JP4587526B2 - 曲げ加工装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、曲げ加工位置に対してワークを供給及び位置決め自在なロボットを用いてプレスブレーキなどの曲げ加工機にて折曲げ加工を行う曲げ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレスブレーキ２０１のごとき曲げ加工装置には、図１６に示されているように上部テーブル２０３と下部テーブル２０５が備えられていると共に、上部テーブル２０３の下部にはパンチＰが着脱可能に装着されており、下部テーブル２０５の上面にはダイＤが着脱可能に装着されている。また、プレスブレーキ２０１は上部、下部テーブル２０３，２０５の一方が昇降可動するラムとしてパンチＰとダイＤとの協働によりワークＷに折曲げ加工が行われるよう構成されている。
【０００３】
また、プレスブレーキ２０１にはロボットグリッパ２０７にてワークＷをクランプしてプレスブレーキ２０１の曲げ加工位置に対してワークＷを自動的に供給及び位置決め自在なロボット２０９が備えられている。
【０００４】
上記のプレスブレーキ２０１により曲げ加工が行われるに際し、昇降可動するラムのストローク位置としてのベンダーＤ軸情報からワークＷのはね上がり角度が（挟み込み角度）が演算され、この挟み込み角度に基づいてグリッパ位置が演算され、この演算されたグリッパ位置にロボットグリッパ２０７を位置決め制御するように構成されている。
【０００５】
上記のロボットグリッパ２０７を位置決め制御するにあたって、曲げ加工中はロボットグリッパ２０７を開いてロボット２０９がワークＷのはね上がりに追従、所謂、「開追従」が行われ、曲げ加工最終段階にてワークＷがロボットグリッパ２０７によりクランプされる。上記の「開追従」ときには、グリッパとワークＷはある程度の自由度を持っているので、曲げ加工中にワークＷのはね上がりによるワークＷとロボットグリッパ２０７との位置ずれが上記の自由度により吸収される。
【０００６】
なお、ワークＷがロボットグリッパ２０７に代わるバキュームで吸着されるように構成されているロボット２０９の場合は、バキュームパッドのゴムによりワークＷとロボットグリッパ２０７との位置ずれが吸収される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の曲げ加工方法及びその装置においては、ベンダーＤ軸によりワークＷのはね上がり角度（挟み込み角度）が演算される際に、ワークＷの材質を入力する項目がないなどの理由から、実際のはね上がり角度にかなりの誤差が生じているという問題点があった。
【０００８】
また、前述したように「開追従」が行われるに際しては、毎回、ロボットグリッパ２０７の開、曲げ追従、ロボットグリッパ２０７の閉の動作が行われる。このために、タクトタイムが遅くなるという問題点があった。
【０００９】
より詳しく説明すると、図１７を参照するに、予めベンダーＤ軸情報から計算されたワークＷのはね上がり角度（挟み込み角度）に基づいたロボットグリッパ２０７のクランプ位置の軌跡は、理想的にはＡ点からＡ’点であるが、実際にはＡ点からＢ点となる。これはワークＷに引き込まれ量（＝Ａ’− Ｂ）が生じているためであり、この引き込まれ量が考慮されないと、ロボットグリッパ２０７のワークＷに対するクランプ位置は異なってくるので、ワークＷの位置決め工程にかなりの時間を要するという問題点があった。
【００１０】
また、「開追従」では、ロボットグリッパ２０７とワークＷの位置関係が初期状態からずれるので、次のワークＷの曲げ加工のためにロボット２０９にてワークＷにアプローチするときに曲げ加工線とワークＷを平行にする動作が長くなるために多くのワークＷ位置決め時間を要するという問題点があった。
【００１１】
また、曲げ加工中に、ワークＷが金型方向へ引き込まれることにより、ロボットグリッパ２０７にてワークＷをクランプする位置が変化してしまうという問題点があった。
【００１２】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ワークのはね上がり角度を検出し且つワークの引き込まれ量を算出し、この引き込まれ量の情報からロボットグリッパを正確な位置に位置決め制御して時間短縮を図るようにした曲げ加工装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ワークをクランプするロボットグリッパを備え、このワークをパンチとダイとの協働にて曲げ加工する曲げ加工位置に対して供給及び位置決め自在なロボットを有する曲げ加工装置において、曲げ加工中のワークの挟み込み角度を検出する角度検出手段を設け、目標挟み込み角度までの計算上のワーク先端軌跡に対して前記角度検出手段にて検出された挟み込み角度におけるワークの引き込まれ量を算出し、この算出した引き込まれ量に基づいて前記挟み込み角度におけるワーク先端座標位置を算出する第２演算装置と、この算出されたワーク先端座標位置に基づいてロボットグリッパを位置制御せしめる指令部と、を備えた制御装置を設け、前記角度検出手段は、ダイ溝に連通してダイに形成されたスリット内に４５°傾斜して備えられた反射ミラーと、当該反射ミラーで反射されたレーザ光を曲げ加工されたワークの両側面の複数箇所に照射してワークの折曲げ角度を検出するためにＺ軸方向へ移動位置決めされるレーザ測長器とを備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の曲げ加工方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
図２ないしは図３を参照するに、本実施の形態に係わる曲げ加工装置としての例えばプレスブレーキ１は、立設されたサイドフレーム３を備えており、このサイドフレーム３の上部前面には上部テーブル５が設けられており、この上部テーブル５の下部にはパンチ装着部としての中間板７にパンチＰが着脱可能に装着されている。一方、サイドフレーム３の下部前面には下部テーブル９が設けられている。この下部テーブル９の上のダイ装着部にはダイＤが着脱可能に装着されている。
【００２７】
また、プレスブレーキ１は上部、下部テーブル５，９の一方がラムとして昇降可動し、パンチＰとダイＤとの協働によりワークＷに折曲げ加工が行われるよう構成されている。なお、本実施の形態では例えば下部テーブル９がラムシリンダ１１（図１１を参照）により昇降するよう構成されている。
【００２８】
また、プレスブレーキ１にはロボットグリッパ１３にてワークＷをクランプしてプレスブレーキ１の曲げ加工線に対してワークＷを自動的に供給及び位置決め自在なワーク移動装置としての例えばロボット１５が下部テーブル９の表側を図２において左右方向（Ｘ方向）に移動自在に設けられている。なお、上記のロボット１５には所望の曲げ加工線に対してワークＷを供給及び位置決め自在なロボットグリッパ１３がプレスブレーキ１に対して前後方向（Ｙ方向）及び上下方向（図３において上下方向で、Ｚ方向）に移動自在に設けられている。
【００２９】
ロボット１５は、本実施の形態においては昇降自在な下部テーブル９に一体的に取付けたベースプレート１７に装着されている。
【００３０】
より詳細には、ベースプレート１７はダイＤの長手方向に沿うＸ軸方向に延伸されており、このベースプレート１７の前面に第１移動台１９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１９には、ベースプレート１７の備えたＸ軸方向のラック２１に噛合したピニオン（図示省略）が第１モータ２３により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第１モータ２３にはエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、第１移動台１９のＸ軸方向の移動位置を検知することができる。
【００３１】
また、第１移動台１９には、上部側がＹ軸方向に拡大した扇形状部２５が設けられており、この扇形状部２５の上部には図３に示されているように後側よりも前側が低くなるように湾曲した円弧状のガイド部材としてラック部材２７が設けられている。このラック部材２７には、ラック部材２７に沿ってＹ軸方向に移動自在の第２移動台２９が支承されている。この第２移動台２９には、ラック部材２７に噛合したピニオンが第２モータ３１により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第２モータ３１には第１モータ２３と同様にエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、第２移動台２９のＸ軸方向の移動位置を検知することができる。
【００３２】
また、上記の第２移動台２９には、第２移動台２９の移動方向に対して直交する上下のＺ軸方向に移動自在な昇降支柱３３が支承されている。この昇降支柱３３には上下方向のラックが形成されており、このラックと噛合したピニオンが第３モータ３５により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第３モータ３５には第１モータ２３と同様にエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、昇降支柱３３は第３モータ３５の駆動によって上下動され、且つ上下動位置は前記位置検出装置により検知される。
【００３３】
第２移動台２９がラック部材２７に沿って前側へ移動されたときには、昇降支柱３３は前側へ傾斜した状態になり、斜めに昇降するものであり、上昇時には下部テーブル９からワークＷを離反するように機能するものとなる。
【００３４】
また、昇降支柱３３の上部には、Ｙ軸方向に延伸したアーム３７が適宜に固定されている。このアーム３７の先端部にはワークＷの一側縁部を把持自在なロボットグリッパ１３が装着されている。
【００３５】
より詳細には、ロボットグリッパ１３はＸ軸と平行なＢ軸を中心として上下方向に回動自在に設けられており、上記のＢ軸と直交するＡ軸を中心として旋回自在に設けられている。また、上記Ａ軸を中心としてロボットグリッパ１３を旋回するための第４モータ３９及びＢ軸を中心としてロボットグリッパ１３を上下に回動するための第５モータ４１が上記アーム３７に装着されている。上記の第４，第５モータ３９，４１は、図１１に示されているように後述する制御装置に接続されており、前述した第１モータ２３と同様にエンコーダのごとき位置検出装置を備えているものである。
【００３６】
また、ロボットグリッパ１３には、ワークＷをクランプ・アンクランプするための上部ジョー４３と下部ジョー４５とが備えられている。上記の上部、下部ジョー４３，４５はＢ軸回りに回動自在な回動スリーブ（図示省略）に旋回自在に支承されているので、上部ジョー４３と下部ジョー４５にクランプされたワークＷは例えば図３に示されているようにＢ軸回りに反転されるほどの大きな角度範囲で旋回されるように構成されている。
【００３７】
また、プレスブレーキ１には図４に示されているようにロボット１５のロボットグリッパ１３に把持されて移動されるワークＷの位置決めをするためのワーク位置決め装置としての例えば突当て装置４７が設けられている。この突当て装置４７としては、本実施の形態ではワークＷのＸ軸方向を位置決めする２つのＸ軸突当て部４９と、ワークＷのＹ軸方向を位置決めする１つのＹ軸突当て部５１と、から構成されている。
【００３８】
より詳しくは、Ｘ軸突当て部４９は、Ｘ軸突当て部本体５３が下部テーブル９の図４において左側に前後方向（Ｙ方向）に延伸されたＹ軸ガイドレール５５に沿ってＹ方向に移動自在であると共にＹ軸ガイドレール５５に平行するラック５７とピニオン（図示省略）、Ｘ軸突当て部モータ５９を介してＹ方向に移動位置決め自在に設けられている。なお、Ｘ軸突当て部モータ５９はエンコーダのごとき位置検出装置を備えているものである。
【００３９】
また、Ｘ軸突当て部本体５３にはＸ軸方向へ伸縮するピストンロッドを備えたＸ軸シリンダ６１が設けられており、ピストンロッドの先端部がＸ軸突当て部４９として機能する。なお、Ｘ軸突当て部４９の先端にはワークＷの当接を検出するＸ軸突当てセンサ６３が装着されている。
【００４０】
Ｙ軸突当て部５１は、Ｙ軸突当て部本体６５が下部テーブル９の裏側に左右方向（Ｘ方向）に延伸されたＸ軸ガイドレール６７に沿ってＸ方向に移動自在であると共にＸ軸ガイドレール６７に平行するラック６９とピニオン（図示省略）、Ｙ軸突当て部モータ７１を介してＸ方向に移動位置決め自在に設けられている。なお、Ｙ軸突当て部モータ７１は、前述したＸ軸突当て部モータ５９と同様にエンコーダのごとき位置検出装置を備えているものである。
【００４１】
また、Ｙ軸突当て部本体６５にはＹ軸方向へ伸縮するピストンロッドを備えたＹ軸シリンダ７３が設けられており、ピストンロッドの先端部がＹ軸突当て部５１として機能する。なお、Ｙ軸突当て部５１の先端にはワークＷの当接を検出するＹ軸突当てセンサ７５が装着されている。
【００４２】
したがって、折曲げ加工すべきワークＷがロボット１５により突当て装置４７の２つのＸ軸突当て部４９と１つのＹ軸突当て部５１へ突き当てられるように移動されて位置決めされる。このとき、複数箇所のＸ軸突当てセンサ６３とＹ軸突当てセンサ７５の検出によりワークＷの端縁が突当て位置決めされたことを検出することとなる。
【００４３】
なお、図２における左側のサイドフレーム３の左側には、上記のロボット１５及びロボットグリッパ１３、突当て装置４７、ラムシリンダ１１などを制御せしめるための制御装置７７が設けられている。
【００４４】
図１１を参照するに、制御装置７７は、中央処理装置としてのＣＰＵ７９を備えており、このＣＰＵ７９には種々のデータを入力するための入力手段としての例えばキーボードのごとき入力装置８１と、種々のデータを表示せしめるＣＲＴごとき表示装置８３が接続されている。
【００４５】
また、ＣＰＵ７９には、展開図、三面図、立体図等により得られるワークＷの曲げ加工情報として例えば曲げ長さ、曲げ角度、フランジ長さなどのデータが入力装置８１から入力されて記憶される第１メモリ８５が接続されている。
【００４６】
さらに、ＣＰＵ７９には金型レイアウト情報、ロボットグリッパ１３の情報、グリッパ基準面情報及びグリッパ移動距離に基づき、ロボットグリッパ１３をプレスブレーキ１の所定の金型取付位置へ移動位置決めする指令を後述するロボット軸制御部へ与える指令部としての例えば主制御部８７が接続されている。
【００４７】
また、ＣＰＵ７９には、ロボットグリッパ１３をワークＷのはね上がりに追従せしめる追従モードに切り換えるためのモード切換スイッチ８９が主制御部８７を介して接続されており、オペレータが表示装置８３の画面を見ながら可動テーブルである下部テーブル９のストロークを調整するための手動パルサ９１が主制御部８７を介して接続されている。
【００４８】
また、ＣＰＵ７９には、ロボット１５の各軸を制御するロボット軸制御部９３が接続されており、このロボット軸制御部９３を介して上述した第１モータ２３、第２モータ３１、第３モータ３５、第４モータ３９、第５モータ４１及び各エンコーダが接続されている。
【００４９】
さらに、ＣＰＵ７９には、突当て装置４７の各軸を制御する突当て装置軸制御部９５が接続されており、この突当て装置軸制御部９５を介して上述したＸ軸突当て部モータ５９、Ｙ軸突当て部モータ７１及び各エンコーダが接続されており、さらに、Ｘ軸シリンダ６１とＸ軸突当てセンサ６３、Ｙ軸シリンダ７３とＹ軸突当てセンサ７５も接続されている。
【００５０】
次に、本実施の形態に係わる角度検出手段としての曲げ角度検出装置９７ついて図面を参照して説明する。
【００５１】
ダイＤの左右方向の適宜位置には図５，図６に示されているようにダイ溝ＤＶに連通して複数のスリット９９が形成されている。このスリット９９の代わりに穴であっても構わない。このスリット９９内には図６に示されているように右斜め上方へほぼ４５°傾斜して反射面を構成する反射ミラー１０１が設けられている。また、下部テーブル９の裏面にはＸ軸モータ１０３によりＸ軸方向、Ｌ軸モータ１０５によりＹ軸方向と同方向のＬ軸方向、Ｚ軸モータ１０７によりＺ軸方向へ移動自在な支持ブラケット１０９が設けられており、この支持ブラケット１０９にレーザ測長器１１１が設けられている。なお、各Ｘ軸モータ１０３、Ｌ軸モータ１０５、Ｚ軸モータ１０７にはそれぞれ位置検出器としてのエンコーダ（図示省略）が備えられている。
【００５２】
上記構成により、レーザ測長器１１１はＸ軸方向、Ｌ軸方向、Ｚ軸方向へ移動せしめられて所望の位置へ位置決めされるものである。しかも、レーザ測長器１１１から照振されたレーザ光ＬＢは反射ミラー１０１で反射された後にスリット９９内を通ってワークＷの側面に照射される。照射されたレーザ光ＬＢは戻り光としてレーザ測長器１１１へ戻されてレーザ測長器１１１からワークＷの側面までの距離が検出されることになる。なお、レーザ測長器１１１のＬ軸方向の先端位置である基準位置は予めＬ軸モータ１０５により所望の位置に位置決めされるものである。
【００５３】
また、レーザ測長器１１１をＺ軸モータ１０７により移動位置決めさせることでワークＷの両側面までの複数の距離が検出される。したがって、この検出されたワークＷの両側面までの距離を用いてワークＷの折曲げ角度が正確に演算されるものである。
【００５４】
再び図１１を参照するに、制御装置７７のＣＰＵ７９にはレーザ測長器１１１で検出されたワークＷの側面までの距離が入力されて記憶される距離メモリ１１３が接続されている。
【００５５】
また、ＣＰＵ７９には、レーザ測長器１１１で検出されたワークＷの側面までの距離に基づいて折曲げ角度を演算するための第１演算装置１１５が接続されている。
【００５６】
また、ＣＰＵ７９には、曲げ角度検出装置９７（ＢＩ；Bending Indicatorの略）の各軸を制御するＢＩ軸制御部１１７が接続されており、このＢＩ軸制御部１１７を介して上述したＸ軸モータ１０３、Ｌ軸モータ１０５、Ｚ軸モータ１０７及び各エンコーダが接続されている。
【００５７】
折曲げ角度を演算するアルゴリズムについて説明すると、図７を参照するに、レーザ測長器１１１は例えば１個の発光器１１９、受光器１２１が備えられており、この１個の発光器１１９から照振されたレーザ光ＬＢの光軸１，２は反射ミラー１０１で反射されてワークＷの図７においてワークＷの右側面へ照射される。その後、戻り光として受光器１２１で受光される。レーザ測長器１１１が２点鎖線で示されているようにＺ軸方向の上方へ移動位置決めされて前述した要領でもってレーザ光ＬＢの光軸３、４で照射せしめることにより、ワークＷの図７において左側面へ照射される。その後、戻り光として受光器１２１で受光される。したがって、ワークＷの４点である両側面までの距離が検出されることとなる。
【００５８】
すなわち、そのときのＺ１→Ｚ２の移動量がｌ１であり、Ｚ３→Ｚ４の移動量がｌ２である。また、Ｚ２→Ｚ３の移動量がＬである。
【００５９】
この検出された距離をもとにして図８を参照して折曲げ角度θを演算すると、次の如くになる。
【００６０】
光軸１と光軸２においては、
ｌ’１＝ｌ１／cosα１……（１）
ｌ１２＝（ｌ’１／２）×［１／cos（90−α１）］
＝（ｌ１／２）×｛１／cosα１×cos（90−α１）｝……（２）
計測長の差をａ１とすると、
α２＝tan−１（ａ１／ｌ１）
α３＝cos−１（ｌ１／ｌ１２）＝cos−１（２cosα１×cos（90−α１））となり、
θ１＝90−（α２＋α３）
θ１＝90−｛tan−１（ａ１／ｌ１）＋cos−１（２cosα１×cos（90−α１））｝ ……（３）
光軸３と光軸４においては、
ｌ’２＝ｌ２／cosα１……（４）
ｌ２２＝（ｌ’２／２）×［１／cos（90−α１）］
＝（ｌ２／２）×｛１／cosα１×cos（90−α１）｝……（５）
計測長の差をａ２とすると、
α４＝tan−１（ａ２／ｌ２）
α５＝cos−１（ｌ２／ｌ２２）＝cos−１（２cosα１×cos（90−α１））となり、
θ２＝90−（α４−α５）
θ２＝90−｛tan−１（ａ２／ｌ２）−cos−１（２cosα１×cos（90−α１））｝
……（６）
したがって、
θ＝θ１＋θ２
＝180−｛tan−１（ａ１／ｌ１）＋tan−１（ａ２／ｌ２）｝
となる。
【００６１】
次に、本実施の形態に係わる角度検出手段を構成するワーク下死点検出装置１２３について図面を参照して説明する。
【００６２】
図９を参照するに、ダイＤの内部にはダイＤの長手方向に複数の変位計１２５が設けられている。この変位計１２５ではスプリング１２７により常時上方に付勢されてダイＤのＶ溝に上下移動時材に突出する検出ピン１２９が設けられており、この検出ピン１２９の上下位置を検出するリニアスケール１３１がスプリング１２７の下方に設けられている。
【００６３】
したがって、パンチＰにより押し曲げられたワークＷが検出ピン１２９を下方へ押し、このときの検出ピン１２９の上下位置をリニアスケール１３１により検出して図１０に示されているように、検出ピン１２９の上端部とダイＤの上面との距離を刃間距離ＳＴとして求める。
【００６４】
再び図１１を参照するに、前述した制御装置７７のＣＰＵ７９には、図１２に示されているように曲げ角度と刃間距離との関係を示すグラフに基づくデータベースを記憶するデータベースファイル１３３と、前記データベースを修正するデータ修正部１３５と、曲げ加工されたワークＷの曲げ角度の実測角度を目標角度と比較する比較判断部１３７と、ラムシリンダ１１を制御してパンチＰのストロークを制御するストローク指令部１３９とが接続されている。さらに、変位計１２５が接続されており、検出信号が伝達されるようになっている。
【００６５】
上記構成により、データベースに記憶されている曲げ角度と刃間距離との関係を示すグラフや計算式により、所望の曲げ角度（ここでは９０°）に仕上がるような挟み込み角度での刃間距離ＳＴ１が求められる。すなわち、このような曲げ角度と刃間距離ＳＴ１との関係を示すグラフや計算式では、実際の曲げ角度である仕上がり角度と、予めワークＷ毎にワーク条件からスプリングバック量を計算して考慮した挟み込み角度が示されているので、刃間距離ＳＴ１が検出されることにより挟み込み角度を求めることができる。
【００６６】
再び図１１を参照するに、前述した制御装置７７のＣＰＵ７９には、上述した曲げ角度検出装置９７やワーク下死点位置検出装置１２３により算出されたワークＷの挟み込み角度に基づいてワークＷの引き込まれ量を計算すると共にこの引き込まれ量からワークＷの先端座標、換言すればグリッパによるクランプ位置座標を計算する第２演算装置１４１が接続されている。
【００６７】
また、ＣＰＵ７９には、Ｄ値の計算値に基づいてＤ軸にパルス分配を行ってベンダ軸を移動せしめる移動量を計算し、且つ第２演算装置１４１で算出されたワーク先端座標の計算値に基づいてロボット１５の各軸にパルス分配を行ってロボット１５を追従すべく移動せしめる移動量を計算するためのパルス分配量演算装置１４３が接続されている。
【００６８】
次に、図１を参照して、本発明に係わる曲げ加工方法について説明する。
【００６９】
金型データとしてダイＶ幅Ｖ、ダイ肩アールＤＲ、ダイ溝角度ＤＡ、パンチ先端アールＰＲ、パンチ角度ＰＡ、パンチ傾斜長さＰＬ、ワークデータとして板厚ｔ、摩擦係数μ、ワークフランジ長さＬ、仕上がり角度θなどの曲げ条件が入力装置８１より入力されて第１メモリ８５に記憶される。（ステップＳ１）。
【００７０】
モード切換スイッチ８９がＯＮされて追従モードに切り換えられる。ワークＷはロボットグリッパ１３によりクランプされた状態のままで、ロボットグリッパ１３が曲げ加工時のワークＷのはね上がりに追従する「閉追従」である（ステップＳ２）。
【００７１】
オペレータにより手動パルサ９１で下部テーブル９が駆動されるか、或いは目標挟み込み角度θ’が入力されて自動的に下部テーブル９が駆動される（ステップＳ３）。
【００７２】
ワークＷの挟み込み角度θが測定される。つまり、曲げ角度検出装置９７あるいはワーク下死点検出装置１２３により得られたデータに基づいて挟み込み角度θが計算される。この挟み込み角度θの測定は目標挟み込み角度θ'に到達するまでの曲げ加工中に逐次行われる（ステップＳ５及びＳ６）。
【００７３】
測定挟み込み角度θが目標挟み込み角度θ'に到達していない場合は、測定挟み込み角度θと目標挟み込み角度θ'との差から、残りの曲げ加工すべき角度が計算される。この残りの角度が段階的に追い込まれるように分割した角度、及びこの角度に対するＤ値、ワークの先端座標つまりロボットグリッパによりクランプされるためのロボットＴＣＰ（テーチングポイント）座標が計算される。
【００７４】
例えば、ワークの引き込まれ量を考慮していない状態での目標挟み込み角度θ'までのワークＷの端縁の円弧状の軌跡は、図１３に示されているように単純な計算上で求められる。
【００７５】
一方、測定された挟み込み角度θから目標挟み込み角度θ'までの角度差が、図１３に示されているように段階的にθ１、θ２、θ３、…、θｉに分割され、各挟み込み角度θ１、θ２、θ３、…、θｉにおけるＤ軸のストローク値（Ｄ値）と、それぞれの引き込まれ量Ｌを考慮したときのワークの先端座標（ｘｉ，ｙｉ）が演算して求められる。
【００７６】
例えば各挟み込み角度θ１、θ２、θ３、…、θｉに対応するワークＷの引き込まれ量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…、Ｌｉが、塑性理論式ｆ（Ｖ，ＤＲ，ＤＡ，ＰＲ，ＰＡ，ＰＬ，Ｘ，μ，ｎ，Ｆ）を使用して第２演算装置１４１により計算される。なお、この場合は材料定数としてｎ値、Ｆ値が予め入力装置８１から入力されて第１メモリ８５に記憶されている。
【００７７】
したがって、挟み込み角度がθ１のときの引き込まれ量がＬ１であるときは、計算上の軌跡と引き込まれ量Ｌ１との差から、ワーク先端座標（ｘ１，ｙ１）がロボットＴＣＰ座標として算出される。このときのＤ値もＤ１として算出される。
【００７８】
同様にして、挟み込み角度がθ２のときの引き込まれ量がＬ２であるときは、ワーク先端座標（ｘ２，ｙ２）がロボットＴＣＰ座標として算出され、Ｄ値がＤ２として算出される。
【００７９】
挟み込み角度がθ３のときの引き込まれ量がＬ３であるときは、ワーク先端座標（ｘ３，ｙ３）がロボットＴＣＰ座標として算出され、Ｄ値がＤ３として算出される。
【００８０】
以上のように、測定された挟み込み角度と目標挟み込み角度の差に基づいて、段階的に追い込まれて曲げられる挟み込み角度に対応する引き込まれ量が計算され、この計算された引き込まれ量に基づいてロボットＴＣＰ座標、Ｄ値が算出される（ステップＳ７及びＳ８）。
【００８１】
上記の算出されたＤ値の計算値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｉに基づいてＤ軸にパルス分配が行われ、ベンダ軸（Ｄ軸）が移動する（ステップＳ９及びＳ１０）。
【００８２】
上記のステップＳ７で算出されたワーク先端座標の計算値（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、…、（ｘ１，ｙ１）に基づいてロボット１５の各軸にパルス分配が行われ、ロボットグリッパ１３がワーク先端座標に追従すべくロボット１５のＹ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸などのロボット軸が移動する（ステップＳ１１及びＳ１２）。
【００８３】
上記のステップＳ５〜Ｓ１２が繰り返されて測定挟み込み角度θが目標挟み込み角度θ'に到達したときにモード切換スイッチ８９がＯＦＦとなって追従モードが切りとなる（ステップＳ１３）。
【００８４】
下部テーブル９が下降してパンチＰとダイＤが離反する（ステップＳ１５）。
【００８５】
以上のように、逐次、挟み込み角度と加工中におけるワークＷの引き込まれ量が算出され、ワーク先端位置（ロボットグリッパ１３のクランプ位置）座標が計算されるので、ロボットグリッパ１３がワークＷに正確に追従していくためにワークＷとロボットグリッパ１３の位置との相対位置関係は変化しないこととなる。
【００８６】
上述した実施の形態では、図１４に示されているように曲げ加工開始時から終了までの間をワークＷがロボットグリッパ１３にてクランプされた状態でロボット１５が追従する所謂「閉追従」であったが、他の実施の形態としては、図１５に示されているように曲げ加工開始から曲げ加工終了の手前までは、図１のフローチャート図でステップＳ４においてロボットグリッパ１３がワークＷをアンクランプした状態でワークＷのはね上がりに追従する所謂「開追従」で行われるようにしても構わない。この場合、例えばワークＷがステップＳ１４にてロボットグリッパ１３によりクランプされている。
【００８７】
この場合の一つの方法としては、曲げ加工終了の手前で、前述したように曲げ角度検出装置９７によりリアルタイムに得られた挟み込み角度のデータに基づいてワークＷの引き込まれ量が計算されることによりワーク先端座標が計算され、このワーク先端座標に基づいてロボットグリッパ１３が追従してワークＷをクランプする。その後、曲げ加工終了まで「閉追従」が行われ、曲げ角度検出装置９７によりリアルタイムに得られた挟み込み角度のデータに基づいて計算されたワーク先端座標に従って追従することとなる。
【００８８】
この場合の他の方法としては、曲げ加工終了の手前で、前述したようにワーク下死点検出装置１２３によりリアルタイムに得られたＤ値のデータにより測定挟み込み角度θが計算され、この測定挟み込み角度θのデータに基づいてワークＷの引き込まれ量が計算されることによりワーク先端座標が計算され、このワーク先端座標に基づいてロボットグリッパ１３が追従してワークＷをクランプする。その後、曲げ加工終了まで「閉追従」が行われ、曲げ角度検出装置９７によりリアルタイムに得られた挟み込み角度のデータに基づいて計算されたワーク先端座標に従って追従することとなる。
【００８９】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００９０】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、本発明によれば、逐次、曲げ加工中における挟み込み角度とワークの引き込まれ量を算出してワーク先端位置座標を計算できるので、ロボットグリッパがワークに正確に追従できる。ワークとロボットグリッパの位置との相対位置関係が変化しないので、ロボットグリッパが曲げ加工開始から終了までワークをクランプして「閉追従」することができ、あるいは曲げ加工の途中からクランプして「閉追従」するとしても正確に且つ容易にクランプ位置決めすることができるので時間短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、曲げ加工方法のフローチャート図である。
【図２】本発明の実施の形態で用いられる曲げ加工装置としてのプレスブレーキの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いられる曲げ加工装置としてのプレスブレーキの側面図である。
【図４】本発明の実施の形態における突当て装置の概略的な斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるダイの正面図である。
【図６】本発明の実施の形態における曲げ角度検出装置の概略的な側面図である。
【図７】曲げ角度検出装置にて曲げ角度を検出する説明図である。
【図８】曲げ角度検出装置にて曲げ角度を検出する説明図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるワーク下死点検出装置の変位計を示す断面図である。
【図１０】ワーク下死点検出装置における刃間距離を示す説明図である。
【図１１】制御装置の構成ブロック図である。
【図１２】角度と刃間距離の関係を示すグラフである。
【図１３】曲げ加工中の挟み込み角度と引き込まれ量との関係を示す状態説明図である。
【図１４】曲げ加工中におけるロボットグリッパの「閉追従」の状態を説明する説明図である。
【図１５】曲げ加工中におけるロボットグリッパの「開追従」から「閉追従」に切換える状態を説明する説明図である。
【図１６】従来のプレスブレーキのロボットによる「開追従」の状態説明図である。
【図１７】従来のプレスブレーキのロボットによる「開追従」の状態説明図である。
【符号の説明】
１ プレスブレーキ（曲げ加工機）
５ 上部テーブル
９ 下部テーブル
１３ ロボットグリッパ
１５ ロボット
７７ 制御装置
８５ 第１メモリ
８７ 主制御部（指令部）
８９ モード切換スイッチ
９３ ロボット軸制御部
９７ 曲げ角度検出装置
１１１ レーザ測長器
１１３ 距離メモリ
１１５ 第１演算装置
１１７ ＢＩ軸制御部
１２３ ワーク下死点検出装置
１４１ 第２演算装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、曲げ加工位置に対してワークを供給及び位置決め自在なロボットを用いてプレスブレーキなどの曲げ加工機にて折曲げ加工を行う曲げ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレスブレーキ２０１のごとき曲げ加工装置には、図１６に示されているように上部テーブル２０３と下部テーブル２０５が備えられていると共に、上部テーブル２０３の下部にはパンチＰが着脱可能に装着されており、下部テーブル２０５の上面にはダイＤが着脱可能に装着されている。また、プレスブレーキ２０１は上部、下部テーブル２０３，２０５の一方が昇降可動するラムとしてパンチＰとダイＤとの協働によりワークＷに折曲げ加工が行われるよう構成されている。
【０００３】
また、プレスブレーキ２０１にはロボットグリッパ２０７にてワークＷをクランプしてプレスブレーキ２０１の曲げ加工位置に対してワークＷを自動的に供給及び位置決め自在なロボット２０９が備えられている。
【０００４】
上記のプレスブレーキ２０１により曲げ加工が行われるに際し、昇降可動するラムのストローク位置としてのベンダーＤ軸情報からワークＷのはね上がり角度が（挟み込み角度）が演算され、この挟み込み角度に基づいてグリッパ位置が演算され、この演算されたグリッパ位置にロボットグリッパ２０７を位置決め制御するように構成されている。
【０００５】
上記のロボットグリッパ２０７を位置決め制御するにあたって、曲げ加工中はロボットグリッパ２０７を開いてロボット２０９がワークＷのはね上がりに追従、所謂、「開追従」が行われ、曲げ加工最終段階にてワークＷがロボットグリッパ２０７によりクランプされる。上記の「開追従」ときには、グリッパとワークＷはある程度の自由度を持っているので、曲げ加工中にワークＷのはね上がりによるワークＷとロボットグリッパ２０７との位置ずれが上記の自由度により吸収される。
【０００６】
なお、ワークＷがロボットグリッパ２０７に代わるバキュームで吸着されるように構成されているロボット２０９の場合は、バキュームパッドのゴムによりワークＷとロボットグリッパ２０７との位置ずれが吸収される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の曲げ加工方法及びその装置においては、ベンダーＤ軸によりワークＷのはね上がり角度（挟み込み角度）が演算される際に、ワークＷの材質を入力する項目がないなどの理由から、実際のはね上がり角度にかなりの誤差が生じているという問題点があった。
【０００８】
また、前述したように「開追従」が行われるに際しては、毎回、ロボットグリッパ２０７の開、曲げ追従、ロボットグリッパ２０７の閉の動作が行われる。このために、タクトタイムが遅くなるという問題点があった。
【０００９】
より詳しく説明すると、図１７を参照するに、予めベンダーＤ軸情報から計算されたワークＷのはね上がり角度（挟み込み角度）に基づいたロボットグリッパ２０７のクランプ位置の軌跡は、理想的にはＡ点からＡ’点であるが、実際にはＡ点からＢ点となる。これはワークＷに引き込まれ量（＝Ａ’− Ｂ）が生じているためであり、この引き込まれ量が考慮されないと、ロボットグリッパ２０７のワークＷに対するクランプ位置は異なってくるので、ワークＷの位置決め工程にかなりの時間を要するという問題点があった。
【００１０】
また、「開追従」では、ロボットグリッパ２０７とワークＷの位置関係が初期状態からずれるので、次のワークＷの曲げ加工のためにロボット２０９にてワークＷにアプローチするときに曲げ加工線とワークＷを平行にする動作が長くなるために多くのワークＷ位置決め時間を要するという問題点があった。
【００１１】
また、曲げ加工中に、ワークＷが金型方向へ引き込まれることにより、ロボットグリッパ２０７にてワークＷをクランプする位置が変化してしまうという問題点があった。
【００１２】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ワークのはね上がり角度を検出し且つワークの引き込まれ量を算出し、この引き込まれ量の情報からロボットグリッパを正確な位置に位置決め制御して時間短縮を図るようにした曲げ加工装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ワークをクランプするロボットグリッパを備え、このワークをパンチとダイとの協働にて曲げ加工する曲げ加工位置に対して供給及び位置決め自在なロボットを有する曲げ加工装置において、曲げ加工中のワークの挟み込み角度を検出する角度検出手段を設け、目標挟み込み角度までの計算上のワーク先端軌跡に対して前記角度検出手段にて検出された挟み込み角度におけるワークの引き込まれ量を算出し、この算出した引き込まれ量に基づいて前記挟み込み角度におけるワーク先端座標位置を算出する第２演算装置と、この算出されたワーク先端座標位置に基づいてロボットグリッパを位置制御せしめる指令部と、を備えた制御装置を設け、前記角度検出手段は、ダイ溝に連通してダイに形成されたスリット内に４５°傾斜して備えられた反射ミラーと、当該反射ミラーで反射されたレーザ光を曲げ加工されたワークの両側面の複数箇所に照射してワークの折曲げ角度を検出するためにＺ軸方向へ移動位置決めされるレーザ測長器とを備えていることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の曲げ加工方法及びその装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
図２ないしは図３を参照するに、本実施の形態に係わる曲げ加工装置としての例えばプレスブレーキ１は、立設されたサイドフレーム３を備えており、このサイドフレーム３の上部前面には上部テーブル５が設けられており、この上部テーブル５の下部にはパンチ装着部としての中間板７にパンチＰが着脱可能に装着されている。一方、サイドフレーム３の下部前面には下部テーブル９が設けられている。この下部テーブル９の上のダイ装着部にはダイＤが着脱可能に装着されている。
【００２７】
また、プレスブレーキ１は上部、下部テーブル５，９の一方がラムとして昇降可動し、パンチＰとダイＤとの協働によりワークＷに折曲げ加工が行われるよう構成されている。なお、本実施の形態では例えば下部テーブル９がラムシリンダ１１（図１１を参照）により昇降するよう構成されている。
【００２８】
また、プレスブレーキ１にはロボットグリッパ１３にてワークＷをクランプしてプレスブレーキ１の曲げ加工線に対してワークＷを自動的に供給及び位置決め自在なワーク移動装置としての例えばロボット１５が下部テーブル９の表側を図２において左右方向（Ｘ方向）に移動自在に設けられている。なお、上記のロボット１５には所望の曲げ加工線に対してワークＷを供給及び位置決め自在なロボットグリッパ１３がプレスブレーキ１に対して前後方向（Ｙ方向）及び上下方向（図３において上下方向で、Ｚ方向）に移動自在に設けられている。
【００２９】
ロボット１５は、本実施の形態においては昇降自在な下部テーブル９に一体的に取付けたベースプレート１７に装着されている。
【００３０】
より詳細には、ベースプレート１７はダイＤの長手方向に沿うＸ軸方向に延伸されており、このベースプレート１７の前面に第１移動台１９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１９には、ベースプレート１７の備えたＸ軸方向のラック２１に噛合したピニオン（図示省略）が第１モータ２３により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第１モータ２３にはエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、第１移動台１９のＸ軸方向の移動位置を検知することができる。
【００３１】
また、第１移動台１９には、上部側がＹ軸方向に拡大した扇形状部２５が設けられており、この扇形状部２５の上部には図３に示されているように後側よりも前側が低くなるように湾曲した円弧状のガイド部材としてラック部材２７が設けられている。このラック部材２７には、ラック部材２７に沿ってＹ軸方向に移動自在の第２移動台２９が支承されている。この第２移動台２９には、ラック部材２７に噛合したピニオンが第２モータ３１により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第２モータ３１には第１モータ２３と同様にエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、第２移動台２９のＸ軸方向の移動位置を検知することができる。
【００３２】
また、上記の第２移動台２９には、第２移動台２９の移動方向に対して直交する上下のＺ軸方向に移動自在な昇降支柱３３が支承されている。この昇降支柱３３には上下方向のラックが形成されており、このラックと噛合したピニオンが第３モータ３５により回転駆動自在に設けられている。なお、前記第３モータ３５には第１モータ２３と同様にエンコーダのごとき位置検出装置が備えられているので、昇降支柱３３は第３モータ３５の駆動によって上下動され、且つ上下動位置は前記位置検出装置により検知される。
【００３３】
第２移動台２９がラック部材２７に沿って前側へ移動されたときには、昇降支柱３３は前側へ傾斜した状態になり、斜めに昇降するものであり、上昇時には下部テーブル９からワークＷを離反するように機能するものとなる。
【００３４】
また、昇降支柱３３の上部には、Ｙ軸方向に延伸したアーム３７が適宜に固定されている。このアーム３７の先端部にはワークＷの一側縁部を把持自在なロボットグリッパ１３が装着されている。
【００３５】
より詳細には、ロボットグリッパ１３はＸ軸と平行なＢ軸を中心として上下方向に回動自在に設けられており、上記のＢ軸と直交するＡ軸を中心として旋回自在に設けられている。また、上記Ａ軸を中心としてロボットグリッパ１３を旋回するための第４モータ３９及びＢ軸を中心としてロボットグリッパ１３を上下に回動するための第５モータ４１が上記アーム３７に装着されている。上記の第４，第５モータ３９，４１は、図１１に示されているように後述する制御装置に接続されており、前述した第１モータ２３と同様にエンコーダのごとき位置検出装置を備えているものである。
【００３６】
また、ロボットグリッパ１３には、ワークＷをクランプ・アンクランプするための上部ジョー４３と下部ジョー４５とが備えられている。上記の上部、下部ジョー４３，４５はＢ軸回りに回動自在な回動スリーブ（図示省略）に旋回自在に支承されているので、上部ジョー４３と下部ジョー４５にクランプされたワークＷは例えば図３に示されているようにＢ軸回りに反転されるほどの大きな角度範囲で旋回されるように構成されている。
【００３７】
また、プレスブレーキ１には図４に示されているようにロボット１５のロボットグリッパ１３に把持されて移動されるワークＷの位置決めをするためのワーク位置決め装置としての例えば突当て装置４７が設けられている。この突当て装置４７としては、本実施の形態ではワークＷのＸ軸方向を位置決めする２つのＸ軸突当て部４９と、ワークＷのＹ軸方向を位置決めする１つのＹ軸突当て部５１と、から構成されている。
【００３８】
より詳しくは、Ｘ軸突当て部４９は、Ｘ軸突当て部本体５３が下部テーブル９の図４において左側に前後方向（Ｙ方向）に延伸されたＹ軸ガイドレール５５に沿ってＹ方向に移動自在であると共にＹ軸ガイドレール５５に平行するラック５７とピニオン（図示省略）、Ｘ軸突当て部モータ５９を介してＹ方向に移動位置決め自在に設けられている。なお、Ｘ軸突当て部モータ５９はエンコーダのごとき位置検出装置を備えているものである。
【００３９】
また、Ｘ軸突当て部本体５３にはＸ軸方向へ伸縮するピストンロッドを備えたＸ軸シリンダ６１が設けられており、ピストンロッドの先端部がＸ軸突当て部４９として機能する。なお、Ｘ軸突当て部４９の先端にはワークＷの当接を検出するＸ軸突当てセンサ６３が装着されている。
【００４０】
Ｙ軸突当て部５１は、Ｙ軸突当て部本体６５が下部テーブル９の裏側に左右方向（Ｘ方向）に延伸されたＸ軸ガイドレール６７に沿ってＸ方向に移動自在であると共にＸ軸ガイドレール６７に平行するラック６９とピニオン（図示省略）、Ｙ軸突当て部モータ７１を介してＸ方向に移動位置決め自在に設けられている。なお、Ｙ軸突当て部モータ７１は、前述したＸ軸突当て部モータ５９と同様にエンコーダのごとき位置検出装置を備えているものである。
【００４１】
また、Ｙ軸突当て部本体６５にはＹ軸方向へ伸縮するピストンロッドを備えたＹ軸シリンダ７３が設けられており、ピストンロッドの先端部がＹ軸突当て部５１として機能する。なお、Ｙ軸突当て部５１の先端にはワークＷの当接を検出するＹ軸突当てセンサ７５が装着されている。
【００４２】
したがって、折曲げ加工すべきワークＷがロボット１５により突当て装置４７の２つのＸ軸突当て部４９と１つのＹ軸突当て部５１へ突き当てられるように移動されて位置決めされる。このとき、複数箇所のＸ軸突当てセンサ６３とＹ軸突当てセンサ７５の検出によりワークＷの端縁が突当て位置決めされたことを検出することとなる。
【００４３】
なお、図２における左側のサイドフレーム３の左側には、上記のロボット１５及びロボットグリッパ１３、突当て装置４７、ラムシリンダ１１などを制御せしめるための制御装置７７が設けられている。
【００４４】
図１１を参照するに、制御装置７７は、中央処理装置としてのＣＰＵ７９を備えており、このＣＰＵ７９には種々のデータを入力するための入力手段としての例えばキーボードのごとき入力装置８１と、種々のデータを表示せしめるＣＲＴごとき表示装置８３が接続されている。
【００４５】
また、ＣＰＵ７９には、展開図、三面図、立体図等により得られるワークＷの曲げ加工情報として例えば曲げ長さ、曲げ角度、フランジ長さなどのデータが入力装置８１から入力されて記憶される第１メモリ８５が接続されている。
【００４６】
さらに、ＣＰＵ７９には金型レイアウト情報、ロボットグリッパ１３の情報、グリッパ基準面情報及びグリッパ移動距離に基づき、ロボットグリッパ１３をプレスブレーキ１の所定の金型取付位置へ移動位置決めする指令を後述するロボット軸制御部へ与える指令部としての例えば主制御部８７が接続されている。
【００４７】
また、ＣＰＵ７９には、ロボットグリッパ１３をワークＷのはね上がりに追従せしめる追従モードに切り換えるためのモード切換スイッチ８９が主制御部８７を介して接続されており、オペレータが表示装置８３の画面を見ながら可動テーブルである下部テーブル９のストロークを調整するための手動パルサ９１が主制御部８７を介して接続されている。
【００４８】
また、ＣＰＵ７９には、ロボット１５の各軸を制御するロボット軸制御部９３が接続されており、このロボット軸制御部９３を介して上述した第１モータ２３、第２モータ３１、第３モータ３５、第４モータ３９、第５モータ４１及び各エンコーダが接続されている。
【００４９】
さらに、ＣＰＵ７９には、突当て装置４７の各軸を制御する突当て装置軸制御部９５が接続されており、この突当て装置軸制御部９５を介して上述したＸ軸突当て部モータ５９、Ｙ軸突当て部モータ７１及び各エンコーダが接続されており、さらに、Ｘ軸シリンダ６１とＸ軸突当てセンサ６３、Ｙ軸シリンダ７３とＹ軸突当てセンサ７５も接続されている。
【００５０】
次に、本実施の形態に係わる角度検出手段としての曲げ角度検出装置９７ついて図面を参照して説明する。
【００５１】
ダイＤの左右方向の適宜位置には図５，図６に示されているようにダイ溝ＤＶに連通して複数のスリット９９が形成されている。このスリット９９の代わりに穴であっても構わない。このスリット９９内には図６に示されているように右斜め上方へほぼ４５°傾斜して反射面を構成する反射ミラー１０１が設けられている。また、下部テーブル９の裏面にはＸ軸モータ１０３によりＸ軸方向、Ｌ軸モータ１０５によりＹ軸方向と同方向のＬ軸方向、Ｚ軸モータ１０７によりＺ軸方向へ移動自在な支持ブラケット１０９が設けられており、この支持ブラケット１０９にレーザ測長器１１１が設けられている。なお、各Ｘ軸モータ１０３、Ｌ軸モータ１０５、Ｚ軸モータ１０７にはそれぞれ位置検出器としてのエンコーダ（図示省略）が備えられている。
【００５２】
上記構成により、レーザ測長器１１１はＸ軸方向、Ｌ軸方向、Ｚ軸方向へ移動せしめられて所望の位置へ位置決めされるものである。しかも、レーザ測長器１１１から照振されたレーザ光ＬＢは反射ミラー１０１で反射された後にスリット９９内を通ってワークＷの側面に照射される。照射されたレーザ光ＬＢは戻り光としてレーザ測長器１１１へ戻されてレーザ測長器１１１からワークＷの側面までの距離が検出されることになる。なお、レーザ測長器１１１のＬ軸方向の先端位置である基準位置は予めＬ軸モータ１０５により所望の位置に位置決めされるものである。
【００５３】
また、レーザ測長器１１１をＺ軸モータ１０７により移動位置決めさせることでワークＷの両側面までの複数の距離が検出される。したがって、この検出されたワークＷの両側面までの距離を用いてワークＷの折曲げ角度が正確に演算されるものである。
【００５４】
再び図１１を参照するに、制御装置７７のＣＰＵ７９にはレーザ測長器１１１で検出されたワークＷの側面までの距離が入力されて記憶される距離メモリ１１３が接続されている。
【００５５】
また、ＣＰＵ７９には、レーザ測長器１１１で検出されたワークＷの側面までの距離に基づいて折曲げ角度を演算するための第１演算装置１１５が接続されている。
【００５６】
また、ＣＰＵ７９には、曲げ角度検出装置９７（ＢＩ；Bending Indicatorの略）の各軸を制御するＢＩ軸制御部１１７が接続されており、このＢＩ軸制御部１１７を介して上述したＸ軸モータ１０３、Ｌ軸モータ１０５、Ｚ軸モータ１０７及び各エンコーダが接続されている。
【００５７】
折曲げ角度を演算するアルゴリズムについて説明すると、図７を参照するに、レーザ測長器１１１は例えば１個の発光器１１９、受光器１２１が備えられており、この１個の発光器１１９から照振されたレーザ光ＬＢの光軸１，２は反射ミラー１０１で反射されてワークＷの図７においてワークＷの右側面へ照射される。その後、戻り光として受光器１２１で受光される。レーザ測長器１１１が２点鎖線で示されているようにＺ軸方向の上方へ移動位置決めされて前述した要領でもってレーザ光ＬＢの光軸３、４で照射せしめることにより、ワークＷの図７において左側面へ照射される。その後、戻り光として受光器１２１で受光される。したがって、ワークＷの４点である両側面までの距離が検出されることとなる。
【００５８】
すなわち、そのときのＺ１→Ｚ２の移動量がｌ１であり、Ｚ３→Ｚ４の移動量がｌ２である。また、Ｚ２→Ｚ３の移動量がＬである。
【００５９】
この検出された距離をもとにして図８を参照して折曲げ角度θを演算すると、次の如くになる。
【００６０】
光軸１と光軸２においては、
ｌ’１＝ｌ１／cosα１……（１）
ｌ１２＝（ｌ’１／２）×［１／cos（90−α１）］
＝（ｌ１／２）×｛１／cosα１×cos（90−α１）｝……（２）
計測長の差をａ１とすると、
α２＝tan−１（ａ１／ｌ１）
α３＝cos−１（ｌ１／ｌ１２）＝cos−１（２cosα１×cos（90−α１））となり、
θ１＝90−（α２＋α３）
θ１＝90−｛tan−１（ａ１／ｌ１）＋cos−１（２cosα１×cos（90−α１））｝ ……（３）
光軸３と光軸４においては、
ｌ’２＝ｌ２／cosα１……（４）
ｌ２２＝（ｌ’２／２）×［１／cos（90−α１）］
＝（ｌ２／２）×｛１／cosα１×cos（90−α１）｝……（５）
計測長の差をａ２とすると、
α４＝tan−１（ａ２／ｌ２）
α５＝cos−１（ｌ２／ｌ２２）＝cos−１（２cosα１×cos（90−α１））となり、
θ２＝90−（α４−α５）
θ２＝90−｛tan−１（ａ２／ｌ２）−cos−１（２cosα１×cos（90−α１））｝
……（６）
したがって、
θ＝θ１＋θ２
＝180−｛tan−１（ａ１／ｌ１）＋tan−１（ａ２／ｌ２）｝
となる。
【００６１】
次に、本実施の形態に係わる角度検出手段を構成するワーク下死点検出装置１２３について図面を参照して説明する。
【００６２】
図９を参照するに、ダイＤの内部にはダイＤの長手方向に複数の変位計１２５が設けられている。この変位計１２５ではスプリング１２７により常時上方に付勢されてダイＤのＶ溝に上下移動時材に突出する検出ピン１２９が設けられており、この検出ピン１２９の上下位置を検出するリニアスケール１３１がスプリング１２７の下方に設けられている。
【００６３】
したがって、パンチＰにより押し曲げられたワークＷが検出ピン１２９を下方へ押し、このときの検出ピン１２９の上下位置をリニアスケール１３１により検出して図１０に示されているように、検出ピン１２９の上端部とダイＤの上面との距離を刃間距離ＳＴとして求める。
【００６４】
再び図１１を参照するに、前述した制御装置７７のＣＰＵ７９には、図１２に示されているように曲げ角度と刃間距離との関係を示すグラフに基づくデータベースを記憶するデータベースファイル１３３と、前記データベースを修正するデータ修正部１３５と、曲げ加工されたワークＷの曲げ角度の実測角度を目標角度と比較する比較判断部１３７と、ラムシリンダ１１を制御してパンチＰのストロークを制御するストローク指令部１３９とが接続されている。さらに、変位計１２５が接続されており、検出信号が伝達されるようになっている。
【００６５】
上記構成により、データベースに記憶されている曲げ角度と刃間距離との関係を示すグラフや計算式により、所望の曲げ角度（ここでは９０°）に仕上がるような挟み込み角度での刃間距離ＳＴ１が求められる。すなわち、このような曲げ角度と刃間距離ＳＴ１との関係を示すグラフや計算式では、実際の曲げ角度である仕上がり角度と、予めワークＷ毎にワーク条件からスプリングバック量を計算して考慮した挟み込み角度が示されているので、刃間距離ＳＴ１が検出されることにより挟み込み角度を求めることができる。
【００６６】
再び図１１を参照するに、前述した制御装置７７のＣＰＵ７９には、上述した曲げ角度検出装置９７やワーク下死点位置検出装置１２３により算出されたワークＷの挟み込み角度に基づいてワークＷの引き込まれ量を計算すると共にこの引き込まれ量からワークＷの先端座標、換言すればグリッパによるクランプ位置座標を計算する第２演算装置１４１が接続されている。
【００６７】
また、ＣＰＵ７９には、Ｄ値の計算値に基づいてＤ軸にパルス分配を行ってベンダ軸を移動せしめる移動量を計算し、且つ第２演算装置１４１で算出されたワーク先端座標の計算値に基づいてロボット１５の各軸にパルス分配を行ってロボット１５を追従すべく移動せしめる移動量を計算するためのパルス分配量演算装置１４３が接続されている。
【００６８】
次に、図１を参照して、本発明に係わる曲げ加工方法について説明する。
【００６９】
金型データとしてダイＶ幅Ｖ、ダイ肩アールＤＲ、ダイ溝角度ＤＡ、パンチ先端アールＰＲ、パンチ角度ＰＡ、パンチ傾斜長さＰＬ、ワークデータとして板厚ｔ、摩擦係数μ、ワークフランジ長さＬ、仕上がり角度θなどの曲げ条件が入力装置８１より入力されて第１メモリ８５に記憶される。（ステップＳ１）。
【００７０】
モード切換スイッチ８９がＯＮされて追従モードに切り換えられる。ワークＷはロボットグリッパ１３によりクランプされた状態のままで、ロボットグリッパ１３が曲げ加工時のワークＷのはね上がりに追従する「閉追従」である（ステップＳ２）。
【００７１】
オペレータにより手動パルサ９１で下部テーブル９が駆動されるか、或いは目標挟み込み角度θ’が入力されて自動的に下部テーブル９が駆動される（ステップＳ３）。
【００７２】
ワークＷの挟み込み角度θが測定される。つまり、曲げ角度検出装置９７あるいはワーク下死点検出装置１２３により得られたデータに基づいて挟み込み角度θが計算される。この挟み込み角度θの測定は目標挟み込み角度θ'に到達するまでの曲げ加工中に逐次行われる（ステップＳ５及びＳ６）。
【００７３】
測定挟み込み角度θが目標挟み込み角度θ'に到達していない場合は、測定挟み込み角度θと目標挟み込み角度θ'との差から、残りの曲げ加工すべき角度が計算される。この残りの角度が段階的に追い込まれるように分割した角度、及びこの角度に対するＤ値、ワークの先端座標つまりロボットグリッパによりクランプされるためのロボットＴＣＰ（テーチングポイント）座標が計算される。
【００７４】
例えば、ワークの引き込まれ量を考慮していない状態での目標挟み込み角度θ'までのワークＷの端縁の円弧状の軌跡は、図１３に示されているように単純な計算上で求められる。
【００７５】
一方、測定された挟み込み角度θから目標挟み込み角度θ'までの角度差が、図１３に示されているように段階的にθ１、θ２、θ３、…、θｉに分割され、各挟み込み角度θ１、θ２、θ３、…、θｉにおけるＤ軸のストローク値（Ｄ値）と、それぞれの引き込まれ量Ｌを考慮したときのワークの先端座標（ｘｉ，ｙｉ）が演算して求められる。
【００７６】
例えば各挟み込み角度θ１、θ２、θ３、…、θｉに対応するワークＷの引き込まれ量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、…、Ｌｉが、塑性理論式ｆ（Ｖ，ＤＲ，ＤＡ，ＰＲ，ＰＡ，ＰＬ，Ｘ，μ，ｎ，Ｆ）を使用して第２演算装置１４１により計算される。なお、この場合は材料定数としてｎ値、Ｆ値が予め入力装置８１から入力されて第１メモリ８５に記憶されている。
【００７７】
したがって、挟み込み角度がθ１のときの引き込まれ量がＬ１であるときは、計算上の軌跡と引き込まれ量Ｌ１との差から、ワーク先端座標（ｘ１，ｙ１）がロボットＴＣＰ座標として算出される。このときのＤ値もＤ１として算出される。
【００７８】
同様にして、挟み込み角度がθ２のときの引き込まれ量がＬ２であるときは、ワーク先端座標（ｘ２，ｙ２）がロボットＴＣＰ座標として算出され、Ｄ値がＤ２として算出される。
【００７９】
挟み込み角度がθ３のときの引き込まれ量がＬ３であるときは、ワーク先端座標（ｘ３，ｙ３）がロボットＴＣＰ座標として算出され、Ｄ値がＤ３として算出される。
【００８０】
以上のように、測定された挟み込み角度と目標挟み込み角度の差に基づいて、段階的に追い込まれて曲げられる挟み込み角度に対応する引き込まれ量が計算され、この計算された引き込まれ量に基づいてロボットＴＣＰ座標、Ｄ値が算出される（ステップＳ７及びＳ８）。
【００８１】
上記の算出されたＤ値の計算値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、…、Ｄｉに基づいてＤ軸にパルス分配が行われ、ベンダ軸（Ｄ軸）が移動する（ステップＳ９及びＳ１０）。
【００８２】
上記のステップＳ７で算出されたワーク先端座標の計算値（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、…、（ｘ１，ｙ１）に基づいてロボット１５の各軸にパルス分配が行われ、ロボットグリッパ１３がワーク先端座標に追従すべくロボット１５のＹ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸などのロボット軸が移動する（ステップＳ１１及びＳ１２）。
【００８３】
上記のステップＳ５〜Ｓ１２が繰り返されて測定挟み込み角度θが目標挟み込み角度θ'に到達したときにモード切換スイッチ８９がＯＦＦとなって追従モードが切りとなる（ステップＳ１３）。
【００８４】
下部テーブル９が下降してパンチＰとダイＤが離反する（ステップＳ１５）。
【００８５】
以上のように、逐次、挟み込み角度と加工中におけるワークＷの引き込まれ量が算出され、ワーク先端位置（ロボットグリッパ１３のクランプ位置）座標が計算されるので、ロボットグリッパ１３がワークＷに正確に追従していくためにワークＷとロボットグリッパ１３の位置との相対位置関係は変化しないこととなる。
【００８６】
上述した実施の形態では、図１４に示されているように曲げ加工開始時から終了までの間をワークＷがロボットグリッパ１３にてクランプされた状態でロボット１５が追従する所謂「閉追従」であったが、他の実施の形態としては、図１５に示されているように曲げ加工開始から曲げ加工終了の手前までは、図１のフローチャート図でステップＳ４においてロボットグリッパ１３がワークＷをアンクランプした状態でワークＷのはね上がりに追従する所謂「開追従」で行われるようにしても構わない。この場合、例えばワークＷがステップＳ１４にてロボットグリッパ１３によりクランプされている。
【００８７】
この場合の一つの方法としては、曲げ加工終了の手前で、前述したように曲げ角度検出装置９７によりリアルタイムに得られた挟み込み角度のデータに基づいてワークＷの引き込まれ量が計算されることによりワーク先端座標が計算され、このワーク先端座標に基づいてロボットグリッパ１３が追従してワークＷをクランプする。その後、曲げ加工終了まで「閉追従」が行われ、曲げ角度検出装置９７によりリアルタイムに得られた挟み込み角度のデータに基づいて計算されたワーク先端座標に従って追従することとなる。
【００８８】
この場合の他の方法としては、曲げ加工終了の手前で、前述したようにワーク下死点検出装置１２３によりリアルタイムに得られたＤ値のデータにより測定挟み込み角度θが計算され、この測定挟み込み角度θのデータに基づいてワークＷの引き込まれ量が計算されることによりワーク先端座標が計算され、このワーク先端座標に基づいてロボットグリッパ１３が追従してワークＷをクランプする。その後、曲げ加工終了まで「閉追従」が行われ、曲げ角度検出装置９７によりリアルタイムに得られた挟み込み角度のデータに基づいて計算されたワーク先端座標に従って追従することとなる。
【００８９】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００９０】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、本発明によれば、逐次、曲げ加工中における挟み込み角度とワークの引き込まれ量を算出してワーク先端位置座標を計算できるので、ロボットグリッパがワークに正確に追従できる。ワークとロボットグリッパの位置との相対位置関係が変化しないので、ロボットグリッパが曲げ加工開始から終了までワークをクランプして「閉追従」することができ、あるいは曲げ加工の途中からクランプして「閉追従」するとしても正確に且つ容易にクランプ位置決めすることができるので時間短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、曲げ加工方法のフローチャート図である。
【図２】本発明の実施の形態で用いられる曲げ加工装置としてのプレスブレーキの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いられる曲げ加工装置としてのプレスブレーキの側面図である。
【図４】本発明の実施の形態における突当て装置の概略的な斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるダイの正面図である。
【図６】本発明の実施の形態における曲げ角度検出装置の概略的な側面図である。
【図７】曲げ角度検出装置にて曲げ角度を検出する説明図である。
【図８】曲げ角度検出装置にて曲げ角度を検出する説明図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるワーク下死点検出装置の変位計を示す断面図である。
【図１０】ワーク下死点検出装置における刃間距離を示す説明図である。
【図１１】制御装置の構成ブロック図である。
【図１２】角度と刃間距離の関係を示すグラフである。
【図１３】曲げ加工中の挟み込み角度と引き込まれ量との関係を示す状態説明図である。
【図１４】曲げ加工中におけるロボットグリッパの「閉追従」の状態を説明する説明図である。
【図１５】曲げ加工中におけるロボットグリッパの「開追従」から「閉追従」に切換える状態を説明する説明図である。
【図１６】従来のプレスブレーキのロボットによる「開追従」の状態説明図である。
【図１７】従来のプレスブレーキのロボットによる「開追従」の状態説明図である。
【符号の説明】
１ プレスブレーキ（曲げ加工機）
５ 上部テーブル
９ 下部テーブル
１３ ロボットグリッパ
１５ ロボット
７７ 制御装置
８５ 第１メモリ
８７ 主制御部（指令部）
８９ モード切換スイッチ
９３ ロボット軸制御部
９７ 曲げ角度検出装置
１１１ レーザ測長器
１１３ 距離メモリ
１１５ 第１演算装置
１１７ ＢＩ軸制御部
１２３ ワーク下死点検出装置
１４１ 第２演算装置
Claims (1)
- ワークをクランプするロボットグリッパを備え、このワークをパンチとダイとの協働にて曲げ加工する曲げ加工位置に対して供給及び位置決め自在なロボットを有する曲げ加工装置において、
曲げ加工中のワークの挟み込み角度を検出する角度検出手段を設け、
目標挟み込み角度までの計算上のワーク先端軌跡に対して前記角度検出手段にて検出された挟み込み角度におけるワークの引き込まれ量を算出し、この算出した引き込まれ量に基づいて前記挟み込み角度におけるワーク先端座標位置を算出する第２演算装置と、この算出されたワーク先端座標位置に基づいてロボットグリッパを位置制御せしめる指令部と、を備えた制御装置を設け、
前記角度検出手段は、ダイ溝に連通してダイに形成されたスリット内に４５°傾斜して備えられた反射ミラーと、当該反射ミラーで反射されたレーザ光を曲げ加工されたワークの両側面の複数箇所に照射してワークの折曲げ角度を検出するためにＺ軸方向へ移動位置決めされるレーザ測長器とを備えていることを特徴とする曲げ加工装置。
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