JP2007030042A - 板金曲げ計画の作成・実行用知能システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】計画作成モジュールが、曲げ計画を作成するために、数種のエキスパート・モジュールと相互に作用しあう。計画作成モジュールは、状態・空間サーチ・アルゴリズムを利用する。ロボット・グリッパ、レポ・グリッパを選択し、最適配置を判定するため、コンピュータ化された方法が提供される。曲げ装置に使用される工具だてを選択し、工具だてステージのレイアウトを判定する。運動制御オフセット値を学習し、余分なセンサ・ベースの制御操作の必要性を排除する方法が提供される。計画作成システムは、設計,コスト計算,スケジュール作成,及び/又は製造、アセンブリを実行する設計、アセンブリ・システム等の機能を支援するのに利用される。
【選択図】図5A
Description
1.著作権通告
本特許文書開示の一部には、著作権保護の対象となる材料が含まれている。本著作権所有者は、特許・商標局の特許ファイル、或は記録内に記載される本特許開示の複写再生に何ら反対するものではなく、誰でも複写再生可能であるが、それ以外は如何なる場合でもその全ての著作権を保有するものである。
本開示は、以下に示す本発明と同日付の米国特許出願による開示に関連するものである。「ロボット運動の計画・制御方法」、デービッド・アラン・ブーン、その他(米国特願第08/338,115)、「曲げ操作のバックゲージング及びセンサベースの制御方法」、デービッド・アラン・ブーン、その他(米国特願第08/385,829)、「フィンガパッド力の検知システム」、アン・M・マレー、その他(米国特願第08/338,095)。
本発明は、知能的曲げ板金の設計、計画、製造システム等に供される方法及びサブシステムに関する。
図1乃至図3は、ワークステーション内に設けられる様々な制御装置にダウンロードされる手動作成プログラムの制御のもとで板金部(製作作品)16を曲げるための従来の曲げワークステーション10の例を簡単に示すものである。図示の曲げワークステーション10は、BM100アマダ・ワークステーションである。
図1は、曲げワークステーション10全体を簡単に示す図である。図2は、ワーク16に対して曲げを実行するために位置決定されるプレスブレーキ29を示す部分図である。図2に示す要素には、ワーク16を掴むロボット・アーム・グリッパ14を有するロボット・アーム12、パンチ・ホルダ20により保持されるパンチ18、ダイ・レール22上に載置されるダイ19が含まれる。パンチ18とダイ19の左側にはバックゲージ機構24が示されている。
図1に示す曲げワークステーション10は、MM20−CAPSインタフェース40、プレスブレーキ・コントローラ42、ロボット・コントローラ44、ロード・アンロード装置コントローラ46を含み、別個に収容される数種の制御装置により制御される。プレスブレーキ・コントローラ42はNC9Rプレスブレーキ・コントローラから構成され、ロボット・コントローラ44は25Bロボット・コントローラにより構成される。これらは、アマダ社提供によるものである。プレスブレーキ・コントローラ42、ロボット・コントローラ44はそれぞれ自身のCPU、プログラミング環境を有する。ロード・アンロード装置コントローラ46はスタンドアロン型のプログラマブルロジックコントローラ(PLC)を備え、プレスブレーキ42とロボット・コントローラ44用に設けられた各コンソールにワイヤ接続される。
板金曲げの全体的設計・製造プロセスには、幾つかの処理工程が含まれる。まず、製造されるべきパーツが、一般に適当なCADシステムが利用されて設計される。次に、使用されるべき工具だてや実行されるべき一連の曲げを定める計画が作成される。必要な工具だてが決定されると、オペレータは曲げワークステーションの設置を開始する。ワークステーションの設置後、計画が実行される、即ち、ワークがロードされ、未加工板金ワーク上に完全な一連の曲げを形成するよう曲げワークステーションの操作が制御される。曲げワークステーションの初期操作の結果が、次に設計処理工程にフィードバックされ、そこでシステムの実際の操作を見て、該パーツの設計に適切な修正が加えられる。
BM100アマダ曲げワークステーション等の従来システムの欠点の多くを克服するため、様々な提案がなされ、知能製造ワークステーションの領域での研究も行
われてきている。知能板金曲げワークステーションの提案された特徴の幾つかには、オープン・システム構成,配分意思決定を含むオープン・アークテクチャ、改良化コンピュータ支援設計、及び幾何形状モデル化システム等の特徴を含んだものもあった。
効果的知能製造ワークステーションとなるには、オープン・ソフトウェア、オープン・コントローラ、オープン機構アーキテクチャを含む必要があることが認識されてきている。即ち、このようなワークステーションを操作する工作機械ユーザは、その機能を向上するため、ソフトウェア上にワークステーションのコントローラ及び機構アーキテクチャを付加できなければならない。
前記デービッド・ブーンによる文書では、知能製造ワークステーションで使用されるソフトウェア・モジュールが提案されている。このようなモジュールは、工具だて、操作、プログラミング、計画、設計等を含め、産業上定義される知識境界に沿って分割される。ソフトウェア・モジュールは、命令及びデータ仕様を理解したり、独自の専門領域での質問に答える役割を果たす。ある特定モジュールを、その指定問題を解決できるよう他のモジュールに十分な情報を要求し、標準の言語で伝達し、同時にいくつかの問題に取り組むことができる構成としてもよい。更に、各モジュールは、何の情報を他のどのモジュールに要求したらよいか知っており、受ける側のモジュールに対する質問の作成も支援するものである。上述の文書内で提案されている一般的なソフトウェア・アーキテクチャが、図4に示されている。提案のアーキテクチャには、デザイナ50、曲げシーケンス・プランナ52、シーケンス計画,実行,エラー処理用のモジュール54、モデラ56、センサ解釈用のモジュール58、プロセス制御,保持,固定用のモジュール60、62が含まれる。センサ解釈用モジュール58、プロセス制御用モジュール60、保持,固定用モジュール62は、それぞれ外部機械とセンサ・ドライブ64に結合されている。制御サブシステム68は、シーケンス計画,実行,エラー処理モジュール54、モデラ56、センサ解釈モジュール58、プロセス制御モジュール60、保持,固定モジュール62を含むいくつかのモジュールにより形成される。制御サブシステム68は、キメラ・オペレーティング・システム内で実施されるものとして示されている。モジュールは全て、予定作成,操作,プロセス計画用のシステムを含む他の工場システム66に接続される。
前記参照文書内で記載したように、また以下その全内容を参照という形で記載するC・ワングによる「板金パーツの並行デザイナ」(機械工学修士レポート、カーネギー・メロン発行、1992年)が開示するように、板金曲げに適用されるものであって、未加工パーツと最終パーツ間の関係を絶えず管理する設計工具に関して実験が行われて来た。3次元、或は2次元平面パターンで記述される設計情報は、作成部分の別の表示と共に(並行して)自動的に保持される。このようにして、初期の未加工パーツの各特徴と最終パーツ間の関係が保持される。
設計の完了後、一般的には、プランナは、後に製造処理工程の実行で使用される計画を作成する。この計画には、所望のパーツを製造するための機械操作のシーケンスに関する数種の指示が含まれる。計画が最適であれば、結果的に設置時間の削減、パーツ製造後の廃棄物量の削減、パーツ品質の向上、生産率の上昇が達成される。このような利点を広めるために、上述の記文書では、プランナが容易に様々な機械,処理工程に適応できるよう、プランナからできるだけ多くの具体的知識を取り除くことを推奨している。従って、プランナの強調を自己充足的な専門家としての役割よりもむしろ専門的質問をすることに移行させる、「質問形態」の計画作成システムが提唱されている。
上述の文書では、コントローラが、中核的計算手段として既製の工学UNIX(登録商標)ワークステーションを使用することを提案している。このワークステーションは、そのバックプレーンに専用ボードの拡張ラックと、キメラII(CHIMERA-II)と呼ばれるUNIX(登録商標)オペレーティング・システムの実時間バージョンと共に走る追加のCPUが含まれる。これは、例えば、スチュワート、その他による「キメラII:センサベースの制御アプリケーション用実時間UNIX(登録商標)互換マルチプロセッサ・オペレーティング・システム」、カーネギー・メロン発行ロボット工学研究所技術レポート、CMU−RI−TR−89−24(1989年)に記載する通りである。以下、その全内容を参照という形で記載する。
幾何形状のモデル化は、知能機械加工ワークステーションにおいて重要な構成要素である。カーネギー・メロン大学のロボット工学研究所におけるプロジェクト期間中に、数種のモデラが実験されている。知能製造ワークステーションでのモデラとして使用するため、「ヌードルズ(NOODLES)」と呼ばれる幾何形状モデラが提案されている。ヌードルズ・モデラについては、GURSOZ、その他による「非多様境界表示物上でのブール設定操作」、コンピュータ支援設計、第23巻1号、1991年1月Butterworth−Heinenmann社発行、に記載する通である。以下、その全内容を参照という形で記載する。ヌードルズ・システムでは、有効エッジ形態の構成に関する前提が更に減少し、よって幾何形状モデルのエッジ形態がシステムの前提に違反する時、無限ループに入ってしまう他のモデル化システムの問題が克服される。
本発明を明確にし、読者の理解を支援するため、本文書で使用される用語、頭字語を次に定義する。
本発明は前記を鑑みなされたものであり、その様々な態様及び/又は実施例の1つ以上を通し、以下に記載する目的及び利点の1つ以上が達成されるものである。
1.計画作成、設定、制御
図を基に詳細に説明するが、まず図5は、知能製造曲げワークステーション用の計画作成、制御システム70の実施例を示すブロック図である。図示の実施例では、計画作成・制御システム70には、CADシステム74、曲げシーケンス・プランナ72、複数のエキスパート(サブ・プランナ)、シーケンサ76が含まれる。計画作成・制御システム70は、インタフェース77を介しハードウェア及びセンサ78に接続される。
曲げシーケンス・プランナ72と、例えば工具エキスパート80、保持エキスパート82、運動エキスパート84、(そして検知エキスパート85)を含む数種のサブ・プランナとは、計画作成システム71を形成する。
計画作成システムにより計画が作成されると、システムは設定処理工程を実行する。設定処理工程は、完全に手動で実行可能であり、或は自動工具チェンジャを使い完全、又は一部自動としてもよい。設定処理工程中に実行される手動動作には、図1に示すような専用コントローラへのプログラム・データのダウンロードが含まれる。
図示の実施例では、シーケンサ76は、キメラIIオペレーティング・システムを有するアイロニクスIV-3230コンピュータ等、実時間UNIX(登録商標)互換シェル内で動作する。シーケンサ76等の実時間スケジューラの実施可能性に関する追加情報は、スチュアート、シュミッツ、コスラによるキメラ・マニュアル「キメラII実時間プログラミング環境、バージョン1.02」(1990年10月29日)に記載されている。その全内容を、以下参照という形で記載する。シーケンサ76は、制御システム75による作成計画の一般的実行のスケジュールを行う。また、制御システム75は、インタフェース・アーキテクチャ77を利用し、図5にハードウェア及びセンサ78として示されるシステム内の様々な素子及びセンサと通信する。
図5Aに示す実施例の曲げシーケンス・プランナ72は、3種の主要機能を実行する。それは、各曲げに関連して伴う操作を含む曲げシーケンスを生成し、生成される曲げシーケンスの結果に関してと生成曲げシーケンスの達成に必要な細部の計画(サブ計画)に関してエキスパートに質問し、全体的計画を立てるため、全ての収集・生成情報を編纂することである。該計画は、板金曲げワークステーションの操作を制御する制御システムによる曲げシーケンスの実行に必要な工程を指定する。図示の計画作成システム71の各エキスパートは、プランナ72の要請に応じ、3種の主要機能を実行する。それらは、曲げシーケンスにおける個別工程を実行するためのインクレメント・コストを判定し、提案/中間計画情報を作成し、曲げシーケンス・プランナ72にそのインクレメント・コスト及び計画情報を伝えることである。提案/中間計画情報には、2種類の情報、つまり確定情報と不確定情報が含まれる。例えば、計画作成中のある時点において、保持エキスパート82は、曲げシーケンスにおける所定曲げを実行するためにワークのどの領域がロボット・グラスパにより掴まれるかを知るが(掌握領域が確定)、それでも正確な掌握位置は分からない(正確な掌握位置が不確定)。一次(不確定)掌握位置が保持エキスパート82により割当てられ、それは後で確認される。上述のように、シーケンス・プランナが、生成される曲げシーケンスの結果に関して、各エキスパートに質問する。
板金曲げヒューリスティックは、本発明の曲げシーケンス・プランナにより考慮可能である。以下、曲げヒューリスティックの例を幾つか記載する。あるヒューリスティックは、内部タブを早期に曲げることである。図25Aに、曲げ線34aに沿って曲げられる内部タブ33を有するワーク16が示されている。このヒューリスティックに従い、曲げ線34b,34c,34dに沿って実行される他の曲げも存在するが、内部タブ33はまず曲げ線34aに沿って曲げられるのが望ましい。
形成されるパーツ関連の幾何形状特徴に応じ、計画中の操作シーケンスのあるポイントで実行できない曲げ関連の操作がある。これらの曲げ関連操作は、「制限」という機構を使い、曲げシーケンスのある位置にだけに制限(或はある位置から排除)可能である。設計システムにより生成される幾何形状モジュールからの幾何形状特徴に自動的にラベル付けするため、特徴抽出モジュール(図示せず)が提供され(例、前記と同様のデータ構造を使い)、この幾何形状特徴ラベルは、FEL等のインタフェース通信言語で法的語句(制限と呼ばれる)を形成するのに利用可能である。
(制限((1 2 3 4)))
この制限文は、第2の前に第1の曲げ、第3の前に第2の曲げ、第4の前に第3の曲げが実行されなければならないことを意味している。更に、文内には1つも演算子が含まれていないため、曲げ1〜4の何れの前、中間、或は後に実行された他の曲げ操作が1つもないということになる。
(制限((*2*3*)))
オペレータ「*」は、「ワイルドカード」の役割を果たし、曲げシーケンスでのその位置において曲げ操作を1つも許可しないか、或は何れの数の曲げ操作も許可するかどちらかであり、その位置で実行される曲げ操作の形態は、制限文で指定されない残りの曲げ操作の何れかとすることができる。
(制限((?2*)))
(制限((*{23}*4*)))
(制限((*{23}*4*)
(*1*4*)))
(*{{12}*{34}}*)
(*2*1*)
曲げ順序が異なる場合、即ち曲げ1が曲げ2の前に実行される場合、曲げ2のフランジは90度以上曲げることができず、よって適切に実行されない可能性がある(これは、板金等の弾性傾向のある可鍛性材を曲げる時、パーツが曲げの目標角度を少し越えて曲げられる必要があるからである)。
(*2*1*)
この制限に従う重要性は、図25Dを参照しつつ上述の通りである。
(*{{12}{34}{56}}*)
2つの曲げが共直線、例えば図8の曲げ5,6である曲げ線を有し、それらが互換である場合(つまり、同じ曲げ角度、同じ曲げ半径等の同時の曲げを許容する実行を許可する特徴を有する)、曲げの同時実行が望ましい。この目的で、共直線曲げの同時曲げが望ましく、よってサーチにより形成される曲げシーケンスの一部となる可能性がより高くなるように曲げシーケンス・プランナが実行するサーチに影響を与えるため、ヒューリスティックが提供される。更に、或は代わって、制限が、もし可能であれば(つまり、制限式がより優先順位の高い制限式と衝突しない)、ある互換共直線曲げが同時に実行されることを要求するための制限式を使用して指定される。
状態・空間サーチ・アルゴリズムにおいて、目標状態を記述する式が得られるまで演算子を状態記述に適用することにより、ソルーションが得られる。状態・空間サーチ方法では、開始ノードが初期状態記述と関連付けされ、開始ノードの続きが、ノード関連の状態記述に適用可能な演算子を使用して算出される。ノードの続き全てを算出することにより、ノードは拡大される。
図22A〜22Dは、図5Aに示す曲げシーケンス・プランナ72により実行される曲げシーケンス計画作成工程の特定実施例を示す図である。曲げシーケンス計画作成工程は、例えばステップS26に示すように、FEL命令受取りから計画作成開始に進むことにより、操作開始命令を受け取った時に開始される。開始後、処理工程はステップS28に進み、製造されるパートに対応する1個以上のファイルが、曲げシーケンス・プランナにより読み出される。このようなファイルは、形状ファイル形態であり、幾何形状及び形態情報(パーツの3次元データ記述や、3次元データ記述に対応するパーツ平行2次元データ記述)、曲げシーケンス・プランナが行う判定に関連するラベル付き幾何形状特徴や、実行される曲げを幾何形状及び形態情報と相互関連させる曲げグラフ等の情報が含まれる。
前記のように、図23A〜23Dに示すように、特定ノード関連のコストをエキスパートに質問する前に、各エキスパートのサブ計画及びコストに関する該ノードの交換可能性試験が行われる。例えば、図23Aの上部に示すステップS66において、特定続きノードnjの交換可能性試験が実行され、それが単に別のノードの交換であり、よって同等な1セットのサブ計画及びコストを有するかどうか判定される。そうであれば、提案されたサブ計画、関連kコスト、hコストについて、これらのパラメータは既に知られており、単に他の同等ノードを参照するだけで得ることができるため、保持エキスパートに再び尋ねることは無益である。図26には、曲げシーケンス・プランナがその状態・空間サーチの実行で生成したノードb6’とb6の変遷の比較グラフが示されている。特定ノードb6上で曲げシーケンス性格作成アルゴリズムのサブ計画作成及びコスト割当てが実行されている場合、ステップS66(図23A)、S76(図23B)、S88(図23C)各所において、保持エキスパートのサブ計画及びコスト、工具だてエキスパートのサブ計画及びコスト、運動エキスパートのサブ計画及びコストに関して、サーチ・ツリーのおけるそのノードと他何れかのノードとの交換可能性試験が行われる。ノードが単にサーチ・ツリー内での別のノードとの交換であるかどうかの試験では、例えば図26に示すノードb6等のノードが、同図に示すノードb6’等のサーチ・ツリー内の別のノードと比較される。この比較では、ノードb2,r1,b4,b3,r2,b5を含むノードb6の変遷が、b2',r1',b3',b4',r2',b5’を含むb6’の変遷と比較される。
図29〜31は、図5Aに示すような計画作成システム71の実施例における曲げシーケンス・プランナ、保持エキスパート、工具だてエキスパート、運動エキスパート間の対話を示すチャートである。曲げシーケンス・プランナ72と保持エキスパート82間の対話を示す図29において、幾つか質問矢印Q1,Q2,Q3,Q4,Q5が示されており、それぞれ曲げシーケンス・プランナ72から保持エキスパート82に送られる質問メッセージを表している。更に、幾つか答えの矢印R1,R2,R3,R4,R5も示されており、それぞれ保持エキスパート82から曲げシーケンス・プランナ72への回答を表している。図29では1〜5の連続数により質問及び回答が示されているが、これは、図29に示す質問、回答の間、前、後において質問・回答の追加ができないことを意味するものではない。むしろ、これらの数字は、単に図29に示すモジュール間の対話記述を支援するため提供されているものである。
計画作成システム71の各モジュールは、曲げワークステーションの様々な構成要素と移動され作成中のワーク間の物理的関係を分析するために、幾何形状モデル化機能を利用する。このような幾何形状モデル化機能には、代表となるストック、中間及び最終パーツ、運動計画作成中の交差チェック、ロボット掴み位置の選択支援等が含まれる。更に、サブ・プランナのパンチ幾何形状選択、工具配置、ローダ・アンローダ吸着器31の配置、検知信号の解釈を支援するため、必要な幾何形状情報が提供される。幾何形状ベースの推論方法(例、オクトツリー表示、構成空間)の実行に必要な高速計算(例、接合ボックス、凸包、2次元断面)のため、単純化された幾何形状表示が提供される。物理的構成要素の実際の幾何形状データと共に、両方の符号(例、ラベル付き特徴)を含む物理的構成要素の幾何形状データ・ベースが提供される。ここでは特に述べてはいないが、他の幾何形状モデル化機能も提供される。
計画作成システムの各モジュール間のインタフェースを形式化するため、FELと呼ばれる質問ベース言語が使用される。FELは元々デービッド・ブーンにより1988年に作成されたものであり、以来さらに洗練されて来ている。一般的なFELのより詳細な情報は、「特徴交換言語プログラマ・ガイド」(デービッド・アラン・ブーン、デゥアン・T・ウイリアムズ、1994年1月14日)、「次世代コントローラにおける特徴交換言語」(デービッド・アラン・ブーン、デゥアン・T・ウイリアムズ、CMU-RI-TR-90-19),「操作特徴交換言語」(デービッド・アラン・ブーン、ジェフ・バード、ポール・エリオン、デゥアン・T・ウイリアムズ、CMU-RI-TR-90-06)を含む数種のユーザ・ガイド(カーネギー・メロン大学、ロボット工学研究所)で得ることができる。これらFEL文書の全内容は、ここで参照という形で記載する。
図5に示すプロセス・プランナ71の構成では、曲げシーケンス・プランナ72、エキスパート80,82,84を含む各モジュールに、その開始構成ファイルを読み出す命令が送られる。そのような命令の例を以下に示す。
(読み出し((形態ファイル(名“config.s2.fel”))
((形態メッセージ)(計画作成から)(工具だてへ)(名“config”)))
[(read((type file(name“config.s2.fel”)))
((type message)(from planning)(to tooling)(name“config”)))]
(設定((形態エキスパート)(エキスパート(工具だて掴み移動))))
[(set((type experts)(experts(tooling grasping moving))))]
図5Aに示す実施例では、CADシステム74が、計画作成システム71のパーツ設計及びパーツモデル化に関連する数種の機能を実行する。CADシステム74により、ユーザは、グラフィック・インタフェース上で単純化された原始構成要素(2次元、或は3次元形態のどちらか)に対して作業を行うことにより、所定ワークの設計が可能となる。ここでの原始構成要素は、ワークを設計するためにユーザが入力するある所望の寸法を有する。次に、ユーザは、CADシステム74とのユーザ・インタフェースを利用し、原始構成要素を接続し、更にその接続された原始構成要素から穴、スロット等のパーツを排除する。次に、CADシステム74が、ワークの数種のラベル化幾何形状特徴を含む特徴ラベル化機能を実行する。このような特徴は、板金曲げでは特に重要である。また、CADシステム74は、様々な曲げ関連情報をワークの幾何形状設計と関連付けする曲げグラフも生成する。それにより、CADシステム74は、幾何形状,形態,曲げ関連情報(ラベル付き特徴と曲げグラフのリストを含む)を含有する出力ファイルを形成する。次に、この情報は全て、計画作成システム71の他モジュールとの通信ベースを形成する出力形状ファイル内の配置される。この点に関して、曲げシーケンス・プランナ72と共に、設計システムの出力形状ファイルと種々のエキスパート・モジュール80,82,84(85)間にインタフェースを形成するため、パーツモデラが提供される。
図52は、様々なソフトウェア・モジュールとその主要インタフェース構成要素を示すブロック図である。モジュールには、プランナ72,シーケンサ・タスク76,ロボット・タスク92,プレス及びL/ULタスク94,バックゲージ・タスク96,速度制御タスク102,衝突検出タスク100等が含まれる。プランナ72には、出力キュー72a,入力キュー72b等のインタフェース構成要素が含まれる。シーケンサ・タスク76には、入力キュー76a,出力キュー76b,タスク応答キュー76c,数種のタスク種別メンバ機能76dに対応する部が含まれる。プランナ72の出力キュー72aは、シーケンサ・タスク76の入力キュー76aに接続される。シーケンサ76の出力キュー76bは、プランナ72の入力キュー72bに接続される。
ここで図示する曲げシステムには、計画の1回以上の初期走行の結果から学習し、それに応じて操作速度を向上し、また結果的に生じるワークの品質を改善するためにその計画を修正する機構が1つ以上設置される。この点に関して、ワークのある位置から他の位置への移動を含む操作を実行するために、センサ・ベースの制御機構が提供される。曲げ装置は、センサ出力を使用してワークの移動を修正するが、センサ出力に基づくワークの移動修正量を測定する。次に、ワークの移動修正量を学習することにより、学習内容に基づき操作が制御され、それによりワークは、センサ出力を利用しワークの移動修正を行うことなく、ある位置から別の位置に移動されるようになる。
本発明は、曲げ板金パーツ等の材料を生成するための知能設計、計画作成、製造システムにおいて提供される方法及びサブ・システムに関するものである。本発明は、更に、コスト計算(つまり、所定の板金曲げワークステーションで、ある形態のパーツを作成するのにかかる費用の判定)、スケジュール作成(例、所定の板金曲げワークステーションで様々なパーツ製造を実行するのに要する時間の判定)、パーツ設計、アセンブリ等の機能を実行するのに利用できる。本発明の計画作成システム71(例、図5A参照)は、所定パーツの形成に必要な、完全な曲げシーケンスと曲げ関連操作の生成が可能である。生成された一連の操作には、板金曲げワークステーションによる曲げシーケンスの適切な順序での実行に必要な全ての工程を指定する完全な計画が伴われる。曲げシーケンスの生成において、計画作成システム71は、エキスパート及びサブ・プランナの使用を通し、曲げシーケンス内の各曲げ、他付随の操作の実行結果を判定する。従って、計画作成システム71により結果的に生成される計画を実際に実行することなく、計画作成システム71は、板金曲げワークステーションで該パーツを製造するために必要な全ての操作を実行するのに要する可能性のある時間に関して、情報を有することになる。更に、計画作成システム71は、板金曲げワークステーション及び有効工具だてが特定の設計パーツを形成可能かどうか更に確認することができるようになる。所定の計画での様々な操作実行の結果を知ることにより、計画作成システム71は、結果的に必要なコストの判定ができ、そのような情報を利用して、所望のアセンブリを形成する所定1セットのパーツを生成するコストが評価される。
本発明は、添付内記載の複数のリストにより更に例証されている。
本発明の詳細を図面をもとに、またそれに限定するわけではないが、本発明の実施例を挙げ記載するが、その前に図面を簡単に説明する。図内では、同様の符号は同様の部分を表すものである。
Claims (66)
- 1.板金可鍛性材よりなるワークを曲げるための曲げ装置により実行される一連の操作よりなる計画を生成するシステムであり、前記曲げ装置は、曲げ実行中にワークを掴むためのグリッパを有し、前記一連の操作は、可鍛性材のストック板金から完成ワークを形成するための1セットのN曲げより構成され、
前記一連の操作内のm番目の操作に対して、前記装置により実行される複数の提案された曲げを含む複数の提案された操作を提案する提案手段と;
各提案された曲げに伴う提案されたサブ計画を提供するサブ計画手段と;
前記提案された曲げと各提案された曲げに伴う前記提案されたサブ計画に基づき、前記一連の操作で各曲げを選ぶことにより、第1曲げからN番目の曲げまでの一連の曲げを含む計画を生成する生成手段、
とを備えるシステム。 - 2.請求項1に記載のシステムであり、
前記提案手段が、まだ残っている前記完全なセットのN曲げの中から曲げを提案する手段を備えるシステム。 - 3.請求項1に記載のシステムであり、
前記提案手段が、制限の妨害により、まだ曲げ不足として残っている完全なセットのN曲げの中から曲げを提案する手段を備えるシステム。 - 4.請求項1に記載のシステムであり、
前記提案手段が、m番目の操作に対して、前記ワーク上の前記グリッパの掴みの再位置決定を提案する手段を備えるシステム。 - 5.請求項1に記載のシステムであり、
前記生成された計画には、前記選ばれた曲げに伴う前記提案されたサブ計画の少なくとも一部が含まれるシステム。 - 6.請求項1に記載のシステムであり、
前記一連の操作内の前記m番目の操作をサーチ・ツリーの第mレベルとして表すための手段をさらに備えるシステム。 - 7.請求項5に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記曲げ装置の設定及び制御情報からなるシステム。 - 8.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記一連の曲げの前記曲げの実行中に、前記グリッパが前記ワークを掴む前記ワーク上の最終位置からなるシステム。 - 9.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記一連の曲げの前記曲げを実行中に、前記グリッパによる前記ワークの掴みが可能な前記ワーク上の位置範囲からなるシステム。 - 10.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、それぞれが前記一連の曲げを完了するのに必要な前記グリッパの再位置決定の予想数を表す数字からなるシステム。 - 11.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記ワーク上の前記グリッパの掴みがまず再位置決定されない限り、前記一連内の次の曲げが実行不可能であることの表示からなるシステム。 - 12.請求項7に記載のシステであり、
前記提案されたサブ計画が、前記一連の曲げの曲げ間での再位置決定操作実行中に、再位置決定グリッパが前記ワークを掴む前記ワーク上の位置からなるシステム。 - 13.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記一連の曲げの前記曲げを実行するのに利用される工具だてステージの表示からなるシステム。 - 14.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記一連の前記曲げを実行するのに利用される工具だてステージの位置からなるシステム。 - 15.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記一連の曲げの前記曲げを実行するために、前記ワークが前記曲げ装置内にロードされる工具だてステージに沿った位置からなるシステム。 - 16.請求項7に記載のシステムであり、
前記提案されたサブ計画が、前記一連の曲げの前記曲げの実行において、工具だてステージの回りを機動するための運動計画からなるシステム。 - 17.請求項1に記載のシステムであり、
各提案された曲げに関連するコストを概算する概算手段を更に備えるシステム。 - 18.請求項17に記載のシステムであり、
前記生成手段が、前記提案された曲げ、各提案された曲げに伴う前記サブ計画、及び各提案された曲げに関連する前記概算コストに基づき、前記一連の操作において各曲げを選ぶことにより、第1からN番目の曲げまでの一連の曲げを含む計画を生成するシステム。 - 19.請求項18に記載のシステムであり、
前記一連のN曲げのN番目の曲げに関連する前記概算コストが、前記曲げ装置が前記曲げの1個以上の操作を完了するのに要する概算時間に基づき算出されるkコストからなるシステム。 - 20.請求項18に記載のシステムであり、
前記一連のN曲げのN番目の曲げに関連する前記概算コストが、前記曲げ装置が前記N番目の曲げに続く前記曲げシーケンスの各残りの曲げの1つ以上の操作を完了するのに要する概算合計時間に基づき算出されるhコストからなるシステム。 - 21.請求項19に記載のシステムであり、
前記一連のN曲げのN番目の曲げに関連する概算コストが、前記曲げ装置が前記N番目の曲げに続く前記曲げシーケンスの各残りの曲げの1つ以上の操作を完了するのに要する概算合計時間に基づき算出されるhコストから更になるシステム。 - 22.請求項19に記載のシステムであり、
所定曲げの前記1つ以上の操作が、前記ワークを先行曲げの工具だてステージ位置から前記所定曲げの工具だてステージ位置まで移動させることよりなるシステム。 - 23.請求項19に記載のシステムであり、
所定曲げの前記1つ以上の操作が、前記曲げ装置を設置する時、前記所定曲げの実行に必要な追加の工具だてステージを設置することよりなるシステム。 - 24.請求項19に記載のシステムであり、
所定曲げの前記1つ以上の操作が、前記所定曲げの実行前に前記ワーク上での前記グリッパの掴みを再位置決定することよりなるシステム。 - 25.請求項20に記載のシステムであり、
所定曲げの前記1つ以上の操作が、前記ワークを先行曲げの工具だてステージ位置から前記所定曲げの工具だてステージ位置まで移動させることよりなるシステム。 - 26.請求項20に記載のシステムであり、
所定曲げの前記1つ以上の操作が、前記曲げ装置を設置する時に、前記所定曲げの実行に必要な追加の工具だてステージを設置することよりなるシステム。 - 27.請求項20に記載のシステムであり、
所定曲げの前記1つ以上の操作が、前記所定曲げの実行前に前記ワーク上での前記グリッパの掴みを再位置決定することよりなるシステム。 - 28.請求項18に記載のシステムであり、
前記提案手段と前記生成手段が集合的に曲げシーケンス計画作成モジュールを備え、更に前記サブ計画手段と前記概算手段が集合的に複数のエキスパート・モジュールを備えるシステム。 - 29.請求項28に記載のシステムであり、
各前記エキスパート・モジュールが、前記一連の操作における前記m番目の操作を実行するための提案された操作を前記提案手段が提案する時、前記サブ計画手段と前記概算手段を動作させる手段を備えるシステム。 - 30.請求項28に記載のシステムであり、
前記複数のエキスパート・モジュールが、前記曲げシーケンスの前記曲げを実行中に前記グリッパが前記ワークを掴むことが可能な前記ワーク上の位置に関する情報を含む提案された保持サブ計画を提供するため、前記サブ計画手段を動作させる手段を有する保持エキスパート・モジュールを備えるシステム。 - 31.請求項28に記載のシステムであり、
前記複数のエキスパート・モジュールが、所定曲げの実行前に前記ワーク上のグリッパの掴みが再位置決定されるべきかどうかに基づき算出される保持コストを概算するため、前記概算手段を動作させる手段を有する保持エキスパート・モジュールを備えるシステム。 - 32.請求項28に記載のシステムであり、
前記複数のエキスパート・モジュールが、所定曲げを実行するため、前記ワークが前記曲げ装置内にロードされる工具だてステージに沿った位置に関する情報を含む提案された工具だてサブ計画を提供するため、前記サブ計画手段を動作させる手段を有する工具だてエキスパート・モジュールを備えるシステム。 - 33.請求項28に記載のシステムであり、
前記複数のエキスパート・モジュールが、前記曲げ装置の設置の時、所定曲げの実行に必要な追加の工具だてステージを設置する時間に基づき、コストを概算する前記概算手段を動作させる手段を有する工具だてエキスパート・モジュールを備えるシステム。 - 34.請求項28に記載のシステムであり、
前記複数のエキスパート・モジュールが、前記ワークを曲げの工具だてステージ位置から次の曲げの工具だてステージ位置まで移動するのに要する算出走行時間に基づき、コストを概算するため前記概算手段を動作させる手段を有する運動エキスパートを備えるシステム。 - 35.請求項28に記載のシステムであり、
前記曲げシーケンス計画作成モジュールが、サブ計画及び概算コストについて各前記エキスパート・モジュールに質問をする手段を備え、各前記エキスパート・モジュールが、前記曲げシーケンス計画作成モジュールに保存リストを返却することにより、質問に答える手段を備え、前記保存リストが、前記曲げシーケンス計画作成モジュールにより保存される、属性名とそれぞれ前記属性に対応する値のリストを備えるシステム。 - 36.請求項1に記載のシステムであり、
前記ワークの幾何形状に基づき判定される曲げヒューリスティックに従い、提案された曲げを優先順位付けする優先順位付け手段を更に備えるシステム。 - 37.請求項36に記載のシステムであり、
前記生成手段が、前記優先順位付けされ、提案された曲げと各提案された曲げに伴う前記提案されたサブ計画に基づき、前記一連の曲げにおいて各曲げを選ぶことにより、第1からN番目までの一連の曲げを含む計画を生成するシステム。 - 38.請求項18に記載のシステムであり、
前記ワークの幾何形状に基づき判定される曲げヒューリスティックに従い、提案された曲げを優先順位付けするための優先順位付け手段をさらに備えるシステム。 - 39.請求項38に記載のシステムであり、
前記優先順位付け手段が、高い優先順位を有する曲げの概算コストを割り引きし、低い優先順位を有する曲げの概算コストを割り高かにする手段を備えるシステム。 - 40.請求項1に記載のシステムであり、
前記生成された計画に基づき、前記曲げ装置で1つ以上のパーツを製造するために必要な時間と、実行可能性を判定するための判定手段を更に備えるシステム。 - 41.請求項40に記載のシステムであり、
前記判定手段により判定される時間に基づき、前記パーツの所定バッチを製造するコスト計算を実行するための手段を更に備えるシステム。 - 42.請求項40に記載のシステムであり、
前記判定手段が判定する時間及び実行可能性判定に基づき、前記パーツを再設計するための手段を更に備えるシステム。 - 43.請求項40に記載のシステムであり、
1つ以上のパーツ製造に対する判定時間に基づき、前記曲げ装置による製造の予定を作成する手段を更に備えるシステム。 - 44.少なくとも1つのプロセッサとメモリを有するコンピュータにおける、可鍛性材板からなる曲げ非完成ワークの曲げ装置により利用されるワーク保持グリッパを選択する方法であり、
そこから選ばれる1ライブラリのグリッパの幾何形状を説明する情報を読み出し;
ある望ましくない幾何形状特徴を有するグリッパを除き、1セットの有効グリッパを形成し;
前記1セットの有効グリッパからグリッパを、前記グリッパの幅,長,ナックル高の関数として選ぶ、
工程より構成される方法。 - 45.請求項44に記載の方法であり、
前記グリッパが、曲げ操作を実行するために、前記ワークを前記曲げ装置のダイ空間にロード・アンロードする間に、前記ワークを保持するグリッパを備える方法。 - 46.請求項45に記載の方法であり、
前記1セットの有効グリッパ内の各グリッパに対して、前記ワーク上で完全な一連の曲げ操作を実行するため、前記グリッパが前記ワークを保持している前記位置を前記曲げ装置が変更する概算回数に等しいレポ数を予想し;
最小の予想レポ数を判定し;
グリッパを、そのグリッパの幅,長,ナックル高の関数として選ぶ前に、前記最小予想レポ数に等しいレポ数を有する有効なグリッパを含むよう、前記1セットの有効グリッパを調整する、
工程より更に構成される方法。 - 47.請求項44に記載の方法であり、
前記グリッパが、前記ワーク上でロボットがその掴みを変更する間に、前記ワークを保持するレポ・グリッパを備える方法。 - 48.請求項47に記載の方法であり、
前記曲げ装置によりレポ操作が実行される時、前記ワークの各中間形状のデータ表示を構築し;
前記中間形状を利用し、前記1セットの有効グリッパからどのグリッパが除外されるかを判定する、工程から更に構成され、
前記ワークを確実に掴むことができないグリッパが、構築された全ての中間形状表示を考慮し、前記1セットの有効グリッパから除外される方法。 - 49.少なくとも1つのプロセッサとメモリを有するコンピュータにおいて、曲げ装置が可鍛性板金ワーク上でm番目の操作を実行する間に、グリッパが前記ワークを保持可能な前記ワーク上の位置であるグリッパ位置を判定する方法であり、前記曲げ装置が、曲げ計画に従い、前記m番目の操作を含む一連の操作を実行し、前記一連の操作が、第1曲げからN番目までの一連の曲げより構成され、前記ワークの形状が、前記曲げ装置の前記一連の曲げを通じての進行に従い幾つかの中間形状に変更され、
iが、前記m番目の操作に達し、それを含む前記一連の操作において、所定複数の操作を含むよう変化される時、1番めの操作が実行される時、前記ワークの中間形状を考慮に入れ、前記グリッパ位置が、前記i番目の操作実行を妨害することなくその中に位置決定可能な前記ワーク上の領域のグラフィック表示を、前記ワークに沿って繰返し生成することにより、1セットの形態表示を形成し;
前記セット内の全ての前記グラフィック表示の交差を判定し、それにより前記一連の操作における前記所定複数の操作に共通な領域を判定する、
工程より構成される方法。 - 50.請求項49に記載の方法であり、
前記m番目の操作が、前記一連の曲げ間で、前記ワーク上のロボットの掴みを変更することよりなる方法。 - 51.請求項49に記載の方法であり、
前記m番目の操作が、前記一連の曲げ操作における曲げを実行することよりなる方法。 - 52.少なくとも1つのプロセッサとメモリを有するコンピュータにおいて、可鍛性材板金よりなるワークを曲げる曲げ装置で使用される工具だてを選択する方法であり、前記工具だてが、少なくともダイ及びパンチを含み、前記曲げ装置が、前記選択された工具だてを利用し、第1曲げからN番目の曲げまでの一連の曲げよりなる一連の操作を実行し、
1ライブラリのダイ及びパンチの幾何形状を説明する情報を読みだし;
前記ワークを曲げるのに十分な力容量を有さず、前記ワークに所望の曲げを形成し、結果的に所望の曲げ角度、所望の内半径を生成することができないダイ及びパンチを除外し、実行可能なダイ,パンチのセットを形成し;
幾何形状衝突試験の不良により判定されるような、前記ワークと衝突しそうなパンチを除外し、力,曲げ角度,内半径等の必要条件を最も密接に満足する適当なダイ及び適当なパンチを選ぶ、
工程より構成される方法。 - 53.請求項52に記載の方法であり、
前記幾何形状衝突試験が、完成3次元ワークをモデル化し、前記一連の曲げでの各曲げに対し、各実行可能なパンチのモデルと選ばれたダイのモデル間で前記モデル化された3次元ワークを一致させることにより、実行される方法。 - 54.少なくとも1つのプロセッサとメモリを有するコンピュータにおいて、曲げ装置のダイ・レールに沿って工具だてステージのレイアウトを判定する方法であり、前記曲げ装置が、第1曲げからN番目の曲げまでの一連の曲げよりなる一連の操作を実行することにより、可鍛性材板金よりなるワークを曲げるよう改良され、
前記ダイ・レールに沿って複数のステージ配置を決定し;
前記一連の曲げの曲げにおいて、前記ワークが工具だての側面端を越えて伸びる量に基づき、水平限度を算出し;
隣接側面端の判定された最大水平限度の大きい方以上、或は等しい前記隣接側面端間間隙を有するよう、隣接配置されるステージを一定間隔で配置する、
工程より構成される方法。 - 55.計画を生成し、曲げ装置を制御するシステムであり、前記計画が、前記曲げ装置により実行される一連の操作からなり、前記曲げ装置が、可鍛性材板金からなるワークを曲げるため改良され、前記一連の操作が、可鍛性材のストック板金から完成ワークを形成するため、第1からN番目までの一連の曲げからなり、
前記一連の曲げと、前記一連の曲げにおける第1曲げを開始する前に、前記曲げ装置を設置する方法に関する情報を含む設置サブ計画を生成する設置計画作成手段と;
一旦生成された前記設置サブ計画を、前記設置サブ計画に従い実行される設置操作の開始を伝える伝達手段に送る送付手段と;
前記設置サブ計画の生成後、前記計画を完成させるために詳細なサブ計画情報を生成する最終化手段、とを備え、前記詳細なサブ計画情報の少なくとも一部が、前記伝達手段により設置操作開始が伝えられた後に生成されるシステム。 - 56.請求項55に記載のシステムであり、
前記設置サブ計画が、工具だてステージのレイアウトに関する情報よりなるシステム。 - 57.請求項55に記載のシステムであり、
前記設置サブ計画が、前記曲げ装置で利用される工具だてダイ、パンチ・プロファイルに関する情報よりなるシステム。 - 58.請求項55に記載のシステムであり、
前記設置サブ計画が、前記曲げ装置のダイ・レールに沿った工具だてステージの位置よりなるシステム。 - 59.請求項55に記載のシステムであり、
前記設置サブ計画が、前記曲げシーケンスを通して前記ワークを動かすのに使用されるグリッパ形態に関する情報よりなるシステム。 - 60.請求項55に記載のシステムであり、
前記設置サブ計画が、グリッパが前記曲げシーケンスの曲げ間で前記ワーク上でのその掴みを変更する間に、前記ワークの保持に使用されるレポ・グリッパの形態に関する情報よりなるシステム。 - 61.請求項55に記載のシステムであり、前記送付手段が、前記曲げ装置上での自動設置操作の実行を指示する手段よりなるシーケンサ・モジュールに指示を送る手段を備えるシステム。
- 62.請求項55に記載のシステムであり、
前記送付手段が、人間であるオペレータが設置操作を実行できるよう、前記曲げ装置上で実行される設置操作の視覚的表示を作成するための手段を備えるシステム。 - 63.曲げ装置を利用し、可鍛性材板金よりなるワーク上で曲げ操作が実行できるよう、前記曲げ装置で設置操作を実行するシステムであり、前記曲げ装置が、ダイ・レール、工具パンチ保持機構、1つ以上の工具だてステージを備え、各工具だてステージが、前記ダイ・レール上に載置されるダイと、前記パンチ保持機構により保持される工具パンチを備え、
前記ダイ・レールに沿った前記1つ以上の工具だてステージのそれぞれの位置に関する情報を受け取る手段と;
前記ダイと前記工具パンチの少なくとも1つがガイド部材と一致し、結果的に前記工具だてステージが前記ダイ・レールに沿った所望の位置になるよう、前記受け取った情報に基づき、前記ダイ・レールと前記工具パンチの少なくとも1つに沿って前記ガイド部材の位置を制御する制御手段、
とを備えるシステム。 - 64.請求項63に記載のシステムであり、
前記制御手段が、前記ガイド部材を前記ダイ・レールの沿った所定位置に、また前記ダイ・レールから一定距離内に位置決定する手段を備え、それにより一致されるべき工具だてステージのダイが、前記ダイ・レールに沿って前記工具だてステージを適切に位置決定するため、前記ガイド部材に当接可能となる、システム。 - 65.請求項63に記載のシステムであり、
前記ガイド部材が、ワークを前記曲げ装置にロードする時、バックゲージを実行するための機能のバックゲージ・フィンガを備えるシステム。 - 66.可鍛性材板金よりなるワークを曲げるための曲げ装置を制御する計画を実行するシステムであり、前記計画が、前記曲げ装置により実行される一連の操作からなり、
ワークのある位置から別の位置への移動を含み、センサ出力を利用し前記ワークの移動を修正し、前記曲げ装置での操作を実行するためのセンサ・ベース制御手段と;
前記ワークが前記センサ出力も基に修正された量を測定する測定手段と;
前記ワークのある位置から別の位置への移動を含み、センサ出力を利用し前記ワークの移動を修正することなく、前記操作を実行する学習制御手段とを備え、前記学習制御手段が、前記測定手段による測定量に基づき、前記操作の実行を制御する、システム。
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