WO2014038337A1 - ワーク加工装置及び該ワーク加工装置における金型の移動方法 - Google Patents

ワーク加工装置及び該ワーク加工装置における金型の移動方法 Download PDF

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加藤　哲明
篤志 山岸
大也 内田
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株式会社 アマダ
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    • Y10S901/00—Robots
    • Y10S901/02—Arm motion controller

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece processing apparatus that combines a processing machine main body such as a press brake and a transfer robot that transfers workpieces, and a mold moving method in the workpiece processing apparatus.
  • a workpiece machining apparatus that allows a mold to be moved by a transfer robot while the workpiece is held by a hand of the transfer robot, and a mold moving method in the workpiece machining apparatus. can do.
  • a workpiece processing apparatus includes a processing machine body that performs predetermined processing on a workpiece by a mold mounted on a mold holder, and the processing machine.
  • a transport unit that is disposed near the main body and has a hand that grips an article such as the workpiece at the tip of a movable mechanism unit including a robot arm and a wrist, and controls the position and posture of the hand by moving the movable mechanism unit.
  • a workpiece processing apparatus comprising a robot, wherein the hand that grips the workpiece by operating the movable mechanism is retracted to a position that does not interfere with the processing machine main body, and is placed on the mold.
  • An engaging portion is provided at a position on the movable mechanism portion that faces the movable mechanism portion, and the die is moved by the movement of the transfer robot when the engaging portion engages with the die.
  • a mold moving method in a workpiece processing apparatus includes: a processing machine body that performs predetermined processing on a workpiece with a mold mounted on a mold holder; and a vicinity of the processing machine body
  • a transfer robot that has a hand that grips an article such as the workpiece at the tip of a movable mechanism unit including a robot arm and a wrist, and controls the position and posture of the hand by moving the movable mechanism unit
  • the movable mechanism portion is operated to retract the hand in a state of gripping the workpiece to a position that does not interfere with the machining machine body. In this state, an engaging part provided at a position on the movable mechanism part facing the mold is engaged with the mold, and the mold is moved by the movement of the transfer robot. And butterflies.
  • (A) is a perspective view which shows the state which is going to move the lower metal mold
  • (b) is an enlarged perspective view of the principal part.
  • (A) is the side view which shows the state which is going to move the upper metal mold
  • (b) is an enlarged view of the principal part.
  • (A) is the side view which shows the state which is going to move the lower metal mold
  • (b) is an enlarged view of the principal part.
  • FIG. 1A is a perspective view showing a state in which the lower die of the press brake is about to be moved by the transfer robot in the workpiece machining apparatus of the embodiment
  • FIG. 1B is an enlarged perspective view of the main part
  • FIG. (A) is a side view showing a state where the upper die of the press brake is about to be moved by the transfer robot
  • FIG. 2 (b) is an enlarged view of the main part
  • FIG. 3 (a) is under the press brake by the transfer robot.
  • FIG. 3B is a side view showing a state where the mold is about to be moved
  • the workpiece processing apparatus of this embodiment is composed of a press brake 10 provided as a processing machine body and a vertical articulated robot (conveying robot) 50 disposed in the vicinity of the front side of the press brake 10.
  • the press brake 10 has an upper table 12 provided on the upper portion of the frame 11 so as to be slidable up and down, and a lower table 13 fixedly provided on the lower portion of the frame 11, and a mold holder for the upper table 12.
  • a plate-like workpiece is obtained by the cooperative action of an upper die (punch) 16 detachably attached to 14 and a lower die (die) 17 detachably attached to a die holder 15 of the lower table 13.
  • a predetermined bending process is applied to W.
  • Each mold holder 14, 15 has a built-in mold clamp (not shown) for supporting and fixing the upper and lower molds 16, 17.
  • the upper and lower molds 16 and 17 used here are engagement holes (engaged portions) into which engagement protrusions (engagement portions) 60 provided on the vertical articulated robot 50 described later can be respectively inserted. ) 16a and 17a are provided.
  • One vertical articulated robot 50 has a degree of freedom of six axes, and serves to supply a plate-like workpiece W to the press brake 10 and to convey the bent workpiece (product) to a product storage unit or the like. Therefore, it is supported so as to be movable in the left-right direction along a guide rail 40 that is long in the left-right direction on the front side of the press brake 10.
  • the vertical articulated robot 50 includes a base portion 51 supported by the guide rail 40 and movable in the left-right direction. On the base portion 51, a first axis (S axis) that rotates in a horizontal plane is provided. A swivel base 52 is supported. A lower arm 53 is supported on the swivel base 52 by a second axis (L axis) that swings in the front-rear direction, and a third axis (U) that swings in the up-down direction is supported at the tip of the lower arm 53.
  • the upper arm 54 is supported by the shaft.
  • the upper arm 54 is rotatably supported by a fourth axis (R axis) that rotates about an axis along the longitudinal direction of the upper arm 54.
  • the wrist portion 55 is supported by a fifth axis (B-axis) that rotates in a direction orthogonal to the axis along the longitudinal direction of the upper arm 54.
  • a hand 56 is attached to the tip of the wrist portion 55 via a sixth axis (T-axis) that rotates the wrist portion 55 about an axis along the longitudinal direction of the wrist portion 55.
  • a gripper capable of gripping the plate-like workpiece W is provided.
  • a vacuum cup or an electromagnet may be attached instead of the gripper.
  • the entire movable part including the robot arm (the lower arm 53 and the upper arm 54) and the wrist part 55, excluding the hand 56, is referred to as a movable mechanism part.
  • the vertical articulated robot 50 controls the position and posture of the hand 56 by moving the movable mechanism. As shown in the drawing, the vertical articulated robot 50 moves the work W by bending the wrist portion 55 upward. The gripped hand 56 can be retracted to a position where it does not interfere with the press brake 10.
  • the base 55 of the wrist 55 or the tip of the upper arm 54 that can be positioned so as to face the upper and lower molds 16 and 17 is inserted into the engagement holes 16 a and 17 a of the upper and lower molds 16 and 17.
  • An engagement protrusion 60 that can be engaged is provided. Therefore, by moving the vertical articulated robot 50 in a state where the engagement protrusions 60 are inserted into the engagement holes 16 a and 17 a of the molds 16 and 17, the upper and lower molds 16 and 17 are moved to the mold holders 14 and 15. It can be moved along the groove as shown by arrow A.
  • the workpiece W is held by the hand 56.
  • the wrist portion 55 is bent upward and retracted so that the workpiece W or the like does not interfere with the parts on the press brake 10 side.
  • the engagement protrusion 60 provided on the robot side is positioned on the upper mold 16 or the lower mold 17 to be moved, and the engagement protrusion 60 is engaged with the upper mold 16 or the lower mold 17. Insert into the joint holes 16a, 17a.
  • the upper mold 16 or the lower mold 17 is moved along the grooves of the mold holders 14 and 15 as indicated by an arrow A.
  • the upper and lower molds 16, 17 a are simply inserted into the engagement holes 16 a, 17 a provided in the upper and lower molds 16, 17 by inserting the engagement protrusions 60 provided on the upper arm 54 or the wrist 55 of the vertical articulated robot 50. Since the engagement required for the movement of 17 can be performed, the operation can be easily and reliably performed.
  • the engaging portion provided on the movable mechanism is engaged with the mold, and in this state, the mold of the processing machine body is moved by the movement of the transfer robot. Can be moved. Therefore, there is no need to temporarily place the work gripped by the hand at the temporary placement place, and the tact time during processing can be reduced accordingly.
  • the engagement required for the movement of the mold can be performed by simply inserting the engagement protrusion provided as the engagement portion on the movable mechanism portion of the transport robot into the engagement hole provided in the mold.
  • the transfer robot is moved by engaging the engaging portion provided on the movable mechanism of the transfer robot with the mold. Since the mold of the processing machine main body is moved by moving it, it is not necessary to temporarily place the work gripped by the hand at the temporary placement place, and the tact time during processing can be reduced accordingly.
  • the hand holding the workpiece is retracted to a position where it does not get in the way.
  • the mold can be moved to the target location by inserting the engagement protrusion provided on the robot arm or wrist of the transfer robot into the engagement hole of the mold and moving the transfer robot. Therefore, it is possible to reduce the tact time without requiring a troublesome process of temporarily holding the workpiece gripped in the middle of processing at the temporary placement place and then moving it by holding the mold with the hand.

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Abstract

　ワーク加工装置において、垂直多関節ロボット５０の手首部５５を上方に曲げることで、ハンド５６でワークＷを把持したまま、ハンドやワークをプレスブレーキ１０に干渉しない位置に退避させ、この状態で、上部アーム５４の先端部または手首部５５に設けた係合突起６０を、プレスブレーキ１０の下金型１７の係合孔１７ａに差し込み、垂直多関節ロボット５０の動きで下金型１７を金型ホルダ１５の溝に沿って移動させる。

Description

ワーク加工装置及び該ワーク加工装置における金型の移動方法
　本発明は、プレスブレーキ等の加工機本体と、ワークの搬送を担う搬送ロボットとを組み合わせたワーク加工装置及び該ワーク加工装置における金型の移動方法に関するものである。
　金型ホルダに装着された金型によってワークに所定の加工を施すプレスブレーキ等の加工機本体と、ワークの搬送を担う搬送ロボットとを組み合わせたワーク加工装置が広く知られている。この種のワーク加工装置では、日本国特許公開公報特開２０００－２５４７２８号に例示されるように、搬送ロボットのハンド（グリッパ）を利用して金型を移動することが行われている。
　ところで、従来では、搬送ロボットによって加工機本体に装着された金型を移動する場合、一旦、ハンドで把持しているワークを仮置き場所に仮置きしてハンドを解放し、その上でハンドで金型を把持して移動させている。このように、従来では、製品加工中に金型を移動させる場合、ワークを仮置きする必要があり、タクトタイムが増大するという問題があった。
　本発明によれば、上記事情を考慮し、ワークを搬送ロボットのハンドで把持したまま、搬送ロボットによって金型を移動できるようにしたワーク加工装置及び該ワーク加工装置における金型の移動方法を提供することができる。
　上記課題を解決するために、本発明の技術的側面によれば、発明のワーク加工装置は、金型ホルダに装着された金型によってワークに所定の加工を施す加工機本体と、該加工機本体の近傍に配置され、ロボットアーム及び手首を含む可動機構部の先端に前記ワーク等の物品を把持するハンドを有し、前記可動機構部を動かすことによって前記ハンドの位置や姿勢を制御する搬送ロボットとを具備するワーク加工装置であって、前記可動機構部を動作させることによりワークを把持した前記ハンドを前記加工機本体に対して非干渉の位置に退避させた状態で、前記金型に対向する前記可動機構部上の位置に係合部が設けられ、前記係合部が前記金型に係合することで前記搬送ロボットの動きにより該金型を移動させることを特徴とする。
　本発明の別の技術的側面によれば、ワーク加工装置における金型移動方法は、金型ホルダに装着された金型によってワークに所定の加工を施す加工機本体と、該加工機本体の近傍に配置され、ロボットアーム及び手首を含む可動機構部の先端に、前記ワーク等の物品を把持するハンドを有し、前記可動機構部を動かすことによって、前記ハンドの位置や姿勢を制御する搬送ロボットと、からなるワーク加工装置における金型の移動方法において、前記可動機構部を動作させることにより、ワークを把持した状態の前記ハンドを前記加工機本体に対して非干渉の位置に退避させ、この状態で、前記金型に対向する前記可動機構部上の位置に設けられた係合部を前記金型に係合させ、前記搬送ロボットの動きにより前記金型を移動させることを特徴とする。
（ａ）は本発明の実施形態のワーク加工装置において、搬送ロボットによりプレスブレーキの下金型を移動しようとしている状態を示す斜視図、（ｂ）は同要部の拡大斜視図である。 （ａ）は同ワーク加工装置において、搬送ロボットによりプレスブレーキの上金型を移動しようとしている状態を示す側面図、（ｂ）は同要部の拡大図である。 （ａ）は同ワーク加工装置において、搬送ロボットによりプレスブレーキの下金型を移動しようとしている状態を示す側面図、（ｂ）は同要部の拡大図である。
　以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
　図１（ａ）は実施形態のワーク加工装置において、搬送ロボットによりプレスブレーキの下金型を移動しようとしている状態を示す斜視図、図１（ｂ）は同要部の拡大斜視図、図２（ａ）は搬送ロボットによりプレスブレーキの上金型を移動しようとしている状態を示す側面図、図２（ｂ）は同要部の拡大図、図３（ａ）は搬送ロボットによりプレスブレーキの下金型を移動しようとしている状態を示す側面図、図３（ｂ）は同要部の拡大図である。
　この実施形態のワーク加工装置は、加工機本体として設けられたプレスブレーキ１０と、このプレスブレーキ１０の前側近傍に配置された垂直多関節ロボット（搬送ロボット）５０とから構成されている。
　プレスブレーキ１０は、フレーム１１の上部に上下スライド自在に設けられた上部テーブル１２と、フレーム１１の下部に固定的に設けられた下部テーブル１３とを有しており、上部テーブル１２の金型ホルダ１４に着脱自在に装着された上金型（パンチ）１６と、下部テーブル１３の金型ホルダ１５に着脱自在に装着された下金型（ダイ）１７との協働作用により、板状のワークＷに対して所定の曲げ加工を施すものである。各金型ホルダ１４，１５には、上下金型１６，１７を支持・固定する金型クランプ（図示略）が内蔵されている。
　また、ここで使用されている上下金型１６，１７には、後述する垂直多関節ロボット５０に設けた係合突起（係合部）６０をそれぞれ差し込むことができる係合孔（被係合部）１６ａ，１７ａが設けられている。
　一方の垂直多関節ロボット５０は、６軸の自由度を有し、板状のワークＷをプレスブレーキ１０に供給し、曲げ加工されたワーク（製品）を製品格納部などへ搬送する役目を果たすもので、プレスブレーキ１０の前側に左右方向に長く設けたガイドレール４０に沿って左右方向へ移動自在に支持されている。
　この垂直多関節ロボット５０は、ガイドレール４０に支持されて左右方向へ移動自在なベース部５１を備えており、このベース部５１上には、水平面内で旋回する第１軸（Ｓ軸）により旋回台５２が支持されている。旋回台５２には、前後方向に揺動する第２軸（Ｌ軸）により下部アーム５３が支持されており、この下部アーム５３の先端部には、上下方向に揺動する第３軸（Ｕ軸）により上部アーム５４が支持されている。
　また、上部アーム５４は、該上部アーム５４の長手方向に沿った軸線回りに回動する第４軸（Ｒ軸）により回動自在に支持されており、この上部アーム５４の先端部には、該上部アーム５４の長手方向に沿った軸線に対して直交する方向に回動する第５軸（Ｂ軸）により手首部５５が支持されている。そして、この手首部５５の先端に、手首部５５を該手首部５５の長手方向に沿った軸線回りに回動させる第６軸（Ｔ軸）を介してハンド５６が取り付けられている。この場合のハンド５６としては、板状のワークＷを把持することのできるグリッパが設けられている。なお、グリッパの代わりに、バキュームカップや電磁石を取り付けてもよい。
　ここでは、ハンド５６を除く、ロボットアーム（下部アーム５３及び上部アーム５４）及び手首部５５を含む可動部分の全体を可動機構部という。この垂直多関節ロボット５０は、この可動機構部を動かすことによって、ハンド５６の位置や姿勢を制御するようになっており、図示のように、手首部５５を上方に曲げることにより、ワークＷを把持したハンド５６をプレスブレーキ１０に対して非干渉の位置に退避させることができる。
　また、この状態で、上下金型１６，１７に対向するように位置決めし得る手首部５５の基部または上部アーム５４の先端部には、上下金型１６，１７の係合孔１６ａ，１７ａに差し込み係合させることのできる係合突起６０が設けられている。従って、この係合突起６０を金型１６，１７の係合孔１６ａ，１７ａに差し込んだ状態で、垂直多関節ロボット５０を動かすことにより、上下金型１６，１７を金型ホルダ１４，１５の溝に沿って矢印Ａのように移動させることができる。
　次に、上下金型１６，１７を移動させる方法について述べる。
　ワークＷの加工途中で、上金型１６や下金型１７を金型ホルダ１４，１５の溝に沿って矢印Ａのように移動させる必要が生じた場合は、ワークＷをハンド５６で把持した状態で、手首部５５を上方に曲げ、ワークＷなどがプレスブレーキ１０側の部品に干渉しないように退避させる。その姿勢のまま、ロボット側に設けた係合突起６０を、移動させようとする上金型１６または下金型１７に位置決めし、係合突起６０を上金型１６または下金型１７の係合孔１６ａ，１７ａに差し込む。そして、この状態で、垂直多関節ロボット５０を動かすことによって、上金型１６または下金型１７を金型ホルダ１４，１５の溝に沿って矢印Ａのように移動させる。
　以上のように、プレスブレーキ１０の上金型１６と下金型１７を用いてワークＷを加工している途中の段階において、上金型１６または／および下金型１７を移動させる必要が生じたとき、ワークＷを把持したハンド５６を邪魔にならない位置に退避させた状態で、垂直多関節ロボット５０の上部アーム５４または手首部５５に設けた係合突起６０を上下金型１６，１７の係合孔１６ａ，１７ａに差し込んで、垂直多関節ロボット５０を動かす。これにより、上下金型１６，１７を目的の場所に移動させることができる。従って、加工途中において把持したワークを仮置き場所に仮置きしてからハンド５６で上下金型１６，１７を掴んで移動させるような面倒な工程を必要とせず、タクトタイムを削減することができる。
　特に、上下金型１６，１７に設けられた係合孔１６ａ，１７ａに、垂直多関節ロボット５０の上部アーム５４または手首部５５に設けた係合突起６０を差し込むだけで、上下金型１６，１７の移動に必要な係合を行うことができるので、簡単確実に作業を進めることができる。
　本発明によれば、搬送ロボットのハンドでワークを把持しながら、可動機構部上に設けた係合部を金型に係合させ、この状態で搬送ロボットの動きにより加工機本体の金型を移動させることができる。従って、ハンドで把持したワークを仮置き場所に仮置きする必要がなく、それだけ加工中のタクトタイムを削減することができる。
　また、金型に設けられた係合孔に、搬送ロボットの可動機構部上に係合部として設けた係合突起を差し込むだけで、金型の移動に必要な係合を行うことができる。
　さらに、ワークを把持した搬送ロボットのハンドを加工機本体に非干渉の位置に退避させた状態で、搬送ロボットの可動機構部上に設けた係合部を金型に係合させて搬送ロボットを動かすことによって加工機本体の金型を移動させるので、ハンドで把持したワークを仮置き場所に仮置きする必要がなくなり、それだけ加工中のタクトタイムを削減することができる。
　また、例えば、プレスブレーキの上金型と下金型を用いてワークを加工している途中の段階において金型を移動させる必要が生じたとき、ワークを把持したハンドを邪魔にならない位置に退避させた状態で、搬送ロボットのロボットアームや手首に設けた係合突起を金型の係合孔に差し込んで、搬送ロボットを動かすことによって、金型を目的の場所に移動させることができる。従って、加工途中において把持したワークを仮置き場所に仮置きしてからハンドで金型を掴んで移動させるような面倒な工程を必要とせず、タクトタイムを削減することができる。
（米国指定）　
　本国際特許出願は米国指定に関し、２０１２年９月４日に出願された日本国特許出願第２０１２－１９３９７２号について米国特許法第１１９条（ａ）に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。

Claims (4)

  1. 　金型ホルダに装着された金型によってワークに所定の加工を施す加工機本体と、
    　該加工機本体の近傍に配置され、ロボットアーム及び手首を含む可動機構部の先端に前記ワーク等の物品を把持するハンドを有し、前記可動機構部を動かすことによって前記ハンドの位置や姿勢を制御する搬送ロボットと
    を具備するワーク加工装置であって、
    　前記可動機構部を動作させることによりワークを把持した前記ハンドを前記加工機本体に対して非干渉の位置に退避させた状態で、前記金型に対向する前記可動機構部上の位置に係合部が設けられ、前記係合部が前記金型に係合することで前記搬送ロボットの動きにより該金型を移動させることを特徴とするワーク加工装置。
  2. 　前記係合部として、前記金型に設けられた係合孔に差し込み可能な係合突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のワーク加工装置。
  3. 　金型ホルダに装着された金型によってワークに所定の加工を施す加工機本体と、
    　該加工機本体の近傍に配置され、ロボットアーム及び手首を含む可動機構部の先端に、前記ワーク等の物品を把持するハンドを有し、前記可動機構部を動かすことによって、前記ハンドの位置や姿勢を制御する搬送ロボットとを具備するワーク加工装置における金型の移動方法であって、
    　前記可動機構部を動作させることにより、ワークを把持した状態の前記ハンドを前記加工機本体に対して非干渉の位置に退避させ、
    　この状態で、前記金型に対向する前記可動機構部上の位置に設けられた係合部を前記金型に係合させ、前記搬送ロボットの動きにより前記金型を移動させることを特徴とするワーク加工装置における金型の移動方法。
  4. 　前記加工機本体として、上金型を金型ホルダを介して保持する上部テーブルと、下金型を金型ホルダを介して保持する下部テーブルとを備え、前記上部テーブルまたは下部テーブルの一方を上下にスライドさせることでワークに曲げ加工を施すプレスブレーキが設けられ、
    　前記上金型または下金型に設けた係合孔に、前記係合部として前記ロボットアームまたは手首に設けられた係合突起を差し込んだ状態で、前記搬送ロボットの動きにより、前記上金型または下金型を前記金型ホルダ上にて移動させることを特徴とする請求項３記載のワーク加工装置における金型の移動方法。
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