作機械５０は、主軸５２、工具５４、主軸駆動部５６、工作機械制御部５８、およびクーラントノズル６２を備える。主軸５２は、上下方向に延在し、その下端に工具５４を保持する。

工作機械制御部５８は、工作機械５０の各構成要素を直接的または間接的に制御する。工作機械制御部５８は、ロボット制御部１４と通信可能に接続されている。ロボット制御部１４および工作機械制御部５８は、互いに通信しつつ、ワークＷへの加工を実行する。

主軸駆動部５６は、例えばサーボモータを有し、工作機械制御部５８からの指令に応じて、主軸５２を上下方向へ移動させる。また、主軸駆動部５６は、工作機械制御部５８からの指令に応じて、主軸５２を鉛直軸周りに回転駆動する。

クーラントノズル６２は、取り付け具６０を介して、工作機械５０の主軸頭（図示せず）に取り付けられている。主軸頭は、ワークセルに対して固定されており、主軸５２を上下方向へ移動可能に保持する。

本実施形態においては、クーラントノズル６２は、軸線Ｏ_１に沿って延在する中空の管状部材であって、取り付け具６０の先端部６０ａに、回動軸６４を介して回動可能に取り付けられている。

回動軸６４は、前後方向に延びており、クーラントノズル６２は、回動軸６４の周りに回動可能である。クーラントノズル６２は、工作機械５０の外部に設置された冷媒供給装置（図示せず）に接続されている。冷媒供給装置から供給された冷媒は、クーラントノズル６２の内部を通って、該クーラントノズル６２の先端に設けられた吐出口６２ａから吐出される。

次に、工作機械５０の動作について説明する。ワークＷを加工するとき、工作機械制御部５８は、主軸駆動部５６に指令を送り、主軸５２をワークＷへ向かって下方へ移動させる。その結果、工具５４の先端が、加工ポイントＰにて、ワークＷの上面と当接する。

ワークＷを加工するとき、加工ポイントＰに冷媒を供給する必要がある。したがって、クーラントノズル６２は、ワークＷを加工するときには、該クーラントノズル６２から吐出された冷媒が加工ポイントＰに衝突するように、ワークＷに対して適切に位置決めされる必要がある。

そこで、本実施形態においては、ロボットシステム１０が、クーラントノズル６２をワークＷに対して適切に位置決めすべく、ロボット１２によって、クーラントノズル６２の位置を調整する。

以下、図１〜図６を参照して、ロボットシステム１０の動作について説明する。図３は、ワークＷの加工フローの一例を示している。図３に示す動作フローは、ロボット制御部１４および工作機械制御部５８が、ユーザまたは上位コントローラから、ワークＷへの加工指令を受け付けたときに、開始する。

ステップＳ１において、ロボット制御部１４は、通知部１６からワークＷの種類を取得する。ワークＷの種類は、例えば、加工前のワークの寸法または形状に応じて、ユーザによって予め設定される。例えば、ワークＷの種類は、加工前のワークＷの寸法および形状に応じて、以下に示す表のように分類される。

ユーザは、ＰＣ３８を操作して、加工されるワークＷの種類を入力する。ＰＣ３８は、通知部１６として機能して、ユーザによって指定されたワークＷの種類に関する情報を、ロボット制御部１４へ通知する。

ステップＳ２において、ロボット制御部１４は、ＰＣ３８から受信したワークＷの種類に基づいて、ワークＷに対するクーラントノズル６２の目的位置を決定する。ここで、目的位置とは、クーラントノズル６２から吐出された冷媒を、加工ポイントＰに衝突させることのできる、ワークＷに対するクーラントノズル６２の位置に相当する。

クーラントノズル６２が目的位置に配置された状態を、図５に示す。この状態においては、クーラントノズル６２は、上下方向に延びる仮想軸Ｏ_２に対して、角度θ_ｔだけ傾斜するように配置されており、冷媒Ａは、加工ポイントＰに衝突するようにクーラントノズル６２から吐出されている。

クーラントノズル６２から吐出された冷媒Ａの噴射経路は、吐出される冷媒の流量（すなわち、冷媒供給装置による冷媒の供給圧力）と、仮想軸Ｏ_２に対するクーラントノズル６２の傾斜角度θとに依存する。

したがって、冷媒の流量と、傾斜角度θと、そのときの冷媒の噴射経路との関係を実験的に予め求めておけば、クーラントノズル６２から冷媒を所望の位置へ送達することができる。

例えば、上記の表１のようにワークＷの種類がユーザによって設定されたとすると、タイプＡ〜Ｃは、それぞれ異なる上下方向の高さを有しているので、タイプＡ〜Ｃの間で、加工ポイントＰの座標は、異なることになる。

したがって、タイプＡ〜Ｃの間で、クーラントノズル６２の目的位置、すなわち角度θ_ｔは、異なることになる。そこで、本実施形態においては、記憶部２０は、ワークＷの種類と、角度θ_ｔとの関係を予め記憶する。例えば、記憶部２０は、以下に示すようなデータテーブルを予め記憶する。

ロボット制御部１４は、ＰＣ３８から受信したワークＷの種類に対応する角度θ_ｔを、記憶部２０から読み出し、読み出した角度θ_ｔに対応するクーラントノズル６２の位置を、クーラントノズル６２の目的位置として決定する。

ステップＳ３において、ロボット制御部１４は、ステップＳ２にて決定した目的位置にクーラントノズル６２を配置させる。このステップＳ３について、図４を参照して説明する。

ステップＳ３が開始された後、ステップＳ１１において、ロボット制御部１４は、クーラントノズル６２を撮像する。具体的には、ロボット制御部１４は、ロボット１２を動作させて、撮像部１８をクーラントノズル６２の後方側へ移動させる。

そして、ロボット制御部１４は、撮像部１８に指令を送り、クーラントノズル６２を後方から撮像する。撮像部１８は、クーラントノズル６２の画像データを、ロボット制御部１４へ送信する。

ステップＳ１２において、ロボット制御部１４は、ステップＳ２にて決定した目的位置と、クーラントノズル６２の現在位置との間の差を算出する。例えば、ステップＳ１１の終了時点において、クーラントノズル６２が、図６中の実線Ｐ_０に示す現在位置に配置されていたとする。

現在位置に配置されたクーラントノズル６２の軸線Ｏ_３は、仮想軸Ｏ_２に対して、角度θ_０だけ傾斜している。本実施形態においては、ロボット制御部１４は、ステップＳ１１にて撮像されたクーラントノズル６２の画像データと、このときの撮像部１８の座標および視線データとに基づいて、角度θ_０を算出する。次いで、ロボット制御部１４は、角度θ_ｔと角度θ_０との差δθ_０＝θ_ｔ−θ_０を算出する。

ステップＳ１３において、ロボット制御部１４は、ロボット１２によってクーラントノズル６２を移動させる。具体的には、ロボット制御部１４は、ロボット１２に内蔵されたサーボモータに指令を送り、ロボットハンド２８をクーラントノズル６２の位置まで移動させ、該クーラントノズル６２を把持する。

例えば、ロボット制御部１４は、ステップＳ１１にて撮像されたクーラントノズル６２の画像データと、撮像部１８の座標および視線データとに基づいて、ロボットハンド２８をクーラントノズル６２の位置まで移動させる。

そして、ロボット制御部１４は、ロボットハンド２８を動作させて、ステップＳ１２にて算出した差δθ_０が小さくなる方向（本実施形態においては、図６の紙面表側から見て時計回り方向）へ、クーラントノズル６２を回動軸６４周りに回動させる。

ステップＳ１４において、ロボット制御部１４は、ステップＳ１１と同様に、撮像部１８に指令を送り、クーラントノズル６２を撮像する。

ステップＳ１５において、ロボット制御部１４は、ステップＳ１２と同様に、この時点におけるクーラントノズル６２の現在位置と、目的位置との間の差を算出する。具体的には、ロボット制御部１４は、ステップＳ１４にて撮像されたクーラントノズル６２の画像データに基づいて、この時点での角度θ_１を算出し、次いで、角度θ_ｔと角度θ_１との差δθ_１＝θ_ｔ−θ_１を算出する。

ステップＳ１６において、ロボット制御部１４は、クーラントノズル６２が目的位置に配置されたか否かを判断する。具体的には、ロボット制御部１４は、ステップＳ１５にて算出した差δθ_１がゼロとなったか否かを判断する。

ロボット制御部１４は、ステップＳ１５にて算出した差δθ_１がゼロとなった場合、クーラントノズル６２が目的位置に配置された（すなわちＹＥＳ）と判断し、ステップＳ１７へ進む。

一方、ロボット制御部１４は、ステップＳ１５にて算出した差δθ_１がゼロとなっていない場合、クーラントノズル６２が目的位置に配置されていない（すなわちＮＯ）と判断し、ステップＳ１４へ戻る。

なお、このステップＳ１６において、ロボット制御部１４は、ステップＳ１５にて算出した差δθ_１が、予め定められた閾値の範囲内になった場合に、ＹＥＳと判断してもよい。例えば、図６の紙面表側から見て時計回り方向を正方向とした場合、ロボット制御部１４は、−１°＜δθ_１＜１°の関係を満たした場合に、ＹＥＳと判断してもよい。

ステップＳ１７において、ロボット制御部１４は、ロボット１２に内蔵されたサーボモータに指令を送り、ロボット１２の動作を停止させ、図３に示すフローを終了する。このステップＳ３によって、クーラントノズル６２を、図５に示す目的位置に配置させることができる。

再度、図３を参照して、ステップＳ４において、ロボット制御部１４は、ワークＷを工作機械５０に設置する。具体的には、ロボット制御部１４は、ロボット１２に内蔵されたサーボモータに指令を送り、所定位置に配置されたワークＷを把持し、該ワークＷを運搬し、治具Ｊの上に設置する。例えば、ロボット制御部１４は、予め記憶されたロボットプログラムに従って、ワークＷを治具Ｊの上に設置する。

ステップＳ５において、工作機械制御部５８は、工具５４を駆動して、ワークＷを加工する。具体的には、工作機械制御部５８は、主軸駆動部５６に指令を送り、主軸５２をワークＷへ向かって下方へ移動させ、主軸５２をワークＷに加工ポイントＰにて当接させる。

次いで、工作機械制御部５８は、冷媒供給装置に指令を送り、クーラントノズル６２に冷媒を供給する。このとき、ステップＳ３によってクーラントノズル６２が目的位置に適正に配置されているので、図５に示すように、冷媒Ａを加工ポイントＰに衝突させることができる。次いで、工作機械制御部５８は、主軸駆動部５６に指令を送り、主軸５２を下方へ送りつつ、工具５４を鉛直軸周りに回転駆動する。これにより、ワークＷが加工される。

ステップＳ６において、ロボット制御部１４は、ワークＷを工作機械５０から取り除く。具体的には、ロボット制御部１４は、ロボットプログラムに従って、ロボット１２に内蔵されたサーボモータへ指令を送り、ロボットハンド２８によって加工済みのワークＷを把持し、所定の場所まで搬送する。

ステップＳ７において、ロボット制御部１４は、ユーザから受け付けた他のワーク加工指令が有るか否かを判断する。ロボット制御部１４は、他のワーク加工指令が有る（すなわちＹＥＳ）と判断すると、ステップＳ８へ進む。一方、ロボット制御部１４は、ユーザから受け付けたワーク加工指令を全て完了した（すなわちＮＯ）と判断すると、図３に示すフローを終了する。

ステップＳ８において、ロボット制御部１４は、加工すべきワークＷの種類が変更されたか否かを判断する。具体的には、ロボット制御部１４は、ステップＳ７にて認識したワーク加工指令において、ワークＷの種類が変更されているか否かを判断する。

ロボット制御部１４は、ワークＷの種類が変更されている（すなわちＹＥＳ）と判断すると、ステップＳ１へ進む。一方、ロボット制御部１４は、ワークＷの種類が変更されていない（すなわちＮＯ）と判断すると、ステップＳ３へ進む。

上述のように、本実施形態においては、ロボット１２によって、クーラントノズル６２を目的位置へ配置させている。この構成によれば、クーラントノズル６２を目的位置へ高精度に配置させることができるので、冷媒を加工ポイントＰに確実に供給できる。

また、本実施形態においては、ロボット１２によって、クーラントノズル６２の位置調整（ステップＳ３）と、ワークＷの取り換え（ステップＳ４、Ｓ６）を行っている。この構成によれば、クーラントノズル６２を移動させるための駆動装置を別途設ける必要がない。したがって、装置の構成を簡単とすることができるので、コストを低減できる。

また、本実施形態においては、ロボット制御部１４は、クーラントノズル６２の目的位置と現在位置との間の差δθを算出し、該差に基づいて、クーラントノズル６２を目的位置に配置させている。このような動作をプログラム化することによって、クーラントノズル６２を自動的に目的位置に配置できるので、ワークＷの加工作業の自動化に有利である。

また、本実施形態においては、ロボット制御部１４は、撮像部１８によって撮像された画像に基づいて、上記の差δθを算出している。この構成によれば、差δθを自動的且つ高精度に算出できる。

なお、上述の実施形態においては、ロボット制御部１４は、ロボット制御装置３６の外部に設置されたＰＣ３８を介して、ユーザから指定されたワークＷの種類を受信する場合について述べた。

しかしながら、これに限らず、ロボット制御部１４は、上位コントローラからワークＷの種類を受信してもよい。この場合、上位コントローラは、ロボット制御部１４に通信可能に接続され、通知部１６としての機能を担う。

また、上述の実施形態においては、撮像部１８がロボットアーム２６に設置されている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、撮像部１８は、ワークセルの任意の位置に固定されてもよい。例えば、図６に示す画像を撮像する場合、撮像部１８は、クーラントノズル６２の後方側に固定される。

次に、図７〜図９を参照して、本発明の他の実施形態に係るロボットシステム１００について説明する。なお、上述の実施形態と同様の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

ロボットシステム１００は、ロボット１２、ロボット制御部１０２、通知部１０４、第１の撮像部１０６、第２の撮像部１０８、第３の撮像部１０９、および記憶部２０を備える。本実施形態においては、ロボット制御部１０２、通知部１０４、および記憶部２０は、ロボット制御装置３６に内蔵されている。

第１の撮像部１０６、第２の撮像部１０８、および第３の撮像部１０９の各々は、上述の撮像部１８と同様に、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサからなる撮像素子を含む。

第１の撮像部１０６および第２の撮像部１０８は、ワークセル内の予め定められた２つの位置に固定されており、後述するクーラントノズル１１０を、それぞれ異なる角度から撮像する。

一例として、第１の撮像部１０６は、クーラントノズル１１０の前方に配置され、第２の撮像部１０８は、クーラントノズル１１０の上方に配置される。一方、第３の撮像部１０９は、ロボットアーム２６に固定される。第３の撮像部１０９は、治具Ｊに設置されたワークＷを撮像する。

ロボット制御部１０２は、バス４０を介して、第１の撮像部１０６、第２の撮像部１０８、第３の撮像部１０９、記憶部２０、および通知部１０４と通信可能に接続されている。

クーラントノズル１１０は、取り付け具６０を介して、主軸頭（図示せず）に取り付けられている。以下、図８を参照して、本実施形態に係るクーラントノズル１１０の構成について説明する。

クーラントノズル１１０は、形状記憶式の多関節アーム１１２と、該多関節アーム１１２の先端に設けられた吐出管１１４とを有する。多関節アーム１１２は、先端に設けられた吐出管１１４を、任意の位置に配置できる。吐出管１１４は、軸線Ｏ_４に沿って延在する中空の管状部材であって、先端に吐出口１１４ａを有する。

次に、図７〜図１１を参照して、本実施形態に係るロボットシステム１００の動作について説明する。図１０は、ワークＷの加工フローの他の例を示している。なお、図３に示すフローと同様のステップには、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１０に示す動作フローは、ロボット制御部１０２および工作機械制御部５８が、ユーザまたは上位コントローラから、ワークＷへの加工指令を受け付けたときに、開始する。

図１０に示す動作フローの開始後、ロボット制御部１０２は、ステップＳ４を実行し、ロボット１２を動作してワークＷを治具Ｊに設置する。

ステップＳ２１において、ロボット制御部１０２は、第３の撮像部１０９に指令を送り、ステップＳ４にて治具Ｊに設置したワークＷを撮像する。第３の撮像部１０９は、ワークＷの画像データを、ロボット制御部１０２へ送信する。

ステップＳ２２において、通知部１０４は、ステップＳ２１にて撮像されたワークＷの画像に基づいて、ワークＷの種類を特定する。一例として、通知部１０４は、撮像されたワークＷの画像を解析し、画像中の特徴点を検索する。

この特徴点とは、静止画像中の輝度の変化の大きい箇所や、物体のエッジ等を示す点であって、静止画像において何らかの変化を有する点である。一方、記憶部２０は、様々な種類のワークの特徴点のデータを予め記憶する。なお、記憶部２０に記憶された種々のワークＷの特徴点は、ステップＳ２１と同じ条件の下、第２の撮像部１０８によって撮像された画像に基づいて、検索されたものである。

通知部１０４は、ステップＳ２１にて撮像されたワークＷの画像の特徴点と、記憶部２０に記憶された種々のワークの特徴点とを照らし合わせて、撮像されたワークＷの種類を特定する。そして、通知部１０４は、特定したワークＷの種類を、ロボット制御部１０２に通知する。

ステップＳ２３において、ロボット制御部１０２は、ステップＳ２２にて取得したワークＷの種類に基づいて、ワークＷに対するクーラントノズル１１０の目的位置を決定する。

この目的位置とは、クーラントノズル１１０の吐出口１１４ａから吐出された冷媒を、加工ポイントＰに衝突させることのできる、ワークＷに対するクーラントノズル１１０の位置に相当する。

本実施形態に係るクーラントノズル１１０から吐出された冷媒の噴射経路は、吐出される冷媒の流量（すなわち、冷媒供給装置による冷媒の供給圧力）と、吐出管１１４の位置および軸線Ｏ_４のｚ軸に対する傾きに依存する。

吐出管１１４の位置および軸線Ｏ_４の傾きは、例えば、図８に示すように、軸線Ｏ_４と吐出管１１４の先端面との交点Ｑ_１、および、軸線Ｏ_４と吐出管１１４の基端面との交点Ｑ_２の座標によって、評価できる。

したがって、冷媒の流量と、交点Ｑ_１およびＱ_２の座標と、そのときの冷媒の噴射経路との関係を実験的に予め求めておけば、クーラントノズル１１０から冷媒を所望の位置へ送達することができる。

例えば、上記の表１のようにワークＷの種類が設定されていた場合、記憶部２０は、タイプＡ〜ＣのワークＷと関連付けて、吐出口１１４ａから吐出された冷媒を加工ポイントＰに衝突させることのできる交点Ｑ_１−ｔおよびＱ_２−ｔの座標を、予め記憶する。例えば、記憶部２０は、以下に示すようなデータテーブルを予め記憶する。

ロボット制御部１０２は、ステップＳ２２にて特定されたワークＷの種類に対応する交点Ｑ_１−ｔおよびＱ_２−ｔの座標を、記憶部２０から読み出し、読み出した交点Ｑ_１−ｔおよびＱ_２−ｔの座標に対応する吐出管１１４の位置を、クーラントノズル１１０の目的位置として決定する。

ステップＳ２４において、ロボット制御部１０２は、ステップＳ２３にて決定した目的位置にクーラントノズル１１０を配置させる。このステップＳ２４について、図１１を参照して説明する。なお、図４と同様のステップには同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

ステップＳ２４が開始された後、ステップＳ３１において、ロボット制御部１０２は、第１の撮像部１０６および第２の撮像部１０８に指令を送り、クーラントノズル１１０を撮像する。

具体的には、第１の撮像部１０６は、クーラントノズル１１０を前方から撮像し、画像データをロボット制御部１０２へ送信する。また、第２の撮像部１０８は、クーラントノズル１１０を上方から撮像し、画像データをロボット制御部１０２へ送信する。

ステップＳ３２において、ロボット制御部１０２は、ステップＳ２３にて決定した目的位置と、クーラントノズル１１０の現在位置との間の差を算出する。

具体的には、ロボット制御部１０２は、ステップＳ３１にて２つの異なる角度から撮像されたクーラントノズル１１０の画像データと、第１の撮像部１０６および第２の撮像部１０８の座標と、第１の撮像部１０６および第２の撮像部１０８の視線データとに基づいて、現時点での吐出管１１４の交点Ｑ_１−０およびＱ_２−０の座標を算出する。

そして、目的位置に対応する交点Ｑ_１−ｔの座標と、現在位置に対応するＱ_１−０の座標との差δＱ_１−０、および、目的位置に対応する交点Ｑ_２−ｔの座標と、現在位置に対応するＱ_２−０の座標との差δＱ_２−０を、それぞれ算出する。

ステップＳ３３において、ロボット制御部１０２は、ロボット１２によってクーラントノズル１１０を移動させる。具体的には、ロボット制御部１０２は、ロボット１２に内蔵されたサーボモータに指令を送り、ロボットハンド２８を吐出管１１４の位置まで移動させ、該吐出管１１４を把持する。

そして、ロボット制御部１０２は、ロボット１２（例えばロボットハンド２８）を動作させて、ステップＳ３２にて算出した差δＱ_１−０およびδＱ_２−０が小さくなる方向へ、吐出管１１４を移動させる。

ステップＳ３４において、ロボット制御部１０２は、ステップＳ３１と同様に、第１の撮像部１０６および第２の撮像部１０８に指令を送り、クーラントノズル１１０を撮像する。

ステップＳ３５において、ロボット制御部１０２は、ステップＳ３２と同様に、この時点におけるクーラントノズル１１０の現在位置と、目的位置との間の差を算出する。具体的には、ロボット制御部１０２は、ステップＳ３４にて撮像されたクーラントノズル１１０の画像データに基づいて、この時点での吐出管１１４の交点Ｑ_１−１およびＱ_２−１の座標を算出する。

次いで、ロボット制御部１０２は、目的位置に対応する交点Ｑ_１−ｔの座標と、現在位置に対応するＱ_１−１の座標との差δＱ_１−１、および、目的位置に対応する交点Ｑ_２−ｔの座標と、現在位置に対応するＱ_２−１の座標との差δＱ_２−１を、それぞれ算出する。

ステップＳ３６において、ロボット制御部１０２は、クーラントノズル１１０が目的位置に配置されたか否かを判断する。具体的には、ロボット制御部１０２は、ステップＳ３５にて算出した差δＱ_１−１およびＱ_２−１がゼロ（または、予め定められた閾値の範囲内）となったか否かを判断する。

ロボット制御部１０２は、ステップＳ３５にて算出した差δＱ_１−１およびＱ_２−１がゼロ（または、予め定められた閾値の範囲内）となった場合、クーラントノズル１１０が目的位置に配置された（すなわちＹＥＳ）と判断し、ステップＳ１７へ進む。

一方、ロボット制御部１０２は、ステップＳ３５にて算出した差δＱ_１−１およびＱ_２−１がゼロ（または、予め定められた閾値の範囲内）となっていない場合、クーラントノズル１１０が目的位置に配置されていない（すなわちＮＯ）と判断し、ステップＳ３４へ戻る。ステップＳ２４の終了後、ロボット制御部１０２は、図３に示すフローと同様に、ステップＳ５〜Ｓ８を順次実行する。

上述のように、本実施形態によれば、クーラントノズル１１０は、形状記憶式の多関節アーム１１２を有するので、吐出管１１４を任意の位置に配置できる。したがって、冷媒を任意の位置へ送達できるので、より広範なワークＷの加工に対応できる。

また、本実施形態においては、ロボット１２によって、クーラントノズル１１０を目的位置へ配置させている。この構成によれば、クーラントノズル１１０を目的位置へ高精度に配置させることができるので、冷媒を加工ポイントＰに確実に供給できる。

また、本実施形態においては、ロボット１２によって、クーラントノズル１１０の位置調整（ステップＳ２４）と、ワークＷの交換（ステップＳ４、Ｓ６）を行っている。この構成によれば、クーラントノズル１１０を移動させるための駆動装置を別途設ける必要がない。したがって、装置の構成を簡単とすることができるので、コストを低減できる。

また、本実施形態においては、ロボット制御部１０２は、第３の撮像部１０９によって撮像したワークＷの画像に基づいて、ワークＷの種類を特定している（ステップＳ２２）。この構成によれば、ロボット制御部１０２は、ユーザからの指定を受けることなく、自動でワークＷの種類を特定できるので、ワークＷの加工作業の自動化に有利である。

なお、上述の実施形態においては、クーラントノズル６２、１１０が１つ設けられている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、複数のクーラントノズルが設けられてもよい。

この場合において、ロボットハンドは、複数のクーラントノズルを同時に把持できるように構成されてもよい。この場合、ロボット制御部は、図３または図１０と同様のフローによって、クーラントノズルを目的位置へ配置できる。または、ロボット制御部は、複数のクーラントノズルの各々に対して図３または図１０のフローを実行し、複数のクーラントノズルを１つずつ目的位置に配置させてもよい。

また、上述の実施形態においては、表１に示すようにワークの種類を規定した場合について述べた。しかしながら、これに限らず、ワークの種類は、例えば、ワークＷの材質や硬度、または加工ポイントＰの座標等、様々なパラメータに応じて定義され得る。

また、上述の実施形態においては、加工ポイントＰを、加工開始時の工具５４とワークＷとの当接点に設定した場合について述べた。しかしながら、これに限らず、加工ポイントＰは、加工開始から予め定められた時間経過後の工具５４の先端点に設定されてもよい。

また、上述の実施形態においては、上下方向に移動する工具５４によってワークＷを加工する工作機械５０について述べた。しかしながら、これに限らず、工作機械は、例えばフライス盤のように、ワークの外周を切削するものであってもよい。

また、図９に示す実施形態においては、ロボット制御部１０２と通知部１０４が別々の機能を担う場合について説明した。しかしながら、通知部１０４がロボット制御部１０２に組み込まれ、ロボット制御部１０２が通知部１０４の機能を担ってもよい。

また、上述の実施形態においては、記憶部２０がロボット制御装置３６に内蔵されている場合について述べた。しかしながら、これに限らず、記憶部２０が、ロボット制御装置３６の外部機器として設けられてもよい。

また、上述の実施形態においては、ロボットシステム１０、１００が、撮像部１８、１０６、１０８、１０９と、記憶部２０を備える場合について述べた。しかしながら、ロボットシステムは、撮像部および記憶部を備えていなくてもよい。このようなロボットシステム１２０を、図１２に示す。

ロボットシステム１２０は、ロボット１２２と、ロボット１２２を制御するロボット制御部１２４と、工作機械によって加工されるワークの種類をロボット制御部１２４に通知する通知部１２６とを備える。

この実施形態においては、例えば、ロボット制御部１２４は、通知部１２６から、ワークの種類に関する情報として、加工プログラムに格納されている加工ポイントＰの情報を取得する。

そして、ロボット制御部１２４は、加工ポイントＰに基づいて、例えば図１に示すクーラントノズル６２の角度θｔを決定し、該角度θｔにクーラントノズル６２を配置させるように、ロボット１２２によってクーラントノズル６２を移動させることができる。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０，１００，１２０ ロボットシステム
１２，１２２ ロボット
１４，１０２，１２４ ロボット制御部
１６，１０４，１２６ 通知部
１８，１０６，１０８，１０９ 撮像部
２０ 記憶部

Claims (7)

1. 工作機械に設けられたクーラントノズルの位置を調整するためのロボットシステムであって、
   ロボットと、
   前記ロボットの動作を制御するロボット制御部と、
   前記工作機械によって加工されるワークの種類を前記ロボット制御部に通知する通知部と、
   加工するときの前記ワークに対する前記クーラントノズルの目的位置を、前記ワークの種類に関連付けて予め記憶する記憶部と、を備え、
   前記ロボット制御部は、
   前記通知部から取得した前記ワークの種類に対応する前記目的位置を前記記憶部から読み出し、
   読み出した前記目的位置に前記クーラントノズルを配置させるように、前記ロボットによって前記クーラントノズルを移動させる、ロボットシステム。
2. 前記ロボット制御部は、
   前記目的位置と前記クーラントノズルの現在位置との間の差を算出し、
   算出した前記差が小さくなるように、前記ロボットによって前記クーラントノズルを移動させる、請求項１に記載のロボットシステム。
3. 撮像部をさらに備え、
   前記ロボット制御部は、前記撮像部によって撮像された前記クーラントノズルの画像に基づいて、前記クーラントノズルの前記現在位置を特定し、前記差を算出する、請求項２に記載のロボットシステム。
4. 撮像部をさらに備え、
   前記通知部は、前記撮像部によって撮像された前記ワークの画像に基づいて、前記ワークの種類を特定し、前記ロボット制御部に通知する、請求項１または２に記載のロボットシステム。
5. 前記撮像部は、前記ロボットのロボットアームに設置される、請求項３または４に記載のロボットシステム。
6. 前記通知部は、前記ロボット制御部に接続された外部機器または上位コントローラに内蔵される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロボットシステム。
7. 工作機械に設けられたクーラントノズルの位置をロボットによって調整するためのロボット制御方法であって、
   前記工作機械によってワークを加工するときの、該ワークに対する前記クーラントノズルの目的位置を、前記ワークの種類に関連付けて記憶部に予め記憶することと、
   前記ワークの種類を取得することと、
   取得した前記ワークの種類に対応する前記目的位置を前記記憶部から読み出すことと、
   読み出した前記目的位置に前記クーラントノズルを配置させるように、前記ロボットによって前記クーラントノズルを移動させることと、を備える、ロボット制御方法。

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