JP2013193169A - プログラム作成システム及びそのシミュレーションシステム並びにその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲げ加工機に対してワークをアプローチするロボットのロボットプログラムを作成する際にワークのたわみ量を考慮する。
【解決手段】曲げ加工機１に対してワークＷをアプローチするロボット２１のロボットプログラムを作成するプログラム作成システム１３である。そして、ワークＷをロボット２１の把持手段１９が把持した状態でワークＷに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成手段と、ロボットプログラムをたわみ量を考慮して作成する作成手段とを備え、ロボットプログラムに基づき、ワークＷを把持した把持手段のアプローチ高さを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プログラム作成システム及びシミュレータ並びにプログラム作成方法に関し、詳細には曲げ加工機に対してワークをアプローチするロボットのロボットプログラムを作成する際にワークのたわみ量を考慮するプログラム作成システム及びシミュレータ並びにプログラム作成方法に関する。

従来の曲げロボット及び搬入搬出ロボットの自動プログラミング装置及びシミュレータには、ワークとダイとの干渉を表示する機能はあるが、ロボットの把持位置よりのワークのたわみを考慮されていない。すなわち、金型（ダイ）に対して水平表示である。

例えば、図６に示すように把持されたワークＷａは水平であり、ダイＤａあるいはパンチＰａに干渉していない。

特開２００２−８２７１０号公報

ロボットの把持位置よりのワークのたわみが考慮されていないため、実機運転時にワークが金型（ダイ）に干渉してしまうことがあるという問題がある。例えば、図７に示すように、把持されたワークＷｂの実際のたわみ量によりダイＤｂに干渉している。

よって、ワークのたわみ量によっては、ロボットのティーチング作業が必要となる。さらに、搬入搬出ロボットから曲げロボットへワークを受け渡す場合などにもティーチング作業が必要となるという問題がある。

本願発明の目的は、曲げロボット及び搬入搬出ロボットの自動プログラミング装置及びシミュレーションにワークのたわみを考慮したものにすることで、実機運転時にロボットのティーチング作業を不要とすることである。（全自動運転の可能性が高まる）

本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、曲げ加工機に対してワークをアプローチするロボットのロボットプログラムを作成するプログラム作成システムにおいて、前記ワークを前記ロボットの把持手段が把持した状態で前記ワークに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成手段と、前記ロボットプログラムを前記たわみ量を考慮して作成する作成手段とを備え、前記把持手段のアプローチ高さを補正することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、前記ワークを掴み変えるための掴み変え手段を有し、前記たわみ量に応じて前記把持手段の高さを補正して掴み変えを行うことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記たわみ量を、把持位置、大きさ、材質、及び板厚を含むワーク付随条件に応じて生成することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、曲げ加工機及びワークをアプローチするロボットのシミュレーションを実行するシミュレータにおいて、前記ワークを前記ロボットの把持手段が把持した状態で前記ワークに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成手段と、前記ロボットプログラムを前記たわみ量を考慮して作成する作成手段とを備え、前記把持手段のアプローチ高さを補正したシミュレーションを行うことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、曲げ加工機に対してワークをアプローチするロボットのロボットプログラムを作成するプログラム作成方法において、前記ワークを前記ロボットの把持手段が把持した状態で前記ワークに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成工程と、前記ロボットプログラムを前記たわみ量を考慮して作成する作成工程とを含み、前記把持手段のアプローチ高さを補正することを特徴とする。

本発明によれば、ロボットのプログラム作成システム及びシミュレーシタはワークのたわみを考慮したもの（ソフトウェア）になり、たわみの考慮されたロボットプログラムが作成される。このため実機運転時にロボットのティーチング作業が不要となり、ワークの加工効率が上がるという効果を奏する。さらに、ワーク形状によっては、全自動運転が可能となる効果を奏する。

曲げ加工システムの概略を示す概略図である。 自動プログラミングシステムの構成を説明する説明図である。 自動プログラミングシステムの動作を示すフローチャートである。 自動プログラミングシステムの動作を説明する説明図である。 自動プログラミングシステムの動作を説明する説明図である。 従来の技術を示す従来図である。 従来の技術を示す従来図である。

以下、本発明の曲げ加工システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１を参照する。本実施の形態に係わる曲げ加工機としての例えばプレスブレーキ１は、立設されたサイドフレーム３，５を備えており、このサイドフレーム３，５の上部前面には上部テーブル７が設けられており、この上部テーブル７の下部にはパンチ装着部としての中間板９にパンチＰが着脱可能に装着されている。一方、サイドフレーム３，５の下部前面には下部テーブル１１が設けられている。この下部テーブル１１の上のダイ装着部にはダイＤが着脱可能に装着されている。

また、プレスブレーキ１は上部、下部テーブル７，１１の一方が昇降可動してパンチＰとダイＤとの協働によりワークＷに折曲げ加工が行われるよう構成されている。なお、本実施の形態では例えば下部テーブル１１がラムシリンダにより昇降するよう構成されている。

さらに、プレスブレーキ１には、前後方向（Ｙ軸方向）のワークＷの位置決めを行うためのバックゲージ（図示省略）が前後方向へ移動位置決め自在に設けられている。

また、プレスブレーキ１にはロボットグリッパ１９にてワークＷをクランプしてプレスブレーキ１の曲げ加工線に対してワークＷを自動的にアプローチ及び位置決め自在とするワーク移動装置としての例えばロボット２１が下部テーブル１１をＸ方向に移動自在に設けられている。なお、上記のロボット２１には所望の曲げ加工線に対してワークＷをアプローチ及び位置決め自在とするロボットグリッパ１９がプレスブレーキ１に対して前後方向（Ｙ方向）及び上下方向（Ｚ方向）に移動自在に設けられている。

ロボット２１は、本実施の形態においては昇降自在な下部テーブル１１に一体的に取付けたベースプレート２３に装着されている。

より詳細には、ベースプレート２３はダイＤの長手方向に沿うＸ軸方向に延伸されており、このベースプレート２３の前面に第１移動台２５がＸ軸方向に移動自在に支承されている。この第１移動台２５には、ベースプレート２３の備えたＸ軸方向のラック２７に噛合したピニオン（図示省略）が第１モータ２９により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第１モータ２９にはエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、第１移動台２５のＸ軸方向の移動位置を検知することができる。

また、第１移動台２５には、上部側がＹ軸方向に拡大した扇形状部３１が設けられており、この扇形状部３１の上部には後側よりも前側が低くなるように湾曲した円弧状のガイド部材としてラック部材３３が設けられている。このラック部材３３には、ラック部材３３に沿ってＹ軸方向に移動自在の第２移動台３５が支承されている。この第２移動台３５には、ラック部材３３に噛合したピニオンが第２モータ３７により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第２モータ３７には第１モータ２９と同様にエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、第２移動台３５のＸ軸方向の移動位置を検知することができる。

また、上記の第２移動台３５には、第２移動台３５の移動方向に対して直交する上下のＺ軸方向に移動自在な昇降支柱３９が支承されている。この昇降支柱３９には上下方向のラックが形成されており、このラックと噛合したピニオンが第３モータ４１により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第３モータ４１には第１モータ２９と同様にエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、昇降支柱３９は第３モータ４１の駆動によって上下動され、且つ上下動位置は前記位置検出装置により検知される。

第２移動台３５がラック部材３３に沿って前側へ移動されたときには、昇降支柱３９は前側へ傾斜した状態になり、斜めに昇降するものであり、上昇時には下部テーブル１１からワークＷを離反するように機能するものとなる。

また、昇降支柱３９の上部には、Ｙ軸方向に延伸したアーム４３が適宜に固定されている。このアーム４３の先端部にはワークＷの一側縁部を把持自在なロボットグリッパ（把持手段）１９が装着されている。

より詳細には、ロボットグリッパ１９はＸ軸と平行なＢ軸を中心として上下方向に回動自在に設けられており、上記のＢ軸と直交するＡ軸を中心として旋回自在に設けられている。また、上記Ａ軸を中心としてロボットグリッパ１９を旋回するための第４モータ４５及びＢ軸を中心としてロボットグリッパ１９を上下に回動するための第５モータ４７が上記アーム４３に装着されている。上記の第４，第５モータ４５，４７は、制御装置１７に接続されており、前述した第１モータ２９と同様にエンコーダのごとき位置検出装置を備えているものである。

また、下部テーブル１１あるいはベースプレート２３の一側部には、ワークＷを一時的に把持自在なつかみ換えグリッパ５３が装着されており、サイドゲージ装置５５が適宜のブラケットを介して装着されている。

上記のつかみ換えグリッパ５３には、ワークＷを把持するための上部ジョー５７と下部ジョー５９が備えられている。

サイドゲージ装置５５は、ロボットグリッパ１９に把持されたワークＷの一側縁との位置関係を検知するときに使用されるもので、側方センサ６１が備えられている。側方センサ６１の出力値は制御装置１７に入力される。

したがって、ロボットグリッパ１９に把持されたワークＷの一側縁が側方センサ６１に当接され、この側方センサ６１の出力値が所定の出力値であるときに、ロボット２１のＸ軸方向の位置が第１モータ２９に備えられた位置検出装置の検出値で制御装置１７に読込まれる。そして、ワークＷを把持していない時の基準位置の位置検出値と比較することにより、ロボットグリッパ１９に把持されたワークＷの一側縁とロボット２１とのＸ軸方向の位置的関係が検出される。よって、サイドゲージ装置５５を基準として、パンチＰ、ダイＤに対してワークＷのＸ軸方向の位置決めが正確に行われる。

制御装置１７にはプログラム作成システム（自動プログラミング装置等）１３がＬＡＮ１５を介し接続されており、上記のプログラム作成システム（自動プログラミング装置等）１３の本体１３ａには、制御部１３ｂに種々のデータを入力するための入力手段としての例えばキーボード１３ｄ、マウス１３ｅのごとき入力装置と、種々のデータを表示せしめるＣＲＴのごとき表示装置１３ｃが接続されている。

図２を参照する。ロボットプログラム（ロボット２１を動作を制御するためのプログラムをいう）を作成するプログラム作成システム（自動プログラミング装置等）１３は、以下の機能を備える。すなわち、たわみ量算出モジュール１３ｆとシミュレータ１３ｇとグラフィック表示モジュール１３ｈである。たわみ量算出モジュール１３ｆは、ワークＷのロボットグリッパ（把持位置）１９とワークＷの大きさ、材質（抗張力）、板厚などの条件よるたわみ量を記憶したテーブル（データベース化）から、必要な情報を検索し（例えば、これから加工を行うワークＷと同じ条件のデータを検索する）、たわみ量を算出（生成）する機能を有する。シミュレータ１３ｇは、作成されたロボットプログラムに基づきプレスブレーキ１、ロボット２１等のシミュレーションを行う。グラフィック表示モジュール１３ｈはシミュレーションを画面に表示させるためのものである。なお、これらの機能は制御装置１７に備えられていてもよい。

すなわち、制御部１３ｂは、ワークＷをロボット２１のロボットグリッパ（把持手段）１９が把持した状態でワークＷに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成手段と、ロボットプログラムをたわみ量を考慮して作成する作成手段とを備え、ロボットグリッパ（把持手段）１９のアプローチ高さ（ワークＷを挿入する高さ）をパンチＰ、ダイＤに干渉しないように補正する。

さらに、制御部１３ｂでは、ワークＷを掴み変えるためのつかみ換えグリッパ（掴み変え手段）５３に対し、たわみ量に応じてロボットグリッパ１９の高さを補正して掴み変えを制御するロボットプログラムを作成する。また、たわみ量をワークＷのロボットグリッパ１９と、ワークＷの大きさ、材質、板厚を含むワーク付随条件に応じて生成する。

図３を参照し、プレスブレーキ１に対してワークＷをアプローチするロボット２１のロボットプログラムを作成する動作を説明する。

初めに、ステップＳＡ０１では、新たに加工するワークＷであるロボット加工部品の選択を行う。

ステップＳＡ０３では、プログラム作成システム（自動プログラミング装置等）１３の制御部１３ｂが自動プログラミングを行う。詳細には、［１］ワークＷを供給するためのローディングとして、ワークＷを受け渡す際のロボットグリッパ１９の高さの算出を行う。ここで、（受け渡し基準高さ）−（たわみ量）として算出する。これにより、新たに加工するワークＷをロボット２１のロボットグリッパ１９はワークＷに干渉無く把持することができる。［２］曲げアプローチにおいて、ダイＤ上面へのアプローチ基準高さの算出を行う。具体的には、（アプローチ基準高さ）+ （たわみ量）を算出する。これにより、ワークＷとダイＤとの干渉を回避できる。［３］掴み換えにおいてのワークＷを受け渡す高さの算出を行う。すなわち、（受け渡し基準高さ）−（たわみ量）として算出する。これにより、ワークＷとロボットグリッパ１９との干渉を回避できる。

なお、制御部１３ｂはワークＷの把持位置とワークＷの大きさ、材質（抗張力）、板厚などの条件によるたわみ量のテーブルを参照する（ステップＳＡ０５参照）。

図４を参照する。ロボットグリッパ（把持手段）１９に把持されたワークＷをプレスブレーキ１に加工のためアプローチする場合の高さ補正を示す。すなわち、ワークＷが水平の場合におけるＺ１（基準高さ）はダイ高さ（ダイの先端の高さ）＋α（例えば、数ミリ以上）であり、Ｚ２はＺ１にたわみ量だけ高さをプラスして補正したものである。

図５を参照する。掴み変えグリッパ（掴み変え手段）５３に把持されたワークＷをロボットグリッパ（把持手段）１９が掴み変える場合の高さ補正を示す。すなわち、ワークＷが水平の場合における基準高さはＺ１である。補正後の高さＺ２はＺ１にたわみ量だけマイナスする補正をしたものである。

なお、便宜上、図４におけるＺ１、Ｚ２と図５におけるＺ１、Ｚ２は異なるものとして使用している。

ステップＳＡ０７では、制御部１３ｂが加工可否の判断を行う。加工可と判断した場合に処理はステップＳＡ０９に進む。加工不可と判断した場合に処理はステップＳＡ１１に進む。

ステップＳＡ０９では、制御部１３ｂがロボットプログラムの作成を行う。ステップＳＡ１１では、不可理由を出力する。

ステップＳＡ１３では、シミュレータ１３ｇがシミュレーションを行う。

ステップＳＡ１５では、制御部１３ａはロボットプログラムの保存を行う。具体的にはテーブルへの保存を行い以後データベースとして使用する。

ステップＳＡ１７では、実機としてのプレスブレーキ１が生産加工を行う。

なお、テーブルを使用しないで、ステップＳＢ０１で、たわみ量を算出モジュール１３ｆを使用し、たわみ量を自動算出し、ステップＳＢ０３でグラフィックモジュール１３ｈを利用してシミュレーションを行っても良い。

この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。

１ プレスブレーキ（曲げ加工機）
３ サイドフレーム
５ サイドフレーム
７ 上部テーブル
９ 中間板
１１ 下部テーブル
１３ プログラム作成システム（自動プログラミング装置等）
１５ ＬＡＮ
１７ 制御装置
１９ ロボットグリッパ（把持手段）
２１ ロボット
５３ 掴み変えグリッパ（掴み変え手段）
Ｐ パンチ
Ｄ ダイ
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 曲げ加工機に対してワークをアプローチするロボットのロボットプログラムを作成するプログラム作成システムにおいて、
   前記ワークを前記ロボットの把持手段が把持した状態で前記ワークに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成手段と、前記ロボットプログラムを前記たわみ量を考慮して作成する作成手段とを備え、前記把持手段のアプローチ高さを補正することを特徴とするプログラム作成システム。
2. 前記ワークを掴み変えるための掴み変え手段を有し、前記たわみ量に応じて前記把持手段の高さを補正して掴み変えを行うことを特徴とする請求項１に記載のプログラム作成システム。
3. 前記たわみ量を、把持位置、大きさ、材質及び板厚を含むワーク付随条件に応じて生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のプログラム作成システム。
4. 曲げ加工機及びワークをアプローチするロボットのシミュレーションを実行するシミュレータにおいて、
   前記ワークを前記ロボットの把持手段が把持した状態で前記ワークに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成手段と、前記ロボットプログラムを前記たわみ量を考慮して作成する作成手段とを備え、前記把持手段のアプローチ高さを補正したシミュレーションを行うことを特徴とするシミュレータ。
5. 曲げ加工機に対してワークをアプローチするロボットのロボットプログラムを作成するプログラム作成方法において、
   前記ワークを前記ロボットの把持手段が把持した状態で前記ワークに生じるたわみ量を生成するたわみ量生成工程と、前記ロボットプログラムを前記たわみ量を考慮して作成する作成工程とを含み、前記把持手段のアプローチ高さを補正することを特徴とするプログラム作成方法。

Images