WO2009096024A1 - 曲げ加工装置 - Google Patents

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chuck mechanism
die
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Teruaki Yogo
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Kabushiki Kaisha Opton
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0019—End effectors other than grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D43/003—Positioning devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • B21D43/04—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work
    • B21D43/10—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work by grippers
    • B21D43/105—Manipulators, i.e. mechanical arms carrying a gripper element having several degrees of freedom
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/02—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment
    • B21D7/024—Bending rods, profiles, or tubes over a stationary forming member; by use of a swinging forming member or abutment by a swinging forming member

Definitions

  • the present invention relates to a bending apparatus for moving and bending a long workpiece, for example, a pipe or a rod-shaped material, in a predetermined direction.
  • Patent Document 1 a workpiece is gripped by a chuck mechanism and bent to the tip of an articulated robot having three joints that rotate around an axis parallel to the axial direction of the workpiece. It is known that a mechanism is attached, each joint is rotated to move the bending mechanism to a predetermined position, and the chuck mechanism is moved in the axial direction of the workpiece by the moving mechanism to be bent at a plurality of positions.
  • the chuck mechanism is moved by the moving mechanism, and the workpiece is moved in the axial direction. Therefore, the moving mechanism needs a space for moving the chuck mechanism that grips the workpiece. There is a problem that the size of the apparatus increases and the installation space increases.
  • 1st aspect of this invention is a bending apparatus provided with the following structure. That is, In a bending apparatus having a bending mechanism that sandwiches a long workpiece by a bending die and a clamping die that can revolve around the bending die, and revolves the clamping die to bend the workpiece.
  • a bending apparatus is provided with a fixed base to which a bending mechanism is attached, a chuck mechanism for holding a workpiece, and an articulated robot that moves the chuck mechanism.
  • the chuck mechanism rotates the workpiece around the longitudinal direction.
  • the articulated robot may have a plurality of parallel joints that rotate about axes parallel to each other and orthogonal joints that rotate about an axis orthogonal to the parallel axes. .
  • the chuck mechanism includes a rotating member that is rotatably supported and a claw member that is swingably supported by the rotating member, and the chuck mechanism has a workpiece in a longitudinal direction. It is good also as a structure which slidably supports the cylindrical member inserted in a rotation member, and grips the outer periphery of a workpiece by moving a cylindrical member and rocking
  • the chuck mechanism that grips the workpiece by the articulated robot is moved in the longitudinal direction of the workpiece.
  • Means may be provided.
  • the bending apparatus of the present invention has an effect that a large installation space is not required. Further, if the chuck mechanism rotates the workpiece around the longitudinal direction, there is an effect that the bending direction is not restricted. Further, when the workpiece is bent by revolving the clamping die with the bending mechanism, the chuck mechanism that holds the workpiece by the articulated robot is moved in the longitudinal direction of the workpiece, so that the bending is preferably performed. There is an effect that processing can be performed.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. It is an enlarged side view of the chuck mechanism of the first embodiment. It is explanatory drawing of the twist by the joint type robot of 1st Example. It is a block diagram which shows the control system of the bending apparatus of 2nd Example.
  • reference numeral 1 denotes a machine base
  • an articulated robot 2 is placed on the machine base 1.
  • the articulated robot 2 includes three sets of first to third parallel joints 6, 8, and 10 that rotate around parallel axes, and axes that are orthogonal to the parallel axes.
  • Two sets of first and second orthogonal joints 12 and 14 that rotate around are provided.
  • the joint-type robot 2 includes a fixed portion 16 attached to the machine base 1, and the fixed portion 16 and the first swivel base 18 are connected by a first orthogonal joint 12.
  • the first orthogonal joint 12 has a known mechanism that drives the first swivel base 18 to rotate at a predetermined angle around a vertical axis CV1.
  • the first parallel joint 6 has a known mechanism for rotating the first arm 20 at a predetermined angle around a horizontal axis CH1.
  • the horizontal axis CH1 of the first parallel joint 6 and the vertical axis CV1 of the first orthogonal joint 12 are orthogonal to each other.
  • the other end of the first arm 20 and one end of the second arm 22 are connected via the second parallel joint 8.
  • the second parallel joint 8 has a known mechanism for rotating the second arm 22 at a predetermined angle around an axis CH2 parallel to the horizontal axis CH1 of the first parallel joint 6.
  • a second swivel base 24 is connected to the other end of the second arm 22 via a second orthogonal joint 14.
  • the second orthogonal joint 14 has a known mechanism for rotating the second swivel base 24 at a predetermined angle around an axis CV2 orthogonal to the horizontal axes CH1 and CH2 of the first and second parallel joints 6 and 8. Is.
  • the third parallel joint 10 rotates the tip arm 26 about an axis CH3 parallel to the horizontal axes CH1 and CH2 of the first and second parallel joints 6 and 8.
  • the second arm 22 is provided with a rotary joint 32 that rotates about its longitudinal axis.
  • the bending mechanism 40 is attached to a fixed base 58 formed integrally with the machine base 1 and is formed according to the bending radius of a long workpiece 4 such as a pipe as shown in FIG.
  • a bending die 42 is provided, and a groove 44 corresponding to the diameter of the workpiece 4 is formed on the outer periphery of the bending die 42.
  • the bending die 42 is rotatably supported on a fixed base 58 together with the bending arm 46, and the bending arm 46 is attached so as to be rotationally driven by a first cylinder 47.
  • the bending die 42 has one groove 44 in FIG. 4, the bending die 42 may be formed by laminating a plurality of grooves 44 corresponding to the bending radius of the workpiece 4.
  • a clamping die 48 is movably supported on the bending arm 46 so as to face the bending die 42, and the clamping die 48 is driven by a second cylinder 49, so that the workpiece 4 is brought into contact with the bending die 42 and the clamping die 48. It is comprised so that it can be pinched by. Further, the wiper mold 50 may be disposed close to the bending mold 42.
  • the pressure mold 52 is supported on the slide base 53 so as to be movable.
  • the pressure die 52 is driven by a third cylinder 54 so as to be applied to the workpiece 4 and to receive a reaction force during bending.
  • the slide base 53 is supported so as to be slidable in the axial direction of the workpiece 4 and is configured to be driven by a cylinder 56.
  • a mandrel mechanism 60 is disposed on the machine base 1 so as to face the bending mechanism 40.
  • the cored bar mechanism 60 inserts a cored bar 61 into a pipe as the workpiece 4 by a cylinder 63.
  • a chuck mechanism 64 having a twist mechanism 62 is attached to the tip of the tip arm 26 of the articulated robot 2.
  • the chuck mechanism 64 includes a rotating member 72 that is rotatably supported by the chuck body 66 via a pair of bearings 68 and 70.
  • the rotation center of the rotation member 72 is provided in parallel to the horizontal axes CH1, CH2, and CH3 described above.
  • a pair of claw members 74 and 76 are supported at the tip of the rotating member 72 so as to be swingable around fulcrum pins 78 and 80.
  • a sliding hole 82 is formed in the rotating member 72 in the axial direction, and a cylindrical member 84 is slidably inserted into the sliding hole 82.
  • the cylindrical member 84 is hollow and is formed so that it can be inserted through the workpiece 4.
  • a gear 88 is attached to the rear end of the rotating member 72 via a connecting member 86, and a pinion gear 92 attached to a hydraulic motor 90 fixed to the chuck body 66 is engaged with the gear 88. .
  • the gear 88 is formed in a sector shape of 180 degrees, and a pair of stopper members 89 a and 89 b attached to the gear 88 is formed on a protrusion 66 a provided integrally with the chuck body 66. At the end, the gear 88 can be rotated within a preset angle range of 120 degrees.
  • the chuck body 66, the rotating member 72, and the cylindrical member 84 are formed with a notch 93 along the longitudinal direction so that the cored bar 61 can be passed through the notch 93.
  • Key members 98 and 100 attached to the cylinder member 84 are slidably attached to the pair of slits 94 and 96 formed in the rotation member 72.
  • the rotation member 72 and the cylinder member 84 are axially arranged.
  • the workpiece 4 is configured to rotate integrally around the longitudinal direction.
  • a plurality of cam followers 102 are attached to the outer periphery of the cylindrical member 84 along the circumferential direction at the rear end of the cylindrical member 84, and the cam followers 102 are grooves 106 formed in the moving member 104. Has been inserted.
  • the moving member 104 is attached to the pressing plate 108, and the pressing plate 108 is supported by a guide shaft 110 slidably mounted on the chuck body 66 so as to be movable in the sliding direction of the cylindrical member 84.
  • a rod of a cylinder 112 attached to the chuck body 66 is connected to the pressing plate 108.
  • Pins 114 and 116 are attached in slits 84 a and 84 b at the tip of the cylindrical member 84, and the pins 114 and 116 are engaged with the claw members 74 and 76, and the claw member 74 is moved forward and backward by the cylindrical member 84. , 76 is swung so that the outer periphery of the workpiece 4 can be gripped / released by the claw members 74, 76.
  • FIG. 6 shows a state in which the cylinder member 84 is retracted and the claw member 74 swings above the center line and the outer periphery of the workpiece 4 is gripped by the claw member 74, and the cylinder is below the center line.
  • the member 84 is moved forward, the claw member 76 is swung, and the claw member 76 opens the workpiece 4.
  • the first to third parallel joints 6, 8, 10 and the first and second orthogonal joints 12 and 14 of the articulated robot 2 are driven to move the chuck mechanism 64 to the end of the workpiece 4, and the chuck
  • the workpiece 64 is gripped by the chuck mechanism 64 by controlling the mechanism 64.
  • the workpiece 4 and the cylindrical member 84 move so as to be coaxial, and then the chuck mechanism 64 is moved in the longitudinal direction of the workpiece 4. Then, the workpiece 4 is inserted into the cylindrical member 84.
  • the cylinder 112 is driven, the pressing plate 108 and the moving member 104 are moved, and the cylindrical member 84 is moved via the cam follower 106.
  • the claw members 74 and 76 swing, and the outer periphery of the workpiece 4 is gripped by the claw members 74 and 76.
  • the first to third parallel joints 6, 8, 10 and the first and second orthogonal joints 12, 14 of the articulated robot 2 are driven to move the workpiece 4 to the bending mechanism 40.
  • the workpiece 4 moves so that the bending position of the workpiece 4 is inserted into the groove 44 of the bending die 42.
  • the clamping die 48 and the pressure die 52 are driven to abut against the workpiece 4, the bending arm 46 is rotated around the bending die 42, and the clamping die 48 is revolved around the bending die 42.
  • the cylinder 56 is driven, and the pressure die 52 is moved in the axial direction of the workpiece 4 by the slide base 53 to perform bending.
  • the cored bar 61 may be inserted into the workpiece 4 and bent by the cored bar mechanism 60.
  • the bending arm 46, the clamping mold 48, and the pressure mold 52 are returned to their original positions, and when performing the next bending process, the articulated robot 2 is controlled to move the chuck mechanism 64, The workpiece 4 is moved to the next bending position, and the workpiece 4 is bent by the bending mechanism 40.
  • the first to third parallel joints 6, 8, and 10 of the articulated robot 2 are controlled as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C to process the workpiece.
  • the chuck mechanism 64 that grips the object 4 is rotated around the longitudinal direction of the workpiece 4.
  • the workpiece 4 is twisted about its longitudinal direction and the bending direction can be changed.
  • the first to third parallel joints 6, 8, and 10 of the articulated robot 2 are controlled to control the workpiece.
  • the workpiece 4 is twisted, the second arm 22 and the workpiece 4 interfere with each other, and the workpiece 4 cannot be twisted 360 degrees.
  • the hydraulic motor 90 is driven to rotate the pinion gear 92, the gear 88, the rotating member 72, the keys 98 and 100, the cylinder member 84, and the claw members 74 and 76 about the longitudinal direction of the workpiece 4. To do. Thereby, the workpiece 4 is twisted around the longitudinal direction together with the chuck mechanism 64.
  • the workpiece 4 can be twisted in an angular range where the stopper members 89a and 89b abut against the protrusion 66a. Therefore, the first to third parallel joints 6, 8, and 10 of the articulated robot 2 are controlled so that the chuck mechanism 64 is rotated until the stopper members 89a and 89b come into contact with the protrusion 66a so that the required bending direction is obtained. Then, the workpiece 4 is further twisted.
  • the chuck mechanism 64 is controlled to release the workpiece 4 from being gripped. Since the workpiece 4 is gripped by the chuck mechanism 64 and the articulated robot 2 moves the workpiece 4 to the bending mechanism 40 and bends the workpiece 4, the size can be reduced and the installation space can be reduced. Further, since the workpiece 4 is rotated about the longitudinal direction by the chuck mechanism 64, the interference between the second arm 22 and the workpiece 4 is avoided, and the workpiece 4 is bent in the direction of 360 degrees. Can be changed. [Second Embodiment] Since the main configuration of the bending apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, description of the main configuration is omitted.
  • the articulated robot 2, the chuck mechanism 64, and the bending mechanism 40 are connected to a control circuit 120 as a control means, and the rotation angle of the bending arm 46 uses an encoder. Detected by the rotation detection sensor 122 and output to the control circuit 120.
  • FIG. 10 the operation of the bending apparatus described above will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 10 to 12 together with the bending control process performed by the control circuit 120.
  • FIG. 10 the flowcharts shown in FIGS. 10 to 12 together with the bending control process performed by the control circuit 120.
  • the first to third parallel joints 6, 8, 10 and the first and second orthogonal joints 12 and 14 of the articulated robot 2 are driven to move the chuck mechanism 64 to the end of the workpiece 4, and the chuck
  • the workpiece 64 is gripped by the chuck mechanism 64 by controlling the mechanism 64.
  • the workpiece 4 and the cylindrical member 84 move so as to be coaxial, and then the chuck mechanism 64 is moved in the longitudinal direction of the workpiece 4. Then, the workpiece 4 is inserted into the cylindrical member 84.
  • the cylinder 112 is driven, the pressing plate 108 and the moving member 104 are moved, and the cylindrical member 84 is moved via the cam follower 106.
  • the claw members 74 and 76 swing, and the outer periphery of the workpiece 4 is gripped by the claw members 74 and 76.
  • the first to third parallel joints 6, 8, 10 and the first and second orthogonal joints 12, 14 of the articulated robot 2 are driven to move the workpiece 4 to the bending mechanism 40.
  • the workpiece 4 moves so that the bending position of the workpiece 4 is inserted into the groove 44 of the bending die 42.
  • the clamping die 48 and the pressure die 52 are driven to abut against the workpiece 4, the bending arm 46 is rotated around the bending die 42, and the clamping die 48 is revolved around the bending die 42.
  • the cylinder 56 is driven, and the pressure die 52 is moved in the axial direction of the workpiece 4 by the slide base 53 to perform bending.
  • the cored bar 61 may be inserted into the workpiece 4 and bent by the cored bar mechanism 60.
  • the bending arm 46, the clamping mold 48, and the pressure mold 52 are returned to their original positions, and when performing the next bending process, the articulated robot 2 is controlled to move the chuck mechanism 64, The workpiece 4 is moved to the next bending position, and the workpiece 4 is bent by the bending mechanism 40.
  • the clamping die 48 revolves around the bending die 42, the workpiece 4 is sandwiched between the bending die 42 and the clamping die 48, and the bending die 42 rotates together with the bending arm 46. At that time, the workpiece 4 is pulled out in the longitudinal direction.
  • a bending control process is executed, and as shown in FIG. 10, first, bending conditions such as a bending angle and a bending radius of the bending die 42 are read (step 200).
  • the amount of movement of the chuck mechanism 64 is calculated from the bending radius (step 210). That is, the amount of movement by which the workpiece 4 is pulled out in the longitudinal direction during bending is calculated.
  • the bending operation speed for rotating the bending arm 46 and the feeding operation speed for moving the chuck mechanism 64 are calculated (step 220).
  • the bending operation speed is a speed at which the bending arm 46 is rotated by the first cylinder 47
  • the feeding operation speed is a speed at which the chuck mechanism 64 is fed by the articulated robot 2 in the longitudinal direction of the workpiece 4.
  • the bending arm 46 When the bending arm 46 is rotated and bent according to the bending angle of the workpiece 4, the bending arm 46 is rotated by the first cylinder 47, the bending operation speed at which the workpiece 4 is pulled out, and the articulated robot 2 so that the feed operation speed of the chuck mechanism 64 is equal to 2.
  • a bending start command is output to the articulated robot 2 and the bending mechanism 40 (step 230).
  • the workpiece 4 is gripped by the chuck mechanism 64 of the articulated robot 2, the bending position of the workpiece 4 is inserted into the groove 44 of the bending die 42, and the bending mechanism In 40, the clamping die 48 and the pressure die 52 are driven to abut against the workpiece 4 as shown in FIG. 4, and the workpiece 4 is sandwiched between the bending die 42 and the clamping die 48.
  • the bending mechanism 40 drives the first cylinder 47 at the bending operation speed calculated by the processing of step 220 to perform a bending operation for rotating the bending arm 46 ( Step 250).
  • the bending arm 46 is bent by the first cylinder 47 according to a preset bending angle, it is determined that the bending is finished (step 260). At that time, the bending angle of the bending arm 46 is detected by the rotation detection sensor 122.
  • the articulated robot 2 performs a feed operation for moving the chuck mechanism 64 by the articulated robot 2 (step 280). At this time, the articulated robot 2 is controlled so that the movement amount of the chuck mechanism 64 calculated by the process of step 210 and the feed operation speed of the chuck mechanism 64 calculated by the process of step 220 are obtained. When the chuck mechanism 64 is moved, it is determined that the bending is finished (step 290).
  • the workpiece 4 is moved by the articulated robot 2 while the workpiece 4 is gripped by the chuck mechanism 64 during bending, and the workpiece 4 is bent by the bending mechanism 40.
  • the workpiece 4 can be suitably bent while supporting the workpiece 4 reliably.
  • the present invention is not limited to such an embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
  • the first embodiment and the second embodiment have been described separately, but it is needless to say that the function of the second embodiment may be incorporated into the bending apparatus of the first embodiment. It is.

Abstract

 曲げ加工装置は、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、締め型を公転させ被加工物を曲げ加工する曲げ機構(40)を有する。曲げ加工装置は、曲げ機構(40)を取り付けた固定台(58)を備えると共に、被加工物を把持するチャック機構(64)が取り付けられ、チャック機構(64)を移動する関節型ロボット(2)を備える。

Description

曲げ加工装置
　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。
　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。
特開２００１－２１２６２４号公報
　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ャ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。
　小型で、大きな設置スペースを必要としない曲げ加工装置を提供することが好ましく、また、関節型ロボットにチャック機構を取り付けることが好ましい。
　本発明の第１局面は、次の構成を備える曲げ加工装置である。すなわち、
　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、締め型を公転させ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、
　曲げ機構を取り付けた固定台を備えると共に、被加工物を把持するチャック機構が取り付けられ、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。
　上記曲げ加工装置において、チャック機構は被加工物を長手方向の廻りに回転するようにすることが好ましい。また、上記曲げ加工装置において、関節型ロボットは、互いに平行な軸の廻りで回動する平行関節と、平行な軸と直交する軸の廻りに回動する直交関節とをそれぞれ複数有する構成でもよい。
 また、上記曲げ加工装置において、チャック機構は、回転可能に支持された回転部材と、該回転部材に揺動可能に支持された爪部材とを備えると共に、チャック機構は、被加工物が長手方向に挿入される筒部材を回転部材に摺動可能に支持し、筒部材を移動して爪部材を揺動させ被加工物の外周を把持する構成としてもよい。更に、上記曲げ加工装置において、チャック機構は、回転部材を予め設定された角度範囲で回転させて、チャック機構に把持された被加工物を長手方向の廻りに角度範囲でひねる構成としてもよい。
 また、上記曲げ加工装置において、曲げ機構により締め型を公転させて被加工物を曲げ加工する際に、関節型ロボットにより被加工物を把持したチャック機構を被加工物の長手方向に移動させる制御手段を備えてもよい。
 なお、第１局面の発明に対して、上記種々の特徴は単独で採用してもよく、複合して採用してもよい。
　本発明の曲げ加工装置は、大きな設置スペースを必要としないという効果を奏する。また、チャック機構が被加工物を長手方向の廻りに回転するようにすると、曲げ方向に制限を受けることがないという効果がある。更に、曲げ機構により締め型を公転させて被加工物を曲げ加工する際に、関節型ロボットにより被加工物を把持したチャック機構を被加工物の長手方向に移動させるようにすると、好適に曲げ加工を行うことができるという効果がある。
本発明の第１実施例の曲げ加工装置の正面図である。 第１実施例の曲げ加工装置の側面図である。 第１実施例の関節型ロボットの拡大斜視図である。 第１実施例の曲げ機構の拡大概略構成図である。 第１実施例のチャック機構の一部を断面で示す拡大正面図である。 図５のＶＩ－ＶＩ断面図である。 第１実施例のチャック機構の拡大側面図である。 第１実施例の関節型ロボットによるひねりの説明図である。 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。 第２実施例の制御回路で行われる曲げ加工制御処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施例の制御回路で行われる曲げ機構制御処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施例の制御回路で行われるロボット制御処理の一例を示すフローチャートである。
符号の説明
１…機台　　　　　２…関節型ロボット
４…被加工物　　　６，８，１０…平行関節
１２，１４…直交関節
４０…曲げ機構　　４２…曲げ型
４６…曲げアーム　４７…第１シリンダ
４８…締め型　　　５０…ワイパ型
５２…圧力型　　　５８…固定台
６０…芯金機構　　６４…チャック機構
６１…芯金　　　　６２…ひねり機構
６６…チャック本体　７４，７６…爪部材
８４…筒部材　　　１２０…制御回路
１２２…回転検出センサ
　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１実施例]
　図１、図２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は、図３に示すように、互いに平行な軸の廻りで回動する３組の第１～第３平行関節６，８，１０と、この平行な各軸と直交する軸の廻りで回動する２組の第１、第２直交関節１２，１４とを備えている。
　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直交関節１２により接続されている。第１直交関節１２は、鉛直な軸ＣＶ１の廻りで第１旋回台１８を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。
　第１旋回台１８には、第１アーム２０の一端が第１平行関節６を介して接続されている。第１平行関節６は水平な軸ＣＨ１の廻りで第１アーム２０を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。第１平行関節６の水平な軸ＣＨ１と第１直交関節１２の鉛直な軸ＣＶ１とは直交している。
　第１アーム２０の他端と第２アーム２２の一端とが第２平行関節８を介して接続されている。第２平行関節８は第１平行関節６の水平な軸ＣＨ１と平行な軸ＣＨ２の廻りで第２アーム２２を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。
　第２アーム２２の他端には、第２旋回台２４が第２直交関節１４を介して接続されている。第２直交関節１４は、第１、第２平行関節６，８の水平な軸ＣＨ１，ＣＨ２と直交する軸ＣＶ２の廻りで第２旋回台２４を所定角度で回動駆動する周知の機構を有するものである。
　第２旋回台２４には、先端アーム２６の一端が第３平行関節１０を介して接続されている。第３平行関節１０は、先端アーム２６を第１、第２平行関節６，８の水平な軸ＣＨ１，ＣＨ２と平行な軸ＣＨ３の廻りに回動するものである。また、本実施形態では、第２アーム２２には、その長手方向の軸の廻りに回転する回転関節３２が設けられている。
　曲げ機構４０は、機台１と一体に形成された固定台５８に取り付けられており、図４に示すように、パイプ等の長尺状の被加工物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の外周には被加工物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と共に固定台５８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、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。
　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、被加工物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を配置してもよい。
　締め型４８と並んで圧力型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、被加工物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。曲げ機構４０と対向して機台１には芯金機構６０が配置されている。芯金機構６０は、芯金６１をシリンダ６３により被加工物４としてのパイプ内に挿入するものである。
　一方、関節型ロボット２の先端アーム２６の先端には、ひねり機構６２を備えたチャック機構６４が取り付けられている。チャック機構６４は、図５～７に示すように、チャック本体６６に一対の軸受６８，７０を介して回転可能に支持された回転部材７２を備えている。回転部材７２の回転中心は前述した水平な軸ＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３に平行に設けられている。
　回転部材７２の先端には、一対の爪部材７４，７６が支点ピン７８，８０の廻りに揺動可能に支持されている。回転部材７２にはその軸方向に摺動孔８２が形成されており、摺動孔８２には筒部材８４が摺動可能に挿入されている。筒部材８４は中空状のもので、被加工物４を貫通して挿入できるように形成されている。
　回転部材７２の後端には、接続部材８６を介して歯車８８が取り付けられており、歯車８８には、チャック本体６６に固定された油圧モータ９０に取り付けられたピニオン歯車９２が噛合されている。
　歯車８８は、図７に示すように、１８０度の扇形形状に形成されており、チャック本体６６と一体に設けられた突部６６ａに、歯車８８に取り付けられた一対のストッパ部材８９ａ，８９ｂが突き当たり、歯車８８を１２０度の予め設定された角度範囲で回転できるように構成されている。また、チャック本体６６、回転部材７２、筒部材８４には、長手方向に沿って切欠９３が形成されて、切欠９３から芯金６１を通すことができるように構成されている。
　回転部材７２に形成された一対のスリット９４，９６には、筒部材８４に取り付けられたキー部材９８，１００が摺動可能に装着されており、回転部材７２と筒部材８４とは軸方向に相対的に摺動可能であるが、被加工物４の長手方向の廻りには一体的に回転するように構成されている。
　図６に示すように、筒部材８４の後端には、その外周に、円周方向に沿って複数のカムフォロアー１０２が取り付けられており、カムフォロアー１０２は移動部材１０４に形成された溝１０６に挿入されている。
　移動部材１０４は押圧板１０８に取り付けられており、押圧板１０８はチャック本体６６に摺動可能に装着されたガイド軸１１０により、筒部材８４の摺動方向に移動可能に支持されている。また、押圧板１０８にはチャック本体６６に取り付けられたシリンダ１１２のロッドが接続されている。
　筒部材８４の先端のスリット８４ａ，８４ｂ内には、ピン１１４，１１６が取り付けられており、ピン１１４，１１６は爪部材７４，７６に係合され、筒部材８４の前進・後退により爪部材７４，７６が揺動し、爪部材７４，７６により被加工物４の外周を把持・開放できるように構成されている。
　図６では、中心線より上側で、筒部材８４が後退されて爪部材７４が揺動し、爪部材７４により被加工物４の外周を把持した状態を示し、中心線より下側で、筒部材８４が前進されて爪部材７６が揺動し、爪部材７６が被加工物４を開放した状態を示す。
　次に、前述した本実施形態の曲げ加工装置の作動について説明する。
　まず、関節型ロボット２の第１～第３平行関節６，８，１０及び第１、第２直交関節１２，１４を駆動して、チャック機構６４を被加工物４の端に移動し、チャック機構６４を制御して、被加工物４をチャック機構６４により把持する。チャック機構６４により、被加工物４を把持する際には、被加工物４と筒部材８４とが同軸上になるように移動してから、チャック機構６４を被加工物４の長手方向に移動して、筒部材８４内に被加工物４を挿入する。
　そして、シリンダ１１２を駆動して、押圧板１０８、移動部材１０４を移動して、カムフォロアー１０６を介して筒部材８４を移動する。これにより、爪部材７４，７６が揺動して、爪部材７４，７６により被加工物４の外周が把持される。
　そして、関節型ロボット２の第１～第３平行関節６，８，１０及び第１、第２直交関節１２，１４を駆動して、被加工物４を曲げ機構４０に移動する。その際、図４に示すように、被加工物４の曲げ加工位置が曲げ型４２の溝４４に挿入されるように移動する。
　移動後、締め型４８、圧力型５２を駆動して、被加工物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。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を挿入して曲げ加工するようにしてもよい。
　曲げ加工終了後、曲げアーム４６、締め型４８、圧力型５２を元の位置に戻し、次の曲げ加工を行なう場合には、関節型ロボット２を制御して、チャック機構６４を移動し、被加工物４を次の曲げ加工位置に移動し、曲げ機構４０により被加工物４を曲げ加工する。
　また、曲げ方向が異なる場合には、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、関節型ロボット２の第１～第３平行関節６，８，１０を制御して、被加工物４を把持したチャック機構６４を、被加工物４の長手方向の廻りに回転させる。これにより、被加工物４がその長手方向の廻りにひねられて、曲げ方向を変えることができるが、関節型ロボット２の第１～第３平行関節６，８，１０を制御して、被加工物４をひねる場合、第２アーム２２と被加工物４とが干渉して、被加工物４を３６０度ひねることができない。
　その際には、油圧モータ９０を駆動して、ピニオン歯車９２、歯車８８、回転部材７２、キー９８，１００、筒部材８４、爪部材７４，７６を被加工物４の長手方向の廻りに回転する。これにより、チャック機構６４と共に被加工物４がその長手方向のまわりにひねられる。
　本実施形態では、ストッパ部材８９ａ，８９ｂが突部６６ａに突き当たる角度範囲で、被加工物４をひねることができる。よって、ストッパ部材８９ａ，８９ｂが突部６６ａに突き当たるまで、チャック機構６４を回転し、必要な曲げ方向となるように、関節型ロボット２の第１～第３平行関節６，８，１０を制御して、被加工物４を更にひねる。
　曲げ加工終了後、チャック機構６４を制御して、被加工物４の把持を解放する。チャック機構６４に被加工物４を把持させて、関節型ロボット２が被加工物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、設置スペースを小さくできる。また、チャック機構６４により、被加工物４を長手方向の廻りに回転させるので、第２アーム２２と被加工物４との干渉を回避して、被加工物４を３６０度の方向で曲げ方向を変えることができる。
[第２実施例]
　第２実施例の曲げ加工装置の主たる構成は第１実施例と同じであるので、主たる構成については説明を省略する。
 本実施例では、関節型ロボット２、チャック機構６４、曲げ機構４０は、図９に示すように、制御手段としての制御回路１２０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１２２により検出され、制御回路１２０に出力される。
　次に、前述した曲げ加工装置の作動について、制御回路１２０で行われる曲げ加工制御処理と共に、図１０～図１２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平行関節６，８，１０及び第１、第２直交関節１２，１４を駆動して、チャック機構６４を被加工物４の端に移動し、チャック機構６４を制御して、被加工物４をチャック機構６４により把持する。チャック機構６４により、被加工物４を把持する際には、被加工物４と筒部材８４とが同軸上になるように移動してから、チャック機構６４を被加工物４の長手方向に移動して、筒部材８４内に被加工物４を挿入する。
　そして、シリンダ１１２を駆動して、押圧板１０８、移動部材１０４を移動して、カムフォロアー１０６を介して筒部材８４を移動する。これにより、爪部材７４，７６が揺動して、爪部材７４，７６により被加工物４の外周が把持される。
　そして、関節型ロボット２の第１～第３平行関節６，８，１０及び第１、第２直交関節１２，１４を駆動して、被加工物４を曲げ機構４０に移動する。その際、図４に示すように、被加工物４の曲げ加工位置が曲げ型４２の溝４４に挿入されるように移動する。
　移動後、締め型４８、圧力型５２を駆動して、被加工物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。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を挿入して曲げ加工するようにしてもよい。
　曲げ加工終了後、曲げアーム４６、締め型４８、圧力型５２を元の位置に戻し、次の曲げ加工を行なう場合には、関節型ロボット２を制御して、チャック機構６４を移動し、被加工物４を次の曲げ加工位置に移動し、曲げ機構４０により被加工物４を曲げ加工する。
　曲げ加工の際、締め型４８が曲げ型４２の廻りに公転すると共に、被加工物４を曲げ型４２と締め型４８とにより挟持し、曲げアーム４６と共に曲げ型４２も回転する。その際、被加工物４は長手方向に引き出される。
　曲げ加工時には、曲げ加工制御処理を実行して、図１０に示すように、まず、曲げ角度、曲げ型４２の曲げ半径等の曲げ条件を読み込み（ステップ２００）、この曲げ角度、曲げ型４２の曲げ半径からチャック機構６４の移動量を計算する（ステップ２１０）。即ち、曲げ加工の際に被加工物４が長手方向に引き出される移動量を算出する。
　次に、曲げアーム４６を回転させる曲げ動作速度と、チャック機構６４を移動する送り動作速度を計算する（ステップ２２０）。曲げ動作速度は、曲げアーム４６を第１シリンダ４７により回転させる速度であり、送り動作速度はチャック機構６４を関節型ロボット２により被加工物４の長手方向に送る速度である。
　被加工物４の曲げ角度に応じて曲げアーム４６を回転して曲げ加工する際、第１シリンダ４７により曲げアーム４６を回転させて、被加工物４が引き出される曲げ動作速度と、関節型ロボット２によるチャック機構６４の送り動作速度とが同じになるように計算する。
　動作速度を計算した後、曲げ開始指令を関節型ロボット２と曲げ機構４０とに出力する（ステップ２３０）。曲げ開始指令を出力する際には、被加工物４を関節型ロボット２のチャック機構６４により把持し、被加工物４の曲げ加工位置が曲げ型４２の溝４４に挿入され、更に、曲げ機構４０では、締め型４８、圧力型５２を駆動して、図４に示すように、被加工物４に突き当て、曲げ型４２と締め型４８とにより被加工物４を挟持した状態にある。
　曲げ機構４０は、曲げ開始指令の出力があったときには（ステップ２４０）、第１シリンダ４７をステップ２２０の処理により計算した曲げ動作速度で駆動して、曲げアーム４６を回転させる曲げ動作を行なう（ステップ２５０）。第１シリンダ４７により曲げアーム４６を予め設定された曲げ角度に応じて曲げ動作させると、曲げ終了と判断する（ステップ２６０）。その際、曲げアーム４６の曲げ角度は回転検出センサ１２２により検出する。
　また、関節型ロボット２は、曲げ開始指令の出力があったときには（ステップ２７０）、関節型ロボット２によりチャック機構６４を移動する送り動作を行なう（ステップ２８０）。その際、ステップ２１０の処理により計算したチャック機構６４の移動量と、ステップ２２０の処理により計算したチャック機構６４の送り動作速度となるように関節型ロボット２を制御する。チャック機構６４を移動すると曲げ終了と判断する（ステップ２９０）。
　このように、曲げ加工時に、チャック機構６４により被加工物４を把持した状態で、関節型ロボット２によりチャック機構６４を移動して、曲げ機構４０により被加工物４を曲げ加工するので、被加工物４を確実に支えながら、被加工物４を好適に曲げ加工できる。
　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く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。例えば、上記実施例では、第１実施例と第２実施例とを別々に説明したが、第２実施例の機能を第１実施例の曲げ加工装置に組み込んで実施してもよいことはもちろんである。

Claims (6)

  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る、曲げ加工装置。
  2. 更に、前記チャック機構は前記被加工物を長手方向の廻りに回転することを特徴とする請求項１記載の曲げ加工装置。
  3. 前記関節型ロボットは、互いに平行な軸の廻りで回動する平行関節と、前記平行な軸と直交する軸の廻りに回動する直交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記載の曲げ加工装置。
  4. 前記チャック機構は、回転可能に支持された回転部材と、該回転部材に揺動可能に支持された爪部材とを備えると共に、前記チャック機構は、前記被加工物が長手方向に挿入される筒部材を前記回転部材に摺動可能に支持し、前記筒部材を移動して前記爪部材を揺動させ前記被加工物の外周を把持することを特徴とする請求項１記載の曲げ加工装置。
  5. 前記チャック機構は、前記回転部材を予め設定された角度範囲で回転させて、前記チャック機構に把持された前記被加工物を長手方向の廻りに前記角度範囲でひねることを特徴とする請求項１記載の曲げ加工装置。
  6.  更に、前記曲げ機構により前記締め型を公転させて前記被加工物を曲げ加工する際に、前記関節型ロボットにより前記被加工物を把持した前記チャック機構を前記被加工物の長手方向に移動させる制御手段を備えたことを特徴とする、請求項１記載の曲げ加工装置。
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