JP5430526B2 - タンデムプレスラインの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、タンデムプレスラインの制御方法に関し、更に詳しくは、プレス機とロボット、又は、ロボット同士の干渉を防止すると共に、プレス加工の生産性を向上させることが可能なタンデムプレスラインの制御方法に関する。

複数のプレス機が配列され、シートを順次プレス加工するタンデムプレスが知られている。タンデムプレスラインにおいては、一般に、ロボット等の自動搬送装置によるシートの投入・取出し動作及びプレス機によるプレス動作の起動タイミングをタイマー設定で調整している。

ところが、かかるタイマーは、オペレータの経験則により設定されていることが多い。このため、プレス機とロボット、又は、ロボット同士の衝突（以下「干渉」ともいう。）が生じたり、生産に時間がかかってしまう等の問題がある。

これに対し、タンデムプレスラインを制御する方法が検討されている。
例えば、複数のプレス機を配列し、隣接する上流側プレス機と下流側プレス機との間にシート搬送装置（ロボット）を配置したタンデムプレスラインの運転制御方法において、上流側プレス機の動作に応じた信号に基づいて下流側プレス機の動作を制御し、上流側プレス機近傍のシート搬送区間では、上流側プレス機の動作に応じた信号に基づいてシート搬送装置の動作を制御し、下流側プレス機近傍のシート搬入区間では、下流側プレス機の動作に応じた信号に基づいてシート搬送装置の動作を制御し、上流側プレス機と下流側プレス機の間のシート搬送区間では、シート搬送装置が両プレス機とは切り離し、独立した信号に基づいてシート搬送装置の動作を制御するタンデムプレスラインの運転制御方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第０４／０９６５３３号パンフレット

しかしながら、上記特許文献１記載のタンデムプレスラインの制御方法においては、シート搬送装置（ロボット）と両プレス機とを同期運転させているため、ラインで一番遅い装置に動きを合わせる必要があり、その結果、生産性が低下する欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、プレス機とロボット、又は、ロボット同士の干渉を防止すると共に、プレス加工の生産性を向上させることが可能なタンデムプレスラインの制御方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、干渉が生じる可能性のある部分を監視領域とみなし、それぞれの監視領域間の距離を監視し、その情報に基づいてプレス機、上流側ロボット及び下流側ロボットの動作を制御することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（１）プレス機の上流側に配置された上流側ロボットの第１把持手段が、プレス前シートを把持し、プレス機に投入する投入ステップと、プレス機のスライドに固定された上金型を昇降移動させることにより、プレス前シートをプレスしプレス後シートとするプレスステップと、プレス機の下流側に配置された下流側ロボットの第２把持手段が、プレス後シートを把持し、プレス機から取り出す取出ステップと、を連続して行うタンデムプレスラインの制御方法において、第１把持手段及びプレス前シートを含む領域を第１監視領域とし、スライド及び上金型を含む領域を第２監視領域とし、第２把持手段及びプレス後シートを含む領域を第３監視領域とし、第１監視領域と第２監視領域との第１最短距離と、第１監視領域と第３監視領域との第２最短距離と、第２監視領域と第３監視領域との第３最短距離とを２次元の座標軸に基づいてＣＰＵで監視し、プレス機、上流側ロボット及び下流側ロボットの動作を制御するタンデムプレスラインの制御方法に存する。

本発明は、（２）第１最短距離、第２最短距離及び第３最短距離を監視し、プレス機、上流ロボット及び下流ロボットの起動タイミングを最適化する上記（１）記載のタンデムラインの制御方法に存する。

本発明は、（３）第１最短距離、第２最短距離又は第３最短距離が設定値よりも小さくなった場合、上流側ロボット、プレス機及び下流側ロボットの動作を停止させる上記（１）又は（２）に記載のタンデムプレスラインの制御方法に存する。

本発明は、（４）設定値が０〜５００ｍｍである上記（３）に記載のタンデムプレスラインの制御方法に存する。

本発明は、（５）上流側ロボット、プレス機及び下流側ロボットを停止させた時、第１把持手段及びプレス前シートが惰性により移動した位置までの領域を第１過移動領域とし、スライド及び上金型が惰性により移動した位置までの領域を第２過移動領域とし、第２把持手段及びプレス後シートが惰性により移動した位置までの領域を第３過移動領域とし、第１監視領域が第１過移動領域を更に含み、第２監視領域が第２過移動領域を更に含み、第３監視領域が第３過移動領域を更に含む上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のタンデムプレスラインの制御方法に存する。

本発明のタンデムプレスラインの制御方法においては、干渉が生じる可能性のある領域、すなわち、第１把持手段及びプレス前シートを含む領域を第１監視領域、スライド及び上金型を含む領域を第２監視領域、並びに、第２把持手段及びプレス後シートを含む領域を第３監視領域、と設定し、これらの距離（第１〜第３最短距離）を監視し、その情報に基づいてプレス機、上流側ロボット及び下流側ロボットの動作を制御することにより、同期運転を行なわずに、プレス機とロボット、又は、ロボット同士の干渉を防止すると共に、プレス加工の生産性を向上させることができる。すなわち、第１〜第３最短距離を極力小さくすることにより、シート搬送の効率を向上させることができ、一方で、経時的に第１〜第３最短距離のうちのいずれかの距離が設定値よりも小さくなった場合、プレス機及びロボットの動作を停止させればよい。なお、設定値は、例えば、０〜５００ｍｍとすることが好ましい。

例えば、第１最短距離、第２最短距離及び第３最短距離を監視し、プレス機、上流ロボット及び下流ロボットの起動タイミングを最適化することにより、プレス加工の生産性を確実に向上させることができる。

本発明のタンデムプレスラインの制御方法においては、第１把持手段及びプレス前シートが惰性により移動した位置までの領域を第１過移動領域をとし、スライド及び上金型が惰性により移動した位置までの領域を第２過移動領域をとし、第２把持手段及びプレス後シートが惰性により移動した位置までの領域を第３過移動領域をとし、これらを対応する第１〜第３監視領域にそれぞれ含めることにより、プレス機及びロボットの干渉をより確実に防止できる。

上記タンデムプレスラインの制御方法においては、第１最短距離、第２最短距離及び第３最短距離がいずれも２次元の座標軸に基づいてＣＰＵで監視されている場合、シートの大きさが変わっても、それに対応した距離とすることで、簡単にプレス機、上流側ロボット及び下流側ロボットの動作の制御ができるようになる。

図１は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行されるタンデムプレスラインの一部を示す概略側面図である。 図２は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行されるステップを示すフローチャートである。 図３の（ａ）は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行される投入ステップを説明するための概略側面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行されるプレスステップを説明するための概略側面図であり、（ｃ）は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行される取出ステップを説明するための概略側面図である。 図４は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法における監視領域を説明するための概略側面図である。 図５の（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法における監視領域を説明するための概略側面図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

タンデムプレスラインは、複数のプレス機と、隣合うプレス機の間に設けられ、シートを搬送するための複数のロボットとを備える。
以下、タンデムプレスラインの一部を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行されるタンデムプレスラインの一部を示す概略側面図である。
図１に示すように、タンデムプレスライン１００は、シートをプレスするプレス機１０と、プレス機１０の上流側に配置されたロボット（以下「上流側ロボット」という。）２０と、プレス機１０の下流側に配置されたロボット（以下「下流側ロボット」という。）３０と、を有する。

プレス機１０は、通常、シートを所定の型にプレスするための上金型１１及び下金型１２と、上金型１１を支持するスライド１３とを有する。
プレス機１０においては、スライド１３と上金型１１とが一体となっており、スライドの昇降移動に基づいて、上金型１１も昇降移動する。
プレス機１０においては、シートが下金型の上に位置決めして載置され、上金型１１と下金型１２との間でプレスされると、上金型１１及び下金型１２に基づいた形状となるようになっている。

上流側ロボット２０は、回転軸２１と、該回転軸２１を中心に回転可能なアーム（以下便宜的に「第１アーム」という。）２２と、プレス機１０にてプレスする前のシート（以下便宜的に「プレス前シート」という。）Ｗ１を把持可能な把持手段（以下便宜的に「第１把持手段」という。）２３とを有する。
かかる上流側ロボット２０においては、回転軸２１を中心に、第１アーム２２を反転させることにより、プレス前シートＷ１をプレス機１０に投入可能となっている。

下流側ロボット３０は、回転軸３１と、該回転軸３１を中心に回転可能なアーム（以下便宜的に「第２アーム」という。）３２と、プレス機１０にてプレスした後のシート（以下便宜的に「プレス後シート」という。）Ｗ２を把持可能な把持手段（以下便宜的に「第２把持手段」という。）３３とを有する。
かかる下流側ロボット３０においては、回転軸３１を中心に、第２アーム３２を反転させることにより、プレス後シートＷ２をプレス機１０から取出し可能となっている。

図２は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行されるステップを示すフローチャートである。
図２に示すように、タンデムプレスライン１００の制御方法は、上流側ロボット２０がプレス前シートＷ１をプレス機１０に投入する投入ステップＳ１と、プレス機１０がプレス前シートＷ１をプレスしプレス後シートＷ２とするプレスステップＳ２と、下流側ロボット３０がプレス後シートＷ２をプレス機１０から取り出す取出ステップＳ３と、を備える。

図３の（ａ）は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行される投入ステップを説明するための概略側面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行されるプレスステップを説明するための概略側面図であり、（ｃ）は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法が遂行される取出ステップを説明するための概略側面図である。

投入ステップＳ１においては、プレス機１０の上金型１１及びスライド１３が上方にあるとき、上流側ロボット２０の第１アーム２２の第１把持手段２３が、プレス前シートＷ１を把持しながらプレス機１０内に侵入し、図３の（ａ）に示すように、プレス機１０の下金型１２の上にプレス前シートＷ１を載置する。これにより、プレス前シートＷ１がプレス機１０に投入される。なお、上流側ロボット２０は、その後、回転軸２１を中心に第１アーム２２を反転させることにより、プレス機１０から退避させ、次のプレス前シート（図示しない）を取りに行く。

次に、プレスステップＳ２においては、図３の（ｂ）に示すように、プレス機１０のスライド１３に固定された上金型１１を下降移動させることにより、プレス前シートＷ１がプレスされ、プレス後シートＷ２となる。
そして、プレス後は、プレス機１０のスライド１３に固定された上金型１１を上昇移動させる。

次に、取出ステップＳ３においては、プレス機１０の上金型１１及びスライド１３が上方にあるうちに、下流側ロボット３０の第２アーム３２の第２把持手段３３をプレス機１０に侵入させ、図３の（ｃ）に示すように、プレス後シートＷ２を第２アーム３２の第２把持手段３３に把持させる。
そして、下流側ロボット３０は、回転軸３１を中心に第２アーム３２を反転させることにより、プレス機１０から退避させると共に、プレス後シートＷ２を取り出す。

上記タンデムプレスラインにおいては、これらのステップを繰り返すことにより、シートが連続してプレスされる。また、タンデムプレスラインにおいては、ロボット、プレス機が交互に連続して配置されているので、プレス機毎にこれらのステップが遂行されることになる。
このとき、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法においては、これらのステップ時に、２次元の第１監視領域と第２監視領域と第３監視領域とを設け、これらの互いの距離を監視する。

図４は、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法における監視領域を説明するための概略側面図である。
図４に示すように、第１監視領域Ｐ１は、第１把持手段２３及びプレス前シートＷ１を含む領域となっている。すなわち、２次元の座標を想定し、各ステップ時に、上金型１１、スライド１３、第２把持手段３３及びプレス後シートＷ２と衝突する恐れがある第１把持手段２３と、同様に、上金型１１、スライド１３、第２把持手段３３及びプレス後シートＷ２と衝突する恐れがあるプレス前シートＷ１と、が含まれる長方形の領域を第１監視領域Ｐ１とする。
第２監視領域Ｐ２は、上金型１１及びスライド１３を含む領域となっている。すなわち、２次元の座標を想定し、各ステップ時に、第１把持手段２３、プレス前シートＷ１、第２把持手段３３及びプレス後シートＷ２と衝突する恐れがある上金型１１と、同様に、第１把持手段２３、プレス前シートＷ１、第２把持手段３３及びプレス後シートＷ２と衝突する恐れがあるスライド１３と、が含まれる長方形の領域を第２監視領域Ｐ２とする。
第３監視領域Ｐ３は、第２把持手段３３及びプレス後シートＷ２を含む領域となっている。すなわち、２次元の座標を想定し、各ステップ時に、上金型１１、スライド１３、第１把持手段２３及びプレス前シートＷ１と衝突する恐れがある第２把持手段３３と、同様に、上金型１１、スライド１３、第１把持手段２３及びプレス前シートＷ１と衝突する恐れがあるプレス後シートＷ２と、が含まれる長方形の領域を第３監視領域Ｐ３とする。

次に、各ステップの際、第１監視領域Ｐ１と第２監視領域Ｐ２との最短の距離（以下便宜的に「第１最短距離」という。）Ｔ１を設定し、第１監視領域Ｐ１と第３監視領域Ｐ３との最短の距離（以下便宜的に「第２最短距離」という。）Ｔ２を設定し、第２監視領域Ｐ２と第３監視領域Ｐ３との最短の距離（以下便宜的に「第３最短距離」という。）Ｔ３を設定する。

そして、第１最短距離Ｔ１、第２最短距離Ｔ２及び第３最短距離Ｔ３を監視して、プレス機１０、上流側ロボット２０及び下流側ロボット３０の動作を制御する。そして、上述した各ステップを連続して行うことになる。

プレス機１０、上流側ロボット２０及び下流側ロボット３０の動作の制御においては、例えば、第１最短距離Ｔ１、第２最短距離Ｔ２及び第３最短距離Ｔ３を極力小さくすることにより、シート搬送の効率を向上させることができる。これにより、プレス加工の生産性が極めて向上することになる。
また、例えば、経時的に第１〜第３最短距離のうちのいずれかの距離が設定値よりも小さくなった場合、プレス機及びロボットの動作を停止させる。これにより、プレス機とロボット、又は、ロボット同士の干渉を防止することができる。ここで、上記設定値は、任意に定めることができるが、例えば、０〜５００ｍｍに設定すればよく、確実な安全性を考慮すると、１００〜５００ｍｍに設定することが好ましい。

本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法において、第１最短距離Ｔ１、第２最短距離Ｔ２又は第３最短距離Ｔ３が設定した範囲を下まわった場合、上流側ロボット２０、プレス機１０及び下流側ロボット３０の動作を停止させる停止機能（図示しない）が設けられている。このため、上流側ロボット２０、プレス機１０及び下流側ロボット３０の動作を確実に停止させることができ、干渉の被害の拡大を抑制できる。

タンデムプレスラインの制御方法においては、第１最短距離、第２最短距離及び第３最短距離がいずれも２次元の座標軸に基づいてＣＰＵで監視されている。このため、仮にシートの大きさが変わっても、それに対応した距離とすることで、簡単にプレス機１０、上流側ロボット２０及び下流側ロボット３０の動作の制御ができるようになる。

タンデムプレスラインの制御方法において、プレス機１０、上流側ロボット２０及び下流側ロボット３０の起動は、それぞれ図示しないタイマーによって制御されている。
したがって、例えば、第１最短距離、第２最短距離及び第３最短距離を監視し、その情報に基づいて、プレス機１０、上流ロボット２０及び下流ロボット３０の起動タイミングを最適化することにより、プレス加工の生産性を確実に向上させることができる。

また、それらのタイマーは、シーケンサーによって制御される。なお、シーケンサーには、各タイマーの制御プログラムが予め登録（記憶）されており、これを読み出すようになっている。
したがって、本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法においては、第１最短距離、第２最短距離及び第３最短距離をＣＰＵで監視し、その情報に基づいて、タイマーの起動タイミングを最適化させ、シーケンサーで制御させている。

タンデムプレスラインの制御方法においては、加工速度やシートの大きさが変わっても、第１最短距離Ｔ１、第２最短距離Ｔ２又は第３最短距離Ｔ３を監視することができる。
また、第１最短距離Ｔ１、第２最短距離Ｔ２又は第３最短距離Ｔ３が小さくなったことに基づいて、ＣＰＵが停止信号をプレス機又はロボットに発信することも可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、シートの搬送速度が極めて速い場合、ロボット及びプレス機の動作を停止機能により停止させても惰性により移動してしまう領域が生じる。これに基づくプレス機とロボットとの衝突を防止するため、予め惰性により移動する領域を定めて上述した監視領域に含めることが好ましい。なお、惰性により移動する距離は、重量と速度、加速度によって変化する。

図５の（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法における監視領域を説明するための概略側面図である。
上述した実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法においては、第１監視領域Ｐ１は、第１把持手段２３及びプレス前シートＷ１を含む領域となっているが、これに、停止機能により停止させた時、第１把持手段２３及びプレス前シートＷ１が惰性により移動した位置までの領域（以下便宜的に「第１過移動領域」という。）Ｒ１を含める。すなわち、図５の（ａ）に示すように、第１監視領域Ｑ１を第１把持手段２３、プレス前シートＷ１及び第１過移動領域Ｒ１を含む領域とする。
また、同様に、第２監視領域Ｐ２は、スライド１３及び上金型１１を含む領域となっているが、これに、停止機能により停止させた時、スライド１３及び上金型１１が惰性により移動した位置までの領域（以下便宜的に「第２過移動領域」という。）Ｒ２を含める。すなわち、図５の（ｂ）に示すように、第２監視領域Ｑ２をスライド１３、上金型１１及び第２過移動領域Ｒ２を含む領域とする。
さらに、同様に、第３監視領域Ｐ３は、第２把持手段３３及びプレス後シートＷ２を含む領域となっているが、これに、停止機能により停止させた時、第２把持手段３３及びプレス後シートＷ２が惰性により移動した位置までの領域（以下便宜的に「第３過移動領域」という。）Ｒ３を含める。すなわち、図５の（ｃ）に示すように、第３監視領域Ｑ３を第２把持手段３３、プレス後シートＷ２及び第３過移動領域Ｒ３を含む領域とする。

これらのことにより、仮にシートの搬送速度が速い場合であっても、プレス機及びロボットの干渉を確実に防止できる。

本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法は、タンデムプレスラインのみならず、トランスファープレスライン等の制御に適用することも可能である。

本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法は、第１最短距離、第２最短距離及び第３最短距離が２次元の座標軸に基づいてＣＰＵで監視されているが、３次元の座標軸に基づいてＣＰＵで監視されていてもよい。

本実施形態に係るタンデムプレスラインの制御方法においては、タイマーをシーケンサーによって制御させているが、これに限定されるものではない。
例えば、ＣＰＵと、入出力インターフェースと、記録手段であるＲＡＭ及びＲＯＭと、外部コンピュータ等に対する通信手段と、ハードディスク等の内部記録部と、所定の外部記録媒体を用いるためのドライバとを有する制御手段によって制御させてもよい。

本発明のタンデムプレスラインの制御方法は、タンデムプレスラインによるプレス加工に利用できる。そうすると、プレス機及びロボットの干渉が防止でき、シート搬送の効率を向上させることができる。

１０・・・プレス機
１１・・・上金型
１２・・・下金型
１３・・・スライド
２０・・・上流側ロボット（ロボット）
２１・・・回転軸
２２・・・第１アーム
２３・・・第１把持手段
３０・・・下流側ロボット（ロボット）
３１・・・回転軸
３２・・・第２アーム
３３・・・第２把持手段
１００・・・タンデムプレスライン
Ｐ１，Ｑ１・・・第１監視領域
Ｐ２，Ｑ２・・・第２監視領域
Ｐ３，Ｑ３・・・第３監視領域
Ｒ１・・・第１過移動領域
Ｒ２・・・第２過移動領域
Ｒ３・・・第３過移動領域
Ｓ１・・・投入ステップ
Ｓ２・・・プレスステップ
Ｓ３・・・取出ステップ
Ｔ１・・・第１最短距離
Ｔ２・・・第２最短距離
Ｔ３・・・第３最短距離
Ｗ１・・・プレス前シート
Ｗ２・・・プレス後シート

Claims (5)

1. プレス機の上流側に配置された上流側ロボットの第１把持手段が、プレス前シートを把持し、前記プレス機に投入する投入ステップと、
   前記プレス機のスライドに固定された上金型を昇降移動させることにより、前記プレス前シートをプレスしプレス後シートとするプレスステップと、
   前記プレス機の下流側に配置された下流側ロボットの第２把持手段が、前記プレス後シートを把持し、前記プレス機から取り出す取出ステップと、を連続して行うタンデムプレスラインの制御方法において、
   前記第１把持手段及び前記プレス前シートを含む領域を第１監視領域とし、
   前記スライド及び前記上金型を含む領域を第２監視領域とし、
   前記第２把持手段及び前記プレス後シートを含む領域を第３監視領域とし、
   前記第１監視領域と前記第２監視領域との第１最短距離と、前記第１監視領域と前記第３監視領域との第２最短距離と、前記第２監視領域と前記第３監視領域との第３最短距離とを２次元の座標軸に基づいてＣＰＵで監視し、前記プレス機、前記上流側ロボット及び前記下流側ロボットの動作を制御するタンデムプレスラインの制御方法。
2. 前記第１最短距離、前記第２最短距離及び前記第３最短距離を監視し、前記プレス機、前記上流ロボット及び前記下流ロボットの起動タイミングを最適化する請求項１記載のタンデムラインの制御方法。
3. 前記第１最短距離、前記第２最短距離又は前記第３最短距離が設定値よりも小さくなった場合、前記上流側ロボット、前記プレス機及び前記下流側ロボットの動作を停止させる請求項１又は２に記載のタンデムプレスラインの制御方法。
4. 前記設定値が０〜５００ｍｍである請求項３記載のタンデムプレスラインの制御方法。
5. 前記上流側ロボット、前記プレス機及び前記下流側ロボットを停止させた時、前記第１把持手段及び前記プレス前シートが惰性により移動した位置までの領域を第１過移動領域とし、
   前記スライド及び前記上金型が惰性により移動した位置までの領域を第２過移動領域とし、
   前記第２把持手段及び前記プレス後シートが惰性により移動した位置までの領域を第３過移動領域とし、
   前記第１監視領域が前記第１過移動領域を更に含み、
   前記第２監視領域が前記第２過移動領域を更に含み、
   前記第３監視領域が前記第３過移動領域を更に含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のタンデムプレスラインの制御方法。

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