JP2882067B2 - プレス用ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積み上げられた複数のプ
レス用素材を１つずつ取出してプレス装置に供給するプ
レス用ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、プレス用板材等のスタックか
ら板材を１枚ずつ取出してプレス装置に供給する工程に
は汎用ロボットが用いられている。通常、汎用ロボット
をこれらの作業に使用する場合、ロボットの素材取出し
用ハンド部が板材を取出す素材取出し位置とプレス装置
に板材を供給する供給位置とは固定しておき、ロボット
のハンド部は上記２つの固定位置間を往復動作して板材
の取出しとプレス装置への供給とを行うようにしてい
る。これによりロボットに毎回全く同一の動作を繰り返
させることができるため、ロボットの動作速度を上げ、
サイクルタイムを短縮することができるからである。

【０００３】このようなプレス用ロボットの例としては
特開昭63−299828号公報に記載されたものがある。同公
報の装置では、積み上げた板材を１枚ずつ上からロボッ
トのハンド部に設けた吸着装置で取出してプレス装置に
供給する際、板材の取出しにより板材のスタック高さが
減少してロボットのハンド部の板材取出し位置が変化す
ることを防止するため、板材を１枚取り出す毎に板材の
スタック全体を板材１枚の厚さ分だけ上昇させ、板材取
出し位置を固定している。

【０００４】また、実開昭60-34335号公報には、板材の
スタック上部から１枚ずつ板材を取出す場合に、リフト
シリンダと板材上限センサとを用いて順次板材スタック
を押し上げてスタック上面位置を一定に保つ材料供給装
置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが前記実開昭60
-34335号公報のように板材スタック上面高さを一定に保
つような材料供給装置はリフトシリンダ等の機構を必要
とするため、比較的大きな設置場所を必要とすることか
ら、中小型のプレス装置では設置スペースの問題で採用
が困難であった。また、上述のような材料供給装置で
は、板材の種類が変更されると板厚に応じてシリンダス
トロークやスタックする板材の数を変更する必要がある
ため、作業の切換に時間を要する問題があった。

【０００６】上述のような材料供給装置を用いずに、ロ
ボットのハンド部に板材の検知装置を設けてロボット自
体に板材位置を検出させて取出しを行うことも可能であ
る。例えばロボットのハンド部の板材吸着装置近傍に近
接センサを取り付け、板材を検知するとハンド部の下降
動作停止と板材の吸着を行い、上昇動作に移行するよう
に制御すれば良い。しかし、このようにした場合板材を
検知してからハンド部の下降停止を行うまでには、制御
回路の演算時間等による遅れが発生するため、ハンド部
のオーバランが生じる。オーバランが生じると板材とハ
ンド部との衝突等により板材やハンド部の損傷が生じる
可能性がある。

【０００７】一方、ハンド部の動作速度を低下させるこ
とにより、上記オーバランはある程度小さく抑えること
は可能であるが動作速度を低下させるとプレス工程のサ
イクルタイムが長くなり生産効率が悪化する問題が生じ
ることになる。本発明は、上記問題に鑑み、素材のスタ
ックから１つずつ素材をプレス装置に供給する際に、リ
フトシリンダ等を有する材料供給装置を用いずに、短い
サイクルタイムで動作可能なプレス用ロボットを提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、図２の
本発明の構成図に示すように、積み上げられた複数個の
素材から１つずつ素材を取出す素材取出し用ハンド部Ｅ
を備えたプレス用ロボットであって、前記ハンド部の位
置を検出するハンド位置検出手段Ａと、前記ハンド部が
素材取出し位置に来たことを検出する素材検出手段Ｂ
と、各素材取出し動作時にその動作における前記素材取
出し位置を記憶する素材位置記憶手段Ｃと、各素材取出
し動作において前回の素材取出し動作時に記憶した前記
素材取出し位置から所定距離まで前記ハンド部が素材に
接近したときに、ハンド部の素材への接近速度を低下さ
せる制御手段Ｄとを備えたことを特徴とするプレス用ロ
ボットが提供される。

【０００９】

【作用】ハンド位置検出手段Ａは動作中のロボットの素
材取出し用ハンド部の位置を検知し、素材位置記憶手段
Ｃと制御手段Ｄとに出力する。制御手段Ｄは、素材位置
記憶手段Ｃから入力される前回の素材取出し動作時にお
ける素材取出し位置とハンド位置検出手段Ａから入力さ
れる現在のハンド部Ｅの位置とを比較して、現在のハン
ド部Ｅの位置が前回の素材取出し位置から所定距離内に
なると、ハンド部Ｅの素材への接近速度を低下させる。

【００１０】ハンド部Ｅが更に素材に近づいて素材取出
し位置に来ると素材位置検出手段Ｂは素材取出し信号を
制御手段Ｄと素材位置記憶手段Ｃとに出力する。制御手
段Ｄは上記素材取出し信号を入力するとハンド部Ｅを停
止させ、素材取出し動作を行わせる。また素材位置記憶
手段Ｃは前記素材取出し信号を入力するとそのときのハ
ンド部位置を今回取出動作時の素材取出し位置として記
憶する。

【００１１】

【実施例】以下添付図面を用いて本発明のプレス用ロボ
ットの一実施例について説明する。図１は本発明のプレ
ス用ロボットの一実施例を示す略示図である。

【００１２】図１において１はプレス用ロボットであ
り、本実施例では汎用のロボットが使用される。また、
３はロボット１のアーム２に取着された素材取出し用ハ
ンド部（「ジョウ」と称する）である。本実施例ではジ
ョウ３の先端にはプレス用板材の吸着用バキュームカッ
プ５が設けられており、後述するターンテーブル７上の
材料スタック９から板材11を１枚ずつ吸着して取出すこ
とができるようになっている。

【００１３】また13は材料スタック９の上部位置に固定
された２枚取り検出器（以下「ダブルブランク検出器」
又は「ＤＢ検出器」という）であり、ジョウ３が吸着し
た板材11の厚さを測定し、板材11が２枚以上吸着された
場合にロボット１を停止させてプレス装置に２枚以上の
板材が同時供給されることを防止している。

【００１４】本実施例においては材料スタック９にはリ
フトシリンダ等の機構を設けておらず、材料スタック高
さは材料取出しとともに低下して行く。また本実施例に
おいてはジョウ３のバキュームカップ５近傍には、例え
ば誘導型等の非接触近接スイッチ15が設けられており、
ジョウ３がスタック９の板材11上部に近接したときに信
号を出力しジョウ３が板材11を取出し位置に来たことを
報知するようになっている。更に、本実施例ではバキュ
ームカップ５の真空回路には圧力スイッチ17が設けら
れ、バキュームカップ５内の圧力変化を検知してバキュ
ームカップ５が板材11を吸着したことを示す信号を出力
するようになっている。

【００１５】ジョウ３はアーム２への取付部近傍に板材
９とジョウ３との接触の際の衝撃を吸収するスプリング
等の弾性体から成る緩衝機構19を備えている。20は板材
11の種類に応じて自動的にジョウ３部分を取り換える際
に用いるオートマチックツールチェンジャである。図１
に21で示すのはロボット１の動作を制御する制御回路で
ある。制御回路21は公知の形式のディジタルコンピュー
タから成り、この制御のためにロボット１に内蔵したエ
ンコーダ等の位置検出器23からジョウ３の位置信号が入
力されている他、前述のＤＢ検出器13、近接スイッチ1
5、圧力スイッチ17からの信号がそれぞれ入力されて、
これらの信号に応じたロボット１の制御を行っている。

【００１６】図３は本実施例のプレスロボット１の配置
を示す平面図である。ロボット１は材料スタック９から
１枚ずつ板材11を取出してプレス装置８に供給する往復
動作を行なう。本実施例では材料スタックはターンテー
ブル７上に３個所設置されており、プレス装置８に材料
を供給中のスタック９以外のスタック91, 92ではプレス
作業中に別の材料をセットすることができるようになっ
ている。なお、材料スタック９の板材の供給完了後には
ターンテーブル７を回転させてスタック91, 92をスタッ
ク９の位置に移動させることによりスタックの更新を最
短時間で行うことができるようになっている。

【００１７】また、本実施例ではジョウ３で板材11を吸
着した後図１に25で示す軌跡を描くようにロボットを動
作させ、板材がＤＢ検出器13を通過するようにすること
によって２枚取りをチェックしている。これにより従来
のようにＤＢ検出器を検出位置まで移動させて板厚を測
る動作が不要となりＤＢ検出器を固定したままで２枚取
りのチェックが可能となるためＤＢ検出器の移動機構を
省略でき、更にサイクルタイムの低減が可能となってい
る。また本実施例のＤＢ検出器は演算機能を備えてお
り、従来のように標準板厚からの偏差をもとに２枚取り
を検出するのではなく、各検出動作毎に前回までに測定
した板厚の平均値を計算し、この平均値と今回測定した
板厚との偏差が所定値以上になったときに２枚取りと判
定するようにしている。このように測定平均値を基準に
判定するようにしたことにより測定値のばらつきによる
誤判定を防止でき、製品のばらつきにより板厚が徐々に
増減するような場合でも正確な判定を行うことができ
る。

【００１８】次に本実施例のプレス用ロボットの板材11
の取出し動作について説明する。前述のように本実施例
においてはリフトシリンダ機構を設けておらず、材料ス
タック高さを一定に保持していないため各取出し動作毎
に取出すべき板材11の位置は板厚分だけ低くなる。この
ため、板材の取出動作はジョー３が下降する際に近接ス
イッチ15が板材11を検知することにより行なうようにし
ている。このような方法をとった場合には前述のよう
に、制御回路の演算時間による遅れのため、ジョー３が
所定位置に来たときに直ちに停止することができずオー
バーランが生じる。また、このオーバランを防止するた
めジョー３の下降速度を低くすると１回の取出し動作に
長時間を要し、サイクルタイムが増大してしまう。

【００１９】本実施例ではジョー３の下降速度は高速の
ままとしてジョー３と板材11とが一定距離まで近づいた
ときにジョー３の下降速度を減少させ、残りの区間を低
速で接近させることによりオーバーランを防止しつつサ
イクルタイムを低減している。

【００２０】すなわち、本実施例では、制御回路21は前
回取出し動作時に近接スイッチ15が板材11を検出したジ
ョー３の位置を記憶しており、今回の取出動作時にはジ
ョー３が、前回の検出位置より任意の一定距離αだけ上
方に来たときにジョー３の下降速度を高速から低速に切
り換える。これによりジョー３は低速で板材11に接近す
るため、近接スイッチ15が板材を検出すると直ちに停止
してオーバーランを最小にすることができる。

【００２１】近接スイッチ15の板材検出によりジョー３
が停止すると制御回路21は近接スイッチ15の板材検出時
のジョー３位置を記憶し、バキュームカップ５を真空回
路に接続し、板材11を吸着する。板材11の吸着が完了し
てバキュームカップ５内が真空になったことが圧力スイ
ッチ17により確認されると制御回路21はジョー３を上昇
させ図１の軌跡25を描くように板材を搬送させる。これ
により板材11はＤＢ検出器13を通過した後プレス装置
（図２，８）に供給される。

【００２２】下降動作を高速から低速に切り換える位置
（前述のα）は前回の板材検出位置近傍（本実施例では
50〜100 mm程度上方）に設定することができるため、低
速下降によるサイクルタイム増大はほとんど問題になら
ない。また、低速で板材11に接近した場合でも何らかの
原因でオーバーランが生じ、板材11とジョー３が接触し
た場合でも緩衝機構19により衝撃が吸収されるため板材
11やジョー３に損傷が生じることはない。

【００２３】図４は制御回路21の板材取出し時の上記制
御動作を示すフローチャートである。図４において取出
動作がスタートするとステップ110 では今回の取出動作
がプレス装置８と連動して行われている通常の工程動作
中か或いは１回だけの試し打ちかが判定される。この判
定は図示しないスイッチからオペレータにより入力され
る連動信号の有無によって行われる。

【００２４】ステップ110 で１回だけの動作と判断した
場合はステップ150, 160に進み、１サイクル起動を行い
最初から低速でジョー３を下降させる。これは、１回の
みの取出し動作では前回の取出時と材料スタックが異っ
ている場合が多く、前回の板材検出位置を基にジョー３
の下降を制御できないためである。この場合は下降開始
時から低速下降を行い、近接スイッチ15がどの位置で板
材を検出しても直ちに停止できるようにしている。ま
た、ステップ110 で連動動作開始時と判定された場合も
ステップ150, 160に進み、１サイクル起動を行う。すな
わち連動開始時に必らず最初に１サイクル起動を行うよ
うにして、連動停止要因（非常停止等）が発生した場
合、連動再開時にも最初に１サイクル起動を行うように
している。

【００２５】ステップ110 で連動中と判定された場合は
ステップ120 で材料スタックが更新された直後の動作か
否かを判定する。スタック更新直後の動作であった場合
は上記と同様前回の板材検出位置を使用できないためス
テップ160 を進み最初から低速下降を行なう。材料スタ
ックの更新の有無は前述のターンテーブル７の回転信号
若しくはオペレータの信号入力の有無により行われる。

【００２６】ステップ120 で材料スタックが更新されて
いなかった場合は、ステップ130 に進み、高速でジョー
３を下降させる。ジョー３の高速下降はジョー３の高さ
Ｈが前回動作時の板材検出位置Ｄ_n-1 より所定距離α
（本実施例ではα＝50mm〜100mm) 以内に近づくまで行
われ、ステップ140 でＨ≦Ｄ_n-1 ＋αになったことが確
認されるとステップ160 に進みジョー３は低速下降に移
行する。

【００２７】ジョー３の低速下降は近接スイッチ15によ
り板材11が検出されるまで続けられ、ステップ170 で板
材が検出されるとジョー３は停止し（ステップ180)、次
いでバキュームカップ５による板材11の吸着が行われる
（ステップ190)。板材11吸着が完了すると制御回路21は
ステップ200 でこのときのジョー３の位置Ｈを今回の材
料検出位置Ｄ_n として記憶し, 板材取出し操作を完了す
る。図４には示していないが、ジョー３はこの後上昇動
作を行い、板材をＤＢ検出器を通過させてから所定の動
作でプレス装置に供給する。

【００２８】

【発明の効果】本発明は上述のように前回の素材取出装
置を記憶して、ロボットのハンド部がこの位置近傍に来
たときに動作速度を高速から低速に切換えるようにした
ことにより素材取出位置を一定に保つ必要がなく、リフ
トシリンダ機構等を省略できるため、中小型のプレス装
置にも適用することが可能となっている。

【００２９】また各取出し動作時の素材取出位置を用い
て次回の取出し動作を制御しているため、板材の種類が
変更された場合でも面倒な材料供給装置の調整を必要と
せず、作業準備時間を大幅に短縮できる。更に、本発明
ではロボットのハンド部は素材近傍のごく短い区間のみ
を低速動作するようにしているため、サイクルタイムが
増大することがなく、従来のリフトシリンダ機構付きの
材料供給装置を用いた場合と略同等のサイクルタイムを
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス用ロボットの一実施例を示す略
示図である。

【図２】本発明の構成を示すブロック図である。

【図３】図１の実施例のプレス用ロボットを用いたプレ
ス装置の配置を示す平面図である。

【図４】図１の実施例のプレス用ロボットの素材取出し
時の制御回路による制御動作を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…プレス用ロボット ３…ジョウ ５…バキュームカップ ９…材料スタック 13…ＤＢ検出器 15…近接スイッチ 21…制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 43/24 B21D 43/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積み上げられた複数個の素材から１つず
   つ素材を取出す素材取出し用ハンド部を備えたプレス用
   ロボットであって、前記ハンド部の位置を検出するハン
   ド位置検出手段と、前記ハンド部が素材取出し位置に来
   たことを検出する素材検出手段と、各素材取出し動作時
   にその動作における前記素材取出し位置を記憶する素材
   位置記憶手段と、各素材取出し動作において前回の素材
   取出し動作時に記憶した前記素材取出し位置から所定距
   離まで前記ハンド部が素材に接近したときに、ハンド部
   の素材への接近速度を低下させる制御手段とを備えたこ
   とを特徴とするプレス用ロボット。