WO2006049165A1

WO2006049165A1 - 曲げ加工装置

Info

Publication number: WO2006049165A1
Application number: PCT/JP2005/020104
Authority: WO
Inventors: Teruaki Yogo
Original assignee: Kabushiki Kaisha Opton
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2006-05-11
Also published as: EP1810762A1; JPWO2006049165A1; EP1810762B1; KR101063267B1; JP4851341B2; EP1810762A4; KR20070073821A; US20070199361A1; US8056387B2

Description

明細書

曲げ加工装置

技術分野

[0001] 本発明は、長尺状の被加工物、例えばパイプや棒状材を所定の方向に曲げ加工する際に、被加工物を移動して曲げ加工する曲げ加工装置に関する。

背景技術

[0002] 従来より、特許文献 1にあるように、被加工物をチャック機構により把持して、被加工物の軸方向と平行な軸の廻りで回動する関節を 3組有する関節型ロボットの先端に曲げ機構を取り付け、各関節を回動して曲げ機構を所定の位置に移動すると共に、チャック機構を被加工物の軸方向に移動機構により移動して、複数箇所で曲げ加工するものが知られている。

特許文献 1：特開 2001— 212624号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、こうした従来のものでは、チャック機構を移動機構により移動して、被加工物を軸方向に移動する構成であるので、移動機構が被加工物を把持したチヤック機構を移動できるスペースを必要とし、装置が大型化し、設置スペースが大きくなるという問題があった。

[0004] 本発明の課題は、装置が小型で、設置スペースも小さい曲げ加工装置を提供することにある。

また、本発明は加工すべき被加工物の搬入が容易に行える曲げ加工装置を提供することち目的とする。

課題を解決するための手段

[0005] 力かる課題を達成すベぐ本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、曲げ型と、該曲げ型の周りを公転可能な締め型とにより長尺状の被加工物を挟持し、前記締め型を公転させ前記被加工物を曲げ加工する曲げ機構を有する曲げ加工装置において、前記曲げ機構を取り付けた固定台を備えると共に、

前記被加工物を把持するチャック機構が取り付けられ、前記チャック機構を移動する関節型ロボットを備えたことを特徴とする曲げ加工装置がそれである。

[0006] 前記関節型ロボットは、曲げ動作を行う曲げ関節と、旋回動作を行う回転関節とをそれぞれ複数有する構成でもよい。また、前記関節型ロボット、前記曲げ機構及び前記チャック機構を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記関節型ロボットにより前記チャック機構を移動して、複数箇所で曲げ加工する曲げ制御手段を備えた構成としてもよい。さらに、前記制御手段は、前記関節型ロボット、前記曲げ機構及び前記チャック機構を制御して、被加工物を搬入する際には、被加工物の中央部を前記チャック機構により把持し、曲げ加工する際は被加工物の先端部を前記チャック機構により保持するようにしてもょヽ。

発明の効果

[0007] 本発明の曲げ加工装置は、固定された曲げ機構に対して、関節型ロボットがチヤック機構で把持した被加工物を移動して曲げ加工するので、装置が小型で、設置スぺースも小さ!/ヽと、う効果を奏する。

[0008] また、本発明の曲げ加工装置は、被加工物を搬入する際には、被加工物の中央部をチャック機構により把持し、曲げ加工する際は被加工物の先端部をチャック機構により保持するので、被加工物の搬入動作を容易に行えるとヽぅ効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の第 1実施例としての曲げ加工装置の正面図である。

[図 2]第 1実施例の曲げ加工装置の平面図である。

[図 3]第 1実施例の関節型ロボットの正面図である。

[図 4]第 1実施例の曲げ機構の拡大斜視図である。

[図 5]第 1実施例の曲げ加工装置の制御系統を示すブロック図である。

[図 6]第 1実施例の制御回路で行われる曲げカ卩ェ制御処理の一例を示すフローチヤートである。

[図 7]第 2実施例の曲げ加工装置の平面図である。

[図 8]第 2実施例の曲げ加工装置の平面図である。 [図 9]第 2実施例の曲げ加工装置の正面図である。

[図 10]第 2実施例のチャック機構の一部を示す断面図である。

[図 11]第 2実施例のチャック機構の構成を示す概略図である。

[図 12]第 2実施例の曲げ加工装置の制御系統を示すブロック図である。

[図 13]第 2実施例の制御回路で行われるチャック機構移動処理の一例を示すフローチャートである。

[図 14]チャック機構の作動を示す説明図である。

[図 15]チャック機構の作動を示す説明図である。

符号の説明

[0010] 1、 110…機台 2、 140···関節型ロボット

4、 180…被加工物 6…第 1曲げ関節

8…第 2曲げ関節 10···第 3曲げ関節

12···第 1回転関節 14···第 2回転関節

20、 142···第 1アーム 22、 144···第 2アーム

26、 148···先端アーム 28…補助関節

30、 150…チャック機構 32···回転関節

40、 120···曲げ機構 42、 122···曲げ型

46···曲げアーム 48、 124···締め型

50···ヮイノ型 52、 126···圧力型

58···固定台 60···芯金機構

62···加圧機構 70···制御回路

152···切欠き 160···マンドレル装置

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〔第一実施例〕

図 1〜図 3に示すように、 1は機台であり、機台 1上には関節型ロボット 2が載置されている。関節型ロボット 2には、パイプ等の長尺状の被加工物 4を把持するチャック機構 30が取り付けられている。関節型ロボット 2は、曲げ動作を行う 3個の曲げ関節 6, 8, 10と、旋回動作を行う 3個の回転関節 12, 14, 32とを備えている。

[0012] 曲げ関節とは、関節で接続された二つの部材のリンク方向に対して直交する方向に曲げ軸が延在している関節であり、回転関節とは、関節で接続された二つの部材のリンク方向と同じ方向に旋回軸が延在している関節である。

[0013] 関節型ロボット 2は、機台 1に取り付けられた固定部 16を備え、固定部 16と第 1旋回台 18とは、第 1回転関節 12により接続されている。第 1回転関節 12は、鉛直な軸 CV

1 (図 3参照）の廻りで第 1旋回台 18を所定角度内で回動駆動する機構を有するものである。図 3に、第 1旋回台 18の回動方向を矢印 Aで示す。

[0014] 第 1旋回台 18には、第 1アーム 20の一端が第 1曲げ関節 6を介して接続されている

。第 1曲げ関節 6は水平な軸 CH1 (図 3参照)の廻りで第 1アーム 20を所定角度内で回動駆動する機構を有するものである。第 1曲げ関節 6の水平な軸 CH1と第 1回転関節 12の鉛直な軸 CV1とは直交している。図 3に、第 1アーム 20の回動方向を矢印

Bで示す。

[0015] 第 1アーム 20の他端と第 2アーム 22の一端とが第 2曲げ関節 8を介して接続されている。第 2曲げ関節 8は第 1曲げ関節 6の水平な軸 CH1と平行な軸 CH2(図 3参照)の廻りで第 2アーム 22を所定角度内で回動駆動する機構を有するものである。図 3に、第 2アーム 22の回動方向を矢印 Cで示す。

[0016] 第 2アーム 22の他端には、第 2旋回台 24 (図 2参照）が第 2回転関節 14を介して接続されている。第 2回転関節 14は、第 1、第 2曲げ関節 6, 8の水平な軸 CHI, CH2 と直交する軸 CV2の廻りで第 2旋回台 24を所定角度内で回動駆動する機構を有するものである。図 2に、第 2旋回台 24の回動方向を矢印 Dで示す。第 2旋回台 24には、先端アーム 26の一端が第 3曲げ関節 10を介して接続されている。第 3曲げ関節 10 は、先端アーム 26を第 1、第 2曲げ関節 6, 8の水平な軸 CHI, CH2と平行な軸 CH 3 (図 3参照）の廻りに回動するものである。図 3に先端アーム 26の回動方向を矢印 E で示す。

[0017] 第 2アーム 22には、第 3回転関節 32が設けられており、旋回軸 17 (図 3参照）を中心として、第 2アームの後部 22bは前部 22aに対してひねり運動を行うことができる。図 3に、後部 22bの回動方向を矢印 Fで示す。 [0018] 尚、図 2に示す第 2回転関節 14及び第 2旋回台 24は、図 3には隠れているため、現れて、な、ことに留意された！、。

また、図 3に示すように、先端アーム 26の他端に補助関節 28が設けられており、補助関節 28にチャック機構 30が取り付けられている。補助関節 28は第 3曲げ関節 10 と図示しないギア機構により機械的に接続されている。第 3曲げ関節 10により先端ァーム 26を 360度旋回すると、補助関節 28によりチャック機構 30を 360度旋回させるように構成されている。尚、補助関節 28は、第 3曲げ関節 10と独立して旋回する構成でも実施可能である。

[0019] チャック機構 30は、被力卩ェ物 4の端を把持するもので、被加工物 4がパイプである場合には、ノイブの外周を把持、あるいは、パイプの内周を把持するものでもよい。チャック機構 30に把持された被加工物 4は、第 1〜第 3曲げ関節 6, 8, 10の軸 CH1 〜3と平行な状態となるように取り付けられている。また、チャック機構 30は、被加工物 4の端に限らず、被加工物 4の中程を把持する構成のものでもよい。

[0020] 曲げ機構 40は、図 4に示すように、パイプ等の長尺状の被力卩ェ物 4の曲げ半径に応じて形成された曲げ型 42を備え、曲げ型 42の外周には被力卩ェ物 4の直径に応じた溝 44が形成されている。曲げ型 42は曲げアーム 46と共に回転可能に支承されており、曲げアーム 46は第 1シリンダ 47により回転駆動されるように取り付けられている。曲げ型 42は、図 4では 1つの溝 44を有するものを示しているが、図 1に示すように、曲げ型 42は、被加工物 4の曲げ半径に応じた複数の溝 44が積層されたものでもよい。

[0021] 曲げ型 42に対向して、曲げアーム 46上に締め型 48が移動可能に支承されており、締め型 48は第 2シリンダ 49により駆動されて、被力卩ェ物 4を曲げ型 42と締め型 48とにより挟持できるように構成されている。また、曲げ型 42に接近してワイパ型 50が配置されており、ワイパ型 50に対向して圧力型 52が摺動台 53上に移動可能に支持されている。圧力型 52は第 3シリンダ 54により駆動されて、被力卩ェ物 4に当てられ、曲げ加工時の反力を受けることができるように構成されている。摺動台 53は被加工物 4 の軸方向に摺動可能に支持されており、シリンダ 56により駆動されるように構成されている。 [0022] 曲げ機構 40は、固定台 58上に取り付けられており、固定台 58に併設して芯金機構 60及び加圧機構 62が配置されている。芯金機構 60は、芯金 61をシリンダ 64により被力卩ェ物 4としてのパイプ内に挿入するもので、加圧機構 62は、曲げカ卩ェ時に、シリンダ 66により加圧軸 68でもってチャック機構 30を介して被力卩ェ物 4に軸方向加圧力を付与するものである。

[0023] 関節型ロボット 2、チャック機構 30、曲げ機構 40は、図 5に示すように、制御手段としての制御回路 70に接続されており、曲げアーム 46の回転角度は、エンコーダを用いた回転検出センサ 72により検出され、制御回路 70に出力される。

[0024] 次に、前述した曲げカ卩ェ装置の作動について、制御回路 70で行われる曲げカロェ制御処理と共に、図 6に示すフローチャートによって説明する。

まず、関節型ロボット 2の第 1〜第 3曲げ関節 6, 8, 10及び第 1、第 2回転関節 12, 14を駆動して、チャック機構 30を被加工物 4の端に移動した後、チャック機構 30を制御して、被加工物 4の端をチャック機構 30により把持する (ステップ 100)。

[0025] そして、関節型ロボット 2の第 1〜第 3曲げ関節 6, 8, 10及び第 1、第 2回転関節 12 , 14を駆動して、被加工物 4を曲げ機構 40に移動する (ステップ 110)。その際、図 4 に示すように、被加工物 4の曲げカ卩工位置が曲げ型 42の溝 44に挿入されるように移動する。

[0026] 移動後、締め型 48、圧力型 52を駆動して、被力卩ェ物 4に突き当て、曲げ型 42を中心にして曲げアーム 46を回転させて、締め型 48を曲げ型 42の廻りに公転させると共に、シリンダ 56を駆動して摺動台 53により圧力型 52を被加工物 4の軸方向に移動して、曲げ加工を行なう（ステップ 120)。

[0027] 本実施形態では、ドローベンドが行われるので、被力卩ェ物 4が曲げ型 42に巻き付けられるようにして曲げ力卩ェが行われる。また、曲げ加工時、芯金機構 60により、被加工物 4内に芯金 61を挿入して曲げカ卩ェするようにしてもよい。また、加圧機構 62により、加圧軸 68を介して被加工物 4に軸方向加圧力を付与するようにしてもよい。更に、曲げ加工時に、関節型ロボット 2の第 1〜第 3曲げ関節 6, 8, 10及び第 1、第 2回転関節 12, 14を駆動して、チャック機構 30を被加工物 4に追従させる (ステップ 130 )。その際、回転検出センサ 72により検出される曲げアーム 46の回転角度に応じて、関節型ロボット 2の追従を制御する。

[0028] 曲げカ卩ェ終了後、曲げアーム 46、締め型 48、圧力型 52を元の位置に戻し、次の曲げ力卩ェを行なう場合には (ステップ 140)、ステップ 110〜130の処理を繰り返して、関節型ロボット 2を制御して、チャック機構 30を移動し、被力卩ェ物 4を次の曲げカロェ位置に移動し、曲げ機構 40により被加工物 4を曲げ加工する。曲げ加工終了後、チャック機構 30を制御して、被加工物 4の把持を解放する (ステップ 150)。尚、曲げカロェ箇所が複数ある場合には、チャック機構 30と反対側の、被加工物 4の先端側から曲げ加工を開始する。

[0029] このように、チャック機構 30に被力卩ェ物 4を把持させて、関節型ロボット 2が被カロェ物 4を曲げ機構 40に移動し、被加工物 4を曲げ加工するので、小型で、設置スぺースを小さくできる。尚、本実施形態では、ステップ 110〜130の処理の実行が曲げ制御手段として働く。

〔第 2実施例〕

次に、図 7ないし図 15を参照して、第 2実施例の曲げ加工装置について説明する。

[0030] 第 7図に示すように、第 2実施例の曲げ加工装置 100は、機台 110と、曲げ機構 12

0と、関節型ロボット 140と、マンドレル装置 160とを備える。曲げ機構 120は、機台 1

10の一端に取り付けられ、マンドレル装置 160は、機台 110の他端に取り付けられ、関節型ロボットは、機台 110の中央部に取り付けられて、る。

[0031] 曲げ機構 120は、第 1実施例において説明した曲げ機構 40と同じ構成であるので

、詳細な説明は省略するが、図 7において、 122は曲げ型、 124は締め型、 126は圧力型を示している。

[0032] 関節型ロボット 140は、第 1実施例において説明した関節型ロボット 2と同じ構成であるので、詳細な説明は省略するが、図 7において、 142は第 1アーム、 144は第 2ァーム、 146は第 2アームの先端に設けられた回転関節、 148は先端アーム、 150はチャック機構を示す。

[0033] マンドレル装置 160は、マンドレル 170を保持するためのものであり、被加工物 180 を曲げカ卩ェした後に、被力卩ェ物 180からマンドレル 170を引き離すために、マンドレル 170を予め定める若干の距離だけ移動させるためのシリンダ 162が設けられている。ドローベントにより被力卩ェ物 180の曲げられた部分の直径は、曲げ前よりも若干小さくなるため、曲げ加工を行うと、マンドレル 170が被力卩ェ物 180の曲げられた部分に接触して動かなくなる力この曲げられた部分力もマンドレル 170を引き離す必要がある。若干の距離だけマンドレル 170を引き戻すために、シリンダ 162としては、短いストロークのものを用いることができる。この点で、加工後に芯金 61を引き抜く必要がある第 1実施例とは異なっている。第 1実施例の図 2に示すシリンダ 64は長いストロークのシリンダである。また、第 2実施例では第 1実施例のシリンダ 66は不要である。

[0034] 曲げカ卩ェ装置 100から少し離れて、加工前の被カ卩ェ部材 180を載置しておくための載置台 200が設けられて!/、る。

チャック機構 150は、図 10に示すように、断面の一部が切りかかれていて、マンドレル 170を支持するロッド棒 172力この切欠き部分 152を通ってチャック機構 150の内部に入るように構成されている。また、図 11に示すように、チャック機構 150は、被加工物であるパイプ 180の中央部をチャックするための第 1の固定部 154とパイプ 18 0の先端部 182をチャックするための第 2の固定部 156とを備えている。第 1の固定部 154でパイプ 280をチャックしたときには、パイプ 180の長手方向とチャック機構 150 の長手方向とは互、に直交するが、第 2の固定部 156でパイプ 180をチャックしたときには、それらは同じ方向となる。図 7には、被力卩ェ物 180がチャック機構 150の第 1 固定部 154でチャックされた状態が示されている。また、図 8及び図 9には、被加工物 180がチャック機構 150の第 2固定部 156でチャックされた状態が示されている。

[0035] 図 7に示す状態においては、被力卩ェ物 180は載置台 200の上に置かれているが、図 8及び図 9に示す状態においては、被力卩ェ物 180は関節型ロボット 140の働きによつて曲げカ卩ェ装置 100内に搬入され、被力卩ェ物 180が曲げ機構 120の曲げ型 122 と締め型 124とのよつてクランプされて、被力卩ェ物 180に対する曲げ力卩ェが可能な状態となつている。

[0036] 図 12を参照して、本実施例の曲げ加工装置 100は、ホストコンピュータ 300及び制御装置 400によって、駆動制御されて被加工物 180の搬入、曲げカ卩工及び搬出を行う。ホストコンピュータ 300は、 CPU310、 ROM320及び RAM330を、論理演算回路の主たる構成として備えている。 CPU310、 ROM320及び RAM330は、キーボード 340及び TFT表示装置 350との間の信号の入出力を行う入出力回路 360に、コモンバス 370を介して接続されている。

[0037] 被力卩ェ物 180に対して行われる搬入、曲げカ卩工及び搬出の処理に関するデータはオペレータにより操作されるキーボード 340からホストコンピュータ 300に入力される。ホストコンピュータ 300では、関節型ロボット 140、曲げ機構 120、チャック機構 15 0及びマンドレル装置 160を作動させるためのプログラムが作成され、作成されたプログラムがホストコンピュータ 300から制御装置 400に送信される。

[0038] 制御装置 400は、 CPU410、 ROM420及び RAM430を論理演算回路の主たる構成として備えている。 CPU410、 ROM420及び RAM430は、コモンバス 450を介して入出力回路 440に接続され、この入出力回路 440には、関節型ロボット 140、曲げ機構 120、チャック機構 150、マンドレル装置 160及び曲げ機構 120の曲げ角度を検出するための回転検出センサ 128が接続されている。

[0039] 図 13は、図 7に示す状態から図 8及び図 9に示す状態に至るまでの被加工物の搬入動作を説明するためのフローチャートである。次に、被力卩ェ物 180を搬入するための動作について詳細に説明する。

[0040] 図 7に示すように、関節型ロボット 140を作動させて、チャック機構 150を、載置台 2 00上の搬入すべき被力卩ェ物 180が置かれている位置に移動させる（ステップ 210)。

[0041] 次に、チャック機構 150の第 1固定部 154で被加工物 180の中央部を挟持する (ステツプ 220)。

次に、関節型ロボット 140を作動させて、被力卩ェ物 180を曲げカ卩ェ装置 100内に搬入するが、このとき、図 14に示すように、被力卩ェ物 180の先端部が曲げ機構 120の曲げ型 122と締め型 124との間に位置すると共に、被力卩ェ物 180の先端部にマンドレル 170が挿入されるように被力卩ェ物 180を移動させる（ステップ 230)。被力卩ェ物 18 0の先端がマンドレル 170を超える位置まで移動させるとよい。尚、マンドレル 170は、図 14に示すように、曲げ型 122と締め型 124との間に力かる位置に、マンドレル装置 160により予め保持されて!、る。

[0042] 次に、締め型 124を作動させて、被力卩ェ物 180を締め型 124と曲げ型 122とで挟持する（ステップ 240)。

次に、チャック機構 150のチャックを解除する（ステップ 250)。

[0043] 次に、関節型ロボット 140を作動させてチャック機構 150を被力卩ェ物 180の先端位置に移動させる (ステップ 260)。このとき、チャック機構 150の第 2固定部 156で被カロェ物 180が固定されるようにチャック機構 150の姿勢を変える。なお、図 10に示すように、チャック機構 150には切欠き 152が設けられているので、切欠き部 152からロッド棒 172をチャック機構 150の内部に入れることができる。

[0044] 次に、チャック機構 150により、被力卩ェ物 180の先端部をチャックする (ステップ 270

) o

次に、締め型 124と曲げ型 122による被力卩ェ物 180の締め付けを解除し、被カロェ物 180を曲げ力卩ェを行うべき予め定める位置に移動させる (ステップ 280)。この移動に当って必要があれば、第 2アーム 144の後部を角度 180° ひねって回転関節 146 以降の構成要素である先端アーム 148及びチャック機構 150の姿勢を変えることができる。

[0045] このようにして、曲げカ卩ェ装置 100は、図 8及び図 9に示す状態となり、その後曲げ加工が行われる。尚、曲げ力卩ェの作動については、第 1実施例と同様であるので説明を省略するが、関節型ロボット 140の追従機能について若干説明する。

[0046] 被力卩ェ物 180に曲げ力卩ェを行うとき、被力卩ェ物 180は曲げに伴って引っ張られるが、このときの曲げ機構 120側の引っ張り力よりも小さい力でチャック機構 150が追従するように関節型ロボット 140を作動させるように制御する。このように制御することにより高精度な曲げ加工を行うことができる。

[0047] 以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しな、範囲にぉ、て種々なる態様で実施し得る。

Claims

請求の範囲

[1] 曲げ型と、該曲げ型の周りを公転可能な締め型とにより長尺状の被加工物を挟持し、前記締め型を公転させ前記被加工物を曲げ加工する曲げ機構を有する曲げ加工装

¾【こ; i l /、て、

前記曲げ機構を取り付けた固定台を備えると共に、

前記被加工物を把持するチャック機構が取り付けられ、前記チャック機構を移動する関節型ロボットを備えたことを特徴とする曲げ加工装置。

[2] 前記関節型ロボットは、曲げ動作を行う曲げ関節と、旋回動作を行う回転関節とをそれぞれ複数有することを特徴とする請求項 1に記載の曲げ加工装置。

[3] 前記関節型ロボット、前記曲げ機構及び前記チャック機構を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記関節型ロボットにより前記チャック機構を移動して、複数箇所で曲げ加工する曲げ制御手段を備えたことを特徴とする請求項 1又は請求項 2 に記載の曲げ加工装置。

[4] 前記制御手段は、前記関節型ロボット、前記曲げ機構及び前記チャック機構を制御して、被加工物を搬入する際には、被加工物の中央部を前記チャック機構により把持し、曲げ加工する際は被加工物の先端部を前記チャック機構により保持することを特徴とする請求項 3記載の曲げ加工装置。