トーチとワークとの間の距離計測装置およびその方法並びに、研削加工装置の過負荷検出装置およびその方法、並びに作業機械の把持制御装置およびその方法
【課題】マイクロ波ドップラセンサの特性を利用して従来よりも安価な構成にて、しかも応答性よく、加工装置あるいは作業機械の内部状態を計測できるようにする。
【解決手段】トーチを規定の高さからワークに向けて移動開始させる。つぎに、トーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、トーチとの相対位置が固定的な固定位置からワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算する。つぎに、演算された相対速度が零とみなされる値になった時点で、トーチがワークに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力する。
【解決手段】トーチを規定の高さからワークに向けて移動開始させる。つぎに、トーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、トーチとの相対位置が固定的な固定位置からワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算する。つぎに、演算された相対速度が零とみなされる値になった時点で、トーチがワークに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波ドップラセンサを用いたトーチとワークとの間の距離計測装置およびその方法、並びに研削装置の過負荷検出装置およびその方法、並びに作業機械の把持制御装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波ドップラセンサは、電波法上割り当てられた１０．５ＧＨｚ帯若（Ｘバンド）若しくは２４．２ＧＨｚ帯（Ｋバンド）のマイクロ波（広義には、3GHz〜30GHzの周波数範囲(SHF) を中心とし、UHF帯(0.3GHz〜3GHz)およびEHF帯(30GHz〜300GHz, ミリ波)を含む周波数）を送信器から、移動している対象物に向けて送信し、反射してきたマイクロ波を受信器で受信して、対象物の移動速度ｖに比例してシフトした周波数（ドップラ周波数）を示す信号を検出して出力するセンサのことである。送信波の周波数ｆと受信波のシフトした周波数（ドップラ周波数）ｆ´を用いて対象物の移動速度ｖを演算することができる。これは、マイクロ波が、移動する対象物に当ると対象物の移動速度ｖに比例して受信波の周波数ｆ´がシフトする（ｖ＝Ｋ（ｆ−ｆ´）；Ｋは定数）という現象（ドップラ効果）を利用したものである。
【０００３】
マイクロ波ドップラセンサは、温度などの設置環境の影響を受け難く非常に高温となる苛酷な環境下でも使用できる、また価格が安い、また応答性がよいなどの利点があるものの、従来は、対象物として自動車や野球のボールの速度、あるいは下記特許文献１に示されるように人間の位置を測定するのが一般的であり、産業上広く加工装置や作業機械の内部状態を検出するセンサとして使用する例は、存在しなかった。
【０００４】
下記特許文献１には、超音波周波数帯のドップラセンサを用いて、自動車のエアバッグに対する乗員の位置を計測するという発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−３０３６２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、こうした実情に鑑みてなされたものであり、マイクロ波ドップラセンサの特性を利用して従来よりも安価な構成にて、しかも応答性よく、加工装置あるいは作業機械の内部状態を計測できるようにすることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明は、
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する装置において、
トーチとの相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させるトーチ移動手段と、
トーチ移動手段によってトーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に至るまで相対速度を積分演算処理することにより、トーチとワークとの間の距離を演算する距離演算手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２発明は、
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する方法であって、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動開始させるステップと、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、トーチとの相対位置が固定的な固定位置からワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算するステップと、
演算された相対速度が零とみなされる値になった時点で、トーチがワークに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力するステップと
を含むトーチとワークとの間の距離計測方法であることを特徴とする。
【０００９】
第３発明は、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出装置において、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する過負荷検出手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
第４発明は、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出方法であって、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置から、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力すること
を特徴とする。
【００１１】
第５発明は、
研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、研削工具のワーク表面に対する角度を変える制御を行なうようにした第３発明の研削装置の過負荷検出装置または第４発明の研削装置の過負荷検出方法であることを特徴とする。
【００１２】
第６発明は、
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械の把持制御装置において、
作業機の固定位置に設けられ、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断する判断手段と、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整する圧油制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
第７発明は、
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械に適用される把持制御方法であって、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、作業機の固定位置から、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断し、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いて対象物との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、「トーチがワークに当接したこと」（第１発明、第２発明）あるいは「研削装置が過負荷になったこと」（第３発明、第４発明、第５発明）あるいは「把持ユニットによって把持対象物が把持されたこと」（第６発明、第７発明）を判断することができ、「トーチとワーク間の距離の計測」あるいは「研削装置の過負荷の検出」あるいは「把持対象物を破砕しないようにする制御」を高応答で行うことができる、また、装置を安価とすることができるという顕著な作用効果を奏効する。
【００１５】
すなわち、第１発明、第２発明では、
（ａ）マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いてワーク表面との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、トーチがワークに当接したものとみなし、その時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力するようにしている。したがって、距離の計測に当たり、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）以外に別途センサユニットを設けることは不要となる。たとえば本発明の代わりにレーザ測距計を用いた構成の場合には、トーチが規定位置にあるときにレーザ測距計からワーク表面までの距離を計測するとともに、トーチがワーク表面に当接したときにレーザ測距計からワーク表面までの距離を計測して、両者の距離の差からトーチとワークとの間の距離を求めなければならない。しかし、この場合、「トーチがワーク表面に当接した」タイミングについては、別途設けたセンサ（たとえば加速度計など、トーチがワークに当接した際の衝撃を検出するセンサ）で検出して、レーザ測距計にそのタイミングの情報を与えなければならない。本発明では、そのような別途センサやレーザ測距計にタイミング情報を知らせる情報伝達手段は不要となり、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）自体が安価なことと相まって、装置を安価な構成とすることができるとともに、応答性よく距離の計測を行うことができる。
【００１６】
また、第３発明、第４発明、第５発明では、
（ｂ）マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いて、ワークの研削面との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、研削装置による研削力が低下したとみなし、その時点で研削装置が過負荷になったことを検出するようにしている。したがって、応答性よく安価な構成にて研削装置の過負荷を検出することができる。たとえば本発明の構成の代わりに、駆動装置（モータあるいはエンジン）のトルクあるいは回転数を検出するセンサを設け、トルクあるいは回転数が規定値以下まで低下したことをもって過負荷であることを検出するように構成した場合には、応答性が悪く制御に時間遅れが生じる。さらにマイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）は、トルクセンサなどと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【００１７】
また、第６発明、第７発明では、
（ｃ）マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いて、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、把持ユニットによって把持対象物が把持されたと判断するようにしている。したがって、高応答にて把持油圧シリンダへの圧油供給流量を調整して、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持対象物を把持することができる。たとえば本発明の構成の代わりに、把持用油圧シリンダの油圧を圧力センサで検出して、圧力センサの検出結果から「把持ユニットによって把持対象物が把持された」と判断して、把持油圧シリンダへの圧油供給流量を調整した場合には、油圧という物理量自体が時間遅れを伴っているため、「把持ユニットによって把持対象物が把持された」との判断が遅れ、制御に遅れが生じ、把持ユニットによって把持対象物を破砕してしまうおそれがある。また把持対象物の負荷によって油圧の圧力変動が生じ、油圧信号から「把持ユニットによって把持対象物が把持された」タイミングを捉えることが難しい。さらにマイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）は、油圧センサと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【００１８】
（ｄ）また、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）は、耐温度性、耐候性に優れ、苛酷な環境下で使用される切断加工装置などの加工装置あるいは作業機械の内部状態のセンサに適している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、トーチとワークとの間の距離計測装置の全体構成図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、切断用ロボットの手首部分を拡大して示した図で、切断用トーチが規定の高さに位置している状態と、切断用トーチがワークに当接した状態を示した図である。
【図３】図３は、第１実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、研削加工装置の過負荷検出装置の全体構成図である。
【図５】図５（ａ）は、グラインダの移動を開始してからの時間と、演算される相対速度との関係を示した図で、図５（ｂ）は、グラインダの各移動位置毎に、ワークの表面のバリが削り取られる様子を模式的に示した図である。
【図６】図６は、第２実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、作業機械の構成図である。
【図８】図８は、作業機械の把持制御装置の構成図である
【図９】図９は、四辺形リンクの節点が移動する様子を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、把持ユニットが把持側への作動を開始してからの時間と、演算される相対速度との関係を示した図で、図１０（ｂ）は、コントローラの圧油制御部からオンオフ弁に出力されるオンオフ指令信号を時間に対応させて示した図で、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）と時間軸を同じくして、コントローラの圧油制御部からＥＰＣ弁に出力される電気指令信号を時間に対応させて示した図である。
【図１１】図１１は、第３実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係るトーチとワークとの間の距離計測装置およびその方法並びに、研削加工装置の過負荷検出装置およびその方法、並びに作業機械の把持制御装置およびその方法の実施の形態について説明する。
【００２１】
（第１実施例；トーチとワークとの間の距離計測装置およびその方法）
図１は、トーチとワークとの間の距離計測装置の全体構成図である。
【００２２】
本実施例では、プラズマ切断加工装置におけるトーチとワークとの間の距離を計測する装置を想定している。
【００２３】
たとえば６軸多関節の切断用ロボット１の手首フランジ部２に、切断用トーチ３が取り付けられている。切断用トーチ３には、電極４が設けられている。切断用トーチ３の先端にはノズル５が設けられている。
【００２４】
定盤７上には、所定板厚のワークＲ、たとえば定尺鋼板が据え付けられている。
【００２５】
コントローラ１０の駆動制御部１１は、ロボットジョブデータにしたがい切断用ロボット１の各軸を駆動制御して、切断用トーチ３の先端位置および姿勢を調整して、ワークＲ上の切断線に沿って切断用トーチ３の先端を移動させる。
【００２６】
電極４と母材であるワークＲとの間にはアーク電圧が印加され、アーク電圧に応じたアーク長さのプラズマアークを生成して、ノズル５からプラズマをワークＲに向け噴流させつつ切断用トーチ３をワークＲの加工線に沿って移動させてワークＲを切断加工する。
切断用加工装置では、切断用トーチ３の電極４の磨耗量ΔＤの情報を得て、切断用トーチ３の電極４の寿命管理を行ったり、アーク電圧を補正する制御が行われる。
【００２７】
すなわち、電極４の磨耗量をΔＤ、ノズル５の長さをΔＮ、切断用トーチ３とワークＲとの距離をΔＬ、アーク電圧をＶａとすると、電極磨耗量ΔＤは、
ΔＤ＝（Ｖａ−Ｋ１・ΔＬ−Ｋ３・ΔＮ）／Ｋ２
なる式によって求められる。電極磨耗量ΔＤを得るには、切断用トーチ３とワークＲとの距離ΔＬの情報が必要となる。そこで、距離ΔＬの情報を得るために、切断開始点から切断加工を開始するに際して、距離ΔＬを計測する工程が実施される。
【００２８】
距離ΔＬを計測するために、切断用トーチ３との相対位置が固定的な固定位置、たとえば切断用ロボット１の手首フランジ部２に、マイクロ波ドップラセンサ２０が設けられる。
マイクロ波ドップラセンサ２０は、本発明の「ドップラ周波数検出手段」を構成する。
【００２９】
マイクロ波ドップラセンサ２０は、ワークＲの表面に向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けられている。
【００３０】
マイクロ波ドップラセンサ２０は、市販のセンサを使用することができる。マイクロ波ドップラセンサ２０は、電波法上割り当てられた１０．５ＧＨｚ帯若（Ｘバンド）若しくは２４．２ＧＨｚ帯（Ｋバンド）のマイクロ波（広義には、3GHz〜30GHzの周波数範囲(SHF) を中心とし、UHF帯(0.3GHz〜3GHz)およびEHF帯(30GHz〜300GHz, ミリ波)を含む周波数）を送信器から、ワークＲの表面に向けて送信し、ワークＲ表面から反射してきたマイクロ波を受信器で受信して、マイクロ波ドップラセンサ２０の固定位置とワークＲ表面の相対移動速度ｖに比例してシフトしたドップラ周波数を示す信号を検出して出力する。
【００３１】
距離ΔＬを計測する工程では、コントローラ１０の駆動制御部１１は、切断用ロボット１の各軸を駆動制御して、切断用トーチ３を規定の高さからワークＲに向けて下方に移動させる。コントローラ１０の駆動制御部１１は、本発明の「トーチ移動手段」を構成する。
【００３２】
コントローラ１０の距離演算部１２は、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動している間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖを逐次演算し、当該相対速度ｖが零とみなされる値ｖthに至るまで相対速度ｖを積分演算処理することにより、切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬを演算する。コントローラ１０の距離演算部１２は、本発明の「距離演算手段」を構成する。
【００３３】
図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、切断用ロボット１の手首部２の周囲を拡大して示した図で、切断用トーチ３が規定の高さに位置している状態（図２（ａ））と、切断用トーチ３がワークＲに当接した状態（図２（ｂ））を示している。
【００３４】
図２（ａ）の状態のときのマイクロ波ドップラセンサ２０の固定位置からワークＲ表面までの距離をＬ0、図２（ｂ）の状態のときのマイクロ波ドップラセンサ２０の固定位置からワークＲ表面までの距離をＬ1とすると、求める距離ΔＬは、
Ｌ0−Ｌ1
で表される。
【００３５】
送信波の周波数ｆと、受信波のシフトしたドップラ周波数ｆ´と、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖとの間には、
ｖ＝Ｋ（ｆ−ｆ´） （ただしＫは定数）
という関係が成立する。よって、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖを逐次演算することができる。
【００３６】
図２（ｃ）は、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動を開始してからの時間ｔと、演算される相対速度ｖとの関係を示している。
【００３７】
距離演算部１２では、切断用トーチ３が移動を開始してから、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとを比較して、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される。しきい値ｖthは、相対速度ｖが零よりも僅かに大きい値で、相対速度ｖが零になったとみなされる値に設定される。なお、しきい値ｖthは、相対速度０に設定してもよい。
【００３８】
切断用トーチ３がワークＲに当接する時点では、相対速度ｖが零に向けて急激に低下する。この時点で、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断される。相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると、その時点で、切断用トーチ３がワークＲに当接したものとみなし、その時点までの相対速度ｖの積分値を演算する。そして、この演算された積分値を、距離ΔＬに工学単位変換して出力する。演算された積分値、つまり距離ΔＬは、図２（ｃ）中に斜線で示す面積に対応する。
【００３９】
図３は、第１実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【００４０】
同図３に示すように、距離ΔＬを計測する工程が開始されると、切断用トーチ３が規定の高さからワークＷに向けて移動開始される（ステップ１０１）。
【００４１】
つぎに、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動させている間、切断用トーチ３との相対位置が固定的な固定位置からワークＲ表面に向けてマイクロ波が送信され、ワークＲの表面で反射したマイクロ波のドップラ周波数ｆ´が検出される。そして、ドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖが逐次演算される。また、相対速度ｖの積分値が逐次演算される（ステップ１０２）。そして、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動させている間、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとが比較され、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される（ステップ１０３）。
【００４２】
相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）、切断用トーチ３がワークＲに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度ｖの積分値を、切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬとして出力する（ステップ１０４）。
【００４３】
なお、本実施例では、ドップラ周波数ｆ´を検出し出力するセンサユニットを「マイクロ波ドップラセンサ」と称しているが、このセンサ構成例は一例であり、ドップラ周波数ｆ´検出しドップラ周波数ｆ´に基づき相対速度ｖを演算して出力するセンサモジュールを構成し、このセンサモジュールを切断用ロボット１の固定位置に設けるようにしてもよい。このようにセンサモジュールを構成した場合には、コントローラ１０の距離演算部１２からは、相対速度ｖを演算処理する機能が省かれることになる。
【００４４】
以上のように本実施例によれば、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力されるドップラ周波数ｆ´を用いてワークＲ表面との相対速度ｖを演算し、その相対速度ｖが零とみなされる値になった時点をもって、切断用トーチ３がワークＲに当接したものとみなし、その時点に至るまでの逐次の相対速度ｖの積分値を、切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬとして出力するようにしている。したがって、距離の計測に当たり、マイクロ波ドップラセンサ２０以外に別途センサユニットを設けることは不要となる。
【００４５】
たとえば本実施例のマイクロ波ドップラセンサ２０の代わりにレーザ測距計を用いた構成の場合には、切断用トーチ３が規定位置にあるときにレーザ測距計からワークＲ表面までの距離Ｌ0を計測するとともに、切断用トーチ３がワークＲ表面に当接したときにレーザ測距計からワークＲ表面までの距離Ｌ1を計測して、両者の距離の差Ｌ0−Ｌ1から切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬを求めなければならない。
【００４６】
しかし、この場合、「切断用トーチ３がワークＲ表面に当接した」タイミングについては、別途設けたセンサ、たとえば加速度計など、切断用トーチ３がワークＲに当接した際の衝撃を検出するセンサで検出して、レーザ測距計にそのタイミングの情報を与えなければならない。
【００４７】
これに対して本実施例では、そのような別途センサやレーザ測距計にタイミング情報を知らせる情報伝達手段は不要となり、マイクロ波ドップラセンサ２０自体が安価なことと相まって、装置を安価な構成とすることができるとともに、応答性よく距離ΔＬの計測を行うことができる。
【００４８】
以上、実施例では、切断加工装置を例にとり説明したが、本発明としては、電極が設けられたトーチを用いてワークの加工を行う加工装置であれば任意の種類の加工装置に適用可能である。たとえば溶接加工装置にも適用することができる。
【００４９】
また、本実施例では、ロボットを用いた加工装置を想定したが、ＮＣ加工機にも当然適用することができる。
【００５０】
なお、切断用トーチ３がワークＲに当接した際の衝撃を緩和するために、切断用トーチ３に、衝撃緩和用の機構、たとえばバネによりショックを緩和する機構を設けてもよい。
【００５１】
（第２実施例；研削加工装置の過負荷検出装置およびその方法）
図４は、研削加工装置の過負荷検出装置の全体構成図である。
【００５２】
本実施例では、研削工具としてのグラインダによって、切断加工後のワークの表面に形成されたバリを切削、研磨する研削加工装置を想定している。
【００５３】
たとえば６軸多関節の研削用ロボット１の手首フランジ部２に、研削工具としてのグラインダ３０が取り付けられている。
【００５４】
定盤７上には、所定板厚のワークＲ、たとえば定尺鋼板が据え付けられている。ワークＲの表面には、切断加工によって形成されたバリが固着されている。
【００５５】
グラインダ３０は、たとえば円形状の砥石を用いることができる。グラインダ３０は、駆動装置３１によって駆動される。駆動装置３１は、たとえば電動モータが用いられる。駆動装置３１によってグラインダ３０が回転され、グラインダ３０の砥石によってワークＲの表面のバリが研削、研磨される。
【００５６】
コントローラ１０の駆動制御部１１は、ロボットジョブデータにしたがい研削用ロボット１の各軸を駆動制御して、グラインダ３０の先端位置および姿勢角を調整して、グラインダ３０を、切削角度θcにてワークＲの表面に対して傾斜させてワークＲの表面に押し当て、ワークＲの表面上を進行方向γに沿って移動させる。
【００５７】
たとえばプラズマ切断加工によって形成されたバリは、強固かつ複雑な形状でワークＲの切断面に固着している。このためバリ剥離中に研削装置が過負荷になることがあり、バリ剥離作業の効率が低下する。したがって、バリ剥離作業の効率が低下を防止するために、過負荷を応答性よく検出して、最適な制御に切り替える必要がある。
【００５８】
研削装置の研削力は、ワークＲの表面を削り取る速度に対応する。
【００５９】
そこで、その速度を計測するために、グラインダ３０との相対位置が固定的な固定位置、たとえば研削用ロボット１の手首フランジ部２に、第１実施例と同様のマイクロ波ドップラセンサ２０が設けられる。
【００６０】
マイクロ波ドップラセンサ２０は、ワークＲの研削面、つまりグラインダ３０によって研削された面に向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けられている。このためグラインダ３０がワークＲの表面に沿って移動している間、グラインダ３０によってワークＲの表面が削り取られる速度を計測することができる。
【００６１】
コントローラ１０の過負荷検出部１３は、駆動装置３１によってグラインダ３０を駆動しつつグラインダ３０をワークＲの表面に沿って進行方向γに移動させている間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置に対するワークＲの研削面の相対速度ｖを逐次演算し、当該相対速度ｖが零とみなされる値ｖthになった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する。なお、マイクロ波ドップラセンサ２０の出力から相対速度ｖを演算する処理は、前述の第１実施例と同様であるので、説明は省略する。
【００６２】
コントローラ１０の過負荷検出部１３は、本発明の「過負荷検出手段」を構成する。この過負荷になったことを示す信号は、駆動制御部１１に入力される。
【００６３】
図５（ａ）は、グラインダ３０の各移動位置毎に、ワークＲの表面のバリが削り取られる様子を模式的に示している。図５（ｂ）は、グラインダ３０が移動を開始してからの時間ｔと、演算される相対速度ｖとの関係を示している。
【００６４】
過負荷検出部１３では、グラインダ３０が移動を開始してから、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとを比較して、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される。しきい値ｖthは、相対速度ｖが零よりも僅かに大きい値で、相対速度ｖが零になったとみなされる値に設定される。なお、しきい値ｖthは、相対速度０に設定してもよい。
【００６５】
グラインダ３０によってワークＲの表面が削り取られる速度が急激に低下すると、相対速度ｖが零に向けて急激に低下する。この時点で、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断される。相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると、その時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力される。
【００６６】
コントローラ１０の駆動制御部１１に、研削装置が過負荷になったことを示す信号が入力されると、グラインダ３０の切削角度θcを変えるべく研削用ロボット１の各軸が駆動制御される。すなわち、グラインダ３０の先端位置および姿勢角を調整して、グラインダ３０の切削角度θcを変えて、さらにワークＲの表面上を進行方向γに沿って移動させる。
【００６７】
図６は、第２実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【００６８】
同図６に示すように、駆動装置３１によってグラインダ３０を駆動しつつグラインダ３０をワークＲの表面に沿って移動させている間、グラインダ３０との相対位置が固定的な固定位置から、ワークＲの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数ｆ´を検出する。そして、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置とワークＲの研削面との相対速度ｖを逐次演算する（ステップ２０１）。
【００６９】
つぎに、演算された相対速度ｖがしきい値ｖth以下に低下したか否かが判断される（ステップ２０２）。この結果、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると（ステップ２０２の判断ＹＥＳ）、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する（ステップ２０３）。
【００７０】
研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力されると、グラインダ３０の切削角度θcを変える制御が行われる（ステップ２０４）。
【００７１】
なお、本実施例では、研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、グラインダ３０の切削角度θcを変える制御を行なうようにしているが、駆動装置３０の回転を減速させてトルクを上昇させるようにしてもよい。図５（ｃ）は、電動モータとして構成される駆動装置３０の回転数とトルクとの関係を示している。研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、駆動装置３１を減速させてトルクを上昇させる制御を行なうことで、研削力を高めることができる。
【００７２】
なお、第１実施例と同様に、相対速度ｖを演算して出力するセンサモジュールを研削用ロボット１の固定位置に設けるようにしてもよい。このようにセンサモジュールを構成した場合には、コントローラ１０の過負荷検出部１３からは、相対速度ｖを演算処理する機能が省かれることになる。
【００７３】
以上のように本実施例によれば、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力されるドップラ周波数ｆを用いて、ワークＲの研削面との相対速度ｖを演算し、その相対速度ｖが零とみなされる値になった時点をもって、研削装置による研削力が低下したとみなし、その時点で研削装置が過負荷になったことを検出するようにしている。したがって、応答性よく安価な構成にて研削装置の過負荷を検出することができる。
【００７４】
たとえば本実施例の構成の代わりに、駆動装置３１（モータあるいはエンジン）のトルクあるいは回転数を検出するセンサを設け、トルクあるいは回転数が規定値以下まで低下したことをもって過負荷であることを検出するように構成した場合には、応答性が悪く制御に時間遅れが生じる。さらにマイクロ波ドップラセンサ２０は、トルクセンサなどと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【００７５】
（第３実施例；作業機械の把持制御装置およびその方法）
図７は、作業機械の構成図である。
【００７６】
作業機械４０の運転室４１の前方に作業機４２が設けられている。作業機４２の先端には、把持ユニット４５が取り付けられている。作業機４２は、車体（上部旋回体）４０Ａに対して上下動自在に取り付けられたブーム４３と、ブーム４３に対して上下動自在に取り付けられたアーム４４と、アーム４４に取り付けられた把持ユニット４５とからなる。把持ユニット４５は、その把持面４５ａでワークＷを把持する。
【００７７】
図８は、作業機械の把持制御装置の構成図である。
【００７８】
把持ユニット４５は、後述する四辺形リンク機構５４を介して把持用油圧シリンダ４６によって駆動される。把持用油圧シリンダ４６に供給される圧油を制御することによって把持ユニット４５によりワークＷが把持される。
【００７９】
油圧ポンプ５５の吐出圧油は、油路４７を介してＰＰＣ弁（油圧比例制御弁）４８に供給される。ＰＰＣ弁４８は、操作レバー４９の操作位置、操作量に応じたパイロット油圧信号を受圧して、弁位置が変化する。ＰＰＣ弁４８の開口面積は、運転室４１に設けられた操作レバー４９の操作量に応じて変化する。ＰＰＣ弁４８は、開口面積に応じた流量の圧油をオンオフ弁５０に供給する。オンオフ弁５０は、コントローラ１０から加えられるオン指令信号に応じて弁位置がオン位置に変化し、同コントローラ１０から加えられるオフ指令信号に応じて弁位置がオフ位置に変化する。オンオフ弁５０がオン位置に位置されると、ＰＰＣ弁４８から出力された圧油がオンオフ弁５０を通過してシャトル弁５１に供給される。オンオフ弁５０がオフ位置に位置されると、ＰＰＣ弁４８から出力された圧油がオンオフ弁５０で阻止されシャトル弁５１への圧油の供給が遮断される。
【００８０】
油圧ポンプ４６の吐出圧油は、油路５２を介してＥＰＣ弁（電磁比例制御弁）５３に供給される。ＥＰＣ弁５３は、コントローラ１０から加えられる電気指令信号に応じて弁位置が変化する。ＥＰＣ弁５３は、電気指令信号に応じた流量の圧油をシャトル弁５１に供給する。
【００８１】
シャトル弁５１は、オンオフ弁５０またはＥＰＣ弁５３から供給された圧油を入力し、いずれか大きい方の油圧を選択出力して把持用油圧シリンダ４６に供給する。
【００８２】
把持用油圧シリンダ４６は、開放側油室４６Ａと把持側油室４６Ｂを備えている。
【００８３】
把持用油圧シリンダ４６の開放側油室４６Ａに圧油が供給されると、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが伸長し、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに四辺形リンク機構５４を介して接続されている把持ユニット４５が開放側、つまりワークＷを離す方向に作動する。
【００８４】
把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油が供給されると、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが縮退し、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに四辺形リンク機構５４を介して接続されている把持ユニット４５が把持側、つまりワークＷを把持する方向に作動する。
【００８５】
ここで、ワークＷの負荷をＷｇ、把持ユニット４５のグリップ力をＦｇとすると、
Ｆｇ＜Ｗｇ
の場合には、ワークＷの把持は不可能となる。また、
Ｆｇ＝Ｗｇ
の場合に、ワークＷの把持が可能となる。また、
Ｆｇ＞Ｗｇ
の場合には、ワークＷを破砕する可能性がある。
【００８６】
Ｆｇ＝Ｗｇになるタイミング、つまり把持ユニット４５の把持面４５ａがワークＷを把持するタイミングは、把持用油圧シリンダ４６の移動部材であるロッド４６Ｃの移動速度ｖが零になるタイミングに一致する。
【００８７】
また、Ｆｇ＝Ｗｇになるタイミング、つまり把持ユニット４５の把持面４５ａがワークＷを把持するタイミングは、把持用油圧シリンダ４６の移動部材であるロッド４６Ｃに連動して移動する四辺形リンク機構５４の節点５４ａ（図９）が移動速度ｖが零になるタイミングに一致する。
【００８８】
図９は、四辺形リンク５４の節天５４ａが移動する様子を示す。
【００８９】
把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが縮退すると、それに伴い把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに接続されている四辺形リンク機構５４の節点５４ａが移動する。把持ユニット４５がワークＷを把持する時点では、四辺形リンク機構５４の節点５４ａの移動速ｖが零になる。
【００９０】
そこで、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃまたは四辺形リンク機構５４ａの移動速度ｖを計測するために、作業機４２の固定位置、たとえばアーム４４の固定位置に、第１実施例、第２実施例と同様のマイクロ波ドップラセンサ２０が設けられる。
【００９１】
図８に示すように、マイクロ波ドップラセンサ２０は、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けられている。なお、マイクロ波は、所定角度範囲の指向性を持つため、ロッド４６Ｃに対向する位置からずれた位置に設けることができる。これにより把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油を供給してロッド４６Ｃが縮退している間、ロッド４６Ｃの移動速度ｖを把持ユニット４５の把持面４５ａの移動速度ｖとして計測することができる。
【００９２】
また、図９に示すように、マイクロ波ドップラセンサ２０を、四辺形リンク５４の節点５４ａに向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けてもよい。把持ユニット４５の把持部は、四辺形リンクであるため、前段のアーム４４との位置（姿勢）の関係で把持する位置が変動するが、マイクロ波ドップラセンサ２０は、適当な指向角を持つため、その変動を吸収できる。ただし指向角は適切に調整して外乱の影響を受けにくくすることが必要である。これにより把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油を供給してロッド４６Ｃが縮退している間、四辺形リンク機構５４の節点５４ａの移動速度ｖを、把持ユニット４５の把持面４５ａの移動速度ｖとして計測することができる。
【００９３】
コントローラ１０の判断部１４は、把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油が供給されてロッド４６Ｃが縮退し把持ユニット４５が把持側に作動している間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置とロッド４６Ｃあるいは節点５４ａとの相対速度ｖを逐次演算し、当該相対速度ｖが零とみなされる値ｖthに到達したか否かを判断する。なお、マイクロ波ドップラセンサ２０の出力から相対速度ｖを演算する処理は、前述の第１実施例、第２実施例と同様であるので、説明は省略する。
【００９４】
コントローラ１０の判断部１４は、本発明の「判断手段」を構成する。このコントローラ１０の判断部１４の判断結果を示す信号は、圧油制御部１５に入力される。コントローラ１０の圧油制御部１５は、本発明の「圧油制御手段」を構成する。
【００９５】
図１０（ａ）は、把持ユニット４５が把持側への作動を開始してからの時間ｔと、演算される相対速度ｖとの関係を示している。また、図１０（ｂ）は、コントローラ１０の圧油制御部１５からオンオフ弁５０に出力されるオンオフ指令信号を時間ｔに対応させて示している。また、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）と時間軸を同じくして、コントローラ１０の圧油制御部１５からＥＰＣ弁５３に出力される電気指令信号を時間ｔに対応させて示している。ＥＰＣ弁５３に対して加えられる電気指令信号は、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力で把持ユニット４５がワークＷを把持できる流量が供給されるように調整されている。
【００９６】
判断部１４では、把持ユニット４５が把持側への作動を開始してから、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとを比較して、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される。しきい値ｖthは、相対速度ｖが零よりも僅かに大きい値で、相対速度ｖが零になったとみなされる値に設定される。なお、しきい値ｖthは、相対速度０に設定してもよい。
【００９７】
相対速度ｖがしきい値ｖthよりも大きいと判断されている場合には、オンオフ弁５０にオン指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対する電気指令信号はオフとされる（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油がＰＰＣ弁４８からオンオフ弁５０、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給され、把持ユニット４５が、操作レバー４９の操作量に応じた速度でワークＷを把持する方向に移動する。
【００９８】
把持ユニット４５の把持面４５ａがワークＷを把持する時点、つまりＦｇ＝Ｗｇとなる時点では、相対速度ｖが零に向けて急激に低下する。この時点で、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断される。相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断された場合には、オンオフ弁５０にオフ指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対して電気指令信号が出力される（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油が把持用油圧シリンダ４６へ供給されることが遮断され、ＥＰＣ弁５３から、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力で把持ユニット４５がワークＷを把持できる流量に調整された圧油が、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給される。よって把持ユニット４５は、ワークＷを破砕しない程度の力で把持することができる。
【００９９】
なお、上述した実施例では、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが縮退側に動くことで把持ユニット４５が把持側に作動する構造を例示しているが、把持用油圧シリンダ４６のロッドが伸長側に動くことで把持ユニット４５が把持側に作動する構造にも本発明を当然適用することができる。
【０１００】
また、上述した実施例では、移動部材としてロッド４６Ｃを想定し、把持用油圧シリンダ４６のボディ４６Ｄが固定され、ロッド４６Ｃの移動に連動して把持ユニット４５が把持側に作動する構造を例示しているが、移動部材がボディ４６Ｄとなる構造、つまりロッド４６Ｃが固定され、把持用油圧シリンダ４６のボディ４６Ｄの移動に連動して把持ユニット４５が把持側に作動する構造にも本発明を当然適用することができる。
【０１０１】
図１１は、第３実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０２】
同図１１に示すように、把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油が供給されてロッド４６Ｃが縮退し把持ユニット４５が把持側に作動している間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置とロッド４６Ｃあるいは節点５４ａとの相対速度ｖを逐次演算する（ステップ３０１）。
【０１０３】
つぎに、演算された相対速度ｖが零とみなされる値ｖthに到達したか否かが判断される（ステップ３０２）。
【０１０４】
演算された相対速度ｖがしきい値ｖthよりも大きいと判断されている場合には（ステップ３０２の判断ＮＯ）、オンオフ弁５０にオン指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対する電気指令信号はオフとされる（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油がＰＰＣ弁４８からオンオフ弁５０、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給され、把持ユニット４５が、操作レバー４９の操作量に応じた速度でワークＷを把持する方向に移動する（ステップ３０３）。
【０１０５】
これに対して、演算された相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断された場合には（ステップ３０２の判断ＹＥＳ）、オンオフ弁５０にオフ指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対して電気指令信号が出力される（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の把持用油圧シリンダ４６への供給が遮断され、ＥＰＣ弁５３から、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力で把持ユニット４５がワークＷを把持できる流量に調整された圧油が、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給される。よって把持ユニット４５は、ワークＷを破砕しない程度の力で把持することができる。
【０１０６】
なお、第１実施例、第２実施例と同様に、相対速度ｖを演算して出力するセンサモジュールを作業機４２の固定位置に設けるようにしてもよい。このようにセンサモジュールを構成した場合には、コントローラ１０の判断部１４からは、相対速度ｖを演算処理する機能が省かれることになる。
【０１０７】
また、本実施例では、相対速度ｖがしきい値ｖthに到達するまでは、操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油を把持用油圧シリンダ４６に供給するようにしているが、この手動制御を自動制御に変える実施も可能である。また、本実施例の制御を任意に選択できるようにしてもよい。たとえば、モード選択スイッチを設け、本実施例の制御を選択するモードと本実施例の制御を選択しないモードを選択操作可能とし、本実施例の制御を選択するモードが選択操作された場合には、相対速度ｖがしきい値ｖthに到達すると前述のごとく、把持ユニット４５がワークＷを破砕しない程度の流量を自動的に把持用油圧シリンダ４６に供給することにし、本実施例の制御を選択しないモードが選択操作された場合には、相対速度ｖがしきい値ｖthに到達してもなお、操作レバー４９の操作量に応じた流量が把持用油圧シリンダ４６に供給されることを許容するようにする。
【０１０８】
以上のように本実施例によれば、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力されるドップラ周波数ｆ´を用いて、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃあるいは把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに連動して移動するリンク機構５４の節点５４ａとの相対速度ｖを演算し、その相対速度ｖが零とみなされる値ｖthになった時点をもって、把持ユニット４５によってワークＷが把持されたと判断するようにしている。したがって、高応答にて把持油圧シリンダ４６への圧油供給流量を調整して、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力でワークＷを把持することができる。
【０１０９】
たとえば本実施例の構成の代わりに、把持用油圧シリンダ４６の油圧を圧力センサで検出して、圧力センサの検出結果から「把持ユニッ４５トによってワークＷが把持された」と判断して、把持油圧シリンダ４６への圧油供給流量を調整した場合には、油圧という物理量自体が時間遅れを伴っているため、「把持ユニット４５によってワークＷが把持された」との判断が遅れ、制御に遅れが生じ、Ｆｇ＞Ｗｇとなり、把持ユニット４５によってワークＷを破砕してしまうおそれがある。またワークＷの負荷によって油圧の圧力変動が生じ、油圧信号から「把持ユニット４５によってワークＷが把持された」タイミングを捉えることが難しい。さらにマイクロ波ドップラセンサ２０は、油圧センサと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、マイクロ波ドップラセンサ２０を使用しており、耐温度性、耐候性に優れ、苛酷な環境下で使用される切断加工装置などの加工装置あるいは作業機械の内部状態のセンサに適している。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ コントローラ、１１ 駆動制御部、１２ 距離演算部、１３ 負荷検出部、１４ 判断部、１５ 圧油制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波ドップラセンサを用いたトーチとワークとの間の距離計測装置およびその方法、並びに研削装置の過負荷検出装置およびその方法、並びに作業機械の把持制御装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波ドップラセンサは、電波法上割り当てられた１０．５ＧＨｚ帯若（Ｘバンド）若しくは２４．２ＧＨｚ帯（Ｋバンド）のマイクロ波（広義には、3GHz〜30GHzの周波数範囲(SHF) を中心とし、UHF帯(0.3GHz〜3GHz)およびEHF帯(30GHz〜300GHz, ミリ波)を含む周波数）を送信器から、移動している対象物に向けて送信し、反射してきたマイクロ波を受信器で受信して、対象物の移動速度ｖに比例してシフトした周波数（ドップラ周波数）を示す信号を検出して出力するセンサのことである。送信波の周波数ｆと受信波のシフトした周波数（ドップラ周波数）ｆ´を用いて対象物の移動速度ｖを演算することができる。これは、マイクロ波が、移動する対象物に当ると対象物の移動速度ｖに比例して受信波の周波数ｆ´がシフトする（ｖ＝Ｋ（ｆ−ｆ´）；Ｋは定数）という現象（ドップラ効果）を利用したものである。
【０００３】
マイクロ波ドップラセンサは、温度などの設置環境の影響を受け難く非常に高温となる苛酷な環境下でも使用できる、また価格が安い、また応答性がよいなどの利点があるものの、従来は、対象物として自動車や野球のボールの速度、あるいは下記特許文献１に示されるように人間の位置を測定するのが一般的であり、産業上広く加工装置や作業機械の内部状態を検出するセンサとして使用する例は、存在しなかった。
【０００４】
下記特許文献１には、超音波周波数帯のドップラセンサを用いて、自動車のエアバッグに対する乗員の位置を計測するという発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−３０３６２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、こうした実情に鑑みてなされたものであり、マイクロ波ドップラセンサの特性を利用して従来よりも安価な構成にて、しかも応答性よく、加工装置あるいは作業機械の内部状態を計測できるようにすることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明は、
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する装置において、
トーチとの相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させるトーチ移動手段と、
トーチ移動手段によってトーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に至るまで相対速度を積分演算処理することにより、トーチとワークとの間の距離を演算する距離演算手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
第２発明は、
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する方法であって、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動開始させるステップと、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、トーチとの相対位置が固定的な固定位置からワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算するステップと、
演算された相対速度が零とみなされる値になった時点で、トーチがワークに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力するステップと
を含むトーチとワークとの間の距離計測方法であることを特徴とする。
【０００９】
第３発明は、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出装置において、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する過負荷検出手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
第４発明は、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出方法であって、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置から、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力すること
を特徴とする。
【００１１】
第５発明は、
研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、研削工具のワーク表面に対する角度を変える制御を行なうようにした第３発明の研削装置の過負荷検出装置または第４発明の研削装置の過負荷検出方法であることを特徴とする。
【００１２】
第６発明は、
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械の把持制御装置において、
作業機の固定位置に設けられ、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断する判断手段と、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整する圧油制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
第７発明は、
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械に適用される把持制御方法であって、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、作業機の固定位置から、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断し、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いて対象物との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、「トーチがワークに当接したこと」（第１発明、第２発明）あるいは「研削装置が過負荷になったこと」（第３発明、第４発明、第５発明）あるいは「把持ユニットによって把持対象物が把持されたこと」（第６発明、第７発明）を判断することができ、「トーチとワーク間の距離の計測」あるいは「研削装置の過負荷の検出」あるいは「把持対象物を破砕しないようにする制御」を高応答で行うことができる、また、装置を安価とすることができるという顕著な作用効果を奏効する。
【００１５】
すなわち、第１発明、第２発明では、
（ａ）マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いてワーク表面との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、トーチがワークに当接したものとみなし、その時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力するようにしている。したがって、距離の計測に当たり、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）以外に別途センサユニットを設けることは不要となる。たとえば本発明の代わりにレーザ測距計を用いた構成の場合には、トーチが規定位置にあるときにレーザ測距計からワーク表面までの距離を計測するとともに、トーチがワーク表面に当接したときにレーザ測距計からワーク表面までの距離を計測して、両者の距離の差からトーチとワークとの間の距離を求めなければならない。しかし、この場合、「トーチがワーク表面に当接した」タイミングについては、別途設けたセンサ（たとえば加速度計など、トーチがワークに当接した際の衝撃を検出するセンサ）で検出して、レーザ測距計にそのタイミングの情報を与えなければならない。本発明では、そのような別途センサやレーザ測距計にタイミング情報を知らせる情報伝達手段は不要となり、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）自体が安価なことと相まって、装置を安価な構成とすることができるとともに、応答性よく距離の計測を行うことができる。
【００１６】
また、第３発明、第４発明、第５発明では、
（ｂ）マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いて、ワークの研削面との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、研削装置による研削力が低下したとみなし、その時点で研削装置が過負荷になったことを検出するようにしている。したがって、応答性よく安価な構成にて研削装置の過負荷を検出することができる。たとえば本発明の構成の代わりに、駆動装置（モータあるいはエンジン）のトルクあるいは回転数を検出するセンサを設け、トルクあるいは回転数が規定値以下まで低下したことをもって過負荷であることを検出するように構成した場合には、応答性が悪く制御に時間遅れが生じる。さらにマイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）は、トルクセンサなどと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【００１７】
また、第６発明、第７発明では、
（ｃ）マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）から出力されるドップラ周波数を用いて、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点との相対速度を演算し、その相対速度が零とみなされる値になった時点をもって、把持ユニットによって把持対象物が把持されたと判断するようにしている。したがって、高応答にて把持油圧シリンダへの圧油供給流量を調整して、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持対象物を把持することができる。たとえば本発明の構成の代わりに、把持用油圧シリンダの油圧を圧力センサで検出して、圧力センサの検出結果から「把持ユニットによって把持対象物が把持された」と判断して、把持油圧シリンダへの圧油供給流量を調整した場合には、油圧という物理量自体が時間遅れを伴っているため、「把持ユニットによって把持対象物が把持された」との判断が遅れ、制御に遅れが生じ、把持ユニットによって把持対象物を破砕してしまうおそれがある。また把持対象物の負荷によって油圧の圧力変動が生じ、油圧信号から「把持ユニットによって把持対象物が把持された」タイミングを捉えることが難しい。さらにマイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）は、油圧センサと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【００１８】
（ｄ）また、マイクロ波ドップラセンサ（ドップラ周波数検出手段）は、耐温度性、耐候性に優れ、苛酷な環境下で使用される切断加工装置などの加工装置あるいは作業機械の内部状態のセンサに適している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、トーチとワークとの間の距離計測装置の全体構成図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、切断用ロボットの手首部分を拡大して示した図で、切断用トーチが規定の高さに位置している状態と、切断用トーチがワークに当接した状態を示した図である。
【図３】図３は、第１実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、研削加工装置の過負荷検出装置の全体構成図である。
【図５】図５（ａ）は、グラインダの移動を開始してからの時間と、演算される相対速度との関係を示した図で、図５（ｂ）は、グラインダの各移動位置毎に、ワークの表面のバリが削り取られる様子を模式的に示した図である。
【図６】図６は、第２実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、作業機械の構成図である。
【図８】図８は、作業機械の把持制御装置の構成図である
【図９】図９は、四辺形リンクの節点が移動する様子を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、把持ユニットが把持側への作動を開始してからの時間と、演算される相対速度との関係を示した図で、図１０（ｂ）は、コントローラの圧油制御部からオンオフ弁に出力されるオンオフ指令信号を時間に対応させて示した図で、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）と時間軸を同じくして、コントローラの圧油制御部からＥＰＣ弁に出力される電気指令信号を時間に対応させて示した図である。
【図１１】図１１は、第３実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明に係るトーチとワークとの間の距離計測装置およびその方法並びに、研削加工装置の過負荷検出装置およびその方法、並びに作業機械の把持制御装置およびその方法の実施の形態について説明する。
【００２１】
（第１実施例；トーチとワークとの間の距離計測装置およびその方法）
図１は、トーチとワークとの間の距離計測装置の全体構成図である。
【００２２】
本実施例では、プラズマ切断加工装置におけるトーチとワークとの間の距離を計測する装置を想定している。
【００２３】
たとえば６軸多関節の切断用ロボット１の手首フランジ部２に、切断用トーチ３が取り付けられている。切断用トーチ３には、電極４が設けられている。切断用トーチ３の先端にはノズル５が設けられている。
【００２４】
定盤７上には、所定板厚のワークＲ、たとえば定尺鋼板が据え付けられている。
【００２５】
コントローラ１０の駆動制御部１１は、ロボットジョブデータにしたがい切断用ロボット１の各軸を駆動制御して、切断用トーチ３の先端位置および姿勢を調整して、ワークＲ上の切断線に沿って切断用トーチ３の先端を移動させる。
【００２６】
電極４と母材であるワークＲとの間にはアーク電圧が印加され、アーク電圧に応じたアーク長さのプラズマアークを生成して、ノズル５からプラズマをワークＲに向け噴流させつつ切断用トーチ３をワークＲの加工線に沿って移動させてワークＲを切断加工する。
切断用加工装置では、切断用トーチ３の電極４の磨耗量ΔＤの情報を得て、切断用トーチ３の電極４の寿命管理を行ったり、アーク電圧を補正する制御が行われる。
【００２７】
すなわち、電極４の磨耗量をΔＤ、ノズル５の長さをΔＮ、切断用トーチ３とワークＲとの距離をΔＬ、アーク電圧をＶａとすると、電極磨耗量ΔＤは、
ΔＤ＝（Ｖａ−Ｋ１・ΔＬ−Ｋ３・ΔＮ）／Ｋ２
なる式によって求められる。電極磨耗量ΔＤを得るには、切断用トーチ３とワークＲとの距離ΔＬの情報が必要となる。そこで、距離ΔＬの情報を得るために、切断開始点から切断加工を開始するに際して、距離ΔＬを計測する工程が実施される。
【００２８】
距離ΔＬを計測するために、切断用トーチ３との相対位置が固定的な固定位置、たとえば切断用ロボット１の手首フランジ部２に、マイクロ波ドップラセンサ２０が設けられる。
マイクロ波ドップラセンサ２０は、本発明の「ドップラ周波数検出手段」を構成する。
【００２９】
マイクロ波ドップラセンサ２０は、ワークＲの表面に向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けられている。
【００３０】
マイクロ波ドップラセンサ２０は、市販のセンサを使用することができる。マイクロ波ドップラセンサ２０は、電波法上割り当てられた１０．５ＧＨｚ帯若（Ｘバンド）若しくは２４．２ＧＨｚ帯（Ｋバンド）のマイクロ波（広義には、3GHz〜30GHzの周波数範囲(SHF) を中心とし、UHF帯(0.3GHz〜3GHz)およびEHF帯(30GHz〜300GHz, ミリ波)を含む周波数）を送信器から、ワークＲの表面に向けて送信し、ワークＲ表面から反射してきたマイクロ波を受信器で受信して、マイクロ波ドップラセンサ２０の固定位置とワークＲ表面の相対移動速度ｖに比例してシフトしたドップラ周波数を示す信号を検出して出力する。
【００３１】
距離ΔＬを計測する工程では、コントローラ１０の駆動制御部１１は、切断用ロボット１の各軸を駆動制御して、切断用トーチ３を規定の高さからワークＲに向けて下方に移動させる。コントローラ１０の駆動制御部１１は、本発明の「トーチ移動手段」を構成する。
【００３２】
コントローラ１０の距離演算部１２は、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動している間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖを逐次演算し、当該相対速度ｖが零とみなされる値ｖthに至るまで相対速度ｖを積分演算処理することにより、切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬを演算する。コントローラ１０の距離演算部１２は、本発明の「距離演算手段」を構成する。
【００３３】
図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、切断用ロボット１の手首部２の周囲を拡大して示した図で、切断用トーチ３が規定の高さに位置している状態（図２（ａ））と、切断用トーチ３がワークＲに当接した状態（図２（ｂ））を示している。
【００３４】
図２（ａ）の状態のときのマイクロ波ドップラセンサ２０の固定位置からワークＲ表面までの距離をＬ0、図２（ｂ）の状態のときのマイクロ波ドップラセンサ２０の固定位置からワークＲ表面までの距離をＬ1とすると、求める距離ΔＬは、
Ｌ0−Ｌ1
で表される。
【００３５】
送信波の周波数ｆと、受信波のシフトしたドップラ周波数ｆ´と、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖとの間には、
ｖ＝Ｋ（ｆ−ｆ´） （ただしＫは定数）
という関係が成立する。よって、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖを逐次演算することができる。
【００３６】
図２（ｃ）は、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動を開始してからの時間ｔと、演算される相対速度ｖとの関係を示している。
【００３７】
距離演算部１２では、切断用トーチ３が移動を開始してから、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとを比較して、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される。しきい値ｖthは、相対速度ｖが零よりも僅かに大きい値で、相対速度ｖが零になったとみなされる値に設定される。なお、しきい値ｖthは、相対速度０に設定してもよい。
【００３８】
切断用トーチ３がワークＲに当接する時点では、相対速度ｖが零に向けて急激に低下する。この時点で、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断される。相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると、その時点で、切断用トーチ３がワークＲに当接したものとみなし、その時点までの相対速度ｖの積分値を演算する。そして、この演算された積分値を、距離ΔＬに工学単位変換して出力する。演算された積分値、つまり距離ΔＬは、図２（ｃ）中に斜線で示す面積に対応する。
【００３９】
図３は、第１実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【００４０】
同図３に示すように、距離ΔＬを計測する工程が開始されると、切断用トーチ３が規定の高さからワークＷに向けて移動開始される（ステップ１０１）。
【００４１】
つぎに、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動させている間、切断用トーチ３との相対位置が固定的な固定位置からワークＲ表面に向けてマイクロ波が送信され、ワークＲの表面で反射したマイクロ波のドップラ周波数ｆ´が検出される。そして、ドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、切断用トーチ３とワークＲとの間の相対速度ｖが逐次演算される。また、相対速度ｖの積分値が逐次演算される（ステップ１０２）。そして、切断用トーチ３が規定の高さからワークＲに向けて移動させている間、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとが比較され、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される（ステップ１０３）。
【００４２】
相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）、切断用トーチ３がワークＲに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度ｖの積分値を、切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬとして出力する（ステップ１０４）。
【００４３】
なお、本実施例では、ドップラ周波数ｆ´を検出し出力するセンサユニットを「マイクロ波ドップラセンサ」と称しているが、このセンサ構成例は一例であり、ドップラ周波数ｆ´検出しドップラ周波数ｆ´に基づき相対速度ｖを演算して出力するセンサモジュールを構成し、このセンサモジュールを切断用ロボット１の固定位置に設けるようにしてもよい。このようにセンサモジュールを構成した場合には、コントローラ１０の距離演算部１２からは、相対速度ｖを演算処理する機能が省かれることになる。
【００４４】
以上のように本実施例によれば、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力されるドップラ周波数ｆ´を用いてワークＲ表面との相対速度ｖを演算し、その相対速度ｖが零とみなされる値になった時点をもって、切断用トーチ３がワークＲに当接したものとみなし、その時点に至るまでの逐次の相対速度ｖの積分値を、切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬとして出力するようにしている。したがって、距離の計測に当たり、マイクロ波ドップラセンサ２０以外に別途センサユニットを設けることは不要となる。
【００４５】
たとえば本実施例のマイクロ波ドップラセンサ２０の代わりにレーザ測距計を用いた構成の場合には、切断用トーチ３が規定位置にあるときにレーザ測距計からワークＲ表面までの距離Ｌ0を計測するとともに、切断用トーチ３がワークＲ表面に当接したときにレーザ測距計からワークＲ表面までの距離Ｌ1を計測して、両者の距離の差Ｌ0−Ｌ1から切断用トーチ３とワークＲとの間の距離ΔＬを求めなければならない。
【００４６】
しかし、この場合、「切断用トーチ３がワークＲ表面に当接した」タイミングについては、別途設けたセンサ、たとえば加速度計など、切断用トーチ３がワークＲに当接した際の衝撃を検出するセンサで検出して、レーザ測距計にそのタイミングの情報を与えなければならない。
【００４７】
これに対して本実施例では、そのような別途センサやレーザ測距計にタイミング情報を知らせる情報伝達手段は不要となり、マイクロ波ドップラセンサ２０自体が安価なことと相まって、装置を安価な構成とすることができるとともに、応答性よく距離ΔＬの計測を行うことができる。
【００４８】
以上、実施例では、切断加工装置を例にとり説明したが、本発明としては、電極が設けられたトーチを用いてワークの加工を行う加工装置であれば任意の種類の加工装置に適用可能である。たとえば溶接加工装置にも適用することができる。
【００４９】
また、本実施例では、ロボットを用いた加工装置を想定したが、ＮＣ加工機にも当然適用することができる。
【００５０】
なお、切断用トーチ３がワークＲに当接した際の衝撃を緩和するために、切断用トーチ３に、衝撃緩和用の機構、たとえばバネによりショックを緩和する機構を設けてもよい。
【００５１】
（第２実施例；研削加工装置の過負荷検出装置およびその方法）
図４は、研削加工装置の過負荷検出装置の全体構成図である。
【００５２】
本実施例では、研削工具としてのグラインダによって、切断加工後のワークの表面に形成されたバリを切削、研磨する研削加工装置を想定している。
【００５３】
たとえば６軸多関節の研削用ロボット１の手首フランジ部２に、研削工具としてのグラインダ３０が取り付けられている。
【００５４】
定盤７上には、所定板厚のワークＲ、たとえば定尺鋼板が据え付けられている。ワークＲの表面には、切断加工によって形成されたバリが固着されている。
【００５５】
グラインダ３０は、たとえば円形状の砥石を用いることができる。グラインダ３０は、駆動装置３１によって駆動される。駆動装置３１は、たとえば電動モータが用いられる。駆動装置３１によってグラインダ３０が回転され、グラインダ３０の砥石によってワークＲの表面のバリが研削、研磨される。
【００５６】
コントローラ１０の駆動制御部１１は、ロボットジョブデータにしたがい研削用ロボット１の各軸を駆動制御して、グラインダ３０の先端位置および姿勢角を調整して、グラインダ３０を、切削角度θcにてワークＲの表面に対して傾斜させてワークＲの表面に押し当て、ワークＲの表面上を進行方向γに沿って移動させる。
【００５７】
たとえばプラズマ切断加工によって形成されたバリは、強固かつ複雑な形状でワークＲの切断面に固着している。このためバリ剥離中に研削装置が過負荷になることがあり、バリ剥離作業の効率が低下する。したがって、バリ剥離作業の効率が低下を防止するために、過負荷を応答性よく検出して、最適な制御に切り替える必要がある。
【００５８】
研削装置の研削力は、ワークＲの表面を削り取る速度に対応する。
【００５９】
そこで、その速度を計測するために、グラインダ３０との相対位置が固定的な固定位置、たとえば研削用ロボット１の手首フランジ部２に、第１実施例と同様のマイクロ波ドップラセンサ２０が設けられる。
【００６０】
マイクロ波ドップラセンサ２０は、ワークＲの研削面、つまりグラインダ３０によって研削された面に向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けられている。このためグラインダ３０がワークＲの表面に沿って移動している間、グラインダ３０によってワークＲの表面が削り取られる速度を計測することができる。
【００６１】
コントローラ１０の過負荷検出部１３は、駆動装置３１によってグラインダ３０を駆動しつつグラインダ３０をワークＲの表面に沿って進行方向γに移動させている間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置に対するワークＲの研削面の相対速度ｖを逐次演算し、当該相対速度ｖが零とみなされる値ｖthになった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する。なお、マイクロ波ドップラセンサ２０の出力から相対速度ｖを演算する処理は、前述の第１実施例と同様であるので、説明は省略する。
【００６２】
コントローラ１０の過負荷検出部１３は、本発明の「過負荷検出手段」を構成する。この過負荷になったことを示す信号は、駆動制御部１１に入力される。
【００６３】
図５（ａ）は、グラインダ３０の各移動位置毎に、ワークＲの表面のバリが削り取られる様子を模式的に示している。図５（ｂ）は、グラインダ３０が移動を開始してからの時間ｔと、演算される相対速度ｖとの関係を示している。
【００６４】
過負荷検出部１３では、グラインダ３０が移動を開始してから、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとを比較して、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される。しきい値ｖthは、相対速度ｖが零よりも僅かに大きい値で、相対速度ｖが零になったとみなされる値に設定される。なお、しきい値ｖthは、相対速度０に設定してもよい。
【００６５】
グラインダ３０によってワークＲの表面が削り取られる速度が急激に低下すると、相対速度ｖが零に向けて急激に低下する。この時点で、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断される。相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると、その時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力される。
【００６６】
コントローラ１０の駆動制御部１１に、研削装置が過負荷になったことを示す信号が入力されると、グラインダ３０の切削角度θcを変えるべく研削用ロボット１の各軸が駆動制御される。すなわち、グラインダ３０の先端位置および姿勢角を調整して、グラインダ３０の切削角度θcを変えて、さらにワークＲの表面上を進行方向γに沿って移動させる。
【００６７】
図６は、第２実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【００６８】
同図６に示すように、駆動装置３１によってグラインダ３０を駆動しつつグラインダ３０をワークＲの表面に沿って移動させている間、グラインダ３０との相対位置が固定的な固定位置から、ワークＲの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数ｆ´を検出する。そして、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置とワークＲの研削面との相対速度ｖを逐次演算する（ステップ２０１）。
【００６９】
つぎに、演算された相対速度ｖがしきい値ｖth以下に低下したか否かが判断される（ステップ２０２）。この結果、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断されると（ステップ２０２の判断ＹＥＳ）、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する（ステップ２０３）。
【００７０】
研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力されると、グラインダ３０の切削角度θcを変える制御が行われる（ステップ２０４）。
【００７１】
なお、本実施例では、研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、グラインダ３０の切削角度θcを変える制御を行なうようにしているが、駆動装置３０の回転を減速させてトルクを上昇させるようにしてもよい。図５（ｃ）は、電動モータとして構成される駆動装置３０の回転数とトルクとの関係を示している。研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、駆動装置３１を減速させてトルクを上昇させる制御を行なうことで、研削力を高めることができる。
【００７２】
なお、第１実施例と同様に、相対速度ｖを演算して出力するセンサモジュールを研削用ロボット１の固定位置に設けるようにしてもよい。このようにセンサモジュールを構成した場合には、コントローラ１０の過負荷検出部１３からは、相対速度ｖを演算処理する機能が省かれることになる。
【００７３】
以上のように本実施例によれば、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力されるドップラ周波数ｆを用いて、ワークＲの研削面との相対速度ｖを演算し、その相対速度ｖが零とみなされる値になった時点をもって、研削装置による研削力が低下したとみなし、その時点で研削装置が過負荷になったことを検出するようにしている。したがって、応答性よく安価な構成にて研削装置の過負荷を検出することができる。
【００７４】
たとえば本実施例の構成の代わりに、駆動装置３１（モータあるいはエンジン）のトルクあるいは回転数を検出するセンサを設け、トルクあるいは回転数が規定値以下まで低下したことをもって過負荷であることを検出するように構成した場合には、応答性が悪く制御に時間遅れが生じる。さらにマイクロ波ドップラセンサ２０は、トルクセンサなどと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【００７５】
（第３実施例；作業機械の把持制御装置およびその方法）
図７は、作業機械の構成図である。
【００７６】
作業機械４０の運転室４１の前方に作業機４２が設けられている。作業機４２の先端には、把持ユニット４５が取り付けられている。作業機４２は、車体（上部旋回体）４０Ａに対して上下動自在に取り付けられたブーム４３と、ブーム４３に対して上下動自在に取り付けられたアーム４４と、アーム４４に取り付けられた把持ユニット４５とからなる。把持ユニット４５は、その把持面４５ａでワークＷを把持する。
【００７７】
図８は、作業機械の把持制御装置の構成図である。
【００７８】
把持ユニット４５は、後述する四辺形リンク機構５４を介して把持用油圧シリンダ４６によって駆動される。把持用油圧シリンダ４６に供給される圧油を制御することによって把持ユニット４５によりワークＷが把持される。
【００７９】
油圧ポンプ５５の吐出圧油は、油路４７を介してＰＰＣ弁（油圧比例制御弁）４８に供給される。ＰＰＣ弁４８は、操作レバー４９の操作位置、操作量に応じたパイロット油圧信号を受圧して、弁位置が変化する。ＰＰＣ弁４８の開口面積は、運転室４１に設けられた操作レバー４９の操作量に応じて変化する。ＰＰＣ弁４８は、開口面積に応じた流量の圧油をオンオフ弁５０に供給する。オンオフ弁５０は、コントローラ１０から加えられるオン指令信号に応じて弁位置がオン位置に変化し、同コントローラ１０から加えられるオフ指令信号に応じて弁位置がオフ位置に変化する。オンオフ弁５０がオン位置に位置されると、ＰＰＣ弁４８から出力された圧油がオンオフ弁５０を通過してシャトル弁５１に供給される。オンオフ弁５０がオフ位置に位置されると、ＰＰＣ弁４８から出力された圧油がオンオフ弁５０で阻止されシャトル弁５１への圧油の供給が遮断される。
【００８０】
油圧ポンプ４６の吐出圧油は、油路５２を介してＥＰＣ弁（電磁比例制御弁）５３に供給される。ＥＰＣ弁５３は、コントローラ１０から加えられる電気指令信号に応じて弁位置が変化する。ＥＰＣ弁５３は、電気指令信号に応じた流量の圧油をシャトル弁５１に供給する。
【００８１】
シャトル弁５１は、オンオフ弁５０またはＥＰＣ弁５３から供給された圧油を入力し、いずれか大きい方の油圧を選択出力して把持用油圧シリンダ４６に供給する。
【００８２】
把持用油圧シリンダ４６は、開放側油室４６Ａと把持側油室４６Ｂを備えている。
【００８３】
把持用油圧シリンダ４６の開放側油室４６Ａに圧油が供給されると、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが伸長し、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに四辺形リンク機構５４を介して接続されている把持ユニット４５が開放側、つまりワークＷを離す方向に作動する。
【００８４】
把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油が供給されると、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが縮退し、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに四辺形リンク機構５４を介して接続されている把持ユニット４５が把持側、つまりワークＷを把持する方向に作動する。
【００８５】
ここで、ワークＷの負荷をＷｇ、把持ユニット４５のグリップ力をＦｇとすると、
Ｆｇ＜Ｗｇ
の場合には、ワークＷの把持は不可能となる。また、
Ｆｇ＝Ｗｇ
の場合に、ワークＷの把持が可能となる。また、
Ｆｇ＞Ｗｇ
の場合には、ワークＷを破砕する可能性がある。
【００８６】
Ｆｇ＝Ｗｇになるタイミング、つまり把持ユニット４５の把持面４５ａがワークＷを把持するタイミングは、把持用油圧シリンダ４６の移動部材であるロッド４６Ｃの移動速度ｖが零になるタイミングに一致する。
【００８７】
また、Ｆｇ＝Ｗｇになるタイミング、つまり把持ユニット４５の把持面４５ａがワークＷを把持するタイミングは、把持用油圧シリンダ４６の移動部材であるロッド４６Ｃに連動して移動する四辺形リンク機構５４の節点５４ａ（図９）が移動速度ｖが零になるタイミングに一致する。
【００８８】
図９は、四辺形リンク５４の節天５４ａが移動する様子を示す。
【００８９】
把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが縮退すると、それに伴い把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに接続されている四辺形リンク機構５４の節点５４ａが移動する。把持ユニット４５がワークＷを把持する時点では、四辺形リンク機構５４の節点５４ａの移動速ｖが零になる。
【００９０】
そこで、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃまたは四辺形リンク機構５４ａの移動速度ｖを計測するために、作業機４２の固定位置、たとえばアーム４４の固定位置に、第１実施例、第２実施例と同様のマイクロ波ドップラセンサ２０が設けられる。
【００９１】
図８に示すように、マイクロ波ドップラセンサ２０は、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けられている。なお、マイクロ波は、所定角度範囲の指向性を持つため、ロッド４６Ｃに対向する位置からずれた位置に設けることができる。これにより把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油を供給してロッド４６Ｃが縮退している間、ロッド４６Ｃの移動速度ｖを把持ユニット４５の把持面４５ａの移動速度ｖとして計測することができる。
【００９２】
また、図９に示すように、マイクロ波ドップラセンサ２０を、四辺形リンク５４の節点５４ａに向けてマイクロ波を送信することができる位置、角度に取り付けてもよい。把持ユニット４５の把持部は、四辺形リンクであるため、前段のアーム４４との位置（姿勢）の関係で把持する位置が変動するが、マイクロ波ドップラセンサ２０は、適当な指向角を持つため、その変動を吸収できる。ただし指向角は適切に調整して外乱の影響を受けにくくすることが必要である。これにより把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油を供給してロッド４６Ｃが縮退している間、四辺形リンク機構５４の節点５４ａの移動速度ｖを、把持ユニット４５の把持面４５ａの移動速度ｖとして計測することができる。
【００９３】
コントローラ１０の判断部１４は、把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油が供給されてロッド４６Ｃが縮退し把持ユニット４５が把持側に作動している間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置とロッド４６Ｃあるいは節点５４ａとの相対速度ｖを逐次演算し、当該相対速度ｖが零とみなされる値ｖthに到達したか否かを判断する。なお、マイクロ波ドップラセンサ２０の出力から相対速度ｖを演算する処理は、前述の第１実施例、第２実施例と同様であるので、説明は省略する。
【００９４】
コントローラ１０の判断部１４は、本発明の「判断手段」を構成する。このコントローラ１０の判断部１４の判断結果を示す信号は、圧油制御部１５に入力される。コントローラ１０の圧油制御部１５は、本発明の「圧油制御手段」を構成する。
【００９５】
図１０（ａ）は、把持ユニット４５が把持側への作動を開始してからの時間ｔと、演算される相対速度ｖとの関係を示している。また、図１０（ｂ）は、コントローラ１０の圧油制御部１５からオンオフ弁５０に出力されるオンオフ指令信号を時間ｔに対応させて示している。また、図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）と時間軸を同じくして、コントローラ１０の圧油制御部１５からＥＰＣ弁５３に出力される電気指令信号を時間ｔに対応させて示している。ＥＰＣ弁５３に対して加えられる電気指令信号は、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力で把持ユニット４５がワークＷを把持できる流量が供給されるように調整されている。
【００９６】
判断部１４では、把持ユニット４５が把持側への作動を開始してから、逐次演算される相対速度ｖと、しきい値ｖthとを比較して、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったか否かが判断される。しきい値ｖthは、相対速度ｖが零よりも僅かに大きい値で、相対速度ｖが零になったとみなされる値に設定される。なお、しきい値ｖthは、相対速度０に設定してもよい。
【００９７】
相対速度ｖがしきい値ｖthよりも大きいと判断されている場合には、オンオフ弁５０にオン指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対する電気指令信号はオフとされる（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油がＰＰＣ弁４８からオンオフ弁５０、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給され、把持ユニット４５が、操作レバー４９の操作量に応じた速度でワークＷを把持する方向に移動する。
【００９８】
把持ユニット４５の把持面４５ａがワークＷを把持する時点、つまりＦｇ＝Ｗｇとなる時点では、相対速度ｖが零に向けて急激に低下する。この時点で、相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断される。相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断された場合には、オンオフ弁５０にオフ指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対して電気指令信号が出力される（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油が把持用油圧シリンダ４６へ供給されることが遮断され、ＥＰＣ弁５３から、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力で把持ユニット４５がワークＷを把持できる流量に調整された圧油が、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給される。よって把持ユニット４５は、ワークＷを破砕しない程度の力で把持することができる。
【００９９】
なお、上述した実施例では、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃが縮退側に動くことで把持ユニット４５が把持側に作動する構造を例示しているが、把持用油圧シリンダ４６のロッドが伸長側に動くことで把持ユニット４５が把持側に作動する構造にも本発明を当然適用することができる。
【０１００】
また、上述した実施例では、移動部材としてロッド４６Ｃを想定し、把持用油圧シリンダ４６のボディ４６Ｄが固定され、ロッド４６Ｃの移動に連動して把持ユニット４５が把持側に作動する構造を例示しているが、移動部材がボディ４６Ｄとなる構造、つまりロッド４６Ｃが固定され、把持用油圧シリンダ４６のボディ４６Ｄの移動に連動して把持ユニット４５が把持側に作動する構造にも本発明を当然適用することができる。
【０１０１】
図１１は、第３実施例の方法の処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０２】
同図１１に示すように、把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに圧油が供給されてロッド４６Ｃが縮退し把持ユニット４５が把持側に作動している間、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力される検出信号を取り込み、検出されたドップラ周波数ｆ´と、送信波の周波数ｆとに基づき、固定位置とロッド４６Ｃあるいは節点５４ａとの相対速度ｖを逐次演算する（ステップ３０１）。
【０１０３】
つぎに、演算された相対速度ｖが零とみなされる値ｖthに到達したか否かが判断される（ステップ３０２）。
【０１０４】
演算された相対速度ｖがしきい値ｖthよりも大きいと判断されている場合には（ステップ３０２の判断ＮＯ）、オンオフ弁５０にオン指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対する電気指令信号はオフとされる（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油がＰＰＣ弁４８からオンオフ弁５０、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給され、把持ユニット４５が、操作レバー４９の操作量に応じた速度でワークＷを把持する方向に移動する（ステップ３０３）。
【０１０５】
これに対して、演算された相対速度ｖがしきい値ｖth以下になったと判断された場合には（ステップ３０２の判断ＹＥＳ）、オンオフ弁５０にオフ指令信号が出力されるとともに、ＥＰＣ弁５３に対して電気指令信号が出力される（図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照）。これにより操作レバー４９の操作量に応じた流量の把持用油圧シリンダ４６への供給が遮断され、ＥＰＣ弁５３から、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力で把持ユニット４５がワークＷを把持できる流量に調整された圧油が、シャトル弁５１を介して把持用油圧シリンダ４６の把持側油室４６Ｂに供給される。よって把持ユニット４５は、ワークＷを破砕しない程度の力で把持することができる。
【０１０６】
なお、第１実施例、第２実施例と同様に、相対速度ｖを演算して出力するセンサモジュールを作業機４２の固定位置に設けるようにしてもよい。このようにセンサモジュールを構成した場合には、コントローラ１０の判断部１４からは、相対速度ｖを演算処理する機能が省かれることになる。
【０１０７】
また、本実施例では、相対速度ｖがしきい値ｖthに到達するまでは、操作レバー４９の操作量に応じた流量の圧油を把持用油圧シリンダ４６に供給するようにしているが、この手動制御を自動制御に変える実施も可能である。また、本実施例の制御を任意に選択できるようにしてもよい。たとえば、モード選択スイッチを設け、本実施例の制御を選択するモードと本実施例の制御を選択しないモードを選択操作可能とし、本実施例の制御を選択するモードが選択操作された場合には、相対速度ｖがしきい値ｖthに到達すると前述のごとく、把持ユニット４５がワークＷを破砕しない程度の流量を自動的に把持用油圧シリンダ４６に供給することにし、本実施例の制御を選択しないモードが選択操作された場合には、相対速度ｖがしきい値ｖthに到達してもなお、操作レバー４９の操作量に応じた流量が把持用油圧シリンダ４６に供給されることを許容するようにする。
【０１０８】
以上のように本実施例によれば、マイクロ波ドップラセンサ２０から出力されるドップラ周波数ｆ´を用いて、把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃあるいは把持用油圧シリンダ４６のロッド４６Ｃに連動して移動するリンク機構５４の節点５４ａとの相対速度ｖを演算し、その相対速度ｖが零とみなされる値ｖthになった時点をもって、把持ユニット４５によってワークＷが把持されたと判断するようにしている。したがって、高応答にて把持油圧シリンダ４６への圧油供給流量を調整して、ワークＷを破砕しない程度のグリップ力でワークＷを把持することができる。
【０１０９】
たとえば本実施例の構成の代わりに、把持用油圧シリンダ４６の油圧を圧力センサで検出して、圧力センサの検出結果から「把持ユニッ４５トによってワークＷが把持された」と判断して、把持油圧シリンダ４６への圧油供給流量を調整した場合には、油圧という物理量自体が時間遅れを伴っているため、「把持ユニット４５によってワークＷが把持された」との判断が遅れ、制御に遅れが生じ、Ｆｇ＞Ｗｇとなり、把持ユニット４５によってワークＷを破砕してしまうおそれがある。またワークＷの負荷によって油圧の圧力変動が生じ、油圧信号から「把持ユニット４５によってワークＷが把持された」タイミングを捉えることが難しい。さらにマイクロ波ドップラセンサ２０は、油圧センサと比較して安価であり、装置を安価な構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、マイクロ波ドップラセンサ２０を使用しており、耐温度性、耐候性に優れ、苛酷な環境下で使用される切断加工装置などの加工装置あるいは作業機械の内部状態のセンサに適している。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ コントローラ、１１ 駆動制御部、１２ 距離演算部、１３ 負荷検出部、１４ 判断部、１５ 圧油制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する装置において、
トーチとの相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させるトーチ移動手段と、
トーチ移動手段によってトーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に至るまで相対速度を積分演算処理することにより、トーチとワークとの間の距離を演算する距離演算手段と
を備えたことを特徴とするトーチとワークとの間の距離計測装置。
【請求項２】
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する方法であって、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動開始させるステップと、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、トーチとの相対位置が固定的な固定位置からワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算するステップと、
演算された相対速度が零とみなされる値になった時点で、トーチがワークに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力するステップと
を含むトーチとワークとの間の距離計測方法。
【請求項３】
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出装置において、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する過負荷検出手段と
を備えたことを特徴とする研削装置の過負荷検出装置。
【請求項４】
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出方法であって、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置から、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力すること
を特徴とする研削装置の過負荷検出方法。
【請求項５】
研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、研削工具のワーク表面に対する角度を変える制御を行なうようにした請求項３記載の研削装置の過負荷検出装置または請求項４記載の研削装置の過負荷検出方法。
【請求項６】
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械の把持制御装置において、
作業機の固定位置に設けられ、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断する判断手段と、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整する圧油制御手段と
を備えたことを特徴とする作業機械の把持制御装置。
【請求項７】
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械に適用される把持制御方法であって、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、作業機の固定位置から、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断し、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整すること
を特徴とする作業機械の把持制御方法。
【請求項１】
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する装置において、
トーチとの相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させるトーチ移動手段と、
トーチ移動手段によってトーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に至るまで相対速度を積分演算処理することにより、トーチとワークとの間の距離を演算する距離演算手段と
を備えたことを特徴とするトーチとワークとの間の距離計測装置。
【請求項２】
電極が設けられたトーチとワークとの間の距離を計測する方法であって、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動開始させるステップと、
トーチを規定の高さからワークに向けて移動させている間、トーチとの相対位置が固定的な固定位置からワーク表面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、トーチとワークとの間の相対速度を逐次演算するステップと、
演算された相対速度が零とみなされる値になった時点で、トーチがワークに当接したとみなし、当該時点に至るまでの逐次の相対速度の積分値を、トーチとワークとの間の距離として出力するステップと
を含むトーチとワークとの間の距離計測方法。
【請求項３】
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出装置において、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置に設けられ、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力する過負荷検出手段と
を備えたことを特徴とする研削装置の過負荷検出装置。
【請求項４】
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させてワーク表面を研削加工する研削装置の過負荷を検出する研削装置の過負荷検出方法であって、
駆動装置によって研削工具を駆動しつつ研削工具をワーク表面に沿って移動させている間、
研削工具との相対位置が固定的な固定位置から、ワークの研削面に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置とワーク研削面との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値になった時点で、研削装置が過負荷になったことを示す信号を出力すること
を特徴とする研削装置の過負荷検出方法。
【請求項５】
研削装置が過負荷になったことを示す信号が出力された場合に、研削工具のワーク表面に対する角度を変える制御を行なうようにした請求項３記載の研削装置の過負荷検出装置または請求項４記載の研削装置の過負荷検出方法。
【請求項６】
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械の把持制御装置において、
作業機の固定位置に設けられ、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出するドップラ周波数検出手段と、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、ドップラ周波数検出手段で検出されたドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断する判断手段と、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整する圧油制御手段と
を備えたことを特徴とする作業機械の把持制御装置。
【請求項７】
作業機械の作業機の先端に、把持用油圧シリンダによって駆動される把持ユニットが取り付けられ、把持用油圧シリンダに供給される圧油を制御することによって把持ユニットによりワークを把持するようにした作業機械に適用される把持制御方法であって、
把持用油圧シリンダに圧油を供給して把持ユニットを作動させている間、作業機の固定位置から、把持用油圧シリンダの移動部材あるいは把持用油圧シリンダの移動部材に連動して移動するリンク機構の節点に向けてマイクロ波を送信して反射したマイクロ波のドップラ周波数を検出し、
ドップラ周波数と、送信波の周波数とに基づき、固定位置と前記移動部材あるいは前記節点との相対速度を逐次演算し、
当該相対速度が零とみなされる値に到達したか否かを判断し、
相対速度が零とみなされる値に到達したと判断された時点移行は、把持対象物を破砕しない程度のグリップ力で把持ユニットが把持対象物を把持できるように、把持用油圧シリンダへの圧油の供給流量を調整すること
を特徴とする作業機械の把持制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４１２３１（Ｐ２０１１−１４１２３１Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８８６（Ｐ２０１０−２８８６）
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（５１０００９５００）株式会社テクエイト (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（５１０００９５００）株式会社テクエイト (3)
【Ｆターム（参考）】
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