JP3291026B2 - 産業用ロボットを備えたプレスブレーキの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、産業用ロボットを備
えたプレスブレーキ及び上記ロボットの動作を制御する
制御装置に関し、特に板材を把持しながらプレス加工を
行うロボットハンドの動作とプレスブレーキの動作とを
同期して制御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットハンドにより板材を把持
させながら板材を折曲げ加工する場合、板材の加工精度
を保つためには、ロボットハンドが板材に合わせた動作
が必要である。

【０００３】そこで、ロボット及びプレスブレーキに動
作指令を発信するシステムコントローラから、ロボット
及びプレスブレーキの各駆動部材の動作を制御するロボ
ットコントローラ及びプレスブレーキコントローラへ運
転を開始するためのスタート信号をそれぞれ送信した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記各コン
トローラで受信するスタート信号に対して、実際にそれ
ぞれのコントローラにより制御される機構部が動き出す
までの時間に差が生じる。このため、プレスブレーキに
より折曲げられる板材の動きに対し板材を把持するロボ
ットハンドが同期追従することができず、板材をロボッ
トハンドで把持する部位において、板材が折り曲がり製
品の精度低下を招いていた。

【０００５】そこで、この発明は上記の問題点を解決す
るために、ロボットハンドの動作とプレスブレーキによ
り折曲げられる板材の動きを同期させることにより、製
品の精度の低下防止と品質の向上を図ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述のごとき従来の問題
に鑑みて、本発明は、板材の折曲げ加工を行うプレスブ
レーキの動作を制御するためのプレスブレーキコントロ
ーラと、上記プレスブレーキに対して板材の供給を行う
ロボットの動作を制御するためのロボットコントローラ
と、上記ロボットコントローラ及びプレスブレーキコン
トローラの動作を指令するシステムコントローラとを備
えたプレスブレーキの制御装置において、前記システム
コントローラは、板材の折曲げ角度に合わせて前記ロボ
ットにおけるロボットハンドの追従動作位置を算出する
と共に追従動作時間を算出する演算部を備え、前記ロボ
ットコンロールは、前記システムコントローラから送信
された追従動作データの内容を解析する動作解析部と、
この動作解析部で求めた前記ロボットハンドの動作軌跡
に応じて上記ロボットハンドを移動させるための各種モ
ータの駆動条件を演算により求める演算部と、加工対象
の板材の形状、現在の前記ロボットハンドの把持ポイン
ト等の各種情報を記憶した記憶部と、前記演算部で求め
た前記各種モータの駆動条件により前記ロボットハンド
の動作軌跡に応じて上記ロボットハンドの移動を制御す
るための移動制御部と、前記プレスブレーキコントロー
ラに対して動作開始信号を出力するための動作開始信号
出力部とを備え、前記プレスブレーキコントローラは、
前記システムコントローラから送信された追従動作時間
に基づいてプレスブレーキの動作速度を算出する演算部
と、前記システムコントローラからの曲げスタート指令
及び前記ロボットコントローラからの動作開始信号を受
けたときに上記演算部で求めた動作速度と前記ロボット
の各種モータの単位時間当りの駆動条件に対応してプレ
スブレーキの単位時間当りの動作移動量を演算してプレ
スブレーキを制御する制御部とを備えた構成である。

【０００７】

【０００８】

【実施例】以下、この発明に係わる実施例を図１〜図７
に基づき説明する。

【０００９】図１は、この発明に係わる産業用ロボット
（以下、ロボットと記す）の制御方法を適用した実施例
の構成図である。工作機械である板材Ｗを折曲げ加工す
るプレスブレーキ１のＹ軸方向（図１において左右方
向）の右側には、プレスブレーキ１に板材Ｗを供給する
ためのロボット３が設けられている。ロボット３には、
ロボット３の動作を制御し、ロボット制御装置であるロ
ボットコントローラ５が接続されている。プレスブレー
キ１には、プレスブレーキ１の動作を制御し、工作機械
制御装置であるプレスブレーキコントローラ７が接続さ
れている。前記ロボットコントローラ５とプレスブレー
キコントローラ７には、これらの装置５，７の動作を指
令するシステムコントローラ９が接続されている。

【００１０】システムコントローラ９からロボットコン
トローラ５へ送信される情報には、ロボット３が板材Ｗ
に合わせて動作する（以下、追従動作と記す）内容を記
録した追従動作データ１１と、追従動作データ１１のス
タート指令である追従スタート指令１３が含まれてい
る。

【００１１】システムコントローラ９からプレスブレー
キコントローラ７へ送信される情報には、プレスブレー
キ１が行う板材Ｗの曲げ加工処理を開始するためのスタ
ート信号の１つである曲げスタート信号１５が含まれて
いる。

【００１２】上記構成において、加工する板材Ｗの折曲
げ角度に基づいて、システムコントローラ９は、プレス
ブレーキ１の動作時間を算出するためにロボットハンド
１７の追従動作を行う時間（以下、追従動作時間と記
す）１９を算出し、このデータをプレスブレーキコント
ローラ７へ送信し、前記追従動作データ１１と追従スタ
ート指令１３をロボットコントローラ５へ送信する。ロ
ボットコントローラ５は、送信された指令に基づきロボ
ット３の動作に必要な演算処理を行う。ロボットコント
ローラ５が前記演算処理の終了後、システムコントロー
ラ９はプレスブレーキコントローラ７に板材Ｗの折曲げ
加工処理を開始するためのスタート指令である曲げスタ
ート指令１５を発信する。そして、プレスブレーキコン
トローラ７は前記曲げスタート指令１５とロボットコン
トローラ５から発信される動作開始信号２１を受信した
ならば、プレスブレーキ１は曲げ加工処理を開始する。

【００１３】以下、各構成部を詳細に説明する。

【００１４】図２に板材Ｗを折曲げ加工を行うプレスブ
レーキ１と、板材Ｗをプレスブレーキ１に供給するため
のロボット３の斜視図を示す。

【００１５】プレスブレーキ１は上部フレーム２３を備
えるとともに下部フレーム２５を備えており、上部フレ
ーム２３には上金型２７が着脱自在に設けられている。
また、下部フレーム２５には下金型２９が設けられてい
る。

【００１６】板材Ｗの折曲げ加工を行う場合には、上，
下部フレーム２３，２５の一方を昇降移動させて上金型
２７と下金型２９とを係合することにより、上金型２７
と下金型２９との間に設置された板材Ｗの折曲げ加工を
行うものである。

【００１７】ところで、ロボット３は昇降自在な下部フ
レーム２５に一体的に取付けたベースプレート３１に装
着されている。ベースプレート３１は下金型２９のＸ軸
方向（図２において左右方向）に延伸してあり、このベ
ースプレート３１の前面に第１移動台３３がＸ軸方向に
移動自在に支承されている。この第１移動台３３には、
前記ベースプレート３１に備えたＸ軸方向のラック杆３
５に噛合した図示省略のピニオンが回転自在に設けられ
ているとともに、前記ピニオンを回転制御するための第
１サーボモータ３７が設けられている。

【００１８】前記第１移動台３３には、上部側が前後方
向（図２においてＹ軸方向）に拡大した扇形状部３９が
設けてあり、この扇形状部３９の上部には円弧状のラッ
ク部材４１が設けられている。このラック部材４１に
は、ラック部材４１に沿ってＹ軸方向に移動自在の第２
移動台４３が支承されている。この第２移動台４３に
は、ラック部材４１に噛合したピニオンが回転自在に設
けているとともに、前記ピニオンを回転駆動する第２サ
ーボモータ４５が装着されている。

【００１９】前記第２移動台４３には、第２移動台４３
の移動方向に対して直行するＺ軸方向（図２において上
下方向）に移動自在な昇降支柱４７が支承されている。
この昇降支柱４７には上下方向のラックが形成してい
る。このラックと噛合したピニオンが前記第２移動台４
３に回転自在に支承されており、このピニオンを回転駆
動する第３サーボモータ５１が第２移動台４３に装着さ
れている。

【００２０】前記昇降支柱４７の上部には、Ｙ軸方向に
延伸したアーム５３が適宜に固定してある。このアーム
５３の先端部には、板材Ｗの一側端部を把持自在なロボ
ットハンド１７が装着している。ロボットハンド１７
は、Ｘ軸と平行なＢ軸を中心として上下方向に回転自在
に設けられるとともに、前記Ｂ軸と直行するＡ軸を中心
として旋回自在に設けられている。前記Ａ軸を中心とし
てロボットハンド１７を上下に回動するための第４サー
ボモータ５５及びＢ軸を中心としてロボットハンド１７
を上下に回動するための第５サーボモータ５７が前記ア
ーム５３に装着されている。

【００２１】以下、コントローラ５，７，９が行う処理
内容をフローチャートで説明する。図３は、前記プレス
ブレーキ１とロボット３の各々の動作を制御するシステ
ムコントローラ９が行う折曲げ加工処理のフローチャー
トを示す。ステップ１００１では、板材Ｗの折曲げ角度
に合わせて追従動作を行うロボットハンド１７の位置を
算出する。

【００２２】図４は、板材Ｗが折曲げ加工された場合の
ロボットハンド１７の追従動作を模式的に示した説明図
である。図中、Ａはロボットハンド１７により板材Ｗを
把持する位置を示し、Ａ´は折曲げ加工後のＡの位置に
対応する位置を示す。また、ｖは板材Ｗ上の点Ａが折曲
げ加工によりＡ´に移動するまでの移動速度を示し、ｖ
´は金型２９の動作速度を示している。但し、ｖはｖ´
の関数である。

【００２３】前記ステップ１００１の処理では、点Ａに
対応した点Ａ´の座標を求めこの両点間の距離を算出す
るものである。

【００２４】ステップ１００３では、点Ａから点Ａ´に
移動するまでの追従動作時間１９の演算処理を行う。追
従動作時間１９は点Ａから点Ａ´までの移動距離を移動
速度で除算したものである。この追従動作時間１９はプ
レスブレーキコントローラ７に送信され（ステップ１０
０５）、プレスブレーキ１の動作時間の算出に用いられ
る。

【００２５】ステップ１００７では、ロボット３の動作
を制御するロボットコントローラ５へ追従動作の内容を
記録した追従動作データ１１と、追従動作の動作開始指
令である追従スタート指令１３を送信する。ステップ１
００９では、プレスブレーキコントローラ７へ板材Ｗの
折曲げ加工処理を開始する曲げスタート指令１５を送信
し、システムコントローラ９の行う折曲げ加工処理を終
了する。

【００２６】図５はロボット３の動作制御を示すフロー
チャートである。ステップ１１０１では、前記システム
コントローラ９から送信された追従動作データ１１の内
容を解析し、ロボット３が移動する軌跡を算出する（ス
テップ１１０３）。ステップ１１０５では、ステップ１
１０３で算出したロボット３の動作軌跡より、移動距離
を求めこの移動距離から前記モータ３７，４５，５１，
５５，５７を作動させるために必要なパルス数を算出す
る。ステップ１１０５までの処理でロボット３を作動す
るための準備は終了する。

【００２７】ステップ１１０７では、ロボットコントロ
ーラ５からプレスブレーキコントローラ７へプレスブレ
ーキ１を作動するためのスタート信号である動作開始信
号２１を送信し、ステップ１１０９では、ロボット３を
駆動するためのモータ３７，４５，５１，５５，５７を
駆動させる（ステップ１１０７）。ステップ１１１１で
は、ロボットハンド１７が目標位置に到達しているか否
かを判定し、目標位置とずれていればステップ１１０３
以降を繰り返し、目標位置に到達していればロボット３
の動作制御は終了する。

【００２８】図６はプレスブレーキコントローラ７が行
うプレスブレーキ１の動作制御を示すフローチャートで
ある。

【００２９】ステップ１２０１では、ロボット３の追従
動作時間１９とプレスブレーキ１の折曲げ加工時間とを
同一時間とするために、前記システムコントローラ９か
ら送信された追従動作時間（ステップ１００５）１９を
基に、プレスブレーキ１の動作速度を算出する。ステッ
プ１２０３では、システムコントローラ９から発信され
た曲げスタート指令１５がプレスブレーキコントローラ
７に受信されたか否かを判断し、受信していれば前記ロ
ボットコントローラ５から発信する動作開始信号２１を
受信したか否かの判断をする（ステップ１２０５）。つ
まり、プレスブレーキ１のスタート指令は、システムコ
ントローラ９からの曲げスタート信号１５とロボットコ
ントローラからの動作開始信号２１とを受けてプレスブ
レーキ１は動作を開始する。プレスブレーキコントロー
ラ７は、前記曲げスタート信号１５及び動作開始信号２
１を受信していなければ、前記各信号１５，２１を受信
するまでステップ１２０３及びステップ１２０５を繰り
返す。

【００３０】前記各信号１５，２１を受信すると、前記
ステップ１２０１で算出した移動速度よりプレスブレー
キ１の移動距離が算出できる。

【００３１】ステップ１２０７では、モータ３７，４
５，５１，５５，５７の駆動条件となる単位時間あたり
のモータ３７，４５，５１，５５，５７の回転によるプ
レスブレーキ１の動作移動量（以下、モータ移動量と記
す）或るいは駆動パルス数を決定するために、単位パル
スにおけるモータ３７，４５，５１，５５，５７の移動
距離を算出したのち、単位時間あたりのパルス数つまり
モータ移動量を算出する。モータ移動量の算出後、モー
タ３７，４５，５１，５５，５７を駆動させてプレスブ
レーキ１は、折曲げ加工を開始する（ステップ１２０
９）。

【００３２】ステップ１２１１では、昇降自在な図示省
略のラムが目標位置に到達しているか否かを判定し、目
標位置とずれていればステップ１２０７以降を繰り返
し、目標位置に到達していればプレスブレーキ１の動作
制御は終了する。

【００３３】図５及び図６が示すフローチャートより、
プレスブレーキ１は、ロボットコントローラ５からプレ
スブレーキコントローラ７へスタート信号を受信してか
ら前記ステップ１２０７の処理のみでモータ３７，４
５，５１，５５，５７を駆動することができる。このた
め、プレスブレーキ１の動作に合わせたロボット３の追
従動作をより正確に行うことができる。

【００３４】以下、図７において、ロボットコントロー
ラ５のブロック図を説明する。

【００３５】ロボットコントローラ５はシステムコント
ローラ９からロボット３の追従動作データ１１や追従ス
タート指令１３を入力するための動作指令入力部５９を
備えている。動作指令入力部５９は加工に応じて変化す
る板材Ｗの位置を求めるための動作解析部６１と接続さ
れている。動作解析部６１は前記動作解析部６１より求
めたロボットハンド１７の動作軌跡に応じて、ロボット
ハンド１７を移動させるためのモータ３７，４５，５
１，５５，５７の駆動条件を演算により求める演算部６
３と接続されている。演算部６３は加工対象の板材Ｗの
形状，加工対象の場所や認識している現在の把持ポイン
ト等の各種情報を記憶した記憶部６５と、演算部６３よ
りもとめたモータ３７，４５，５１，５５，５７の駆動
条件よりロボットハンド１７の移動を制御するための移
動制御部６７と接続されている。移動制御部６７はプレ
スブレーキ１に動作の開始信号を出力するための動作開
始信号出力部６９と、サーボアンプ７１を介してモータ
３７，４５，５１，５５，５７と接続されている。

【００３６】以上より、システムコントローラ９より送
られるロボット３の追従動作時間１９より板材Ｗの折曲
げに必要な動作を演算処理にて算出し、ロボットコント
ローラ５からプレスブレーキ１の動作開始信号２１を発
信することによりプレスブレーキ１の動作を開始する。
このため、プレスブレーキ１とロボット３の動作の同期
をとることができる。

【００３７】尚、この発明は、前述の実施例に限定され
るものではなく、前述の実施例以外の態様でもこの発明
を実施しうるものである。

【００３８】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、この発明によれば、システムコントローラよ
り送られるロボットの情報より板材Ｗの折曲げに必要な
動作を演算処理にて算出し、ロボットコントローラから
プレスブレーキコントローラへプレスブレーキの動作開
始指令を発信してプレスブレーキの動作を開始するた
め、プレスブレーキとロボットの動作開始の同期をとる
ことができると共にロボットの動作とプレスブレーキの
動作とを同期することができる。この際、ロボットにお
けるロボットハンドの追従動作位置及び追従動作時間を
システムコントローラにより演算し、前記ロボットコン
トローラへ送信すると共に上記追従動作時間を前記プレ
スブレーキコントローラへ送信するものであるから、ロ
ボットコントローラ及びプレスブレーキコントローラの
負担を軽減でき、プレスブレーキとロボットとの動作の
同期を容易に行い得るものである。

【００３９】このため、板材Ｗの加工精度や品質の低下
を防止できるため、製品の歩留まりの低下と作業効率の
向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明である折曲げ加工装置のシステム構成
図である。

【図２】図１に使用する折曲げ加工装置の斜視図であ
る。

【図３】システムコントローラが行うフローチャートで
ある。

【図４】折曲げ加工を模式的に示した説明図である。

【図５】ロボットコントローラが行うフローチャートで
ある。

【図６】プレスブレーキコントローラが行うフローチャ
ートである。

【図７】ロボットコントローラのブロック図である。

【符号の説明】

１ プレスブレーキ（工作機械） ５ ロボットコントローラ（ロボット制御装置） ７ プレスブレーキコントローラ（工作機械制御装
置） ９ システムコントローラ（システム制御装置） １１ 追従動作データ（情報） １３ 追従スタート指令（情報） １７ ロボットハンド ２１ 動作開始信号 ３７，４５，５１，５５，５７ モータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材の折曲げ加工を行うプレスブレーキ
   （１）の動作を制御するためのプレスブレーキコントロ
   ーラ（７）と、上記プレスブレーキ（１）に対して板材
   の供給を行うロボット（３）の動作を制御するためのロ
   ボットコントローラ（５）と、上記ロボットコントロー
   ラ（５）及びプレスブレーキコントローラ（７）の動作
   を指令するシステムコントローラ（９）とを備えたプレ
   スブレーキの制御装置において、 前記システムコントローラ（９）は、板材の折曲げ角度
   に合わせて前記ロボット（３）におけるロボットハンド
   （１７）の追従動作位置を算出すると共に追従動作時間
   （１９）を算出する演算部を備え、 前記ロボットコンロール（５）は、前記システムコント
   ローラ（９）から送信された追従動作データ（１１）の
   内容を解析する動作解析部（６１）と、この動作解析部
   （６１）で求めた前記ロボットハンド（１７）の動作軌
   跡に応じて上記ロボットハンド（１７）を移動させるた
   めの各種モータ（３７，４５，５１，５５，５７）の駆
   動条件を演算により求める演算部（６３）と、加工対象
   の板材（ｗ）の形状、現在の前記ロボットハンド（１
   ７）の把持ポイント等の各種情報を記憶した記憶部（６
   ５）と、前記演算部（６３）で求めた前記各種モータ
   （３７，４５，５１，５５，５７）の駆動条件により前
   記ロボットハンド（１７）の移動を制御するための移動
   制御部（６７）と、前記プレスブレーキコントローラ
   （７）に対して動作開始信号（２１）を出力するための
   動作開始信号出力部（６９）とを備え、 前記プレスブレーキコントローラ（７）は、前記システ
   ムコントローラ（９）から送信された追従動作時間（１
   ９）に基いてプレスブレーキ（１）の動作速度を算出す
   る演算部と、前記システムコントローラ（９）からの曲
   げスタート指令（１５）及び前記ロボットコントローラ
   （５）からの動作開始信号（２１）を受けたときに上記
   演算部で求めた動作速度と前記ロボット（３）の各種モ
   ータ（３７，４５，５１，５５，５７）の単位時間当り
   の駆動条件に対応してプレスブレーキ（１）の単位時間
   当りの動作移動量を演算してプレスブレーキ（１）を制
   御する制御部とを備えた構成であることを特徴とする産
   業用ロボットを備えた プレスブレーキの制御装置。