以下、本発明を、実施の形態により添付図面を参照して説明する。
図1において、参照符号1は曲げ機械、2は本体NC装置、3は第1監視装置3である。
この場合の曲げ機械1としては、例えば下降式プレスブレーキがあり、該プレスブレーキ1は、油圧シリンダ5で上下動する上部テーブル20と、その直下の下部テーブル21を有し、上部テーブル20にはパンチPが、下部テーブル21にはダイDがそれぞれ装着されている。
また、上記油圧シリンダ5は、図示するように、圧力制御バルブ8に連通し、該圧力制御バルブ8は、油圧ポンプ9と油タンク10に連通している。
この構成により、本体NC装置2の制御により、圧力制御バルブ8と速度制御バルブ7を介して油圧シリンダ5を駆動し、ラムである上部テーブル20を下降させれば、パンチPとダイDの協働によりワークWに所定の曲げ加工が行われる。
この場合、例えば油圧シリンダ5には、画像認識装置を構成する撮像手段6、例えばCCDカメラ6が取り付けられ、後述する第1監視装置3(図2)の身体動作検出手段3Cと協働し、作業者Tの身体の所定の一部、例えば手の指F(図3)の動作状況を検出するようになっている。
また、前記プレスブレーキの例えばラム20には、リニアエンコーダ4が取り付けられ、後述する第1監視装置3(図2)のラム動作検出手段3Bと協働し、ラム20の(図3〜図5))動作状況を検出するようになっている。
上記構成を有する曲げ機械1の本体NC装置2は、ラム20を制御することにより、パンチPとダイDでワークWに所定の曲げ加工を施す。
また、本体NC装置2は、第1監視装置3に対してワーク情報、金型情報などを信号S3として出力する。
これにより、第1監視装置3が、これら情報と、前記CCDカメラ6、リニアエンコーダ4からの信号S1、S2に基づいてラム20と作業者Tの身体との干渉を予測し、ラム制御信号S4を出力した場合には、本体NC装置2は、それを入力することにより,例えばラム20を急速停止させたり、減速させたりする。
このとき、本体NC装置2は、第1監視装置3と同様に、CCDカメラ6とリニアエンコーダ4からの信号S1、S2を入力することにより、第1監視装置3の動作をモニタする。
更に、本体NC装置2は、前記CCDカメラ6を駆動することにより、後述するように(図6)、作業者Tの手の指Fの位置がどこにあるかを検出するために予め設定したエリアを万遍なく視野に入れるようにする。
上記第1監視装置3は(図1)、ラム20の動作状況と、作業者Tの手の指Fの動作状況を常に監視し、両者の位置関係に基づいて、所定のラム制御信号S4を送出する。
この第1監視装置3は(図2)、CPU3Aと、ラム動作検出手段3Bと、身体動作検出手段3Cと、ラム・身体干渉予測手段3Dと、入力手段3Eと、出力手段3Fと、記憶手段3Gにより構成されている。
CPU3Aは、第1発明の動作手順(図8)に従って、ラム動作検出手段3B、身体動作検出手段3Cなど図2の装置全体を統括制御する。
ラム動作検出手段3Bは、リニアエンコーダ4からのラム20位置検知信号S2に基づいて、ラム20の動作状況、より詳しくは、ラム20の位置と速度を検出し、該検出した位置と速度は、後述するラム・身体干渉予測手段3Dに送出される。
身体動作検出手段3Cは、作業者Tの身体の所定の一部、例えば前記したように手の指Fの動作状況、より詳しくは、手の指Fの位置と速度を検出し、該検出した位置と速度は、同様にラム・身体干渉予測手段3Dに送出される。
ラム・身体干渉予測手段3Dは、上記ラム動作検出手段3Bと身体動作検出手段3Cから入力したラム20と作業者Tの手の指Fの位置、速度に基づいて、両者が干渉するか否かを判断する。
この場合、ラム・身体干渉予測手段3Dは、前記ラム20と作業者Tの手の指Fの位置などのデータを、例えば図3に示すような二次元座標に展開し、両者の干渉を判断する。
図3において、右側のt(時間)Z(距離)座標上には、ラム20の位置、速度に基づく動作状況が示され、この動作状況に従って、中央のY(距離)Z(距離)座標上には、ラム20が、ダイD上に戴置されたワークWに向かって下降する状態が示されている。
この場合、安全距離cの位置に危険ポイントa、その上に機械停止ポイントbをそれぞれ設定し、ラム20と作業者Tの手の指Fが干渉するか否かを判断し、どのようなラム制御信号S4を送出するかの基準としている。
例えば図3の場合には、ラム20の危険ポイントaについて、後述する到達予想位置(3)′が、手の指Fの到達予想位置(3)(=Z2)より下に来た場合には、ラム20と手の指Fとが干渉すると判断し、機械停止ポイントbの位置で(=Z1)ラム20を停止させるようなラム制御信号S4を送出する。
また、図3において、左側のt(時間)Z(距離)座標上には、前記CCDカメラ6で画像認識された手の指Fの位置、速度に基づく動作状況が示されている。
例えば図3の場合は、手の指Fの画像読み取り位置が(1)から(2)に移動しているように、手の指Fが、所定の速度VF で矢印の方向に移動しており、このまま移動すれば、到達予想位置は(3)となり(前記Z2)、上記したように、この到達予想位置(3)よりラム20の到達予想位置(3)′における危険ポイントaの方が下に来るので、両者は干渉すると判断された。
このような判断基準は、後述する図4、図5についても同様である。
また、身体動作検出手段3Cは、手の指Fの位置については、図6に示すように、予め設定した前後方向のエリアである金型直近I、金型遠方II、また上下方向のエリアである刃間範囲III、金型上方・下方IVに基づいて、検出する。
そして、身体動作検出手段3Cが、このように設定されたエリアに属する作業者Tの手の指Fの位置・速度を検出すると、それに基づいて、ラム・身体干渉予測手段3Dは、その手の指Fの動作状況を検出し(例えば図3)、前記ラム動作検出手段3Bで検出されたラム20の位置・速度に基づくラム20の動作状況との関係から、両者が干渉するか否かを判断し、所定のラム制御信号S4を送出する。
この場合、ラム・身体干渉予測手段3Dが、ラム20と手の指Fとの干渉の度合いから、どのようなラム制御信号S4を送出するかのパターンは、手の指Fの動作状況と(図7)そのとき手の指Fの位置から成る作業者情報と、ラム20の動作状況に応じたラム制御信号S4との相対関係により、幾つかに分かれる。
この相対関係は、例えばデータベースとして、後述する記憶手段3Gに(図2)記憶されている。
これにより、ラム・身体干渉予測手段3Dは、ラム20と手の指Fとが干渉するか否かを判断したのち、所定のラム制御信号S4を送出する。
一方、入力手段3Eは(図2)、キーボード、マウスなどで構成され、板厚などのワーク情報、パンチP・ダイD寸法などの金型情報を入力すると共に、上記図7で説明した作業者情報と、ラム制御信号S4から成るデータを入力し、これらは、データベースとして記憶手段3Gに記憶される。
出力手段3Fは、液晶などで構成され、前記入力手段3Eにより入力される情報データを表示することにより、確認することができる。
上記構成を有する曲げ加工装置の動作は、例えば図8に示され、ステップ101において、加工が開始されると、ステップ102において、ラム20の位置と速度を検出し、ステップ103において、作業者Tの手の指Fの位置と速度を検出し、ステップ104において、ラム20と作業者Tの手の指Fとが干渉するか否かを検出する。
そして、両者が干渉する場合には(図8のステップ104のYES)、ステップ107において、ラム20の急停止などのラム制御信号S4を送出し、ステップ101に戻り、干渉しない場合には(図8のステップ104のNO)、ステップ105において、ラム20を急下降後低速下降させるラム制御信号S4を送出し、ステップ106において、加工を続行する。
以下、図8のうちの代表例として、パターンA、B、C(図7)についての動作を図3、図4、図5に基づいて詳述する。
(1)−(1) パターンAの動作(図3)。
パターンAは、図3に示され、手の指Fが金型直近Iと(図6)刃間範囲IIIにあって金型に接近しており(図7)、後述するラム20の動作状況との関係から該ラム20を急停止させるラム制御信号S4を送出する場合である。
即ち、手の指Fが移動しており、このままではラム20と手の指Fは干渉すると判断し、該ラム20を、高速、低速にかかわらず、急停止させる場合である。
図3において、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、前記身体動作検出手段3C(図2)により送信された画像を読み取った結果、手の指Fが、位置(1)から位置(2)に移動し、そのときの速度VF の方向から、到達予想位置(3)を検出する。
また、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、前記ラム動作検出手段3Bにより送信されたラム20の位置、速度から、ラム20が、高速VPHで位置(1)′から位置(2)′まで移動し、該位置(2)′に来たときに、以後同じ高速VPHで移動したと仮定して該ラム20の到達予想位置(3)′を検出する。
この場合、上記手の指Fの到達予想位置(3)と、ラム20の到達予想位置(3)′を比較すると、手の指Fの到達予想位置(3)であるZ2よりも、ラム20の危険ポイントaは、明らかに下方にある。
これにより、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、ラム20と手の指Fは、該ラム20が位置(2)′にあるときに、両者は干渉すると判断し、この干渉判断位置(2)′における機械停止ポイントbであるZ1で、例えば高速下降するラム20を急停止させるラム制御信号S4を本体NC装置2に送出する。
このラム制御信号S4を受信した本体NC装置2は(図2)、圧力制御バルブ8と速度制御バルブ7を制御することにより、ラム20を急停止させる。
(1)−(2) パターンBの動作(図4)。
パターンBは、図4に示され、手の指Fが金型直近Iと(図6)刃間範囲IVにあって静止しており(図7)、後述するラム20の動作状況との関係から該ラム20を速度切替位置Z3で高速VPHから低速VPLに切り替えるラム制御信号S4を送出する場合である。
即ち、手の指Fが静止しているが、パンチPの下方延長線E上にはなく刃間まで到達せず、金型の前方に静止しており、ラム20と手の指Fとは干渉しないと判断し、加工を続行する場合である。
図4において、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、前記身体動作検出手段3C(図2)により送信された画像を読み取った結果、手の指Fが、位置(1)と位置(2)とで重複しており、そのときの速度VF がゼロであることから、手の指Fは静止していると判断する。
また、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、前記ラム動作検出手段3Bにより送信されたラム20の位置・速度から、ラム20が、前記パターンAの(図3)場合と同様に、高速VPHで位置(1)′から位置(2)′まで移動し、該位置(2)′に来たときに、以後同じ高速VPHで移動したと仮定して該ラム20の到達予想位置(3)′を検出する。
ところが、このパターンBの場合には、既述したように、手の指Fが金型の前方で静止している。
従って、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、ラム20と手の指Fは、該ラム20が位置(2)′にあるとき、両者は干渉しないと判断し、この干渉判断位置(2)′において、ラム20を所定の速度切替位置Z3で高速VPHから低速VPLに切り替えるラム制御信号S4を本体NC装置2に送出する。
この場合、速度切替位置Z3は、手の指Fを刃間に挿入しても挟まずにラム20を停止できる例えば20mmの位置とすることができる。
上記ラム制御信号S4を受信した本体NC装置2は(図2)、同様に圧力制御バルブ8と速度制御バルブ7を制御することにより、ラム20を高速VPHから低速VPLに切り替えてワークWの加工を続行する。
(1)−(3) パターンCの動作(図5)。
パターンCは、図5に示され、手の指Fが金型刃間内IIIと(図6)刃間範囲IVにあって静止しており(図7)、後述するラム20の動作状況との関係から該ラム20を干渉判断位置(2)′で高速VPHから低速VPLに切り替え、該低速VPL時の安全距離見込み位置(4)′で急停止させるラム制御信号S4を送出する場合である。
即ち、上記パターンB(図4)と同様に手の指Fが静止しているが、パターンBとは異なり、手の指Fは、パンチPの下方延長線E上にあって刃間まで到達しており、ラム20との関係から該ラム20と手の指Fとは干渉すると判断し、所定の位置で急停止させる場合である。
図5において、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、前記身体動作検出手段3C(図2)により送信された画像を読み取った結果、手の指Fが、位置(1)と位置(2)とで重複しており、そのときの速度VF がゼロであることから、手の指Fは静止していると判断する。
また、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、前記ラム動作検出手段3Bにより送信されたラム20の位置・速度から、ラム20が、同様に高速VPHで位置(1)′から位置(2)′まで移動し、該位置(2)′に来たときに、以後同じ高速VPHで移動したと仮定して該ラム20の到達予想位置(3)′を検出する。
この場合、手の指Fの実際の位置(1)((2))と、ラム20の到達予想位置(3)′を比較すると、手の指Fの実際の位置(1)であるZ4よりも、ラム20の危険ポイントaは、明らかに下方にある。
従って、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、ラム20と手の指Fは、該ラム20が位置(2)′にあるときに、両者は干渉すると判断し、この干渉判断位置(2)′における機械停止ポイントbであるZ5で、ラム20を高速VPHから低速VPLに切り替える。
更に、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、ラム20が低速VPLに切り替わった後、該低速VPL 時の安全距離cが小さくなる安全距離見込み位置(4)′で該ラム20の危険ポイントaが、上記手の指Fの実際の位置(1)であるZ4に到達することを検知する。
これにより、ラム・身体干渉予測手段3Dは、上記したように、ラム20を、低速VPL時の安全距離見込み位置(4)′で急停止させるラム制御信号S4を送出する。この場合、ラム動作検出手段3Bは(図2)、リニアエンコーダ4に限定されることなく、手の指Fと同様にCCDカメラ6を用いて、ラム20の位置と速度を検出し、既述したように、該検出した位置と速度は、ラム・身体干渉予測手段3Dに送出される。
図9は、第1発明の他の実施形態を示す図であり、前記図3〜図8とは、ラム20の下降速度の決定方法が異なり、換言すれば、前記第1監視装置3を(図1)構成するラム・身体干渉予測手段3Dが(図2)本体装置2に送出するラム制御信号S4(図7)のラム下降速度制御内容が異なる。
即ち、図9に示すように、パンチPの先端とダイDのV溝中心を結んだ線を基準として、作業者側(図9の右側)に座標軸をとり、対象物、例えば手の指Fの先端座標Xを前記CCDカメラ6(図1)で取り込んで画像処理により検出し、該検出した先端座標Xに基づいて、ラム20の下降速度VR を制御する。
この場合、手の指Fの先端座標Xと、ラム20の下降速度VR との関係は、例えば図10に示され、手の指Fが金型P、Dに近付くにつれてラム20の下降速度VR は小さくなり、作業者の安全が確保されるようになっている。
上記図10に示す手の指Fの先端座標Xと、ラム20の下降速度VR との関係は、前記第1監視装置3を構成する記憶手段3G(図2)にデータベースとして記憶してもよいし、加工前に、作業者が自己の熟練の度合いに応じ、入力手段3Eを介して任意に設定してもよい。
データの取り込み方法としては、図11に示すように、ラム20と手の指Fの双方をCCDカメラ6の撮像範囲Sに取り込み、図示するXZ座標において、身体動作検出手段3Cが(図2)、手の指FのX軸座標上の位置(1)、(2)における先端座標Xを、ラム動作検出手段3Bが、ラム20のZ軸座標上の位置(1)′、(2)′における下降速度VR をそれぞれ画像処理により検出する。
そして、ラム・身体干渉予測手段3Dが(図2)、ラム20と手の指Fとの干渉を判断する場合には、前記図10を用いる。
例えば、手の指Fの先端座標X(図10)が0であれば、ラム20の下降速度VR も0、即ちラム20を停止させ、手の指Fの先端座標Xが、0<X≦20mmであれば、ラム20の下降速度VR が、5mm/secというように、先端座標Xに応じてラム20の下降速度VR を制御し、ラム・身体干渉予測手段3Dは(図2)、このようなラム20の下降速度VR を内容とするラム制御信号S4(図1)を本体装置2に送出し、該本体装置2は、既述したように、圧力制御バルブ8と速度制御バルブ7を制御して油圧シリンダ5を駆動し、ラム20を所定の速度で下降させる。
ラム20についてのデータの取り込み方法としては、前記図3〜図8においては、リニアエンコーダ4が(図1)用いられているが、このリニアエンコーダ4が故障した場合には、ラム20のデータの取り込みにもCCDカメラ6を用いる本実施形態は(図11)効果がある。
図12(図13〜図16)と図17(図18〜図22)は、第1発明の応用例であり、前者(図12)は、作業者Tと移動テーブル70A、70B又はワークWとの干渉を回避し、後者は(図17)、作業者Tとロボット91又はワークWとの干渉を回避し、それぞれ作業者Tの安全を図るようにしたものである。
図12(A)に示すタレットパンチプレスは、よく知られているように、上部タレット80と下部タレット81に同心状に配置されたパンチ金型Pとダイ金型Dを有し、加工時には、前記タレット80、81を同期回転させることにより、所望の金型P、Dをラムシリンダ82の直下において選択し、該ラムシリンダ82によりパンチ金型Pを打圧しダイ金型Dとの協働により、ワークWに所定のパンチ加工を施すようになっている。
この場合、ワークWは、図示するように、クランプ73に把持され、該クランプ73は、キャリッジ72に取り付けられ、該キャリッジ72は、キャリッジべース71上に搭載されたX軸モータMxのボールねじ75に螺合していると共に、Y軸ガイド76に滑り結合し、キャリッジべース71は、機械本体に設置されたY軸モータMyのボールねじ74に螺合していると共に、X軸ガイド78に滑り結合している。
この構成により、X軸モータMxとY軸モータMyを駆動すれば、キャリッジべース71が、センタテーブル70の両側のサイドテーブル70A、70Bを伴ってX軸方向に、キャリッジ72が、該キャリッジべース71上でY軸方向にそれぞれ移動するので、クランプ73に把持されたワークWを所定の位置に位置決めすることができる。
ところが、キャリッジべース71がX軸方向に移動すると、前記したように、サイドテーブル70A、70Bも同方向に移動するので(例えば移動エリアがX1とX2との間)、タレットパンチプレスの近傍に対象物、例えば作業者Tが居ると(作業者Tは、加工中はその加工状態を監視し、加工後は金型P、D交換などを行う)、この作業者Tと、前記移動するサイドテーブル70A、70Bと干渉する恐れがある。
また、ワークWがサイドテーブル70A、70Bからはみ出る程大きい場合には、作業者TとワークWとが干渉する恐れがある。
そこで、タレットパンチプレスの上部フレーム83上であって、タレット80、81の近傍に、CCDカメラ6を設置し、該CCDカメラ6により、作業者Tの動作状況を撮像した後(図16のステップ405)、該作業者Tの位置と速度を画像処理で算出し(図16のステップ406)、前記キャリッジべース71やワークWと干渉するか否かを判断し(図16のステップ407)、干渉する場合には(図16のステップ407のYES→ステップ409のYES)、アラームなどを発することにより、機械を停止し(図16のステップ411)、作業者Tの安全を確保することとした。
上記した作業者Tがキャリッジべース71やワークWと干渉するか否かは、作業者Tが危険領域Kに入る可能性があるか否かにより判断する(図13〜図15)。
例えば図12(B)に示すように、クランプ73に把持されたワークWに穴開け加工を行うものとすると、最初の丸穴W1、二番目の長方形の穴W2、・・・・・最後の正方形の穴Wn と加工が進むにつれて、キャリッジべース71がX軸方向(左側)に移動することにより、ワークW全体も同方向に移動し、このとき、サイドテーブル70A、70Bも同方向に移動する。
そして、ワークWは、それ程大きくなく、サイドテーブル70A、70Bからははみ出さないとすると、作業者Tは、例えばサイドテーブル70Aと干渉する恐れがある。
この状態で、例えば前記二番目の穴W2(図12(B))について加工を開始した場合に(図16のステップ401)、そのときのキャリッジべース71の位置と速度は、予めNCデータ(例えば本体装置2に(図1)記憶されている)から分かる。
従って、例えば図13に示すように、キャリッジべース71の原点位置を原点0とするXY座標上において、該キャリッジべース71と共に移動するサイドテーブル70Aの先端の位置(1)′、(2)′、(3)′と速度VS を検出することができる(図16のステップ402)。
また、このとき、同時に、前記したように、上部フレーム83に取り付けたCCDカメラ6により、作業者Tの動作状況を撮像し(図16のステップ405)、これにより、図13に示すように、該作業者Tの位置(1)、(2)、(3)と速度VT を画像処理で算出する。
そして、サイドテーブル70Aの(図13)先端が最も移動した位置(3)′(前記ワークW上の二番目の穴W2の(図12(B))加工領域がラムシリンダ82(図12(A))の直下に位置決めされた場合)を危険領域Kと予測し(図16のステップ404)、前記速度VT で移動する作業者Tが、この危険領域Kに入る可能性があるか否かを判断する(図16のステップ407)。
この場合は、作業者Tが停止することは無く、該作業者Tは、危険領域Kに入る可能性があると判断し(図16のステップ407のYES)、しかも直ちに干渉することから(図16のステップ409のYES)、既述したように、機械を停止して(図16のステップ411)ステップ401に戻り再度加工を開始する。
図14の場合は、同様に、CCDカメラ6で作業者Tの動作状況を撮像したが、該作業者Tが、サイドテーブル70Aの移動範囲から所定の距離Lだけ離れた状態で速度VT で移動しているので、作業者Tが危険領域Kに入る可能性があるが(図16のステップ407のYES)、直ちに干渉することはなく(図16のステップ409のNO)、機械を減速することにより(例えばキャリッジベース71の駆動モータMxの(図12(A))回転数を落としてサイドテーブル70Aの移動速度VT を減速する)、加工を続行する(図16のステップ410→ステップ408)。
また、図15の場合は、同様に、CCDカメラ6で作業者Tの動作状況を撮像したが、該作業者Tの動作状況が、位置(1)〜(3)で重複し、速度VT =0であることから、停止しており、そのため、作業者Tが危険領域Kに入る可能性が無く(図16のステップ407のNO)、そのままの状態で加工を続行する(図16のステップ408)。
以下、第1発明の応用例(図12〜図15)の動作を図16に基づいて説明する。
図16のステップ401において、加工を開始すると、ステップ402でキャリッジべース71の位置と速度を検出し、ステップ403でワークWの位置と速度を検出し、ステップ404で危険領域Kを予測し、同時に、ステップ405で作業者Tの動作状況を撮像し、ステップ406で作業者Tの位置と速度を画像処理で算出し、その後、ステップ407で作業者Tが危険領域Kに入る可能性があるか否かを判断する。
即ち、図2のラム動作検出手段3Bに相当する手段が、NCデータに基づいて、キャリッジべース71の位置と速度、及びワークWの位置と速度を検出し、危険領域Kを予測する。
この場合、既述したように、キャリッジべース71は、サイドテーブル70A、70Bを伴って移動し、実際に作業者Tと干渉するのは、例えばサイドテーブル70A(例えば図13)であることから、キャリッジべース71の位置と速度に基づいて、サイドテーブル70Aの位置と速度を検出する。
また、危険領域Kは、サイドテーブル70AとワークWのうちの作業者Tにより近い方の先端の最も移動した位置であり(例えば図13の場合には、サイドテーブル70Aの位置(3)′)、これらもNCデータを構成するワーク情報、機械情報などにより判断する。
また、同時に、図2の身体動作検出手段3Cに相当する手段が、CCDカメラ6で撮像された作業者Tの動作状況を入力し、該作業者Tの位置と速度を画像処理により算出する。
そして、図2のラム・身体干渉予測手段3Dに相当する手段が、作業者Tが危険領域Kに入る可能性があるか否かを、例えば前記図13〜図15に基づいて判断する。
その後は、図16のステップ407において、作業者Tが危険領域Kに入る可能性が無いと判断した場合には(NO)、ステップ408において、加工を続行し、可能性が有る場合には(YES)、ステップ409において、直ちに干渉するか否かを判断し、干渉しない場合には(NO)、ステップ410において、機械を減速した後、ステップ408において、加工を続行し、干渉する場合には(YES)、ステップ411において、機械を停止した後、ステップ401に戻って加工を再開する。
即ち、図2のラム・身体干渉予測手段3Dに相当する手段が、図15に示すように、作業者Tは、速度VT が0であって停止しており、危険領域Kに入る可能性が無いと判断した場合には、X軸モータMxと(図12(A))Y軸モータMy、及びラムシリンダ82に加工継続信号を送信することにより、加工を続行し、図14に示すように、作業者Tは、サイドテーブル70Aから所定の距離Lだけ離れて速度VT で移動しているので、サイドテーブル70Aとは直ちに干渉することは無いと判断した場合には、例えばX軸モータMx(図12(A))に減速信号を送信してサイドテーブル70Aの速度VT を減速し、図13に示すように、作業者Tは、このままの速度VT で移動すればサイドテーブル70Aと直ちに干渉すると判断した場合には、例えばX軸モータMx(図12(A))に停止信号を送信してサイドテーブル70Aを停止させる。
一方、図17に示すロボット91は、既述したプレスブレーキ1の前方に設置され、素材台(図示省略)上に積層されたワークWを把持し、該プレスブレーキ1に供給・位置決め後、油圧シリンダ5を作動して、上部テーブル21を下降させ、パンチPとダイDによりワークWに所定の曲げ加工を施し、加工された製品は、製品台(図示省略)上で解放するようになっている。
この場合、ワークWは、図示するように、ロボット91のグリップ92に把持され、該ロボット91は、スライダ93に取り付けられ、該スライダ93は、下部テーブル21の前方に取り付けられたベース90に沿って左右方向(X軸方向)に移動するようになっている。
ところが、このロボット91が(図18(A))X軸方向に移動すると(例えば移動エリアがX3とX4との間)、例えばプレスブレーキ1の近傍に居る作業者Tと干渉する恐れがある。
また、図示するように、ワークWがロボット91からはみ出る程大きい場合には、作業者TとワークWとが干渉する恐れがある。
そこで、プレスブレーキに設置したCCDカメラ6により、作業者Tの動作状況を撮像した後(図22のステップ505)、該作業者Tの位置と速度を画像処理で算出し(図22のステップ506)、前記ロボット91やワークWと干渉するか否かを判断し(図22のステップ507)、干渉する場合には(図22のステップ507のYES→ステップ509のYES)、アラームなどを発することにより、機械を停止し(図22のステップ511)、作業者Tの安全を確保することとした。
上記した作業者Tがロボット91やワークWと干渉するか否かは、同様に、作業者が危険領域に入る可能性があるか否かにより判断する(図19〜図21)。
例えば図18(B)に示すように、ロボット91のグリップ92で把持されたワークWを、曲げ線aに沿って曲げる場合に、曲げ線部分a1、a2、a3について、それぞれ図示する形状のフランジF1、F2、F3を立てるものとすると、使用する金型P、Dの(図18(A))長さ(X軸方向の幅)が異なることから、曲げ順ごとに、ロボット91が例えば金型ステーションST1、ST2、ST3に移動し、このとき、該ロボット91のグリップ92でほぼ中央部を把持されたワークWも同方向に移動する。
そして、ワークWが、前記したように、ロボット91からはみ出す程大きいとすれば、作業者の動作状況によっては、ロボット91とワークWの双方と干渉する恐れがある。
この状態で、例えば最初のフランジF1(図18(B))について加工を開始した場合に(図22のステップ501)、そのときのロボット91とワークWについての位置と速度は、同様に、予めNCデータ(例えば本体装置2に(図1)記憶されている)から分かる。
従って、例えば図19に示すように、ロボット91の原点位置を原点0とするXY座標上において、該ロボット91の先端の位置(1)′′、(2)′′、(3)′′と速度VB 、及びワークWの先端の位置(1)′′′、(2)′′′、(3)′′′と速度VW (ロボット91の速度VB と同じ)を検出することができる(図22のステップ502、ステップ503)。
また、このとき、同時に、前記したように、プレスブレーキ1に(図17)取り付けたCCDカメラ6により、例えばプレスブレーキ1の前方から近付いて来る作業者Tの動作状況を撮像し(図22のステップ505)、これにより、図19に示すように、該作業者Tの位置(1)、(2)、(3)と速度VTyを画像処理で算出する。
この場合、CCDカメラ6が、プレスブレーキ1の横方向から近付いて来る別の作業者T′を捉えた場合には、同様に、この作業者T′の動作状況も撮像し(図22のステップ505)、これにより、図19に示すように、該作業者T′の位置(1)′、(2)′、(3)′と速度VTxを画像処理で算出する。
そして、ロボット91の先端が最も移動した位置(3)′′(前記ワークW上の最初のフランジF1を形成すべき曲げ線部分a1(図18(B))が金型ステーションST1に(図18(A))位置決めされた場合)を、該ロボット91についての危険領域KB と、また、ワークWの先端が最も移動した位置(3)′′′を、該ワークWについての危険領域KW とそれぞれ予測し(図22のステップ504)、前記速度VTy(図19)、VTxで移動する作業者T、T′が、これらの危険領域KB 、KW に入る可能性があるか否かを判断する(図22のステップ507)。
この場合は、作業者T、T′は停止することは無く、作業者Tは、ロボット91についての危険領域KB に、作業者T′は、ワークWについての危険領域KW にそれぞれ入る可能性があると判断し(図22のステップ507のYES)、しかも直ちに干渉することから(図22のステップ509のYES)、既述したように、機械を停止して(図22のステップ511)ステップ501に戻り再度加工を開始する。
図20の場合は、同様に、CCDカメラ6で、作業者T、T′の動作状況を撮像したが、両者T、T′が、ロボット91の移動範囲から所定の距離Mだけ離れた状態で、しかも同じ速度VTxで移動しているので、ロボット91の危険領域KB に入る可能性があるが(図22のステップ507のYES)、直ちに干渉することはなく(図22のステップ509のNO)、機械を減速することにより(例えばロボット91のX軸駆動モータ(図示省略)の回転数を落として該ロボット91の移動速度VB を減速する)、加工を続行する(図22のステップ510→ステップ508)。
また、図21の場合は、同様に、CCDカメラ6で作業者T、T′の動作状況を撮像したが、両者T、T′の動作状況が、位置(1)〜(3)、(1)′〜(3)′で重複し、速度VTy=VTx=0であることから、両者T、T′共停止しており、そのため、危険領域KB 、KW に入る可能性が無く(図22のステップ507のNO)、そのままの状態で加工を続行する(図22のステップ508)。
以下、第1発明の他の応用例(図17〜図21)の動作を図22に基づいて説明する。
図22のステップ501において、加工を開始すると、ステップ502でロボット91の位置と速度を検出し、ステップ503でワークWの位置と速度を検出し、ステップ504で危険領域を予測し、同時に、ステップ505で作業者の動作状況を撮像し、ステップ506で作業者の位置と速度を画像処理で算出し、その後、ステップ507で作業者が危険領域に入る可能性があるか否かを判断する。
即ち、図2のラム動作検出手段3Bに相当する手段が、NCデータに基づいて、ロボット91の位置と速度、及びワークWの位置と速度を検出し、危険領域を予測する。
この場合、ロボット91の危険領域KB 、ワークWの危険領域KW は、それぞれ作業者T、T′により近い方の先端の最も移動した位置であり(例えば図19の場合には、ロボット91の位置(3)′′、ワークWの位置(3)′′′)、NCデータを構成するワーク情報、機械情報などにより予測する。
また、同時に、図2の身体動作検出手段3Cに相当する手段が、CCDカメラ6で撮像された作業者T、T′の動作状況を入力し、両者T、T′の位置と速度を画像処理により算出する。
そして、図2のラム・身体干渉予測手段3Dに相当する手段が、作業者T、T′が危険領域KB 、KW に入る可能性があるか否かを、例えば前記図19〜図21に基づいて判断する。
その後は、図22のステップ507において、作業者T、T′が危険領域KB 、KW に入る可能性が無いと判断した場合には(NO)、ステップ508において、加工を続行し、可能性が有る場合には(YES)、ステップ509において、直ちに干渉するか否かを判断し、干渉しない場合には(NO)、ステップ510において、機械を減速した後、ステップ508において、加工を続行し、干渉する場合には(YES)、ステップ511において、機械を停止した後、ステップ501に戻って加工を再開する。
即ち、図2のラム・身体干渉予測手段3Dに相当する手段が、図21に示すように、作業者T、T′は、いずれも速度VTy、VTxが0であって停止しており、危険領域KB 、KW に入る可能性が無いと判断した場合には、油圧シリンダ5(図17)やロボット駆動機構(図示省略)に加工継続信号を送信することにより、加工を続行し、図20に示すように、作業者T、T′は、ロボット91から所定の距離Mだけ離れて同じ速度VTxで移動しているので、ロボット91とは直ちに干渉することは無いと判断した場合には、例えばロボット91のX軸駆動モータ(図示省略)に減速信号を送信してロボット91の速度VB を減速し、図19に示すように、作業者T、T′は、このままの速度VTy、VTxで移動すれば、前者Tはロボット91と、後者T′はワークWと直ちに干渉すると判断した場合には、例えばX軸駆動モータに停止信号を送信してロボット91及びそれに把持されたワークWを停止させる。
図23〜図27は、本発明を板金加工システムに適用した場合であり、図23に示すように、板金加工システムは、例えば素材倉庫と、タレットパンチプレスと、プレスブレーキと、製品倉庫などから成る板金加工マシンにより構成され、いずれかの板金加工マシンと作業者Tとの干渉を回避することにより、作業者Tの安全を確保しようとするものである。
図23において、素材倉庫は、例えばワーク一枚取り装置であり、油圧リフタ54上に複数枚のワークWが積層され、該素材倉庫は、隣接するタレットパンチプレスへ延伸するガイドレール50を有し、該ガイドレール50には(図26)、ローダが走行自在に取り付けられている。
上記ローダは、ガイドレール50に滑り結合しているスライダ51と、該スライダ51に上下シリンダ55を介して取り付けられストレッチ52と、該ストレッチ52に取り付けられた吸着パッド53を有し、該吸着パッド53により前記油圧リフタ54上のワークWを一枚ずつ吸着し、タレットパンチプレスへ搬入するようになっている。
タレットパンチプレスは、前記素材倉庫のローダから搬入されたワークWをクランプ73で掴み替え、図12(A)で詳述したように、加工時には、上部タレット80、下部タレット81を同期回転させることにより、所望の金型P、Dをラムシリンダ82の直下において選択し、該ラムシリンダ82によりパンチ金型Pを打圧しダイ金型Dとの協働により、前記クランプ73で把持されたワークWに所定のパンチ加工を施すようになっている。
上記タレットパンチプレスと、プレスブレーキの境界には、搬入出ロボット56が設置され、該搬入出ロボット56は、前記タレットパンチプレスで加工されたワークWを把持し、プレスブレーキの前方に設置された曲げロボット91に受け渡し、該曲げロボット91は、図17で詳述したように、プレスブレーキにワークWを供給・位置決め後、パンチPとダイDにより所定の曲げ加工を施す。
加工された製品Qは、曲げロボット91から製品台(図示省略)を介して前記搬入出ロボット56に受け渡され、該搬入出ロボット56は、製品倉庫、例えばベルトコンベア57上に製品Qを戴置し、該製品Qは、作業者Tが手作業で外部に持ち出すか、トラック(図示省略)などに載せて外部に搬送する。
前記各板金加工マシンは、それぞれ図1の本体NC装置2に相当する本体NC装置2A、2B、2C、2D、及び図1のCCDカメラ6に相当するCCDカメラ6A、6B、6C、6Dを有している(CCDカメラは、各板金加工マシンに共通の1台でもよい)。
この場合、図23に示す搬入出ロボット56は、便宜上プレスブレーキの本体NC装置2Cにより制御されるものとし、後述するゾーンCに設置されている。
上記本体NC装置2A〜2Dと、CCDカメラ6A〜6Dからのデータに基づいて所定の処理を行って作業者Tの動作状態を監視し、各本体NC装置2A〜2Dに対して所定のマシン制御信号S11を送信する第1監視装置3は、図24に示すように、マシン稼働情報検出手段3B′と、作業者位置検出手段3C′と、危険状態予測手段3D′により構成されている。
このうち、マシン稼働情報検出手段3B′は、前記各本体NC装置2A〜2Dから送信された電気信号S10に基づいて、前記素材倉庫などの各板金加工マシンの稼働状態を表す情報、例えば稼働中か(ON)、停止中か(OFF)の情報を検出する(図27のステップ702)。
作業者位置検出手段3C′は、前記各CCDカメラ6A〜6Dから送信された電気信号S1に基づいて、作業者TがどのゾーンA、B、C、Dに存在するかの位置情報を検出する(図27のステップ703)。
この場合、図23に示すように、各板金加工マシンの周囲には、ゾーンA、B、C、Dが設定され、各CCDカメラ6A〜6Dは、それぞれのゾーンA、B、C、D全体を視野に入れるように、各本体NC装置2A〜2Dにより制御され、CCDカメラ6A〜6Dが撮像した作業者Tの映像を、作業者位置検出手段3C′が画像処理により検出する。
また、作業者位置検出手段3C′は、前記作業者Tの位置情報としては、前記したゾーンA、B、C、D(図25)だけでなく、各ゾーンA、B、C、D内の所定位置、例えばマシンの近傍か(マシンから2〜3m離れた位置)、中間か(マシンから5〜6m離れた位置)、遠方か(マシンから10m以上離れた位置)、更には、作業者Tの速度、移動方向も検出することができる(図27のステップ703)。
更に、危険状態予測手段3D′は、前記マシン稼働情報検出手段3B′と作業者位置検出手段3C′により検出されたマシン稼働情報と作業者位置情報、及び後述するデータテーブル(図25)に基づいて、危険状態を予測する。
この構成により、前記したように、各本体NC装置2A〜2Dからマシン稼働情報が、また各CCDカメラ6A〜6Dから作業者の位置情報が、それぞれ図1の第1監視装置3に入力され、該第1監視装置3を構成するマシン稼働情報検出手段3B′(図24)がマシン稼働情報を、作業者位置検出手段3C′が作業者Tの位置を検出し(図27のステップ702、703)、更に、それらの検出された情報に基づいて、危険状態予測手段3D′が所定のデータテーブルを(図25)検索しながら危険状態を予測する(図27のステップ704)。
これにより、危険状態予測手段3D′は(図24)、作業者Tが危険状態に入る可能性があるか否かを判断し(図27のステップ705)、可能性がある場合には(図27のステップ705のYES)、例えば危険状態の段階により、最も危険な状態であれば(危険度α)(図27のステップ707のYES)、該当するマシンを急停止し(図27のステップ709)、次に危険な状態であれば(危険度β)(図27のステップ707のNO)、アラームを発生(又はマシンを減速)することにより(図27のステップ708)、作業者Tの安全が確保されるようになっている。
この場合、危険状態にあるか否かは、予め記憶手段3G(図24)に記憶されている所定のデータテーブル(図25)を構成する作業者情報と、マシン稼働情報により決定され、この危険状態に応じたマシン制御信号、換言すれば、図23る示す各板金加工マシンに対する指令内容が分かるようになっている。
このうち、作業者情報は、図示する位置、速度、移動方向により構成されている。
上記作業者Tの位置は、既述したように、作業者Tが(図23)、ゾーンA、B、C、Dの何処に居るか、更には各ゾーンA、B、C、D内のマシン近傍か、中間か、遠方かを表す情報であり、各CCDカメラ6A〜6Dから送られて来た電気信号S1を作業者位置検出手段3C′が(図24)画像処理して算出し、作業者Tの速度、移動方向も、同様に作業者位置検出手段3C′が画像処理で算出する。
また、マシン稼働情報は(図25)、図23に示す素材倉庫、タレットパンチプレス(TP)、プレスブレーキ(PB)、製品倉庫の稼働状態を表す情報であって、例えば「ON」であれば、稼働中、「OFF」であれば、停止中を意味し、各本体NC装置2A〜2Dから送られて来た電気信号S10に基づいてマシン稼働情報検出手段3B′が(図24)検出する。
更に、マシン制御信号は(図25)、既述した作業者情報とマシン稼働情報に応じた図23に示す素材倉庫、タレットパンチプレス(TP)、プレスブレーキ(PB)、製品倉庫に対する指令内容であって、例えば「続行」は、それまでどおり稼働を続行すること、「急停止」は、素材倉庫などの稼働を停止すること、「アラーム」は、例えば出力手段3F(図24)の画面上で赤色の警報信号を点滅させることをそれぞれ意味する。
この構成により、例えばマシン稼働情報検出手段3B′(図24)と作業者位置検出手段3C′により、それぞれマシン稼働情報と作業者位置情報が検出され、各情報が、危険状態予測手段3D′に送信された場合に、該危険状態予測手段3D′は、例えば作業者TがゾーンAであってマシン近傍に存在し、更に前記作業者位置検出手段3C′からの情報により、作業者Tの速度がVY であり、移動方向がゾーンAに設置された素材倉庫に近付いていることが分かり、更に、マシン稼働情報の素材倉庫に関する情報から、素材倉庫は「ON」、即ち稼働中であることが分かったとする。
この結果に基づいて、危険状態予測手段3D′は、前記データテーブルを(図25)アクセスし、該当する危険度はどれかを検索すると、図示する1行目の右端から、最も危険な状態の危険度αであることが検出される。
この場合は、より具体的には、作業者Tは(図23)、ゾーンAの素材倉庫に、例えば前記ローダ(図26)のスライダ51が走行するガイドレール50に接近しており、吸着パッド53で吸着されたワークWと干渉するおそれがあり、最も危険な状態であって危険度αである。
そして、この危険度αの場合には(図25)、データテーブルを構成するマシン制御信号のうちの素材倉庫に関しての内容は、図示するように、「急停止」である。
従って、この場合には、危険状態予測手段3D′は、前記データテーブルに基づいて危険状態を予測した結果、前記したように、最も危険な状態にある危険度αであると判断し、作業者Tが危険状態に入る可能性があり(図27のステップ705のYES)、且つ最も危険な状態にあることから(図27のステップ707のYES)、素材倉庫の本体NC装置2Aに対して前記「急停止」を内容とするマシン制御信号S11(図24)を送信し、これにより、該本体NC装置2Aは、素材倉庫を急停止させ、作業者Tの安全は確保される。
また、危険状態予測手段3D′が、前記マシン稼働情報検出手段3B′と作業者位置検出手段3C′からのデータに基づいて、作業者Tが素材倉庫のゾーンAであってマシン近傍に存在するが、速度がVX であって、平行移動し、即ち素材倉庫に対して一定距離離れて平行に移動しており、素材倉庫が「ON」、即ち稼働中であることが分かったとする。
そして、同様に、この結果に基づいて、危険状態予測手段3D′は、前記データテーブルを(図25)アクセスし、該当する危険度はどれかを検索すると、図示する2行目の右端から、次に危険な状態の危険度βであることが検出される。
この場合は、より具体的には、作業者Tは(図23)、既述したように、ゾーンAには存在するが、素材倉庫とは離れて平行に移動しており(X軸方向)、素材倉庫と直ちに干渉するおそれは無く、危険度βである。
そして、この危険度βの場合には(図25)、データテーブルを構成するマシン制御信号のうちの素材倉庫に関しての内容は、図示するように、「アラーム」である。
従って、この場合には、危険状態予測手段3D′は、前記データテーブルに基づいて危険状態を予測した結果、前記したように、次に危険な状態の危険度βであると判断し、作業者Tが危険状態に入る可能性があるが(図27のステップ705のYES)、最も危険な状態には無いことから(図27のステップ707のNO)、素材倉庫の本体NC装置2Aに対して前記「アラーム」を内容とするマシン制御信号S11(図24)を送信し、これにより、該本体NC装置2Aは、例えば素材倉庫を減速させ、作業者Tの安全は確保される。
更に、危険状態予測手段3D′が、前記マシン稼働情報検出手段33B′と作業者位置検出手段3C′からのデータに基づいて、作業者Tが素材倉庫のゾーンAであってマシン近傍に存在するが、速度が0であり、素材倉庫が「ON」、即ち稼働中であることが分かったとする。
そして、同様に、この結果に基づいて、危険状態予測手段3D′は、前記データテーブルを(図25)アクセスし、該当する危険度はどれかを検索すると、図示する3行目の右端から、危険状態が最も低い危険度γであることが検出される。
この場合は、より具体的には、作業者Tは(図23)、既述たように、ゾーンAには存在するが、速度が0であって一箇所に留まっている場合であり、素材倉庫とは全く干渉するおそれは無く、危険度γである。
そして、この危険度γの場合には(図25)、データテーブルを構成するマシン制御信号のうちの素材倉庫に関しての内容は、図示するように、「続行」である。
従って、この場合には、危険状態予測手段3D′は、前記データテーブルに基づいて危険状態を予測した結果、前記したように、危険度が最も低い危険度γであると判断し、作業者Tが危険状態に入る可能性が無いので(図27のステップ705のNO)、素材倉庫の本体NC装置2Aに対して前記「続行」を内容とするマシン制御信号S11(図24)を送信し、これにより、該本体NC装置2Aは、それまでどおり素材倉庫の稼働を続行する(図27のステップ706)。
以下、第1発明の板金加工システムへの適用例(図23〜図26)の動作を図27に基づいて説明する。
図27のステップ701において、稼働を開始すると、ステップ702において、マシン稼働情報を検出し、ステップ703において、作業者Tの位置(速度、移動方向)を検出し、ステップ704において、データテーブルに基づいて危険状態を予測し、ステップ705において、作業者Tが危険状態に入る可能性があるか否かを判断する。
この場合、板金加工システム(図23)においては、例えば素材倉庫(図26)に格納されているワークWが、前記したようにローダの吸着パッド53で吸着されて、タレットパンチプレスに搬入された後、該ワークWに穴開け加工が行われ、その後、搬入出ロボット56で(図23)で把持されて曲げロボット91に渡され、プレスブレーキで箱曲げ製品Qが(図26)加工され、再度曲げロボット91に把持されて製品倉庫のベルトコンベア57上に戴置されるものとする。
このような稼働中に、既述したように、図24の第1監視装置3を構成するマシン稼働情報検出手段3B′が、各本体NC装置2A〜2Dからの信号S10に基づいてマシン稼働情報を、作業者位置検出手段3C′が、各CCDカメラ6A〜6Dからの信号S1に基づいて作業者Tの位置(ゾーンA、B、C、D、及び各ゾーンA、B、C、D内の所定位置)、更には速度、移動方向を検出し(図27のステップ702、703)、それらの検出された情報に基づいて、危険状態予測手段3D′が前記データテーブルを(図25)検索しながら危険状態を予測する。
そして、危険状態予測手段3D′が、既述したように、データテーブルを検索して危険度α、β、γを判断し、その後は、図27のステップ705において、それぞれの危険度α、β、γに応じて、作業者Tが危険状態に入る可能性があるか否かを判断する。
例えば危険度αの場合には、作業者Tが危険状態に入る可能性があり(図27のステップ705のYES)、且つ最も危険な状態にあることから(図27のステップ707のYES)、該当する板金加工マシン、例えば素材倉庫の本体NC装置2Aに対して「急停止」(図25)を内容とするマシン制御信号S11(図24)を送信し、これにより、該本体NC装置2Aは、素材倉庫を急停止させるので(図27のステップ709)、作業者Tの安全は確保される。
この場合には、例えば素材倉庫を急停止後(図27のステップ709)、本体NC装置2Aは(図23)、素材倉庫の稼働を再開する(図27のステップ701)。
また、例えば危険度βの場合には、作業者Tが危険状態に入る可能性があるが(図27のステップ705のYES)、最も危険な状態には無いことから(図27のステップ707のNO)、該当する板金加工マシン、例えば素材倉庫の本体NC装置2Aに対して「アラーム」(図25)を内容とするマシン制御信号S11(図24)を送信し、これにより、該本体NC装置2Aは、素材倉庫を減速させるので、作業者Tの安全は確保されると共に、その減速状態のままで稼働が続行される(図27のステップ706)。
更に、例えば危険度γの場合には、作業者Tが危険状態に入る可能性が無いので(図27のステップ705のNO)、該当する板金加工マシン、例えば素材倉庫の本体NC装置2Aに対して「続行」(図25)を内容とするマシン制御信号S11(図24)を送信し、これにより、該本体NC装置2Aは、それまでどおり素材倉庫の稼働を続行する(図27のステップ706)。
図28において、参照符号1は、図1と同様の曲げ機械、22は本体NC装置、30は第2監視装置である。
このうち、曲げ機械1には、画像認識装置を構成するCCDカメラ6が取り付けられ、後述する第2監視装置30を(図29)構成する金型長さ測定手段30Cと協働し、金型長さLを測定するようになっている。
上記構成を有する曲げ機械1の本体NC装置22は、ラム動作切換バルブ12を制御して油タンク13と油圧シリンダ5間で作動油を循環させることにより、ラム20を上下動制御し、パンチPとダイDでワークWに所定の曲げ加工を施す。
また、本体NC装置22は、第2監視装置30に対してワーク情報などを信号S3として出力する。
第2監視装置30が、これら情報と、前記CCDカメラ6からの信号S1に基づいて、測定した金型長さLと自ら決定した金型長さを比較し、両者が異なり、アラーム又はラム停止信号S7を出力した場合には、本体NC装置22は、それを入力することにより,前記ラム動作切換バルブ12を制御してラム20を停止させる。
このとき、本体NC装置22は、第2監視装置30と同様に、CCDカメラ6からの信号S1を入力することにより、第2監視装置30の動作をモニタすると共に、該CCDカメラ6を駆動し、金型長さLを測定するために金型全体を視野に入れるようにする。
更に、本体NC装置22は、第2監視装置30が、圧力センサ11からの信号S5に基づいて曲げ加工中の圧力を実測し、該実測圧力Q1(図30)に基づいて上限圧力=Q1 ×1.1を設定した場合にはそれを信号S8として入力することにより、圧力設定信号S9を圧力制御バルブ14(リリーフ弁)に送信する。
これにより、曲げ加工中のラム20の圧力が上昇し、上限圧力=Q1 ×1.1を(図30)越えた場合には、油圧ポンプ16で汲み上げられた作動油を油タンク15に戻し、ラム20の動作を停止させることにより、金型破損を防止する。
即ち、従来は、金型長さに、単位長さ当たりの耐圧(トン/mm)を乗算することにより、金型耐圧を算出し、これを上限圧力としている。
しかし、上記単位長当たりの耐圧は、メーカ側が指定したものであって、安全率を見込んでかなり高く設定されており、そのため従来の金型耐圧は(図30)閾値としては高過ぎ、例えば2枚取り加工を行って圧力が高くなってもそれを検出できない。
これに対して、本発明によれば、曲げ加工中に圧力を実測し(図31のステップ210)、この実測圧力Q1に基づいて上限圧力=Q1 ×1.1を算出するので(図31のステップ215)、従来よりも低い閾値を設定できる(図30)。
従って、2枚取り加工を行って圧力が上がっても、それを容易に検出でき、また金型の破損を防止できる。
上記第2監視装置30は(図28)、作業者が正規の金型を使用しているか否かを監視し、使用していない場合には(図31のステップ205のNO)、アラーム又はラム停止信号S7(図31のステップ213)を発してラム20を停止させる。
この第2監視装置30は(図29)、CPU30Aと、曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段30Bと、金型長さ測定手段30Cと、比較手段30Dと、警報手段30Eと、圧力算出手段30Fと、入力手段30Gと、出力手段30Hと、記憶手段30Jにより構成されている。
CPU30Aは、第2発明の動作手順(図31)に従って曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段30B、金型長さ測定手段30Cなど図29の装置全体を統括制御する。
曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段30Bは、前記本体NC装置22から入力されたワーク情報に基づいて(図31のステップ201)、曲げ順と、金型と、金型レイアウトを決定する(図31のステップ202)。
金型長さ測定手段30Cは、前記曲げ機械1(図28)に取り付けられたCCDカメラ6から送信された撮像信号S1に基づいて金型長さLを測定する(図31のステップ204)。
比較手段30Dは、前記曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段30Bで決定された金型長さと、金型長さ測定手段30Cで測定された金型長さLを比較する(図31のステップ205)。
警報手段30Eは、前記比較手段30Dによる比較結果、両金型長さが異なる場合に(図31のステップ205のNO)、アラーム又はラム停止信号S7を発し(図31のステップ213)、それを本体NC装置22に送出する。
圧力算出手段30Fは、前記したように、圧力センサ11(図28)からの圧力検知信号S2に基づいて曲げ加工中の圧力を実測し、該実測圧力Q1に基づいて上限圧力=Q1 ×1.1を算出する(図31のステップ215)。
また、圧力算出手段30Fは(図29)、前記比較手段30Dによる比較結果、両金型長さが等しい場合、即ち、金型長さが合っている場合に(図31のステップ205のYES)、1回目の加工に用いる上限圧力を算出する(図31のステップ207又は214)。
一方、入力手段30Gは(図29)、本体NC装置22(図28)から送られてきたワーク情報S3、圧力センサ11から送られてきた圧力検知信号S5、更には、金型長さLを測定するためにCCDカメラ6から送られてきた撮像信号S1を入力し、これらは一旦記憶手段30Jに記憶される。
また、入力手段30Gから金型情報が入力された場合には、それも記憶手段30Jに記憶される。
出力手段30Hは、液晶などで構成され、例えば作業者が、前記入力手段3Eのキーやマウスにより金型情報を入力する場合には、その情報のデータを表示することにより、作業者が確認することができる。
記憶手段30Jは、前記したように、本体NC装置22から入力手段30Gを介して送られたワーク情報などを一旦記憶すると共に、曲げ加工中に(図31のステップ209)、圧力センサ11を介して検出した圧力変動データを記憶し(図31のステップ210)、該圧力変動データは、前記したように、圧力算出手段30Fによる上限圧力=Q1 ×1.1の算出に使用され(図31のステップ215)、該上限圧力=Q1 ×1.1は2回目以降の加工に用いられる。
以下、前記構成を有する第2発明の動作を図31に基づいて説明する。
(2)−(1) 金型長さの当否判定動作。
図31のステップ201において、ワーク情報を入力し、ステップ202において、曲げ順、金型、金型レイアウトを決定し、ステップ203において、金型を取り付け、ステップ204において、金型長さLを測定し、ステップ205において、金型長さは合っているか否かを判断し、合っていない場合には(NO)、ステップ213において、アラーム又はラム停止信号S7を発し、ステップ203に戻って正規の金型を取り付け、合っている場合には(YES)、次段のステップ206に進む。
即ち、ワーク情報が本体NC装置22側(図28)から第2監視装置30側に送られて来ると、該ワーク情報は、入力手段30Gを介して記憶手段30Jに記憶され、曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段30Bが、この記憶されたワーク情報を読み取ることにより、曲げ順、金型・金型レイアウトをそれぞれ決定する。
決定された曲げ順、金型・金型レイアウトは、出力手段30Hに表示されるので、それを見た作業者は、所定の金型を所定の位置に取り付ける。
この間、上記決定された金型の長さは、比較手段30Dに送られ、金型長さ測定手段30Cにより測定される金型長さLと比較される。
作業者により金型が取り付けられると、CCDカメラ6が(図28)、その取り付けられた金型の光学像を電気信号に変換し、その電気信号S1は、第2監視装置30と本体NC装置22に入力される。
第2監視装置30に入力されたCCDカメラ6からの電気信号S1は、一旦記憶手段30Jに記憶された後、金型長さ測定手段30Cに送られ、該金型長さ測定手段30Cにより画像処理されて金型長さLが測定される。
測定された金型長さLは、比較手段30Dに入力され、該比較手段30Dにより、既に入力されている金型長さと比較される。
比較された結果、決定された金型長さと、測定された金型長さLが異なり、両者が合っていない場合には、その旨が警報手段30Eに通知され、該警報手段30Eからアラーム又はラム停止信号S7が発せられ、該アラーム又はラム停止信号S7は、本体NC装置22に送信される。
これにより、本体NC装置22は、ラム動作切換バルブ12を制御することにより、油圧シリンダ5を介してラム20の動作を停止させる。
従って、本発明によれば、作業者が正規の金型を使用していない場合には、ラム20が停止することにより、金型の破損が確実に防止される。
(2)−(2) 上限圧力の算出動作。
A.1回目の加工に用いる上限圧力。
図31のステップ206において、金型情報はあるか否かを判断し、ある場合には(YES)、ステップ206において、金型長さ×耐圧により上限圧力を算出し、ない場合には(NO)、ステップ214において、金型長さ×所定の耐圧により上限圧力を算出し、ステップ208において、圧力制御バルブ14へ指令を出す。
即ち、記憶手段30Jに(図29)、金型情報が記憶されている場合には、該金型情報が圧力算出手段30Fに送られて、前記金型長さ測定手段30Cで測定された金型長さLに、金型情報としての耐圧を乗算することにより上限圧力を算出する。
しかし、記憶手段30Jに(図29)、金型情報が記憶されていない場合には、前記金型長さ測定手段30Cで測定した金型長さLに、所定の耐圧(例えばメーカ側が指定する耐圧)を乗算することにより上限圧力を算出する。
そして、この1回目の加工に用いる上限圧力が算出された場合には、算出信号S8が(図28)本体NC装置22に送信され、本体NC装置22が圧力制御バルブ14に対して前記算出された1回目加工用の上限圧力を内容とする圧力設定信号S9を送信することにより、該上限圧力が設定される。
このようにして、図31のステップ209において、前記設定された上限圧力の元で1回目の曲げ加工が行われ、その間ステップ210において、2回目の加工のための圧力変動データが記憶され、ステップ211において、1回目の加工が終了しないと判断した場合には(NO)、ステップ209に戻って1回目の加工が続行される。
B.2回目の加工に用いる上限圧力。
図31のステップ211において、1回目の加工が終了したと判断した場合には(YES)、ステップ212において、全加工が終了したか否かを判断し、終了しない場合には(NO)、ステップ215において、実測圧力Q1×1.1により上限圧力=Q1 ×1.1が算出され、ステップ208において、圧力制御バルブ14へ指令を出す。
即ち、1回目の加工中に(図31のステップ210)、圧力センサ11(図23)を介して圧力変動データを検知してそれを記憶手段30Jに記憶しておき、2回目の加工が開始される前に(図31のステップ215)、圧力算出手段30Fにより、実測圧力Q1(図30の最大値)×1.1により、2回目の加工に用いる上限圧力=Q1 ×1.1を算出する。
この2回目の加工に用いる上限圧力が算出された場合には、算出信号S8が(図28)本体NC装置22に送信され、本体NC装置22が圧力制御バルブ14に対して前記算出された2回目加工用の上限圧力を内容とする圧力設定信号S9を送信することにより、該上限圧力が設定される。
このようにして、図31のステップ209において、前記設定された上限圧力=Q1 ×1.1の元で2回目の曲げ加工が行われ、その間ステップ210において、3回目の加工のための圧力変動データが記憶され、ステップ211において、2回目の加工が終了しないと判断した場合には(NO)、ステップ209に戻って2回目の加工が続行される。
尚、2回目以降の加工において、同じ加工を繰り返す場合には、その都度、前回の加工中に圧力変動データ(2回目以降の加工における図26のステップ210)を記憶する必要がなく、1回目の加工中に記憶した圧力変動データに基づいて算出した上限圧力=Q1 ×1.1を2回目以降の加工に継続して用いることができる。
図32(図33)は、第2発明の他の実施形態であり、いままでの実施形態とは(例えば図31のステップ201〜ステップ205)、作業者が正規の金型を使用しているかの判断基準が異なり、CCDカメラ6により金型P、Dの(図32)特徴部分を側面から撮像し、該特徴部分の形状・寸法(例えばパンチハイト、ダイハイトなど)を画像処理により算出し、予め記憶された基準値と比較することにより(図33のステップ606)、使用されている金型P、Dの正否を判断するものである。
即ち、作業者が正規の金型を使用しているか否かは、金型の側面形状を見比べるのが一般には容易であり、そのため、例えば図32に示すように、ラム20の先端に取り付けた中間板60、該中間板60に装着したパンチP、及び下部テーブル21の先端に取り付けたダイホルダ61、該ダイホルダ61に装着したダイDの側面を、CCDカメラ6の撮像範囲Sに取り込む。
この状態で、CCDカメラ6で前記中間板60やダイホルダ61などを含む金型P、Dの側面形状を撮像し(図33のステップ604)、その後、特徴部分の形状・寸法を画像処理で算出する(図33のステップ605)。
この場合、特徴部分の形状・寸法としては、パンチP(図32)であれば、パンチハイト、中間板ハイト、パンチ角度、パンチ先端があり、ダイDであれば、ダイハイト、ダイホルダハイト、V角度、V幅があり、これらを予め記憶された基準値と比較する場合には(図33のステップ606)、画像検出精度を考慮して、前記算出値が一定の閾値内に収まれば、正規の金型P、Dが使用されているものとする(図33のステップ606のYES)。
以下、前記第2発明の他の実施形態の動作を図33に基づいて説明する。
図33のステップ601において、ワーク情報を入力し、ステップ602において、曲げ順、金型、金型レイアウトを決定し、ステップ603において、金型を取り付け、ステップ604において、金型の側面形状を撮像し、ステップ605において、金型の特徴部分の形状・寸法を画像処理で算出し、ステップ606において、金型の特徴部分は合っているか否かを判断し、合っていない場合には(NO)、ステップ608において、アラーム又はラム停止信号を発し、ステップ603に戻って正規の金型を取り付け、合っている場合には(YES)、ステップ607において、曲げ加工を行う。
即ち、ワーク情報が本体NC装置22側(図28)から第2監視装置30側に送られて来ると、該ワーク情報は、入力手段30G(図29)を介して記憶手段30Jに記憶され、曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段30Bが、この記憶されたワーク情報を読み取ることにより、曲げ順、金型・金型レイアウトをそれぞれ決定すると共に、D値、L値を決定し、更に、金型の特徴部分の形状・寸法、例えば前記図27に示すパンチハイト、中間板ハイトなどを決定し、これらの情報は、データベース化して記憶手段30J(図29)に記憶させておく。
前記決定された金型の特徴部分の形状・寸法は、出力手段30Hに表示されるので、それを見た作業者は、所定の金型を所定の位置に取り付ける。
この間、上記記憶手段30Jに記憶された金型の特徴部分の寸法形状は、比較手段30Dに送られ、金型長さ測定手段30Cに相当する金型特徴部分算出手段で画像処理により算出された実際の金型P、Dの(図32)特徴部分の形状・寸法と比較される。
作業者により金型が取り付けられると、CCDカメラ6が(図32)、その取り付けられた金型P、Dの側面形状の光学像を電気信号に変換し、その電気信号S1は(図28)、第2監視装置30と本体NC装置22に入力される。
第2監視装置30に入力されたCCDカメラ6からの電気信号S1は、一旦記憶手段30Jに記憶された後、前記した金型特徴部分算出手段に送られ、該金型特徴部分算出手段により画像処理されて金型特徴部分の形状・寸法が算出され、該算出された形状・寸法は、比較手段30Dに入力され、該比較手段30Dにより、既に入力されている基準値である形状・寸法と比較される。
比較された結果、基準値である金型特徴部分の形状・寸法と、実測値である金型特徴部分の形状・寸法が異なり、両者が合っていない場合には、その旨が警報手段30Eに通知され、該警報手段30Eからアラーム又はラム停止信号S7が発せられ、該アラーム又はラム停止信号S7は、本体NC装置22に送信される。
これにより、本体NC装置22は、ラム動作切換バルブ12を制御することにより、油圧シリンダ5を介してラム20の動作を停止させる。
従って、第2発明の他の実施形態(図32)によっても、作業者が正規の金型を使用していない場合には、ラム20が停止することにより、金型の破損が確実に防止される。
図34において、参照符号1は、図1と同様の曲げ機械、23は本体NC装置、40は第3監視装置である。
このうち、曲げ機械1には、画像認識装置を構成するCCDカメラ6が取り付けられ、後述する第3監視装置40を(図35)構成する作業者存在位置検出手段40Cと協働し、作業者Tの存在位置を検出するようになっている。
上記構成を有する曲げ機械1の本体NC装置23は、圧力制御バルブ8と速度制御バルブ7を介して油圧シリンダ5を駆動し、ラム20を下降させパンチPとダイDの協働によりワークWに所定の曲げ加工を施すと共に、CCDカメラ6を駆動し、作業者Tの存在位置(金型ステーション位置)を視野に入れて撮像できるようにする。
また、本体NC装置23は、第3監視装置40に対してワーク情報を信号S3として出力する。
これにより、第3監視装置40が、ワーク情報と、前記CCDカメラ6からの信号S1に基づいて、ワーク情報に基づいて決定した金型ステーション位置ST1、ST2、ST3と(図36(B))とCCDカメラ6を介して検出した作業者Tの存在位置を比較し、両者が異なり、アラーム又はラム停止信号S7を出力した場合には、該信号S7を入力した本体NC装置23は、ラム20を停止させる。
即ち、後述する第3監視装置40の入力手段40F(図35)を介して入力されるワーク情報には、立体図、展開図などから成るCAD情報が含まれ、これらの情報に基づいて、曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40Bが金型レイアウトを決定する。
この金型レイアウトの決定は、プレスブレーキ1(図36(A))の機械センタMCに関して所定の位置L1、L2、L3に所定の金型を設置するという金型ステーション位置ST1、ST2、ST3の決定である。
作業者Tは、所定の曲げ順(図31(B))に基づいて決定された金型ステーション位置ST1、ST2、ST3を選択しながら加工を行う。
そして、可なり多くの金型ステーション位置を有する曲げ加工の場合、特に曲げ長さが等しい金型ステーション位置が多くある場合には、作業者T自身が加工する金型ステーション位置を誤って判断してしまうことがある。
その結果、プレスブレーキ1の(図36(A))長手方向に長いワークを加工する場合に、誤って異なる金型ステーション位置に作業者Tが位置し、長さが短い金型で加工したときには、その金型が破損し、また所定の製品が加工されず加工をやり直さねばならず加工効率が低下する。
そこで、上記曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段30Bで決定された曲げ順ごとの(図36(B))金型ステーション位置ST1、ST2、ST3と、上記CCDカメラ6と後述する作業者存在位置検出手段40Cの協働により検出された作業者存在位置(金型ステーション位置)とを比較し、両者が異なる場合には、アラーム又はラム停止信号S7を発することとした。
これにより、作業者Tは(図34)、フットペダルを踏んでもラム20が下降せず、既述したように、金型の破損が確実に防止され、また加工をやり直すといった加工効率の低下は阻止される。
第3監視装置40は、作業者Tが正規の存在位置で作業しているか否かを常に監視し、予め決定した金型ステーション位置ST1、ST2、ST3(図36(B))と異なる場合には(図37のステップ306のNO)、前記したように、アラーム(図37のステップ309)又はラム停止信号S7を発してラム20の下降を停止させる。
この第3監視装置40は(図35)、CPU40Aと、曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40Bと、作業者存在位置検出手段40Cと、比較手段40Dと、警報手段40Eと、入力手段40Fと、出力手段40Gと、記憶手段40Hを有する。
CPU40Aは、第3発明の動作手順(図37)に従って曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40B、作業者存在位置検出手段40Cなど図25の装置全体を統括制御する。
曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40Bは、前記本体NC装置23から入力されたワーク情報に基づいて(図37のステップ301)、曲げ順、金型、金型レイアウトを決定する(図37のステップ302)。
作業者存在位置検出手段40Cは、上記曲げ機械1(図34)に取り付けられたCCDカメラ6から送信されたS1に基づいて、曲げ順ごとの(図36(B))作業者Tの存在位置(金型ステーション位置)を検出する(図37のステップ305)。
比較手段30Dは、前記曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40Bで決定された曲げ順ごとの(図36(B))金型ステーション位置ST1、ST2、ST3と、作業者存在位置検出手段40Cで検出した曲げ順ごとの作業者Tの存在位置を比較する(図37のステップ306)。
警報手段40Eは、前記比較手段40Dによる比較の結果、金型ステーション位置と存在位置が異なる場合に(図37のステップ306のNO)、アラーム又はラム停止信号S7を発し(図37のステップ309)、それを本体NC装置23に送出する。
一方、入力手段40Fは(図35)、本体NC装置23(図34)から送られてきたワーク情報S3、また、作業者Tの存在位置を検出するためにCCDカメラ6から送られてきた信号S1を入力し、これらは一旦記憶手段40Hに記憶される。
出力手段40Gは、液晶などで構成され、例えば前記曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40Bで曲げ順ごとの(図36(B))金型ステーション位置ST1、ST2、ST3を決定した場合には、それを表示することにより、作業者が確認することができる。
記憶手段40Hは、前記したように、本体NC装置23から入力手段40Fを介して送られたワーク情報などを一旦記憶すると共に、曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40Bで決定した曲げ順ごとの(図36(B))金型ステーションST1、ST2、ST3位置をデータベースとして記憶する。
これにより、記憶された金型ステーション位置ST1、ST2、ST3は(図36(B))、前記前記比較手段40Dが作業者存在位置検出手段40Cで検出された作業者の存在位置の正否を判定する場合に使用される(図37のステップ306)。
以下、前記構成を有する第3発明の動作を図37に基づいて説明する。
(3)−(1) 金型を取り付けるまでの動作。
図37のステップ301において、ワーク情報を入力し、ステップ302において、曲げ順、金型、金型レイアウトを決定し、ステップ303において、金型を取り付ける。
即ち、ワーク情報が本体NC装置23側(図34)から第3監視装置40側に送られて来ると、該ワーク情報は、入力手段40Fを(図35)介して記憶手段40Hに記憶され、曲げ順・金型・金型レイアウト決定手段40Bが、この記憶されたワーク情報を読み取ることにより、曲げ順、金型、金型レイアウトをそれぞれ決定する。
決定された曲げ順、金型、金型レイアウトは、曲げ順ごとの(図36(B))金型ステーション位置ST1、ST2、ST3として出力手段40Gに表示されるので、それを見た作業者は、所定の金型を所定の金型ステーション位置に取り付ける。
この間、上記曲げ順ごとの(図36(B))金型ステーション位置ST1、ST2、ST3は、記憶手段40Hにデータベースとして記憶され、比較手段40Dによる作業者Tの存在位置当否の判定に使用される(図37のステップ306)。
(3)−(2) 作業者存在位置の当否判定動作。
図37のステップ304において、加工を開始し、ステップ305において、作業者Tの存在位置を検出し、ステップ306において、作業者Tの存在位置は正規の位置か否かを判断し、正規の位置でない場合には(NO)、ステップ309において、アラーム又はラム停止信号S7を発し、正規の位置である場合には(YES)、次段のステップ307に進む。
即ち、作業者により金型が取り付けられると、加工が開始され、CCDカメラ6が(図34)、作業者Tが作業をしている存在位置の光学像を電気信号に変換し、その電気信号S1は、第3監視装置40と本体NC装置23に入力される。
第3監視装置40に入力されたCCDカメラ6からの電気信号S1は、入力手段40Fを介して一旦記憶手段40Gに格納された後、作業者存在位置検出手段40Cに送られ、該作業者存在位置検出手段40Cにより画像処理されてその作業者Tの存在位置が曲げ順ごとに検出される。
検出された作業者Tの存在位置は、比較手段40Dに入力され、該比較手段40Dにより、記憶手段40Hに記憶されている曲げ順ごとの(図36(B))の金型ステーション位置ST1、ST2、ST3と比較される。
比較された結果、作業者Tの曲げ順ごとの存在位置は、記憶手段40Hに記憶されている曲げ順ごとの(図36(B))金型ステーション位置ST1、ST2、ST3とは異なる場合、即ち正規の位置ではない場合には、その旨が警報手段40Eに通知され、該警報手段40Eからアラーム又はラム停止信号S7が発せられ、該アラーム又はラム停止信号S7は、本体NC装置23に送信される。
これにより、本体NC装置23は、圧力制御バルブ8と速度制御バルブ7を制御することにより、油圧シリンダ5を介してラム20の動作を停止させる。
従って、本発明によれば、作業者が正規の位置で作業をしていない場合には、ラム20が停止することにより、該作業者がフットペダルを踏んでもラム20は下降せず、これにより、金型の破損が確実に防止され、加工をやり直すといった加工効率の低下は阻止される。
その後、作業者Tは、正規の位置に移動することにより、再度加工が開始される(図37のステップ304)。
また、図37のステップ306において、作業者Tの存在位置が正規の位置であると判断された場合には(YES)、ステップ307において、加工が続行され、ステップ308において、加工が終了したか否かが判断され、終了しない場合には(NO)、ステップ305に戻って同じ動作を繰り返し、終了した場合には(YES)、全ての動作が完了する(END)。