JPH105876A - 折曲げ加工機用ロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 折曲げられる板材の把持手段として使用され
るロボットの制御方法。 【解決手段】 変位する板材ＷをロボットＲの把持手段
Ｈに支持させ、把持部を板材の変位に追従動作させる折
曲け加工機ＰＢ用ロボットの制御において、複数金型
Ｐ，Ｄの動作条件を制御パラメ−タを変更しつつ調整運
転して各金型ごとの実動作デ−タをサンプリングし、こ
のサンプリングデ−タに基づいて加工機の特性パラメ−
タを得る一方、板材を変える毎に変更される製品形状，
加工形状，使用金型，金型の動作条件等と前記特性パラ
メ−タに基づいて加工機の動作プログラムを作成すると
共に、該動作プログラムに基づいて使用する金型ごとの
動作デ−タを内挿計算して基準デ−タを作成し、この基
準デ−タに基づいてロボットの把持部の追従動作の軌跡
とその速度を計算してそのプログラムを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレスブレ−キを
始めとする板材の折曲げ加工機に対し、折曲げられる板
材の把持手段として使用されるロボットの制御方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、プレスブレ−キによる板材の折曲
げ加工において、ロボットの把持部、又は、ハンドに板
材を把持させて曲げ加工を行うことができるように形成
されたロボットが特開昭59-175968号、特開平2-65978号
などとして提案され、実用にも供されるようになった。

【０００３】上記のようなロボットによって板材を把持
させたままで折曲げ加工を行うには、当該ロボットの板
材把持部又はハンドに、折曲げ加工によって変位する板
材の把持された部分に精度よく追従する機能を持たせる
必要がある。これは把持部の追従精度が低いと、折曲げ
加工の加工精度の低下をもたらすからである。

【０００４】しかし、提案されている上記方法は、ある
曲げ工程における曲げ初めから曲げ終了までの間、ロボ
ットの板材把持部が追従すべき移動軌跡とその軌跡上の
複数の位置を、板材の折曲げ加工機側の制御装置から得
られる折曲げ加工中のデ−タを基にして次々に演算し、
この演算値によってロボットの板材把持部の折曲げ加工
中の移動軌跡と、その軌跡上の複数の位置について次々
に制御するため、次のような難点がある。

【０００５】即ち、上記方法は、複数枚の板材に同一の
折曲げ加工を行う場合、板材一枚ごとに、追従制御のた
めの演算を、追従軌跡とその軌跡上の複数点について、
板材一枚ごとの折曲げ加工中に次々に行なわなければな
らず、また、その演算には時間を要するため、折曲げ速
度を早くした折曲げ加工が実現し難いという問題があ
る。加えて、前記演算を行うためにその演算部を含む制
御装置全体の容量を大きなものとする必要があって、こ
の点で制御装置のコストが大きくなるという難点があ
る。

【０００６】上記のような点に鑑み、本発明の発明者ら
は、複数枚の板材に対して同じ折曲げを行う場合、折曲
げ加工機とロボットの動作速度を速くでき、また、動作
速度が速くても制御装置は容量面で小形のもので済む折
曲げ加工機用ロボットの制御方法を、先に特願平６−８
５６７４号として提案した。

【０００７】上記の提案方法は、先の問題点を解決でき
るものであったが、ロボットの追従速度を制御するため
に、そのプログラムの作成段階で折曲げ加工機を空運転
させ、このときの金型の動作デ−タから前記ロボットが
板材を把持する点の移動軌跡と速度を演算して求め、こ
れをロボット制御のプログラムデ−タとして形成し、ま
た、運転中は、金型の実動作デ−タをサンプリングし、
これに基づいてロボットの移動速度を演算し、次の板材
を把持したときの移動速度を修正する手法を採ったた
め、別の問題があることが判った。

【０００８】即ち、上記の提案方法では、ロボットのプ
ログラムの作成毎に、折曲げ加工機の空運転を行うた
め、運転条件が同じ場合でも各プログラム毎に空運転を
実施する必要があり、従って、折曲げ加工機の運転中、
つまり、実加工稼動時には、空運転できないため別のワ
−ク用のプログラムを作成することができなかった。こ
のことは、オフラインで別ワ−ク用のプログラムを予め
作成しておくといった態様での前段取りが出来ないた
め、別ワ−ク用のプログラム作成のために折曲げ加工機
の運転休止時間をとったり、そのために作業員の待ち時
間が発生し、多品種少量生産においてはそのような休止
時間や待ち時間が無視できない割合を占めることとなっ
て、合理的な生産態勢に欠けることを意味する。

【０００９】また、先に提案した方法では実加工の運転
中に、曲げ工程ごとにロボットの移動速度の修正値を演
算して更新していくため、システムコントロ−ラとロボ
ットコントロ−ラの間の通信に時間を要し、これがより
速やかなタクト内容、並びに、短かいタクトタイムでの
折曲げ加工を行う上でネックとなることが判った。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点に鑑み、ロボットのプログラム作成に当って折曲
げ加工機の空運転をしないでプログラム作成時間の短縮
を図り、また、運転中におけるロボットの速度修正を、
動作ごとに演算した数値に更新することを止め、速度修
正が必要であると判断されたときのみ修正するようにし
て、システムコントロ−ラとロボットコントロ−ラの間
の通信時間を少なくし、加工タクトタイムの短縮を図る
ことができる折曲げ加工機用のロボットの制御方法を提
供することを、その課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
を目的としてなされた本発明制御方法の構成は、板材を
折曲げ加工機により加工するに際し、変位する板材をロ
ボットの把持部に支持させ該ロボットの把持部を板材の
変位に追従動作させる折曲げ加工機用ロボットの制御に
おいて、前記折曲げ加工機を、複数金型の動作条件を制
御パラメ−タを変更しつつ調整運転して各金型ごとの実
動作デ−タをサンプリングし、このサンプリングデ−タ
に基づいて前記加工機の特性パラメ−タを得る一方、板
材を変える毎に変更される製品形状，加工形状，使用金
型，その金型の動作条件等と前記特性パラメ−タに基づ
いて前記加工機の動作プログラムを作成すると共に、該
動作プログラムに基づいて使用する金型ごとの動作デ−
タを内挿計算して基準デ−タを作成し、この基準デ−タ
に基づいて前記ロボットの把持部の追従動作の軌跡とそ
の速度を演算してそのプログラムを形成することを特徴
とするものである。

【００１２】本発明では、折曲げ加工機の調整運転時
に、この加工機で使用される複数の金型について、動作
デ−タに影響するこの加工機の制御パラメ−タ，動作条
件を変更して調整運転を行い、前記複数の金型について
の動作デ−タをサンプリングをし、このサンプリングデ
−タから前記各金型ごとの特性パラメ−タを求めてお
き、プログラム作成は、製品形状，加工形状，ハンドリ
ング条件等から前記加工機の動作プログラムを作成し、
板材ごとに変更される使用金型の動作デ−タを、前記特
性パラメ−タに基づいて内挿計算し前記金型を使用する
加工における基準デ−タとし、この基準デ−タによって
ロボットの追従動作を含む動作プログラムを作成するの
で、プログラムを作成する都度に折曲げ加工機を空運転
する必要がない。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例を図に
拠り説明する。図１は本発明制御方法を適用する折曲げ
加工機の一例のプレスブレ−キＰＢ及びロボットＲと、
両者の制御部となる夫々のコントロ−ラと、これらを統
合的に制御するシステムコントロ−ラを、一つの制御系
として例示した機能ブロック図、図２は図１の制御系に
おける金型動作の特性パラメ−タを形成する手順を例示
したフロ−チャ−ト図、図３は図１の制御系において、
ロボットのプログラムの作成手順を例示したフロ−チャ
−ト図、図４は図１の制御系において、加工中のロボッ
トの移動速度を修正する処理例を示したフロ−チャ−ト
図、図５は加工中の金型と板材との関係の一例を示す側
面図、図６は把持部の軌跡の例を示す側面図である。

【００１４】図１に於て、ＰＢは折曲げ加工機の一例と
して挙げたプレスブレ−キ、Ｒは、折曲げ加工を施すべ
き板材Ｗ（以下、ワ−クＷという）を、その把持部Ｈ、
ここでは吸着パッドにより把持した状態で、前記プレス
ブレ−キＰＢにおける上，下の金型Ｐ，Ｄに対して位置
決めしつつ供給するとともに、加工中においては前記ワ
−クＷの変位にロボットＲの把持部Ｈを追従させ、加工
終了後は、加工を終えたワ−クＷを所要位置に移すため
のロボットである。

【００１５】図１に示したプレスブレ−キＰＢとロボッ
トＲは、それぞれの制御部としてプレスブレ−キコント
ロ−ラ１（以下、ＰＢコントロ−ラ１という）と、ロボ
ットコントロ−ラ２（以下、Rbtコントロ−ラ２とい
う）を具備している。この両コントロ−ラ１，２は、そ
れらに接続されていて、前記プレスブレ−キＰＢとロボ
ットＲの動作プログラムの作成すると共に、ロボットＲ
の制御のための追従デ−タの作成する一方、曲げ加工
時、金型Ｐの実動作デ−タを直接、又は、ＰＢコントロ
−ラ１を経由してサンプリングして処理し、前記ロボッ
トＲの追従デ−タを修正する必要があるか否かを判断
し、修正の必要があると判断したときのみ追従速度の再
計算をして、前記域両コントロ−ラ１，２の連繋動作の
制御をするシステムコントロ−ラ３が結合接続されてい
る。

【００１６】システムコントロ−ラ３には、プレスブレ
−キＰＢの調整運転に必要なデ−タ、例えば、図５に例
示するモデルを基準にした調整運転では、板材Ｗの厚
さ，曲げ角度θ，金型Ｐの移動量、下金型Ｄの溝巾Ｖ、
△ｙ（加工前から加工完了までの移動量）等の調整運転
に必要なデ−タが、使用する金型ごとに入力設定され
る。なお、このコントロ−ラ３は、製品形状，加工形
状，ハンドリング条件等の入力によってプレスブレ−キ
ＰＢの動作プログラムを作成し、これをＰＢコントロ−
ラ１に供給して、プレスブレ−キＰＢをそのプログラム
によって動作制御する機能も具備している。また、プレ
スブレ−キＰＢには、調整運転時、及び、曲げ加工時に
おける上金型ＰのＹ軸上での位置を検出するための測長
器４が設けられており、このプレスブレ−キＰＢが動作
すると、ＰＢコントロ−ラ１に測長器４の検出信号が供
給されるように接続されている。

【００１７】一方、このシステムコントロ−ラ３は、前
記動作プログラムにより作動させられるプレスブレ−キ
ＰＢによって折曲げられ変位する板材Ｗの把持点Ｈｐに
関し、ロボットＲの把持部Ｈをこの把持点Ｈｐに追従さ
せて板材Ｗを把持するため、図６に示すように、プレス
ブレ−キＰＢが前記動作プログラムに基づいて折曲げ加
工動作をするとき、前記把持点Ｈｐの曲げ始点Ｈpoから
曲げ終点Ｈprまでの間の複数の位置（ｘ₀，ｙ₀）〜（ｘ
_r，ｙ_r）とその各位置での速度を、ロボットＲの動作プ
ログラムとして作成し、ロボットコントロ−ラ２に供給
する機能を持つ。

【００１８】上記のように本発明方法を適用するプレス
ブレ−キＰＢとロボットＲは、それらの制御部であるＰ
Ｂコントロ−ラ１とロボットコントロ−ラ２とが、シス
テムコントロ−ラ３を介して結合され、このシステムコ
ントロ−ラ３においてプレスブレ−キＰＢによる折曲げ
加工とロボットＲの把持部Ｈの追従動作に必要な動作プ
ログラムが作成されると共に、該動作プログラムを修正
するためのデ−タ交換が行われるようにされている。

【００１９】一方、システムコントロ−ラ３は、調整運
転時に、前記プレスブレ−キＰＢが使用する複数の金型
Ｐ，Ｄに関して、各ワ−クＷごとに変更される各金型Ｐ
の移動距離（曲げ始め点，下死点），入力された最大速
度，駆動油圧などの動作条件を、それらの使用範囲内に
ある適宜の数値条件を選択，組合せて入力，設定し、プ
レスブレ−キＰＢの調整運転の準備をする。

【００２０】本発明では、プレスブレ−キＰＢが、実稼
動に入る前に必らず調整運転が実行される点に着目し、
この調整運転を利用して、図２に例示したように、この
プレスブレ−キＰＢに使用する複数の金型Ｐの動作につ
いて、上記でコントロ−ラ３に設定した制御パラメ−タ
及び前記の動作条件を各金型Ｐごとに変更しつつ、各金
型Ｐについて加工時と同じ動作をさせることにより、複
数回の調整運転を行い、各運転時における各金型Ｐの動
作デ−タのサンプリングをする（図２のステップS1）。

【００２１】上記の調整運転において、前記システムコ
ントロ−ラ３では、ステップS1で得られたサンプリング
デ−タから、特性パラメ−タの演算を行い、それを記憶
する（ステップS2）。即ち、調整運転段階では、プログ
ラム作成時に各ワ−ク毎に変更される金型の動作条件、
例えば、曲げ加工時の移動距離，最大速度，油圧などの
条件について、この条件が実際に折曲げ加工機に適用で
きる範囲内にある数値であって、所定の基準となる数値
（以下、基準値という）と組み合わせた条件で調整運転
を行い、その際の金型の位置，速度，加速度などの実動
作デ−タをサンプリングして特性パラメ−タの演算を行
い、演算して得られた特性パラメ−タを記憶する。ここ
で、調整運転でサンプリングされた動作デ−タ、つまり
金型位置は、変更要因との間に未知なパラメ−タによる
関数で表現されるものとし、このパラメ−タを特性パラ
メ−タとする。このパラメ−タは、プレスブレ−キＰＢ
個々のクセを含む機械固有のものである。例えば、変更
要因Ｘ₀，Ｘ₁，Ｘ₂・・・に対し、ある時間での金型位
置ＸがＸ＝ｆ（Ｘ₀，Ｘ₁，Ｘ₂・・・）の関数と、この
関数の直交多項式で、Ｘ＝ａ₀₀＋ａ₁₀Ｘ₀＋ａ₂₀Ｘ₀ ²＋
・・・＋ａ₀₁＋ａ₁₁Ｘ₁＋ａ₂₁Ｘ₁ ²＋・・・＋ａ₀₂＋ａ
₁₂Ｘ₂＋ａ₂₂Ｘ₂ ²・・・と表わされるとするとき、
ａ₀₀，ａ₁₀，ａ₂₀，ａ₁₁，ａ₂₁，ａ₀₂，ａ₁₂，ａ₂₂など
がパラメ−タであるので、これを演算して決定し記憶す
る。

【００２２】また、前記の基準値は、プログラムするこ
とができる動作条件の範囲内にある最大値と最小値を含
み、常にプログラム作成時に入力または計算される特性
パラメ−タと動作条件の数値が、前記サンプリング時の
基準値の間に入っているようにする。サンプリングされ
た動作デ−タと基準値の関係は、上記のように未知なパ
ラメ−タによる関数で表現できるので、基準値の間にあ
るデ−タを入力すると、金型の動作デ−タがその関数か
ら内挿計算して算出され、これが基準デ−タとなる。

【００２３】プログラム作成にあたっては、図３のステ
ップS3でシステムコントロ−ラ３に製品形状，加工形
状，ハンドリング条件などを入力して、プレスブレ−キ
ＰＢの動作プログラムを作成する（ステップS4）。一
方、使用する金型Ｐについての動作デ−タを内挿計算し
て基準デ−タを作成し（ステップS5）、ロボットＲにお
ける把持部Ｈの動作軌跡と速度を算出してロボットＲの
追従動作を含む動作プログラムを作成する（ステップS
6）。

【００２４】本発明方法では、システムコントロ−ラ３
に予め入力されるプレスブレ−キＰＢの動作条件，制御
パラメ−タを変更してプレスブレ−キＰＢを調整運転
し、この運転時に動作デ−タをサンプリングして特性パ
ラメ−タを演算してシステムコントロ−ラに記憶させる
ので、プログラムの作成段階において、プレスブレ−キ
ＰＢを空運転させることなく、ロボットＲの動作プログ
ラムがコントロ−ラ３で作成でき、これをＰＢコントロ
−ラとＲbtコントロ−ラ２に送信し（ステップS7）、上
記で内挿計算される金型の動作デ−タに基づく基準デ−
タを、各プログラム毎の基準デ−タとして、システムコ
ントロ−ラに記憶させることにより、プログラムの作成
を終える（ステップS8参照）。

【００２５】次に、本発明方法では、プレスブレ−キＰ
Ｂ，ロボットＲの実加工のための運転中に、図４の制御
フロ−によって速度修正の処理を行う。即ち、システム
コントロ−ラ３は、使用中の金型Ｐの実動作デ−タを、
直接、またはプレスブレ−キＰＢのコントロ−ラ１を経
由してサンプリングしている（図４のステップS9）。こ
のシステムコントロ−ラ３では、上記でサンプリングさ
れる実動作デ−タを、記憶している複数の金型の基準デ
−タの中から対応する基準デ−タを抽出して比較し、サ
ンプリングした実動作デ−タが所定の範囲内に入ってい
るか否かを監視する（ステップS10とステップS11）。サ
ンプリングデ−タが所定の範囲を超えなければ、そのま
まで運転が続行されるが、超えた場合にはその差が異常
であるか否かがステップS11で判別され、異常の場合に
は、異常アラ−ム処理がなされ（ステップS12′）、異
常でない場合には比較する基準デ−タを変更する（ステ
ップS12）。異常アラ−ム処理の内容は、例えば、アラ
−ム表示をした後に、その加工サイクルを停止するなど
である。

【００２６】いま、金型動作のサンプリングデ−タが、
変更した基準デ−タの中で突発的な異常値や加工が中断
した際の不良デ−タと同じであるとシステムコントロ−
ラ３で判断されると、アラ−ム表示や運転停止などの異
常信号を発信する。また、プレスブレ−キＰＢ自体が経
年変化し、これにより動作条件自体が変ってしまった結
果、サンプリングデ−タが所定範囲を超えたと判定した
場合、ロボットＲの動作速度を再計算して、このロボッ
トＲの動作プログラムを修正し、そのデ−タを書き換え
る（ステップS13，S14）。また、ロボットＲの速度デ−
タが修正されて書き換えられた場合には、システムコン
トロ−ラ３に記憶させている基準デ−タをどのワ−クに
ついても変更する必要があるか否かがステップS15で判
別され、必要がなければ、そのまま加工は続行され、変
更する必要ありと判別されたときは、ステップS16で特
性パラメ−タを変更する。

【００２７】なお、速度修正の方法としては、ロボット
コントロ−ラ３内の追従プログラムの書替えや速度値だ
けの書き換え（ステップS14）があるが、追従プログラ
ムは書き換えずにロボットＲの速度制御系で一律の加減
速比を乗ずるような方法その他の方法を採るようにして
もよい。一方、運転されるどのプログラムにおいても基
準デ−タの書き換えが必要であるとステップS15で判断
された場合には、プレスブレ−キＰＢの特性が変化した
と判定して、ステップS16で、このプレスブレ−キＰＢ
についての特性パラメ−タの補正，変更を行うのであ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上の通りであって、折曲げ加
工機の運転調整段階で、その加工機に使用する複数の金
型について広い範囲の動作条件と制御パラメ−タによる
調整運転を行い、この調整運転によって折曲げ加工機と
ロボットのプログラム作成のためのサンプリングデ−タ
を得るので、異なる複数の金型を使用する折曲げ加工機
ごとの固有の特性パラメ−タを得ることができ、それ故
に、各特性パラメ−タによって金型ごとに異なる折曲げ
加工機の金型動作に対応したロボットの追従動作速度を
算出できるので、ワ−クごとの折曲げ精度の向上、或
は、動作速度の向上が得られる。

【００２９】従って、本発明では、折曲げ加工機とロボ
ットの動作プログラムを作成するときに、金型の動作条
件による空運転を行なう必要がないので、プログラム作
成に要する時間を短縮できる。

【００３０】更に、本発明方法により形成したプログラ
ムによって実加工運転をしているとき、金型の実動作デ
−タをサンプリングしてその基準デ−タと比較し、サン
プリングしている実動作デ−タが基準デ−タから大きく
外れ、ロボットの追従速度を変更する必要があると判別
された場合だけ、その速度デ−タの修正を行うので、ロ
ボットコントロ−ラとシステムコントロ−ラ間の通信時
間が少なくなり、従って、加工タクトタイムの短縮を図
ることができるので、生産性が向上する。加えて、加工
中の通信時間が短かくなることにより、通信デ−タ異常
によるシステム停止といったトラブルの発生も減少する
ので、制御系の信頼性も高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明制御方法を適用する折曲げ加工機の一例
のプレスブレ−キ及びロボットＲと、両者の制御部と、
これらを統合的に制御するシステム制御部を、一つの制
御系として例示した機能ブロック図。

【図２】図１の制御系における金型動作の特性パラメ−
タを形成する手順を例示したフロ−チャ−ト図。

【図３】図１の制御系において、ロボットＲのプログラ
ムの作成手順を例示したフロ−チャ−ト図。

【図４】図１の制御系において、加工中のロボットの移
動速度を修正する処理例を示したフロ−チャ−ト図。

【図５】加工中の金型と板材との関係の一例を示す側面
図。

【図６】図６は把持部の軌跡の例を示す側面図。

【符号の説明】

１ プレスブレ−キコントロ−ラ ２ ロボットコントロ−ラ ３ システムコントロ−ラ ４ 測長器 ＰＢ プレスブレ−キ Ｈ 把持部 Ｐ，Ｄ 金型 Ｒ ロボット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材を折曲げ加工機により加工するに際
   し、変位する板材をロボットの把持部に支持させ該ロボ
   ットの把持部を板材の変位に追従動作させる折曲げ加工
   機用ロボットの制御において、前記折曲げ加工機を、複
   数金型の動作条件を制御パラメ−タを変更しつつ調整運
   転して各金型ごとの実動作デ−タをサンプリングし、こ
   のサンプリングデ−タに基づいて前記加工機の特性パラ
   メ−タを得る一方、板材を変える毎に変更される製品形
   状，加工形状，使用金型，その金型の動作条件等と前記
   特性パラメ−タに基づいて前記加工機の動作プログラム
   を作成すると共に、該動作プログラムに基づいて使用す
   る金型ごとの動作デ−タを内挿計算して基準デ−タを作
   成し、この基準デ−タに基づいて前記ロボットの把持部
   の追従動作の軌跡とその速度を演算してそのプログラム
   を形成することを特徴とする折曲げ加工機用ロボットの
   制御方法。
2. 【請求項２】 折曲げ加工機の加工運転中、基準デ−タ
   とサンプリングされる金型の実動作デ−タとを比較し、
   両デ−タの偏差が予め設定した許容範囲から外れたと
   き、ロボットの把持部の追従速度を修正する請求項１の
   折曲げ加工機用ロボットの制御方法。