JP7031091B2 - Supply device and its control method - Google Patents
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本発明は、ビレットを加熱装置に供給する供給装置およびその制御方法に関するものであり、詳しくはビレットを損傷させることなく加熱装置に供給できる供給装置およびその制御方法に関するものである。 The present invention relates to a supply device for supplying a billet to a heating device and a control method thereof, and more particularly to a supply device capable of supplying the billet to the heating device without damaging the billet and a control method thereof.
ビレットを加熱装置に供給する供給装置が種々提案されている(例えば特許文献1参照)。一般的に従来の供給装置は、バラ荷のビレットを受け入れるホッパーと、ホッパーから投入されたビレットを撹拌させながら整列させて排出する排出部とで構成されていた。 Various supply devices for supplying billets to the heating device have been proposed (see, for example, Patent Document 1). Generally, a conventional supply device is composed of a hopper that receives billets of bulk cargo and a discharge unit that aligns and discharges billets introduced from the hopper while stirring.
コンテナからホッパーに投入される際に、ビレットどうしが衝突したり、ビレットがホッパーに衝突したりすることがあった。また排出部でビレットを整列させる際に、ビレットが撹拌されてビレットどうしが衝突することがあった。ビレットが特に柔らかい材料で構成されているときは、傷やへこみなどの損傷がビレットに発生することがあった。また騒音が発生することがあった。 When the container was put into the hopper, the billets sometimes collided with each other, and the billets sometimes collided with the hopper. In addition, when the billets were aligned at the discharge portion, the billets were agitated and the billets sometimes collided with each other. Damage such as scratches and dents could occur on the billet, especially when the billet was made of a soft material. In addition, noise may be generated.
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的はビレットを損傷させることなく加熱装置に供給できる供給装置およびその制御方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a supply device capable of supplying the heating device without damaging the billet and a control method thereof.
上記の目的を達成するための供給装置は、円柱形状のビレットが軸方向およびこの軸方向を直角に横断する幅方向および上下方向に並べて載置されるコンテナであり幅方向において中央部から両端に向かって上り傾斜となる一対の傾斜面で底面が形成される前記コンテナから加熱装置に前記ビレットを供給する供給装置であって、軸方向に並べられる複数の前記ビレットを一度に把持する把持部と、前記ビレットの位置情報を取得するセンサ部と、このセンサ部で取得される位置情報に基づき前記把持部の動作を制御する制御部とを備えていて、前記センサ部が、前記コンテナに載置されている前記ビレットの高さを幅方向に沿って複数取得する構成を有していて、前記制御部が、前記センサ部で取得される位置情報と、予め与えられる前記ビレットの直径と、予め与えられる一対の前記傾斜面のなす角とに基づき前記ビレットの座標を算出して、前記座標に基づき前記把持部の動作を制御して前記ビレットを前記コンテナから前記加熱装置に供給させる構成を有することを特徴とする。 The supply device for achieving the above object is a container in which columnar billets are placed side by side in the axial direction and in the width direction and the vertical direction crossing the axial direction at right angles, from the center to both ends in the width direction. A supply device that supplies the billets to the heating device from the container whose bottom surface is formed by a pair of inclined surfaces that are inclined upward toward the heating device, and a grip portion that grips a plurality of the billets arranged in the axial direction at one time. A sensor unit that acquires the position information of the billet and a control unit that controls the operation of the grip unit based on the position information acquired by the sensor unit are provided, and the sensor unit is placed in the container. It has a configuration in which a plurality of heights of the billets are acquired along the width direction, and the control unit has a position information acquired by the sensor unit, a diameter of the billet given in advance, and a predetermined diameter. It has a configuration in which the coordinates of the billet are calculated based on the angle formed by the pair of inclined surfaces, and the operation of the grip portion is controlled based on the coordinates so that the billet is supplied from the container to the heating device. It is characterized by that.
上記の目的を達成するための制御方法は、円柱形状のビレットが軸方向およびこの軸方向を直角に横断する幅方向および上下方向に並べて載置されるコンテナであり幅方向において中央部から両端に向かって上り傾斜となる一対の傾斜面で底面を形成される前記コンテナから加熱装置に前記ビレットを供給する供給装置の制御方法であって、前記ビレットを把持する把持部と、前記ビレットの位置情報を取得するセンサ部と、このセンサ部で取得される位置情報に基づき前記把持部の動作を制御する制御部とが前記供給装置に設置されていて、前記コンテナに載置されている前記ビレットの高さを幅方向に沿ってセンサ部で複数取得した後に、前記制御部に予め与えられる前記ビレットの直径および一対の前記傾斜面のなす角と、前記センサ部で取得される情報とに基づき前記制御部が前記ビレットの座標を算出して、前記座標に基づき前記把持部が軸方向に並べられる複数の前記ビレットを一度に把持して前記コンテナから前記加熱装置に供給することを特徴とする。 The control method for achieving the above object is a container in which columnar billets are placed side by side in the axial direction and in the width direction and the vertical direction crossing the axial direction at right angles, from the center to both ends in the width direction. It is a control method of a supply device that supplies the billet from the container whose bottom surface is formed by a pair of inclined surfaces that are inclined upward toward the heating device, and is a method of controlling a grip portion that grips the billet and position information of the billet. A sensor unit for acquiring the above and a control unit for controlling the operation of the grip portion based on the position information acquired by the sensor unit are installed in the supply device, and the billet mounted on the container. After acquiring a plurality of heights along the width direction by the sensor unit, the billet diameter and the angle formed by the pair of inclined surfaces given in advance to the control unit and the information acquired by the sensor unit are used. The control unit calculates the coordinates of the billets, and based on the coordinates, the grip portions grip the plurality of billets arranged in the axial direction at one time and supply the billets from the container to the heating device.
本発明によれば、ビレットは把持部で把持されて加熱装置に供給されるので、ビレットどうしで衝突することがない。ビレットの損傷を防止するには有利である。 According to the present invention, since the billets are gripped by the grip portion and supplied to the heating device, the billets do not collide with each other. It is advantageous to prevent damage to the billet.
以下、供給装置およびその制御方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図中ではコンテナに載置されるビレットの軸方向を矢印x、この軸方向xを直角に横断する幅方向を矢印y、上下方向を矢印zで示している。 Hereinafter, the supply device and its control method will be described based on the embodiment shown in the figure. In the figure, the axial direction of the billet placed on the container is indicated by an arrow x, the width direction crossing the axial direction x at a right angle is indicated by an arrow y, and the vertical direction is indicated by an arrow z.
図1に例示するように供給装置1は、産業用ロボットで構成することができる。産業用ロボットとは、多軸の自由度を持ち自動制御可能なマニピュレータをいう。供給装置1は、円柱形状のビレット2を把持する把持部3と、ビレット2の位置情報を取得するセンサ部4と、把持部3の動作を制御する制御部5とを備えている。
As illustrated in FIG. 1, the
図1および図2に例示するように把持部3は、軸方向xに並べられる複数のビレット2を一度に把持可能に構成されている。軸方向xに並べられる複数のビレット2は互いに分離している状態である。把持部3はコンテナCに載置されているビレット2を把持して次工程である加熱装置に供給する。
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the gripping
把持部3は例えば電磁石を備えていて、磁力でビレット2を吸着して把持することができる。把持部3の構成はこれに限らず、軸方向xに並べられる複数のビレット2をバラバラにすることなく一度に把持して、次工程である加熱装置に供給できる構成を有していればよい。把持部3は、例えばビレット2との間の空間の空気を吸引するブロアを備えていて、ビレット2との間に負圧を発生させることでビレット2を吸着して把持する構成を有していてもよい。
The
この実施形態では把持部3はマニピュレータの先端に設置されている。供給装置1はマニピュレータを備える構成に限定されない。コンテナCと加熱装置との間で把持部3を移動させることができる構成を有していればよい。
In this embodiment, the
センサ部4は、下方に位置するビレット2に向かってレーザ光を照射して、ビレット2までの距離を測定するレーザ距離計で構成されている。センサ部4は、レーザ光を所定の範囲で走査させる2Dレーザセンサで構成されてもよい。センサ部4の構成はこれに限らず、ビレット2の位置情報を取得できる構成を有していればよい。センサ部4は、例えば超音波センサや接触式の変位センサやその他のセンサで構成されてもよい。
The
この実施形態ではセンサ部4は把持部3の近傍に設置されていて、把持部3とともに移動する構成を有している。センサ部4の設置位置はこれに限定されない。コンテナCに載置されているビレット2の位置情報を取得できる位置にセンサ部4は設置されていればよく、例えばコンテナCの上方の構造物等に固定される構成にしてもよい。
In this embodiment, the
制御部5は、把持部3およびセンサ部4と図示しない信号線で接続されている。また制御部5はマニピュレータの動作を制御する制御装置にも信号線で接続されている。制御部5は、センサ部4で取得される情報に基づき把持部3およびマニピュレータの動作を制御する構成を有している。
The
コンテナCは上面に四角形の開口部を有する箱型に形成されている。コンテナCの底面は、幅方向yにおいて中央部から両端に向かって上り傾斜となる一対の傾斜面6で形成されている。図1に例示するように一対の傾斜面6のなす角はθで示される。コンテナCには、円柱形状のビレット2が軸方向xおよび幅方向yおよび上下方向zに並べて載置される。
The container C is formed in a box shape having a quadrangular opening on the upper surface. The bottom surface of the container C is formed of a pair of
図3に例示するように供給装置1によりコンテナCから加熱装置にビレット2を供給する際には、まず供給装置1の近傍にコンテナCが配置される。供給装置1の近傍にはストッパ7が設置されていて、このストッパ7に当接する状態でコンテナCが配置される。そのためストッパ7によりコンテナCの配置位置が決まる。図3では説明のため最上段に載置されているビレット2のみを図示している。
As illustrated in FIG. 3, when the
図3および図4に例示するように供給装置1は、センサ部4を幅方向yに沿って移動させながらビレット2の高さを測定する。図では説明のためセンサ部4の移動方向を白抜き矢印で示している。図4に例示するようにセンサ部4は、コンテナCの最上段に載置されているビレット2の上面の高さを幅方向yに沿って複数取得することができる。本明細書においてビレット2の上面の高さとは、センサ部4から照射されるレーザ光が反射する位置の高さをいう。センサ部4とビレット2との間の距離をセンサ部4では取得できるので、センサ部4の位置を基準位置としたビレット2の上面の高さを算出することができる。
As illustrated in FIGS. 3 and 4, the
図3および図4に例示するようにコンテナCに載置される複数のビレット2は、傾斜面6の影響によりほぼ整列した状態で安定する。コンテナCの大きさは、例えば軸方向xおよび幅方向yの長さをそれぞれ1000mmとして、高さを400mmとして、一対の傾斜面6のなす角θを110°とすることができる。ビレット2の直径dを例えば50mmとすると、図4に例示するように上下方向zに12段のビレット2がコンテナCに載置される。最上段には幅方向yに12列のビレット2が載置される。
As illustrated in FIGS. 3 and 4, the plurality of
図4に例示するように軸方向xに見通すとき、ビレット2は下方から1段目に1個、2段目に2個、3段目に3個、12段目に12個となる状態に整列する。そのため一対の傾斜面6のなす角θとビレット2の直径dが予めわかっていれば、コンテナCにおいてビレット2が載置される位置は一義的に決まる。つまりなす角θと直径dとに基づき、それぞれのビレット2の座標は予め決まる。ここでビレット2の座標とは、コンテナC内におけるビレット2の位置を意味していて、例えば図4に例示するそれぞれのビレット2の中心の位置座標や、ビレット2の上端面の位置座標を意味する。
As illustrated in FIG. 4, when looking in the axial direction x, the
制御部5は、なす角θと直径dの値を予め与えられている。この値は制御部5の記憶装置などに記憶させておくことができる。制御部5は、なす角θと、直径dと、センサ部4により得られるビレット2の位置情報とから、コンテナCに載置されているビレット2の段数および列数を取得することができる。
The
図5に例示するようにビレット2の直径dを例えば70mmとすると、上下方向zに8段のビレット2がコンテナCに載置される。最上段には幅方向yに8列のビレット2が載置される。制御部5は、なす角θと直径dとセンサ部4により得られるビレット2の位置情報とから、コンテナCに載置されているビレット2の座標を算出できる。つまり制御部5はコンテナCに載置されているビレット2の段数および列数を取得することができる。
Assuming that the diameter d of the
コンテナCに載置されているビレット2の数が不足していることがある。説明のため図5では載置されていないビレット2を破線で示している。この場合、センサ部4は8段目のビレット2からの反射光と7段目のビレット2からの反射光を得られる。つまりセンサ部4で取得されるビレット2の高さから、8段目に3列のビレット2が載置されていることを制御部5は取得できる。
The number of
図5に例示するようにビレット2が検出されるべき範囲を検出領域Pとして予め設定してもよい。図では説明のため検出領域Pを斜線で示している。なす角θおよび直径dの組み合わせごとに、全段および全列に検出領域Pを予め設定することができる。図5では図示していないが、例えば3段目の各列にも検出領域Pが予め設定されている。
As illustrated in FIG. 5, the range in which the
この実施形態では8段目の1列目から3列目までの検出領域Pからは反射光が得られる。8段目の4列目から8列目までの検出領域Pからは反射光が得られない。一方で7段目の3列目から7列目までの検出領域Pからは反射光が得られる。 In this embodiment, reflected light is obtained from the detection regions P from the first row to the third row in the eighth row. Reflected light cannot be obtained from the detection regions P from the 4th row to the 8th row in the 8th row. On the other hand, reflected light is obtained from the detection region P from the third row to the seventh row in the seventh row.
センサ部4で取得した上記の情報から、8段目に3列のビレット2が載置されていることを制御部5は取得できる。
From the above information acquired by the
コンテナCの中で載置されているビレット2の座標(段数、列数)を制御部5は取得できるので、この座標に基づき例えば8段目の3列目からビレット2を加熱装置に供給する作業を開始できる。把持部3は8段目の1列目までビレット2を取り出した後は、7段目のビレット2を順に取り出していく。
Since the
例えば作業者が予めビレット2の直径dおよびコンテナCの底面のなす角θを制御部5に入力する構成にしてもよい。この情報とセンサ部4で取得される位置情報とに基づき制御部5がビレット2の座標を算出して、この座標に基づき把持部3が制御されて自動でビレット2を加熱装置に供給する構成にしてもよい。
For example, the operator may input the diameter d of the
ビレット2は把持部3により把持されて加熱装置に供給されるので、ビレット2どうしが衝突することははい。ビレット2の損傷を防止するには有利である。
Since the
また把持部3は、軸方向xに複数並べて配置されるビレット2を一度に把持できるため、加熱装置にビレット2を供給する際の供給速度を向上するには有利である。
Further, since the
コンテナCの中に載置されているビレット2の状態をセンサ部4で把握して自動的にビレット2の供給を開始できる。ビレット2の供給作業を効率よく行うには有利である。図5に例示するようにビレット2の数が不足している場合であっても、供給装置1はビレット2の座標を確認して自動でビレット2の供給を開始することができる。
The state of the
センサ部4を幅方向yに沿って移動させながらビレット2の高さを測定する際に、軸方向xに位置を変えて少なくとも二回測定する構成にしてもよい。図6に例示するようにコンテナCに載置されているビレット2が、軸方向xに互いに離れて隙間が発生している場合であっても、制御部5はビレット2の座標を精度良く得ることができる。センサ部4から照射されるレーザ光が軸方向xにおけるビレット2の隙間を照射している場合であって、例えば一回目と二回目との測定結果の差分から隙間を測定しているか否かを判別できる。センサ部4はビレット2の段数および列数を正確に把握することができる。
When measuring the height of the
センサ部4を画像センサで構成することも考えられる。画像センサを利用してパターンマッチングでビレット2の列を認識させる場合、軸方向xに隙間が開くとビレット2を認識できないことがある。またビレット2は材料の種類により画像センサからの見え方が変わってしまうことがある。センサ部4がレーザ光を利用したものである場合は、上記問題が発生し難いので有利である。
It is also conceivable that the
図7に例示するようにコンテナCの側壁8の縁をセンサ部4で検出する構成にしてもよい。この実施形態では幅方向yにセンサ部4を移動させて、幅方向yに延在する側壁8の内側の縁の少なくとも二点をセンサ部4で検出する。図7では説明のため検出点Qを丸印で示している。
As illustrated in FIG. 7, the
センサ部4で検出する側壁8は、軸方向xに延在する側壁8であってもよい。また幅方向yに延在する側壁8および軸方向xに延在する側壁8の両方をセンサ部4で検出する構成であってもよい。
The
制御部5は、検出点Qを結ぶ直線Lの幅方向yに対する傾きαを算出する。この傾きαは上下方向zを中心軸とするコンテナCの傾きを示している。制御部5はこの傾きαに基づきビレット2の座標を補正する。ビレット2の傾きに合わせて把持部3の傾きが補正されるので、軸方向xに並ぶ複数のビレット2を把持部3は正確に把持できる。
The
コンテナCがストッパ7に対して正確な位置に設置されていない場合であっても、供給装置1はビレット2を加熱装置に効率よく供給することができる。
The
また軸方向xに延在する側壁8の位置を把握できるので、把持部3が側壁8と衝突する不具合を回避するには有利である。
Further, since the position of the
コンテナCの平面形状を制御部5が予め記憶している構成としてもよい。軸方向xに延在する側壁8および幅方向yに延在する側壁8の位置情報をセンサ部4で取得することで、コンテナCの位置を正確に把握することが可能となる。ビレット2の座標を精度良く把握するには有利である。
The
図8に例示するように軸方向xに沿って並ぶビレット2をセンサ部4で検出する構成にしてもよい。この実施形態では軸方向xにセンサ部4を移動させて、軸方向xに並ぶ複数のビレット2の上面のうち少なくとも二点をセンサ部4で検出する。図8では説明のため検出点Qを丸印で示している。
As illustrated in FIG. 8, the
制御部5は、検出点Qを結ぶ直線Lの軸方向xに対する傾きβを算出する。この傾きβは上下方向zを中心軸とするビレット2の傾きを示している。制御部5はこの傾きβに基づいてビレット2の座標を補正する。ビレット2の傾きに合わせて把持部3の傾きが補正されるので、軸方向xに並ぶ複数のビレット2を把持部3は正確に把持できる。図8に例示するようにコンテナCが変形してしまっている場合であっても、ビレット2の座標を精度良く把握することができる。コンテナCに対してビレット2が傾く状態で載置されている場合も同様に、ビレット2の座標を精度良く把握することができる。
The
制御部5が、コンテナCの側壁8の傾きαと、ビレット2の傾きβとの両方を取得して、これに基づきビレット2の座標の補正を行う構成にしてもよい。補正の精度を向上するには有利である。この場合はコンテナCの傾きαに基づきビレット2の座標を補正した後に、ビレット2の傾きβに基づきブレット2の座標を再度補正することが望ましい。
The
軸方向xに沿って並ぶビレット2をセンサ部4で測定する際に、最上段に載置されているビレット2のうち幅方向yにおける端部を除くビレット2について測定する構成にすることが望ましい。
When the
図9に例示するようにコンテナCに載置されるビレット2の数が不足している場合がある。例えば左端部となる9列目では検出点Qをまったく得ることができない。また8列目では2つ目の検出点Qを得ることができない。
As illustrated in FIG. 9, the number of
この実施形態ではビレット2の座標を算出すると、9段目の1列目から8列目までビレット2が載置されているとの結果が得られる。8列目は上記のとおり軸方向xに並ぶビレット2の数が不足している可能性がある。そのため端部である8列目を除く7列目において、軸方向xに沿って並ぶビレット2をセンサ部4で測定する。1列目から7列目のいずれをセンサ部4で測定してもよい。制御の単純化のため、幅方向yの端部となる1列目と8列目を除く、2列目から7列目のいずれかをセンサ部4で測定する構成にしてもよい。
In this embodiment, when the coordinates of the
コンテナCに載置されているビレット2の数が不足する場合であっても、ビレット2の傾きβを取得することができる。
Even when the number of
1 供給装置
2 ビレット
3 把持部
4 センサ部
5 制御部
6 傾斜面
7 ストッパ
8 側壁
x 軸方向
y 幅方向
z 上下方向
C コンテナ
θ (一対の傾斜面の)なす角
d (ビレットの)直径
P 検出領域
Q 検出点
L 直線
α 傾き
β 傾き
1
Claims (5)
軸方向に並べられる複数の前記ビレットを一度に把持する把持部と、前記ビレットの位置情報を取得するセンサ部と、このセンサ部で取得される位置情報に基づき前記把持部の動作を制御する制御部とを備えていて、
前記センサ部が、前記コンテナに載置されている前記ビレットの高さを幅方向に沿って複数取得する構成を有していて、
前記制御部が、前記センサ部で取得される位置情報と、予め与えられる前記ビレットの直径と、予め与えられる一対の前記傾斜面のなす角とに基づき前記ビレットの座標を算出して、前記座標に基づき前記把持部の動作を制御して前記ビレットを前記コンテナから前記加熱装置に供給させる構成を有することを特徴とする供給装置。 A container in which cylindrical billets are placed side by side in the axial direction and in the width direction and the vertical direction that cross this axial direction at right angles. Is a supply device for supplying the billet from the container in which the billet is formed to the heating device.
A grip portion that grips a plurality of the billets arranged in the axial direction at one time, a sensor unit that acquires the position information of the billets, and a control that controls the operation of the grip portion based on the position information acquired by the sensor unit. It has a department,
The sensor unit has a configuration in which a plurality of heights of the billets mounted on the container are acquired along the width direction.
The control unit calculates the coordinates of the billet based on the position information acquired by the sensor unit, the diameter of the billet given in advance, and the angle formed by the pair of inclined surfaces given in advance, and the coordinates. A supply device having a configuration in which the operation of the grip portion is controlled based on the above to supply the billet from the container to the heating device.
前記制御部が、前記センサ部で取得される位置情報に基づき上下方向を中心軸とする前記コンテナの傾きを算出して、この傾きに基づいて前記ビレットの前記座標を補正する構成を有する請求項1に記載の供給装置。 The sensor unit has a configuration for acquiring a plurality of position information of the side wall of the container along the width direction or the axial direction.
A claim having a configuration in which the control unit calculates the inclination of the container about the vertical direction as a central axis based on the position information acquired by the sensor unit, and corrects the coordinates of the billet based on the inclination. The supply device according to 1.
前記制御部が、前記センサ部で取得される位置情報に基づき上下方向を中心軸とする前記ビレットの傾きを算出して、この傾きに基づいて前記ビレットの前記座標を補正する構成を有する請求項1または2に記載の供給装置。 The sensor unit has a configuration in which a plurality of position information of the plurality of billets is acquired along the axial direction.
A claim having a configuration in which the control unit calculates the inclination of the billet about the vertical direction as a central axis based on the position information acquired by the sensor unit, and corrects the coordinates of the billet based on this inclination. The supply device according to 1 or 2.
前記ビレットを把持する把持部と、前記ビレットの位置情報を取得するセンサ部と、このセンサ部で取得される位置情報に基づき前記把持部の動作を制御する制御部とが前記供給装置に設置されていて、
前記コンテナに載置されている前記ビレットの高さを幅方向に沿ってセンサ部で複数取得した後に、
前記制御部に予め与えられる前記ビレットの直径および一対の前記傾斜面のなす角と、前記センサ部で取得される情報とに基づき前記制御部が前記ビレットの座標を算出して、
前記座標に基づき前記把持部が軸方向に並べられる複数の前記ビレットを一度に把持して前記コンテナから前記加熱装置に供給することを特徴とする制御方法。 A container in which cylindrical billets are placed side by side in the axial direction and in the width direction and the vertical direction that cross this axial direction at right angles. It is a control method of a supply device that supplies the billet from the container formed to the heating device.
A grip portion that grips the billet, a sensor unit that acquires the position information of the billet, and a control unit that controls the operation of the grip portion based on the position information acquired by the sensor unit are installed in the supply device. And
After acquiring a plurality of heights of the billets placed on the container by the sensor unit along the width direction,
The control unit calculates the coordinates of the billet based on the diameter of the billet given in advance to the control unit, the angle formed by the pair of inclined surfaces, and the information acquired by the sensor unit.
A control method comprising gripping a plurality of billets in which the grip portions are arranged in the axial direction based on the coordinates at a time and supplying the container to the heating device.
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