JP2011131290A - 搬送経路設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを搬送する搬送経路を金型の形状に応じて設定する搬送経路設定方法を提供すること。
【解決手段】搬送経路設定方法は、搬送装置の搬送経路を規定する制御点ＰＣの位置を仮設定する仮設定工程（ステップＳ４１）と、仮設定された制御点ＰＣの座標（ＹＰＣ，ＺＰＣ）に基づいて、搬送装置がこの制御点ＰＣを通過する搬送経路を算出し、さらにこの搬送経路に沿って搬送装置を移動させた場合におけるバキュームカップの代表点の軌跡を算出する軌跡算出工程（ステップＳ４２〜Ｓ４４）と、算出されたバキュームカップの代表点の軌跡と下型の形状とを比較するとともに、軌跡を複数の区間１、区間２、区間３に分割し、さらに軌跡と下型との間隔が区間ごとに設定された目標値に近づくように、制御点ＰＣの位置を調整する搬送経路決定工程（ステップＳ４５〜Ｓ４９）と、を含む。
【選択図】図１０

Description

本発明は、搬送経路設定方法に関する。詳しくは、複数のプレス機および複数の搬送装置を備えたプレスラインの搬送経路設定方法に関する。

従来、プレス機が複数並んだプレスラインでは、プレス機同士の間でワークを搬送する搬送装置が設けられる。プレスラインは、各プレス機による複数のプレス工程を経て、平板状のワークから所定の形状の製品を製造する。各プレス機には、それぞれ異なるプレス工程が割り当てられる。

一方、各プレス機の間に設けられた搬送装置は、所定の周期で昇降動作する各プレス機に対し、前プレス工程を実行するプレス機から、次プレス工程を実行するプレス機へ、ワークを搬送する。そこで、搬送装置の搬送動作は、このような昇降動作する各プレス機の上型や下型に干渉しないように設定する必要がある。

例えば、特許文献１には、このような搬送装置の搬送動作を設定する方法が示されている。この搬送動作の設定方法では、搬送動作の基準形を予め複数準備しておく。実際に搬送動作を設定する際には、準備した複数の基準形から１つを選択し、さらに搬送装置の開始位置と終了位置とを指定する。この設定方法によれば、基準形を選択し、搬送装置の開始位置および終了位置を指定するだけでよいので、搬送装置の搬送動作の設定にかかる時間を短縮することができる。

特開２００４−２５５４１９号公報

ところで、プレスライン全体の生産サイクルを向上する場合、金型やプレス機の昇降動作の周期に合わせて、できるだけ速やかにワークを搬送できるように、搬送装置の搬送動作を設定する必要がある。しかしながら、特許文献１に示された設定方法では、搬送装置の搬送動作は、予め準備された基準形に基づいて設定されるため、金型やプレス機の昇降動作に合わせて最適な設定を行うことが困難である。したがって、最終的には、実際にプレスラインを稼動した上で、作業者の判断に基づいて設定を最適化する必要がある。

本発明は、金型の形状に適した搬送装置の搬送経路を設定できる搬送経路設定方法を提供することを目的とする。

本発明は、下型（例えば、後述の下型２１）に対し上型（例えば、後述の上型２２）を昇降することでワークをプレス加工する複数のプレス機（例えば、後述のプレス機２）と、これらプレス機の間において、保持部（例えば、後述のバキュームカップ３１）により保持したワークを所定の搬送経路（例えば、後述の搬送経路Ｃ）に沿って搬送する複数の搬送装置（例えば、後述の搬送装置３）と、各プレス機の周期的な昇降動作、並びに、各搬送装置の搬送経路に沿った周期的な搬送動作を制御する制御装置（例えば、後述の制御装置４）と、を備えたプレスラインの搬送経路設定方法を提供する。前記搬送経路設定方法は、前記搬送装置の搬送経路を規定する制御点（例えば、後述の制御点ＰＣ）について、この制御点の位置を仮設定する仮設定工程（例えば、後述の図１０のステップＳ４１）と、前記仮設定された制御点の位置情報（例えば、後述の座標（ＹＰＣ，ＺＰＣ））に基づいて前記搬送装置が当該制御点を通過する搬送経路を算出し、さらに当該搬送経路に沿って搬送装置を移動させた場合における前記保持部の軌跡（例えば、後述のバキュームカップの代表点の軌跡）を算出する軌跡算出工程（例えば、後述の図１０のステップＳ４２，Ｓ４３）と、前記算出された保持部の軌跡と前記下型の形状とを比較するとともに、前記軌跡を複数の区間（例えば、後述の区間１、区間２、区間３）に分割し、さらに当該軌跡と前記下型との間隔が区間ごとに設定された目標値に近づくように、前記制御点の位置を調整する搬送経路決定工程（例えば、後述の図７のステップＳ４４〜Ｓ４９）と、を含む。

この発明によれば、先ず、搬送経路を規定する制御点の位置を仮設定し、この制御点の位置情報に基づいて、搬送装置が制御点を通過する搬送経路を算出し、さらにこの搬送経路に沿って搬送装置を移動させた場合における保持部の軌跡を算出する。次に、この保持部の軌跡と下型の形状とを比較し、さらにこの軌跡と下型との間隔が区間ごとに設定された目標値に近づくように、上記仮設定した制御点の位置を調整する。これにより、搬送装置の保持部と下型とが干渉しない最適な搬送経路を、制御点の位置を調整するだけで設定することができる。また、これにより、搬送装置が下型と干渉せずかつ最も低くなるような搬送経路を設定することができるので、結果として、プレスライン全体の生産サイクルを向上することができる。

この場合、前記搬送経路決定工程では、１つの保持部に対し少なくとも４つの代表点を設定し、当該４つの代表点の軌跡を含む各平面に沿った前記下型の断面形状と、前記軌跡とを比較することが好ましい。

この発明によれば、搬送装置の１つの保持部に対し少なくとも４つの代表点を設定する。そして、搬送経路決定工程では、保持部の上記代表点の軌跡と、これら代表点の軌跡を含む各平面に沿った下型の断面形状とを比較する。すなわち、３次元データを扱わずに、２次元のデータを扱うことで、保持部の軌跡と下型との形状とを比較し、搬送経路の制御点を調整する。これにより、搬送経路を設定するために必要な下型と保持部との間隔の算出などの計算時間を大幅に短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る運転条件設定方法が適用されたプレスラインの概略構成を示す図である。 前記実施形態に係る搬送装置を鉛直方向上方から視た図である。 前記実施形態に係る搬送モーション演算装置の構成を示すブロック図である。 前記実施形態に係る搬送モーション演算装置により搬送モーションデータおよびプレスモーションデータを生成する手順を示すフローチャートである。 前記実施形態に係る計算用データ処理の手順を示すフローチャートである。 前記実施形態に係る上型の輪郭線に設定された複数の干渉候補点の構成を示す図である。 前記実施形態に係る干渉候補点を抽出する手順を示す図である。 前記実施形態に係るバキュームカップに設定した代表点と、その軌跡を模式的に示す図である。 前記実施形態に係る搬送経路とこの搬送経路に沿って移動する搬送装置のクロスバーの構成を示す模式図である。 前記実施形態に係る搬送経路の復路を設定する手順を示すフローチャートである。 前記実施形態に係る搬送装置の制御点の構成を示す図である。 前記実施形態に係る３つの区間に分割された搬送経路の構成を示す図である。 前記実施形態に係る搬送装置間位相差とラインＳＰＭとを設定する詳細な手順を示すフローチャートである。 前記実施形態に係るプレス機の型内に２つの搬送装置が同時に存在した状態を示す図である。 前記実施形態に係る上型干渉曲線の特性を模式的に示す図である。 前記実施形態に係る複数の干渉候補点を通過する上型干渉曲線の構成を示す図である。 前記実施形態に係るプレス−搬送位相差の作業可能範囲を示す図である。 前記実施形態に係るプレスＳＰＭを低減した場合における作業可能範囲の変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る運転条件設定方法が適用されたプレスライン１の概略構成を示す図である。

プレスライン１は、ワークＷを加工する複数台のプレス機２と、各プレス機２に付随して設けられ、これらプレス機２の間でワークＷを搬送する複数台の搬送装置３と、各プレス機２の動作と各搬送装置３の動作とを制御する制御装置４とを備える。

プレスライン１は、各プレス機２による複数のプレス工程を経て、平板状のワークから所定の形状の製品を製造する。複数のプレス機２は、プレス工程の進行と同じ順序で配置されるとともに、各プレス機２には、各プレス工程が割り当てられる。本実施形態では、図１中、左側から右側へ向かって順にプレス工程が進行するものとする。また、このプレス工程が進行する方向と、各搬送装置がワークを搬送する搬送方向Ｙとは同じであるとする。

各プレス機２は、ワークＷの下側に配置された下型２１と、この下型２１に対向して配置された上型２２と、下型２１に対して上型２２を接近、離隔させる昇降機構２３と、この昇降機構２３を制御する図示しないコントローラと、を有する。以上のプレス機２は、下型２１に対し上型２２を鉛直方向Ｚに沿って昇降することで、ワークＷをプレス加工する。

搬送装置３は、柱状のクロスバー３２と、隣接するプレス機の間に設定された搬送経路Ｃに沿ってクロスバー３２を移動する図示しない移動装置と、この移動装置を制御する図示しないコントローラと、を有する。また、クロスバー３２には、ワークＷに吸着しこれを所定の姿勢で保持する複数の保持部が設けられている。本実施形態では、この保持部として図１に示すような皿状のバキュームカップ３１を用いた場合について説明するが、保持部の形状、位置、および数などは、以下のものに限らない。

図２は、搬送装置３を鉛直方向上方から視た図である。
図２に示すように、クロスバー３２は、搬送方向Ｙに対して垂直な方向Ｘに延びる。また、このクロスバー３２には、合計４つのバキュームカップ３１が搬送方向Ｙ前後に設けられている。また、これらバキュームカップ３１は、鉛直方向Ｚに沿って視て真円状となっている。

図１に戻って、各搬送装置３の搬送経路Ｃは、前プレス工程を実行するプレス機２から次プレス工程を実行するプレス機２へ延びる往路ＣＯと、次プレス工程を実行するプレス機２から前プレス工程を実行するプレス機２へ延びる復路ＣＢと、を含んで構成される。各搬送装置３は、隣接するプレス機２の間で、このような搬送経路Ｃに沿ってクロスバー３２を移動し、前プレス工程に対応するプレス機２で加工されたワークＷを、次プレス工程に対応するプレス機２へ搬送する。すなわち、搬送装置３は、ワークＷをバキュームカップ３１で保持しながら往路ＣＯを移動し、復路ＣＢではワークＷを保持せず空走する。

各搬送装置３は、以下のように動作し、ワークＷを搬送する。
先ず、前プレス工程に対応するプレス機２の上型２２と下型２１との間へ、クロスバー３２を復路ＣＢに沿って移動する。
次に、バキュームカップ３１で加工後のワークＷを吸引し、このワークＷを保持する。
次に、次プレス工程に対応するプレス機２の上型２２と下型２１との間へ、ワークＷを保持したまま、クロスバー３２を往路ＣＯに沿って移動する。
次に、保持したワークＷをプレス機２の下型２１に設置する。

制御装置４は、所定のプレスモーションデータおよび搬送モーションデータに基づいて、各プレス機２および各搬送装置３のコントローラに制御信号を送信し、各プレス機２の周期的な昇降動作（以下、「プレスモーション」という）、並びに、各搬送装置３の周期的な搬送動作（以下、「搬送モーション」という）を制御する。

搬送モーション演算装置５は、各プレス機２のプレスモーションを規定したプレスモーションデータを読み込み、各搬送装置３の搬送モーションを規定した搬送モーションデータを生成し、さらにこれらプレスモーションデータおよび搬送モーションデータを、制御装置４に送信する。

ここで、プレスモーションデータおよび搬送モーションデータの内容について説明する。
プレスモーションを規定するプレスモーションデータには、各プレス機２の上型２２を駆動する速度、位置、および時刻等のプレスモーションに関する情報が含まれる。この上型２２を駆動する速度は、プレス機２のワークの加工能力を示す加工速度、すなわち、プレスＳＰＭとして特徴付けられる。したがって、このプレスＳＰＭが大きいほど、上型２２を昇降する周期が短くなる。

搬送モーションを規定する搬送モーションデータには、各搬送装置３の搬送経路Ｃと、この搬送経路Ｃに沿って搬送装置３を駆動する速度に関する情報が含まれる。本実施形態では、搬送装置３の搬送経路Ｃを、３次元空間内におけるクロスバー３２の中心位置の軌跡として定義する。

この他、搬送モーションデータには、ワークの生産能力、すなわちプレスライン１において１分間でワークを加工できる数量を示すライン速度としてのラインＳＰＭに関する情報が含まれる。すなわち、このラインＳＰＭを大きな値に設定することにより、プレスライン１における生産サイクルを向上することができる。また、各搬送装置３を駆動する速度や時刻は、このラインＳＰＭに合わせて決定される。

また、周期的な搬送モーションを繰り返す搬送装置３を複数制御するため、搬送モーションデータには、各搬送装置３間の搬送モーションの位相差（以下、「搬送装置間位相差」という）に関する情報が含まれる。
またさらに、周期的なプレスモーションを繰り返す各プレス機２と、周期的な搬送モーションを繰り返す各搬送装置３とを制御するため、搬送モーションデータには、各プレス機２の搬送モーションと各搬送装置３の搬送モーションとの間の位相差（以下、「プレス−搬送間位相差」という）に関する情報が含まれる。

搬送モーション演算装置５は、以上のような情報を含むプレスモーションデータおよび搬送モーションデータを、制御装置４に送信する。

図３は、搬送モーション演算装置５の構成を示すブロック図である。
搬送モーション演算装置５は、入力装置５１と、記憶装置５２と、演算装置５３と、を含んで構成される。

入力装置５１は、作業者が操作可能なキーボードやマウスなどのハードウェアで構成される。この入力装置５１を操作することにより入力されたデータや指令は、演算装置５３に入力される。
記憶装置５２は、ハードディスクやＣＤＲＯＭなどのハードウェアで構成される。この記憶装置５２には、各種データが記憶されており、記憶されたデータは、演算装置５３に適宜入力される。

演算装置５３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのハードウェアにより構成される。この演算装置５３は、これらハードウェアにより実現される複数の機能ブロックを備える。より具体的には、演算装置５３は、計算用データ読込部５３１と、計算用データ処理部５３２と、搬送経路算出部５３３と、搬送経路評価部５３４と、搬送装置間位相差算出部５３５と、作業可能範囲算出部５３６と、作業可能範囲評価部５３７と、モーションデータ出力部５３８と、を含んで構成される。

記憶装置５２には、各プレス機の上型および下型の形状、各工程におけるワークの形状、並びに各搬送装置のクロスバーおよびバキュームカップの形状や位置を規定したＣＡＤデータが記憶される。記憶装置５２には、このようなＣＡＤデータの他、予め設定されたプレスモーションデータが記憶されている。

計算用データ読込部５３１は、記憶装置５２に記憶された各種ＣＡＤデータを読み込む（後述の図４のステップＳ１を参照）。
計算用データ処理部５３２は、計算用データ読込部５３１により読み込まれたＣＡＤデータに前処理を施し計算にかかる負荷を軽減する（後述の図４のステップＳ３を参照）。

搬送経路算出部５３３は、前処理が施されたＣＡＤデータ、並びに、ラインＳＰＭを含む各種搬送条件に基づいて、各搬送装置の搬送経路Ｃを算出する（後述の図４のステップＳ４を参照）。
搬送経路評価部５３４は、搬送経路算出部５３３により算出された搬送経路Ｃを評価し、実際に搬送装置Ｃに沿ったワークの搬送が可能であるか否かを判別する（後述の図４のステップＳ５参照）。

搬送装置間位相差算出部５３５は、搬送経路算出部５３３により算出された搬送経路Ｃ、および入力装置５１から入力されたラインＳＰＭに基づいて、搬送装置間位相差を計算する（後述の図１３のステップＳ６１を参照）。

作業可能範囲算出部５３６は、記憶装置５２に記憶されたプレスモーションデータを読み込む。さらに、この読み込んだプレスモーションデータ、並びに、設定された搬送経路Ｃおよび搬送装置間位相差でプレスラインを稼動した場合に、上型と搬送装置およびこの搬送装置により搬送されたワークとが干渉せずにプレス−搬送間位相差を設定可能な作業可能範囲を算出する（後述の図１３のステップＳ６５を参照）。

作業可能範囲評価部５３７は、算出された作業可能範囲を評価し、全プレス機に対して作業可能範囲を確保できたか否かを判別する。作業可能範囲を確保できた場合には、この範囲内にプレス−搬送間位相差を設定する（後述の図４のステップＳ１１を参照）。
モーションデータ出力部５３８は、以上のようにして算出されたプレスモーションデータおよび搬送モーションデータを、制御装置４に送信する（後述の図４のステップＳ１６を参照）。

次に、図４に示すメインフローチャートを参照して、搬送モーション演算装置５により、プレスモーションデータおよび搬送モーションデータを生成し、制御装置に送信する手順について説明する。

ステップＳ１では、各種ＣＡＤデータを読み込む。このステップでは、各プレス機の上型の形状、各プレス機の下型およびワークが載置された下型の形状、各プレス工程におけるワークの形状、および各搬送装置のクロスバーやバキュームカップの形状や位置を規定したＣＡＤデータを記憶装置から読み込む。

ステップＳ２では、搬送条件を入力する。ここで搬送条件とは、搬送装置によりワークを搬送する際に必要となる、種々の設定値を示す。具体的にはこの搬送条件には、上述のラインＳＰＭの他、ワークを吸引する際におけるクロスバーの高さ、ワークの下型に対するリフト量および送り量、並びに、ワークを搬送する際においてワークを保持する姿勢に関する量などの設定値が含まれる。
また、このステップにおいて、ラインＳＰＭは暫定的に最大値に設定される。ここで最大値に設定されたラインＳＰＭは、後に詳述する図１３のステップＳ６１〜Ｓ６７の工程において、適切な値に再設定される。

ステップＳ３では、計算用データ処理を行う。上記ステップＳ１で読み込んだ上型や下型などの形状を規定したＣＡＤデータは、一般的には３次元データである。このような３次元データに基づいて、以下に示す各種計算を行うことも原理的には可能であるが、計算に膨大な時間がかかるおそれがある。そこで、このステップでは、搬送経路Ｃや、後述の作業可能範囲の計算にかかる負荷を軽減するため、ステップＳ１において読み込んだ３次元のＣＡＤデータに前処理を施し、計算に用いるための各種データを生成する。
後に詳述するように、上型や下型の形状データは、搬送経路Ｃに沿って移動する搬送装置との干渉を検査する際に用いる。しかしながら実際は、上型や下型に干渉するおそれのある部位は搬送装置の形状に応じて限定される。そこでこの計算用データ処理では、上型および下型のうち干渉する可能性の高い箇所を、搬送装置の形状に基づいて特定しておき、そしてその箇所に特化した計算を行うべく、３次元データから２次元データや点群データなどの各種データを生成する。

図５は、計算用データ処理の詳細な手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ３１，３２で生成されるデータは、主に後述の図１３のステップＳ６２，Ｓ６３で用いられるものであり、ステップＳ３３，Ｓ３５で生成されるデータは、主に後述の図１０のステップＳ４５で用いられるものである。

ステップＳ３１では、上型の２次元のシルエットデータを生成する。
搬送装置は、上述のように搬送方向に対し垂直に延びるクロスバーからバキュームカップを略鉛直方向の下方に向けて設けられているため、上型に対してはクロスバーが干渉する可能性が高く、下型に対してはバキュームカップが干渉する可能性が高くなっている。
上述のように、クロスバーは柱状であり、搬送方向に対して垂直な方向に延びている。このような形状のクロスバーを移動させたときにおける上型との干渉を考慮する場合、上型の形状としては、クロスバーの延在方向Ｘに沿って視たときにおける上型の輪郭の形状、すなわち、上型を搬送経路と平行な平面に投影したときにおける上型の形状が主に重要になると考えられる。そこで、このステップＳ３１では、上型を搬送装置の搬送経路と平行な平面に投影して得られる図６に示すような２次元のシルエットデータを、上型の３次元データから生成する。

ステップＳ３２では、上記ステップＳ３１で生成した上型の２次元のシルエットデータに基づいて、上型の表面のうち搬送装置のクロスバーと干渉する可能性がある複数の干渉候補点を抽出する。
先ず、図６に示すように、任意の方位間隔ごとに複数の方位Ｄ１〜ＤＬを設定する。
次に、各方位Ｄ１〜ＤＬに沿って延びる方向線に対する垂線と、上型外部とが１点のみで接する点を複数の干渉候補点Ａ１〜ＡＮ，Ｂ１〜ＢＮとして抽出する。このとき、上型の中心に対し右側、すなわちワークの搬出時にクロスバーが通過する側にある干渉候補点を、搬出時の複数の干渉候補点Ａ１〜ＡＮとする。また、上型の中心に対し左側、すなわちワークの搬入時にクロスバーが通過する側にある干渉候補点を、搬入時の複数の干渉候補点Ｂ１〜ＢＮとする。

図７に示すように、複数の方位Ｄ１〜ＤＬのうちの１つＤＭに基づいて、上述のような干渉候補点ＡＭを抽出する具体的な手順を説明する。
先ず、方位ＤＭに沿って延びる方向線に対する垂線ＬＭを引く。
次に、この垂線ＬＭを、上型外部側から上型内部側へ方位ＤＭに沿って平行移動させたときに、この垂線ＬＭが上型の輪郭線と初めて接する点を干渉候補点ＡＭとして抽出する。これに限らず、垂線ＬＭを上型内部側から上型外部側へ方位ＤＭに沿って平行移動させたときに、この垂線ＬＭが上型の輪郭線と最後に接する点を干渉候補点ＡＭとして抽出してもよい。

図５に戻って、ステップＳ３３では、全バキュームカップに対し、１つ当り少なくとも４つの特徴点を抽出する。バキュームカップは、上述のように皿状でありその吸着部は下方に向けられている。そこで、以下のバキュームカップと下型との干渉にかかる計算では、計算の有効性を維持しながら高速の演算が可能となるように、このステップＳ３３では、環状の吸着部の外周に少なくとも４つの特徴点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を仮想的に設定する（図８参照）。そして以下では、クロスバーを搬送経路に沿って移動させた場合におけるバキュームカップの軌跡を、特徴点Ｐ１〜Ｐ４の軌跡として捉える。ステップＳ３３では、このような複数の特徴点を、全バキュームカップに対して抽出する。

ステップＳ３４では、抽出した全バキュームカップのそれぞれに対する複数の特徴点Ｐ１〜Ｐ４を下型に載置されたワークに投影する。
ステップＳ３５では、ワークが載置された下型の、各特徴点Ｐ１〜Ｐ４の軌跡を含む断面の２次元データを生成する。
上述のようにバキュームカップの形状を２次元平面内の４つの特徴点Ｐ１〜Ｐ４として単純化することに伴い、下型の形状も単純化して捉えることができる。つまり図８に示すように、バキュームカップの軌跡を特徴点Ｐ１〜Ｐ４の軌跡として捉えたとき、バキュームカップと下型との干渉を考慮する場合、下型の形状としては、これら特徴点Ｐ１〜Ｐ４の軌跡ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４を含む各平面に沿った断面形状のみが主に重要になると考えられる。そこで、このステップＳ３５では、４つのバキュームカップの代表点Ｐ１〜Ｐ４を下型に搬送方向Ｙに沿って、下型に載置されたワークに投影することにより、代表点Ｐ１〜Ｐ４の各軌跡ＴＲ１〜ＴＲ４を含む各平面に沿ったワークおよび下型の断面の２次元データを、下型の３次元データから生成する。

また、複数の下型のうちの１つと、この下型に載置されたワークに注目すると、ワークの形状は、プレス加工前とプレス加工後とでは異なったものとなる。したがって、上記ワークおよび下型の断面の２次元データの生成では、プレス加工前のワークが載置された下型と、プレス加工後のワークが載置された下型との２種類の２次元データを生成する。これにより、（バキュームカップの数）×（１つのバキュームカップから抽出した特徴点の数）×２（プレス加工前およびプレス加工後のワーク）に相当する数のワークおよび下型の断面の２次元データが生成される。
なお、プレス加工前のワークを下型に搬入する搬送装置（後述の図９の搬送装置３Ａ参照）と、プレス加工後のワークを上記下型から搬出する搬送装置（後述の図９の搬送装置３Ｂ参照）とでは、一般的にそれぞれのバキュームカップの位置や数は異なったものとなる。したがってこの場合、プレス加工前のワークが載置された下型の断面の位置および数は、プレス加工後のワークが載置された下型の位置および数と異なったものとなる。

図４のメインフローチャートに戻って、ステップＳ４では、計算用データ処理のステップＳ３５で生成したワークおよび下型の２次元データを用いて搬送経路Ｃを設定する。
図９は、搬送経路Ｃと、この搬送経路Ｃに沿って移動する搬送装置３の構成を示す模式図である。なお、この図９には、往路ＣＯに沿ってワークＷを保持しながら移動する搬送装置３Ａと、復路ＣＢに沿ってワークを保持せず空走する搬送装置３Ｂを示す。

図９に示すように、搬送経路Ｃは、搬送装置３またはこの搬送装置３により搬送されるワークＷと、下型２１またはこの下型２１に載置されたワークＷとの間隔が出来るだけ小さくなるように設定される。

搬送経路Ｃのうち復路ＣＢでは、搬送装置３Ｂはワークを保持せずに空走する。このため、復路ＣＢは、搬送装置３Ｂのバキュームカップ３１とワークＷおよび下型２１との間隔が小さくなるように設定される。
搬送経路Ｃのうち往路ＣＯでは、搬送装置３ＡはワークＷを保持しながら移動する。このため、往路ＣＯは、搬送装置３Ａにより保持されたワークＷと下型２１との間隔が小さくなるように設定される。
このように、下型２１との間隔が小さくなるように、搬送経路Ｃを設定することにより、下型２１に対し昇降する上型２２と搬送装置３との干渉を避け易くすることができる。

次に、図１０に示すフローチャートを参照して、搬送経路Ｃの復路ＣＢを設定する手順について詳細に説明する。なお以下では、復路ＣＢのうち搬送装置が下型へ向う経路を設定する手順のみを説明する。復路ＣＢのうち搬送装置が下型から出てゆく経路については、これと同様の手順で設定されるため詳細な説明を省略する。また往路ＣＯについては、ワークの大きさに応じて目視で設定する。

ステップＳ４１では、制御点ＰＣの位置を仮設定する。図１１に示すように、この制御点ＰＣは、クロスバー３２が通過するべき点として搬送装置３の搬送経路Ｃを規定するものであり、下型の近傍に設定される。本実施形態では、制御点ＰＣの位置を、下型の所定の基準点ＰＬＯを原点とした座標（ＹＰＣ，ＺＰＣ）で規定する。すなわち、基準点ＰＬＯから搬送方向Ｙに沿った距離ＹＰＣと、基準点ＰＬＯから鉛直方向Ｚに沿った距離ＺＰＣとの２つの値により、制御点ＰＣの位置を規定する。なお、このステップＳ４１において制御点ＰＣを仮設定する際には、ワークおよび下型から最も離れた搬送装置の動作限界値に設定することが好ましい。

ステップＳ４２では、仮設定した制御点ＰＣを通過する搬送経路Ｃを、制御点の位置情報（ＹＰＣ，ＺＰＣ）に基づいて算出する（図１１参照）。搬送装置の搬送経路は、搬送装置の搬送速度や作動範囲などにより所定の関数で規定される。したがって、上記仮設定した制御点ＰＣの位置情報（ＹＰＣ，ＺＰＣ）を、クロスバーが通過するべき点として入力することにより、図１１に示すように、搬送方向Ｙおよび鉛直方向Ｚを基底とした平面内の軌跡として搬送経路Ｃを決定することができる。

ステップＳ４３では、搬送経路を、経路の終端を含む所定の微小区間を除き、搬送装置の搬送速度に応じて３つの区間（区間１、区間２、および区間３）に分割する（図１２参照）。一般的に搬送装置の搬送速度は、プレスラインの非常停止時、停電時、部品破損時などを想定して、経路の終端に近づくに従って（区間３から区間１に向うに従って）遅くなるように設定される。そこで、以下では、搬送速度が異なる区間ごとに適した搬送経路を設定するべく、搬送経路Ｃを３つの区間に分割する。なお以下では、区間１内の搬送経路をＣ１とし、区間２内の搬送経路をＣ２とし、区間３内の搬送経路をＣ３とする。
ところで経路の終端では、バキュームカップがワークに接することは明らかである。また以下詳細に説明するように、本実施形態では、バキュームカップの軌跡とワークおよび下型の間に所定の間隔が確保されるように、搬送経路を決定する。したがって、以下の処理において搬送装置とワークとが干渉していると誤って判定されるのを防止するため、上述のように、搬送経路のうち経路の終端を含む微小区間を除外して区間１〜３を定義する。

ステップＳ４４では、搬送装置を上記ステップＳ４２で設定した搬送経路Ｃに沿って移動させた場合における、全バキュームカップの全特徴点の軌跡を算出する。より具体的には、搬送経路Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を各特徴点に平行移動することにより、各軌跡が算出される。なお以下では、全バキュームカップの全特徴点の軌跡を、区間１内に属する軌跡の集合（以下、「Ｃ１軌跡群」と言う）と、区間２内に属する軌跡の集合（以下、「Ｃ２軌跡群」と言う）と、区間３内に属する軌跡の集合（以下、「Ｃ３軌跡群」と言う）とに分類する。なお図１２には、一例とし３つの特徴点の軌跡のみを示す。

ステップＳ４５では、上記計算用データ処理のステップＳ３５で生成した下型の全断面の２次元データと、上記ステップＳ４４で算出したＣ１、Ｃ２、Ｃ３軌跡群とを比較することにより、ワークおよび下型と特徴点の軌跡との間隔を軌跡群ごとに算出する。

ステップＳ４６では、ステップＳ４５における軌跡群ごとの下型との間隔の測定値と、区間ごとに設定された所定の目標値とを比較する。より具体的には、軌跡群ごとの間隔の測定値と目標値との差を算出する。
上述のように、搬送装置の搬送速度は、経路の終端に近づくに従って遅くなるように設定される。このように、経路の終端に近づくにつれて搬送装置の搬送速度が遅くなるように設定されることから、ワークおよび下型と軌跡との間の間隔の目標値は、区間３から区間１へ向うに従い小さくなるように設定される。

ステップＳ４７では、上記ステップＳ４６で算出された軌跡群ごとの測定値と目標値との差のうち、最も小さいものを選択する。

ステップＳ４８では、上記ステップＳ４７において選択された測定値と目標値との差が所定の許容範囲内にあるか否かを判別することにより、バキュームカップの軌跡とワークおよび下型との間隔が目標値に十分に近づいたか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、この処理を直ちに終了し、ＮＯの場合には、ステップＳ４９に移る。

ステップＳ４９では、バキュームカップの軌跡と目標値との差が許容範囲内にないと判定されたことに応じて、バキュームカップの軌跡が上記目標値に近づくように、制御点ＰＣの位置を調整し、ステップＳ４２に移る。ここで、例えば、測定値が目標値よりも大きい場合、すなわち、バキュームカップの軌跡がワークおよび下型から大きく離れている場合には、制御点ＰＣの位置を下型の基準点ＰＬＯに近づくように調整することが好ましい。また、測定値が目標値よりも小さい場合、すなわち、バキュームカップの軌跡がワークおよび下型に近すぎるかあるいはバキュームカップがワークおよび下型に干渉する場合には、制御点ＰＣの位置を下型の基準点ＰＬＯから離すように調整することが好ましい。

図４に戻って、ステップＳ５では、設定された搬送経路Ｃに沿ったワークの搬送が可能であるか否かを判別する。このステップでは、搬送経路Ｃに沿ってクロスバーを移動した場合に、このクロスバーを移動する移動装置にかかる負担等を計算することにより、実際に搬送経路Ｃに沿ったワークの搬送が可能であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ６に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ４に移り、搬送可能な搬送経路Ｃを再設定する。

ステップＳ６では、プレスモーションデータを読み込む。このステップでは、予め設定され、記憶装置に記憶された複数のプレスモーションデータのうち、プレスＳＰＭが最大のプレスモーションデータを読み込む。これにより、プレスＳＰＭは暫定値に最大値に設定される。この各プレス機のプレスＳＰＭは、後に詳述するステップＳ１２〜Ｓ１４の工程において、適切な値に再設定される。

ステップＳ７では、隣接する搬送装置間の位相差と、ラインＳＰＭとを設定する処理を実行した後、ステップＳ１１へ移る。
図１３は、これら搬送装置間の位相差と、ラインＳＰＭとを設定する詳細な手順を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ６１では、隣接する搬送装置間の位相差を算出する。
図１４は、プレス機２の型内に２つの搬送装置３Ａ，３Ｂが同時に存在した状態を示す図である。より具体的には、図１４は、プレス機２でワークＷＡを加工した後、この加工後のワークＷＡを搬送装置３Ａで搬出しながら、加工前のワークＷＢを搬送装置３Ｂで搬入する状態を示す図である。

プレス機２のプレスＳＰＭを大きな値に設定するためには、加工後のワークＷＡをプレス機２から搬出する時刻と、加工前のワークＷＢをプレス機２に搬入する時刻との時間差は、できるだけ短くすることが好ましい。すなわち、２つの搬送装置３Ａ，３Ｂの型内に滞在する時間を極力低減することが好ましい。そこで、搬送装置３Ａ，３Ｂ間の位相差は、プレス機２から搬出する加工後のワークＷＡと、このプレス機２に搬入する加工前のワークＷＢとの間の、プレス機２の型内における搬送方向Ｙに沿った間隔ΔＹＬが最小になるように設定される。ステップＳ６１では、以上のような方針の下で、互いに隣接する搬送装置間の位相差を設定する。

図１３に戻って、ステップＳ６２では、上記計算用データ処理のステップＳ３２で抽出した搬出時の各干渉候補点Ａ１〜ＡＮおよび搬入時の各干渉候補点Ｂ１〜ＢＮに対し、これら干渉候補点Ａ１〜ＡＮ，Ｂ１〜ＢＮを通過する上型干渉曲線を、仮設定した運転条件のもとで生成する。

ここで、上型干渉曲線の特性について、図１５を参照して説明する。上型干渉曲線とは、設定された搬送経路に沿って移動するクロスバー３２のうち、上型２２に干渉し易い点であるクロスバー干渉点の軌跡を、設定された所定の条件のもとで昇降動作する上型２２の静止系から視た図である。すなわち、上型干渉曲線が上型と重複する場合、上型と搬送装置が干渉することを示す。なお、図１５には、クロスバー３２を復路ＣＢのうち下型から出てゆく経路に沿って移動させた場合における上型干渉曲線を実線で示す。この場合、クロスバー３２の上端のうち図１５中、左側の点ＰＡがクロスバー干渉点となる。また、クロスバー３２を復路ＣＢのうち下型へ向う経路に沿って移動させた場合、クロスバー３２の上端のうち図１５中、右側の点ＰＢがクロスバー干渉点となる。

この上型干渉曲線の関数形は、上型のプレス速度と搬送装置の搬送速度の比（プレス速度／搬送速度、以下「ＰＭ比」という）に応じて変化する。例えば、プレス速度を上げてＰＭ比を大きくすると、上型干渉曲線は、図１５中、一点鎖線で示すように水平方向に対する角度が大きくなるように変化する傾向がある。一方、プレス速度を下げてＰＭ比を小さくすると、上型干渉曲線は、図１５中、二点鎖線で示すように水平方向に対する角度が小さくなるように変化する傾向がある。
このように、ＰＭ比を変えると上型干渉曲線の関数形が変化するため、上型のうち干渉し易い点も変化する。したがって、本実施形態では、複数の干渉候補点Ａ１〜ＡＮ，Ｂ１〜ＢＮを予め抽出しておき、以下詳細に説明するように、ＰＭ比を変えるごとにこれら複数の干渉候補点Ａ１〜ＡＮ，Ｂ１〜ＢＮの中から最も干渉しやすい点を選択することで、最適な運転条件を探索する、という手法を用いる。

上記ステップＳ６２では、図１６に示すように、仮設定されたラインＳＰＭおよびプレスＳＰＭのもとで上型干渉曲線の関数形を決定した後、この上型干渉曲線を平行移動することにより、上記抽出した干渉候補点Ａ１〜ＡＮ，Ｂ１〜ＢＮを通過する上型干渉曲線を生成する。なお、上型干渉曲線の関数形を固定したまま、これを平行移動する操作は、後述のプレス−搬送間位相差ΔＴＰを変化させることに相当する。また、図１６には搬入時の干渉候補点Ｂ１〜ＢＮを通過する上型干渉曲線の図示を省略する。

ステップＳ６３では、生成した搬出時の各干渉候補点Ａ１〜ＡＮを通過する上型干渉曲線および搬入時の各干渉候補点Ｂ１〜ＢＮを通過する上型干渉曲線の中から、上型に対して干渉候補点でのみ干渉する上型干渉曲線を選択する。ここで、上型に対して干渉候補点のみで干渉する上型干渉曲線とは、上型に対して干渉候補点のみで接する上型干渉曲線のことをいい、図１６に示す例では、干渉候補点Ａ３を通過する上型干渉曲線に相当する。

ステップＳ６４では、ステップＳ６３で選択した上型干渉曲線を、上型から離れる方向に移動することにより、上型干渉曲線と上型との間に所定の必要クリアランスを確保する。

ステップＳ６５では、上記ステップＳ６３，Ｓ６４において選択した搬出時の干渉候補点および搬入時の干渉候補点と、各干渉候補点を通過する上型干渉曲線に基づいて、各プレス機の作業可能範囲を算出し、ステップＳ６６に移る。ここで、作業可能範囲とは、設定された各搬送装置の搬送経路Ｃ、搬送装置間位相差ΔＴＨ、ラインＳＰＭ、およびプレスＳＰＭのもとでプレスラインを稼動した場合に、上型と搬送装置またはこの搬送装置に保持されたワークとが干渉せずに、プレス−搬送間位相差ΔＴＰを設定できる範囲を示す。

図１７は、プレス−搬送位相差の作業可能範囲を示す図である。
図１７に示すように、プレス−搬送間位相差によっては、上型と搬送装置とが干渉してしまい、ワークを搬出できない領域と、搬入できない領域とがある。そこで、作業可能範囲は、搬出および搬入が可能な領域に限られる。このステップＳ６５では、各プレス機に対して、プレス−搬送間位相差を設定可能な作業可能範囲を算出する。

図１３に戻って、ステップＳ６６では、作業可能であるか否か、すなわち、有意な大きさの作業可能範囲が確保できたか否かを判別する。
この判別がＮＯの場合には、仮設定したラインＳＰＭやプレスＳＰＭのもとでは、上型に干渉せずに搬送装置を移動させることができないと判断し、ステップＳ６７に移る。
そして、ステップＳ６７では、ラインＳＰＭをより小さな値に設定した後、ステップＳ６１に移る。すなわち、作業が可能となるまで、ラインＳＰＭを低減する。
一方、この判別がＹＥＳの場合には、上記ステップＳ６３で選択した上型干渉曲線が通過する干渉候補点にしぼり、この干渉候補点の近傍を通過するように搬送経路、ラインＳＰＭ、および搬送装置間位相差を除く残りの運転条件を決定するべく、図４のステップＳ１１に移る。
ステップＳ４６では、作業可能となるように、ラインＳＰＭを低減し、ステップＳ４１に移る。

図４に戻って、ステップＳ１１では、上記ステップＳ６５で算出された各プレス機の作業可能範囲を評価し、全プレス機に対して適切な作業可能範囲が確保できたか否かを判断し、適切な作業可能範囲を確保できたと判断した場合には、例えば、作業可能範囲の略中心にプレス−搬送間位相差ΔＴＰを設定した後、ステップＳ１２に移る。

ステップＳ１２では、ステップＳ８において算出された各プレス機に対する作業可能範囲に、余剰があるか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合、すなわち、作業可能範囲に余剰がある場合、ステップＳ１３に移り、余剰があるプレス機におけるプレスＳＰＭをより小さな値に設定した後、ステップＳ１４に移る。ステップＳ１４では、設定されたプレスＳＰＭのもとで作業可能範囲を再び算出し、ステップＳ１２に移る。一方、この判別がＮＯの場合には、プレスモーションデータ、および搬送モーションデータの設定を終了し、ステップＳ１５に移る。

図１８は、プレスＳＰＭを低減した場合における作業可能範囲の変化を示す図である。
図１８に示すように、ラインＳＰＭを保ったまま、プレスＳＰＭのみを低減すると、作業可能範囲が狭くなる。これは、上述のようにプレスＳＰＭを低減すると上型干渉曲線の関数形が変化し、結果として上型干渉曲線と上型との隙間が狭くなるためであり、したがって、上記作業可能範囲の余剰は上型干渉曲線と上型との隙間に相当する。

以上のように、ステップＳ１２〜Ｓ１４では、設定された各搬送装置の搬送経路Ｃ、各搬送装置間位相差ΔＴＨ、ラインＳＰＭ、およびプレス−搬送間位相差ΔＴＰのもとで、上型干渉曲線と上記ステップＳ６５において作業可能範囲を算出する際に着目した干渉候補点との間の隙間が所定の下限値になるまで、プレスＳＰＭが低減される。ここで、上型干渉曲線と干渉候補点との隙間の下限値は、プレスラインの非常停止時、停電時、部品破損時などを想定して、非常時であっても上型と搬送装置とが干渉しないような値に、設備仕様に応じて設定される。

図４に戻って、ステップＳ１５では、設定されたプレスモーションデータおよび搬送モーションデータのもとで、プレス機のプレスモーションおよび搬送装置の搬送モーションを再現するアニメーションを生成する。作業者は、このアニメーションを視て、プレスモーションデータおよび搬送モーションデータの最終確認を行う。

ステップＳ１６では、プレスモーションデータおよび搬送モーションデータを制御装置に送信し、この処理を終了する。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、先ず、搬送経路を規定する制御点ＰＣの位置を仮設定し、この制御点ＰＣの位置情報（ＹＰＣ，ＺＰＣ）に基づいて、搬送装置３が制御点ＰＣを通過する搬送経路Ｃを算出し、さらにこの搬送経路Ｃに沿って搬送装置３を移動させた場合におけるバキュームカップ３１の軌跡を算出する。次に、このバキュームカップ３１の軌跡と下型２１の形状とを比較し、さらにこの軌跡と下型２１との間隔が区間１〜３ごとに設定された目標値に近づくように、上記仮設定した制御点ＰＣの位置を調整する。これにより、搬送装置３のバキュームカップと下型２１とが干渉しない最適な搬送経路Ｃを、制御点ＰＣの位置を調整するだけで設定することができる。また、これにより、搬送装置３が下型２１と干渉せずかつ最も低くなるような搬送経路Ｃを設定することができるので、結果として、プレスライン全体の生産サイクルを向上することができる。

（２）本実施形態によれば、搬送装置３の１つのバキュームカップ３１に対し４つの代表点Ｐ１〜Ｐ４を設定する。そして、バキュームカップ３１の上記代表点Ｐ１〜Ｐ４の軌跡と、これら代表点Ｐ１〜Ｐ４の軌跡を含む各平面に沿った下型の断面形状とを比較する。すなわち、３次元データを扱わずに、２次元のデータを扱うことで、バキュームカップ３１の軌跡と下型との形状とを比較し、搬送経路３の制御点ＰＣを調整する。これにより、搬送経路Ｃを設定するために必要な計算時間を大幅に短縮することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、４つの工程、すなわち、４台のプレス機２を備えるプレスライン１の運転条件設定方法について説明したが、プレスラインが備えるプレス機の数は、これに限るものではない。

１…プレスライン
２…プレス機
２１…下型
２２…上型
３…搬送装置
４…制御装置
５…搬送モーション演算装置

Claims (2)

1. 下型に対し上型を昇降することでワークをプレス加工する複数のプレス機と、
   これらプレス機の間において、保持部により保持したワークを所定の搬送経路に沿って搬送する複数の搬送装置と、
   各プレス機の周期的な昇降動作、並びに、各搬送装置の搬送経路に沿った周期的な搬送動作を制御する制御装置と、を備えたプレスラインの搬送経路設定方法であって、
   前記搬送装置の搬送経路を規定する制御点について、この制御点の位置を仮設定する仮設定工程と、
   前記仮設定された制御点の位置情報に基づいて前記搬送装置が当該制御点を通過する搬送経路を算出し、さらに当該搬送経路に沿って搬送装置を移動させた場合における前記保持部の軌跡を算出する軌跡算出工程と、
   前記算出された保持部の軌跡と前記下型の形状とを比較するとともに、前記軌跡を複数の区間に分割し、さらに当該軌跡と前記下型との間隔が区間ごとに設定された目標値に近づくように、前記制御点の位置を調整する搬送経路決定工程と、を含むことを特徴とする搬送経路設定方法。
2. 前記搬送経路決定工程では、１つの保持部に対し少なくとも４つの代表点を設定し、当該４つの代表点の軌跡を含む各平面に沿った前記下型の断面形状と、前記軌跡とを比較することを特徴とする請求項１に記載の搬送経路設定方法。

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