JP3640316B2 - プレス機械とロボットの同期装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はプレス機械と該プレス機械に対するワークの搬入搬出動作を実行するロボットとが干渉しないようこれらを同期運転させるプレス機械とロボットの同期装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットによってプレス機械に対するワークの搬入搬出動作を実行させるシステムが提案されているが、従来のシステムにおいては、プレス機械のスライドが上死点で待機中に、ロボットをプレス機械側に進入させて搬入搬出作業を行わせ、作業が終了してロボットをプレス機械の外に退避させた後に、プレス機械を再起動することにより、プレス機械とロボットとの干渉を避けるようにしていた。すなわち、従来システムにおいては、プレス→ロボット→プレス→ロボットというように、駆動装置を交互に切り換えるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の交互切替え方式では、プレス機械を上死点で待機させているときにロボットを駆動するようにしているので、プレス機械の上死点おける待機時間、サイクルタイムが長くなり、プレス加工の生産効率が向上しないという問題がある。
【０００４】
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、プレスが上死点以外の位置で動作中の間にもロボットを駆動するようにして、サイクルタイムおよび生産性を向上させるプレス機械とロボットの同期装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明では、
プレスクランク角を検出する検出器を具えたプレス機械と、このプレス機械に対するワークの搬入または搬出動作を実行するロボットとを具え、プレス機械とロボットを同期運転させるプレス機械とロボットの同期装置において、
プレスクランク角に関し、ロボットの進入を許容しない第１の角度領域とロボットの進入を許容する第２の角度領域を設定する第１の設定手段と、
ロボットの前記搬入または搬出動作に係る移動軌跡上の各目標位置に関し、プレス機械と干渉可能性がありプレスクランク角が前記第２の角度領域に属することを条件にロボットの進入を可とする第１の移動領域とプレス機械と干渉可能性のない第２の移動領域を設定する第２の設定手段と、
プレスクランク角が属する角度領域とロボットの現目標位置が属する移動領域とを突き合わせて、プレスクランク角が前記第１の角度領域に属し、かつロボットの現目標位置が前記第１の移動領域に属する条件が満足された場合に限り、該目標位置への移動を待機させ、それ以外の条件下ではロボットを待機させないようにロボットを制御する制御手段と、
を具えている。
【０００６】
【作用】
係る発明によれば、プレス機械が加工動作中であってプレスクランク角がロボットの進入を許容しない所定の角度範囲にあり、かつロボットの移動目標位置が干渉可能性のある金型間にある条件が満足された場合に限り、該目標位置への移動を待機させ、それ以外の条件下ではロボットを待機させずにプログラムどおりに動作させる。
【０００７】
すなわち本発明によれば、プレスが上死点以外の位置にある動作中にも、ロボットにワーク搬入または搬出動作に係るハンドリング動作を実行させて、サイクルタイムを向上させる。
【０００８】
【実施例】
以下この発明を添付図面に示す実施例に従って詳細に説明する。
【０００９】
図２は、この発明を適用するプレスロボットシステムを示すもので、このシステムは並設された複数のプレス機械１によりワークに対し所望のプレス加工を連続的に行うものであり、この場合は各プレス機械１の前面に、ワークの搬入および搬出を実行させる双椀多軸ロボット２をそれぞれ設けるようにしている。
【００１０】
この場合、各双椀多軸ロボット２は、ツイスト軸３上で左側に位置する搬入側ロボット（搬入側椀）４と、ツイスト軸３上で右側に位置する搬出側ロボット（搬出側椀）５とを有し、これらロボット４，５はツイスト軸３上で一体的に旋回される。搬入側ロボット４は、加工前のワークをワーク置き台６から取り出し、これをプレス機械１の所定位置にセットする動作を実行し、搬出側ロボット５は、加工済みのワークをプレス機械１から取り出して、これをワーク置き台６に載置する動作を実行する。
【００１１】
なお、図２のシステムでは、プレス機械間の加工の間にワークを一旦ワーク置き台６に置くようにし、双椀多軸ロボット２の各椀を搬入用および搬出用としてそれぞれ専用に用いるようにしたが、ワーク置き台６を排除し、双椀多軸ロボット２の各椀の双方に搬出および搬入動作を行わせるようシステムを構成するようにしてもよい。
【００１２】
すなわち、この場合は各プレス機械１の間に各双椀多軸ロボット２を位置させる。そして、一方の腕４で第１段目のプレス機械からワークを搬出した後、ツイスト軸３を旋回させることによりこの腕４を隣の第２段目のプレス機械に対峙させ、この後この腕４によって把持したワークを該第２段目のプレス機械に搬入する。一方、ツイスト軸３が旋回されて一方の腕４が第２段目のプレス機械に対峙した状態の時には、他方の腕５は前段の第１段目のプレス機械に対峙している。したがって、該他方の腕５を用いて第１段目のプレス機械からワークを搬出し、このワークを前記同様にして第２段目のプレス機械に搬入する。このような双椀によるワークの搬出搬入動作を行うことにより、１つの腕のロボットに比べ、高速のワーク搬入搬出動作をなし得る。
【００１３】
図３は、図２に示したプレスロボットシステムの制御系の構成を示すもので、各プレス機械１には、双椀多軸ロボット２を制御するロボットコントローラ１０が接続されており、各プレス機械１は各ロボットコントローラ１０によって起動停止制御される。すなわち、このシステムでは、プレス機械は、１サイクル毎にロボットコントローラ１０によって起動され、１サイクルの動作を終了すると、ロボットコントローラ１０からの起動指令が入力されるまで待機するよう動作する。
【００１４】
各ロボットコントローラ１０は、１つの双椀多軸ロボット３に対応して夫々別個に設けられ、１つのロボットコントローラ１０には、双椀多軸ロボット３の双椀を制御するよう搬入コントローラ１０ａと搬出コントローラ１０ｂが備えられている。搬入コントローラは１０ａは双椀ロボット２の搬入側ロボット４の制御を実行し、搬出コントローラ１０ｂは搬出側ロボット５の制御を実行する。
【００１５】
プレス機械１からプレスの主軸に取り付けられたエンコーダの出力データＥＤがロボットコントローラ１０に出力されており、ロボットコントローラ１０は、入力されたエンコーダデータをプレスクランク角度を示すクランク角度データに変換し、このクランク角度データに基づいてプレス機械がどのような動作領域に位置しているかを判定するようにしている。また、ロボットコントローラ１０には双椀多軸ロボット３の各軸の角度データが入力されており、ロボットコントローラ１０はこれら角度データに基づきロボット位置を常に把握できるようになっている。
【００１６】
これら各ロボットコントローラ１０は、集中制御装置２０に接続されており、この集中制御装置２０によって統括管理されている。
【００１７】
図１は、プレス機械のクランク角度とロボット側の動作内容の関係を示すもので、各角度θ0〜θ6の意味は以下の通りである。
【００１８】
θ0；上死点端（１５゜）
θ1；原点チェック領域…機械式カムとエンコーダの値のズレをチェック（ズレが大の時には非常停止）
θ2；原点チェック領域…機械式カムとエンコーダの値のズレをチェック（ズレが大の時には非常停止）
θ3；プレス加工時急停止限界
θ4；ロボット先端進入可
θ5；ロボット進入可
θ6；上死点端（３４５゜）
また、上記角度によって設定されるロボットの動作領域は以下の通りである。
ゾーンＡ（θ6〜θ0）；上死点領域
ゾーンＢ（θ3〜θ4）；ロボット動作不可領域
ゾーンＣ（θ4〜上死点）；ロボット先端進入可領域
ゾーンＤ（θ5〜上死点）；ロボット進入可領域
各ロボットコントローラ１０には、このようなクランク角度とロボットの動作内容の関係が予め設定されている。
【００１９】
図４および図５は、図１に示した双椀ロボット３の搬出側ロボット５の動作内容を示すもので、図４は搬出側ロボット５がプレス機械１に進入する際の進入工程を示し（SCENE1）、図５は搬出側ロボット５が加工済みのワークを掴んでプレス機械１から脱出する際の脱出工程を示している（SCENE2）。
【００２０】
図４の進入工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点OP1〜OP5にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００２１】
OP1；ツイスト軸回転可の位置
OP2；プレス干渉外位置
OP3；ロボット先端干渉外位置
OP4；金型上方位置
OP5；ワーククランプ位置
上記各教示点によって搬出側ロボット５の移動軌跡は以下のようなロボット制御区間に分割されている。
【００２２】
OP1〜OP2の区間…プレスを動作させてもロボットがプレスに干渉することのないプレス干渉外領域
OP2〜OP3の区間…前述したクランク角に対する所定の条件が整えば（具体的にはクランク角がゾーンＣに入っていれば）、ロボットハンドの先端のみであれば進入可として設定している領域
OP3〜OP5の区間…前述したクランク角に対する所定の条件が整えば（具体的にはクランク角がゾーンＤに入っていれば）、ロボットを進入可としている領域。
【００２３】
図５に示すの搬出ロボット５の脱出工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点OP5〜OP9〜OP1にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００２４】
OP5；ワーククランプ位置
OP6；金型上方位置
OP7；同期ポイント（同期信号Ａがオンにされる位置）
OP8；同期ポイント（同期信号Ｂがオンにされる位置）
OP9；プレス干渉外位置
OP1；ツイスト軸回転可の位置
上記教示点のうち、同期ポイントOP7およびOP8は、搬出側ロボット５と搬入側ロボット４とが干渉しないように同期をとるための同期信号を出力するための位置で、搬出側ロボット５がこれら同期ポイントOP7およびOP8上に到達すると、同期信号Ａ，Ｂがそれぞれオンになる。すなわち、後述する搬入側の制御において、これら同期信号Ａ，Ｂのオンオフ状態が判定される事で搬入側ロボット４の進入可領域が決定される。詳細は後述する。
【００２５】
図６および図７は、搬入側ロボット４の動作内容を示すもので、図６は搬入側ロボットがワークを把持してプレス機械に進入してワークをプレス機械の所定位置にセットするまでの進入工程を示し（SCENE3）、図７は搬入側ロボットがプレス機械から脱出する際の脱出工程を示している（SCENE4）。
【００２６】
図６の進入工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点IP1〜IP6にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００２７】
IP1；ツイスト軸回転可の位置
IP2；プレス干渉外位置
IP3；同期ポイント
IP4；同期ポイント
IP5；金型上方位置
IP6；ワークアンクランプ位置
IP1〜IP2の区間…プレスを動作させても搬入側ロボット４がプレスに干渉することのないプレス干渉外領域である。
【００２８】
IP2〜IP3の区間…クランク角に対する所定の条件が整えば（具体的にはクランク角がゾーンＤに入っていれば）、ロボットハンドの先端のみであれば進入可としている領域
IP3〜IP4の区間…搬出側ロボット５が図５に示した同期ポイントOP7に達すると（同期信号Ａがオンになると）、初めて進入できる区間、勿論進入の際にはクランク角はゾーンＤに入っている必要がある
IP4〜IP5の区間…搬出側ロボット５が図５に示した同期ポイントOP8に達すると（同期信号Ｂがオンになると）、初めて進入できる区間、勿論進入の際にはクランク角はゾーンＤに入っている必要がある。
【００２９】
図７の脱出工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点IP7〜IP8〜IP1にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００３０】
IP7；金型上方
IP8；プレス干渉外位置
IP1；ツイスト軸回転可の位置
図８は、前述した搬出側ロボット５の搬出工程と搬入側ロボット４の搬入工程の同期制御を示すためのもので、前述したように搬入側ロボット４は、搬出側ロボット５が同期ポイントOP7に達すると（同期信号Ａがオンになると）、IP3〜IP4の区間に進入することができ、また、搬出側ロボット５が同期ポイントOP8に達すると（同期信号Ｂがオンになると）、IP4〜IP5の区間に進入することができるように制御される。
【００３１】
以下、図９〜図１２のフローチャートに従って前記図４〜図８に示した各工程におけるロボットコントローラ１０の動作を詳述する。
【００３２】
まず、図９のフローチャートに従って図４に示した搬出側ロボット５の進入工程に関するロボットコントローラ１０（搬出コントローラ１０ｂ）の制御手順について説明する。
【００３３】
この進入工程において、搬出コントローラ１０ｂは、まず排出側ロボット５を教示点OP1まで移動させ（ステップ１００）、該移動を確認すると、排出側ロボット５がツイスト軸３を回転しても良い姿勢をとっているか否かを確認して、ツイスト軸３を旋回させる（ステップ１１０、１２０）。そして、ツイスト軸が所定の停止領域内に位置している事を確認した後（ステップ１３０）、排出側ロボット５に対し教示点OP2への移動を開始させる（ステップ１４０）。
【００３４】
次に、排出コントローラ１０ｂは、プレスクランク角が図１に示したゾーンＣに入っていることを示すゾーンＣ信号がオンになっているか否かを確認し（ステップ１５０）、否の場合はロボットが教示点OP2へ到達したか否かを確認する（ステップ１６０）。そして、ロボットが教示点OP2へ到達している場合は、ゾーンＣ信号の状態を再度確認し（ステップ１７０）、ゾーンＣ信号がオンになっていない場合は、ロボットを教示点OP2で停止させ、ゾーンＣ信号がオンになるまで待機させる（ステップ１８０）。このように、制御手順がステップ１５０、１６０、１７０、１８０を経由する場合は、ロボットの動きがプレスの動きに比べ早い場合であり、このような場合は、ロボットは教示点OP2で停止した状態でゾーンＣ信号がオンになるまで待機し、ゾーンＣ信号がオンになったのを確認してからその後の手順を実行する。
【００３５】
一方、制御手順がステップ１５０、１６０のみを経由してその後の手順１９０に移行される場合は、プレスの動きに比べロボットの動きが遅い場合であり、このような場合は、ロボットが教示点OP1から教示点OP2への移動の途中であるにもかかわらず、ゾーンＣ信号がオンになった時点でその目標位置を教示点OP3に変更するようにして（ステップ２２０参照）、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００３６】
次に、ステップ１９０においては、搬出コントローラ１０ｂは、ツイスト軸３が位置決めを完了していることを確認した後、プレス干渉外Ｂ信号をオフにしてこれを上位の集中制御装置２０に報告するとともに、前記同期信号Ａ，Ｂをオフ状態にリセットする（ステップ２００、２１０）。
【００３７】
なお、プレス干渉外Ｂ信号（オン）は、ロボットが先の図４の教示点OP1〜OP2の区間に位置していることを示しており、この信号をオフにするという事はロボットが先の図４の教示点OP2〜OP5の区間に位置していることを示す事になる。このプレス干渉外Ｂ信号は、集中制御装置２０において、安全管理のために用いられる。
【００３８】
次に、ステップ２２０において、搬出コントローラ１０ｂは，ロボットに教示点OP3への移動を開始させた後、プレスクランク角が図１に示したゾーンＤに入っていることを示すゾーンＤ信号がオンになっているか否かを確認し（ステップ２３０）、否の場合はロボットが教示点OP3へ到達したか否かを確認する（ステップ２４０）。そして、ロボットが教示点OP3へ到達している場合は、ゾーンＤ信号の状態を再度確認し（ステップ２５０）、ゾーンＤ信号がオンになっていない場合は、ロボットを教示点OP3で停止させ、ゾーンＤ信号がオンになるまで待機させる（ステップ２６０）。前述と同様に、制御手順がステップ２３０、２４０、２５０、２６０を経由する場合は、ロボットの動きがプレスの動きに比べ早い場合であり、このような場合は、ロボットは教示点OP3で停止した状態でゾーンＤ信号がオンになるまで待機し、ゾーンＤ信号がオンになったのを確認してからその後の手順を実行する。
【００３９】
一方、制御手順がステップ２３０、２４０のみを経由してその後の手順２７０に移行される場合は、プレスの動きに比べロボットの動きが遅い場合であり、このような場合は、ロボットが教示点OP3に到達していないにもかかわらず、ゾーンＤ信号がオンになった時点でその目標位置を教示点OP4に変更するようにして（ステップ２８０参照）、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００４０】
次に、ステップ２７０においては、搬出コントローラ１０ｂはプレス干渉外Ａ信号をオフにし、これを集中制御装置２０に報告する。なお、プレス干渉外Ａ信号（オン）は、ロボットが先の図４の教示点OP1〜OP3の区間に位置していることを表しており、この信号をオフにするという事はロボットが先の図４の教示点OP3〜OP5の区間に位置していることを示す事になる。このプレス干渉外Ａ信号も集中制御装置２０において安全管理のために用いられる。
【００４１】
次に、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP4を経て進入工程の最終目的位置である教示点OP5まで移動させる（ステップ２８０、２９０）。
【００４２】
以上が、搬出ロボット５における進入工程の詳細である。
【００４３】
次に、図１０のフローチャートに従って図５に示した搬出側ロボット５の脱出工程に関する搬出コントローラ１０ｂの制御手順について説明する。
【００４４】
先の進入工程によってロボットが教示点OP5に到達したのが確認されると、搬出コントローラ１０ｂは、ハンドクランプ指令をロボットに出力して、ロボットにワーク把持動作を実行させる（ステップ３００）。また、搬出コントローラ１０ｂは、上記ハンドクランプ指令を出力した時点で、監視タイマをスタートさせ、経過時間Ｔをカウントする（ステップ３１０）。そして、所定の設定時間ＴLimが経過する前に、ハンドクランプが確認された場合は、その後手順をステップ３４０に移行させるが、設定時間ＴLimが経過してもハンドクランプが確認されない場合は、ロボット及びプレス機械を緊急停止させる（ステップ３２０、３３０）。
【００４５】
ハンドクランプが確認された場合、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP6を経て教示点OP7まで移動させ（ステップ３４０、３５０）、ロボットが教示点OP7に到達した時点で同期信号Ａをオンにする（ステップ３６０）。この同期信号Ａは前述したように、搬入側ロボット４の進入可の領域を識別するために用いられる。
【００４６】
さらに、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP8まで移動させ、ロボットが教示点OP8に到達した時点で同期信号Ｂをオンにする（ステップ３７０、３８０）。この同期信号Ｂも、搬入側ロボット４の進入可の領域を識別するために用いられる。
【００４７】
次に、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP9まで移動させ、ロボットが教示点OP9に到達した時点で、オフしていたプレス干渉外Ａ信号及びプレス干渉外Ｂ信号をオンにし、これを集中制御装置２０に報告する（ステップ３９０、４００）。
【００４８】
この後、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP1まで移動させた後、逆軸ロボットすなわち、搬入側ロボット４がツイスト軸を回転してもよい姿勢である事を確認してツイスト軸を回転させる（ステップ４１０〜４３０）。
【００４９】
以上が、搬出ロボット５の脱出工程の詳細である。
【００５０】
次に、図１１のフローチャートに従って図６に示した搬入側ロボット４の進入工程に関するロボットコントローラ１０（搬入コントローラ１０ａ）の制御手順について説明する。
【００５１】
この進入工程においては、搬入コントローラ１０ａは、まずワークを把持した状態の排入側ロボット４を教示点IP1まで移動させ（ステップ５００）、該移動を確認すると、排入側ロボット４がツイスト軸３を回転しても良い姿勢をとっているか否かを確認して、ツイスト軸３を旋回させる（ステップ５１０、５２０）。そして、ツイスト軸が所定の停止領域内に位置している事を確認した後（ステップ５３０）、排入側ロボット４に対し教示点IP2への移動を開始させる（ステップ５４０）。
【００５２】
次に、搬入コントローラ１０ａは、プレス内にこれ以上進入していいか否かを確認する（ステップ５５０）。進入可の条件は以下のとおりである。
【００５３】
(1)クランク角がゾーンＤに入っているゾーンＤ信号がオン
(2)プレス加工完了信号がオン（前回のプレス加工が正常終了しているという意味（集中制御装置２０からの信号により判断する）
(3)プレス内にワークが存在していない（直前の排出工程においてハンドクランプが確認された）
以上の進入可条件が満足されていない場合、搬入コントローラ１０ａは、ロボットが教示点IP2へ到達したか否かを確認する（ステップ５６０）。そして、ロボットが教示点IP2へ到達している場合は、上記進入可条件を再度確認し（ステップ５７０）、進入可条件が満足されていない場合は、ロボットを教示点IP2で停止させ、進入可条件が満足されるまで待機させる（ステップ５８０）。このように、制御手順がステップ５５０、５６０、５７０、５８０を経由する場合は、ロボットの動きがプレスの動きに比べ早い場合であり、このような場合は、ロボットは教示点IP2で停止した状態で進入可条件が満足されるまで待機し、進入可条件が満足されたのを確認してからその後の手順を実行する。
【００５４】
一方、制御手順がステップ５５０、５６０のみを経由してステップ５９０に移行される場合は、プレスの動きに比べロボットの動きが遅い場合であり、このような場合は、ロボットが教示点IP2に到達していないにもかかわらず、進入可条件が満足された時点でその目標位置を教示点IP3に変更するようにして（ステップ６００参照）、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００５５】
次に、ステップ５９０においては、プレス干渉外Ａ信号をオフにするともに、プレス加工完了信号をリセットし、これらを集中制御装置２０に報告した後、ロボットを教示点IP3に向けて移動開始させる（ステップ６００）。
【００５６】
次に、搬入コントローラ１０ａは、同期信号Ａの状態を確認し（ステップ６１０）、同期信号Ａがオフの場合は、ロボットが教示点IP3へ到達したか否かを確認する（ステップ６２０）。そして、ロボットが教示点IP3へ到達している場合は、再度同期信号Ａの状態を確認し（ステップ６３０）、同期信号Ａが依然オフである場合は、ロボットを教示点IP3で停止させ、同期信号Ａがオンになるまで待機させる（ステップ６４０）。そして、同期信号Ａがオンになったのを確認してから、次のステップ６５０の手順に移行する。そして、ステップ６５０で、同期信号Ｂの状態を確認し、同期信号Ｂがオフの場合は、ロボットを教示点IP4に向けて移動開始する（ステップ６６０）。次に、ステップ６７０において、同期信号Ｂの状態を確認し、同期信号Ｂがオフの場合は、ロボットが教示点IP4へ到達したか否かを確認する（ステップ６８０）。そして、ロボットが教示点IP4へ到達している場合は、ロボットを教示点IP4で停止させた後（ステップ６９０）、同期信号Ｂがオンになったのを確認してから（ステップ７００）、ロボットを次の教示点IP5に向けて移動させる。
【００５７】
このように、手順が、ステップ６１０から、ステップ６２０〜ステップ７００を経由してステップ７１０に移行するような場合は、同期信号Ａ，Ｂの状態を確認しながら全ての教示点IP3、IP4を経由して教示点IP5に到達するようロボットが制御される。
【００５８】
一方、ステップ６２０でロボットが教示点IP3に到達した事が確認される前に、同期信号Ａがオンであることがステップ６１０で確認された場合は、同期信号Ｂの状態を確認し（ステップ６５０）、同期信号Ｂがオフの場合は、ロボットが教示点IP3に到達する前に、ロボットの目標位置を教示点IP3から教示点IP4に変更するようにして、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００５９】
さらに、ロボットが目標位置IP4に向けて移動している最中に、同期信号Ｂがオンになった場合も（ステップ６７０、６８０）、ロボットの目標位置を教示点IP4から教示点IP5に変更するようにして、教示点IP4を経由させることなく、教示点IP5への移動を実行させるようにしている。
【００６０】
また、上記制御によれば、搬入側ロボット４の進入可領域は搬出側ロボットの動作状態を示す前記同期信号Ａ，Ｂのオンオフ状態によって、リアルタイムに変更されるようになっている。すなわち、搬入側ロボット４は、搬出側ロボット５が同期ポイントOP7の外側に達すると（同期信号Ａがオンになると）、教示点IP4までは進入することができ、搬出側ロボット５が同期ポイントOP8の外側に達すると（同期信号Ｂがオンになると）、教示点IP5までは進入することができるように制御される。
【００６１】
その後、搬入コントローラ１０ａは、ロボットを教示点IP5を経由させた後、本進入工程における最終目的位置IP6まで移動させる。
【００６２】
以上が、搬入ロボット４による進入工程の詳細である。
【００６３】
次に、図１２のフローチャートに従って図７に示した搬入側ロボット４の脱出工程に関する搬入コントローラ１０ａの制御手順について説明する。
【００６４】
先の進入工程によってロボットが教示点IP6に到達したのが確認されると、搬入コントローラ１０ａは、ハンドアンクランプ指令をロボットに出力して、ロボットにワーク解放動作を実行させる（ステップ７３０）。また、上記ハンドアンクランプ指令を出力した時点で、監視タイマをスタートさせ、経過時間Ｔをカウントする（ステップ７４０）。そして、所定の設定時間ＴLimが経過する前に、ハンドアンクランプが確認された場合は、その後手順をステップ７７０に移行させるが、設定時間ＴLimが経過してもハンドアンクランプが確認されない場合は、ロボット及びプレス機械を緊急停止させる（ステップ７５０、７６０）。
【００６５】
ハンドアンクランプが確認された場合は、その後ロボットを教示点IP7まで移動させた後（ステップ７７０）、プレス起動タイマをスタートさせ、経過時間ＴＰをカウントする（ステップ７８０）。
【００６６】
つぎに、搬入コントローラ１０ａは、ロボットを教示点IP8まで移動させた後、プレス起動タイマの経過時間ＴＰを所定の設定時間ＴＰLimと比較し（ステップ８００）、ＴＰ＞ＴＰLimである場合はプレスに起動指令を出力してプレスを起動させるとともに（ステップ８４０）、ロボットが教示点IP8に到達しているか否かを確認し（ステップ８５０）、未到着である場合にゾーンＢ信号がオンである場合は（プレスクランク角がロボット進入不可角度領域である図１のゾーンＢに位置している）、プレス及びロボットを非常停止させる（ステップ８６０）。一方、ステップ８６０において、ゾーンＢ信号がオンでない場合は、教示点IP8への到達を確認した後、プレス干渉外Ａ信号をオンにした後、ロボットを教示点IP1まで移動させる（ステップ８８０）。この後、搬入コントローラ１０ａは、逆軸ロボットすなわち、搬出側ロボット５がツイスト軸を回転してもよい姿勢である事を確認してツイスト軸を回転させる（ステップ８９０〜９００）。
【００６７】
一方、ステップ８００の比較において、ＴＰ≦ＴＰLimである場合、搬入コントローラ１０ａは、ロボットを教示点IP8まで移動させた後、プレス干渉外Ａ信号をオンにし、さらに、プレスに起動指令を出力してプレスを起動させる（ステップ８１０〜８３０）。
【００６８】
以上が、搬入ロボット４の脱出工程の詳細である。
【００６９】
図１３は、先の図４に示した搬出側ロボットの搬入工程における、教示点OP2から教示点OP4までの干渉（プレスとロボットとの干渉）の可能性がある区間における移動軌跡の教示手順を示すもので、以下その動作手順を説明する。なお、前述した教示点OP1、OP2、OP4、OP5は、オフライン教示によりにより予め教示している。
【００７０】
まずオペレータは、寸動操作によりプレスのスライドを下死点まで降下させた後（ステップ１０００）、ロボットを教示点OP2（プレス干渉外位置）まで移動させる（ステップ１０１０）。
【００７１】
次に、オペレータは教示点OP2から教示点OP4までの区間中に教示すべき複数の同期ポイント（この場合は最大８個とする）に関する同期ポイント番号Ｎ＝１を入力した後（ステップ１０２０）、ロボットサーボをオフにする（ステップ１０３０）。
【００７２】
次に、オペレータはプレスのスライドを現位置（この場合は下死点）から手動でクランク角に換算して１０゜〜１５゜程上昇させて、ロボットサーボをオンにする（ステップ１０４０、１０５０）。
【００７３】
次に、オペレータは、ロボットを教示点OP2から教示点OP4までの区間上を１同期ポイント分に対応する距離だけ移動して停止させる（ステップ１０６０）。そして、オペレータはこの移動させた位置が教示点OP2から教示点OP4までの軌跡においてロボットプレスが干渉しない最短位置であるか否かを確認し（ステップ１０７０）、否である場合はやり直しを実行する（ステップ１０８０）。
【００７４】
次に、オペレータはロボットが教示点OP4に到達したか否かを確認する（ステップ１０９０）。この場合は、まだ教示点OP4には到達していないので、手順はステップ１１００に移行する。ステップ１１００においては、前記教示したＮ＝１の同期ポイントデータが適正と判断されたので、このポイントデータ（位置データ及びこのときのプレスクランク角）が記憶される。次に、オペレータはポイント番号Ｎを＋１した後（ステップ１１１０）、この＋１したＮが８より大きいか否かを確認し（ステップ１１２０）、Ｎ＞８の場合はエラーを表示し、やり直しを実行する（ステップ１１４０）。Ｎ≦８の場合は、次に、プレスが上死点に到達したか否かを確認し（ステップ１１３０）、上死点に到達した場合は、エラーを表示し、やり直しを実行する（ステップ１１４０）。
ステップ１１３０で、上死点に到達していない場合は、手順をステップ１０４０に復帰させ、プレスのスライドを現位置から手動で１０゜〜１５゜程上昇させる。以下、上記と同様にして、Ｎ＝２のポイントデータを決定し、これを記憶する。
【００７５】
そして、このような処理を複数回繰り返すことにより、教示点OP2から教示点OP4までの区間における複数のポイントデータを教示する。なお、図４に示した、ロボット先端干渉外位置を示す教示点OP3としては、これを予めオフラインで教示するようにしてもよく、あるいは前記教示した複数の同期ポイントから適宜選択するようにしてもよい。
【００７６】
図１４は、先の図１３の手順によって教示されたOP2〜OP4間の複数の同期ポイントが実際に適正であるか否かを確認するための確認動作手順を示すもので、以下その動作を説明する。
【００７７】
この確認動作においては、オペレータはまずプレスのスライドを下死点にセットした後、ロボットサーボをオンにする。次に、オペレータは、ロボットを手動確認運転で移動させることによりロボットをプレスに進入させつつ、プレスを手動の寸動で１０゜〜１５゜ずつ上昇させる。ロボットは現クランク角に対応した位置にリアルタイムで移動するので、この移動中にプレス等と干渉する場合は、ロボット手動確認運転を中止し、教示をやり直す。
【００７８】
このような処理を複数回繰り返すことにより、教示点OP2から教示点OP4までの区間における複数の教示データの干渉の有無を確認する。
【００７９】
なお、前記図５〜図７に示した、搬出ロボットの脱出工程、搬入ロボットの進入脱出工程においても、前記同様な教示確認作業が実行される。
【００８０】
このように、上記教示作業によれば、専門知識の無い未熟なオペレータでも簡単に干渉を起こさないロボットの移動軌跡をティーチングすることができる。すなわち、オフラインでロボットとプレスが干渉を起こさないよう全ての教示点を教示するためには、大量の環境データが必要であり、この環境データは、金型形状、ワーク形状、ハンド形状、プレス周辺治具などの複合条件によって、その都度変化するので、このような大量の環境データを用いて適正なロボット軌跡を作成するのは、未熟な操作者には不可能である。
【００８１】
以上のように上記実施例では、搬入側ロボットとプレス、搬出側ロボットとプレス、さらには搬入側ロボットと搬出側ロボットを、それぞれの干渉を考慮してできるだけ待機時間が少なくなるよう効率良く同期運転（重ね合わせ運転）させているので、サイクルタイムを従来に比べ格段に向上させる事が可能になる。
【００８２】
なお、本発明は上記実施例に限定されることなく各種の変更が可能であり、例えば搬入搬出作業用ロボットとして双椀ではない１椀の多軸ロボットを使用するようにしてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、プレス機械が加工動作中であってプレスクランク角がロボットの進入を許容しない所定の角度範囲にあり、かつロボットの移動目標位置が干渉可能性のある金型間にある条件が満足された場合に限り、該目標位置への移動を待機させ、それ以外の条件下ではロボットを待機させずにプログラムどおりに動作させるようにしたので、サイクルタイムを向上させることができ、これにより生産効率が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレスクランク角に対応するロボットの動作態様を示す図。
【図２】プレスロボットシステムの一例を示す図。
【図３】制御系の一部を示すブロック図。
【図４】搬出側ロボットの進入工程を示す図。
【図５】搬出側ロボットの脱出工程を示す図。
【図６】搬入側ロボットの進入工程を示す図。
【図７】搬入側ロボットの脱出工程を示す図。
【図８】搬入及び搬出側ロボットの同期制御の説明図。
【図９】搬出側ロボットの進入工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１０】搬出側ロボットの脱出工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１１】搬入側ロボットの進入工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１２】搬入側ロボットの脱出工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１３】ロボットに対する教示手順を示すフローチャート。
【図１４】教示軌跡の確認手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…プレス機械
２…双椀多軸ロボット
３…ツイスト軸
４…搬入側ロボット
５…搬出側ロボット
６…ワーク置き台
１０…ロボットコントローラ
１０ａ…搬入コントローラ
１０ｂ…搬出コントローラ
２０…集中制御装置
【産業上の利用分野】
この発明はプレス機械と該プレス機械に対するワークの搬入搬出動作を実行するロボットとが干渉しないようこれらを同期運転させるプレス機械とロボットの同期装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットによってプレス機械に対するワークの搬入搬出動作を実行させるシステムが提案されているが、従来のシステムにおいては、プレス機械のスライドが上死点で待機中に、ロボットをプレス機械側に進入させて搬入搬出作業を行わせ、作業が終了してロボットをプレス機械の外に退避させた後に、プレス機械を再起動することにより、プレス機械とロボットとの干渉を避けるようにしていた。すなわち、従来システムにおいては、プレス→ロボット→プレス→ロボットというように、駆動装置を交互に切り換えるようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の交互切替え方式では、プレス機械を上死点で待機させているときにロボットを駆動するようにしているので、プレス機械の上死点おける待機時間、サイクルタイムが長くなり、プレス加工の生産効率が向上しないという問題がある。
【０００４】
この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、プレスが上死点以外の位置で動作中の間にもロボットを駆動するようにして、サイクルタイムおよび生産性を向上させるプレス機械とロボットの同期装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明では、
プレスクランク角を検出する検出器を具えたプレス機械と、このプレス機械に対するワークの搬入または搬出動作を実行するロボットとを具え、プレス機械とロボットを同期運転させるプレス機械とロボットの同期装置において、
プレスクランク角に関し、ロボットの進入を許容しない第１の角度領域とロボットの進入を許容する第２の角度領域を設定する第１の設定手段と、
ロボットの前記搬入または搬出動作に係る移動軌跡上の各目標位置に関し、プレス機械と干渉可能性がありプレスクランク角が前記第２の角度領域に属することを条件にロボットの進入を可とする第１の移動領域とプレス機械と干渉可能性のない第２の移動領域を設定する第２の設定手段と、
プレスクランク角が属する角度領域とロボットの現目標位置が属する移動領域とを突き合わせて、プレスクランク角が前記第１の角度領域に属し、かつロボットの現目標位置が前記第１の移動領域に属する条件が満足された場合に限り、該目標位置への移動を待機させ、それ以外の条件下ではロボットを待機させないようにロボットを制御する制御手段と、
を具えている。
【０００６】
【作用】
係る発明によれば、プレス機械が加工動作中であってプレスクランク角がロボットの進入を許容しない所定の角度範囲にあり、かつロボットの移動目標位置が干渉可能性のある金型間にある条件が満足された場合に限り、該目標位置への移動を待機させ、それ以外の条件下ではロボットを待機させずにプログラムどおりに動作させる。
【０００７】
すなわち本発明によれば、プレスが上死点以外の位置にある動作中にも、ロボットにワーク搬入または搬出動作に係るハンドリング動作を実行させて、サイクルタイムを向上させる。
【０００８】
【実施例】
以下この発明を添付図面に示す実施例に従って詳細に説明する。
【０００９】
図２は、この発明を適用するプレスロボットシステムを示すもので、このシステムは並設された複数のプレス機械１によりワークに対し所望のプレス加工を連続的に行うものであり、この場合は各プレス機械１の前面に、ワークの搬入および搬出を実行させる双椀多軸ロボット２をそれぞれ設けるようにしている。
【００１０】
この場合、各双椀多軸ロボット２は、ツイスト軸３上で左側に位置する搬入側ロボット（搬入側椀）４と、ツイスト軸３上で右側に位置する搬出側ロボット（搬出側椀）５とを有し、これらロボット４，５はツイスト軸３上で一体的に旋回される。搬入側ロボット４は、加工前のワークをワーク置き台６から取り出し、これをプレス機械１の所定位置にセットする動作を実行し、搬出側ロボット５は、加工済みのワークをプレス機械１から取り出して、これをワーク置き台６に載置する動作を実行する。
【００１１】
なお、図２のシステムでは、プレス機械間の加工の間にワークを一旦ワーク置き台６に置くようにし、双椀多軸ロボット２の各椀を搬入用および搬出用としてそれぞれ専用に用いるようにしたが、ワーク置き台６を排除し、双椀多軸ロボット２の各椀の双方に搬出および搬入動作を行わせるようシステムを構成するようにしてもよい。
【００１２】
すなわち、この場合は各プレス機械１の間に各双椀多軸ロボット２を位置させる。そして、一方の腕４で第１段目のプレス機械からワークを搬出した後、ツイスト軸３を旋回させることによりこの腕４を隣の第２段目のプレス機械に対峙させ、この後この腕４によって把持したワークを該第２段目のプレス機械に搬入する。一方、ツイスト軸３が旋回されて一方の腕４が第２段目のプレス機械に対峙した状態の時には、他方の腕５は前段の第１段目のプレス機械に対峙している。したがって、該他方の腕５を用いて第１段目のプレス機械からワークを搬出し、このワークを前記同様にして第２段目のプレス機械に搬入する。このような双椀によるワークの搬出搬入動作を行うことにより、１つの腕のロボットに比べ、高速のワーク搬入搬出動作をなし得る。
【００１３】
図３は、図２に示したプレスロボットシステムの制御系の構成を示すもので、各プレス機械１には、双椀多軸ロボット２を制御するロボットコントローラ１０が接続されており、各プレス機械１は各ロボットコントローラ１０によって起動停止制御される。すなわち、このシステムでは、プレス機械は、１サイクル毎にロボットコントローラ１０によって起動され、１サイクルの動作を終了すると、ロボットコントローラ１０からの起動指令が入力されるまで待機するよう動作する。
【００１４】
各ロボットコントローラ１０は、１つの双椀多軸ロボット３に対応して夫々別個に設けられ、１つのロボットコントローラ１０には、双椀多軸ロボット３の双椀を制御するよう搬入コントローラ１０ａと搬出コントローラ１０ｂが備えられている。搬入コントローラは１０ａは双椀ロボット２の搬入側ロボット４の制御を実行し、搬出コントローラ１０ｂは搬出側ロボット５の制御を実行する。
【００１５】
プレス機械１からプレスの主軸に取り付けられたエンコーダの出力データＥＤがロボットコントローラ１０に出力されており、ロボットコントローラ１０は、入力されたエンコーダデータをプレスクランク角度を示すクランク角度データに変換し、このクランク角度データに基づいてプレス機械がどのような動作領域に位置しているかを判定するようにしている。また、ロボットコントローラ１０には双椀多軸ロボット３の各軸の角度データが入力されており、ロボットコントローラ１０はこれら角度データに基づきロボット位置を常に把握できるようになっている。
【００１６】
これら各ロボットコントローラ１０は、集中制御装置２０に接続されており、この集中制御装置２０によって統括管理されている。
【００１７】
図１は、プレス機械のクランク角度とロボット側の動作内容の関係を示すもので、各角度θ0〜θ6の意味は以下の通りである。
【００１８】
θ0；上死点端（１５゜）
θ1；原点チェック領域…機械式カムとエンコーダの値のズレをチェック（ズレが大の時には非常停止）
θ2；原点チェック領域…機械式カムとエンコーダの値のズレをチェック（ズレが大の時には非常停止）
θ3；プレス加工時急停止限界
θ4；ロボット先端進入可
θ5；ロボット進入可
θ6；上死点端（３４５゜）
また、上記角度によって設定されるロボットの動作領域は以下の通りである。
ゾーンＡ（θ6〜θ0）；上死点領域
ゾーンＢ（θ3〜θ4）；ロボット動作不可領域
ゾーンＣ（θ4〜上死点）；ロボット先端進入可領域
ゾーンＤ（θ5〜上死点）；ロボット進入可領域
各ロボットコントローラ１０には、このようなクランク角度とロボットの動作内容の関係が予め設定されている。
【００１９】
図４および図５は、図１に示した双椀ロボット３の搬出側ロボット５の動作内容を示すもので、図４は搬出側ロボット５がプレス機械１に進入する際の進入工程を示し（SCENE1）、図５は搬出側ロボット５が加工済みのワークを掴んでプレス機械１から脱出する際の脱出工程を示している（SCENE2）。
【００２０】
図４の進入工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点OP1〜OP5にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００２１】
OP1；ツイスト軸回転可の位置
OP2；プレス干渉外位置
OP3；ロボット先端干渉外位置
OP4；金型上方位置
OP5；ワーククランプ位置
上記各教示点によって搬出側ロボット５の移動軌跡は以下のようなロボット制御区間に分割されている。
【００２２】
OP1〜OP2の区間…プレスを動作させてもロボットがプレスに干渉することのないプレス干渉外領域
OP2〜OP3の区間…前述したクランク角に対する所定の条件が整えば（具体的にはクランク角がゾーンＣに入っていれば）、ロボットハンドの先端のみであれば進入可として設定している領域
OP3〜OP5の区間…前述したクランク角に対する所定の条件が整えば（具体的にはクランク角がゾーンＤに入っていれば）、ロボットを進入可としている領域。
【００２３】
図５に示すの搬出ロボット５の脱出工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点OP5〜OP9〜OP1にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００２４】
OP5；ワーククランプ位置
OP6；金型上方位置
OP7；同期ポイント（同期信号Ａがオンにされる位置）
OP8；同期ポイント（同期信号Ｂがオンにされる位置）
OP9；プレス干渉外位置
OP1；ツイスト軸回転可の位置
上記教示点のうち、同期ポイントOP7およびOP8は、搬出側ロボット５と搬入側ロボット４とが干渉しないように同期をとるための同期信号を出力するための位置で、搬出側ロボット５がこれら同期ポイントOP7およびOP8上に到達すると、同期信号Ａ，Ｂがそれぞれオンになる。すなわち、後述する搬入側の制御において、これら同期信号Ａ，Ｂのオンオフ状態が判定される事で搬入側ロボット４の進入可領域が決定される。詳細は後述する。
【００２５】
図６および図７は、搬入側ロボット４の動作内容を示すもので、図６は搬入側ロボットがワークを把持してプレス機械に進入してワークをプレス機械の所定位置にセットするまでの進入工程を示し（SCENE3）、図７は搬入側ロボットがプレス機械から脱出する際の脱出工程を示している（SCENE4）。
【００２６】
図６の進入工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点IP1〜IP6にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００２７】
IP1；ツイスト軸回転可の位置
IP2；プレス干渉外位置
IP3；同期ポイント
IP4；同期ポイント
IP5；金型上方位置
IP6；ワークアンクランプ位置
IP1〜IP2の区間…プレスを動作させても搬入側ロボット４がプレスに干渉することのないプレス干渉外領域である。
【００２８】
IP2〜IP3の区間…クランク角に対する所定の条件が整えば（具体的にはクランク角がゾーンＤに入っていれば）、ロボットハンドの先端のみであれば進入可としている領域
IP3〜IP4の区間…搬出側ロボット５が図５に示した同期ポイントOP7に達すると（同期信号Ａがオンになると）、初めて進入できる区間、勿論進入の際にはクランク角はゾーンＤに入っている必要がある
IP4〜IP5の区間…搬出側ロボット５が図５に示した同期ポイントOP8に達すると（同期信号Ｂがオンになると）、初めて進入できる区間、勿論進入の際にはクランク角はゾーンＤに入っている必要がある。
【００２９】
図７の脱出工程においては、ロボットは予め教示された複数の教示点IP7〜IP8〜IP1にそった軌跡上をＰＴＰ補間又はＣＰ補間しながら移動する。
【００３０】
IP7；金型上方
IP8；プレス干渉外位置
IP1；ツイスト軸回転可の位置
図８は、前述した搬出側ロボット５の搬出工程と搬入側ロボット４の搬入工程の同期制御を示すためのもので、前述したように搬入側ロボット４は、搬出側ロボット５が同期ポイントOP7に達すると（同期信号Ａがオンになると）、IP3〜IP4の区間に進入することができ、また、搬出側ロボット５が同期ポイントOP8に達すると（同期信号Ｂがオンになると）、IP4〜IP5の区間に進入することができるように制御される。
【００３１】
以下、図９〜図１２のフローチャートに従って前記図４〜図８に示した各工程におけるロボットコントローラ１０の動作を詳述する。
【００３２】
まず、図９のフローチャートに従って図４に示した搬出側ロボット５の進入工程に関するロボットコントローラ１０（搬出コントローラ１０ｂ）の制御手順について説明する。
【００３３】
この進入工程において、搬出コントローラ１０ｂは、まず排出側ロボット５を教示点OP1まで移動させ（ステップ１００）、該移動を確認すると、排出側ロボット５がツイスト軸３を回転しても良い姿勢をとっているか否かを確認して、ツイスト軸３を旋回させる（ステップ１１０、１２０）。そして、ツイスト軸が所定の停止領域内に位置している事を確認した後（ステップ１３０）、排出側ロボット５に対し教示点OP2への移動を開始させる（ステップ１４０）。
【００３４】
次に、排出コントローラ１０ｂは、プレスクランク角が図１に示したゾーンＣに入っていることを示すゾーンＣ信号がオンになっているか否かを確認し（ステップ１５０）、否の場合はロボットが教示点OP2へ到達したか否かを確認する（ステップ１６０）。そして、ロボットが教示点OP2へ到達している場合は、ゾーンＣ信号の状態を再度確認し（ステップ１７０）、ゾーンＣ信号がオンになっていない場合は、ロボットを教示点OP2で停止させ、ゾーンＣ信号がオンになるまで待機させる（ステップ１８０）。このように、制御手順がステップ１５０、１６０、１７０、１８０を経由する場合は、ロボットの動きがプレスの動きに比べ早い場合であり、このような場合は、ロボットは教示点OP2で停止した状態でゾーンＣ信号がオンになるまで待機し、ゾーンＣ信号がオンになったのを確認してからその後の手順を実行する。
【００３５】
一方、制御手順がステップ１５０、１６０のみを経由してその後の手順１９０に移行される場合は、プレスの動きに比べロボットの動きが遅い場合であり、このような場合は、ロボットが教示点OP1から教示点OP2への移動の途中であるにもかかわらず、ゾーンＣ信号がオンになった時点でその目標位置を教示点OP3に変更するようにして（ステップ２２０参照）、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００３６】
次に、ステップ１９０においては、搬出コントローラ１０ｂは、ツイスト軸３が位置決めを完了していることを確認した後、プレス干渉外Ｂ信号をオフにしてこれを上位の集中制御装置２０に報告するとともに、前記同期信号Ａ，Ｂをオフ状態にリセットする（ステップ２００、２１０）。
【００３７】
なお、プレス干渉外Ｂ信号（オン）は、ロボットが先の図４の教示点OP1〜OP2の区間に位置していることを示しており、この信号をオフにするという事はロボットが先の図４の教示点OP2〜OP5の区間に位置していることを示す事になる。このプレス干渉外Ｂ信号は、集中制御装置２０において、安全管理のために用いられる。
【００３８】
次に、ステップ２２０において、搬出コントローラ１０ｂは，ロボットに教示点OP3への移動を開始させた後、プレスクランク角が図１に示したゾーンＤに入っていることを示すゾーンＤ信号がオンになっているか否かを確認し（ステップ２３０）、否の場合はロボットが教示点OP3へ到達したか否かを確認する（ステップ２４０）。そして、ロボットが教示点OP3へ到達している場合は、ゾーンＤ信号の状態を再度確認し（ステップ２５０）、ゾーンＤ信号がオンになっていない場合は、ロボットを教示点OP3で停止させ、ゾーンＤ信号がオンになるまで待機させる（ステップ２６０）。前述と同様に、制御手順がステップ２３０、２４０、２５０、２６０を経由する場合は、ロボットの動きがプレスの動きに比べ早い場合であり、このような場合は、ロボットは教示点OP3で停止した状態でゾーンＤ信号がオンになるまで待機し、ゾーンＤ信号がオンになったのを確認してからその後の手順を実行する。
【００３９】
一方、制御手順がステップ２３０、２４０のみを経由してその後の手順２７０に移行される場合は、プレスの動きに比べロボットの動きが遅い場合であり、このような場合は、ロボットが教示点OP3に到達していないにもかかわらず、ゾーンＤ信号がオンになった時点でその目標位置を教示点OP4に変更するようにして（ステップ２８０参照）、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００４０】
次に、ステップ２７０においては、搬出コントローラ１０ｂはプレス干渉外Ａ信号をオフにし、これを集中制御装置２０に報告する。なお、プレス干渉外Ａ信号（オン）は、ロボットが先の図４の教示点OP1〜OP3の区間に位置していることを表しており、この信号をオフにするという事はロボットが先の図４の教示点OP3〜OP5の区間に位置していることを示す事になる。このプレス干渉外Ａ信号も集中制御装置２０において安全管理のために用いられる。
【００４１】
次に、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP4を経て進入工程の最終目的位置である教示点OP5まで移動させる（ステップ２８０、２９０）。
【００４２】
以上が、搬出ロボット５における進入工程の詳細である。
【００４３】
次に、図１０のフローチャートに従って図５に示した搬出側ロボット５の脱出工程に関する搬出コントローラ１０ｂの制御手順について説明する。
【００４４】
先の進入工程によってロボットが教示点OP5に到達したのが確認されると、搬出コントローラ１０ｂは、ハンドクランプ指令をロボットに出力して、ロボットにワーク把持動作を実行させる（ステップ３００）。また、搬出コントローラ１０ｂは、上記ハンドクランプ指令を出力した時点で、監視タイマをスタートさせ、経過時間Ｔをカウントする（ステップ３１０）。そして、所定の設定時間ＴLimが経過する前に、ハンドクランプが確認された場合は、その後手順をステップ３４０に移行させるが、設定時間ＴLimが経過してもハンドクランプが確認されない場合は、ロボット及びプレス機械を緊急停止させる（ステップ３２０、３３０）。
【００４５】
ハンドクランプが確認された場合、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP6を経て教示点OP7まで移動させ（ステップ３４０、３５０）、ロボットが教示点OP7に到達した時点で同期信号Ａをオンにする（ステップ３６０）。この同期信号Ａは前述したように、搬入側ロボット４の進入可の領域を識別するために用いられる。
【００４６】
さらに、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP8まで移動させ、ロボットが教示点OP8に到達した時点で同期信号Ｂをオンにする（ステップ３７０、３８０）。この同期信号Ｂも、搬入側ロボット４の進入可の領域を識別するために用いられる。
【００４７】
次に、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP9まで移動させ、ロボットが教示点OP9に到達した時点で、オフしていたプレス干渉外Ａ信号及びプレス干渉外Ｂ信号をオンにし、これを集中制御装置２０に報告する（ステップ３９０、４００）。
【００４８】
この後、搬出コントローラ１０ｂは、ロボットを教示点OP1まで移動させた後、逆軸ロボットすなわち、搬入側ロボット４がツイスト軸を回転してもよい姿勢である事を確認してツイスト軸を回転させる（ステップ４１０〜４３０）。
【００４９】
以上が、搬出ロボット５の脱出工程の詳細である。
【００５０】
次に、図１１のフローチャートに従って図６に示した搬入側ロボット４の進入工程に関するロボットコントローラ１０（搬入コントローラ１０ａ）の制御手順について説明する。
【００５１】
この進入工程においては、搬入コントローラ１０ａは、まずワークを把持した状態の排入側ロボット４を教示点IP1まで移動させ（ステップ５００）、該移動を確認すると、排入側ロボット４がツイスト軸３を回転しても良い姿勢をとっているか否かを確認して、ツイスト軸３を旋回させる（ステップ５１０、５２０）。そして、ツイスト軸が所定の停止領域内に位置している事を確認した後（ステップ５３０）、排入側ロボット４に対し教示点IP2への移動を開始させる（ステップ５４０）。
【００５２】
次に、搬入コントローラ１０ａは、プレス内にこれ以上進入していいか否かを確認する（ステップ５５０）。進入可の条件は以下のとおりである。
【００５３】
(1)クランク角がゾーンＤに入っているゾーンＤ信号がオン
(2)プレス加工完了信号がオン（前回のプレス加工が正常終了しているという意味（集中制御装置２０からの信号により判断する）
(3)プレス内にワークが存在していない（直前の排出工程においてハンドクランプが確認された）
以上の進入可条件が満足されていない場合、搬入コントローラ１０ａは、ロボットが教示点IP2へ到達したか否かを確認する（ステップ５６０）。そして、ロボットが教示点IP2へ到達している場合は、上記進入可条件を再度確認し（ステップ５７０）、進入可条件が満足されていない場合は、ロボットを教示点IP2で停止させ、進入可条件が満足されるまで待機させる（ステップ５８０）。このように、制御手順がステップ５５０、５６０、５７０、５８０を経由する場合は、ロボットの動きがプレスの動きに比べ早い場合であり、このような場合は、ロボットは教示点IP2で停止した状態で進入可条件が満足されるまで待機し、進入可条件が満足されたのを確認してからその後の手順を実行する。
【００５４】
一方、制御手順がステップ５５０、５６０のみを経由してステップ５９０に移行される場合は、プレスの動きに比べロボットの動きが遅い場合であり、このような場合は、ロボットが教示点IP2に到達していないにもかかわらず、進入可条件が満足された時点でその目標位置を教示点IP3に変更するようにして（ステップ６００参照）、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００５５】
次に、ステップ５９０においては、プレス干渉外Ａ信号をオフにするともに、プレス加工完了信号をリセットし、これらを集中制御装置２０に報告した後、ロボットを教示点IP3に向けて移動開始させる（ステップ６００）。
【００５６】
次に、搬入コントローラ１０ａは、同期信号Ａの状態を確認し（ステップ６１０）、同期信号Ａがオフの場合は、ロボットが教示点IP3へ到達したか否かを確認する（ステップ６２０）。そして、ロボットが教示点IP3へ到達している場合は、再度同期信号Ａの状態を確認し（ステップ６３０）、同期信号Ａが依然オフである場合は、ロボットを教示点IP3で停止させ、同期信号Ａがオンになるまで待機させる（ステップ６４０）。そして、同期信号Ａがオンになったのを確認してから、次のステップ６５０の手順に移行する。そして、ステップ６５０で、同期信号Ｂの状態を確認し、同期信号Ｂがオフの場合は、ロボットを教示点IP4に向けて移動開始する（ステップ６６０）。次に、ステップ６７０において、同期信号Ｂの状態を確認し、同期信号Ｂがオフの場合は、ロボットが教示点IP4へ到達したか否かを確認する（ステップ６８０）。そして、ロボットが教示点IP4へ到達している場合は、ロボットを教示点IP4で停止させた後（ステップ６９０）、同期信号Ｂがオンになったのを確認してから（ステップ７００）、ロボットを次の教示点IP5に向けて移動させる。
【００５７】
このように、手順が、ステップ６１０から、ステップ６２０〜ステップ７００を経由してステップ７１０に移行するような場合は、同期信号Ａ，Ｂの状態を確認しながら全ての教示点IP3、IP4を経由して教示点IP5に到達するようロボットが制御される。
【００５８】
一方、ステップ６２０でロボットが教示点IP3に到達した事が確認される前に、同期信号Ａがオンであることがステップ６１０で確認された場合は、同期信号Ｂの状態を確認し（ステップ６５０）、同期信号Ｂがオフの場合は、ロボットが教示点IP3に到達する前に、ロボットの目標位置を教示点IP3から教示点IP4に変更するようにして、より効率の良いロボットの動きを実現している。
【００５９】
さらに、ロボットが目標位置IP4に向けて移動している最中に、同期信号Ｂがオンになった場合も（ステップ６７０、６８０）、ロボットの目標位置を教示点IP4から教示点IP5に変更するようにして、教示点IP4を経由させることなく、教示点IP5への移動を実行させるようにしている。
【００６０】
また、上記制御によれば、搬入側ロボット４の進入可領域は搬出側ロボットの動作状態を示す前記同期信号Ａ，Ｂのオンオフ状態によって、リアルタイムに変更されるようになっている。すなわち、搬入側ロボット４は、搬出側ロボット５が同期ポイントOP7の外側に達すると（同期信号Ａがオンになると）、教示点IP4までは進入することができ、搬出側ロボット５が同期ポイントOP8の外側に達すると（同期信号Ｂがオンになると）、教示点IP5までは進入することができるように制御される。
【００６１】
その後、搬入コントローラ１０ａは、ロボットを教示点IP5を経由させた後、本進入工程における最終目的位置IP6まで移動させる。
【００６２】
以上が、搬入ロボット４による進入工程の詳細である。
【００６３】
次に、図１２のフローチャートに従って図７に示した搬入側ロボット４の脱出工程に関する搬入コントローラ１０ａの制御手順について説明する。
【００６４】
先の進入工程によってロボットが教示点IP6に到達したのが確認されると、搬入コントローラ１０ａは、ハンドアンクランプ指令をロボットに出力して、ロボットにワーク解放動作を実行させる（ステップ７３０）。また、上記ハンドアンクランプ指令を出力した時点で、監視タイマをスタートさせ、経過時間Ｔをカウントする（ステップ７４０）。そして、所定の設定時間ＴLimが経過する前に、ハンドアンクランプが確認された場合は、その後手順をステップ７７０に移行させるが、設定時間ＴLimが経過してもハンドアンクランプが確認されない場合は、ロボット及びプレス機械を緊急停止させる（ステップ７５０、７６０）。
【００６５】
ハンドアンクランプが確認された場合は、その後ロボットを教示点IP7まで移動させた後（ステップ７７０）、プレス起動タイマをスタートさせ、経過時間ＴＰをカウントする（ステップ７８０）。
【００６６】
つぎに、搬入コントローラ１０ａは、ロボットを教示点IP8まで移動させた後、プレス起動タイマの経過時間ＴＰを所定の設定時間ＴＰLimと比較し（ステップ８００）、ＴＰ＞ＴＰLimである場合はプレスに起動指令を出力してプレスを起動させるとともに（ステップ８４０）、ロボットが教示点IP8に到達しているか否かを確認し（ステップ８５０）、未到着である場合にゾーンＢ信号がオンである場合は（プレスクランク角がロボット進入不可角度領域である図１のゾーンＢに位置している）、プレス及びロボットを非常停止させる（ステップ８６０）。一方、ステップ８６０において、ゾーンＢ信号がオンでない場合は、教示点IP8への到達を確認した後、プレス干渉外Ａ信号をオンにした後、ロボットを教示点IP1まで移動させる（ステップ８８０）。この後、搬入コントローラ１０ａは、逆軸ロボットすなわち、搬出側ロボット５がツイスト軸を回転してもよい姿勢である事を確認してツイスト軸を回転させる（ステップ８９０〜９００）。
【００６７】
一方、ステップ８００の比較において、ＴＰ≦ＴＰLimである場合、搬入コントローラ１０ａは、ロボットを教示点IP8まで移動させた後、プレス干渉外Ａ信号をオンにし、さらに、プレスに起動指令を出力してプレスを起動させる（ステップ８１０〜８３０）。
【００６８】
以上が、搬入ロボット４の脱出工程の詳細である。
【００６９】
図１３は、先の図４に示した搬出側ロボットの搬入工程における、教示点OP2から教示点OP4までの干渉（プレスとロボットとの干渉）の可能性がある区間における移動軌跡の教示手順を示すもので、以下その動作手順を説明する。なお、前述した教示点OP1、OP2、OP4、OP5は、オフライン教示によりにより予め教示している。
【００７０】
まずオペレータは、寸動操作によりプレスのスライドを下死点まで降下させた後（ステップ１０００）、ロボットを教示点OP2（プレス干渉外位置）まで移動させる（ステップ１０１０）。
【００７１】
次に、オペレータは教示点OP2から教示点OP4までの区間中に教示すべき複数の同期ポイント（この場合は最大８個とする）に関する同期ポイント番号Ｎ＝１を入力した後（ステップ１０２０）、ロボットサーボをオフにする（ステップ１０３０）。
【００７２】
次に、オペレータはプレスのスライドを現位置（この場合は下死点）から手動でクランク角に換算して１０゜〜１５゜程上昇させて、ロボットサーボをオンにする（ステップ１０４０、１０５０）。
【００７３】
次に、オペレータは、ロボットを教示点OP2から教示点OP4までの区間上を１同期ポイント分に対応する距離だけ移動して停止させる（ステップ１０６０）。そして、オペレータはこの移動させた位置が教示点OP2から教示点OP4までの軌跡においてロボットプレスが干渉しない最短位置であるか否かを確認し（ステップ１０７０）、否である場合はやり直しを実行する（ステップ１０８０）。
【００７４】
次に、オペレータはロボットが教示点OP4に到達したか否かを確認する（ステップ１０９０）。この場合は、まだ教示点OP4には到達していないので、手順はステップ１１００に移行する。ステップ１１００においては、前記教示したＮ＝１の同期ポイントデータが適正と判断されたので、このポイントデータ（位置データ及びこのときのプレスクランク角）が記憶される。次に、オペレータはポイント番号Ｎを＋１した後（ステップ１１１０）、この＋１したＮが８より大きいか否かを確認し（ステップ１１２０）、Ｎ＞８の場合はエラーを表示し、やり直しを実行する（ステップ１１４０）。Ｎ≦８の場合は、次に、プレスが上死点に到達したか否かを確認し（ステップ１１３０）、上死点に到達した場合は、エラーを表示し、やり直しを実行する（ステップ１１４０）。
ステップ１１３０で、上死点に到達していない場合は、手順をステップ１０４０に復帰させ、プレスのスライドを現位置から手動で１０゜〜１５゜程上昇させる。以下、上記と同様にして、Ｎ＝２のポイントデータを決定し、これを記憶する。
【００７５】
そして、このような処理を複数回繰り返すことにより、教示点OP2から教示点OP4までの区間における複数のポイントデータを教示する。なお、図４に示した、ロボット先端干渉外位置を示す教示点OP3としては、これを予めオフラインで教示するようにしてもよく、あるいは前記教示した複数の同期ポイントから適宜選択するようにしてもよい。
【００７６】
図１４は、先の図１３の手順によって教示されたOP2〜OP4間の複数の同期ポイントが実際に適正であるか否かを確認するための確認動作手順を示すもので、以下その動作を説明する。
【００７７】
この確認動作においては、オペレータはまずプレスのスライドを下死点にセットした後、ロボットサーボをオンにする。次に、オペレータは、ロボットを手動確認運転で移動させることによりロボットをプレスに進入させつつ、プレスを手動の寸動で１０゜〜１５゜ずつ上昇させる。ロボットは現クランク角に対応した位置にリアルタイムで移動するので、この移動中にプレス等と干渉する場合は、ロボット手動確認運転を中止し、教示をやり直す。
【００７８】
このような処理を複数回繰り返すことにより、教示点OP2から教示点OP4までの区間における複数の教示データの干渉の有無を確認する。
【００７９】
なお、前記図５〜図７に示した、搬出ロボットの脱出工程、搬入ロボットの進入脱出工程においても、前記同様な教示確認作業が実行される。
【００８０】
このように、上記教示作業によれば、専門知識の無い未熟なオペレータでも簡単に干渉を起こさないロボットの移動軌跡をティーチングすることができる。すなわち、オフラインでロボットとプレスが干渉を起こさないよう全ての教示点を教示するためには、大量の環境データが必要であり、この環境データは、金型形状、ワーク形状、ハンド形状、プレス周辺治具などの複合条件によって、その都度変化するので、このような大量の環境データを用いて適正なロボット軌跡を作成するのは、未熟な操作者には不可能である。
【００８１】
以上のように上記実施例では、搬入側ロボットとプレス、搬出側ロボットとプレス、さらには搬入側ロボットと搬出側ロボットを、それぞれの干渉を考慮してできるだけ待機時間が少なくなるよう効率良く同期運転（重ね合わせ運転）させているので、サイクルタイムを従来に比べ格段に向上させる事が可能になる。
【００８２】
なお、本発明は上記実施例に限定されることなく各種の変更が可能であり、例えば搬入搬出作業用ロボットとして双椀ではない１椀の多軸ロボットを使用するようにしてもよい。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、プレス機械が加工動作中であってプレスクランク角がロボットの進入を許容しない所定の角度範囲にあり、かつロボットの移動目標位置が干渉可能性のある金型間にある条件が満足された場合に限り、該目標位置への移動を待機させ、それ以外の条件下ではロボットを待機させずにプログラムどおりに動作させるようにしたので、サイクルタイムを向上させることができ、これにより生産効率が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレスクランク角に対応するロボットの動作態様を示す図。
【図２】プレスロボットシステムの一例を示す図。
【図３】制御系の一部を示すブロック図。
【図４】搬出側ロボットの進入工程を示す図。
【図５】搬出側ロボットの脱出工程を示す図。
【図６】搬入側ロボットの進入工程を示す図。
【図７】搬入側ロボットの脱出工程を示す図。
【図８】搬入及び搬出側ロボットの同期制御の説明図。
【図９】搬出側ロボットの進入工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１０】搬出側ロボットの脱出工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１１】搬入側ロボットの進入工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１２】搬入側ロボットの脱出工程の制御手順を示すフローチャート。
【図１３】ロボットに対する教示手順を示すフローチャート。
【図１４】教示軌跡の確認手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…プレス機械
２…双椀多軸ロボット
３…ツイスト軸
４…搬入側ロボット
５…搬出側ロボット
６…ワーク置き台
１０…ロボットコントローラ
１０ａ…搬入コントローラ
１０ｂ…搬出コントローラ
２０…集中制御装置
Claims (3)
- プレスクランク角を検出する検出器を具えたプレス機械と、このプレス機械に対するワークの搬入または搬出動作を実行するロボットとを具え、プレス機械とロボットを同期運転させるプレス機械とロボットの同期装置において、
プレスクランク角に関し、ロボットの進入を許容しない第１の角度領域とロボットの進入を許容する第２の角度領域を設定する第１の設定手段と、
ロボットの前記搬入または搬出動作に係る移動軌跡上の各目標位置に関し、プレス機械と干渉可能性がありプレスクランク角が前記第２の角度領域に属することを条件にロボットの進入を可とする第１の移動領域とプレス機械と干渉可能性のない第２の移動領域を設定する第２の設定手段と、
プレスクランク角が属する角度領域とロボットの現目標位置が属する移動領域とを突き合わせて、プレスクランク角が前記第１の角度領域に属し、かつロボットの現目標位置が前記第１の移動領域に属する条件が満足された場合に限り、該目標位置への移動を待機させ、それ以外の条件下ではロボットを待機させないようにロボットを制御する制御手段と、
を具えるプレス機械とロボットの同期装置。 - プレスクランク角が前記第１の角度領域に属する場合であって、かつ現目標位置が前記第２の移動領域に属し、次の目標位置が前記第１の移動領域に属する場合には、現目標位置への移動実行中にプレスクランク角が前記第１の角度領域から第２の角度領域に移行されると、この時点でロボットの目標位置を現目標位置から次の目標位置へ直ちに変更するよう制御する請求項１記載のプレス機械とロボットの同期装置。
- ワークの搬入動作を実行する搬入側ロボットとワークの搬出動作を実行する搬出側ロボットとが具えられ、
一方のロボットの各目標位置には、当該一方のロボットと他のロボットとが干渉しないように同期をとるための同期信号を出力するための位置である同期ポイントが含まれ、
前記一方のロボットの現在位置が前記同期ポイントであるときには同期信号が出力され、
前記他のロボットの第１の移動領域には、前記同期信号が出力されていることを条件にロボットの進入を可とする第３の移動領域が含まれ、
前記他のロボットは、前記同期信号が出力されていることを条件に、前記第３の移動領域へ進入されるように制御されること
を特徴とする請求項１記載のプレス機械とロボットの同期装置。
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