JP2813232B2

JP2813232B2 - 折曲げ加工システム

Info

Publication number: JP2813232B2
Application number: JP10873190A
Authority: JP
Inventors: 貴行青木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH049218A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、折曲げ加工機と、該折曲げ加工機に対しワ
ーク供給サービスやワークサポートサービスなどサービ
ス動作を行うロボットとを組み合わせた折曲げ加工シス
テムに関する。

（従来の技術）プレスブレーキなど折曲げ加工装置は、曲げ加工用の
金型としてパンチ及びダイを有し、これら金型間に介在
された板状のワークを両金型の接近・離反動作によって
折曲げ加工するものである。

従来の折曲げ加工装置は前記パンチまたはダイを支持
する金型ホルダを他の金型に対して接近・離反動作させ
る油圧または電気式のサーボモータを有し、移動金型を
固定金型に対して位置決め制御するのが一般的である。

例えば、断面がＶ字形のダイを固定金型とし、前記ダ
イのＶ字形に対向する先鋭部を有するパンチを移動金型
として、ダイに対しパンチを接近・離反させる折曲げ加
工装置を考えるとき、予め試し曲げにより、両金型間に
介在されるワークを例えば90゜に曲げ、そのときのパン
チ位置を記憶させ、これを再生することにより製品の折
曲げ加工が実施される。

しかし、この種従来の折曲げ加工装置にあっては、試
し曲げによるパンチ位置が適正でないとき、製品曲げ角
に誤差を生じることがある。また、例え試し曲げが高精
度に行われ、試し曲げ用のワークが適性角に折曲げられ
ていたとしても、油圧サーボの特性や、環境温度、ある
いはワークの板厚の相違により折曲げ角度に誤差を生じ
ることがある。この誤差の発生に気づかずに加工を続行
すると、多数の不良品を発生してしまうことになる。

そこで、従来は、これら誤差を極力小さくするよう、
適宜条件変化、例えばワーク素材のロット変化に応じ、
前記移動金型の制御位置の微調整を行っていた。また、
不良品を発生させないため、曲げ角の検査を頻繁に行わ
ねばならなかった。

移動金型の制御方式では、移動位置に対する金型移動
速度をパターン設定し、パンチ上昇端からワーク当接位
置までは高速下降させ、その後低速化してワーク曲げ開
始し、最終的には微速として、いわゆるスプリングバッ
クを考慮したデプス位置まで追い込み、その後前記の上
昇端まで高速復帰させるというようなものである。

また、これらの曲げ装置において、ワーク供給サービ
スや、ワーク端を曲げに追従して支持するワークサポー
トサービスをロボットハンドを用いて略全自動で行うこ
ともある。

この場合のワーク供給サービスやサポートサービス
は、NC装置の動作などにより予め予定された位置でワー
クを受け取り、これを金型に対して提供し、以後ワーク
の曲げ加工に応じてその端部にロボットハンドを添えサ
ポートサービスするというようなものである。また、折
曲げ終了後のワークを予定の位置で把持し、アンローダ
に対して受け渡すこともある。

一方、これらの曲げ加工においてパンチ及びダイ間に
異物、特に人の手が入り込んだ状態で曲げ動作、特に自
動的な曲げ動作を行うと極めて危険で、また機器破損を
生じることになる。

そこで、従来、これら異物を発見することを目的とし
て、金型長手方向の両端部に発光体と受光体から成る光
電式の異物検出器が設けられ、異物検出で機械動作を停
止してアラームを発生するようになっていた。

しかし、これら従来の異物検出器では、金型長手方向
の両端部間に何らかの物体、例えばロボットハンドが介
入しても、これを直ちに異物と認めてしまうので作業に
よっては使用不能となる場合が多く、その必要度は高い
ものの多くの場合採用し難いという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題）上記の如く、従来の折曲げ加工装置に各種サービス動
作を行うロボットを適用した折曲げ加工システムにあっ
ては、金型制御位置を定めるのに繰り返しの試し曲げを
行わなければならず、またロボットの変更や環境変化に
応じてその位置調整を行わなければならず、自動的な加
工を阻害している。

また、上記の光電式による異物検出器は使用し難い場
合が多く、これを装着しない場合には、安全管理上問題
が生じる。

さらに、サービス作業用のロボットを予定の位置に対
して行わなければならないので、何らかの理由で予定の
位置にずれが生じた場合には、ロボットを連係動作でき
なくなり、即アラームの出力となって加工効率を低下さ
せるという問題点があった。

そこで、本発明は、折曲げ加工機とこの折曲げ加工機
に対しサービス動作を行うロボットとの組合せによる折
曲げ加工システムにおいて、折曲げ加工機とロボットと
の連係動作を確実として、安全、確実、高効率、高精度
の自動的な曲げ加工を行うことができる折曲げ加工シス
テムを提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記課題を解決する本発明の折曲げ加工システムは、
パンチ及びダイを有しこれら金型間に介在されたワーク
を両金型の相対的な接近・離反動作により折曲げ加工す
る折曲げ加工機と、前記折曲げ加工機に対し前記ワークの供給サービスや
曲げ加工時のワークサポートサービスなどサービス動作
を行うサービスロボットと、前記折曲げ加工機の側面側に配置され前記金型間に介
在されるワークを端面側から撮像するカメラと、該カメラが撮像した画像信号を入力し前記ワークの曲
げ角及び前記折曲げ加工機に対する配置状態を検出する
画像処理装置と、該画像処理装置が検出した前記ワークの曲げ角を参照
して前記ワークに適正曲げを与えるべく前記折曲げ加工
機を制御する折曲げ加工機制御装置と、前記画像処理装置が検出した前記ワークの前記折曲げ
加工機に対する配置状態を参照して前記サービスロボッ
トのサービス動作を制御するロボット制御装置とを備え
たことを特徴とする。

また、前記カメラには、任意の倍率を設定可能のズー
ム機構と、オートフォーカス機構とを有し、これら機構
の作動状態に応じ前記ワーク端面までの距離を算定する
測距機構を有することを特徴とする。

また、前記カメラには、前記ワーク端面までの距離を
計測する光学式の距離計が付属されることを特徴とす
る。

また、前記ロボット制御装置は、前記測距機構または
前記光学式の距離計で計測された前記ワークまでの距離
に応じてワーク現在位置を確認し、確認されたワーク位
置に対して前記ロボットハンドでワーク側端部を把持さ
せることを特徴とする。

また、前記ロボット制御装置は、前記画像処理装置で
検出された前記ワークの曲げ角に応じ、ロボットハンド
を前記ワークの端部に添え、ワークサポートサービスを
実行させることを特徴とする。

また、前記画像処理装置には、前記カメラが撮像した
前記パンチ及びダイ間の環境画像から異物を検出する異
物検出手段が設けられることを特徴とする。

（作用）本発明の折曲げ加工システムでは、折曲加工機及びそ
の制御装置、サービスロボット及びその制御装置と、金
型間に介在されるワークを端面側から撮像するカメラ
と、該カメラが撮像した画像信号から前記ワークの曲げ
角及びワーク配置を検出する画像処理装置との組合せに
より、試し曲げの必要のない自動的な曲げ加工と、確実
なロボット連係動作とを可能とする。

また、前記画像処理装置に異物検出手段を設けること
により、異物検出でアラームを発生して安全な折曲げ加
工を実現できる。

（実施例）第１図を参照するに、本発明の折曲げ加工システム
は、折曲げ加工機１と、この折曲げ加工機１に対しワー
ク供給サービスやワークサポートサービスを行うロボッ
ト２と、金型間に介在されたワークＷの端部を撮像する
カメラ３と、このカメラ３が撮像した画像信号を処理す
る画像処理装置４と、折曲げ加工機１を制御する制御装
置としてのNC装置５とを備えている。ロボット２の制御
装置は、図示を省略している。

折曲げ加工機１は、機械全長に亘って固定配設した下
金型としてのダイ６と、このダイ６と対向配置され前記
カバー７内で昇降動作する上金型としてのパンチ８を有
し、このパンチ８と結合されるラム（図示せず）を前記
NC装置５によって昇降駆動することにより、ダイ６と、
パンチ８との間でワークＷを折曲げ加工する。

ロボット２は、前記折曲加工機１の前面側に配置され
たベース９上で前記折曲加工機１の長手方向（Ｘ方向）
に沿って移動するブロック10と、このブロック10内に備
えたシリンダ装置の駆動により、ブロック10に対して上
下方向（Ｚ方向）に昇降するブロック11と、このブロッ
ク11に固定され、前後方向（Ｙ方向）に配置されるレー
ル部材12と、このレール部材12に対し前記ダイ６に対し
て接近離反動作するストレッチ13を備えて構成されてい
る。また、このストレッス13の長手方向に沿って移動自
在の一対のアーム部材14,15と、各アーム部材14,15の先
端側で互いに内方向に向かい合い、各アーム部材14,15
に対してその取付軸（Ａ）内で旋回自在のクランパ16,1
7を備えている。各クランパ16,17は、対向配置された一
対の指部材を有し、一方の指部材を他方に対して接近・
離反させることにより、両指部材間に介在されるワーク
Ｗを把持可能である。

したがって、前記ロボット２は、アーム部材14,15を
任意の高さ位置（Ｚ）、任意の前後位置（Ｙ）、任意の
長手方向位置（Ｘ）に位置させることができ、かつその
間隔を任意の距離とすることができ、かつクランプ17を
軸Ａの回りに旋回自在であり、各種サービス動作を行う
ことができる。

例えば、予定の位置に搬入されたワークＷをその両端
側から把持し、金型間に移動させ、ワークＷ姿勢を適正
としてNC装置５に曲げ開始指令を出力することができ
る。

また、曲げ開始の後、第１図に示すようにＶ字形状に
曲げ加工されるワークＷの前面側ではその両端にクラン
パ17を添え、ワークサポートサービスすることができ
る。

さらに、曲げ終了後、ワーク端部を把持してワークを
金型間から引き出し、これをアンローダに受け渡すこと
ができる。

第２図はワークＷとカメラ３の配置関係を示す説明図
である。

前記カメラ３は例えばCCDエリアセンサを備えてお
り、また適宜倍率設定するズーム機構と、オートフォー
カス機構と、両機構の動作値からワークＷまでの距離Ｌ
を算出する距離算出手段を備えている。距離Ｌの検出
は、別途光学式の距離計を設けて計測してもよい。カメ
ラ３の照明方式は反射型、透過型いずれの方式であって
も良い。

検出された距離Ｌは、ロボット２の制御装置に対して
出力され、クランパ17ひいてはクランパ16のＸ方向の位
置決めに利用される。

具体的には、ロボット制御装置は、距離Ｌにより、介
在されたワークＷのＸ軸上では配置が判るので、そのワ
ークを金型に対し、あるいはＸ及びＹ軸に対して正規に
位置決めすべくロボットを制御できる。

一般に、ワークＷは、ロボットに対し高精度でローダ
（図示せず）側から受け渡すことができるが、不測の事
項により、受け渡し位置にずれが生ずることがあるの
で、本例では、ローダからロボットへのワーク受け渡し
を確実に行うことができる。

また、アンローディングにおいて、距離Ｌの入力によ
り、ワークＷのＸ軸上での現在位置を知り、ワークＷの
両端を正確に把持し、アンローダに受け渡すこともでき
る。

前記画像処理装置４は前記カメラ３か撮像した画像信
号を入力し、ワークＷの曲げ角や異物などを検出するも
のである。画像処理装置４は、処理装置本体18と表示装
置19を備えている。

第３図に示すように、画像処理装置の本体18は、シス
テムバス20に、前記カメラが撮像した画像信号S1をディ
ジタル変換して入力するA/D回路21と、処理プログラム
を格納するROM22と、一般的なRAM23と、画像処理を実行
するCPU24と、撮像された画像を記憶するフレームメモ
リ25と、前記表示装置19やNC装置５と交信する通信イン
ターフェース26とを接続して成る。

上記画像処理装置18の基本的な処理内容を第４図に示
した。

第４図について説明すると、まずステップ401では、
後述するウィンドウの領域設定や異物検出方式の設定、
あるいは角度検出方式の設定など初期設定を行う。

次いで、ステップ402では、第５図に示すようにNC装
置５が出力する加工作業信号を入力し、曲げ加工開始の
信号S2に従って、ステップ403へ移行する。

ステップ403では、カメラ３で加工状態を撮像し、そ
の画像信号S1を入力し、第６図に示すように、画像をフ
レームメモリ25に記憶する。

次いでのステップ404では、第６図に示す予め設定さ
れたウィンドウW₁,W₂の画像データＦを抽出し、例えば
各画素Fiの２値化信号（1,0）の総和をＦとして、異物
の無い状態での正常時の値F₀との差△Ｆをしきい値T_hと
比較し、 |F₀−F|＜T_h のとき正常、そうでないとき異常、すなわち異物有りを
検出し、異物有りの場合にはステップ406へ移行する。
第６図においてダッシュ（′）符号で示す部材はダッシ
ュ符号を付けない各部剤の画像であることを示してい
る。また、パンチ画像８′の下方に示す破線８″はパン
チ８の下降時の状態を示している。ウィンドウW₁,W₂は
パンチ８及びワークＷが通らない領域に設定される。

ステップ406では警報出力し、この信号をNC装置５へ
伝送する。NC装置５は、この警報信号を入力し、全機械
を安全方向に作動させる。

一方、ステップ405で正常、すなわち異物など判別さ
れた場合は、ステップ407へ移行して角度検出処理を実
行する。

角度検出処理は、第６図の画像において、ワークＷの
画像Ｗ′よりワークＷの曲げ角θを検出するものであ
る。形状Ｗ′からその交角θを検出する演算方式は各種
提案されているが、ここではその演算方式を要旨としな
いので、その詳細な説明は省略する。

ステップ408ではNC装置５に対して検出角度θを出力
する。ステップ402〜408の処理は、第５図の曲げ終了信
号S3が入力されるまで繰り返される。

以上により、本例では、ステップ405の判別により、
加工作業の途中において異物検出が行われ、人の手が介
在されていないか、あるいは予期せぬ位置にロボットハ
ンドの（クランパ）が介在されていないかなどの異常状
態を判別でき、安全性を保障できる。

上記異物検出の例では、ウィンドウW₁,W₂のデータＦ
と正常状態のデータF₀との差をしきい値T_hと比較した
が、物体有無を判別し、何らかの物体が現れたときアラ
ームを出力するようにしてもよい。また、予期される物
体、例えばロボットハンドの一部をパターン認識して、
この場合にはアラーム出力しないこともできる。

第７図は、第２図で示した距離Ｌの検出及び第４図〜
第６図で示した異物検出及び角度検出を利用しての折曲
げ加工の方式を示すフローチャートである。

順次示すと、まずステップ701で、第２図で示した距
離Ｌの検出に基いてロボット２のクランパ16,17でワー
クＷを正規の状態となるようクランプし、ステップ702
でワークＷを折曲加工機（ベンダ）のダイ６上にセット
する。

そこで、ステップ703では、画像処理装置４に異物検
出指令を出力し、ステップ704で結果入力し、ステップ7
05で異物有無を判別し、異物が有れば処理をステップ70
6へ移行し、無ければ処理をステップ707へ進める。

ステップ706では、異物有りの判別に応じ、ロボット
２の停止処理を行い、ステップ708でアラーム表示とす
る。

ステップ707では、異物無しにつき安全性を確保し
て、ベンダによる曲げ加工を開始する。

次いでのステップ709では、本例ではロボット２のク
ランパ16,17をワークＷから遠ざけ、ステップ710でパン
チ８を下降させ、加圧する。

次いで、ステップ711では、画像処理装置４へ曲げ角
度検出指令を出力し、ステップ712で検出角度が予定の
角度になったか否かを判別し、予定の角度となるまで、
ステップ710へ返る。予定の角度とは、スプリングバッ
クを考慮した加圧時の最終曲げ角をいう。または、スプ
リングバックさせての最終曲げ角（目標角）をいう。こ
の具体的な処理方式については第８図で詳述する。

ステップ712では、曲げ角が予定の角度と成ったこと
に基いて、アンローディングを実行すべく、ステップ71
3でワークまでの距離Ｌの検出指令を出力し、カメラ３
またはカメラ３に備えた距離計により、距離Ｌを入力
し、ステップ715でワーク位置に応じてロボット２のク
ランパ16,17でワーク２を再クランプし、ステップ716で
アンローダに受け渡し、一単位の曲げ加工を終了する。

ステップ713〜715での処理においては、カメラ３から
ワークＷまでの距離Ｌに加え、ワークＷの姿勢、すなわ
ち空間的な配置までを検出させ、ワーク姿勢に応じてア
ンロードを行うようにしてもよい。

また、第７図に示す処理ではサポートサービスを示さ
なかったが、曲げ加工中のワークＷの姿勢に応じロボッ
ト２のクランパ16,17でワークＷのサポートサービスを
適宜に行うこともできる。この場合のワークサポートサ
ービスは、ワークＷの端部にクランパ16,17を添え、ワ
ークＷの前端部が垂れないよう現在曲げ状態に応じて支
持するものである。

次に、前記ステップ710〜712の具体的な処理内容を示
す。

第８図に、前記NC装置５によるパンチ制御方式の一例
を示した。縦軸はパンチ８の昇降軸（デプス軸）を、横
軸は時間を示している。

今、時刻T₀で加工開始されると、加工開始信号S₂が出
力され、パンチ８は高速で下降開始する。

そして、位置D₁で速度を低下させ、パンチ12の先端が
ワークＷに当接するまで下降を続ける。位置D₁はワーク
Ｗより上面側に距離ｌを置いて設定された位置である。

以後、パンチ８は下降を続けるが、この間画像処理装
置５で第６図で示したような画像処理を行っているの
で、ワークＷが稀かに曲げられる時点検出可能である。

そこで、画像処理装置４からNC装置５にワーク当接確
認信号を出力すると、NC装置５はこれを認識し、この位
置D₂から速度を曲げ速度に低下させる。

そして、最終曲げ位置より稀かに手前側に設定された
位置（角度検出位置）D₃で時間△ｔ（例えば0.2秒）だ
け一時停止し、この間にワークＷの現在曲げ角θ_１を入
力し、この位置D₃での予定の曲げ角θ_０と比較し、その
差△θ（θ_１−θ_０）だけ曲げるべくパンチ８を通過の
量△Ｄだけ送り込み、その後パンチ８を上昇させてワー
クＷをスプリングバックさせ、時間△ｔ間に現在曲げ角
θ_２を検出し、曲げ角θ_２が目標曲げ角θ_０であれば、
これでパンチ８を上昇させ、曲げ終了信号S3を出力す
る。

誤差△θと追加の量△Ｄとの関係は、材質及び板厚並
びに目標曲げ角の関数として補正特性を定めておけばよ
い。

また、角度検出位置D₃は、ワーク当接位置D₂を基点と
して、第６図に示す画像からワークＷの板厚を検出し、
この板厚と金型形状との関係から自動設定するようにし
てもよい。

以上により、本例では、異物検出しつつ自動的な曲げ
加工を実施できる。

また、この場合の自動的な曲げ加工は、カメラ３によ
りワークＷの端面形状を撮像し、その画像から角度検出
し、この検出角がスプリングバックを考慮して予め設定
された予定の曲げ角と一致するよう曲げ制御を実施する
ものであるので、特別の試し曲げを実施する必要がな
く、かつ高精度の曲げ加工を実施することができる。

さらに、本例では、ロボット２のクランパ16,17をカ
メラ３からワークＷまでの距離Ｌに応じ、またはカメラ
３で捕えた姿勢に応じロードやアンロード、あるいはサ
ポートサービスするので、ベンダ１とロボット２との連
係を確実に行うことができ、高効率の曲げ加工を行え
る。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、適
宜の設計的変更を行うことにより、適宜態様で実施し得
るものである。

［発明の効果］以上の通り、本発明は、特許請求の範囲に記載のとお
りの折曲げ加工システムであるので折曲げ加工機とこの
折曲げ加工機に対しサービス動作を行うにロボットとの
組合せに係る折曲げ加工システムにおいて、折曲げ加工
機とロボットとの連係動作を確実として、安全、確実、
高効率、高精度の自動的な曲げ加工を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る折曲加工システムの全
体概要を示す説明図、第２図はワークとカメラの配置状
態を示す説明図、第３図は画像処理装置の構成を示すブ
ロック図、第４図は画像処理装置の処理の一例を示すフ
ローチャート、第５図は加工作業信号の説明図、第６図
は画像の説明図、第７図は折曲げ加工の処理方式の一例
を示すフローチャート、第８図はNC装置の制御方式の例
を示すタイミングチャートである。１……折曲げ加工機（ベンダ）、２……ロボット３……カメラ、４……画像処理装置５……NC装置、６……ダイ８……パンチ、16,17……クランパＬ……カメラからワークまでの距離Ｗ……ワーク

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パンチ及びダイを有しこれら金型間に介在
されたワークを両金型の相対的な接近・離反動作により
折曲げ加工する折曲げ加工機と、前記折曲げ加工機に対し前記ワークの供給サービスや曲
げ加工時のワークサポートサービスなどサービス動作を
行うサービスロボットと、前記折曲げ加工機の側面側に配置され前記金型間に介在
されるワークを端面側から撮像するカメラと、該カメラが撮像した画像信号を入力し前記ワークの曲げ
角及び前記折曲げ加工機に対する配置状態を検出する画
像処理装置と、該画像処理装置が検出した前記ワークの曲げ角を参照し
て前記ワークに適正曲げを与えるべく前記折曲げ加工機
を制御する折曲げ加工機制御装置と、前記画像処理装置が検出した前記ワークの前記折曲げ加
工機に対する配置状態を参照して前記サービスロボット
のサービス動作を制御するロボット制御装置とを備えた
ことを特徴とする折曲げ加工システム。
【請求項２】請求項１において、前記カメラには、任意
の倍率を設定可能のズーム機構と、オートフォーカス機
構とを有し、これら機構の作動状態に応じ前記ワーク端
面までの距離を算定する測距機構を有することを特徴と
する折曲げ加工システム。
【請求項３】請求項１において、前記カメラには、前記
ワーク端面までの距離を計測する光学式の距離計が付属
されることを特徴とする折曲げ加工システム。
【請求項４】請求項１において、前記ロボット制御装置
は、前記測距機構または前記光学式の距離計で計測され
た前記ワークまでの距離に応じてワーク現在位置を確認
し、確認されたワーク位置に対して前記ロボットハンド
でワーク側端部を把持させることを特徴とする折曲げ加
工システム。
【請求項５】請求項１においては、前記ロボット制御装
置は、前記画像処理装置で検出された前記ワークの曲げ
角に応じ、ロボットハンドを前記ワークの端部に添え、
ワークサポートサービスを実行させることを特徴とする
折曲げ加工システム。
【請求項６】請求項１において、前記画像処理装置に
は、前記カメラが撮像した前記パンチ及びダイ間の環境
画像から異物を検出する異物検出手段が設けられること
を特徴とする折曲げ加工システム。