JP2006297405A

JP2006297405A - 曲げ加工シミュレーション装置

Info

Publication number: JP2006297405A
Application number: JP2005118484A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Yogo; 照明與語
Original assignee: Opton Co Ltd
Current assignee: Opton Co Ltd
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2005-04-15
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】干渉の有無を判断し、干渉回避の方法を取り易い曲げ加工シミュレーション装置を得る。
【解決手段】被加工物を曲げ加工する曲げ加工機構による前記被加工物の曲げ加工をシミュレーションする。その際、被加工物の曲げ加工に伴う干渉の有無を加工データに基づいて判断し（ステップ２００，２２０，２４０）、干渉が発生すると判断したときには、干渉を回避する方法を報知する（ステップ２１０，２３０，２５０）。曲げ加工機構は、曲げ型と、曲げ型の廻りを公転可能な締め型とを備えた曲げヘッドを有し、干渉は、被加工物と曲げヘッドとの間の干渉である（ステップ２００）。また、干渉は、被加工物と床との間の干渉である（ステップ２３０）。
【選択図】図７

Description

本発明は、被加工物を曲げ加工する曲げ加工機構による被加工物の曲げ加工をシミュレーションする曲げ加工シミュレーション装置に関する。

従来より、特許文献１にあるように、被加工物の加工データに基づいて、曲げ加工機構による被加工物の曲げ加工を３次元動画的に表示させて、被加工物の曲げ加工のシミュレーションを行なうものが提案されている。
特開２００３−２５０２０号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、曲げ加工機構による被加工物の曲げ加工中の動作が、３次元動画的に表示されるが、表示画面を使用者が注視しながら干渉があるか否かのチェックをしなければならず、干渉の有無が分かり難いという問題があった。また、干渉が発生したとしても、その干渉を回避するためにはどのような手段が取りうるのか、経験を必要とし、使用者が未熟練者の場合、どのような干渉回避の操作を取りうるか判断し難いという問題があった。

本発明の課題は、干渉の有無を判断し、干渉回避の方法を取り易い曲げ加工シミュレーション装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
被加工物を曲げ加工する曲げ加工機構による前記被加工物の曲げ加工をシミュレーションする曲げ加工シミュレーション装置において、
前記被加工物の曲げ加工に伴う干渉の有無を加工データに基づいて判断する干渉判断手段と、該干渉判断手段により前記干渉が発生すると判断したときには、前記干渉を回避する方法を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする曲げ加工シミュレーション装置がそれである。

前記曲げ加工機構は、曲げ型と、該曲げ型の廻りを公転可能な締め型とを備えた曲げヘッドを有し、前記干渉は、前記被加工物と前記曲げヘッドとの間の干渉であってもよい。また、前記干渉は、前記被加工物と床との間の干渉であってもよい。

本発明の曲げ加工シミュレーション装置は、干渉の有無を判断し、干渉回避の方法を取り易いという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は曲げ加工機構で、曲げ加工機構１は曲げヘッド２を備えている。曲げヘッド２は、長尺状のパイプを用いた被加工物３の曲げ半径に応じて形成された曲げ型４を備え、曲げ型４の外周には被加工物３の直径に応じた溝６が形成されている。曲げ型４は曲げアーム８と共に回転可能に支承されており、曲げアーム８は第１シリンダ１０により回転駆動されるように取り付けられている。曲げ型４は、図１では１つの溝６を有するものを示しているが、曲げ型４は、被加工物３の曲げ半径に応じた複数の溝６が積層されたものでもよい。

曲げ型４に対向して、曲げアーム８上に締め型１２が移動可能に支承されており、締め型１２は第２シリンダ１４により駆動されて、被加工物３を曲げ型４と締め型１２とにより挟持できるように構成されている。また、曲げ型４に接近してワイパ型１６が配置されており、ワイパ型１６に対向して圧力型１８が移動可能に支持されている。圧力型１８は第３シリンダ２２により駆動されて、被加工物３に当てられ、曲げ加工時の反力を受けることができるように構成されている。

被加工物３の外周を把持するチャック２６が設けられており、チャック２６は移動台２８に載置されており、移動台２８は図示しない駆動機構により駆動されて被加工物３の軸方向に移動し、チャック２６を軸方向に移動することができるように構成されている。また、チャック２６を回転させて、図１に矢印で示すように、被加工物３を円周方向にひねることができるように構成されている。

この曲げ加工機構１では、所定の長さに切断した被加工物３の端をチャック２６により把持して、チャック２６を移動して被加工物３の曲げ加工箇所を曲げ型４の溝６に装着する。そして、第２シリンダ１４を駆動して締め型１２を移動し、曲げ型４と締め型１２とにより被加工物３を把持する。また、第３シリンダ２２を駆動して圧力型１８を移動し、ワイパ型１６と圧力型１８とにより被加工物３を挟持する。

次に、第１シリンダ１０を駆動して曲げ型４を中心にして曲げアーム８を回転させて、締め型１２を曲げ型４の廻りに公転させて、曲げ加工を行なう。曲げ加工後、締め型１２による挟持を解放すると共に、圧力型１８と曲げアーム８とを元の位置に戻す。そして、チャック２６を移動して、被加工物３の次の加工箇所を曲げ型４の位置に移動し、曲げ方向が異なる場合には、チャック２６を回転させて被加工物３をひねる。前述した動作を繰り返して、図１１に示すように、予め設定された加工データに基づいて、被加工物３を３次元的に曲げ加工する。

一方、曲げ加工機構１は、前述したものに限らず、図２〜５に示すように、ロボットを用いた曲げ加工機構５１であってもよい。この曲げ加工機構５１は、機台５２上には載置された関節型ロボット５４を備え、関節型ロボット５４には、被加工物３を曲げ加工する後述する曲げヘッド５６が取り付けられ、関節型ロボット５４は、互いに平行な軸の廻りで回動する３組の第１〜第３平行関節５８，６０，６２と、この平行な各軸と直交する軸の廻りで回動する２組の第１、第２直交関節６４，６６とにより接続された第１〜第３アーム６８，７０，７２を備えている。関節型ロボット５４は、第１〜第３平行関節５８，６０，６２、第１、第２直交関節６４，６６を旋回することにより、曲げヘッド５６の姿勢や移動位置を制御できる。

曲げヘッド５６は、第３アーム７２の先端に取り付けられており、曲げヘッド５６は、曲げ型７４を備え、曲げ型７４はその軸方向に３種類の曲げ半径に応じた３つの溝７６，７８，８０が積層されて形成されている。また、シリンダ８２により駆動されて曲げ型７４に向かって移動し、曲げ型７４と共に被加工物３を挟持する締め型８４が設けられており、この締め型８４は被加工物３を挟持した状態で曲げ型７４の廻りを公転し、締め型８４を所定の角度回転して、曲げ加工できるように構成されている。そして、この締め型８４に並んで曲げ加工時の反力を受ける圧力型８６が設けられている。また、被加工物３を把持するチャック機構８８が設けられており、本実施形態では、このチャック機構８８の両側に、前述した関節型ロボット５４が対称に配置されている。尚、関節型ロボット５４は１台だけでもよい。また、関節型ロボット５４は、３組の第１〜第３平行関節５８，６０，６２を備えているが、４組以上の平行関節を備えたものでもよく、あるいは、第３平行関節６２が機械的に同期して回転する予備関節を備えたものでもよい。更に、関節型ロボット５４は、２組の第１、第２直交関節６４，６６を備えているが、これに代えて、関節型ロボット５４を被加工物３の軸方向に平行に移動する移動台上に載置したものでもよい。

この曲げ加工機構５１では、関節型ロボット５４の第１〜第３平行関節５８，６０，６２と第１、第２直交関節６４，６６と駆動して、曲げヘッド５６を被加工物３の曲げ加工箇所に移動する。曲げ加工箇所が複数ある場合には、チャック機構８８と反対側の、被加工物３の先端側から曲げ加工を開始する。曲げヘッド５６を曲げ加工箇所に移動した後、締め型８４、圧力型８６を駆動して、被加工物３に突き当て、締め型８４を曲げ型７４の廻りに所定の曲げ角度に応じて公転させて曲げ加工する。

曲げ加工終了後、締め型８４、圧力型８６を元の位置に戻し、次の曲げ加工を行なう場合には、前述した動作を繰り返して、関節型ロボット５４を制御して、次の曲げ加工箇所に曲げヘッド５６を移動し、曲げヘッド５６により被加工物３を曲げ加工し、図１１に示すように、予め設定された加工データに基づいて、被加工物３を３次元的に曲げ加工する。

前述した曲げ加工機構１，５１は、図６に示すように、電子制御装置１００に接続されており、電子制御装置１００は周知のＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６を論理演算回路の中心として構成され、外部と入出力を行う入出力回路１０８にコモンバス１１０を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１０２は、曲げ加工機構１，５１を制御する一方、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６内のデータや予め記憶された制御プログラムに基づいてＣＰＵ１０２は、干渉を判断し、その結果に基づいて入出力回路１０８を介して報知装置１１２に信号を出力する。

次に、前述した電子制御装置１００において行われる処理について、図７〜図１０のフローチャートによって説明する。
まず、電子制御装置１００には、予め曲げ加工機構１，５１の形状データと、被加工物３の加工データが記憶される。形状データには、曲げ加工機構１，５１の３次元外形形状や曲げヘッド２，５６の３次元外形形状等のほかに、チャック機構８８の３次元外形形状等も含まれる。加工データは、被加工物３を曲げ加工する３次元形状の寸法データである。

加工データは、被加工物１の中心線の座標データであり、曲げ箇所における、被加工物３の直線部分の中心線同士の交点を曲げ点とし、この曲げ点のＸＹＺ座標データと、曲げ半径データとを含んでいる。あるいは、このＸＹＺ座標データと曲げ半径データとから、各曲げ点間の送りピッチ、ひねり角度、曲げ角度に変換したデータであってもよい。

そして、電子制御装置１００は曲げ加工機構１，５１による被加工物３の曲げ加工に先立って、被加工物３を曲げ加工機構１，５１により曲げ加工した際に、干渉が発生するか否かの有無を判断する。

まず、干渉判断処理の実行により、曲げヘッド２，５６と被加工物３との干渉が発生するか否かを判断する（ステップ２００）。干渉の判断は、予め記憶された曲げヘッド２，５６の３次元形状の形状データと、同じく予め記憶された被加工物３の３次元形状の加工データとに基づいて行われる。

干渉すると判断したときには、この干渉を回避するための方法を報知装置１１２に表示する処理を実行する（ステップ２１０）。例えば、図８に示すように、報知装置１１２に逆曲げを行えば回避できる可能性がある旨のガイダンスを表示する（ステップ２１０ａ）。また、表示する際には、干渉箇所のリストに干渉物を表示するようにするとよい。

曲げ加工機構１の場合、図１１に示すように、加工データでは各曲げ箇所ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅをａからｅに加工する順序で記憶されているのを、これとは逆にｅからａに順に曲げ加工する逆曲げに変更するように表示する。逆曲げを行うことにより、干渉が回避される場合がある。

曲げヘッド２，５６との干渉の有無の判断を実行した後、次に、床、第１〜第３アーム６８，７０，７２と被加工物３とが干渉するか否かを判断する（ステップ２２０）。即ち、曲げヘッド２，５６により被加工物３を曲げ加工した際に、被加工物３が曲げ加工機構１，５１を設置している床と干渉したり、曲げ加工機構５１の関節型ロボット５４の第１〜第３アーム６８，７０，７２と干渉したりするか否かを形状データと加工データとに基づいて判断する。

床等と干渉すると判断したときには、ひねり角度変更表示処理を実行する（ステップ２３０）。ひねり角度変更表示処理では、例えば、図９に示すように、報知装置１１２に曲げ始めひねり角度変更表示を行なう（ステップ２３０ａ）。曲げ始めひねり角度の変更とは、最初の曲げ加工の際に、例えば、９０度曲げ方向を変えて曲げ加工を開始するように変更することをいう。また、表示する際には、干渉箇所のリストに干渉物、例えば、第１〜第３アームや床等の別を表示するようにするとよい。

前述した曲げ加工機構１では、被加工物３を把持したチャック２６を９０度ひねってから曲げ加工を開始し、曲げ加工機構５１では、関節型ロボット５４の３組の第１〜第３平行関節５８，６０，６２を駆動して曲げヘッド５６の姿勢を変更し、曲げヘッド５６を９０度回転させた状態で曲げ加工を開始する。

床等との干渉を判断した後、その他と干渉するか否かを判断する（ステップ２４０）。その他との干渉とは、曲げ動作以外の動作中に、被加工物３と曲げヘッド２，５６、床等との干渉をいい、干渉すると判断したときには、加工データ変更表示処理を実行する（ステップ２５０）。加工データ変更表示処理では、例えば、図１０に示すように、干渉を回避する複数の方法を表示するガイダンス表示を報知装置１１２に表示する（ステップ２５０ａ）。

ガイダンス表示では、加工データに基づく曲げ加工機構１，５１の動作順序を変更することによって、曲げ加工形状を変更することなく、干渉を回避することができる場合がある。また、表示する際には、干渉箇所のリストに干渉物、例えば、曲げヘッド２，５６や床等の別を表示するようにするとよい。

表示する複数の回避方法としては、例えば、下記の方法１〜方法４を表示する。
方法１…干渉した工程を送り動作とひねり・曲げ動作の２工程に分ける。
方法２…干渉した工程を送り動作とひねり動作及び曲げ動作の３工程に分ける。

方法３…干渉した工程で曲げ位置を止めたまま、送り動作を行い、送り動作終了後に曲げを戻す。
方法４…逆曲げを行なう。

このように、本実施形態の曲げ加工シミュレーション装置では、加工データに基づいて干渉の有無を判断し、干渉する場合には、干渉の回避方法を表示するので、干渉の有無をただに判断でき、又、使用者が未熟練者の場合でも、干渉回避の方法を容易に知ることができ、干渉回避の方法を容易に取ることができる。尚、本実施形態では、ステップ２００，２２０，２４０の処理の実行が干渉判断手段として働き、ステップ２１０，２３０，２５０の処理の実行が報知手段として働く。

一方、干渉判断の際に、報知装置１１２に曲げ加工の状態を動画で表示するようにしてもよい。例えば、曲げヘッド２，５６により被加工物３を曲げ加工する際に、曲げヘッド２，５６の動作と共に、被加工物３の曲げ加工状態を３次元の動画で表示するようにしてもよい。その干渉が発生した箇所を赤色点滅表示するようにするとよい。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての曲げ加工機構の概略構成を示す斜視図である。別の実施形態としての曲げ加工機構の正面図である。別の実施形態としての曲げヘッドの拡大正面図である。別の実施形態としての曲げヘッドの拡大平面図である。別の実施形態としての曲げ加工機構の側面図である。本実施形態の電子制御装置のブロック図である。本実施形態の電子制御装置で行われる干渉判断処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態の電子制御装置で行われる曲げヘッド干渉回避表示処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態の電子制御装置で行われるひねり角度変更表示処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態の電子制御装置で行われる加工データ変更表示処理の一例を示すフローチャートである。本実施形態の曲げ加工機構により曲げ加工した被加工物の斜視図である。

符号の説明

１，５１…曲げ加工機構２，５６…曲げヘッド
３…被加工物４…曲げ型
８…曲げアーム１２…締め型
１６…ワイパ型１８…圧力型
２６…チャック２８…移動台
５４…関節型ロボット５８…第１平行関節
６０…第２平行関節６２…第３平行関節
６４…第１直交関節６６…第２直交関節
６８…第１アーム７０…第２アーム
７２…第３アーム７４…曲げ型
８４…締め型８６…圧力型
８８…チャック機構１００…電子制御装置
１１２…報知装置

Claims

被加工物を曲げ加工する曲げ加工機構による前記被加工物の曲げ加工をシミュレーションする曲げ加工シミュレーション装置において、
前記被加工物の曲げ加工に伴う干渉の有無を加工データに基づいて判断する干渉判断手段と、該干渉判断手段により前記干渉が発生すると判断したときには、前記干渉を回避する方法を報知する報知手段とを備えたことを特徴とする曲げ加工シミュレーション装置。
前記曲げ加工機構は、曲げ型と、該曲げ型の廻りを公転可能な締め型とを備えた曲げヘッドを有し、前記干渉は、前記被加工物と前記曲げヘッドとの間の干渉であることを特徴とする請求項１に記載の曲げ加工シミュレーション装置。
前記干渉は、前記被加工物と床との間の干渉であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の曲げ加工シミュレーション装置。